WO2021167273A1 - 패턴 필름, 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스 및 투과도 가변 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

패턴 필름, 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스 및 투과도 가변 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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WO2021167273A1
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less
film
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송철옥
서한민
배남석
김진홍
김민준
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present specification relates to a pattern film, a transmittance variable device including the same, and a method for manufacturing a transmittance variable device.
  • the transmittance variable device may refer to a functional film capable of controlling the transmittance of sunlight.
  • the transmittance variable device refers to a device capable of switching between at least two or more different states. These devices include, for example, eyewear such as glasses or sunglasses, a mobile device, a device for virtual reality (VR), a wearable device such as a device for augmented reality (AR), or Its use is gradually expanding, such as being used for sunroofs of vehicles.
  • eyewear such as glasses or sunglasses
  • a mobile device a device for virtual reality (VR)
  • a wearable device such as a device for augmented reality (AR)
  • AR augmented reality
  • variable transmittance device can easily transmit and block light coming from the outside, so it can be used as a light blocking film for smart windows for construction, sunroofs for automobiles, and transparent displays. At this time, it is essential for the transmittance variable device to maintain a constant cell gap between both substrates.
  • a method for maintaining the cell gap includes a ball spacer.
  • a ball spacer when the film is placed vertically over a large area, an issue of poor appearance is generated as the liquid is drawn to the bottom by gravity. Accordingly, in the field of variable transmittance devices, research is being conducted to solve the issue of poor appearance through a technique for patterning a barrier rib having a mesh or honeycomb structure.
  • variable transmittance film In order to produce the variable transmittance film, it is necessary to optimize the pattern area, and the structure or manufacturing method of the pattern also needs to be changed. Through this, it is necessary to solve the problem of driving a device with variable transmittance due to poor contrast and poor orientation due to non-maintenance of the cell gap.
  • Patent Document 1 European Patent Publication No. 0022311
  • the present specification relates to a pattern film, a transmittance variable device including the same, and a method for manufacturing a transmittance variable device.
  • An exemplary embodiment of the present application includes a first base layer; and a plurality of spacer patterns formed on the first base layer, wherein the spacer patterns include a barrier rib spacer and a ball spacer, and the ball spacer is buried, partially buried or in contact with the at least one barrier rib spacer. It provides a pattern film that is included in the form, and the unit area ratio of the spacer pattern per unit area of the first base layer is 5% or more and 17% or less.
  • the pattern film according to the present application ; and a second substrate disposed opposite to the pattern film and spaced apart from the pattern film by the spacer pattern of the pattern film.
  • preparing a patterned film according to the present application forming a first laminate by forming an alignment layer to cover the spacer pattern on the first base layer on which the spacer pattern of the pattern film is formed; forming a second laminate by forming an adhesive layer on the laminate of the second substrate layer and the transparent layer; laminating the first laminate and the second laminate so that the adhesive layer of the second laminate is in contact with the spacer pattern side of the first laminate; and forming a light modulation layer between the first laminate and the second laminate.
  • the spacer pattern includes a barrier rib spacer and a ball spacer, and the unit area ratio of the spacer pattern per unit area of the first base layer is 5% or more and 17% or less, and the cell gap is maintained.
  • the transmittance variable film driving is good.
  • FIG. 1 is a view showing a side view of a patterned film according to an exemplary embodiment of the present application.
  • FIG. 2 is a view showing the shape of a spacer pattern according to an exemplary embodiment of the present application.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a stacked structure of a transmittance variable device according to an exemplary embodiment of the present application.
  • FIG. 4 is a diagram of a method for manipulating 50% irregularity of a rectangular spacer pattern.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a pattern after 50% irregularity of the rectangular spacer pattern is manipulated.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a manufacturing process of a patterned film according to an exemplary embodiment of the present application.
  • FIGS 7 to 10 are diagrams showing optical microscope images at 50 magnifications and 200 magnifications of the pattern films of Examples 1, 2, Comparative Examples 1 and 2 of the present application.
  • 11 to 14 are diagrams observing the appearance of the transmittance variable device to which the pattern films of Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 2 of the present application are applied after driving at 40V.
  • 15 to 18 are diagrams showing optical microscope images at 50 magnifications and 200 magnifications of the pattern films of Examples 3, 4, Comparative Examples 3 and 4 of the present application.
  • 19 to 22 are diagrams observing the appearance of the transmittance variable device to which the pattern films of Examples 3, 4, Comparative Examples 3 and 4 of the present application are applied before driving (0V).
  • An exemplary embodiment of the present application includes a first base layer; and a plurality of spacer patterns formed on the first base layer, wherein the spacer patterns include a barrier rib spacer and a ball spacer, and the ball spacer is buried, partially buried or in contact with the at least one barrier rib spacer. It provides a pattern film that is included in the form, and the unit area ratio of the spacer pattern per unit area of the first base layer is 5% or more and 17% or less.
  • the spacer pattern includes a barrier rib spacer and a ball spacer, and the unit area ratio of the spacer pattern per unit area of the first base layer is 5% or more and 17% or less, and the cell gap is maintained.
  • the transmittance variable film driving is good.
  • a unit area ratio of the spacer pattern per unit area of the first base layer of 5% or more and 17% or less means the area in which the spacer pattern is formed included in a specific unit area of the first base layer. For example, when the area in which the pattern is formed based on a unit area of 100 mm 2 of the first base layer is 10 mm 2 , the area ratio of the spacer pattern may be defined as 10%.
  • the unit area ratio of the spacer pattern is X%
  • the specific unit area of the first base layer is defined as A
  • the area of the spacer pattern included in the specific unit area of the first base layer is defined as B
  • the area ratio of the spacer pattern per unit area of the first base layer is 5% or more and 17% or less, preferably 6% or more and 17% or less, more preferably 7% or more and 17% or less can be satisfied
  • the light-dark difference of the variable transmittance device including the same later has excellent appearance characteristics.
  • the spacer pattern is a regular pattern; Or it provides a patterned film that is an irregular pattern.
  • the spacer pattern may be a regular pattern.
  • the spacer pattern may be an irregular pattern.
  • the barrier rib spacer is formed of a plurality of spacer dots and a spacer line connecting the spacer dots and the spacer dots, and the spacer dots are , used as a factor for controlling the regularity or irregularity, and when a spacer pattern connected to the spacer line is formed, the spacer line and the spacer dot may be represented as barrier rib spacers.
  • the method of manipulating the irregularity is as follows.
  • the barrier rib spacer has an irregular pattern, and that the irregularity of the barrier rib spacer is 50% means that the irregularity of the spacer dot used as an adjustment factor is 50%, and each spacer In the arrangement of dots, it means to have an irregular spacer pattern by randomly moving the spacer dots in a circle region having a radius (0.5 pitch) of 50% of the normal pitch of the selected spacer dots.
  • the irregularity of the spacer pattern of X% may mean that the irregularity of the spacer dots is X%, and a circle region having a radius (pitch of 0.X) of X% of the normal pitch of the selected spacer dot. It may mean that irregularity satisfies X% by randomly moving the spacer dots in the .
  • a method of manipulating the regularity and irregularity is as follows.
  • a spacer dot can be designed in the following way using a random number coordinate generation program (CAD).
  • CAD random number coordinate generation program
  • 100 dots are arranged in a regular square (Mesh) or hexagonal arrangement at intervals of 280 and 940 ⁇ m (Pitch) on the base layer having a total area of about 10 mm.
  • the irregularity of the spacer pattern is 0%, that is, the spacer pattern has a regular pattern. and can be defined
  • Adjustment of the irregularity of the spacer pattern is determined by selecting 4 spacer dots randomly in the case of a rectangular arrangement, and each spacer dot has a radius of 50% (0.5P), or 70% of the normal pitch (P) with respect to each spacer.
  • a spacer pattern is finally completed by setting the diameter of individual spacer dots and forming a spacer line connecting the spacer dots and the spacer dots.
  • the spacer pattern formed at this time not only a square pattern but also a pentagonal pattern and a hexagonal pattern may be formed, and the hexagonal arrangement pattern may include a hexagonal pattern as well as a square, pentagonal, and heptagonal pattern.
  • FIG. 2 is a top view illustrating a case in which spacer dots have a regular pattern. Specifically, as a top view in the case of having a mesh pattern and a honeycomb pattern, the normal pitch and line width of each pattern can be confirmed.
  • FIG. 4 is a diagram of a method for manipulating 50% irregularity of a rectangular spacer pattern. That is, in the case of a rectangular arrangement, in a square formed by randomly selecting four spacer dots, each spacer dot is randomly moved within a circle area having a radius (0.5P) of 50% of the normal pitch (P) with respect to each spacer dot. It can be confirmed that a spacer arrangement pattern having irregularity (50%) is configured by setting the program to move individual spacer dots.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a pattern after 50% irregularity of the rectangular spacer pattern is manipulated. Specifically, as a pattern having 50% irregularity of the rectangular spacer pattern formed through the manipulation of FIG. 4 , it can be seen that the pitch interval is different from that of FIG. 2 .
  • the irregularity of the spacer pattern may be 50% or more, and may be less than 90%.
  • the irregularity of the spacer pattern may be 50% or more and less than 90%, preferably 50% or more and less than 80%, and more preferably 50% or more and less than 75%.
  • the spacer pattern includes a barrier rib spacer and a ball spacer
  • the irregularity of the spacer pattern satisfies the above range
  • the transmittance variable device including the same can improve the diffraction phenomenon, and thus has excellent visibility with reduced diffuse reflection.
  • FIG. 1 shows a side view of a patterned film according to an exemplary embodiment of the present application, wherein the patterned film has a spacer pattern on a base layer 10 , and the spacer pattern includes a barrier rib spacer 20 and a ball spacer 30 . It can be confirmed that the ball spacer is included in the at least one barrier rib spacer in a buried, partially buried, or contacting form.
  • the ball spacer is included.
  • the ball spacer is completely buried inside, and partially buried means that the ball spacer is embedded in the barrier rib spacer.
  • a portion of the ball spacer means a shape exposed to the outside, and being included in a contact shape means that one surface of the barrier rib spacer is in contact with one surface of the ball spacer.
  • the average value of the height (H) of the barrier rib spacer is 2 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and the standard deviation of the height of the barrier rib spacer is 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less. .
  • the average value of the height (H) of the barrier rib spacer is 2 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 90 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less. .
  • the standard deviation of the height of the barrier rib spacer may be 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less, preferably 0.05 ⁇ m or more and 0.4 ⁇ m or less, and more preferably 0.05 ⁇ m or more and 0.3 ⁇ m or less.
  • the line width of the spacer pattern provides a patterned film of 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the line width of the spacer pattern may be, for example, 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, and in another example 12 ⁇ m or more, 13 ⁇ m or more, 14 ⁇ m or more, 15 ⁇ m or more, 16 ⁇ m or more, 17 ⁇ m or more, 18 ⁇ m or more, 19 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, 21 ⁇ m or more, 22 ⁇ m or more, 23 ⁇ m or more, 24 ⁇ m or more, 25 ⁇ m or more, or 26 ⁇ m or more, or 200 ⁇ m or less, 195 ⁇ m or less, 180 ⁇ m or less, 170 ⁇ m or less, 160 ⁇ m or more It may be 150 ⁇ m or less, 149 ⁇ m or less, 148 ⁇ m or less, 147 ⁇ m or less, or 146 ⁇ m or less.
  • a pitch (pitch) of the spacer pattern provides a pattern film that is 50 ⁇ m or more and 1,500 ⁇ m or less.
  • the pitch of the spacer pattern may be, for example, 50 ⁇ m or more and 1,500 ⁇ m or less, and in another example, 50 ⁇ m or more, 100 ⁇ m or more, 150 ⁇ m or more, 200 ⁇ m or more, 250 ⁇ m or more, 280 ⁇ m or more, 1,500 ⁇ m or less, 1,400 It may be less than or equal to 1,000 ⁇ m or less than or equal to 1,000 ⁇ m.
  • the pitch and line width of the spacer pattern may be appropriately selected within a range that does not impair the purpose of the present application.
  • the line width (T) of the barrier rib of the barrier rib spacer and the average particle diameter (D) of the ball spacer satisfy Equation 1 below.
  • the degree of curing of the lower portion of the barrier rib spacer is suitable, and thus a stripper solution, a cleaning solution, or development used in a subsequent process (developing process) It has a feature capable of preventing the lower portion of the spacer pattern from being detached from the first base layer by pressure (1 bar or more). That is, when Equation 1 has a value of less than 1.0, the degree of hardening under the partition wall spacer is not sufficient, so a stripper solution, cleaning solution, or developing pressure (1 bar or more) used in a subsequent process (develop process) The lower portion of the spacer pattern is detached from the first base layer and the barrier rib spacer is lost. Curing occurs in areas other than the spacer, and in this case, it may be difficult to manufacture the barrier rib spacer through selective exposure/development.
  • the line width T of the barrier rib spacer may be appropriately adjusted in consideration of transmittance variability of a transmittance variable device including the same later.
  • the line width (T) of the barrier ribs of the barrier rib spacer may be 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, and in another example, 20 ⁇ m or more, 30 ⁇ m or more, 40 ⁇ m or more, 50 ⁇ m or more, 60 ⁇ m or more, 70 ⁇ m or more or 80 ⁇ m or more, 190 ⁇ m or less, 180 ⁇ m or less, 170 ⁇ m or less, 160 ⁇ m or less, 150 ⁇ m or less, 140 ⁇ m or less, 130 ⁇ m or less, 120 ⁇ m or less, 110 ⁇ m or less, 100 ⁇ m or less, 90 ⁇ m or less .
  • the average particle diameter (D) of the ball spacer may be adjusted in consideration of the distance between the upper substrate and the lower substrate of the transmittance variable device including the same later.
  • the average particle diameter (D) of the ball spacer may be 1 ⁇ m to 15 ⁇ m, and in another example, 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more Or 8 ⁇ m or more, 15 ⁇ m or less, 14 ⁇ m or less, 13 ⁇ m or less, 12 ⁇ m or less, 11 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less, 9 ⁇ m or less.
  • the standard deviation of the particle diameter of the ball spacer provides a pattern film that is 0.8 ⁇ m or less.
  • the standard deviation of the particle diameter of the ball spacer may be 0.8 ⁇ m or less, preferably 0.7 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less, and may be 0.05 ⁇ m or more.
  • an optical density (Optical density) of the spacer pattern provides a pattern film that is 0.4 or more and 4 or less.
  • the optical density of the spacer pattern may satisfy 0.4 or more and 4.0 or less, preferably 0.5 or more and 3.5 or less, and more preferably 1.0 or more and 3.0 or less.
  • the transmittance variable device capable of controlling the transmittance, color or reflectivity of light
  • the region where the spacer pattern is present becomes an optically inactive region, and as the pattern film according to the present application satisfies the above optical density range, light leakage can be controlled.
  • the spacer pattern manufacturing stability it has a feature that can ensure uniform optical performance when applied to a device with variable transmittance in the future.
  • the optical density when the optical density is less than the range, it passes through the spacer pattern, which is an optically inactive region, when the device is driven, thereby causing a problem of light leakage, and when the optical density exceeds the above range, low transmittance (0.01%) is realized As the content of black particles (carbon black, etc.) increases and interferes with UV curing of the polymer resin, there may be a problem causing pattern manufacturing defects.
  • the first base layer any base layer used for a substrate in a configuration of a known optical device such as a liquid crystal display (LCD) may be applied without any particular limitation.
  • the first base layer may be an inorganic base layer or an organic base layer.
  • the inorganic base layer a glass base layer may be exemplified, and as the organic base layer, various plastic films may be exemplified.
  • plastic film examples include a triacetyl cellulose (TAC) film; COP (cyclo olefin copolymer) films such as norbornene derivatives; Acrylic film such as PMMA(poly(methyl methacrylate); PC(polycarbonate) film; Polyolefin film such as PE(polyethylene) or PP(polypropylene); PVA(polyvinyl alcohol) film; DAC(diacetyl cellulose) film; Pac(Polyacrylate) Film; PES (poly ether sulfone) film; PEEK (polyetheretherketon) film; PPS (polyphenylsulfone) film, PEI (polyetherimide) film; PEN (polyethylenemaphthatlate) film; PET (polyethyleneterephtalate) film; PI (polyimide) film; PSF (polysulfone) film A film or a polyarylate (PAR) film may be exemplified, but the
  • the first base layer may be a so-called flexible base layer.
  • the specific type of the flexible substrate layer is not particularly limited, and among the above-described substrate layers, a plastic film or a very thin inorganic substrate such as thin glass may also be used as the flexible substrate layer.
  • the thickness of the first base layer is not particularly limited, and an appropriate range may be selected depending on the use, and specifically, 1 ⁇ m or more and 1,000 ⁇ m or less, preferably 10 ⁇ m or more and 900 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or more A range of 500 ⁇ m or less may be satisfied.
  • another element required for driving the transmittance variable device may be additionally included between the first base layer and the spacer pattern.
  • Such elements are known in various ways, and representative examples thereof include an electrode layer and the like.
  • the pattern film may further include an electrode layer between the base layer and the spacer pattern.
  • the electrode layer may include a metal alloy, an electrically conductive compound, or a mixture of two or more thereof.
  • the electrode layer may include metals such as gold, CuI, Indium Tin Oxide (ITO), Indium Zinc Oxide (IZO), Zinc Tin Oxide (ZTO), zinc oxide doped with aluminum or indium, magnesium indium oxide, nickel tungsten oxide, oxide materials such as ZnO, SnO 2 or In 2 O 3 , metal nitrides such as gallium nitride, metal serenides such as zinc serenide, metal sulfides such as zinc sulfide, and the like can be exemplified.
  • the transparent hole injection electrode layer may also be formed by using a laminate of a metal thin film such as Au, Ag, or Cu and a high refractive index transparent material such as ZnS, TiO 2 or ITO.
  • the electrode layer may be formed by any means such as vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition, or electrochemical means.
  • the electrode layer may be patterned in a known manner without any particular limitation, and may be patterned, for example, through a process using known photolithography or a shadow mask.
  • the pattern film according to the present application ; and a second substrate disposed opposite to the pattern film and spaced apart from the pattern film by the spacer pattern of the pattern film.
  • the transmittance variable device as described above can be applied to various uses.
  • Applications to which the transmittance variable device can be applied include smart windows, window protection films, flexible display elements, active retarders for 3D image display or viewing angle control films, buildings, containers, or vehicles such as windows or sunroofs.
  • an opening in a closed space, eyewear, or the like, a light blocking plate of an organic light emitting device (OLED), etc. may be exemplified.
  • OLED organic light emitting device
  • all eyewear formed so that an observer can observe the outside through a lens is included.
  • the transmittance variable device may itself be a sunroof for a vehicle.
  • the transmittance variable device or a vehicle sunroof mounted in the opening may be mounted and used.
  • the sunroof is a fixed or operating (venting or sliding) opening on the ceiling of a vehicle, and refers to a device capable of allowing light or fresh air to flow into the interior of the vehicle.
  • the operating method of the sunroof is not particularly limited, and for example, it may be manually operated or driven by a motor, and the shape, size or style of the sunroof may be appropriately selected according to the intended use.
  • the sunroof is a pop-up type sunroof, a spoiler (tile & slide) type sunroof, an in-built type sunroof, a folding type sunroof, a top-mount type sunroof, and a panoramic roof.
  • a system type sunroof, a removable roof panel (t-tops or targa roofts) type sunroof, or a solar type sunroof may be exemplified, but the present disclosure is not limited thereto.
  • An exemplary sunroof of the present application may include the variable transmittance device of the present application, and in this case, the details of the variable transmittance device may be identically applied to the contents described in the item of the variable transmittance device.
  • the second substrate may include a second base layer; a transparent layer formed on the second base layer; and an adhesive layer provided on the opposite surface of the surface in contact with the second base layer of the transparent layer, wherein the adhesive layer provides a variable transmittance device in contact with the spacer pattern side.
  • variable transmittance device that further comprises an alignment layer provided to cover the spacer pattern of the pattern film.
  • variable transmittance device that further comprises a light modulation layer provided at a position where the distance from the pattern film is maintained by the spacer pattern.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a stacked structure of a transmittance variable device according to an exemplary embodiment of the present application.
  • the spacer pattern including the barrier rib spacer 20 and the ball spacer 30 is included on the first base layer 10 and the alignment layer 40 formed to cover the upper portion of the spacer pattern is included.
