WO2021080361A1 - 광변조 디바이스 - Google Patents

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WO2021080361A1
WO2021080361A1 PCT/KR2020/014538 KR2020014538W WO2021080361A1 WO 2021080361 A1 WO2021080361 A1 WO 2021080361A1 KR 2020014538 W KR2020014538 W KR 2020014538W WO 2021080361 A1 WO2021080361 A1 WO 2021080361A1
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layer
optical modulation
less
polymer film
liquid crystal
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PCT/KR2020/014538
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김민준
벨리아에프세르게이
유정선
송철옥
오동현
윤철민
김진홍
김정운
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주식회사 엘지화학
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/55—Liquid crystals

Definitions

  • the present application relates to an optical modulation device.
  • An optical modulation device means a device capable of switching between at least two or more different states.
  • Such devices include, for example, wearable devices such as eyewear such as glasses or sunglasses, mobile devices, devices for virtual reality (VR), devices for augmented reality (AR), or Its use is gradually expanding, such as being used for the sunroof of a vehicle.
  • wearable devices such as eyewear such as glasses or sunglasses
  • mobile devices devices for virtual reality (VR), devices for augmented reality (AR), or Its use is gradually expanding, such as being used for the sunroof of a vehicle.
  • VR virtual reality
  • AR augmented reality
  • a light modulation device generally has a structure including a light modulation film layer and a polarizing layer disposed on one or both sides of the light modulation film layer, and the light modulation film layer includes a two-layer substrate disposed oppositely and between the substrate. It may include a light modulation layer positioned at.
  • an inorganic substrate such as a glass substrate has been applied as a substrate, but in recent years, attempts have been made to apply a polymer film as a substrate in consideration of application to various uses described above.
  • the isotropic polymer film has a problem in that the mechanical strength of the film is weak during the manufacturing process, and cracks or shrinkage due to heat are easily generated.
  • the anisotropic polymer film has a problem in that light leaks to the side of the device, for example, the driving performance of the device due to the retardation of the film.
  • This application relates to an optical modulation device.
  • the present application is an optical modulation device that is applicable to various uses, with excellent optical properties such as variable transmittance characteristics, control of light leakage in all directions in a blocking mode, etc., excellent mechanical properties, and prevention of cracks, etc.
  • One purpose is to provide.
  • the angle defined in the present specification should be understood in consideration of errors such as manufacturing errors or variations.
  • the term vertical, parallel, orthogonal, horizontal, or any numerical value, etc. refers to a substantially vertical, parallel, orthogonal, horizontal or arbitrary numerical value within a range that does not impair the desired effect, for example ,
  • the error within may be included.
  • the above properties are properties measured at room temperature unless otherwise specified in the case where the measurement temperature affects the property.
  • room temperature is a temperature in a state that is not particularly warmed or reduced in temperature, and any one temperature within the range of about 10° C. to 30° C., for example, about 15° C. or more, 18° C. or more, 20° C. or more, or about 23 It may mean a temperature of about 27°C or less while being equal to or higher than °C.
  • the unit of temperature referred to in this specification is °C.
  • the plane phase difference R in may mean a value calculated by Equation 1 below
  • the thickness direction retardation R th may mean a value calculated by Equation 2 below.
  • R in may be a plane retardation
  • R th may be a retardation in a thickness direction
  • d may be a thickness of a layer
  • n x may be a refractive index in a slow axis direction of a layer
  • n y Is a refractive index in the fast axis direction of the layer, may be a refractive index in a plane direction orthogonal to the slow axis direction
  • n z may be a refractive index in the thickness direction of the layer.
  • the term layer is a layer to be measured for phase retardation and/or retardation in the thickness direction.
  • the layer may be a polarizing layer, a polymer film substrate, a light modulation layer, a -C plate, an adhesive layer (or pressure-sensitive adhesive layer), a liquid crystal alignment layer, or the like.
  • the plane formed by the x-axis and y-axis is a reference plane (for example, the reference plane is a polarizing layer of a light modulation device, a polymer film substrate, a light modulation layer, a -C plate, an adhesive layer (or an adhesive layer), or a liquid crystal.
  • the angle formed as shown in FIG. 6 with respect to the z-axis, which is the normal line of the reference plane is defined as the inclination angle (the inclination angle at point P in FIG. 6 is ⁇ ).
  • the plane formed by the x-axis and y-axis is a reference plane (for example, the reference plane is a polarizing layer of a light modulation device, a polymer film substrate, a light modulation layer, a -C plate, an adhesive layer (or an adhesive layer), or a liquid crystal.
  • the x-axis of the reference plane is set to 0 degrees, the angle formed as shown in Fig. 6 with respect to the corresponding x-axis is defined as the moving angle (in Fig. 7, the moving angle at point P is ⁇ ).
  • the x-axis of the reference plane may mean, for example, an axis in the horizontal direction of the reference plane.
  • phase difference, refractive index, refractive index anisotropy, and the like referred to in the present specification are physical quantities for light having a wavelength of about 550 nm unless otherwise specified.
  • angles referred to in this specification are positive numbers.
  • the angle measured in the clockwise direction may be expressed as a positive number, and the angle measured in the counterclockwise direction may be expressed as a negative number.
  • the light modulation device of the present application may include a light modulation film layer in which a first substrate, a light modulation layer, and a second substrate are sequentially formed.
  • the first substrate is a first polymer film substrate on which an adhesive layer or an adhesive layer is formed on a first surface
  • the second substrate is a second polymer film substrate on which a liquid crystal alignment layer is formed on the first surface.
  • a polarizing layer may be attached to the second surface of the first substrate and/or the second surface of the second substrate.
  • the polarizing layer that can be attached to the second surface of the first substrate may be referred to as a first polarizing layer
  • the polarizing layer that can be attached to the second surface of the second substrate may be referred to as a second polarizing layer. have.
  • the first surface of the substrate means any one of the main surface and the opposite surface of the substrate
  • the second surface means the other surface of the main surface and the opposite surface of the substrate.
  • the first and second polymer film substrates may be disposed so that their first surfaces face each other.
  • the light modulation device of the present application may include, for example, a -C plate in at least one of between the light modulation layer and the first polymer film and/or between the light modulation layer and the second polymer film substrate.
  • a -C plate in at least one of between the light modulation layer and the first polymer film and/or between the light modulation layer and the second polymer film substrate.
  • the -C plate may be present in only one of the positions mentioned above, or may be present in two or more positions.
  • nx is a refractive index in the slow axis direction of the layer
  • ny is a refractive index in the fast axis direction
  • nz is a refractive index in the normal direction of a plane formed by the slow axis and the fast axis.
  • the plane phase difference is about 30 nm or less, about 25 nm or less, about 20 nm or less, about 15 nm or less, about 10 nm or less, about 5 nm or less, about 4 nm or less, about 3 nm It may be less than or equal to about 2 nm, less than or equal to about 1 nm, or greater than 0 nm.
