KR20210017027A - 광학 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 출원은 광학 디바이스에 대한 것이다. 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 디바이스{Optical Device}

본 출원은, 광학 디바이스에 관한 것이다.

액정 화합물을 이용하여 투과율을 가변할 수 있도록 설계된 광학 디바이스는 다양하게 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 디바이스를 제공한다.

본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다. 용어 상온은 가온되거나 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 통상 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 한 온도 또는 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도이다. 또한, 본 명세서에서 특별히 달리 언급하지 않는 한, 온도의 단위는 ℃이다.

본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다. 용어 상압은 가압되거나 감압되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 통상 약 1 기압 정도를 상압으로 지칭한다.

본 출원은, 투과율의 조절이 가능한 광학 디바이스로서, 예를 들면, 적어도 투과 모드와 차단 모드 사이를 스위칭할 수 있는 광학 디바이스에 대한 것이다. 상기 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 10% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 25% 이상, 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, 약 10% 이하 또는 약 5% 이하 정도일 수 있다.

상기 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 나타내거나, 산란, 반사 혹은 굴절 내지 기타 편광 특성을 나타낼 수 있는 제 3의 모드도 구현할 수 있도록 설계될 수 있다.

이와 같은 모드간의 스위칭은 광학 디바이스가 능동 액정 필름 소자 및/또는 편광막을 포함함으로써 달성될 수 있다. 상기에서 능동 액정 필름 소자는, 적어도 2개 이상의 광축의 배향 상태, 예를 들면, 제 1 및 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있는 액정 필름 소자다. 상기에서 광축은 액정 필름 소자에 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. 또한, 액정 필름 소자가 어느 배향 상태에서 서로 광축이 방향이 다른 복수의 액정 화합물들을 포함하는 경우에 액정 필름 소자의 광축은 평균 광축으로 정의될 수 있고, 이 경우 평균 광축은 상기 액정 화합물들의 광축의 벡터합을 의미할 수 있다.

능동 액정 필름 소자에서 배향 상태는 에너지의 인가, 예를 들면, 전압의 인가에 의해 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 액정 필름 소자는 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 액정 필름 소자는, 적어도 액정 화합물을 포함하는 액정층을 포함할 수 있다. 상기 액정층에서 액정 화합물은 그 배향 상태가 외부 에너지의 인가 여부 및/또는 인가의 상태에 따라서 스위칭될 수 있도록 액정층에 포함되어 있을 수 있다. 상기 액정층은 상기 액정 화합물을 포함하거나, 혹은 상기 액정 화합물과 함께 이방성 염료를 포함하는 액정층일 수 있다.

상기 액정 화합물과 이방성 염료를 포함하는 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.

액정 화합물은 또한 약 0.01 이상 또는 약 0.04 이상의 광학 이방성(△n)을 가질 수 있다. 액정 화합물의 광학 이방성은 다른 예시에서 약 0.3 이하 또는 약 0.27 이하일 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 포함한다. 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 액정층은, 약 0.5 이상의 이방성도(R)를 가질 수 있다. 상기 이방성도(R)는 액정 호스트의 배향 방향(alignment direction)에 평행하게 편광된 광선의 흡광도(E(p)) 및 액정 호스트의 배향 방향에 수직으로 편광된 광선의 흡광도(E(s))로부터 하기 수학식에 따라 측정한다.

<이방성도 수식>

이방성도(R) = [E(p)-E(s)] / [E(p) + 2*E(s)].

상기에서 사용되는 기준은 액정층내에 염료를 함유하지 않는 다른 동일한 장치이다.

구체적으로 이방성도(R)는, 염료 분자가 수평 배향된 액정층의 흡광도에 대한 값(E(p)) 및 염료 분자가 수직 배향된 동일한 액정층의 흡광도에 대한 값(E(s))으로부터 측정될 수 있다. 상기 흡광도를, 염료를 전혀 함유하지 않지만 그 밖에는 동일한 구성을 갖는 액정층과 비교하여 측정한다. 이러한 측정은, 진동면이 하나의 경우에는 배향 방향과 평행한 방향으로 진동(E(p))하고 후속 측정에서는 배향 방향과 수직인 방향으로 진동(E(s))하는 편광된 광선을 이용하여 수행될 수 있다. 액정층은, 측정 도중에 스위칭되거나 회전되지 않고, 따라서, 상기 E(p) 및 E(s)의 측정은 편광된 입사광의 진동면을 회전시킴으로써 수행될 수 있다.

상세한 절차의 일 예시는 하기에 기술된 바와 같다. E(p) 및 E(s)의 측정을 위한 스펙트럼은 퍼킨 엘머 람다 1050 UV 분광계(Perkin Elmer Lambda 1050 UV spectrometer) 등과 같은 분광계를 이용하여 기록할 수 있다. 분광계에는 측정용 빔 및 기준 빔 모두에서 250 nm 내지 2500 nm의 파장 범위용의 글랜-톰슨 편광막(Glan-Thompson polariser)가 장착되어 있다. 2개의 편광막은 스테핑 모터(stepping motor)에 의해 제어되며, 동일한 방향으로 배향된다. 편광막의 편광막 방향에 있어서의 변화, 예를 들면 0도내지 90도의 전환은 측정용 빔 및 기준 빔에 대하여 항상 동기적으로 및 동일한 방향으로 수행된다. 개별 편광막의 배향은 뷔르츠부르크 대학교(University of Wurzburg)의 티. 카르스텐스(T. Karstens)의 1973년 학위 논문에 기술되어 있는 방법을 이용하여 측정할 수 있다.

