KR20230138729A - 투과율 가변 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우 - Google Patents

투과율 가변 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 실런트를 포함하는 액정층; 제1 기능성 코팅층을 포함하고, 상기 액정층 일면에 위치하는 제1 편광판; 제2 기능성 코팅층을 포함하고, 상기 액정층 타면에 위치하는 제2 편광판; 상기 제1 편광판 및 상기 액정층 사이에 형성되는 제1 투명 도전층; 및 상기 제2 편광판 및 상기 액정층 사이에 형성되는 제2 투명 도전층을 포함하며, 상기 제1 투명 도전층 및 상기 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나와 직접 접촉하여 형성되고, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 표면 연필경도가 각각 3B 내지 8H이고, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께 합은, 2 내지 50㎛인, 투과율 가변 광학 척층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우에 관한 것이다.

Description

투과율 가변 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우{TRANSMITTANCE VARIABLE OPTICAL LAMINATE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME, AND SMART WINDOW INCLUDING THE SAME}
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. 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. 또한, 가정용 창호의 경우에도 외광 차단 코팅을 하는 경우가 있으나, 이 경우 역시 상기 구술한 이동수단의 윈도우의 경우와 같이 투과율이 고정되어 있어, 실내로 유입되는 광량을 조절하는 데 용이하지 않다. 이에, 전압이 인가되면 빛의 투과성을 변화시킬 수 있는 투과율 가변 광학 적층체가 개발되었다.
상기 투과율 가변 광학 적층체는, 전압 인가에 따라 액정을 구동시켜 투과율을 가변시킴으로써 구동되는데, 현재까지 개발된 투과율 가변 광학 적층체는, 액정 구동을 위해 도전층을 별도의 기재 상에 형성한 뒤, 이를 편광판 등의 다른 소자와 결합하여 제작되며, 때에 따라 절연층을 더 포함하기도 한다.
대한민국 등록특허공보 제10-2226630호의 경우, 외래광의 투과를 제어하는 전자 블라인드 등에 이용 가능한 조광필름에 있어서 스페이서의 비커스 경도값 Xs가 16.9 이상 40.2 이하이며, 상기 제2 적층체의 비커스 경도값 Xf가 11.8 이상 35.9 이하인 것을 제공한다. 다만, 실런트에 해당하는 부재가 액정층을 지지하기에 적합하지 않으며, 결과적으로는 광학 적층체 및 이를 포함하는 스마트 윈도우에 빛샘 현상이 발생하거나, 크랙(crack) 또는 스크래치(scratch)가 발생하는 등 광학 적층체에 불량이 발생할 수 있는 문제점을 해소하지 못하고 있다.
따라서, 도전층을 형성하기 위한 별도의 기재층을 포함하지 않음으로써 제작 공정이 간소화되고, 실런트의 높이를 액정 높이와 동일하게 확보하여, 면내 일정한 광학 색상을 유지하고 액정 불량을 최소화할 수 있는 투과율 가변 광학 적층체에 대한 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-2226630호
본 발명은, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 제작 공정이 간소화된 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 편광판에 포함되는 기능성 코팅층의 표면 경도가 3B 내지 8H이며, 각 기능성 코팅층의 두께 합이 2 내지 50㎛인, 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 경화 후 높이가 2 내지 20㎛인 실런트를 포함한 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 액정층의 높이와 실런트의 높이가 실질적으로 동일한 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)을 최소화할 수 있는 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체를 포함하는 스마트 윈도우 및 이를 적용한 자동차 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, 실런트를 포함하는 액정층; 제1 기능성 코팅층을 포함하고, 상기 액정층 일면에 위치하는 제1 편광판; 제2 기능성 코팅층을 포함하고, 상기 액정층 타면에 위치하는 제2 편광판; 상기 제1 편광판 및 상기 액정층 사이에 형성되는 제1 투명 도전층; 및 상기 제2 편광판 및 상기 액정층 사이에 형성되는 제2 투명 도전층을 포함하며, 상기 제1 투명 도전층 및 상기 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나와 직접 접촉하여 형성되고, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 표면 연필경도가 각각 3B 내지 8H이고, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께 합은, 2 내지 50㎛인, 투과율 가변 광학 척층체에 관한 것이다.
본 발명은, 그 제1 관점에 있어서, 상기 실런트의 경화 후 높이가 2 내지 20㎛인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제2 관점에 있어서, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께가 각각 1 내지 35㎛인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제3 관점에 있어서, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층이 하드코팅층 및 저굴절률층 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제4 관점에 있어서, 상기 하드코팅층이 아크릴레이트계 화합물 또는 에폭시계 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제5 관점에 있어서, 상기 저굴절률층이 SiO2, Al2O3, MgF2, CaF2 및 빙정석(cryolite)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제6 관점에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층이 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과의 사이에 별도의 기재를 포함하지 않고 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제7 관점에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층이 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나의 편광판과의 사이에 접착 용이층을 포함하여, 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제8 관점에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층이 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 제9 관점에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판이 보호층, 위상차 조절층 및 굴절률 조절층으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제10 관점에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판이 30 내지 200㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제11 관점에 있어서, 상기 액정층이 볼 스페이서(Ball spacer) 및 컬럼 스페이서(Column spacer)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 스페이서(spacer)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제12 관점에 있어서, 상기 스페이서(spacer)의 높이가 2 내지 20㎛인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제13 관점에 있어서, 상기 스페이서(spacer)의 액정층 내에서의 점유 면적이 액정층 면적의 0.01% 내지 10%인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제14 관점에 있어서, 상기 투과율 가변 광학 적층체가 점접착층, 자외선 흡수층 및 내충격층으로 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 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, 편광판 하드코팅층, 즉 기능성 코팅층의 경도가 3B 내지 8H의 범위를 만족하고, 제1 편광판 및 제2 편광판의 두께 합은 2 내지 50㎛임에 따라, 2 내지 20㎛의 실런트의 높이를 확보하여, 실런트 높이를 액정 두께와 동일하게 하여 실런트의 눌림현상 및 퍼짐성을 개선하고, 액정층과 타 기재간 빛샘 현상을 방지할 수 있어 면내 일정한 광학 색상을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 크랙이 발생하지 않으며 내구성이 뛰어나 광학 적층체 및 스마트 윈도우의 불량을 최소화할 수 있다.