  • the optical modulation device of the present application as shown in Figure 1, the first polarizing layer 101, the first polymer film substrate 102, -C plate 600, and an adhesive layer or an adhesive layer 103
  • the first substrate 100, the light modulation layer 300 and the liquid crystal alignment layer 203, the second polymer film substrate 202, and the second polarizing layer 201 are sequentially formed. ) Can be included.
  • the optical modulation device of the present application as shown in FIG. 2, a first substrate on which a first polarizing layer 101, a first polymer film substrate 102, and an adhesive layer or an adhesive layer 103 are sequentially formed ( 100), the second substrate 200 in which the optical modulation layer 300 and the liquid crystal alignment layer 203, the -C plate 600, the second polymer film substrate 202 and the second polarizing layer 201 are sequentially formed It may include.
  • the optical modulation device of the present application includes a first polarizing layer 101, a first polymer film substrate 102, a -C plate 600 and an adhesive layer or an adhesive layer 103 as shown in FIG. 3.
  • the first substrate 100, the light modulation layer 300 and the liquid crystal alignment layer 203, the -C plate 600, the second polymer film substrate 202 and the second polarizing layer 201 are sequentially formed. It may include a second substrate 200 that has been formed.
  • any one of the first polarizing layer 101 and the second polarizing layer 201 may be omitted.
  • the present inventors as described above, by appropriately arranging a compensation film, for example, a -C plate on the first substrate and/or the second substrate in the above-described position, and controlling the characteristics described later, which can occur in the optical modulation device. It was confirmed that light leakage during side observation can be prevented.
  • a compensation film for example, a -C plate
  • the -C plate may have, for example, the absolute value C of the phase difference in the thickness direction satisfying Condition 1 below.
  • the retardation in the thickness direction of the -C plate may be a negative value.
  • D may mean a value of the retardation in the thickness direction x (average refractive index of the liquid crystal compound included in the light modulation layer/average refractive index of the -C plate) at the time of vertical alignment of the light modulation layer.
  • the condition 1 is, for example, in order to solve the problem that light leakage occurs while the phase difference of the light modulation layer is expressed when the light modulation device of the present application is viewed from an inclination angle, a compensation film, for example, -C plate May be related to controlling the characteristics of the -C plate so as to cancel the phase difference of the light modulation layer.
  • C of the condition 1 is D ⁇ 1.19 or less, D ⁇ 1.18 or less, D ⁇ 1.17 or less, D ⁇ 1.16 or less, D ⁇ 1.15 or less, D ⁇ 1.14 or less, D ⁇ 1.13 or less, D ⁇ 1.12 or less, D ⁇ 1.11 or less, D ⁇ 1.10 or less, D ⁇ 1.09 or less, D ⁇ 1.08 or less, D ⁇ 1.07 or less, D ⁇ 1.06 or less, D ⁇ 1.05 or less, D ⁇ 1.04 or less, D ⁇ 1.03 or less, D ⁇ 1.02 or less, or D ⁇ 1.01 or less, D ⁇ 0.1 or more, D ⁇ 0.2 or more, D ⁇ 0.3 or more, D ⁇ 0.4 or more, D ⁇ 0.5 or more, D ⁇ 0.6 or more, D ⁇ 0.7 or more, D ⁇ 0.8 or more, or D ⁇ 0.9 or more have.
  • the characteristics of the -C plate and the light modulation layer may be designed to satisfy condition 1 in consideration of, for example, light leakage in a blocking mode and/or a change in color of an inclination angle in a transmission mode
  • the vertical alignment of the light modulation layer may be an initial alignment of the light modulation layer, as described later.
  • the average refractive index of the liquid crystal compound included in the light modulation layer in the above can be measured by the method of Evaluation Example 4 below.
  • the absolute value (C) of the retardation in the thickness direction of the -C plate which is C of the condition 1, may be in a range of, for example, 100 nm to 950 nm. In other examples, the range is 150 nm or more, 200 nm or more, 250 nm or more, 300 nm or more, 350 nm or more, 400 nm or more, 450 nm or more, 500 nm or more, 550 nm or more, 600 nm or more, 650 nm or more, or It may be 700 nm or more, 900 nm or less, 850 nm or less, 800 nm or less, 750 nm or less, 700 nm or less, 650 nm or less, 600 nm or less, or 550 nm or less.
  • C of condition 1 is the absolute value of the retardation in the thickness direction of the -C plate of one layer when one layer is introduced as shown in FIG. 1 or 2, and two layers are introduced as shown in FIG. 3, or When three or more layers are introduced, the phase difference in the thickness direction of the entire -C plate may mean an absolute value of the sum.
  • the -C plate may be formed by, for example, mixing polyamide in a solvent, but may be used without limitation as long as it has the above-described characteristics.
  • the polyamide may be formed by polymerizing 2,2'-bis(trifluoromethyl)-5,5'-biphenyldiamine with isophthalic acid and/or terephthalic acid.
  • the solvent may be dimethylacetamide in one example.
  • the polyamide may be included, for example, in the range of about 4% to 10% by weight with respect to the solvent, and in another example, 4.5% by weight or more, 5% by weight or more, 9% by weight or less, 8% by weight or less , 7% by weight or less, 6% by weight or less, or 5.5% by weight or less may be included.
  • the solution formed by blending polyamide in a solvent may be coated on a polymer film substrate or a conductive layer and coated, for example, by a bar coating method.
  • the -C plate layer formed by the coating may be cured by thermal curing or ultraviolet curing.
  • the -C plate may have a thickness after curing in a range of, for example, 1 ⁇ m to 15 ⁇ m. In another example, 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 14 ⁇ m or less, 13 ⁇ m or less, 12 ⁇ m or less, 11 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less, 9 ⁇ m or less, 8 ⁇ m or less, or 7 ⁇ m It can be below.
  • the retardation (R th ) in the thickness direction of the optical modulation layer can be derived by Equation 2 as described above.
  • R th may be the retardation in the thickness direction
  • d may be the thickness of the layer
  • n y may be the refractive index in the fast axis direction of the layer
  • n z may be the refractive index in the thickness direction of the layer.
  • d may be, for example, the thickness of the light modulation layer, which may generally substantially coincide with the height of the spacer.
  • the height of the spacer can be checked using a measuring device (Optical profiler, Nano system, Nano View-E1000).
  • the retardation value in the thickness direction of the optical modulation layer may be in a range of about 500 nm to 900 nm, for example. In another example, it may be about 550 nm or more, about 600 nm or more, about 650 nm or more, about 700 nm or more, or about 750 nm or more, or about 850 nm or less, or about 800 nm or less.
  • the average refractive index of the liquid crystal compound included in the light modulation layer and the average refractive index of the -C plate can be confirmed using an Abbe refractometer, and the specific method may be according to the method disclosed in Evaluation Example 4 below.
