KR20230126292A - 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 제1 기능성 코팅층을 포함하는 제1 편광판, 제1 투명 도전층 및 제1 배향막 순으로 적층된, 제1 적층체; 상기 제1 적층체와 대향하며, 제2 기능성 코팅층을 포함하는 제2 편광판, 제2 투명 도전층 및 제2 배향막 순으로 적층된 제2 적층체; 및 상기 제1 적층체 및 제2 적층체 사이에 배치되는 액정층을 포함하며, 상기 액정층은, 제1 배향막 및 제2 배향막 중 적어도 어느 하나의 배향막에 함몰부를 형성하도록 구비되는 볼 스페이서(ball spacer)를 포함하며, 상기 볼 스페이서(ball spacer)는, 직경이 4 내지 10 ㎛이며, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과 직접 접촉하여 형성되며, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 비커스 경도(Vickers Hardness)가 각각 18 내지 41이며, 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)가 소정의 관계를 만족하는, 투과율 가변 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우에 관한 것이다.
Description
본 발명은 투과율 가변 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우에 관한 것이다.
일반적으로 차량 등의 이동 수단의 유리창에 외광 차단 코팅을 하는 경우가 많다. 그러나, 종래의 이동수단의 유리창은 투과율이 고정되어 있으며, 외광 차단 코팅 역시 투과율이 고정되어 있다. 따라서, 이러한 종래의 이동수단의 윈도우는 전체 투과율이 고정되어 있어, 사고를 유발할 수 있다. 예컨대, 전체적인 투과율이 낮게 설정되어 있다면, 주변에 광량이 충분한 주간에는 문제가 없지만, 주변에 광량이 충분하지 않은 야간 등의 경우에는 운전자 등이 이동 수단의 주변을 제대로 확인함에 있어 어려움을 겪을 수 있다는 문제점이 있었다. 또는 전체적인 투과율이 높게 설정되어 있다면, 주변에 광량이 충분한 주간에는 운전자 등의 눈부심을 야기할 수 있다는 문제점이 있었다. 이에, 전압이 인가되면 빛의 투과성을 변화시킬 수 있는 투과율 가변 광학 적층체가 개발되었다.
상기 투과율 가변 광학 적층체는, 전압 인가에 따라 액정을 구동시켜 투과율을 가변 시킴으로써 구동되는데, 현재까지 개발된 투과율 가변 광학 적층체는, 액정 구동을 위한 도전층을 별도의 기재 상에 형성한 뒤, 이를 편광판 등의 다른 소자와 결합하여 제작된다.
예를 들어, 일본 공개특허 제2018-010035호 또한, 소정의 두께를 갖는 폴리카보네이트(PC) 기판 등에 형성된 투명 전극층을 포함하는 투과율 가변 광학 적층체를 개시하고 있다.
그러나, 이와 같이 도전층을 형성하기 위하여 별도의 기재를 포함할 경우, 제작 공정이 복잡해짐에 따라 제조 비용이 상승하고, 적층체의 두께가 두꺼워지며, 위상차가 발생함으로 인해 투과율이 변화하는 문제가 있다.
또한, 상기 문제를 해결하기 위하여 도전층을 형성하기 위한 별도의 기재를 단순히 포함하지 않을 경우, 공정 과정, 특히 상·하판의 접합 공정에서 스페이서에 의한 압력 인가 및 액정, 배향막 등의 화학 반응으로 인해 도전층 등의 부재에 크랙(crack)이 발생하는 문제가 있다.
나아가, 종래 일부 광학 적층체의 경우, 스페이서(spacer)로 인한 투과율 저하 내지 헤이즈(haze)가 발생하거나, 얼룩 등이 시인됨으로 인한 액정 외관 불량 내지 스페이서(spacer) 신뢰성 저하 등이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 도전층을 형성하기 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써 제작 공정이 간소화되고 두께를 감소시킬 수 있으면서도, 공정 과정에서 발생되는 크랙(crack) 내지 스크래치(scratch) 등을 방지할 수 있으며, 스페이서 신뢰성이 향상되고, 액정 외관 불량이 개선된, 투과율 가변 광학 적층체에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 제작 공정이 간소화된 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 두께가 현저히 감소된 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 투광 모드에서의 투과율이 향상된 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 표면 경도를 향상시킬 수 있는 기능성 코팅층을 포함함으로써, 공정 과정에서 발생되는 크랙(crack) 내지 스크래치(scratch) 등을 최소화할 수 있는 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 액정층 내에 포함되는 볼 스페이서(ball spacer)의 최적의 수량 범위를 제공함으로써, 액정층에 발생할 수 있는 외관 불량 발생을 억제할 수 있는 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 액정층 내에 포함되는 볼 스페이서(ball spacer)가 배향막 상에 함몰부를 형성하도록 구비시킴으로써, 스페이서 신뢰성이 더욱 향상된 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체를 포함하는 스마트 윈도우 및 이를 적용한 교통 수단, 웨어러블 장치 또는 건축용 창호를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은, 제1 기능성 코팅층을 포함하는 제1 편광판, 제1 투명 도전층 및 제1 배향막 순으로 적층된, 제1 적층체; 상기 제1 적층체와 대향하며, 제2 기능성 코팅층을 포함하는 제2 편광판, 제2 투명 도전층 및 제2 배향막 순으로 적층된 제2 적층체; 및 상기 제1 적층체 및 제2 적층체 사이에 배치되는 액정층을 포함하며, 상기 액정층은, 제1 배향막 및 제2 배향막 중 적어도 어느 하나의 배향막에 함몰부를 형성하도록 구비되는 볼 스페이서(ball spacer)를 포함하며, 상기 볼 스페이서(ball spacer)는, 직경이 4 내지 10 ㎛이며, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과 직접 접촉하여 형성되며, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 비커스 경도(Vickers Hardness)가 각각 18 내지 41이며, 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)는, 하기 식 1을 만족하는, 투과율 가변 광학 적층체에 관한 것이다.
[식 1]
-0.1667d3 + 4.0595d2 - 33.488d + 102.69 ≤ A ≤ -14.111d3 + 341.81d2 - 2801.8d + 8588.2
본 발명은, 그 제1 관점에 있어서, 상기 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)는,
i) 4 ≤ d < 4.5 일 때, A는 24 내지 1,936;
ii) 4.5 ≤ d < 5.5 일 때, A는 16 내지 1,240;
iii) 5.5 ≤ d < 6.5 일 때, A는 13 내지 1,032;
iv) 6.5 ≤ d < 7.5 일 때, A는 11 내지 884;
v) 7.5 ≤ d < 8.5 일 때, A는 10 내지 776;
vi) 8.5 ≤ d < 9.5 일 때, A는 9 내지 688; 및
vii) 9.5 ≤ d ≤ 10 일 때, A는 8 내지 620의 관계를 만족하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제2 관점에 있어서, 상기 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)와 상기 기능성 코팅층의 비커스 경도(Vickers Hardness)(B)는,
i) 4 ≤ d < 4.5 일 때, A x B2는 6,500 내지 1,650,000;
ii) 4.5 ≤ d < 5.5 일 때, A x B2는 4,000 내지 1,050,000;
iii) 5.5 ≤ d < 6.5 일 때, A x B2는 3,500 내지 900,000;
iv) 6.5 ≤ d < 7.5 일 때, A x B2는 3,000 내지 750,000;
v) 7.5 ≤ d < 8.5 일 때, A x B2는 2,500 내지 700,000;
vi) 8.5 ≤ d < 9.5 일 때, A x B2는 2,200 내지 600,000; 및
vii) 9.5 ≤ d ≤ 10 일 때, A x B2는 2,100 내지 550,000의 관계를 만족하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제3 관점에 있어서, 상기 함몰부는, 볼 스페이서(ball spacer)와의 접촉 계면과 실질적으로 동일한 형상을 갖는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제4 관점에 있어서, 상기 볼 스페이서(ball spacer)의 액정층 내에서의 점유 면적은, 액정층 면적의 0.01% 내지 10%인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제5 관점에 있어서, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 각각 하드코팅층 및 저굴절률층 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제6 관점에 있어서, 상기 하드코팅층은, 트리아세틸 셀룰로오스, 아세틸 셀룰로오스부틸레이트, 에틸렌-아세트산비닐공중합체, 프로피오닐 셀룰오로스, 부티릴 셀룰로오스, 아세틸프로피오닐 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제7 관점에 있어서, 상기 저굴절률층은, SiO2, Al2O3, MgF2, CaF2 및 빙정석(cryolite)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제8 관점에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과의 사이에 별도의 기재를 포함하지 않고, 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제9 관점에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과의 사이에 접착 용이층을 포함하여, 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제10 관점에 있어서, 상기 제1 투명도전층 및 제2 투명도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 투명 도전성 산화물, 금속, 탄소계 물질, 전도성 고분자, 도전성 잉크 및 나노 와이어로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제11 관점에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 보호층, 위상차 조절층 및 굴절률 조절층으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제12 관점에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 30 내지 200㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제13 관점에 있어서, 상기 투과율 가변 광학 적층체는, 오버코트층, 점접착층 및 자외선 흡수층으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체를 포함하는, 스마트 윈도우에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 스마트 윈도우를 포함하는, 교통 수단에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 스마트 윈도우를 전면창, 후면창, 측면창, 썬루프창, 및 내부 칸막이 중 적어도 하나 이상에 적용한, 자동차에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 스마트 윈도우를 포함하는, 웨어러블 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 스마트 윈도우를 포함하는, 건축용 창호에 관한 것이다.
본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 종래 광학 적층체 형성을 위하여 기재 상에 도전층을 형성하고 이를 타 부재와 접합하는 등의 공정을 생략할 수 있어, 종래 광학 적층체 대비 제작 공정이 간소화 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 편광판의 일면 상에 직접 도전층이 형성되어, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 종래 광학 적층체 대비 두께가 현저히 감소된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 편광판의 일면 상에 직접 도전층이 형성되어, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 종래 광학 적층체 대비 투광 모드에서의 투과율이 향상된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 표면 경도를 향상시킬 수 있는 기능성 코팅층을 포함함으로써, 종래 광학 적층체 대비 공정 과정에서 발생되는 크랙(crack) 내지 스크래치(scratch) 등을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 액정층 내에 구비되는 볼 스페이서(ball spacer)를 최적의 수량 범위로 포함함으로써, 종래 광학 적층체 대비 액정층에 발생할 수 있는 외관 불량 발생이 현저히 감소된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 액정층 내에 포함되는 볼 스페이서(ball spacer)가 배향막 상에 함몰부를 형성하도록 구비됨으로써, 종래 광학 적층체 대비 스페이서 신뢰성이 더욱 향상된 것일 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 2는, 도 1의 영역 M를 확대한 도이다.