  • the second laminate and the adhesive layer composed of the second base layer 80/transparent layer 70/adhesive layer 60 have a structure in contact with the spacer pattern side, and the pattern film by the spacer pattern It can be seen that the light modulation layer 50 provided at the position where the distance from the light source is maintained is included.
  • the light modulation layer of the present application is a layer including at least a liquid crystal compound, and may refer to a light modulation layer capable of controlling the alignment state of the liquid crystal compound through application of an external signal or the like.
  • the liquid crystal compound any kind of liquid crystal compound may be used as long as its alignment direction can be changed by application of an external signal.
  • the liquid crystal compound for example, a nematic liquid crystal compound, a smectic liquid crystal compound, or a cholesteric liquid crystal compound may be used.
  • the liquid crystal compound may be, for example, a compound having no polymerizable group or crosslinkable group so that the orientation direction thereof can be changed by application of an external signal.
  • the light modulation layer of the present application may further include a dichroic dye together with the liquid crystal compound.
  • a dichroic dye may refer to a material capable of intensively absorbing and/or transforming light within the visible light region, for example, at least a portion or the entire range within the 400 nm to 700 nm wavelength range
  • the "dichroic dye” may refer to a material capable of anisotropic absorption of light in at least a part or the entire range of the visible light region.
  • a dye for example, an azo dye or an anthraquinone dye is known, but is not limited thereto.
  • the light modulation layer is a liquid crystal layer including a liquid crystal compound and a dichroic dye, and may be a so-called guest host liquid crystal cell.
  • the term "GHLC layer” refers to a functional layer in which dichroic dyes are arranged together according to the arrangement of liquid crystals, thereby exhibiting anisotropic light absorption characteristics with respect to the alignment direction of the dichroic dye and the direction perpendicular to the alignment direction, respectively.
  • a dichroic dye is a material whose absorption rate of light varies depending on the polarization direction.
  • the absorption rate of light polarized in the long-axis direction is large, it is called a p-type dye, and if the absorption rate of light polarized in the short-axis direction is large, it is called an n-type dye.
  • a p-type dye polarized light vibrating in the long-axis direction of the dye is absorbed, and polarized light vibrating in the short-axis direction of the dye is absorbed and transmitted therethrough.
  • the dichroic dye is a p-type dye, unless otherwise specified.
  • the present inventors have confirmed that, by including the dichroic dye together with the liquid crystal compound in the light modulation layer as described above, it is possible to prevent light leakage during side observation, which may occur in the transmittance variable device.
  • the orientation of the dichroic dye in the guest host liquid crystal layer follows the orientation of the liquid crystal compound.
  • the transmittance variable device is a device designed to implement low transmittance when the liquid crystal compound is vertically aligned
  • the dichroic dye is also vertically aligned in the vertical alignment state of the liquid crystal compound or a state similar thereto becomes
  • the dichroic dye oriented vertically or in a state similar thereto can absorb light to leak when viewed from the side.
  • this method it is possible to prevent side light leakage without introducing a separate compensation structure, and even when the polymer film substrate is not an isotropic substrate, it is possible to prevent side light leakage without a complicated design.
  • the lateral light leakage prevention effect by the dichroic dye may be further improved according to the content of the transmittance variable device of the present application to be described later. That is, in the light modulation layer including the liquid crystal compound and the dichroic dye, the orientation of the dichroic dye follows the orientation of the liquid crystal compound, and the orientation of the liquid crystal compound is determined according to the type of the liquid crystal aligning layer.
  • the alignment of the liquid crystal compound formed by the adhesive (adhesive) having a vertical alignment force is an alignment in which a dichroic dye following the alignment can effectively block light leaking to the side. Confirmed. Accordingly, the effect of preventing side light leakage by the dichroic dye may be further maximized according to the content of the present application to be described later.
  • the liquid crystal compound included in the light modulation layer may exist in a state in which no external action is applied, that is, in a state in which it is vertically aligned in an initial state or a normal state.
  • the term external action means any kind of action performed to change the alignment or alignment of the liquid crystal compound, and a typical example is application of a voltage.
  • the alignment direction of the liquid crystal compound in the vertical alignment state may be changed by an external action, and when the external action disappears, the liquid crystal compound may return to the vertical alignment state.
  • the phase difference Rc may be appropriately determined according to a mode or structure to be implemented.
  • the in-plane retardation (Rin) calculated by the following formula (1) is 30 nm or less in a state where an external action is not applied, and the thickness direction calculated by the following formula (2)
  • the phase difference (Rth) may represent a range of 500 nm or more. The phase difference in this range is suitable for implementing a device in a normal transmission mode, for example.
  • R in is the in-plane retardation
  • R th is the retardation in the thickness direction
  • d is the thickness of the optical modulation layer
  • nx is the refractive index in the slow axis direction on the plane of the optical modulation layer
  • ny is the fast-axis direction on the plane of the optical modulation layer.
  • nz is the refractive index in the thickness direction of the light modulation layer.
  • the variable transmittance device may exhibit a transparent mode in a state in which an external action is not applied, and may be switched to various modes other than the transparent mode by an external action.
  • the light transmittance of the variable transmittance device in a state where no external action is applied may be appropriately adjusted according to the use of the transmittance variable device within a range that does not impair the purpose of the present application.
  • a method of adjusting the light transmittance of the variable transmittance device is not particularly limited, and for example, it is possible by adjusting the content of a dichroic dye to be described later.
  • the dichroic dye included in the light modulation layer may exhibit absorption at least in a visible light region, for example, a wavelength within a range of approximately 400 nm to 700 nm. If such absorption characteristics are secured, one type of dichroic dye may be used, or a mixture of two or more types may be used.
  • the type of the dichroic dye is not particularly limited, and, for example, all types known to have characteristics that can be aligned according to the alignment of the liquid crystal compound while having the above characteristics. of dyes can be used.
  • the dichroic dye for example, a black dye or a color dye can be used.
  • the ratio of the dichroic dye included in the light modulation layer may be, for example, 5 wt% or less.
  • the ratio of the dichroic dye is the ratio of the dichroic dye to the weight of all components included in the light modulation layer.
  • the percentage of the dichroic dye relative to the total weight of the three components may be the ratio of the dichroic dye. If the ratio of the dichroic dye is too high, the dichroic dye may absorb too much light from the front when it follows the horizontal alignment of the liquid crystal compound, which is not an effect intended in the present application.
  • the ratio of the dichroic dye is controlled so as to effectively prevent lateral light leakage when the dye follows the vertical alignment of the liquid crystal compound, while minimizing the absorption of front light when the dye follows the horizontal alignment of the liquid crystal compound.
  • the proportion of the dichroic dye is 4 wt% or less, 3 wt% or less, 2 wt% or less, or 1 wt% or less, or 0.1 wt% or more, 0.2 wt% or more, 0.3 wt% or more, or 0.4 wt% or less or more, but is not limited thereto.
  • variable device by including the dichroic dye in the light modulation layer in the above range, the transmittance in the transmittance mode of the variable transmittance device, while exhibiting transmittance in the range to be described later, the light leakage phenomenon from the side is controlled, and the transmittance with excellent viewing angle compensation effect
  • a variable device may be provided.
  • the initial alignment is vertical alignment, the transmittance variable designed so that the vertical alignment state can be changed to a horizontal alignment state by the application of an external signal It may be about a device.
  • the initial orientation refers to an orientation state when no external signal is applied to the optical modulation layer.
  • the term vertical alignment refers to a state in which the director of the light modulation layer or the director of the liquid crystal compound in the light modulation layer is arranged substantially perpendicular to the plane of the light modulation layer, for example, the light modulation layer
  • An angle between the z-axis, which is the normal to the reference plane of , and the director may be in the range of about 80° to 100°, 85° to 95°, or about 90°.
  • the term horizontal alignment may mean a state in which the director of the light modulation layer or the director of the liquid crystal compound in the light modulation layer is approximately parallel to the reference plane of the light modulation layer, for example, the direction
  • An angle between the ruler and the reference plane of the light modulation layer may be in the range of about 0° to 10°, or about 0° to 5°, or about 0°.
  • the term director of the light modulation layer or the director of the liquid crystal compound may refer to an optical axis or a slow axis of the light modulation layer.
  • the optical axis or the slow axis may mean the long axis direction when the liquid crystal molecules are rod-shaped, and the axis in the normal direction of the disk plane when the liquid crystal molecules have a discotic shape.
  • a plurality of liquid crystal compounds having different directors may mean a vector sum of the directors of the liquid crystal compound.
  • the light modulation layer may be designed to implement a twist alignment mode.
  • twist alignment mode may refer to a spiral structure in which the directors of the liquid crystal compounds are oriented in layers while twisting along a virtual spiral axis.
  • the twist alignment mode may be implemented in the aforementioned vertical or horizontal alignment mode.
  • individual liquid crystal compounds are vertically aligned and twisted along a spiral axis to form a layer
  • in the horizontal twist alignment mode individual liquid crystal compounds are horizontally aligned and twisted along the spiral axis. and may mean a state of forming layers.
  • the ratio (d/p) of the thickness (d) to the pitch (p) of the light modulation layer may be, for example, 1 or less. If the ratio (d/p) exceeds 1, it can be adjusted within the above range as much as possible because a problem such as a finger domain may occur. In another example, the ratio (d/p) is about 0.95 or less, about 0.9 or less, about 0.85 or less, about 0.8 or less, about 0.75 or less, about 0.7 or less, about 0.65 or less, about 0.6 or less, about 0.55 or less, about 0.5 or less or about 0.45 or less, about 0.1 or more, about 1.15 or more, about 0.2 or more, about 0.25 or more, about 0.3 or more, or about 0.35 or more. In the above, the thickness d of the light modulation layer may have the same meaning as a cell gap in the transmittance variable device.
  • the pitch (p) of the optical modulation layer in the twist alignment mode can be measured by a measurement method using a wedge cell, and specifically, a Simple method for accurate measurements of the cholesteric pitch using a stripe-wedge Grandjean- D.Podolskyy et al. Cano cell (Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 8 ⁇ 2008, 789-791) can be measured in the manner described.
  • the alignment of the liquid crystal compound formed by the ratio of the thickness (d) and the pitch (p) as described above effectively absorbs light leaking from the side during vertical alignment, and the alignment of the dichroic dye following it effectively absorbs light when aligned horizontally. It is possible to minimize the absorption of frontal light.
  • the light modulation layer may further include a so-called chiral dopant so that the light modulation layer may implement a twist mode. That is, the light modulation layer may further include a chiral dopant together with the liquid crystal compound and the dichroic dye.
  • the chiral dopant that may be included in the light modulation layer is not particularly limited as long as it can induce a desired twisting without impairing liquid crystallinity, for example, nematic regularity. .
  • the chiral dopant for inducing rotation in the liquid crystal molecules needs to include at least chirality in the molecular structure.
  • the chiral dopant is, for example, a compound having one or two or more asymmetric carbons, a compound having an asymmetric point on a heteroatom such as a chiral amine or a chiral sulfoxide, or cumulene (cumulene).
  • the chiral dopant may be, for example, a low molecular weight compound having a molecular weight of 1,500 or less.
  • a commercially available chiral nematic liquid crystal for example, a chiral dopant liquid crystal S811 commercially available from Merck or LC756 from BASF may be applied.
  • the application rate of the chiral dopant is not particularly limited as long as the desired ratio (d/p) can be achieved.
  • the content (wt%) of the chiral dopant is calculated by the formula of 100/(Helixcal Twisting Power (HTP) ⁇ pitch (nm), and may be selected at an appropriate ratio in consideration of the desired pitch (p).
  • the light modulation layer may include a liquid crystal compound having a negative dielectric anisotropy, or the light modulation layer may exhibit the above-mentioned dielectric anisotropy.
  • the absolute value of the dielectric anisotropy may be appropriately selected in consideration of the purpose of the present application.
  • the term “dielectric anisotropy ( ⁇ )” may mean a difference ( ⁇ // - ⁇ ) between a horizontal dielectric constant ( ⁇ //) and a vertical dielectric constant ( ⁇ ).
  • the term horizontal permittivity ( ⁇ //) refers to a dielectric constant value measured along the direction of the electric field in a state in which a voltage is applied so that the direction of the electric field by the applied voltage and the director of liquid crystal molecules is substantially horizontal
  • the perpendicular permittivity ⁇ refers to a dielectric constant value measured along the direction of the electric field in a state in which a voltage is applied so that the direction of the electric field by the applied voltage is substantially perpendicular to the direction of the liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal layer may include a liquid crystal compound having a refractive index anisotropy (n ⁇ ) in a range of about 0.04 to 0.15, or the liquid crystal layer may exhibit the above-mentioned refractive index anisotropy.
  • the refractive index anisotropy (n ⁇ ) referred to in the present application is a difference (ne-no) between an extraordinary refractive index (ne, extraordinary refractive index) and an ordinary refractive index (no, ordinary refractive index), which can be confirmed using an Abbe refractometer, A specific manner follows the method disclosed in the following examples.
  • the refractive index anisotropy (n ⁇ ) may be about 0.14 or less, 0.13 or less, 0.12 or less, 0.11 or less, or 0.1 or less, or 0.05 or more, 0.06 or more, 0.07 or more, 0.08 or more, or 0.09 or more.
  • the thickness of the light modulation layer of the present application may be appropriately selected in consideration of the purpose of the present application.
  • the thickness of the light modulation layer may be about 15 ⁇ m or less.
  • the thickness is about 14 ⁇ m or less, 13 ⁇ m or less, 12 ⁇ m or less, 11 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less, 9 ⁇ m or less, 8 ⁇ m or less, or 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or less. or more, 5 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, or 8 ⁇ m or more, but is not limited thereto.
  • the transparent layer may be a transparent conductive layer
  • the transparent conductive layer is, for example, a conductive polymer, a conductive metal, a conductive nanowire, or a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • ITO Indium Tin Oxide
  • various materials and methods for forming the transparent conductive layer are known and can be applied without limitation.
  • the adhesive layer of the present application provides a variable transmittance device comprising an adhesive or pressure-sensitive adhesive having a vertical alignment force.
  • adheresive or pressure-sensitive adhesive having a vertical alignment force provides a vertical alignment force to a material present in the light modulation layer and at the same time has an adhesive force capable of adhering the first laminate and the second laminate. It may mean a layer comprising a vertically oriented adhesive.
  • adheresive layer having vertical alignment force may refer to a material having both vertical alignment force and adhesive force or adhesive force to liquid crystal molecules.
  • the adhesive layer having a vertical alignment force may use, for example, a silicone adhesive or an adhesive.
  • a silicone adhesive or pressure-sensitive adhesive a cured product of a composition including a curable silicone compound may be used.
  • the type of the curable silicone compound is not particularly limited, and, for example, a heat-curable silicone compound or an ultraviolet-curable silicone compound may be used.
  • the curable silicone compound is an addition-curable silicone compound, containing (1) an organopolysiloxane containing two or more alkenyl groups in a molecule and (2) two or more silicon-bonded hydrogen atoms in a molecule which may include an organopolysiloxane.
  • the silicone compound as described above may form a cured product by addition reaction in the presence of a catalyst to be described later, for example.
  • the organopolysiloxane as a main component constituting the cured silicone product, may include at least two alkenyl groups in one molecule.
  • specific examples of the alkenyl group may include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, or a heptenyl group, among which a vinyl group may be preferable, but is not limited thereto.
  • the bonding position of the above-described alkenyl group is not particularly limited.
  • the alkenyl group may be bonded to the end of the molecular chain and/or to the side chain of the molecular chain.
  • substituents that may be included in addition to the above-described alkenyl include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, or a heptyl group; an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group or a naphthyl group; an aralkyl group such as a benzyl group or a phenentyl group; and a halogen-substituted alkyl group such as a chloromethyl group, a 3-chloropropyl group, or a 3,3,3-trifluoropropyl group,
  • the molecular structure of the (1) organopolysiloxane is not particularly limited, and for example, it may have any shape, such as linear, branched, cyclic, network, or partially branched linear. In the present application, it is preferable to have a linear molecular structure among the molecular structures described above, but is not limited thereto. On the other hand, in the present invention, it is preferable to use an organopolysiloxane containing an aromatic group such as an aryl group or an aralkyl group in the molecular structure of the (1) organopolysiloxane in light of the hardness and refractive index of the cured product, It is not necessarily limited thereto.
  • R 1 is a hydrocarbon group other than the alkenyl group, specifically, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, or a heptyl group;
  • Aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, or a naphthyl group; an aralkyl group such as a benzyl group or a phenentyl group; It may be a halogen-substituted alkyl group such as a chloromethyl group, a 3-chloropropyl group, or a 3,3,3-trifluoropropyl group.
  • R 2 is an alkenyl group, and specifically, may be a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, or a heptenyl group.
  • the (1) organopolysiloxane may have a viscosity at 25° C. of 50 to 500,000 centipoise (CP), preferably 400 to 100,000 CP. If the viscosity is less than 50 CP, there is a fear that the mechanical strength of the cured product of the silicone compound may decrease, and if it exceeds 500,000 CP, there is a fear that the handleability or workability may decrease.
  • CP centipoise
  • the organopolysiloxane may serve to crosslink the (1) organopolysiloxane.
  • the bonding position of the hydrogen atom is not particularly limited, and, for example, may be bonded to the terminal and/or side chain of the molecular chain.
  • types of substituents that may be included in addition to the silicon-bonded hydrogen atoms are not particularly limited, and, for example, as mentioned in (1) organopolysiloxane, an alkyl group, an aryl group, and an aralkyl group or a halogen-substituted alkyl group. Among them, a methyl group or a phenyl group is preferable, but is not limited thereto.
  • the molecular structure of the organopolysiloxane is not particularly limited, and for example, it may have any shape, such as linear, branched, cyclic, networked, or partially branched linear. In the present invention, it is preferable to have a linear molecular structure among the above molecular structures, but is not limited thereto.
  • R 1 is a hydrocarbon group other than the alkenyl group, specifically, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, or a heptyl group;
  • Aryl groups such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, or a naphthyl group; an aralkyl group such as a benzyl group or a phenentyl group; It may be a halogen-substituted alkyl group such as a chloromethyl group, a 3-chloropropyl group, or a 3,3,3-trifluoropropyl group.
  • the organopolysiloxane (2) may have a viscosity of 1 to 500,000 centipoise (CP) at 25° C., preferably 5 to 100,000 CP. If the viscosity is less than 1 CP, there is a fear that the mechanical strength of the cured product of the silicone compound may decrease, and if it exceeds 500,000 CP, there is a fear that the handleability or workability may decrease.
  • CP centipoise
  • the content of the (2) organopolysiloxane is not particularly limited as long as it is included to the extent that appropriate curing can be achieved.
  • the (2) organopolysiloxane may be included in an amount such that the number of silicon-bonded hydrogen atoms is 0.5 to 10 with respect to one alkenyl group included in the aforementioned (1) organopolysiloxane. If the number of silicon atom-bonded hydrogen atoms is less than 0.5, there is a fear that curing of the curable silicone compound may be insufficiently performed, and if it exceeds 10, there is a fear that the heat resistance of the cured product may decrease.
  • (2) organopolysiloxane (2) organopolysiloxane containing an aromatic group such as an aryl group or an aralkyl group in its molecular structure is used. It is preferred, but not necessarily limited thereto.
  • the addition-curable silicone compound may further include platinum or a platinum compound as a catalyst for curing.
  • platinum or platinum compounds include fine platinum powder, platinum black, fine platinum-supported silica powder, platinum-supported activated carbon, chloroplatinic acid, platinum tetrachloride, an alcohol solution of chloroplatinic acid, a complex of platinum and an olefin, platinum and 1,1, A complex with alkenylsiloxane such as 3,3-tetramethyl-1,3-divinyldisiloxane, and fine thermoplastic resin powder (polystyrene resin, nylon resin, polycarbonate resin) containing platinum or a platinum compound having a particle diameter of less than 10 ⁇ m , silicone resin, etc.), but is not limited thereto.
  • the content of the aforementioned catalyst in the addition-curable silicone compound of the present invention is not particularly limited, and for example, may be included in an amount of 0.1 to 500 ppm, preferably 1 to 50 ppm, by weight of the total compound. If the content of the catalyst is less than 0.1 ppm, there is a fear that the curability of the composition may decrease, and if it exceeds 500 ppm, there is a fear that economic efficiency may be deteriorated.
