JP7222170B2 - 光学デバイス - Google Patents

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Description

関連出願との相互引用
本出願は、２０１８年０６月１２日に提出された大韓民国特許出願第１０－２０１８－００６７６２４号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓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組み込まれる。
技術分野
本出願は、光学デバイスに関する。
液晶化合物を用いて透過率を可変することが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）を用い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用いられる。
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）、建物外壁又は車両のサンルーフなどを含んだ多様な用途に適用されている。
本出願は、透過率の可変が可能であり、外観不良が改善されると同時に光損失を減少させることができる光学デバイスを提供する。
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することができる光学デバイスに関する。
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り、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。
一つの例示で、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、３５％以上、４０％以上、４５％以上又は約５０％以上であってもよい。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、１５％以下又は約１０％以下であってもよい。
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。一つの例示で、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％又は約６０％であってもよい。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％又は約１０％であってもよい。
前記透過率は、直進光透過率であってもよい。用語「直進光透過率」は、所定方向に光学デバイスを入射した光に対して前記入射方向と同一な方向に前記光学デバイスを透過した光（直進光）の割合であってもよい。一つの例示で、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）であってもよい。
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、可視光又は近赤外線であってもよい。一般的に用いられる定義によると、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し、可視光は、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲内の波長を有する放射線を意味し、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ことで用いられる。
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することができるように設計される。必要な場合に、光学デバイスは、前記透過モード及び遮断モード外に他のモードも具現できるように設計され得る。例えば、前記透過モード及び遮断モードの透過率の間で任意の透過率を示すことができる第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、例えば、光学デバイスが液晶素子を含むことで達成され得る。上記で「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及び第２配向状態の間をスイッチングすることができる液晶素子である。上記で「光軸」は、液晶素子に含まれている液晶化合物が棒（ｒｏｄ）状である場合にはその長軸方向を意味することができ、円盤（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）形態である場合には前記円盤平面の法線方向を意味することができる。一方、液晶素子が任意の配向状態で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、平均光軸で定義され得、この場合、平均光軸は、前記液晶化合物の光軸のベクトル和を意味することができる。
上記のような液晶素子で配向状態は、エネルギーの印加、例えば、電圧の印加により変更できる。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及び第２配向状態のうちいずれか一つの配向状態を有している途中、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及び第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、特に異に言及しない限り、前記第１配向状態で遮断モードが具現されることで記述する。
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。一つの例示で、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ってもよい。
前記液晶層は、いわゆるゲストホスト効果を用いた液晶層であって、前記液晶化合物（以下、液晶ホストと称する）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。前記液晶ホストの配向方向は、上述した外部エネルギーの印加有無によって調節できる。
液晶層に用いら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用いられ得る。
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又はコレステリック液晶化合物が用いられ得る。一般的には、ネマチック液晶化合物が用いられ得る。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、全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）形態であるか円盤（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）形態であってもよい。
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℃以上又は約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。一つの例示で、前記透明点又は相転移点は、約１６０℃以下、１５０℃以下又は約１４０℃以下であってもよい。
前記液晶化合物は、誘電率異方性が負数又は陽数であってもよい。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超過又は約７超過であるか、約－２未満又は約－３未満であってもよい。
また、液晶化合物は、約０．０１以上又は約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以下又は約０．２７以下であってもよい。
ゲストホスト液晶層の液晶ホストで用いられる液晶化合物は、本技術分野の専門家に公知されており、それから自由に選択され得る。
液晶層は、前記液晶ホストと共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の波長範囲内で少なくとも一部又は全体範囲内の光を集中的に吸収及び／又は変形させ得る物質を意味することができ、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又は全体範囲で光の吸収が可能な物質を意味することができる。