  • the average refractive index of the liquid crystal compound included in the light modulation layer may be in the range of 0.5 to 3.5, for example. In another example, it may be 1 or more, 1.1 or more, 1.2 or more, 1.3 or more, 1.4 or more, 1.5 or more, 3 or less, 2.5 or less, 2 or less, 1.9 or less, 1.8 or less, 1.7 or less, or 1.6 or less.
  • the average refractive index of the -C plate may be, for example, in the range of 0.5 to 3.5. In another example, it may be 1 or more, 1.2 or more, 1.3 or more, 1.4 or more, 1.5 or more, or 1.6 or more, or 3 or less, 2.5 or less, 2 or less, 1.9 or less, 1.8 or less, or 1.7 or less.
  • the -C plate having the above characteristics in an appropriate position, even when the anisotropic film substrate described later is applied as the first and second polymer film substrates, the light leakage to the side is controlled while the It is possible to solve the problem that the compensation effect is distorted by the optical properties of the anisotropic film substrate.
  • the first and/or second polymer film substrate may be anisotropic.
  • each of the first and/or second polymer film substrates may have a plane retardation of 500 nm or more with respect to a wavelength of 550 nm.
  • it may be 1000 nm or more, 2000 nm or more, 3000 nm or more, 4000 nm or more, 5000 nm or more, 6000 nm or more, 7000 nm or more, 8000 nm or more, 9000 nm or more, or 10000 nm or more, or 50000 nm or less, 40000 nm or less, 30000 nm or less, 20000 nm or less, or 15000 nm or less. , But is not limited thereto.
  • PET ethylene terephthalate
  • the effect of preventing side light leakage by appropriately introducing the above-described -C plate together with the anisotropic film substrate as described above may be further improved according to the content of the light modulation device of the present application to be described later.
  • the first and second polymer film substrates may be included in the device so that the slow axes of the first and second polymer film substrates have a specific positional relationship.
  • the first and second polymer film substrates may have a slow axis of each other horizontal.
  • the first and/or second polymer film substrates of the present application may include, for example, first and/or second polarizing layers on one surface of the polymer film substrate, respectively.
  • the polarizing layer may mean a device that converts natural or non-polarized light into polarized light.
  • the polarizing layer may be a linear polarizing layer.
  • the linear polarization layer refers to a case in which the selectively transmitted light is linearly polarized light vibrating in any one direction, and the selectively absorbed or reflected light is linearly polarized light that vibrates in a direction orthogonal to the vibration direction of the linearly polarized light. That is, the linear polarizer may have a transmission axis and an absorption axis or a reflection axis orthogonal to the plane direction.
  • the polarizing layer may be an absorption type polarizing layer or a reflective polarizing layer.
  • the absorption-type polarizing layer for example, a polarizing layer in which iodine is dyed on a polymeric stretched film such as a PVA (PVA means polyvinyl alcohol in the present specification) stretched film, or a liquid crystal polymerized in an aligned state as a host
  • a guest-host type polarizing layer using an anisotropic dye arranged according to the alignment of the liquid crystal as a guest may be used, but the present invention is not limited thereto.
  • a reflective polarizing layer for example, a reflective polarizing layer known as DBEF (Dual Brightness Enhancement Film) or a reflective polarizing layer formed by coating a liquid crystal compound such as LLC (Lyotropic liquid crystal) may be used. However, it is not limited thereto.
  • absorption axes of the first polarizing layer and the second polarizing layer may be disposed so as to be perpendicular to each other.
  • the optical modulation device of the present application can provide an optical modulation device exhibiting excellent transmittance variable effect while effectively implementing a dark state by controlling light leakage in all directions, especially when in a blocking mode through such an arrangement.
  • the absorption axis may be vertical or horizontal to the slow axis of the polymer film substrate.
  • the optical modulation device of the present application has a front transmittance of 60% or less, 55% or less, 50% or less, 45% or less, 40% or less, 35% or less, 30% or less, 25 % Or less, 20% or less, 15% or less, 10% or less, 5% or less, 4% or less, 3% or less, 2% or less, 1% or less, 0.9% or less, 0.8% or less, 0.7% or less, 0.6% or less , 0.5% or less, 0.4% or less, or may be 0.3% or less.
  • the lower the front transmittance is, the more advantageous, the lower limit of the front transmittance in the cut-off mode state is not particularly limited.
  • the upper limit of the transmittance in the transmittance mode state is about 100%, and the front transmittance in the cut-off mode state
  • the lower limit of may be about 0%.
  • the optical modulation device of the present application may have a front transmittance of 20% or more in a transmission mode, and in another example, 21% or more, 22% or more, 23% or more, 24% or more, 25% or more, 30 % Or more, 35% or more, 40% or more, 45% or more, 50% or more, 55% or more, 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, or 80% or more. Since the higher the front transmittance in the transmission mode is more advantageous, the upper limit of the front transmittance in the transmission mode state is not particularly limited, and in one example, the upper limit of the front transmittance in the transmission mode state may be about 100%.
  • the optical modulation device of the present application has a difference in front transmittance of 15% or more, 16% or more, 17% or more, 18% or more, 19% or more, 20% or more, in the transmission mode and the blocking mode state, 25% or more, 30% or more, 35% or more, or 40% or more, or 90% or less, 85% or less, 80% or less, 75% or less, 70% or less, 65% or less, 60% or less, 55% or less, It may be 50% or less or 45% or less.
  • the front transmittance may be, for example, a straight light transmittance.
  • the straight light transmittance may be a percentage of a ratio of light transmitted in the same direction as the incident direction with respect to the light incident on the optical modulation device. For example, if the device is in the form of a film or sheet, the percentage of light that has passed through the device in a direction parallel to the normal direction among the light incident in a direction parallel to the z-axis direction, which is a normal direction of the film or sheet surface, It can be defined as the frontal transmittance.
  • the front transmittance is, respectively, a front transmittance or reflectance in a visible light region, for example, about 400 nm to 700 nm or about 380 nm to 780 nm in any one wavelength, a front transmittance or reflectance for the entire visible light region, or the visible light region It may be the maximum or minimum front transmittance or reflectance among the front transmittance or reflectance for the whole, or the average value of the front transmittance or the average value of the reflectance in the visible light region. In addition, in another example, the front transmittance may be a front transmittance for light having a wavelength of about 550 nm.
  • the optical modulation device of the present application may have a maximum transmittance value of less than 10% in the blocking mode.
  • the inclination angle transmittance is the reference surface of the measurement target (e.g., the reference surface is a surface of a polarizing layer of a light modulation device, a polymer film substrate, a light modulation layer, a -C plate, an adhesive layer (or an adhesive layer), or a liquid crystal alignment layer) It may be the transmittance of light passing through the measurement object parallel to the direction of the axis where the inclination angle from the z-axis direction, which is the normal direction of), is ⁇ , and the maximum value of the inclination angle transmittance is the transmittance of the light at the inclination angle ⁇ .
