KR20200027375A - 광학 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 출원은 투과율의 가변이 가능한 광학 디바이스를 제공하고, 이러한 광학 디바이스는, 선글라스나 AR(Argumented Reality) 또는 VR(Virtual Reality)용 아이웨어(eyewear) 등의 아이웨어류, 건물의 외벽이나 차량용 선루프 등의 다양한 용도에 사용될 수 있다.

Description

광학 디바이스의 제조 방법{Optical Device}

본 출원은, 광학 디바이스에 관한 것이다.

액정 화합물을 이용하여 투과율을 가변할 수 있도록 설계된 투과율 가변 장치는 다양하게 알려져 있다. 예를 들면, 호스트 물질(host material)과 이색성 염료 게스트(dichroic dye guest)의 혼합물을 적용한 소위 GH셀(Guest host cell)을 사용한 투과율 가변 장치가 알려져 있다. 이러한 투과율 가변 장치는 선글라스나 안경 등의 아이웨어(eyewear), 건물 외벽 또는 차량의 선루프 등을 포함한 다양한 용도에 적용되고 있다.

본 출원은, 광학 디바이스의 제조 방법을 제공한다. 선루프 등을 포함한 특정 용도로의 적용을 위해서 상기 투과율 가변 장치를 외곽 기판의 사이에서 캡슐화하는 것이 고려될 수 있으며, 이러한 캡슐화는 통상 접착 필름을 사용한 오토클레이브 공정에 의해 수행될 수 있다. 그런데, 용도에 따라서 상기 외곽 기판으로서 곡면 형상으로 형성된 기판을 사용하는 경우에는 상기 캡슐화 공정이 적절하게 수행되지 않거나, 수행되었다고 해도 효과적인 캡슐화 구조가 달성되지 않는다. 예를 곡면 형상의 기판이 적용된 상태에서 오토클레이브 공정이 진행되는 경우에 캡슐화되는 장치에 웨이프(wave)나 주름(wrinkle) 등의 불량이 발생하고, 이러한 불량은 디바이스의 외관 품질을 저하시킨다. 따라서, 본 출원의 하나의 목적은 캡슐화 기판, 즉 외곽 기판으로서 곡면 기판이 적용되는 경우에도 효율적이고 안정적으로 광학 디바이스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 상기와 같은 불량 문제가 업는 경우에도, 디자인적인 측면 등에서도 곡면 기판이 적용된 광학 디바이스의 곡률을 제어할 수 있는 방법이 요구될 수 있는데, 본 출원에서는 이러한 요구에도 적절하게 대응할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도나, 압력이 결과에 영향을 미치는 경우에 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온과 상압에서 측정한 것이다.

용어 상온은 가온하거나 감온하지 않은 자연 그대로의 온도로서, 일반적으로 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도일 수 있다. 또한, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 온도의 단위는 ℃이다.

용어 상압은 특별히 줄이거나, 높이지 않은 자연 그대로의 압력으로서, 일반적으로 대기압과 같은 1기압 정도의 압력을 의미한다.

본 출원에서 제조되는 광학 디바이스는, 투과율의 조절이 가능한 광학 디바이스로서, 예를 들면, 적어도 투과 모드와 차단 모드 사이를 스위칭할 수 있는 광학 디바이스이다.

이하, 본 출원의 방법에 의해서 제조되는 광학 디바이스에 대해서 우선 기술한다.

상기 광학 디바이스의 투과 모드는, 광학 디바이스가 상대적으로 높은 투과율을 나타내는 상태이고, 차단 모드는, 광학 디바이스가 상대적으로 낮은 투과율의 상태이다.

일 예시에서 상기 광학 디바이스는, 상기 투과 모드에서의 투과율이 약 30% 이상, 약 35% 이상, 약 40% 이상, 약 45% 이상 또는 약 50% 이상일 수 있다. 또한, 상기 광학 디바이스는, 상기 차단 모드에서의 투과율이 약 20% 이하, 약 15% 이하 또는 약 10% 이하일 수 있다.

투과 모드에서의 투과율은 수치가 높을수록 유리하고, 차단 모드에서의 투과율은 낮을수록 유리하기 때문에 각각의 상한과 하한은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 투과 모드에서의 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 차단 모드에서의 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.

상기 투과율은 직진광 투과율일 수 있다. 용어 직진광 투과율은 소정 방향으로 광학 디바이스를 입사한 광 대비 상기 입사 방향과 동일한 방향으로 상기 광학 디바이스를 투과한 광(직진광)의 비율일 수 있다. 일 예시에서 상기 투과율은, 상기 광학 디바이스의 표면 법선과 평행한 방향으로 입사한 광에 대하여 측정한 결과(법선광 투과율)일 수 있다.

본 출원의 광학 디바이스에서 투과율이 조절되는 광은, UV-A 영역의 자외선, 가시광 또는 근적외선일 수 있다. 일반적으로 사용되는 정의에 따르면, UV-A 영역의 자외선은 320 nm 내지 380 nm의 범위 내의 파장을 갖는 방사선을 의미하는 것으로 사용되고, 가시광은 380 nm 내지 780 nm의 범위 내의 파장을 갖는 방사선을 의미하는 것으로 사용되며, 근저외선은 780 nm 내지 2000 nm의 범위 내의 파장을 갖는 방사선을 의미하는 것으로 사용된다.

본 출원의 광학 디바이스는, 적어도 상기 투과 모드와 차단 모드의 사이를 스위칭할 수 있도록 설계된다. 필요한 경우에 광학 디바이스는, 상기 투과 및 차단 모드 외에 다른 모드, 예를 들면, 상기 투과 및 차단 모드의 투과율의 사이의 임의의 투과율을 나타낼 수 있는 모드 등과 같은 다양한 제 3의 모드도 구현할 수 있도록 설계될 수 있다.

이와 같은 모드간의 스위칭은 능동 액정 필름 및/또는 편광자를 사용하여 달성될 수 있다. 상기에서 능동 액정 필름은, 적어도 2개 이상의 광축의 배향 상태, 예를 들면, 제 1 및 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있는 액정 소자다. 상기에서 광축은 액정 필름의 액정층에 포함되어 있는 액정 화합물이 막대(rod)형인 경우에는 그 장축 방향을 의미할 수 있고, 원반(discotic) 형태인 경우에는 상기 원반 평면의 법선 방향을 의미할 수 있다. 예를 들어, 액정 소자가 어느 배향 상태에서 서로 광축이 방향이 다른 복수의 액정 화합물들을 포함하는 경우에 액정 소자의 광축은 평균 광축으로 정의될 수 있고, 이 경우 평균 광축은 상기 액정 화합물들의 광축의 벡터합을 의미할 수 있다.

상기와 같은 능동 액정 필름에서 배향 상태는 에너지의 인가, 예를 들면, 전압의 인가에 의해 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 능동 액정 필름은 전압의 인가가 없는 상태에서 상기 제 1 및 제 2 배향 상태 중에서 어느 한 배향 상태를 가지고 있다가 전압이 인가되면 다른 배향 상태로 스위칭될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 배향 상태 중 어느 한 배향 상태에서 상기 차단 모드가 구현되고, 다른 배향 상태에서 상기 투과 모드가 구현될 수 있다.