또한, 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 간소화될 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)을 최소화할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스마트 윈도우의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 건축용 창호 스마트 윈도우의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 건축용 창호 스마트 윈도우의 적층 구조를 나타낸 도이다.
본 발명은, 공정 과정에서 발생되는 크랙(crack) 등을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라, 실런트 높이를 20㎛ 이하로 형성 가능하도록 함으로써, 액정층의 높이와 실런트의 높이를 실질적으로 동일하게 형성할 수 있는, 투과율 가변 광학 적층체에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 실런트를 포함하는 액정층; 제1 기능성 코팅층을 포함하고, 상기 액정층 일면에 위치하는 제1 편광판; 제2 기능성 코팅층을 포함하고, 상기 액정층 타면에 위치하는 제2 편광판; 상기 제1 편광판 및 상기 액정층 사이에 형성되는 제1 투명 도전층; 및 상기 제2 편광판 및 상기 액정층 사이에 형성되는 제2 투명 도전층을 포함하며, 상기 제1 투명 도전층 및 상기 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나와 직접 접촉하여 형성되고, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 표면 연필경도가 각각 3B 내지 8H이고, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께 합이 2 내지 50㎛인, 투과율 가변 광학 척층체에 관한 것이다.
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, 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/또는 썬루프창, 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, 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 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.
<투과율 가변 광학 적층체 및 이의 제조방법>
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과율 가변 광학 적층체는, 제1 편광판(100-1), 제2 편광판(100-2), 제1 투명 도전층(200-1), 제2 투명 도전층(200-2) 및 액정층을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 액정층은, 투과율 조절층(300), 배향막(400) 및 실런트(500)를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과율 가변 광학 적층체의 경우, 적층체의 최외각면에 점접착층(600)을 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 제1 편광판(100-1) 및 제2 편광판(100-2)은 각각 편광자(110) 및 편광판의 표면 경도를 향상시키기 위한 적어도 하나 이상의 기능성 코팅층(120)을 포함하며, 일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 점접착층(600) 및 글라스(700 및 800)을 포함하는 것일 수 있다.
편광판
상기 제1 편광판(100-1) 및 제2 편광판(100-2)은, 본 명세서 상에서 편광판(100)으로 나타낼 수 있다. 상기 편광판(100)은 편광자(110) 및 기능성 코팅층(120)을 포함하며, 일 또는 복수의 실시예에 있어서 보호층, 위상차 조절층 및 굴절률 조절층 등을 더 포함하는 것일 수 있다.
편광자
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 예를 들면, 연신된 폴리비닐알코올(PVA)계 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐알코올계 수지는 바람직하게는, 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 등을 들 수 있다. 또한 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있으며, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈일 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 액정층은 액정 코팅용 조성물을 보호필름의 일면 상에 도포하여 형성될 수 있다. 상기 액정 코팅용 조성물은 반응성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함할 수 있다.
상기 반응성 액정 화합물은 액정성을 발현할 수 있는 반응성 메조겐(Reactive Mesogen: RM) 및 중합가능 말단관능기를 포함하며 열 또는 광에 의한 가교반응 후 액정상을 갖는 단량체 분자를 포함할 수 있다. 상기 반응성 액정 화합물이 광 또는 열에 의해 중합되면 액정 배열이 유지되면서 고분자 네트워크가 형성될 수 있다. 상술한 반응성 액정 화합물을 활용함으로써 액정의 광학 이방성이나 유전율 특성이 유지되면서 기계적, 열적 안정성이 향상된 박막 형태의 편광자가 형성될 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 염료의 비제한적인 예들은 아크리딘 색소, 옥사진 색소, 시아닌 색소, 나프탈렌 색소, 아조 색소, 안트라퀴논 색소 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 액정 코팅용 조성물은 상기 반응성 액정 화합물 및 상기 이색성 염료를 용해시킬 수 있는 용제를 더 포함하며, 예를 들면, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK), 자일렌, 클로로포름 등이 사용될 수 있다. 상기 액정 코팅용 조성물은 코팅막의 편광 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 레벨링제, 중합 개시제 등을 더 포함할 수 있다.
기능성 코팅층
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 기능성 코팅층(120)은, 편광판(100)의 경도를 향상시키기 위하여 구비되는 것일 수 있다.