이 방법에서, 편광막은 배향된 이색성 샘플에 대해 5도씩 단계적으로 회전되며, 흡광도는 예를 들면 최대 흡수 영역에서 고정된 파장에서 기록된다. 각각의 편광막 위치에 대해 새로운 기준선 영점(zero line)이 실행된다. 2개의 이색성 스펙트럼 E(p) 및 E(s)의 측정을 위하여, JSR 사의 폴리이미드 AL-1054 로 코팅된 역평행-러빙된 테스트 셀은 측정용 빔 및 기준 빔 모두 내에 위치된다. 2개의 테스트 셀은 동일한 층 두께로 선택될 수 있다. 순수한 호스트(액정 화합물)을 함유하는 테스트 셀은 기준 빔 내에 위치된다. 액정 중에 염료의 용액을 함유하는 테스트 셀은 측정용 빔 내에 위치된다. 측정용 빔 및 기준 빔에 대한 2개의 테스트 셀은 동일한 배향 방향에서 음파 경로(ray path)내에 설치된다. 분광계의 최대로 가능한 정밀도를 보장하기 위하여, E(p)는 반드시 그의 최대 흡수 파장 범위, 예를 들면, 0.5 내지 1.5의 파장 범위 내에 있을 수 있다. 이는 30% 내지 5%의 투과도에 상응한다. 이는 층 두께 및/또는 염료 농도를 상응하게 조정함으로써 설정된다.

이방성도(R)는 문헌[참조: "Polarized Light in Optics and Spectroscopy", D. S. Kliger et al., Academic Press, 1990]에 나타나 있는 바와 같은 상기 수학식에 따라 E(p) 및 E(s)에 대한 측정값으로부터 계산될 수 있다.

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.

이러한 이방성도(R)는 액정층의 종류, 예를 들면, 액정 화합물(호스트)의 종류, 이방성 염료의 종류 및 비율, 액정층의 두께 등을 제어하여 달성할 수 있다.

상기 범위 내의 이방성도(R)를 통해 보다 저에너지를 사용하면서도, 투과 상태와 차단 상태에서의 투과율의 차이가 커져서 콘트라스트 비율이 높아지는 광학 디바이스의 제공이 가능할 수 있다.

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

능동 액정층 또는 이를 포함하는 액정 필름 소자는, 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 필름 소자 또는 액정층은, 적어도 수평 배향, 트위스트 네마틱 배향 또는 콜레스테릭 배향이고, 투과 모드에서 액정 필름 소자 또는 액정층은, 수직 배향 또는 상기 차단 모드의 수평 배향과는 다른 방향의 광축을 가지는 수평 배향 상태일 있다. 액정 필름 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.

액정층 또는 액정 필름 소자의 배향 상태에서 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 및/또는 액정 호스트를 배향시키는 배향막의 배향 방향 등을 조절하여 상기와 같은 통상 투과 또는 차단 모드의 액정 필름 소자를 구현하는 방식은 공지이다.

상기 액정 필름 소자는, 대향 배치되어 있는 2장의 필름 기판과 상기 2장의 필름 기판의 사이에 존재하는 상기 능동 액정층을 포함할 수 있다.

또한, 상기 액정 필름 소자는, 상기 2장의 필름 기판의 사이에서 상기 2장의 필름 기판의 간격을 유지하는 스페이서 및/또는 대향 배치된 2장의 필름 기판의 간격이 유지된 상태로 상기 필름 기판을 부착시키고 있는 실런트를 추가로 포함할 수 있다. 상기 스페이서 및/또는 실런트로는, 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있다.

필름 기판으로는, 예를 들면, 유리 등으로 되는 무기 필름 또는 플라스틱 필름이 사용될 수 있고, 적절하게는 플라스틱 필름이 적용된다. 즉, 후술하는 바와 같이 본 출원의 광학 디바이스는 곡면 형태인 외곽 기판의 사이에서 캡슐화된 상기 능동 액정 필름 소자를 포함할 수 있는데, 이러한 구조에서는 플라스틱 필름이 적용되는 것이 효과적이다. 플라스틱 필름으로는, 공지의 필름이 적용될 수 있으며, 예를 들면, 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. 필름 기판에는, 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.

필름 기판으로는, 소정 범위의 위상차를 가지는 필름이 사용될 수 있다. 일 예시에서 상기 필름 기판은 정면 위상차가 100 nm 이하일 수 있다. 상기 정면 위상차는 다른 예시에서 약 95nm 이하, 약 90nm 이하, 약 85nm 이하, 약 80nm 이하, 약 75nm 이하, 약 70nm 이하, 약 65nm 이하, 약 60nm 이하, 약 55nm 이하, 약 50nm 이하, 약 45nm 이하, 약 40nm 이하, 약 35nm 이하, 약 30nm 이하, 약 25nm 이하, 약 20 nm 이하, 약 15 nm 이하, 약 10nm 이하, 약 5nm 이하, 약 4nm 이하, 약 3nm 이하, 약 2nm 이하, 약 1nm 이하 또는 약 0.5nm 이하일 수 있다. 상기 정면 위상차는 다른 예시에서 약 0nm 이상, 약 1nm 이상, 약 2nm 이상, 약 3nm 이상, 약 4nm 이상, 약 5nm 이상, 약 6nm 이상, 약 7nm 이상, 약 8nm 이상, 약 9nm 이상, 또는 약 9.5nm 이상일 수 있다.

필름 기판의 두께 방향 위상차의 절대값은, 예를 들면, 200 nm 이하일 수 있다. 상기 두께 방향 위상차의 절대값은 다른 예시에서 190nm 이하, 180nm 이하, 170nm 이하, 160nm 이하, 150nm 이하, 140nm 이하, 130nm 이하, 120nm 이하, 110nm 이하, 100nm 이하, 90nm 이하, 85 nm 이하, 80nm 이하, 70nm 이하, 60nm 이하, 50nm 이하, 40nm 이하, 30nm 이하, 20nm 이하, 10nm 이하, 5nm 이하, 4nm 이하, 3nm 이하, 2nm 이하, 1nm 이하 또는 0.5nm 이하일 수 있고, 0nm 이상, 10nm 이상, 20nm 이상, 30nm 이상, 40nm 이상, 50nm 이상, 60nm 이상, 70 nm 이상 또는 75 nm 이상일 수 있다. 상기 두께 방향 위상차는 절대값이 상기 범위 내라면 음수이거나, 양수일 수 있으며, 예를 들면, 음수일 수 있다.