편의상 본 명세서에서는 상기 제 1 상태에서 차단 모드가 구현되는 것으로 기술한다.

상기 능동 액정 필름은, 적어도 액정 화합물을 포함하는 액정층을 포함할 수 있다. 일 예시에서 상기 액정층은, 소위 게스트 호스트 액정층으로서, 액정 화합물과 이방성 염료를 포함하는 액정층일 수 있다.

상기 액정층은, 소위 게스트 호스트 효과를 이용한 액정층으로서, 상기 액정 화합물(이하, 액정 호스트라 칭할 수 있다)의 배향 방향에 따라 상기 이방성 염료가 정렬되는 액정층이다. 상기 액정 호스트의 배향 방향은 전술한 외부 에너지의 인가 여부에 따라 조절할 수 있다.

액정층에 사용되는 액정 호스트의 종류는 특별히 제한되지 않고, 게스트 호스트 효과의 구현을 위해 적용되는 일반적인 종류의 액정 화합물이 사용될 수 있다.

예를 들면, 상기 액정 호스트로는, 스멕틱 액정 화합물, 네마틱 액정 화합물 또는 콜레스테릭 액정 화합물이 사용될 수 있다. 일반적으로는 네마틱 액정 화합물이 사용될 수 있다. 용어 네마틱 액정 화합물은, 액정 분자의 위치에 대한 규칙성은 없지만, 모두 분자축 방향으로 질서를 가지고 배열할 수 있는 액정 화합물을 의미하고, 이러한 액정 화합물은 막대(rod) 형태이거나 원반(discotic) 형태일 수 있다.

이러한 네마틱 액정 화합물은 예를 들면, 약 40℃ 이상, 약 50℃ 이상, 약 60℃ 이상, 약 70℃ 이상, 약 80℃ 이상, 약 90℃ 이상, 약 100℃ 이상 또는 약 110℃ 이상 이상의 등명점(clearing point)를 가지거나, 상기 범위의 상전이점, 즉 네마틱상에서 등방상으로의 상전이점을 가지는 것이 선택될 수 있다. 일 예시에서 상기 등명점 또는 상전이점은 약 160℃ 이하, 약 150℃ 이하 또는 약 140℃ 이하일 수 있다.

상기 액정 화합물은, 유전율 이방성이 음수 또는 양수일 수 있다. 상기 유전율 이방성의 절대값은 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 유전율 이방성은 3 초과 또는 7 초과이거나, -2 미만 또는 -3 미만일 수 있다.

게스트 호스트 액정층의 액정 호스트로 사용될 수 있는 액정 화합물은 본 기술 분야의 전문가들에게 공지되어 있으며, 그들로부터 자유롭게 선택될 수 있다.

액정층은 상기 액정 호스트와 함께 이방성 염료를 포함할 수 있다. 용어 「염료」는, 가시광 영역, 예를 들면, 380 nm 내지 780 nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 「이방성 염료」는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다.

이방성 염료로는, 예를 들면, 액정 호스트의 정렬 상태에 따라 정렬될 수 있는 특성을 가지는 것으로 알려진 공지의 염료를 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 이방성 염료로는, 아조 염료 또는 안트라퀴논 염료 등을 사용할 수 있고, 넓은 파장 범위에서의 광 흡수를 달성하기 위해서 액정층은 1종 또는 2종 이상의 염료를 포함할 수도 있다.

이방성 염료의 이색비(dichroic ratio)는 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 이방성 염료는 이색비가 5 이상 내지 20 이하일 수 있다. 용어「이색비」는, 예를 들어, p형 염료인 경우, 염료의 장축 방향에 평행한 편광의 흡수를 상기 장축 방향에 수직하는 방향에 평행한 편광의 흡수로 나눈 값을 의미할 수 있다. 이방성 염료는 가시광 영역의 파장 범위 내, 예를 들면, 약 380 nm 내지 780 nm 또는 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위 내에서 적어도 일부의 파장 또는 어느 한 파장 또는 전 범위에서 상기 이색비를 가질 수 있다.

액정층 내에서의 이방성 염료의 함량은 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 액정 호스트와 이방성 염료의 합계 중량을 기준으로 상기 이방성 염료의 함량은 0.1 내지 10 중량% 범위 내에서 선택될 수 있다. 이방성 염료의 비율은 목적하는 투과율과 액정 호스트에 대한 이방성 염료의 용해도 등을 고려하여 변경할 수 있다.

액정층은 상기 액정 호스트와 이방성 염료를 기본적으로 포함하고, 필요한 경우에 다른 임의의 첨가제를 공지의 형태에 따라 추가로 포함할 수 있다. 첨가제의 예로는, 키랄 도펀트 또는 안정화제 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 액정층의 두께는 목적, 예를 들면, 목적하는 이방성도 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 일 예시에서 상기 액정층의 두께는, 약 0.01μm 이상, 0.05μm 이상, 0.1μm 이상, 0.5μm 이상, 1μm 이상, 1.5μm 이상, 2μm 이상, 2.5μm 이상, 3μm 이상, 3.5μm 이상, 4μm 이상, 4.5μm 이상, 5μm 이상, 5.5μm 이상, 6μm 이상, 6.5μm 이상, 7μm 이상, 7.5μm 이상, 8μm 이상, 8.5μm 이상, 9μm 이상 또는 9.5μm 이상일 수 있다. 이와 같이 두께를 제어함으로써, 투과 상태에서의 투과율과 차단 상태에서의 투과율의 차이가 큰 광학 디바이스, 즉 콘트라스트 비율이 큰 디바이스를 구현할 수 있다. 상기 두께는 두꺼울수록 높은 콘트라스트 비율의 구현이 가능하여 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일반적으로 약 30 μm 이하, 25 μm 이하, 20 μm 이하 또는 15 μm 이하일 수 있다

상기와 같은 능동 액정층 또는 이를 포함하는 능동 액정 필름은, 제 1 배향 상태와 상기 제 1 배향 상태와는 다른 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다. 상기 스위칭은, 예를 들면, 전압과 같은 외부 에너지의 인가를 통해 조절할 수 있다. 예를 들면, 전압 무인가 상태에서 상기 제 1 및 제 2 배향 상태 중에서 어느 한 상태가 유지되다가, 전압 인가에 의해 다른 배향 상태로 스위칭될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 배향 상태는, 일 예시에서, 각각 수평 배향, 수직 배향, 트위스트 네마틱 배향 또는 콜레스테릭 배향 상태에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 차단 모드에서 액정 소자 또는 액정층은, 적어도 수평 배향, 트위스트 네마틱 배향 또는 콜레스테릭 배향이고, 투과 모드에서 액정 소자 또는 액정층은, 수직 배향 또는 상기 차단 모드의 수평 배향과는 다른 방향의 광축을 가지는 수평 배향 상태일 있다. 액정 소자는, 전압 무인가 상태에서 상기 차단 모드가 구현되는 통상 차단 모드(Normally Black Mode)의 소자이거나, 전압 무인가 상태에서 상기 투과 모드가 구현되는 통상 투과 모드(Normally Transparent Mode)를 구현할 수 있다.