  • the inclination angle ⁇ and the moving angle ⁇ may be the same as in FIG. 6. In another example, it may be less than 9%, less than 8%, or less than 7%, 0% or more, 1% or more, 2% or more, 3% or more, 4% or more, 5% or more, or 6% or more, but is limited thereto. It is not.
  • an interval between the first and second polymer film substrates disposed opposite to each other may be maintained by a spacer in the form of a partition wall.
  • the gap G between the first and second polymer film substrates is defined as the spacer 500 in the form of a partition wall. You can keep it.
  • the light modulation layer 300 may exist in a region where the spacer 500 does not exist.
  • the shape and arrangement of the spacers may be appropriately designed within a range capable of maintaining a certain distance between the second substrate and the first substrate, for example.
  • the spacer of the present application may exist to form a partition in the shape of a partition wall or may exist in which two or more pillars are spaced apart, but is not limited thereto.
  • the spacer may have a square, triangular, or honeycomb partition wall shape.
  • a rectangular partition wall shape may be appropriate, and a square or rectangular partition wall shape may be appropriate, but is not limited thereto.
  • the arrangement method of the spacers for example, pitch, line width, height, and area ratio in the upper or second substrate may be appropriately selected within a range not impairing the purpose of the present application.
  • the area ratio means the percentage of the area in which the spacer is formed relative to the total area of the first surface of the second substrate.
  • the term Pitch refers to a distance between sides that face each other or between a vertex and a side that face each other, which is observed when the spacer is observed from the top.
  • observing the spacer from the top means observing the spacer parallel to the normal direction of the surface of the polymer film substrate formed with the spacer.
  • the term pitch may mean a vertical distance between a vertex of a triangle and a side facing the vertex.
  • the term pitch may mean the length of each side of the rectangle, and when the lengths of each side of the rectangle are all the same (that is, when the rectangle is a square), the length of the same side is pitch
  • the pitch When the length of each side is not equal (for example, when the square is a rectangle), the arithmetic average of the lengths of all sides can be defined as the pitch.
  • the term pitch may mean the spacing of the facing sides of the hexagon, and when the spacings of the facing sides are all the same, the spacing of the same sides
  • the pitch When the length of is defined as a pitch, and the spacing of each side is not the same, the arithmetic average of the lengths of the spacing of all sides may be defined as the pitch.
  • the pitch of the spacer may be, for example, 50 ⁇ m to 500 ⁇ m, and in another example, 100 ⁇ m or more, 150 ⁇ m or more, 200 ⁇ m or more, 250 ⁇ m or more, 300 ⁇ m or more, 350 ⁇ m or more, or 450 ⁇ m It may be less than or equal to 400 ⁇ m or less than or equal to 350 ⁇ m.
  • the term line width refers to a dimension identified in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the partition wall when the spacer is observed from the top.
  • the line width of the spacer may be, for example, 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, and in other examples, 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 9 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, 11 ⁇ m or more, 12 ⁇ m or more, 13 ⁇ m or more, 14 ⁇ m or more, 15 ⁇ m or more, 16 ⁇ m or more, 45 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, 35 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, 25 ⁇ m or less , 20 ⁇ m or less, 19 ⁇ m or less, 18 ⁇ m or less, 17 ⁇ m or less, or 16 ⁇ m or less.
  • spacer height generally substantially matches the cell gap of the light modulation layer, and refers to the dimension of the spacer measured in the normal direction of the surface of the polymer film substrate mentioned above.
  • the height of the spacer may be adjusted in consideration of a distance between the first substrate and the second substrate.
  • the height of the spacer may be 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, and in another example, 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, or 8 ⁇ m or more, or 19 ⁇ m or less, 18 ⁇ m or less, 17 ⁇ m or less, 16 ⁇ m or less, 15 ⁇ m or less, 14 ⁇ m or less, 13 ⁇ m or less, 12 ⁇ m or less, 11 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less, 9 ⁇ m or less, 8 ⁇ m or less, 7 ⁇ m or less Or it may be 6 ⁇ m or less.
  • the height of the spacer may be approximately the same as the thickness of the optical modulation layer.
  • the term area ratio is a value obtained by multiplying the ratio of the area (B) where the spacer is formed among the area (A) of the polymer film substrate when the area of the polymer film substrate is A and the area where the spacer is formed is B. , That is, it means 100 ⁇ B/A.
  • the area ratio of the spacer may be about 0.1% to 50% with respect to the first or second polymer film substrate.
  • the adhesion (or adhesion) of the first and second polymer film substrates may increase.
  • the spacer may include, for example, a curable resin.
  • the curable resin may be, for example, a heat curable resin or a photocurable resin, such as an ultraviolet curable resin, but is not limited thereto.
  • the heat-curable resin may be, for example, a silicone resin, a silicon resin, a fran resin, a polyurethane resin, an epoxy resin, an amino resin, a phenol resin, a urea resin, a polyester resin, or a melamine resin, but is not limited thereto.
  • the UV curable resin is typically an acrylic polymer, such as a polyester acrylate polymer, a polystyrene acrylate polymer, an epoxy acrylate polymer, a polyurethane acrylate polymer, a polybutadiene acrylate polymer, a silicone acrylate polymer or an alkyl acrylate. Polymers and the like may be used, but are not limited thereto.
  • the spacer may be formed using an acrylic polymer, more specifically a polyester-based acrylate polymer, but is not limited thereto, and may be formed using a silicone polymer in another example.
  • the spacer is formed using a silicone polymer
  • the silicone polymer remaining in the concave region of the spacer may serve as a vertical alignment layer
  • an additional vertical alignment layer may not be used on the substrate with the spacer as described later.
  • the silicone polymer for example, a known polymer having a bond of silicon and oxygen (Si-O-Si) as a main axis, for example, polydimethylsiloxane (PDMS) may be used, but is not limited thereto.
  • This application provides an optical modulation device with appropriate control of the shape and/or arrangement of the spacers as described above, whereby the cell gap is properly maintained, the adhesion (or adhesion) of the upper and lower film substrates is excellent, and light leakage in the blocking mode is also properly controlled. Can provide.
  • the light modulation layer is a layer including at least a liquid crystal compound, and may mean a liquid crystal layer capable of controlling an alignment state of the liquid crystal compound through application of an external signal or the like.
  • the liquid crystal compound may be, for example, a nematic liquid crystal compound, a smectic liquid crystal compound, or a cholesteric liquid crystal compound, and the orientation direction thereof may be changed by application of an external signal. If there is, it is not limited.
  • the liquid crystal compound may be, for example, a compound that does not have a polymerizable group or a crosslinkable group, or a compound that is not polymerized or crosslinked even if it has a polymerizable group or a crosslinkable group so that the orientation direction thereof can be changed by the application of an external signal.
  • the light modulation layer of the present application may further include, for example, a dichroic dye together with the liquid crystal compound.
