KR102424383B1 - Method for manufacturing of Color PDLC without PI alignment layer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고분자 분산 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display, 이하 'PDLC' 라 칭함)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티 컬러(Color)의 구현이 가능하면서도 초기에는 투명모드를 구현하고 전압 인가시에는 불투명 모드를 구현할 수 있도록 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리와 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Polymer Dispersed Liquid Crystal Display (hereinafter, referred to as 'PDLC'), and more particularly, it is possible to implement multi-colors, while initially implementing a transparent mode and opaque when voltage is applied. It relates to a reverse mode PDLC assembly capable of realizing a color capable of implementing a mode and not requiring a PI alignment layer, and a method for manufacturing the same.
일반적으로, 고분자 분산 액정(PDLC)은 등록특허공보 제10-0269203호에서와 같이 고분자계에 액정이 분산되어 있는 것으로, 입사된 광이 산란되는 백탁 상태와 필름에 전위차를 가하여 액정 분자를 빛의 방향과 같은 방향으로 정렬시켜 입사된 광이 산란없이 통과되어 투명하게 보이는 것이다.In general, a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) is a liquid crystal dispersed in a polymer system as in Korean Patent Registration No. 10-0269203, and by applying a potential difference to a cloudy state in which incident light is scattered and a film, the liquid crystal molecules By aligning in the same direction as the direction, the incident light passes through without scattering and appears transparent.
종래의 PDLC는 전기장이 존재하지 않는 경우 산란 상태를 보이게 되며, 투명 상태를 구현하기 위해 반드시 일정 수준 이상의 전압을 인가하여야 하고, 투명한 상태를 유지하기 위해서는 지속적으로 전압을 공급해야 하는 것이다.The conventional PDLC exhibits a scattering state in the absence of an electric field. In order to realize a transparent state, a voltage above a certain level must be applied, and to maintain a transparent state, a voltage must be continuously supplied.
또한, 종래의 PDLC는 액정 산란으로 발생되는 산란광의 영향으로 기본적인 유백색(Milky white)의 단색으로만 구현이 가능하였다.In addition, the conventional PDLC could be implemented only with a basic milky white monochromatic color due to the effect of scattered light generated by liquid crystal scattering.
따라서, 건물 창호 및/또는 차량 윈도우에 적용하기 위해 심미적인 요소가 매우 떨어졌으며, 특히 차량 윈도우의 경우 전압 인가가 없을 때 불투명한 특성 때문에 안전상의 문제로 적용이 불가하였다.Therefore, the aesthetic elements were very poor for application to building windows and/or vehicle windows, and in particular, vehicle windows could not be applied due to safety concerns due to their opaque characteristics when no voltage was applied.
즉, 종래의 PDLC는 초기에 불투명하고, 전압이 인가되었을때 투명모드가 구현되는 것으로, 상기 투명모드는 매우 효과적인 시계 차단과 투명화 기능을 제공하는 것이지만, 반드시 투명해야 하는 곳, 이를테면 자동차의 측부 윈도우 등에 적용시 안전상의 문제로 그 적용이 불가하였던 것이다.That is, the conventional PDLC is initially opaque, and a transparent mode is implemented when a voltage is applied. The transparent mode provides a very effective blocking and transparency function, but must be transparent, for example, a side window of a car. For safety reasons, it was not possible to apply it.
상기와 같은 구동 문제를 해결하기 위해 종래에는 네거티브(Negative) 액정을 사용한 리버스 모드(Reverse Mode)의 PDLC가 제안되기도 하였으나, 상기 리버스 모드 PDLC는 반드시 PI(Poly Imide) 배향막을 처리해야 하는 문제로 인해 공정상의 불편함과 어려움으로 인해 양산이 제대로 이루어지지는 않았으며, 양산된다 하더라도 매우 고가로 시장에 출시되어 있기 때문에 상용성이 매우 떨어질 수 밖에 없는 단점이 있었다.In order to solve the above driving problem, conventionally, a reverse mode PDLC using a negative liquid crystal has been proposed. Mass production was not done properly due to inconvenience and difficulty in the process, and even if mass-produced, it was released in the market at a very high price, so compatibility was very poor.
또한, 상기의 리버스 모드 PDLC는 산란 상태에서 여전히 컬러는 유백색의 단색만 구현이 가능하므로 심미적인 기능이 매우 떨어지는 문제도 있다.In addition, the reverse mode PDLC has a problem in that it is still possible to implement only a milky monochromatic color in a scattering state, so that the aesthetic function is very poor.
한편, 종래의 리버스 모드 PDLC는 약한 수준의 IR 반사가 이루어져 있어 낮은 열차단 효율을 지니게 되므로 외부 태양열이 그대로 실내에 전달될 수 밖에 없는 단점이 있었다.On the other hand, the conventional reverse mode PDLC has a weak level of IR reflection, so it has a low thermal blocking efficiency, so there is a disadvantage in that external solar heat has to be transmitted to the room as it is.
이에 상기의 단점을 개선하기 위해 콜레스테릭 액정을 사용하여 브래그 반사(Bragg reflection)를 활용한 IR 반사 기술이 구현되기도 하였지만, 반사되지 못하고 남은 빛이 내부로 유입되는 문제로 인해 완벽한 열차단을 구현하기가 어려운 단점이 있다.In order to improve the above disadvantages, IR reflection technology utilizing Bragg reflection has been implemented using cholesteric liquid crystal, but perfect heat blocking is implemented due to the problem that the remaining light that is not reflected is introduced into the interior. The downside is that it's difficult to do.