액정층의 배향 상태에서 해당 액정층의 광축이 어떤 방향으로 형성되어 있는 것인지를 확인하는 방식은 공지이다. 예를 들면, 액정층의 광축의 방향은, 광축 방향을 알고 있는 다른 편광판을 이용하여 측정할 수 있으며, 이는 공지의 측정 기기, 예를 들면, Jascp사의 P-2000 등의 polarimeter를 사용하여 측정할 수 있다.

액정 호스트의 유전율 이방성, 액정 호스트를 배향시키는 배향막의 배향 방향 등을 조절하여 상기와 같은 통상 투과 또는 차단 모드의 액정 소자를 구현하는 방식은 공지이다.

상기 능동 액정 필름은, 대향 배치되어 있는 2장의 기재 필름과 상기 2장의 기재 필름의 사이에 존재하는 상기 능동 액정층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 능동 액정 필름은, 상기 2장의 기재 필름의 사이에서 상기 2장의 기재 필름의 간격을 유지하는 스페이서 및/또는 대향 배치된 2장의 기재 필름의 간격이 유지된 상태로 상기 기재 필름을 부착시키고 있는 실런트를 추가로 포함할 수 있다. 상기 스페이서 및/또는 실런트로는, 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있다.

기재 필름으로는, 예를 들면, 유리 등으로 되는 무기 필름 또는 플라스틱 필름이 사용될 수 있다. 플라스틱 필름으로는, TAC(triacetyl cellulose) 필름; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate) 필름; PE(polyethylene) 필름; PP(polypropylene) 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; DAC(diacetyl cellulose) 필름; Pac(Polyacrylate) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름, PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; PET(polyethyleneterephtalate) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름; PAR(polyarylate) 필름 또는 불소 수지 필름 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 기재 필름에는, 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.

상기와 같은 기재 필름의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 약 50 μm 내지 200μm 정도의 범위 내일 수 있다.

능동 액정 필름에서 상기 기재 필름의 일면, 예를 들면, 상기 능동 액정층을 향하는 면상에는 도전층 및/또는 배향막이 존재할 수 있다.

기재 필름의 면상에 존재하는 도전층은, 능동 액정층에 전압을 인가하기 위한 구성으로서, 특별한 제한 없이 공지의 도전층이 적용될 수 있다. 도전층으로는, 예를 들면, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등이 적용될 수 있다. 본 출원에서 적용될 수 있는 도전층의 예는 상기에 제한되지 않으며, 이 분야에서 액정 소자에 적용될 수 있는 것으로 알려진 모든 종류의 도전층이 사용될 수 있다.

일 예시에서 상기 기재 필름의 면상에는 배향막이 존재한다. 예를 들면, 기재 필름의 일면에 우선 도전층이 형성되고, 그 상부에 배향막이 형성될 수 있다.

배향막은 능동 액정층에 포함되는 액정 호스트의 배향을 제어하기 위한 구성이고, 특별한 제한 없이 공지의 배향막을 적용할 수 있다. 업계에서 공지된 배향막으로는, 러빙 배향막이나 광배향막 등이 있고, 본 출원에서 사용될 수 있는 배향막은 상기 공지의 배향막이고, 이는 특별히 제한되지 않는다.

전술한 광축의 배향을 달성하기 위해서 상기 배향막의 배향 방향이 제어될 수 있다. 예를 들면, 대향 배치되어 있는 2장의 기재 필름의 각 면에 형성된 2개의 배향막의 배향 방향은 서로 약 -10도 내지 10도의 범위 내의 각도, -7도 내지 7도의 범위 내의 각도, -5도 내지 5도의 범위 내의 각도 또는 -3도 내지 3도의 범위 내의 각도를 이루거나 서로 대략 평행할 수 있다. 다른 예시에서 상기 2개의 배향막의 배향 방향은 약 80도 내지 100도의 범위 내의 각도, 약 83도 내지 97도의 범위 내의 각도, 약 85도 내지 95도의 범위의 각도 내 또는 약 87도 내지 92도의 범위 내의 각도를 이루거나 서로 대략 수직일 수 있다.

이와 같은 배향 방향에 따라서 능동 액정층의 광축의 방향이 결정되기 때문에, 상기 배향 방향은 능동 액정층의 광축의 방향을 확인하여 확인할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 능동 액정 필름의 형태는 특별히 제한되지 않고, 광학 디바이스의 적용 용도에 따라서 정해질 수 있으며, 일반적으로는 필름 또는 시트 형태이다.

광학 디바이스는, 편광자를 포함할 수 있다. 이러한 편광자는 단독으로 포함되거나, 혹은 상기 능동 액정 필름과 함께 포함될 수 있다. 상기 편광자로는, 예를 들면, 흡수형 선형 편광자, 즉 일방향으로 형성된 광흡수축과 그와는 대략 수직하게 형성된 광투과축을 가지는 편광자를 사용할 수 있다.

능동 액정 필름과 편광자가 동시에 포함되는 경우에 상기 편광자는, 상기 능동 액정층의 제 1 배향 상태에서 상기 차단 상태가 구현된다고 가정하는 경우에 상기 제 1 배향 상태의 평균 광축(광축의 벡터함)과 상기 편광자의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도를 이루거나, 대략 수직이 되도록 광학 디바이스에 배치되어 있거나, 혹은 35도 내지 55도 또는 약 40도 내지 50도가 되거나 대략 45도가 되도록 광학 디바이스에 배치되어 있을 수 있다.

배향막의 배향 방향을 기준으로 할 때에, 전술한 것과 같이 대향 배치된 능동 액정 필름의 2장의 기재 필름의 각 면상에 형성된 배향막의 배향 방향이 서로 약 -10도 내지 10도의 범위 내의 각도, -7도 내지 7도의 범위 내의 각도, -5도 내지 5도의 범위 내의 각도 또는 -3도 내지 3도의 범위 내의 각도를 이루거나 서로 대략 평행한 경우에 상기 2개의 배향막 중에서 어느 하나의 배향막의 배향 방향과 상기 편광자의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도를 이루거나, 대략 수직이 될 수 있다.

다른 예시에서 상기 2개의 배향막의 배향 방향이 약 80도 내지 100도의 범위 내의 각도, 약 83도 내지 97도의 범위 내의 각도, 약 85도 내지 95도의 범위의 각도 내 또는 약 87도 내지 92도의 범위 내의 각도를 이루거나 서로 대략 수직인 경우에는 2장의 배향막 중에서 상기 편광자에 보다 가깝게 배치된 배향막의 배향 방향과 상기 편광자의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도를 이루거나, 대략 수직이 될 수 있다.

예를 들면, 도 1에 나타난 바와 같이 상기 능동 액정 필름(10)와 상기 편광자(20)는 서로 적층된 상태에서 상기 능동 액정 필름(10)의 제 1 배향 방향의 광축(평균 광축)과 상기 편광자(20)의 광 흡수축이 상기 관계가 되도록 배치될 수 있다.

