WO2020197282A1 - 광학 디바이스 - Google Patents

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WO2020197282A1
WO2020197282A1 PCT/KR2020/004119 KR2020004119W WO2020197282A1 WO 2020197282 A1 WO2020197282 A1 WO 2020197282A1 KR 2020004119 W KR2020004119 W KR 2020004119W WO 2020197282 A1 WO2020197282 A1 WO 2020197282A1
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liquid crystal
layer
less
optical device
film layer
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PCT/KR2020/004119
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이성민
전병건
김남훈
김정운
이영신
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • This application relates to an optical device.
  • Various devices for varying transmittance designed to change transmittance using a liquid crystal compound are known.
  • an optical device using a so-called GH cell (Guest host cell) to which a mixture of a host material and a dichroic dye guest is applied is known.
  • GH cell Guest host cell
  • Such a transmittance variable device is applied to a variety of uses including eyewear such as sunglasses or glasses, an exterior wall of a building, or a sunroof of a vehicle.
  • the liquid crystal layer includes a liquid crystal material filled in a gap formed between two substrate layers disposed oppositely, and modulates light by adjusting the orientation of the liquid crystal material. It is ideal for the liquid crystal material to completely fill the space formed by the gap.
  • the liquid crystal material aggregated in the liquid crystal cell 1 by the excess liquid crystal material, or the liquid crystal cell 1 Appearance defects may occur due to the convex protruding portion (2).
  • voids generated in the liquid crystal layer may also cause appearance defects.
  • This application provides an optical device.
  • One object of the present application is to provide an optical device in which defects caused by excessively excessive or small amounts of light modulating material or thermal contraction of the light modulating material are prevented.
  • room temperature is a natural temperature without warming or reducing temperature, and may generally be any temperature in the range of about 10°C to 30°C, about 23°C or about 25°C.
  • the unit of temperature in this specification is °C.
  • atmospheric pressure is a natural pressure that is not specifically reduced or increased, and generally refers to a pressure of about 1 atmosphere, such as atmospheric pressure.
  • the optical device of the present application is an optical device capable of adjusting transmittance, and may be, for example, an optical device capable of switching between at least a transmission mode and a blocking mode.
  • the transmission mode is a state in which the optical device exhibits a relatively high transmittance
  • the cut-off mode is a state of a relatively low transmittance
  • the optical device has a transmittance in a transmission mode of about 15% or more, about 18% or more, about 20% or more, about 25% or more, about 30% or more, about 35% or more, about 40% or more, about It may be at least 45% or at least about 50%.
  • the optical device may have a transmittance of about 20% or less, about 15% or less, about 10% or less, about 5% or less, or about 1% or less in the blocking mode.
  • the transmittance in the transmission mode is advantageous as the numerical value increases, and the transmittance in the blocking mode is advantageous as the transmittance decreases, and thus the upper and lower limits are not particularly limited.
  • the transmittance in the transmission mode is about 100% or less, about 95% or less, about 90% or less, about 85% or less, about 80% or less, about 75% or less, about 70% or less, about 65% or less, or It may be about 60% or less.
  • Transmittance in the blocking mode is about 0% or more, about 1% or more, about 2% or more, about 3% or more, about 4% or more, about 5% or more, about 6% or more, about 7% or more, about 8% Or more, about 9% or more, or about 10% or more.
  • the transmittance may be a straight light transmittance.
  • the term straight light transmittance may be a ratio of light (straight light) transmitted through the optical device in the same direction as the incident direction to light incident on the optical device in a predetermined direction.
  • the transmittance may be a measurement result (normal light transmittance) of light incident in a direction parallel to the surface normal of the optical device.
  • Light whose transmittance is controlled in the optical device of the present application may be ultraviolet, visible, or near infrared rays in the UV-A region.
  • the transmittance may be a transmittance for ultraviolet, visible or near infrared rays depending on the target light.
  • ultraviolet rays in the UV-A region are used to mean radiation having a wavelength in the range of 320 nm to 380 nm
  • visible light means radiation having a wavelength in the range of 380 nm to 780 nm
  • near-infrared rays are used to mean radiation having a wavelength in the range of 780 nm to 2000 nm.
  • the optical device of the present application is designed to be able to at least switch between the transmission mode and the blocking mode. If necessary, the optical device is designed to implement various third modes such as other modes besides the transmission and blocking modes, for example, a mode capable of representing an arbitrary transmittance between the transmission and blocking modes. Can be.
  • the optical device comprising an active liquid crystal film layer.
  • the active liquid crystal film layer is a liquid crystal element capable of switching between the alignment states of at least two or more optical axes, for example, the first and second alignment states.
  • the optical axis may mean the long axis direction when the liquid crystal compound included in the active liquid crystal film layer is a rod type, and when it is in a discotic shape, it may mean a normal direction of the disk plane. .
  • the optical axis of the active liquid crystal film layer may be defined as an average optical axis, and in this case, the average optical axis is the liquid crystal It may mean the vector sum of the optical axes of the compounds.
  • the alignment state in the active liquid crystal film layer can be changed by application of energy, for example, application of voltage.
  • the active liquid crystal film layer may have one of the first and second alignment states in a state in which no voltage is applied, and then switch to another alignment state when a voltage is applied.
  • the blocking mode may be implemented in one of the first and second alignment states, and the transmission mode may be implemented in the other alignment state.
  • the blocking mode may be implemented in the first state, the blocking mode may be implemented in the second state.
  • the active liquid crystal film layer may be encapsulated by an encapsulant between two outer substrates.
  • one of the two outer substrates may be referred to as a first outer substrate, and the other may be referred to as a second outer substrate.
  • first and second used above are names for distinguishing the two outer substrates, and do not prescribe the relationship between the preceding and following or the vertical relationship.
  • the active liquid crystal film layer is surrounded by an encapsulant between two outer substrates.
  • all surfaces of the active liquid crystal film layer for example, upper and lower surfaces, and all sides may be surrounded by the encapsulant.
  • the fact that all surfaces of the active liquid crystal film layer are surrounded by an encapsulant means that all surfaces are substantially surrounded by an encapsulating agent, such as a terminal portion formed to apply external power for switching the active liquid crystal film layer. The connection may come out of the encapsulant.
  • all surfaces of the active liquid crystal film layer may be in direct contact with the encapsulant, and other elements (for example, a polarizing layer to be described later, a step forming layer, etc.) between the surface of the active liquid crystal film layer and the encapsulant. May exist.
  • This encapsulation can be carried out with an adhesive, in which case the encapsulating agent can be an adhesive.
  • the encapsulating agent which is an adhesive, bonds the outer substrate, the active liquid crystal film layer, the active liquid crystal film layer, and/or other elements of the optical device (for example, a polarizing layer or a step forming layer) to each other, and encapsulates the encapsulation.
  • the structure may be implemented by laminating an outer substrate, an active liquid crystal film layer, an adhesive film (to form an encapsulating agent), and/or other elements according to the target structure, followed by compression bonding in a vacuum state.
  • a known material may be used without particular limitation, and for example, a known thermoplastic polyurethane (TPU) adhesive, a TPS (Thermoplastic Starch) adhesive, a polyamide adhesive, an acrylic adhesive, a polyester adhesive, EVA (Ethylene Vinyl Acetate) adhesive, polyolefin adhesive such as polyethylene or polypropylene, or polyolefin elastomer adhesive (POE adhesive), and the like may be used.
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • TPS Thermoplastic Starch
  • a polyamide adhesive an acrylic adhesive
  • polyester adhesive e.g., polyethylene Vinyl Acetate
  • EVA Ethylene Vinyl Acetate
  • polyolefin adhesive such as polyethylene or polypropylene
  • POE adhesive polyolefin elastomer adhesive
  • the optical device may include a step forming layer encapsulated by an encapsulating agent between the first and second outer substrates together with the active liquid crystal film layer.
  • the step forming layer may be disposed on at least one surface of the active liquid crystal film layer.
  • the term step-forming layer may mean a layer forming a so-called cell gap step at at least a certain portion of the active liquid crystal layer. That is, since both the step forming layer and the active liquid crystal film layer have a structure encapsulated between the two outer substrates, by adjusting the areas of the step forming layer and the active liquid crystal film layer, at least a partial area of the active liquid crystal film layer The step may be formed while being pressed by the step forming layer.
  • FIG. 2 is a side view of an exemplary optical device including an active liquid crystal film layer and a stepped layer 300 encapsulated by an encapsulant 400 between two outer substrates 101 and 102.
  • the active liquid crystal film layer may include two base film layers 201 and 202 disposed opposite to each other.
  • the two-layer base film layers 201 and 202 are bonded together to form a gap by a so-called sealant 500, and a liquid crystal material is present between the gaps.
  • a so-called anisotropic dye may exist together with the liquid crystal material in the space between the gaps.
  • a region 2011 pressed by the step forming layer 300 and an unpressed region 2012 are formed in the active liquid crystal film layer due to the action of the step forming layer 300 and the encapsulant 400. Will occur.
  • FIG. 3 is a view showing the active liquid crystal film layer and the step forming layer 300 separately in FIG. 2.
