JP2020530128A - 光学デバイス - Google Patents

Abstract

本出願は光学デバイスに関するものである。本出願は透過率の可変が可能な光学デバイスを提供し、このような光学デバイスは、サングラスやＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）またはＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）用アイウェア（ｅｙｅｗｅａｒ）等のアイウェア類、建物の外壁や車両用サンルーフなどの多様な用途に使用され得る。

Description

本出願は２０１７年１１月２８日付出願された大韓民国特許出願第１０−２０１７−０１６０７６２号に基づいた優先権の利益を主張し、該当大韓民国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。

本出願は光学デバイスに関するものである。

液晶化合物を利用して透過率を可変できるように設計された光学デバイスは多様に知られている。

例えば、ホスト物質（ｈｏｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）と二色性染料ゲスト（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｄｙｅ ｇｕｅｓｔ）の混合物を適用した、いわゆるＧＨセル（Ｇｕｅｓｔ ｈｏｓｔ ｃｅｌｌ）を使用した透過率可変装置が知られている。前記装置のホスト物質は主に液晶化合物が使用される。

このような透過率可変装置はサングラスやメガネなどのアイウェア（ｅｙｅｗｅａｒ）、建物の外壁または車両のサンルーフなどを含む多様な用途に適用されている。

本出願は光学デバイスを提供する。本出願は特に能動液晶素子や偏光子などの光変調層が接着フィルムによってカプセル化される構造の光学デバイスで光漏れやクラックなどの不良を防止できる構造の光学デバイスを提供することを一つの目的とする。

本出願は透過率の調節が可能な光学デバイスであって、例えば、少なくとも透過モードと遮断モードの間をスイッチングできる光学デバイスに関するものである。

前記透過モードは、光学デバイスが相対的に高い透過率を示す状態であって、遮断モードは、光学デバイスが相対的に低い透過率を示す状態である。

一例示において、前記光学デバイスは、前記透過モードでの透過率が約３０％以上、約３５％以上、約４０％以上、約４５％以上または約５０％以上であり得る。また、前記光学デバイスは、前記遮断モードでの透過率が約２０％以下、約１５％以下または約１０％以下であり得る。

前記透過モードでの透過率は数値が高いほど有利であり、遮断モードでの透過率は低いほど有利であるため、それぞれの上限と下限は特に制限されない。一例示において、前記透過モードでの透過率の上限は約１００％、約９５％、約９０％、約８５％、約８０％、約７５％、約７０％、約６５％または約６０％であり得る。前記遮断モードでの透過率の下限は約０％、約１％、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％または約１０％であり得る。

前記透過率は直進光透過率であり得る。用語直進光透過率は所定の方向に光学デバイスに入射した光対比前記入射方向と同じ方向に前記光学デバイスを透過した光（直進光）の比率であり得る。一例示において、前記透過率は、前記光学デバイスの表面法線と平行な方向に入射した光に対して測定した結果（法線光透過率）であり得る。

本出願の光学デバイスで透過率が調節される光は、ＵＶ−Ａ領域の紫外線、可視光または近赤外線であり得る。一般的に使用される定義によると、ＵＶ−Ａ領域の紫外線は３２０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲内の波長を有する放射線を意味するものとして使用され、可視光は３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内の波長を有する放射線を意味するものとして使用され、近赤外線は７８０ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長を有する放射線を意味するものとして使用される。

本出願の光学デバイスは、少なくとも前記透過モードと遮断モードの間をスイッチングできるように設計される。必要な場合に光学デバイスは、前記透過モードおよび遮断モードの他に他のモード、例えば、前記透過モードおよび遮断モードの透過率の間の任意の透過率を示し得る第３のモードも具現できるように設計され得る。

このようなモード間のスイッチングは、光学デバイスが能動液晶素子を含むことによって達成され得る。前記で能動液晶素子は、少なくとも２個以上の光軸の配向状態、例えば、第１および第２配向状態の間をスイッチングできる能動液晶層を含む液晶素子であって、前記能動液晶層は配向状態のスイッチングが可能な液晶化合物を含む。前記で光軸は、液晶素子に含まれている液晶化合物が棒（ｒｏｄ）状の場合にはその長軸方向を意味し得、円盤（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）状の場合には前記円盤の平面の法線方向を意味し得る。例えば、液晶素子がある配向状態において、互いに光軸の方向が異なる複数の液晶化合物を含む場合に、液晶素子の光軸は平均光軸と定義され得、この場合、平均光軸は前記液晶化合物の光軸のベクトルの和を意味し得る。

前記のような液晶素子において、配向状態はエネルギーの印加、例えば、電圧の印加によって変更することができる。例えば、前記液晶素子は電圧の印加がない状態で前記第１および第２配向状態のうちいずれか一つの配向状態を有してから電圧が印加されると他の配向状態にスイッチングされ得る。

前記第１および第２配向状態のうちいずれか一つの配向状態で前記遮断モードが具現され、他の配向状態で前記透過モードが具現され得る。便宜上本明細書では前記第１状態で遮断モードが具現されるものと記述する。

前記液晶素子は、少なくとも液晶化合物を含む能動液晶層を含むことができる。一例示において、前記液晶層は、いわゆるゲストホスト液晶層であって、液晶化合物と二色性染料ゲストを含む能動液晶層であり得る。用語能動液晶層は、含まれた液晶化合物の光軸の配向を変更できるように設計された液晶層を意味する。

前記液晶層は、いわゆるゲストホスト効果を利用した液晶層であって、前記液晶化合物（以下、液晶ホストと称することがある）の配向方向により前記二色性染料ゲストが整列する液晶層である。前記液晶ホストの配向方向は前述した外部エネルギーの印加の有無により調節することができる。

液晶層に使用される液晶ホストの種類は特に制限されず、ゲストホスト効果の具現のために適用される一般的な種類の液晶化合物が使用され得る。

例えば、前記液晶ホストとしては、スメクチック液晶化合物、ネマティック液晶化合物またはコレステリック液晶化合物が使用され得る。一般的にはネマティック液晶化合物が使用され得る。用語ネマティック液晶化合物は、液晶分子の位置に対する規則性はないが、すべて分子軸方向に秩序を有して配列できる液晶化合物を意味し、このような液晶化合物は棒（ｒｏｄ）状であるか円盤（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）状であり得る。

このようなネマティック液晶化合物は例えば、約４０℃以上、約５０℃以上、約６０℃以上、約７０℃以上、約８０℃以上、約９０℃以上、約１００℃以上または約１１０℃以上の透明点（ｃｌｅａｒｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）を有するか、前記範囲の相転移点、すなわちネマティック相から等方相への相転移点を有するものが選択され得る。一例示において、前記透明点または相転移点は約１６０℃以下、約１５０℃以下または約１４０℃以下であり得る。

前記液晶化合物は、誘電率異方性が負数または正数であり得る。前記誘電率異方性の絶対値は目的を考慮して適切に選択され得る。例えば、前記誘電率異方性は３超過または７超過であるか、−２未満または−３未満であり得る。

液晶化合物はさらに約０．０１以上または約０．０４以上の光学異方性（ｎ）を有することができる。液晶化合物の光学異方性は他の例示で約０．３以下または約０．２７以下であり得る。

ゲストホスト液晶層の液晶ホストとして使用され得る液晶化合物は、本技術分野の専門家たちに公知とされており、それらから自由に選択され得る。

液晶層は前記液晶ホストとともに二色性染料ゲストを含むことができる。用語「染料」とは、可視光領域、例えば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ波長範囲内で少なくとも一部または全体範囲内の光を集中的に吸収および／または変形させることができる物質を意味し得、用語「二色性染料ゲスト」は前記可視光領域の少なくとも一部または全体範囲で光吸収が可能な物質を意味し得る。