일 예시에서 상기 편광자(20)가 후술하는 편광 코팅층인 경우에는 상기 편광 코팅층이 상기 능동 액정 필름의 내부에 존재하는 구조가 구현될 수 있다. 예를 들면 도 2에 나타난 바와 같이 상기 능동 액정 필름의 기재 필름(110) 중 어느 하나의 기재 필름(110)과 능동 액정층(120)의 사이에 상기 편광 코팅층(201)이 존재하는 구조가 구현될 수 있다. 예를 들면, 기재 필름(110)상에 전술한 도전층, 상기 편광 코팅층(201) 및 상기 배향막이 순차 형성되어 있을 수 있다.

본 출원의 광학 디바이스에서 적용될 수 있는 상기 편광자의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 편광자로는, 기존 LCD 등에서 사용되는 통상의 소재, 예를 들면, PVA(poly(vinyl alcohol)) 편광자 등이나, 유방성 액정(LLC: Lyotropic Liquid Cystal)이나, 반응성 액정(RM: Reactive Mesogen)과 이색성 색소(dichroic dye)를 포함하는 편광 코팅층과 같이 코팅 방식으로 구현한 편광자을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 상기와 같이 코팅 방식으로 구현된 편광자는 편광 코팅층으로 호칭될 수 있다. 상기 유방성 액정으로는 특별한 제한 없이 공지의 액정을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 이색성비(dichroic ratio)가 30 내지 40 정도인 유방성 액정층을 형성할 수 있는 유방성 액정을 사용할 수 있다. 한편, 편광 코팅층이 반응성 액정(RM: Reactive Mesogen)과 이색성 색소(dichroic dye)를 포함하는 경우에 상기 이색성 색소로는 선형의 색소를 사용하거나, 혹은 디스코팅상의 색소(discotic dye)가 사용될 수도 있다.

본 출원의 광학 디바이스는 상기와 같은 능동 액정 필름과 편광자를 각각 하나씩만 포함할 수 있다. 따라서, 상기 광학 디바이스는 오직 하나의 상기 능동 액정 필름만을 포함하고, 오직 하나의 편광자만을 포함할 수 있다.

광학 디바이스는, 대향 배치되어 있는 2장의 외곽 기판을 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 편의상 상기 2장의 외곽 기판 중에서 어느 하나를 제 1 외곽 기판으로 호칭하고, 다른 하나를 제 2 외곽 기판으로 호칭할 수 있으나, 상기 제 1 및 2의 표현이 외곽 기판의 선후 내지는 상하 관계를 규정하는 것은 아니다. 예를 들면, 도 3에 나타난 바와 같이 상기 대향 배치된 2장의 외곽 기판(30)의 사이에 상기 능동 액정 필름(10)와 편광자(20)가 존재할 수 있다.

상기 능동 액정 필름 및/또는 편광자는 상기 2장의 외곽 기판의 사이에서 캡슐화되어 있을 수 있다. 이러한 캡슐화는 접착 필름 등의 공지의 캡슐화제를 사용하여 이루어질 수 있다.

외곽 기판으로는, 예를 들면, 글라스 등으로 되는 무기 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 플라스틱 기판으로는, TAC(triacetyl cellulose) 필름; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate) 필름; PE(polyethylene) 필름; PP(polypropylene) 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; DAC(diacetyl cellulose) 필름; Pac(Polyacrylate) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름, PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; PET(polyethyleneterephtalate) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름; PAR(polyarylate) 필름 또는 불소 수지 필름 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 외곽 기판에는, 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.

외곽 기판의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 약 0.3 mm 이상일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 약 0.5 mm 이상, 약 1 mm 이상, 약 1.5 mm 이상 또는 약 2 mm 이상 정도일 수 있고, 10 mm 이하, 9 mm 이하, 8 mm 이하, 7 mm 이하, 6 mm 이하, 5 mm 이하, 4 mm 이하 또는 3 mm 이하 정도일 수도 있다.

외곽 기판은, 평편(flat)한 기판이거나, 혹은 곡면 형상을 가지는 기판일 수 있다. 예를 들면, 상기 2장의 외곽 기판은 동시에 평편한 기판이거나, 동시에 곡면 형상을 가지거나, 혹은 어느 하나는 평편한 기판이고, 다른 하나는 곡면 형상의 기판일 수 있다.

또한, 상기에서 동시에 곡면 형상을 가지는 경우에는 각각의 곡률 또는 곡률 반경은 동일하거나 상이할 수 있다.

본 명세서에서 곡률 또는 곡률 반경은, 업계에서 공지된 방식으로 측정할 수 있으며, 예를 들면, 2D Profile Laser Sensor (레이저 센서), Chromatic confocal line sensor (공초점 센서) 또는 3D Measuring Conforcal Microscopy 등의 비접촉식 장비를 이용하여 측정할 수 있다. 이러한 장비를 사용하여 곡률 또는 곡률 반경을 측정하는 방식은 공지이다.

또한, 상기 기판과 관련해서 예를 들어, 표면과 이면에서의 곡률 또는 곡률 반경이 다른 경우에는 광학 디바이스의 형성 시에 각각 마주보는 면의 곡률 또는 곡률 반경, 즉 제 1 외곽 기판의 경우, 제 2 외곽 기판과 대향하는 면의 곡률 또는 곡률 반경과 제 2 외곽 기판의 경우 제 1 외곽 기판과 대향하는 면의 곡률 또는 곡률 반경이 기준이 될 수 있다. 또한, 해당 면에서의 곡률 또는 곡률 반경이 일정하지 않고, 상이한 부분이 존재하는 경우에는 가장 큰 곡률 또는 곡률 반경 또는 가장 작은 곡률 또는 곡률 반경 또는 평균 곡률 또는 평균 곡률 반경이 기준이 될 수 있다.

상기 기판은, 양자가 곡률 또는 곡률 반경의 차이가 10% 이내, 9% 이내, 8% 이내, 7% 이내, 6% 이내, 5% 이내, 4% 이내, 3% 이내, 2% 이내 또는 1% 이내일 수 있다. 상기 곡률 또는 곡률 반경의 차이는, 큰 곡률 또는 곡률 반경을 CL이라고 하고, 작은 곡률 또는 곡률 반경을 CS라고 할 때에 100Х(CL-CS)/CS로 계산되는 수치이다. 또한, 상기 곡률 또는 곡률 반경의 차이의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 2장의 외곽 기판의 곡률 또는 곡률 반경의 차이는 동일할 수 있기 때문에, 상기 곡률 또는 곡률 반경의 차이는 0% 이상이거나, 0% 초과일 수 있다.

상기와 같은 곡률 또는 곡률 반경의 제어는, 본 출원의 광학 디바이스와 같이 능동 액정 필름 및/또는 편광자가 캡슐화제로 캡슐화된 구조에 있어서 유용하다.