二色性染料ゲストとしては、例えば、液晶ホストの整列状態によって整列され得る特性を有すると知られた公知の染料を選択して用いることができる。例えば、二色性染料ゲストとしては、アゾ染料又はアントラキノン染料などを用いることができ、広い波長範囲での光吸収を達成するために液晶層は１種又は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以下であってもよい。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する方向に平行な偏光の吸収で分けた値を意味することができる。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又は約４００ｎｍ～約７００ｎｍの波長範囲内で少なくともいずれか一つの波長、一部範囲の波長又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で前記二色性染料ゲストの含量は、約０．１～約１０重量％の範囲内で選択され得る。二色性染料ゲストの割合は、目的とする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よって追加で含むことができる。添加剤の例としては、キラルドーパント又は安定化剤などが例示できるが、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））及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））から下記数学式によって測定する。
＜異方性度の数式＞
異方性度（Ｒ）＝［Ｅ（ｐ）－Ｅ（ｓ）］／［Ｅ（ｐ）＋２＊Ｅ（ｓ）］
上記で用いられる基準は、液晶層内に染料を含まない他の同一な装置である。
具体的に、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））及び染料分子が垂直配向された同一な液晶層の吸光度に対する値（Ｅ（ｓ））から測定され得る。前記吸光度は、染料を全然含まないがその外には同一な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、振動面が一つである場合には、配向方向と平行な方向に振動（Ｅ（ｐ））し、後続測定では配向方向と垂直である方向に振動（Ｅ（ｓ））する偏光された光線を用いて行われ得る。液晶層は、測定途中にスイッチングされるか回転されず、したがって、前記Ｅ（ｐ）及び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で行われ得る。
詳細な手続きの一つの例示は、下記に記述された通りである。Ｅ（ｐ）及びＥ（ｓ）の測定のためのスペクトラムは、パーキンエルマー社のラムダ１０５０ＵＶ分光計（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ １０５０ ＵＶ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）などのような分光計を用いて記録できる。分光計には、測定用ビーム及び基準ビームの両方に約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、同一な方向に配向される。偏光子の偏光子方向における変化、例えば、０度～９０度の転換は、測定用ビーム及び基準ビームに対していつも同期的に及び同一な方向に行われる。個別偏光子の配向は、ヴュルツブルク大学（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｗｕｒｚｂｕｒｇ）のティー．カーステンス（Ｔ．Ｋａｒｓｔｅｎｓ）の１９７３年の学位論文に記述されている方法を用いて測定できる。
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対し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ラムＥ（ｐ）及び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、測定用ビーム及び基準ビームの内に位置される。２個のテストセルは、同一な層厚さで選択され得る。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される。液晶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される。測定用ビーム及び基準ビームに対する２個のテストセルは、同一な配向方向で音波経路（ｒａｙ ｐａｔｈ）内に設置される。分光計の最大に可能な精密度を保障するために、Ｅ（ｐ）は必ずそれの最大吸収波長範囲、例えば、約０．５～約１．５の波長範囲内にあってもよい。これは、３０％～５％の透過度に相応する。これは、層厚さ及び／又は染料濃度を相応に調整することで設定される。
異方性度（Ｒ）は、文献［参照：「Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ ｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｄ．Ｓ．Ｋｌｉｇｅｒ ｅｔ ａｌ．、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、１９９０］に示したような前記数学式によってＥ（ｐ）及び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以上又は約０．６５以上であってもよい。前記異方性度（Ｒ）は、例えば、約０．９以下、０．８５以下、０．８以下、０．７５以下又は約０．７以下であってもよい。
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及び割合又は液晶層の厚さなどを制御して達成できる。
前記範囲内の異方性度（Ｒ）を通じて一層低エネルギーを用いると共に、透過モードと遮断モードでの透過率の差が大きくなってコントラストの割合が高くなる光学デバイスの提供が可能である。
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。一つの例示で、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以上又は約９．５μｍ以上であってもよい。このように厚さを制御することで、透過モードでの透過率と遮断モードでの透過率の差が大きい光学デバイス、すなわち、コントラストの割合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割合の具現が可能なので特に制限されるものではないが、一般的に、約３０μｍ以下、２５μｍ以下、２０μｍ以下又は約１５μｍ以下であってもよい。
前記第１及び第２配向状態は、一つの例示で、それぞれ水平配向、垂直配向、ツイストネマチック配向又はコレステリック配向状態から選択され得る。例えば、遮断モードで液晶素子又は液晶層は、少なくとも水平配向、ツイストネマチック配向又はコレステリック配向であり、透過モードで液晶素子又は液晶層は、垂直配向又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ってもよい。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方向に形成されているかを確認する方式は公知されている。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用いて測定することができ、これは公知の測定器機、例えば、Ｊａｓｃｏ社のＰ－２０００などのｐｏｌａｒｉｍｅｔｅｒを用いて測定することができる。
液晶ホストの誘電率異方性又は液晶ホストを配向させる後述する配向膜の配向方向などを調節して上記のような通常透過モード又は遮断モードの液晶素子を具現する方式は公知されている。
前記液晶素子は、対向配置されている２枚の基材フィルムと前記２枚の基材フィルムの間に具備された前記液晶層を含むことができる。
また、前記液晶素子は、前記２枚の基材フィルムの間で前記２枚の基材フィルムの間隔を維持するスペーサ及び／又は対向配置された２枚の基材フィルムの間隔が維持された状態で前記基材フィルムを付着しているシーラントを追加で含むことができる。前記スペーサ及び／又はシーラントの材料は、特な制限なしに公知の素材が用いられ得る。