  • a dichroic dye may mean a material capable of intensively absorbing and/or modifying light in at least a part or the entire range in a visible light region, for example, 400 nm to 700 nm wavelength range
  • the term ⁇ The dichroic dye may mean a material capable of anisotropic absorption of light in at least a part or the entire range of the visible light region.
  • a dye for example, an azo dye or an anthraquinone dye is known, but is not limited thereto.
  • the light modulation layer is a liquid crystal layer including a liquid crystal compound and a dichroic dye, and may be a so-called guest host liquid crystal cell.
  • the term ⁇ GHLC layer'' may refer to a functional layer in which dichroic dyes are arranged together according to the arrangement of liquid crystals and exhibits anisotropic light absorption characteristics with respect to the alignment direction of the dichroic dye and the direction perpendicular to the alignment direction. .
  • a dichroic dye is a material whose absorption rate of light varies depending on the polarization direction. If the absorption rate of light polarized in the long axis direction is large, it is called a p-type dye, and if the absorption rate of light polarized in the minor axis direction is large, it is called an n-type dye. It can be called. In one example, when a p-type dye is used, polarized light vibrating in the long axis direction of the dye is absorbed, and polarized light vibrating in the short axis direction of the dye is less absorbed and thus can be transmitted. Unless otherwise specified, the dichroic dye is assumed to be a p-type dye.
  • the initial alignment is vertical alignment
  • the vertical alignment state is designed to be changed to a horizontal alignment state by the application of an external signal. It could be for a device.
  • the initial orientation is an orientation state when no external signal is applied to the optical modulation layer.
  • the term vertical alignment is a state in which a director of the optical modulation layer or a director of a liquid crystal compound in the optical modulation layer is arranged substantially perpendicular to the plane of the optical modulation layer, for example, the optical modulation layer
  • An angle formed by the z-axis, which is the normal of the surface of, and the director may be in the range of about 80 degrees to 100 degrees or 85 degrees to 95 degrees, or about 90 degrees.
  • the term horizontal alignment may mean a state in which a director of the light modulation layer or a director of a liquid crystal compound in the light modulation layer is arranged substantially parallel to the reference plane of the light modulation layer, for example, the direction
  • the angle between the ruler and the reference plane of the light modulation layer may be in the range of about 0° to 10° or about 0° to 5°, or about 0°.
  • the term director of the optical modulation layer or the director of the liquid crystal compound may mean an optical axis or a slow axis of the optical modulation layer.
  • the optical axis or the slow axis may mean a long axis direction when the liquid crystal molecules are in the shape of a rod, and when the liquid crystal molecules have a disc shape, it may mean an axis in the normal direction of the disk plane,
  • a plurality of liquid crystal compounds having different directors are included in the light modulation layer, it may mean a vector sum of directors of the liquid crystal compound.
  • the optical modulation layer may be designed to implement a twist orientation mode.
  • the light modulation layer may include a chiral dopant together with the liquid crystal compound.
  • the term twist alignment mode may mean a spiral structure in which the directors of the liquid crystal compounds are twisted along an imaginary spiral axis to form a layer and are aligned.
  • the twist orientation mode may be implemented in the above-described vertical and/or horizontal orientation mode. For example, in the vertical twist alignment mode, individual liquid crystal compounds are vertically aligned and twisted along a spiral axis to form a layer, and in the horizontal twist alignment mode, individual liquid crystal compounds are horizontally aligned and twisted along the spiral axis. It can mean a layered state.
  • a ratio (d/p) of a thickness (d, cell gap) and a pitch (p) of the optical modulation layer may be, for example, 1 or less. If the ratio (d/p) exceeds 1, a problem such as a finger domain may occur, and thus the range may be adjusted as much as possible.
  • the ratio (d/p) is in another example about 0.95 or less, about 0.9 or less, about 0.85 or less, about 0.8 or less, about 0.75 or less, about 0.7 or less, about 0.65 or less, about 0.6 or less, about 0.55 or less, about 0.5 or less , About 0.45 or less, about 0.4 or less, or about 0.35 or less, or about 0.1 or more, about 1.15 or more, about 0.2 or more, about 0.25 or more, about 0.3 or more, or about 0.35 or more.
  • the thickness d of the optical modulation layer may have the same meaning as a cell gap in the optical modulation device.
  • the pitch (p) of the optical modulation layer in the twist orientation mode can be measured by a measurement method using a wedge cell, and specifically, a simple method for accurate measurements of the cholesteric pitch using a stripe-wedge Grandjean- such as D. Podolskyy. Cano cells (Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 8 ⁇ 2008, 789-791) can be measured by the method described.
  • the optical modulation layer may further include a so-called chiral dopant so that the optical modulation layer can implement a twist mode.
  • the chiral dopant that may be included in the light modulation layer may be used without particular limitation as long as it can induce a desired twisting without impairing liquid crystal properties, for example, nematic regularity. .
  • the chiral dopant for inducing rotation in the liquid crystal molecule needs to include at least chirality in the molecular structure.
  • the chiral dopant is, for example, a compound having one or two or more asymmetric carbons, a compound having an asymmetric point on a heteroatom such as chiral amine or chiral sulfoxide, or cumulene.
  • a compound having an axially asymmetric, optically active site having an axial subsidiary such as binaphthol.
  • the chiral dopant may be, for example, a low molecular weight compound having a molecular weight of 1,500 or less.
  • a commercially available chiral nematic liquid crystal for example, a chiral dopant liquid crystal S811 sold by Merck or LC756 of BASF may be applied.
  • the application rate of the chiral dopant is not particularly limited as long as it can achieve the desired ratio (d/p).
  • the content (% by weight) of the chiral dopant is calculated by the formula of 100/(Helixcal Twisting power (HTP) ⁇ pitch (nm)), and may be selected in an appropriate ratio in consideration of the desired pitch (p).
  • the light modulation layer may include a liquid crystal compound having a negative dielectric anisotropy, or the light modulation layer may exhibit the aforementioned dielectric anisotropy.
  • the absolute value of dielectric anisotropy may be appropriately selected in consideration of the purpose of the present application.
  • the term "dielectric anisotropy ( ⁇ )" may mean the difference ( ⁇ // - ⁇ ) between the horizontal permittivity ( ⁇ //) and the vertical permittivity ( ⁇ ).
  • the term horizontal permittivity ( ⁇ //) refers to a dielectric constant value measured along the direction of the electric field while applying a voltage so that the direction of the liquid crystal molecules and the direction of the electric field by the applied voltage are substantially horizontal
  • the vertical permittivity ( ⁇ ) refers to a dielectric constant value measured along the direction of the electric field in a state in which a voltage is applied so that the direction of the liquid crystal molecules and the direction of the electric field by the applied voltage are substantially perpendicular.
  • the liquid crystal layer may include a liquid crystal compound having a refractive index anisotropy (n ⁇ ) in the range of about 0.04 to 0.15, or the liquid crystal layer may exhibit the aforementioned refractive index anisotropy.