  • the addition-curable silicone compound is 3-methyl-1-butyn-3-ol, 3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol from the viewpoint of improving storage stability, handling and workability thereof.
  • alkyne alcohols such as phenylbutynol
  • enyne compounds such as 3-methyl-3-pentene-1-yne and 3,5-dimethyl-3-hexene-1-yne
  • the content of the curing inhibitor may be appropriately selected within a range that does not impair the purpose of the invention, and for example, may be included in the range of 10 ppm to 50,000 ppm by weight.
  • the silicone compound is a condensation-curable silicone compound, for example, (a) an alkoxy group-containing siloxane polymer; and (b) a hydroxyl group-containing siloxane polymer.
  • the siloxane polymer (a) that can be used in the present invention may be, for example, a compound represented by the following formula (1).
  • R1 and R2 each independently represent a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group
  • R3 represents an alkyl group
  • a and b each independently represent a number greater than 0 and less than 1
  • a+b represents a number greater than 0 and less than 2
  • c represents a number greater than 0 and less than 2
  • d is greater than 0
  • 4 represents a number less than, (a+b+c) x 2+d is 4.
  • the siloxane polymer represented by Formula 1 has a weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography of 1,000 to 100,000, preferably 1,000 to 80,000, more preferably 1,500 to 70,000. . (a) When the weight average molecular weight of the siloxane polymer is within the above range, a good cured product can be obtained without causing defects such as cracks during formation of the silicone cured product.
  • the monovalent hydrocarbon may be, for example, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a phenyl group, a benzyl group, or a tolyl group, and in this case, as the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a methyl group, an ethyl group, a propyl group , an isopropyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, or an octyl group.
  • the monovalent hydrocarbon group may be substituted with a known substituent such as, for example, a halogen, an amino group, a mercapto group, an isocyanate group, a glycidyl group, a glycidyl group, or a ureido group.
  • examples of the alkyl group for R3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group. Among these alkyl groups, a methyl group or an ethyl group is preferable, but is not limited thereto.
  • the hydroxyl group may remain
  • the siloxane polymer (a) as described above can be produced by, for example, hydrolyzing and condensing polyfunctional alkoxysilane or polyfunctional chlorosilane.
  • An average person skilled in the art can easily select an appropriate polyfunctional alkoxysilane or chlorosilane according to the desired (a) siloxane polymer, and can also easily control the conditions of hydrolysis and condensation reaction using the same.
  • an appropriate monofunctional alkoxysilane can also be used together.
  • siloxane polymer for example, X40-9220 or X40-9225 from Shin-Etsu Silicone, XR31-B1410, XR31-B0270 or XR31-B2733 from GE Toray Silicone, etc.
  • Organosiloxane polymers may be used.
  • organopolysiloxane containing an aromatic group such as an aryl group or an aralkyl group in its molecular structure is used as the organopolysiloxane (a) It is preferred, but not necessarily limited thereto.
  • a compound represented by the following formula (2) can be used as the condensation-curable silicone compound.
  • R 4 and R 5 are each independently hydrogen; or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, and when R 4 and R 5 each exist in plurality, the above may be the same as or different from each other, and n represents an integer of 5 to 2,000.
  • specific types of the monovalent hydrocarbon group include, for example, the same hydrocarbon group as in the case of the aforementioned formula (1).
  • the siloxane polymer of Formula 2 may have a polystyrene equivalent weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography of 500 to 100,000, preferably 1,000 to 80,000, and more preferably 1,500 to 70,000. (b) When the weight average molecular weight of the siloxane polymer is within the above range, a good cured product can be obtained without causing defects such as cracks during formation of the silicone cured product.
  • the siloxane polymer (b) as described above can be produced, for example, by hydrolyzing and condensing dialkoxysilane and/or dichlorosilane.
  • a person skilled in the art can easily select an appropriate dialkoxy silane or dichloro silane according to the desired (b) siloxane polymer, and the conditions of hydrolysis and condensation reaction using the same can also be easily controlled.
  • siloxane polymer for example, commercially available bifunctional organosiloxane polymers such as XC96-723, YF-3800, YF-3804 manufactured by GE Toray Silicones can be used.
  • (1) organopolysiloxane containing an aromatic group such as an aryl group or an aralkyl group in the molecular structure is used as the (1) organopolysiloxane. It is preferred, but not necessarily limited thereto.
  • the type of the adhesive layer having the vertical alignment force is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the intended use, for example, a solid adhesive or a pressure-sensitive adhesive, a semi-solid adhesive or a pressure-sensitive adhesive, an elastic adhesive or a pressure-sensitive adhesive, or a liquid adhesive or a pressure-sensitive adhesive can be appropriately selected and used.
  • a solid adhesive or pressure-sensitive adhesive, a semi-solid adhesive or pressure-sensitive adhesive, an elastic adhesive or pressure-sensitive adhesive may be referred to as a so-called pressure sensitive adhesive or pressure sensitive adhesive (PSA), and may be cured before the adhesive or adhesive object is cemented.
  • PSA pressure sensitive adhesive or pressure sensitive adhesive
  • the liquid adhesive or pressure-sensitive adhesive may be referred to as so-called optical clear resin (OCR), and may be cured after the adhesive or adhesive object is cemented.
  • a polydimethyl siloxane adhesive or a polymethylvinyl siloxane adhesive or a polymethylvinyl siloxane adhesive may be used as a PSA type adhesive or adhesive having a vertical orientation force
  • An alkoxy silicone adhesive or an Alkoxy silicone adhesive may be used as an OCR type adhesive having an orientation force, but is not limited thereto.
  • variable transmittance device capable of exhibiting excellent optical properties by controlling light leakage, particularly in a blocking mode, while having excellent adhesion or adhesion.
  • the adhesive or pressure-sensitive adhesive having the vertical alignment force may include functional nanoparticles.
  • the term “functional nanoparticles” refers to a nano-dimensional nano-dimension having a function of changing electrical properties of an adhesive layer having a vertical alignment force, such as giving an electrical conductive property or a predetermined dielectric constant value to an adhesive layer having a vertical alignment force. means particles.
  • the driving voltage reduction effect of the transmittance variable device may vary depending on whether or not the functional nanoparticles are included and the content range.
  • the adhesive layer having a vertical alignment force may include functional nanoparticles in a proportion of 0.005 wt% to 60 wt%.
  • the adhesive layer having a vertical alignment force may include functional nanoparticles in a proportion of 0.05 wt% to 50 wt% or 0.1 wt% to 40 wt%.
  • the type of the functional nanoparticles is not particularly limited as long as it satisfies the above definition and can provide a driving voltage reduction characteristic to the display device, but, for example, conductive nanoparticles or dielectric nanoparticles are exemplified can be
  • conductive particle is a particle that conducts electricity, and means a particle exhibiting predetermined electrical conductivity.
  • the conductive particles are called particles for convenience, but their shape and shape are not particularly limited.
  • the conductive particles are for imparting predetermined electrical conductivity to the adhesive layer having a vertical alignment force, and may have, for example, electrical conductivity of 1.0 x 10 1 S/m or more.
  • the electrical conductivity may be 1.0 x 10 2 S/m or more, 1.0 x 10 3 S/m or more, 1.0 x 10 4 S/m or more, or 1.0 x 10 5 S/m or more.
  • the upper limit of the electrical conductivity of the conductive particles is not particularly limited, but may be, for example, 1.0 ⁇ 10 12 S/m or less.
  • dielectric particle refers to a material having a function of retaining electricity, and refers to a particle having a predetermined dielectric constant.
  • the dielectric particles are called particles for convenience, but their shape and shape are not particularly limited.
  • the shape of the functional nanoparticles may be in the form of a tube, a wire, a rod, or a ring, as well as a particle form.
  • the functional nanoparticles may have the shape of spherical nanoparticles, nanotubes, nanowires, nanorods, or nanorings.
  • nanorings may refer to a spherical nanoparticle or a nanostructure having a ring shape as a whole including a hollow part.
  • the functional nanoparticles may be spherical nanoparticles.
  • the functional nanoparticles may be exemplified by ITO nanoparticles, Ag nanowires, or silica nanoparticles, but is not limited thereto.
  • the present application has suitable compatibility with the material included in the adhesive layer described above among the functional particles described above, and has a physical property that can be evenly dispersed in the vertical alignment adhesive layer is appropriately adopted, can be included in the vertical alignment adhesive layer have.
  • the vertically oriented adhesive layer of the present application may provide electrical conductivity or a predetermined dielectric constant value to the vertically oriented adhesive layer by including the aforementioned functional nanoparticles in a predetermined content range.
  • the vertically oriented adhesive layer may exhibit a predetermined difference in electrical conductivity or a difference in dielectric constant depending on whether functional nanoparticles are included.
  • the vertically aligned adhesive layer may include functional nanoparticles to satisfy Equation 1 below.
  • Equation 1 G N represents the electrical conductivity value (S/m) of the adhesive layer having a vertical orientation force including functional nanoparticles, and G i is an adhesive layer having a vertical orientation force not including functional nanoparticles. represents the electrical conductivity value (S/m) of
  • the electrical conductivity value achievable by including the functional particles having a predetermined electrical conductivity in the adhesive layer having the vertical orientation force can be achieved when the functional particles are not included in the adhesive layer having the vertical orientation force. It may be 100 times or more, 110 times or more, 120 times or more, 130 times or more, 140 times or more, or 150 times or more compared to the electrical conductivity value. Within the above range, the application of an electric field to the light modulation layer may be achieved, and a desired driving voltage reduction effect may be exhibited.
  • the electrical conductivity value of the adhesive layer having the vertical alignment force may be, for example, 1.0 x 10 -5 S/m or more.
  • the electric field may be applied to the intermediate layer by having a relatively low resistance value compared to the optical modulation layer.
  • the adhesive layer may have an electrical conductivity of 2.0 x 10 -5 S/m or more, or 2.1 x 10 -5 S/m or more.
  • the upper limit of the electrical conductivity value is not particularly limited , and may be, for example, 1 x 10 10 S/m or less.
  • the adhesive layer having a vertical alignment force may include functional nanoparticles to satisfy Equation 2 below.
  • Equation 2 C N represents the dielectric constant value of the adhesive layer having a vertical orientation force including functional nanoparticles, and C i is the dielectric constant value of the adhesive layer having a vertical orientation force not including functional nanoparticles. indicates.
  • the dielectric constant value achievable by including a predetermined amount of functional particles in the adhesive layer having the vertical orientation force is 1.5 compared to the dielectric constant value achievable when the functional particles are not included in the adhesive layer having the vertical orientation force It may have a dielectric constant value of at least 2x, at least 1.6x, at least 1.7x, at least 1.8x, at least 1.9x, or at least 2x.
  • a dielectric constant value of at least 2x at least 1.6x, at least 1.7x, at least 1.8x, at least 1.9x, or at least 2x.
  • the dielectric constant value of the adhesive layer having the vertical alignment force may be, for example, 3.00 or more.
  • the electric field may be applied to the intermediate layer by having a relatively low resistance value compared to the optical modulation layer.
  • the adhesive layer having the vertical alignment force may have a dielectric constant of 3.50 or 3.70 or more.
  • the upper limit of the dielectric constant value is not particularly limited, and may be, for example, 50 or less.
  • the adhesive layer having a vertical alignment force includes functional nanoparticles to satisfy Equation 1 or Equation 2 described above, it is possible to secure the desired driving voltage reduction characteristics of the transmittance variable device.
  • the second base layer may be the same as the content of the first base layer described above.
  • the alignment layer may be used to determine the initial alignment of the liquid crystal in the light modulation layer.
  • the kind of alignment layer applied at this time is not particularly limited, and may be, for example, a known rubbing alignment layer or a photo alignment layer.
  • the alignment direction may be a rubbing direction in the case of a rubbing alignment layer and a direction of polarized light to be irradiated in the case of a photo alignment layer. This alignment direction may be confirmed by a detection method using a linear polarization layer.
  • the optical modulation layer of the present application when the optical modulation layer of the present application is in a twisted alignment mode such as a TN (Twisted Nematic) mode, a linear polarization layer is disposed on one surface and transmittance is measured while changing the absorption axis of the polarization layer, the absorption axis
  • a linear polarization layer is disposed on one surface and transmittance is measured while changing the absorption axis of the polarization layer, the absorption axis
  • the transmittance tends to be low, and the alignment direction can be confirmed through simulation reflecting the refractive index anisotropy of the applied liquid crystal compound.
  • a method of confirming the orientation direction according to the mode of the light modulation layer of the present application is known.
  • preparing a pattern film according to the present application preparing a pattern film according to the present application; forming a first laminate by forming an alignment layer to cover the spacer pattern on the first base layer on which the spacer pattern of the pattern film is formed; forming a second laminate by forming an adhesive layer on the laminate of the second substrate layer and the transparent layer; laminating the first laminate and the second laminate so that the adhesive layer of the second laminate is in contact with the spacer pattern side of the first laminate; and forming a light modulation layer between the first laminate and the second laminate.
  • the transmittance variable film according to the present application may have a specific laminate structure.
  • a curable composition used for forming the barrier rib spacer was prepared in the following manner.
  • a curable composition was prepared by mixing a black ball spacer and a darkening material with a binder commonly used in the manufacture of barrier rib spacers.
  • a black ball spacer a black ball spacer (manufacturer: Sekisui Chemical, trade name: KBN 508) having an average particle diameter of about 8 ⁇ m, a coefficient of variation (CV) of 4, and a standard deviation of particle diameter of about 0.32 ⁇ m was used. was used.
  • the black ball spacer was blended in an amount of 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.
  • carbon black was blended in the material in a proportion of about 3% by weight.
  • the light blocking layer pattern is a square arrangement rule. For example, it is assumed that 100 dots are arranged at regular intervals (normal pitch) of 250 ⁇ m each on the base layer having a total area of about 10 mm (normal arrangement state). At this time, the cross-sectional area of the bottom of each dot was adjusted to be about 10 ⁇ m. Then, the individual dots were connected with a line to form a rectangular-arrayed barrier rib spacer pattern (mesh pattern) having a line width of about 10 ⁇ m.
  • the uncured curable composition was removed (developed) to form a barrier rib spacer.
  • 1 is a cross-sectional view of a pattern film on which a spacer pattern manufactured in the above manner is formed. 1 , the barrier rib spacer forms a spacer pattern in which the black ball spacer is buried, partially buried, or in contact with each other.
  • the height of the prepared barrier rib spacer was about 8.2 ⁇ m to 8.4 ⁇ m, the average was about 8.3 ⁇ m, and the line width was about 15 ⁇ m to 21 ⁇ m, and the average was about 17.6 ⁇ m.
  • the ratio of the area in which the rectangular-arranged barrier rib spacer pattern (mesh pattern) exists on the surface of the first substrate layer was about 13.6%.
  • the standard deviation of the spacer pattern height was about 0.1 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter of the ball spacer was about 0.95 ⁇ m.
  • Example 7 is a view showing 50 magnification optical microscope, 200 magnification optical microscope images and diffraction evaluation results of the pattern film according to Example 1 of the present application. Specifically, as a result of checking the optical microscope image, it was confirmed that the spacer pattern in the regular rectangular shape including the ball spacer and the barrier rib spacer was included, and it was confirmed that it was manufactured without over-curing or disconnection of the pattern that may be formed around the spacer pattern. there was.
  • a pattern film was formed in the same manner as in Example 1, except that the mask design (light-shielding layer pattern pitch was 350 ⁇ m) was changed in Example 1.
  • the height of the prepared barrier rib spacer was about 8.2 ⁇ m to 8.4 ⁇ m, the average was about 8.3 ⁇ m, and the line width was about 14 ⁇ m to 18 ⁇ m, and the average was about 16.1 ⁇ m.
  • the ratio of the area in which the rectangular-arranged barrier rib spacer pattern (mesh pattern) exists on the surface of the first substrate layer was about 9%.
  • the standard deviation of the spacer pattern height was about 0.1 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter of the ball spacer was about 0.7 ⁇ m.
  • Example 8 is a view showing 50 magnification optical microscope, 200 magnification optical microscope images and diffraction evaluation results of the pattern film according to Example 1 of the present application. Specifically, as a result of checking the optical microscope image, it was confirmed that the spacer pattern in the regular rectangular shape including the ball spacer and the barrier rib spacer was included, and it was confirmed that it was manufactured without over-curing or disconnection of the pattern that may be formed around the spacer pattern. there was.
  • a patterned film was formed in the same manner as in Example 1, except that the mask design (light-shielding layer pattern line width was 13 ⁇ m) was changed in Example 1.
  • the height of the prepared barrier rib spacer was about 8.2 ⁇ m to 8.4 ⁇ m, the average was about 8.3 ⁇ m, and the line width was about 20 ⁇ m to 25 ⁇ m, and the average was measured to be about 22.4 ⁇ m.
  • the ratio of the area in which the rectangular-arranged barrier rib spacer pattern (mesh pattern) exists on the surface of the first substrate layer was about 17.1%.
  • the standard deviation of the spacer pattern height was about 0.1 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter of the ball spacer was about 1.0 ⁇ m.
  • FIG. 9 is a view showing 50 magnification optical microscope, 200 magnification optical microscope images and diffraction evaluation results of the pattern film according to Comparative Example 1 of the present application. Specifically, as a result of confirming the optical microscope image, it was confirmed that a spacer pattern of a regular rectangular shape including a ball spacer and a barrier rib spacer was included, and it was confirmed that a hardened area due to an over-curing phenomenon that may be formed around the spacer pattern was observed.
  • a pattern film was formed in the same manner as in Example 1, except that the mask design (the light-shielding layer pattern pitch was 1100 ⁇ m) was changed in Example 1.
  • the height of the prepared barrier rib spacer was about 8.2 ⁇ m to 8.4 ⁇ m, the average was about 8.3 ⁇ m, and the line width was about 20 ⁇ m to 25 ⁇ m, and the average was measured to be about 22.4 ⁇ m.
  • the ratio of the area in which the rectangular-arranged barrier rib spacer pattern (mesh pattern) exists on the surface of the first substrate layer was about 4.0%.
  • the standard deviation of the spacer pattern height was about 0.1 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter of the ball spacer was about 0.98 ⁇ m.
  • FIG. 10 is a view showing 50 magnification optical microscope, 200 magnification optical microscope images and diffraction evaluation results of the pattern film according to Comparative Example 2 of the present application. Specifically, as a result of checking the optical microscope image, it was confirmed that the spacer pattern in the regular rectangular shape including the ball spacer and the barrier rib spacer was included, and it was confirmed that it was manufactured without over-curing or disconnection of the pattern that may be formed around the spacer pattern. there was.
  • a vertical alignment layer (Nissan, 5661LB3) was coated on the rectangular-arrayed barrier rib spacer pattern films of Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 2, and dried (100° C.).
  • the same vertical alignment film JSR Corporation, R4
  • JSR Corporation, R4 was formed on the electrode layer of the uniaxially stretched PET (polyethylene terephthalate) base film on which an amorphous ITO (indium tin oxide) electrode layer was formed on the surface. 1 A laminate was formed.
  • the first laminate and the second laminate formed in the above were disposed to face each other by maintaining a gap with the spacer pattern, and after injecting the liquid crystal composition within the gap, the edge was sealed to prepare a variable transmittance device.
  • liquid crystal composition was injected by lamination, and a liquid crystal composition (liquid crystal: JNC, product name: SHN-7002XX T12 / chiral additive: Merck, product name S811 / dye: BASF, product name: X12) was used as the liquid crystal composition. .
  • FIG. 11 is a view showing the appearance of a transmittance variable device to which the pattern film of Example 1 is applied at 40V
  • FIG. 12 is a transmittance variable device to which the pattern film of Example 2 is applied
  • 13 is a diagram showing the appearance of a transmittance variable device to which the pattern film of Comparative Example 1 is applied at 40V
  • FIG. 14 is a transmittance variable device to which the pattern film of Comparative Example 2 is applied. It is a diagram showing the appearance.
  • the manufacturing process of the pattern film is the same as that of Example 1, and the differences in components (light blocking layer mask design, ball spacer, optical density of the composition, etc.) are as follows.
  • a curable composition was prepared by mixing a black ball spacer and a darkening material with a binder commonly used in the manufacture of barrier rib spacers.