  • the gap between the two layers of the base film layer disposed opposite the active liquid crystal film layer in the structure is different in the region 2011 pressed by the step forming layer and the region 2012 not pressed. .
  • the ratio of (G2 in FIG. 3) (100 ⁇ G1/G2) may be in a range of about 10% to 95%.
  • the ratio (100 ⁇ G1/G2) is about 11% or more, 12% or more, 13% or more, 14% or more, 15% or more, 16% or more, 17% or more, 18% in other examples.
  • the above ratio can be adjusted by controlling, for example, the cell gap of the active liquid crystal film layer, the thickness of the step forming layer, and/or the encapsulation pressure by means of an encapsulating agent.
  • a ratio (100 ⁇ A2/A1) of the area A1 of the active liquid crystal film layer and the area A2 of the step forming layer may be within 70% to 98%.
  • the ratio (100 ⁇ A2/A1) is about 71% or more, 72% or more, 73% or more, 74% or more, 75% or more, 76% or more, 77% or more, 78% in other examples Abnormality, 79% or more, 80% or more, 81% or more, 82% or more, 83% or more, 84% or more, 85% or more, 86% or more, 87% or more, 88% Abnormality, 89% or more, 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, or 94% or more, 95% or more, 96% or more, or 97% or more, or 97 % Or less, 96% or less, 95% or less, 94% or less, 93% or less, 92% or less, 91% or less, 90% or less, 89% or less, 88% or less,
  • the area is an area when the active liquid crystal film layer and the step forming layer are observed from above or below, respectively.
  • the area of the active liquid crystal film layer may be the entire area of the film layer or the area formed inside the sealant 500 (A of FIG. 3 ).
  • the volume of an area not pressed by the step forming layer within the cell gap of the active liquid crystal film layer may be adjusted so that the excess light modulating material and/or bubbles are properly pushed out.
  • the surface of the area of the active liquid crystal film layer pressed by the step forming layer may form a light modulation area in the optical device, that is, an area in which transmittance is controlled in an example.
  • the two regions 2011 and 2012 may exist in various forms.
  • the area of the active liquid crystal film layer 2012 that was not pressed by the step forming layer when observed from the upper or lower surface is the area of the active liquid crystal film layer pressed by the step forming layer ( 2011) can exist at least one edge.
  • the area 2012 of the active liquid crystal film layer that is not pressed by the step forming layer when observed from the top or bottom surface is of the area 2011 of the active liquid crystal film layer pressed by the step forming layer.
  • a bezel may be formed around it.
  • the above form can be changed according to the purpose.
  • the contents may be changed in consideration of the volume of the area 2012 not pressed by the target step forming layer or the design of the optical device.
  • each configuration applied in the above-described structure is not particularly limited, and a known configuration may be applied.
  • a liquid crystal material may be typically applied as a light modulating material included in the gap between the base film layers of the active liquid crystal film layer, and in this case, a specific type of liquid crystal material is not particularly limited.
  • the active liquid crystal film layer may be a so-called guest host liquid crystal film layer.
  • an anisotropic dye may be included together with a liquid crystal material (liquid crystal host) in the gap.
  • a liquid crystal film layer is a liquid crystal layer using a so-called guest host effect, and includes a liquid crystal layer in which the anisotropic dye is aligned according to the alignment direction of the liquid crystal material (liquid crystal host). The orientation direction of the liquid crystal host may be adjusted according to whether or not the aforementioned external energy is applied.
  • liquid crystal host a general type of liquid crystal compound applied to realize a guest host effect may be used without any particular limitation.
  • liquid crystal host a smectic liquid crystal compound, a nematic liquid crystal compound, or a cholesteric liquid crystal compound may be used.
  • the liquid crystal compound may be in the form of a rod or a discotic.
  • Such liquid crystal compounds may be, for example, about 40°C or more, about 50°C or more, about 60°C or more, about 70°C or more, about 80°C or more, about 90°C or more, about 100°C or more, or It may be selected to have a clearing point of about 110°C or higher, or a phase transition point in the above range, that is, a phase transition point from a liquid crystal phase such as nematic to an isotropic phase. In one example, the clearing point or the phase transition point may be about 160 °C or less, about 150 °C or less, or about 140 °C or less.
  • the liquid crystal compound may have a negative or positive dielectric anisotropy.
  • the absolute value of the dielectric anisotropy may be appropriately selected in consideration of the purpose.
  • the dielectric anisotropy may be greater than 3 or greater than 7, less than -2 or less than -3.
  • the liquid crystal compound may have optical anisotropy ( ⁇ n) of about 0.01 or more or about 0.04 or more.
  • the optical anisotropy of the liquid crystal compound may be about 0.3 or less or about 0.27 or less in other examples.
  • Liquid crystal compounds that can be used as the liquid crystal host of the guest host liquid crystal layer are known to experts in the art, and can be freely selected from them.
  • the liquid crystal layer (a gap formed between the two base film layers) may include an anisotropic dye together with the liquid crystal host.
  • the term ⁇ dye'' may refer to a material capable of intensively absorbing and/or modifying light in at least a part or the entire range in the visible light region, for example, 380 nm to 780 nm wavelength range, and the term ⁇ anisotropic 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.
  • the anisotropic dye for example, a known dye known to have a property that can be aligned according to the alignment state of the liquid crystal host may be selected and used.
  • an azo dye or an anthraquinone dye can be used as the anisotropic dye, and the liquid crystal layer may contain one or two or more dyes in order to achieve light absorption in a wide wavelength range.
  • the dichroic ratio of the anisotropic dye may be appropriately selected in consideration of the purpose.
  • the anisotropic dye may have a dichroic ratio of 5 to 20 or less.
  • the term "dicolor ratio", for example, in the case of a p-type dye, may mean a value obtained by dividing the absorption of polarized light parallel to the major axis direction of the dye by the absorption of polarized light parallel to the direction perpendicular to the major axis direction.
  • the anisotropic dye may have the dichroic ratio in at least a portion of the wavelength or in any one or the entire range within the wavelength range of the visible light region, for example, in the wavelength range of about 380 nm to 780 nm or about 400 nm to 700 nm. have.
  • the content of the anisotropic dye in the liquid crystal layer may be appropriately selected in consideration of the purpose.
  • the content of the anisotropic dye may be selected within the range of 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the liquid crystal host and the anisotropic dye.
  • the ratio of the anisotropic dye can be changed in consideration of the desired transmittance and the solubility of the anisotropic dye in the liquid crystal host.
  • the liquid crystal layer basically includes the liquid crystal host and an anisotropic dye, and if necessary, may further include other optional additives according to known forms.
  • the additive may be a chiral dopant or a stabilizer, but are not limited thereto.
  • the thickness of the liquid crystal layer (the thickness of the cell gap) may be appropriately selected in consideration of a purpose, for example, a desired degree of anisotropy.
  • the thickness of the liquid crystal layer is about 0.01 ⁇ m or more, 0.05 ⁇ m or more, 0.1 ⁇ m or more, 0.5 ⁇ m or more, 1 ⁇ m or more, 1.5 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, 2.5 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, 3.5 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more , 4.5 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 5.5 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 6.5 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, 7.5 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 8.5 ⁇ m or more, 9 ⁇ m or more, or 9.5 ⁇ m or more.
  • an optical device having a large difference between the transmittance in the transmission state and the transmittance in the blocking state that is, a device having a large contrast ratio can be implemented.
  • the thickness in the above is the thickness of a region pressed by the step forming layer.
  • the active liquid crystal film layer may switch between a first alignment state and a second alignment state different from the first alignment state.
  • the switching may be controlled through application of external energy such as voltage.
  • one of the first and second alignment states may be maintained in a voltage unapplied state, and then may be switched to another alignment state by applying a voltage.
  • the first and second orientation states may be selected from a horizontal orientation, a vertical orientation, a twist nematic orientation, or a cholesteric orientation, respectively, in an example.
  • the active liquid crystal film layer or liquid crystal layer in the blocking mode is at least horizontal alignment, twist nematic alignment or cholesteric alignment, and in the transmission mode the active liquid crystal film layer or liquid crystal layer is vertically aligned or in the blocking mode. It may be in a horizontal orientation state having an optical axis in a direction different from the horizontal orientation.
  • the active liquid crystal film layer may be a device in a normally black mode in which the blocking mode is implemented in a state where no voltage is applied, or may implement a normal transparent mode in which the transmission mode is implemented in a state in which a voltage is not applied. .
  • a method of determining in which direction the optical axis of the liquid crystal layer is formed in the alignment state of the liquid crystal layer is known.
  • the direction of the optical axis of the liquid crystal layer can be measured using another polarizing plate that knows the direction of the optical axis, which can be measured using a known measuring device, for example, a polarimeter such as Jascp's P-2000. I can.
  • a method of implementing an active liquid crystal film layer in a normal transmission or blocking mode as described above by controlling dielectric anisotropy of a liquid crystal host and an alignment direction of an alignment layer for aligning the liquid crystal host is known.
  • the active liquid crystal film layer may include two base film layers disposed opposite to each other.
  • the active liquid crystal film layer includes a spacer for maintaining a gap between the two base film layers and/or a gap between the two base film layers arranged oppositely between the two base film layers. It may further include a sealant to be attached.