따라서, 상기와 같은 문제들은 향후 폭발적인 수요가 예상되고 있는 주택의 스마트 창호 및/또는 자동차 창호 시장 진입을 어렵게 만들고 있는 실정이며, 이에 해당 산업군으로부터 상기의 단점들을 개선한 제품 개발 요청이 끊임없이 발생하고 있지만, 선진국 위주로 고기능 PDLC 스마트 윈도우의 개발이 이루어지고 있으며, 여전히 높은 기술적 장벽이 존재하고 있고, 구현을 위해 복잡한 공정을 거쳐야 하며, 가격이 매우 높은 현실적인 제약이 존재하고 있는 실정이다.Therefore, the above problems are making it difficult to enter the smart window and/or automobile window market for houses, which are expected to be in explosive demand in the future, and there are constant requests for product development that improve the above shortcomings from the relevant industry group. , the development of high-function PDLC smart windows is being carried out mainly in developed countries, and there are still high technical barriers, complicated processes must be passed for implementation, and realistic limitations with very high prices.
그러므로, 구현에 필요한 공정을 단순화하며 제작 원가를 획기적으로 낮추고 기존의 PDLC가 가지고 있는 단점을 극복하는 새로운 PDLC 구동 모드 및 제작 방법이 요구되고 있는 것이다.Therefore, there is a need for a new PDLC driving mode and manufacturing method that simplifies the process required for implementation, dramatically lowers the manufacturing cost, and overcomes the disadvantages of the existing PDLC.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 전압 인가전의 초기에는 투명하고, 전압 인가시에는 불투명한 특징을 지니면서도 멀티 컬러를 구현할 수 있고 추가적인 IR 열차단을 구현하면서 에너지 절감 능력을 획기적으로 구현하는 리버스 모드 PDLC 어셈블리와 그 제조방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다. The present invention is to improve the conventional problems as described above, and it is transparent at the beginning before voltage application, and has opaque characteristics when voltage is applied, but can implement multi-color, and realize additional IR heat blocking and energy saving ability. A main object of the present invention is to provide a reverse mode PDLC assembly and a method for manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은, 양산성을 위해 기존 리버스 모드 PDLC에서 필수적으로 사용해야 하는 PI 배향막이 필요없이도 컬러 구현이 가능한 리버스 모드 PDLC 어셈블리와 그 제조방법을 제공하려는 것이다.Another object of the present invention is to provide a reverse mode PDLC assembly capable of realizing color without the need for a PI alignment layer, which must be used in the existing reverse mode PDLC for mass production, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 과제 해결 수단인 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법은, 포지티브 네마틱 액정에 게스트 호스트-효과를 이용하여 장축 또는 단축 방향의 빛 흡수 메카니즘이 이용되는 색상 구현과 입사되는 IR을 흡수하도록 특정 색상을 가지는 이색성 염료를 1차 도핑한 1차 혼합 액정을 형성하는 제 1 공정; 상기 제 1 공정에 의해 1차 형성되는 상기 혼합 액정이 트위스트 형태로 변화되도록 카이럴 도펀트를 2차 도핑한 2차 혼합 액정을 형성하는 제 2 공정; 상기 제 2 공정에 의해 2차 형성되는 상기 혼합 액정에 층간 박리력을 갖춘 광경화성 아크릴레이트와 반응성 모노머를 혼합하여 리버스 모드 PDLC를 형성하는 제 3 공정; 및, 상기 제 3 공정에 의해 형성되는 상기 리버스 모드 PDLC를 투명전극을 가지는 베이스층의 배향면에 배향하는 제 4 공정; 을 포함하고, 상기 제 4 공정은 상기 베이스층의 배향면에 피치 간격이 5um 이내인 복수의 폴리머벽 또는 홈을 형성하고, 상기 폴리머벽들 사이 또는 상기 홈에는 상기 제 3 공정에 의해 형성되는 상기 리버스 모드 PDLC를 수직하게 배향하는 것이다.The method for producing a reverse-mode PDLC assembly capable of realizing color and not requiring a PI alignment layer, which is a means of solving the problems of the present invention, uses a guest host-effect in a positive nematic liquid crystal to implement a color using a long-axis or short-axis light absorption mechanism. a first process of forming a first mixed liquid crystal that is first doped with a dichroic dye having a specific color to absorb IR and incident IR; a second process of forming a secondary mixed liquid crystal in which a chiral dopant is secondarily doped so that the mixed liquid crystal formed primarily by the first process is changed into a twisted shape; a third step of forming a reverse mode PDLC by mixing a photocurable acrylate having an interlayer peeling force and a reactive monomer with the mixed liquid crystal formed secondary by the second step; and a fourth step of orienting the reverse mode PDLC formed by the third step on the alignment surface of the base layer having the transparent electrode; In the fourth process, a plurality of polymer walls or grooves having a pitch interval of 5 μm or less are formed on the alignment surface of the base layer, and between the polymer walls or the grooves formed by the third process. The reverse mode PDLC is vertically oriented.
또한, 상기 제 1 공정에서 1차 혼합 액정은 100중량%에 대하여, 상기 포지티브 네마틱 액정은 90 내지 95 중량% 범위내의 액정량을 가지며, 상기 이색성 염료는 구현하고자 하는 특정 색상의 농도에 따라 5 내지 10 중량%로 도핑되는 것이다.In addition, in the first process, the primary mixed liquid crystal has an amount of liquid crystal within a range of 90 to 95 wt%, and the positive nematic liquid crystal has an amount of liquid crystal within a range of 90 to 95 wt% with respect to 100 wt%, and the dichroic dye is used according to the concentration of a specific color to be implemented. It is doped at 5 to 10% by weight.
또한, 상기 제 2 공정에서, 상기 카이럴 도펀트는 S-811의 카이럴 도펀트인 것이다.Also, in the second process, the chiral dopant is a chiral dopant of S-811.