二色性染料ゲストとしては、例えば、液晶ホストの配向状態により整列され得る特性を有すると知られている公知の染料を選択して使用することができる。例えば、二色性染料ゲストとしては、アゾ染料またはアントラキノン染料などを使用することができ、広い波長範囲での光吸収を達成するために液晶層は１種または２種以上の染料を含んでもよい。

二色性染料ゲストの二色比（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｒａｔｉｏ）は二色性染料ゲストの使用目的を考慮して適切に選択され得る。例えば、前記二色性染料ゲストは二色比が５以上〜２０以下であり得る。用語「二色比」とは、例えば、ｐ型染料である場合、染料の長軸方向に平行な偏光の吸収を前記長軸方向に垂直な方向に平行な偏光の吸収で割った値を意味し得る。二色性染料ゲストは可視光領域の波長範囲内、例えば、約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍまたは約４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲内で少なくともいずれか一つの波長、一部の範囲の波長または全範囲の波長で前記二色比を有することができる。

液晶層内での二色性染料ゲストの含量は二色性染料ゲストの使用目的を考慮して適切に選択され得る。例えば、液晶ホストと二色性染料ゲストの合計重量を基準として前記二色性染料ゲストの含量は、約０．１重量％〜約１０重量％範囲内で選択され得る。二色性染料ゲストの比率は液晶素子の透過率と液晶ホストに対する二色性染料の溶解度などを考慮して変更することができる。

液晶層は前記液晶ホストと二色性染料ゲストを基本として含み、必要な場合に他の任意の添加剤を公知の形態に応じてさらに含むことができる。添加剤の例としては、キラルドーパントまたは安定化剤などが例示され得るが、これに制限されるものではない。

前記液晶層は、約０．５以上の異方性度Ｒを有することができる。前記異方性度Ｒは液晶ホストの配向方向（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に平行に偏光された光線の吸光度Ｅ（ｐ）および液晶ホストの配向方向に垂直に偏光された光線の吸光度Ｅ（ｓ）から下記の数学式により測定する。

＜異方性度数式＞
異方性度Ｒ＝［Ｅ（ｐ）−Ｅ（ｓ）］／［Ｅ（ｐ）＋２＊Ｅ（ｓ）］

前記で使用される基準は液晶層内に染料を含有しない他の同じ装置である。

具体的には、異方性度Ｒは染料分子が水平配向された液晶層の吸光度に対する値Ｅ（ｐ）および染料分子が垂直配向された同じ液晶層の吸光度に対する値Ｅ（ｓ）から測定され得る。前記吸光度を、染料を全く含有しないがその他には同じ構成を有する液晶層と比較して測定する。このような測定は、振動面が一つの場合には配向方向と平行な方向に振動Ｅ（ｐ）し、後続の測定では配向方向と垂直な方向に振動Ｅ（ｓ）する偏光された光線を利用して実行され得る。液晶層は測定の途中でスイッチングされたり回転されたりせず、したがって前記Ｅ（ｐ）およびＥ（ｓ）の測定は偏光された入射光の振動面を回転させることによって実行され得る。

詳細な手続きの一例示は、下記の通りである。Ｅ（ｐ）およびＥ（ｓ）の測定のためのスペクトルは、パーキンエルマー社のラムダ１０５０ ＵＶ分光計（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ １０５０ ＵＶ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）等のような分光計を利用して記録することができる。分光計には測定用ビームおよび基準ビームのいずれにおいても約２５０ｎｍ〜約２５００ｎｍの波長範囲用のグラントムソン偏光子（Ｇｌａｎ−Ｔｈｏｍｐｓｏｎ ｐｏｌａｒｉｓｅｒ）が装着されている。２個の偏光子はステッピングモーター（ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｍｏｔｏｒ）により制御され、同じ方向に配向される。偏光子の偏光子方向においての変化、例えば０度〜９０度の切り替えは測定用ビームおよび基準ビームに対して常に同期的におよび同じ方向に実行される。個別偏光子の配向はヴュルツブルク大学（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｗｕｒｚｂｕｒｇ）のＴ．カルステンス（Ｔ．Ｋａｒｓｔｅｎｓ）の１９７３年学位論文に記述されている方法を利用して測定することができる。

この方法で、偏光子は配向された二色性サンプルに対して５度ずつ段階的に回転され、吸光度は例えば最大吸収領域で固定された波長で記録される。それぞれの偏光子位置について新しい基準線零点（ｚｅｒｏ ｌｉｎｅ）が実行される。２個の二色性スペクトルＥ（ｐ）およびＥ（ｓ）の測定のために、ＪＳＲ社のポリイミドＡＬ−１０５４でコーティングされた逆平行‐ラビングされたテストセルは測定用ビームおよび基準ビーム内に位置する。２個のテストセルは同じ層厚で選択され得る。純粋なホスト（液晶化合物）を含有するテストセルは基準ビーム内に位置する。液晶の中に染料の溶液を含有するテストセルは測定用ビーム内に位置する。測定用ビームおよび基準ビームに対する２個のテストセルは、同じ配向方向で音波経路（ｒａｙ ｐａｔｈ）内に設置される。分光計のできる限り可能な精密度を保障するために、Ｅ（ｐ）は必ずその最大吸収波長範囲、例えば、約０．５〜約１．５の波長範囲内にあり得る。これは３０％〜５％の透過度に相応する。これは層厚および／または染料の濃度を相応するように調整することによって設定される。

異方性度Ｒは文献［参照：「Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ ｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｄ．Ｓ．Ｋｌｉｇｅｒ ｅｔ ａｌ．、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、１９９０］に記載されているような前記数学式により、Ｅ（ｐ）およびＥ（ｓ）に対する測定値から計算され得る。

前記異方性度Ｒは他の例示で約０．５５以上、０．６以上または約０．６５以上であり得る。前記異方性度Ｒは例えば、約０．９以下、約０．８５以下、約０．８以下、約０．７５以下または約０．７以下であり得る。

このような異方性度Ｒは液晶層の種類、例えば、液晶化合物（ホスト）の種類、二色性染料ゲストの種類および比率、液晶層の厚さなどを制御して達成することができる。

前記範囲内の異方性度Ｒを通じて、より低エネルギーを使用しつつも、透過状態と遮断状態での透過率の差が大きくなってコントラスト比が高くなる光学デバイスの提供が可能となり得る。

前記液晶層の厚さは例えば、目的とする異方性度などを考慮して適切に選択され得る。一例示において、前記液晶層の厚さは、約０．０１μｍ以上、０．０５μｍ以上、０．１μｍ以上、０．５μｍ以上、１μｍ以上、１．５μｍ以上、２μｍ以上、２．５μｍ以上、３μｍ以上、３．５μｍ以上、４μｍ以上、４．５μｍ以上、５μｍ以上、５．５μｍ以上、６μｍ以上、６．５μｍ以上、７μｍ以上、７．５μｍ以上、８μｍ以上、８．５μｍ以上、９μｍ以上または約９．５μｍ以上であり得る。このように厚さを制御することによって、透過状態での透過率と遮断状態での透過率の差が大きい光学デバイス、すなわちコントラスト比が大きいデバイスを具現することができる。前記厚さは厚いほど高いコントラスト比の具現が可能であるため特に制限されないが、一般に約３０μｍ以下、２５μｍ以下、２０μｍ以下または約１５μｍ以下であり得る。

