KR20190037955A - Optical Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 출원은, 광학 소자에 관한 것이다.The present application relates to an optical element.
주로 액정 화합물인 호스트(Liquid Crystal Host)과 이색성 염료 게스트(dichroic dye guest)의 혼합물을 적용한 소위 GH셀(Guest host cell)을 사용한 투과율 가변 장치는 공지이다(예를 들면, 특허문헌 1).A transmittance variable device using a so-called GH cell (Guest host cell), which is a mixture of a liquid crystal host, which is a liquid crystal compound, and a dichroic dye guest, is known (for example, Patent Document 1).
이러한 투과율 가변 장치는 선글라스 등의 안경류(eyewear)나 건물 외벽, 차량의 선루프 등을 포함한 다양한 용도에 적용되고 있다. 최근에는 소위 증강 현실(AR, Augmented Reality)의 체험을 위한 안경류에도 상기 투과율 가변 소자의 적용이 검토되고 있다.Such a transmittance variable device is applied to various applications including eyewear such as sunglasses, outer wall of a building, sunroof of a vehicle, and the like. In recent years, application of the transmittance variable element to eyewear for the so-called Augmented Reality (AR) experience has been studied.
이러한 투과율 가변 장치는, GH셀 내의 이색성 염료 게스트의 배향을 조절하여 투과율을 조절하게 되고, 예를 들면, 액정 호스트의 배향을 수직 배향 상태와 수평 배향 상태의 사이에서 스위칭함으로써 투과율을 조절하는 경우가 있다.Such a transmittance variable device adjusts the transmittance by adjusting the orientation of the dichroic dye guest in the GH cell. For example, when the transmittance is adjusted by switching the orientation of the liquid crystal host between the vertically and horizontally aligned states .
본 출원은, 광학 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 일 예시에서 본 출원은, 액정층의 셀갭(cell gap)이 두꺼워지는 경우에도 벌크 액정 화합물(Bulk Liquid Crystal Compound)에 의한 백플로우(back flow) 현상이 억제되고, 응답 속도 및 구동 특성이 우수한 광학 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present application aims at providing an optical element. In one example, the present invention provides a liquid crystal display device capable of suppressing a back flow phenomenon by a bulk liquid crystal compound even when a cell gap of a liquid crystal layer becomes thick, And an object thereof is to provide a device.
본 출원은 광학 소자에 대한 것이다. 본 출원의 광학 소자는, 그 단독으로 혹은 다른 요소와 조합되어 투과율 가변 장치를 형성할 수 있다. 용어 투과율 가변 장치는 높은 투과율의 상태 및 낮은 투과율의 상태의 사이를 스위칭할 수 있도록 설계된 장치를 의미할 수 있다.The present application is directed to optical elements. The optical element of the present application can form a variable transmittance device, alone or in combination with other elements. The term transmittance variable device may mean a device designed to switch between a state of high transmittance and a state of low transmittance.
본 명세서에서 상기 높은 투과율의 상태는 투과 상태로 호칭될 수 있고, 낮은 투과율의 상태는 차단 상태로 호칭될 수 있다. In this specification, the high transmittance state can be referred to as a transmission state, and the low transmittance state can be referred to as a blocking state.
상기 투과 상태는, 예를 들면, 상기 장치의 투과율이 40% 이상인 상태를 의미할 수 있고, 차단 상태는 상기 장치의 투과율이 10% 이하인 상태를 의미할 수 있다. The transmission state may mean, for example, a state where the transmittance of the apparatus is 40% or more, and the cutoff state may mean a state where the transmittance of the apparatus is 10% or less.
상기 투과 상태에서의 투과율은 수치가 높을수록 유리하고, 차단 상태에서의 투과율은 낮을수록 유리하기 때문에 각각의 상한과 하한은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 투과 상태에서의 투과율의 상한은 약 100%, 약 95%, 약 90%, 약 85%, 약 80%, 약 75%, 약 70%, 약 65% 또는 약 60%일 수 있다. 상기 투과 상태에서의 투과율은 다른 예시에서 약 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상일 수 있다. 상기 차단 상태에서의 투과율의 하한은 약 0%, 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 4%, 약 5%, 약 6%, 약 7%, 약 8%, 약 9% 또는 약 10%일 수 있다.The higher the numerical value is, the better the transmittance in the transparent state is, and the lower the transmittance in the blocking state is, the better the upper and lower limits are not particularly limited. In one example, the upper limit of the transmittance in the transmissive state can be about 100%, about 95%, about 90%, about 85%, about 80%, about 75%, about 70%, about 65% . In another embodiment, the transmittance in the transmitted state is at least about 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80% Or 95% or more. The lower limit of the transmittance in the blocking state may be about 0%, about 1%, about 2%, about 3%, about 4%, about 5%, about 6%, about 7% 10%. ≪ / RTI >
상기 투과율은 직진광 투과율일 수 있다. 용어 직진광 투과율은 소정 방향으로 투과율 가변 장치를 입사한 광 대비 상기 입사 방향과 동일한 방향으로 상기 투과율 가변 장치를 투과한 광(직진광)의 비율일 수 있다. 일 예시에서 상기 투과율은, 상기 투과율 가변 장치의 표면 법선과 평행한 방향으로 입사한 광에 대하여 측정한 결과(법선광 투과율)이거나, 혹은 상기 표면 법선과 0도를 초과하고, 20도 이내인 각도를 이루는 방향으로 입사한 광에 대해 측정한 결과(경사광 투과율)일 수 있다. 상기 경사광 투과율의 측정을 위해 입사하는 광의 방향이 상기 표면 법선과 이루는 각도는 다른 예시에서 약 0.5도 이상, 약 1도 이상 또는 약 1.5도 이상이거나, 약 19.5 도 이하, 약 19 도 이하, 약 18.5도 이하, 약 18도 이하, 약 17.5도 이하, 약 17도 이하, 약 16.5도 이하, 약 16도 이하, 약 15.5도 이하, 약 15도 이하, 약 14.5도 이하, 약 14도 이하, 약 13.5도 이하, 약 13도 이하, 약 12.5도 이하, 약 12도 이하, 약 11.5도 이하, 약 11도 이하, 약 10.5도 이하, 약 10도 이하, 약 9.5도 이하, 약 9 도 이하, 약 8.5 도 이하, 약 8 도 이하, 약 7.5 도 이하, 약 7 도 이하, 약 6.5 도 이하, 약 6 도 이하, 약 5.5 도 이하, 약 5 도 이하, 약 4.5 도 이하, 약 4 도 이하, 약 3.5 도 이하 또는 약 3 도 이하일 수 있다The transmittance may be a linear light transmittance. The term linear optical transmittance may be a ratio of the light (linear light) transmitted through the transmittance variable device in the same direction as the incident direction with respect to the light incident on the transmittance variable device in a predetermined direction. In one example, the transmittance may be a result (normal linear light transmittance) measured with respect to light incident in a direction parallel to the surface normal of the transmittance varying device, or an angle exceeding 0 degrees and within 20 degrees with the surface normal (Oblique light transmittance) measured with respect to the light incident in the direction of the incident light. The angle of incidence of the incident light with respect to the surface normal for the measurement of the oblique light transmittance may be about 0.5 degree or more, about 1 degree or more, or about 1.5 degree or more, about 19.5 degrees or less, about 19 degrees or less, About 18.5 degrees, about 17 degrees, about 17 degrees, about 16.5 degrees, about 16 degrees, about 15.5 degrees, about 15 degrees, about 14.5 degrees, about 14 degrees, about About 13.5 degrees, about 13.5 degrees, about 12.5 degrees, about 12 degrees, about 11.5 degrees, about 11 degrees, about 10.5 degrees, about 10 degrees, about 9.5 degrees, about 9 degrees, about About 8 degrees or less, about 7.5 degrees or less, about 7 degrees or less, about 6.5 degrees or less, about 6 degrees or less, about 5.5 degrees or less, about 5 degrees or less, about 4.5 degrees or less, Can be less than 3.5 degrees or less than about 3 degrees
상기 투과율은 가시광 파장 영역, 즉 400 내지 700 nm의 파장 범위 내의 어느 하나의 파장의 광에 대한 수치이거나, 혹은 상기 전 파장의 광에 대한 수치의 평균치일 수 있다.The transmittance may be a numerical value for light of any wavelength within a wavelength range of visible light, that is, a wavelength range of 400 to 700 nm, or an average value of numerical values for light of the whole wavelength.
또한, 상기 언급한 각 투과 상태에서의 직진광 투과율은 상기 투과율 가변 장치의 해당 투과율이 가장 높은 상태에서의 투과율이고, 차단 상태에서의 직진광 투과율은 상기 투과율 가변 장치의 해당 투과율이 가장 낮은 상태에서의 투과율이다.Further, the linear light transmittance in each of the above-mentioned transmission states is a transmittance in a state in which the transmittance of the transmittance variable apparatus is the highest, and the linear transmittance in the cutoff state is a transmittance in a state where the transmittance of the transmittance variable apparatus is lowest .
본 출원의 상기 광학 소자는 능동 액정층(Active Liquid Crystal Layer)을 적어도 포함하고, 일 예시에서 상기 능동 액정층은 능동 게스트 호스트 액정층(Active Guest Host Liquid Crystal Layer, 이하, 능동 GH층으로 호칭할 수 있다.)일 수 있다. 상기에서 능동 액정층은 액정 화합물을 적어도 포함하면서, 상기 액정의 광축의 방향이 외부 신호, 예를 들면, 전압 등에 의해 변경될 수 있도록 형성된 액정층이고, 능동 GH층은, 액정 화합물(액정 호스트) 및 이색성 염료 게스트를 적어도 포함하는 층으로서, 역시 그 광축의 방향을 외부 신호, 예를 들면, 전압 등에 의해 변경할 수 있도록 형성된 액정층을 의미할 수 있다.The optical element of the present invention includes at least an active liquid crystal layer. In one example, the active liquid crystal layer is an active guest host liquid crystal layer (hereinafter, referred to as an active GH layer) . The active GH layer may be a liquid crystal compound (liquid crystal host), a liquid crystal compound (liquid crystal host), or the like. The active liquid crystal layer is a liquid crystal layer containing at least a liquid crystal compound and capable of changing the direction of the optical axis of the liquid crystal by an external signal, And a dichroic dye guest, and can also mean a liquid crystal layer formed so that the direction of the optical axis can be changed by an external signal, for example, a voltage.
이하, 본 명세서에서는 편의상 상기 능동 액정층이 능동 GH층인 것으로 설명하지만, 상기 능동 GH층에 대한 사항은 능동 액정층에도 적용될 수 있다.Hereinafter, for the sake of convenience, the active liquid crystal layer is described as an active GH layer, but the active GH layer may also be applied to the active liquid crystal layer.
상기에서 광축은, 능동 액정층 또는 GH층의 액정 화합물의 광축(Optical axis) 또는 지상축(Slow axis)을 의미하고, 액정 화합물이 로드(rod) 형태인 경우에는 그 장축의 방향을 의미하고, 디스코틱(discotic) 액정의 경우, 원판 평면의 법선 방향과 평행한 축을 의미할 수 있다.In this case, the optical axis means an optical axis or a slow axis of a liquid crystal compound of the active liquid crystal layer or the GH layer, and the direction of the major axis when the liquid crystal compound is a rod, In the case of a discotic liquid crystal, it may mean an axis parallel to the normal direction of the disc plane.