또한, 상기 제 2 공정에서, 2차 혼합 액정은 100중량%에 대하여, 상기 1차 혼합 액정은 90 중량%를 가지며, 상기 카이럴 도펀트는 10 중량%로 도핑되는 것이다.In addition, in the second process, the secondary liquid crystal mixture is doped in an amount of 90% by weight, the primary mixed liquid crystal has 90% by weight, and the chiral dopant is doped in an amount of 10% by weight with respect to 100% by weight.
또한, 상기 제 3 공정에서, 상기 광경화성 아크릴레이트는 실리콘을 도핑한 메탈크릴산염인 것이다.In addition, in the third step, the photocurable acrylate is a methacrylate doped with silicon.
또한, 상기 제 3 공정에서, 상기 리버스 모드 PDLC는 100중량%에 대하여, 상기 2차 혼합 액정은 80∼90 중량%를 가지며, 상기 광경화성 아크릴레이트는 5∼15 중량%를 가지고, 상기 반응성 모노머는 5 중량%를 가지도록 혼합되는 것이다.In addition, in the third process, the reverse mode PDLC has 80 to 90 wt% of the secondary mixed liquid crystal with respect to 100 wt%, and the photocurable acrylate has 5 to 15 wt%, the reactive monomer is to be mixed to have 5% by weight.
또한, 상기 반응성 모노머는 상기 베이스층의 배향면에서 상기 리버스 모드 PDLC에 포함되는 상기 포지티브 네마틱 액정과 동일한 방향으로 배향되도록 혼합되면서 수직 구조의 네트워크를 형성하는 것이다.In addition, the reactive monomer forms a network of a vertical structure while being mixed so as to be aligned in the same direction as the positive nematic liquid crystal included in the reverse mode PDLC on the alignment plane of the base layer.
또한, 상기 제 4 공정에서, 상기 베이스층은 PET 필름인 것이다.Further, in the fourth step, the base layer is a PET film.
또한, 상기 제 4 공정에서, 상기 폴리머벽을 형성하는 폴리머는 디메타크릴레이트 계열의 광경화성 고분자로서 비스페놀 에이 디메타크릴레인트인 것이다.In addition, in the fourth step, the polymer forming the polymer wall is a dimethacrylate-based photocurable polymer and is bisphenol A dimethacrylate.
또한, 상기 제 4 공정에서, 상기 폴리머벽은 상기 베이스층의 배향면에서 그라비아 코팅 라인의 조액 탱크에 넣고 피치 간격을 5um 이내로 형성한 크롬 도금된 코팅롤을 사용하여 코팅된 후 건조되는 것이다.In addition, in the fourth process, the polymer wall is placed in the crude liquid tank of the gravure coating line on the orientation surface of the base layer and coated using a chrome-plated coating roll having a pitch interval of 5 μm or less and then dried.
또한, 상기 제 4 공정에서, 상기 홈은 상기 베이스층을 압출시 TD 방향으로 연신을 진행하여 상기 베이스층의 배향면에서 5um 이내의 피치 간격을 가지도록 형성되는 것이다.In addition, in the fourth process, the grooves are formed to have a pitch interval of 5 μm or less from the alignment surface of the base layer by extending the base layer in the TD direction when the base layer is extruded.
이와 같이, 본 발명은 전압 인가전에는 투명하고 전압 인가시에는 불투명하며, 특정 컬러가 구현되면서 IR을 흡수시켜 고효율의 열에너지 차단 능력을 보이는 새로운 리버스 모드의 PDLC를 제조하는 것으로, 양산성을 갖추기 위해 기존 PI 배향막을 없애고, 새로이 연신 PET 또는 폴리머벽 형성을 통해 공정을 단순화시켜 양산성을 크게 개선하면서, 종래 콜레스테릭 액정을 활용한 방법 및 네거티브 액정을 사용한 리버스 모드 PDLC에서 구현이 불가능한 컬러 및 IR층의 빛 흡수가 가능하도록 구현한 것이며, 양산시 가격 또한 종래 리버스 모드 PDLC 대비 매우 저렴하게 만들 수 있고, 이를 통해 현재 스마트 홈의 핵심 부품인 스마트 창호 소재 및/또는 차량의 스마트 틴팅(Smart tinting) 소재로써 매우 적합하며 더 나아가서는 자동차 이외의 이동수단의 창호로 적용이 가능한 효과를 기대할 수 있는 것이다.As described above, the present invention is to manufacture a new reverse mode PDLC that is transparent before voltage application, opaque when voltage is applied, and exhibits high-efficiency thermal energy blocking ability by absorbing IR while implementing a specific color. Color and IR layers that cannot be realized in the conventional method using cholesteric liquid crystal and reverse mode PDLC using negative liquid crystal while greatly improving mass productivity by simplifying the process by removing the PI alignment layer and forming a newly stretched PET or polymer wall It is implemented so that the light absorption of It is very suitable, and furthermore, it is possible to expect the effect that it can be applied to the windows of transportation means other than automobiles.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 실시예로 1차 혼합 액정으로서 포지티브 네마틱 액정에 이색성 염료를 1차 도핑한 상태를 보인 개략적인 구조도.
도 2는 본 발명의 실시예로 2차 혼합 액정으로서 1차 혼합 액정에 PI 배향막 대신 폴리머벽 형성이 가능하도록 하면서 1차 혼합 액정을 트위스트 상태로 변화시키는 카이럴 도펀트를 2차 도핑한 상태를 보인 개략적인 구조도.
도 3은 본 발명의 실시예로 베이스층에 PI 배향막을 대신하는 폴리머벽을 형성하는 상태의 공정도.