본 명세서에서 정면 위상차(Rin)는 하기 수식 2로 계산되는 수치이고, 두께 방향 위상차(Rth)는 하기 수식 3으로 계산되는 수치이며, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 정면 및 두께 방향 위상차의 기준 파장은 약 550 nm이다.

[수식 2]

정면 위상차(Rin) = d × (nx - ny)

[수식 3]

두께 방향 위상차(Rth) = d × (nz - ny)

수식 2 및 3에서 d는 필름 기판의 두께이고, nx는 필름 기판의 지상축 방향의 굴절률이며, ny는 필름 기판의 진상축 방향의 굴절률이고, nz는 필름 기판의 두께 방향의 굴절률이다.

필름 기판이 광학 이방성인 경우에 대향 배치되어 있는 필름 기판들의 지상축들이 이루는 각도는, 예를 들면, 약 -10도 내지 10도의 범위 내, -7도 내지 7도의 범위 내, -5도 내지 5도의 범위 내 또는 -3도 내지 3도의 범위 내이거나 대략 평행할 수 있다.

또한, 상기 필름 기판의 지상축과 후술하는 편광막의 광 흡수축이 이루는 각도는, 예를 들면, 약 -10도 내지 10도의 범위 내, -7도 내지 7도의 범위 내, -5도 내지 5도의 범위 내 또는 -3도 내지 3도의 범위 내이거나 대략 평행할 수 있거나, 혹은 약 80도 내지 100도의 범위 내, 약 83도 내지 97도의 범위 내, 약 85도 내지 95도의 범위 내 또는 약 87도 내지 92도의 범위 내이거나 대략 수직일 수 있다.

상기와 같은 위상차 조절 또는 지상축의 배치를 통해서 광학적으로 우수하고 균일한 투과 및 차단 모드의 구현이 가능할 수 있다.

필름 기판은, 열팽창 계수가 100 ppm/K 이하일 수 있다. 상기 열팽창 계수는, 다른 예시에서 95ppm/K 이하, 90ppm/K 이하, 85ppm/K 이하, 80ppm/K 이하, 75ppm/K 이하, 70 ppm/K 이하 또는 65 ppm/K 이하이거나, 10 ppm/K 이상, 20 ppm/K 이상, 30 ppm/K 이상, 40 ppm/K 이상, 50 ppm/K 이상 또는 55 ppm/K 이상일 수 있다. 필름 기판의 열팽창 계수는, 예를 들면, ASTM D696의 규정에 따르 측정할 수 있고, 해당 규격에서 제공하는 형태로 필름을 재단하고, 단위 온도당 길이의 변화를 측정하여 열팽창 계수를 계산할 수 있으며, TMA(ThermoMechanic Analysis) 등의 공지의 방식으로 측정할 수 있다.

필름 기판으로는, 파단 신율이 90% 이상인 필름 기판을 사용할 수 있다. 상기 파단 신율은 95% 이상, 100% 이상, 105% 이상, 110% 이상, 115% 이상, 120% 이상, 125% 이상, 130% 이상, 135% 이상, 140% 이상, 145% 이상, 150% 이상, 155% 이상, 160% 이상, 165% 이상, 170% 이상 또는 175% 이상일 수 있고, 1,000% 이하, 900% 이하, 800% 이하, 700% 이하, 600% 이하, 500% 이하, 400% 이하, 300% 이하 또는 200% 이하일 수 있다. 필름 기판의 파단 신율은 ASTM D882 규격에 따라 측정할 수 있고, 해당 규격에서 제공하는 형태로 필름을 재단하고, Stress-Strain curve를 측정할 수 있는 장비(힘과 길이를 동시에 측정할 수 있는)를 이용하여 측정할 수 있다.

필름 기판이 상기와 같은 열팽창 계수 및/또는 파단 신율을 가지도록 선택되는 것에 의해 보다 우수한 내구성의 광학 디바이스가 제공될 수 있다.

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

액정 필름 소자에서 상기 필름 기판의 일면, 예를 들면, 상기 능동 액정층을 향하는 면상에는 도전층 및/또는 배향막이 존재할 수 있다.

필름 기판의 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 필름 소자에 적용될 수 있는 것으로 알려진 모든 종류의 도전층이 사용될 수 있다.

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

배향막은 능동 액정층에 포함되는 액정 화합물의 배향을 제어하기 위한 구성이고, 공지의 배향막을 적용할 수 있다. 업계에서 공지된 배향막으로는, 러빙 배향막이나 광배향막 등이 있고, 본 출원에서는 이와 같은 배향막이 사용될 수 있다.

목적하는 광축의 배향을 달성하기 위해서 상기 배향막의 배향 방향이 제어될 수 있다. 예를 들면, 대향 배치되어 있는 2장의 필름 기판의 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 액정 필름 소자의 형태는 특별히 제한되지 않고, 광학 디바이스의 적용 용도에 따라서 정해질 수 있으며, 일반적으로는 필름 또는 시트 형태이다.

광학 디바이스는, 상기 능동 액정 필름 소자와 함께 또는 단독으로 편광막을 추가로 포함할 수 있다. 상기 편광막으로는, 예를 들면, 흡수형 선형 편광막, 즉 일방향으로 형성된 광흡수축과 그와는 대략 수직하게 형성된 광투과축을 가지는 편광막을 사용할 수 있다.

상기 편광막은, 편광막이 상기 능동 액정 필름 소자와 함께 적용되고, 그 필름 소자의 상기 능동 액정층의 제 1 배향 상태에서 상기 차단 상태가 구현된다고 가정하는 경우에 상기 제 1 배향 상태의 평균 광축(광축의 벡터함)과 상기 편광막의 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.

또한, 전술한 것과 같이 대향 배치된 액정 필름 소자의 2장의 필름 기판의 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 편광막의 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 편광막에 보다 가깝게 배치된 배향막의 배향 방향과 상기 편광막의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도를 이루거나, 대략 수직이 될 수 있다.