基材フィルムとしては、例えば、ガラスなどの無機フィルム又はプラスチックフィルムが用いられ得る。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）など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；又はフッ素樹脂フィルムなどが用いられ得るが、これに制限されるものではない。基材フィルムには、必要に応じて、金；銀；又は二酸化ケイ素又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。
基材フィルムとしては、所定範囲の位相差を有するフィルムが用いられ得る。一つの例示で、前記基材フィルムは、正面位相差が約１００ｎｍ以下であってもよい。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以下又は約１０ｎｍ以下であってもよい。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以上又は約９．５ｎｍ以上であってもよい。
基材フィルムの厚さ方向の位相差の絶対値は、例えば、約２００ｎｍ以下であってもよい。前記厚さ方向の位相差の絶対値は、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以下又は約８０ｎｍ以下であってもよく、約０ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、６０ｎｍ以上、７０ｎｍ以上又は約７５ｎｍ以上であってもよい。前記厚さ方向の位相差は、絶対値が前記範囲内であれば、負数であるか、陽数であってもよく、例えば、負数であってもよい。
本明細書で正面位相差（Ｒｉｎ）は、下記数式１で計算される数値であり、厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）は、下記数式２で計算される数値であり、特に異に規定しない限り、前記正面及び厚さ方向の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］
厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ） ＝ ｄ × （ｎｚ － ｎｙ）
数式１及び２で、ｄは、基材フィルムの厚さであり、ｎｘは、基材フィルムの遅相軸方向の屈折率であり、ｎｙは、基材フィルムの進相軸方向の屈折率であり、ｎｚは、基材フィルムの厚さ方向の屈折率である。
基材フィルムが光学異方性である場合に対向配置されている基材フィルムの遅相軸が成す角度は、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度の範囲内又は約－３度～約３度の範囲内であるか、大略平行であってもよい。
また、前記基材フィルムの遅相軸と後述する偏光子の光吸収軸が成す角度は、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度の範囲内又は約－３度～約３度の範囲内であるか、大略平行であってもよく、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度の範囲内又は約８７度～約９２度の範囲内であるか、大略垂直であってもよい。
上記のような位相差の調節又は遅相軸の配置を通じて光学的に優れて均一な透過モード及び遮断モードの具現が可能である。
基材フィルムは、熱膨脹係数が約１００ｐｐｍ／Ｋ以下であってもよい。前記熱膨脹係数は、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以下又は約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以上又は約５５ｐｐｍ／Ｋ以上であってもよい。基材フィルムの熱膨脹係数は、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ６９６の規定によって測定でき、該当規格で提供する形態でフィルムを裁断し、単位温度当たり長さの変化を測定して熱膨脹係数を計算することができ、ＴＭＡ（ＴｈｅｒｍｏＭｅｃｈａｎｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ）などの公知の方式で測定できる。
基材フィルムとしては、破断伸率が約９０％以上である基材フィルムを用いることができる。前記破断伸率は、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％以上又は約１７５％以上であってもよく、約１，０００％以下、９００％以下、８００％以下、７００％以下、６００％以下、５００％以下、４００％以下、３００％以下又は約２００％以下であってもよい。基材フィルムの破断伸率は、ＡＳＴＭ Ｄ８８２規格によって測定でき、該当規格で提供する形態でフィルムを裁断し、Ｓｔｒｅｓｓ－Ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅを測定することができる装備（力と長さを同時に測定できる）を用いて測定することができる。
基材フィルムが上記のような熱膨脹係数及び／又は破断伸率を有するように選択されることで、一層優れた耐久性の光学デバイスが提供され得る。
上記のような基材フィルムの厚さは特に制限されず、例えば、約５０μｍ～約２００μｍ程度の範囲内であってもよい。
本明細書で言及する物性のうち測定温度や圧力が結果に影響を及ぼす場合に、特に異に規定しない限り、該当物性は、常温と常圧で測定したものである。
用語「常温」は、加温したり減温しない自然そのままの温度であって、一般的に、約１０℃～約３０℃の範囲内のいずれか一つの温度、約２３℃又は約２５℃程度の温度であってもよい。また、特に異に規定しない限り、本明細書で温度の単位は、℃である。
用語「常圧」は、特に減圧したり加圧しない自然そのままの圧力であって、一般的に、大気圧のような約１気圧程度の圧力を意味する。
液晶素子で前記基材フィルムの一面、例えば、前記液晶層に向ける面上には導電層及び／又は配向膜が存在してもよい。
基材フィルムの面上に存在する導電層は、液晶層に電圧を印加するための構成であって、特な制限なしに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、伝導性ナノワイヤ又はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの金属酸化物などが適用され得る。本出願で適用できる導電層の例は、上記に制限されず、この分野で液晶素子に適用できるものと知られた全ての種類の導電層が用いられ得る。
一つの例示で、前記基材フィルムの面上には、配向膜が存在する。例えば、基材フィルム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、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り、特な制限なしに公知の配向膜を適用することができる。業界で公知された配向膜としては、ラビング配向膜や光配向膜などがあり、本出願で用いられる配向膜は、前記公知の配向膜であり、これは特に制限されない。
上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枚の基材フィルム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度の範囲内の角度又は約－３度～約３度の範囲内の角度を成すか、互いに大略平行であってもよい。他の例示で、前記２個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度の範囲の角度内又は約８７度～約９２度の範囲内の角度を成すか、互いに大略垂直であってもよい。
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確認できる。
上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まることができ、一般的にはフィルム又はシート形態である。