일반적으로 스마트 윈도우에 포함되는 광학 적층체는 액정층의 높이가 낮아질수록 투과율이 높아지거나, 구동전압이 낮아지는 경향을 갖고 있다. 따라서, 액정층의 두께를 감소시키는 것, 바람직하게는 20 ㎛ 이하가 되도록 제작하는 것이 빛샘 현상 억제 및 신뢰성 향상의 측면에서 이점이 있다. 그러나, 광학 적층체의 제작 과정에서 실런트 도포 후, 상부 적층체 및 하부 적층체의 접합 과정에서, 실런트에 의한 상기 각 적층체 기재의 표면 눌림으로 인해 실런트의 높이가 20㎛ 이하로 감소되지 않아 실런트에 인접한 액정층의 높이가 20㎛ 초과가 되어, 빛샘 현상이 발생하거나 스페이서의 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 상기 문제를 해결하기 위하여 실런트 재료의 점도를 낮추어, 실런트의 두께를 감소시키고자 할 경우, 실런트 라인의 균일도를 일정하게 유지시키기 힘들 뿐만 아니라, 접착력이 저하되고 실런트 내부로 액정 오염이 발생하는 등의 문제가 있었다.
이에, 본 발명은 상기 종래 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상기 기능성 코팅층을 포함함으로써, 편광판에 소정의 경도를 부여하는 것에 의해 실런트 도포 및 접합 과정에서의 기재 표면 눌림 현상을 억제하여 실런트 두께를 20㎛ 이하로 제작할 수 있도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다. 이와 같이 실런트 두께를 20㎛ 이하로 제작함에 따라, 실런트와 액정층의 두께를 실질적으로 동일하게 제작함으로써, 실런트에 인접한 액정 영역의 빛샘 현상을 더욱 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 스페이서 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 기능성 코팅층은, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 편광판에 소정의 경도를 부여할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 하드코팅층 및/또는 저굴절률층을 포함하는 것일 수 있다.
상기 하드코팅층은, 종래 또는 이후 개발되는 하드코팅층을 사용할 수 있으며, 일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 하드코팅층은, 아크릴레이트계 화합물 또는 에폭시계 화합물을 포함하는 것일 수 있으며, 무기 미립자, 광개시제 등을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 아크릴레이트계 화합물은 (메타)아크릴레이트기를 포함하는 모노머 또는 올리고머를 포함할 수 있으며, 본 명세서에서 사용되는 용어, “(메타)아크릴-“은 “메타크릴-“, “아크릴-“ 또는 이 둘 모두를 지칭하는 의미로 사용된다. 상기 아크릴레이트계 화합물의 비제한적인 예로서 네오펜틸글리콜아크릴레이트, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산테트라(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리펜타에리스리톨헥사트리(메타)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트디(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이소-덱실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보네올(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 상기 아크릴레이트계 화합물은 에폭시 (메타)아크릴레이트 화합물 및/또는 우레탄 (메타)아크릴레이트 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 에폭시계 화합물은 분자 내 적어도 하나의 에폭시기를 갖는 모노머 혹은 올리고머를 포함할 수 있다. 상기 에폭시기는 지환식 에폭시기일 수 있다. 상기 에폭시기에 포함된 지환식 고리의 탄소수는 3 내지 7일 수 있으며, 예를 들면 시클로헥산 고리를 포함하는 지환식 에폭시기(시클로헥실에폭시)일 수 있다. 상기 지환식 고리는 치환기를 가질 수도 있다. 예를 들면, 상기 지환식 고리는 탄소수 1내지 20의 알킬 치환기를 포함할 수 있다. 상기 알킬 치환기의 탄소수가 20을 초과하는 경우 경화 속도 측면에서 불리할 수 있다. 상기 알킬 치환기는 직쇄형 혹은 분지형을 포함하며, 분지형인 경우 탄소수는 3 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하드코팅 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 무기 미립자를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 미립자로 입경이 나노 스케일인 무기 미립자, 예를 들어 입경이 100nm 이하, 바람직하게는 10 내지 100nm, 더욱 바람직하게는 10 내지 50nm의 나노 미립자를 사용할 수 있다. 또한 상기 무기 미립자로는 예를 들어 실리카 미립자, 알루미늄 옥사이드 입자, 티타늄 옥사이드 입자, 징크 옥사이드 입자 등을 사용할 수 있다. 상기 무기 미립자를 포함함으로써 하드코팅 필름의 경도를 더욱 향상시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 미립자는 상기 하드코팅 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 20 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 무기 미립자를 상기 범위로 포함함으로써 하드코팅 조성물의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 무기 미립자 첨가에 따른 하드코팅 필름의 경도 향상 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하드코팅 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 광 개시제를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 개시제로는 1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판온, 메틸벤조일포르메이트, α,α-디메톡시-α-페닐아세토페논, 2-벤조일-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포린일)페닐]-1-부타논, 2-메틸-1-[4-(메틸씨오)페닐]-2-(4-몰포린일)-1-프로판온 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한 현재 시판되고있는 상품으로는 Irgacure 184, Irgacure 500, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, Darocur 1173, Darocur MBF, Irgacure 819, Darocur TPO, Irgacure 907, Esacure KIP 100F 등을 들 수 있다. 이들 광 개시제는 단독으로 또는 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 개시제는 상기 하드코팅 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광 개시제가 상기 범위에 있을 때 하드코팅 필름의 물성을 저하시키지 않으면서 충분한 가교 광중합을 달성할 수 있다.
한편, 본 발명의 하드코팅 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 하드코팅 조성물은 전술한 성분들 이외에도, 계면활성제, 황변 방지제, 레벨링제, 방오제 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한 그 함량은 본 발명에 따른 하드코팅 조성물의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 다양하게 조절할 수 있으므로, 특별히 제한하지 않는다.