예를 들면, 상기 액정 필름 소자와 상기 편광막는 서로 적층된 상태에서 상기 액정 필름 소자의 제 1 배향 방향의 광축(평균 광축)과 상기 편광막(20)의 광 흡수축이 상기 관계가 되도록 배치될 수 있다.

일 예시에서 상기 편광막가 후술하는 편광 코팅층인 경우에는 상기 편광 코팅층이 소위 내부 편광막(inner polarizing layer)으로서 상기 액정 필름 소자의 내부에 존재하는 구조가 구현될 수 있다. 이러한 경우에 액정 필름 소자의 필름 기판 중 적어도 하나의 필름 기판과 능동 액정층의 사이에 상기 편광 코팅층이 존재하는 구조가 구현될 수 있다. 예를 들면, 필름 기판상에 전술한 도전층, 상기 편광 코팅층(201) 및 상기 배향막이 순차 형성되어 있을 수 있다.

본 출원의 광학 디바이스에서 적용될 수 있는 상기 편광막의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 편광막으로는, 기존 LCD 등에서 사용되는 통상의 소재, 예를 들면, PVA(poly(vinyl alcohol)) 편광막 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 편광막을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 상기와 같이 코팅 방식으로 구현된 편광막은 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 필름 소자와 편광막을 각각 하나씩만 포함할 수도 있고, 상기 능동 액정 필름 소자 및 편광막 중 어느 하나를 2개 이상 포함할 수도 있다. 따라서, 일 예시에서 상기 광학 디바이스는 오직 하나의 상기 능동 액정 필름 소자만을 포함하고, 오직 하나의 편광막만을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

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. 상기 능동 액정 필름 소자 및/또는 편광막은 상기 2장의 외곽 기판의 사이에서 캡슐화되어 있을 수 있다. 이러한 캡슐화는 접착 필름을 캡슐화제로 사용하여 이루어질 수 있다. 상기에서 능동 액정 필름 소자 및/또는 편광막이 캡슐화제로 캡슐화되어 있다는 것은 상기 능동 액정 필름 소자 및/또는 편광막의 상하 및 좌우의 전면이 캡슐화제로 둘러싸여 있는 경우를 의미한다. 다만, 상기 능동 액정 필름 소자 및/또는 편광막의 상하 및 좌우의 전면이 캡슐화제로 둘러싸여 있는 한, 상기 캡슐화제 및 상기 능동 액정 필름 소자 및/또는 편광막의 상하 및 좌우의 전면이 반드시 접하고 있을 필요는 없고, 그 사이에 다른 층이 개재되어 있을 수도 있다. 또한, 능동 액정 필름 소자와 같이 상태 변경을 위해 외부 에너지의 인가가 필요한 소자의 경우에 그 소자로 에너지를 인가하기 위한 단자부 등이 캡슐화제의 외부로 나와 있는 경우도 상기 캡슐화의 범주에 포함될 수 있다.

예를 들면, 도 1에 나타난 바와 같이 상기 대향 배치된 2장의 외곽 기판(101, 102)의 사이에 상기 능동 액정 필름 소자 또는 편광막(200)이 존재하고, 그 상하 및 좌우 전면을 상기 캡슐화제(300)가 둘러싸고 있을 수 있다. 캡슐화된 것이 능동 액정 필름 소자인 경우에 도 2와 같이 2개의 대향 배치된 필름 기판(201, 202)와 그 필름 기판(201, 202)의 테두리를 실링하고 있는 실런트(203)를 포함하는 능동 액정 필름 소자의 전면이 2장의 외곽 기판(101, 102)의 사이에서 캡슐화제(303)로 상하 및 좌우 전면이 둘러싸여 있을 수 있다. 도면에는 도시하고 있지 않지만, 상기 능동 액정 필름 소자의 필름 기판(201, 202) 중 적어도 하나의 기판의 내면, 즉 다른 기판과 마주하는 면에는 전술한 도전층, 배향막 및/또는 내부 편광 코팅층 등이 존재할 수 있다.

도 3은, 외곽 기판(101, 102)의 사이에 도 2에 나타난 바와 같은 능동 액정 필름 소자 및 편광막(400)이 모두 캡슐화제(300)로 캡슐화된 경우이다. 이러한 경우에 도면과 같이 캡슐화제는 능동 액정 소자 필름과 외곽 기판(101)의 사이, 편광막(400)과 외곽 기판(102)의 사이 및 상기 능동 액정 필름 소자 및 편광막(400)의 모든 측면에서 상기를 캡슐화하고 있을 수 있으며, 캡슐화제는 능동 액정 필름 소자 및 편광막(400)의 사이에도 존재할 수 있다.

상기 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.

상기 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.

상기 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 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 C_L이라고 하고, 작은 곡률 또는 곡률 반경을 C_S라고 할 때에 100Х(C_L-C_S)/C_S로 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 소자 및/또는 편광막이 접착 필름으로 캡슐화된 구조에 있어서 유용하다.

제 1 및 제 2 외곽 기판이 모두 곡면인 경우에 양자의 곡률은 동일 부호일 수 있다. 다시 말하면, 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 소자 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 제 2 외곽 기판의 각각의 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 또는 900R 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. 상기에서 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 경우에, 그 중에서 곡률이 큰 기판의 곡률 반경이 상기 범위 내일 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.

즉, 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 소자 및/또는 편광막에 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 소자 및/또는 편광막을 상기 외곽 기판 내에서 캡슐화하고 있는 캡슐화제로서 접착 필름을 추가로 포함할 수 있다. 상기 캡슐화의 형태는 이미 기술한 바와 같다. 따라서, 상기 접착 필름은, 예를 들면, 외곽 기판과 능동 액정 필름 소자의 사이, 능동 액정 필름 소자와 편광막의 사이 및/또는 편광막과 외곽 기판의 사이에 존재할 수 있고, 상기 능동 액정 필름 소자와 편광막의 측면, 적절하게는 모든 측면에도 존재할 수 있다.