前記第１および第２配向状態は、一例示において、それぞれ水平配向、垂直配向、ツイストネマティック配向またはコレステリック配向状態で選択され得る。例えば、遮断モードで液晶素子または液晶層は、少なくとも水平配向、ツイストネマティック配向またはコレステリック配向であり、透過モードで液晶素子または液晶層は、垂直配向または前記遮断モードの水平配向とは異なる方向の光軸を有する水平配向状態であり得る。液晶素子は、電圧無印加状態で前記遮断モードが具現される通常遮断モード（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｂｌａｃｋ Ｍｏｄｅ）の素子であるか、電圧無印加状態で前記透過モードが具現される通常透過モード（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｍｏｄｅ）を具現することができる。

液晶層の配向状態で該当液晶層の光軸がどのような方向に形成されているかを確認する方式は公知である。例えば、液晶層の光軸の方向は、光軸方向を知っている他の偏光板を利用して測定することができ、これは公知の測定機器、例えば、Ｊａｓｃｏ社のＰ−２０００等のｐｏｌａｒｉｍｅｔｅｒを使用して測定することができる。

液晶ホストの誘電率異方性、液晶ホストを配向させる配向膜の配向方向などを調節して、前記のような通常透過または遮断モードの液晶素子を具現する方式は公知である。

前記液晶素子は、対向配置されている２枚の基材層と前記２枚の基材層の間に存在する前記能動液晶層を含むことができる。

また、前記液晶素子は、前記２枚の基材層の間で前記２枚の基材層の間隔を維持するスペーサーおよび／または対向配置された２枚の基材層の間隔が維持された状態で前記基材層を付着させているシーラントをさらに含むことができる。前記スペーサーおよび／またはシーラントとしては、特に制限なく公知の素材が使用され得る。

基材層としては、例えば、ガラスなどからなる無機フィルムまたはプラスチックフィルムが使用され得る。プラスチックフィルムとしては、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム；ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）フィルム；ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等のアクリルフィルム；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルム；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）フィルム；ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）フィルム；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）フィルム；ＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム；Ｐａｃ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）フィルム；ＰＥＳ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）フィルム；ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）フィルム；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｍａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ）フィルム；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルム；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）フィルム；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム；ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）フィルムまたはフッ素樹脂フィルムなどが使用され得るが、これに制限されるものではない。基材層には、必要に応じて金；銀；または二酸化ケイ素または一酸化ケイ素などのケイ素化合物のコーティング層や、反射防止層などの機能層が存在してもよい。

基材層としては、所定の範囲の位相差を有するフィルムが使用され得る。一例示において、前記基材層は正面位相差が約１００ｎｍ以下であり得る。前記正面位相差は他の例示で約９５ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８５ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６５ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４５ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３５ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下または約０．５ｎｍ以下であり得る。前記正面位相差は他の例示で約０ｎｍ以上、１ｎｍ以上、２ｎｍ以上、３ｎｍ以上、４ｎｍ以上、５ｎｍ以上、６ｎｍ以上、７ｎｍ以上、８ｎｍ以上、９ｎｍ以上、または約９．５ｎｍ以上であり得る。

基材層の厚さ方向位相差の絶対値は、例えば、約２００ｎｍ以下であり得る。前記厚さ方向位相差の絶対値は他の例示で約１９０ｎｍ以下、１８０ｎｍ以下、１７０ｎｍ以下、１６０ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１４０ｎｍ以下、１３０ｎｍ以下、１２０ｎｍ以下、１１０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８５ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下、１ｎｍ以下または約０．５ｎｍ以下であり得、約０ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、６０ｎｍ以上、７０ｎｍ以上または約７５ｎｍ以上であり得る。前記厚さ方向位相差は絶対値が前記範囲内であれば負数または正数であり得、例えば、負数であり得る。

本明細書で正面位相差Ｒｉｎは下記の数式１で計算される数値であり、厚さ方向位相差Ｒｔｈは下記の数式２で計算される数値であり、特に別途に規定しない限り、前記正面および厚さ方向位相差の基準波長は約５５０ｎｍである。

［数式１］
正面位相差Ｒｉｎ＝ｄ×（ｎｘ−ｎｙ）

［数式２］
厚さ方向位相差Ｒｔｈ＝ｄ×（ｎｚ−ｎｙ）

数式１および２において、ｄは基材層の厚さ、ｎｘは基材層の遅相軸方向の屈折率であり、ｎｙは基材層の進相軸方向の屈折率、ｎｚは基材層の厚さ方向の屈折率である。

基材層が光学異方性である場合に対向配置されている基材層の遅相軸がなす角度は、例えば、約−１０度〜約１０度の範囲内、約−７度〜約７度の範囲内、約−５度〜約５度の範囲内または約−３度〜約３度の範囲内であるか略平行であり得る。

また、前記基材層の遅相軸と後述する偏光子の光吸収軸がなす角度は、例えば、約−１０度〜約１０度の範囲内、約−７度〜約７度の範囲内、約−５度〜約５度の範囲内または約−３度〜約３度の範囲内であるか、略平行であり得るか、あるいは約８０度〜約１００度の範囲内、約８３度〜約９７度の範囲内、約８５度〜約９５度の範囲内または約８７度〜約９２度の範囲内であるか略垂直であり得る。

前記のような位相差調節または遅相軸の配置を通じて光学的に優れ、均一な透過および遮断モードの具現が可能となり得る。

基材層は、熱膨張係数が約１００ｐｐｍ／Ｋ以下であり得る。前記熱膨張係数は、他の例示で約９５ｐｐｍ／Ｋ以下、９０ｐｐｍ／Ｋ以下、８５ｐｐｍ／Ｋ以下、８０ｐｐｍ／Ｋ以下、７５ｐｐｍ／Ｋ以下、７０ｐｐｍ／Ｋ以下または約６５ｐｐｍ／Ｋ以下であるか、約１０ｐｐｍ／Ｋ以上、２０ｐｐｍ／Ｋ以上、３０ｐｐｍ／Ｋ以上、４０ｐｐｍ／Ｋ以上、５０ｐｐｍ／Ｋ以上または約５５ｐｐｍ／Ｋ以上であり得る。基材層の熱膨張係数は、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ６９６の規定に沿って測定することができ、該当規格で提供する形態でフィルムを裁断し、単位温度当たりの長さの変化を測定して熱膨張係数を計算することができ、ＴＭＡ（ＴｈｅｒｍｏＭｅｃｈａｎｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ）等の公知の方式で測定することができる。

基材層としては、破断伸び率が約９０％以上である基材層を使用することができる。前記破断伸び率は約９５％以上、１００％以上、１０５％以上、１１０％以上、１１５％以上、１２０％以上、１２５％以上、１３０％以上、１３５％以上、１４０％以上、１４５％以上、１５０％以上、１５５％以上、１６０％以上、１６５％以上、１７０％以上または約１７５％以上であり得、約１，０００％以下、９００％以下、８００％以下、７００％以下、６００％以下、５００％以下、４００％以下、３００％以下または約２００％以下であり得る。基材層の破断伸び率はＡＳＴＭ Ｄ８８２規格に沿って測定することができ、該当規格で提供する形態でフィルムを裁断し、Ｓｔｒｅｓｓ−Ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅを測定できる装備（力と長さを同時に測定できる）を利用して測定することができる。

