KR100348816B1 - 광 조절 매체와 광 조절 매체를 갖는 샌드위치 구조물 및그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수용성 고분자 에테르 유도체에서 선택한 1종 이상과 수용성 고분자 물질에서 선택한 1종 이상을 포함하는 광 조절 매체와 한쪽이 투명 또는 반투명해서 상기의 광 조절 매체가 보이게 되어 있으면서 상기의 광 조절 매체를 에워싸기 위한 밀봉된 셀로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 광 조절 샌드위치는 강제적인 외부에너지의 공급없이 단지 주변 온도의 상승과 하강에 따라 자동적으로 광 투과율을 조절할 수 있고, 저렴한 비용으로 소형 면적부터 대형 면적까지 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 광 조절 샌드위치는 건물의 창, 수송기관의 창, 자동차 백미러, 자동차 선루프, 유리 문, 온실, 칸막이, 샤워 부스(shower stall), 욕조 칸막이(bath tub enclosure), 햇빛 가리개(sun shade), 커튼, 각종 블라인드, 롤 스크린, 장난감, 광고수단, 패션 및 악세사리, 병, 컵, 접시, 전등용 갓과 등과 같은 광 조절과 미적 디자인 및 에너지 절약 등 다양한 용도에 적용될 수 있다.

Description

광 조절 매체와 광 조절 매체를 갖는 샌드위치 구조물 및 그의 제조방법{Light modulating sandwiched structure and preparation thereof}

본 발명은 최소한 한 부분이 투명 또는 반투명한 셀 내에 온도 상승에 따라 광 투과율을 감소시키는 광 조절 매체와 이를 밀봉시킨 광 조절 샌드위치 구조물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 건물의 창, 수송기관의 창, 유리문, 온실, 칸막이, 샤워 부스(shower stall), 욕조 칸막이(bath tub enclosure), 유리용기류, 햇빛 가리개(sun shade), 커튼, 각종 블라인드, 롤 스크린, 장난감, 광고수단, 패션 및 악세사리, 병, 램프 등과 같은 광 조절과 미적 디자인 및 에너지 절약 용도등에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 가열 및/또는 냉각수단과 함께 사용될 수 있다.

종래의 광 조절 매체는 전기적 신호 또는 빛의 정도에 감응한다. 그러한, 광 활성 수단의 한 예로는 입사광의 레벨이 증가함에 따라 어두워지는 포토크로믹(photochromic) 유리가 있다. 또다른, 광 조절 매체의 예들은 층상 액정(layered liquid crystal), 일렉트로크로믹(electrochromic) 코팅필름이 있으며, 이러한 것들은 전기적으로 조절되며 두개의 전극층과 절연층 또는 편광층과 같은 별도의 여러 부분품을 필요로 한다.

예를 들어, 미국 특허번호 USP 4,190,451(by Cornig Glass Works) 에서는 입사광의 레벨이 증가하면 어두워지게 됨에 따라 광 조절을 하는 포토크로믹 유리가 있다. 그러나, 상기 발명은 효율성과 대면적으로의 제조상 어려움에 기인한 비용상의 문제로 선글라스 이외에 널리 사용되지 못하였다. 미국특허번호 USP 4,959,247(by Donnelly Corporation) 에서는 전기장을 가하면 색을 발색시켜 광 조절을 하는 일렉트로크로믹 코팅이 있다. 그러나, 상기 발명은 제조시의 효율성(대면적의 광 조절 시스템 구현을 위해서는 고가의 코팅 장비 필요) 및 고가의 원료와 별도의 부분품(2개층의 투명 도전층)이 소요되어 아직까지 상업화시키지 못하고 프로토타입 정도가 나오고 있다. 또한 작동시키기 위해서는 전기와 같은 외부 에너지 공급이 필수적이다. 미국특허번호 USP 5,150,233(by Canon Kabushiki Kaisha)에서는 전기장을 가하면 분자단위의 액정이 방향을 변경함으로써 광을 조절하는 층상액정(layered liquid crystal)이 있다. 일렉트로크로믹과 마찬가지로 고가의 원료물질(액정)과 별도의 부분품(2개층의 투명 도전층, 절연층 및 편광층)이 필요하며, 광 조절 시스템 구현을 위해서는 고도의 청정도가 필요하여 이에 따라 대면적 구현을 위해서는 비용이 크게 상승하게 되는 문제점이 있어 작은 면적의 정보기기의 디스플레이(예: 노트북 컴퓨터 화면, 전자시계 등)에 주로 사용되고 있다. 또한, 상기 광 조절 시스템은 단지 반투명과 비교적 맑은 수준 정도의 변화만을 구현할 수 있다. 실제로 몇몇 일본업체나 프랑스의 생고방사 등에서 대면적의 층상액정 시스템을 사무실 칸막이나 점포 유리창등의 용도로 판매하고 있지만 높은 가격(약 100만원/평방미터)때문에 수요는 극히 한정된 것이었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 비교적 저렴한 원료물질(조성물)을 사용하고, 전극 및 절연층이나 편광판과 같은 별도의 부분품이 필요하지 않아서 소형부터 대형면적까지 손쉽고 저렴하게 제조가 가능하며, 또한 강제적인 외부에너지가 필수적이지 않고 단지 주변온도 변화에 따라 자동적으로 광 투과율을 조절할 수 있는 광 조절 매체와 이를 밀봉시킨 광 조절 샌드위치 구조물을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 층상액정이나 일렉트로크로믹처럼 단지 투명과 불투명의 2가지 투과율 뿐만 아니라 본 발명의 조성물의 종류에 따라 상온(약 20℃)에서 투명 또는 반투명을 유지하다가 온도상승시 점차 투과율이 변하여 다양한 반투명 또는 불투명한 투과율을 구현할 수 있는즉, 온도에 대한 투과율 구배를 갖기 때문에 온도가 상승하면서 점점 투과율이 떨어지는 특성을 가지며, 조성물의 반응온도는 하나의 조성물에서도 각각의 물질의 조성비 설계에 따라 다른 반응온도를 갖게 할 수 있는 장점이 있다.

도 1a는 본 발명의 광 조절 매체와 2개의 덮개층, 스페이서 및 실란트로 구성되는 가장 기본적인 형태의 광 조절 샌드위치 구조물의 투시도의 상층부를 약간 대각선으로 절단한 모습을 보여주는 것이다.

도 1b는 본 발명의 광 조절 매체와 2개의 덮개층, 1개의 중간층, 건조공기나 불활성 가스 층, 스페이서 및 실란트로 구성되는 형태의 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 것이다.

도 1c는 본 발명의 광 조절 매체와 2개의 덮개층, 1개의 중간층, 스페이서나 격벽, 건조 공기나 불활성 가스 층, 스페이서 및 실란트로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 것이다.

도 1d는 본 발명의 광 조절 매체와 2개의 덮개층, 1개의 중간층, 기체나 액체 등의 입출구를, 스페이서 및 실란트로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 것이다.

도 1e는 본 발명의 광 조절 매체, 2개의 덮개층, 가열 또는/그리고 냉각수단 및 보호층, 전기 에너지 공급수단, 전선, 스페이서 및 실란트로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 것이다.

도 1f는 본 발명의 광 조절 매체, 2개의 덮개층, 패턴 또는 그림 또는 사진 층, 스페이서 및 실란트로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 것이다.

도 1g는 본 발명의 광 조절 매체, 2개의 덮개층, 스페이서 또는 격벽, 스페이서 및 실란트로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 것이다.

도 2a는 본 발명의 광 조절 매체와 2개의 덮개층과 그의 덮개층을 부분적으로 용융시켜 접착 밀봉시킨 핫멜트 밀봉으로 구성되는 가장 기본적인 형태의 광 조절 샌드위치 구조물의 투시도의 상층부를 약간 대각선으로 절단한 모습을 보여주는 것이다.

