KR101020879B1 - 고분자 분산 액정형 스마트윈도우의 전극제조를 위한전기전도성 고분자 코팅 조성물 - Google Patents

고분자 분산 액정형 스마트윈도우의 전극제조를 위한전기전도성 고분자 코팅 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우의 전극제조를 위한 전기전도성 고분자의 전극코팅 조성물에 관한 것으로, 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트 와 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜) 전도성 고분자로부터 제공된다.
[화학식 1]
Figure 112008048924155-pat00001
상기 식에서, X는 수소 혹은 메틸기이고, Y는 메틸렌 에틸렌 또는 프로필렌기 이며, R는 메틸기 혹은 에틸기이다.
또한, 본 발명은 상기 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트와 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜) 전도성 고분자를 함유한 전기 전도성 고분자의 전극코팅 조성물이 제공된다.
본 발명에 따른 전기 전도성 고분자는, 전극 코팅 조성물로부터 유도되는 전극이 유기 바인더 물질을 포함하고 있기 때문에, 내구성이 있는 코팅막을 형성하고 외부 충격으로부터 크랙(crack) 발생을 최소화 할 수 있는 장점을 가지고 있다.
고분자 분산형 액정막 (PDLC), 스마트 윈도우, 전도성 고분자 전극

Description

고분자 분산 액정형 스마트윈도우의 전극제조를 위한 전기전도성 고분자 코팅 조성물 {Electrically conducting polymer coating composition for producing electrically conducting electrodes of polymer dispersed liquid crystal smart window}
본 발명은 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우 전극을 위한 전기전도성 코팅조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트리알콕시실란알킬 (메타)아크릴레이트 와 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)으로부터 제조되는 전기전도성 코팅조성물로서, 폴리카보네이트(PC) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 고분자 필름에 습식코팅 방법으로 코팅하고, 이를 자외선 및 열 경화하여 우수한 전기전도도 및 투명도의 코팅막을 제공하는 것이다.
고분자 분산 액정 (polymer dispersed liquid crystal, PDLC)은 고분자 매트릭스에 마이크론 사이즈의 액정 방울을 균일하게 분산시킨 재료로, 액정 디스플레이 및 스마트 윈도우 등과 같은 첨단 소재로서의 산업적 응용이 기대되기 때문에 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 고분자 분산 액정막은 전압을 인가하면 액정이 전기장 방향으로 배향하기 때문에 광투과로 인해 투명하게 되며, 전압을 제거하면 액정은 다시 무질서 상태로 변화되어 불투명하게 된다. 현재 전기의 온-오프 스위칭에 의해 광학적 특성이 달라지는 스마트 윈도우는 사무실 내부의 칸막이나 아파트나 주택의 고급 인테리어 창 또는 문유리로 사용되며, 빌딩의 벽에 설치되는 창유리로 이용되고 있다.
그러나, 스마트 윈도우에 사용되고 있는 전극재료로 인듐틴옥사이드(ITO)가 코팅된 유리나 고분자 필름은 인듐이 희금속이어서 가격이 고가이고 진공증착 방법으로 코팅하기 때문에 제조공정이 복잡하다는 단점을 가지고 있다. 특히, 진공증착에 의한 고분자 필름의 인듐틴옥사이드 코팅은 외부 충격에 쉽게 크랙이 발생하여 플렉서블 윈도우 제조에 제약이 되고 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 제조공정이 간단하고 내구성이 강한 새로운 플렉서블 전극개발이 필수적으로 필요하다. 또한, 플렉서블 전극을 위한 전도성 물질은 인듐틴옥사이드(ITO)와 비교하여 안정성 및 전기전도도가 근접할 필요가 있다.