도 4는 본 발명의 실시예로 도 3에 대한 단면 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예로 PI 배향막을 대신하는 폴리머벽들 사이에 컬러 구현이 가능한 리버스 모드의 PDLC를 배향하는 상태를 보인 단면 개략도.1 is a schematic structural diagram showing a state in which a dichroic dye is first doped into a positive nematic liquid crystal as a primary mixed liquid crystal according to an embodiment of the present invention;
2 is a secondary mixed liquid crystal in an embodiment of the present invention, showing a state of secondary doping of a chiral dopant that changes the primary mixed liquid crystal into a twisted state while enabling the formation of a polymer wall instead of a PI alignment layer in the primary mixed liquid crystal schematic structural diagram.
3 is a process diagram of a state in which a polymer wall is formed in place of a PI alignment layer on a base layer according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of Fig. 3 in an embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional schematic view showing a state in which a reverse mode PDLC capable of realizing a color is oriented between polymer walls instead of a PI alignment layer according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예로 1차 혼합 액정으로서 포지티브 네마틱 액정에 이색성 염료를 1차 도핑한 상태를 보인 개략적인 구조도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 2차 혼합 액정으로서 1차 혼합 액정에 PI 배향막 대신 폴리머벽 형성이 가능하도록 하면서 1차 혼합 액정을 트위스트 상태로 변화시키는 카이럴 도펀트를 2차 도핑한 상태를 보인 개략적인 구조도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 베이스층에 PI 배향막을 대신하는 폴리머벽을 형성하는 상태의 공정도이고, 도 4는 본 발명의 실시예로 도 3에 대한 단면 개략도이며, 도 5는 본 발명의 실시예로 PI 배향막을 대신하는 폴리머벽들 사이에 컬러 구현이 가능한 리버스 모드의 PDLC를 배향하는 상태를 보인 단면 개략도를 도시한 것이다.1 is a schematic structural diagram showing a state in which a dichroic dye is first doped into a positive nematic liquid crystal as a primary mixed liquid crystal according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a secondary mixed liquid crystal according to an embodiment of the present invention. It is a schematic structural diagram showing a state in which secondary doping of a chiral dopant that changes the primary mixed liquid crystal into a twisted state while allowing the formation of a polymer wall instead of a PI alignment layer is possible in the secondary mixed liquid crystal, and FIG. 3 is a base as an embodiment of the present invention It is a process diagram of a state of forming a polymer wall in place of the PI alignment film on the layer, FIG. 4 is a cross-sectional schematic view of FIG. 3 as an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a polymer wall replacing the PI alignment film in an embodiment of the present invention It shows a schematic cross-sectional view showing a state in which the PDLC in the reverse mode capable of realizing color is oriented between them.
첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리는, 포지티브 네마틱 액정(Positive nematic liquid crystal)(11)와 이색성 염료(Dichroic Dye(12) 및 미도시된 카이럴 도펀트(Chiral Dopant)와 광경화성 아크릴 레이트, 그리고 반응성 모노머(Reactive monomer)가 도핑 또는 혼합되어 형성되는 리버스 모드 PDLC(10), 그리고 베이스층(20)과 폴리머벽(Polymer wall)(30) 또는 홈을 포함하는 것으로, 이는 제 1 내지 제 4 공정으로부터 제조될 수 있는 것이다.1 to 5 , a reverse mode PDLC assembly capable of realizing color and not requiring a PI alignment layer according to an embodiment of the present invention has a positive nematic
즉, 상기 리버스 모드 PDLC 어셈블리를 제조하는 제 1 공정은, 상기 포지티브 네마틱 액정(11)에 게스트 호스트 효과(Guest-Host)를 이용하여 장축 또는 단축 방향의 빛 흡수 메카니즘이 이용되는 색상 구현과 입사되는 IR을 흡수하도록 특정 색상을 가지는 이색성 염료(Dichroic Dye)(12)를 1차 도핑하여 1차 혼합 액정이 형성되도록 하는 것이다.That is, the first process of manufacturing the reverse mode PDLC assembly is color realization and incident in which a long-axis or short-axis light absorption mechanism is used using a guest-host effect on the positive nematic
여기서, 종래에 공지된 PDLC는 염색된 PET 및 컬러 필터 등을 사용하여 인위적으로 컬러를 구현한 것이지만, 이렇게 구현된 PDLC의 컬러는 매우 색이 조잡하고 투명 상태(투명 모드시 전광선 투과율 40% 이하)에서도 강한 색이 발현되어 가시도가 매우 떨어지는 단점이 있다.Here, the conventionally known PDLC implements color artificially using dyed PET and color filters, but the color of the PDLC implemented in this way is very crude and transparent (