GH층에 포함되는 이색성 염료의 배향은, 소위 게스트 호스트 효과로 알려진 기작에 의해 액정 화합물에 따라 결정된다.The orientation of the dichroic dye contained in the GH layer is determined by the liquid crystal compound by a mechanism known as the so-called guest host effect.
상기 능동 GH층의 광축은, 수직 배향 상태와 수평 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다. The optical axis of the active GH layer can switch between a vertically aligned state and a horizontally aligned state.
상기에서 수직 배향 상태는, 상기 능동 액정층 또는 GH층의 광축 또는 평균 광축이 상기 GH층의 평면의 법선 방향과 대략 -10도 내지 10도의 범위 내, -8도 내지 8도의 범위 내, -6도 내지 6도의 범위 내, -4도 내지 4도의 범위 내, -2도 내지 2도의 범위 내의 각도를 이루거나, 실질적으로 평행한 경우를 의미한다. 또한, 수평 배향 상태는, 상기 능동 액정층 또는 GH층의 광축 또는 평균 광축이 상기 액정층 또는 GH층의 법선 방향과 수직한 방향과 대략 -10도 내지 10도의 범위 내, -8도 내지 8도의 범위 내, -6도 내지 6도의 범위 내, -4도 내지 4도의 범위 내, -2도 내지 2도의 범위 내의 각도를 이루거나, 실질적으로 평행한 경우를 의미한다.The vertical alignment state is a state in which the optical axis or the average optical axis of the active liquid crystal layer or the GH layer is within a range of -10 degrees to -10 degrees, -8 degrees to 8 degrees, and -6 degrees to the normal direction of the plane of the GH layer, Means an angle within a range of -4 degrees to 4 degrees, an angle within a range of -2 degrees to 2 degrees, or substantially parallel to each other. The horizontal alignment state is a state in which the optical axis or the average optical axis of the active liquid crystal layer or the GH layer is within a range of approximately -10 degrees to 10 degrees from the direction perpendicular to the normal direction of the liquid crystal layer or the GH layer, Means an angle within a range of -6 to 6 degrees, a range of -4 to 4 degrees, a range of -2 to 2 degrees, or substantially parallel.
또한, 상기에서 평균 광축은, 능동 액정층 또는 GH층의 액정 화합물의 광축의 벡터합일 수 있다.The average optical axis may be the vector sum of the optical axes of the liquid crystal compound of the active liquid crystal layer or the GH layer.
일 예시에서 상기 광학 소자의 능동 액정층 또는 GH층은, 전압과 같은 외부 신호가 인가되지 않은 상태에서 상기 수직 배향 상태로 존재하다가, 외부 신호가 인가되면 수평 배향 상태로 스위칭되고, 다시 외부 신호가 없어지면 수직 배향 상태로 스위칭되거나, 전압과 같은 외부 신호가 인가되지 않은 상태에서 상기 수평 배향 상태로 존재하다가, 외부 신호가 인가되면 수직 배향 상태로 스위칭되고, 다시 외부 신호가 없어지면 수평 배향 상태로 스위칭되도록 구성되어 있을 수 있다.In one example, the active liquid crystal layer or the GH layer of the optical element is present in the vertically aligned state in the state where no external signal such as a voltage is applied, and is switched to the horizontally aligned state when an external signal is applied. And when the external signal is applied, it is switched to the vertically aligned state, and when the external signal is no longer present, it is switched to the horizontally aligned state. .
상기 광학 소자에서 상기 능동 액정층 또는 GH층의 두께(d)와 상기 수직 배향 상태에서의 상기 액정 화합물의 피치(p)의 비율(d/p)은 0.1 내지 0.2의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(d/p)은, 다른 예시에서 약 0.11 이상, 0.12 이상, 0.13 이상, 0.14 이상, 0.15 이상 또는 0.155 이상일 수 있거나, 0.19 이하, 0.18 이하 또는 0.17 이하일 수 있다.The ratio (d / p) of the thickness (d) of the active liquid crystal layer or GH layer to the pitch (p) of the liquid crystal compound in the vertically aligned state in the optical element may be within a range of 0.1 to 0.2. The ratio d / p may be about 0.11 or more, 0.12 or more, 0.13 or more, 0.14 or more, 0.15 or more or 0.155 or more, 0.19 or less, 0.18 or less or 0.17 or less in other examples.
상기에서 GH층의 두께(d)는, GH층의 셀갭(cell gap)과 같은 의미이고, 예를 들어, 후술하는 것처럼 2장의 기판과 그 사이에 상기 GH층이 형성되는 경우에는 그 2장의 기판의 대향하는 면 사이의 간격을 의미할 수 있다.The thickness d of the GH layer is the same as the cell gap of the GH layer. For example, when the two substrates and the GH layer are formed therebetween as described later, The distance between the opposing surfaces of the first and
상기에서 액정 화합물의 피치(p)는, Wedge cell을 이용한 계측 방법으로 측정할 수 있고, 구체적로는 D. Podolskyy 등의 Simple method for accurate measurements of the cholesteric pitch using a “stripe-wedge Grandjean-Cano cell (Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 2008, 789-791)에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.The pitch (p) of the liquid crystal compound can be measured by a measuring method using a wedge cell, and specifically, a simple method for determining the cholesteric pitch using a D. strike-wedge Grandjean-Cano cell (Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 2008, 789-791).
상기와 같이 셀갭(d)과 피치(p)의 비율(d/p)을 제어하는 것에 의해, 예를 들어, 셀갭이 두꺼워지는 경우에도 배향층이나 외부 신호에 의해 배향력에 의해 제어되지 않는 액정층(Bluk 액정층)을 최소화하여 빠른 응답 속도와 넓은 투과율 밴드를 달성할 수 있다. 상기에서 투과율 밴드는, 광학 소자가 나타낼 수 있는 최대 투과율과 최소 투과율의 차이를 의미한다. 상기 비율(d/p)이 지나치게 낮은 값이 되는 경우에 응답 속도가 떨어질 수 있고, 지나치게 높은 값을 가진다면, 수평 배향 상태에서 원치않는 액정 화합물의 트위스트 배향 상태가 유도될 수 있다.By controlling the ratio d / p between the cell gap d and the pitch p as described above, even when the cell gap becomes thick, for example, even when the liquid crystal is not controlled by the orientation layer due to the orientation layer or external signals, The layer (the liquid crystal layer) can be minimized and a fast response speed and a wide transmittance band can be achieved. In the above, the transmittance band means the difference between the maximum transmittance and the minimum transmittance that the optical element can exhibit. If the ratio d / p becomes too low, the response speed may decrease, and if the ratio d / p has an excessively high value, the twist alignment state of the undesired liquid crystal compound may be induced in the horizontal alignment state.
상기와 같은 상태에서 상기 GH층의 두께, 즉 셀갭은 약 4 ㎛ 이상일 수 있다. GH층의 두께가 두꺼울수록 넓은 투과율 밴드의 구현이 가능하지만, 이러한 경우에 상기 Bulk 액정층의 비율은 더욱 높아진다. 그렇지만, 상기 비율(d/p)하에서는, 두꺼운 셀갭하에서도 상기 Bulk 액정층의 비율을 최소화하거나, 억제하고, 우수한 특성의 광학 소자를 제공할 수 있다.In this state, the thickness of the GH layer, that is, the cell gap may be about 4 탆 or more. The thicker the GH layer is, the wider the transmittance band can be realized, but in this case the ratio of the bulk liquid crystal layer becomes higher. However, under the above ratio (d / p), the ratio of the bulk liquid crystal layer can be minimized or suppressed even under a thick cell gap, and an optical element with excellent characteristics can be provided.
상기 셀갭은 다른 예시에서 약 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상, 8㎛ 이상, 9㎛ 이상, 10㎛ 이상, 11㎛ 이상, 12㎛ 이상, 13㎛ 이상, 14㎛ 이상 또는 14.5㎛ 이상일 수 있으며, 30㎛ 이하, 29㎛ 이하, 28㎛ 이하, 27㎛ 이하, 26㎛ 이하, 25㎛ 이하, 24㎛ 이하, 23㎛ 이하, 22㎛ 이하, 21㎛ 이하, 20㎛ 이하, 19㎛ 이하, 18㎛ 이하, 17㎛ 이하, 16㎛ 이하 또는 16.5㎛ 이하일 수 있다.The cell gap may be at least about 5 占 퐉, at least 6 占 퐉, at least 7 占 퐉, at least 8 占 퐉, at least 9 占 퐉, at least 10 占 퐉, at least 11 占 퐉, at least 12 占 퐉, at least 13 占 퐉, Less than or equal to 30 μm, less than or equal to 29 μm, less than or equal to 28 μm, less than or equal to 27 μm, less than or equal to 26 μm, less than or equal to 25 μm, less than or equal to 24 μm, less than or equal to 23 μm, less than or equal to 22 μm, , 18 μm or less, 17 μm or less, 16 μm or less, or 16.5 μm or less.
상기 비율(d/p)은, 예를 들면, GH층 내에 키랄 도펀트(chiral dopant)를 적정량 도입함으로써 달성할 수 있다.The ratio (d / p) can be achieved, for example, by introducing an appropriate amount of a chiral dopant into the GH layer.
적용될 수 있는 키랄 도펀트의 종류는 제한되지 않으며, 상기 액정 화합물의 액정성(예를 들면, 네마틱 규칙성)을 손상시키지 않고, 목적하는 피치를 확보할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 키랄 도펀트는 분자 구조 중에 키랄리티(chirality)를 적어도 포함할 필요가 있다. 키랄 도펀트로는, 예를 들면, 1개 또는 2개 이상의 비대칭 탄소(asymmetric carbon)를 가지는 화합물, 키랄 아민 또는 키랄 술폭시드 등의 헤테로원자 상에 비대칭점(asymmetric point)이 있는 화합물 또는 크물렌(cumulene) 또는 비나프톨(binaphthol) 등의 축부제를 가지는 광학 활성인 부위(axially asymmetric, optically active site)를 가지는 화합물이 예시될 수 있다. 키랄 도펀트로는, 시판의 키랄 네마틱 액정, 예를 들면, Merck사의 키랄 도판트 액정 S-811 또는 BASF사의 LC756 등을 사용할 수도 있다.The kind of the chiral dopant that can be applied is not limited and can be used without particular limitation as long as it can secure the desired pitch without damaging the liquid crystallinity (for example, nematic regularity) of the liquid crystal compound. The chiral dopant needs to include at least the chirality in the molecular structure. As the chiral dopant, for example, a compound having one or two or more asymmetric carbons, a compound having an asymmetric point on a hetero atom such as a chiral amine or a chiral sulfoxide, or a compound having an asymmetric carbon atom a compound having an axially asymmetric (optically active site) with a shrinking agent such as cumulene or binaphthol may be exemplified. As the chiral dopant, a commercially available chiral nematic liquid crystal, for example, Chiral dopant liquid crystal S-811 of Merck or LC756 of BASF may be used.
키랄 도펀트의 적용 비율은, 상기 비율(d/p)을 달성할 수 있도록 선택되는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 일반적으로 키랄 도펀트의 함량(중량%)은, 100 / (HTP (Helixcal Twisting power) × 피치(nm)의 수식으로 계산되고, 이러한 방식을 참조하여 목적하는 피치를 고려하여 적정 비율이 선택될 수 있다.The application ratio of the chiral dopant is not particularly limited as it is selected so as to achieve the above ratio (d / p). In general, the content (% by weight) of the chiral dopant is calculated by a formula of 100 / (Helixcal Twisting power) × pitch (nm), and a proper ratio can be selected in consideration of the desired pitch with reference to this method .