전기전도성 고분자는 일반고분자의 특성인 가공성과 유연성을 유지하며 금속과 같은 광학특성 및 전기전도성 갖는 유기 물질로서 많은 개발이 이루어지고 있다. 고분자 분산 액정형 윈도우 제조에 있어, 전기전도성 고분자의 응용은 1996년 Harlev 등이 폴리아닐린을 전극재료로 사용이 최초로 보고되었다(E. Harlev, T. Gulakhmedova, I. Rubinovich, G. Aizenshtein, Adv. Mater., 8, 994(1996). 2003 년에는 Roussel 등은 전극물질로서 폴리아닐린, 폴리피롤(polypyrrol) 그리고 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)을 각각 전극으로 사용 고분자 분산 액정형 윈도우를 제조하여 비교하였다(F. Roussel, R. Chan-Yu-King, J.-M. Buisine, Eur. Phys. J., E11, 51(2003). 이들 연구들은 보다 유연하고 가공성이 있는 전기 전도성 고분자를 사용한다는 점에서 기술적 진보는 이루었지만 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)와 같은 기재필름에 전도성 고분자가 코팅되어 있기 때문에 층간 부착이 열악하고 고분자 액정 분산제조 공정에 적용되는 액정분산 광경화 접착제와 접촉 시 용해되어 전극으로 기능을 잃어버리는 문제점으로 대두되고 있다. 이와 같은 결점은 전기전도성 고분자의 고분자 분산 액정형 스마트윈도우의 적용에 걸림돌이 되고 있다.
이에 본 발명의 목적은 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우의 전극 코팅물질로서 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)에 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트를 첨가하여 전기전도성을 손상시키지 않으면서 경화도막을 유도하여 전도성 코팅막의 내구성을 향상시키는 전기전도성 코팅조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 전기전도성 코팅조성물을 이용하여 고분자 분산액정형 스마트윈도우의 전극제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 액정 및 고분자 수지 조성물과 접촉에 용해되지 않고 PET에 부착성이 우수한 전기 전도성 코팅막을 제조할수 있는 전기전도성 코팅 조성물을 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)과 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트로부터 얻을 수 있었으며, 본 발명은 이에 기초하여 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112008048924155-pat00002
상기 식에서, X는 수소 혹은 메틸기이고, Y는 메틸렌, 에틸렌 또는 플로필렌기 이며, R는 메틸기 혹은 에틸기이다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)을 사용하며 특히 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)은 분산제로서 폴리(스티렌술폰산)을 사용하는 것이 분산성과 용해성 및 균일성에서 매우 좋다. 이들은 관련 분산성 등은 화학식 2와 같다.
[화학식 2]
Figure 112008048924155-pat00003
본 발명에 따른 전기전도성 코팅조성물은 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트 0.2~10 중량%, 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜) 30~60 중량%와 광개시제 0.01~0.7 중량% 및 나머지 용매로 구성된다.
또한 본 발명의 전기전도성 코팅조성은 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트 0.2~10 중량%, 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜) 30~60 중량%, 광개시제 0.01~0.7 중량% 및 조용제는 1~7 중량%와 표면에너지 첨가제 0.1~0.5 중량%에서 선택되는 하나 이상의 성분, 유기용매 10~70중량%로 구성된다.
이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트는 광경화가 가능한 (메타)아크릴그룹과 열경화가 가능한 알콕시실란그룹을 가지고 있어, 저온경화(<130℃)가 가능하여 플라스틱 코팅공정에 용이하다. 또한 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트는 전도성고분자를 적은 양으로 결합시켜 전기전도성 저하 없이 코팅막을 제공하므로, 본 발명의 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트의 역할은 중요하다.
본 발명의 상기 트리알콕시실란 알킬 (메타)아크릴 유도체는 아래 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112008048924155-pat00004
상기 식에서, X는 수소 혹은 메틸기이고, Y는 알킬렌기로서 에틸렌 또는 프로필렌기 이며, R는 메틸기 혹은 에틸기이다.
이 때, 상기 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴 유도체는 3-(트리메톡시실릴)프로필 아크릴레이트, 3-(트리메톡시실릴)프로필메타크릴레이트가 대표적으로 미국 다우코팅사 혹은 일본 신네츄사로부터 구입할 수 있다.
본 발명의 전기전도성 코팅액 조성물에서 트리알콕시실란 알킬 (메타)아크릴레이트가 0.2 중량% 보다 적게 포함될 경우 전기 전도성 고분자 결합제 역할을 충 분하지 못해 전도성 코팅막의 유연성 및 내구성이 떨어진다. 또한 본 발명의 전기전도성 코팅액 조성물에서 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트 10 중량% 보다 많이 포함될 경우 전기전도성 도막의 유연성 및 내구성은 우수하나 전기 전도성 고분자 상대적 양이 적게 되어 코팅 전기전도도가 떨어지는 문제점이 발생된다.