  • a sealant to be attached.
  • a known material may be used without particular limitation.
  • an inorganic film or plastic film made of glass or the like can be used.
  • a plastic film TAC (triacetyl cellulose) film; Cycloolefin copolymer (COP) films such as norbornene derivatives; Acrylic film such as PMMA (poly(methyl methacrylate)); PC (polycarbonate) film; PE (polyethylene) film; PP (polypropylene) film; PVA (polyvinyl alcohol) film; DAC (diacetyl cellulose) film; Pac (polyacrylate) film; PES (polyether sulfone) film; PEEK (polyetheretherketon) film; PPS (polyphenylsulfone) film, PEI (polyetherimide) film; PEN (polyethylenemaphthatlate) film; PET (polyethyleneterephtalate) film; PI (polyimide) film; PSF (polysulfone) film; A PAR (pol
  • the base film layer among the various materials mentioned above, those capable of being pressed by the step forming layer may be appropriately used.
  • the thickness of the base film layer is not particularly limited, and may be, for example, in the range of about 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • a conductive layer and/or an alignment layer may be present on one surface of the base film layer, for example, on the surface of the base film layer facing the active liquid crystal film layer.
  • the conductive layer present on the surface of the base film layer is a configuration for applying a voltage to the active liquid crystal film layer, and a known conductive layer may be applied without particular limitation.
  • a conductive layer for example, a conductive polymer, a conductive metal, a conductive nanowire, or a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) may be applied.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • Examples of the conductive layer that can be applied in the present application are not limited to the above, and all types of conductive layers known to be applicable to the active liquid crystal film layer in this field may be used.
  • an alignment layer is present on the surface of the base film layer.
  • a conductive layer may be first formed on one surface of the base film layer, and an alignment layer may be formed thereon.
  • the alignment layer is a configuration for controlling the alignment of a liquid crystal host included in the active liquid crystal film layer, and a known alignment layer may be applied without particular limitation.
  • Known alignment layers in the industry include rubbing alignment layers, photo alignment layers, and the like, and alignment layers that can be used in the present application are the known alignment layers, and this is not particularly limited.
  • the orientation direction of the alignment layer may be controlled in order to achieve an appropriate optical axis orientation.
  • the orientation directions of the two alignment films formed on each side of the two base film layers disposed opposite to each other are angles within the range of about -10 degrees to 10 degrees, angles within the range of -7 degrees to 7 degrees, and -5 degrees. It may form an angle within the range of -3 degrees to 3 degrees or approximately parallel to each other.
  • the orientation directions of the two alignment layers are within a range of about 80 degrees to 100 degrees, an angle within a range of about 83 degrees to 97 degrees, an angle within a range of about 85 degrees to 95 degrees, or within a range of about 87 degrees to 92 degrees. They may be angled or approximately perpendicular to each other.
  • the alignment direction can be confirmed by checking the direction of the optical axis of the active liquid crystal film layer.
  • the form of the active liquid crystal film layer having the above configuration is not particularly limited, and may be determined according to the application of the optical device, and is generally in the form of a film or sheet.
  • the type of the step forming layer included in the optical device is also not particularly limited.
  • any transparent material capable of forming the step by having an appropriate thickness in the optical device may be used as the step forming layer.
  • the step-forming layer may be a transparent polymer film.
  • transparent means that the above-mentioned straight light transmittance is about 30% or more, about 35% or more, about 40% or more, about 45% or more, or about 50% or more, about 100% or less, about 95% or less, about 90% or less, about 85% or less, about 80% or less, about 75% or less, about 70% or less, about 65% or less, or about 60% or less.
  • the reference light at this time may be ultraviolet rays, visible rays, near infrared rays, or the like, and in an example, may be light having a wavelength of approximately 550 nm.
  • a curable or plastic resin layer can be applied. That is, by applying a curable or plastic resin composition or the like, a layer can be formed so that a step can be formed with an appropriate thickness at an appropriate position in the optical device to form the step forming layer. At this time, it may be applied without particular limitation as long as it exhibits the above-described transparency of the curable or plastic resin layer.
  • a curable or plastic resin layer capable of forming an adhesive resin layer or an adhesive resin layer, or other optional A curable or plastic resin layer may be applied.
  • an epoxy-based: acrylate-based, urethane-based, rubber-based or silicon-based oligomer or polymer material may be exemplified, but is not limited thereto.
  • the thickness of the step-forming layer can be controlled by a person skilled in the art according to a desired step.
  • the thickness is about 5 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, 15 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, 25 ⁇ m or more, 30 ⁇ m or more, 35 ⁇ m or more, or 40 ⁇ m or more, or about 300 ⁇ m or less, 280 ⁇ m or less, 260 ⁇ m or less, 240 ⁇ m or less , 220 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, 180 ⁇ m or less, 160 ⁇ m or less, 140 ⁇ m or less, 120 ⁇ m or less, or 100 ⁇ m or less, but this may be changed according to the purpose.
  • the type of the outer substrate applied to the optical device is also not particularly limited.
  • an inorganic substrate made of glass or a plastic substrate may be used.
  • a plastic substrate TAC (triacetyl cellulose) film; Cycloolefin copolymer (COP) films such as norbornene derivatives; Acrylic film such as PMMA (poly(methyl methacrylate)); PC (polycarbonate) film; PE (polyethylene) film; PP (polypropylene) film; PVA (polyvinyl alcohol) film; DAC (diacetyl cellulose) film; Pac (polyacrylate) film; PES (polyether sulfone) film; PEEK (polyetheretherketon) film; PPS (polyphenylsulfone) film, PEI (polyetherimide) film; PEN (polyethylenemaphthatlate) film; PET (polyethyleneterephtalate) film; PI (polyimide) film; P
  • TAC tri
  • the angle formed by the slow axes of the outer substrates disposed oppositely is, for example, within a range of about -10 degrees to 10 degrees, within a range of -7 degrees to 7 degrees, and -5 degrees to 5 degrees. It may be in the range of degrees or in the range of -3 degrees to 3 degrees or may be approximately parallel.
  • the thickness of the outer substrate is not particularly limited, and may be, for example, about 0.3 mm or more. In another example, the thickness may be about 0.5 mm or more, about 0.7 mm or more, about 1 mm or more, about 1.5 mm or more, or about 2 mm or more, and 10 mm or less, 9 mm or less, 8 mm or less, 7 mm or less, It may be about 6 mm or less, 5 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, about 2 mm or less, or about 1 mm or less.
  • the curvature or radius of curvature can be measured in a manner known in the industry, and for example, a non-contact type such as a 2D Profile Laser Sensor (laser sensor), a Chromatic confocal line sensor (confocal sensor), or 3D Measuring Conforcal Microscopy. It can be measured using equipment. Methods of measuring curvature or radius of curvature using such equipment are known.
  • a non-contact type such as a 2D Profile Laser Sensor (laser sensor), a Chromatic confocal line sensor (confocal sensor), or 3D Measuring Conforcal Microscopy. It can be measured using equipment. Methods of measuring curvature or radius of curvature using such equipment are known.
  • the curvature or radius of curvature of each facing surface that is, in the case of the first outer substrate, the curvature of the surface facing the second outer substrate
  • a curvature or a radius of curvature of a surface facing the first outer substrate may be a reference.
  • the curvature or radius of curvature is not constant on the surface and different portions exist, the largest curvature or radius of curvature or the smallest curvature or radius of curvature or average curvature or average radius of curvature may be a reference.
  • the substrate has a curvature or radius of curvature of within 10%, within 9%, within 8%, within 7%, within 6%, within 5%, within 4%, within 3%, within 2% or 1 It can be within %.
  • the difference between the curvature or the radius of curvature is a value calculated as 100 ⁇ (C L -C S )/C S when a large curvature or radius of curvature is C L and a small curvature or radius of curvature is C S.
  • the lower limit of the difference between the curvature or the radius of curvature is not particularly limited. Since the difference between the curvature or the radius of curvature of the two outer substrates may be the same, the difference between the curvature or the radius of curvature may be 0% or more or more than 0%.
  • Control of the curvature or radius of curvature as described above is useful in a structure in which an active liquid crystal film layer or the like is encapsulated with an adhesive film, like the optical device of the present application.
  • both curvatures may have the same sign.
  • the two outer substrates may all be bent in the same direction. That is, in the above case, both the center of curvature of the first outer substrate and the center of curvature of the second outer substrate exist in the same portion of the upper and lower portions of the first and second outer substrates.
  • each curvature or radius of curvature of the first and second outer substrates is not particularly limited.
  • the radius of curvature of each of the substrates is 100R or more, 200R or more, 300R or more, 400R or more, 500R or more, 600R or more, 700R or more, 800R or more, or 900R or more, 10,000R or less, 9,000R or less, 8,000R Or less, 7,000R or less, 6,000R or less, 5,000R or less, 4,000R or less, 3,000R or less, 2,000R or less, 1,900R or less, 1,800R or less, 1,700R or less, 1,600R or less, 1,500R or less, 1,400R or less, It may be 1,300R or less, 1,200R or less, 1,100R or less, or 1,050R or less.
  • R means the curved hardness of a circle with a radius of 1 mm.