이에따라, 본 발명의 실시예에서는 컬러감을 유지하면서 고도의 투과도를 보이기 위해 상기 포지티브 네마틱 액정(11)과 비슷한 구조를 가지는 상기 이색성 염료(12)를 상기 포지티브 네마틱 액정(11)에 1차 도핑시킨 것이다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the
여기서, 상기 이색성 염료(12)는 분자 구조가 상기 포지티브 네마틱 액정(11)과 유사하기 때문에, 상기 포지티브 네마틱 액정(11)과 게스트-호스트(Guest-Host)의 효과로 그 도핑이 손쉽게 이루어질 수 있는 것이다.Here, since the molecular structure of the
한편, 상기 이색성 염료(12)가 용해도 이상 과량을 도핑할 경우 용해도를 넘어서서 상기 포지티브 네마틱 액정(11)과 결합하지 않는 상기 이색성 염료(12)의 도핑량이 증가하여 결과적으로 고분자와 혼합시 상기 이색성 염료(12)가 고분자 네트워크에 박혀 투과도 및 동작성을 저하시킬 수 있다.On the other hand, when the
따라서, 상기 이색성 염료(12)는 색상의 농도에 따라 아래의 [표 1]에서와 같이 5∼10중량% 범위내의 도핑량으로 도핑하는 것이 적정하다 할 것이다.Therefore, it will be appropriate to doping the
즉, 상기 제 1 공정에서 이루어지는 상기 1차 혼합 액정은 100중량%에 대하여, 상기 포지티브 네마틱 액정(11)은 90∼95 중량% 범위내의 액정량을 가지도록 하고, 상기 이색성 염료(12)는 구현하고자 하는 특정 색상의 농도에 따라 5∼10 중량%로 도핑될 수 있도록 하면서, 색상 시인성이 뚜렷하고 매우 진한 색상 구현이 가능하도록 하는 것이다.That is, the amount of liquid crystal in the positive
(중량%)Dichroic dye doping amount
(weight%)
(섞이지 않고 석출되는 Dye가 발생)supersaturated
(Dye that precipitates without mixing occurs)
상기 리버스 모드 PDLC 어셈블리를 제조하는 제 2 공정은, 상기 제 1 공정에 의해 형성되는 상기 1차 혼합 액정이 트위스트 형태로 변화되도록 카이럴 도펀트(Chiral Dopant)를 2차 도핑한 2차 혼합 액정을 형성할 수 있도록 하는 것이다.A second process of manufacturing the reverse mode PDLC assembly forms a secondary mixed liquid crystal in which the primary mixed liquid crystal formed by the first process is secondarily doped with a chiral dopant so that the first mixed liquid crystal is changed into a twisted shape. to be able to do it
여기서, 상기 카이럴 도펀트는 S-811의 카이럴 도펀트를 사용한 것으로서, 상기 카이럴 도펀트는 아래의 [표 2]에서와 같이 10중량%로 도핑량으로 도핑하는 것이 적정하다 할 것이다.Here, as the chiral dopant is a chiral dopant of S-811, it will be appropriate to doping the chiral dopant with a doping amount of 10 wt% as shown in [Table 2] below.
즉, 상기 제 2 공정에서 이루어지는 상기 2차 혼합 액정은 100중량%에 대하여, 상기 1차 혼합 액정은 90 중량%를 가지도록 하고, 상기 카이럴 도펀트는 10 중량%로 도핑될 수 있도록 하는 것이다.That is, the secondary mixed liquid crystal formed in the second process is made to have 90 wt% with respect to 100 wt%, the first mixed liquid crystal is to have 90 wt%, and the chiral dopant can be doped with 10 wt%.
여기서, 상기 카이럴 도펀트의 도핑량이 10중량%를 초과하거나 또는 10중량% 이하로 도핑되는 경우, 트위스트 상태로 변환된 액정의 브래그 반사(bragg reflection)에 따라 특정 색상이 나타나거나 또는 900∼1000nm 이상의 빛이 반사되면서 근적외선 영역 밖의 빛을 반사하여 결과적으로 태양열 에너지의 대부분을 가지고 있는 근적외선 영역을 효과적으로 반사하지 못하는 문제가 발생될 수 있다.Here, when the doping amount of the chiral dopant exceeds 10% by weight or is doped at 10% by weight or less, a specific color appears according to Bragg reflection of the liquid crystal converted into a twisted state, or 900 to 1000 nm or more As light is reflected, light outside the near-infrared region is reflected, and as a result, there may be a problem in that the near-infrared region, which has most of the solar heat energy, cannot be effectively reflected.
이에, 본 발명의 실시예에서는 상기 제 2 공정 이후에 제 3 공정을 진행하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 상기 리버스 모드 PDLC 어셈블리를 제조하는 제 3 공정은, 상기 제 2 공정에 의해 형성되는 상기 2차 혼합 액정에 층간 박리력을 갖춘 광경화성 아크릴레이트(Acrylate)와 반응성 모노머(Reactive monomer)를 혼합하여 리버스 모드 PDLC(10)를 형성할 수 있도록 하는 것이다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, a third process is performed after the second process, and the third process of manufacturing the reverse mode PDLC assembly according to the embodiment of the present invention is formed by the second process. The
이때, 상기 리버스 모드 PDLC(10)를 구현하기 위해 액정량이 고분자량보다 과량 구현될 수 있는데, 이때 지지체 역할을 하는 고분자량이 줄어들어 결과적으로 내구성이 떨어지는 리버스 모드 PDLC가 형성될 수 있으며, 이에따라 본 발명의 실시예에서는 전기, 물리적인 내구성을 일신하기 위해 절단된 재단면에서의 수분 내구성을 증가시키고, 더 나은 층간 박리력을 갖추기 위해 광경화성의 상기 아크릴레이트를 적용한 것이고, 상기 아크릴레이트는 일반적인 광경화성 아크릴레이트 계열이 아닌 실리콘(Silicon)을 도핑한 메탈크릴산염(metacrylate)을 사용한 것이다.At this time, in order to implement the
여기서, 상기 실리콘을 도핑한 메탈크릴산염은 액정량이 과량 들어간 상태에서도 훌륭한 내부 지지 구조를 형성할 수 있고, 실리콘층으로부터 발생되는 방수 효과가 있어 추후 필름화시 재단면에서의 수분 투습 문제도 해결이 가능하여 높은 내구도를 지닐 수 있는 것이다.Here, the silicon-doped methacrylate can form an excellent internal support structure even in a state where an excessive amount of liquid crystal is contained, and has a waterproof effect generated from the silicon layer, so that the problem of moisture permeation on the cutting surface during film formation in the future can also be solved. It is possible to have high durability.