한편, 본 발명에 따른 화학식 2로 표시된 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)은 전기전도성을 부여하는 물질로 폴리(스타이렌술포닉산)과 함께 물에 분산되어 있는 것이 코팅이 균일성을 위하여 매우 좋다. 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)과 폴리(스타이렌술포닉산)은 나노입자 상태로 물에 0.5~2 중량% 분산되어 있다. 본 발명의 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)은 독일 Bayer사의 Baytron P, Baytron PAG, Baytron PH를 구매하여 사용하였다. 본 발명의 전기전도성 코팅액 조성물에서 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜) 중량%가 30 중량% 보다 적게 포함될 경우 코팅 전기전도도가 낮아 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우의 전극으로 사용할 수 없다. 또한 본 발명의 전기전도성 코팅액 조성물에서 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜) 중량%가 60% 보다 많이 포함될 경우 전기 전도도는 우수하나 트리알콕시실란 알킬 (메타)아크릴레이트의 상대적 양이 적게 되어 전도성 도막의 유연성 및 내구성은 떨어지는 문제점이 발생된다.
한편, 상기 조용제는 N-메틸피롤리돈, 에틸렌글리콜, 디메틸포름아마이드로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 것이 바람직하다. 본 발명의 조용제는 전기전도성 고분자인 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)의 용해도를 증가시켜 102 정도 전기 전도도를 상승시키는 결과를 얻었다. 따라서 본 발명의 전기전도성 코팅조 성물은 상기 조용제 1~7 중량% 사용이 바람직하며 1 중량% 이하로 사용될 경우 전기전도도 증가 효과가 없으며 7 중량% 이상 사용할 경우 비점이 높은 조용제가 전기전도성 코팅막에 잔존하여 도막물성이 열화되는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 전기 전도성 코팅 조성물은 코팅공정의 작업성을 위해 희석제로 유기용매를 사용하여 점도를 제어할 필요가 있다. 따라서 전기전도성 코팅액 조성물에서 사용되는 유기용매는 전기전도성 분산매인 물과 혼화성이 있는 알코올이 바람직하며 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택되어 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명의 전기전도성 코팅조성물은 프라스틱 필름(PET 혹은 PC)표면에 코팅공정에 습도막의 소재 젖음성 및 평활도 향상을 위해 표면에너지 첨가제를 사용할 수 있다. 표면에너지 첨가제는 수용성이 적합하며 미국 에어프로덕트사의 Dynol 604, 독일 BYK 348이 바람직하다. 본 발명의 전기 전도성 코팅조성물의 표면에너지 첨가와 솔벤트는 적정사용량은 전기 전도도 및 코팅 도막 물성에는 크게 영향을 주지 않으나 표면에너지 첨가제는 0.1~0.5 중량% 바람직하며 유기용매는 적절한 코팅 점도를 유지하기 위하여 10~70중량%가 요구된다.
본 발명에 따른 상기 광개시제는 전기 전도성 결합제로 사용되는 트리알콕시실란 알킬 (메타)아크릴레이트 광경화 반응을 위해 필요하다. 광개시제는 자유라디칼계 광개시제로서는 1-히드록시 시클로헥실페닐케톤 및 α,α-디메톡시-α'-히드록시 아세토 페논 등이 있으며, 현재 시판되는 스위스 시바가이사의 Irgacure 184, Darocur 1173 또는 코오롱 유화의 UVICURE 204 등의 상품 등이 있다. 그 사용량은 최종생성물을 기준으로 약 0.01~0.7 중량%가 바람직한데, 이때 0.01 중량%에 미달되면 미반응 물질에 생겨서 물성이 저하되고, 만약 0.7중량%를 초과하게 되면 미반응 개시제가 남아 있어 내후성이 저하된다.
본 발명의 전기전도성 코팅조성물은 트리알콕시시실란알킬아크릴레이트, 용매, 분산제, 조용제, 광개시제 등을 성분을 혼합한 혼합물에 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)을 적하하면서 교반함으로서 제조된다.