  • a black ball spacer a black ball spacer (manufacturer: Sekisui Chemical, trade name: KBN 506) having an average particle diameter of about 6 ⁇ m, a coefficient of variation (CV) of 4, and a standard deviation of particle diameter of about 0.24 ⁇ m was used. was used.
  • the black ball spacer was blended in an amount of 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder.
  • carbon black was blended in the material in a proportion of about 3% by weight.
  • the light blocking layer pattern is a hexagonal arrangement rule. For example, it is assumed that 100 dots are arranged at regular intervals (normal pitch) of 940 ⁇ m each on the base layer having a total area of about 10 mm (normal arrangement state). At this time, the cross-sectional area of the bottom of each dot was adjusted to be about 65 ⁇ m. Then, the individual dots were connected with a line to form a rectangular-arrayed barrier rib spacer pattern (mesh pattern) having a line width of about 65 ⁇ m.
  • the height of the prepared hexagonal arrayed barrier rib spacers was about 6.1 ⁇ m to 6.3 ⁇ m, the average was about 6.2 ⁇ m, and the line width was about 70 ⁇ m to 76 ⁇ m, and the average was about 73.7 ⁇ m.
  • the ratio of the area in which the hexagonal arrayed barrier rib spacer pattern (honeycomb pattern) exists on the surface of the first substrate layer was about 15.1%.
  • the standard deviation of the spacer pattern height was about 0.1 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter of the ball spacer was about 1.0 ⁇ m.
  • Example 15 is a view showing 50 magnification optical microscope, 200 magnification optical microscope image and diffraction evaluation results of the pattern film according to Example 3 of the present application. Specifically, as a result of optical microscopy image confirmation, it was confirmed that a regular hexagonal spacer pattern including a ball spacer and a barrier rib spacer was included, and some hardened areas due to over-curing that may be formed around the spacer pattern were observed. , it can be confirmed that there are only some intersection points, and that it is manufactured without disconnection.
  • a pattern film was formed in the same manner as in Example 3, except that the mask design (light-shielding layer pattern line width 41 ⁇ m) was changed in Example 3.
  • the height of the prepared barrier rib spacer was about 6.1 ⁇ m to 6.3 ⁇ m, the average was about 6.2 ⁇ m, and the line width was about 42 ⁇ m to 48 ⁇ m, and the average was about 45.6 ⁇ m.
  • the ratio of the area in which the hexagonal arrayed barrier rib spacer pattern (honeycomb pattern) exists on the surface of the first substrate layer was about 9.5%.
  • the standard deviation of the spacer pattern height was about 0.1 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter of the ball spacer was about 0.9 ⁇ m.
  • 16 is a view showing 50 magnification optical microscope, 200 magnification optical microscope images and diffraction evaluation results of the pattern film according to Example 4 of the present application. Specifically, as a result of optical microscopy image confirmation, it was confirmed that a regular hexagonal spacer pattern including a ball spacer and a barrier rib spacer was included, and some hardened areas due to over-curing that may be formed around the spacer pattern were observed. , it can be confirmed that there are only some intersection points, and that it is manufactured without disconnection.
  • a pattern film was formed in the same manner as in Example 3, except that the mask design (light blocking layer pattern line width was 21 ⁇ m, pitch was 280 ⁇ m) was changed in Example 3.
  • the height of the prepared barrier rib spacer was about 6.1 ⁇ m to 6.3 ⁇ m, with an average of about 6.2 ⁇ m, and a line width of about 35 ⁇ m to 41 ⁇ m and an average of about 38.3 ⁇ m.
  • the ratio of the area in which the hexagonal arrayed barrier rib spacer pattern (honeycomb pattern) exists on the surface of the first substrate layer was about 25.5%.
  • the standard deviation of the spacer pattern height was about 0.1 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter of the ball spacer was about 0.9 ⁇ m.
  • FIG. 17 is a view showing 50 magnification optical microscope, 200 magnification optical microscope images and diffraction evaluation results of the pattern film according to Comparative Example 3 of the present application. Specifically, as a result of confirming the optical microscope image, it was confirmed that a spacer pattern of a regular rectangular shape including a ball spacer and a barrier rib spacer was included, and it was confirmed that a hardened area due to an over-curing phenomenon that may be formed around the spacer pattern was observed.
  • a pattern film was formed in the same manner as in Example 3, except that the mask design (light-shielding layer pattern line width was 21 ⁇ m, pitch was 1169 ⁇ m) was changed in Example 3 above.
  • the height of the prepared barrier rib spacer was about 6.1 ⁇ m to 6.3 ⁇ m, the average was about 6.2 ⁇ m, and the line width was about 25 ⁇ m to 35 ⁇ m, and the average was measured to be about 27.7 ⁇ m.
  • the ratio of the area in which the hexagonal-arrayed barrier rib spacer pattern (honeycomb pattern) exists on the surface of the first substrate layer was about 4.7%.
  • the standard deviation of the spacer pattern height was about 0.1 ⁇ m, and the standard deviation of the diameter of the ball spacer was about 0.9 ⁇ m.
  • FIG. 18 is a view showing 50 magnification optical microscope, 200 magnification optical microscope images and diffraction evaluation results of the pattern film according to Comparative Example 2 of the present application. Specifically, as a result of checking the optical microscope image, it was confirmed that the spacer pattern in the regular rectangular shape including the ball spacer and the barrier rib spacer was included, and it was confirmed that it was manufactured without over-curing or disconnection of the pattern that may be formed around the spacer pattern. there was.
  • the transmittance variable film of Examples 1, 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 except that the hexagonal-arrayed barrier rib spacer pattern films of Examples 3, 4, Comparative Examples 3 and 4 were used. It was prepared in the same manner as in the manufacturing method of
  • FIG. 19 is a view showing the appearance of the transmittance variable device to which the pattern film of Example 3 is applied before 40V application (OV)
  • FIG. 20 is the transmittance variable device to which the pattern film of Example 4 is applied before application (OV)
  • FIG. 21 is a view showing the appearance of the transmittance variable device to which the pattern film of Comparative Example 3 is applied before (OV) state
  • FIG. 22 is the transmittance variable to which the pattern film of Comparative Example 4 is applied. It is a diagram showing the appearance of the device before application (OV).

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Abstract

스페이서 패턴은 격벽 스페이서 및 볼 스페이서를 포함하고, 적어도 하나의 격벽 스페이서에 볼 스페이서가 매립, 일부 매립 또는 접하는 형태로 포함되며, 제1 기재층의 단위 면적당 스페이서 패턴의 단위 면적비가 5% 이상 17% 이하인 패턴 필름이 제공된다.

Description

패턴 필름, 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스 및 투과도 가변 디바이스의 제조 방법
본 출원은 2020년 02월 18일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2020-0019488호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 패턴 필름, 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스 및 투과도 가변 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
투과도 가변 디바이스는 태양광의 투과도를 조절할 수 있는 기능성 필름을 의미할 수 있다.
투과도 가변 디바이스는 적어도 2개 이상의 다른 상태의 사이를 스위칭 할 수 있는 디바이스를 의미한다. 이러한 디바이스는 예를 들면, 안경 또는 선글라스 등의 아이웨어(eyewear), 모바일 기기, 가상 현실(VR: Virtual Reality)용 기기, 증강현실(AR: Augmented Reality)용 기기와 같은 웨어러블(wearable) 디바이스 또는 차량의 선루프 등에 사용되는 등 그 용도가 점차 확대되고 있다.
투과도 가변 디바이스는 외부에서 유입되는 빛의 투과와 차단이 용이하여, 건축용 스마트 윈도우, 자동차용 선루프 및 투명 디스플레이의 차광 필름으로 활용될 수 있다. 이 때, 투과도 가변 디바이스는 양 기판 사이에 일정한 셀 갭(cell gap)을 유지하는 것이 필수적이다.
셀 갭 유지를 위한 방법으로는 볼 스페이서(Ball Spacer)가 있다. 그러나, 볼 스페이서(Ball Spacer)의 경우, 대면적으로 수직으로 필름이 놓일 시, 중력에 의해 액상이 하단으로 쏠리면서 발생하는 외관 불량의 이슈가 발생되고 있다. 이에 따라, 투과도 가변 디바이스 분야에서는 메시(Mesh) 또는 허니컴(Honeycomb) 구조의 격벽을 패턴화시키는 기술을 통하여 외관 불량의 이슈를 해결하고자 하는 연구가 진행되고 있다.
한편, 투과도 가변 디바이스의 시인성을 증대시키기 위해 투과도 가변에 참여하지 않는 스페이서 면적을 낮추려는 개발을 시도하고 있으나, 패턴과 패턴 사이의 간격이 넓어질수록 패턴 주변부와 패턴 사이 중심부의 셀 갭 차이가 발생함에 따른 외관 불량 이슈가 발생하고 있으며, 이를 해결하기 위하여 투과도 가변 디바이스 패턴 상판 부분에 전도성 접착제를 도입하여 필름을 평평하고 단단히 고정시키는 방향의 연구 또한 진행되고 있다.
상기와 같이 투과도 가변 필름을 제작하기 위하여 패턴 면적의 최적화가 필요하고, 패턴의 구조 또는 제조 방법도 마찬가지로 변화가 필요하다. 이를 통하여 셀 갭 미유지로 인한 명암차 불량 및 배향 불량으로 인한 투과도 가변 디바이스 구동의 문제 해결이 필요하다.
따라서, 셀 갭을 유지함과 동시에 투과도 가변 디바이스의 시인성을 기존 대비 증대시킬 수 있는 연구가 여전히 진행되고 있다.
<선행기술문헌>
(특허문헌 1) 유럽 특허공개공보 제0022311호
본 명세서는 패턴 필름, 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스 및 투과도 가변 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원의 일 실시상태는 제1 기재층; 및 상기 제1 기재층 상에 형성된 복수의 스페이서 패턴을 포함하는 패턴 필름으로, 상기 스페이서 패턴은 격벽 스페이서 및 볼 스페이서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 격벽 스페이서에 상기 볼 스페이서가 매립, 일부 매립 또는 접하는 형태로 포함되며, 상기 제1 기재층의 단위 면적당 상기 스페이서 패턴의 단위 면적비가 5% 이상 17% 이하인 것인 패턴 필름을 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 본 출원에 따른 패턴 필름; 및 상기 패턴 필름과 대향 배치되어 있고, 상기 패턴 필름의 상기 스페이서 패턴에 의해 상기 패턴 필름과의 간격이 유지된 제2 기판을 포함하는 투과도 가변 디바이스를 제공한다.
마지막으로, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 본 출원에 따른 패턴 필름을 준비하는 단계; 상기 패턴 필름의 상기 스페이서 패턴이 형성된 상기 제1 기재층 상에 상기 스페이서 패턴을 덮도록 배향막을 형성하여 제1 적층체를 형성하는 단계; 제2 기재층 및 투명층의 적층체의 상부에 접착제층을 형성하여 제2 적층체를 형성하는 단계; 상기 제2 적층체의 상기 접착제층이 상기 제1 적층체의 상기 스페이서 패턴 측으로 접하도록 상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체를 적층하는 단계; 및 상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체 사이에 광변조층을 형성하는 단계를 포함하는 투과도 가변 디바이스의 제조 방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 패턴 필름은 스페이서 패턴이 격벽 스페이서 및 볼 스페이서를 포함하고, 상기 제1 기재층의 단위 면적당 상기 스페이서 패턴의 단위 면적비가 5% 이상 17% 이하인 것으로, 셀 갭을 유지함과 동시에 특정의 면적비를 도입하여 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스의 명암차 불량 및 배향 불량을 해결하여, 투과도 가변 필름 구동이 양호한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 패턴 필름의 측면도를 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 따른 스페이서 패턴의 형태를 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태에 따른 투과도 가변 디바이스의 적층구조를 나타낸 도이다.
도 4는 사각형 스페이서 패턴의 50% 불규칙도를 조작하는 방법에 관한 도이다.
도 5는 사각형 스페이서 패턴의 50% 불규칙도를 조작한 후의 패턴을 나타낸 도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시상태에 따른 패턴 필름의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 7 내지 10은 본 출원의 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 패턴 필름의 50 배율 및 200 배율의 광학 현미경 이미지를 나타낸 도이다.
도 11 내지 14은 본 출원의 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 패턴 필름이 적용된 투과도 가변 디바이스를 40V 구동 후 외관을 관찰한 도이다.
도 15 내지 18은 본 출원의 실시예 3, 실시예 4, 비교예 3 및 비교예 4의 패턴 필름의 50 배율 및 200 배율의 광학 현미경 이미지를 나타낸 도이다.
도 19 내지 22는 본 출원의 실시예 3, 실시예 4, 비교예 3 및 비교예 4의 패턴 필름이 적용된 투과도 가변 디바이스를 구동 전(0V) 외관을 관찰한 도이다.
<부호의 설명>
10: 제1 기재층
20: 격벽 스페이서
30: 볼 스페이서
40: 배향막
50: 광변조층
60: 접착제층
70: 투명층
80: 제2 기재층
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 출원의 일 실시상태는 제1 기재층; 및 상기 제1 기재층 상에 형성된 복수의 스페이서 패턴을 포함하는 패턴 필름으로, 상기 스페이서 패턴은 격벽 스페이서 및 볼 스페이서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 격벽 스페이서에 상기 볼 스페이서가 매립, 일부 매립 또는 접하는 형태로 포함되며, 상기 제1 기재층의 단위 면적당 상기 스페이서 패턴의 단위 면적비가 5% 이상 17% 이하인 것인 패턴 필름을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 패턴 필름은 스페이서 패턴이 격벽 스페이서 및 볼 스페이서를 포함하고, 상기 제1 기재층의 단위 면적당 상기 스페이서 패턴의 단위 면적비가 5% 이상 17% 이하인 것으로, 셀 갭을 유지함과 동시에 특정의 면적비를 도입하여 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스의 명암차 불량 및 배향 불량을 해결하여, 투과도 가변 필름 구동이 양호한 것을 특징으로한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 기재층의 단위 면적당 상기 스페이서 패턴의 단위 면적비가 5% 이상 17% 이하라는 것은 상기 제1 기재층의 특정 단위 면적에 포함되는 상기 스페이서 패턴이 형성된 면적의 비율을 의미하는 것으로, 예를 들어 제1 기재층 100mm 2 를 단위 면적 기준 상기 패턴이 형성된 면적이 10mm 2인 경우, 스페이서 패턴의 면적비를 10%로 정의할 수 있다.
즉 스페이서 패턴의 단위 면적비가 X%라는 것은 상기 제1 기재층의 특정 단위 면적을 A, 상기 제1 기재층의 특정 단위 면적에 포함되는 상기 스페이서 패턴의 면적을 B로 정의하는 경우, B/A x 100 = X%의 식을 만족할 수 있으며, 제1 기재층 전체 면적을 100을 기준으로 하는 경우, 상기 제1 기재층 상에 형성된 스페이서 패턴의 면적의 비율을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 기재층의 단위 면적당 상기 스페이서 패턴의 면적비가 5% 이상 17% 이하, 바람직하게는 6% 이상 17% 이하, 더욱 바람직하게는 7% 이상 17% 이하를 만족할 수 있다.
상기 제1 기재층의 단위 면적당 상기 스페이서 패턴의 면적비가 상기 범위를 만족함에 따라, 추후 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스의 명암차가 우수하여 외관이 우수한 특징을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴은 규칙 패턴; 또는 불규칙 패턴인 것인 패턴 필름을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴은 규칙 패턴일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴은 불규칙 패턴일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 격벽 스페이서는 복수의 스페이서 닷(dot)과 상기 스페이서 닷과 스페이서 닷을 연결하는 스페이서 라인(line)으로 형성되며, 상기 스페이서 닷(dot)은 본 출원에 있어, 규칙도 또는 불규칙도를 조절하는 인자로 사용되는 것으로, 상기 스페이서 라인으로 연결되는 스페이서 패턴이 형성되는 경우 상기 스페이서 라인과 스페이서 닷은 격벽 스페이서로 표시될 수 있다.
구체적으로, 상기 불규칙도를 조작하는 방법은 하기와 같다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 격벽 스페이서가 불규칙 패턴이며, 상기 격벽 스페이서의 불규칙도가 50%라는 것은 조절인자로 사용되는 상기 스페이서 닷의 불규칙도가 50%라는 것을 의미하며, 각각의 스페이서 닷의 배치에 있어, 선택된 스페이서 닷의 정상 피치(pitch)의 50%의 반지름(0.5 피치)를 가지는 원 영역 내에서 상기 스페이서 닷을 무작위로 이동하여 불규칙한 스페이서 패턴을 갖는 것을 의미한다.
즉 스페이서 패턴의 불규칙도가 X%라는 것은 스페이서 닷의 불규칙도가 X%라는 것을 의미할 수 있으며, 선택된 스페이서 닷의 정상 피치(pitch)의 X%의 반지름(0.X 피치)를 가지는 원 영역 내에서 상기 스페이서 닷을 무작위로 이동하여 불규칙도가 X%를 만족하는 것을 의미할 수 있다.
구체적으로, 상기 규칙도 및 불규칙도를 조작하는 방법은 하기와 같다.
스페이서 닷은 난수 좌표 발생 프로그램(CAD)을 사용하여 다음과 같은 방식으로 설계할 수 있다. 우선 전체 면적이 약 10mm 정도인 기재층 상에 100개의 점이 280, 940㎛ 간격(Pitch)으로 규칙으로 사각형(Mesh) 또는 육각형 배열로 배치한다.
상기와 같이 스페이서 닷을 규칙적으로 형성한 후, 스페이서 닷과 스페이서 닷을 연결하여 스페이서 라인을 형성하여 격벽 스페이서 패턴을 형성하는 경우, 스페이서 패턴의 불규칙도는 0%, 즉 스페이서 패턴은 규칙 패턴을 갖는다고 정의할 수 있다.
스페이서 패턴의 불규칙도의 조절은 사각형 배열의 경우 4개의 스페이서 닷을 임의로 선택하여 구성한 정사각형에서 개별 스페이서 닷이 각 스페이서를 기준으로 정상 피치(P)의 50%의 반지름(0.5P), 또는 70%의 반지름(0.7P)을 가지는 원 영역 내에서 무작위로 이동하도록 프로그램을 세팅하여 개별 스페이서 닷을 이동시켜 불규칙도(50% 또는 70%)를 갖는 스페이서 패턴 배치를 구성한다. 육각형 배열의 경우 6개의 스페이서 닷을 선택하여 구성한 정육각형 구성만 차이가 있고 나머지 과정은 사각형 배열과 동일하다.
개별 스페이서 닷의 지름을 설정하고 스페이서 닷과 스페이서 닷을 연결하는 스페이서 라인을 형성하여 최종적으로 스페이서 패턴을 완성한다. 이때 형성된 스페이서 패턴은 사각형 패턴뿐만 아니라 오각형, 육각형의 패턴도 형성될 수 있으며, 육각형 배열 패턴도 육각형뿐만 아니라 사각형, 오각형, 칠각형의 패턴이 형성될 수 있다.
도 2는 스페이서 닷이 규칙 패턴을 갖는 경우를 나타낸 상면도이다. 구체적으로, 메시(mesh) 패턴과 허니콤(honeycomb) 패턴을 갖는 경우의 상면도로, 각 패턴의 정상 피치와 선폭을 확인할 수 있다.
도 4는 사각형 스페이서 패턴의 50% 불규칙도를 조작하는 방법에 관한 도이다. 즉, 사각형 배열의 경우 4개의 스페이서 닷을 임의로 선택하여 구성한 정사각형에서 개별 스페이서 닷이 각 스페이서 닷을 기준으로 정상 피치(P)의 50%의 반지름(0.5P)을 가지는 원 영역 내에서 무작위로 이동하도록 프로그램을 세팅하여 개별 스페이서 닷을 이동시켜 불규칙도(50%)를 갖는 스페이서 배치 패턴을 구성함을 확인할 수 있다.