光学デバイスは、前記液晶素子とともに偏光子を追加で含むことができる。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大略垂直に形成された光透過軸を有する偏光子を用いることができる。
前記偏光子は、前記液晶層の第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（光軸のベクトル和）と前記偏光子の光吸収軸が成す角度が約８０度～約１００度又は約８５度～約９５度を成すか、大略垂直になるように光学デバイスに配置されているか、あるいは約３５度～約５５度又は約４０度～約５０度になるか、大略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ときに、上述したように対向配置されている２枚の基材フィルム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度の範囲内の角度又は約－３度～約３度の範囲内の角度を成すか、互いに大略平行な場合に、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成す角度が約８０度～約１００度又は約８５度～約９５度を成すか、大略垂直になってもよい。
他の例示で、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度の範囲の角度内又は約８７度～約９２度の範囲内の角度を成すか、互いに大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成す角度が約８０度～約１００度又は約８５度～約９５度を成すか、大略垂直になってもよい。
例えば、図１に示したように、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になるように配置され得る。
本出願の光学デバイスで適用でき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などで用いられる通常の素材、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用いることができる。本明細書で上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、特な制限なしに公知の液晶を用いることができ、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することができるリオトロピック液晶を用いることができる。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）を含む場合に、前記二色性染料としては、線形の染料を用いるか、あるいはディスコチック染料（ｄｉｓｃｏｔｉｃ ｄｙｅ）が用いられ得る。
本出願の光学デバイスは、上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、一つの前記液晶素子のみを含み、一つの偏光子のみ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枚の外郭基板を含む。本明細書では、便宜上前記２枚の外郭基板のうちいずれか一つを第１外郭基板と称し、他の一つを第２外郭基板と称することができるが、前記第１及び第２の表現が外郭基板の先後または上下関係を規定することではない。一つの例示で、前記液晶素子とともに含まれる偏光子は、前記２枚の外郭基板の間で位置できる。例えば、図２に示したように、前記対向配置された２枚の外郭基板３０の間に前記液晶素子１０と偏光子２０が存在できる。
前記外郭基板としては、例えば、ガラスなどの無機基板又はプラスチック基板が用いられ得る。プラスチック基板としては、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）など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；又はフッ素樹脂フィルムなどが用いられ得るが、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；又は二酸化ケイ素又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、所定範囲の位相差を有する基板が用いられ得る。一つの例示で、前記外郭基板は、正面位相差が約１００ｎｍ以下であってもよい。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以下又は約１０ｎｍ以下であってもよい。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以上又は約９．５ｎｍ以上であってもよい。
外郭基板の厚さ方向の位相差の絶対値は、例えば、約２００ｎｍ以下であってもよい。前記厚さ方向の位相差の絶対値は、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以下又は約８０ｎｍ以下であってもよく、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以上又は約７５ｎｍ以上であってもよい。前記厚さ方向の位相差は、絶対値が前記範囲内であれば、負数であるか、陽数であってもよく、例えば、負数であってもよい。
前記外郭基板の正面位相差（Ｒｉｎ）及び厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）は、それぞれ前記数式１及び２で基材フィルムの厚さ（ｄ）、遅相軸方向の屈折率（ｎｘ）、進相軸方向の屈折率（ｎｙ）及び厚さ方向の屈折率（ｎｚ）を、外郭基板の厚さ（ｄ）、遅相軸方向の屈折率（ｎｘ）、進相軸方向の屈折率（ｎｙ）及び厚さ方向の屈折率（ｎｚ）に代替して計算すること以外は、同一に計算できる。
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成す角度は、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度の範囲内又は約－３度～約３度の範囲内であるか、大略平行であってもよい。
また、前記外郭基板の遅相軸と上述した基材フィルムが光学異方性である場合に、その基材フィルムの遅相軸が成す角度は、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度の範囲内又は約－３度～約３度の範囲内であるか、大略平行であってもよく、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度の範囲内又は約８７度～約９２度の範囲内であるか、大略垂直であってもよい。
上記のような位相差の調節又は遅相軸の配置を通じて光学的に優れて均一な透過モード及び遮断モードの具現が可能である。
外郭基板としては、熱膨脹係数が約１００ｐｐｍ／Ｋ以下であるものを用いることができる。前記熱膨脹係数は、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、６５ｐｐｍ／Ｋ以下、６０ｐｐｍ／Ｋ以下、５０ｐｐｍ／Ｋ以下、４０ｐｐｍ／Ｋ以下、３０ｐｐｍ／Ｋ以下、２０ｐｐｍ／Ｋ以下又は約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以上又は約１０ｐｐｍ／Ｋ以上であってもよい。
前記外郭基板の熱膨脹係数の測定方式は、上述した基材フィルムの熱膨脹係数の測定方式と同一である。
外郭基板が上記のような熱膨脹係数を有するように選択されることで、一層優れた耐久性の光学デバイスが提供され得る。
上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以上であってもよい。前記厚さは、他の例示で、約０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上又は約２ｍｍ以上程度であってもよく、約１０ｍｍ以下、９ｍｍ以下、８ｍｍ以下、７ｍｍ以下、６ｍｍ以下、５ｍｍ以下、４ｍｍ以下又は約３ｍｍ以下程度であってもよい。
前記外郭基板は、フラット（ｆｌａｔ）基板であるか、あるいは曲面形状を有する基板であってもよい。例えば、前記２枚の外郭基板は、同時にフラットな基板であるか、同時に曲面形状を有するか、あるいはいずれか一つはフラットな基板であり、他の一つは曲面形状の基板であってもよい。