상기 제조된 전기전도성 코팅조성물은 PET 필름(일본 Toray사 Toyobo 4300)필름에 통상적으로 복수회, 좋게는 10~100회정도 바-코터로 코팅하고 60 ℃ 10분 등의 다양한 건조조건에서 유기용매를 휘발시켜 건조한다. 이어서 상기 건조된 표면에 고압,중압 등의 수은등을 이용하여 광경화하는데, 그 예로는 80 W/cm 중압 수은 램프를 사용하는 경우 등 다양하게 조절하여 사용할 수 있다. UV 경화 후 100℃이상, 좋게는 100~180℃ 오븐에서 수분 내지 수시간 가열하여 열경화하여 고분자 분산 액정 스마트 윈도우를 위한 전극 필름을 얻는다. 이때 전극 필름의 면저항은 500 ~800 Ω/sq 범위를 갖고 있어 고분자 스마트 윈도우의 전극필름에서 요구되는 전기전도도를 만족한다. 또한 전극 표면이 결합제로 경화되어 있어 굴곡(bending) 및 스크랫치에 대한 저항성이 우수한 내구성을 가지고 있을 뿐만 아니라 우수한 전도도가 유지된다.
본 발명에 의한 전기전도성 코팅 조성물이 코팅된 플라라스틱 필름의 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우의 전극으로 사용되어 성능평가를 위하여 아래와 같은 공정으로 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우를 위한 전극셀을 제조할 수 있다. 본 발명의 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우를 위한 셀은 도 2에 같이, 기재(substrate)의 표면에 상기 전기전도성 코팅조성물로 코팅된 전도성고분자 필름층(Conducting Polymer Thin Film Layer)의 사이에 고분자 분산형 액정막 수지 조성물이 채워져 전압인가에 따라 on-off 하게 된다.
상기 고분자 분산형 액정막 수지 조성물은, 예를 들어, 적어도 하나 이상의 싸이올(thiol)기를 갖는 싸이올계 프리폴리머 10~50 중량%; 단관능성 또는 다관능성의 아크릴계 모노머, 또는 비닐 에테르계 모노머 10~60 중량%; 액정 화합물 20~70 중량%; 광개시제 2~7 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 싸이올계 프리폴리머는 적어도 하나 이상의 싸이올기를 갖는 싸이올계 수지로서, 예를 들어 아킬 3-메캅토프로피오네이트, 알킬티오코레이트, 알킬싸이올, 광개시제가 포함되어 있는 미국 놀랜드사의 노아(NOA) 65, 68 등이 바람직하고, 그 사용량은 최종 생성물을 기준으로 10~50 중량%인 것이 바람직한데, 이때 10중량%에 미달되면 액정과 충분한 상분리가 되지 않고, 만약 50중량%를 초과하게 되면 광학특성이 저하된다.
한편, 상기 아크릴계 모노머로는 히드록시에틸 아크릴레이트(HEA), 히드록시에틸 메타아크릴레이트(HEMA), 1,6-헥산디올아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌 글리콜디아크릴레이트(TPGDA) 및 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 등이 있으며, 비닐 에테르계 모노머로서는 부탄디올 모노비닐에테르, 1,4-시클로헥산 디메탄올 모노비닐에테르 및 트리에틸렌글리콜 디비닐에테르 등이 있다. 이때 상기 아크릴계 모노머 또는 비닐 에테르계 모노머의 사용량은 최종생성물을 기준으로 약 10~60 중량%가 바람직한데, 이때 10중량%에 미달되면 경화속도가 저하되고, 만약 60중량%를 초과하게 광학특성이 응답속도가 저하된다.
또한, 상기 액정 화합물은 네마틱, 스메틱 또는 콜레스테릭 액정 화합물이 바람직하며, 예를 들어, 현재 시판되는 독일 EM 또는 Merk사의 E7, E63 및 HoffmanLaRoche사의 ROTN 404가 사용될 수 있다. 이때 상기 액정 화합물의 사용량은 최종생성물을 기준으로 20~77.9 중량%가 바람직한데, 이때 20중량%에 미달되면 광학특성이 저하되고, 만약 77.9중량%를 초과하게 되면 경화 속도가 저하된다.