  • the refractive index anisotropy (n ⁇ ) referred to in the present application is the difference (ne-no) between the abnormal refractive index (ne, extraordinary refractive index) and the normal refractive index (no, ordinary refractive index), which can be confirmed using an Abbe refractometer.
  • a specific method follows the method disclosed in Evaluation Example 4 below.
  • the refractive index anisotropy (n ⁇ ) may be about 0.14 or less, 0.13 or less, 0.12 or less, 0.11 or less, or 0.1 or less, or 0.05 or more, 0.06 or more, 0.07 or more, 0.08 or more, or 0.09 or more.
  • refractive index anisotropy (n ⁇ is the difference (ne-no) between the abnormal refractive index (ne, extraordinary refractive index) and the normal refractive index (no, ordinary refractive index), which can be confirmed using an Abbe refractometer.
  • n ⁇ refractive index anisotropy
  • the thickness of the optical modulation layer of the present application may be appropriately selected in consideration of the purpose of the present application.
  • the thickness of the light modulation layer may be about 15 ⁇ m or less.
  • the thickness is about 14 ⁇ m or less, 13 ⁇ m or less, 12 ⁇ m or less, 11 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less, 9 ⁇ m or less, 8 ⁇ m or less, or 7 ⁇ m or less, or 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m It may be greater than or equal to 4 ⁇ m, greater than or equal to 5 ⁇ m, greater than or equal to 6 ⁇ m, or greater than or equal to 7 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • a device having a large difference in front transmittance in the transmission mode and the blocking mode that is, a device having excellent transmittance variable characteristics can be implemented.
  • an adhesive layer or an adhesive layer may be formed on one surface of the first polymer film substrate.
  • the adhesive layer or pressure-sensitive adhesive layer may include an adhesive or pressure-sensitive adhesive having a vertical orientation force.
  • the term adhesive or pressure-sensitive adhesive having a vertical alignment force may refer to a material having both vertical alignment force and adhesion (or adhesion) to liquid crystal molecules.
  • the adhesive or pressure-sensitive adhesive having a vertical alignment force may be formed on at least one of the surface of the first polymer film substrate and the surface of the second polymer film substrate.
  • an adhesive or pressure-sensitive adhesive having a vertical alignment force may be present on one surface of the first polymer film substrate, and a liquid crystal alignment layer may be formed on one surface of the second polymer film substrate.
  • the adhesive or pressure-sensitive adhesive having a vertical orientation force for example, a silicone adhesive or pressure-sensitive adhesive may be used.
  • a silicone adhesive or pressure-sensitive adhesive a cured product of a composition including a curable silicone compound may be used.
  • the type of the curable silicone compound is not particularly limited, and for example, a heat curable silicone compound or an ultraviolet curable silicone compound may be used.
  • the curable silicone composition is an addition-curable silicone composition, wherein (1) an organopolysiloxane containing two or more alkenyl groups in a molecule, and (2) an organopolysiloxane containing two or more silicon-bonded hydrogen atoms in a molecule. It may include.
  • the silicone compound as described above can form a cured product by addition reaction in the presence of a catalyst such as a platinum catalyst.
  • the (1) organopolysiloxane contains at least two alkenyl groups in one molecule as a main component constituting the cured silicone product.
  • specific examples of the alkenyl group include vinyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group or heptenyl group, of which vinyl group is usually applied, but is not limited thereto.
  • the bonding position of the alkenyl group described above is not particularly limited.
  • the alkenyl group may be bonded to the end of the molecular chain and/or to the side chain of the molecular chain.
  • examples of the substituents that may be included in addition to the above alkenyl include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group or heptyl group; Aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group or naphthyl group; Aralkyl groups such as a benzyl group or a phenentyl group; And halogen-substituted alkyl groups such as a chloromethyl group, a 3-chloropropyl group, or a 3,3,3-trifluoropropyl group, among which a methyl group or a phenyl group is usually applied, but is not limited thereto.
  • alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group or heptyl group
  • Aryl groups such as phen
  • the molecular structure of the (1) organopolysiloxane is not particularly limited, and may have any shape, such as straight chain, branched, cyclic, reticulated, or partially branched. In general, among the molecular structures described above, those having a particularly straight-chain molecular structure are applied, but are not limited thereto.
  • organopolysiloxane examples include trimethylsiloxane group blocking at both ends of the molecular chain, dimethylsiloxane-methylvinylsiloxane copolymer, blocking trimethylsiloxane groups at both ends of the molecular chain, methylvinylpolysiloxane, blocking trimethylsiloxane groups at both ends of the molecular chain Dimethylsiloxane-methylvinylsiloxane-methylphenylsiloxane copolymer, blockade of dimethylvinylsiloxane groups at both ends of the molecular chain dimethylpolysiloxane, blockade of dimethylvinylsiloxane groups at both ends of the molecular chain Methylvinylpolysiloxane, blockade of dimethylvinylsiloxane groups at both ends of the molecular chain dimethylsiloxane-methyl Vinylsiloxane copolymer
  • Ganopolysiloxane copolymer an organopolysiloxane copolymer comprising a siloxane unit represented by R 1 R 2 SiO 2/2 and a siloxane unit represented by R 1 SiO 3/2 or a siloxane unit represented by R 2 SiO 3/2 And a mixture of two or more of the above, but is not limited thereto.
  • R 1 is a hydrocarbon group other than an alkenyl group, specifically, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group or a heptyl group; Aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, or naphthyl group; Aralkyl groups such as a benzyl group or a phenentyl group; It may be a halogen-substituted alkyl group such as a chloromethyl group, a 3-chloropropyl group, or a 3,3,3-trifluoropropyl group.
  • R 2 is an alkenyl group, and specifically, may be a vinyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group or heptenyl group.
  • (2) organopolysiloxane may serve to crosslink the (1) organopolysiloxane.
  • the bonding position of the hydrogen atom is not particularly limited, and may be, for example, bonded to the end and/or side chain of the molecular chain.
  • the kind of substituents that may be included in addition to the silicon-bonded hydrogen atom is not particularly limited, and, for example, as mentioned in (1) organopolysiloxane, an alkyl group, an aryl group, Aralkyl group or halogen-substituted alkyl group, and the like, among which a methyl group or a phenyl group is usually applied, but is not limited thereto.
  • the molecular structure of the (2) organopolysiloxane is not particularly limited, and may have any shape, such as straight chain, branched, cyclic, reticulated, or partially branched.
  • the molecular structures as described above those having a linear molecular structure are usually applied, but are not limited thereto.
  • organopolysiloxane More specific examples of the (2) organopolysiloxane include methylhydrogenpolysiloxane at both ends of the molecular chain, trimethylsiloxane group blocking at both ends of the molecular chain, dimethylsiloxane-methylhydrogen copolymer at both ends of the molecular chain, and trimethylsiloxane groups at both ends of the molecular chain.