도 3은, 본 발명의 일 또는 복수의 실시 예에 따른 편광판의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 5 및 6은, 본 발명의 일 또는 복수의 실시 예에 따른 스마트 윈도우의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 7은, 흑색 무정형 얼룩 발생을 나타내는 이미지이다.
도 8은, 백색 점형 얼룩 발생을 나타내는 이미지이다.
도 2는, 도 1의 영역 M를 확대한 도이다.
도 3은, 본 발명의 일 또는 복수의 실시 예에 따른 편광판의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 5 및 6은, 본 발명의 일 또는 복수의 실시 예에 따른 스마트 윈도우의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 7은, 흑색 무정형 얼룩 발생을 나타내는 이미지이다.
도 8은, 백색 점형 얼룩 발생을 나타내는 이미지이다.
본 발명은, 편광판의 일면 상에 액정 구동을 위한 도전층을 직접 형성함으로써 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않아 적층체의 두께가 감소되고 투광 모드에서의 투과율이 향상되며, 표면 경도를 향상시킬 수 있는 기능성 코팅층을 포함함으로써 공정 과정에서 발생되는 크랙(crack) 내지 스크래치(scratch) 등을 최소화할 수 있으며, 액정층 내에 포함되는 볼 스페이서(ball spacer)의 수량 범위를 적절히 조절함으로써 액정층의 외관 불량 발생을 감소 시킬 뿐만 아니라, 특히 볼 스페이서(ball spacer)가 배향막에 함몰부를 형성하도록 구비시킴으로써 스페이서 신뢰성이 향상된, 투과율 가변 광학 적층체에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 제1 기능성 코팅층을 포함하는 제1 편광판, 제1 투명 도전층 및 제1 배향막 순으로 적층된, 제1 적층체; 상기 제1 적층체와 대향하며, 제2 기능성 코팅층을 포함하는 제2 편광판, 제2 투명 도전층 및 제2 배향막 순으로 적층된 제2 적층체; 및 상기 제1 적층체 및 제2 적층체 사이에 배치되는 액정층을 포함하며, 상기 액정층은, 제1 배향막 및 제2 배향막 중 적어도 어느 하나의 배향막에 함몰부를 형성하도록 구비되는 볼 스페이서(ball spacer)를 포함하며, 상기 볼 스페이서(ball spacer)는, 직경이 4 내지 10 ㎛이며, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과 직접 접촉하여 형성되며, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 비커스 경도(Vickers Hardness)가 각각 18 내지 41이며, 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 스페이서(spacer)의 수(A)는, 하기 식 1을 만족하는, 투과율 가변 광학 적층체에 관한 것이다.
[식 1]
-0.1667d3 + 4.0595d2 - 33.488d + 102.69 ≤ A ≤ -14.111d3 + 341.81d2 - 2801.8d + 8588.2
본 발명의 투과율 가변 광학 적층체는, 전압의 인가에 따라 빛의 투과성을 변화시킬 수 있는 기술 분야에 특히 적합하며, 예를 들어, 스마트 윈도우(smart window) 등에 사용될 수 있다.
스마트 윈도우(smart window)란, 전기적 신호의 인가에 따라 빛의 투과성을 변화시켜 통과되는 빛 또는 열의 양을 제어하는 광학 구조물을 의미한다. 즉, 스마트 윈도우(smart window)는, 전압에 의해서 투명, 불투명 또는 반투명 상태로 변화될 수 있게 구비되며 투과도 가변유리, 조광유리 또는 스마트 글래스(smart glass) 등으로도 불린다.
스마트 윈도우(smart window)는, 차량 및 건축물의 내부 공간의 구획용 또는 사생활 보호용 칸막이로 활용되거나 건축물의 개구부에 배치된 채광창으로 활용될 수 있고, 고속도로 표지판, 게시판, 점수판, 시계 또는 광고스크린으로도 활용될 수 있으며, 자동차, 버스, 항공기, 선박 또는 기차 등의 교통 수단의 창(windows) 또는 선루프와 같은 운송 수단의 유리를 대체하여 활용 가능하다.
본 발명의 투과율 가변 광학 적층체 또한, 상술한 여러 기술 분야의 스마트 윈도우(smart window)로 활용이 가능하나, 도전층이 편광판에 직접 형성됨으로써, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않아 두께가 얇고 굴곡 특성에 유리하여, 차량용 또는 건물용 스마트 윈도우(smart window)에 특히 적합하게 사용될 수 있다. 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 본 발명의 투과율 가변 광학 적층체가 적용된 스마트 윈도우(smart window)는, 교통 수단, 예컨대, 자동차의 전면창, 후면창, 측면창 및 썬루프창, 또는 건축용 창호 등에 사용될 수 있고, 외광 차단 용도 이외에도, 내부 칸막이 등과 같이 자동차 또는 건물 등의 내부 공간 구획용 또는 사생활 보호용으로도 사용될 수 있으며, 헬멧, 안경, 또는 시계 등의 웨어러블(wearable) 장치에도 사용될 수 있다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시 형태를 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 실시 형태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용되는 「편광판」은, 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판을 의미하는 것일 수 있으며, 「투명 도전층」은, 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층을 의미하는 것일 수 있으며, 「기능성 코팅층」은, 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층 중 적어도 하나의 기능성 코팅층을 의미하는 것일 수 있으며, 「배향막」은, 제1 배향막 및 제2 배향막 중 적어도 하나의 배향막을 의미하는 것일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 「아래」, 「저면」, 「하부」, 「위」, 「상면」, 「상부」 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 「아래」 또는 「하부」로 기술된 소자는 다른 소자의 「위」에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 「아래」는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서 내에서 사용된, 「평면 방향」은, 편광판 및/또는 투명 도전층에 대하여 직교하는 방향, 즉 사용자의 시인 측에서 바라보는 방향으로 해석될 수 있다.
본 명세서 내에서 사용된, 「실질적으로」는, 물리적으로 완전히 동일 내지 일치하는 것뿐만 아니라, 측정 내지 제조 공정 상의 오차 범위 이내인 것을 포함하는 것으로 해석될 수 있으며, 예를 들어, 오차 범위 0.1% 이하인 것으로 해석될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이며, 도 2는, 도 1의 영역 M를 확대한 도이며, 도 3은, 본 발명의 일 또는 복수의 실시 예에 따른 편광판의 적층 구조를 나타낸 도이며, 도 4는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이며, 도 5 및 6은, 본 발명의 일 또는 복수의 실시 예에 따른 스마트 윈도우의 적층 구조를 나타낸 도이며, 도 7은, 흑색 무정형 얼룩 발생을 나타내는 이미지이며, 도 8은, 백색 점형 얼룩 발생을 나타내는 이미지이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 투과율 가변 광학 적층체는, 제1 편광판(100-1), 제2 편광판(100-2), 제1 투명 도전층(200-1), 제2 투명 도전층(200-2) 및 액정층(300)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 편광판(100)은, 편광자(110) 및 편광판의 표면 경도를 향상시키기 위한 적어도 하나 이상의 기능성 코팅층(120)을 포함하며, 일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 보호층(130), 위상차 조절층(140) 및 굴절률 조절층(150) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것일 수 있다(도 3 참조).
상기 편광자(110)는, 종래 또는 이후 개발되는 편광자를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 연신형 편광자 또는 코팅형 편광자 등을 사용할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연신형 편광자는, 연신된 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)계 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화하여 얻은 폴리비닐알코올계 수지일 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 다른 단량체로는 불포화 카르복시산계, 불포화 술폰산계, 올레핀계, 비닐에테르계, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등일 수 있다. 또한 폴리비닐알코올(PVA)계 수지는 변성된 것을 포함하며, 예를 들어, 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈일 수도 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 코팅형 편광자는, 액정 코팅용 조성물에 의해 형성될 수 있고, 이 때, 상기 액정 코팅용 조성물은 반응성 액정 화합물 및 이색성 염료 등을 포함할 수 있다.
상기 반응성 액정 화합물은 예를 들면, 메소겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 또한 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 이러한 반응성 액정 화합물들은 소위 RM(Reactive Mesogen)이라는 명칭으로 다양하게 공지되어 있다. 상기 반응성 액정 화합물은, 광 또는 열에 의해 중합되어 액정 배열이 유지되면서 고분자 네트워크가 형성된 경화막을 구성할 수 있다.
상기 반응성 액정 화합물은 단관능성 또는 다관능성 반응성 액정 화합물일 수 있다. 상기 단관능성 반응성 액정 화합물은, 중합성 관능기를 1개 가지는 화합물이고, 다관능성 반응성 액정 화합물은, 중합성 관능기를 2개 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다.
상기 이색성 염료는 액정 코팅용 조성물에 포함되어 편광 특성을 부여하는 성분으로서, 분자의 장축 방향에서의 흡광도와 단축 방향에서의 흡광도가 다른 성질을 갖는다. 상기 이색성 염료는, 종래 또는 이후 개발되는 이색성 염료를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 아조 염료(azo dyes), 안트라퀴논 염료(anthraquinone dyes), 페릴렌 염료(perylene dyes), 메로시아닌 염료(merocyanine dyes), 아조메틴 염료(azomethine dyes), 프탈로페릴렌 염료(phthaloperylene dyes), 인디고 염료(indigo dyes), 디옥사딘 염료(dioxadine dyes), 폴리티오펜 염료(polythiophene dyes) 및 페녹사진 염료(phenoxazine dyes)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 액정 코팅용 조성물은 상기 반응성 액정 화합물 및 상기 이색성 염료를 용해시킬 수 있는 용제를 더 포함할 수 있으며, 예를 들면 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK), 자일렌(xylene) 및 클로로포름(chloroform) 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 액정 코팅용 조성물은 코팅막의 편광 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 레벨링제, 중합 개시제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 기능성 코팅층(120)은, 편광판(100)의 경도를 향상시키기 위하여 구비되는 것으로, 편광판의 경도를 향상시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 하드코팅층 및/또는 저굴절률층 등을 포함하는 것일 수 있다. 상기 하드코팅층은, 종래 또는 이후 개발되는 하드코팅층을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 트리아세틸 셀룰로오스, 아세틸 셀룰로오스부틸레이트, 에틸렌-아세트산비닐공중합체, 프로피오닐 셀룰오로스, 부티릴 셀룰로오스, 아세틸프로피오닐 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리카보네이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 저굴절률층은, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서, 편광판의 경도를 향상시키는 역할 또한 수행하기 위하여 구비되는 것일 수 있다. 상기 저굴절률층은, 예를 들어 SiO2, Al2O3, MgF2, CaF 및 빙정석(cryloite) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 저굴절률제를 포함하는 것일 수 있으며, 일부 실시 예에 있어서, 상기 하드코팅층에서 사용된 화합물 내지 수지 등을 포함하는 것일 수 있다. 상기 하드코팅층 및 저굴절률층은 각각 단독으로 사용될 수 있으며, 일부 실시 예에 있어서, 복층 구조로 사용될 수도 있다.
