JP2021524058A - 光学デバイス - Google Patents

Abstract

本出願は光学デバイスに関する。本出願の光学デバイスは透過率を変化させることができ、液晶素子と外郭基板の合着により発生し得るシワなどの外観不良を改善することができる。このような光学デバイスは、サングラスやＡＲ（Ａｒｇｕｍｅｎｔｅｄ 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われ得る。

Description

本出願は２０１８年０８月１４日付提出された大韓民国特許出願第１０−２０１８−００９４７３８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。

液晶化合物を利用して透過率を変化させられ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）を使った透過率可変装置が知られており、前記装置でホスト物質として主に液晶化合物が使われる。

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。

本出願の課題は、透過率を変化させることができ、液晶素子と外郭基板の合着により発生し得るシワなどの外観不良が改善された光学デバイスを提供することである。

本出願は光学デバイスに関する。前記光学デバイスは第１基材層、液晶層および第２基材層が順に積層される構造を有する液晶素子を含む。

図１は、本出願の一実施例に係る液晶素子を例示的に示している。図１に示した通り、前記液晶素子１０は第１基材層１１ａ、液晶層１２および第２基材層１１ｂが順に積層される構造を有することができる。一方、前記第１および第２の表現は基材層の先後乃至は上下関係を規定するものではない。

一つの例として、前記液晶素子１０を構成する第１基材層１１ａおよび第２基材層１１ｂのうち一つ以上は、下記の数式１の曲げ強度Ｄが約２．２×１０^−４Ｎ・ｍ以上であり得る。

［数式１］

前記数式１において、Ｄは基材層の曲げ強度（ｆｌｅｘｕｒａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｙ）であり、Ｅは基材層のヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）であり、ｈｅは基材層の厚さであり、υは基材層のポアソン比（Ｐｏｉｓｓｏｎ'ｓ ｒａｔｉｏ）である。

前記数式１の曲げ強度Ｄは、他の例において約２．２×１０^−４Ｎ・ｍ以上、４×１０^−４Ｎ・ｍ以上、６×１０^−４Ｎ・ｍ以上、８×１０^−４Ｎ・ｍ以上、１０×１０^−４Ｎ・ｍ以上、２０×１０^−４Ｎ・ｍ以上、３０×１０^−４Ｎ・ｍ以上、４０×１０^−４Ｎ１０^−４Ｎ・ｍ以上または約５０×１０^−４Ｎ・ｍ以上であり得、上限は特に制限されないが約１Ｎ・ｍ以下、５×１０−１Ｎ・ｍ以下、１×１０−１Ｎ・ｍ以下、５×１０−１Ｎ・ｍ以下または約１×１０−２Ｎ・ｍ以下であり得る。

基材層が前記範囲の曲げ強度Ｄを満足する場合、前記基材層を含む液晶素子が後述する外郭基板と合着して光学デバイスを製造する時、シワなどの外観不良が減少し得る。

一つの例として、第１基材層および第２基材層はそれぞれ前記数式１の曲げ強度Ｄが約２．２×１０^−４Ｎ・ｍ以上であり得る。第１および第２基材層の曲げ強度が前記範囲を満足する場合、光学デバイスの外観の不良発生がより効率的に減少し得る。

一つの例示で、第１基材層および第２基材層はそれぞれヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ、Ｅ）が約１×１０^９Ｎ／ｍ^２〜約１×１０^１０Ｎ／ｍ^２であり得る。他の例として、前記基材層のヤング率Ｅは約１．２×１０^９Ｎ／ｍ^２以上、１．４×１０^９Ｎ／ｍ^２以上、１．６×１０^９Ｎ／ｍ^２以上または約１．８×１０^９Ｎ／ｍ^２以上であり得、約９×１０^９Ｎ／ｍ^２以下、８×１０^９Ｎ／ｍ^２以下、７×１０^９Ｎ／ｍ^２以下、６×１０^９Ｎ／ｍ^２以下、５×１０^９Ｎ／ｍ^２以下、４×１０^９Ｎ／ｍ^２以下または約３×１０^９Ｎ／ｍ^２以下であり得る。

前記ヤング率Ｅ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）、一例としてＵＴＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）を利用して測定することができる。