도 2b는 본 발명의 광 조절 매체, 2개의 덮개층, 그의 덮개층의 가장자리와 중간중간을 연속적인 격자모양 또는 벌집 모양 등 다양한 형태로 부분 용융시켜 접착 밀봉시킨 핫멜트 밀봉으로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 것이다.

도 2c는 본 발명의 광 조절 매체, 2겹의 2개의 덮개층, 그의 덮개층의 가장자리를 부분 용융시켜 접착 밀봉시킨 핫멜트 밀봉으로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 것이다.

도 3은 도 1a와 도 2a를 혼합한 형태로서 본 발명의 광 조절 매체, 4개의 덮개층, 그중 2개의 덮개층의 가장자리를 부분 용융시켜 접착시킨 핫 멜트 밀봉, 스페이서 및 실란트로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 것이다.

도 4는 본 발명의 광 조절 매체와 덮개층 및 실란트로 구성되는 광 조절 샌드위치 구조물의 투시도를 절반으로 절단한 모습을 보여주는 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 덮개층 20: 덮개층

30: 광 조절 매체 40: 1차 실란트

50: 스페이서 또는 1차 실란트 60: 2차 실란트

70: 핫멜트 밀봉 또는 접착제 80: 중간층

90: 기체 및 액체 입출구 100: 무늬형 격벽 또는 스페이서

110: 건조 공기 또는 불활성 가스 120: 가열 및/또는 냉각수단

130: 보호층 140: 패턴 또는 사진 또는 그림층

150: 전기 에너지 공급 수단 160: 전선

200: 덮개층 220: 덮개층

200': 덮개층 220': 덮개층

이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a와 도 2a는 본 발명의 광 조절 샌드위치 구조물의 가장 기본적인 형태로서, 이것은 도시된 바와 같이 중간의 광 조절 매체(30)(light modulating medium)가 최소한 한 부분이 투명하여 내부가 보이는 덮개층(10, 20)(cover layer)으로 에워싸이고, 덮개층의 간격을 유지시키고 밀봉시켜주는 스페이서(50)와 실란트(40, 60)에 의해서 이루어진 셀 내에 채워져 밀봉된 광 조절 샌드위치 구조물과, 중간의 광 조절 매체(30)가 스페이서(50)와 실란트(40, 60) 대신에 덮개층(10, 20)을 부분적으로 용융시켜 접착 밀봉시킨 핫멜트 밀봉(70)으로 이루어진 셀 내에 채워져 밀봉된 광 조절 샌드위치 구조물의 투시도의 상층부를 약간 대각선으로 절단한 모습을 보여준다. 본 발명의 광 조절 매체(30)가 채워진 덮개층(10, 20) 사이의 간격은 특별한 제한이 없고, 대략 0.01~10mm 사이가 될 수 있으나 약 0.1~3.0mm 의 두께 정도면 온도 상승시 광(light)을 차단할 수 있을 정도가 된다. 본 발명에 사용되는 덮개층(10, 20)은 유리, 플라스틱, 세라믹 및 금속이 사용될 수 있으나 한쪽 방향에서 셀 내부가 보일 수 있도록 일부는 투명하게 되어야 하며, 한쪽면의 덮개층(10, 20)은 1겹 이상의 다층으로 할 수도 있다. 사용될 수 있는 유리의 종류에는 일반 투명 유리, 반투명 유리, 에칭 유리, 채색 유리, 강화 유리, 접합 유리,망입유리, 열선 흡수 유리, 열선 반사 유리, 자외선 흡수 유리, 금속코팅 유리 등 제한이 없으며, 플라스틱은 투명 또는 반투명한 아크릴 수지판(acrylic resin), 폴리카보네이트 수지판(polycarbonate) 뿐만 아니라 일반 펫트 필름(PET film), 열선 차단 필름, 자외선 차단 필름, 금속 코팅 필름(metal coated film) 또는 사란필름(Saran film made by Dow Product), 에이클라 필름(Aclar film made by Allied Product)과 같은 특수 필름 등 제한이 없으며, 금속은 일반 알루미늄판, 채색 코팅된 알루미늄 판, 동판 등이 사용될 수 있다. 본 발명에 사용되는 실란트(40, 60)는 본 발명의 광 조절 매체에 포함된 물이 셀 외부로 증발되어 감소하는 것을 억제하는 역할을 하며, 일반 복층 유리 또는 접합유리 제조시 사용되는 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리이소부틸렌(polyisobutylene) 또는 폴리설파이드(polysulfide) 등이 사용되거나 저온 용융 유리 페이스트인 프릿트(frit)가 사용될 수 있다. 이러한 실란트들은 열 경화성, 광 경화성 등 각기 다른 특성을 갖고 있어, 본 발명의 광 조절 샌드위치 구조물의 제조 공정시 필요에 따라 선택되어 사용될 수 있다. 실란트를 1차 실란트(40)와 2차 실란트(60)로 두가지를 사용하는 이유는 더욱 견고한 밀봉을 하기 위함이다. 본 발명의 스페이서(50)(spacer)는 덮개층(10, 20) 사이의 셀 내의 광 조절 매체의 간격을 일정하게 유지시켜 주는 역할을 하며, 유리, 플라스틱, 세라믹, 금속 또는 상기의 실란트 재료 등이 사용될 수 있다.

본 발명은 도 1a과 도 2b의 기본 구조를 바탕으로 적용분야나 필요에 따라여러가지 다른 구조를 갖는 광 조절 샌드위치 구조물이 가능하다.

도 1b는 본 발명의 광 조절 매체(30)가 2개의 층, 즉 덮개층(10)과 중간층(80)으로 에워싸이고, 그 옆으로 빈 공간의 간격을 두고 또 다른 1개의 덮개층(20)으로 에워싸면서 빈 공간에는 건조 공기나 불활성 가스가 채워진 공간(110)을 제공함으로써 한층 향상된 방음 및 단열효과를 갖는 광 조절 샌드위치 구조물을 얻을 수 있다. 본 발명의 광 조절 매체(30)가 채워진 덮개층(10)과 중간층(80) 사이의 간격은 특별한 제한이 없으나 0.01~10 mm 사이가 될 수 있으나 약 0.1~3.0mm 의 두께 정도가 적당하며, 건조 공기나 불활성 가스가 채워진 공간 간격은 0.5mm~28mm 까지가 가능하며, 간격이 넓을수록 더 나은 방음과 단열효과를 갖는다. 중간층(80)은 덮개층(10)과 같은 재질을 사용할 수 있다.

도 1c는 도 1a의 기본 구조를 바탕으로 도 1b에서 건조 공기나 불활성 가스가 채워진 공간(110)에 스페이서(50)나 원하는 형태의 격벽(100)을 추가한 광 조절 샌드위치 구조물이다. 스페이서(50)나 원하는 형태의 격벽(100)을 추가함으로써 건조공기나 불활성 가스가 채워진 간격을 일정하게 유지시켜 주고, 단순하지 않은 느낌의 광 조절 샌드위치 구조물을 구현할 수 있다.

도 1d는 도 1a의 기본 구조를 바탕으로 본 발명의 광 조절 매체(30)가 2개층, 덮개층(10)과 중간층(80)으로 에워싸이고, 그 옆으로 빈 공간의 간격을 두고 또 다른 1개의 덮개층(20)으로 에워싸면서 그 덮개층(20)의 일부에 특정한 기체나 액체 등이 출입할 수 있도록 입출구(90)를 갖는 형태의 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여준다. 이러한 입출구(90)를 제공함으로써 자연적으로 또는 강제적으로 차갑거나 뜨거운 액체 또는 기체를 출입시켜 광 조절 매체(30)의 열에 대한 반응, 즉 광 조절을 임의로 조절할 수 있다.