상기 기능성 코팅층(120)은, 도 1 및 3a 등에 도시된 것과 같이 편광자(110)의 일면 상에 직접 접촉하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 편광판이 위상차 조절층(140) 내지 굴절률 조절층(150)을 포함할 경우, 상기 위상차 조절층(140) 내지 굴절률 조절층(150)의 일면 상에 형성되어, 기능성 코팅층(120), 위상차 조절층(140) 내지 굴절률 조절층(150) 및 편광자(110)가 순차로 적층되는 것일 수 있다(도 3b 내지 3c 참조).
상기 기능성 코팅층(120)은, 편광자(110)의 액정층(300) 측 상, 즉, 편광자(110)의 내측 상에 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 제1 기능성 코팅층(120-1) 및 제2 기능성 코팅층(120-2)이 각각 제1 편광자(110-1) 및 제2 편광자(110-2)의 내측 상에 구비되어 서로 대향하도록 배치되는 것일 수 있다. 이 경우, 상기 기능성 코팅층은 편광판에 투명 도전층 등의 부재가 형성되기에 적합한 수준의 경도를 부여함으로써, 광학 적층체의 제조 내지 가공 공정 과정에서 발생되는 크랙(crack) 내지 스크래치(scratch)가 최소화될 수 있는 이점이 있다.
상기 제1 기능성 코팅층(120-1) 및 제2 기능성 코팅층(120-2)은, 비커스 경도(Vickers Hardness)가 각각 18 내지 41인 것일 수 있으며, 제1 기능성 코팅층(120-1) 및 제2 기능성 코팅층(120-2)의 경도는 동일한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 각각 상이한 경도를 갖는 것이어도 무방하다.
상기 비커스 경도는, 나노인덴터(HM500, Helmut Fishcher社)의 Vickers tip을 사용하여 비커스 경도를 측정한 것일 수 있으며, load 속도 및 unload 속도는 동일하게 300mN/20sec으로 진행하고, 크리프 시간 5초 유지 및 최대 하중 100mN 조건으로 진행하여 평가한 것일 수 있다. 상기 기능성 코팅층의 비커스 경도(Vickers Hardness)가 상기 범위를 만족하는 경우, 우수한 내마모성을 가질 뿐만 아니라, 광학 적층체의 내굴곡성 내지 내구성이 더욱 향상되는 것일 수 있으며, 더욱 상세하게는, 상측 적층체(제1 적층체) 및 하측 적층체(제2 적층체)의 접합 공정에서의 스페이서에 의한 압력 인가 내지 액정, 배향막 등의 화학 반응에 의해 도전층에 크랙(crack) 등의 결함이 발생하는 것을 더욱 효과적으로 억제하는 것일 수 있다.
일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 제1 기능성 코팅층(120-1) 및 제2 기능성 코팅층(120-2)의 두께는, 각각 1 내지 30 ㎛인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 1 내지 20 ㎛일 수 있다. 상기 두께는 건조 후의 두께를 의미하는 것일 수 있으며, 상기 제1 기능성 코팅층(120-1) 및 제2 기능성 코팅층(120-2)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 경도가 우수하면서도 박형화가 가능하고, 내굴곡성 내지 내구성이 더욱 향상되는 것일 수 있다.
상기 보호층(130)은, 후공정 및 외부 환경으로부터 편광자의 편광 특성을 보존하기 위한 것으로, 보호 필름 등의 형태로 구현될 수 있다.
상기 보호층은, 편광자의 일면 또는 양면 상에 직접 접촉하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 보호층은, 하나 이상의 보호층이 연속적으로 적층된 복층 구조로 사용될 수도 있으며, 위상차 조절층 등의 다른 부재 상에 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 보호층(130)은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 이소프탈레이트(polyethylene isophthalate; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT), 디아세틸 셀룰로오스(diacetyl cellulose), 트리아세틸 셀룰로오스(triacetyl cellulose; TAC), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate; PMA), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate; PEA), 폴리에틸 메타크릴레이트(polyethyl methacrylate; PEMA) 및 환형 올레핀계 폴리머(cyclic olefin polymer; COP)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 위상차 조절층(140)은, 광학 적층체의 광학 특성을 보완하기 위한 것으로, 위상차 필름 등의 형태로 구현될 수 있으며, 종래 또는 이후 개발되는 위상차 필름 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 광의 위상을 지연시키기 위한 사분 파장판(1/4 파장판) 또는 반파장판(1/2 파장판) 등을 사용할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
상기 위상차 조절층은, 편광자의 일면 상에 직접 접촉하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 위상차 조절층은 보호층의 일면 상에 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있고, 굴절률 조절층의 일면 상에 직접 접촉하여 형성되는 것일 수도 있다.
상기 위상차 조절층(140)은, 연신에 의해 광학 이방성을 부여할 수 있는 고분자 필름을 적절한 방식으로 연신한 고분자 연신 필름 또는 액정 중합 필름을 사용할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 고분자 연신 필름은, 폴리에틸렌(polyethylene; PE) 또는 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 등의 폴리올레핀, 폴리노르보넨(polynorbornene) 등의 고리형 올레핀 폴리머(COP: cyclo olefin polymer), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN), 폴리설폰(polysulfone; PSU), 아크릴 수지(acryl resin), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 등의 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐알코올(polyvinyl acholol; PVA) 또는 트리아세틸 셀룰로오스(triacetyl cellulose; TAC) 등의 셀룰로오스 에스테르계 폴리머나, 상기 폴리머를 형성하는 단량체 중에서 2종 이상의 단량체의 공중합체 등을 포함하는 고분자층을 사용할 수 있다.
상기 고분자 연신 필름을 얻는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 상기 고분자 재료를 필름 형태로 성형한 후, 연신함으로써 얻을 수 있다. 상기 필름 형태로의 성형 방법은 특히 제한되는 것은 아니며, 사출 성형, 시트 성형, 블로우 성형, 사출 블로 성형, 인플레이션 성형, 압출 성형, 발포 성형, 캐스트 성형 등 공지 방법으로 필름으로 성형하는 것이 가능하며 압공 성형, 진공 성형 등의 2차 가공 성형법도 이용할 수 있다. 그 중에서도 압출 성형, 캐스트 성형이 바람직하게 이용된다. 이 때 예를 들면, T다이, 원형 다이 등이 장착된 압출기 등을 이용하여 미연신 필름을 압출 성형할 수 있다. 압출 성형에 의해 성형품을 얻을 경우에는 사전에 각종 수지 성분, 첨가제 등을 용융 혼련한 재료를 이용할 수도 있으면, 압출 성형 시에 용융 혼련을 거쳐 성형할 수도 있다. 또한 각종 수지 성분에 공통된 용매, 예를 들면 클로로포름, 2 염화메틸렌 등의 용매를 이용하여 각종 수지 성분을 용해 후, 캐스트 건조 고체화함으로써 미연신 필름을 캐스트 성형할 수도 있다.
상기 고분자 연신 필름은 상기 성형된 필름을 기계적 흐름 방향(MD; Mechanical Direction, 종 방향 또는 길이 방향)으로 1축 연신, 기계적 흐름 방향으로 직행하는 방향(TD; Transverse Direction, 횡 방향 또는 폭 방향)으로 1축 연신할 수 있고 또한 롤 연신과 텐터연신의 순차 이축 연신법, 텐터연신에 의한 동시 이축 연신법, 튜블러 연신에 의한 이축 연신법 등에 의해 연신함으로써 이축 연신 필름을 제조할 수도 있다.
상기 액정 중합 필름은 반응성 액정 화합물을 중합된 상태로 포함할 수 있다. 상기 반응성 액정 화합물은, 상술한 코팅형 편광자의 반응성 액정 화합물에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 위상차 조절층의 두께는, 고분자 연신 필름인 경우에는 10㎛ 내지 100㎛일 수 있고, 액정 중합 필름인 경우에는 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
상기 굴절률 조절층(150)은, 상기 투명 도전층(200)에 의한 광학 적층체의 굴절률 차이를 보상하기 위하여 구비되는 것으로, 굴절률 차이를 감소시킴으로써 시인 특성 등을 개선시키기 위한 역할을 수행하는 것일 수 있다. 또한, 상기 굴절률 조절층(150)은, 상기 투명 도전층(200)에 기인하는 색상을 보정하기 위하여 구비되는 것일 수 있다. 한편, 상기 투명 도전층이 패턴을 갖는 경우에는, 상기 굴절률 조절층을 통해 상기 패턴이 형성되어 있는 패턴 영역과 패턴이 형성되지 않은 비패턴 영역 간의 투과율 차이를 보상할 수 있다.
구체적으로, 상기 투명 도전층(200)은, 이와 굴절률이 상이한 다른 부재(예컨대, 편광자 등)와 인접하여 적층되며, 인접한 타층과의 굴절률 차이로 인해 광 투과율의 차이가 유발될 수 있고, 특히 투명 도전층에 패턴이 형성된 경우, 패턴 영역과 비패턴 영역을 구분할 수 있게 시인되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 굴절률 조절층을 포함함으로써, 굴절률을 보상하도록 하여 광학 적층체의 광 투과율의 차이를 감소시킬 수 있도록 하며, 특히 투명 도전층에 패턴이 형성된 경우에는, 패턴 영역 및 비패턴 영역이 구분되어 시인되지 않도록 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 굴절률 조절층(150)의 굴절률은, 인접한 타 부재의 재료에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 1.4 내지 2.6인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 1.4 내지 2.4일 수 있다. 이 경우, 상기 편광자 등의 타 부재와 투명 도전층(200) 사이의 급격한 굴절률 차이로 인한 광손실을 방지할 수 있다.
상기 굴절률 조절층(150)은, 편광자 등의 타 부재와 투명 도전층(200) 사이의 급격한 굴절률 차이를 방지할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않으며, 종래 또는 이후 개발되는 굴절률 조절층의 형성에 사용되는 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들어, 중합성 이소시아누레이트 화합물을 포함하는 굴절률 조절층 형성 조성물로부터 형성되는 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 편광판(100)은, 상술한 구성요소 이외에도 편광자의 특성을 보조 내지 강화하기 위한 다른 구성을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 기계적 내구성을 더욱 향상시키기 위하여, 오버코트층 등을 더 포함하는 것일 수 있다.