광학 디바이스 내에서 상기 제 1 및 제 2 외곽 기판이 모두 곡면인 경우에 양자의 곡률은 동일 부호일 수 있다. 즉, 광학 디바이스 내에서 상기 2개의 외곽 기판은 모두 동일한 방향으로 굴곡되어 있을 수 있다. 즉, 상기 경우는, 제 1 외곽 기판의 곡률 중심과 제 2 외곽 기판의 곡률 중심이 모두 제 1 및 제 2 외곽 기판의 상부 및 하부 중에서 같은 부분에 존재하는 경우이다.

도 4는, 제 1 및 제 2 외곽 기판(30)의 사이에 능동 액정 필름 등을 포함하는 캡슐화 부위(400)가 존재하는 측면 예시인데, 이 경우는 제 1 및 제 2 외곽 기판(30) 모두의 곡률 중심은 도면에서 하부에 존재하는 경우이다.

제 1 및/또는 제 2 외곽 기판이 곡면 기판인 경우에 해당 곡면 기판의 곡률 또는 곡률 반경의 구체적인 범위는 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 각각의 기판의 곡률 반경은, 100R 이상, 200R 이상, 300R 이상, 400R 이상, 500R 이상, 600R 이상, 700R 이상, 800R 이상, 900R 이상, 1,000R 이상, 1,100R 이상, 1,200R 이상, 1,300R 이상, 1,400R 이상, 1,500R 이상, 1,600R 이상, 1,700R 이상, 1,800R 이상, 1,900R 이상, 2,000R 이상, 2,100R 이상, 2,200R 이상 또는 2,300R 이상이거나, 10,000R 이하, 9,000R 이하, 8,000R 이하, 7,000R 이하, 6,000R 이하, 5,000R 이하, 4,000R 이하, 3,000R 이하, 2,000R 이하, 1,900R 이하, 1,800R 이하, 1,700R 이하, 1,600R 이하, 1,500R 이하, 1,400R 이하, 1,300R 이하, 1,200R 이하, 1,100R 이하 또는 1,050R 이하일 수 있다. 본 명세서에서 곡률을 언급할 때에 사용하는 R은 반지름이 1 mm인 원의 휘어진 경도를 의미한다. 따라서, 상기에서 예를 들어, 100R은 반지름이 100mm인 원의 휘어진 정도 또는 그러한 원에 대한 곡률 반경이다. 물론 기판이 평편한 경우에 곡률은 0이고, 곡률 반경은 무한대이다.

제 1 및 제 2 외곽 기판은 상기 범위에서 동일하거나 상이한 곡률 반경을 가질 수 있다.

일 예시에서 제 1 및 제 2 외곽 기판의 곡률이 서로 다른 경우에는 그 중에서 곡률이 큰 기판이 광학 디바이스의 사용 시에 보다 중력 방향으로 배치되는 기판일 수 있다. 상기 캡슐화를 위해서는, 후술하는 바와 같이 접착 필름을 사용한 오토클레이브(Autoclave) 공정이 수행될 수 있고, 이 과정에서는 통상 고온 및 고압이 적용된다. 그런데, 이와 같은 오토클레이브 공정 후에 캡슐화에 적용된 접착 필름이 고온에서 장시간 보관되는 등의 일부 경우에는 일부 재융해 등이 일어나서, 외곽 기판이 벌어지는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 현상이 일어나게 되면, 캡슐화된 능동 액정 필름 및/또는 편광자에 힘이 작용하고, 내부에 기포가 형성될 수 있다.

그렇지만, 기판간의 곡률 또는 곡률 반경을 위와 같이 제어하게 되면, 접착 필름에 의한 합착력이 떨어지게 되어도 복원력과 중력의 합인 알짜힘이 작용하여 벌어짐을 막아줄 수 있고, 오토클레이브와 같은 공정 압력에도 잘 견딜 수 있다.

광학 디바이스는 상기 능동 액정 필름 및/또는 편광자를 상기 외곽 기판 내에서 캡슐화하고 있는 캡슐화제 또는 후술하는 갭 필링제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 캡슐화제 또는 갭 필름제(40)는, 예를 들면, 도 5에 나타난 바와 같이 외곽 기판(30)과 능동 액정 필름(10)의 사이, 능동 액정 필름(10)과 편광자(20)의 사이 및/또는 편광자(20)와 외곽 기판(30)의 사이에 존재할 수 있고, 상기 능동 액정 필름(10)과 편광자(20)의 측면, 적절하게는 모든 측면에 존재할 수 있다.

따라서, 상기 능동 액정 필름 및/또는 편광자의 상면과 하면, 그리고 측면(예를 들면, 모든 측면)에 상기 캡슐화제 및/또는 갭 필링제가 존재하여 상기 능동 액정 필름 및/또는 편광자를 캡슐화할 수 있다.

캡슐화제 또는 갭 필링제는, 상기 외곽 기판(30)과 능동 액정 필름(10), 능동 액정 필름(10)과 편광자(20) 및 편광자(20)와 외곽 기판(30)들을 서로 접착시키면서, 상기 능동 액정 필름(10)과 편광자(20)를 캡슐화하고 있을 수 있다.

예를 들면, 목적하는 구조에 따라서 외곽 기판, 능동 액정 필름, 편광자 및 캡슐화제를 적층한 후에 진공 상태에서 압착하는 방식으로 상기 구조를 구현할 수 있다.

상기 캡슐화제로는 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있고, 예를 들면, 접착 필름이 사용될 수 있다. 예를 들면, 공지된 열가소성 폴리우레탄 접착 필름(TPU: Thermoplastic Polyurethane), TPS(Thermoplastic Starch), 폴리아마이드 접착 필름, 아크릴계 접착 필름, 폴리에스테르 접착 필름, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 접착 필름, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 접착 필름, 실리콘계 접착 필름 또는 폴리올레핀 엘라스토머 필름(POE 필름) 등 중에서 적정한 물성을 가지는 것이 선택될 수 있다.

상기와 같은 접착 필름의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 약 200 μm 내지 600μm 정도의 범위 내일 수 있다. 상기에서 접착 필름의 두께는 상기 외곽 기판(30)과 능동 액정 필름(10)의 사이의 접착 필름의 두께, 예를 들면 상기 양자간의 간격, 능동 액정 필름(10)과 편광자(20)의 사이의 접착 필름의 두께, 예를 들면 상기 양자간의 간격 및 편광자(20)와 외곽 기판(30)의 사이의 접착 필름의 두께, 예를 들면 상기 양자간의 간격일 수 있다.