접착 필름은, 상기 외곽 기판과 능동 액정 필름 소자, 능동 액정 필름 소자와 편광막 및 편광막과 외곽 기판들을 서로 접착시키면서, 상기 능동 액정 필름 소자와 편광막을 캡슐화하고 있을 수 있다.

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

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

접착 필름의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 약 200 μm 내지 600μm 정도의 범위 내일 수 있다. 상기 접착 필름의 두께는 상기 외곽 기판과 능동 액정 필름 소자의 사이의 접착 필름의 두께, 예를 들면 상기 양자간의 간격, 능동 액정 필름 소자와 편광막의 사이의 접착 필름의 두께, 예를 들면 상기 양자간의 간격 및/또는 편광막과 외곽 기판의 사이의 접착 필름의 두께, 예를 들면 상기 양자간의 간격일 수 있다.

광학 디바이스는 또한, 버퍼층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 버퍼층은, 상기 액정 필름 소자의 일면 또는 양면에 존재할 수 있다.

상기 버퍼층은, 능동 액정 필름 소자가 접착 필름에 의해 캡슐화된 구조에서 층간 열팽창 계수의 차이 등에 의해 발생하는 음압을 완화하고, 보다 내구성이 있는 디바이스가 구현될 수 있도록 할 수 있다.

하나의 예시에서 상기 버퍼층으로는, 영률(Young's modulus)이 1 MPa 이하인 층을 사용할 수 있다. 상기 버퍼층의 영률은 다른 예시에서 0.9 MPa 이하, 0.8 MPa 이하, 0.7 MPa 이하, 0.6 MPa 이하, 0.6 MPa 이하, 0.1 MPa 이하, 0.09 MPa 이하, 0.08 MPa 이하, 0.07 MPa 이하 또는 0.06 MPa 이하일 수 있다. 상기 영률은 다른 예시에서 약 0.001 MPa 이상, 0.002 MPa 이상, 0.003 MPa 이상, 0.004 MPa 이상, 0.005 MPa 이상, 0.006 MPa 이상, 0.007 MPa 이상, 0.008 MPa 이상, 0.009 MPa 이상, 0.01 MPa 이상, 0.02 MPa 이상, 0.03 MPa 이상, 0.04 MPa 이상, 또는 0.045 MPa 이상일 수 있다. 상기에서 영률의 측정 방식은 전술한 접착 필름의 측정 방식과 같다.

버퍼층의 구체적인 종류로는, 특별한 제한 없이 전술한 영률을 나타내는 투명 소재가 사용될 수 있는데, 예를 들면, 아크릴레이트계, 우레탄계, 러버계 또는 규소계의 올리고머 또는 고분자 재료 등을 사용할 수 있다.

버퍼층의 두께는 특별히 제한되지 않고, 상기 범위의 영률을 나타내어 디바이스의 내부에서 발생하는 음압 등을 효과적으로 완화할 수 있는 범위에서 선택될 수 있다.

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

본 출원에서는 상기와 같이 능동 액정 필름 소자 및/또는 편광막이 외곽 기판의 사이에서 캡슐화제로 캡슐화된 수분 함량을 제어함으로써, 내구성, 특히 고온에서의 내구성이 탁월한 광학 디바이스를 제공할 수 있다. 이러한 내구성은 특히 본 출원의 광학 디바이스가 차량용이나, 건축용 등 외부 환경에 노출되는 구조에 있을 때에 유리하다. 따라서 일 예시에서 상기 광학 디바이스에서 상기 캡슐화제, 능동 액정 필름 소자 및 편광막에 포함되어 있는 총 수분 함량이 1.5 중량% 이하일 수 있다. 상기 수분 함량은 다른 예시에서 약 1.4 중량% 이하, 약 1.3 중량% 이하, 약 1.2 중량% 이하, 약 1.1 중량% 이하, 약 1.0 중량% 이하, 약 0.9 중량% 이하 또는 약 0.85 중량% 이하 정도일 수 있다. 수분 함량이 낮을수록 고온 내구성 측면에서 유리하기 때문에 상기 수분 함량은 0 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 또는 0.8 중량% 이상 정도일 수 있다.

상기 각 수분 함량은 한국 공개특허 제2017-0122552호에 개시된 방식에 따라 측정할 수 있다.

본 발명자들은, 상기 언급한 구조의 제작을 위해 사용되는 요소, 즉, 캡슐화제인 접착 필름, 편광막 및/또는 플라스틱 필름인 기판 등은, 항상 일정 수준 이상의 수분을 포함하고, 따라서 그러한 수분이 고온 내구성에 나쁜 영향을 주는 것을 확인하였다. 따라서, 필요한 처리를 거쳐서 광학 디바이스의 각 요소들의 수분 함량을 제어하고, 그를 사용하여 광학 디바이스를 제조함으로써 전술한 수분 함량을 달성하고, 그에 따라 우수한 내구성을 확보할 수 있었다.

따라서, 목적하는 수분 함량의 달성을 위해서 일 예시에서 광학 디바이스를 구성하는 각 요소의 수분 함량이 제어될 수 있다.

예를 들면, 상기 광학 디바이스에서 상기 캡슐화제의 수분 함량은 0.7 중량% 이하, 0.65 중량% 이하, 0.6 중량% 이하, 0.55 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.45 중량% 이하, 0.4 중량% 이하, 0.35 중량% 이하, 0.3 중량% 이하, 0.25 중량% 이하, 0.2 중량% 이하, 0.15 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 0.09 중량% 이하, 0.08 중량% 이하, 0.07 중량% 이하, 0.06 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하이거나, 0 중량% 이상, 0.01 중량% 이상, 0.02 중량% 이상, 0.03 중량% 이상 또는 0.04 중량% 이상일 수 있다.