능동 GH층에 포함되는 액정 화합물의 종류는 제한되지 않으며, GH셀을 구성할 수 있는 것으로 알려진 공지의 액정 화합물을 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 액정 화합물로는 네마틱 액정 화합물을 사용할 수 있다. 상기 액정 화합물은, 비반응성 액정 화합물일 수 있다. 비반응성 액정 화합물은, 중합성기를 가지지 않는 액정 화합물을 의미할 수 있다. 상기에서 중합성기로는, 아크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일기, 메타크릴로일옥시기, 카복실기, 히드록시기, 비닐기 또는 에폭시기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 중합성기로서 알려진 공지의 관능기가 포함될 수 있다.The kind of the liquid crystal compound contained in the active GH layer is not limited, and a known liquid crystal compound known to be capable of forming a GH cell can be applied. For example, a nematic liquid crystal compound can be used as the liquid crystal compound. The liquid crystal compound may be a non-reactive liquid crystal compound. The non-reactive liquid crystal compound may mean a liquid crystal compound having no polymerizable group. Examples of the polymerizable group include acryloyl groups, acryloyloxy groups, methacryloyl groups, methacryloyloxy groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, vinyl groups, and epoxy groups, but not limited thereto, May be included.
GH층에 포함되는 액정 화합물은 양의 유전율 이방성 또는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 본 출원에서 용어「유전율 이방성」은 액정 화합물의 이상 유전율(εe, extraordinary dielectric anisotropy, 장축 방향의 유전율)과 정상 유전율(εo, ordinary dielectric anisotropy, 단축 방향의 유전율)의 차이를 의미할 수 있다. 액정 화합물의 유전율 이방성은 예를 들어 ±40 이내, ±30 이내, ±10 이내, ±7 이내, ±5 이내 또는 ±3 이내의 범위 내일 수 있다. 액정 화합물의 유전율 이방성을 상기 범위로 조절하면 액정 소자의 구동 효율 측면에서 유리할 수 있다. The liquid crystal compound contained in the GH layer may have a positive dielectric anisotropy or a negative dielectric anisotropy. The term " dielectric anisotropy " in the present application can mean a difference between an ideal dielectric constant (epsilon e, extraordinary dielectric anisotropy) and a normal dielectric anisotropy (dielectric constant in short axis direction). The dielectric anisotropy of the liquid crystal compound may be within ± 40, within ± 30, within ± 10, within ± 7, within ± 5 or within ± 3, for example. Adjusting the dielectric anisotropy of the liquid crystal compound within the above range may be advantageous in terms of driving efficiency of the liquid crystal device.
GH층 내에 존재하는 액정 화합물의 굴절률 이방성은 목적 물성, 예를 들어, 투과 특성이나, 콘트라스트 비율 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 용어 「굴절률 이방성」은 액정 화합물의 이상 굴절률(extraordinary refractive index)과 정상 굴절률(ordinary refractive index)의 차이를 의미할 수 있다. 액정 화합물의 굴절률 이방성은 예를 들어 0.1 이상, 0.12 이상 또는 0.15 이상 내지 0.23 이하 0.25 이하 또는 0.3 이하의 범위 내에 있을 수 있다. The refractive index anisotropy of the liquid crystal compound present in the GH layer can be appropriately selected in consideration of the object physical properties, for example, the transmission characteristics, the contrast ratio, and the like. The term " refractive index anisotropy " may mean a difference between an extraordinary refractive index and an ordinary refractive index of a liquid crystal compound. The refractive index anisotropy of the liquid crystal compound may be in the range of, for example, 0.1 or more, 0.12 or more or 0.15 or more to 0.23 or less or 0.25 or less or 0.3 or less.
GH층은 이색성 염료를 추가로 포함한다. 상기 염료는 게스트 물질로서 포함될 수 있다. 이색성 염료는, 예를 들면, 호스트 물질의 배향에 따라서 장치의 투과율을 제어하는 역할을 할 수 있다. 본 출원에서 용어 「염료」는, 가시광 영역, 예를 들면, 400 nm 내지 700 nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 「이색성 염료」는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다. The GH layer further comprises a dichroic dye. The dye may be included as a guest material. The dichroic dye can serve, for example, to control the transmittance of the device in accordance with the orientation of the host material. The term " dye " in the present application may mean a material capable of intensively absorbing and / or deforming light within a visible light region, for example, within a wavelength range of 400 nm to 700 nm, The term " dichroic dye " may mean a material capable of anisotropic absorption of light in at least a part or the entire range of the visible light region.
이색성 염료로는, 예를 들면, 소위 호스트 게스트(host guest) 효과에 의해 액정 화합물의 정렬 상태에 따라 정렬될 수 있는 특성을 가지는 것으로 알려진 공지의 염료를 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 이색성 염료의 예로는, 소위 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 메틴 염료, 아조메틴 염료, 메로시아닌 염료, 나프토퀴논 염료, 테트라진 염료, 페닐렌 염료, 퀴터릴렌 염료, 벤조티아다이아졸 염료, 다이케토피롤로피롤 염료, 스쿠아레인 염료 또는 파이로메텐 염료 등이 있으나, 본 출원에서 적용 가능한 염료가 상기에 제한되는 것은 아니다. 이색성 염료로는, 예를 들면, 흑색 염료(black dye)를 사용할 수 있다. 이러한 염료로는, 예를 들면, 아조 염료 또는 안트라퀴논 염료 등으로 공지되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. As the dichroic dye, for example, known dyes known to have properties that can be aligned according to the alignment state of the liquid crystal compound by a so-called host guest effect can be selected and used. Examples of such dichroic dyes include so-called azo dyes, anthraquinone dyes, methine dyes, azomethine dyes, merocyanine dyes, naphthoquinone dyes, tetrazine dyes, phenylene dyes, quaterlylene dyes, benzothiadiazole dyes , Diketopyrrolopyrrole dyes, squalene dyes or pyromethene dyes. However, the dyes applicable in the present application are not limited to the above. As the dichroic dye, for example, a black dye can be used. Such dyes are known, for example, as azo dyes or anthraquinone dyes, but are not limited thereto.
이색성 염료는, 이색비(dichroic ratio), 즉 이색성 염료의 장축 방향에 평행한 편광의 흡수를 상기 장축 방향에 수직하는 방향에 평행한 편광의 흡수로 나눈 값이 5 이상, 6 이상 또는 7 이상인 염료를 사용할 수 있다. 상기 염료는 가시광 영역의 파장 범위 내, 예를 들면, 약 380 nm 내지 700 nm 또는 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위 내에서 적어도 일부의 파장 또는 어느 한 파장에서 상기 이색비를 만족할 수 있다. 상기 이색비의 상한은, 예를 들면 20 이하, 18 이하, 16 이하 또는 14 이하 정도일 수 있다. The dichroic dye preferably has a dichroic ratio, that is, a value obtained by dividing the absorption of the polarized light parallel to the long axis direction of the dichroic dye by the absorption of the polarized light parallel to the direction perpendicular to the long axis direction, Or more can be used. The dye may satisfy the dichroic ratio at least at some wavelength or at any wavelength within the wavelength range of the visible light region, for example, within the wavelength range of about 380 nm to 700 nm or about 400 nm to 700 nm. The upper limit of the dichroic ratio may be, for example, 20 or less, 18 or less, 16 or less, or 14 or less.
이색성 염료의 GH층 내의 비율은 목적 물성, 예를 들면, 투과율 가변 특성에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료는 0.01 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.6 중량% 이상, 0.7 중량% 이상, 0.8 중량% 이상, 0.9 중량% 이상, 또는 1.0 중량% 이상의 비율로 GH층 내에 포함될 수 있다. 이색성 염료의 GH층 내의 비율의 상한은, 예를 들면, 2 중량% 이하, 1.9 중량% 이하, 1.8 중량% 이하, 1.7 중량% 이하, 1.6 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1.4 중량% 이하, 1.3 중량% 이하, 1.2 중량% 이하 또는 1.1 중량% 이하일 수 있다.The ratio of the dichroic dye in the GH layer can be appropriately selected in accordance with the objective properties, for example, the transmittance variable characteristics. For example, the dichroic dye may be present in an amount of at least 0.01, at least 0.1, at least 0.2, at least 0.3, at least 0.4, at least 0.5, at least 0.6, at least 0.7, % Or more, 0.9 wt% or more, or 1.0 wt% or more in the GH layer. The upper limit of the proportion of the dichroic dye in the GH layer is, for example, 2 wt% or less, 1.9 wt% or less, 1.8 wt% or less, 1.7 wt% or less, 1.6 wt% or less, 1.5 wt% or less, 1.4 wt% , 1.3 wt% or less, 1.2 wt% or less, or 1.1 wt% or less.
또한, GH층 내에서 상기 액정 화합물과 상기 이색성 염료의 합계 중량은, 예를 들면, 약 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상일 수 있고, 다른 예시에서는 약 100 중량% 미만, 98 중량% 이하 또는 96 중량% 이하일 수 있다.The total weight of the liquid crystal compound and the dichroic dye in the GH layer may be, for example, about 60 wt% or more, 65 wt% or more, 70 wt% or more, 75 wt% or more, 80 wt% or more, 85 At least 90 wt%, or at least 95 wt%, and in other instances less than about 100 wt%, 98 wt% or less, or 96 wt% or less.
상기 GH층은 상기 성분, 즉 액정 화합물, 이색성 염료 및 키랄 도펀트에 추가로 필요하다면, 공지의 GH층의 형성에 사용되는 임의적인 첨가 물질을 추가로 포함할 수 있다.The GH layer may further comprise optional additives used in forming the known GH layers, if necessary, in addition to the components, i.e. liquid crystal compounds, dichroic dyes and chiral dopants.
상기 GH층은, 예를 들면, 약 0.5 이상의 이방성도(R)를 가질 수 있다. 상기 이방성도(R)는, 문헌 “Polarized Light in Optics and Spectroscopy”, D. S. Kliger et al., Academic Press, 1990에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.The GH layer may have an anisotropic degree (R) of, for example, about 0.5 or more. The anisotropy (R) can be measured by the method described in "Polarized Light in Optics and Spectroscopy", D. S. Kliger et al., Academic Press, 1990.
상기 이방성도(R)는 다른 예시에서 약 0.55 이상, 0.6 이상 또는 0.65 이상일 수 있다. 상기 이방성도(R)는 예를 들면, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하 또는 약 0.7 이하일 수 있다.The anisotropy (R) may, in another example, be at least about 0.55, at least 0.6, or at least 0.65. The anisotropy (R) may be, for example, about 0.9 or less, about 0.85 or less, about 0.8 or less, about 0.75 or less, or about 0.7 or less.
이방성도(R)는 예를 들면, 액정 화합물(호스트)의 종류 및/또는 비율, 이방성 염료의 종류 및/또는 비율이나 상기 셀갭 등을 제어하여 달성할 수 있다. The anisotropy (R) can be achieved by controlling, for example, the kind and / or ratio of the liquid crystal compound (host), the kind and / or the ratio of the anisotropic dye, the cell gap and the like.
상기 GH층은, 상기 수직 배향 상태에서 소정 범위의 프리틸트(pre-tilte)각을 가지도록 설계될 수 있다.The GH layer may be designed to have a pre-tilt angle in a predetermined range in the vertically aligned state.