  • 100R is the degree of curvature of a circle with a radius of 100 mm or the radius of curvature for such a circle.
  • the curvature is zero and the radius of curvature is infinite.
  • the first and second outer substrates may have the same or different radius of curvature in the above range.
  • the radius of curvature of the substrate having a large curvature may be within the above range.
  • a substrate having a larger curvature may be a substrate disposed in a direction of gravity when the optical device is used.
  • an autoclave process using an adhesive film may be performed as described below, and in this process, high temperature and high pressure are usually applied.
  • the adhesive film applied for encapsulation is stored at a high temperature for a long time after such an autoclave process, some re-melting may occur, thereby causing a problem in which the outer substrate is opened.
  • a force acts on the encapsulated active liquid crystal film layer, and bubbles may be formed therein.
  • the optical device may further include a polarizing layer together with the active liquid crystal film layer.
  • a polarizing layer may also be encapsulated by an encapsulating agent.
  • 6 is a diagram illustrating a case in which a polarizing layer 600 is added in the structure of FIG. 2.
  • the polarizing layer 600 may be disposed on at least one side of the active liquid crystal film layer.
  • the step forming layer 300 itself may be the polarizing layer, and in this case, the structure of the optical device may be formed as shown in FIG. 2.
  • the polarizing layer for example, an absorption type linear polarizing layer, that is, a polarizing layer having a light absorption axis formed in one direction and a light transmission axis formed substantially perpendicular thereto may be used.
  • the polarization layer is an angle formed between the average optical axis (a vector of the optical axis) and the light absorption axis of the polarizing layer. Is arranged in the optical device so that it is 80 to 100 degrees or 85 to 95 degrees, or is approximately perpendicular, or is disposed in the optical device so that it is 35 to 55 degrees or about 40 to 50 degrees or approximately 45 degrees. There may be.
  • the alignment directions of the alignment layers formed on each side of the two base film layers of the active liquid crystal film layers arranged opposite as described above are angles within the range of about -10 degrees to 10 degrees to each other,- In the case of forming an angle within the range of 7 degrees to 7 degrees, an angle within the range of -5 degrees to 5 degrees, or an angle within the range of -3 degrees to 3 degrees, or substantially parallel to each other, the orientation direction of any one of the two alignment layers and
  • the angle formed by the light absorption axis of the polarizing layer may be 80 to 100 degrees or 85 to 95 degrees, or may be substantially vertical.
  • the orientation directions of the two alignment layers are within a range of about 80 degrees to 100 degrees, an angle within a range of about 83 degrees to 97 degrees, an angle within a range of about 85 degrees to 95 degrees, or within a range of about 87 degrees to 92 degrees.
  • the angle between the orientation direction of the alignment layer disposed closer to the polarizing layer among the two alignment layers and the light absorption axis of the polarizing layer is 80 to 100 degrees or 85 to 95 degrees. It can be achieved, or it can be approximately vertical.
  • the optical axis (average optical axis) of the active liquid crystal film layer in the first alignment direction and the light absorption axis of the polarizing layer are It can be arranged to be the above relationship.
  • the polarizing layer is a polarizing coating layer to be described later
  • a structure in which the polarizing coating layer is inside the active liquid crystal film layer may be implemented.
  • the conductive layer, the polarization coating layer, and the alignment layer may be sequentially formed on at least one base film layer.
  • the kind of the polarizing layer that can be applied in the optical device of the present application is not particularly limited.
  • a common material used in conventional LCDs for example, a PVA (poly(vinyl alcohol)) polarizing layer, or a lyotropic liquid crystal (LLC), or a reactive liquid crystal (
  • a polarizing layer implemented by a coating method, such as a polarizing coating layer including RM: Reactive Mesogen) and a dichroic dye may be used.
  • the polarizing layer implemented by the coating method as described above may be referred to as a polarizing coating layer.
  • a known liquid crystal may be used without any particular limitation.
  • a lyotropic liquid crystal capable of forming a lyotropic liquid crystal layer having a dichroic ratio of about 30 to 40 may be used.
  • the polarization coating layer includes a reactive liquid crystal (RM) and a dichroic dye
  • RM reactive liquid crystal
  • a linear dye or a discotic dye may be used as the dichroic dye. May be.
  • the optical device of the present application may include only one active liquid crystal film layer and one polarizing layer as described above. Accordingly, the optical device may include only one layer of the active liquid crystal film, and may include only one polarizing layer.
  • the polarizing layer may act as the step forming layer.
  • the optical device may further include any necessary configuration, and for example, a known configuration such as a retardation layer, an optical compensation layer, an antireflection layer, and a hard coating layer may be included in an appropriate position.
  • a known configuration such as a retardation layer, an optical compensation layer, an antireflection layer, and a hard coating layer may be included in an appropriate position.
  • optical devices can be manufactured in any way.
  • the optical device may be subjected to an autoclave process after laminating the outer substrate, the adhesive film (constituting an encapsulating agent), the step forming layer, the active liquid crystal film layer, and/or other components according to a desired structure. It can be produced by applying the laminate to a pressing process such as. In this process, a desired structure may be formed by the step forming layer and pressing.
  • the production of the laminate may be performed, for example, by applying a known lamination technique.
  • the encapsulation may be completed through a bonding process, for example, an autoclave process.
  • the conditions of the autoclave process are not particularly limited, and for example, it may be performed under an appropriate temperature and pressure depending on the type of adhesive film applied.
  • the temperature of a typical autoclaving process is about 80°C or more, 90°C or more, or 100°C or more, and the pressure is 2 atm or more, but is not limited thereto.
  • the upper limit of the process temperature may be about 200°C or less, 190°C or less, 180°C or less, or 170°C or less, and the upper limit of the process pressure is about 10 atm or less, 9 atm or less, 8 atm or less, 7 atm It may be less than or less than 6 atmospheres.
  • optical device as described above can be used for various purposes, for example, eyewear such as sunglasses or eyewear for AR (Argumented Reality) or VR (Virtual Reality), exterior walls of buildings or sunroofs for vehicles. Can be used.
  • eyewear such as sunglasses or eyewear for AR (Argumented Reality) or VR (Virtual Reality), exterior walls of buildings or sunroofs for vehicles. Can be used.
  • the optical device may itself be a sunroof for a vehicle.
  • the optical device or a vehicle sunroof mounted on the opening may be mounted and used.
  • a substrate having a smaller curvature radius ie, a substrate having a larger curvature, may be disposed in the direction of gravity.
  • an object of the present application is to provide an optical device in which defects caused by excessively excessive or small amounts of a light modulating material or thermal contraction of the light modulating material are prevented.
  • 1 is a view for explaining the problem of the existing active liquid crystal film layer.
  • FIGS. 2 to 6 are exemplary diagrams for explaining the optical device of the present application.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an appearance state of an optical device of Comparative Example 1.
  • a guest-host active liquid crystal film layer (cell gap: about 12 ⁇ m, base film layer type: PET (poly(ethylene terephthalate) film)), liquid crystal/dye mixture type: Merck's MAT-16-969 liquid crystal and A thermoplastic polyurethane adhesive film (thickness: about 0.38 mm, manufacturer: Argotec) is a mixture of anisotropic dyes (BASF, X12) and PVA (polyvinylalcohol) film-based polarizing layer (thickness: about 100 ⁇ m) between two outer plates. Inc., product name: ArgoFlex) to prepare an optical device.
  • BASF anisotropic dyes
  • PVA polyvinylalcohol
  • a glass substrate having a thickness of about 3mm was used as the outer substrate, and both of the two outer substrates had a radius of curvature of about 4,000R.
  • the active liquid crystal film layer a rectangular film layer having a horizontal length of about 850 mm and a vertical length of about 600 mm was applied when viewed from the top, and as a PVA film-based polarizing layer, when viewed from the top A rectangular film layer having a horizontal length of about 830 mm and a vertical length of about 580 mm was applied.
  • the horizontal and vertical lengths of the active liquid crystal film layer are the lengths of the inner region of the sealant maintaining the gap between the base film layer.
  • the polarizing layer and the active liquid crystal film layer were arranged so that the centers of each other coincide.
  • an autoclave process was performed at a temperature of about 100° C. and a pressure of about 2 atmospheres to manufacture an optical device.
  • Example 2 An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, but the polarizing layer was not applied as a step forming layer, and a separate polymer film was applied as a step forming layer to manufacture an optical device.
  • a film having the same horizontal and vertical length as the active liquid crystal film layer (width: about 850 mm, length: about 600 mm) was applied.
  • a PET (ethylene terephthalate) (PET) film was applied, and a separate polymer film was disposed outside the active liquid crystal film layer in consideration of the anisotropy of the PET film.
  • the added film had a horizontal length of about 830 mm, a vertical length of about 580 mm, and a thickness of about 40 to 95 ⁇ m when viewed from the top. Except for the polarizing layer and the PET film, the same configuration as in Example 1 was used.
  • the polarizing layer, the PET film, and the active liquid crystal film layer were arranged so that the centers of each other coincide.
  • an autoclave process was performed at a temperature of about 100° C. and a pressure of about 2 atmospheres to manufacture an optical device.
  • an optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a PVA film having the same area as the active liquid crystal film layer was applied.