또한, 상기 광학 디바이스에서 플라스틱 필름인 필름 기판이나, 외곽 기판은 수분 함량은 0.7 중량% 이하, 0.65 중량% 이하, 0.6 중량% 이하, 0.55 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.45 중량% 이하, 0.4 중량% 이하 또는 0.35 중량% 이하이거나, 0 중량% 이상, 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.15 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.25 중량% 이상 또는 0.3 중량% 이상일 수 있다.

또한, 상기 광학 디바이스에서 상기 편광막의 수분 함량은 0.7 중량% 이하, 0.65 중량% 이하, 0.6 중량% 이하, 0.55 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하이거나, 0 중량% 이상, 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.15 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.25 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.35 중량% 이상 또는 0.4 중량% 이상일 수 있다.

일반적으로 알려져 있는 상기 캡슐화제(접착 필름), 편광막 및 플라스틱 필름 등은 상기 언급된 범위 대비 높은 수분 함량을 가진다. 따라서, 각 요소의 수분 함량의 제어를 위해서 적절한 전처리가 필요하다.

따라서, 상기 각 요소들은 대략 18℃ 내지 50℃의 범위 내의 온도 및 2% 이하의 상대 습도 조건에서 유지된 요소일 수 있다. 상기에서 건조 온도나 습도는 목적에 따라서 변경될 수 있고, 유지 시간도 목적하는 수분 함량이 달성될 수 있을 범위에서 제어될 수 있다. 상기 상대 습도는 다른 예시에서 대략 0.5% 이상, 0.7% 이상, 0.9% 이상이거나, 약 1% 이상일 수도 있다.

상기 전처리의 경우, 플라스틱 필름, 편광막 및 접착 필름의 각각에 대해서 별도로 수행되어도 좋고, 전체로서 광학 디바이스 또는 능동 액정 필름 소자를 형성한 상태에서 수행되어도 좋지만, 효과적으로는 각각에 대해서 상기 처리를 수행한 후에 저습도 조건에서 광학 디바이스를 제조할 수 있다.

또한, 목적하는 함습율(수분 함량)의 달성을 위해서 상기와 같이 전처리된 요소를 사용하는 경우에도 조립 과정에서의 수분 유입을 차단하기 위해서 광학 디바이스의 조립은 가급적 저습도 조건에서 진행하는 것이 필요하다.

위와 같은 조절에 의해서 상기 광학 디바이스는 우수한 내구성, 특히 고온 내구성을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 상기 광학 디바이스는 하기 수식 1에 따른 변화량 △E가 10 이하일 수 있다. 상기 변화량 △E는 다른 예시에서 약 9.5 이하, 9 이하, 8.5 이하, 8 이하, 7.5 이하, 7 이하, 6.5 이하 또는 6 이하일 수 있다. 이 변화량 △E는 그 수치가 낮을수록 효과적이기 때문에 그 하한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 약 0 이상, 약 0.5 이상, 약 1 이상, 약 1.5 이상, 약 2 이상, 약 2.5 이상, 약 3 이상, 약 3.5 이상, 약 4 이상, 약 4.5 이상, 약 5 이상 또는 약 5.5 이상일 수 있다.

[수식 1]

△E^* = [(L^* ₂-L^* ₁)²+(a^* ₂-a^* ₁)²+(b^* ₂-b^* ₁)²]^1/2

수식 1에서 L^* ₂, a^* ₂ 및 b^* ₂는 각각 상기 광학 디바이스를 85℃에서 1,000 시간 유지한 후의 CIE L*a*b* 표색계에서의 L^*, a^* 및 b^*값이고, L^* ₁, a^* ₁ 및 b^* ₁은 각각 상기 85℃에서 1,000 시간 유지하기 전의 상기 광학 디바이스의 CIE L*a*b* 표색계에서의 L^*, a^* 및 b^*값이다.

즉, 본 출원에서는 전술한 조건(수분 함량)의 조절을 통해 가혹한 고온 조건 하에서도 그 광학 특성의 변화가 최소화되거나 없는 광학 디바이스의 제공이 가능하다.

상기에서 광학 디바이스의 CIE L*a*b* 표색계에서의 L^*, a^* 및 b^*값은 각각 측정 장비(예를 들면, Konica minolta社의 Hunter Lab Vista 장비 등)를 사용하여 표준 방식에 따라 구할 수 있다.

본 출원의 상기 광학 디바이스를 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 광학 디바이스는, 전술한 캡슐화를 위해서 오토클레이브 공정을 거쳐 제조될 수 있다.

예를 들면, 상기 광학 디바이스의 제조 방법은, 대향 배치되어 있는 제 1 및 제 2 외곽 기판의 사이에 있는 능동 액정 필름 소자 및/또는 편광막을 접착 필름을 사용한 오토클레이브 공정을 통해 캡슐화하는 단계를 포함할 수 있다.

적용되는 능동 액정 필름 소자, 편광막 및 접착 필름(캡슐화제) 각각의 수분 함량은 상기 언급한 범위로 제어될 수 있다. 이 때 상기 능동 액정 필름 소자의 수분 함량은, 전술한 플라스틱 필름의 수분 함량일 수 있다. 즉, 통상 능동 액정 필름 소자의 구성 요소 중에서 필름 기판을 제외한 다른 요소에는 수분이 많이 존재하지 않기 때문에, 능동 액정 필름 소자 내의 수분 함량은 대략 그 소자의 플라스틱 필름 기판 내의 수분 함량과 유사하다.

상기 오토클레이브 공정은, 외곽 기판의 사이에 목적하는 캡슐화 구조에 따라서 접착 필름과 능동 액정 필름 소자 및/또는 편광막을 배치하고, 가열/가압에 의해 수행할 수 있다.

예를 들어, 외곽 기판, 접착 필름, 능동 액정 필름 소자, 접착 필름, 편광막, 접착 필름 및 외곽 기판을 상기 순서로 배치하고, 능동 액정 필름 소자와 편광막의 측면에도 접착 필름을 배치한 적층체를 오토클레이브 공정으로 가열/가압 처리하면, 도 3에 나타난 것과 같은 광학 디바이스가 형성될 수 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.