基材層が前記のような熱膨張係数および／または破断伸び率を有するように選択されることによって、より優秀な耐久性の光学デバイスが提供され得る。

前記のような基材層の厚さは特に制限されず、例えば約５０μｍ〜約２００μｍ程度の範囲内であり得る。

本明細書で言及する物性のうち測定温度がその結果に影響を及ぼす場合には、特に別途に規定しない限り、該当物性は常温で測定した物性である。用語常温は、加温または減温されていない自然そのままの温度であって、通常約１０℃〜３０℃の範囲内の温度または約２３℃または約２５℃程度である。また、本明細書で特に別途に言及しない限り、温度の単位は℃である。

本明細書で言及する物性のうち測定圧力がその結果に影響を及ぼす場合には、特に別途に規定しない限り、該当物性は常圧で測定した物性である。用語常圧は、加圧または減圧されていない自然そのままの圧力であって、通常約１気圧程度を常圧と指し示す。

本出願では前記のような能動液晶素子の基材層の少なくとも一面に特定のハードコーティング層を形成する。前記ハードコーティング層は特定範囲の厚さを有し、必要な場合にその硬度（ｈａｒｄｎｅｓｓ）および／または弾性率が所定の範囲に調節され得る。このようなハードコーティング層の存在によって本出願の光学デバイスは、前記能動液晶素子および／または偏光子を接着フィルムを使用してカプセル化する場合にも光漏れやクラックなどの不良が発生しない。

このようなハードコーティング層は能動液晶素子の２層の基材層のうちいずれか一つの層の基材層または２層の基材層の両方に形成され得、一つの基材層を基準としてその両面にすべて形成されるか、ある一面にのみ形成されてもよい。

一例示において、ハードコーティング層は少なくとも前記基材層の前記能動液晶層に向かう面には形成されていてもよい。

用語ハードコーティング層は、業界で一般的に知られているように所定の硬度を有する層であり、本出願でその具体的な種類は特に制限されない。

一つの例示において、前記ハードコーティング層としては厚さが約２μｍ以上である層を使用することができる。このようなハードコーティング層の厚さの制御を通じて、目的とする効果を達成することができる。前記ハードコーティング層はその厚さが厚いほど目的とするクッションまたはバッファー効果を確保することができ、その上限は特に制限されず、例えば、前記ハードコーティング層の厚さは約２０μｍ以下、１８μｍ以下、１６μｍ以下、１４μｍ以下、１２μｍ以下、１０μｍ以下、８μｍ以下、６μｍ以下、５μｍ以下または約４μｍ以下であり得、場合によっては約３μｍ以上でもよい。

前記のようなハードコーティング層は低い硬度および／または弾性率を有するように設計され得、このような設計によって目的とするクッションまたはバッファー効果が最大化され得る。

一例示において、前記ハードコーティング層は、硬度が約０．７ＧＰａ以下であり得る。ハードコーティング層の硬度の測定方法は後述する実施例の方式に従う。前記硬度は他の例示で約０．６６３ＧＰａ以下、０．６５ＧＰａ以下、０．６ＧＰａ以下、０．５５ＧＰａ以下または約０．５ＧＰａ以下であり得る。前記硬度の下限は特に制限されないが、ハードコーティング層の機能を考慮して約０．０１ＧＰａ以上、０．０５ＧＰａ以上、０．１ＧＰａ以上、０．１５ＧＰａ以上、０．２ＧＰａ以上または約０．２５ＧＰａ以上であり得る。

前記硬度はＭＴＳ Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ ＸＰ装備を使用してチップ（ｔｉｐ）の速度約１０ｎｍ／ｓおよび圧入深さ約１０００ｎｍの条件で測定した結果である。

一例示において、前記ハードコーティング層は、弾性率が約７．５ＧＰａ以下であり得る。ハードコーティング層の弾性率の測定方法は後述する実施例の方式に従う。前記弾性率は他の例示で約７．００５ＧＰａ以下、７ＧＰａ以下、６．５ＧＰａ以下、６ＧＰａ以下、５．５ＧＰａ以下または約５．３３０ＧＰａ以下であり得る。前記弾性率の下限は特に制限されないが、ハードコーティング層の機能を考慮して約１ＧＰａ以上、１．５ＧＰａ以上、２ＧＰａ以上、２．５ＧＰａ以上、３ＧＰａ以上または約３．５ＧＰａ以上であり得る。

前記弾性率は、ＭＴＳ Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ ＸＰ装備を使用してチップ（ｔｉｐ）の速度約１０ｎｍ／ｓおよび圧入深さ約１０００ｎｍの条件で測定した弾性率である。

前記のような硬度および／または弾性率の制御を通じて目的とする効果がより増大され得る。

前記のようなハードコーティング層の材料は特に制限されず、業界で公知とされている一般的な材料を適用するものの、その厚さと必要な場合に硬度および／または弾性率を前記範囲に属するように材料の組成を調節して製造することができる。

例えば、前記ハードコーティング層は、多官能性（メタ）アクリレートの重合単位を含むことができる。前記で多官能性（メタ）アクリレートは、少なくとも２個以上の（メタ）アクリレートを有する化合物であって、ハードコーティング層の材料として公知とされている物質である。一般的にハードコーティング層内に多官能性（メタ）アクリレートの比率が高くなるほど、その層の硬度および弾性率が高くなる傾向がある。本出願で用語（メタ）アクリレートはアクリレートまたはメタクリレートを意味する。

前記多官能性（メタ）アクリレートとしては、例えば、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールアジペート（ｎｅｏｐｅｎｔｙｌｇｌｙｃｏｌ ａｄｉｐａｔｅ）ジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバル酸（ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｐｕｉｖａｌｉｃ ａｃｉｄ）ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（ｄｉｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｙｌ）ジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性ジ（メタ）アクリレート、ジ（メタ）アクリルオキシエチルイソシアヌレート、アリル（ａｌｌｙｌ）化シクロヘキシルジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性ヘキサヒドロフタル酸ジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチルプロパンジ（メタ）アクリレート、アダマンタン（ａｄａｍａｎｔａｎｅ）ジ（メタ）アクリレートまたは９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）などのような２官能型アクリレート；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、３官能型ウレタン（メタ）アクリレートまたはトリス（メタ）アクリロキシエチルイソシアヌレートなどの３官能型アクリレート；ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレートまたはペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレートなどの４官能型アクリレート；プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートなどの５官能型アクリレート；またはジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートまたはウレタン（メタ）アクリレート（ｅｘ．イソシアヌレート単量体およびトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートの反応物）等の６官能型アクリレート；などを使用することができるが、これに制限されるものではない。

ハードコーティング層は、前記成分に、いわゆるウレタンアクリレートと公知とされている重合性化合物の重合単位をさらに含むことができる。このような単位を適切に使用することによって、目的とする硬度および／または弾性率の設計が可能となり得る。

ウレタンアクリレートとしては、前記多官能性アクリレートの種類として言及したものを使用するか、あるいはいわゆる光硬化型オリゴマーとして知られているものであって、当業界でＵＶ硬化型のような光硬化型粘着剤組成物の製造に使用されるすべてのオリゴマー成分が含まれ得る。例えば、前記オリゴマーは、分子中に２個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネートおよびヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートを反応させたウレタンアクリレート；ポリエステルポリオールおよび（メタ）アクリル酸を縮合反応させたエステル系アクリレート；ポリエステルポリオールおよびポリイソシアネートを反応させたエステル系ウレタン樹脂をヒドロキシアルキルアクリレートと反応させたエステル系ウレタンアクリレート；ポリエーテルポリオールおよびポリイソシアネートを反応させたエーテル系ウレタン樹脂をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートと反応させたエーテル系ウレタンアクリレート；などを使用することができるが、これに制限されるものではない。