  • R 1 is a hydrocarbon group other than an alkenyl group, specifically, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group or a heptyl group; Aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, or naphthyl group; Aralkyl groups such as a benzyl group or a phenentyl group; It may be a halogen-substituted alkyl group such as a chloromethyl group, a 3-chloropropyl group, or a 3,3,3-trifluoropropyl group.
  • an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group or a heptyl group
  • the content of the (2) organopolysiloxane is not particularly limited as long as it is included to the extent that appropriate curing can be achieved.
  • the (2) organopolysiloxane may be contained in an amount of 0.5 to 10 silicon-bonded hydrogen atoms per one alkenyl group contained in the (1) organopolysiloxane described above. In this range, curing can be sufficiently advanced and heat resistance can be secured.
  • the addition-curable silicone composition may further include platinum or a platinum compound as a catalyst for curing.
  • platinum or a platinum compound as a catalyst for curing.
  • the ratio of the catalyst may also be adjusted to a level at which proper curing can be achieved.
  • the addition-curable silicone composition may further contain an appropriate additive required from the viewpoint of improving storage stability, handling properties, and workability in an appropriate proportion.
  • the silicone composition may be a condensation-curable silicone composition, for example (a) an alkoxy group-containing siloxane polymer; And (b) a hydroxyl group-containing siloxane polymer.
  • the (a) siloxane polymer may be, for example, a compound represented by Formula 1 below.
  • R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group
  • R 3 represents an alkyl group
  • a and b each independently represent a number greater than or equal to 0 and less than 1
  • a+b represents a number greater than 0 and less than 2
  • c represents a number greater than 0 and less than 2
  • d represents a number greater than 0 and less than 4
  • a+b+c ⁇ 2+d is 4.
  • the monovalent hydrocarbon may be, for example, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a phenyl group, a benzyl group, or a tolyl group, and in this case, the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, It may be an isopropyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, or an octyl group.
  • the monovalent hydrocarbon group may be substituted with a known substituent such as a halogen, amino group, mercapto group, isocyanate group, glycidyl group, glycidoxy group, or ureido group.
  • a known substituent such as a halogen, amino group, mercapto group, isocyanate group, glycidyl group, glycidoxy group, or ureido group.
  • examples of the alkyl group of R 3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group.
  • examples of the alkyl groups include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group.
  • a methyl group or an ethyl group is usually applied, but is not limited thereto.
  • a branched or tertiary crosslinked siloxane polymer may be used. Further, in this (a) siloxane polymer, a hydroxyl group may remain within a range that does not impair the purpose, specifically within a range that does not inhibit the dealcoholization reaction.
  • the (a) siloxane polymer can be produced, for example, by hydrolyzing and condensing a polyfunctional alkoxysilane or a polyfunctional chlorosilane.
  • An average technician in this field can easily select an appropriate polyfunctional alkoxysilane or chlorosilane according to the desired (a) siloxane polymer, and can easily control the conditions of the hydrolysis and condensation reactions using the same.
  • an appropriate monofunctional alkoxy silane may be used in combination depending on the purpose.
  • Examples of the (a) siloxane polymer include commercially available organosiloxanes such as X40-9220 or X40-9225 from Shin-Etsu Silicon, XR31-B1410, XR31-B0270 or XR31-B2733 from GE Toray Silicon. Polymers can be used.
  • (b) hydroxyl group-containing siloxane polymer contained in the condensation-curable silicone composition for example, a compound represented by the following formula (2) may be used.
  • R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group, and when a plurality of R 5 and R 6 are each present, the above may be the same or different from each other.
  • n represents an integer of 5 to 2,000.
  • specific types of the monovalent hydrocarbon group include, for example, the same hydrocarbon group as in the case of Formula 1.
  • the (b) siloxane polymer can be produced, for example, by hydrolyzing and condensing dialkoxysilane and/or dichlorosilane.
  • An average person skilled in the art can easily select an appropriate dialkoxy silane or dichloro silane according to the desired (b) siloxane polymer, and can easily control the conditions of the hydrolysis and condensation reactions using the same.
  • a commercially available bifunctional organosiloxane polymer such as XC96-723, YF-3800, YF-3804, etc. from GE Toray Silicone can be used.
  • the addition-curable or condensation-curable silicone composition described above is an example of a material for forming the silicone pressure-sensitive adhesive or adhesive applied in the present application. That is, basically, all silicone pressure-sensitive adhesives or adhesives known in the industry as OCA or OCR can be applied in the present application.
  • the type of the pressure-sensitive adhesive or adhesive or the curable composition forming the same is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the intended use.
  • a solid, semi-solid or liquid pressure-sensitive adhesive or adhesive or curable composition may be used.
  • the solid or semi-solid pressure-sensitive adhesive or adhesive or curable composition may be cured before the object to be adhered (or tackified) is bonded.
  • the liquid pressure-sensitive adhesive or adhesive or curable composition is referred to as a so-called optical clear resin (OCR), and may be cured after the adhesion or adhesion object is bonded.
  • OCR optical clear resin
  • a so-called polydimethyl siloxane-based pressure-sensitive adhesive or adhesive or curable composition or a polymethylvinyl siloxane-based pressure-sensitive adhesive or adhesive or curable composition or alkoxy A silicone-based (Alkoxy silicone-based) adhesive, an adhesive, or a curable composition may be used, but is not limited thereto.
  • the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer or the adhesive layer is not particularly limited, and may be selected in an appropriate range for securing a desired adhesion or adhesion.
  • the thickness may be in the range of approximately 1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the thickness is 2 ⁇ m or more, 3 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 9 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, 45 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less , 35 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, 25 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, 15 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less.
  • the liquid crystal alignment layer may not be formed on the first polymer film substrate.
  • the optical modulation device of the present application may further include a conductive layer on one surface of the first and second polymer film substrates, as long as the effect of the present application is not obstructed.
  • a conductive layer may be formed between the adhesive layer or the pressure-sensitive adhesive layer and the first polymer film substrate, and between the liquid crystal alignment layer and the second polymer film substrate.
  • the -C plate is between the first polymer film substrate and the conductive layer, or between the conductive layer and the adhesive layer (or adhesive layer), or between the adhesive layer (or adhesive layer) and the light modulation layer. It may be disposed and/or disposed between the second polymer film substrate and the conductive layer, between the conductive layer and the liquid crystal alignment layer, or between the liquid crystal alignment layer and the light modulation layer.
  • the optical modulation device of the present application in one example, as shown in FIG. 5, a first polarizing layer 101, a first polymer film substrate 102, a conductive layer 400a, and a -C plate 600 are sequentially formed.
  • the -C plate 600 is disposed between, for example, the first polymer film substrate 102 and the conductive layer 400a, or the second polymer film substrate and the conductive layer It may be disposed between the layers 400b, but is not limited thereto.
  • the conductive layer may transfer an appropriate electric field to the light modulation layer so as to switch the alignment state of the liquid crystal compound of the light modulation layer.
  • the direction of the electric field may be a vertical or horizontal direction, for example, a thickness direction or a surface direction of the light modulation layer.