일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 편광판(100)은, 30 내지 200 ㎛의 두께를 갖는 것일 수 있고, 바람직하게는 30 내지 170 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 50 내지 150 ㎛인 것일 수 있다. 이 경우, 상기 편광판(100)은 광학 특성을 유지하면서도, 얇은 두께의 광학 적층체의 제조가 가능하다.
상기 투명 도전층(200)은, 액정층(300)의 구동을 위하여 구비되는 것으로, 상기 편광판(100)과 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 것과 같이, 제1 투명 도전층(200-1) 및 제2 투명 도전층(200-2)은 각각 제1 편광판(100-1) 및 제2 편광판(100-2)에 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
종래 스마트 윈도우(smart window) 등의 제조에 사용되는 광학 적층체는, 액정 구동을 위한 도전층을 기재의 일면 상에 형성하고, 상기 기재의 타면을 편광판과 접합함으로써 제조되었다. 그러나, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체는, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않고, 편광판의 일면 상에 도전층을 직접 형성함으로써, 적층체의 두께를 감소시키면서 투광 모드에서의 투과율 및 굴곡 특성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 투명 도전층(200)은, 상기 편광판(100)의 일면 상에 직접 증착되어 형성되는 것일 수 있다. 이때, 상기 투명 도전층(200)은, 편광판(100)과의 접착력 향상을 위하여, 편광판(100)의 일면 상에 코로나 처리 또는 플라즈마 처리 등의 전처리를 실시한 후, 상기 편광판(100)의 전처리를 실시한 면과 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다. 상기 전처리는, 코로나 처리 또는 플라즈마 처리에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서, 종래 또는 이후 개발되는 전처리 공정을 사용할 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 투명 도전층(200)은, 편광판(100)과의 접착력 향상을 위하여, 편광판(100)의 일면 상에 구비된 접착 용이층(도시하지 않음)을 사이에 두고, 편광판(100)과 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
상기 투명 도전층(200)은 가시광에 대한 투과율이 50% 이상인 것이 바람직하며, 예를 들어, 투명 도전성 산화물, 금속, 탄소계 물질, 전도성 고분자, 도전성 잉크 및 나노 와이어로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 종래 또는 이후 개발되는 투명 도전층의 재료가 사용될 수 있다.
일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 투명 도전성 산화물은, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 알루미늄아연산화물(AZO), 갈륨아연산화물(GZO), 플로린주석산화물(FTO) 및 아연산화물(ZnO) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속은, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 이들 중 적어도 하나를 함유하는 합금 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 은-팔라듐-구리(APC) 합금 또는 구리-칼슘(CuCa) 합금을 포함할 수 있다. 상기 탄소계 물질은, 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀(graphene) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 도전성 잉크는 금속파우더와 경화성 고분자 바인더가 혼합된 잉크일 수 있고, 나노 와이어는 예를 들면 실버 나노 와이어(AgNW)일 수 있다.
또한, 상기 투명 도전층(200)은 상기 물질들을 조합하여, 2층 이상의 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 입사광의 반사율을 낮추고, 투과율을 높이도록 금속층 및 투명 도전성 산화물층을 포함하는 2층 구조로 형성될 수 있다.
상기 투명 도전층(200)은, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 형성될 수 있으며, 예를 들어, 스핀 코트법, 롤러 코트법, 바 코트법, 딥 코트법, 그라비아 코트법, 커튼 코트법, 다이 코트법, 스프레이 코트법, 닥터 코트법, 니더 코트법 등의 코트 공정; 스크린 인쇄법, 스프레이 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 철판 인쇄법, 요판 인쇄법, 평판 인쇄법 등의 인쇄 공정; 및 CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition), PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 등의 증착 공정 등의 방식 중 적절한 공정을 선택하여 형성될 수 있다.
상기 액정층(300)은, 전계에 따라 일 또는 복수의 방향에서 입사되는 광의 투과도를 조절함으로써, 상기 광학 적층체의 구동 모드를 변경시킬 수 있다.
상기 액정층(300)은, 액정 화합물(310) 및 볼 스페이서(ball spacer)(320)를 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 제1 편광판(100-1) 및 제2 편광판(100-2) 사이에 구비되는 제1 배향막(330-1) 및 제2 배향막(330-2)과 실런트(340)에 의해 정의되는 영역일 수 있다.
상기 액정 화합물(310)은, 전계에 따라 구동되는 것으로 광의 투과율을 제어할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 종래 또는 이후 개발되는 액정 화합물을 사용할 수 있고, 예를 들어, 상술한 코팅형 편광자의 반응성 액정 화합물에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 액정 화합물(310)의 액정 거동 방식은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 도 1 등에 도시된 바와 같이 TN(Twisted nematic) 모드로 구동될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, STN(Super twisted nematic) 모드, VA(Vertical alignment) 모드 등에 의해서도 구동될 수 있다.
상기 볼 스페이서(ball spacer)(320)는, 액정 셀 갭(gap)을 일정하게 유지시키기 위하여 구비되는 것이면, 특별히 제한되지 않으며, 실질적으로 구 형태를 갖는 것이 바람직하다.
상기 볼 스페이서(ball spacer)(320)는, 직경이 4 내지 10 ㎛인 것이 바람직하며, 볼 스페이서(ball spacer)의 직경이 상기 범위를 만족하는 경우, 액정 셀 갭(gap)을 일정 수준으로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 액정층의 박형화 등에도 유리한 이점이 있다.
또한, 평면 방향에서 보았을 때, 상기 볼 스페이서(ball spacer)(320)가 액정층(300)에서 차지하는 면적은, 0.01 내지 10%인 것이 바람직하며, 볼 스페이서(ball spacer)의 점유율이 상기 범위를 만족하는 경우, 사용자의 시인성 및 투광 모드에서의 투과율 향상의 측면에서 이점이 있다.
상기 볼 스페이서(ball spacer)(320)는, 볼 스페이서(ball spacer)의 직경에 따라 액정층(300) 내에 적절한 수로 포함되는 것이 바람직하며, 일 실시 예에 있어서, 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)는, 하기 식 1을 만족하는 것일 수 있다.
[식 1]
-0.1667d3 + 4.0595d2 - 33.488d + 102.69 ≤ A ≤ -14.111d3 + 341.81d2 - 2801.8d + 8588.2
예를 들어, 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d)이 4㎛인 경우, 단위면적(1mm2) 당 상기 직경이 4㎛인 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)는, 23.0212{=-0.1667(4)3+4.0595(4)2-33.488(4)+102.69} 내지 1946.856{=-14.111(4)3+341.81(4)2-2801.8(4)+8588.2}일 수 있으며, 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d)이 10㎛인 경우, 단위면적(1mm2) 당 상기 직경이 10㎛인 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)는, 7.06{=-0.1667(10)3+4.0595(10)2-33.488(10)+102.69} 내지 640.2{=-14.111(10)3+341.81(10)2-2801.8(10)+8588.2}일 수 있다.
상기 볼 스페이서(ball spacer)의 직경은, 볼 스페이서(ball spacer)가 실질적으로 구의 형태인 경우에는 측정 영역에 특별히 제한을 두지 않으나, 볼 스페이서(ball spacer)가 완전한 구의 형태를 갖지 않는 경우에는, 평면 방향에서 볼 스페이서(ball spacer)를 보았을 때, 볼 스페이서(ball spacer)에 의해 형성된 원 내지 타원의 장축 변을 의미하는 것일 수 있다.
단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)가 상기 식 1의 관계를 만족하는 경우, 액정 외관 불량을 유발하지 않으면서도 액정 셀 갭(gap)을 일정하게 유지시킬 수 있다는 측면에서 이점이 있다. 더욱 상세하게는, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)가 상기 식 1의 하한 값 미만인 경우에는, 액정층의 일부 영역의 액정 셀 갭(gap)이 감소하여 상기 일부 영역이 흑색의 무정형 얼룩으로 사용자에게 시인될 수 있으며(도 7 참조), 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 간의 단락(short)이 발생하여 광학 적층체의 구동이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)가 상기 식 1의 상한 값을 초과하는 경우에는, 볼 스페이서(ball spacer) 자체에 의해 투광 모드에서의 투과율이 저하되며 헤이즈(haze)가 발생할 뿐만 아니라, 볼 스페이서(ball spacer) 간의 군집이 형성될 수 있고, 상기 군집이 형성된 영역이 백색의 점형 얼룩으로 사용자에게 시인될 수 있다(도 8 참조).
본 발명의 더욱 바람직한 실시 예에 있어서, 상기 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)는,
i) 4 ≤ d < 4.5 일 때, A는 24 내지 1,936;
ii) 4.5 ≤ d < 5.5 일 때, A는 16 내지 1,240;
iii) 5.5 ≤ d < 6.5 일 때, A는 13 내지 1,032;
iv) 6.5 ≤ d < 7.5 일 때, A는 11 내지 884;
v) 7.5 ≤ d < 8.5 일 때, A는 10 내지 776;
vi) 8.5 ≤ d < 9.5 일 때, A는 9 내지 688; 및
vii) 9.5 ≤ d ≤ 10 일 때, A는 8 내지 620의 관계를 만족하는 것일 수 있다. 이 경우, 액정 외관 불량 발생 억제 및 액정 셀 갭(gap) 유지의 측면에서 더욱 이점이 있을 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)와 상기 기능성 코팅층의 비커스 경도(Vickers Hardness)(B)는,
i) 4 ≤ d < 4.5 일 때, A x B2는 6,500 내지 1,650,000;
ii) 4.5 ≤ d < 5.5 일 때, A x B2는 4,000 내지 1,050,000;
iii) 5.5 ≤ d < 6.5 일 때, A x B2는 3,500 내지 900,000;
iv) 6.5 ≤ d < 7.5 일 때, A x B2는 3,000 내지 750,000;
v) 7.5 ≤ d < 8.5 일 때, A x B2는 2,500 내지 700,000;
vi) 8.5 ≤ d < 9.5 일 때, A x B2는 2,200 내지 600,000; 및
vii) 9.5 ≤ d ≤ 10 일 때, A x B2는 2,100 내지 550,000의 관계를 만족하는 것일 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 기능성 코팅층의 비커스 경도 값은 18 내지 41이며, 비커스 경도 값이 작은 경우에는, 해당 부위가 비교적 유연하다고 할 수 있으며, 비커스 경도 값이 큰 경우에는, 해당 부위가 비교적 단단하다고 할 수 있다. 그러나 이와 같이 비커스 경도 값을 설정하더라도, 1개의 볼 스페이서(ball spacer)에 가해지는 응력의 크기는, 단위면적 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수에 따라 변화하게 되고, 볼 스페이서(ball spacer)의 직경에 따른 적절한 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)가 설정되지 않으면, 볼 스페이서(ball spacer) 당 가해지는 응력 집중이 커지게 되어, 크랙(crack)이 발생할 가능성이 높아지게 된다.