前記ウレタンアクリレートの比率は目的とする硬度および／または弾性率を考慮して選択され得るものであって、特に制限されず、例えば、前記多官能性アクリレート１００重量部を基準として約５〜約５０重量部の範囲内で適正に選択され得る。

ハードコーティング層は前記成分にその他の添加剤をさらに含むことができる。その他の添加剤は特に制限されず、公知の添加剤であり得る。一例として、その他の添加剤はシリカ粒子などのフィラーであり得る。

ハードコーティング層を形成する方法は特に制限されず、公知の方法によってハードコーティング層を形成することができる。例えば、溶媒に多官能性（メタ）アクリレート、ウレタンアクリレート、開始剤および／またはその他の添加剤を配合し、前記配合したハードコーティング組成物を前述した基材層上に塗布および硬化させることによって、目的とするハードコーティング層を形成することができる。

前記溶媒は特に制限されず、ハードコーティング層を形成できる公知の溶媒を使用することができる。一例として、溶媒はトルエン（Ｔｏｌｕｅｎｅ）、シクロヘキサノン（Ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）、シクロペンタノン（Ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｏｎｅ）、メチルエチルケトン（ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｙｌ ｋｅｔｏｎｅ）、ジメチルホルムアミド（ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ）、Ｎ−メチルピロリドン（Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌ Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、キシレン（Ｘｙｌｅｎｅ）、ブチルセロソルブ（ｂｕｔｙｌ ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ）またはプロピレングリコールメチルエーテル（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）を使用することができるが、これに制限されるものではない。

一方、前記溶媒はハードコーティング組成物１００重量部対比約６０重量部〜約９０重量部の範囲内の比率で含むことができる。他の例として、ハードコーティング組成物１００重量部対比約６５重量部以上、７０重量部以上または約７５重量部以上であり得、約８５重量部以下または約８０重量部以下の範囲内の比率で含むことができる。

液晶素子で前記基材層の一面、例えば、前記能動液晶層に向かう面上には導電層および／または配向膜などの機能性層がさらに存在することができる。

基材層の面上に存在する導電層は、能動液晶層に電圧を印加するための構成であって、特に制限なく公知の導電層が適用され得る。導電層としては、例えば、伝導性高分子、伝導性金属、伝導性ナノワイヤーまたはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などが適用され得る。本出願で適用され得る導電層の例は前記に制限されず、この分野で液晶素子に適用され得るものとして知られている公知の導電層が使用され得る。

一例示において、前記基材層の面上には配向膜が存在する。例えば、基材層の一面にまず導電層が形成され、その上部に配向膜が形成され得る。

配向膜は能動液晶層に含まれる液晶ホストの配向を制御するための構成であって、特に制限なく公知の配向膜を適用することができる。業界で公知とされている配向膜としては、ラビング配向膜や光配向膜などがあり、本出願で使用され得る配向膜は前記公知の配向膜であり、これは特に制限されない。

前述した光軸の配向を達成するために前記配向膜の配向方向が制御され得る。例えば、対向配置されている２枚の基材層の各面に形成された２個の配向膜の配向方向は、互いに約−１０度〜約１０度の範囲内の角度、約−７度〜約７度の範囲内の角度、約−５度〜約５度の範囲内の角度または約−３度〜約３度の範囲内の角度をなすか互いに略平行であり得る。他の例示において、前記２個の配向膜の配向方向は約８０度〜約１００度の範囲内の角度、約８３度〜約９７度の範囲内の角度、約８５度〜約９５度の範囲の角度内または約８７度〜約９２度の範囲内の角度をなすか互いに略垂直であり得る。

このような配向方向に沿って能動液晶層の光軸の方向が決定されるため、前記配向方向は能動液晶層の光軸の方向を確認して確認することができる。

前記のような構成を有する液晶素子の形態は特に制限されず、光学デバイスの適用用途によって決定され得、一般的にはフィルムまたはシートの形態である。

光学デバイスは、前記能動液晶素子とともに偏光子をさらに含むことができる。前記偏光子としては、例えば、吸収型線形偏光子、すなわち一方向に形成された光吸収軸とそれとは略垂直に形成された光透過軸を有する偏光子を使用することができる。

前記偏光子は、前記能動液晶層の第１配向状態で前記遮断状態が具現されると仮定する場合に、前記第１配向状態の平均光軸（光軸のベクトルの和）と前記偏光子の光吸収軸がなす角度が８０度〜１００度または８５度〜９５度をなすか、略垂直になるように光学デバイスに配置されているか、あるいは３５度〜５５度または約４０度〜５０度になるか略４５度になるように光学デバイスに配置されていてもよい。

配向膜の配向方向を基準とする時、前述したように対向配置された液晶素子の２枚の基材層の各面上に形成された配向膜の配向方向が、互いに約−１０度〜約１０度の範囲内の角度、約−７度〜約７度の範囲内の角度、約−５度〜約５度の範囲内の角度または約−３度〜約３度の範囲内の角度をなすか互いに略平行な場合に前記２個の配向膜のうちいずれか一つの配向膜の配向方向と前記偏光子の光吸収軸がなす角度が約８０度〜約１００度または約８５度〜約９５度をなすか、略垂直となり得る。

他の例示において、前記２個の配向膜の配向方向が約８０度〜約１００度の範囲内の角度、約８３度〜約９７度の範囲内の角度、約８５度〜約９５度の範囲の角度内または約８７度〜約９２度の範囲内の角度をなすか互いに略垂直である場合には、２枚の配向膜のうち前記偏光子に、より近く配置された配向膜の配向方向と前記偏光子の光吸収軸がなす角度が約８０度〜約１００度または約８５度〜約９５度をなすか、略垂直となり得る。

例えば、図１に示した通り、前記液晶素子１０と前記偏光子２０は互いに積層された状態で前記液晶素子１０の第１配向方向の光軸（平均光軸）と前記偏光子２０の光吸収軸が前記関係となるように配置され得る。

一例示において、前記偏光子２０が後述する偏光コーティング層である場合には、前記偏光コーティング層が前記液晶素子の内部に存在する構造が具現され得る。例えば図２に示した通り、前記液晶素子の基材層１００のうちいずれか一つの基材層１００と能動液晶層１２０の間に前記偏光コーティング層２０１が存在する構造が具現され得る。例えば、基材層１００上に前述した導電層（図示されず）、前記偏光コーティング層２０１および前記配向膜（図示されず）が順次形成されていてもよい。

本出願の光学デバイスで適用され得る前記偏光子の種類は特に制限されない。例えば、偏光子としては、既存のＬＣＤなどで使用される通常の素材、例えば、ＰＶＡ（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ））偏光子などや、リオトロピック液晶（ＬＬＣ：Ｌｙｏｔｒｏｐｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｙｓｔａｌ）や、反応性液晶（ＲＭ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｍｅｓｏｇｅｎ）と二色性染料（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｄｙｅ）を含む偏光コーティング層のように、コーティング方式で具現した偏光子を使用することができる。本明細書で前記のようにコーティング方式で具現された偏光子は、偏光コーティング層と呼称され得る。前記リオトロピック液晶としては特に制限なく公知の液晶を使用することができ、例えば、二色性比（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｒａｔｉｏ）が３０〜４０程度であるリオトロピック液晶層を形成できるリオトロピック液晶を使用することができる。一方、偏光コーティング層が反応性液晶（ＲＭ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｍｅｓｏｇｅｎ）と二色性染料（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｄｙｅ）を含む場合、前記二色性染料としては線形の染料を使用するか、あるいは円盤状の染料（ｄｉｓｃｏｔｉｃ ｄｙｅ）が使用されてもよい。