基材層のヤング率Ｅが前記範囲を満足する場合、前記数式１の曲げ強度Ｄが２．２×１０^−４Ｎ・ｍ以上の範囲を有するのに有利である。したがって、液晶素子が後述する外郭基板と合着して光学デバイスを製造する時、シワなどの外観不良が減少し得る。

一つの例として、第１基材層および第２基材層はそれぞれ厚さｈｅが約１０μｍ〜約１，０００μｍであり得る。他の例として、前記基材層は厚さｈｅがそれぞれ約２０μｍ以上、４０μｍ以上、６０μｍ以上、８０μｍ以上、１００μｍ以上、１２０μｍ以上、１４０μｍ以上、１６０μｍ以上または約１８０μｍ以上であり得、約９００μｍ以下、８００μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下、５００μｍ以下または約４００μｍ以下であり得る。

基材層の厚さｈｅが約１００μｍ〜約１，０００μｍに該当する場合、前記数式１の曲げ強度Ｄが２．２×１０^−４Ｎ・ｍ以上の範囲を有するのに有利であり、したがって、前記基材層を含む液晶素子が後述する外郭基板と合着して光学デバイスを製造する時、シワなどの外観不良が減少し得る。

一つの例示で、第１基材層および第２基材層はそれぞれポアソン比（Ｐｏｉｓｓｏｎ'ｓ ｒａｔｉｏ、υ）が約０．２５〜約０．４５であり得る。他の例において約０．２５以上、０．２６以上、０．２７以上、０．２８以上、０．２９以上または約０．３０以上であり得、約０．４４以下、０．４３以下、０．４２以下、０．４１以下または約０．４０以下であり得る。

前記ポアソン比（υ）は軸方向変形率（ｘ方向、εｘ）に対する側方向変形率（ｙ方向、εｙ）の負の比であり、「ポアソン比＝−εｙ／εｘ」の数式で表示され得る。ポアソン比は公知の多様な方法で測定することができる。例えば、ＡＳＴＭ−Ｄ６３８に規定された方式により標準大きさの試片を利用して測定することができる。すなわち、２個の延伸系が設置された試片に対して引張試験を行うことによって測定することができる。一つの延伸系は適用された引張応力に対して平行に整列され、一方、第２の延伸系は引張応力に対して垂直に整列され、ここで引張応力はｘ方向に適用される。

前記範囲のポアソン比（υ）を満足する場合、前記数式１の曲げ強度Ｄが２．２×１０^−４Ｎ・ｍ以上の範囲を有するのに有利である。

一つの例として、第１基材層および第２基材層としては、前記数式１の曲げ強度Ｄが２．２×１０^−４Ｎ・ｍ以上を満足するものであれば特に制限されず、本出願の基材層として利用することができる。一具体例として、第１基材層および第２基材層はそれぞれ独立的に、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルム、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）フィルム、ＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ−ｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）フィルム、ＴＡＣ（ｔｒｉ−ａｃｅｔｙｌ−ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルムまたはＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルムなどが利用され得るがこれに制限されるものではない。

前記液晶素子は少なくとも液晶化合物を含む液晶層を含むことができる。一例として、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液晶層であり得る。

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、液晶ホストともいう）の配向方向によって前記二色性染料ゲストが整列される液晶層である。

前記配向は光軸の配向を意味し、前記光軸は例えば液晶化合物が棒（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。一方、任意の配向状態で互いに光軸方向が異なる複数の液晶化合物を含む場合、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。配向方向は後述するエネルギーの印加によって調節され得る。

液晶層に使わ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われ得る。

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、ネマチック液晶化合物またはコレステリック液晶化合物が使われ得る。一般的にはネマチック液晶化合物が使われ得る。用語ネマチ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、いずれも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）状や円盤（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）状であり得る。

このようなネマチック液晶化合物は例えば、約４０℃以上、５０℃以上、６０℃以上、７０℃以上、８０℃以上、９０℃以上、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、すなわちネマチ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、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の数または正の数であり得る。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約３超過または約７超過であるか、約−２未満または約−３未満であり得る。