도 1e는 도 1a의 기본 구조를 바탕으로 본 발명의 광 조절 매체(30)가 2개의 덮개층(10, 20)으로 에워싸이고, 광 조절 매체(30)와 한쪽 면의 덮개층(10) 사이에 가열 및/또는 냉각수단(120) 및 보호층(130)을 구비하는 형태의 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여준다. 상기의 가열수단(120)으로는 투명 도전성 코팅, 즉 인듐-틴 산화물 코팅(ITO coating), 카본 페이스트(carbon paste), 금속 페이스트(metal paste) 또는 발열 금속선(exothermic metal wire)등이 사용될 수 있다. 본 발명의 구조물은 주변 온도에 따라 자동으로 광 조절하는 기본 형태에서 벗어나, 가열수단을 제공함으로써 강제적이고 임의적으로 광 조절을 할 수 있는 분야에 적용할 수 있다. 그리고, 도 1e의 기본 구조에서 상기의 가열수단(120) 대신에 가열과 냉각 기능을 겸비한 수단을 채택할 수 있는데, 이러한 가열 및/또는 냉각수단(120)으로는 열전소자(thermo electric module)를 사용할 수 있다. 열전소자를 사용할 경우에는 도 1e에서 가열수단(120)이 덮개층 내부에 있는 것과 달리 덮개층 외부에 적용되며 보호층(130)이 필요없게 된다. 이러한 열전소자는 가열과 냉각을 수행하는 열전 반도체(thermoelectric semiconductor)를 활용하는데 국내에서는 주식회사 한맥이 생산 판매하며, 외국으로는 일본의 고마츠 전기(Komatsu Electric Co., Ltd)가 생산 판매하고 있다.

도 1f는 도 1a의 기본 구조를 바탕으로 본 발명의 광 조절 매체(30)가 2개의 덮개층(10, 20)으로 에워싸이고, 광 조절 매체(30)와 한쪽 면의 덮개층(20) 사이에원하는 패턴, 그림 또는 사진층(140)을 구비하는 형태의 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여준다. 주로 미적인 측면을 부여하기 위해서 이용될 수 있는 구조물이다.

도 1g는 도 1a의 기본 구조를 바탕으로, 2개의 덮개층(10, 20) 사이에 스페이서(50) 또는 격벽(100)으로 셀을 여러 개의 빈 공간으로 나누고, 각각의 빈 공간에 본 발명의 각기 다른 특성의 다른 조성비를 갖는 광 조절 매체(30)가 채워진 형태의 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여준다. 이와 같이, 각기 다른 온도에서 반응하는 광 조절 매체(30)를 원하는 패턴에 따라 나누어 배치함으로써 미적 응용이나 디스플레이에 응용을 도모할 수 있다. 또한, 스페이서(50) 또는 격벽(100)의 중심 부위에 발열 금속선과 같은 가열수단을 내장하는 구조물을 구현할 수도 있다.

도 2b는 도 2a의 기본 구조를 바탕으로 본 발명의 광 조절 매체(30)가 2개의 덮개층(200, 220)으로 에워싸이고, 덮개층(200, 220)의 가장자리와 중간 중간에 연속된 격자모양이나 벌집모양으로 덮개층을 부분적으로 용융시켜 접착 밀봉시킨 핫멜트 밀봉(70)으로 이루어진 셀들로 이루어진 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여준다. 주로 덮개층(200, 220)이 유연성의 열가소성 수지나 선택된 필름으로 된 재질일 경우에 유용한 구조물로, 한쪽면의 덮개층을 2개층 이상으로 할 수도 있다.

도 2c는 도 2a의 기본 구조를 바탕으로 본 발명의 광 조절 매체(30)가 각각의 한쪽면에 2개씩의 덮개층(200/200', 220/220') 으로 에워싸이고,덮개층(200/200', 220/220')의 가장자리를 부분적으로 용융시켜 접착 밀봉시킨 핫멜트 밀봉(70)으로 이루어진 셀로 이루어진 형태의 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여준다. 주로 덮개층(200/200', 220/220')의 재질이 광 조절 매체(30)의 수분 증발을 억제하는 정도가 약한 재질일 경우나 덮개층(200/200', 220/220')의 강도를 추가하기 위해서 사용되며, 한쪽면의 덮개층을 추가로 2개층 이상으로 할 수도 있다.

도 3은 도 1a과 도 2a를 혼합한 형태로서, 광 조절 매체(30)를 덮개층을 부분적으로 용융시켜 접착 밀봉시킨 핫멜트 밀봉(70)으로 이루어진 셀 내에 채워져 밀봉된 도 2a의 광 조절 샌드위치 구조물을 2개의 덮개층(10, 20)으로 이루어진 셀 내에 삽입시키고, 도 2a의 광 조절 샌드위치 구조물과 외부의 2개 덮개층(10, 20)사이의 공간에 건조공기나 불활성 가스가 채워진 광 조절 샌드위치 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여준다. 이렇게 함으로써 최외각의 덮개층들 사이의 간격을 크지 않게 하면서도 본 발명의 광 조절 매체층(30)과 건조공기나 불활성 가스층(110)을 가진 구조를 달성할 수 있어, 공간을 작게 차지하면서도 향상된 단열 및 방음 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 상기의 구조물에 한정되지 않고, 상기의 구조물들을 도 3과 같이 여러 가지 형태로 조합할 수 있다. 예를 들어, 도 1b의 광 조절 샌드위치 구조물에서 밀봉을 스페이서(50)와 실란트(40, 60) 대신에 도 2a와 도 2b, 도 2c 및 도 3에서 사용되는 핫멜트 밀봉(70)을 적용할 수 있다. 마찬가지로, 도 1c부터 도 1g까지의 광 조절 샌드위치 구조물에서도 핫멜트 밀봉(70)을 대신할 수 있으며, 도 3에서도 도 2a와 같은 하나의 셀로 이루어진 광 조절 샌드위치 구조물 대신에 도 2b의 여러 개의 셀로 이루어진 광 조절 샌드위치 구조물을 채택하거나, 도 2c의 한쪽 덮개층(200/200', 220/ 220')이 2겹으로 이루어진 광 조절 샌드위치 구조물을 채택할 수 있으며, 밀봉을 더욱 견고하게 하기 위해 각각의 구조물의 가장자리에 ㄱ 자 또는 ㄷ 자 형상의 금속 및 플라스틱 후레임을 장착하여 실란트로 추가 밀봉, 즉 3차 실란트에 의한 밀봉까지 할 수도 있다. 또한, 광 조절 샌드위치 구조물의 형상을 도 4와 같이 여러 가지 형태, 즉 평면형, 접시형, 타원형, 원주형, 원뿔형, 불규칙형 등 형상에 제한이 없이 구현할 수 있다. 예를 들어, 원주형은 도 4와 같은 컵이나 병의 형태로, 원뿔형은 조광용 전등 갓의 형태로 응용할 수 있다.