또한, 상기 반응성 모노머는 액정과 함께 추후 기술할 배향면에서 액정과 같은 방향으로 배향하여 수직 구조의 네트워크를 형성하는 역할로서 작용할 수 있는 것으로, 상기 아크릴레이트와 상기 반응성 모노머는 아래의 [표 3]에서와 같이 비율로 혼합하는 것이 적정하다 할 것이다.In addition, the reactive monomer can act as a role of forming a network of a vertical structure by aligning the liquid crystal in the same direction as the liquid crystal in the alignment plane to be described later together with the liquid crystal, and the acrylate and the reactive monomer are shown in [Table 3] It would be appropriate to mix in the ratio as in
즉, 상기 제 3 공정에서 이루어지는 상기 리버스 모드 PDLC(10)는 100중량%에 대하여, 상기 2차 혼합 액정은 80∼90 중량%를 가지며, 상기 광경화성 아크릴레이트는 5∼15 중량%를 가지고, 상기 반응성 모노머는 5 중량%를 가지도록 혼합될 수 있는 것이다.That is, with respect to 100 wt% of the
여기서, 상기 반응성 모노머의 혼합량이 5 중량%를 넘거나 줄어들 경우 초기 투과도가 약하거나 산란 상태의 안정도가 떨어지는 경향을 보이는 것으로 실험을 통해 확인할 수 있었으며, 이에따라 상기 반응성 모노머는 5 중량%로 혼합하는 것이 타당하다고 보여진다.Here, when the mixing amount of the reactive monomer exceeds or decreases by 5% by weight, it could be confirmed through experiments that the initial transmittance is weak or the stability of the scattering state tends to decrease, and accordingly, the reactive monomer is mixed at 5% by weight. it seems reasonable
상기 리버스 모드 PDLC 어셈블리를 제조하는 제 4 공정은, 상기 리버스 모드 PDLC(10)를 필름화하기 위해 준비되는 PI 배향막이 없이 배향막을 형성하는 공정으로서, 이는 상기 제 3 공정에 의해 형성되는 상기 리버스 모드 PDLC(10)를 투명전극을 가지는 베이스층(20)의 배향면에 배향하는 것이며, 이 경우 상기 베이스층(20)의 배향면에 피치(Pitch) 간격이 5um 이내인 복수의 폴리머벽(polymer wall)(30) 또는 홈을 형성하고, 상기 폴리머벽(30)들 사이 또는 상기 홈에는 상기 제 3 공정에 의해 형성되는 상기 리버스 모드 PDLC(10)를 수직하게 배향시킬 수 있도록 하는 것이다.A fourth process of manufacturing the reverse mode PDLC assembly is a process of forming an alignment film without a PI alignment film prepared for filming the
즉, 종래 리버스 모드 액정 및 반응성 모노머를 배향하기 위해서는 PI 배향막을 필수적으로 사용하여야 하지만, 상기 PI 배향막은 도포→Baking→Rubbing의 과정을 거쳐야 하기 때문에 유리 소재 기판에 적합하고, 공정이 굉장히 까다롭기 때문에 대면적 필름화 Roll to Roll 양산에는 적용이 불가능하였다.That is, in order to align the conventional reverse mode liquid crystal and reactive monomer, a PI alignment film must be used. However, the PI alignment film is suitable for a glass substrate because it has to go through the process of application → Baking → Rubbing, and the process is very difficult. It was impossible to apply to mass production of area filming Roll to Roll.
일반적으로 baking에 사용되는 온도는 약 100도 이상의 고온에 baking 후 표면에 벨벳 재질의 천으로 표면을 긁는 Rubbing 작업을 하는데 이 과정이 PET 필름을 기반으로 하는 Roll to Roll 코팅 방식에 굉장이 큰 어려움이 있으며, 따라서 상기와 같은 상황이 기존 리버스 모드 PDLC의 양산성을 저해하는 대표적인 요소로 지적되어 왔다.In general, the temperature used for baking is at a high temperature of about 100 degrees or higher, and after baking, the surface is scraped with a velvet material. Therefore, the above situation has been pointed out as a representative factor hindering the mass productivity of the existing reverse mode PDLC.
반면, 본 발명의 실시에에서는 상기와 같은 문제를 개선하도록 PET 필름으로 이루어진 상기 베이스층(20)의 배향면에 피치 간격이 5um 이내로 일정한 간격의 포러머벽을 형성하거나 또는 홈이 형성될 수 있도록 하는 것이다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, in order to improve the problem as described above, it is possible to form a regular wall or a groove with a pitch interval of 5 μm or less on the alignment surface of the
여기서, 상기 폴리머벽을 형성하기 위해 사용되는 폴리머는 디메타크릴레이트(dimetacrylate) 계열의 광경화성 고분자로서 비스페놀 에이 디메타크릴레인트(Bisphenol A dimetacrylate)를 주재료로 사용하고, 고분자 역시 액정과 유사한 Rod-like한 모양의 고분자로서 수직 방향으로의 방향성을 가지고 있는 물질을 사용하는 것이다.Here, the polymer used to form the polymer wall is a dimethacrylate-based photocurable polymer, and Bisphenol A dimethacrylate is used as the main material, and the polymer is also a rod similar to liquid crystal. As a polymer with a -like shape, a material with a vertical direction is used.