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, 빙정석(cryloite) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 저굴절률제를 포함하는 것일 수 있으며, 일부 실시 예에 있어서, 상기 하드코팅층에서 사용된 화합물 및/또는 수지를 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 3 내지 도 5에 도시된 것과 같이 편광자(110)의 일면 상에 직접 접촉하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 편광판이 위상차 조절층 및/또는 굴절률 조절층을 포함할 경우, 기능성 코팅층은 후술할 위상차 조절층 및/또는 굴절률 조절층의 일면 상에 형성되어, 기능성 코팅층, 위상차 조절층, 굴절률 조절층 및 편광자가 순차로 적층되는 것일 수 있다. 상기 기능성 코팅층(120)은, 편광자(110)의 액정층 측상 즉, 편광자의 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 있을 뿐만 아니라, 실런트에 의한 기재 표면 눌림을 더욱 효과적으로 억제하여, 실런트 두께 감소의 측면에서도 이점이 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기능성 코팅층(120)은, 표면 연필경도가 3B 내지 8H인 것이 바람직하다. 상기 표면 연필경도는, 연필 경도계(Pencil Hardness Tester, 한국 석보과학사)를 이용하여 상기 기능성 코팅층 표면에 45°각도로 연필을 위치하고, 750g의 하중을 걸고, 속도 300mm/min로 연필을 긁어 상기 기능성 코팅층의 연필경도를 측정한 것일 수 있으며, 연필은 미쯔비시 제품을 사용하고 한 연필경도당 5회 실시하고, 100℃에서 10분간 열처리하여 스크래치가 육안으로 확인되는지 여부에 따라 평가한 것일 수 있다. 상기 기능성 코팅층의 표면 연필경도가 상기 범위를 만족하는 경우, 우수한 내마모성을 가질 뿐만 아니라, 광학 적층체의 내굴곡성 내지 내구성이 더욱 향상되는 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 35㎛인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 각각 5 내지 25㎛인 것일 수 있으며, 상기 제1 기능성 코팅층(120-1) 및 제2 기능성 코팅층(120-2)의 두께의 합이 2 내지 50㎛인 것일 수 있다. 상기 두께는 건조 후의 두께를 의미하는 것일 수 있으며, 상기 제1 기능성 코팅층(120-1) 및 제2 기능성 코팅층(120-2)의 두께의 합이 상기 범위를 만족하는 경우, 경도가 우수하면서도 박형화가 가능하고, 컬링 현상이 거의 발생하지 않는 하드코팅 필름을 제조할 수 있다. 나아가, 실런트에 의한 기재 표면 눌림 현상을 더욱 효과적으로 억제함으로써, 실런트 두께를 감소시킬 수 있다는 측면에서도 이점이 있다.
상기 기능성 코팅층은 구체적으로, 다이코터, 에어나이프, 리버스 롤, 스프레이, 블레이드, 캐스팅, 그라비아, 마이크로 그라비아, 스핀코팅 등의 적당한 방식으로 도포할 수 있다.
보호층
상기 보호층은, 후공정 및 외부 환경으로부터 편광자의 편광 특성을 보존하 기 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 보호층은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 이소프탈레이트(polyethylene isophthalate; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT), 디아세틸셀룰로오스(diacetyl cellulose), 트리아세틸셀룰로오스(triacetyl cellulose; TAC), 폴리 카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리메틸아크릴레이트(polymethyl acrylate; PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate; PEA), 폴리에틸메타크릴레이트(polyethyl methacrylate; PEMA), 환형 올레핀계 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 보호층의 두께는 10 내지 100㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 20 내지 80㎛인 것일 수 있다.
또한, 상기 보호층은 최외각면에 광학 적층체의 기능 저하를 방지하기 위하여 자외선 흡수제를 더 포함할 수 있다. 상기 자외선 흡수제는 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-디히드록시 벤조페논, 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-부틸5'-(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-tert부틸-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 흡수제 또는 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.
위상차 조절층
상기 위상차 조절층은, 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), 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 조절층은, 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), 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), 트리아세틸셀룰로오스(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, 종방향 또는 길이 방향)으로 1축 연신, 기계적 흐름 방향으로 직행하는 방향(TD; Transverse Direction, 횡방향 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, 더욱 바람직하게는 20 내지 80㎛인 것일 수 있다.
굴절률 조절층
상기 굴절률 조절층은, 상기 투명 도전층(200)에 의한 광학 적층체의 굴절률 차이를 보상하기 위하여 구비되는 것으로, 굴절률 차이를 감소시킴으로써 시인 특 성 등을 개선시키기 위한 역할을 수행하는 것일 수 있다. 또한, 상기 굴절률 조절 층은, 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 조절층의 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 조절층은, 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 편광 자의 특성을 보조 내지 강화하기 위한 다른 구성을 더 포함할 수 있으며, 예를 들 어, 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 바람 직하게는, 50 내지 150㎛인 것일 수 있다. 이 경우, 상기 편광판(100)은 광학 특 성을 유지하면서도, 얇은 두께의 광학 적층체의 제조가 가능하다.