상기 광 조절 매체(30)는 최소한 하나 이상의 수용성 고분자 에테르 유도체(water-soluble polymeric ether derivative)와, 최소한 하나 이상의 수용성 고분자 물질(water-soluble polymeric material), 그리고 물로 구성되는 조성물로서, 이 매체 (30)는 상온에서 투명 또는 반투명하다가 온도가 상승함에 따라 광 투과율을 떨어뜨리는 것이다. 광 조절 매체(30)에 사용되는 물은 정제수(purified water) 또는 알코올수(alcoholic water)중 선택되어 사용된다. 본 발명에 유용한 수용성 고분자 에테르 유도체는 에테르의 작용기를 포함한다. 수용성 고분자 에테르 유도체의 특정 예들은 25%~33%의 메톡시기를 함유하는 셀룰로스 메틸 에테르(cellulose methyl ether), 24% ~41%의 에톡시기를 함유하는 셀룰로스 에틸에테르(cellulose ethyl ether), 셀룰로스 2-하이드록시프로필 메틸 에테르(cellulose 2-hydroxypropyl methyl ether), 셀룰로스 2-하이드록시-프로필에테르(cellulose 2-hydroxy-propyl ether), 폴리 메틸 비닐 에테르로(poly methyl vinyl ether) 구성되는 그룹 중에서 최소한 하나가 선택될 수 있으며, 평균 분자량이 대략 10,000~1,000,000 범위에 있는 수용성 고분자 에테르 유도체가 유용하다. 수용액에서 온도상승에 따라 응집, 침전하는 몇몇 물질들이 알려져 왔다. 참고문헌에 따르면, 이들 수용성 투명용액은 온도가 상승함에 따라 응집, 침전하여 불투명 상태로 변하고, 마침내는 투명한 상층 및 불투명한 하층의 2개 층으로 상 분리가 일어난다. 이러한 침전은 온도 상승이나 어떤 이온들에 의해 열 감응 물질 수용액의 수화반응에 간섭을 일으키는 것에 기인하는 것으로 알려진다. 그러나, 상 분리된 용액은 비교적 안정하고 가역적인 매체를 필요로 하는 광 조절 구조물의 실용화에 걸림돌이다.

그리하여, 본 발명자는 이러한 상분리 현상을 극복하고 비교적 안정하며 가역적인 광 조절 매체를 얻기 위하여, 최소한 하나 이상의 수용성 고분자 에테르 유도체를 최소한 하나 이상의 수용성 고분자 물질에 분산시킨다. 본 발명에 유용한 수용성 고분자 물질의 특정예들은 폴리 아크릴산(polyacrylic acid), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 폴리아크릴 아미드(polyacrylamide), 하이드록시에틸 셀룰로스(hydroxyethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로스(나트륨염)(carboxy methyl cellulose, sodium salt), 젤라틴(gelatin), 비닐알콜-아크릴아미드 공중합물(copolymer of acrylamide with vinyl alcohol), 비닐피롤리돈-아크릴아미드 공중합물(copolymer of acrylamide with vinyl pyrrolidone), 디아세톤 아크릴아미드-아크릴아미드 공중합물(copolymer of acrylamide with diacetone acrylamide), 말레인산-메틸비닐 에테르 공중합물(copolymer of methyl vinyl ether with maleic acid)로 구성되는 그룹 중에서 1종 이상이 선택될 수 있다. 본 발명에 유용한 수용성 고분자 물질의 평균 분자량은 대략 9,000~1,000,000 범위에 있다. 수용성 고분자 물질에 수용성 고분자 에테르 유도체를 분산시킴으로써, 상 분리 경향은 현저하게 감소된다. 온도가 상승하면, 분산된 고분자 에테르 유도체 수용액의 작은 방울들(droplets)이 백탁 불투명하게 되지만 수용성 고분자 물질이 매트릭스로서 응집을 감소시킴으로써 매체 전체 영역 내에서의 상 분리 현상을 감소시키고, 불투명하게 된 고분자 에테르 유도체 수용액의 분산된 방울들은 빛을 산란시켜 광 투과율을 떨어뜨리는 것으로 믿어진다. 그리고, 비록 느슨하지만 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol)과 같은 몇몇 선택된 수용성 고분자 물질은 본 발명의 샌드위치 구조물을 이루는 셀의 기재 중 유리와 같은 몇몇 선택된 기재의 표면에서 화학적 결합을 하여, 매트릭스로서 광 조절 매체의 안정성을 더욱 향상시키는 것으로 믿어진다. 대략 10 중량부의 수용성 고분자 에테르 유도체는 대략 10~860 중량부의 수용성 고분자 물질에 분산될 수 있다. 수용성 고분자 물질에 대한 수용성 고분자 에테르 유도체의 농도가 낮으면 낮을수록, 광 조절 매체는 더욱 안정하게 된다. 즉, 10 중량부의 수용성 고분자 물질에 10 중량부 이상의 수용성 고분자 에테르 유도체가 고농도로 분산되어 이루어질 경우, 광 조절 매체가 불안정하게 되는 경향이 강해져서 상분리가 일어나 사용이 불가능하게 되고, 860 중량부의 수용성 고분자 물질에 대해 10 중량부 이하의 너무 낮은 농도로 수용성 고분자 에테르 유도체가 분산되어 이루어지면 광 조절 매체는 더욱 안정하게 되나 온도반응에 대한 특성이 떨어져서 광 투과율을 떨어뜨리려는 목적달성이 곤란하게 된다.또한 예외는 있지만, 수용성 고분자 물질의 평균 분자량이 수용성 고분자 에테르 유도체의 것보다 더 높은 것이 바람직하다. 대개 평균 분자량이 높을수록 고점도가 되는 경향이 있다. 수용성 고분자 물질에 대한 수용성 고분자 에테르 유도체의 분산성과 안정도는 각자의 물질종류, 특성 및 농도에 따라 다르게 된다.

또한, 수용성 고분자 에테르 유도체를 수용성 고분자 물질에 분산시킴으로써 농도 및 각각의 특성에 따라 다양한 광 투과율, 즉 투명, 밝은 반투명, 반투명, 짙은 반투명 그리고 불투명까지 가능하게 한다.

광 조절 매체에 사용되는 물은 보통의 정제수 또는 알코올 수 중 선택될 것이다. 광 조절 매체에서 물의 양은 10 중량부의 수용성 고분자 에테르 유도체에 대해서 10~14,000 중량부, 바람직하기로는 20~11,000 중량부이다. 실질적으로 10 중량부의 수용성 고분자 에테르 유도체에 대해서 최대 11,000 중량부까지의 묽은 농도는 낮은 원가를 달성하게 해준다.

광 조절 매체의 감응 온도는 주로 수용성 고분자 에테르 유도체의 본래의 침전되는 온도에 달려있다. 각각의 수용성 고분자 에테르 유도체는 본래의 침전되는 온도를 갖지만, 대체로 농도에 따라 달라진다. 어느 정도까지는 농도가 낮을수록 침전 온도점이 높아진다. 침전 온도점은 어떤 무기물질이나 유기물질을 첨가함으로써 조정될 수 있다. 금속 염과 같은 무기물질이 수용성 고분자 에테르 유도체의 침전 온도 점을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 금속 염의 이온들이 고분자 에테르 유도체 수용액의 수화반응을 억제하는 것으로 믿어진다. 발명자의 실험에 따르면, 거의 대부분의 수용성 금속 염(water-soluble metal salt)이 침전 온도 점을 낮추는 것을 관찰했지만, 리튬, 나트륨, 칼륨 및 칼슘과 같은 알칼리 또는 알칼리 토류 이온을 갖는 수용성 금속 염들이 유용하다는 것을 알았다. 바람직한 예들로는 상기의 알칼리 또는 알칼리 토류의 금속 이온들을 갖는 염화물, 황산화물, 아황산화물, 질산화물 및 수산화물들이다. 광 조절 매체에 수용성 금속 염을 첨가하는 것이 필수적이지는 않지만, 응용분야에 따라 감응온도를 낮출 필요가 있을 때, 대략 10 중량부의 수용성 고분자 에테르 유도체에 대해서 약 0.1~35 중량부, 바람직하기로는 0.3~25 중량부를 첨가할 수 있다. 상온에서 수용성 고분자 에테르 유도체의 침전을 일으키지 않는 금속 염의 농도는 수용성 고분자 에테르 유도체의 종류, 특성 및 농도에 따라 달라진다.