液晶化合物はまた、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において約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わ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。用語染料は可視光領域、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ものとして知られている公知の染料を選択して使うことができる。一具体例として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約５以上〜約２０以下であり得る。用語二色比は、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〜約７８０ｎｍ、または約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長範囲内で少なくともいずれか一つの波長、一部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後述する液晶素子の透過率と液晶ホストに対する二色性染料ゲスト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的に含み、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。

前記液晶素子は前記第１基材層および第２基材層間で基材層の間隔を維持するスペーサーおよび／または第１基材層および第２基材層の間隔が維持された状態で前記第１基材層および第２基材層を付着させることができ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／またはシーラントの材料は特に制限なく公知の素材が使われ得る。

前記液晶素子は導電層および／または配向膜をさらに含むことができる。図２は導電層および配向膜が含まれた一実施例に係る液晶素子を例示的に示している。図２に示した通り、前記液晶素子１０は第１基材層１１ａ、導電層１３、配向膜１４、液晶層１２、配向膜１４、導電層１３および第２基材層１１ｂが順に積層される構造を有することができる。

前記導電層１３は第１基材層および第２基材層１１ａ、１１ｂ上にそれぞれ形成され得る。また、前記導電層１３は液晶層１２に向かう面上に形成され得る。基材層の面上に存在する導電層１３は液晶層１２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、導電性高分子、導電性金属、導電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すべての種類の導電層が使われ得る。

前記配向膜１４は第１基材層および第２基材層１１ａ、１１ｂの面上に存在することができる。例えば、基材層の一面にまず導電層１３が形成され、その上部に配向膜１４が形成され得る。

前記配向膜１４は液晶層１２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、本出願で使われ得る配向膜は前記公知の配向膜であって、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１４の配向方向が制御され得る。例えば、対向配置されている第１基材層および第２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、互いに略平行し得る。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度の範囲内の角度または約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よって、液晶層の光軸の方向が決定されるので、前記配向方向は液晶層の光軸の方向を確認して知ることができる。液晶層の光軸がいずれの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の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を使って測定することができる。

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応じて定められ得、一般的にはフィルムまたはシートの形態である。

前記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することができる。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。すなわち、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いて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。一方、液晶素子の配向状態により透過率が調節され得る。一例として、第１または第２配向状態のうちいずれか一つの配向状態で遮断モードが具現され、他の配向状態で透過モードが具現され得る。

前記透過モードは液晶素子が相対的に高い透過率を示す状態であり、遮断モードは液晶素子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、前記液晶素子は前記透過モードでの透過率が約２０％、２５％、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上または約５０％以上であり得る。また、前記液晶素子は前記遮断モードでの透過率が約２０％未満、１５％未満または約１０％未満であり得る。

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ので、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％、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％、７０％、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％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、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方向に液晶素子を入射した光対比前記入射方向と同じ方向に前記液晶素子を透過した光（直進光）の比率であり得る。一例示において、前記透過率は前記液晶素子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。

本出願の液晶素子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。一般的に使われる定義によると、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われ、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われ、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われる。

必要な場合に液晶素子は前記透過モードおよび遮断モードの他に他のモードも具現できるように設計され得る。例えば、前記透過モードおよび遮断モードの透過率の間で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。

本出願の光学デバイスは第１および第２外郭基板を含むことができる。前記第１および第２の表現は先後乃至は上下関係を規定したものではない。一例示において、前記液晶素子は前記第１および第２外郭基板の間に位置することができる。例えば、図３に示した通り、対向配置された第１および第２外郭基板２０の間に液晶素子１０が位置することができる。

前記第１および第２外郭基板２０としては、例えば、それぞれ独立的にガラスなどの無機基板またはプラスチック基板が使われ得る。プラスチック基板としてはＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）またはＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などのようなセルロースフィルム；ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）フィルム；ＰＡＲ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）またはＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等のアクリルフィルム；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルム；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）またはＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）等のポリオレフィンフィルム；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）フィルム；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）フィルム；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム；ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム；ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）フィルム；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）フィルム；ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）フィルム；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ）フィルム；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルム；またはフッ素樹脂フィルムなどが使われ得るが、これに制限されるものではない。第１および第２外郭基板２０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。

前記のような第１および第２外郭基板２０の厚さは特に制限されず、例えばそれぞれ約０．３ｍｍ以上であり得る。他の例示において、前記厚さは約０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上または約２ｍｍ以上であり得、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以下でもよい。