따라서, 상기 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)와 상기 기능성 코팅층의 비커스 경도(Vickers Hardness)(B)가 상기 범위를 만족하는 경우, 액정 외관 불량 발생 억제 및 액정 셀 갭(gap) 유지의 측면뿐만 아니라, 크랙(crack) 발생 방지의 측면에서도 이점이 있을 수 있다.
상기 기능성 코팅층의 비커스 경도(Vickers Hardness)(B) 값은, 상술한 바와 같이, 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 비커스 경도 값이 실질적으로 동일한 경우에는 어떠한 값을 채택하더라도 무방하며, 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 비커스 경도 값이 상이한 경우에는, 둘 중 작은 값을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 예에 있어서, 액정층은 상기 볼 스페이서(ball spacer) 이외에도 필요에 따라 컬럼 스페이서(column spacer) 등의 다른 형태의 스페이서(spacer)를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 배향막(330)은, 액정 화합물에 배향성을 부가하기 위한 것이면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 광배향성 내지 광경화성 고분자 등을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 배향막(330)은, 광배향성 내지 광경화성 고분자, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 배향막 코팅 조성물을 도포 및 경화하는 것에 의해 제작될 수 있다.
상기 광배향성 내지 광경화성 고분자는, 특별히 한정되지 않으나, 신나메이트계 고분자, 폴리이미드계 고분자 등을 사용할 수 있으며, 예를 들어, poly(vinyl cinnamate)(PVCi), poly(siloxane cinnamate)(PSCN), poly(ω(4-chalconyloxy)alkoxyphenylmaleimide, 6-FDA-HAB-Cl 등을 사용할 수 있고, 종래 또는 이후 개발되는 배향성을 나타낼 수 있는 고분자를 사용할 수 있다
상기 배향막(330)은, 볼 스페이서(ball spacer)(320)에 의해 형성된 함몰부를 구비하는 것일 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 배향막(330-1) 및 제2 배향막(330-2)은, 각각 볼 스페이서(ball spacer)(320)에 의해 형성된 제1 함몰부(S1) 및 제2 함몰부(S2)를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 함몰부(S1) 및 제2 함몰부(S2)는, 볼 스페이서(ball spacer)(320)를 사이에 두고 제1 배향막(330-1)을 포함하는 제1 적층체 및 제2 배향막(330-2)을 포함하는 제2 적층체를 소정의 압력으로 접합하는 것에 의해 형성될 수 있으며, 이 때, 바람직하게는, 1 Kg/cm2 내지 5 Kg/cm2의 압력 인가 하에 접합되는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 2 Kg/cm2 내지 4 Kg/cm2의 압력 인가 하에 접합되는 것일 수 있다. 따라서, 상기 함몰부는, 볼 스페이서(ball spacer)와의 접촉 계면과 실질적으로 동일한 형상을 갖는 것일 수 있으며, 예를 들어, 제1 함몰부(S1)는, 볼 스페이서(ball spacer)(320)의 상부 접촉 계면과 실질적으로 동일한 형상을 갖는 것일 수 있으며, 제2 함몰부(S2)는, 볼 스페이서(ball spacer)(320)의 하부 접촉 계면과 실질적으로 동일한 형상을 갖는 것일 수 있다.
상기 제1 함몰부(S1) 및 제2 함몰부(S2)의 깊이는, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서 볼 스페이서(ball spacer)(320)의 직경에 따라 적절히 설정될 수 있으나, 바람직하게는 배향막 두께의 10 내지 35 %의 깊이로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제1 배향막(330-1) 및 제2 배향막(330-2)이 각각 60 nm의 두께로 형성된 것인 경우, 제1 함몰부(S1) 및 제2 함몰부(S2)는 각각 배향막 표면으로부터 6 내지 21 nm의 깊이로 형성된 것일 수 있다.
이와 같이 볼 스페이서(ball spacer)(320)가 제1 배향막(330-1) 및 제2 배향막(330-2)에 각각 제1 함몰부(S1) 및 제2 함몰부(S2)를 형성하도록 구비됨으로써, 스페이서의 신뢰성이 더욱 향상되는 것일 수 있다.
한편, 상기 도 2는, 제1 배향막(330-1) 및 제2 배향막(330-2)이 각각 제1 함몰부(S1) 및 제2 함몰부(S2)를 포함하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 배향막 및 제2 배향막 중 어느 하나의 배향막이 함몰부를 포함하는 것도 가능하다.
상기 실런트(340)는, 베이스 수지로서 경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 베이스 수지로는 당 업계에서 실런트에 사용될 수 있는 것으로 공지된 자외선 경화성 수지 또는 열 경화성 수지를 사용할 수 있다. 상기 자외선 경화성 수지는 자외선 경화성 단량체의 중합체일 수 있다. 상기 열 경화성 수지는 열 경화성 단량체의 중합체일 수 있다.
상기 실런트(340)의 베이스 수지로는, 예를 들어, 아크릴레이트계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 페놀계 수지 또는 상기 수지의 혼합물을 사용할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 베이스 수지는 아크릴레이트계 수지일 수 있고, 상기 아크릴레이트계 수지는 아크릴 단량체의 중합체일 수 있다. 상기 아크릴 단량체는 예를 들어 다관능성 아크릴레이트일 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 상기 실런트는 베이스 수지에, 단량체 성분을 더 포함할 수 있다. 상기 단량체 성분은 예를 들어 단관능성 아크릴레이트일 수 있다. 본 명세서에서 단관능성 아크릴레이트는 아크릴기를 1개 갖는 화합물을 의미할 수 있고, 다관능성 아크릴레이트는 아크릴기를 2개 이상 갖는 화합물을 의미할 수 있다. 상기 경화성 수지는 자외선의 조사 및/또는 가열에 의해 경화될 수 있다. 상기 자외선 조사 조건 또는 가열 조건은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 수행될 수 있다. 상기 실런트는 필요한 경우 개시제, 예를 들어 광 개시제 또는 열 개시제를 더 포함할 수 있다.
상기 실런트(340)는, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 형성될 수 있고, 예를 들어, 노즐을 구비하는 디스펜서를 이용하여 실런트를 상기 액정층의 외곽(즉, 비활성 영역)에 드로잉하여 형성될 수 있다.
본 발명의 투과율 가변 광학 적층체는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 다른 부재를 더 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 광학 적층체의 일면(도 4 참조) 또는 양면(미도시) 상에 점접착층(400), 바람직하게는, 점착층을 더 포함하는 것일 수 있고, 자외선 흡수층 등을 더 포함하는 것일 수도 있다.
상기 점접착층(400)은, 접착제 또는 점착제를 사용하여 형성될 수 있으며, 광학 적층체의 취급 시 박리, 기포 등이 발생하지 않도록 적절한 점접착력을 가짐과 동시에, 투명성 및 열안정성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 접착제는, 종래 또는 이후 개발되는 접착제를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 광경화성 접착제를 사용할 수 있다.
상기 광경화성 접착제는 자외선(Ultraviolet, UV), 전자선(Electron Beam, EB) 등 활성 에너지선을 받아 가교 및 경화되어 강한 접착력을 나타내는 것으로, 반응성 올리고머, 반응성 모노머, 광중합 개시제 등으로 구성될 수 있다.
상기 반응성 올리고머는 접착제의 특성을 결정하는 중요한 성분으로, 광중합 반응에 의해 고분자 결합을 형성하여 경화 피막을 형성한다. 사용가능한 반응성 올리고머는 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리아크릴계 수지, 실리콘계 수지 등을 들 수 있다.
상기 반응성 모노머는 전술한 반응성 올리고머의 가교제, 희석제로서의 역할을 하며, 접착 특성에 영향을 미친다. 사용가능한 반응성 모노머는 단관능성 모노머, 다관능성 모노머, 에폭시계 모노머, 비닐에테르류, 환상 에테르류 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제는 빛 에너지를 흡수하여 라디칼 혹은 양이온을 생성시켜 광중합을 개시하는 역할을 하는 것으로, 광중합 수지에 따라 적합한 것을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 점착제는, 종래 또는 이후 개발되는 점착제를 사용할 수 있으며, 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 아크릴계 점착제, 고무계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 폴리비닐알코올계 점착제, 폴리비닐피롤리돈계 점착제, 폴리아크릴아미드계 점착제, 셀룰로오스계 점착제, 비닐알킬에테르계 점착제 등을 사용할 수 있다. 상기 점착제는, 점착력과 점탄성을 갖는 것이면 특별히 제한되지는 않으나, 입수 용이성 등의 측면에서 바람직하게는, 아크릴계 점착제일 수 있고, 예를 들어, (메타)아크릴레이트 공중합체, 가교제 및 용제 등을 포함하는 것일 수 있다.
상기 가교제는, 종래 또는 이후 개발되는 가교제를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 폴리이소시아네이트화합물, 에폭시수지, 멜라민수지, 요소수지, 디알데히드류, 메틸올폴리머 등을 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 폴리이소시아네이트 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 용제는, 수지 조성물 분야에서 사용되는 통상의 용매를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 프로필렌글리콜 메톡시 알코올 등의 알코올계 화합물; 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등의 케톤계 화합물; 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜 메톡시 아세테이트 등의 아세테이트계 화합물; 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 프로필 셀로솔브 등의 셀로솔브계 화합물; 헥산, 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 탄화수소계 화합물 등의 용매들이 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 점접착층(400)의 두께는 점접착체의 역할을 하는 수지의 종류, 점접착 강도, 점접착제가 이용되는 환경 등에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 점접착층은, 충분한 점접착력을 확보하고 광학 적층체의 두께를 최소화하기 위하여, 0.1 내지 500㎛일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 450㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 400㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 점접착층(400)은, 라미네이트 방식에 의해 편광판의 일면 또는 양면 상에 형성될 수 있다.