목적하는 합습율(수분 함량)의 달성을 위해서 상기 오토 클레이브 공정과 같은 광학 디바이스의 조립 공정은 저습도 조건에서 진행될 수 있다. 예를 들면, 상기 공정은 적어도 2% 이하의 상대 습도 조건에서 진행될 수 있다. 상기 상대 습도는 다른 예시에서 대략 0.5% 이상, 0.7% 이상, 0.9% 이상이거나, 약 1% 이상일 수도 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 4은, 본 출원의 광학 디바이스의 모식도이다.
도 5 내지 7은 각각 실시예 1, 비교예 1 및 2의 광학 디바이스에 대해서 고온 내구성을 평가한 결과를 보여주는 도면이다.

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

1. 곡률 반경의 측정 방법

실시예에서 외곽 기판의 곡률 반경은 2D Profile Laser Sensor (레이저 센서)를 사용하여 측정하였다. 또한, 각 외곽 기판의 곡률 반경은 서로 대향하는 면의 곡률 반경이고, 곡률 반경이 일정하지 않고, 상이한 부분이 존재하는 경우에는 가장 큰 곡률 반경을 기으로 하였다.

2. 수분 함량 측정 방법

실시예 또는 비교예에서의 수분 함량(플라스틱 필름 기재, 접착 필름 및 편광막)은, 한국 공개특허 제2017-0122552호에 개시된 고체 시료의 수분 측정 장치(MASS, Moisture Analyzer for Solid Sample)를 사용하여 측정하였다. 상기 한국 공개특허에 기재된 바와 같이 퍼니스부로서 1% K/F oven standard(Na₂WO₄·2H₂O)를 사용하였고, 수분 이송 가스로서 헬륨을 사용하였다. 100mL/min 정도의 유속으로 측정 공간 내에 헬륨 가스(He 가스)를 흘려 환경을 통제하고, 상온에서 대략 50℃까지 환기(vent)시켜서 공기 중의 수분을 제거하였다. 그 후 측정 대상(시료)의 온도를 50℃에서 200℃까지 30분 동안 일정하게 상승시키며 내부 수분 함유량을 측정하였다. 분석 장비에 대한 캘리브레이션(Calibration)은 Na₂WO₄·2H₂O(표준품, 수분 함량 1 중량%)에 대해서 30mg 내지 -700 mg 구간에 캘리브레이션 커브(calibration curve)를 만들어 확인하였다. 상기 표준품의 수분 함량 캘리브레이션 커브(calibration curve)는 R² 값이 0.9999인 것을 확인하여 측정 장비에 대한 신뢰도를 확인하였다.

실시예 1.

능동 액정 필름 소자로서 게스트-호스트 액정 필름 소자(셀갭: 약 12㎛, 필름 기판 종류: PET(poly(ethylene terephthalate) 필름), 액정/염료 혼합물 종류: Merck社의 MAT-16-969 액정과 이방성 염료(BASF社, X12)의 혼합물)와 PVA(polyvinylalcohol)계 편광막을 2장의 외곽 기판의 사이에서 열가소성 폴리우레탄 접착 필름(두께: 약 0.38 mm, 제조사: Argotec사, 제품명: ArgoFlex)으로 캡슐화하여 광학 디바이스를 제조하였다.

상기에서 능동 액정 필름 소자의 PET 필름, PVA 편광막 및 폴리우레탄 접착 필름은 모두 각각 약 25℃의 온도 및 1%의 상대 습도 조건의 보관 챔버에서 약 24 시간 동안 유지한 것이고, 각각의 수분 함량은 0.34 중량%(PET 필름×2), 0.43 중량%(PVA 편광막) 및 0.05 중량%(접착 필름)였다. 따라서, 최종 광학 디바이스의 내부의 수분 함량은 약 0.82 중량% 정도이다.

상기에서 외곽 기판으로는 두께가 약 3mm 정도인 글라스 기판을 사용하였으며, 곡률 반경이 약 1030R인 기판(제 1 외곽 기판)과 곡률 반경이 1000R인 기판(제 2 외곽 기판)을 사용하였다.

상기 제 1 외곽 기판, 상기 접착 필름, 상기 능동 액정 필름 소자, 상기 접착 필름, 상기 편광막, 상기 접착 필름 및 상기 제 2 외곽 기판을 상기 순서로 적층하고, 능동 액정 필름 소자의 모든 측면에도 상기 접착 필름을 배치하여 적층체를 제조하였다(제 1 외곽 기판에 비해서 제 2 외곽 기판이 중력 방향으로 배치).

그 후 약 110℃의 온도 및 2기압 정도의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 광학 디바이스를 제조하였다. 이 때 오토 클레이브 공정이 진행되는 챔버의 온도는 대략 25℃로 하고, 상대 습도는 약 50%로 유지하였다. 상기 오토 클레이브가 진행되는 챔버는 닫힌 계로서 외부와 차단된 공간이고, 알루미늄 백을 이용하여 저진공 조건을 유지한 상태로 적층체를 챔버에 투입하였다.

그 후 제조된 광학 디바이스를 약 85℃의 온도에서 1,000 시간 유지한 후에 유지 전후의 변화량 △E^*를 상기 수식 1에 따라 측정하였다. 도 5는 상기 고온에서의 유지 후의 광학 디바이스의 사진이고, 상기 변화량 △E^*은 약 5.59 수준이었다.

실시예 2.

능동 액정 필름 소자의 PET 필름을 25℃의 온도 및 1%의 상대 습도 조건의 보관 챔버에서 약 3 시간 동안 유지하여, 그 수분율이 약 0.82중량%(PET 필름×2) 정도가 되도록 한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 최종 광학 디바이스를 제조하였다. 따라서, 최종 광학 디바이스의 내부의 수분 함량은 약 1.3 중량% 정도이다.