상기 광개시제는 자유라디칼계 광개시제로서는 1-히드록시 시클로헥실페닐케톤 및 α,α-디메톡시-α'-히드록시 아세토 페논 등이 있으며, 현재 시판되는 스위스 시바가이사의 Irgacure 184, Darocur 1173 또는 코오롱 유화의 UVICURE 204 등의 상품 등이 있다. 그 사용량은 최종생성물을 기준으로 약 2~7중량%가 바람직한데, 이때 2 중량%에 미달되면 미반응 물질에 생겨서 물성이 저하되고, 만약 7중량%를 초과하게 되면 미반응 개시제가 남아 있어 내후성이 저하된다. 또한 선택적으로, 양이온계 광개시제와 기타 첨가제가 사용될 수도 있다.
상기 표 5에서와 같이, 본 발명에 의한 전기전도성 고분자 코팅 조성물에 의해 제조된 전기전도성 코팅필름을 전극으로 사용한 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우는 굴곡 후 크랙 발생에 대한 저항성이 우수하여 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다. 또한 인듐틴옥사이드 증착된 PET필름과 비교하여 제조공정이 단순하고 가격이 저렴한 장점을 가지고 있다.
즉, 본 발명에 의하면, 전기 전도성 코팅 필름을 전극으로 사용한 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우 셀은 90o 굴곡 후에도 광 투과도 및 응답속도에 큰 변화가 없으며, 외관상으로도 변색이 되지 않는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 종래 기술의 문제점인 고분자 분산형 액정막형 플렉서블한 스마트 윈도우의 내구성을 개선시킬 수 있으므로 실내뿐만 아니라 건축물의 외장용 스마트 윈도우의 설치 확대를 기대할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1-5
전기전도성 코팅조성물은 아래 표1 의 조성비로 트리메톡시실란 프로필 아크릴레이트 중량% 및 광개시제 Darocur 1173 중량%를 달리하여 실시예 1~5를 제조하였다.
[표 1] 전기전도성 코팅조성물 배합 1
Figure 112008048924155-pat00005
대표적인 실시예 1의 전기전도성 코팅 조성물 제조공정 및 고분자 분산 액정형 스마트 윈도 전극을 위한 코팅 공정을 자세히 설명하면 다음과 같다. 실시예 2~5는 실시예 1과 동일한 단계로 실험하였다.
트리메톡시실란프로필아크릴레이트는 0.2575 중량%, 이소프로판올 26.67중량%, Dynol 604 0.15 중량%, N-메틸 피롤리돈 1.29 중량% 그리고 광개시제 Darocur 1173 0.0032 중량%를 넣고 교반한다. 상기 제조된 혼합물에 Baytron PAG 21. 46 중량%를 서서히 교반하면서 적가하여 제조된다.
상기 제조된 전기전도성 코팅조성물은 PET 필름(일본 Toray사 Toyobo 4300)필름에 28번 바-코터로 코팅하고 60 ℃ 10분 동안 유기용매를 휘발시켜 건조한다. 그리고 80 W/cm 중압 수은 램프를 사용하여 광경화 하였다. UV 경화 후 120 ℃ 오븐에서 2시간 동안 열 경화하여 고분자 분산 액정 스마트 윈도우를 위한 전극 필름을 얻는다. 실시예 1~5의 코팅조성물에 따른 코팅필름의 물리화학적 물성 시험결과를 요약하면 표2 같다.
[표 2] 전기전도성 코팅필름의 물성
Figure 112008048924155-pat00006
실시예 6-10
트리메톡시실란프로필아크릴레이트 대신 트리메톡시실란프로필메타크릴레이트를 사용하는 것을 제외하고는 상기 1~5와 동일한 방법으로 실시 하였다.
[표 3] 전기전도성 코팅조성물 배합 2
Figure 112008048924155-pat00007
상기 실시예 1-5과 동일한 방법으로 코팅하여 도막물성을 평가 하였다.
[표 4] 전기전도성 코팅필름의 물성
Figure 112008048924155-pat00008
실시예 11-20
실시예 1~10의 조성물의 배합으로 코팅된 PET 필름 전극을 각각 사용하여 고분자 액정 분산 스마트 윈도우 셀을 하기와 같이 제작하였다 (도 2참조).