상기 자외선 흡수층은, 자외선에 따른 광학 적층체의 열화를 방지하기 위한 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 살리실산계 자외선 흡수제(페닐살리실레이트, p-tert-부틸살리실레이트 등), 벤조페논계 자외선 흡수제(2,4-디히드록시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논 등), 벤조트리아졸계 자외선 흡수제(2-(2'-히드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3',5'-디-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-(3",4",5",6"-테트라히드로프탈이미드메틸)-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 2,2-메틸렌비스(4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀), 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-tert-부틸-5'-(2-옥틸옥시카르보닐에틸)-페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2'-히드록시-3'-(1-메틸-1-페닐에틸)-5'-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페닐)벤조트리아졸, 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-6-(직쇄 및 측쇄 도데실)-4-메틸페놀, 옥틸-3-[3-tert-부틸-4-히드록시-5-(클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)페닐]프로피오네이트와 2-에틸헥실-3-[3-tert-부틸-4-히드록시-5-(5-클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)페닐]프로피오네이트의 혼합물 등), 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제(2'-에틸헥실-2-시아노-3,3-디페닐아크릴레이트, 에틸-2-시아노-3-(3',4'-메틸렌디옥시페닐)-아크릴레이트 등), 트리아진계 자외선 흡수제 등을 사용할 수 있으며, 투명성이 높고, 편광판이나 투과율 가변층의 열화를 방지하는 효과가 우수한 벤조트리아졸계 자외선 흡수제나 트리아진계 자외선 흡수제가 바람직하며, 분광 흡수 스펙트럼이 보다 적절한 벤조트리아졸계 자외선 흡수제가 특히 바람직하다. 상기 벤조트리아졸계 자외선 흡수제는 비스(Bis)화한 것일 수도 있으며, 예를 들어 6,6'-메틸렌비스(2-(2H-벤조[d][1,2,3]트리아졸-2-일)-4-(2,4,4-트리메틸펜탄-2-일)페놀), 6,6'-메틸렌비스(2-(2H-벤조[d][1,2,3]트리아졸-2-일)-4-(2-히드록시에틸)페놀) 등일 수 있다.
본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체에 더하여, 이를 포함하는 스마트 윈도우를 포함한다. 또한, 본 발명은, 상기 스마트 윈도우를 포함하는 교통 수단, 예를 들어, 상기 스마트 윈도우를 전면창, 후면창, 측면창, 썬루프창, 및 내부 칸막이 중 적어도 하나 이상에 적용한 자동차, 상기 스마트 윈도우를 포함하는 웨어러블 장치 및 건축용 창호를 포함한다.
예를 들면, 본 발명의 스마트 윈도우를 포함하는 자동차는, 편광판(100), 투명 도전층(200), 액정층(300) 및 점접착층(400)을 포함하는 광학 적층체의 양면 상에 차량용 글라스(500)를 접합한 것(도 5 참조)일 수 있고, 예를 들어, 광학 적층체의 양면 상에 접착 필름 및 차량용 글라스를 올린 뒤, Press machine을 사용하여 온도 90℃ 및 약1bar 진공 상태에서 10~20분 가열하여 제조된 것일 수 있고, 상기 접착 필름은 EVA 필름, PVB 필름 등을 포함하는 것일 수 있다.
또한 상기 광학 적층체의 일면(도 6a 참조) 또는 양면(도 6b 참조) 상에 건물용 창호(창호용 글라스, 600)를 접합한 것 일 수 있고, 광학 적층체의 일면 상에 창호용 글라스를 라미네이트 방식으로 접합하여 도 6a와 동일한 구성의 창호용 스마트 윈도우 제품을 제조 한 것 일 수 있고, 광학 적층체의 양면 상에 창호용 글라스를 UV접착제 도포 후 접합한 후 UV 경화하여 도 6b와 동일한 구성의 창호용 스마트 윈도우 제품을 제조한 것일 수 있다.
이하, 구체적으로 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
제조예 1: 편광판 제작
(1) 팽윤 처리 공정
두께 60 ㎛의 폴리비닐알코올 필름(원단 필름)(가부시키가이샤쿠라레 제조, 상품명 「쿠라레포발필름 VF-PE＃6000」, 평균 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰%)을 원단 롤로부터 연속적으로 풀어내면서 반송하여, 20℃의 순수가 들어간 팽윤욕에 30초간 침지했다. 이 팽윤 처리 공정에서는, 닙 롤 사이에 주속도의 차를 붙여 롤간 연신(세로 일축 연신)을 행했다. 원단 필름을 기준으로 하는 연신 배율은 2.5배로 했다.
(2) 염색 처리 공정
이어서, 닙 롤을 통과한 필름을, 순수/요오드화칼륨/요오드/붕산(질량비)이 100/2/0.01/0.3인 30℃의 염색욕에 120초간 침지했다. 이 염색 처리에 있어서도 닙 롤 사이에 주속도의 차를 붙여 롤간 연신(세로 일축 연신)을 행했다. 팽윤 처리 공정 후의 필름을 기준으로 하는 연신 배율은 1.1배로 했다.
(3) 가교 처리 공정
이어서, 닙 롤을 통과한 필름을, 순수/요오드화칼륨/붕산(질량비)이 100/12/4인 56℃의 제1 가교욕에 70초간 침지했다. 닙 롤과, 제1 가교욕과 제2 가교욕의 사이에 마련된 닙 롤과의 사이에 주속도의 차를 붙여 롤간 연신(세로 일축 연신)을 행했다. 염색 처리 공정 후의 필름을 기준으로 하는 연신 배율은 1.9배로 했다.
(4) 보색 처리 공정
이어서, 가교 처리 후의 필름을 요오드화칼륨/붕산/순수(질량비)가 9/2.9/100인 40℃의 제2 가교욕에 10초간 침지했다.
(5) 세정 처리 공정
이어서, 제2 가교 처리 후의 필름을 14℃의 순수가 들어간 세정욕에 5초간 침지시키고, 샤워량 5m3/h 및 샤워온도 14℃으로 세정하였다.
(6) 건조 처리 공정
이어서, 세정 처리 공정 후의 필름을 건조로에 통과시킴으로써 80℃에서 190초간 가열 건조시켜 편광자 필름을 제작하였다. 건조 후 수분율은 13.6%였고, 얻어진 편광자 필름의 두께는 약 21 ㎛였다.
(7) 접합 처리 공정
이어서, 접착제로서, 물 100 질량부에 대하여 폴리비닐알코올을 5 질량부 함유하는 수계 접착제를 조제했다. 이후, 상기 편광자 필름의 양측에, 조제한 UV 접착제를 이용하여 보호 필름을 적층시켰다. 얻어진 적층체에 UV노광을 행하고, 접착제를 경화시켜 상부 편광판 및 하부 편광판을 각각 제작했다. 또한, 얻어진 편광판에 있어서의 접착제층의 두께는 약 2 ㎛ 였다.
제조예 2: 하드코팅층 형성용 조성물 제조
덴드리머 화합물(미원스페셜티케미칼, SP-1106) 16.2g, 무기나노입자 (10 내지 20nm, 실리카 입자: 50 중량%, 용매: 메틸에틸케톤(MEK)) 14.4g, 에틸렌글리콜기를 포함하는 다관능(메타)아크릴레이트 화합물 1.8g, 광개시제 (1-히드록시시클로헥실페닐케톤) 0.7g, 메틸에틸케톤 2.9g을 혼합하여 하드코팅층 형성용 조성물을 제조하였다.
제조예 3: 하드코팅층 제작
상기 제조예 2에서 제조된 하드코팅층 형성용 조성물을 제조예 1에서 제조된 상부 편광판 및 하부 편광판 각각의 일면에 Mayer Bar 종류 및 고형분 함량을 조정하여 경화 후 하드코팅 두께를 계산하여 Bar코팅하고, 80℃에서 5분 동안 건조한 후 고압 수은램프에서 500mJ/㎠의 광량으로 경화하여 일면 상에 하드코팅층이 형성된 상부 편광판 및 하부 편광판을 각각 제작하였다.
제조예 4: 투명 도전층 제작
상기 제조예 3에서 제작된 상부 편광판 및 하부 편광판을 넣고, 450W DC 전력을 인가하여 스퍼터건을 작동시킨 다음, ITO(10wt% Sn doped In2O3) 타겟에 플라즈마를 유도하여 투명전도막(90nm)이 형성시켰다. 상기 형성된 투명전도막에 50W DC 파워로 이온건을 작동시켜 이온 처리하였다. 이때 상온에서 압력을 3mTorr로 유지하고, 아르곤 가스 및 산소 가스를 30sccm 및 1sccm로 각각 공급하면서 제조하였다. 이때 ITO 두께는 FT-SEM로 측정하였고, ITO 면저항(Ω/□)은 Four point probe를 사용하여 측정하였다.
제조예 5: 배향막 제작
상기 제조예 4에서 제작된 상부 편광판 및 하부 편광판의 ITO면 상에 배향액을 코팅 및 건조(80℃/2분)하였다. 이후, 상기 건조된 배향액 상에 UV를 조사하여, 배향막을 제작하였다.
제조예 6: 스페이서 산포 제조
먼저, IPA 100ml 기준으로 볼 스페이서(SEKISUI社)를 섞어, 혼합용매를 제조하였다. 이후, 상기 제조예 5의 하부 편광판의 전도층 적층체를 스페이서 산포기(SDSS-KHU02, 신도기연社)에 넣고, 상기 제조한 혼합용매를 50℃ 조건에서 산포한 뒤 20분 동안 건조하여, 하부 편광판의 배향막 상에 볼 스페이서를 형성하였다. 이후, 광학 현미경을 사용하여, 단위면적(1mm2) 내에 존재하는 볼 스페이서의 개수를 확인하였다.