  • FIG. 7 and 8 are photographs confirming the external state of the optical device of Examples 1 and 2, respectively, and FIG. 9 is a photograph of confirming the external state of the optical device of Comparative Example 1.
  • FIG. 9 is a photograph of confirming the external state of the optical device of Comparative Example 1.

Abstract

본 출원은 광학 디바이스에 대한 것이다. 본 출원은 선글라스나 AR(Argumented Reality) 또는 VR(Virtual Reality)용 아이웨어(eyewear) 등의 아이웨어류, 건물의 외벽이나 차량용 선루프 등의 다양한 용도에 사용될 수 있는 광학 디바이스를 제공한다. 본 출원에서는, 지나치게 과량이거나, 소량인 광변조 물질 혹은 광변조 물질의 열수축 등에 의해 발생하는 불량이 방지된 광학 디바이스를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

Description

광학 디바이스
본 출원은 2019년 3월 27일자 제출된 대한민국 특허출원 제10- 2019-0035032호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
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 광학 디바이스가 알려져 있다. 이러한 투과율 가변 장치는 선글라스나 안경 등의 아이웨어(eyewear), 건물 외벽 또는 차량의 선루프 등을 포함한 다양한 용도에 적용되고 있다.
이러한 디바이스에서 액정층은, 대향 배치된 2층의 기판층의 사이에 형성된 간격에 충전된 액정 물질을 포함하고, 상기 액정 물질의 배향을 조절하여 광을 변조한다. 상기 간격에 의해 형성된 공간 내를 액정 물질이 완전히 충전하는 것이 이상적이다.
예를 들어, 상기 간격에 의한 공간의 부피 대비 과량의 액정 물질이 존재하면, 도 1에 나타난 바와 같이 과량의 액정 물질에 의해 액정셀(1) 내에서 응집된 액정 물질이나, 액정셀(1)에서 볼록히 튀어나온 부위(2) 등에 의해 외관 불량이 발생할 수 있다. 반대로 상기 간격에 의한 공간의 부피 대비 소량의 액정 물질이 존재하면, 액정층 내에서 발생한 공극이 역시 외관 불량을 일으킬 수 있다.
본 출원은, 광학 디바이스를 제공한다. 본 출원은, 지나치게 과량이거나, 소량인 광변조 물질 혹은 광변조 물질의 열수축 등에 의해 발생하는 불량이 방지된 광학 디바이스를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
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°C 내지 30°C의 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 출원의 광학 디바이스는, 투과율의 조절이 가능한 광학 디바이스로서, 예를 들면, 적어도 투과 모드와 차단 모드 사이를 스위칭할 수 있는 광학 디바이스일 수 있다.
상기 투과 모드는, 광학 디바이스가 상대적으로 높은 투과율을 나타내는 상태이고, 차단 모드는, 상대적으로 낮은 투과율의 상태이다.
일 예시에서 상기 광학 디바이스는, 투과 모드에서의 투과율이 약 15% 이상, 약 18% 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, 차단 모드에서의 투과율이 약 20% 이하, 약 15% 이하, 약 10% 이하, 약 5% 이하 또는 약 1% 이하 정도일 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 투과율은 약 100% 이하, 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 약 75% 이하, 약 70% 이하, 약 65% 이하 또는 약 60% 이하일 수 있다. 상기 차단 모드에서의 투과율은 약 0% 이상, 약 1% 이상, 약 2% 이상, 약 3% 이상, 약 4% 이상, 약 5% 이상, 약 6% 이상, 약 7% 이상, 약 8% 이상, 약 9% 이상 또는 약 10% 이상일 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. 따라서, 상기 투과율은, 목적 광에 따라서 자외선, 가시광 또는 근적외선에 대한 투과율일 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 광학 디바이스가 능동 액정 필름층을 포함함으로써 달성될 수 있다. 상기에서 능동 액정 필름층은, 적어도 2개 이상의 광축의 배향 상태, 예를 들면, 제 1 및 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있는 액정 소자다. 상기에서 광축은 능동 액정 필름층에 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, 능동 액정 필름층이 어느 배향 상태에서 서로 광축이 방향이 다른 복수의 액정 화합물들을 포함하는 경우에 능동 액정 필름층의 광축은 평균 광축으로 정의될 수 있고, 이 경우 평균 광축은 상기 액정 화합물들의 광축의 벡터합을 의미할 수 있다.
능동 액정 필름층에서 배향 상태는 에너지의 인가, 예를 들면, 전압의 인가에 의해 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 능동 액정 필름층은 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.
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 기술하지만, 차단 모드는 제 2 상태에서 구현될 수도 있다.
본 출원의 광학 디바이스에서 상기 능동 액정 필름층은, 2장의 외곽 기판의 사이에서 캡슐화제에 의해 캡슐화되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 상기 2장의 외곽 기판 중 어느 하나는 제 1 외곽 기판으로 불리우고, 다른 하나는 제 2 외곽 기판으로 불리울 수 있다. 그렇지만, 상기 사용된 용어 제 1 및 제 2는 2장의 외곽 기판을 구별하기 위한 호칭이고, 양자의 선후 관계나 상하 관계를 규정하는 것은 아니다.
상기에서 캡슐화는, 상기 능동 액정 필름층이 2장의 외곽 기판의 사이에서 캡슐화제에 의해 둘러싸여 있는 상태이다. 예를 들면, 상기 능동 액정 필름층의 모든 면, 예를 들면, 상면과 하면 그리고 모든 측면이 상기 캡슐화제에 의해 둘러싸여 있을 수 있다. 상기에서 능동 액정 필름층의 모든 면이 캡슐화제에 의해 둘러싸여 있다는 것은, 상기 모든 면이 실질적으로 캡슐화제에 의해 둘러싸여 있다는 것으로 능동 액정 필름층의 스위칭을 위해 외부 전원을 인가할 수 있도록 형성된 단자부 등의 연결부는 캡슐화제 외부로 나와 있을 수는 있다. 또한, 능동 액정 필름층의 모든 면은 상기 캡슐화제와 직접 접촉하고 있을 수도 있고, 능동 액정 필름층의 면과 캡슐화제의 사이에 다른 요소(예를 들면, 후술하는 편광층이나, 단차 형성층 등)가 존재할 수도 있다.
이러한 캡슐화는 접착제로 수행될 수 있고, 이러한 경우에 상기 캡슐화제는 접착제일 수 있다.
예를 들어, 접착제인 상기 캡슐화제는 상기 외곽 기판, 능동 액정 필름층, 능동 액정 필름층 및/또는 광학 디바이스의 다른 요소(예를 들면, 편광층이나 단차 형성층) 등을 서로 접착시키면서, 상기 캡슐화 구조를 구현하고 있을 수 있다. 예를 들면, 목적 구조에 따라서 외곽 기판, 능동 액정 필름층, 접착 필름(캡슐화제를 형성) 및/또는 기타 다른 요소들을 적층한 후에 진공 상태에서 압착하는 방식으로 상기 구조를 구현할 수 있다.
상기 접착제로는 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있고, 예를 들면, 공지된 열가소성 폴리우레탄(TPU: Thermoplastic Polyurethane) 접착제, TPS(Thermoplastic Starch) 접착제, 폴리아마이드 접착제, 아크릴계 접착제, 폴리에스테르 접착제, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 접착제, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 접착제 또는 폴리올레핀 엘라스토머 접착제(POE 접착제) 등이 사용될 수 있다. 이러한 접착제는 필름 형태일 수 있다.
상기 광학 디바이스는, 상기 능동 액정 필름층과 함께 역시 제 1 및 제 2 외곽 기판의 사이에서 캡슐화제에 의해 캡슐화된 단차 형성층을 포함할 수 있다. 상기 단차 형성층은 상기 능동 액정 필름층의 적어도 일면에 배치되어 있을 수 있다. 용어 단차 형성층은, 상기 능동 액정층의 적어도 일정 부위에서 소위 셀갭(cell gap)의 단차를 형성하는 층을 의미할 수 있다. 즉, 단차 형성층과 능동 액정 필름층이 모두 2장의 외곽 기판의 사이에서 캡슐화된 구조를 가지고 있기 때문에, 상기 단차 형성층 및 능동 액정 필름층의 면적을 조절하게 되면, 상기 능동 액정 필름층의 적어도 일부 영역이 상기 단차 형성층에 의해 눌리면서 상기 단차가 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의해서 능동 액정 필름층의 셀갭(cell gap) 내에 존재하는 과량의 광변조 물질 및/또는 공극이 상기 눌리는 힘에 의해 밀려나면서 상기 단차 형성층에 의해 눌린 영역에서는 셀갭에 의한 공간을 광변조 물질이 이상적으로 충전하고 있는 구조가 구현될 수 있다.