투명 도전층
상기 투명 도전층(200)은, 액정층의 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. 이 때, 상기 투명 도전층(200)은, 편광판(100)과의 접착력 향상을 위하여, 편광판(100)의 일면 상에 코로나 처리, 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(미도시)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 단독으로 또는 2종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 종래 또는 이후 개발되는 투명 도전층의 재료가 사용될 수 있다. 또한 상기 도전층은 상기 물질들을 조합하여 2층 이상의 구조로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 도전층은 금속층과 투명 전도성 산화물층의 2층 구조를 포함함으로써, 입사광의 반사율은 낮추고 투과율은 높일 수 있다. 금속층은 반사율이 높아 단독으로 사용하는 경우에는 화면의 시인성을 저하시킬 수 있으나, 투명 전도성 산화물층을 적층함으로써 반사율을 낮추고 투과율을 개선할 수 있다.
더욱 구체적으로 일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 투명 도전성 산화물은, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 알루미늄아연산화물(AZO), 갈륨아연산화물(GZO), 플로린주석산화물(FTO), 아연산화물(ZnO) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속은, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 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), 네오듐(Nd), 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), 그래핀(graphene) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT), 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 높히도록 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; IML(In-Mold Labeling) 사출법 및 CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition), PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 등의 증착 공정, 건식 또는 습식의 도금 공정 등의 방식 중 적절한 공정을 선택하여 형성될 수 있다.
액정층
상기 액정층은, 전계에 따라 일 또는 복수의 방향에서 입사되는 광의 투과도를 조절함으로써, 상기 광학 적층체의 구동 모드를 변경시킬 수 있다. 상기 액정층은 투과율 조절층(300) 내에 액정 화합물을 포함하는 것일 수 있으며, 배향막(400)을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 광 제어 영역에서 제1 편광판(100-1) 및 제2 편광판(100-2) 사이에 구비되는 실런트(500) 및 스페이서(미도시)에 의해 제공되는 공간 내에 위치할 수 있다. 상기 액정 화합물은, 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 액정층의 액정 거동 방식은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, TN(Twisted nematic) 모드, STN(Super twisted nematic) 모드, VA(Vertical alignment) 모드 등에 의해서 구동될 수 있다.
실런트
상기 실런트(500)는, 비활성 영역의 제1 편광판(100-1)과 제2 편광판(100-2) 사이에서 위치할 수 있다. 실런트는 제1 편광판과 제2 편광판을 결합시키는 역할을 수행할 수 있으며, 스페이서와 함께 제1 편광판 및 제2 편광판 사이에 액정 화합물이 제공될 공간을 확보할 수 있다.
상기 실런트(500)는 베이스 수지로서 경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 베이스 수지로는 당 업계에서 실런트에 사용될 수 있는 것으로 공지된 자외선 경화 성 수지 또는 열 경화성 수지를 사용할 수 있다. 상기 자외선 경화성 수지는 자외 선 경화성 단량체의 중합체일 수 있다. 상기 열 경화성 수지는 열 경화성 단량체의 중합체일 수 있다. 상기 실런트(500)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(500)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.
상기 실런트는 경화 후 높이가 액정층의 높이와 실질적으로 동일한 것이 바람직하며, 예를 들어, 2 내지 20㎛인 것일 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 실런트에 인접한 액정층 영역의 빛샘 현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 스페이서 신뢰성이 더욱 향상되는 것일 수 있다.
스페이서
상기 스페이서(미도시)는, 액정층의 액정 갭(gap)을 일정하게 유지하는 역할을 하는 것으로, 볼 스페이서(Ball spacer) 및 컬럼 스페이서(Column spacer) 중 적어도 하나 이상의 스페이서를 포함할 수 있고, 특히 볼 스페이서(Ball spacer)인 것이 공정성의 측면에서 바람직하다. 상기 스페이서(spacer)는 하나 이상일 수 있고, 상기 스페이서(spacer)는, 높이가 2 내지 20㎛인 것이 액정층을 지지하는 역할을 수행하는 데 있어 바람직하다. 또한, 평면 방향에서 보았을 때, 상기 스페이서(spacer)가 액정층에서 차지하는 면적은, 사용자의 시인성 및 투광 모드에서의 투과율 향상의 측면에서, 액정층의 면적에 대하여 0.01 내지 10% 인 것이 바람직하다.
기타 기능층
본 발명의 투과율 가변 광학 적층체는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 다른 부재를 더 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 점접착층(600)을 더 포함하는 것(도 2 내지 도 5 참조)일 수 있고, 자외선 흡수층(미도시) 및 내충격층(미도시)을 더 포함하는 것일 수도 있다.
상기 점접착층(600)은, 접착제 또는 점착제를 사용하여 형성될 수 있으며, 광학 적층체의 취급 시 박리, 기포 등이 발생하지 않도록 적절한 접착력을 가짐과 동시에, 투명성 및 열안정성을 갖는 것이 바람직하며, 스마트 윈도우에 적용가능한 점탄성 특성을 가질 수 있다. 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, 희석제로써의 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, 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, 프로필렌글리콜메톡시알코올 등의 알코올계 화합물; 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등의 케톤계 화합물; 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 프로필렌글리콜메톡시 아세테이트 등의 아세테이트계 화합물; 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 프로필셀로솔브 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(600)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, 접착층의 경우 0.1 내지 500㎛일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 450㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 400㎛의 두께를 갖는 것일 수 있고, 점착층의 경우 2 내지 30㎛일 수 있고, 바람직하게는 3 내지 20㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 10㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 점접착층(600)은, 라미네이트 또는 진공접합 방식에 의해 편광판의 일면 또는 양면 상에 형성될 수 있다.