本出願の光学デバイスは前記のような能動液晶素子と偏光子をそれぞれ一つずつのみ含むことができる。したがって、前記光学デバイスはただ一つの前記能動液晶素子のみを含み、ただ一つの偏光子だけを含むことができる。

光学デバイスは、対向配置されている２枚の外郭基板をさらに含むことができる。例えば、図３に示した通り、前記対向配置された２枚の外郭基板３０の間に前記能動液晶素子１０と偏光子２０が存在し得る。

前記外郭基板としては、例えば、ガラスなどになる無機フィルムまたはプラスチックフィルムが使用され得る。プラスチックフィルムとしては、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム；ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）フィルム；ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等のアクリルフィルム；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルム；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）フィルム；ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）フィルム；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）フィルム；ＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム；Ｐａｃ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）フィルム；ＰＥＳ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）フィルム；ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）フィルム；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ）フィルム；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルム；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）フィルム；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム；ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）フィルムまたはフッ素樹脂フィルムなどが使用され得るが、これに制限されるものではない。外郭基板には、必要に応じて金；銀；または二酸化ケイ素または一酸化ケイ素などのケイ素化合物のコーティング層や、反射防止層などの機能層が存在してもよい。

外郭基板としては、所定の範囲の位相差を有するフィルムが使用され得る。一例示において、前記外郭基板は正面位相差が約１００ｎｍ以下であり得る。前記正面位相差は他の例示において、約９５ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８５ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６５ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４５ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３５ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、９ｎｍ以下、８ｎｍ以下、７ｎｍ以下、６ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下または約１ｎｍ以下であり得る。前記正面位相差は他の例示において、約０ｎｍ以上、１ｎｍ以上、２ｎｍ以上、３ｎｍ以上、４ｎｍ以上、５ｎｍ以上、６ｎｍ以上、７ｎｍ以上、８ｎｍ以上、９ｎｍ以上、または約９．５ｎｍ以上であり得る。

外郭基板の厚さ方向位相差の絶対値は、例えば、約２００ｎｍ以下であり得る。前記厚さ方向位相差の絶対値は他の例示において、約１９０ｎｍ以下、１８０ｎｍ以下、１７０ｎｍ以下、１６０ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１４０ｎｍ以下、１３０ｎｍ以下、１２０ｎｍ以下、１１０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８５ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、９ｎｍ以下、８ｎｍ以下、７ｎｍ以下、６ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下または約１ｎｍ以下であり得、約０ｎｍ以上、５ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、６０ｎｍ以上、７０ｎｍ以上または約７５ｎｍ以上であり得る。前記厚さ方向位相差は、絶対値が前記範囲内であれば負数または正数であり得、例えば、負数であり得る。

前記外郭基板の正面位相差Ｒｉｎおよび厚さ方向位相差Ｒｔｈは、それぞれ前記数式１および２で基材層の厚さｄ、遅相軸方向屈折率ｎｘ、進相軸方向屈折率ｎｙおよび厚さ方向の屈折率ｎｚを、外郭基板の厚さｄ、遅相軸方向屈折率ｎｘ、進相軸方向屈折率ｎｙおよび厚さ方向の屈折率ｎｚに代替して計算すること以外は同様に計算され得る。

外郭基板が光学異方性である場合に対向配置されている外郭基板の遅相軸がなす角度は、例えば、約−１０度〜約１０度の範囲内、約−７度〜約７度の範囲内、約−５度〜約５度の範囲内または約−３度〜約３度の範囲内であるか略平行であり得る。

また、前記外郭基板の遅相軸と前述した基材層が光学異方性である場合に、その基材層の遅相軸がなす角度は、例えば、約−１０度〜約１０度の範囲内、約−７度〜約７度の範囲内、約−５度〜約５度の範囲内または約−３度〜約３度の範囲内であるか略平行であり得るか、あるいは約８０度〜約１００度の範囲内、約８３度〜約９７度の範囲内、約８５度〜約９５度の範囲内または約８７度〜約９２度の範囲内であるか略垂直であり得る。

前記のような位相差調節または遅相軸の配置を通じて光学的に優れ、均一な透過および遮断モードの具現が可能となり得る。

外郭基板としては、熱膨張係数が約１００ｐｐｍ／Ｋ以下のものを使用することができる。前記熱膨張係数は、他の例示において、約９５ｐｐｍ／Ｋ以下、９０ｐｐｍ／Ｋ以下、８５ｐｐｍ／Ｋ以下、８０ｐｐｍ／Ｋ以下、７５ｐｐｍ／Ｋ以下、７０ｐｐｍ／Ｋ以下、６５ｐｐｍ／Ｋ以下、６０ｐｐｍ／Ｋ以下、５０ｐｐｍ／Ｋ以下、４０ｐｐｍ／Ｋ以下、３０ｐｐｍ／Ｋ以下、２０ｐｐｍ／Ｋ以下または約１５ｐｐｍ／Ｋ以下であるか、約１ｐｐｍ／Ｋ以上、２ｐｐｍ／Ｋ以上、３ｐｐｍ／Ｋ以上、４ｐｐｍ／Ｋ以上、５ｐｐｍ／Ｋ以上、６ｐｐｍ／Ｋ以上、７ｐｐｍ／Ｋ以上、８ｐｐｍ／Ｋ以上、９ｐｐｍ／Ｋ以上または約１０ｐｐｍ／Ｋ以上であり得る。

前記外郭基板の熱膨張係数の測定方式は前述した基材層の熱膨張係数の測定方式と同じである。

外郭基板が前記のような熱膨張係数を有するように選択されることによって、より優秀な耐久性の光学デバイスが提供され得る。

前記のような外郭基板の厚さは特に制限されず、例えば約０．３ｍｍ以上であり得る。前記厚さは他の例示において、約０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上または約２ｍｍ以上程度であり得、約１０ｍｍ以下、９ｍｍ以下、８ｍｍ以下、７ｍｍ以下、６ｍｍ以下、５ｍｍ以下、４ｍｍ以下または約３ｍｍ以下程度であってもよい。

光学デバイスは前記能動液晶素子および／または偏光子を前記外郭基板内でカプセル化している接着フィルムをさらに含むことができる。このような接着フィルム４０は、例えば、図４に示した通り、外郭基板３０と能動液晶素子１０の間、能動液晶素子１０と偏光子２０の間および偏光子２０と外郭基板３０の間に存在し得る。また、接着フィルムは、能動液晶素子および／または偏光子のカプセル化のために能動液晶素子および／または偏光子の側面にも存在し得る。

前記接着フィルムは、前記外郭基板３０と能動液晶素子１０、能動液晶素子１０と偏光子２０および偏光子２０と外郭基板３０を互いに接着させ、前記能動液晶素子１０と偏光子２０をカプセル化していてもよい。

例えば、目的とする構造により、外郭基板、能動液晶素子、偏光子および接着フィルムを積層した後に真空状態で圧着する方式で前記構造を具現することができる。

前記接着フィルムとしては特に制限なく公知の素材が使用され得、例えば、公知とされている熱可塑性ポリウレタン接着フィルム（ＴＰＵ：Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリアミド接着フィルム、ポリエステル接着フィルム、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）接着フィルム、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィン接着フィルムのうち後述する物性を満足するものが選択され得る。