도 5는 사각형 스페이서 패턴의 50% 불규칙도를 조작한 후의 패턴을 나타낸 도이다. 구체적으로, 도 4의 조작을 통하여 형성한 사각형 스페이서 패턴의 50% 불규칙도를 갖는 패턴으로, 도 2와는 달리 피치의 간격이 상이해 짐을 확인할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴이 불규칙 패턴을 갖는 경우, 상기 스페이서 패턴의 불규칙도는 50% 이상일 수 있으며, 90% 미만일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴의 불규칙도는 50% 이상 90% 미만, 바람직하게는 50% 이상 80% 미만, 더욱 바람직하게는 50% 이상 75% 미만일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 패턴 필름은 스페이서 패턴이 격벽 스페이서 및 볼 스페이서를 포함하고, 상기 스페이서 패턴의 불규칙도가 상기 범위를 만족함에 따라 기존의 사각형(mesh) 또는 육각형(honeycomb)의 한 종류 패턴에서, 다양한 패턴을 포함하는 패턴의 구조를 확장하고 불규칙도를 도입하여, 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스는 회절 현상을 개선할 수 있어 난반사가 저감된 시인성이 우수한 특징을 갖게 된다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 패턴 필름의 측면도를 나타낸 것으로, 상기 패턴 필름은 기재층(10) 상에 스페이서 패턴을 가지며, 상기 스페이서 패턴은 격벽 스페이서(20) 및 볼 스페이서(30)를 포함하는 것을 확인할 수 있고, 상기 적어도 하나의 격벽 스페이서에 상기 볼 스페이서가 매립, 일부 매립 또는 접하는 형태로 포함됨을 확인할 수 있다.
특히, 도 1에서는 볼 스페이서가 포함되는 형태를 구체적으로 확인할 수 있으며, 격벽 스페이서에 볼 스페이서가 매립되었다는 것은 내부로 완전 매립된 형태를 의미하며, 일부 매립되었다는 것은 볼 스페이서가 격벽 스페이서 내부에 매립되며, 볼 스페이서의 일부는 외부로 노출된 형태를 가지는 형태를 의미하고, 접하는 형태로 포함된다는 것은 상기 격벽 스페이서의 일면과 상기 볼 스페이서의 일면이 접하는 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 격벽 스페이서의 높이(H)의 평균 값이 2μm 이상 100 μm 이하이고, 상기 격벽 스페이서의 높이의 표준 편차가 0.05 μm 이상 0.5 μm 이하인 것인 패턴 필름을 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 격벽 스페이서의 높이(H)의 평균 값이 2μm 이상 100 μm 이하이고, 바람직하게는 5μm 이상 90 μm 이하, 더욱 바람직하게는 바람직하게는 10μm 이상 80 μm 이하일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 격벽 스페이서의 높이의 표준 편차가 0.05 μm 이상 0.5 μm 이하, 바람직하게는 0.05 μm 이상 0.4 μm 이하, 더욱 바람직하게는 0.05 μm 이상 0.3 μm 이하일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴의 선폭은 10μm 이상 200 μm 이하인 것인 패턴 필름을 제공한다.
상기 스페이서 패턴의 선폭은 예를 들어, 10㎛ 내지 200㎛일 수 있고, 다른 예시에서 12㎛ 이상, 13㎛ 이상, 14㎛ 이상, 15㎛ 이상, 16㎛ 이상, 17㎛ 이상, 18㎛ 이상, 19㎛ 이상, 20㎛ 이상, 21㎛ 이상, 22㎛ 이상, 23㎛ 이상, 24㎛ 이상, 25㎛ 이상 또는 26㎛ 이상이거나 200㎛ 이하, 195㎛ 이하, 180㎛ 이하, 170㎛ 이하, 160㎛ 이하, 150㎛ 이하, 149㎛ 이하, 148㎛ 이하, 147㎛ 이하 또는 146㎛ 이하일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴의 피치(pitch)는 50μm 이상 1,500 μm 이하인 것인 패턴 필름을 제공한다.
상기 스페이서 패턴의 피치는 예를 들어, 50μm 이상 1,500 μm 이하일 수 있고, 다른 예시에서 50㎛ 이상, 100㎛ 이상, 150㎛ 이상, 200㎛ 이상, 250㎛ 이상 또는 280㎛ 이상이거나 1,500㎛ 이하, 1,400㎛ 이하 또는 1,000㎛ 이하일 수 있다.
상기 스페이서 패턴의 피치 및 선폭은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 격벽 스페이서의 격벽의 선폭(T)과 상기 볼 스페이서의 평균 입경(D)은 하기 식 1을 만족하는 것인 패턴 필름을 제공한다.
[식 1]
1.0 ≤ T/D ≤ 20
본 출원의 일 실시상태에 따른 패턴 필름이 상기 식 1을 만족하는 경우, 격벽 스페이서 하부의 경화도가 적합하여 후속 공정(현상 공정: Develop process)에 사용되는 스트리퍼(stripper) 용액, 세정용액, 또는 현상 압력(1bar 이상)에 의한 스페이서 패턴의 하부가 제1 기재층으로부터 탈리되는 것을 방지할 수 있는 특징을 갖게 된다. 즉, 상기 식 1이 1.0 미만의 값을 갖는 경우 격벽 스페이서 하부의 경화도가 충분하지 못해 후속 공정(현상 공정: Develop process)에 사용되는 스트리퍼(stripper) 용액, 세정용액, 또는 현상 압력(1bar 이상)에 의해 스페이서 패턴의 하부가 제1 기재층으로부터 탈리되어 격벽 스페이서가 소실되는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 식 1이 20 초과인 경우 격벽 스페이서 교차구간(스페이서 닷 구간)에서 과경화 현상이 발생하여 격벽 스페이서 이외의 영역에서도 경화가 발생하게 되고 이 경우 선택적 노광/현상을 통한 격벽 스페이서 제조를 어렵게하는 문제를 발생시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 격벽 스페이서의 선폭(T)은 추후 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스의 투과율 가변도를 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
구체적으로, 상기 격벽 스페이서의 격벽의 선폭(T)은 10㎛ 내지 200㎛일 수 있고, 다른 예시에서, 20㎛ 이상, 30㎛ 이상, 40㎛ 이상, 50㎛ 이상, 60㎛ 이상, 70㎛ 이상 또는 80㎛ 이상이거나 190㎛ 이하, 180㎛ 이하, 170㎛ 이하, 160㎛ 이하, 150㎛ 이하, 140㎛ 이하, 130㎛ 이하, 120㎛ 이하, 110㎛ 이하, 100㎛ 이하, 90㎛ 이하일 수 있다.
본 출원에서 상기 볼 스페이서의 평균 입경(D)은 추후 이를 포함하는 투과도 가변 디바이스의 상부 기판과 하부 기판 간의 간격을 고려하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 볼 스페이서의 평균 입경(D)은 1㎛ 내지 15㎛일 수 있고, 다른 예시에서, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상 또는 8㎛ 이상이거나 15㎛ 이하, 14㎛ 이하, 13㎛ 이하, 12㎛ 이하, 11㎛ 이하, 10㎛ 이하, 9㎛ 이하일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 볼 스페이서의 입경의 표준 편차가 0.8μm 이하인 것인 패턴 필름을 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 볼 스페이서의 입경의 표준 편차가 0.8μm 이하, 바람직하게는 0.7μm 이하, 더욱 바람직하게는 0.5μm 이하일 수 있으며, 0.05 μm 이상일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴의 광학 밀도(Optical density)는 0.4 이상 4 이하인 것인 패턴 필름을 제공한다.
상기 광학 밀도는, 상기 스페이서 패턴의 투과율(transmittance, 단위: %)을 측정한 후에 이를 광학 밀도의 수식(광학 밀도= -log10(T), T는 상기 투과율)에 대입하여 구할 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴의 광학 밀도(Optical density)는 0.4 이상 4.0 이하, 바람직하게는 0.5 이상 3.5 이하, 더욱 바람직하게는 1.0 이상 3.0 이하를 만족할 수 있다.
광의 투과율, 색상 또는 반사도를 조절할 수 있는 투과도 가변 디바이스 에서 스페이서 패턴이 존재하는 영역은 광학적으로 비활성 영역이 되며, 본 출원에 따른 패턴 필름이 상기 광학 밀도 범위를 만족함에 따라, 빛샘을 조절할 수 있고, 스페이서 패턴 제조 안정성을 구현하여 추후 투과도 가변 디바이스에 적용시 균일한 광학 성능을 확보할 수 있는 특징을 갖게 된다. 즉, 상기 광학 밀도 범위 미만의 경우 디바이스 구동시 광학적 비활성 영역인 스페이서 패턴 내부를 통과하게 되어 빛샘의 문제를 발생시킬 수 있으며, 광학 밀도가 상기 범위를 초과하는 경우 낮은 투과율(0.01%)을 구현하는 블랙 입자(카본 블랙 등) 함량이 증가하여 고분자 레진의 UV 경화를 방해함에 따라 패턴 제조 불량을 일으키는 문제가 발생할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 기재층으로는, 특별한 제한 없이, LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 공지의 광학 디바이스의 구성에서 기판에 사용되는 임의의 기재층이 적용될 수 있다. 예를 들면, 제1 기재층은 무기 기재층이거나 유기 기재층일 수 있다. 무기 기재층으로는 글라스(glass) 기재층 등이 예시될 수 있고, 유기 기재층으로는, 다양한 플라스틱 필름 등이 예시될 수 있다. 플라스틱 필름으로는 TAC(triacetyl cellulose) 필름; 노르보르넨 유도체 등의COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate)필름; PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; DAC(diacetyl cellulose) 필름; Pac(Polyacrylate) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름, PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; PET(polyethyleneterephtalate) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름 또는 PAR(polyarylate) 필름 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서 상기 제1 기재층은 소위 플렉서블 기재층일 수 있다. 플렉서블 기재층의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 전술한 기재층 중에서 주로 플라스틱 필름이나, 박막 유리(thin glass)와 같은 매우 얇은 무기 기재 등도 플렉서블 기재층으로 사용될 수 있다.
상기 제1 기재층의 두께는 특별히 제한되지 않고, 용도에 따라서 적정 범위가 선택될 수 있으며, 구체적으로 1㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 ㎛ 이상 900㎛이하, 더욱 바람직하게는 30 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하의 범위를 만족할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 기재층과 상기 스페이서 패턴 사이에 추가로 투과도 가변 디바이스의 구동에 요구되는 다른 요소를 포함할 수 있다. 이러한 요소는 다양하게 공지되어 있으며, 대표적으로는 전극층 등이 있다.
즉, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 패턴 필름은 상기 기재층과 상기 스페이서 패턴의 사이에 전극층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 전극층으로는, 공지의 소재가 적용될 수 있다. 예를 들면, 전극층은, 금속 합금, 전기 전도성 화합물 또는 상기 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 재료로는, 금 등의 금속, CuI, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), 알루미늄 또는 인듐이 도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘 인듐 옥사이드, 니켈 텅스텐 옥사이드, ZnO, SnO 2 또는 In 2O 3 등의 산화물 재료나, 갈륨 니트라이드와 같은 금속 니트라이드, 아연 세레나이드 등과 같은 금속 세레나이드, 아연 설파이드와 같은 금속 설파이드 등이 예시될 수 있다. 투명한 정공 주입성 전극층은, 또한, Au, Ag 또는 Cu 등의 금속 박막과 ZnS, TiO 2 또는 ITO 등과 같은 고굴절의 투명 물질의 적층체 등을 사용하여서도 형성할 수 있다.
상기 전극층은, 증착, 스퍼터링, 화학 증착 또는 전기화학적 수단 등의 임의의 수단으로 형성될 수 있다. 전극층의 패턴화도 특별한 제한 없이 공지의 방식으로 가능하며, 예를 들면, 공지된 포토리소그래피나 새도우 마스크 등을 사용한 공정을 통하여 패턴화될 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 본 출원에 따른 패턴 필름; 및 상기 패턴 필름과 대향 배치되어 있고, 상기 패턴 필름의 상기 스페이서 패턴에 의해 상기 패턴 필름과의 간격이 유지된 제2 기판을 포함하는 투과도 가변 디바이스를 제공한다.
상기와 같은 투과도 가변 디바이스는 다양한 용도에 적용될 수 있다. 투과도 가변 디바이스가 적용될 수 있는 용도에는, 스마트 윈도우, 윈도우 보호막, 플렉서블 디스플레이 소자, 3D 영상 표시용 액티브 리타더(active retarder) 또는 시야각 조절 필름, 윈도우 또는 선루프 등과 같은 건물, 용기 또는 차량 등을 포함하는 밀폐된 공간의 개구부나 아이웨어(eyewear) 등이나 창호용, OLED(organic light emitting device)의 차광판 등이 예시될 수 있다. 상기에서 아이웨어의 범위에는, 일반적인 안경, 선글라스, 스포츠용 고글 내지는 헬멧 또는 가상 현실 또는 증강 현실 체험용 기기 등과 같은 웨어러블 기기 등, 관찰자가 렌즈를 통하여 외부를 관찰할 수 있도록 형성된 모든 아이 웨어가 포함될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 투과도 가변 디바이스는, 그 자체로서 차량용 선루프일 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 차체를 포함하는 자동차에 있어서 상기 개구부에 장착된 상기 투과도 가변 디바이스 또는 차량용 선루프를 장착하여 사용될 수 있다.
상기 선루프는, 차량의 천장에 존재하는 고정된 또는 작동(벤팅 또는 슬라이딩)하는 개구부(opening)로서, 빛 또는 신선한 공기가 차량의 내부로 유입되도록 하는 기능을 할 수 있는 장치를 통칭하는 의미일 수 있다. 본 출원에서 선루프의 작동 방식은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 수동으로 작동하거나 또는 모터로 구동할 수 있으며, 선루프의 형상, 크기 또는 스타일은 목적하는 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 선루프는 작동 방식에 따라 팝-업 타입 선루프, 스포일러(tile & slide) 타입 선루프, 인빌트 타입 선루프, 폴딩 타입 선루프, 탑-마운트 타입 선루프, 파노라믹 루프 시스템 타입 선루프, 제거 가능한 루프 패널즈(t-tops 또는 targa roofts) 타입 선루프 또는 솔라 타입 선루프 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 예시적인 선루프는 본 출원의 상기 투과도 가변 디바이스를 포함할 수 있고, 이 경우 투과도 가변 디바이스에 대한 구체적인 사항은 상기 투과도 가변 디바이스의 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 기판은 제2 기재층; 상기 제2 기재층상에 형성된 투명층; 및 상기 투명층의 상기 제2 기재층과 접하는 면의 반대면에 구비된 접착제층을 포함하며, 상기 접착제층이 상기 스페이서 패턴 측으로 접하는 것인 투과도 가변 디바이스를 제공한다.
또한 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 패턴 필름의 상기 스페이서 패턴을 덮도록 구비된 배향막을 더 포함하는 것인 투과도 가변 디바이스를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 스페이서 패턴에 의해 상기 패턴 필름과의 간격이 유지된 위치에 구비된 광변조층을 더 포함하는 것인 투과도 가변 디바이스를 제공한다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태에 따른 투과도 가변 디바이스의 적층구조를 나타낸 도이다.
구체적으로, 제1 기재층(10)상에 격벽 스페이서(20) 및 볼 스페이서(30)를 포함하는 스페이서 패턴을 포함하며, 상기 스페이서 패턴의 상부를 덮도록 형성된 배향막(40)을 포함함을 확인할 수 있으며, 제2 기재층(80)/투명층(70)/접착제층(60)으로 구성되는 제2 적층체와 상기 접착제층이 상기 스페이서 패턴 측으로 접하는 구조를 가지며, 상기 스페이서 패턴에 의해 상기 패턴 필름과의 간격이 유지된 위치에 구비된 광변조층(50)이 포함되는 것을 확인할 수 있다.
본 출원의 광변조층은 액정 화합물을 적어도 포함하는 층으로서, 상기 액정 화합물의 배향 상태를 외부 신호 인가 등을 통해 제어할 수 있는 광변조층을 의미할 수 있다. 액정 화합물로는 외부 신호의 인가에 의하여 그 배향 방향이 변경될 수 있는 것이라면 모든 종류의 액정 화합물을 사용할 수 있다. 액정 화합물로는, 예를 들어, 네마틱(nematic) 액정 화합물, 스멕틱(smectic) 액정 화합물 또는 콜레스테릭(cholesteric) 액정 화합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 외부 신호의 인가에 의하여 그 배향 방향이 변경될 수 있도록, 액정 화합물은 예를 들어 중합성기 또는 가교성기를 가지지 않는 화합물일 수 있다.
본 출원의 광변조층은, 상기 액정 화합물과 함께 이색성 염료를 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「염료」는, 가시광 영역, 예를 들면, 400nm 내지 700nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 「이색성 염료」는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다. 이러한 염료로는, 예를 들면, 아조 염료 또는 안트라퀴논 염료 등이 공지되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 상기 광변조층은 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정층으로서, 소위 게스트호스트 액정층(Guest Host Liquid Crystal cell)일 수 있다. 용어 「GHLC층」은, 액정의 배열에 따라 이색성 염료가 함께 배열되어 이색성 염료의 정렬 방향과 상기 정렬 방향의 수직한 방향에 대하여 각각 비등방성 광 흡수 특성을 나타내는 기능성 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료는 빛의 흡수율이 편광 방향에 따라서 달라지는 물질로서, 장축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 p형 염료로 호칭하고 단축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 n형 염료라고 호칭할 수 있다. 하나의 예시에서, p형 염료가 사용되는 경우, 염료의 장축 방향으로 진동하는 편광은 흡수되고 염료의 단축 방향으로 진동하는 편광은 흡수가 적어 투과시킬 수 있다. 이하 특별한 언급이 없는 한 이색성 염료는 p형 염료인 것으로 가정한다.
본 발명자들은, 상기와 같이 광변조층에 액정 화합물과 함께 이색성 염료를 포함시키는 것에 의해서 투과도 가변 디바이스에서 발생할 수 있는 측면 관찰 시의 광누설을 방지할 수 있다는 것을 확인하였다. 게스트 호스트 액정층에서 이색성 염료의 배향은 액정 화합물의 배향에 추종한다. 따라서, 예를 들어, 상기 투과도 가변 디바이스가 상기 액정 화합물의 수직 배향 시에 낮은 투과율을 구현하도록 설계된 디바이스인 경우에, 상기 액정 화합물의 수직 배향 상태에서 상기 이색성 염료도 수직 배향 상태 혹은 그에 준한 상태가 된다. 이와 같이 수직 배향 혹은 그에 준한 상태로 배향된 이색성 염료는 측면 관찰 시에 누설될 광을 흡수할 수 있다. 특히 이러한 방식을 도입하여, 별도의 보상 구조를 도입하지 않고도 측면 광누설의 방지가 가능하고, 상기 고분자 필름 기판이 등방성 기판이 아닌 경우에도 복잡한 설계 없이 측면 광누설을 방지할 수 있다.
이러한 이색성 염료에 의한 측면 광누설 방지 효과는, 후술하는 본 출원의 투과도 가변 디바이스의 내용에 따라 더욱 개선될 수 있다. 즉, 액정 화합물과 이색성 염료를 포함하는 광변조층에서 이색성 염료의 배향은 상기 액정 화합물의 배향에 추종하고, 이 때 액정 화합물의 배향은 액정 배향막의 종류에 따라 결정된다. 본 발명자들은, 후술하는 바와 같이 수직 배향력을 가지는 접착제(점착제)에 의해 형성되는 액정 화합물의 배향은, 그 배향에 추종하는 이색성 염료가 상기 측면으로 누설될 광을 효과적으로 차단할 수 있는 배향인 것을 확인하였다. 따라서, 상기 이색성 염료에 의한 측면 광누설 방지의 효과는 후술하는 본 출원의 내용에 따라 보다 극대화될 수 있다.
상기 광변조층에 포함되는 액정 화합물은 외부 작용 비인가 상태에서, 즉 초기 상태 또는 통상 상태에서 수직 배향된 상태로 존재할 수 있다. 본 명세서에서 용어 외부 작용은, 액정 화합물의 배향 또는 정렬을 변경시킬 수 있도록 수행되는 모든 종류의 작용을 의미하고, 대표적인 예로는 전압의 인가가 있다. 액정 화합물은 수직 배향 상태의 액정 화합물의 정렬 방향이 외부 작용에 의해 변환될 수도 있고, 외부 작용이 사라지면 다시 수직 배향 상태로 복귀할 수 있다.
투과도 가변 디바이스의 적용 용도에 있어, 위상차(Rc)는 구현하고자 모드 또는 구조에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 수직 배향된 상태로 존재하는 액정 화합물을 포함하는 액정층은 외부 작용 비인가 상태에서 하기 식 1로 계산되는 면상 위상차(Rin)가 30 nm 이하이고, 하기 식 2로 계산되는 두께 방향 위상차(Rth)가 500 nm 이상의 범위를 나타낼 수 있다. 이러한 범위의 위상차는, 예를 들면, 통상 투과 모드의 소자를 구현하기에 적절하다.