수용성 고분자 물질 및/또는 수용성 고분자 에테르 유도체의 수용액은 안정한 매체를 위하여 최소한 하나 이상의 선택된 수용성 가교 결합제(water-soluble cross-linking agent)를 포함할 수 있다. 최소한 하나 이상의 선택된 수용성 가교 결합제가 포함될 경우, 최소한 하나 이상의 수용성 고분자 물질 또는 수용성 고분자 에테르 유도체는 최소한 하나 이상의 수용성 가교 결합제와 자외선 반응에 의해 가교 결합될 수 있어야 하며, 본 발명에서 유용한 수용성 가교 결합제는 중크롬산 암모늄(ammonium dichromate), 중크롬산 나트륨(sodium dichromate), 벤지딘 테트라조늄 염화물(benzidine tetrazonium chloride), 3,3‘-디메틸벤지딘 테트라조늄 염화물( 3,3'-dimethylbenzidine tetrazonium chloride), 4,4’-디아미노디페닐라민 테트라조늄 염화물(4,4'-diaminodiphenylamine tetrazonium chloride), 3,3‘-디에틸벤지딘 테트라조늄 황산화물(3,3'-diethylbenzidine tetrazonium sulfate), 디아조디페닐라민의 포르말린 축합물이나 그 이중염(a formalin condensation product of diazodiphenylamine, or a double salt thereof), 4,4’-디아지도스틸벤-2,2‘-디술폰산 또는 그 염(4,4'-diazidostilbene-2,2'-disulfonic acid or a salt thereof), 4,4’-디아지도벤잘라세토페논-2-술폰산(4,4'-diazidobenzalacetophenone-2-sulfonic acid), 4,4‘-디아지도스틸벤-2-카르복시산 또는 그 염4,4'-diazidostilbene-2-carboxylic acid or a salt thereof), 4,4’-디아미노스틸벤-2,2‘-디술폰산 디소듐염(4,4'-diaminostilbene-2,2'-disulfonic acid disodium salt) 으로 구성되는 그룹중에서 1종 이상이 선택될 수 있다. 분산된 고분자 에테르 유도체 수용액의 방울들은 상기의 수용성 고분자 물질의 가교 결합된 네트워크에 걸려서 그에 따른 광 조절 매체는 더욱 안정하게 된다고 믿어진다. 즉, 수용성 고분자 물질의 가교 결합된 네트워크는 고분자 에테르 유도체 수용액의 분산된 방울들의 응집을 감소시킨다고 믿어진다.

최소한 하나 이상의 수용성 가교 결합제는 또한 수용성 고분자 에테르 유도체의 감응 온도를 낮추는 유기물질로 사용될 수도 있을 것이다. 완전히 가교 결합된 수용성 고분자 에테르 유도체는 물에 불용이 된다. 그러나, 부분적으로 가교 결합된 수용성 고분자 에테르 유도체는 수용성 작용기와 불용성 작용기 모두를 갖게 되어 겔화 또는 탁하게 되는 온도점을 낮추는 것으로 믿어진다. 또한, 최소한 하나 이상의 선택된 수용성 고분자 에테르 유도체가 최소한 하나 이상의 선택된 수용성 고분자 물질과 가교 결합되면 높은 온도에서 응집 및 침전하여 상분리되는 경향을 어느 정도 감소시켜 그에 따른 광 조절 매체를 더 안정하게 할 것이다. 결과적으로 수용성 가교 결합제는 복합적인 작용, 즉 수용성 고분자 물질 자체의 가교결합 뿐만 아니라, 수용성 고분자 물질과 수용성 고분자 에테르 유도체간의 가교결합, 또한 본 발명의 광 조절 매체가 다량의 물을 함유하여 비교적 느슨하지만 수용성 고분자 물질과 샌드위치 구조물을 구성하는 셀의 기재와의 화학적 결합을 향상시키고, 수용성 고분자 에테르 유도체의 감응온도를 낮추는 작용을 하게 되는 것이다. 수용성 가교 결합제의 함량은 10 중량부의 수용성 고분자 물질 및/또는 수용성 고분자 에테르 유도체에 대해서 0.05~3.0, 바람직하기로는 0.1~2.5 중량부가 될 것이다.

또한, 계면활성제나 색소 같은 기타의 물질들이 유동성 개선이나 원하는 색상을 구현하기 위해서 광 조절 매체에 포함될 수도 있다. 계면활성제의 특정 예들로는 트리톤(Triton) X 시리즈 및 트윈(Tween) 시리즈가 될 수 있다. 이러한 계면활성제의 첨가량은 광 조절 매체 10 중량부에 대해서 0.01~0.3 중량부가 적당하다. 색소는 거의 모든 종류의 수용성 염료와 안료가 될 것이다. 수용성 색소의 첨가량은 광 조절 매체 10 중량부에 대해서 0.001~0.3 중량부가 적당하다. 또한, 산화 방지제와 자외선 흡수제가 자외선이나 산소에 의한 광 조절 매체의 열화를 감소시키기 위해 첨가될 수도 있다. 이러한 산화방지제 및/또는 자외선 흡수제는 수용성이어야 하며, 그의 첨가량은 광 조절 매체 10 중량부에 대해서 0.001~0.3 중량부가 적당하다. 그리고, 광 조절 매체가 다량의 물을 함유하고 있기 때문에 영상의 온도뿐만 아니라 영하의 온도에서 사용될 경우 동결되므로 이를 방지하는 유기물질을 첨가할 수 있다. 유기물질로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 2-부탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜로 구성되는 그룹 중 최소한 하나의 선택된 알코올이 사용되어 본 발명의 광 조절 매체의 알코올 수(alcoholic water)로 사용될 수 있다. 이러한 유기물질은 동결방지 뿐만 아니라 광 조절 매체의 열에 대한 감응온도를 높이거나 낮추기도 하며, 이에 따라 일부 광 조절 매체의 분산성 또는 안정성을 향상시키는 역할도 한다. 유기물질의 첨가량은 동결방지 또는 감응온도 상승 또는 분산성 향상 등 어떤 기능에 중점을 두는 지에 따라, 또는 광 조절 매체의 농도, 상호 친화성 및 각각의 특성에 따라 다르지만, 광 조절 매체내의 물 10 중량부에 대해서 0.01~10 중량부가 적당하다.

본 발명의 광 조절 샌드위치 구조물의 제조 공정은 크게 2가지로 이루어질 수 있다. 첫번째 공정으로는, 덮개층(10, 20, 200, 220, 200', 220') 또는 중간층(80)과 같은 기재(substrates)와 스페이서(50), 실란트(40, 60)와 같은 핫멜트 밀봉(70) 또는 격벽(100) 형성 수단으로 셀을 형성하고, 그 셀의 빈 공간 내에 본 발명의 광 조절 매체(30)를 주입시킨 후 밀봉시키는 공정이 있다.