도 2는, 예시적인 광학 디바이스로서, 2장의 외곽 기판(101, 102)의 사이에서 캡슐화제(400)에 의해 캡슐화된 단차 형성층(300)과 능동 액정 필름층을 포함하는 디바이스의 측면도이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 상기 능동 액정 필름층은, 대향 배치된 2층의 기재 필름층(201, 202)을 포함할 수 있다. 상기 2층의 기재 필름층(201, 202)은 소위 실런트(500)에 의해 간격을 형성하도록 합착되어 있고, 그 간격의 사이에는 액정 물질이 존재한다. 후술하는 바와 같이 상기 간격 사이의 공간에는 상기 액정 물질과 함께 소위 이방성 염료가 존재할 수도 있다. 도 2에 나타난 바와 같이, 단차 형성층(300)과 캡슐화제(400)의 작용에 의해 상기 능동 액정 필름층에는 상기 단차 형성층(300)에 의해 눌려진 영역(2011)과 눌려지지 않은 영역(2012)이 발생하게 된다. 이 구조에서 과잉의 광변조 물질(액정 물질 및/또는 이방성 염료 등)이나 기포 등이 상기 눌려지지 않은 영역(2012)으로 이동하게 되고, 상기 눌려진 영역(2011)에서는 이상적인 상태가 구현된다. 도 2에서 눌린 영역(2011), 눌리지 않은 영역(2012)의 사이에 존재하는 점선은 상기 영역을 도면상으로만 구분하기 위한 가상의 선이다. 또한, 상기 구조에 의하면, 광학 디바이스의 사용 상태에 따라서 액정 물질 등의 광변조 물질의 열수축 등에 의해 발생하는 광변조 물질의 고갈에 따른 소위 white spot 문제도 해결할 수 있다.
도 3은, 도 2에서 능동 액정 필름층과 단차 형성층(300)을 따로 표시한 도면이다.
도 3과 같이 상기 구조에서 능동 액정 필름층의 대향 배치된 2층의 기재 필름층의 간격(소위 cell gap)은, 단차 형성층에 의해 눌린 영역(2011)과 눌리지 않은 영역(2012)에서 서로 상이하다.
일 예시에서 상기 단차 형성층에 의해 눌린 영역(2011)에서의 기재 필름층(201, 202)의 간격(도 3의 G1)과 눌리지 않은 영역(2012)에서의 기재 필름층(201, 202)의 간격(도 3의 G2)의 비율(100×G1/G2)은, 대략 10% 내지 95% 정도의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(100×G1/G2)은 다른 예시에서 11% 이상 정도, 12% 이상 정도, 13% 이상 정도, 14% 이상 정도, 15% 이상 정도, 16% 이상 정도, 17% 이상 정도, 18% 이상 정도, 19% 이상 정도, 20% 이상 정도, 21% 이상 정도, 22% 이상 정도, 23% 이상 정도, 24% 이상 정도, 25% 이상 정도, 26% 이상 정도, 27% 이상 정도, 28% 이상 정도, 29% 이상 정도, 30% 이상 정도, 31% 이상 정도, 32% 이상 정도, 33% 이상 정도, 34% 이상 정도, 35% 이상 정도, 36% 이상 정도, 37% 이상 정도, 38% 이상 정도, 39% 이상 정도, 40% 이상 정도, 41% 이상 정도, 42% 이상 정도, 43% 이상 정도, 44% 이상 정도, 45% 이상 정도, 46% 이상 정도, 47% 이상 정도, 48% 이상 정도, 49% 이상 정도, 50% 이상 정도, 51% 이상 정도, 52% 이상 정도, 53% 이상 정도, 54% 이상 정도, 55% 이상 정도, 56% 이상 정도, 57% 이상 정도, 58% 이상 정도, 59% 이상 정도, 60% 이상 정도, 61% 이상 정도, 62% 이상 정도, 63% 이상 정도, 64% 이상 정도, 65% 이상 정도, 66% 이상 정도, 67% 이상 정도, 68% 이상 정도, 69% 이상 정도, 70% 이상 정도, 71% 이상 정도, 72% 이상 정도, 73% 이상 정도, 74% 이상 정도, 75% 이상 정도, 76% 이상 정도, 77% 이상 정도, 78% 이상 정도, 79% 이상 정도, 80% 이상 정도, 81% 이상 정도, 82% 이상 정도, 83% 이상 정도, 84% 이상 정도, 85% 이상 정도, 86% 이상 정도, 87% 이상 정도, 88% 이상 정도, 89% 이상 정도, 90% 이상 정도, 91% 이상 정도, 92% 이상 정도, 93% 이상 정도 또는 94% 이상 정도이거나, 94% 이하 정도, 93% 이하 정도, 92% 이하 정도, 91% 이하 정도, 90% 이하 정도, 89% 이하 정도, 88% 이하 정도, 87% 이하 정도, 86% 이하 정도, 85% 이하 정도, 84% 이하 정도, 83% 이하 정도, 82% 이하 정도, 81% 이하 정도, 80% 이하 정도, 79% 이하 정도, 78% 이하 정도, 77% 이하 정도, 76% 이하 정도, 75% 이하 정도, 74% 이하 정도, 73% 이하 정도, 72% 이하 정도, 71% 이하 정도, 70% 이하 정도, 69% 이하 정도, 68% 이하 정도, 67% 이하 정도, 66% 이하 정도, 65% 이하 정도, 64% 이하 정도, 63% 이하 정도, 62% 이하 정도, 61% 이하 정도, 60% 이하 정도, 59% 이하 정도, 58% 이하 정도, 57% 이하 정도, 56% 이하 정도, 55% 이하 정도, 54% 이하 정도, 53% 이하 정도, 52% 이하 정도 또는 51% 이하 정도일 수도 있다.
상기와 같은 비율은, 예를 들면, 능동 액정 필름층의 셀갭, 단차 형성층의 두께 및/또는 캡슐화제에 의해 캡슐화 압력 등을 제어하여 조절할 수 있다.
일 예시에서, 상기 구조에서 능동 액정 필름층의 면적(A1)과 단차 형성층의 면적(A2)의 비율(100×A2/A1)은 70% 내지 98%의 내일 수 있다. 상기 비율(100×A2/A1)은 다른 예시에서 71% 이상 정도, 72% 이상 정도, 73% 이상 정도, 74% 이상 정도, 75% 이상 정도, 76% 이상 정도, 77% 이상 정도, 78% 이상 정도, 79% 이상 정도, 80% 이상 정도, 81% 이상 정도, 82% 이상 정도, 83% 이상 정도, 84% 이상 정도, 85% 이상 정도, 86% 이상 정도, 87% 이상 정도, 88% 이상 정도, 89% 이상 정도, 90% 이상 정도, 91% 이상 정도, 92% 이상 정도, 93% 이상 정도 또는 94% 이상 정도, 95% 이상 정도, 96% 이상 정도 또는 97% 이상 정도이거나, 97% 이하 정도, 96% 이하 정도, 95% 이하 정도, 94% 이하 정도, 93% 이하 정도, 92% 이하 정도, 91% 이하 정도, 90% 이하 정도, 89% 이하 정도, 88% 이하 정도, 87% 이하 정도, 86% 이하 정도, 85% 이하 정도, 84% 이하 정도, 83% 이하 정도, 82% 이하 정도, 81% 이하 정도, 80% 이하 정도, 79% 이하 정도, 78% 이하 정도, 77% 이하 정도, 76% 이하 정도, 75% 이하 정도, 74% 이하 정도, 73% 이하 정도, 72% 이하 정도 또는 71% 이하 정도일 수 있다. 상기 면적은, 능동 액정 필름층 및 단차 형성층을 각각 상부 또는 하부에서 관찰하였을 때의 면적이다. 또한, 능동 액정 필름층의 면적은 상기 필름층의 전체 면적이거나, 혹은 실런트(500)의 내측에서 형성되는 영역(도 3의 A)의 면적일 수 있다.
상기 비율의 제어를 통해서 능동 액정 필름층의 셀갭 내에서 단차 형성층에 의해 눌리지 않은 영역의 부피가 과잉의 광변조 물질 및/또는 기포가 적절하게 밀려날 수 있도록 조절될 수 있다.
이러한 구조에서 상기 단차 형성층에 의해 눌린 능동 액정 필름층의 영역의 면이 광학 디바이스에서 광변조 영역, 즉 일 예시에서 투과율이 조절되는 영역을 형성할 수 있다.
능동 액정 필름층에서 상기 2개의 영역(2011, 2012)은, 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 예시적으로 나타낸 바와 같이, 상면 또는 하면에서 관찰한 때에 상기 단차 형성층에 의해 눌리지 않은 능동 액정 필름층의 영역(2012)이 단차 형성층에 의해 눌린 능동 액정 필름층의 영역(2011)의 적어도 하나의 가장 자리에 존재할 수 있다.
다른 예시에서는, 도 5에 나타난 바와 같이, 상면 또는 하면에서 관찰한 때에 상기 단차 형성층에 의해 눌리지 않은 능동 액정 필름층의 영역(2012)은 단차 형성층에 의해 눌린 능동 액정 필름층의 영역(2011)의 주변에서 베젤을 형성하고 있을 수 있다.
상기 형태는 목적에 따라서 변경할 수 있다. 예를 들면, 목적하는 상기 단차 형성층에 의해 눌리지 않은 영역(2012)의 부피나 광학 디바이스의 디자인 등을 고려하여 상기 내용을 변경될 수 있다.
이상 기술한 구조에서 적용되는 각 구성의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않고, 공지의 구성이 적용될 수 있다.