상기 자외선 흡수층(미도시)은, 자외선에 따른 광학 적층체의 열화를 방지하기 위한 것이면 특별히 제한되지 않으며, 상기 보호층에서 구술한 자외선 흡수제에 대한 내용을 그대로 적용할 수 있으므로, 기재를 생략한다.
상기 내충격층(미도시)은 내부 방향으로 위치하고, 윈도우 전면에 충격이 가해진 경우, 그 충격을 완화하고, 내부 기재의 파손을 방지하는 기능을 하는 것이면, 특별히 제한되지는 않으며, 바람직하게는 변형에너지에 대한 허용능이 큰 재료, 예를 들어 인성이 큰 열가소성 수지가 바람직하다. 이러한 수지로는, 예를 들면, 폴리카보네이트계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리아미드이미드계 수지, 폴리에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 또한 본 발명은, 표시장치에 사용하는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 투광성이 우수한, 바람직하게는 광학적으로 투명한 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
<스마트 윈도우>
본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체에 더하여, 이를 포함하는 스마트 윈도우를 포함하며, 상기 스마트 윈도우를 전면창, 후면창, 측면 창, 썬루프창 및 내부 칸막이 중 적어도 하나 이상에 적용한 자동차 및 상기 스마트 윈도우를 포함하는 건축용 창호를 포함한다. 예를 들면, 본 발명의 스마트 윈도우를 포함하는 자동차는, 편광판(100), 투명 도전층(200), 액정층 및 점접착층(600)을 포함하는 광학 적층체의 양면 상에 차량용 글라스(700)를 접합한 것(도 3 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 내지 20분 가열하여 제조된 것일 수 있고, 상기 접착 필름은 EVA 필름, PVB 필름 등을 포함하는 것일 수 있다. 또한 상기 광학 적층체의 양면(도 4 참조) 또는 일면상(도 5 참조)에 건축용 창호(창호용 글라스, 800)를 접합한 것일 수 있고, 광학 적층체의 양면 상에 창호용 글라스를 UV접착제 도포 후 접합한 후 UV 경화하여 도 4 또는 도 5와 동일한 구성의 창호용 스마트 윈도우 제품을 제조한 것일 수 있고, 광학 적층체의 일면 상에 창호용 글라스에 라미네이터 방식으로 접합하여 도 4 또는 도 5와 동일한 구성의 창호용 스마트 윈도우 제품을 제조한 것일 수 있다.
또한 이 외에도, 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 교통수단 및 웨어러블 장치에 상기 스마트 윈도우를 적용한 것일 수 있다.
이하, 구체적으로 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나, 본 발명은 이하에 서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속 하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
제조예1: 편광판 제조
(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/붕산의 질량비가 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/붕산의 질량비가 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, 가교처리 후의 필름을 요오드화칼륨/붕산/순수의 질량비가 9/2.9/100인 40℃의 제2 가교욕에 10초간 침지했다.
(5) 세정 처리 공정
이어서, 제2 가교처리 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 편광판을 제작했다.
얻어진 편광판에 있어서의 접착제층의 두께는 약 2㎛ 였다.
제조예2: 하드코팅층 형성용 조성물 HC1 제조
덴드리머 화합물(미원스페셜티케미칼社, SP-1106) 16.2g, 무기나노입자(닛산화학, MEK-AC-2140, 고형분 40중량%) 14.4g, 에틸렌글리콜기를 포함하는 다관능(메타)아크릴레이트(일본화약社, DPEA126) 1.8g, 광개시제 (1-히드록시시클로헥실페닐케톤) 0.7g, 메틸에틸케톤 2.9g을 혼합하여 하드코팅 조성물 HC1을 제조하였다.
제조예3: 하드코팅층 형성용 조성물 HC2 제조
에틸렌글리콜기를 갖는 다관능 아크릴레이트 DPEA-12(일본화약社) 18중량% 및 시클로헥실기를 갖는 다관능 우레탄 아크릴레이트 SOU-1700B(신아T&C社) 12중량% 및 실리카 무기나노입자 Nanopol-784(노말 부틸 아세테이트 50% 희석품, 20nm, 에보닉社) 20 중량%, 이가큐어 184(바스프社) 1.8 중량%, BYK-333(비와이케이 케미社) 0.2 중량%, 메틸에틸케톤 38 중량%, 노말 부틸 아세테이트 10 중량%를 혼합하여 하드코팅 조성물 HC2을 제조하였다.
제조예4: 하드코팅층 형성
상기 제조예 2 또는 제조예 3에서 제조된 하드코팅 조성물을 제조예 1에서 제조된 편광판의 일면에 건조 후 두께를 Mayer Bar 종류로 조정하여 Bar코팅하고, 80℃에서 5분 동안 건조한 후 고압 수은램프에서 500mJ/㎠의 광량으로 경화하여 일면 상에 하드코팅층이 형성된 상부 편광판 및 하부 편광판을 각각 제작하였다.
제조예5: 투명 전도층 제조
상기 제조예 1 내지 4를 통해 제작된 상부 편광판 및 하부 편광판을 넣고, 450W DC 전력을 인가하여 스퍼터건을 작동시킨 다음, ITO(10wt% Sn doped In2O3) 타겟에 플라즈마를 유도하여 투명도전층(90nm)을 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 투명도전층의 두께는 FT-SEM로 측정하였다.