また、上記で同時に曲面形状を有する場合には、それぞれの曲率又は曲率半径は、同一であるか相異なっていてもよい。
本明細書で曲率又は曲率半径は、業界で公知にされた方式で測定でき、例えば、２ＤＰｒｏｆｉｌｅ Ｌａｓｅｒ Ｓｅｎｓｏｒ（レーザーセンサー）、Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｌｉｎｅ ｓｅｎｓｏｒ（共焦点センサー）又は３Ｄ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｏｒｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙなどの非接触式装備を用いて測定することができる。このような装備を用いて曲率又は曲率半径を測定する方式は公知にされている。
また、前記外郭基板と関連して、例えば、表面と裏面での曲率又は曲率半径が異なる場合には、それぞれ対向する面の曲率又は曲率半径、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又は曲率半径と、第２外郭基板の場合、第１外郭基板と対向する面の曲率又は曲率半径が基準になる。また、該当面での曲率又は曲率半径が一定ではなく、相異なっている部分が存在する場合には、最大の曲率又は曲率半径が基準になるか、最小の曲率又は曲率半径が基準になってもよく、又は平均曲率又は平均曲率半径が基準になってもよい。
前記２枚の外郭基板は、両方が曲率又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％以内又は約１％以内であってもよい。前記曲率又は曲率半径の差は、大きい曲率又は曲率半径をＣＬとし、小さい曲率又は曲率半径をＣＳとするときに、１００×（ＣＬ－ＣＳ）／ＣＳで計算される数値である。また、前記曲率又は曲率半径の差の下限は特に制限されない。２枚の外郭基板の曲率又は曲率半径の差は同一であるため、前記曲率又は曲率半径の差は、約０％以上であるか、約０％超過であってもよい。
上記のような曲率又は曲率半径は、後述する複数の硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムで液晶素子及び／又は偏光子を封止した構造において有用である。本出願で用語「封止（又はカプセル化（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ））」は、接着フィルムで液晶素子及び／又は偏光子の全面を被覆することを意味することができる。
第１及び第２外郭基板が全て曲面である場合に、両方の曲率は同一符号であってもよい。言い換えれば、前記２個の外郭基板は、全て同一な方向に屈曲されていてもよい。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全て第１及び第２外郭基板の上部及び下部のうち同じ部分に存在する場合である。
図３は、第１及び第２外郭基板３０の間に液晶素子などを含む封止部位４００が存在する光学デバイスの側面を示す例示的な図であり、この場合は、第１及び第２外郭基板３０の曲率中心は全て図面で下部に存在する場合である。
第１及び第２外郭基板のそれぞれの曲率又は曲率半径の具体的な範囲は特に制限されない。一つの例示で、前記それぞれの基板の曲率半径は、約１００Ｒ以上、２００Ｒ以上、３００Ｒ以上、４００Ｒ以上、５００Ｒ以上、６００Ｒ以上、７００Ｒ以上、８００Ｒ以上又は約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以下又は約１，０５０Ｒ以下であってもよい。上記でＲは、半径が１ｍｍである円の曲がれた程度を意味する。したがって、上記で、例えば、１００Ｒは、半径が１００ｍｍである円の曲がれた程度又はそのような円に対する曲率半径である。もちろん基板がフラットな場合に曲率は０であり、曲率半径は無限大である。
第１及び第２外郭基板は、前記範囲で同一であるか相異なっている曲率半径を有することができる。一つの例示で、第１及び第２外郭基板の曲率が互いに異なる場合に、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ってもよい。
一つの例示で、第１及び第２外郭基板の曲率が互いに異なる場合には、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ってもよい。
基板間の曲率又は曲率半径を上のように制御すると、接着フィルムによる合着力が劣るようになっても復元力と重力の合力であるネット力が作用して割れを阻むことができ、オートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）のような工程圧力にもよく耐えられる。
本出願の光学デバイスは、複数の接着フィルムを含む。前記複数の接着フィルムは、硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムであってもよい。
本出願で「硬化性接着フィルム」とは、化学的硬化反応を誘発することができる成分又は官能基を含む接着フィルムを意味し、「非硬化性接着フィルム」とは、化学的硬化反応を誘発することができる成分又は官能基を含まない接着フィルムを意味する。
前記硬化性接着フィルムは特に制限されず、公知の硬化性接着フィルムを用いることができる。一つの例示で、硬化性接着フィルムは、エチレン酢酸ビニル接着フィルムやエポキシ接着樹脂、アクリレート接着樹脂又はシリコーン接着樹脂を含むことができる。エチレン酢酸ビニル接着フィルムの場合、硬化前に常温で接着フィルム状態に存在することができ、いわゆるホットメルト（ｈｏｔ ｍｅｌｔ）型接着フィルムであってもよい。その他エポキシ接着樹脂、アクリレート接着樹脂又はシリコーン接着樹脂が用いられて前記接着フィルムが形成される場合に、前記樹脂を含む接着剤は、常温でフィルム形態であってもよく、液状であってもよく、液状である場合に、硬化後に接着フィルムを形成することができる。
前記非硬化性接着フィルムは特に制限されず、公知の非硬化性接着フィルムを用いることができる。一つの例示で、非硬化性接着フィルムは、熱可塑性ポリウレタン接着フィルム又はポリオレフィン接着フィルムであってもよい。
一方、前記非硬化性接着フィルムは、厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）の絶対値が、例えば、約５０ｎｍ以下であってもよい。前記絶対値は、他の例示で、約４５ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３５ｎｍ以下、３０ｎｍ以下又は約２５ｎｍ以下であってもよく、約０ｎｍ以上又は約０ｎｍ超過であってもよい。
前記厚さ方向の位相差は、絶対値が前記範囲内であれば、負数であるか、陽数であってもよく、例えば、負数であってもよい。
前記接着フィルムの厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）は、前記数式２で基材フィルムの厚さ（ｄ）、進相軸方向の屈折率（ｎｙ）及び厚さ方向の屈折率（ｎｚ）を、接着フィルムの厚さ（ｄ）、進相軸方向の屈折率（ｎｙ）及び厚さ方向の屈折率（ｎｚ）に代替して計算すること以外は、同一に計算できる。
接着フィルムを用いて高温及び高圧下でオートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程で液晶素子及び／又は偏光子を接着及び／又は封止することができる。このとき、接着フィルムで複数の硬化性接着フィルム又は非硬化性接着フィルムのみを用いる場合、光損失が発生するか又は光学デバイスの外観不良が発生できる。
一つの具体例で、接着フィルムで硬化性接着フィルム（以下、第１接着フィルムと称する）のみを用いる場合、接着フィルム自体による光損失が発生できる。一つの具体例で、硬化性接着フィルムで厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）の絶対値が１００ｎｍ以上である場合、第１接着フィルムを通過する光は複屈折され、前記複屈折された光が光学素子又は偏光子を通過する場合、第１接着フィルムにより複屈折された光のうち一部のみが光学素子又は偏光子を通過することができる。したがって、第１接着フィルムを通過した光のうち光学素子又は偏光子を通過しなかった光ほど第１接着フィルム自体による光損失が発生できる。