상기 프리틸트각은, 전술한 액정 화합물의 방향자의 방향이 상기 GH층의 평면과 이루는 각도를 의미할 수 있다. The pretilt angle may mean an angle formed by the direction of the director of the liquid crystal compound with the plane of the GH layer.
이러한 액정 화합물의 프리틸트각을 제어하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 방식으로 조절할 수 있다.The method of controlling the pretilt angle of such a liquid crystal compound is not particularly limited and can be controlled by a known method.
상기 프리틸트각은 예를 들면, 70도 이상이면서, 90도 미만일 수 있다. 이러한 프리틸트각의 설정을 통해 보다 투과율 밴드가 넓으면서, 응답 속도와 구동 특성이 우수한 광학 소자를 제공할 수 있다.The pretilt angle may be, for example, 70 degrees or more and less than 90 degrees. By setting the pre-tilt angle, it is possible to provide an optical element having a broader transmittance band and excellent response speed and drive characteristics.
상기 프리틸트각은 일 예시에서 약 71도 이상, 72 도 이상, 약 73 도 이상, 약 74 도 이상, 약 75, 약 76, 약 77, 약 78도 이상, 약 79도 이상, 약 80도 이상, 약 81도 이상, 약 82도 이상, 약 83도 이상, 약 84도 이상, 약 85도 이상, 약 86도 이상 또는 약 87도 이상일 수 있고, 약 89도 이하, 약 88.5도 이하 또는 약 88도 이하일 수 있다.The pretilt angle may be at least about 71 degrees, at least about 72 degrees, at least about 73 degrees, at least about 74 degrees, at least about 75 degrees, at least about 76 degrees, at least about 77 degrees, at least about 78 degrees, at least about 79 degrees, at least about 80 degrees , About 81 degrees, about 82 degrees, about 83 degrees, about 84 degrees, about 85 degrees, about 86 degrees, about 87 degrees, about 89 degrees, about 88.5 degrees, Or less.
상기 광학 소자는, 상기 GH층을 적어도 포함하면서 다양한 다른 요소를 추가로 포함할 수 있다.The optical element may further include various other elements including at least the GH layer.
일 예시에서 상기 광학 소자는 서로 대향 배치되어 있는 제 1 및 제 2 기판을 포함할 수 있고, 이 때 상기 GH층은 상기 제 1 및 제 2 기판의 사이에 위치할 수 있다.In one example, the optical element may include first and second substrates disposed opposite to each other, wherein the GH layer may be positioned between the first and second substrates.
상기 기판으로는, 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있다. 예를 들면, 기판으로는 유리 필름, 결정성 또는 비결정성 실리콘 필름, 석영 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 등의 무기 필름이나 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다. As the substrate, known materials can be used without any particular limitation. For example, the substrate may be a glass film, a crystalline or amorphous silicon film, an inorganic film such as quartz or ITO (Indium Tin Oxide) film, or a plastic film.
플라스틱 기판으로는, TAC(triacetyl cellulose) 기판; 노르보르넨 유도체 기판 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 기판; PMMA(poly(methyl methacrylate) 기판; PC(polycarbonate) 기판; PE(polyethylene) 기판; PP(polypropylene) 기판; PVA(polyvinyl alcohol) 기판; DAC(diacetyl cellulose) 기판; Pac(Polyacrylate) 기판; PES(poly ether sulfone) 기판; PEEK(polyetheretherketon) 기판; PPS(polyphenylsulfone), PEI(polyetherimide) 기판; PEN(polyethylenemaphthatlate) 기판; PET(polyethyleneterephtalate) 기판; PI(polyimide) 기판; PSF(polysulfone) 기판; PAR(polyarylate) 기판 또는 비정질 불소 수지 등을 포함하는 기판을 사용할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 기판의 두께는 특별히 제한되지 않고, 적절한 범위에서 선택될 수 있다.As the plastic substrate, a TAC (triacetyl cellulose) substrate; A COP (cyclo olefin copolymer) substrate such as a norbornene derivative substrate; (PMMA) substrate, a polycarbonate substrate, a polyethylene (PE) substrate, a polypropylene (PV) substrate, a polyvinyl alcohol (PVA) substrate, a diacetyl cellulose (DAC) substrate, a poly ether sulfone substrate, a polyetheretherketone (PEEK) substrate, a polyetheretherketone (PPS) substrate, a polyetherimide (PEN) substrate, a polyethylenemaphthatate (PEN) substrate, a polyethyleneterephtalate (PET) substrate, a polyimide (PS) A substrate or a substrate including an amorphous fluororesin can be used but is not limited thereto. The thickness of such a substrate is not particularly limited and may be selected within an appropriate range.
상기 기판에는 전극층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 기판의 표면 중에서 상기 GH층을 향하는 표면 중 적어도 한 표면 또는 양 표면 모두에 전극층이 존재할 수 있다. 이 전극층은 GH층의 광축을 스위칭할 수 있는 외부 신호를 인가하는 요소일 수 있다. 본 출원에서 용어 기판의 내측 표면은 기판의 양 표면 중에서 GH층과 가까운 표면을 의미한다. An electrode layer may be present on the substrate. For example, an electrode layer may be present on at least one surface or both surfaces of the surface of the substrate facing the GH layer. This electrode layer may be an element for applying an external signal capable of switching the optical axis of the GH layer. The term " inner surface " of the substrate in this application means a surface near both the GH layer and the both surfaces of the substrate.
전극층은, 공지의 소재를 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들면, 상기 전극층은, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 포함할 수 있다. 전극층은, 투명성을 가지도록 형성될 수 있다. 이 분야에서는, 투명 전극층을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이러한 방법은 모두 적용될 수 있다. 필요한 경우에, 기판의 표면에 형성되는 전극층은, 적절하게 패턴화되어 있을 수도 있다.The electrode layer may be formed using a known material. For example, the electrode layer may include a conductive polymer, a conductive metal, a conductive nanowire, or a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide). The electrode layer may be formed to have transparency. In this field, various materials and forming methods capable of forming a transparent electrode layer are known, and all of these methods can be applied. If necessary, the electrode layer formed on the surface of the substrate may be appropriately patterned.
상기 기판에는 액정 배향층이 존재할 수 있다. 상기 액정 배향층 역시 상기 기판의 내측 표면, 즉 GH층을 향하는 표면에 형성되어 있을 수 있다. 기판에 전술한 전극층이 존재하는 경우에는 상기 액정 배향층은 상기 전극층의 표면에 형성되거나, 혹은 전극층과 기판의 사이에 형성될 수도 있다. 예를 들면, 투과율 가변 장치에 포함되는 기판의 내측 표면 중에서 적어도 한 표면 또는 양 표면에 액정 배향층이 존재할 수 있다. A liquid crystal alignment layer may be present on the substrate. The liquid crystal alignment layer may also be formed on an inner surface of the substrate, that is, a surface facing the GH layer. When the above-mentioned electrode layer exists on the substrate, the liquid crystal alignment layer may be formed on the surface of the electrode layer, or may be formed between the electrode layer and the substrate. For example, a liquid crystal alignment layer may be present on at least one surface or both surfaces of the inner surface of the substrate included in the transmittance variable device.
상기 배향층으로는 특별한 제한 없이 이 분야에서 공지된 다양한 러빙 배향층 또는 광배향층 등이 사용될 수 있다. 상기 배향층은, 수평 배향층 또는 수직 배향층일 수 있고, 일 예시에서는 수직 배향층일 수 있다.As the alignment layer, various rubbing alignment layers or photo alignment layers known in the art can be used without any particular limitation. The alignment layer may be a horizontal alignment layer or a vertical alignment layer, and in one example, it may be a vertical alignment layer.
광학 소자는 상기 구성에 추가로 반사방지층이나 하드코팅층 등 공지의 요소를 추가로 포함할 수 있다.The optical element may further include known elements such as an antireflection layer and a hard coating layer in addition to the above-described structure.
본 출원은 또한 투과율 가변 장치에 관한 것이다. 용어 투과율 가변 장치는 전술한 것처럼 투과 상태와 차단 상태의 사이를 스위칭할 수 있도록 설계된 장치를 의미할 수 있다.The present application also relates to a transmittance variable device. The term transmissive variable device may refer to a device designed to switch between a transmissive state and a blocked state as described above.
상기 투과율 가변 장치는, 전술한 광학 소자 단독으로 구성되거나, 다른 요소를 포함할 수도 있다. 상기 다른 요소의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 수동 편광층 또는 능동 GH층(이하, 광학 소자의 능동 GH층과 구별을 위해 편의상 제 2 능동 GH층으로 호칭할 수 있다.)이 예시될 수 있다. 상기에서 수동 편광층으로는, 예를 들면, PVA(polyvinyl alcohol) 편광자 등의 공지의 직선 편광자를 사용할 수 있다. 상기 수동 편광층 또는 능동 GH층은, 상기 광학 소자와 중첩되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 투과 상태에서는, 본 출원의 광학 소자의 능동 GH층의 광축을 상기 수동 편광층의 흡수축과 평행하게 유지하거나, 혹은 상기 능동 GH층을 수직 배향시킬 수 있고, 차단 상태에서는 상기 능동 GH층의 광축을 상기 수동 편광층의 흡수축과 수직 배향시켜서 투과 및 차단 상태를 유지할 수 있다.The transmittance variable device may be constituted by the above-mentioned optical element alone, or may include other elements. The kind of the other element is not particularly limited and may be, for example, a passive polarization layer or an active GH layer (hereinafter referred to as a second active GH layer for the sake of distinction from an active GH layer of an optical element) . As the passive polarization layer, for example, a known linear polarizer such as a PVA (polyvinyl alcohol) polarizer can be used. The passive polarization layer or the active GH layer may be disposed to overlap with the optical element. For example, in the transmission state, the optical axis of the active GH layer of the optical element of the present application can be maintained parallel to the absorption axis of the passive polarization layer, or the active GH layer can be vertically aligned, The optical axis of the GH layer can be vertically aligned with the absorption axis of the passive polarization layer to maintain the transmission and blocking state.
광학 소자와 제 2 능동 GH층이 포함되는 경우에, 투과 상태에서는 광학 소자의 능동 GH층의 광축과 제 2 능동 GH층을 상호 수직 배향 상태로 유지하거나, 어느 하나는 수직 배향 상태이고, 다른 하나는 수평 배향 상태를 유지하거나, 서로의 광축이 평행하도록 수평 배향시킬 수 있고, 차단 상태에서는 상기 2개의 GH층의 광축을 서로 수직하게 배향시킬 수 있다.When the optical element and the second active GH layer are included, in the transmission state, the optical axis of the active GH layer of the optical element and the second active GH layer are maintained in a mutually vertically aligned state, or one is in a vertically aligned state, Can be horizontally aligned so that the optical axes of the two GH layers can be aligned horizontally, and the optical axes of the two GH layers can be oriented perpendicular to each other in the blocking state.
상기에서 제 2 능동 GH층으로는, 이미 기술한 광학 소자에 포함되는 것과 동일 종류의 GH층을 사용하거나, 혹은 공지의 다른 능동 GH층을 사용할 수도 있다. 이러한 제 2 능동 GH층도 수직 배향 상태와 수평 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다.As the second active GH layer, it is possible to use a GH layer of the same kind as that contained in the previously described optical element, or to use another known active GH layer. This second active GH layer can also switch between a vertically oriented state and a horizontally oriented state.