본 발명의 가장 기본 구조인 도 1a의 제조 공정을 예로 설명하자면, 덮개층, 세척 또는 이물제거, 스페이서 함유 실란트 배열, 조립, 접착, 주입, 주입구 밀봉, 2차 밀봉, 검사 등으로 이루어지는데, 덮개층은 상기의 여러가지 재질의 기재가 사용되며, 세척 또는 이물제거 공정에서 기재 표면의 기름이나 기타 유기물과 같은 불순물을 제거하며, 깨끗하게 된 기재 중 한쪽에 원하는 형태나 크기로 스페이서가 함유된 실란트를 배열하며, 뒤이어 조립공정에서는 반대쪽의 기재를 실란트가 배열된 기재 위에 덮어 씌우고, 배열된 실란트의 종류에 따라 조립된 기재들을 고온 가압(hot press), 가압 및 자외선 경화 등의 방법으로 접착시켜 셀을 형성한다. 이때, 실란트의 배열, 즉 셀을 구성하는 격벽의 형성방법은 실란트의 종류 및 특성에 따라, 일정한 폭과 높이로 재단된 필름을 배열하거나, 실란트 토출기(extruder)를 사용하거나, 스크린 인쇄방식으로 실란트를 최소한 1회 또는 그 이상의 인쇄를 실시하여 실란트를 배열하는 방법이 있다. 형성된 셀의 빈 공간 내에 본 발명의 광 조절 매체(30)을 주입하는데, 주입 전에 광 조절 매체에서 기포를 제거하는 탈포 공정(defoaming)을 거친 후 주입하며, 주입구 밀봉 전에도 다시 한번 탈포(defoaming) 공정을 거치기도 한다. 광 조절 매체내에 가교 결합제를 함유한 경우에는 가교 결합제, 수용성 고분자 에테르 유도체 및 수용성 고분자 물질의 농도 및 특성 그리고 자외선 조도(lux)에 따라 자외선을 약 10여초에서 24시간 동안 조사한 후 탈포(defoaming)을 거친후 주입구 밀봉을 한다. 탈포(defoaming)공정은 진공펌프(vacuum pump)에 의해 이루어진다. 주입방법에는 펌프에 의한 강제 주입 방법과 진공 챔버(chamber)에 조립 접착된 셀을 넣고 진공 상태로 만든후 갑자기 진공상태를 제거하여 그에 따른 압력차를 이용한 주입 방법을 이용할 수 있다. 광 조절 매체가 주입된 셀의 주입구를 스페이서 함유 실란트 배열시 사용되었던 1차 실란트로 밀봉한 후 2차 실란트로 2차 밀봉을 한다. 2차 밀봉까지 마친 광 조절 샌드위치 구조물은 최종적으로 검사공정을 거쳐 최종 제품화된다.

또한, 본 발명의 기본 구조인 도 2a의 제조공정을 예로 설명하자면, 덮개층, 세척 또는 이물제거, 조립, 접착, 주입, 주입구 밀봉, 검사등으로 이루어지는데, 세척 또는 이물제거 공정까지는 상기 공정과 같으며, 깨끗하게 된 기재를 서로 맞대어 놓는 조립공정에 이어서 기재의 가장자리를 부분적으로 가열 용융시켜 접착시키는 핫멜트 밀봉이나, 미리 접착제가 도포된 기재들을 접착시키는 접착공정을 실시한다. 형성된 셀의 빈 공간 내에 본 발명의 광 조절 매체(30)을 주입하는데, 주입 전에 광 조절 매체에서 기포를 제거하는 탈포 공정(defoaming)을 거친 후 주입하며, 주입구 밀봉 전에도 다시 한번 탈포(defoaming) 공정을 거친다. 광 조절 매체내에 가교 결합제를 함유한 경우에는 가교 결합제, 수용성 고분자 에테르 유도체 및 수용성 고분자 물질의 농도 및 특성 그리고 자외선 조도(lux)에 따라 자외선을 약 10여초에서 24시간 동안 조사한 후 탈포(defoaming)를 거친후 주입구 밀봉을 한다. 탈포(defoaming)공정은 진공펌프(vacuum pump)에 의해 이루어진다. 주입방법에는 펌프에 의한 강제 주입 방법과 진공 챔버(chamber)에 조립 접착된 셀을 넣고 진공 상태로 만든후 갑자기 진공상태를 제거하여 그에 따른 압력차를 이용한 주입 방법을 이용할 수 있다. 광 조절 매체가 주입된 셀의 주입구를 다시 핫멜트 밀봉이나 1차 또는 2차 실란트로 주입구 밀봉을 한다. 주입구 밀봉을 마친 광 조절 샌드위치 구조물은 최종적으로 검사공정을 거쳐 최종 제품화된다.

두번째 공정으로는, 셀을 구성하는 최소한 2개의 덮개층(10, 20, 200, 220, 200', 220') 또는 중간층(80)과 같은 기재(substrates) 중, 한 쪽의 기재(10, 200, 200/200')의 한쪽 면 위에 본 발명의 광 조절 매체(30)을 적용한 후, 맞은편에 또 다른 기재(20, 220, 220/220', 80)로 에워싸고 스페이서(50), 실란트(40, 60) 또는 핫멜트(70)과 같은 밀봉 수단으로 셀을 형성하여 본 발명의 광 조절 샌드위치 구조물을 제조하는 공정이다.

본 발명의 가장 기본 구조인 도 1a의 제조 공정을 예로 설명하자면, 덮개층, 세척 또는 이물제거, 임시 격벽 배열, 광 조절 매체 적용, 건조, 임시 격벽 제거, 스페이서 함유 실란트 배열, 조립, 접착, 물 또는 광 조절 매체 주입, 주입구 밀봉, 2차 밀봉, 검사등으로 이루어지는데, 세척 또는 이물제거 공정까지는 첫번째공정과 같고, 깨끗하게 된 기재 중 한쪽에 일정한 두께와 폭을 갖는 테이프 등으로 임시 격벽을 배열한다. 임시 격벽이 배열된 기재 위에 본 발명의 광 조절 매체를 적용하고 완전건조 또는 일부건조 시킨다. 광 조절 매체가 건조되면 임시 격벽을 제거하고 원하는 형태나 크기로 스페이서가 함유된 실란트를 배열하며, 뒤이어 조립공정에서는 반대쪽의 기재를 실란트가 배열된 기재 위에 덮어 씌우고, 배열된 실란트의 종류에 따라 조립된 기재들을 고온 가압(hot press) 또는 가압 또는 자외선 경화 등의 선택된 방법으로 접착시켜 셀을 형성한다. 형성된 셀의 빈 공간 내에 미리 설계된 빈 공간의 부피만큼 정제수 또는 광 조절 매체를 주입한다. 이때 원래의 조성비를 갖는 광 조절 매체(30) 나 다른 조성비의 광 조절 매체(30)를 달성할 수 있는데 이는 미리 설계된 조건에 따라 스페이서 함유 실란트를 배열하고 조립 및 접착 공정의 조건을 조절함으로써 달성할 수 있다. 주입구 밀봉 전에도 탈포(defoaming) 공정을 거친다. 광 조절 매체내에 가교 결합제를 함유한 경우에는 가교 결합제, 수용성 고분자 에테르 유도체 및 수용성 고분자 물질의 농도 및 특성 그리고 자외선 조도(lux)에 따라 자외선을 약 10여초에서 24시간 동안 조사한 후 탈포(defoaming)를 거친후 주입구 밀봉을 한다. 탈포(defoaming)공정은 진공펌프(vacuum pump)에 의해 이루어진다. 셀의 주입구는 스페이서 함유 실란트 배열시 사용되었던 1차 실란트로 밀봉한 후 2차 실란트로 2차 밀봉을 한다. 2차 밀봉까지 마친 광 조절 샌드위치 구조물은 최종적으로 검사공정을 거쳐 최종 제품화된다. 또한 상기공정에서 건조 공정이나 격벽 제거 공정없이 광 조절 매체 적용 후 바로 격벽 옆에 실란트 배열 공정을 진행시킬 수도 있다. 이때 격벽은 스페이서 역할을 하게 된다.