고분자 분산형 액정막 수지 조성물로서 Merk사의 E7 네마틱 액정 화합물 60 중량%, 놀랜드사의 NOA65 25 중량%, 헥산디올 디아크릴레이트 10 중량%, 광개시제 (시바가이기사, Irgacure 184) 5 중량%를 포함하는 자외선 경화형 고분자 분산 액정막 수지 조성물을 제조 하였다.
상기 혼합물을 5 시간 동안 교반기에 넣어 균질하게 섞은 후, 실시예 3의 전기전도성 코팅된 2개의 PET 필름 사이에 균일하게 분포시켰다. 원하는 매질의 두께를 조절하기 위하여 ITO 사이에 스페이서 (20㎛)를 사용하였고 압착 롤러로 균일하게 막두께를 조절하였다. 준비된 샘플은 중압-수은 램프 (3.5 mW/cm2)를 이용하여 자외선 경화시켜 하기 그림 2와 같이 단자를 연결하여 스마트 윈도우 셀을 제작하였다. 물성은 하기에 기재된 [측정항목]에 기재된 방법에 의해 물성을 측정하여 표 5에 수록하였다.
비교예 1
실시예 3의 전기전도성 고분자 코팅된 PET 필름 대신 일본 Toray사 인듐틴옥사이드 증착된 PET필름 전극을 사용하여 실시예 11과 같이 고분자 액정 분산 형스마트 윈도우 셀을 제작하였다. 하기 측정 방법에 따라 실시예 11~20 및 비교예 1의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
[측정항목]
액정 분산형 스마트 윈도우 셀 필름의 90o 3회 굴곡 후 투과도, 응답속도 평가하였다. 550 nm에서 가시광선 투과도를 결정하였다. 아래 도 3은 인가전압에 따른 투과도를 인듐틴옥사이드 증착 필름을 전극으로 사용한 고분자 액정 분산 스마트윈도우 셀과 본 발명의 전기전도성 고분자 코팅 PET필름을 전극으로 사용한 고분자 액정 분산 스마트윈도우 셀(실시예 13) 을 비교하였다. 구동전압은 도 3에 나타낸 것과 같이 인가전압에 따른 투과도를 측정하여 변곡점에 해당하는 인가전압을 평가하였다.
[표5] 고분자 분산형 액정 스마트윈도우 셀의 안정성 평가
Figure 112008048924155-pat00009
(육안으로 판단 했을 때 외관의 크랙이 발생되면 확인되면 불량, 크랙이 확인되지 않은 경우 양호로 표기함)
도 1은 실시예 3에 의해서 코팅된 전기전도성 PET 필름의 단면을 전자현미경 사진이고,
도 2는 고분자 액정 분산형 스마트 윈도우 셀 모식도이며,
도 3은 인가전압에 따른 투과도 변화(실시예 13 및 비교예)를 나타낸 것이다.

Claims (11)

  1. 고분자 분산 액정형 스마트 윈도우의 전극 코팅물질로서 하기 화학식 1의 트리알콕시실란알킬(메타)아크릴레이트 0.2~10 중량%, 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜) 30~60 중량%, 광개시제 0.01~0.7 중량% 및 유기용매를 포함하여 자외선 및 열에 의해 광경화 및 열경화가 동시에 이루어질 수 있도록 하는 전기전도성 코팅 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112010047916024-pat00010
    (상기 식에서, X는 수소 혹은 메틸기이고, Y는 알킬렌기 이며, R는 메틸기 혹은 에틸기이다. )
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기전도성 코팅조성물은 전체 조성물에 대하여, 조용제 1~7 중량% 및 표면에너지 첨가제 0.1~0.5 중량%를 더 함유하는 전기전도성 코팅조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)는 폴리솔포닉산에 의해 물에 분산됨을 특 징으로 하는 폴리(에틸렌디옥시 싸이오펜)인 전기전도성 코팅조성물.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 [화학식 1]이 3-(트리메톡시실릴)프로필 아크릴레이트, 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 성분인 전기전도성 코팅조성물.