이하, 투과율 가변 장치가 상기 광학 소자와 상기 제 2 능동 GH층을 포함하는 경우를 예시적으로 설명한다. 이 경우, 편의상 상기 광학 소자에 포함되는 GH층은 제 1 능동 GH층으로 호칭할 수 있다.Hereinafter, a case where the transmittance variable device includes the optical element and the second active GH layer will be exemplified. In this case, for convenience, the GH layer included in the optical element may be referred to as a first active GH layer.
상기와 같이 2개의 능동 GH층을 포함하는 구조에서 상기 각 능동 GH층 내의 이색성 염료의 배향을 조절하는 것에 의해 상기 투과 및 차단 상태간의 스위칭이 가능하게 될 수 있다.In the structure including the two active GH layers as described above, switching between the transmission and blocking states can be made by controlling the orientation of the dichroic dye in each active GH layer.
상기 제 1 및 제 2 능동 GH층은 서로 중첩되어 포함되어 있을 수 있다. 이에 따라서 상기 제 1 능동 GH층을 투과한 광은 제 2 능동 GH층으로 입사될 수 있고, 반대로 제 2 능동 GH층을 투과한 광도 제 1 능동 GH층으로 입사될 수 있다.The first and second active GH layers may be overlapped with each other. Accordingly, the light transmitted through the first active GH layer can be incident on the second active GH layer, and conversely, the light transmitted through the second active GH layer can be incident on the first active GH layer.
도 1은, 상기와 같이 서로 중첩되어 있는 제 1 능동 GH층(10) 및 제 2 능동 GH층(20)의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다. Fig. 1 is a diagram schematically showing the states of the first
이러한 구조는 본 명세서에서 더블셀(double cell) 구조로 호칭될 수 있다.This structure may be referred to herein as a double cell structure.
상기 제 1 및 제 2 능동 GH층은 각각 수직 배향 및 수평 배향 상태간을 스위칭할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 수직 배향 및 수평 배향 상태 간의 스위칭은 전압 인가 여부에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 전압 비인가 상태에서 수직 배향 상태인 능동 GH층에 전압을 인가하여 수평 배향 상태로 전환시키거나, 반대로 수평 배향 상태인 능동 GH층에 전압을 인가하여 수직 배향 상태로 전환시킬 수 있다.The first and second active GH layers may switch between vertical and horizontal alignment states, respectively. In one example, switching between the vertical and horizontal alignment states can be performed by applying a voltage. For example, a voltage may be applied to the active GH layer in the vertically aligned state to switch to the horizontally oriented state, or conversely, to the vertically aligned state by applying a voltage to the horizontally oriented active GH layer.
수평 배향 상태에서 제 1 능동 GH층과 제 2 능동 GH층의 광축은 약 85도 내지 95도 범위 내의 각도를 이루거나, 직교할 수 있다. 하나의 예시에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 수평 배향 상태에서 상기 제 1 및 제 2 능동 GH층(10, 20) 중 어느 하나, 예를 들면, 제 1 능동 GH층(10)은, 능동 GH층의 가로축(WA)을 기준으로 시계 방향으로 40도 내지 50도의 범위 내의 광축(OA)을 가지고, 다른 하나, 예를 들면, 제 2 능동 GH층(20)은 상기 능동 GH층의 가로축(WA)을 기준으로 시계 방향으로 130도 내지 140도의 범위 내의 광축(OA)을 가질 수 있다. 이러한 제 1 능동 GH층과 제 2 능동 GH층의 광축 관계를 통해 좌우 시야각에서의 콘트라스트 비의 차이를 감소시켜 좌우 대칭성이 우수한 투과도 가변 필름을 제공할 수 있다. In the horizontally oriented state, the optical axes of the first active GH layer and the second active GH layer form an angle within a range of about 85 degrees to 95 degrees, or may be orthogonal. In one example, as shown in FIG. 2, any of the first and second active GH layers 10 and 20, for example, the first
본 명세서에서 상기 능동 GH층의 가로축(WA)은, 능동 GH층의 장축 방향과 평행한 방향 또는 아이웨어 또는 TV 등의 디스플레이 장치에 적용되었을 때에 그 아이웨어를 착용한 관찰자 또는 디스플레이 장치를 관찰하는 관찰자의 양 눈을 연결하는 선과 평행한 방향을 의미할 수 있다.In the present specification, the abscissa axis WA of the active GH layer is used to observe an observer or a display device wearing the eyewear when applied to a display device such as an eyewear or a TV, in a direction parallel to the long axis direction of the active GH layer It can mean a direction parallel to the line connecting the eyes of the observer.
전술한 것처럼 용어 「능동 GH층」은, 액정 화합물의 배열에 따라 이방성 염료가 함께 배열되어, 이방성 염료의 정렬 방향과 상기 정렬 방향의 수직한 방향에 대하여 각각 비등방성 광 흡수 특성을 나타내는 기능성 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이방성 염료는 빛의 흡수율이 편광 방향에 따라서 달라지는 물질로서, 장축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 p형 염료로 호칭하고 단축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 n형 염료라고 호칭할 수 있다. 하나의 예시에서, p형 염료가 사용되는 경우, 염료의 장축 방향으로 진동하는 편광은 흡수되고 염료의 단축 방향으로 진동하는 편광은 흡수가 적어 투과시킬 수 있다. 이하 특별한 언급이 없는 한 이방성 염료는 p형 염료인 것으로 가정한다.As described above, the term " active GH layer " refers to a layer in which anisotropic dyes are arranged together according to the arrangement of liquid crystal compounds to form functional layers exhibiting anisotropic light absorption characteristics respectively with respect to the alignment direction of the anisotropic dyes and the direction perpendicular to the alignment direction It can mean. For example, an anisotropic dye is a substance whose absorption rate of light changes according to the direction of polarization. When an absorption rate of light polarized in the long axis direction is large, it is referred to as a p-type dye. When the absorption rate of polarized light in a short axis direction is large, can do. In one example, when a p-type dye is used, the polarized light vibrating in the longitudinal direction of the dye is absorbed and the polarized light vibrating in the direction of the short axis of the dye is less absorbed and can be transmitted. Unless otherwise specified, anisotropic dyes are assumed to be p-type dyes.
능동 GH층은 능동형 편광자(Active Polarizer)로 기능할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「능동형 편광자(Active Polarizer)」는 외부 작용 인가에 따라 비등방성 광흡수를 조절할 수 있는 기능성 소자를 의미할 수 있다. 예를 들어 능동 GH층은 액정 화합물 및 이방성 염료의 배열을 조절함으로써 상기 이방성 염료의 배열 방향과 평행한 방향의 편광 및 수직한 방향의 편광에 대한 비등방성 광 흡수를 조절할 수 있다. 액정 및 이방성 염료의 배열은 자기장 또는 전기장과 같은 외부 작용의 인가에 의하여 조절될 수 있으므로, 능동 GH층은 외부 작용 인가에 따라 비등방성 광 흡수를 조절할 수 있다. The active GH layer can function as an active polarizer. As used herein, the term " Active Polarizer " may refer to a functional element capable of controlling anisotropic light absorption according to external application. For example, the active GH layer can control the anisotropic light absorption of polarized light in the direction parallel to the arrangement direction of the anisotropic dye and polarization in the vertical direction by controlling the arrangement of the liquid crystal compound and the anisotropic dye. Since the arrangement of liquid crystal and anisotropic dyes can be controlled by the application of an external action such as a magnetic field or an electric field, the active GH layer can control anisotropic light absorption according to external action.
투과율 가변 장치는, 각각 상기 제 1 능동 GH층 및 제 2 능동 GH층의 양측에 배치된 2층의 배향층을 더 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 투과율 가변 장치는, 제 1 수직 배향층, 제 1 능동 GH층 및 제 2 수직 배향층을 순차로 포함하는 제 1 광학 소자와 제 3 수직 배향층, 제 2 능동 GH층 및 제 4 수직 배향층을 순차로 포함하는 제 2 광학 소자를 포함하는 구조이고, 상기에서 제 1 광학 소자는 전술한 광학 소자일 수 있다. The transmittance variable device may further include two alignment layers disposed on both sides of the first active GH layer and the second active GH layer, respectively. In one example, the transmittance variable device comprises a first optical element and a third vertical alignment layer, a second active GH layer, and a second optical element sequentially including a first vertical alignment layer, a first active GH layer, and a second vertical alignment layer, And a fourth vertical alignment layer, wherein the first optical element may be the above-described optical element.
본 출원의 투과도 가변 장치는 상기 제 1 능동 GH층 및 제 2 능동 GH층의 전압 비인가 시 및/또는 전압 인가 시의 배향 방향을 조절함으로써 투과도를 조절할 수 있다. 상기 배향 방향은 상기 제1 내지 제4 수직 배향층의 프리틸트각 및 프리틸트 방향을 조절함으로써 조절할 수 있다. The transmittance of the first active GH layer and the second active GH layer can be adjusted by controlling the orientation of the first active GH layer and the second active GH layer when the voltage is not applied and / or when the voltage is applied. The alignment direction can be adjusted by adjusting the pretilt angle and the pretilt direction of the first to fourth vertical alignment layers.
본 명세서에서 프리틸트는 각도(angle)와 방향(direction)을 가질 수 있다. 상기 프리틸트 각도는 극각(Polar angle)으로 호칭할 수 있고, 상기 프리틸트 방향은 방위각(Azimuthal angle)으로 호칭할 수도 있다.Herein, the pretilt may have an angle and a direction. The pre-tilt angle may be referred to as a polar angle, and the pre-tilt direction may be referred to as an azimuthal angle.
상기 프리틸트 각도는 상기 광학 소자 항목에서 기술한 프리틸트각과 같은 의미이다.The pre-tilt angle has the same meaning as the pre-tilt angle described in the optical element section.
하나의 예시에서, 상기 제 1 내지 제 4 수직 배향층은 프리틸트 각이 전술한 범위 내, 즉 70도 이상이면서, 90도 미만이거나, 혹은 상기 광학 소자 항목에서 언급한 다양한 예시의 프리틸트각을 가질 수 있다. 이러한 범위에서 초기 투과도가 우수한 투과도 가변 장치를 제공할 수 있다.In one example, the first to fourth vertical alignment layers are formed so that the pretilt angles are within the above-mentioned range, that is, 70 degrees or more and less than 90 degrees, or the pretilt angles of the various examples mentioned in the optical element item Lt; / RTI > It is possible to provide a variable transmittance device having an initial transmittance in this range.
하나의 예시에서 상기 제 1 수직 배향층의 프리틸트 각도는 상기 배향층과 수평한 면을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 측정한 각도이고, 제 2 수직 배향층의 프리틸트 각도는 그와는 역방향, 즉 제 1 수직 배향층의 프리틸트 각도가 시계 방향으로 측정된 경우에 반시계 방향 또는 제 1 수직 배향층의 프리틸트 각도가 반시계 방향으로 측정된 경우에 시계 방향으로 측정된 각도일 수 있다.In one example, the pre-tilt angle of the first vertical alignment layer is an angle measured clockwise or counterclockwise with respect to a plane parallel to the alignment layer, and the pre-tilt angle of the second vertical alignment layer is A counterclockwise direction when the pretilt angle of the first vertical alignment layer is measured in the clockwise direction, or a clockwise angle when the pretilt angle of the first vertical alignment layer is measured in the counterclockwise direction have.