제조예 6: 배향막 제작
상기 제조예 5에서 제조된 상부 편광판 및 하부 편광판의 투명 전도층 상에 배향액을 코팅, 건조(80℃/2분)하였다. 이후 건조된 배향액 위로 UV를 조사하여 배향막을 제작하였다.
제조예 7: 스페이서 산포 제조
혼합 용매는 IPA 100ml 기준으로 하기 실시예의 각 액정 Gap 높이에 맞춘 볼 스페이서(SEKISUI社 SP시리즈)를 섞어서 제조하였다. 이 후 제조예 6의 하부 편광판의 전도층 적층체를 스페이서 산포기(SDSS-KHU02, 신도기연社)에 넣고, 상기 제조한 혼합 용매를 110℃ 조건에서 뿌리고, 20분 동안 건조하여, 하부 편광판의 배향막 상에 볼 스페이서를 형성하였다.
제조예 8: 실런트층의 제조
상기 제조예 6에서 제조된 하부 편광판의 배향막 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 주입하면서 상부 편광판 및 하부 편광판을 접합하였다. 이후 실런트 라인을 따라 UV경화(500mJ/cm2)를 진행하였다.
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7: 광학 적층체의 제조
하기 표 1 내지 2의 구성에 따라 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7의 스마트 윈도우용 투과율 가변 광학 적층체를 제조하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8
제1 편광판
(단위: ㎛)		 60, TAC 60, TAC 60, TAC 60, TAC 60, TAC 60, TAC 60, TAC 60, TAC
21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA
40, TAC 40, TAC 40, TAC 50, COP 50, COP 50, COP 40, TAC 40, TAC
HC1 HC1 HC1 HC1 HC1 HC1 HC2 HC2
투명 도전층 ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML
액정층
(액정 / Ball Spacer / Seal)		 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막
액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S
배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막
투명 도전층 ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML
제2 편광판
(단위: ㎛)		 HC1 HC1 HC1 HC1 HC1 HC1 HC2 HC2
40, TAC 40, TAC 40, TAC 50, COP 50, COP 50, COP 40, TAC 40, TAC
21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA
40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC
구분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
제1 편광판
(단위: ㎛)		 60, TAC 60, TAC 60, TAC 60, TAC 60, TAC 60, TAC 60, TAC
21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA
40, TAC 50, COP 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC
- - HC1 HC1 - HC2 HC2
투명 도전층 ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML
액정층
(액정 / Ball Spacer / Seal)		 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막
액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S 액정/B.S/S
배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막 배향막
투명 도전층 ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML ITO/IML
제2 편광판
(단위: ㎛)		 - - HC1 - HC1 HC2 HC2
40, TAC 50, COP 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC
21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA 21, PVA
40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC 40, TAC
실험예
(1) 연필경도
연필경도계(Pencil Hardness Tester, 한국 석보과학社)를 이용하여 편광판 하드코팅 면의 연필경도를 측정하였다. 80mm x 60mm 글라스 위에 편광판을 점착제를 사용하여 접합하였다. 그 후 하드코팅면 위 45° 각도로 연필(미쯔비시社)을 위치해 놓고, 무게추 750g로 하중을 걸고 속도 300mm/min로 연필을 긁어 한 연필경도당 5회 실시하고, 100℃ 10분간 열처리하여 각 연필경도에 대해 스크래치가 발생하는지 여부를 기준으로 경도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 기재하였다.
(2) 두께측정
두께 측정기(MH-15M, SENDAI NIKON社)를 사용하여 측정하였다. 편광판의 하드코팅층, 액정 갭(gap) 및 실런트의 제작 전/후 동일 위치의 각 두께, 높이 또는 폭을 측정 및 계산하여 확인하였다. 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 기재하였다.
(3) 신뢰성 맨드렐 평가
원통형 굴곡 시험기(Lab-Q D605, CKSI社)를 통해 굽힘특성 및 크랙성을 평가하기 위하여 100mm x 100mm의 크기로 상/하판 접합된 광학 적층체 샘플을 편광판 하판 면이 직경 4mm의 쇠막대에 닿게 올려 놓고, 접은 상태로 접힌 부위의 외측에 1kg 하중을 올리고, 90℃ 오븐에 2시간 투입 후 상온에 샘플을 놓고, 접힌 영역을 관찰하여 크랙의 발생유무를 확인했다. 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 기재하였다.