前記第１および第２外郭基板２０は扁平（ｆｌａｔ）な基板であるかあるいは曲面状を有する基板であり得る。例えば、前記第１および第２外郭基板は同時に扁平な基板であるか、同時に曲面状を有するか、あるいはいずれか一つは扁平な基板であって他の一つは曲面状の基板であり得る。

また、前記で同時に曲面状を有する場合にはそれぞれの曲率または曲率半径は同一であるか互いに異なり得る。

本明細書で曲率または曲率半径は、業界で公知とされている方式で測定することができ、例えば、２Ｄ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｌａｓｅｒ Ｓｅｎｓｏｒ（レーザーセンサ）、Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｌｉｎｅ ｓｅｎｓｏｒ（共焦点センサ）または３Ｄ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｏｒｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙなどの非接触式装備を利用して測定することができる。このような装備を使って曲率または曲率半径を測定する方式は公知である。

また、前記第１および第２外郭基板と関連して例えば、表面と裏面での曲率または曲率半径が異なる場合にはそれぞれ向かい合う面の曲率または曲率半径、すなわち第１外郭基板の場合、第２外郭基板と対向する面の曲率または曲率半径と第２外郭基板の場合、第１外郭基板と対向する面の曲率または曲率半径が基準となり得る。また、該当面での曲率または曲率半径が一定でなく、異なる部分が存在する場合には最も大きい曲率または曲率半径が基準となるか、最も小さい曲率または曲率半径が基準となり得、または平均曲率または平均曲率半径が基準となり得る。

前記第１および第２外郭基板は、両者が曲率または曲率半径の差が約１０％以内、９％以内、８％以内、７％以内、６％以内、５％以内、４％以内、３％以内、２％以内または約１％以内であり得る。前記曲率または曲率半径の差は大きい曲率または曲率半径をＣ_Ｌとし、小さい曲率または曲率半径をＣ_Ｓとする時に、１００×（Ｃ_Ｌ−Ｃ_Ｓ）／Ｃ_Ｓで計算される数値である。また、前記曲率または曲率半径の差の下限は特に制限されない。第１および第２外郭基板の曲率または曲率半径の差は同じであり得るため、前記曲率または曲率半径の差は約０％以上であるか、約０％超過であり得る。

第１および第２外郭基板がいずれも曲面である場合、両者の曲率は同一符号であり得る。言い換えれば、前記第１および第２外郭基板はいずれも同じ方向に屈曲していてもよい。すなわち、前記場合は第１外郭基板の曲率中心と第２外郭基板の曲率中心がいずれも第１および第２外郭基板の上部および下部で同じ部分に存在する場合である。

第１および第２外郭基板のそれぞれの曲率または曲率半径の具体的な範囲は特に制限されない。一例示において、前記第１および第２外郭基板はそれぞれ曲率半径が約１００Ｒ以上、２００Ｒ以上、３００Ｒ以上、４００Ｒ以上、５００Ｒ以上、６００Ｒ以上、７００Ｒ以上、８００Ｒ以上または約９００Ｒ以上であるか、約１０，０００Ｒ以下、９，０００Ｒ以下、８，０００Ｒ以下、７，０００Ｒ以下、６，０００Ｒ以下、５，０００Ｒ以下、４，０００Ｒ以下、３，０００Ｒ以下、２，０００Ｒ以下、１，９００Ｒ以下，１，８００Ｒ以下，１，７００Ｒ以下、１，６００Ｒ以下、１，５００Ｒ以下、１，４００Ｒ以下、１，３００Ｒ以下、１，２００Ｒ以下、１，１００Ｒ以下または約１，０５０Ｒ以下であり得る。前記でＲは半径が１ｍｍである円の曲がった程度を意味する。したがって、前記で例えば、１００Ｒは半径が１００ｍｍである円の曲がった程度またはそのような円に対する曲率半径である。もちろん基板が扁平な場合には曲率は０であり、曲率半径は無限大である。

第１および第２外郭基板は前記範囲で同じであるか異なる曲率半径を有し得る。一例示において、第１および第２外郭基板の曲率がそれぞれ異なる場合に、そのうち曲率が大きい基板の曲率半径が前記範囲内であり得る。