接着フィルムとしては、所定の範囲の位相差を有するフィルムが使用され得る。一例示において、前記接着フィルムは正面位相差が約１００ｎｍ以下であり得る。前記正面位相差は他の例示において、約９５ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８５ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６５ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４５ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３５ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、９ｎｍ以下、８ｎｍ以下、７ｎｍ以下、６ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下または約１ｎｍ以下であり得る。前記正面位相差は他の例示において、約０ｎｍ以上、１ｎｍ以上、２ｎｍ以上、３ｎｍ以上、４ｎｍ以上、５ｎｍ以上、６ｎｍ以上、７ｎｍ以上、８ｎｍ以上、９ｎｍ以上、または約９．５ｎｍ以上であり得る。

接着フィルムの厚さ方向位相差の絶対値は、例えば、約２００ｎｍ以下であり得る。前記絶対値は他の例示において、約１９０ｎｍ以下、１８０ｎｍ以下、１７０ｎｍ以下、１６０ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１４０ｎｍ以下、１３０ｎｍ以下、１２０ｎｍ以下または１１５ｎｍ以下であることができるか、０ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、６０ｎｍ以上、７０ｎｍ以上、８０ｎｍ以上または約９０ｎｍ以上であり得る。前記厚さ方向位相差は絶対値が前記範囲内であれば、負数や正数であり得、例えば負数ことである。

前記接着フィルムの正面位相差Ｒｉｎおよび厚さ方向位相差Ｒｔｈは、それぞれ前記数式１および２で基材層の厚さｄ、遅相軸方向屈折率ｎｘ、進相軸方向屈折率ｎｙおよび厚さ方向の屈折率ｎｚを、接着フィルムの厚さｄ、遅相軸方向屈折率ｎｘ、進相軸方向屈折率ｎｙおよび厚さ方向の屈折率ｎｚに代替して計算すること他には同一に計算され得る。

前記で接着フィルムの厚さは前記外郭基板３０と 能動液晶素子１０の間の接着フィルムの厚さ、例えば前記両者間の間隔、 能動液晶素子１０と偏光子２０の間の接着フィルムの厚さ、例えば前記両者間の間隔および偏光子２０と外郭基板３０の間の接着フィルムの厚さ、例えば前記両者間の間隔であり得る。

接着フィルムとしては、ヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）が約０．１〜約１００ＭＰａの範囲内にあるものを使用することができる。前記ヤング率は、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ８８２に規定された方式で測定することができ、該当規格で提供する形態でフィルムを裁断し、Ｓｔｒｅｓｓ−Ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅを測定できる装備（力と長さを同時に測定できる）を利用して測定することができる。

接着フィルムが前記のようなヤング率を有するように選択されることによって、より優秀な耐久性の光学デバイスが提供され得る。

前記のような接着フィルムの厚さは特に制限されず、例えば約２００μｍ〜約６００μｍ程度の範囲内であり得る。前記で接着フィルムの厚さは前記外郭基板３０と 能動液晶素子１０の間の接着フィルムの厚さ、例えば前記両者間の間隔、 能動液晶素子１０と偏光子２０の間の接着フィルムの厚さ、例えば前記両者間の間隔および偏光子２０と外郭基板３０の間の接着フィルムの厚さ、例えば前記両者間の間隔であり得る。

光学デバイスは前記構成の他にも必要な任意の構成をさらに含むことができ、例えば、位相差層、光学補償層、反射防止層、ハードコーティング層などの公知の構成を適切な位置に含むことができる。

前記のような光学素子は多様な用途で使用され得、例えば、サングラスやＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）またはＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）用アイウェア（ｅｙｅｗｅａｒ）等のアイウェア類、建物の外壁や車両用サンルーフなどに使用され得る。

一つの例示において、前記光学デバイスは、それ自体で車両用サンルーフであり得る。

例えば、少なくとも一つ以上の開口部が形成されている車体を含む自動車において、前記開口部に装着された前記光学デバイスまたは車両用サンルーフを装着して使用され得る。

本出願は透過率の可変が可能な光学デバイスを提供し、このような光学デバイスは、サングラスやＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）またはＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）用アイウェア（ｅｙｅｗｅａｒ）等のアイウェア類、建物の外壁や車両用サンルーフなどの多様な用途に使用され得る。

本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図面。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図面。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図面。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図面。 シリアルテスト光漏れ評価（テストＣ）により光漏れが発生する場合を示す例示的なＳＥＭイメージ。

以下、本出願に係る実施例および比較例を通じて本出願の内容を具体的に説明するが、本出願の内容は下記の実施例および比較例によって制限されるものではない。

１．硬度（ｈａｒｄｎｅｓｓ）および弾性率（ｍｏｄｕｌｕｓ）の測定
ハードコーティング層の硬度および弾性率（ｍｏｄｕｌｕｓ）は、常温（約２３℃）でＭＴＳ Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ ＸＰ装備を使用してチップ（ｔｉｐ）の速度約１０ｎｍ／ｓおよび圧入深さ約１，０００ｎｍの条件で測定した。

２．１２０℃および３時間保管評価（テストＡ）
実施例で製造された能動液晶素子を１２０のオーブンに約３時間の間維持した後に取り出してクラックなどの発生の有無を肉眼で評価した。評価結果、クラックなどの不良が発生しない場合はＰ、不良が観察される場合をＮＧで下記の表１に表記した。

３．シリアルテストクラック評価（テストＢ）
実施例で製造された能動液晶素子を使用してガラス基板（５Ｔ ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、ウレタン系接着フィルム、ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）偏光子、ウレタン系接着フィルム、前記能動液晶素子、ウレタン系接着フィルムおよびガラス基板（５Ｔ ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が順次積層された積層体を製造し、１２０℃で１時間、１００℃で７日、−４０℃で９０時間を維持することを１サイクルとして、前記サイクルを１０回経た後にクラック発生の有無を肉眼で評価した。評価結果、クラックなどの不良が発生しない場合はＰ、不良が観察される場合をＮＧで下記の表１に表記した。

４．シリアルテスト光漏れ評価（テストＣ）
前記シリアルテストクラック評価と同じサイクルを経たサンプルに対して、光漏れ発生の有無を評価した。光漏れ発生の有無は前記サンプルを電子顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ社、ＬＶ１００ＮＤ−ＰＯＬ）で観察して光漏れが発生しない場合はＰ、図５のように光漏れが発生する場合をＮＧにして下記の表１に表記した。

実施例１．

Ａ．ハードコーティング組成物
ハードコーティング組成物は、溶媒（ＰＧＭＥ、Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、多官能性アクリレート（ＢＰ３０２、ハンノン化学製；ＭＩＲＡＭＥＲ Ｍ３４０、味元化学製）、ウレタンアクリレート（ＳＵ５３０、ソルテク社製）および光開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ ９０７、ＢＡＳＦ製）を７９：８：２：１０：１の重量比率（ＰＧＭＥ：Ｍ３４０：ＢＰ３０２：ＳＵ５３０：Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７）で混合して製造した。

Ｂ．能動液晶素子
ハードコーティング層形成：基材層としてＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルムを使用したし、２個のＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルムの一面にそれぞれ前記ハードコーティング組成物を最終厚さが下記の表１に示されたものと同一になるように塗布し、約８０℃の温度で約３分の間乾燥した後に約５００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で紫外線を照射して硬化させることによってハードコーティング層を形成した。