즉, 상기 제 4 공정에 있어, 상기 폴리머벽(30)은 상기 베이스층(20)의 배향면에서 그라비아(Gravure) 코팅 라인의 조액 탱크에 넣고 피치 간격을 5um 이내로 형성한 크롬 도금된 코팅롤(40)을 사용하여 코팅된 후 건조될 수 있도록 하는 것이고, 이에따라 상기 폴리머벽(30)은 종래 PI 배향막 대비 고온 작업 및 사후 Rubbing 작업을 할 필요가 없기 때문에 공정이 굉장히 단순화되고 베이스층(20)을 이루는 PET 필름의 변형을 방지할 수 있는 것이다.That is, in the fourth process, the
한편, 상기 홈들은 상기 베이스층(20)을 이루는 PET 필름 자체를 압출시 TD 방향으로 연신을 진행하여 상기 PET 필름의 표면(배향면)에 강제적으로 만들어질 수 있도록 하는 것이고, 이 또한 피치 간격은 상기 폴리머벽(30)과 비슷하게 5um의 연신 홈으로 만들어지는 것이다.On the other hand, the grooves are to be forcibly made on the surface (orientation side) of the PET film by stretching the PET film itself constituting the
여기서, 상기 베이스층(20)의 배향면에서 상기 폴리머벽(30)들 또는 상기 홈들의 피치 간격이 5um 이상이 될 경우 배향 효과가 매우 적으며, 5um 이하가 될 경우에는 현실적으로 피치 간격을 형성하는데 매우 어려움이 존재할 수 있으며, 그러므로 상기와 같인 피치 간격은 그라비아 코팅롤(40)의 홈 형성 및 연신 방법에 기인하는 것으로 적절한 생산성과 액정 배향력을 동시에 지니는 적합한 피치 간격일 수 있는 것이다.Here, when the pitch interval of the
한편, 상기 제 4 공정에 있어, 상기 폴리머벽(30)들 사이 또는 상기 홈들에 각각 상기 제 3 공정에서 만들어진 트위스트한 상기 리버스 모드 PDLC(10)를 수직하게 배향시키면, 상기 리버스 모드 PDLC(10)는 초기 상태에서 투명한 상태를 띄며 상부층으로부터 인입되는 IR은 1차적으로 트위스트한 상기 리버스 모드 PDLC(10)의 브래그 반사에 의해 반사되고, 반사되지 못한 빛은 상기 리버스 모드 PDLC(10)에 도핑된 이색성 염료(12)에서 흡수되면서 효과적으로 차단이 가능해지는 것이다.Meanwhile, in the fourth process, if the
여기서, 상기 이색성 염료(12)는 도핑을 위해 색상을 선택하여 적용함으로써 필요에 따라 선택적인 색상 구현이 가능해질 수 있으며, 투과모드에서는 투명, 불투명 모드에서는 빛의 산란과 함께 비로소 상기 이색성 염료(12)의 본 색상을 구현할 수 있는 것이다.Here, the
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리는, 초기에 투명하고 전압 인가시 불투명한 특징을 가질 수 있음은 물론, 트위스트 상태로 변화가 이루어지면서 브래그 반사와 이색성 염료의 빛 흡수 기능을 통한 투명-산란 상태에서 상시 고효율의 IR 반사는 물론 빛을 흡수하는 기능이 부여되면서 높은 열차단 효과를 보일 수 있으며, 선택한 이색성 염료의 종류와 도핑량에 따라 다양한 색상의 컬러 PDLC 구현이 가능하면서 투과모드에서는 투과율 저하가 없는 고투명한 특성을 가질 수 있고, PI 배향막을 사용하지 않아 베이스층인 PET 필름의 열적, 물리적 데미지가 가해지지 않아 대면적 Roll to Roll 필름화가 가능하고, 양산성이 확보되면서 대량 생산을 통해 기존 초고가의 리버스 모드 PDLC의 가격적인 면을 큰 폭으로 절감할 수 있는 것이다.Accordingly, the reverse mode PDLC assembly capable of realizing color and not requiring a PI alignment layer according to an embodiment of the present invention may have characteristics that are initially transparent and opaque when a voltage is applied, as well as a change to a twisted state while making Bragg In the transparent-scattering state through reflection and light absorption function of the dichroic dye, it is possible to show a high thermal barrier effect as well as a function to absorb light as well as a high efficiency IR reflection at all times. Color PDLC of various colors can be implemented according to the requirement, and it can have high transparency characteristics without a decrease in transmittance in transmission mode. As film production is possible and mass production is secured, the price of the existing ultra-expensive reverse-mode PDLC can be greatly reduced through mass production.
이상에서 본 발명의 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리와 그 제조방법에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In the above, the technical idea of a reverse mode PDLC assembly capable of realizing the color of the present invention and not requiring a PI alignment layer and a manufacturing method thereof has been described along with the accompanying drawings, but this is an exemplary description of the most preferred embodiment of the present invention. It does not limit the invention.
따라서 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Therefore, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, anyone with ordinary skill in the art to which the invention pertains can implement various modifications Of course, such modifications are intended to be within the scope of the claims.
10; 리버스 모드 PDLC
11; 포지티브 네마틱 액정
12; 이색성 염료
20; 베이스층
30; 폴리머벽
40; 코팅롤10; Reverse Mode PDLC
11; positive nematic liquid crystal
12; dichroic dye
20; base layer
30; polymer wall
40; coating roll
Claims (12)
상기 제 1 공정에 의해 1차 형성되는 상기 혼합 액정이 트위스트 형태로 변화되도록 카이럴 도펀트를 2차 도핑한 2차 혼합 액정을 형성하는 제 2 공정;
상기 제 2 공정에 의해 2차 형성되는 상기 혼합 액정에 층간 박리력을 갖춘 광경화성 아크릴레이트와 반응성 모노머를 혼합하여 리버스 모드 PDLC를 형성하는 제 3 공정; 및,
상기 제 3 공정에 의해 형성되는 상기 리버스 모드 PDLC를 투명전극을 가지는 베이스층의 배향면에 배향하는 제 4 공정; 을 포함하고,
상기 제 4 공정은 상기 베이스층의 배향면에 피치 간격이 5um 이내인 복수의 폴리머벽 또는 홈을 형성하고, 상기 폴리머벽들 사이 또는 상기 홈에는 상기 제 3 공정에 의해 형성되는 상기 리버스 모드 PDLC를 수직하게 배향하는 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.By using the guest host-effect on the positive nematic liquid crystal, a primary mixed liquid crystal is formed by first doping a dichroic dye having a specific color to absorb the incident IR and color realization using a long-axis or short-axis light absorption mechanism. a first process;
a second process of forming a secondary mixed liquid crystal in which a chiral dopant is secondarily doped so that the mixed liquid crystal formed primarily by the first process is changed into a twisted shape;
a third process of forming a reverse mode PDLC by mixing a photocurable acrylate having an interlayer peeling force and a reactive monomer with the mixed liquid crystal formed secondary by the second process; and,
a fourth step of orienting the reverse mode PDLC formed by the third step on the alignment surface of the base layer having the transparent electrode; including,
In the fourth process, a plurality of polymer walls or grooves having a pitch interval of 5 μm or less are formed on the alignment surface of the base layer, and the reverse mode PDLC formed by the third process is formed between the polymer walls or in the grooves. A method for manufacturing a reverse-mode PDLC assembly that enables color realization and does not require a PI alignment layer, characterized in that it is vertically oriented.