[식 1]
R in = d x (nx-ny)
[식 2]
R th = d x (nz-ny)
R in은 면상 위상차이고, R th는 두께 방향 위상차이며, d는 광변조층의 두께이고, nx는 광변조층의 면상에서 지상축 방향의 굴절률이며, ny는 광변조층의 면상에서 진상축 방향의 굴절률이고, nz는 광변조층의 두께 방향의 굴절률이다.
투과도 가변 디바이스는 외부 작용 비인가 상태에서 투과 모드(transparent mode)를 나타낼 수 있고, 외부 작용에 의해 투과 모드 외의 다양한 모드로 전환될 수 있다. 외부 작용 비인가 상태에서의 투과도 가변 디바이스의 광투과율은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 투과도 가변 디바이스의 용도에 따라 적절히 조절될 수 있다. 투과도 가변 디바이스자의 광 투과율을 조절하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 후술하는 이색성 염료의 함량을 조절하는 것에 의하여 가능하다.
상기 광변조층에 포함되는 이색성 염료는, 적어도 가시광 영역, 예를 들면, 대략 400nm 내지 700nm 범위 내의 파장에 대해서 흡수를 나타낼 수 있다. 이러한 흡수 특성이 확보된다면, 이색성 염료는 1종이 사용될 수도 있고, 2종 이상의 혼합이 사용될 수도 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 이색성 염료의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기와 같은 특성을 가지면서 액정 화합물의 배향에 따라 배향될 수 있는 특성을 가지는 것으로 공지된 모든 종류의 염료가 사용될 수 있다. 이색성 염료로는, 예를 들면 흑색 염료(black dye) 또는 컬러 염료(color dye)를 사용할 수 있다.
상기 광변조층에 포함되는 이색성 염료의 비율은 예를 들어, 5 중량% 이하일 수 있다. 상기 이색성 염료의 비율은, 광변조층에 포함되는 모든 성분의 중량에 대한 이색성 염료의 비율이다. 예를 들어, 광변조층이 액정 화합물, 이색성 염료 및 키랄 도펀트를 포함한다면, 상기 3성분의 합계 중량 대비 상기 이색성 염료의 백분율이 상기 이색성 염료의 비율이 될 수 있다. 이색성 염료의 비율이 지나치게 높아지면, 이색성 염료가 액정 화합물의 수평 배향에 추종하는 경우에 정면에서 지나치게 많은 광을 흡수할 수 있고, 이는 본 출원에서 의도하는 효과가 아니다. 즉, 이색성 염료의 비율은 상기 염료가 액정 화합물의 수직 배향에 추종한 때에 측면 광누설을 효과적으로 방지하면서도 상기 염료가 액정 화합물의 수평 배향에 추종할 때에는 정면 광을 최소한으로 흡수할 수 있도록 제어되는 것이 적절하다. 다른 예시에서, 상기 이색성 염료의 비율은, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하이거나 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상 또는 0.4 중량% 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은, 광변조층에 이색성 염료를 상기와 같은 범위로 포함함으로써, 투과도 가변 디바이스의 투과 모드에서, 후술하는 범위의 투과율을 나타내면서도 측면에서의 빛샘 현상이 제어되어 시야각 보상 효과가 우수한 투과도 가변 디바이스를 제공할 수 있다.
본 출원은, 예를 들어, 상기 광변조층 내의 액정 화합물의 배열을 조절하여, 초기 배향이 수직 배향이고, 상기 수직 배향 상태가 외부 신호의 인가에 의해 수평 배향 상태로 변경될 수 있도록 설계된 투과도 가변 디바이스에 대한 것일 수 있다. 상기에서 초기 배향이란, 광변조층에 외부 신호가 인가되지 않은 때의 배향 상태이다.
본 명세서에서 용어 수직 배향은, 상기 광변조층의 방향자 또는 상기 광변조층 내의 액정 화합물의 방향자가 상기 광변조층의 평면에 대하여 대략 수직하게 배열된 상태이고, 예를 들면, 상기 광변조층의 기준면의 법선인 z축과 상기 방향자가 이루는 각도는 약 80° 내지 100° 또는 85° 내지 95°의 범위 내이거나 약 90° 정도일 수 있다. 또한, 용어 수평 배향은, 상기 광변조층의 방향자 또는 상기 광변조층 내의 액정 화합물의 방향자가 상기 광변조층의 기준면에 대략 평행하게 배열된 상태를 의미할 수 있고, 예를 들면, 상기 방향자와 상기 광변조층의 기준면 이루는 각도는 약 0° 내지 10° 또는 약 0° 내지 5°의 범위 내이거나 약 0° 정도일 수 있다.
본 명세서에서 용어 광변조층의 방향자 또는 액정 화합물의 방향자는 상기 광변조층의 광축(Optical axis) 또는 지상축(Slow axis)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 광축 또는 지상축은, 액정 분자가 막대(rod) 모양인 경우 장축 방향을 의미할 수 있고, 액정 분자가 원판(discotic) 모양인 경우 원판 평면의 법선 방향의 축을 의미할 수 있으며, 상기 광변조층 내에 서로 방향자가 상이한 복수의 액정 화합물이 포함되어 있는 경우, 상기 액정 화합물의 방향자들의 벡터 합을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 광변조층은 트위스트 배향 모드를 구현할 수 있도록 설계될 수 있다. 본 명세서에서 용어 트위스트 배향 모드는 상기 액정 화합물들의 방향자가 가상의 나선축을 따라서 꼬이면서 층을 이루며 배향한 나선형의 구조를 의미할 수 있다. 상기 트위스트 배향 모드는, 전술한 수직 또는 수평 배향 모드에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 수직 트위스트 배향 모드는, 개개의 액정 화합물이 수직 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태이고, 수평 트위스트 배향 모드는 개개의 액정 화합물들이 수평 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태를 의미할 수 있다.
상기 트위스트 배향 모드에서, 상기 광변조층의 두께(d)와 피치(p)의 비율(d/p)는 예를 들어, 1 이하일 수 있다. 상기 비율(d/p)이 1을 초과하면, 핑거 도메인(finger domain) 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 가급적 상기 범위로 조절될 수 있다. 상기 비율(d/p)은 다른 예시에서 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하, 약 0.7 이하, 약 0.65 이하, 약 0.6 이하, 약 0.55 이하, 약 0.5 이하 또는 약 0.45 이하이거나, 약 0.1 이상, 약 1.15 이상, 약 0.2 이상, 약 0.25 이상, 약 0.3 이상 또는 약 0.35 이상 정도일 수도 있다. 상기에서 광변조층의 두께(d)는 투과도 가변 디바이스 내의 셀 갭(Cell Gap)과 같은 의미일 수 있다.
트위스트 배향모드의 광변조층의 피치(p)는, Wedge cell을 이용한 계측 방법으로 측정할 수 있고, 구체적으로는 D.Podolskyy 등의 Simple method for accurate measurements of the cholesteric pitch using a stripe-wedge Grandjean-Cano cell(Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 8\2008, 789-791)에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.
상기와 같은 두께(d)와 피치(p)의 비율에 의해 형성되는 액정 화합물의 배향은, 그에 추종하는 이색성 염료의 배향이 수직 배향 시에 측면에서 누설될 광을 효과적으로 흡수하고, 수평 배향 시에 정면 광의 흡수가 최소화되도록 할 수 있다.
상기 광변조층이 트위스트 모드를 구현할 수 있도록 상기 광변조층은 소위 키랄 도펀트를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 상기 광변조층은, 액정 화합물 및 이색성 염료와 함께 키랄 도펀트를 추가로 포함할 수 있다.
광변조층에 포함될 수 있는 키랄 도펀트(Chiral dopant)로는, 액정성, 예를 들면, 네마틱 규칙성을 손상시키지 않고 목적하는 회전(twisting)을 유도할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 액정 분자에 회전을 유도하기 위한 키랄 도펀트는 분자 구조 중에 키랄리티(chirality)를 적어도 포함할 필요가 있다. 키랄 도펀트는, 예를 들면, 1개 또는 2개 이상의 비대칭 탄소(asymmetric carbon)를 가지는 화합물, 키랄 아민 또는 키랄 술폭시드 등의 헤테로원자 상에 비대칭점(asymmetric point)이 있는 화합물 또는 크물렌(cumulene) 또는 비나프톨(binaphthol) 등의 축부제를 가지는 광학 활성인 부위(axially asymmetric, optically active site)를 가지는 화합물이 예시될 수 있다. 키랄 도펀트는 예를 들면, 분자량이 1,500 이하인 저분자 화합물일 수 있다. 키랄 도펀트로는, 시판되는 키랄 네마틱 액정, 예를 들면, Merck사에서 시판되는 키랄 도판트 액정 S811 또는 BASF사의 LC756 등이 적용될 수 있다.
키랄 도펀트의 적용 비율은, 목적하는 상기 비율(d/p)을 달성할 수 있다면 특별히 제한되지 않는다. 일반적으로 키랄 도펀트의 함량(중량%)은, 100/(HTP(Helixcal Twisting power) Х 피치(nm)의 수식으로 계산되며, 목적하는 피치(p)를 고려하여 적정 비율로 선택될 수 있다.
상기 광변조층은 유전율 이방성이 음수인 액정 화합물을 포함하거나, 혹은 상기 광변조층은 상기 언급된 유전율 이방성을 나타낼 수 있다. 유전율 이방성의 절대값은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 용어 「유전율 이방성(△λ)」은 수평 유전율(ε//)과 수직 유전율(ε⊥)의 차이(ε// -ε⊥)를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 용어 수평 유전율(ε//)은 액정 분자의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수평하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미하고, 수직 유전율(ε⊥)은 액정 분자의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수직하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미한다.
상기 액정층은 굴절률 이방성(n△)이 약 0.04 내지 0.15의 범위 내인 액정 화합물을 포함하거나, 상기 액정층이 상기 언급된 굴절률 이방성을 나타낼 수 있다. 본 출원에서 말하는 굴절률 이방성(n△)은 이상 굴절률(ne, extraordinary refractive index) 및 정상 굴절률(no, ordinary refractive index)의 차이(ne-no)이고, 이는 Abbe 굴절계를 이용하여 확인할 수 있는데, 그 구체적인 방식은 하기 실시예에 개시된 방법에 따른다. 상기 굴절률 이방성(n△)은 다른 예시에서, 약 0.14 이하, 0.13 이하, 0.12 이하, 0.11 이하 또는 0.1 이하이거나 0.05 이상, 0.06 이상, 0.07 이상, 0.08 이상 또는 0.09 이상일 수 있다.
본 출원의 광변조층의 두께는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 일 예시에서, 상기 광변조층의 두께는, 약 15㎛ 이하일 수 있다. 이와 같이 두께를 제어함으로, 투과 모드 및 차단 모드에서의 투과율 차이가 큰 디바이스, 즉, 투과율 가변 특성이 우수한 디바이스를 구현할 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서, 약 14㎛ 이하, 13㎛ 이하, 12㎛ 이하, 11㎛ 이하, 10㎛ 이하, 9㎛ 이하 또는 8㎛ 이하이거나 1㎛ 이상, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상 또는 8㎛ 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 투명층은 투명 전도성 층일 수 있으며, 상기 투명 전도성 층은 예를 들어, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 증착하여 형성될 수 있다. 이외에도 투명 전도성 층을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이를 제한 없이 적용할 수 있다.
본 출원의 상기 접착제층은 수직 배향력을 가지는 접착제 또는 점착제를 포함하는 것인 투과도 가변 디바이스를 제공한다.
본 명세서에서 용어 「수직 배향력을 가지는 접착제 또는 점착제」는 광변조층 내에 존재하는 물질에 대한 수직 배향력을 부여함과 동시에 제 1 적층체 및 제 2 적층체를 접착시킬 수 있는 접착력을 가지고 있는 수직 배향성 접착제를 포함하는 층을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 용어 수직 배향력을 가지는 접착제층은 액정 분자에 대한 수직 배향력 및 접착력 또는 점착력을 동시에 가지는 물질을 의미할 수 있다.
본 출원에서 수직 배향력을 가지는 접착제층은, 예를 들어, 실리콘(Silicone) 접착제 또는 점착제를 사용할 수 있다. 상기 실리콘 접착제 또는 점착제로는 경화성 실리콘 화합물을 포함하는 조성물의 경화물을 사용할 수 있다. 경화성 실리콘 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 가열 경화성 실리콘 화합물 또는 자외선 경화형 실리콘 화합물을 사용할 수 있다.
본 출원의 하나의 예시에서, 상기 경화성 실리콘 화합물은 부가경화형 실리콘 화합물로서, (1) 분자 중에 2개 이상의 알케닐기를 함유하는 오르가노폴리실록산 및 (2) 분자 중에 2개 이상의 규소결합 수소원자를 함유하는 오르가노폴리실록산을 포함할 수 있다. 상기와 같은 실리콘 화합물은, 예를 들어, 후술하는 촉매의 존재 하에서, 부가 반응에 의하여 경화물을 형성할 수 있다.
상기에서 (1) 오르가노폴리실록산은, 실리콘 경화물을 구성하는 주성분으로서, 1분자 중 적어도 2개의 알케닐기를 포함할 수 있다. 이 때, 알케닐기의 구체적인 예에는, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 또는 헵테닐기 등이 포함될 수 있고, 이 중 비닐기가 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 (1) 오르가노폴리실록산에서, 전술한 알케닐기의 결합 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 알케닐기는 분자쇄의 말단 및/또는 분자쇄의 측쇄에 결합되어 있을 수 있다. 또한, 상기 (1) 오르가노폴리실록산에서, 전술한 알케닐 외에 포함될 수 있는 치환기의 종류로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 헵틸기 등의 알킬기; 페닐기,톨릴기, 크실릴기 또는 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기 또는 페넨틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 3-클로로프로필기 또는 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환 알킬기 등을 들 수 있고, 이 중 메틸기 또는 페닐기가 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (1) 오르가노폴리실록산의 분자 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 직쇄상, 분지상, 고리상, 망상 또는 일부가 분지상을 이루는 직쇄상 등과 같이, 어떠한 형상이라도 가질 수 있다. 본 출원에서는 상기와 같은 분자 구조 중 특히 직쇄상의 분자 구조를 가지는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 본 발명에서는 경화물의 하드니스(hardness) 및 굴절률의 광점에서 상기 (1) 오르가노폴리실록산으로서, 분자 구조 중에 아릴기 또는 아랄킬기와 같은 방향족기를 함유하는 오르가노폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 사용할 수 있는 상기 (1) 오르가노폴리실록산의 보다 구체적인 예로는, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 메틸비닐폴리실록산, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산-메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 메틸 비닐폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산-메틸페닐실록산 공중합체, R 1 2SiO 1 /2로 표시되는 실록산 단위와 R 1 2R 2SiO 1 /2로 표시되는 실록산 단위와 SiO 4 /2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R 1 2R 2SiO 1 /2로 표시되는 실록산 단위와 SiO 4 /2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R 1R 2SiO 2 /2로 표시되는 실록산 단위와 R 1SiO 3 /2로 표시되는 실록산 단위 또는 R 2SiO 3 /2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체 및 상기 중 2 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서, R 1은 알케닐기 외의 탄화수소기로서, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 헵틸기 등의 알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 또는 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기 또는 페넨틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 3-클로로프로필기 또는 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환 알킬기 등일 수 있다. 또한, 상기에서 R 2는 알케닐기로서, 구체적으로는 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 또는 헵테닐기 등일 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 (1) 오르가노폴리실록산은 25℃에서의 점도가 50 내지 500,000 CP(centipoise), 바람직하게는 400 내지 100,000 CP일 수 있다. 상기 점도가 50 CP 미만이면, 실리콘 화합물의 경화물의 기계적 강도가 저하될 우려가 있고, 500,000 CP를 초과하면, 취급성 또는 작업성이 저하될 우려가 있다.
상기 부가경화형 실리콘 화합물에서, (2) 오르가노폴리실록산은 상기 (1) 오르가노폴리실록산을 가교시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 (2) 오르가노폴리실록산에서, 수소원자의 결합 위치는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 분자쇄의 말단 및/또는 측쇄에 결합되어 있을 수 있다. 또한, 상기 (2) 오르가노폴리실록산에서, 상기 규소결합 수소원자 외에 포함될 수 있는 치환기의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, (1) 오르가노폴리실록산에서 언급한 바와 같은, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 할로겐 치환 알킬기 등을 들 수 있고, 이 중 메틸기 또는 페닐기가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, (2) 오르가노폴리실록산의 분자 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 직쇄상, 분지상, 고리상, 망상 또는 일부가 분지상을 이루는 직쇄상 등과 같이, 어떠한 형상이라도 가질 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 분자 구조 중 특히 직쇄상의 분자 구조를 가지는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용할 수 있는 상기 (2) 오르가노폴리실록산의 보다 구체적인 예로는, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 메틸하이드로젠폴리실록산, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸하이드로젠 공중합체, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸하이드로젠실록산-메틸페닐실록산 공중합체,분자쇄 양말단 디메틸하이드로젠실록산기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로젠실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로젠실록산기 봉쇄 메틸페닐폴리실록산, R 1 3SiO 1 /2로 표시되는 실록산 단위와 R 1 2HSiO 1 /2로 표시되는 실록산 단위와 SiO 4 /2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R 1 2HSiO 1 /2로 표시되는 실록산 단위와 SiO 4 /2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R 1HSiO 2/2로 표시되는 실록산 단위와 R 1SiO 3 /2로 표시되는 실록산 단위 또는 HSiO 3 /2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체 및 상기 중 2 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서, R 1은 알케닐기 외의 탄화수소기로서, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 헵틸기 등의 알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 또는 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기 또는 페넨틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 3-클로로프로필기 또는 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환 알킬기 등일 수 있다.
본 출원에서, 예를 들어, 상기 (2) 오르가노폴리실록산은 25℃에서의 점도가 1 내지 500,000 CP(centipoise), 바람직하게는 5 내지 100,000 CP일 수 있다. 상기 점도가 1 CP 미만이면, 실리콘 화합물의 경화물의 기계적 강도가 저하될 우려가 있고, 500,000 CP를 초과하면, 취급성 또는 작업성이 저하될 우려가 있다.
본 출원에서, 상기 (2) 오르가노폴리실록산의 함량은, 적절한 경화가 이루어질 수 있을 정도로 포함된다면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 (2) 오르가노폴리실록산은, 전술한 (1) 오르가노폴리실록산에 포함되는 알케닐기 하나에 대하여, 규소결합 수소원자가 0.5 내지 10개가 되는 양으로 포함될 수 있다. 상기 규소원자 결합 수소 원자의 개수가 0.5개 미만이면, 경화성 실리콘 화합물의 경화가 불충분하게 이루어질 우려가 있고, 10개를 초과하면, 경화물의 내열성이 저하될 우려가 있다. 한편, 본 발명에서는, 경화물의 하드니스(hardness) 및 굴절률의 관점에서, 상기 (2) 오르가노폴리실록산으로서, 분자 구조 중에 아릴기 또는 아랄킬기와 같은 방향족기를 함유하는 (2) 오르가노폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서, 상기 부가경화형 실리콘 화합물은, 경화를 위한 촉매로서, 백금 또는 백금 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은, 백금 또는 백금 화합물의 구체적인 예로는, 백금 미분말, 백금흑, 백금 담지 실리카 미분말, 백금 담지 활성탄, 염화 백금산, 사염화 백금, 염화 백금산의 알코올 용액, 백금과 올레핀의 착체, 백금과 1,1,3,3-테트라메틸-1,3-디비닐디실록산 등의 알케닐실록산과의 착체, 이들 백금 또는 백금 화합물을 함유하는 입자경이 10 ㎛ 미만인 열가소성 수지 미분말(폴리스티렌 수지, 나이론 수지, 폴리카보네이트수지, 실리콘 수지 등)을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 부가 경화형 실리콘 화합물 내에 전술한 촉매의 함유량은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 전체 화합물 중 중량 단위로 0.1 내지 500 ppm, 바람직하게는 1 내지 50 ppm의 양으로 포함될 수 있다. 상기 촉매의 함유량이 0.1 ppm 미만이면, 조성물의 경화성이 저하될 우려가 있고, 500 ppm을 초과하면, 경제성이 떨어질 우려가 있다.