제조예 7: 광학 적층체 제작
상기 제조예 6에서 제조된 하부 편광판의 외주면 상에 실런트 디스펜서(SHOTmini 200Ωx, MUSASHI社)를 사용하여 제품 사이즈에 맞춰 실런트(UVF-006, 7만mPa·s, SEKISUI社)를 도포하였다. 그 후, 상부 편광판 및 하부 편광판의 편광축이 서로 0° 또는 90°로 평행하게 배치한 상태에서 상부 편광판의 배향막 상에 액정을 ODF 공정방식으로 주입하였다. 그 후, 상부 편광판 및 하부 편광판을 3Kg/cm2의 압력으로 접합한 뒤, 실런트 라인을 따라 UV경화(500mJ/cm2)를 진행하여 스마트 윈도우용 광학 적층체를 제조하였다
실시예 및 비교예
볼 스페이서의 직경, 단위면적(1mm2)당 볼 스페이서의 개수(A) 및 하드코팅층의 두께 및 경도(B)를 하기 표 1 및 2에 나타낸 것과 같이 제작한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1 내지 7에 따라 실시예 1 내지 49 및 비교예 1 내지 22의 광학 적층체를 각각 제작하여, 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
또한, 상기 제조예 1 및 4 내지 7에 따라 상부 편광판 및 하부 편광판이 하드코팅층을 포함하지 않는 비교예 23의 광학 적층체를 제작하여, 하기 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 볼 스페이서 | 상하부 편광판 | A X B2 | |||
| 직경 (㎛) |
단위면적당 볼 스페이서의 개수(A) | 하드코팅층 두께(㎛) |
하드코팅층 연필경도 |
하드코팅층 비커스 경도(B) |
||
| 실시예1 | 4 | 24 | 6 | 1H | 20 | 9600 |
| 실시예2 | 4 | 968 | 6 | 1H | 20 | 387200 |
| 실시예3 | 4 | 1936 | 6 | 1H | 20 | 774400 |
| 실시예4 | 4 | 968 | 1 | 2B | 18 | 313632 |
| 실시예5 | 4 | 968 | 6 | 1H | 20 | 387200 |
| 실시예6 | 4 | 968 | 15 | 5H | 38 | 1397792 |
| 실시예7 | 4 | 968 | 20 | 6H | 41 | 1627208 |
| 실시예8 | 5 | 16 | 6 | 1H | 20 | 6400 |
| 실시예9 | 5 | 620 | 6 | 1H | 20 | 248000 |
| 실시예10 | 5 | 1240 | 6 | 1H | 20 | 496000 |
| 실시예11 | 5 | 620 | 1 | 2B | 18 | 200880 |
| 실시예12 | 5 | 620 | 6 | 1H | 20 | 248000 |
| 실시예13 | 5 | 620 | 15 | 5H | 38 | 895280 |
| 실시예14 | 5 | 620 | 20 | 6H | 41 | 1042220 |
| 실시예15 | 6 | 13 | 6 | 1H | 20 | 5200 |
| 실시예16 | 6 | 516 | 6 | 1H | 20 | 206400 |
| 실시예17 | 6 | 1032 | 6 | 1H | 20 | 412800 |
| 실시예18 | 6 | 516 | 1 | 2B | 18 | 167184 |
| 실시예19 | 6 | 516 | 6 | 1H | 20 | 206400 |
| 실시예20 | 6 | 516 | 15 | 5H | 38 | 745104 |
| 실시예21 | 6 | 516 | 20 | 6H | 41 | 867396 |
| 실시예22 | 7 | 11 | 6 | 1H | 20 | 4400 |
| 실시예23 | 7 | 442 | 6 | 1H | 20 | 176800 |
| 실시예24 | 7 | 884 | 6 | 1H | 20 | 353600 |
| 실시예25 | 7 | 442 | 1 | 2B | 18 | 143208 |
| 실시예26 | 7 | 442 | 6 | 1H | 20 | 176800 |
| 실시예27 | 7 | 442 | 15 | 5H | 38 | 638248 |
| 실시예28 | 7 | 442 | 20 | 6H | 41 | 743002 |
| 실시예29 | 8 | 10 | 6 | 1H | 20 | 4000 |
| 실시예30 | 8 | 388 | 6 | 1H | 20 | 155200 |
| 실시예31 | 8 | 776 | 6 | 1H | 20 | 310400 |
| 실시예32 | 8 | 388 | 1 | 2B | 18 | 125712 |
| 실시예33 | 8 | 388 | 6 | 1H | 20 | 155200 |
| 실시예34 | 8 | 388 | 15 | 5H | 38 | 560272 |
| 실시예35 | 8 | 388 | 20 | 6H | 41 | 652228 |
| 실시예36 | 9 | 9 | 6 | 1H | 20 | 3600 |
| 실시예37 | 9 | 344 | 6 | 1H | 20 | 137600 |
| 실시예38 | 9 | 688 | 6 | 1H | 20 | 275200 |
| 실시예39 | 9 | 344 | 1 | 2B | 18 | 111456 |
| 실시예40 | 9 | 344 | 6 | 1H | 20 | 137600 |
| 실시예41 | 9 | 344 | 15 | 5H | 38 | 496736 |
| 실시예42 | 9 | 344 | 20 | 6H | 41 | 578264 |
| 실시예43 | 10 | 8 | 6 | 1H | 20 | 3200 |
| 실시예44 | 10 | 310 | 6 | 1H | 20 | 124000 |
| 실시예45 | 10 | 620 | 6 | 1H | 20 | 248000 |
| 실시예46 | 10 | 310 | 1 | 2B | 18 | 100440 |
| 실시예47 | 10 | 310 | 6 | 1H | 20 | 124000 |
| 실시예48 | 10 | 310 | 15 | 5H | 38 | 447640 |
| 실시예49 | 10 | 310 | 20 | 6H | 41 | 521110 |
| 구분 | 볼 스페이서 | 상하부 편광판 | A X B2 | |||
| 직경 (㎛) |
단위면적당 볼 스페이서의 개수(A) | 하드코팅층 두께(㎛) |
하드코팅층 연필경도 |
하드코팅층 비커스 경도(B) |
||
| 비교예1 | 4 | 15 | 6 | 1H | 20 | 6000 |
| 비교예2 | 4 | 1984 | 6 | 1H | 20 | 793600 |
| 비교예3 | 5 | 9 | 6 | 1H | 20 | 3600 |
| 비교예4 | 5 | 1370 | 6 | 1H | 20 | 548000 |
| 비교예5 | 6 | 8 | 6 | 1H | 20 | 3200 |
| 비교예6 | 6 | 1058 | 6 | 1H | 20 | 423200 |
| 비교예7 | 7 | 7 | 6 | 1H | 20 | 2800 |
| 비교예8 | 7 | 906 | 6 | 1H | 20 | 362400 |
| 비교예9 | 8 | 6 | 6 | 1H | 20 | 2400 |
| 비교예10 | 8 | 835 | 6 | 1H | 20 | 334000 |
| 비교예11 | 9 | 5 | 6 | 1H | 20 | 2000 |
| 비교예12 | 9 | 780 | 6 | 1H | 20 | 312000 |
| 비교예13 | 10 | 5 | 6 | 1H | 20 | 2000 |
| 비교예14 | 10 | 645 | 6 | 1H | 20 | 258000 |
| 비교예15 | 4 | 968 | 0.5 | 3B | 17 | 279752 |
| 비교예16 | 5 | 620 | 0.5 | 3B | 17 | 179180 |
| 비교예17 | 6 | 516 | 0.5 | 3B | 17 | 149124 |
| 비교예18 | 7 | 442 | 0.5 | 3B | 17 | 127738 |
| 비교예19 | 8 | 388 | 0.5 | 3B | 17 | 112132 |
| 비교예20 | 9 | 344 | 0.5 | 3B | 17 | 99416 |
| 비교예21 | 10 | 310 | 0.5 | 3B | 17 | 89590 |
| 비교예22 | 4 | 968 | 23 | 7H | 44 | 1874048 |
| 비교예23 | 4 | 968 | - | - | 171) | 279752 |
| 1) 하드코팅층을 포함하지 않는 편광판 내측면의 비커스 경도를 측정함 | ||||||
실험예
(1) 하드코팅층 두께 평가
실시예 1 내지 49 및 비교예 1 내지 23의 광학 적층체에 대하여, 두께 측정기(MH-15M, SENDAI NIKON사)를 사용하여 하드코팅층 형성 전/후의 편광판 두께를 각각 측정하여 하드코팅층의 두께를 계산한 뒤, 상기 표 1 및 2에 나타내었다.
(2) 연필경도 평가
실시예 1 내지 49 및 비교예 1 내지 23의 광학 적층체에 대하여, 연필경도계(Pencil Hardness Tester, 한국 석보과학사)를 이용하여 하드코팅층면의 연필경도를 측정하여, 상기 표 1 및 2에 나타내었다.
구체적으로, 80 x 60mm 글라스 위에 편광판을 점착제를 사용하여 접합하였다. 그 후 하드코팅면 위 45도 각도로 연필(미쯔비시社)을 위치해 놓고, 무게추 750g로 하중을 걸고 속도 300mm/min로 연필을 긁어 한 연필경도당 5회 실시하고, 100℃에서 10분간 열처리하여 스크래치가 발생하는지 여부를 기준으로 상기 연필경도를 측정하였다.
(3) 비커스 경도 측정
실시예 1 내지 49 및 비교예 1 내지 23의 광학 적층체에 대하여, 나노인덴터(HM500, Helmut Fishcher社)의 Vickers tip을 사용하여 비커스 경도를 측정하여, 상기 표 1 및 2에 나타내었다. 이 때, load속도 및 unload속도는 동일한 300mN/20sec으로 진행하고, 크리프 시간 5초 유지 및 최대 하중 100mN 조건으로 진행하였다.
(4) 액정 외관 평가 (1) - 흑색 무정형 얼룩 발생 평가
실시예 1 내지 49 및 비교예 1 내지 23의 광학 적층체에 대하여, 육안으로 도 7의 경우와 같이 흑색 무정형 얼룩이 발생하는지 여부를 평가하여, 하기 표 3 및 4에 나타내었다.
<평가 기준>
양호 : 흑색 무정형 얼룩 발생하지 않음
불량 : 흑색 무정형 얼룩 발생함
(5) 액정 외관 평가 (2) - 백색 점형 얼룩 발생 평가
실시예 1 내지 49 및 비교예 1 내지 23의 광학 적층체에 대하여, 육안으로 도 8의 경우와 같이 백색 점형 얼룩이 발생하는지 여부를 평가하여, 하기 표 3 및 4에 나타내었다.
<평가 기준>
양호 : 백색 점형 얼룩 발생하지 않음
불량 : 백색 점형 얼룩 발생함
(6) 신뢰성 맨드렐 평가
실시예 1 내지 49 및 비교예 1 내지 23의 광학 적층체에 대하여, 원통형 굴곡 시험기(Lab-Q D605, CKSI사)를 통해 굽힘특성 및 크랙성을 평가하기 위하여 100 x 100mm의 크기로 실시예 및 비교예에 따른 샘플 시료를 하부 편광판이 직경 4mm의 쇠막대에 닿게 올려 놓고, 접은 상태로 접힌 부위의 외측에 1 kg 하중을 올리고, 90℃ 오븐에 2시간 투입 후 상온에 샘플을 놓고, 접힌 영역을 관찰하여 크랙의 발생유무를 평가하여, 하기 표 3 및 4에 나타내었다.