상기 제 3 수직 배향층의 프리틸트 각도는 상기 배향층과 수평한 면을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 측정한 각도이고, 제 4 수직 배향층의 프리틸트 각도는 그와는 역방향, 즉 제 3 수직 배향층의 프리틸트 각도가 시계 방향으로 측정된 경우에 반시계 방향 또는 제 3 수직 배향층의 프리틸트 각도가 반시계 방향으로 측정된 경우에 시계 방향으로 측정된 각도일 수 있다.The pretilt angle of the third vertical alignment layer is an angle measured in a clockwise or counterclockwise direction with respect to a plane parallel to the orientation layer, and the pretilt angle of the fourth vertical alignment layer is in a direction opposite to the pretilt angle, 3 may be a counterclockwise direction when the pretilt angle of the vertical orientation layer is measured in a clockwise direction or an angle measured in a clockwise direction when the pretilt angle of the third vertical orientation layer is measured in a counterclockwise direction.
상기 프리틸트 방향은 액정 분자의 방향자가 배향층의 수평한 면에 사영된 방향을 의미할 수 있다. 일 예시에서 상기 프리틸트 방향은 상기 사영된 방향과 상기 가로축(WA)이 이루는 각도일 수 있다. 상기 수직 배향층의 프리틸트 방향은 액정 셀에 전압 인가 시 수평 배향 상태의 배향 방향을 유도할 수 있다The pretilt direction may mean a direction in which a director of the liquid crystal molecules is projected on a horizontal surface of the alignment layer. In one example, the pretilt direction may be an angle formed by the projected direction and the horizontal axis WA. The pretilt direction of the vertical alignment layer can induce the alignment direction of the horizontally aligned state when a voltage is applied to the liquid crystal cell
상기 제 1 및 제 2 수직 배향층의 프리틸트 방향과 제 3 및 제 4 수직 배향층의 프리틸트 방향은 서로 교차할 수 있다. 하나의 예시에서, 제 1 및 제 2 수직 배향층의 프리틸트 방향과 제 3 및 제 4 수직 배향층의 프리틸트 방향은 서로 직교를, 예를 들어, 85도 내지 95도 또는 약 90도를 이룰 수 있다. 프리틸트 방향이 상기 조건을 만족하는 경우 전압 인가 시 차광 율이 우수한 투과도 가변 장치를 제공할 수 있다. The pre-tilt directions of the first and second vertical alignment layers and the pre-tilt directions of the third and fourth vertical alignment layers may intersect with each other. In one example, the pre-tilt directions of the first and second vertical alignment layers and the pre-tilt directions of the third and fourth vertical alignment layers are orthogonal to each other, for example, from 85 degrees to 95 degrees or about 90 degrees . When the pretilt direction satisfies the above condition, it is possible to provide a variable transmittance device having a high light shielding ratio at the time of voltage application.
일 예시에서 상기 제 1 및 제 2 수직 배향층의 프리틸트 방향과 상기 제 3 및 제 4 수직 배향층의 프리틸트 방향 중 어느 하나의 방향, 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 수직 배향층의 프리틸트 방향은, 능동 GH층의 가로축(WA)을 기준으로 시계 방향으로 40도 내지 50도의 범위 내의 광축(OA)을 가지고, 다른 하나의 방향, 예를 들면, 상기 제 3 및 제 4 수직 배향층의 프리틸트 방향은, 상기 능동 GH층의 가로축(WA)을 기준으로 시계 방향으로 130도 내지 140도의 범위 내의 광축(OA)을 가질 수 있다. 이러한 관계를 통해 좌우 시야각에서의 콘트라스트 비의 차이를 감소시켜 좌우 대칭성이 우수한 투과도 가변 장치를 제공할 수 있다. In one example, the direction of the pre-tilt of the first and second vertical alignment layers and the pretilt direction of the third and fourth vertical alignment layers, for example, the direction of the first and second vertical alignment layers The pretilt direction has an optical axis (OA) within a range of 40 degrees to 50 degrees in the clockwise direction with respect to the horizontal axis WA of the active GH layer, and has an optical axis OA in the other direction such as the third and fourth vertical orientations The pretilt direction of the layer may have an optical axis OA in the range of 130 to 140 degrees clockwise with respect to the transverse axis WA of the active GH layer. Through this relationship, it is possible to provide a variable transmittance device having a good symmetry by reducing the difference in contrast ratio between right and left viewing angles.
상기 언급한 프리틸트 각도 및 방향은, 일 예시에서 상기 각 능동 GH층의 능동 GH층이 수직 배향상태인 경우에 각 능동 GH층에서 측정되는 프리틸트각 및 방향일 수 있다. The pretilt angle and direction mentioned above may be a pretilt angle and a direction measured in each active GH layer in the case where the active GH layer of each active GH layer is in the vertical alignment state in one example.
상기 제 1 내지 제 4 수직 배향층은 러빙 배향층 또는 광 배향층일 수 있다. 러빙 배향층의 경우, 배향 방향은 러빙 방향에 의해 정해지고, 광배향층의 경우는, 조사되는 광의 편광 방향 등에 의해 결정된다. 상기 수직 배향층의 프리틸트 각도 및 프리틸트 방향은 배향 조건, 예를 들어 러빙 배향 시의 러빙 조건이나 압력 조건, 혹은 광 배향 조건, 예를 들어, 광의 편광 상태, 광의 조사 각도, 광의 조사 세기 등을 적절히 조절하여 구현할 수 있다. The first to fourth vertical alignment layers may be a rubbing alignment layer or a photo alignment layer. In the case of the rubbing orientation layer, the orientation direction is determined by the rubbing direction, and in the case of the photo-alignment layer, by the polarization direction of the irradiated light. The pretilt angle and the pretilt direction of the vertical alignment layer can be adjusted by changing the alignment condition, for example, the rubbing condition or the pressure condition at the time of the rubbing alignment or the light alignment condition, for example, the polarization state of light, Can be realized by appropriately adjusting.
예를 들어, 수직 배향층이 러빙 배향층인 경우에 상기 프리틸트 각도는 상기 러빙 배향층의 러빙 세기 등을 제어하여 달성할 수 있고, 프리틸트 방향은 상기 러빙 배향층의 러빙 방향을 제어하여 달성할 수 있으며, 이러한 달성 방식은 공지의 방식이다. 또한, 광배향층의 경우, 배향층 재료, 배향에 적용되는 편광의 방향, 상태 내지는 세기 등에 의해 달성될 수 있다.For example, when the vertical alignment layer is a rubbing orientation layer, the pretilt angle can be achieved by controlling the rubbing intensity of the rubbing orientation layer, and the pretilt direction can be achieved by controlling the rubbing direction of the rubbing orientation layer And this approach is well known. Further, in the case of the photo-alignment layer, it can be achieved by the orientation layer material, direction, state or intensity of polarization applied to the orientation.
하나의 예시에서, 상기 제 1 내지 제 4 수직 배향층은 러빙 배향층일 수 있다. 상기 제 1 내지 제 4 수직 배향층은 각각 특유의 배향 방향을 가질 수 있다. In one example, the first to fourth vertical alignment layers may be rubbing orientation layers. Each of the first to fourth vertical alignment layers may have a specific alignment direction.
예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 수직 배향층의 러빙 방향은 서로 역방향으로서, 약 170도 내지 190도를 이룰 수 있고, 역시 제 3 및 제 4 수직 배향층의 러빙 방향은 서로 역방향으로서 약 170도 내지 190도를 이룰 수 있다.For example, the rubbing directions of the first and second vertical alignment layers may be opposite to each other to about 170 to 190 degrees, and the rubbing directions of the third and fourth vertical alignment layers may also be about 170 Lt; RTI ID = 0.0 > 190 C. < / RTI >
상기 러빙 방향은 프리틸트 각의 측정을 통해 확인할 수 있는데, 일반적으로 액정은 러빙 방향을 따라서 누우면서 프리틸트 각을 발생시키기 때문에, 하기 실시예에서 기재된 방식으로 프리틸트 각을 측정함으로써 상기 러빙 방향의 측정이 가능할 수 있다. The rubbing direction can be confirmed by measuring the pretilt angle. In general, since the liquid crystal lays along the rubbing direction and generates a pretilt angle, the pretilt angle is measured in the manner described in the following examples, Measurement may be possible.
하나의 예시에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 수직 배향층(12)의 러빙 배향의 방향(RA)은 40도 내지 50도이고, 상기 제 2 수직 배향층(14)의 러빙 배향의 방향(RA)은 220도 내지 230도이고, 상기 제 3 수직 배향층(22)의 러빙 배향의 방향(RA)은 130도 내지 140도이고, 상기 제 4 수직 배향층(24)의 러빙 배향의 방향(RA)은 310도 내지 320도일 수 있다. 이러한 제 1 내지 제 4 수직 배향층의 러빙 배향 방향의 관계를 통해 수직 배향 상태와 수평 배향 상태 간의 스위칭이 효과적으로 이루어질 수 있는 투과도 가변 장치를 제공할 수 있다. 상기 각 러빙 배향의 방향(RA)은 상기 가로축(WA)을 기준을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 측정된 각도이다. 다만, 상기 각 러빙 배향의 방향(RA)을 측정하는 방향은 상기 시계 또는 반시계 방향 중에서 어느 한 방향만을 선택하여 측정한다.3, the direction RA of the rubbing orientation of the first
도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 수직 배향층(12)의 러빙 배향의 방향(RA)과 상기 가로축(WA)이 이루는 각도와 제 2 수직 배향층(14)의 러빙 방향(RA)과 상기 가로축(WA)이 이루는 각도는, 모두 상기 가로축(WA)을 기준으로 시계 방향으로 측정한 때에 40도 내지 50도의 범위 내이고, 상기 제 1 수직 배향층(12)의 러빙 배향의 방향(RA)과 제 2 수직 배향층(14)의 러빙 방향(RA)은 서로 역방향일 수 있다.3, the angle between the direction RA of the rubbing orientation of the first
도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제 3 수직 배향층(22)의 러빙 배향의 방향(RA)과 상기 가로축(WA)이 이루는 각도와 제 4 수직 배향층(24)의 러빙 방향(RA)과 상기 가로축(WA)이 이루는 각도는, 모두 상기 가로축(WA)을 기준으로 시계 방향으로 측정한 때에 130도 내지 140도의 범위 내이고, 상기 제 3 수직 배향층(22)의 러빙 배향의 방향(RA)과 제 4 수직 배향층(24)의 러빙 방향(RA)은 서로 역방향일 수 있다.3, the angle formed by the direction RA of the rubbing orientation of the third
제 1 내지 제 4 수직 배향층으로서 광배향층이 사용되는 경우에도 상기 언급한 프리틸트 각도 및 방향이 달성될 수 있도록 조건이 제어될 수 있다.The conditions can be controlled such that the above-mentioned pretilt angle and direction can be achieved even when the photo alignment layer is used as the first to fourth vertical alignment layers.
예시적인 투과도 가변 장치는 상기 제 1 내지 제 4 수직 배향층의 외측에 배치된 전극층을 추가로 포함할 수 있고, 이 때 전극층의 구체적인 종류는 상기 광학 소자의 기술 항목에서 언급한 바와 같다. The exemplary transmissive variable device may further include an electrode layer disposed outside the first to fourth vertical alignment layers, and the specific kind of the electrode layer is as described in the description of the optical element.