一方、接着フィルムで非硬化性接着フィルム（以下、第２接着フィルムと称する）のみを用いる場合、高温及び高圧により非硬化性接着フィルムは一部再融解され、これによって、外郭基板と接着フィルムの間が割れるか接着フィルムにしわなどが生成されるなど光学デバイスに外観不良が発生できる。
複数の第１接着フィルム及び第２接着フィルムを混合して用いる場合、前記問題を改善することができる。すなわち、第１接着フィルム及び第２接着フィルムを混合して用いて光学デバイスを製造することで、光学デバイスの外観不良の発生を防止することができ、また、光損失を減少させ得る。具体的に、第１接着フィルムを用いて外郭基板と接着フィルムの間が割れるか接着フィルムにしわなどが生成されるなどの外観不良を防止し、第１接着フィルムの厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）の絶対値が１００ｎｍ以上である場合であっても、厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）の絶対値が５０ｎｍ以下である第２接着フィルムを用いて接着フィルム自体による光損失を減少させ得る。
本出願の光学デバイスで、複数の硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムは、対向配置されている第１及び第２外郭基板の間に位置することができる。一つの例示で、複数の硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムは、第１外郭基板と液晶素子の間に位置してもよく、第２外郭基板と液晶素子の間に位置してもよく、又は第１外郭基板と液晶素子の間及び第２外郭基板と液晶素子の間の全ての位置に位置してもよい。
他の例示で、図４に示したように、第１外郭基板３０と液晶素子１０の間に第１接着フィルム４０ａが位置することができ、第２外郭基板３０と液晶素子１０の間に第２接着フィルム４０ｂが位置することができる。
また他の例で、第１外郭基板と液晶素子の間に第１接着フィルムが位置することができ、第２外郭基板と液晶素子の間に第２接着フィルムが位置することができ、前記液晶素子の側面、適切には、全ての側面に第１接着フィルム；第２接着フィルム；又は第１接着フィルム及び第２接着フィルム；が位置することができる。一つの具体例で、図５に示したように、第１外郭基板３０と液晶素子１０の間に第１接着フィルム４０ａが位置することができ、第２外郭基板３０と液晶素子１０の間に第２接着フィルム４０ｂが位置することができ、前記液晶素子１０の側面に第１接着フィルム４０ａ及び第２接着フィルム４０ｂが位置することができる。
前記第１及び第２接着フィルムは、前記第１外郭基板３０と液晶素子１０、液晶素子１０と第２外郭基板３０を互いに接着させることができ、第１及び／又は第２接着フィルムは、前記液晶素子１０を一緒に封止していてもよい。
光学デバイスに上述した偏光子が追加で含まれている場合、複数の硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムは、第１外郭基板と偏光子の間に位置することができ、第２外郭基板と偏光子の間に位置することができ、又は第１外郭基板と偏光子の間及び第２外郭基板と偏光子の間皆に位置することができる。
一つの例示で、図６に示したように、第１外郭基板３０と液晶素子１０の間及び偏光子２０と第２外郭基板３０の間に第１接着フィルム４０ａが位置することができ、液晶素子１０と偏光子２０の間に第２接着フィルム４０ｂが位置することができる。
他の例示で、第１外郭基板と液晶素子の間及び偏光子と第２外郭基板の間に第１接着フィルムが位置することができ、液晶素子と偏光子の間に第２接着フィルムが位置することができ、前記液晶素子と偏光子の側面、適切には、全ての側面に第１接着フィルム；第２接着フィルム；又は第１接着フィルム及び第２接着フィルム；が位置することができる。一つの具体例で、図７に示したように、第１外郭基板３０と液晶素子１０の間及び偏光子２０と第２外郭基板３０の間に第１接着フィルム４０ａが位置することができ、液晶素子１０と偏光子２０の間に第２接着フィルム４０ｂが位置することができ、前記液晶素子１０と偏光子２０の側面に第１接着フィルム４０ａが位置することができる。
前記第１及び第２接着フィルムは、前記第１外郭基板３０と液晶素子１０、液晶素子１０と偏光子２０及び偏光子２０と第２外郭基板３０を互いに接着させ得、第１及び／又は第２接着フィルムは、前記液晶素子１０と偏光子２０を一緒に封止していてもよい。
第１接着フィルム４０ａ及び第２接着フィルム４０ｂを上記のような位置に積層した光学デバイスは、一層効率的に光学デバイスの外観不良の発生を防止することができ、また、一層効率的に光損失を減少させ得る。
一つの例示で、複数の硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムは、ヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）がそれぞれ約０．１ＭＰａ～約１００ＭＰａの範囲内にあるものを用いることができる。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を測定することができる装備（力と長さを同時に測定できる）を用いて測定することができる。第１及び第２接着フィルムがそれぞれ上記のようなヤング率を有するように選択されることで、一層優れた耐久性の光学デバイスが提供され得る。
一つの例示で、複数の硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムの厚さは特に制限されず、例えば、第１及び第２接着フィルムの厚さは、それぞれ約２００μｍ～約１，２７０μｍ程度の範囲内であってもよい。他の例示で、上記で第１接着フィルム４０ａの厚さは、前記外郭基板３０と液晶素子１０の間の厚さ、例えば、前記両方間の間隔であってもよく、又は偏光子２０と外郭基板３０の間の厚さ、例えば、前記両方間の間隔であってもよい。上記で第２接着フィルム４０ｂの厚さは、液晶素子１０と偏光子２０の間の厚さ、例えば、前記両方間の間隔であってもよい。
また、光学デバイスは、バッファー層を追加で含むことができる。このようなバッファー層は、前記液晶素子の一面又は両面に存在できる。図８は、液晶素子１０の両側にバッファー層５０が存在する構造を示すが、前記バッファー層５０は、液晶素子１０の一側にのみ存在してもよい。
上記のようなバッファー層は、液晶素子が第１及び／又は第２接着フィルムにより封止されている構造で層間熱膨脹係数の差などにより発生する陰圧を緩和し、より耐久性のあるデバイスが具現されるようにすることができる。
一つの例示で、前記バッファー層としては、ヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）が約１ＭＰａ以下である層を用いることができる。前記バッファー層のヤング率は、他の例示で、約０．９ＭＰａ以下、０．８ＭＰａ以下、０．７ＭＰａ以下、０．６ＭＰａ以下、０．５ＭＰａ以下、０．４ＭＰａ以下、０．３ＭＰａ以下、０．２ＭＰａ以下、０．１ＭＰａ以下、０．０９ＭＰａ以下、０．０８ＭＰａ以下、０．０７ＭＰａ以下又は約０．０６ＭＰａ以下であってもよい。前記ヤング率は、他の例示で、約０．００１ＭＰａ以上、０．００２ＭＰａ以上、０．００３ＭＰａ以上、０．００４ＭＰａ以上、０．００５ＭＰａ以上、０．００６ＭＰａ以上、０．００７ＭＰａ以上、０．００８ＭＰａ以上、０．００９ＭＰａ以上、０．０１ＭＰａ以上、０．０２ＭＰａ以上、０．０３ＭＰａ以上、０．０４ＭＰａ以上又は約０．０４５ＭＰａ以上であってもよい。上記でヤング率の測定方式は、上述した接着フィルムの測定方式と同一である。
バッファー層の具体的な種類としては、特な制限なしに上述したヤング率を示す透明素材が用いられるが、例えば、アクリレート系、ウレタン系、ラバー系又はケイ素系のオリゴマー又は高分子材料などを用いることができる。
バッファー層の厚さは特に制限されず、前記範囲のヤング率を示してデバイスの内部から発生する陰圧などを効果的に緩和することができる範囲で選択され得る。
光学デバイスは、前記構成外にも必要な任意構成を追加で含むことができ、例えば、位相差層、光学補償層、反射防止層又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。