광학 디바이스는 또한, 갭 필링제를 추가로 포함할 수 있다. 캡 필링제는 특히 곡면 기판인 외곽 기판의 내면에 존재할 수 있다. 일 예시에서 상기 갭 필링제는 곡면 기판인 외곽 기판의 내측 표면상에 존재할 수 있다. 상기에서 곡면 기판인 외측 기판의 내면 또는 내측 표면은 곡면 기판의 표면 중에서 광학 디바이스 내에서 다른 외곽 기판과 마주하는 면일 수 있다. 도 6은, 제 1 외곽 기판(30)과 제 2 외곽 기판(200)의 사이에 능동 액정 필름 또는 편광자(400)가 캡슐화제(40)로 캡슐화된 구조에서 제 2 외곽 기판(200)의 내면에 상기 갭 필링제(100)가 존재하는 형태이다. 즉, 도면상에서는 평편하게 표시되어 있지만, 상기 구조에서 적어도 상기 제 2 외곽 기판(200)은 곡면 기판이다. 다른 외곽 기판(30)은 곡면 기판일 수도 있고, 아닐 수도 있다. 또한, 상기 다른 외곽 기판(30)이 곡면 기판이라면, 그 내측 표면, 즉 상기 제 2 외곽 기판(200)과 마주하는 표면상에도 갭 필링제가 존재할 수 있다. 갭 필링제(100)는 도면과 같이 기판의 표면상에 직접 존재할 수도 있고, 갭 필링제(100)와 기판(200)의 사이에 다른 요소가 존재할 수도 있다.

상기 갭 필링제는 곡면 기판의 표면의 곡률을 조절하기 위한 요소이다. 즉, 상기 갭 필링제에 의해 형성되는 표면은, 상기 곡면 기판의 내면과는 다른 곡률을 가질 수 있다. 상기에서 캡 필링제의 표면은 상기 캡 필링제의 표면 중에서 곡면 기판인 외곽 기판을 향하는 면과 반대측 표면일 수 있다.

일 예시에서 상기 캡 필링제의 표면의 곡률 반경과 상기 곡면 기판의 내면(내측 표면)의 곡률 반경의 차이는, 1% 내지 30%의 범위 내일 수 있다. 상기 차이는 다른 예시에서 2% 이상, 3% 이상, 4% 이상, 5% 이상, 6, 7% 이상 또는 8% 이상이거나, 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, 15% 이하, 14% 이하, 13% 이하, 12% 이하, 11% 이하 또는 10% 이하일 수 있다. 상기 곡률 반경의 차이는, 큰 곡률 반경을 CL이라고 하고, 작은 반경을 CS라고 할 때에 100Х(CL-CS)/CS로 계산되는 수치이다. 이와 같은 방식으로 갭 필링제가 곡률 반경을 조절함으로써, 광학 디바이스의 제조 또는 사용 과정에서 발생하는 불량을 해결할 수 있고, 기타 목적하는 곡률 반경을 가지는 광학 디바이스를 얻을 수 있는 효과도 있다.

상기와 같은 차이를 가지면서 상기 갭 필링제의 표면의 곡률 반경 혹은 곡률은 상기 곡면 기판의 내면의 곡률 반경 또는 곡률 대비 크거나 작을 수 있다.

이와 같은 갭 필링제는 후술하는 방식으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 갭 필링제는 열가소성 폴리우레탄 조성물, 폴리아마이드 조성물, 폴리에스테르 조성물, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 조성물, 폴리올레핀 조성물, 실리콘계 수지 조성물, 아크릴계 수지 조성물 또는 열가소성 전분(TPS: Thermoplastic Starch) 등을 포함하거나, 그로부터 형성된 것일 수 있다.

갭 필링제의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 목적하는 곡률 반경을 고려하여 적절하게 형성할 수 있다.

광학 디바이스는 상기 구성 외에도 필요한 임의 구성을 추가로 포함할 수 있고, 예를 들면, 버퍼층, 위상차층, 광학 보상층, 반사 방지층, 하드코팅층 등의 공지의 구성을 적절한 위치에 포함할 수 있다.

본 출원은 상기와 같은 광학 디바이스의 제조 방법에 대한 것이다. 따라서, 이하의 기술에서 광학 디바이스의 구조나 설계, 그 부품 등에 대한 구체적인 사항은 상기 기술한 내용에 따른다.

본 출원의 제조 방법은, 특히 상기 광학 디바이스의 구조에서 제 1 및/또는 제 2 외곽 기판이 곡면 기판인 경우에 효과적으로 적용된다.

즉, 본 출원의 제조 방법은, 상기 기술한 광학 디바이스의 구조에서 적어도 하나의 외곽 기판이 곡면 기판인 광학 디바이스의 제조 방법에 대한 것이다.

예를 들면, 상기 제조 방법은, 대향하도록 배치되어 있는 제 1 및 제 2 외곽 기판; 상기 제 1 및 제 2 외곽 기판의 사이에서 캡슐화제에 의해 캡슐화된 능동 액정 필름 및/또는 편광자를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 외곽 기판 중 적어도 하나는 곡면 기판인 광학 디바이스의 제조 방법일 수 있다.

따라서, 이하 제조 방법 항목에서 구체적인 기술이 없는 부분에 대해서는 상기 광학 디바이스에 대한 사항이 참조될 수 있다.

본 출원의 제조 방법은, 상기 곡면 기판인 제 1 및/또는 제 2 외곽 기판의 내면에 상기 갭 필링제를 적용하여 상기 곡면 기판의 내면의 곡률과는 다른 곡률의 상기 갭 필링제의 표면을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같이 갭 필링제를 적용 내지 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 곡면 기판의 내면에 상기 언급한 갭 필링제의 재료들의 층을 형성하고, 그를 곡면으로 성형하여 상기 갭 필링제를 제조할 수 있다.

예를 들면, 도 7에 나타난 바와 같이, 곡면 기판(200)상에 상기 갭 필링제 또는 그 재료(100)를 위치시킨 상태에서 곡면을 가지는 몰드의 표면(3001)을 상기 재료(100)와 접촉시켜 갭 필링제를 형성할 수 있다. 이 때 상기 재료(100)가 경화성이라면, 상기 표면(3001)을 접촉시킨 상태에서 경화 공정이 수행될 수도 있고, 필요하다면, 진공 압착 등의 공정이 진행될 수도 있다. 상기 수행되는 공정의 구체적인 내용은 사용된 재료의 종류에 따라 정해지는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 상기 몰드의 표면(3001)은 이형 처리된 표면일 수 있으며, 상기 경화 공정 등을 거친 후에 제거될 수 있다. 이 때 상기 갭 필링제의 재료는 전술한 바와 같이 열가소성 폴리우레탄 조성물, 폴리아마이드 조성물, 폴리에스테르 조성물, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 조성물, 폴리올레핀 조성물, 실리콘계 수지 조성물, 아크릴계 수지 조성물 또는 열가소성 전분(TPS: Thermoplastic Starch) 등일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 과정에서는 언급된 바와 같이, 상기 곡면 기판의 내면의 곡률 반경과 갭 필링제의 표면의 곡률 반경의 차이가 1% 내지 30% 의 범위 내가 되도록 갭 필링제를 형성할 수 있다.

상기 차이는 다른 예시에서 2% 이상, 3% 이상, 4% 이상, 5% 이상, 6, 7% 이상 또는 8% 이상이거나, 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, 15% 이하, 14% 이하, 13% 이하, 12% 이하, 11% 이하 또는 10% 이하일 수 있으며, 상기와 같은 차이를 가지면서 상기 갭 필링제의 표면의 곡률 반경 혹은 곡률은 상기 곡면 기판의 내면의 곡률 반경 또는 곡률 대비 크거나 작을 수 있다.