본 출원에서, 상기 부가경화형 실리콘 화합물은, 그 저장 안정성, 취급성 및 작업성 향상의 관점에서, 3-메틸-1-부틴-3-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 페닐부틴올 등의 알킨 알코올; 3-메틸-3-펜텐-1-인,3,5-디메틸-3-헥센-1-인 등의 에닌(enyne) 화합물; 1,2,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐시클로테트라실록산,1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-트라헥세닐시클로테트라실록산, 벤조트리아졸 등의 경화억제제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 경화억제제의 함량은, 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들면, 중량 기준으로 10 ppm 내지 50,000 ppm의 범위로 포함될 수 있다.
본 출원에서, 상기 실리콘 화합물은, 축합경화형 실리콘 화합물로서, 예를 들면 (a) 알콕시기 함유 실록산 폴리머; 및 (b) 수산기 함유 실록산 폴리머를 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 상기 (a) 실록산 폴리머는, 예를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
R1 aR2 bSiO c(OR3) d
상기 식에서 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타내고, R3은 알킬기를 나타내며, R1, R2 및 R3가 각각 복수개 존재하는 경우에는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상, 1 미만의 수를 나타내고, a+b는 0 초과, 2 미만의 수를 나타내며, c는 0 초과, 2미만의 수를 나타내고, d는 0 초과, 4 미만의 수를 나타내며, (a+b+c) x 2+d는 4이다.
본 발명에서는 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 실록산 폴리머가 겔 투과 크로마토그래피로 측정한, 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량이 1,000 내지 100,000, 바람직하게는 1,000 내지 80,000, 보다 바람직하게는 1,500 내지 70,000일 수 있다. (a) 실록산 폴리머의 중량평균분자량이 상기 범위 내에 있어, 실리콘 경화물의 형성 시에 크랙 등의 불량을 일으키지 않고, 양호한 경화물을 얻을 수 있다.
상기 화학식 1의 정의에서, 1가 탄화수소는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 페닐기, 벤질기 또는 톨릴기 등일 수 있고, 이 때 탄소수 1 내지 8의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기,펜틸기, 헥실기, 헵틸기 또는 옥틸기 등일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 정의에서, 1가 탄화수소기는, 예를 들면, 할로겐, 아미노기, 머캅토기, 이소시아네이트기, 글리시딜기, 글리시독시기 또는 우레이도기 등의 공지의치환기로 치환되어 있을 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 정의에서, R3의 알킬기의 예로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기 또는 부틸기 등을 들 수 있다. 이와 같은 알킬기 중에서, 메틸기 또는 에틸기 등이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는, 상기 화학식 1의 폴리머 중 분지상 또는 3차 가교된 실록산 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이 (a) 실록산 폴리머에는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 구체적으로는 탈알코올 반응을 저해하지 않는 범위 내에서 수산기가 잔존하고 있을 수 있다.
상기와 같은 (a) 실록산 폴리머는, 예를 들면, 다관능의 알콕시실란 또는 다관능 클로로 실란 등을 가수분해 및 축합시킴으로써 제조할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자는, 목적하는 (a) 실록산 폴리머에 따라 적절한 다관능 알콕시실란 또는 클로로 실란을 용이하게 선택할 수 있으며, 그를 사용한 가수분해 및 축합 반응의 조건 또한 용이하게 제어할 수 있다. 한편, 상기 (a) 실록산 폴리머의 제조 시에는, 목적에 따라서, 적절한 1관능의 알콕시 실란을 병용 사용할 수도 있다.
상기와 같은 (a) 실록산 폴리머로는, 예를 들면, 신에쯔 실리콘사의 X40-9220 또는 X40-9225, GE 토레이 실리콘사의 XR31-B1410, XR31-B0270 또는 XR31-B2733 등과 같은, 시판되고 있는 오르가노실록산 폴리머를 사용할 수 있다. 한편, 본 발명에서는, 경화물의 하드니스(hardness) 및 굴절률의 관점에서, 상기 (a) 오르가노폴리실록산으로서, 분자 구조 중에 아릴기 또는 아랄킬기와 같은 방향족기를 함유하는 (a) 오르가노폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 상기 축합경화형 실리콘 화합물에 포함되는, (b) 수산기 함유 실록산 폴리머로는, 예를 들면, 하기 화학식 2으로 나타나는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
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상기 화학식 2에서, R 4 및 R 5은 각각 독립적으로, 수소; 또는 치환 또는 비치환된 1가의 탄화수소기를 나타내고, R 4 및 R 5가 각각 복수 존재하는 경우에는, 상기는 서로 동일하거나, 상이할 수 있으며, n은 5 내지 2,000의 정수를 나타낸다.
상기 화학식 2의 정의에서, 1가 탄화수소기의 구체적인 종류로는, 예를 들면, 전술한 화학식 1의 경우와 동일한 탄화수소기를 들 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 2의 실록산 폴리머는, 겔 투과 크로마토그래피로 측정한 폴리스티렌 환산 중량평균분자량이 500 내지 100,000, 바람직하게는 1,000 내지 80,000, 보다 바람직하게는 1,500 내지 70,000일 수 있다. (b) 실록산 폴리머의 중량평균분자량이 상기 범위 내에 있음으로 해서, 실리콘 경화물의 형성 시에 크랙 등의 불량을 일으키지 않고, 양호한 경화물을 얻을 수 있다.
상기와 같은 (b) 실록산 폴리머는, 예를 들면, 디알콕시실란 및/또는 디클로로 실란 등을 가수분해 및 축합시킴으로써 제조할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자는, 목적하는 (b) 실록산 폴리머에 따라 적절한 디알콕시 실란 또는 디클로로 실란을 용이하게 선택할 수 있으며, 그를 사용한 가수분해 및 축합 반응의 조건 또한 용이하게 제어할 수 있다. 상기와 같은 (b) 실록산 폴리머로는, 예를 들면, GE 토레이 실리콘사의 XC96-723, YF-3800, YF-3804 등과 같은, 시판되고 있는 2관능 오르가노실록산 폴리머를 사용할 수 있다. 한편, 본 발명에서는, 경화물의 하드니스(hardness) 및 굴절률의 관점에서, 상기 (1) 오르가노폴리실록산으로서, 분자 구조 중에 아릴기 또는 아랄킬기와 같은 방향족기를 함유하는 (1) 오르가노폴리실록산을 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 수직 배향력을 갖는 접착제층의 타입은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 용도에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들어 고상 접착제 또는 점착제, 반고상 접착제 또는 점착제, 탄성 접착제 또는 점착제 또는 액상 접착제 또는 점착제를 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 고상 접착제 또는 점착제, 반고상 접착제 또는 점착제, 탄성 접착제 또는 점착제는 소위 감압성 접착제 또는 점착제(PSA; Pressure Sensitive Adhesive)로 호칭될 수 있으며, 접착 또는 점착 대상이 합착되기 전에 경화될 수 있다. 액상 접착제 또는 점착제는 소위 광학 투명 레진(OCR; OpticalClear Resin)으로 호칭될 수 있으며, 접착 또는 점착 대상이 합착된 후에 경화될 수 있다. 본 출원에서, 예를 들어, 수직 배향력을 가지는 PSA 타입의 접착제 또는 점착제로서 폴리디메틸실록산 접착제 또는 점착제(Polydimethyl siloxane adhesive) 또는 폴리메틸비닐실록산 접착제 또는 점착제(Polymethylvinyl siloxane adhesive)를 사용할 수 있고, 수직 배향력을 가지는 OCR타입의 접착제로서 알콕시실리콘 접착제 또는 점착제(Alkoxy silicone adhesive)를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 배치 하에서 상기와 같은 특성을 가지는 접착제층을 포함함으로써 우수한 접착력 또는 점착력을 가지면서도 특히 차단 모드에서의 광 누설이 제어되어 우수한 광학 특성을 나타낼 수 있는 투과도 가변 디바이스를 제공할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 수직 배향력을 가지는 접착제 또는 점착제는 기능성 나노 입자를 포함할 수 있다.
상기에서 용어 「기능성 나노 입자」는 수직 배향력을 갖는 접착제층에 전기 전도 특성이나 또는 소정의 유전상수 값을 부여하는 등 수직 배향력을 갖는 접착제층의 전기적 물성을 변화시키는 기능을 가지는 나노 디멘젼의 입자를 의미한다.
또한, 궁극적으로 상기 기능성 나노 입자의 포함 유무 및 함량 범위에 따라, 투과도 가변 디바이스의 구동 전압 감소 효과가 달라질 수 있다.
하나의 예시에서, 수직 배향력을 갖는 접착제층은 기능성 나노 입자를 0.005 중량% 내지 60 중량%의 비율로 포함할 수 있다. 구체적인 예시에서, 수직 배향력을 갖는 접착제층은 기능성 나노 입자를 0.05 중량% 내지 50 중량% 또는 0.1 중량%내지 40 중량%의 비율로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 목적하는 구동 전압 저감 특성을 확보할 수 있다.
상기 기능성 나노 입자의 종류는, 전술한 정의를 만족하는 것으로써 표시 소자에 구동 전압의 저감 특성을 제공할 수 있는 것이면, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 전도성 나노 입자 또는 유전성 나노 입자 등이 예시될 수 있다.
본 출원에서 용어 「전도성 입자」는 전기를 통하게 하는 입자로써, 소정의 전기 전도성을 나타내는 입자를 의미한다. 상기 전도성 입자는 편의상 입자로 호칭하나 그 형상 및 모양은 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 전도성 입자는 수직 배향력을 갖는 접착제층에 소정의 전기 전도성을 부여하기 위한 것으로써, 예를 들면 1.0 x 10 1 S/m 이상의 전기 전도도를 가지는 것일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 전기 전도도는 1.0 x 10 2S/m 이상, 1.0 x 10 3S/m 이상, 1.0 x 10 4S/m 이상 또는 1.0 x 10 5S/m 이상 일 수 있다. 수직 배향력을 갖는 접착제층에 높은 전기 전도성을 부여하고자 목적을 고려해 볼 때, 상기 전도성 입자의 전기 전도도 상한 값을 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 1.0 x 10 12S/m 이하 일 수 있다.
본 출원에서 용어 「유전성 입자」는 전기를 머무르게 하는 기능을 가지는 물질로써, 소정의 유전 상수를 가지는 입자를 의미한다. 상기 유전성 입자는 편의상 입자로 호칭하나 그 형상 및 모양은 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 기능성 나노 입자의 형상은, 입자 형태뿐만 아니라, 튜브, 와이어, 로드 또는 링 형태일 수 있다.
하나의 예시에서, 기능성 나노 입자는 구형 나노 입자, 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 또는 나노링 형상을 가질 수 있다. 상기에서 용어 「나노링」은 구형형상의 나노 입자이나, 중공부를 포함하여 전체적으로 링 형상인 나노 구조물을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 기능성 나노 입자는 구형 나노 입자일 수 있다.
구체적으로, 상기 기능성 나노 입자는 ITO 나노 입자, Ag 나노 와이어, 또는 실리카 나노 입자 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은 전술한 기능성 입자 중에서 전술하는 접착제층에 포함되는 물질과의 적절한 상용성을 가져, 수직 배향 접착제층 내에서 고르게 분산될 수 있는 물성을 가지는 것이 적절히 채택되어, 수직 배향 접착제층에 포함될 수 있다.
본 출원의 수직 배향 접착제층은, 전술한 기능성 나노 입자를 소정 함량 범위로 포함함으로써, 수직 배향 접착제층에 전기 전도 특성 또는 소정의 유전 상수 값을 제공할 수 있다. 구체적으로, 수직 배향 접착제층은 기능성나노 입자의 포함 여부에 따라 소정의 전기 전도도 차이 또는 유전 상수 차이를 나타낼 수 있다.
하나의 예시에서, 수직 배향 접착제층은 하기 수식 1을 만족하도록 기능성 나노 입자를 포함할 수 있다.
[수식 1]
G i x 100 ≤ G N ≤1 x 10 10 S/m
상기 수식 1에서, G N은 기능성 나노 입자를 포함하는 수직 배향력을 갖는 접착제층의 전기 전도도 값(S/m)을 나타내며, G i는 기능성 나노 입자를 포함하지 않는 수직 배향력을 갖는 접착제층의 전기 전도도 값(S/m)을 나타낸다.
상기 수식 1을 만족하는 수직 배향력을 갖는 접착제층을 투과도 가변 디바이스에 포함시키는 경우, 광변조층으로의 전기장 인가를 효과적으로 유도할 수 있고, 따라서 실질적으로 셀갭 차이를 감소시키는 효과를 달성할 수 있고, 궁극적으로 투과도 가변 디바이스의 구동 전압을 낮추는 효과를 달성할 수 있다.
구체적으로, 수직 배향력을 갖는 접착제층 내에 소정의 전기 전도도를 가지는 기능성 입자를 포함함으로써 달성할 수 있는 전기 전도도 값이, 수직 배향력을 갖는 접착제층 내에 기능성 입자를 포함하지 않을 때 달성할 수 있는 전기 전도도 값 대비 100배 이상, 110배 이상, 120배 이상, 130배 이상, 140배 이상 또는 150배 이상일 수 있다. 상기와 같은 범위 내에서, 광변조층으로의 전기장 인가를 도모할 수 있고, 목적하는 구동 전압 감소 효과가 발휘될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 수직 배향력을 갖는 접착제층의 전기 전도도 값은, 예를 들면 1.0 x 10 -5S/m 이상일 수 있다. 상기와 같은 전기 전도도 범위 내에서, 광변조층 대비 상대적으로 낮은 저항값을 가져 중간층으로의 전기장 인가를 도모할 수 있다. 다른 예시에서, 접착제층은 전기 전도도가 2.0 x 10 -5S/m 이상, 또는 2.1 x 10 -5S/m 이상 일 수 있다. 상기 전기 전도도 값의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 1 x 10 10 S/m 이하 일 수 있다.
다른 예시에서, 수직 배향력을 갖는 접착제층은 하기 수식 2를 만족하도록 기능성 나노 입자를 포함할 수 있다.
[수식 2]
C i x 1.5 ≤ C N ≤ 50
상기 수식 2에서, C N은 기능성 나노 입자를 포함하는 수직 배향력을 갖는 접착제층의 유전 상수 값을 나타내며, C i는 기능성 나노 입자를 포함하지 않는 수직 배향력을 갖는 접착제층의 유전 상수 값을 나타낸다.
즉, 수직 배향력을 갖는 접착제층 내에 기능성 입자를 소정 함량 포함함으로써 달성할 수 있는 유전 상수 값은, 수직 배향력을 갖는 접착제층 내에 기능성 입자를 포함하지 않을 때 달성할 수 있는 유전 상수 값 대비 1.5배 이상, 1.6배 이상, 1.7배 이상, 1.8배 이상, 1.9배 이상 또는 2배 이상의 유전 상수 값을 가질 수 있다. 상기와 같은 범위 내에서, 광변조층으로의 전기장 인가를 도모할 수 있고, 목적하는 구동 전압 효과가 발휘될 수 있다.
구체적으로 수직 배향력을 갖는 접착제층의 유전 상수 값은, 예를 들면 3.00 이상일 수 있다. 상기와 같은 유전 상수 범위 내에서, 광변조층 대비 상대적으로 낮은 저항값을 가져 중간층으로의 전기장 인가를 도모할 수 있다. 다른 예시에서, 수직 배향력을 갖는 접착제층은 유전 상수가 3.50 또는 3.70 이상 일 수 있다. 상기 유전 상수 값의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 50 이하 일 수 있다.
수직 배향력을 갖는 접착제층은 전술한 수식 1 또는 수식 2를 만족하도록 기능성 나노 입자를 포함하는 경우, 투과도 가변 디바이스의 목적하는 구동 전압 저감 특성을 확보할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 기재층은 전술한 상기 제1 기재층의 내용과 동일할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 배향막은, 상기 광변조층 내의 액정의 초기 배향을 결정하기 위해서 사용될 수 있다. 이 때 적용되는 배향막의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 공지의 러빙 배향막 또는 광 배향막일 수 있다.
배향 방향은 러빙 배향막의 경우는 러빙 방향, 광 배향막인 경우는 조사되는 편광의 방향일 수 있는데, 이러한 배향 방향은 선형 편광층을 사용한 검출 방식으로 확인할 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 광변조층이 TN(Twisted Nematic) 모드 등과 같은 트위스트 배향 모드인 경우에 일면에 선형 편광층을 배치하고, 그 편광층의 흡수축을 변경하면서 투과율을 측정하면, 상기 흡수축 또는 투과축과 배향막의 배향 방향이 일치하는 경우에 투과율이 낮게 되는 경향을 보이는데, 적용된 액정 화합물의 굴절률 이방성 등을 반영한 시뮬레이션을 통해 배향 방향을 확인할 수 있다. 본 출원의 광변조층의 모드에 따라서 배향 방향을 확인하는 방식은 공지이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 본 출원에 따른 패턴 필름을 준비하는 단계; 상기 패턴 필름의 상기 스페이서 패턴이 형성된 상기 제1 기재층 상에 상기 스페이서 패턴을 덮도록 배향막을 형성하여 제1 적층체를 형성하는 단계; 제2 기재층 및 투명층의 적층체의 상부에 접착제층을 형성하여 제2 적층체를 형성하는 단계; 상기 제2 적층체의 상기 접착제층이 상기 제1 적층체의 상기 스페이서 패턴 측으로 접하도록 상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체를 적층하는 단계; 및 상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체 사이에 광변조층을 형성하는 단계를 포함하는 투과도 가변 디바이스의 제조 방법을 제공한다.
상기와 같은 제조 방법을 통하여, 본 출원에 따른 투과도 가변 필름은 특정의 적층 구조를 가질 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.
<제조예>
<실시예 1>
격벽 스페이서 형성에 사용되는 경화성 조성물을 다음과 같은 방식으로 제조하였다.
자외선 경화형 아크릴레이트 화합물, 중합 개시제 및 분산제를 포함하는 바인더로서, 격벽 스페이서의 제조에 통상적으로 사용되는 바인더에 블랙 볼 스페이서 및 암색화 재료를 혼합하여 경화성 조성물을 제조하였다. 이 때, 블랙 볼 스페이서로는 평균 입경이 8μm 정도이고, CV(Coefficient of Variation)가 4이며, 입경의 표준 편차가 약 0.32μm 정도인 블랙 볼 스페이서(제조사: Sekisui Chemical, 상품명: KBN 508)를 사용하였다. 상기 블랙 볼 스페이서는 상기 바인더 100 중량부 대비 2.5 중량부로 배합하였다. 또한, 암색화 재료로써, 카본 블랙은 재료 내에 약 3 중량%의 비율로 배합하였다. 상기 제조된 조성물의 광학 밀도(OD)를 확인한 결과 약 1.36의 값으로 확인되었다.
표면에 비결정질의 ITO(Indiym Tin Oxide) 전극층이 형성된 일축 연신 기재 필름(PET, Poly(ethylene terephthalate))의 상기 전극층 상에 상기에서 제조된 경화성 조성물을 2mL 내지 3 mL 적가(dropping)하고, 마스크로 상기 적가된 혼합물을 압착하여, 기재층, 전극층, 경화성 조성물층 및 마스크를 포함하는 적층체를 형성한 상태에서 상기 마스크를 향해서 자외선을 조사하여 상기 경화성 조성물층을 경화시켰다. (자외선 조사량: 320mJ/cm 2)
적용된 마스크로는 도 6에 나타난 바와 같이 투명 기재 필름인 PET 필름상에 패턴화된 차광층(AgX, X=Cl, F, Br 또는 I)과 이형층이 순차 형성된 형태의 마스크를 사용하였다. 상기에서 차광층 패턴은 사각 배열 규칙이다. 예를 들어, 전체 면적이 약 10mm 정도인 기재층 상에 100 개의 닷(dot)이 각각 250 μm의 일정 간격(정상 피치)으로 배치되어 있는 상태를 가정하였다(정상 배치 상태). 이 때 개별 닷의 바닥부의 단면적은 약 10 μm 정도가 되도록 조정하였다. 그리고 개별 닷을 선으로 연결하여 선폭이 약 10 μm 정도인 사각 배열 격벽 스페이서 패턴(Mesh 패턴)을 형성하였다.