また、本出願は、第１外郭基板；第２外郭基板；前記第１外郭基板と第２外郭基板の間に位置する液晶素子；前記第２外郭基板と液晶素子の間に位置する偏光子；及び前記第１及び第２外郭基板の間で前記液晶素子及び偏光子を封止している複数の接着フィルム；を含み、前記複数の接着フィルムは、硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムを含み、前記非硬化性接着フィルムは、前記液晶素子及び偏光子の間に位置する光学デバイスに関する。
一方、前記非硬化性接着フィルム（又は第２接着フィルム）は、厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）の絶対値が５０ｎｍ以下であってもよい。
液晶素子と偏光子の間に５０ｎｍ以下の厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）の絶対値を有する非硬化性接着フィルムを位置させることで、接着フィルム自体による光損失をより効率的に減少させ得る。
一方、前記硬化性接着フィルムは、第２外郭基板と偏光子の間及び第１外郭基板と液晶素子の間からなる群より選択された一つ以上の場所に位置することができる。
非硬化性接着フィルム（又は第２接着フィルム）は、高温及び高圧下で一部再融解が起きることができ、したがって、第２接着フィルムが第２外郭基板と偏光子の間及び第１外郭基板と液晶素子の間からなる群より選択された一つ以上の場所に位置する場合、外郭基板と接着フィルムの間が割れるか接着フィルムにしわなどが生成されるなど光学デバイスに外観不良が発生できる。しかし、硬化性接着フィルム（又は第１接着フィルム）は、高温及び高圧により再融解が発生しない。したがって、第１接着フィルムが第２外郭基板と偏光子の間及び第１外郭基板と液晶素子の間からなる群より選択された一つ以上の場所に位置する場合、光学デバイスの外観不良の発生をより効率的に防止することができる。
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。一つの例示で、前記光学デバイスは、対向配置されている第１及び第２外郭基板の間にある液晶素子を硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムを含む複数の接着フィルムを用いて接着するステップを経て製造され得る。
前記硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムは、上述した第１接着フィルム及び第２接着フィルムであってもよい。
上記で接着する方法は特に制限されず、公知の接着する方法を用いることができる。一つの例示で、前記接着する方法は、オートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程を用いることができる。
前記オートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程は、外郭基板の間に目的とする構造によって複数の硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルム、そして液晶素子及び／又は偏光子を配置し、加熱／加圧により行うことができる。
例えば、外郭基板３０、第１接着フィルム４０ａ、液晶素子１０、第２接着フィルム４０ｂ及び外郭基板３０を前記手順で配置した積層体をオートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程で加熱／加圧処理すると、図４に示したような光学デバイスが形成され得る。又は外郭基板３０、第１接着フィルム４０ａ、液晶素子１０、第２接着フィルム４０ｂ及び外郭基板３０を前記手順で配置し、液晶素子１０の側面にも第１接着フィルム４０ａ及び第２接着フィルム４０ｂを配置した積層体をオートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）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。
他の例示で、外郭基板３０、第１接着フィルム４０ａ、液晶素子１０、第２接着フィルム４０ｂ、偏光子２０、第１接着フィルム４０ａ及び外郭基板３０を前記手順で配置した積層体をオートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程で加熱／加圧処理すると、図６に示したような光学デバイスが形成され得る。又は、外郭基板３０、第１接着フィルム４０ａ、液晶素子１０、第２接着フィルム４０ｂ、偏光子２０、第１接着フィルム４０ａ及び外郭基板３０を前記手順で配置し、液晶素子１０と偏光子２０の側面にも第１接着フィルム４０ａを配置した積層体をオートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程で加熱／加圧処理すると、図７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（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程の条件は、特な制限がなく、例えば、適用された第１及び第２接着フィルムの種類によって適切な温度及び圧力下で行うことができる。通常のオートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程の温度は、約８０℃以上、９０℃以上又は約１００℃以上であり、圧力は、約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℃以下又は約１７０℃以下程度であってもよく、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気圧以下又は約６気圧以下程度であってもよい。
光学デバイスで第１接着フィルム４０ａ及び第２接着フィルム４０ｂを上記のような位置に積層してオートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程で光学デバイスを製造することで、光学デバイスの外観不良の発生をより効率的に防止することができ、また光損失をより効率的に減少させ得る。上記のような光学デバイスは、多様な用途で用いられ得、例えば、サングラスやＡＲ（Ａｒｇｕｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）又はＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）用アイウェア（ｅｙｅｗｅａｒ）などのアイウェア類、建物の外壁又は車両用サンルーフなどに用いられ得る。
一つの例示で、前記光学デバイスは、その自体で車両用サンルーフであってもよい。
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又は車両用サンルーフを装着して用いられ得る。
本出願は、透過率の可変が可能であり、外観不良が改善されると同時に光損失を減少させ得る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）又はＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）用アイウェア（ｅｙｅｗｅａｒ）などのアイウェア類、建物の外壁や車両用サンルーフなどの多様な用途に用いられ得る。
本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図である。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図である。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図である。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図である。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図である。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図である。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図である。 本出願の光学デバイスを説明するための例示的な図である。 実施例１及び比較例１の結果を示す図である。