<평가 기준>
- 크랙 0개: 양호
- 크랙 1개 이상: 불량
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 실시예8
제1 편광판의
HC연필경도		 8H 4H H F B 3B 5H H
제2 편광판의
HC연필경도		 8H 4H H F B 3B 5H H
제1 편광판의
HC두께(㎛)		 25 13 5 4 2 1 25 13
제2 편광판의
HC두께(㎛)		 25 13 5 4 2 1 25 13
제1 및 제2 편광판의
HC두께 합(㎛)		 50 26 10 8 4 2 50 26
액정 Gap 두께
(㎛)		 2 10 16 16 18 20 12 16
실런트 높이(㎛) 2 10 16 16 18 20 12 16
실런트 폭(mm) 4 3 3 2 2 2 3 3
신뢰성 맨드렐 평가 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호
구분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
제1 편광판의
HC연필경도		 - - 9H 4H - 4B 8H
제2 편광판의
HC연필경도		 - - 9H - 4H 4B 8H
제1 편광판의
HC두께(㎛)		 - - 28 13 - 1 30
제2 편광판의
HC두께(㎛)		 - - 28 - 13 1 30
제1 및 제2 편광판의
HC 두께합산(㎛)		 - - 56 13 13 2 60
액정 Gap 두께
(㎛)		 2 2 10 10 10 10 10
실런트 높이(㎛) 20 20 10 20 20 12 12
실런트 폭(mm) 2 2 4 2 2 2 3
신뢰성 맨드렐 평가 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량
상기 표 3 및 표 4의 실험데이터를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투과율 가변 광학 적층체를 적용한 실시예 1 내지 8의 경우, 제1 편광판 및 제2 편광판 하드코팅면의 연필경도가 3B 내지 8H로 측정되었으며, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께의 합이 2 내지 50㎛이며, 액정층의 두께와 실런트의 높이가 2 내지 20㎛로 동일하게 관찰되었다. 반면, 본 발명에서 벗어나는 비교예 1 내지 7의 경우는, 연필경도 또는 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께의 합이 본 발명에서 제시하는 범위보다 낮거나 또는 초과하였으며, 특히 양 편광판에 하드코팅층을 포함하지 않는 비교예 1, 비교예 2, 비교예 4 및 비교예 5의 경우, 액정층의 두께보다 실런트의 높이가 더 높게 관찰되었다. 또한, 편광판 하드코팅면의 연필경도가 본원이 제시하는 범위 미만인 비교예 6 및 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께의 합이 50㎛를 초과하는 비교예 7은, 액정층의 두께와 실런트의 높이가 차이를 보이는 것으로 관찰되었다. 이러한 경우, 액정층과 타 기재간 빛샘 현상이 발생하는 등 광학 적층체의 신뢰성이 저하될 수 있다.신뢰성 멘드렐 평가에서는 비교예 1 내지 7의 경우 크랙이 발생한 반면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 경우에는 크랙이 관찰되지 않았다. 특히 연필경도 및 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께의 합이 본 발명에서 제시하는 범위를 초과하는 비교예 3의 경우 액정층의 두께와 실런트의 높이에 차이가 없음에도 불구하고, 크랙이 발생하였다.
따라서, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체 및 이를 포함하는 스마트 윈도우는, 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 경도가 3B 내지 8H의 범위를 만족하고, 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께 합은 2 내지 50㎛임에 따라, 실런트 경화 후 높이가 2 내지 20㎛로, 20㎛ 이하의 액정층의 두께와 동일한 실런트의 높이를 확보하는 것이 가능하며, 따라서, 크랙이 발생하지 않는, 내구성이 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.
100-1 및 100-2: 편광판
110-1 및 110-2: 편광자
120-1 및 120-2: 기능성 코팅층
200-1 및 200-2: 투명 도전층
300: 투과율 조절층
400-1 및 400-2: 배향막
500: 실런트
600: 점접착층
700: 차량용 글라스
800: 창호용 글라스

Claims (21)

  1. 실런트를 포함하는 액정층;
    제1 기능성 코팅층을 포함하고, 상기 액정층 일면에 위치하는 제1 편광판;
    제2 기능성 코팅층을 포함하고, 상기 액정층 타면에 위치하는 제2 편광판;
    상기 제1 편광판 및 상기 액정층 사이에 형성되는 제1 투명 도전층; 및
    상기 제2 편광판 및 상기 액정층 사이에 형성되는 제2 투명 도전층을 포함하며,
    상기 제1 투명 도전층 및 상기 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 어느 하나와 직접 접촉하여 형성되고,
    상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 표면 연필경도가 각각 3B 내지 8H이고,
    상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께 합은, 2 내지 50㎛인, 투과율 가변 광학 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 실런트의 경화 후 높이가 2 내지 20㎛인, 투과율 가변 광학 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층의 두께는, 각각 1 내지 35㎛인, 투과율 가변 광학 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 기능성 코팅층 및 제2 기능성 코팅층은, 각각 하드코팅층 및 저굴절률층 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 하드코팅층은, 아크릴레이트계 화합물 또는 에폭시계 화합물을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 저굴절률층은, SiO2, Al2O3, MgF2, CaF2 및 빙정석(cryolite)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 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.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 보호층, 위상차 조절층 및 굴절률 조절층으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 30 내지 200㎛의 두께를 갖는, 투과율 가변 광학 적층체.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 액정층은, 볼 스페이서(Ball spacer) 및 컬럼 스페이서(Column spacer)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 스페이서(spacer)를 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 스페이서(spacer)는, 높이가 2 내지 20㎛인, 투과율 가변 광학 적층체.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 스페이서(spacer)의 액정층 내에서의 점유 면적은, 액정층 면적의 0.01% 내지 10%인, 투과율 가변 광학 적층체.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 투과율 가변 광학 적층체는, 점접착층, 자외선 흡수층 및 내충격층으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항의 투과율 가변 광학 적층체의 제조방법.
  17. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항의 투과율 가변 광학 적층체를 포함하는, 스마트 윈도우.
  18. 청구항 17의 스마트 윈도우를 포함하는, 교통 수단.
  19. 청구항 17의 스마트 윈도우를 전면창, 후면창, 측면창, 썬루프창 및 내부 칸막이 중 적어도 하나 이상에 적용한, 자동차.
  20. 청구항 17의 스마트 윈도우를 포함하는, 웨어러블 장치.
  21. 청구항 17의 스마트 윈도우를 포함하는, 건축용 창호.
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