도 4는 능동 GH층, 전극층 및 수직 배향층을 포함하는 제 1 광학 소자를 예시적으로 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 광학 소자(10)는 제 1 전극층(11), 제 1 수직 배향층(12), 제 1 능동 GH층(13), 제 2 수직 배향층(14) 및 제 2 전극층(15)을 순차로 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극층과 제 1 및 제 2 수직 배향층의 두께는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.Fig. 4 exemplarily shows a first optical element including an active GH layer, an electrode layer and a vertical alignment layer. 4, the first
도 5는 능동 GH층, 전극층 및 수직 배향층을 포함하는 제 2 광학 소자를 예시적으로 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 2 광학 소자(20)는 제 3 전극층(21), 제 3 수직 배향층(22), 제 2 능동 GH층(23), 제 4 수직 배향층(24) 및 제 4 전극층(25)을 순차로 포함할 수 있다. 상기 제 3 및 제 4 전극층과 제 3 및 제 4 수직 배향층의 두께는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.Fig. 5 exemplarily shows a second optical element including an active GH layer, an electrode layer and a vertical alignment layer. 5, the second
본 출원의 투과도 가변 장치는 점착제를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 광학 소자는 상기 점착제에 의해 서로 합착된 상태로 존재할 수 있다. 상기 점착제로는 광학 필름의 부착에 사용되는 점착제층을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 상기 점착제의 두께는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.The transmittance variable device of the present application may further include a pressure-sensitive adhesive. The first and second optical elements may be bonded together by the adhesive. As the pressure sensitive adhesive, a pressure sensitive adhesive layer used for attaching the optical film may be appropriately selected and used. The thickness of the pressure-sensitive adhesive may be appropriately selected in consideration of the object of the present application.
본 출원의 투과도 가변 장치는 하드 코팅 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 하드 코팅 필름은 기재 필름 및 상기 기재 필름 상에 하드 코팅 층을 포함할 수 있다. 하드 코팅 필름은 본 출원의 목적을 고려하여 공지의 하드 코팅 필름을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 상기 하드 코팅 필름의 두께는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.The transmissive variable device of the present application may further comprise a hard coating film. The hard coating film may include a base film and a hard coating layer on the base film. The hard coating film may be appropriately selected from known hard coating films in consideration of the object of the present application. The thickness of the hard coating film may be appropriately selected in consideration of the object of the present application.
상기 하드 코팅 필름은 제 1 및/또는 제 2 광학 소자의 외측에 점착제를 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 하드 코팅 필름은 제 1 및/또는 제 4 전극층이 형성되어 있는 기판의 외측에 점착제를 통하여 부착될 수 있다. 상기 점착제로는 광학 필름의 부착에 사용되는 점착제를 적절히 선택하여 사용할 수 있다.The hard coating film may be formed on the outside of the first and / or second optical elements through a pressure-sensitive adhesive. For example, the hard coating film may be attached to the outside of the substrate on which the first and / or fourth electrode layers are formed through a pressure-sensitive adhesive. As the pressure-sensitive adhesive, a pressure-sensitive adhesive to be used for adhering the optical film may be appropriately selected and used.
본 출원은 투과도 가변 장치는 반사 방지 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 반사 방지 필름은 기재 필름 및 상기 기재 필름 상에 반사 방지 층을 포함할 수 있다. 반사 방지 필름은 본 출원의 목적을 고려하여 공지의 반사 방지 필름을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 상기 반사 방지 필름의 두께는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.The present application may further include an antireflection film as the variable transmissivity device. The antireflection film may include a base film and an antireflection layer on the base film. The antireflection film may be appropriately selected from known antireflection films in view of the object of the present application. The thickness of the antireflection film can be suitably selected in consideration of the object of the present application.
상기 반사 방지 필름은 제 1 및/또는 제 2 광학 소자의 외측에 점착제를 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사 방지 필름은 제 1 전극층 및/또는 제 4 전극층이 존재하는 기판의 외측에 점착제를 통하여 부착될 수 있다. 상기 점착제로는 광학 필름의 부착에 사용되는 점착제를 적절히 선택하여 사용할 수 있다.The antireflection film may be formed on the outside of the first and / or second optical elements through a pressure-sensitive adhesive. For example, the antireflection film may be attached to the outside of the substrate on which the first electrode layer and / or the fourth electrode layer is present, via a pressure-sensitive adhesive. As the pressure-sensitive adhesive, a pressure-sensitive adhesive to be used for adhering the optical film may be appropriately selected and used.
전술한 바와 같이, 본 출원의 투과도 가변 장치는 제1 및 제2 능동 GH층에 전압 비인가 시 및 전압 인가 시의 배향 상태를 조절함으로써 전압 인가 여부에 따라 투과도를 조절할 수 있다. 액정 및 이방성 염료는 상기 배향 방향에 따라 정렬될 수 있다. 따라서, 배향 방향은 액정의 광축 방향 및/또는 이방성 염료의 흡수축 방향과 평행할 수 있다. As described above, the transmittance tuning device of the present application can adjust the transmittance according to whether a voltage is applied or not by controlling the orientation of the first and second active GH layers when no voltage is applied and when applying a voltage. The liquid crystal and the anisotropic dye can be aligned according to the alignment direction. Therefore, the alignment direction can be parallel to the optical axis direction of the liquid crystal and / or the absorption axis direction of the anisotropic dye.
하나의 예시에서, 상기 투과도 가변 장치는 제 1 및 제 2 광학 소자가 각각 수직 배향 상태인 경우 투과 상태를 구현할 수 있고, 수평 배향 상태인 경우 차단 상태를 구현할 수 있다. In one example, the transmissivity tuning device can implement a transmissive state when the first and second optical elements are respectively in a vertically aligned state, and can implement a blocked state in a horizontally aligned state.
전술한 바와 같이 상기 수평 배향 상태에서 상기 제 1 능동 GH층은 상기 능동 GH층의 가로축을 기준으로 시계 방향으로 40도 내지 50도의 범위 내의 광축을 가지고, 상기 제 2 능동 GH층은 상기 능동 GH층의 가로축을 기준으로 시계 방향으로 130도 내지 140도의 범위 내의 광축을 가질 수 있다. 이러한 제 1 능동 GH층과 제 2 능동 GH층의 광축 관계를 통해 좌우 시야각에서의 콘트라스트 비의 차이를 감소시켜 좌우 대칭성이 우수한 투과도 가변 장치를 제공할 수 있다.As described above, in the horizontally aligned state, the first active GH layer has an optical axis within a range of 40 to 50 degrees in a clockwise direction with respect to the abscissa of the active GH layer, and the second active GH layer has an optical axis in the active GH layer The optical axis can be in the range of 130 to 140 degrees in the clockwise direction. The difference in contrast ratio between the first active GH layer and the second active GH layer in the right and left viewing angles is reduced through the optical axis relationship, thereby providing a variable transmissivity device having excellent symmetry.
상기와 같은 투과율 가변 장치는 다양한 용도에 적용될 수 있다. 투과율 가변 장치가 적용될 수 있는 용도에는, 원도우 또는 선루프 등과 같은 건물, 용기 또는 차량 등을 포함하는 밀폐된 공간의 개구부나 아이웨어(eyewear) 등이 예시될 수 있다. 상기에서 아이웨어의 범위에는, 일반적인 안경, 선글라스, 스포츠용 고글 내지는 헬멧 또는 증강 현실 체험용 기기 등과 같이 관찰자가 렌즈를 통하여 외부를 관찰할 수 있도록 형성된 모든 아이 웨어가 포함될 수 있다.The transmittance variable device as described above can be applied to various applications. Applications for which the transmittance variable device can be applied include openings in an enclosed space including a building such as a window or a sunroof, a container or a vehicle, an eyewear, or the like. The range of the eyewear may include all the eyewear formed so that the observer can observe the outside through the lens, such as general glasses, sunglasses, sports goggles, helmets or augmented reality experience devices.
본 출원의 투과율 가변 장치가 적용될 수 있는 대표적인 용도에는 아이웨어가 있다. 최근 선글라스, 스포츠용 고글이나 증강 현실 체험용 기기 등은 관찰자의 정면 시선과는 경사지도록 렌즈가 장착되는 형태의 아이웨어가 시판되고 있다. 본 출원의 투과율 가변 장치의 경우, 전술한 바와 같이 경사진 방향에서 관찰하게 될 때에 좌우 경사각에서의 콘트라스트 비의 차이를 감소시킴으로써 우수한 좌우 대칭성을 확보할 수 있으므로, 상기와 같은 구조의 아이웨어에도 효과적으로 적용될 수 있다.A typical application to which the transmittance variable device of the present application may be applied is eyewear. In recent years, eyewear in which a lens is mounted such that sunglasses, sports goggles, augmented reality experience devices, and the like are tilted from an observer's front line of sight are commercially available. In the case of the transmittance variable device of the present application, excellent symmetry can be ensured by reducing the difference in the contrast ratio between the right and left tilt angles when obliquely observed, as described above. Can be applied.
본 출원의 투과율 가변 장치가 아이웨어에 적용되는 경우에 그 아이웨어의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 공지의 아이웨어 구조의 좌안용 및/또는 우안용 렌즈 내에 상기 투과율 가변 장치가 장착되어 적용될 수 있다.In the case where the transmittance variable device of the present application is applied to an eyewear, the structure of the eyewear is not particularly limited. That is, the transmittance variable device may be mounted and applied in a lens for a left eye and / or a right eye of a known eyewear structure.
예를 들면, 상기 아이웨어는, 좌안용 렌즈와 우안용 렌즈; 및 상기 좌안용 렌즈와 우안용 렌즈를 지지하는 프레임을 포함할 수 있다.For example, the eye wear includes a left eye lens and a right eye lens; And a frame for supporting the left eye lens and the right eye lens.
도 6은, 상기 아이웨어의 예시적인 모식도로서, 상기 프레임(12) 및 좌안용과 우안용 렌즈(14)를 포함하는 아이웨어의 모식도이나, 본 출원의 투과율 가변 장치가 적용될 수 있는 아이웨어의 구조가 도 5에 제한되는 것은 아니다.Fig. 6 is an exemplary schematic diagram of the eyewear, which is a schematic diagram of the eyewear including the
상기 아이웨어에서 좌안용 렌즈 및 우안용 렌즈는 각각 상기 투과율 가변 장치를 포함할 수 있다. 이러한 렌즈는, 상기 투과율 가변 장치만을 포함하거나, 기타 다른 구성을 포함할 수도 있다.In the eyewear, the left eye lens and the right eye lens may each include the transmittance variable device. Such a lens may include only the transmittance variable device or may include other configurations.
상기 아이웨어는 다양한 디자인을 가질 수 있으며, 예를 들면, 상기 프레임은 상기 아이웨어를 관찰자가 장착한 때에 상기 관찰자의 정면 시선 방향과 상기 투과율 가변 장치 표면의 법선이 이루는 각도가 15도 내지 40도의 범위 내가 되도록 경사지게 형성되어 있을 수 있다. 이러한 아이웨어로는, 스포츠용 고글이나 증강 현실 체험용 기기 등이 예시될 수 있다. 투과도 가변 장치가 아이웨어에 경사지게 형성되는 경우, 제1 내지 제 4 수직 배향층의 프리틸트 각의 조절을 통해 경사각에서의 콘트라스트 비를 개선할 수도 있다.The eyewear may have various designs. For example, the frame may have an angle of 15 to 40 degrees with respect to the observer's front sight line direction when the observer wears the eyewear and the normal line of the transmissivity variable apparatus surface. May be formed to be inclined so as to be in a range. Examples of such eyewear include sports goggles and augmented reality experience devices. When the variable transmissivity device is formed to be inclined to the eyewear, the contrast ratio at the inclination angle may be improved by adjusting the pretilt angles of the first to fourth vertical alignment layers.