一例示において、第１および第２外郭基板の曲率がそれぞれ異なる場合にはそのうち曲率が大きい基板が光学デバイスの使用時に、より重力方向に配置される基板であり得る。

第１および第２基板の曲率または曲率半径を前記のように制御すると、後述する接着フィルムによる合着力が低下しても復原力と重力の合計である真の力が作用して広がることを防止することができ、オートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）のような工程圧力にもよく耐えることができる。

本出願の光学デバイスは偏光子および／または接着フィルムをさらに含むことができる。図４は偏光子および接着フィルムが含まれた一実施例に係る光学デバイスを例示的に示している。図４に示した通り、前記光学デバイス１００は第１外郭基板２０、接着フィルム４０、液晶素子１０、接着フィルム４０、偏光子３０、接着フィルム４０および第２外郭基板２０が順に積層される構造を有することができる。

前記偏光子３０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うことができる。

前記偏光子３０は、前記液晶素子１０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約８０度〜約１００度または約８５度〜約９５度をなすか略垂直となるように光学デバイスに配置されているか、あるいは約３５度〜約５５度または約４０度〜約５０度になるか略４５度と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に、前述したように、第１および第２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度の範囲内の角度または約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。

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などで使われる通常の素材、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）と二色性色素（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うことができる。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うことができ、例えば、二色比（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｒａｔｉｏ）が約３０〜約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うことができる。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）を含む場合に、前記二色性染料としては線形の染料を使うか、あるいはディスコティック染料（ｄｉｓｃｏｔｉｃ ｄｙｅ）を使ってもよい。

本出願の光学デバイスは前記のような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液晶素子のみを含み、ただ一つの偏光子のみを含むことができる。

前記接着フィルム４０は、例えば、図４に示した通り、外郭基板２０と液晶素子１０の間、液晶素子１０と偏光子３０の間および偏光子３０と外郭基板２０の間に存在することができ、前記液晶素子１０と偏光子３０の側面、好ましくはすべての側面に存在することができる。

一方、前記外郭基板２０と液晶素子１０の間、液晶素子１０と偏光子３０の間、偏光子３０と外郭基板２０の間および／または前記液晶素子１０と偏光子３０の側面に位置する接着フィルムは、同じであるか異なる接着フィルムであり得る。

前記接着フィルム４０は、前記外郭基板２０と液晶素子１０、液晶素子１０と偏光子３０および偏光子３０と外郭基板２０を互いに接着させつつ、前記液晶素子１０と偏光子３０を封止化していてもよい。本出願で用語封止（またはカプセル化（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ））は接着フィルムで液晶素子および／または偏光子の全面を被覆することを意味し得る。例えば、目的とする構造に応じて、外郭基板、液晶素子、偏光子および接着フィルムを積層した後、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４０としては特に制限なく公知の素材が使われ得、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）、ＴＰＳ（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｓｔａｒｃｈ）、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またはポリオレフィンエラストマーフィルム（ＰＯＥフィルム）などから選択され得る。

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。前記において、接着フィルムの厚さは前記外郭基板２０と液晶素子１０の間の接着フィルムの厚さ、例えば前記両者間の間隔；液晶素子１０と偏光子３０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３０と外郭基板２０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、バッファー層、位相差層、光学補償層、反射防止層または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。

本出願の前記光学デバイスを製造する方法は特に制限されない。一例示において、前記光学デバイスは、前述した封止化のためにオートクレーブ工程を経て製造され得る。

例えば、前記光学デバイスの製造方法は、対向配置されている第１および第２外郭基板の間にある液晶素子および／または偏光子を接着フィルムを使ったオートクレーブ工程を通じて封止化する段階を含むことができる。

前記オートクレーブ工程は、外郭基板の間に目的とする封止化構造にしたがって接着フィルムと液晶素子および／または偏光子を配置し、加熱／加圧によって遂行することができる。

例えば、外郭基板２０、接着フィルム４０、液晶素子１０、接着フィルム４０、偏光子３０、接着フィルム４０および外郭基板２０を前記順序で配置し、液晶素子１０と偏光子３０の側面にも接着フィルム４０を配置した積層体をオートクレーブ工程で加熱／加圧処理すると、図５に示したような光学デバイスが形成され得る。