  5. 제 2항에 있어서,
    조용제는 N-메틸 피롤리돈, 에틸렌 글리콜, 디메틸 포름아마이드에서 선택되는 하나 이상의 성분인 전기전도성 코팅조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유기 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올에서 선택되는 하나 이상의 성분인 전기전도성 코팅조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광개시제는 1-히드록시 시클로헥실페닐케톤, α,α-디메톡시-α’-히드록시 아세토 페논 및 벤조페논에서 선택되는 하나 이상의 전기전도성 코팅조성물.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 표면에너지 첨가제는 코팅공정에 습도막의 소재 젖음성 및 평활도 향상을 위해 사용됨을 특징으로 하는 전기전도성 코팅 조성물.
  9. 제 5항 내지 제8항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리(에틸렌디옥시싸이오펜)는 폴리솔포닉산에 의해 물에 분산됨을 특징으로 하는 폴리(에틸렌디옥시 싸이오펜)인 전기전도성 코팅조성물.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 [화학식 1]이 3-(트리메톡시실릴)프로필 아크릴레이트, 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 성분인 전기전도성 코팅조성물.
  11. 제 1항 또는 제 2항의 전기전도성 코팅조성물에 의해서 폴리카보네이트 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름에 코팅 및 경화(자외선 및 열)되어 얻어진 전기전도성 필름을 전극으로 사용하여 제조되는 고분자 분산 액정형 스마트윈도우.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160049462A (ko) * 2014-10-27 2016-05-09 주식회사 엘지화학 중성화된 전도성 고분자 투명전극을 포함하는 고분자 분산형 액정 소자 및 이의 제조방법
WO2016068546A3 (ko) * 2014-10-27 2016-06-23 주식회사 엘지화학 중성화된 전도성 고분자 투명전극을 포함하는 고분자 분산형 액정 소자 및 이의 제조방법
KR101976411B1 (ko) 2017-11-10 2019-05-10 한국과학기술연구원 음향출력이 가능한 스마트 윈도우 및 그 제조방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101147536B1 (ko) * 2009-04-28 2012-05-21 주식회사 큐시스 전자파 차폐 기능의 투명 전기 전도성 코팅제
JP6450998B2 (ja) 2014-03-07 2019-01-16 エルジー・ケム・リミテッド 光変調装置｛ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ｝
WO2015133862A1 (ko) * 2014-03-07 2015-09-11 주식회사 엘지화학 광변조 장치
KR102453899B1 (ko) * 2017-12-28 2022-10-12 현대자동차주식회사 운송 수단용 고분자 분산형 액정 필름
KR102096418B1 (ko) 2018-12-05 2020-04-03 서울대학교산학협력단 과포화 용액의 가변 상변화를 활용한 스마트 윈도우
WO2024052363A1 (en) * 2022-09-08 2024-03-14 Merck Patent Gmbh Polymerizable liquid crystal material and polymerized liquid crystal film

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070012297A (ko) * 2006-12-21 2007-01-25 호봉식 그린 엠 배양균 포함 알콜성음료 및 일반음료 제조 방법
KR20080098104A (ko) * 2007-05-04 2008-11-07 한양대학교 산학협력단 메타 데이터 저장 방법 및 메타 데이터 저장 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070012297A (ko) * 2006-12-21 2007-01-25 호봉식 그린 엠 배양균 포함 알콜성음료 및 일반음료 제조 방법
KR20080098104A (ko) * 2007-05-04 2008-11-07 한양대학교 산학협력단 메타 데이터 저장 방법 및 메타 데이터 저장 시스템

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160049462A (ko) * 2014-10-27 2016-05-09 주식회사 엘지화학 중성화된 전도성 고분자 투명전극을 포함하는 고분자 분산형 액정 소자 및 이의 제조방법
WO2016068546A3 (ko) * 2014-10-27 2016-06-23 주식회사 엘지화학 중성화된 전도성 고분자 투명전극을 포함하는 고분자 분산형 액정 소자 및 이의 제조방법
KR101723184B1 (ko) 2014-10-27 2017-04-04 주식회사 엘지화학 중성화된 전도성 고분자 투명전극을 포함하는 고분자 분산형 액정 소자 및 이의 제조방법
US10642108B2 (en) 2014-10-27 2020-05-05 Lg Chem, Ltd. Polymer dispersed-type liquid crystal element comprising neutralized conductive polymer transparent electrode and method for producing same
KR101976411B1 (ko) 2017-11-10 2019-05-10 한국과학기술연구원 음향출력이 가능한 스마트 윈도우 및 그 제조방법

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