또한, 본 발명의 기본 구조인 도 2a의 제조공정을 예로 설명하자면, 덮개층, 세척 또는 이물제거, 임시 격벽 배열, 광 조절 매체 적용, 건조, 임시 격벽 제거, 조립, 접착, 물 또는 광 조절 매체 주입, 주입구 밀봉, 검사등으로 이루어지는데, 임시 격벽 제거까지는 상기 공정과 같으며, 뒤이어 조립공정에서는 반대쪽의 기재를 건조된 매체가 놓여있는 기재 위에 덮어 씌우고, 기재의 가장자리를 부분적으로 가열 용융시켜 접착시키는 핫멜트 밀봉이나, 미리 접착제가 도포된 기재들을 접착시키는 접착공정을 실시한다. 형성된 셀의 빈 공간 내에 정제수나 광 조절 매체를 주입한다. 주입구 밀봉 전에 탈포(defoaming) 공정을 거친다. 광 조절 매체내에 가교 결합제를 함유한 경우에는 가교 결합제, 수용성 고분자 에테르 유도체 및 수용성 고분자 물질의 농도 및 특성 그리고 자외선 조도(lux)에 따라 자외선을 약 10여초에서 24시간 동안 조사한 후 탈포(defoaming)를 거친후 주입구 밀봉을 한다. 탈포(defoaming)공정은 진공펌프(vacuum pump)에 의해 이루어진다. 셀의 주입구는 스페이서 함유 실란트 배열시 사용되었던 1차 실란트로 밀봉한 후 2차 실란트로 2차 밀봉을 한다. 2차 밀봉까지 마친 광 조절 샌드위치 구조물은 최종적으로 검사공정을 거쳐 최종 제품화된다. 상기의 건조공정에서 광 조절 매체를 완전건조 시키지 않고 미리 설계된 만큼의 부분 건조만 시킬 경우에는 후반부의 물이나 광 조절 매체 주입 공정 없이 진행될 수 있다.

상기의 광 조절 샌드위치 구조물의 2가지 제조공정을 기본으로 도 1b 부터 도3까지, 그리고 그외 여러가지 조합에 따른 광 조절 샌드위치 구조물의 제조에도다른 필요한 공정들을 부가 또는 삭제시켜 적용할 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 구성과 작용을 비교예 및 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 하기의 예에만 국한되지는 않는다.

비교예 1

10 중량부의 폴리 메틸 비닐 에테르와 200 중량부의 정제수로 이루어진 고분자 에테르 수용액을 준비하였다. 준비된 고분자 에테르 수용액은 2 밀리미터 두께, 10 평방 센티미터의 소다회 유리판 2장으로 사이간격 5 밀리미터의 셀로 만들어진 내부 공간에 주입되어 밀봉되었다. 본 샌드위치 구조물은 38℃ 부근에서 광 투과율이 저하되기 시작했으나, 약 50℃ 부터 상 분리형 침전이 시작되었다.

비교예 2

10 중량부의 셀룰로스 2-하이드록시-프로필 에테르(평균 분자량: 약 1,000,000), 3.0 중량부의 황산나트륨과 457 중량부의 정제수로 이루어진 고분자 에테르 수용액을 준비하였다. 준비된 고분자 에테르 수용액은 2 밀리미터 두께, 10 평방 센티미터의 소다회 유리판 2장으로 사이간격 5 밀리미터의 셀로 만들어진 내부 공간에 주입되어 밀봉되었다. 본 샌드위치 구조물은 39℃ 부근에서 광 투과율이 저하되기 시작했으나, 약 60℃ 부터 상 분리형 침전이 시작되었다.

실시예 1.

10 중량부의 셀룰로스 2-하이드록시-프로필 에테르(평균 분자량: 약1,000,000), 500 중량부의 하이드록시에틸 셀룰로스(평균 분자량: 250,000), 황산나트륨 6.5 중량부 및 13,000 중량부의 정제수로 이루어진 광 조절 매체를 준비하였다. 준비된 광 조절 매체는 진공펌프를 이용하여 기포를 제거한 후, 2 밀리미터 두께, 10 평방 센티미터의 소다회 유리판 2장과 두께 5 밀리미터의 스페이서(또는/그리고 밀봉제)로 8 평방 센티미터의 면적을 갖는 셀로 만들어진 내부 공간에 주입되고, 다시 진공펌프를 이용하여 기포를 제거한 후 밀봉되었다. 다시 샌드위치 구조물의 가장자리를 2차 밀봉제로 밀봉처리를 하였다. 본 광 조절 샌드위치 구조물은 상온 25℃에서 투명하였으나 약 38℃ 부터 광 투과율이 저하되어 반투명하게 되었다. 25℃와 65℃에서 반복되는 시험에서도 상 분리형 침전이 없이 안정된 결과를 나타냈다.

실시예 2

10 중량부의 셀룰로스 2-하이드록시프로필 메틸 에테르(평균 분자량: 약 10,000), 10 중량부의 하이드록시에틸 셀룰로스(평균 분자량: 250,000) 및 140 중량부의 정제수로 이루어진 광 조절 매체를 준비하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 5밀리미터 간격의 샌드위치 구조물을 만들어 본 광 조절 매체를 주입하고 시험하였다. 65℃까지의 고온에서도 상 분리형 침전이 없이 안정된 결과를 나타냈고, 약 39℃부터 광 투과율이 저하되기 시작했다.

실시예 3

10 중량부의 셀룰로스 2-하이드록시-프로필 에테르(평균 분자량: 약 370,000), 24 중량부의 셀룰로스 메틸 에테르(평균분자량: 약 86,000 메톡시기: 약 27.5~31.5 %), 51.5 중량부의 규산나트륨액, 132.2 중량부의 하이드록시에틸 셀룰로스(평균 분자량: 250,000) 및 2,875 중량부의 정제수로 이루어진 광 조절 매체를 준비하였다. 실시 예1과 같은 방법으로 샌드위치 구조물을 만들어 본 광 조절 매체를 주입하고 시험하였다. 65℃까지의 온도에서도 안정된 결과를 나타냈고, 약 45℃부터 광 투과율이 저하되기 시작했다.

실시예 4

10 중량부의 폴리 메틸 비닐 에테르, 64 중량부의 폴리비닐 알코올(80% hydrolyzed), 중크롬산나트륨 11 중량부 및 1,025 중량부의 정제수로 이루어진 광 조절 매체를 준비하였다. 2 밀리미터 두께, 10 평방 센티미터의 소다회 유리판위에 약 1.5 밀리미터 두께와 폭을 갖는 점착 테이프로 8평방 센티미터의 면적을 갖는 상층부가 개방된 셀을 만들고, 개방된 셀 안에 준비된 광 조절 매체를 적용시킨 후 건조시켰다. 적당히 건조되면 점착테이프를 제거한 후, 똑같은 크기의 또 다른 한 장의 소다회 유리판에 밀봉제(다우코닝사의 실리콘 실란트)로 약 1.5 밀리미터 두께와 2 밀리미터의 폭의 격벽을 갖는 8평방 센티미터의 면적의 개방된 셀을 만들고, 점착테이프가 제거되어 건조된 매체만이 남아있는 유리판과 압착시켜 셀을 만들었다. 개방된 셀을 만들 때 밀봉제에 의한 셀의 격벽에는 약 1.0 밀리미터 두께의 스페이서(유리 알)가 제공되었다. 밀봉제가 충분히 건조하면 다시 셀 안으로 정제수한 물을 주입한 후 건조된 매체가 물을 충분히 흡수하도록 약 2시간 방치하고 임시 밀봉시켰다. 임시 밀봉된 구조물을 자외선에 약 3시간 30분동안 노출시켰다. 매체는 처음에 노란색이다가 점차로 암갈색 그리고 마지막으로는 암록색으로 변하였다. 색이 변하면서 기포가 발생하였다. 임시 밀봉을 제거한 후 진공펌프로 구조물 내의 기포를 제거하고 다시 2차 밀봉제로 밀봉처리를 하였다. 광 조절 샌드위치 구조물을 만들어 시험하여 65℃까지의 온도에서도 안정된 결과를 나타냈고, 약 30℃부터 광 투과율이 저하되기 시작했다.