前記オートクレーブ工程の条件は特に制限されず、例えば、適用された接着フィルムの種類によって適切な温度および圧力下で遂行することができる。通常のオートクレーブ工程の温度は、約８０℃以上、９０℃以上または約１００℃以上であり、圧力は２気圧以上であるが、これに制限されるものではない。前記工程温度の上限は約２００℃以下、１９０℃以下、１８０℃以下または約１７０℃以下程度であり得、工程圧力の上限は約１０気圧以下、９気圧以下、８気圧以下、７気圧以下または約６気圧以下程度であり得る。

前記のような光学デバイスは多様な用途で使われ得、例えば、サングラスやＡＲ（Ａｒｇｕｍｅｎｔｅｄ 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われ得る。

一つの例示において前記光学デバイスは、それ自体として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われ得る。

本出願は透過率を変化させることができ、液晶素子と外郭基板の合着により発生し得るシワなどの外観不良が改善された光学デバイスを提供することができる。このような光学デバイスは、サングラスやＡＲ（Ａｒｇｕｍｅｎｔｅｄ 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われ得る。

本出願の光学デバイスに使われ得る液晶素子の例示的な断面図。 本出願の光学デバイスに使われ得る液晶素子の例示的な断面図。 本出願の例示的な光学デバイスを示す例示的な断面図。 本出願の例示的な光学デバイスを示す例示的な断面図。 本出願の例示的な光学デバイスを示す例示的な断面図。 実施例１、実施例２および比較例により製造された光学デバイスを高温長期耐久性テストに適用した後、デジタルカメラを利用して撮影したイメージ。 実施例１、実施例２および比較例により製造された光学デバイスを高温長期耐久性テストに適用した後、デジタルカメラを利用して撮影したイメージ。 実施例１、実施例２および比較例により製造された光学デバイスを高温長期耐久性テストに適用した後、デジタルカメラを利用して撮影したイメージ。

以下、実施例および比較例を通じて本出願を具体的に説明するが、本出願の範囲は下記の実施例によって制限されるものではない。

外観不良測定方法
外観不良は、実施例１、実施例２および比較例で製造された液晶素子がＡｕｔｏｃｌａｖｅ工程後に第１および第２外郭基板の間にカプセル化されている状態で測定した。第１および第２外郭基板の間にカプセル化されている液晶素子を高温長期耐久性テスト（１００℃の温度で約１６８時間維持）に適用し、常温で２４時間以上放置した時に光学デバイスの外観にシワ発生光学デバイスの外観不良を測定した。

実施例１
液晶素子

第１および第２基材層として曲げ強度Ｄが約５．７３×１０^−３Ｎ・ｍであるポリカーボネートフィルム（厚さ：３００μｍ、メーカー：Ｋｅｉｗａ社）を使ったし、第１基材層および第２基材層上にそれぞれＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ）を２００ｎｍ厚さで蒸着して導電層を形成した。前記導電層上に水平配向膜（ＳＥ−７４９２、Ｎｉｓｓａｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ社）を１００〜３００ｎｍ厚さでコーティングおよび硬化して第１および第２配向膜を形成した。

第１配向膜の外周にシーラントを塗布し、前記シーラントの内部領域に液晶（ＭＤＡ １４−４１４５、Ｍｅｒｃｋ社製）を塗布し、第２配向膜を合紙して液晶素子を製造した。製造された液晶素子の面積は６００ｍｍХ３００ｍｍであり、セルギャップは１２μｍである。

光学デバイス
第１外郭基板、接着フィルム、前記液晶素子、接着フィルム、偏光子、接着フィルムおよび第２外郭基板を前記順序で積層し、前記液晶素子のすべての側面にも接着フィルムを配置して積層体を製造した。（第１外郭基板に比べて第２外郭基板が重力方向に配置）

前記第１および第２外郭基板としては厚さが約３ｍｍ程度であるガラス基板を使ったし、曲率半径が約２，４７０Ｒである基板（第１外郭基板）と曲率半径が約２，４００Ｒである基板（第２外郭基板）を使った。一方、接着フィルムとしては熱可塑性ポリウレタン接着フィルム（厚さ：約０．３８ｍｍ、メーカー：Ａｒｇｏｔｅｃ社、製品名：ＡｒｇｏＦｌｅｘ）を使った。