자외선 조사 후 미경화된 경화성 조성물을 제거(현상)하여 격벽 스페이서를 형성하였다. 도 1은 상기와 같은 방식으로 제조된 스페이서 패턴이 형성된 패턴 필름의 단면도이다. 도 1과 같이 격벽 스페이서는 블랙 볼 스페이서가 매립, 일부매립 또는 접하는 형태의 스페이서 패턴을 형성한다. 제조된 상기 격벽 스페이서의 높이는 약 8.2 μm 내지 8.4 μm로서, 평균이 약 8.3 μm 정도이고, 선폭은 약 15 μm 내지 21 μm정도로 평균은 약 17.6 μm정도로 측정되었다.
또한 제1 기재층 표면위에 상기 사각 배열 격벽 스페이서 패턴(Mesh 패턴)이 존재하는 면적의 비율은 약 13.6% 였다. 상기에서 스페이서 패턴 높이의 표준 편차는 약 0.1 μm정도였고, 볼 스페이서의 지름의 표준 편차는 약 0.95 μm 정도였다.
도 7은 본 출원의 실시예 1에 따른 패턴 필름의 50 배율 광학 현미경, 200 배율 광학 현미경 이미지 및 회절 평가 결과를 나타낸 도이다. 구체적으로 광학 현미경 이미지 확인결과 볼 스페이서 및 격벽 스페이서를 포함하는 규칙의 직사각형 형태의 스페이서 패턴을 포함함을 확인할 수 있었으며, 스페이서 패턴 주변에 형성될 수 있는 과경화 현상 또는 패턴의 단선 없이 제조됨을 확인할 수 있었다.
<실시예 2>
상기 실시예 1에서 마스크 설계(차광층 패턴 피치는 350μm)를 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 패턴 필름을 형성하였다.
제조된 상기 격벽 스페이서의 높이는 약 8.2 μm 내지 8.4 μm로서, 평균이 약 8.3 μm 정도이고, 선폭은 약 14 μm 내지 18 μm정도로 평균은 약 16.1 μm정도로 측정되었다.
또한 제1 기재층 표면위에 상기 사각 배열 격벽 스페이서 패턴(Mesh 패턴)이 존재하는 면적의 비율은 약 9% 였다. 상기에서 스페이서 패턴 높이의 표준 편차는 약 0.1 μm정도였고, 볼 스페이서의 지름의 표준 편차는 약 0.7μm 정도였다.
도 8은 본 출원의 실시예 1에 따른 패턴 필름의 50 배율 광학 현미경, 200 배율 광학 현미경 이미지 및 회절 평가 결과를 나타낸 도이다. 구체적으로 광학 현미경 이미지 확인결과 볼 스페이서 및 격벽 스페이서를 포함하는 규칙의 직사각형 형태의 스페이서 패턴을 포함함을 확인할 수 있었으며, 스페이서 패턴 주변에 형성될 수 있는 과경화 현상 또는 패턴의 단선 없이 제조됨을 확인할 수 있었다.
<비교예 1>
상기 실시예 1에서 마스크 설계(차광층 패턴 선폭은 13μm)를 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 패턴 필름을 형성하였다.
제조된 상기 격벽 스페이서의 높이는 약 8.2 μm 내지 8.4 μm로서, 평균이 약 8.3 μm 정도이고, 선폭은 약 20 μm 내지 25 μm정도로 평균은 약 22.4 μm정도로 측정되었다.
또한 제1 기재층 표면위에 상기 사각 배열 격벽 스페이서 패턴(Mesh 패턴)이 존재하는 면적의 비율은 약 17.1% 였다. 상기에서 스페이서 패턴 높이의 표준 편차는 약 0.1 μm정도였고, 볼 스페이서의 지름의 표준 편차는 약 1.0μm 정도였다.
도 9는 본 출원의 비교예 1에 따른 패턴 필름의 50 배율 광학 현미경, 200 배율 광학 현미경 이미지 및 회절 평가 결과를 나타낸 도이다. 구체적으로 광학 현미경 이미지 확인결과 볼 스페이서 및 격벽 스페이서를 포함하는 규칙의 직사각형 형태의 스페이서 패턴을 포함함을 확인할 수 있었으며, 스페이서 패턴 주변에 형성될 수 있는 과경화 현상에 의한 경화된 영역이 관찰됨을 확인할 수 있었다.
<비교예 2>
상기 실시예 1에서 마스크 설계(차광층 패턴 피치는 1100μm)를 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 패턴 필름을 형성하였다.
제조된 상기 격벽 스페이서의 높이는 약 8.2 μm 내지 8.4 μm로서, 평균이 약 8.3 μm 정도이고, 선폭은 약 20 μm 내지 25 μm정도로 평균은 약 22.4 μm정도로 측정되었다.
또한 제1 기재층 표면위에 상기 사각 배열 격벽 스페이서 패턴(Mesh 패턴)이 존재하는 면적의 비율은 약 4.0% 였다. 상기에서 스페이서 패턴 높이의 표준 편차는 약 0.1 μm정도였고, 볼 스페이서의 지름의 표준 편차는 약 0.98μm 정도였다.
도 10은 본 출원의 비교예 2에 따른 패턴 필름의 50 배율 광학 현미경, 200 배율 광학 현미경 이미지 및 회절 평가 결과를 나타낸 도이다. 구체적으로 광학 현미경 이미지 확인결과 볼 스페이서 및 격벽 스페이서를 포함하는 규칙의 직사각형 형태의 스페이서 패턴을 포함함을 확인할 수 있었으며, 스페이서 패턴 주변에 형성될 수 있는 과경화 현상 또는 패턴의 단선 없이 제조됨을 확인할 수 있었다.
<실시예 1, 실시예2, 비교예 1 및 비교예 2의 디바이스 평가>
상기 실시예 1, 실시예2, 비교예 1 및 비교예 2의 사각 배열 격벽 스페이서 패턴 필름 위에 수직 배향막(Nissan社, 5661LB3)을 코팅하고 건조(100℃)하였다. 패턴뿐만 아니라 표면에 비결정질의 ITO(인듐틴옥사이드, Indium Tin Oxide) 전극층이 형성된 일축 연신 PET(폴레에틸렌 테레프탈레이트) 기재 필름의 상기 전극층 상에도 동일하게 수직 배향막(JSR社, R4)을 형성하여 제1 적층체를 형성하였다.
이후, 수직 배향력을 가지는 접착제(Si-OCA: Shin- Etsu Chemical, 제품명: KR-3700)를 제2 기재층 위 ITO 층에 도포 및 건조하여 제2 적층체를 제조하였다.
상기에서 형성된 제1 적층체 및 제2 적층체를 상기 스페이서 패턴으로 간격을 유지시켜 대향 배치시키고, 그 간격 내에 액정 조성물을 주입한 후에 테두리를 실링하여 투과도 가변 디바이스를 제조하였다.
액정 조성물은 라미네이션(Lamination) 방식으로 주입하였으며, 액정 조성물로는 혼합 액정(액정: JNC, 제품명: SHN-7002XX T12 / 카이랄 첨가제: Merck, 제품명 S811 / 염료: BASF, 제품명: X12)을 사용하였다.
제조된 투과도 가변 디바이스를 Power supply(Kikusi社, PCR500M)을 이용하여 40V 인가한 상태에서 외관을 평가하였다. 구체적으로 도 11은 실시예 1의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스를 40V 인가한 상태의 외관을 나타낸 도이고, 도 12는 실시예 2의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스를 40V 인가한 상태의 외관을 나타낸 도이며, 도 13은 비교예 1의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스를 40V 인가한 상태의 외관을 나타낸 도이고, 도 14는 비교예 2의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스를 40V 인가한 상태의 외관을 나타낸 도이다.
실시예 1 및 실시예 2의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스는 배향의 불량 없이 깨끗한 외관을 보임을 확인할 수 있었으나, 비교예 1의 경우 과경화 현상에 의한 경화된 영역이 형성됨에 따라 배향 불량에 따른 기인의 흑점이 관찰됨을 확인할 수 있었으며, 비교예 2의 경우 과경화 현상은 일어나지 않았으나 패턴 필름의 스페이서 패턴의 낮은 패턴 면적비에 의한 배향막 코팅의 불균일 성으로 인한 흑점이 다수 발생함을 확인할 수 있었다.
<실시예 3>
패턴 필름의 제조 공정은 상기 실시예 1과 동일하며, 구성 요소(차광층 Mask 설계, 볼 스페이서, 조성물의 광학 밀도 등)의 차이점은 하기와 같다.
자외선 경화형 아크릴레이트 화합물, 중합 개시제 및 분산제를 포함하는 바인더로서, 격벽 스페이서의 제조에 통상적으로 사용되는 바인더에 블랙 볼 스페이서 및 암색화 재료를 혼합하여 경화성 조성물을 제조하였다. 이 때, 블랙 볼 스페이서로는 평균 입경이 6μm 정도이고, CV(Coefficient of Variation)가 4이며, 입경의 표준 편차가 약 0.24μm 정도인 블랙 볼 스페이서(제조사: Sekisui Chemical, 상품명: KBN 506)를 사용하였다. 상기 블랙 볼 스페이서는 상기 바인더 100 중량부 대비 2.5 중량부로 배합하였다. 또한, 암색화 재료로써, 카본 블랙은 재료 내에 약 3 중량%의 비율로 배합하였다. 상기 제조된 조성물의 광학 밀도(OD)를 확인한 결과 약 1.0의 값으로 확인되었다.
적용된 마스크로는 도 6에 나타난 바와 같이 투명 기재 필름인 PET 필름상에 패턴화된 차광층(AgX, X=Cl, F, Br 또는 I)과 이형층이 순차 형성된 형태의 마스크를 사용하였다. 상기에서 차광층 패턴은 육각 배열 규칙이다. 예를 들어, 전체 면적이 약 10mm 정도인 기재층 상에 100 개의 닷(dot)이 각각 940 μm의 일정 간격(정상 피치)으로 배치되어 있는 상태를 가정하였다(정상 배치 상태). 이 때 개별 닷의 바닥부의 단면적은 약 65 μm 정도가 되도록 조정하였다. 그리고 개별 닷을 선으로 연결하여 선폭이 약 65 μm 정도인 사각 배열 격벽 스페이서 패턴(Mesh 패턴)을 형성하였다.
제조된 상기 육각 배열 격벽 스페이서의 높이는 약 6.1 μm 내지 6.3 μm로서, 평균이 약 6.2 μm 정도이고, 선폭은 약 70 μm 내지 76 μm정도로 평균은 약 73.7 μm정도로 측정되었다.
또한 제1 기재층 표면위에 상기 육각 배열 격벽 스페이서 패턴(honeycomb 패턴)이 존재하는 면적의 비율은 약 15.1% 였다. 상기에서 스페이서 패턴 높이의 표준 편차는 약 0.1 μm정도였고, 볼 스페이서의 지름의 표준 편차는 약 1.0 μm 정도였다.
도 15는 본 출원의 실시예 3에 따른 패턴 필름의 50 배율 광학 현미경, 200 배율 광학 현미경 이미지 및 회절 평가 결과를 나타낸 도이다. 구체적으로 광학 현미경 이미지 확인결과 볼 스페이서 및 격벽 스페이서를 포함하는 규칙의 육각형 형태의 스페이서 패턴을 포함함을 확인할 수 있었으며, 스페이서 패턴 주변에 형성될 수 있는 과경화 현상에 의한 경화된 영역이 일부 관찰되었으나, 교차 지점만 일부있고, 단선 없이 제조됨을 확인할 수 있었다.
<실시예 4>
상기 실시예 3에서 마스크 설계(차광층 패턴 선폭 41μm)를 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 3과 동일한 방식으로 패턴 필름을 형성하였다.
제조된 상기 격벽 스페이서의 높이는 약 6.1 μm 내지 6.3 μm로서, 평균이 약 6.2 μm 정도이고, 선폭은 약 42 μm 내지 48 μm정도로 평균은 약 45.6 μm정도로 측정되었다.
또한 제1 기재층 표면위에 상기 육각 배열 격벽 스페이서 패턴(honeycomb 패턴)이 존재하는 면적의 비율은 약 9.5% 였다. 상기에서 스페이서 패턴 높이의 표준 편차는 약 0.1 μm정도였고, 볼 스페이서의 지름의 표준 편차는 약 0.9μm 정도였다.
도 16은 본 출원의 실시예 4에 따른 패턴 필름의 50 배율 광학 현미경, 200 배율 광학 현미경 이미지 및 회절 평가 결과를 나타낸 도이다. 구체적으로 광학 현미경 이미지 확인결과 볼 스페이서 및 격벽 스페이서를 포함하는 규칙의 육각형 형태의 스페이서 패턴을 포함함을 확인할 수 있었으며, 스페이서 패턴 주변에 형성될 수 있는 과경화 현상에 의한 경화된 영역이 일부 관찰되었으나, 교차 지점만 일부있고, 단선 없이 제조됨을 확인할 수 있었다.
<비교예 3>
상기 실시예 3에서 마스크 설계(차광층 패턴 선폭은 21μm, 피치 280 μm)를 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 3과 동일한 방식으로 패턴 필름을 형성하였다.
제조된 상기 격벽 스페이서의 높이는 약 6.1 μm 내지 6.3 μm로서, 평균이 약 6.2 μm 정도이고, 선폭은 약 35 μm 내지 41 μm정도로 평균은 약 38.3 μm정도로 측정되었다.
또한 제1 기재층 표면위에 상기 육각 배열 격벽 스페이서 패턴(honeycomb 패턴)이 존재하는 면적의 비율은 약 25.5% 였다. 상기에서 스페이서 패턴 높이의 표준 편차는 약 0.1 μm정도였고, 볼 스페이서의 지름의 표준 편차는 약 0.9μm 정도였다.
도 17은 본 출원의 비교예 3에 따른 패턴 필름의 50 배율 광학 현미경, 200 배율 광학 현미경 이미지 및 회절 평가 결과를 나타낸 도이다. 구체적으로 광학 현미경 이미지 확인결과 볼 스페이서 및 격벽 스페이서를 포함하는 규칙의 직사각형 형태의 스페이서 패턴을 포함함을 확인할 수 있었으며, 스페이서 패턴 주변에 형성될 수 있는 과경화 현상에 의한 경화된 영역이 관찰됨을 확인할 수 있었다.
<비교예 4>
상기 실시예 3에서 마스크 설계(차광층 패턴 선폭은 21μm, 피치 1169 μm)를 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 3과 동일한 방식으로 패턴 필름을 형성하였다.
제조된 상기 격벽 스페이서의 높이는 약 6.1 μm 내지 6.3 μm로서, 평균이 약 6.2 μm 정도이고, 선폭은 약 25 μm 내지 35 μm정도로 평균은 약 27.7 μm정도로 측정되었다.
또한 제1 기재층 표면위에 상기 육각 배열 격벽 스페이서 패턴(honeycomb 패턴)이 존재하는 면적의 비율은 약 4.7% 였다. 상기에서 스페이서 패턴 높이의 표준 편차는 약 0.1 μm정도였고, 볼 스페이서의 지름의 표준 편차는 약 0.9μm 정도였다.
도 18은 본 출원의 비교예 2에 따른 패턴 필름의 50 배율 광학 현미경, 200 배율 광학 현미경 이미지 및 회절 평가 결과를 나타낸 도이다. 구체적으로 광학 현미경 이미지 확인결과 볼 스페이서 및 격벽 스페이서를 포함하는 규칙의 직사각형 형태의 스페이서 패턴을 포함함을 확인할 수 있었으며, 스페이서 패턴 주변에 형성될 수 있는 과경화 현상 또는 패턴의 단선 없이 제조됨을 확인할 수 있었다.
<실시예 3, 실시예 4, 비교예 3 및 비교예 4의 디바이스 평가>
상기 실시예 3, 실시예 4, 비교예 3 및 비교예 4의 육각 배열 격벽 스페이서 패턴 필름을 이용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1, 및 비교예 2의 투과도 가변 필름의 제조 방법과 동일하게 제조하였다.
제조된 투과도 가변 디바이스를 Power supply(Kikusi社, PCR500M)을 이용하여 40V 인가하기 전 상태(OV)에서 외관을 평가하였다. 구체적으로 도 19는 실시예 3의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스를 40V 인가전(OV) 상태의 외관을 나타낸 도이고, 도 20은 실시예 4의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스를 인가전(OV) 상태의 외관을 나타낸 도이며, 도 21은 비교예 3의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스를 인가전(OV) 상태의 외관을 나타낸 도이고, 도 22는 비교예 4의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스를 인가전(OV) 상태의 외관을 나타낸 도이다.
실시예 3 및 실시예 4의 패턴 필름을 적용한 투과도 가변 디바이스는 배향의 불량 없이 깨끗한 외관을 보임을 확인할 수 있었으나, 비교예 3의 경우 과경화 현상에 의한 경화된 영역이 형성됨에 따라 배향 불량에 따른 기인의 흑점이 관찰됨을 확인할 수 있었으며, 비교예 4의 경우 과경화 현상은 일어나지 않았으나 액정 높이 불균일 기인의 명암차 불량이 발생하였으며, 이는 낮은 패턴 면적비에 의한 패턴 필름 처짐 현상으로부터 생긴 패턴 부분과 패턴 사이의 중심 부분의 액정 높이 차에 의한 것임을 확인할 수 있었다.

Claims (15)

  1. 제1 기재층; 및
    상기 제1 기재층 상에 형성된 복수의 스페이서 패턴;
    을 포함하는 패턴 필름으로,
    상기 스페이서 패턴은 격벽 스페이서 및 볼 스페이서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 격벽 스페이서에 상기 볼 스페이서가 매립, 일부 매립 또는 접하는 형태로 포함되며,
    상기 제1 기재층의 단위 면적당 상기 스페이서 패턴의 단위 면적비가 5% 이상 17% 이하인 것인 패턴 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽 스페이서의 격벽의 선폭(T)과 상기 볼 스페이서의 평균 입경(D)은 하기 식 1을 만족하는 것인 패턴 필름:
    [식 1]
    1.0 ≤ T/D ≤ 20
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기재층은 무기 기재층 또는 유기 기재층인 패턴 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스페이서 패턴의 광학 밀도(Optical density)는 0.4 이상 4 이하인 것인 패턴 필름.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 스페이서 패턴의 선폭은 10μm 이상 200 μm 이하인 것인 패턴 필름.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽 스페이서의 높이(H)의 평균 값이 2μm 이상 100 μm 이하이고, 상기 격벽 스페이서의 높이의 표준 편차가 0.05 μm 이상 0.5 μm 이하인 것인 패턴 필름.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼 스페이서의 입경의 표준 편차가 0.8μm 이하인 것인 패턴 필름.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 스페이서 패턴은 규칙 패턴; 또는 불규칙 패턴인 것인 패턴 필름.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 패턴 필름; 및
    상기 패턴 필름과 대향 배치되어 있고, 상기 패턴 필름의 상기 스페이서 패턴에 의해 상기 패턴 필름과의 간격이 유지된 제2 기판;
    을 포함하는 투과도 가변 디바이스.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 기판은 제2 기재층;
    상기 제2 기재층상에 형성된 투명층; 및
    상기 투명층의 상기 제2 기재층과 접하는 면의 반대면에 구비된 접착제층;
    을 포함하며,
    상기 접착제층이 상기 스페이서 패턴 측으로 접하는 것인 투과도 가변 디바이스.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 패턴 필름의 상기 스페이서 패턴을 덮도록 구비된 배향막을 더 포함하는 것인 투과도 가변 디바이스.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 스페이서 패턴에 의해 상기 패턴 필름과의 간격이 유지된 위치에 구비된 광변조층을 더 포함하는 것인 투과도 가변 디바이스.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 접착제층은 수직 배향력을 가지는 접착제 또는 점착제를 포함하는 것인 투과도 가변 디바이스.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 광변조층은 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 것인 투과도 가변 디바이스.
  15. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 패턴 필름을 준비하는 단계;
    상기 패턴 필름의 상기 스페이서 패턴이 형성된 상기 제1 기재층 상에 상기 스페이서 패턴을 덮도록 배향막을 형성하여 제1 적층체를 형성하는 단계;
    제2 기재층 및 투명층의 적층체의 상부에 접착제층을 형성하여 제2 적층체를 형성하는 단계;
    상기 제2 적층체의 상기 접착제층이 상기 제1 적층체의 상기 스페이서 패턴 측으로 접하도록 상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체를 적층하는 단계; 및
    상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체 사이에 광변조층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 투과도 가변 디바이스의 제조 방법.
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