配向膜が形成された第１基材層：溶媒（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）、光配向性物質（５−ノルボルネン−２−メチル−４−メトキシシンナメート）およびボールスペーサー（ＫＢＮ−５１０、ＳＥＫＩＳＵＩ社、平均粒径（１０μｍ））を９８：１：１の重量比率（溶媒：光配向性物質：スペーサー）で混合したボールスペーサー配向膜組成物をマイヤーバー（ｍａｙｅｒ ｂａｒ）（＃１０）を利用して前記一つの基材層の一面に形成されたハードコーティング層上に前記配向膜組成物を約６０ｎｍの厚さとなるように塗布し、１００℃で約２分間乾燥後に２００ｍＷ／ｃｍ^２の強度で偏光紫外線を約１０秒の間照射して一面にスペースが固着化され、ハードコーティング層上に配向膜が形成された第１基材層を製作した。

配向膜が形成された第２基材層：溶媒（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）および光配向性物質（５−ノルボルネン−２−メチル−４−メトキシシンナメート）を約９７：３の重量比率（溶媒：光配向性物質）で混合した配向膜組成物をマイヤーバー（ｍａｙｅｒ ｂａｒ）（＃４）を利用して前記他の一つの基材層の一面に形成されたハードコーティング層上に前記配向膜組成物を約３００ｎｍの厚さで塗布し、８０℃で約２分間乾燥後に２００ｍＷ／ｃｍ^２の強度で偏光紫外線を約１０秒の間照射してハードコーティング層上に配向膜が形成された第２基材層を製作した。

能動液晶素子：前記第１基材層の配向膜上に光変調物質（ＭＤＡ−１４−４１４５、Ｍｅｒｃｋ社）を塗布した後に、第１基材層の配向膜と第２基材層の配向膜が向き合うように合紙した後、シーラントで固定して能動液晶素子を製作した。

実施例２．
溶媒（ＰＧＭＥ、Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、多官能性アクリレート（ＢＰ３０２、ハンノン化学製；ＭＩＲＡＭＥＲ Ｍ３４０、味元化学製））、ウレタンアクリレート（ＳＵ５３０、ソルテク社製）、光開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ ９０７、ＢＡＳＦ製）およびシリカ粒子（ＳＥＫＩＳＵＩ社、３８ｎｍ粒径）を７９：８：２：１：１０の重量比率（ＰＧＭＥ：Ｍ３４０：ＢＰ３０２：ＳＵ５３０：Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７：シリカ粒子）で混合して製造したハードコーティング組成物を使用したことを除いては、実施例１と同様にしてハードコーティング層を形成し、実施例１と同様にして第１基材層、第２基材層および能動液晶素子を製作した。

実施例３．
溶媒（ＰＧＭＥ、Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、多官能性アクリレート（ＢＰ３０２、ハンノン化学製；ＭＩＲＡＭＥＲ Ｍ３４０、味元化学製））、ウレタンアクリレート（ＳＵ５３０、ソルテク社製）、光開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ ９０７、ＢＡＳＦ製）およびシリカ粒子（ＳＥＫＩＳＵＩ社、３８ｎｍ粒径）を７９：１２：３：５：１：１０の重量比率（ＰＧＭＥ：Ｍ３４０：ＢＰ３０２：ＳＵ５３０：Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７：シリカ粒子）で混合して製造したハードコーティング組成物を使用したことを除いては、実施例１と同様にしてハードコーティング層を形成し、実施例１と同様にして第１基材層、第２基材層および能動液晶素子を製作した。

実施例４．
溶媒（ＰＧＭＥ、Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）、多官能性アクリレート（ＢＰ３０２、ハンノン化学製；ＭＩＲＡＭＥＲ Ｍ３４０、味元化学製））、ウレタンアクリレート（ＳＵ５３０、ソルテク社製）、光開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ ９０７、ＢＡＳＦ製）およびシリカ粒子（ＳＥＫＩＳＵＩ社、３８ｎｍ粒径）を７９：１２：３：５：１：２０の重量比率（ＰＧＭＥ：Ｍ３４０：ＢＰ３０２：ＳＵ５３０：Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７：シリカ粒子）で混合して製造したハードコーティング組成物を使用したことを除いては、実施例１と同様にしてハードコーティング層を形成し、実施例１と同様にして第１基材層、第２基材層および能動液晶素子を製作した。

前記製作されたハードコーティング層などの物性と試験結果を整理すると下記の表１の通りである。

Claims (19)

1. 液晶化合物を含み、第１および第２配向状態の間をスイッチングできる能動液晶層を有する能動液晶素子を含む光学デバイスであって、
   前記能動液晶素子は、対向配置された２層の基材層と前記２層の基材層の間に存在する前記能動液晶層を含み、
   前記基材層の少なくとも一面には厚さが２μｍ以上のハードコーティング層が形成されている、光学デバイス。
2. 対向配置されている２枚の外郭基板；偏光子および接着フィルムをさらに含み、前記２枚の外郭基板の間に能動液晶素子と前記偏光子が順次配置されており、
   前記接着フィルムは、前記外郭基板と能動液晶素子の間、能動液晶素子と偏光子の間、偏光子と外郭基板の間および前記能動液晶素子と偏光子の側面に存在し、
   前記能動液晶素子および偏光子は前記２枚の外郭基板の間で前記接着フィルムによってカプセル化されている、請求項１に記載の光学デバイス。
3. ハードコーティング層は、硬度が０．７ＧＰａ以下である、請求項１または２に記載の光学デバイス。
4. ハードコーティング層は、弾性率が７．５ＧＰａ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学デバイス。
5. ハードコーティング層は基材層の能動液晶層に向かう面に形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学デバイス。
6. ハードコーティング層は、多官能性（メタ）アクリレートの重合単位を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学デバイス。
7. 能動液晶層の第１配向状態の平均光軸と偏光子の光吸収軸がなす角度が８０度〜１００度または３５度〜５５度の範囲内となるように前記能動液晶素子と偏光子が配置されている、請求項２に記載の光学デバイス。
8. 基材層は正面位相差が１００ｎｍ以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の光学デバイス。
9. 基材層は厚さ方向位相差の絶対値が２００ｎｍ以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載の光学デバイス。
10. 基材層は、熱膨張係数が１００ｐｐｍ／Ｋ以下である、請求項１から９のいずれか一項に記載の光学デバイス。
11. 基材層は破断伸び率が１００％以上である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学デバイス。
12. 基材層の能動液晶層に向かう面上に存在する配向膜をさらに含む、請求項２または７に記載の光学デバイス。
13. ２枚の基材層の配向膜の配向方向がなす角度は−１０度〜１０度の範囲内または８０度〜１００度の範囲内である、請求項１２に記載の光学デバイス。
14. ２枚の基材層のうち偏光子に近い基材層上に形成された配向膜の配向方向と偏光子の光吸収軸がなす角度が８０度〜１００度の範囲内である、請求項１２または１３に記載の光学デバイス。
15. 外郭基板は正面位相差が１００ｎｍ以下である、請求項２または７に記載の光学デバイス。
16. 外郭基板は厚さ方向位相差の絶対値が２００ｎｍ以下である、請求項２、７、１５のいずれか一項に記載の光学デバイス。
17. 外郭基板は、熱膨張係数が１００ｐｐｍ／Ｋ以下である、請求項２、７、１５、１６のいずれか一項に記載の光学デバイス。
18. 接着フィルムは厚さ方向位相差の絶対値が２００ｎｍ以下である、請求項２、７、１５、１６、１７のいずれか一項に記載の光学デバイス。
19. 一つ以上の開口部が形成されている車体；および前記開口部に装着された請求項１から１８のいずれか一項に記載された光学デバイスを含む、自動車。

Images