상기 제 1 공정에서 1차 혼합 액정은 100중량%에 대하여, 상기 포지티브 네마틱 액정은 90 내지 95 중량% 범위내의 액정량을 가지며, 상기 이색성 염료는 구현하고자 하는 특정 색상의 농도에 따라 5 내지 10 중량%로 도핑되는 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
In the first process, the primary mixed liquid crystal has an amount of liquid crystal within the range of 90 to 95 wt%, and the positive nematic liquid crystal has an amount of 5 to 95 wt%, depending on the concentration of a specific color to be implemented, based on 100 wt% A method for producing a reverse mode PDLC assembly capable of realizing color and not requiring a PI alignment layer, characterized in that it is doped at 10 wt%.
상기 제 2 공정에서, 상기 카이럴 도펀트는 S-811의 카이럴 도펀트인 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
In the second process, the chiral dopant is a chiral dopant of S-811. A method for manufacturing a reverse mode PDLC assembly capable of realizing color and not requiring a PI alignment layer.
상기 제 2 공정에서, 2차 혼합 액정은 100중량%에 대하여, 상기 1차 혼합 액정은 90 중량%를 가지며, 상기 카이럴 도펀트는 10 중량%로 도핑되는 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
In the second process, color realization is possible, characterized in that the secondary mixed liquid crystal is doped at 100 wt%, the first mixed liquid crystal has 90 wt%, and the chiral dopant is doped at 10 wt%, and PI A method for manufacturing a reverse-mode PDLC assembly that does not require an alignment layer.
상기 제 3 공정에서, 상기 광경화성 아크릴레이트는 실리콘을 도핑한 메탈크릴산염인 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
In the third process, the photocurable acrylate is a methacrylate doped with silicon. A method for manufacturing a reverse mode PDLC assembly capable of realizing color and not requiring a PI alignment layer.
상기 제 3 공정에서, 상기 리버스 모드 PDLC는 100중량%에 대하여, 상기 2차 혼합 액정은 80∼90 중량%를 가지며, 상기 광경화성 아크릴레이트는 5∼15 중량%를 가지고, 상기 반응성 모노머는 5 중량%를 가지도록 혼합되는 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
In the third process, the reverse mode PDLC has 80 to 90 wt% of the secondary mixed liquid crystal with respect to 100 wt%, the photocurable acrylate has 5 to 15 wt%, and the reactive monomer is 5 A method for producing a reverse mode PDLC assembly that enables color realization and does not require a PI alignment layer, characterized in that it is mixed to have a weight %.
상기 반응성 모노머는 상기 베이스층의 배향면에서 상기 리버스 모드 PDLC에 포함되는 상기 포지티브 네마틱 액정과 동일한 방향으로 배향되도록 혼합되면서 수직 구조의 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
The reactive monomer is mixed so as to be aligned in the same direction as the positive nematic liquid crystal included in the reverse mode PDLC on the alignment plane of the base layer to form a network of a vertical structure. Reverse mode PDLC assembly manufacturing method that is not required.
상기 제 4 공정에서, 상기 베이스층은 PET 필름인 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
In the fourth process, the base layer is a PET film, a reverse mode PDLC assembly manufacturing method capable of realizing color and not requiring a PI alignment layer.
상기 제 4 공정에서, 상기 폴리머벽을 형성하는 폴리머는 디메타크릴레이트 계열의 광경화성 고분자로서 비스페놀 에이 디메타크릴레인트인 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
In the fourth process, the polymer forming the polymer wall is a dimethacrylate-based photocurable polymer, characterized in that bisphenol A dimethacrylate, which enables color realization and does not require a PI alignment layer. Way.
상기 제 4 공정에서, 상기 폴리머벽은 상기 베이스층의 배향면에서 그라비아 코팅 라인의 조액 탱크에 넣고 피치 간격을 5um 이내로 형성한 크롬 도금된 코팅롤을 사용하여 코팅된 후 건조되는 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
In the fourth process, the polymer wall is put into the crude liquid tank of the gravure coating line on the orientation surface of the base layer and coated using a chrome-plated coating roll having a pitch interval of 5 μm or less, and then dried. A method for manufacturing a reverse mode PDLC assembly that is feasible and does not require a PI alignment layer.
상기 제 4 공정에서, 상기 홈은 상기 베이스층을 압출시 TD 방향으로 연신을 진행하여 상기 베이스층의 배향면에서 5um 이내의 피치 간격을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 구현이 가능하고 PI 배향막이 필요없는 리버스 모드 PDLC 어셈블리 제조방법.The method of claim 1,
In the fourth process, the grooves are extended in the TD direction when the base layer is extruded, so that the grooves are formed to have a pitch interval of within 5 μm from the alignment surface of the base layer. Reverse mode PDLC assembly manufacturing method that does not require this.
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