일 예시에서 본 출원은, 액정층의 셀갭(cell gap)이 두꺼워지는 경우에도 벌크 액정 화합물(Bulk Liquid Crystal Compound)에 의한 백플로우(back flow) 현상이 억제되고, 응답 속도 및 구동 특성이 우수한 광학 소자 및 그를 포함하는 투과율 가변 장치를 제공할 수 있다. 이러한 본 출원의 광학 소자 및 투과율 가변 장치는, 투과율의 조절이 필요한 다양한 건축용 또는 차량용 소재나, 증강 현실 체험용 또는 스포츠용 고글, 선글라스 또는 헬멧 등의 아이웨이(eyewear)를 포함하는 다양한 용도에 적용될 수 있다.In one example, the present invention provides a liquid crystal display device capable of suppressing a back flow phenomenon by a bulk liquid crystal compound even when a cell gap of a liquid crystal layer becomes thick, A device and a variable transmittance device including the device can be provided. The optical element and the transmittance variable device of the present application are applicable to various applications including a variety of architectural or automotive materials requiring adjustment of the transmittance, eyewear such as augmented reality experience goggles, sunglasses or helmets .
도 1은 본 출원의 투과도 가변 필름을 예시적으로 나타낸다.
도 2는 제 1 내지 제 2 광학 소자의 수평 배향 상태에서 광축을 나타낸다.
도 3은 제 1 내지 제 4 수직 배향막의 프리틸트 방향을 나타낸다.
도 4는 제 1 광학 소자를 예시적으로 나타낸다.
도 5는 제 2 광학 소자를 예시적으로 나타낸다.
도 6은 아이웨어를 예시적으로 나타낸다.
도 7 및 8은, 각각 본 출원의 실시예 1 및 2의 전압 인가 시간에 따른 정상화 투과율(Normalized transmittance)의 변화를 나타낸다.
도 9는, 본 출원의 비교예의 전압 인가 시간에 따른 정상화 투과율(Normalized transmittance)의 변화를 나타낸다.Figure 1 illustrates, by way of example, the transmissibility film of the present application.
Fig. 2 shows the optical axis in the horizontal alignment state of the first and second optical elements.
Fig. 3 shows pre-tilt directions of the first to fourth vertical alignment films.
Fig. 4 exemplarily shows a first optical element.
Fig. 5 exemplarily shows a second optical element.
Figure 6 illustrates an exemplary eyewear.
Figs. 7 and 8 show changes in normalized transmittance according to the voltage application time of the first and second embodiments of the present application, respectively.
FIG. 9 shows a change in the normalized transmittance according to the voltage application time in the comparative example of the present application.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원의 광학 소자를 구체적으로 설명하지만 본 출원의 광학 소자의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the optical element of the present application will be described in detail by way of examples and comparative examples, but the scope of the optical element of the present application is not limited by the following examples.
실시예 1Example 1
표면에 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층과 수직 배향층이 순차 형성된 2장의 COP(cycloolefin polymer) 필름의 사이에 GH층을 형성하여 광학 소자를 제조하였다. 상기에서 GH층의 두께, 즉 셀갭은 약 15μm 정도로 하였다. 상기에서 수직 배향층은 프리틸트각이 약 88도 정도인 배향층을 사용하였다. 배향층은, 폴리이미드 계열의 수직 배향층을 상기 ITO 전극층상에 바코팅으로 코팅하고, 130℃에서 약 30분동안 유지하고, 러빙포로 러빙 처리하여 약 200 nm의 두께로 형성하였고, 상기 2장의 COP 필름은 상기 러빙 방향이 서로 동일하도록 적층하였다. 또한, 상기 GH층은, 액정 화합물로서, 유전율 이방성이 약 -4.9 이고, 굴절률 이방성이 약 0.132 정도인 네마틱 액정(MDA-06-821, Merck), 이색성 염료로서, 이색비가 약 6.5 내지 8 정도인 염료(X12, BASF) 및 키랄 도펀트(S811, Merck)를 98.9:1:0.1의 중량 비율(네마틱 액정:이색성 염료:키랄 도펀트)로 혼합된 GH 혼합물을 적용하여 형성하였다. 상기와 같이 형성된 GH층의 피치(p)는, 약 90 μm 정도였고, 따라서 셀갭(d)과 피치(p)의 비율(d/p)은 약 1.67 정도였다. 상기에서 GH층의 피치는 D. Podolskyy 등의 문헌 Simple method for accurate measurements of the cholesteric pitch using a “stripe-wedge Grandjean-Cano cell (Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 2008, 789-791)에 기재된 방식에 따라 Wedge cell을 이용한 계측 방법으로 측정하였다.An optical element was fabricated by forming a GH layer between two COP (cycloolefin polymer) films in which an ITO (Indium Tin Oxide) electrode layer and a vertical alignment layer were sequentially formed on the surface. The thickness of the GH layer, that is, the cell gap, was about 15 mu m. In this case, an alignment layer having a pre-tilt angle of about 88 degrees was used as the vertical alignment layer. The orientation layer was formed by coating a vertical alignment layer of polyimide type on the ITO electrode layer by bar coating, holding it at 130 DEG C for about 30 minutes, rubbing with a rubbing treatment to a thickness of about 200 nm, The COP film was laminated such that the rubbing directions were equal to each other. The GH layer is a nematic liquid crystal (MDA-06-821, Merck) having a dielectric anisotropy of about -4.9 and a refractive index anisotropy of about 0.132, a dichroic dye having a dichroic ratio of about 6.5 to 8 (X12, BASF) and a chiral dopant (S811, Merck) in a weight ratio of 98.9: 1: 0.1 (nematic liquid crystal: dichroic dye: chiral dopant). The pitch (p) of the GH layer formed as described above was about 90 μm, and the ratio (d / p) of the cell gap (d) to the pitch (p) was about 1.67. The pitch of the GH layer in the above is determined by the method of D. Podolskyy et al. Simple methods for accurate measurements of the cholesteric pitch using a stripe-wedge Grandjean-Cano cell (Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 2008, 789-791 ) Was measured by a measuring method using a wedge cell.
실시예 2.Example 2.
네마틱 액정(MDA-06-821, Merck), 이색성 염료(X12, BASF) 및 키랄 도펀트(S811, Merck)의 중량 비율을 98.92:1:0.08로 제어(네마틱 액정:이색성 염료:키랄 도펀트)한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광학 소자를 제조하였다. 상기와 같이 형성된 GH층의 피치(p)는, 약 120 μm 정도였고, 따라서 셀갭(d)과 피치(p)의 비율(d/p)은 약 0.13 정도였다.The weight ratio of nematic liquid crystal (MDA-06-821, Merck), dichroic dye (X12, BASF) and chiral dopant (S811, Merck) was controlled to 98.92: 1: 0.08 (nematic liquid crystal: dichroic dye: chiral Dopant), the optical device was manufactured in the same manner as in Example 1. [ The pitch (p) of the GH layer thus formed was about 120 μm, and the ratio (d / p) of the cell gap (d) to the pitch (p) was about 0.13.
비교예 1Comparative Example 1
키랄 도펀트를 배합하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광학 소자를 제조하였다. 키랄 도펀트의 배합이 없기 때문에, 피치(p)는 무한대이며, 따라서 셀갭(d)과 피치(p)의 비율은 0이다.An optical element was prepared in the same manner as in Example 1, except that the chiral dopant was not added. Since there is no combination of chiral dopants, the pitch p is infinite, and therefore the ratio of the cell gap d to the pitch p is zero.
시험예 1.Test Example 1
실시예 및 비교예에서 제조된 광학 소자에 대해서 LCMS-200을 사용하여 전압 인가 시간에 다른 정상화 투과율(Normalized Transmittance)의 변화를 측정하였다. 도 7 및 8은, 각각 실시예 1 및 2에 대한 결과이며, 도 9는 각각 비교예 1에 대한 결과이다. 도면으로부터 확인되는 것처럼 실시예 1 및 2의 경우, 백플로우 현상이 거의 관찰되지 않았다(실시예 1의 Back Flow Tmax=약 2.9%, 실시예 2의 Back Flow Tmax=약 4.2%). 또한, 실시예 1의 경우, 정상화 투과율을 90%에서 10%까지 조절하는 것에 걸린 시간은 약 2.4 ms였고, 95%에서 5%까지 조절하는 것에 걸린 시간은 약 19ms였다. 또한, 실시예 2의 경우, 정상화 투과율을 90%에서 10%까지 조절하는 것에 걸린 시간은 약 43 ms였고, 95%에서 5%까지 조절하는 것에 걸린 시간은 약 215ms였다. The optical elements prepared in Examples and Comparative Examples were measured for changes in normalized transmittance by voltage application time using LCMS-200. Figs. 7 and 8 are the results for Examples 1 and 2, respectively, and Fig. 9 are the results for Comparative Example 1, respectively. In the case of Examples 1 and 2 as seen from the figure, the back flow phenomenon was hardly observed (Back Flow Tmax = about 2.9% in Example 1, Back Flow Tmax = about 4.2% in Example 2). Also, in the case of Example 1, the time taken to adjust the normalized transmittance from 90% to 10% was about 2.4 ms, and the time taken to adjust from 95% to 5% was about 19 ms. Also, in the case of Example 2, the time taken to adjust the normalized transmittance from 90% to 10% was about 43 ms, and the time taken to adjust from 95% to 5% was about 215 ms.
반면, 비교예 1은, Back Flow Tmax가 약 10.4% 수준으로서 큰 백플로우 현상이 관찰되었다. 또한, 비교예 1의 경우, 정상화 투과율을 90%에서 10%까지 조절하는 것에 걸린 시간은 약 약 1.8s였고, 95%에서 5%까지 조절하는 것에 걸린 시간은 약 2s 초과였다.On the other hand, in Comparative Example 1, a back flow phenomenon was observed in which Back Flow Tmax was about 10.4%. Also, in the case of Comparative Example 1, the time taken to adjust the normalized transmittance from 90% to 10% was about 1.8 s, and the time taken to adjust from 95% to 5% was more than about 2 s.
Claims (11)
상기 능동 액정층의 광축은 수직 배향 상태와 수평 배향 상태의 사이를 스위칭하며,
상기 능동 액정층의 두께(d) 및 상기 수직 배향 상태에서의 상기 액정 화합물의 피치(p)의 비율(d/p)이 0.1 내지 0.2의 범위 내인 광학 소자.A liquid crystal display device comprising an active liquid crystal layer including a liquid crystal compound,
The optical axis of the active liquid crystal layer switches between a vertically aligned state and a horizontally aligned state,
(D / p) of the thickness (d) of the active liquid crystal layer and the pitch (p) of the liquid crystal compound in the vertically aligned state is in the range of 0.1 to 0.2.
상기 좌안용 렌즈 및 우안용 렌즈는 각각 제 1 항의 광학 소자를 포함하는 아이웨어.A left eye lens and a right eye lens; And a frame for supporting the left eye lens and the right eye lens,
Wherein the left eye lens and the right eye lens each include the optical element according to claim 1.
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