실시예 5

10 중량부의 폴리 메틸 비닐 에테르, 106 중량부의 말레인산-메틸비닐 에테르 공중합물, 1080 중량부의 알코올수(24.5 중량 퍼센트의 프로필렌 글리콜 함유)로 이루어진 광 조절 매체를 준비하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 5밀리미터 간격의 샌드위치 구조물을 만들어 본 광 조절 매체를 주입하고 시험하였다. 65℃까지의 온도에서도 안정된 결과를 나타냈고, 약 40℃부터 광 투과율이 저하되기 시작했다.

실시예 6

10 중량부의 셀룰로스 2-하이드록시-프로필 에테르(평균 분자량: 약 100,000), 100 중량부의 폴리 비닐 알코올, 0.3 중량부의 황산나트륨, 13.5 중량부의 중크롬산 나트륨 및 1,300 중량부의 정제수로 이루어진 광 조절 매체를 준비하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 샌드위치 구조물을 만들어 본 광 조절 매체를 주입하고, 가교결합 반응을 일으키기 위하여 자외선을 1시간 조사한 후 시험하였다. 65℃까지의 온도에서도 안정된 결과를 나타냈고, 약 40℃부터 광 투과율이 저하되기 시작했다.

실시예 7

10 중량부의 셀룰로스 2-하이드록시-프로필 에테르(평균 분자량: 약 370,000), 68 중량부의 폴리비닐 피롤리돈(평균 분자량: 약 360,000), 황산나트륨 4.0 중량부, 13 중량부의 4,4'-디아지도스틸벤-2,2'-디술폰산 및 1,190 중량부의 정제수로 이루어진 광 조절 매체를 준비하였다. 준비된 광 조절 매체는 진공펌프를 이용하여 기포를 제거한 후, 0.2 밀리미터 두께, 10 평방 센티미터의 2겹짜리 PET 필름 2장으로 핫 멜트 밀봉에 의해 8 평방 센티미터의 면적을 갖는 셀로 만들어진 내부 공간에 주입되고, 가교결합 반응을 일으키기 위하여 자외선에 12시간을 조사한 후 다시 탈포시킨 후 밀봉하였다. 65℃까지의 온도에서도 안정된 결과를 나타냈고, 약 46℃ 에서부터 광 투과율이 저하되기 시작했다.

이상 설명하고 실시예 및 비교예를 통하여 살펴본 바와 같이, 본 발명의 광 조절 샌드위치는 강제적인 외부에너지의 공급없이 단지 주변 온도의 상승과 하강에 따라 자동적으로 광 투과율을 조절할 수 있고, 저렴한 비용으로 소형 면적부터 대형 면적까지 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 광 조절 샌드위치는 건물의 창, 수송기관의 창, 자동차 백미러, 자동차 선루프, 유리 문, 온실, 칸막이, 샤워 부스(shower stall), 욕조 칸막이(bath tub enclosure), 햇빛 가리개(sun shade), 커튼, 각종 블라인드, 롤 스크린, 장난감, 광고수단, 패션 및 악세사리, 병, 컵, 접시, 전등용 갓과 등과 같은 광 조절과 미적 디자인 및 에너지 절약 등 다양한 용도에 적용될 수 있다.

Claims (8)

1. 셀룰로스 메틸 에테르, 셀룰로스 에틸에테르, 셀룰로스 2- 하이드록시프로필 메틸 에테르, 셀룰로스 2-하이드록시-프로필 에테르, 폴리 메틸 비닐 에테르에서 선택되는 1종 이상의 수용성 고분자 에테르 유도체와 폴리아크릴산, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리아크릴 아미드, 하이드록시에틸 셀룰로스, 카르복시 메틸 셀룰로스(나트륨염), 젤라틴, 비닐알콜-아크릴아미드 공중합물, 비닐피롤리돈-아크릴아미드 공중합물, 디아세톤 아크릴아미드-아크릴아미드 공중합물, 말레인산-메틸비닐 에테르 공중합물에서 선택되는 1종 이상의 수용성 고분자 물질, 그리고 정제수(purified water) 또는 알콜수(alcoholic water)로 이루어진 투명 또는 반투명의 용액으로 10 중량부의 수용성 고분자 에테르 유도체가 10 중량부 내지 860 중량부의 수용성 고분자 물질에 분산된 상온에서는 투명하지만 온도가 상승함에 따라 광 투과율을 감소시키는 것을 특징으로 하는 광 조절 매체.
2. 제 1항에 있어서, 알카리 또는 알카리토류의 금속이온을 갖는 염화물, 황산화물, 아황산화물, 질산화물, 수산화물에서 선택되는 1종 이상의 수용성 금속염이 첨가되는 것을 하는 것을 특징으로 하는 광 조절 매체.
3. 제 1항에 있어서, 중크롬산 암모늄, 중크롬산나트륨, 벤지딘 테트라조늄 염화물, 3,3‘-디메틸벤지딘 테트라조늄 염화물, 4,4’-디아미노디페닐라민 테트라조늄 염화물, 3,3‘-디에틸벤지딘 테트라조늄 황산화물, 디아조디페닐라민의 포르말린 축합물이나 그 이중염, 4,4’-디아지도스틸벤-2,2‘-디술폰산 또는 그 염, 4,4’-디아지도벤잘라세토페논-2-술폰산, 4,4‘-디아지도스틸벤-2-카르복시산 또는 그 염, 4,4’-디아미노스틸벤-2,2‘-디술폰산 디소듐염에서 선택되는 1종 이상의 수용성 가교 결합제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 광 조절 매체.
4. 제 1항의 광 조절 매체가 최소한 한 부분이 투명하여 내부가 보이는 셀 내에 채워져 밀봉된 광 조절 샌드위치 구조물.
5. 제 4항에 있어서, 광 조절 매체와 한쪽면의 덮개층 사이에 전체 또는 부분적으로 가열 또는 냉각수단을 구비한 광 조절 샌드위치 구조물.
6. 제 4항에 있어서, 상기 셀을 구성하는 최소한 한 부분이 임의의 화상패턴임을 특징으로 하는 광 조절 샌드위치 구조물.
7. 평균 분자량이 10,000 내지 1,000,000인 1종 이상의 수용성 고분자 에테르 유도체와 평균 분자량이 9,000 내지 1,000,000인 1종 이상의 수용성 고분자 물질 그리고 정제수 또는 알콜수로 이루어진 투명 또는 반투명의 용액으로 10 중량부의 수용성 고분자 에테르 유도체가 10 중량부 내지 860 중량부의 수용성 고분자 물질에 분산된 광 조절 매체를 최소한 한 부분이 투명하여 내부가 보이는 셀을 구성하는 속이 빈 물체 내에 주입시킨후 밀봉시키거나, 셀을 구성하는 한쌍의 기재 중 하나의 기재 위에 광 조절 매체를 적용(코팅)하여 건조시킨 후 나머지 다른 기재를 덮고 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 광 조절 샌드위치 구조물의 제조방법.
8. 제 4 항에 있어서, 광 조절 매체와 한쪽면의 덮개층 사이에 전체 또는 부분적으로 가열 및 냉각수단을 구비한 광 조절 샌드위치 구조물.