상기 제조 방법에서는 상기 단계에 이어서 상기 캡필링제가 적용된 곡면 기판과 다른 외곽 기판의 사이에 상기 능동 액정 필름 및/또는 편광자를 상기 캡슐화제로 캡슐화하는 단계를 포함할 수 있다.

상기에서 캡슐화제로는 상기 기술한 접착 필름이 사용될 수 있다. 또한, 부착되는 능동 액정 필름 및/또는 편광자의 구조는 특별히 제한되지 않고, 목적하는 광학 디바이스의 구조에 따라 결정된다.

예를 들어, 도 5에 나타난 바와 같은 구조의 광학 디바이스가 목적이라면, 외곽 기판의 사이에 접착 필름(또는 이미 곡면 기판상에 형성되어 있는 갭 필링제)/능동 액정 필름(10)/접착 필름/편광자(20)/접착 필름(또는 이미 곡면 기판상에 형성되어 있는 갭 필링제)의 적층 구조가 형성될 수 있다.

상기 캡슐화 단계를 수행하는 방법은, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 공지의 경화 방식이나 기타 라미네이션 기법을 적용하여 수행할 수 있다.

즉, 상기 형성된 적층체에서 접착 필름의 경화를 수행함으로써 목적하는 캡슐화 구조가 도출될 수 있다.

상기 캡슐화 방법은 일 예시에서 적절한 합착 공정, 예를 들면, 오토클레이브 공정일 수 있다. 다만, 상기 합착 내지 캡슐화를 위해 오토클레이브 공정이 반드시 요구되는 것은 아니며, 접착 필름의 종류에 따라서 다른 방식이 적용될 수도 있다.

상기 오토클레이브 공정의 조건은 특별한 제한이 없고, 예를 들면, 적용된 접착 필름의 종류에 따라 적절한 온도 및 압력 하에서 수행할 수 있다. 통상의 오토클레이트 공정의 온도는 약 80℃ 이상, 90℃ 이상 또는 100℃ 이상이며, 압력은 2기압 이상이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 공정 온도의 상한은 약 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하 또는 170℃ 이하 정도일 수 있고, 공정 압력의 상한은 약 10기압 이하, 9기압 이하, 8기압 이하, 7기압 이하 또는 6기압 이하 정도일 수 있다.

상기와 같은 광학 디바이스는 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 예를 들면, 선글라스나 AR(Argumented Reality) 또는 VR(Virtual Reality)용 아이웨어(eyewear) 등의 아이웨어류, 건물의 외벽이나 차량용 선루프 등에 사용될 수 있다.

하나의 예시에서 상기 광학 디바이스는, 그 자체로서 차량용 선루프일 수 있다.

예를 들면, 적어도 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 차체를 포함하는 자동차에 있어서 상기 개구부에 장착된 상기 광학 디바이스 또는 차량용 선루프를 장착하여 사용될 수 있다.

이 때 외곽 기판의 곡률 또는 곡률 반경이 서로 상이한 경우에는 그 중에서 곡률 반경이 더 작은 기판, 즉 곡률이 더 큰 기판이 보다 중력 방향으로 배치될 수 있다.

본 출원은 투과율의 가변이 가능한 광학 디바이스를 제공하고, 이러한 광학 디바이스는, 선글라스나 AR(Argumented Reality) 또는 VR(Virtual Reality)용 아이웨어(eyewear) 등의 아이웨어류, 건물의 외벽이나 차량용 선루프 등의 다양한 용도에 사용될 수 있다.

도 1 내지 6은, 본 출원의 광학 디바이스를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 곡면 기판 상에 갭 필링제를 형성하는 과정의 하나의 예시를 설명하기 위한 도면이다.

이하 실시예 및 비교예를 통해 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.

1. 곡률 반경 및 곡률의 측정 방법

실시예에서 곡률 반경은 2D Profile Laser Sensor (레이저 센서)를 사용하여 측정하였고, 곡률은 상기 곡률 반경의 역수로 구하였다. 또한, 이어지는 실시예에서 언급되는 각 외곽 기판의 곡률 반경은 광학 디바이스의 제조 시에 서로 대향하는 면의 곡률 반경이고, 곡률 반경 측정 시에 곡률 반경이 일정하지 않고, 상이한 부분이 존재하는 경우에는 가장 큰 곡률 반경을 기준으로 하였다.

실시예 1.

광학 디바이스의 제조에는 하기의 구성을 사용하였다.

능동 액정 필름: 게스트-호스트 액정 소자(셀갭: 약 12㎛, 기재 필름 종류: PET(poly(ethylene terephthalate) 필름), 액정/염료 혼합물 종류: Merck社의 MAT-16-969 액정과 이방성 염료(BASF社, X12)의 혼합물),

편광자: PVA(polyvinylalcohol)계 선형 흡수형 편광자,

제 1 외곽 기판: 두께 0.55 mm, 곡률 반경 2400R인 glass 기판

제 2 외곽 기판: 두께 3.85 mm, 곡률 반경 2400R인 glass 기판

캡슐화제(접착 필름): TPU(thermoplastic polyurethane) 접착 필름(두께: 약 0.38 mm, 제조사: Argotec사, 제품명: ArgoFlex)

캡슐화제(OCA): 8146-5 제품(3M)

갭 필링제: 실리콘계 OCR(제조사: Wacker, 제품명: Lumisil100)

상기 제 2 외곽 기판의 표면에 상기 갭 필링제를 적용하여 곡률을 조절하였다. 도 7과 같이 상기 제 2 외곽 기판(200)의 내면(광학 디아비스 제조 시에 제 1 외곽 기판과 마주하는 면)에 갭 필링제(100)를 도포하고, 이형 처리된 표면(3001)의 곡률이 대략 2600R 정도인 기판의 상기 이형 처리된 표면(3001)을 상기 캡 필링제(100)상에 덮은 후에 대략 80℃의 온도에서 약 1 시간 동안 유지하여 경화시킨 후에 상기 이형 처리된 표면(3001)을 박리하여 대략 2600R 정도의 표면을 가지는 갭 필링제를 형성하였다. 상기 갭 필링제가 적용된 제 2 외곽 기판(200)의 갭 필링제(100)상에 상기 편광자, 상기 OCA 캡슐화제, 상기 능동 액정 필름, 상기 OCA 캡슐화제 및 상기 제 1 외곽 기판을 순차 적층하여 적층체를 제조하였다. 상기 적층체의 제작 시에는 제 1 및 제 2 외곽 기판의 오목부가 모두 상부로 향하도록 하였다. 그 후, 상기 적층체를 약 100℃의 온도 및 2기압 정도의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 광학 디바이스를 제조하였다.

실시예 2.

광학 디바이스의 제조에는 하기의 구성을 사용하였다.