예를 들면, 일 예시에서 상기 능동 액정 필름층의 기재 필름층 사이의 간격에 포함되는 광변조 물질로는 대표적으로 액정 물질이 적용될 수 있고, 이 때 구체적인 액정 물질의 종류도 특별히 제한되지 않는다.
일 예시에서 상기 능동 액정 필름층은, 소위 게스트 호스트 액정 필름층일 수 있다. 이러한 경우에 상기 간격에서는 액정 물질(액정 호스트)과 함께 이방성 염료가 포함될 수 있다. 이러한 액정 필름층은, 소위 게스트 호스트 효과를 이용한 액정층으로서, 상기 액정 물질(액정 호스트)의 배향 방향에 따라 상기 이방성 염료가 정렬되는 액정층을 포함한다. 상기 액정 호스트의 배향 방향은 전술한 외부 에너지의 인가 여부에 따라 조절할 수 있다.
이러한 액정 호스트로는 특별한 제한 없이, 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. 이러한 액정 화합물은 막대(rod) 형태이거나 원반(discotic) 형태일 수 있다.
이러한 액정 화합물은 예를 들면, 약 40°C 이상, 약 50°C 이상, 약 60°C 이상, 약 70°C 이상, 약 80°C 이상, 약 90°C 이상, 약 100°C 이상 또는 약 110°C 이상 이상의 등명점(clearing point)를 가지거나, 상기 범위의 상전이점, 즉 네마틱 등의 액정상에서 등방상으로의 상전이점을 가지는 것이 선택될 수 있다. 일 예시에서 상기 등명점 또는 상전이점은 약 160°C 이하, 약 150°C 이하 또는 약 140°C 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, 약 0.01 이상 또는 약 0.04 이상의 광학 이방성(βn)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.
소위 게스트 호스트 액정 필름층인 경우에 상기 액정층(2개의 기재 필름층의 사이에 형성되는 간격)은 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 두께(cell gap의 두께)는 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. 또한, 상기에서의 두께는 상기 단차 형성층에 의해 눌린 영역의 두께이다.
상기 능동 액정 필름층은, 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 능동 액정 필름층 또는 액정층은, 적어도 수평 배향, 트위스트 네마틱 배향 또는 콜레스테릭 배향이고, 투과 모드에서 능동 액정 필름층 또는 액정층은, 수직 배향 또는 상기 차단 모드의 수평 배향과는 다른 방향의 광축을 가지는 수평 배향 상태일 있다. 능동 액정 필름층은, 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 능동 액정 필름층을 구현하는 방식은 공지이다.
전술한 바와 같이 상기 능동 액정 필름층은, 대향 배치되어 있는 2장의 기재 필름층을 포함할 수 있다. 능동 액정 필름층은, 상기 2장의 기재 필름층의 사이에서 상기 2장의 기재 필름층의 간격을 유지하는 스페이서 및/또는 대향 배치된 2장의 기재 필름층의 간격이 유지된 상태로 상기 기재 필름층을 부착시키고 있는 실런트를 추가로 포함할 수 있다. 상기 스페이서 및/또는 실런트로는, 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있다.
기재 필름층으로는, 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 필름층에는, 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.
기재 필름층으로는, 상기 언급된 다양한 소재 중에서 단차 형성층에 의해 눌림이 가능한 것을 적절하게 이용할 수 있다.
기재 필름층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 약 50 μm 내지 200μm 정도의 범위 내일 수 있다.
능동 액정 필름층에서 상기 기재 필름층의 일면, 예를 들면, 상기 능동 액정 필름층을 향하는 기재 필름층의 면상에는 도전층 및/또는 배향막이 존재할 수 있다.
기재 필름층의 면상에 존재하는 도전층은, 능동 액정 필름층에 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 능동 액정 필름층에 적용될 수 있는 것으로 알려진 모든 종류의 도전층이 사용될 수 있다.
일 예시에서 상기 기재 필름층의 면상에는 배향막이 존재한다. 예를 들면, 기재 필름층의 일면에 우선 도전층이 형성되고, 그 상부에 배향막이 형성될 수 있다. 배향막은 능동 액정 필름층에 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.
적절한 광축의 배향을 달성하기 위해서 상기 배향막의 배향 방향이 제어될 수 있다. 예를 들면, 대향 배치되어 있는 2장의 기재 필름층의 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 액정 필름층의 광축의 방향이 결정되기 때문에, 상기 배향 방향은 능동 액정 필름층의 광축의 방향을 확인하여 확인할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 능동 액정 필름층의 형태는 특별히 제한되지 않고, 광학 디바이스의 적용 용도에 따라서 정해질 수 있으며, 일반적으로는 필름 또는 시트 형태이다.
상기 광학 디바이스에 포함되는 단차 형성층의 종류 역시 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 광학 디바이스 내에서 적절한 두께를 가져서 상기 단차를 형성할 수 있는 투명 소재는 모두 상기 단차 형성층으로 사용할 수 있다.
일 예시에서 상기 단차 형성층은 투명 고분자 필름일 수 있다. 상기에서 용어 투명은, 상기 언급한 직진광 투과율이 약 30% 이상, 약 35% 이상, 약 40% 이상, 약 45% 이상 또는 약 50% 이상이거나, 약 100% 이하, 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 약 75% 이하, 약 70% 이하, 약 65% 이하 또는 약 60% 이하인 상태를 의미할 수 있다. 이 때의 기준광은 자외선, 가시광선 또는 근적외선 등일 수 있고, 일 예시에서는 대략 550 nm의 파장의 광일 수 있다.
투명 고분자 필름으로는 다양한 소재가 알려져 있고, 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.
단차 형성층으로는, 경화성 또는 가소성 수지층을 적용할 수 있다. 즉, 경화성 또는 가소성 수지 조성물 등을 적용하여 광학 디바이스 내의 적절한 위치에 적절한 두께로 단차가 형성될 수 있도록 층을 형성하여 상기 단차 형성층을 형성할 수 있다. 이 때 경화성 또는 가소성 수지층의 전술한 투명성을 나타내는 것이라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있으며, 예를 들면, 통상적으로 접착 수지층 혹은 점착 수지층을 형성할 수 있는 경화성 또는 가소성 수지층이나, 기타 임의의 경화성 또는 가소성 수지층이 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 경화성 또는 가소성 수지층을 형성하는 재료로는, 에폭시계: 아크릴레이트계, 우레탄계, 러버계 또는 규소계의 올리고머 또는 고분자 재료 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단차 형성층의 두께는 목적하는 단차에 따라서 당업자가 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 두께는 약 5μm 이상, 10μm 이상, 15μm 이상, 20μm 이상, 25μm 이상, 30μm 이상, 35μm 이상 또는 40μm 이상 정도이거나, 약 300μm 이하 정도, 280μm 이하 정도, 260μm 이하 정도, 240μm 이하 정도, 220μm 이하 정도, 200μm 이하 정도, 180μm 이하 정도, 160μm 이하 정도, 140μm 이하 정도, 120μm 이하 정도 또는 100μm 이하 정도일 수 있지만, 이는 목적에 따라 변경될 수 있다.
광학 디바이스에 적용되는 외곽 기판의 종류도 특별히 제한되지 않는다. 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 기판이 광학 이방성인 경우에 대향 배치되어 있는 외곽 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.
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 0.7 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, 3 mm 이하, 약 2 mm 이하 또는 약 1 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. 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.
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 100×(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 필름층 등이 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.
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 필름층에 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 필름층과 함께 편광층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 편광층 역시 캡슐화제에 의해 캡슐화되어 있을 수 있다. 도 6은 도 2의 구조에서 편광층(600)이 추가된 경우의 도면이다. 도면과 같이 편광층(600)은 상기 능동 액정 필름층의 적어도 일측에 배치될 수 있다. 다만, 후술하는 바와 같이, 단차 형성층(300) 자체가 상기 편광층일 수 있고, 이러한 경우에 광학 디바이스의 구조는 도 2에 나타난 바와 같이 형성될 수 있다. 상기 편광층으로는, 예를 들면, 흡수형 선형 편광층, 즉 일방향으로 형성된 광흡수축과 그와는 대략 수직하게 형성된 광투과축을 가지는 편광층을 사용할 수 있다.
편광층은, 상기 능동 액정 필름층의 제 1 배향 상태에서 상기 차단 상태가 구현된다고 가정하는 경우에 상기 제 1 배향 상태의 평균 광축(광축의 벡터함)과 상기 편광층의 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 필름층의 2장의 기재 필름층의 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 편광층의 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 편광층에 보다 가깝게 배치된 배향막의 배향 방향과 상기 편광층의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도를 이루거나, 대략 수직이 될 수 있다.
예를 들면, 도 6에 나타난 바와 같이 상기 능동 액정 필름층과 상기 편광층은 서로 적층된 상태에서 상기 능동 액정 필름층의 제 1 배향 방향의 광축(평균 광축)과 상기 편광층의 광 흡수축이 상기 관계가 되도록 배치될 수 있다. 일 예시에서 상기 편광층이 후술하는 편광 코팅층인 경우에는 상기 편광 코팅층이 상기 능동 액정 필름층의 내부에 존재하는 구조도 구현될 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나의 기재 필름층상에 전술한 도전층, 상기 편광 코팅층 및 상기 배향막이 순차 형성되어 있을 수 있다.