<평가 기준>
양호 : 형상 변화 및 크랙(crack) 발생하지 않음
불량 : 형상 변화 내지 크랙(crack) 발생함
| 구분 | 액정 외관 평가 (1) 흑색 무정형 얼룩 발생 평가 |
액정 외관 평가 (2) 백색 점형 얼룩 발생 평가 |
신뢰성
맨드렐 평가 |
| 실시예1 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예2 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예3 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예4 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예5 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예6 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예7 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예8 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예9 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예10 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예11 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예12 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예13 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예14 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예15 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예16 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예17 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예18 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예19 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예20 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예21 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예22 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예23 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예24 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예25 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예26 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예27 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예28 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예29 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예30 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예31 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예32 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예33 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예34 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예35 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예36 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예37 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예38 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예39 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예40 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예41 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예42 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예43 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예44 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예45 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예46 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예47 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예48 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 실시예49 | 양호 | 양호 | 양호 |
| 구분 | 액정 외관 평가 (1) 흑색 무정형 얼룩 발생 평가 |
액정 외관 평가 (2) 백색 점형 얼룩 발생 평가 |
신뢰성
맨드렐 평가 |
| 비교예1 | 불량 | 양호 | 양호 |
| 비교예2 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 비교예3 | 불량 | 양호 | 양호 |
| 비교예4 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 비교예5 | 불량 | 양호 | 양호 |
| 비교예6 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 비교예7 | 불량 | 양호 | 양호 |
| 비교예8 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 비교예9 | 불량 | 양호 | 양호 |
| 비교예10 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 비교예11 | 불량 | 양호 | 양호 |
| 비교예12 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 비교예13 | 불량 | 양호 | 양호 |
| 비교예14 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 비교예15 | 양호 | 양호 | 불량 |
| 비교예16 | 양호 | 양호 | 불량 |
| 비교예17 | 양호 | 양호 | 불량 |
| 비교예18 | 양호 | 양호 | 불량 |
| 비교예19 | 양호 | 양호 | 불량 |
| 비교예20 | 양호 | 양호 | 불량 |
| 비교예21 | 양호 | 양호 | 불량 |
| 비교예22 | 양호 | 양호 | 불량 |
| 비교예23 | 양호 | 양호 | 불량 |
상기 표 1 내지 4를 참조하면, 하드코팅층(기능성 코팅층)의 비커스 경도(B)가 18 내지 41이며,
볼 스페이서 직경이 4 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 23.0212{=-0.1667(4)3+4.0595(4)2-33.488(4)+102.69} 내지 1946.856{=-14.111(4)3+341.81(4)2-2801.8(4)+8588.2}를 만족하는, 실시예 1 내지 7;
볼 스페이서 직경이 5 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 15.9{=-0.1667(5)3+4.0595(5)2-33.488(5)+102.69} 내지 1360.575{=-14.111(5)3+341.81(5)2-2801.8(5)+8588.2}를 만족하는, 실시예 8 내지 14;
볼 스페이서 직경이 6 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 11.8968{=-0.1667(6)3+4.0595(6)2-33.488(6)+102.69} 내지 1034.584{=-14.111(6)3+341.81(6)2-2801.8(6)+8588.2}를 만족하는, 실시예 15 내지 21;
볼 스페이서 직경이 7 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 10.0114{=-0.1667(7)3+4.0595(7)2-33.488(7)+102.69} 내지 884.217{=-14.111(7)3+341.81(7)2-2801.8(7)+8588.2}를 만족하는, 실시예 22 내지 28;
볼 스페이서 직경이 8 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 9.2436{=-0.1667(8)3+4.0595(8)2-33.488(8)+102.69} 내지 824.808{=-14.111(8)3+341.81(8)2-2801.8(8)+8588.2}를 만족하는, 실시예 29 내지 35;
볼 스페이서 직경이 9 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 8.5932{=-0.1667(9)3+4.0595(9)2-33.488(9)+102.69} 내지 771.691{=-14.111(9)3+341.81(9)2-2801.8(9)+8588.2}를 만족하는, 실시예 36 내지 42; 및
볼 스페이서 직경이 10 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 7.06{=-0.1667(10)3+4.0595(10)2-33.488(10)+102.69} 내지 640.2{=-14.111(10)3+341.81(10)2-2801.8(10)+8588.2}를 만족하는, 실시예 43 내지 49의 광학 적층체는, 흑색 무정형 얼룩 및 백색 점형 얼룩이 발생하지 않았을 뿐만 아니라, 신뢰성 맨드렐 평가 결과, 형상 변화 및 크랙(crack)이 발생하지 않았음을 알 수 있다.
반면,
볼 스페이서 직경이 4 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 15인, 비교예 1;
볼 스페이서 직경이 5 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 9인, 비교예 3;
볼 스페이서 직경이 6 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 8인, 비교예 5;
볼 스페이서 직경이 7 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 7인, 비교예 7;
볼 스페이서 직경이 8 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 6인, 비교예 9;
볼 스페이서 직경이 9 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 5인, 비교예 11; 및
볼 스페이서 직경이 10 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 5인, 비교예 13의 광학 적층체와 같이, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 본 발명의 식 1의 하한 값 미만인 경우, 볼 스페이서가 부족한 영역에 흑색 무정형 얼룩이 발생하여, 액정 외관 불량이 발생하였음을 알 수 있다.
또한,
볼 스페이서 직경이 4 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 1984인, 비교예 2;
볼 스페이서 직경이 5 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 1370인, 비교예 4;
볼 스페이서 직경이 6 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 1058인, 비교예 6;
볼 스페이서 직경이 7 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 906인, 비교예 8;
볼 스페이서 직경이 8 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 835인, 비교예 10;
볼 스페이서 직경이 9 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 780인, 비교예 12; 및
볼 스페이서 직경이 10 ㎛일 때, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 645인, 비교예 14의 광학 적층체와 같이, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서의 개수(A)가 본 발명의 식 1의 상한 값을 초과하는 경우, 볼 스페이서 간의 군집으로 인한 백색 점형 얼룩이 발생하여, 액정 외관 불량이 발생하였음을 알 수 있다.
또한,
하드코팅층(기능성 코팅층)을 포함하지 않거나, 하드코팅층(기능성 코팅층)의 비커스 경도(B)가 17 또는 44로, 18 내지 41의 범위를 벗어나는 비교예 15 내지 23의 광학적층체는, 신뢰성 맨드렐 평가 결과, 형상 변화 내지 크랙(crack)이 발생하였음을 알 수 있다.
따라서, 광학 적층체에 포함되는 서로 다른 두 편광판이 각각 기능성 코팅층을 포함하며, 상기 기능성 코팅층의 비커스 경도가 각각 18 내지 41이며, 볼 스페이서의 직경에 대한 단위면적 당 볼 스페이서의 수가 식 1을 만족할 경우, 내마모성, 내굴곡성 및 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 액정 외관 불량 발생이 억제되는 것임을 알 수 있다.
Claims (20)
- 제1 기능성 코팅층을 포함하는 제1 편광판, 제1 투명 도전층 및 제1 배향막 순으로 적층된, 제1 적층체;
상기 제1 적층체와 대향하며, 제2 기능성 코팅층을 포함하는 제2 편광판, 제2 투명 도전층 및 제2 배향막 순으로 적층된 제2 적층체; 및
상기 제1 적층체 및 제2 적층체 사이에 배치되는 액정층을 포함하며,
상기 액정층은, 제1 배향막 및 제2 배향막 중 적어도 어느 하나의 배향막에 함몰부를 형성하도록 구비되는 볼 스페이서(ball spacer)를 포함하며,
상기 볼 스페이서(ball spacer)는, 직경이 4 내지 10 ㎛이며,
상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과 직접 접촉하여 형성되며,
상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 비커스 경도(Vickers Hardness)가 각각 18 내지 41이며,
볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)는, 하기 식 1을 만족하는, 투과율 가변 광학 적층체.
[식 1]
-0.1667d3 + 4.0595d2 - 33.488d + 102.69 ≤ A ≤ -14.111d3 + 341.81d2 - 2801.8d + 8588.2
- 청구항 1에 있어서, 상기 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)는,
i) 4 ≤ d < 4.5 일 때, A는 24 내지 1,936;
ii) 4.5 ≤ d < 5.5 일 때, A는 16 내지 1,240;
iii) 5.5 ≤ d < 6.5 일 때, A는 13 내지 1,032;
iv) 6.5 ≤ d < 7.5 일 때, A는 11 내지 884;
v) 7.5 ≤ d < 8.5 일 때, A는 10 내지 776;
vi) 8.5 ≤ d < 9.5 일 때, A는 9 내지 688; 및
vii) 9.5 ≤ d ≤ 10 일 때, A는 8 내지 620의 관계를 만족하는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 볼 스페이서(ball spacer)의 직경(d; ㎛)에 대한, 단위면적(1mm2) 당 볼 스페이서(ball spacer)의 수(A)와 상기 기능성 코팅층의 비커스 경도(Vickers Hardness)(B)는,
i) 4 ≤ d < 4.5 일 때, A x B2는 6,500 내지 1,650,000;
ii) 4.5 ≤ d < 5.5 일 때, A x B2는 4,000 내지 1,050,000;
iii) 5.5 ≤ d < 6.5 일 때, A x B2는 3,500 내지 900,000;
iv) 6.5 ≤ d < 7.5 일 때, A x B2는 3,000 내지 750,000;
v) 7.5 ≤ d < 8.5 일 때, A x B2는 2,500 내지 700,000;
vi) 8.5 ≤ d < 9.5 일 때, A x B2는 2,200 내지 600,000; 및
vii) 9.5 ≤ d ≤ 10 일 때, A x B2는 2,100 내지 550,000의 관계를 만족하는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 함몰부는, 볼 스페이서(ball spacer)와의 접촉 계면과 실질적으로 동일한 형상을 갖는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 볼 스페이서(ball spacer)의 액정층 내에서의 점유 면적은, 액정층 면적의 0.01% 내지 10%인, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 각각 하드코팅층 및 저굴절률층 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 6에 있어서, 상기 하드코팅층은, 트리아세틸 셀룰로오스, 아세틸 셀룰로오스부틸레이트, 에틸렌-아세트산비닐공중합체, 프로피오닐 셀룰오로스, 부티릴 셀룰로오스, 아세틸프로피오닐 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 6에 있어서, 상기 저굴절률층은, SiO2, Al2O3, MgF2, CaF2 및 빙정석(cryolite)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과의 사이에 별도의 기재를 포함하지 않고, 직접 접촉하여 형성되는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과의 사이에 접착 용이층을 포함하여, 직접 접촉하여 형성되는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 투명도전층 및 제2 투명도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 투명 도전성 산화물, 금속, 탄소계 물질, 전도성 고분자, 도전성 잉크 및 나노 와이어로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 보호층, 위상차 조절층 및 굴절률 조절층으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 30 내지 200㎛의 두께를 갖는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1에 있어서, 상기 투과율 가변 광학 적층체는, 오버코트층, 점접착층 및 자외선 흡수층으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
- 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항의 투과율 가변 광학 적층체의 제조방법.
- 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항의 투과율 가변 광학 적층체를 포함하는, 스마트 윈도우.
- 청구항 16의 스마트 윈도우를 포함하는, 교통 수단.
- 청구항 16의 스마트 윈도우를 전면창, 후면창, 측면창, 썬루프창, 및 내부 칸막이 중 적어도 하나 이상에 적용한, 자동차.
- 청구항 16의 스마트 윈도우를 포함하는, 웨어러블 장치.
- 청구항 16의 스마트 윈도우를 포함하는, 건축용 창호.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220022963A KR20230126292A (ko) | 2022-02-22 | 2022-02-22 | 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우 |
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