능동 액정 필름: 게스트-호스트 액정 소자(셀갭: 약 12㎛, 기재 필름 종류: PET(poly(ethylene terephthalate) 필름), 액정/염료 혼합물 종류: Merck社의 MAT-16-969 액정과 이방성 염료(BASF社, X12)의 혼합물),

편광자: PVA(polyvinylalcohol)계 선형 흡수형 편광자,

제 1 외곽 기판: 두께 2.1 mm, 곡률 반경 2400R인 glass 기판

제 2 외곽 기판: 두께 3.85 mm, 곡률 반경 2400R인 glass 기판

캡슐화제(접착 필름): TPU(thermoplastic polyurethane) 접착 필름(두께: 약 0.38 mm, 제조사: Argotec사, 제품명: ArgoFlex)

갭 필링제: TPU(thermoplastic polyurethane) 접착 필름(두께: 약 0.38 mm, 제조사: Argotec사, 제품명: ArgoFlex)

도 7과 같이 상기 제 2 외곽 기판(200)의 내측 표면(광학 디아비스 제조 시에 제 1 외곽 기판과 마주하는 면)에 상기 갭 필링제(100)를 위치시키고, 이형 처리된 표면(3001)의 곡률이 대략 2600R 정도인 기판의 상기 이형 처리된 표면(3001)을 상기 캡 필링제(100)상에 덮은 후에 120℃의 온도에서 약 2.5 시간 동안 진공 압착 후에 상기 이형 처리된 표면(3001)을 박리하여 대략 2600R 정도의 표면을 가지는 갭 필링제를 형성하였다. 상기 갭 필링제가 적용된 제 2 외곽 기판의 갭 필링제상에 상기 편광자, 상기 TPU 접착 필름(캡슐화제), 상기 능동 액정 필름, 상기 TPU 접착 필름(캡슐화제) 및 상기 제 1 외곽 기판을 순차 적층하여 적층체를 제조하였다. 상기 적층체의 제작 시에는 제 1 및 제 2 외곽 기판의 오목부가 모두 상부로 향하도록 하였다.

그 후, 상기 적층체를 약 100℃의 온도 및 2기압 정도의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 광학 디바이스를 제조하였다.

비교예 1.

캡 필름제를 적용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광학 디바이스를 제조하였다.

비교예 2.

캡 필름제를 적용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 광학 디바이스를 제조하였다.

기포 발생 여부 평가

실시예 또는 비교예에서 제조된 광학 디바이스의 오목한 부위가 상부를 향하도록 한 후에 히트 테스트(Heat Test)에 이어서 사이클링 테스트(Cylcing Test)를 진행한 후 상온에서 35일 정도 보관하여 기포에 의한 White spot 발생 여부를 확인하였다. 상기에서 히트 테스트는 광학 디바이스를 100℃에서 168 시간 동안 방치하여 수행하였고, 사이클링 테스트는 광학 디바이스를 90℃에서 4 시간 유지 후 온도를 -40℃로 -1℃/분의 속도로 감온 후에 4 시간 유지하는 것을 1 사이클로 하여 10 사이클 수행하였다(상대 습도: 90%). 상기 테스트 결과 실시예의 경우, White spot이 발생하지 않았으나, 비교예의 경우 White spot이 다량 발생한 것을 확인할 수 있다.

Claims (15)

1. 대향하도록 배치되어 있는 제 1 및 제 2 외곽 기판; 상기 제 1 및 제 2 외곽 기판의 사이에서 캡슐화제에 의해 캡슐화된 능동 액정 필름 또는 편광자를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 외곽 기판 중 적어도 하나는 곡면 기판인 광학 디바이스의 제조 방법으로서,
   상기 곡면 기판인 외곽 기판의 내면에 갭 필링제를 적용하여 상기 곡면 기판의 내면의 곡률과는 다른 곡률의 상기 갭 필링제의 표면을 형성하는 단계; 및 상기 캡필링제가 적용된 곡면 기판과 다른 외곽 기판의 사이에 상기 능동 액정 필름 또는 편광자를 상기 캡슐화제로 캡슐화하는 단계를 포함하는 광학 디바이스의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 곡면 기판의 내면의 곡률 반경과 갭 필링제의 표면의 곡률 반경의 차이가 1% 내지 30%의 범위 내인 광학 디바이스의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 갭 필링제의 표면의 곡률 반경은 곡면 기판의 내면의 곡률 반경보다 크거나 작은 광학 디바이스의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 곡면 기판인 외곽 기판과 다른 외곽 기판의 곡률 또는 곡률 반경의 차이가 10% 이내인 광학 디바이스의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 외곽 기판은 글라스 기판인 광학 디바이스의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 곡면 기판의 내면의 곡률 반경이 100R 내지 10,000R의 범위 내인 광학 디바이스의 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판은 모두 곡면 기판인 광학 디바이스의 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판의 곡률은 서로 상이한 광학 디바이스의 제조 방법.
9. 제 7 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판의 곡률 중심은 제 1 및 제 2 외곽 기판의 상부 또는 하부 중에서 같은 부분에 존재하도록 적층체를 제조하는 광학 디바이스의 제조 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 갭 필링제는, 열가소성 폴리우레탄 조성물, 폴리아마이드 조성물, 폴리에스테르 조성물, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 조성물, 폴리올레핀 조성물, 실리콘계 수지 조성물, 아크릴계 수지 조성물 또는 열가소성 전분(TPS: Thermoplastic Starch)인 광학 디바이스의 제조 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 능동 액정 필름은 액정 호스트와 이방성 염료 게스트를 포함하고, 제 1 배향 상태와 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있는 능동 액정층을 가지는 광학 디바이스의 제조 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 능동 액정 필름 또는 편광자의 상면 및 하면과 측면에 캡슐화제 또는 갭 필링제가 존재하는 광학 디바이스의 제조 방법.
13. 제 1 항에 있어서, 캡슐화제는 열가소성 폴리우레탄 접착 필름, 폴리아마이드 접착 필름, 폴리에스테르 접착 필름, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 접착 필름, 아크릴계 경화성 수지 조성물, 아크릴계 경화성 수지 필름, 실리콘계 접착 필름, 폴리올레핀 접착 필름 또는 열가소성 전분(TPS: Thermoplastic Starch)인 광학 디바이스.
14. 제 1 항에 있어서, 능동 액정 필름과 편광자를 모두 포함하고, 상기 능동 액정 필름은 제 1 배향 상태와 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있는 능동 액정층을 가지며, 상기 편광자는, 상기 능동 액정층의 제 1 배향 상태의 평균 광축과 상기 편광자의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 35도 내지 55도의 범위 내가 되도록 적층체 내에 배치되어 있는 광학 디바이스의 제조 방법.
15. 대향하도록 배치되어 있는 제 1 및 제 2 외곽 기판; 상기 제 1 및 제 2 외곽 기판의 사이에서 캡슐화제에 의해 캡슐화된 능동 액정 필름 또는 편광자를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 외곽 기판 중 적어도 하나는 곡면 기판이며,
    상기 곡면 기판인 외곽 기판의 내측 표면상에 갭 필링제를 추가로 포함하고, 상기 캡 필링제의 표면은 상기 곡면 기판인 외곽 기판의 내측 표면과는 다른 곡률을 가지는 광학 디바이스.

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