본 출원의 광학 디바이스에서 적용될 수 있는 상기 편광층의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 편광층으로는, 기존 LCD 등에서 사용되는 통상의 소재, 예를 들면, PVA(poly(vinyl alcohol)) 편광층 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 편광층을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 상기와 같이 코팅 방식으로 구현된 편광층은 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 필름층과 편광층을 각각 하나씩만 포함할 수 있다. 따라서, 상기 광학 디바이스는 오직 하나의 상기 능동 액정 필름층만을 포함하고, 오직 하나의 편광층만을 포함할 수 있다.
일 예시에서 상기 편광층 자체의 면적과 두께를 조절함으로써, 상기 편광층이 상기 단차 형성층으로 작용하도록 할 수도 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.
상기와 같은 광학 디바이스는 임의의 방식으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 광학 디바이스는, 목적하는 구조에 따라서 상기 외곽 기판, 상기 접착 필름(캡슐화제를 구성), 상기 단차 형성층, 상기 능동 액정 필름층 및/또는 기타 다른 구성을 적층한 후에 오토클레이브 공정 등의 가압 공정에 상기 적층체를 적용하여 제조할 수 있다. 이러한 과정에서 상기 단차 형성층 및 가압에 의해 목적하는 구조가 형성될 수 있다.
이 때 적층체의 제조는, 예를 들면, 공지의 라미네이션 기법을 적용하여 수행할 수 있다.
이어서 합착 공정, 예를 들면, 오토클레이브 공정을 통해 상기 캡슐화를 완료할 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°C 이상, 90°C 이상 또는 100°C 이상이며, 압력은 2기압 이상이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 공정 온도의 상한은 약 200°C 이하, 190°C 이하, 180°C 이하 또는 170°C 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 선글라스나 AR(Argumented Reality) 또는 VR(Virtual Reality)용 아이웨어(eyewear) 등의 아이웨어류, 건물의 외벽이나 차량용 선루프 등의 다양한 용도에 사용될 수 있는 광학 디바이스를 제공한다. 본 출원에서는, 지나치게 과량이거나, 소량인 광변조 물질 혹은 광변조 물질의 열수축 등에 의해 발생하는 불량이 방지된 광학 디바이스를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
도 1은 기존 능동 액정 필름층의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 6은 본 출원의 광학 디바이스를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7 및 8은 각각 실시예 1 및 2의 광학 디바이스의 외관 상태를 관찰한 도면이다.
도 9는 비교예 1의 광학 디바이스의 외관 상태를 관찰한 도면이다.
이하 실시예 및 비교예를 통해 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
능동 액정 필름층으로서 게스트-호스트 능동 액정 필름층(셀갭: 약 12㎛, 기재 필름층 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) 필름계 편광층(두께: 약 100 ㎛)을 2장의 외곽 가판의 사이에서 열가소성 폴리우레탄 접착 필름(두께: 약 0.38 mm, 제조사: Argotec사, 제품명: ArgoFlex)으로 캡슐화하여 광학 디바이스를 제조하였다.
상기에서 외곽 기판으로는 두께가 약 3mm 정도인 글라스 기판을 사용하였으며, 2장의 외곽 기판 모두 곡률 반경은 대략 4,000R 정도였다.
상기에서 능동 액정 필름층으로는, 상부 관찰 시에 가로의 길이가 약 850 mm이고, 세로의 길이가 약 600 mm 정도인 사각형의 필름층을 적용하였으며, PVA 필름계 편광층으로는 상부 관찰 시에 가로의 길이가 약 830 mm이고, 세로의 길이가 약 580 mm인 사각형의 필름층을 적용하였다. 상기에서 능동 액정 필름층의 가로 및 세로의 길이는 기재 필름층의 간격을 유지하는 실런트의 내측 영역에 대한 길이이다.
도 2에 나타난 구조가 형성되도록 제 1 외곽 기판(100), 접착 필름(캡슐화제(400)를 형성), 편광층(300), 능동 액정 필름층, 접착 필름(캡슐화제(400)를 형성) 및 제 2 외곽 기판(102)을 배치하고, 능동 액정 필름층과 편광층의 측면에도 접착 필름(캡슐화제(400)를 형성)을 배치하였다. 상기에서 편광층과 능동 액정 필름층은 서로의 중심이 일치하도록 배치하였다.
이어서, 약 100°C의 온도 및 2기압 정도의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 광학 디바이스를 제조하였다.
실시예 2.
실시예 1과 동일한 방식으로 광학 디바이스를 제조하되, 편광층을 단차 형성층으로 적용하지 않고, 별도의 고분자 필름을 단차 형성층으로 적용하여 광학 디바이스를 제조하였다. 실시예 2에서는 편광층으로서 능동 액정 필름층과 가로 및 세로의 길이가 같은 필름(가로: 약 850 mm, 세로: 약 600 mm 정도)을 적용하였다. 상기 단차 형성층을 형성할 고분자 필름으로는 PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름을 적용하였으며, 상기 PET 필름이 가지는 비등방성을 고려하여 능동 액정 필름층의 외곽에도 별도의 고분자 필름을 배치하였다. 추가된 필름은 상부 관찰 시에 가로의 길이가 약 830 mm이고, 세로의 길이가 약 580 mm 정도이며, 두께는 약 40 내지 95㎛의 범위였다. 상기 편광층과 PET 필름을 제외하고 다른 구성은 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다.
도 6에 나타난 구조가 형성되도록 제 1 외곽 기판(100), 접착 필름(캡슐화제(400)를 형성), 편광층(600), 능동 액정 필름층, 상기 PET 필름(300), 접착 필름(캡슐화제(400)를 형성) 및 제 2 외곽 기판(102)을 배치하고, 능동 액정 필름층과 편광층의 측면에도 접착 필름(캡슐화제(400)를 형성)을 배치하였다. 상기에서 편광층, PET 필름과 능동 액정 필름층은 서로의 중심이 일치하도록 배치하였다.
이어서, 약 100°C의 온도 및 2기압 정도의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 광학 디바이스를 제조하였다.
비교예 1.
편광층으로서, 능동 액정 필름층과 가로 및 세로의 길이가 동일한 동일 면적의 PVA 필름을 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광학 디바이스를 제조하였다.
도 7 및 8은 각각 상기 실시예 1 및 2의 광학 디바이스의 외관 상태를 확인한 사진이고, 도 9는 비교예 1의 광학 디바이스의 외관 상태를 확인한 사진이다. 도면과 같이 실시예 1 및 2의 경우, 단차 형성층에 의해 눌린 영역에서는 불량이 확인되지 않았으나, 비교예 1의 경우, 얼룩과 같은 불량이 다수 확인되었다.

Claims (14)

  1. 대향 배치된 제 1 및 제 2 외곽 기판; 및
    상기 제 1 및 제 2 외곽 기판의 사이에서 캡슐화제에 의해 캡슐화된 능동 액정 필름층과 단차 형성층을 가지고,
    상기 능동 액정 필름층은 상기 단차 형성층에 의해 눌린 영역과 눌리지 않은 영역을 포함하는 광학 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 능동 액정 필름층은, 대향 배치된 2층의 기재 필름층; 및 상기 기재 필름층의 간격에 존재하는 액정 물질을 포함하는 광학 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서, 기재 필름층의 간격에는 이방성 염료가 추가로 존재하는 광학 디바이스.
  4. 제 2 항에 있어서, 능동 액정 필름층의 대향 배치된 2층의 기재 필름층의 간격이 단차 형성층에 의해 눌린 영역과 눌리지 않은 영역에서 서로 상이한 광학 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서, 단차 형성층에 의해 눌린 영역에서의 기재 필름층의 간격(G1)과 눌리지 않은 영역에서의 기재 필름층의 간격(G2)의 비율(100×[G1/G2])이 10% 내지 95%의 범위 내인 광학 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서, 능동 액정 필름층의 면적(A1)과 단차 형성층의 면적(A2)의 비율(100×[A2/A1])이 70% 내지 98%의 범위 내인 광학 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서, 단차 형성층에 의해 눌린 능동 액정 필름층의 영역이 광변조 영역을 형성하는 광학 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서, 단차 형성층에 의해 눌리지 않은 능동 액정 필름층의 영역이 단차 형성층에 의해 눌린 능동 액정 필름층의 영역의 적어도 하나의 가장 자리에 존재하는 광학 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서, 단차 형성층에 의해 눌리지 않은 능동 액정 필름층의 영역은 단차 형성층에 의해 눌린 능동 액정 필름층의 영역의 주변에서 베젤을 형성하고 있는 광학 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서, 단차 형성층은 투명 고분자 필름층, 가소성 수지층 또는 경화 수지층인 광학 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판의 사이에서 캡슐화제에 의해 캡슐화된 편광층을 추가로 포함하는 광학 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서, 편광층이 단차 형성층인 광학 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판 중에서 적어도 하나의 기판은 곡면 기판인 광학 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서, 제 1 및 제 2 외곽 기판의 곡률의 차이가 10% 이내인 광학 디바이스.
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