前記積層体を約１０５℃の温度および２気圧程度の圧力でオートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程を遂行して光学デバイスを製造した。

実施例２

液晶素子の第１および第２基材層として曲げ強度Ｄが約８．１７×１０^−４Ｎ・ｍ程度であるポリエチレンテレフタレート（厚さ：１４５μｍ、メーカー：ＳＫＣ社）フィルムを使ったことを除いては実施例１と同様にして液晶素子および光学デバイスを製造した。

比較例
液晶素子の第１および第２基材層として曲げ強度Ｄが約２．１２×１０^−４Ｎ・ｍであるポリカーボネートフィルム（厚さ：１００μｍ、メーカー：Ｋｅｉｗａ社）を使ったことを除いては実施例1と同様にして液晶素子および光学デバイスを製造した。

図６〜図８は、前記耐久性テスト後の光学デバイスの写真であり、図６は実施例１のデバイス写真、図７は実施例２のデバイス写真、図８は比較例のデバイス写真である。実施例１および実施例２の光学デバイスは、シワなどの外観不良が発生することなく安定的に光学デバイスが製造されたことを確認することができ、これと対照的に比較例のデバイスはシワなどの外観不良が発生したことを確認することができる。

Claims (12)

1. 第１および第２外郭基板；
   前記第１および第２外郭基板の間に位置し、第１基材層、液晶層および第２基材層が順に積層される構造を有する液晶素子；および
   前記第１外郭基板と前記液晶素子の間および前記第２外郭基板と前記液晶素子の間に位置する接着フィルムを含み、
   前記第１基材層および第２基材層のうち一つ以上は下記の数式１の曲げ強度（Ｄ）が２．２×１０^−４Ｎ・ｍ以上である、光学デバイス。
   ［数式１］
   

   

   前記数式１において、Ｄは基材層の曲げ強度（ｆｌｅｘｕｒａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｙ）であり、Ｅは基材層のヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）であり、ｈｅは基材層の厚さであり、υは基材層のポアソン比（Ｐｏｉｓｓｏｎ'ｓ ｒａｔｉｏ）である。
2. 前記第１基材層および前記第２基材層はそれぞれ前記数式１の曲げ強度Ｄが２．２×１０^−４Ｎ・ｍ以上である、請求項１に記載の光学デバイス。
3. 前記第１基材層および前記第２基材層はそれぞれヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）が１×１０^９Ｎ／ｍ^２〜１×１０^１０Ｎ／ｍ^２である、請求項１または２に記載の光学デバイス。
4. 前記第１基材層および前記第２基材層はそれぞれ厚さ（ｈｅ）が１０μｍ〜１，０００μｍである、請求項１から３の何れか一項に記載の光学デバイス。
5. 前記第１基材層および前記第２基材層はそれぞれ独立的にＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルム、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）フィルム、ＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ−ｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）フィルム、ＴＡＣ（ｔｒｉ−ａｃｅｔｙｌ−ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルムまたはＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルムである、請求項１から４の何れか一項に記載の光学デバイス。
6. 前記液晶層は二色性染料ゲストを含む、請求項１から５の何れか一項に記載の光学デバイス。
7. 前記液晶素子は前記第１基材層および前記第２基材層上にそれぞれ形成される導電層を含む、請求項１から６の何れか一項に記載の光学デバイス。
8. 前記液晶素子は前記導電層上に形成される配向膜を含む、請求項７に記載の光学デバイス。
9. 前記液晶素子は第１および第２配向状態をスイッチングできる、請求項１から８の何れか一項に記載の光学デバイス。
10. 前記第１および第２外郭基板の間に位置する偏光子をさらに含む、請求項１から９の何れか一項に記載の光学デバイス。
11. 前記接着フィルムは、前記第１外郭基板と前記液晶素子の間、前記液晶素子と前記偏光子の間および前記第２外郭基板と前記偏光子の間に位置する、請求項１０に記載の光学デバイス。
12. 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〜請求項１１の何れか一項に記載された光学デバイスを含む、自動車。

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