以下、実施例１及び比較例１を通じて本出願を具体的に説明するが、本出願の範囲が下記実施例１によって限定されるものではない。
外観不良の測定方法
外観不良は、実施例１及び比較例１で製造された光学デバイス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、光学デバイスの外観にしわの発生有無で光学デバイスの外観不良を測定した。
＜実施例１＞
液晶素子としてゲスト－ホスト液晶素子(セルギャップ：約１２μｍ、基材フィルム種類：ＰＥＴ（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルム）、液晶／染料混合物の種類：Ｍｅｒｃｋ社のＭＡＴ－１６－９６９液晶と二色性染料ゲスト（ＢＡＳＦ社、Ｘ１２）の混合物)とＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）系偏光子を２枚の外郭基板の間で硬化性接着フィルム及び非硬化性接着フィルムで封止して光学デバイスを製造した。
前記硬化性接着フィルム（第１接着フィルム）は、エチレン酢酸ビニル接着フィルム（厚さ：約４００μｍ、製造社：ＳＫＣ社、製品名：ＥＦ２Ｎ）を用い、前記非硬化性接着フィルム（第２接着フィルム）は、厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）の絶対値が約１５ｎｍである熱可塑性ポリウレタン接着フィルム（厚さ：約０．３８ｍｍ、製造社：Ａｒｇｏｔｅｃ社、製品名：ＡｒｇｏＦｌｅｘ）を用いた。
上記で外郭基板としては、厚さが約３ｍｍ程度であるガラス基板を用い、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）を用いた。
前記第１外郭基板、前記第１接着フィルム、前記液晶素子、前記第２接着フィルム、前記偏光子、前記第１接着フィルム及び前記第２外郭基板を前記手順に積層し、液晶素子及び偏光子の全ての側面にも前記第１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）。
その後、約１００℃の温度及び２気圧程度の圧力でオートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）工程を行って光学デバイスを製造した。
＜比較例１＞
前記第１外郭基板と前記液晶素子の間及び前記偏光子と第２外郭基板の間に第１接着フィルムの代わりに第２接着フィルムを用い、液晶素子及び偏光子の全ての側面にも第１接着フィルムの代わりに第２接着フィルムを用いたこと以外は、実施例１と同一に光学デバイスを製造した。
図９は、前記耐久性テスト後のデバイスの写真であって、左側は実施例１のデバイス写真であり、右側は比較例１のデバイス写真である。実施例１のデバイスは、縁部のしわなどの外観不良が発生せず、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、それと対照的に、比較例１のデバイスは、縁部のしわ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 (17)

  1. 対向配置されている第１外郭基板及び第２外郭基板；
    前記第１外郭基板及び第２外郭基板の間に位置する液晶素子；及び
    前記第１外郭基板及び第２外郭基板の間で前記液晶素子を封止している複数の接着フィルム；
    を含み、
    前記複数の接着フィルムは、硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムを含み、
    前記硬化性接着フィルムは、化学的硬化反応を誘発することができる成分を含み、前記非硬化性接着フィルムは、化学的硬化反応を誘発することができる成分を含まず、
    前記複数の接着フィルムは、前記液晶素子の全面を被覆し、
    前記第１外郭基板及び第２外郭基板は、ガラス基板である、
    光学デバイス。
  2. 前記第１外郭基板及び第２外郭基板の曲率の差が１０％以内である、
    請求項１に記載の光学デバイス。
  3. 液晶素子は、
    液晶ホストと二色性染料ゲストを含み、
    第１配向状態と第２配向状態の間をスイッチングすることができる液晶層を有する、
    請求項１または２に記載の光学デバイス。
  4. 液晶素子は、対向配置されている２枚の基材フィルムと前記２枚の基材フィルムの間に具備された液晶層を含む、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  5. 前記２枚の基材フィルムは、液晶層に向ける面上に導電層又は配向膜を追加で含む、
    請求項４に記載の光学デバイス。
  6. 硬化性接着フィルムは、エチレン酢酸ビニル接着フィルムやエポキシ接着樹脂、アクリレート接着樹脂又はシリコーン接着樹脂を含む、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  7. 非硬化性接着フィルムは、熱可塑性ポリウレタン接着フィルム又はポリオレフィン接着フィルムである、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  8. 非硬化性接着フィルムは、厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）の絶対値が５０ｎｍ以下である、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  9. 硬化性接着フィルムは、前記第１外郭基板と液晶素子の間；及び第２外郭基板と液晶素子の間に位置する、
    請求項１から８のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  10. 第１及び第２外郭基板の間に位置する偏光子を追加で含む、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の光学デバイス。
  11. 第１外郭基板；
    第２外郭基板；
    前記第１外郭基板と第２外郭基板の間に位置する液晶素子；
    前記第２外郭基板と液晶素子の間に位置する偏光子；及び
    前記第１外郭基板及び第２外郭基板の間で前記液晶素子及び偏光子を封止している複数の接着フィルム；
    を含み、
    前記複数の接着フィルムは、硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムを含み、
    前記硬化性接着フィルムは、化学的硬化反応を誘発することができる成分を含み、前記非硬化性接着フィルムは、化学的硬化反応を誘発することができる成分を含まず、
    前記非硬化性接着フィルムは、前記液晶素子及び偏光子の間に位置し、
    前記複数の接着フィルムは、前記液晶素子及び前記偏光子の全面を被覆し、
    前記第１外郭基板及び第２外郭基板は、ガラス基板である、
    光学デバイス。
  12. 非硬化性接着フィルムは、厚さ方向の位相差（Ｒｔｈ）の絶対値が５０ｎｍ以下である、
    請求項１１に記載の光学デバイス。
  13. 硬化性接着フィルムは、第２外郭基板と偏光子の間及び第１外郭基板と液晶素子の間からなる群より選択された一つ以上の場所に位置する、
    請求項１１または１２に記載の光学デバイス。
  14. 液晶素子と偏光子の間に位置する非硬化性接着フィルム；及び第２外郭基板と偏光子の間に位置する硬化性接着フィルムが一緒に前記偏光子を封止する、
    請求項１３に記載の光学デバイス。
  15. 液晶素子と偏光子の間に位置する非硬化性接着フィルム；及び第１外郭基板と液晶素子の間に位置する硬化性接着フィルムは、一緒に前記液晶素子を封止する、
    請求項１３または１４に記載の光学デバイス。
  16. 対向配置されている第１及び第２外郭基板の間にある液晶素子を硬化性接着フィルムと非硬化性接着フィルムを含む複数の接着フィルムを用いて接着するステップを含む、
    請求項１から１５のいずれか一項に記載の光学デバイスの製造方法。
  17. 一つ以上の開口部が形成されている車体；及び
    前記開口部に装着された請求項１～請求項１５のいずれか１項に記載の光学デバイス
    を含む
    自動車。
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