광학 디바이스를 약 85℃의 온도에서 1,000 시간 유지한 후에 유지 전후의 변화량 △E^*를 상기 수식 1에 따라 측정하였고, 상기 변화량 △E^*은 약 8.73 수준이었다. 도 6은 상기 고온에서 유지 후의 광학 디바이스의 사진이다.

비교예 1.

실시예 1과 동일한 방식으로 광학 디바이스를 제작하되, PVA 편광막만 건조하고, 접착 필름과 PET 필름은 건조하지 않은 상태로 광학 디바이스를 제작하였다. 적용된 PET 필름, PVA 편광막 및 폴리우레탄 접착 필름의 수분 함량은 각각 0.4 중량%(PET 필름), 0.49 중량%(PVA 편광막) 및 1.34 중량%(접착 필름)였다. 따라서, 최종 광학 디바이스의 내부의 수분 함량은 약 2.23 중량% 정도이다. 상기 광학 디바이스에 대해서 동일하게 변화량 △E*를 측정한 결과 약 11.3 정도였으며, 도 7은 상기 고온에서의 유지 후의 광학 디바이스의 사진이다.

비교예 2.

실시예 1과 동일한 방식으로 광학 디바이스를 제작하되, PVA 편광막, 접착 필름과 PET 필름을 건조하지 않은 상태로 광학 디바이스를 제작하였다. 적용된 PET 필름, PVA 편광막 및 폴리우레탄 접착 필름의 수분 함량은 각각 0.42 중량%(PET 필름), 2.6 중량%(PVA 편광막) 및 1.2 중량%(접착 필름)였다. 따라서, 최종 광학 디바이스의 내부의 수분 함량은 약 4.21 중량% 정도이다. 상기 광학 디바이스에 대해서 동일하게 변화량 △E*를 측정하였지만, 변화량이 매우 커서 수치화가 어려운 수준이었으며, 도 8은 상기 고온에서의 유지 후의 광학 디바이스의 사진이다.

Claims (18)

1. 대향 배치되어 있는 제 1 및 제 2 외곽 기판; 상기 제 1 및 제 2 외곽 기판의 사이에서 캡슐화체로 캡슐화된 능동 액정 필름 소자 또는 편광막을 포함하고,
   상기 접착제, 능동 액정 필름 소자 및 편광막에 포함되어 있는 수분 함량이 1.5 중량% 이하인 광학 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서, 하기 수식 1에 따른 변화량 βE^*가 10 이하인 광학 디바이스:
   [수식 1]
   △E^* = [(L^* ₂-L^* ₁)²+(a^* ₂-a^* ₁) ²+(b^* ₂-b^* ₁) ²]^1/2
   수식 1에서 L^* ₂, a^* ₂ 및 b^* ₂는 각각 상기 광학 디바이스를 85℃에서 1,000 시간 유지한 후의 CIE L*a*b* 표색계에서의 L^*, a^* 및 b^*값이고, L^* ₁, a^* ₁ 및 b^* ₁은 각각 상기 85℃에서 1,000 시간 유지하기 전의 상기 광학 디바이스의 CIE L*a*b* 표색계에서의 L^*, a^* 및 b^*값이다.
3. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판의 곡률은 서로 상이하고, 그 차이는 10% 이내인 광학 디바이스.
4. 제 1 항에 있어서, 외곽 기판은 글라스 기판인 광학 디바이스.
5. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판 중 어느 하나는 평편 기판이고, 다른 하나는 곡면 기판인 광학 디바이스.
6. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판은 모두 곡면 기판인 광학 디바이스.
7. 제 3 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판 중에서 곡률이 큰 기판의 곡률 반경이 100R 내지 10,000R의 범위 내인 광학 디바이스.
8. 제 6 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판의 곡률 중심은 제 1 및 제 2 외곽 기판의 상부 또는 하부 중에서 같은 부분에 존재하는 광학 디바이스.
9. 제 1 항에 있어서, 능동 액정 필름 소자 또는 편광막은, 외곽 기판과 능동 액정 필름 소자 또는 편광막의 사이 및 능동 액정 필름 소자 또는 편광막의 측면에 존재하는 캡슐화제로 캡슐화되어 있는 광학 디바이스.
10. 제 1 항에 있어서, 캡슐화제의 수분 함량은 0.7 중량% 이하인 광학 디바이스.
11. 제 1 항에 있어서, 캡슐화제는 열가소성 폴리우레탄 접착 필름, 폴리아마이드 접착 필름, 폴리에스테르 접착 필름, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 접착 필름, 폴리올레핀 접착 필름 또는 열가소성 전분(TPS: Thermoplastic Starch)인 광학 디바이스.
12. 제 1 항에 있어서, 능동 액정 필름 소자는 대향 배치된 2장의 필름 기판 및 상기 필름 기판의 사이에 액정 호스트와 이방성 염료 게스트를 포함하며, 제 1 배향 상태와 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있는 능동 액정층을 가지는 광학 디바이스.
13. 제 12 항에 있어서, 능동 액정 필름 소자는, 필름 기판의 능동 액정층을 향하는 면상에 존재하는 배향막을 추가로 포함하는 광학 디바이스.
14. 제 13 항에 있어서, 2장의 필름 기판들의 배향막의 배향 방향이 이루는 각도는 -10도 내지 10도의 범위 내 또는 80도 내지 90도의 범위 내인 광학 디바이스.
15. 제 12 항에 있어서, 필름 기판은 모두 플라스틱 필름 기판이고, 상기 필름 기판의 수분 함량은 0.7 중량% 이하인 광학 디바이스.
16. 제 1 항에 있어서, 편광막의 수분 함량은 0.7 중량% 이하인 광학 디바이스.
17. 제 12 항에 있어서, 능동 액정 필름 소자 및 편광막을 포함하고, 상기 편광막은, 능동 액정층의 제 1 배향 상태의 평균 광축과 상기 편광막의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 35도 내지 55도의 범위 내가 되도록 배치되어 있는 광학 디바이스.
18. 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 차체; 및 상기 개구부에 장착된 제 1 항의 광학 디바이스를 포함하는 자동차.

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