  • the conductive layer may be, for example, a transparent conductive layer, and the transparent conductive layer may be formed by depositing, for example, a conductive polymer, a conductive metal, a conductive nanowire, or a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • a transparent conductive layer may be formed by depositing, for example, a conductive polymer, a conductive metal, a conductive nanowire, or a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the optical modulation device as described above can be applied to various applications.
  • Applications to which the light modulation device can be applied include openings in closed spaces including buildings, containers, or vehicles such as windows or sunroofs, eyewear, or windows, and light shielding plates of organic light emitting devices (OLEDs). And the like can be exemplified.
  • the range of eyewear includes all eyewear formed so that an observer can observe the outside through a lens, such as general glasses, sunglasses, sports goggles or helmets, or wearable devices such as virtual reality or augmented reality experience devices. I can.
  • a typical application to which the optical modulation device of the present application can be applied may be a sunroof for a vehicle.
  • the optical modulation device may itself be a sunroof for a vehicle.
  • the optical modulation device or a vehicle sunroof mounted on the opening may be mounted and used.
  • the sunroof is a fixed or actuated (venting or sliding) opening in the ceiling of a vehicle, and may collectively refer to a device that can function to allow light or fresh air to flow into the interior of the vehicle. have.
  • the operating method of the sunroof is not particularly limited, for example, it may be manually operated or driven by a motor, and the shape, size, or style of the sunroof may be appropriately selected according to the intended use.
  • a sunroof is a pop-up type sunroof, a tile & slide type sunroof, an in-built type sunroof, a folding type sunroof, a top-mount type sunroof, and a panoramic roof.
  • a system type sunroof, a removable roof panel (t-tops or targa roofts) type sunroof, or a solar type sunroof may be exemplified, but is not limited thereto.
  • the exemplary sunroof of the present application may include the optical modulation device of the present application, and in this case, the details of the optical modulation device may be the same as those described in the item of the optical modulation device.
  • This application relates to an optical modulation device.
  • the present application can provide an optical modulation device that has excellent optical properties including a variable transmittance characteristic through characteristic control and proper arrangement of a compensation film, and an inclination angle light leakage is controlled in a blocking mode, thereby being applicable to various uses.
  • 1 to 5 are schematic diagrams of an exemplary optical modulation device of the present application.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an inclination angle and a moving angle.
  • FIG. 7 is a diagram showing a method for evaluating refractive index anisotropy.
  • the transmittance of the inclination angle (including the front surface ) in the cut-off mode (no voltage applied, 0V) was measured according to ASTM D1003 standard using a haze meter (NDH5000SP, Sekos).
  • the incident light is diffused light (DT, the sum of all the diffused and emitted light) and straight light (PT, excluding diffused light) by the measurement object. It is separated by the outgoing light in the front direction).
  • the diffused light and the straight light can be measured by condensing the light-receiving element in the integrating sphere. That is, through the above process, the total transmitted light TT may be defined as the sum of the diffused light DT and the straight light PT (DT+PT).
  • the total transmitted light means total transmittance.
  • the maximum value of the transmittance of the inclination angle (including the front surface) in the cut-off mode (0V) for the optical modulation devices of Examples and Comparative Examples is obtained by measuring the omnidirectional transmittance with respect to the front and inclination angles without applying voltage to the optical modulation device. It was set as the largest value among values.
  • the normal direction of the reference plane to be measured (for example, the reference plane may be a surface of a polarizing layer of a light modulation device, a polymer film substrate, a light modulation layer, a -C plate, an adhesive layer (or an adhesive layer) or a liquid crystal alignment layer)
  • the z-axis direction is set to 0 degrees, at -60 degrees, -45 degrees, -30 degrees, -15 degrees, 0 degrees (front), 15 degrees, 30 degrees, 45 degrees, and 60 degrees (the inclination angle ⁇ in FIG. 7).
  • the measurement results were measured while varying the moving angle ⁇ of FIG.
  • the plane retardation (Rin) of the polymer film was measured using Agilent's UV/VIS spectroscope 8453 equipment (based on a wavelength of 550 nm). Two polarizers are installed in a UV/VIS spectroscope so that their transmission axes are orthogonal to each other, and a polymer film is placed between the two polarizers so that the slow axis forms 45 degrees with the transmission axes of the two polarizers. The transmittance was measured. In the transmittance graph according to the wavelength, the phase retardation order of each peak was calculated.
  • Equation A the waveform satisfies Equation A below
  • Equation B the maximum peak Tmax condition in the Sine waveform satisfies Equation B below.
  • Equation C the following equations C are derived by arranging n and n+1 equations to eliminate R and arranging n into ⁇ n and ⁇ n+1 equations.
  • R is obtained for each of ⁇ n, ⁇ n+1, ⁇ n+2, and ⁇ n+3.
  • R is obtained for each of ⁇ n, ⁇ n+1, ⁇ n+2, and ⁇ n+3.
  • the Y value is the Rin value for light having a wavelength of 550 nm.
  • n ( ⁇ n -3 ⁇ n+1)/(2 ⁇ n+1 +1-2 ⁇ n)
  • R denotes a plane phase difference (Rin)
  • ⁇ denotes a wavelength
  • n denotes the peak order of a sine wave.
  • the thickness of the optical modulation layer coincides with the height of the spacer, and the height of the spacer was confirmed using a measuring device (Optical profiler, Nano system, Nano View-E1000).
  • the refractive index anisotropy ( ⁇ n) and the average refractive index of the light modulation layer or -C plate were evaluated in the following manner using an Abbe refractometer.
  • a vertical alignment layer is coated on the surfaces of the Abbe refractometer measuring prism and illumination prism, and the liquid crystal compound to be measured is applied to the measuring prism and covered with illumination prism.
  • the liquid crystal compound applied in the above process is only a liquid crystal compound to be applied to the light modulation layer that is not mixed with other materials such as dichroic dyes.
  • -C plate after applying or attaching -C plate material to the measuring prism of Abbe refractometer and the surface of illumination prism, measure it by covering it with illumination prism.
  • the difference (n e -n o ) may be defined as refractive index anisotropy, and the average value ((n e + n o )/2) may be defined as the average refractive index.
  • the reference wavelength at the time of the measurement is approximately 550 nm.
  • the first and second polymer film substrates a device was manufactured using a stretched PET (polyethylene terephthalate) film substrate (thickness: 145 ⁇ m, manufacturer: SKC).
  • the PET film substrate had a plane retardation with respect to light having a wavelength of 550 nm in the range of about 10,000 nm to 15,000 nm.
  • an ITO (Indium Tin Oxide) film (conductive layer) is deposited on one side of the first PET film substrate, and then the -C plate material is bar-coated on the ITO film, and then cured at about 100°C for 20 minutes to about 6 ⁇ m. A thick -C plate was formed. The retardation in the thickness direction of the -C plate was about -720 nm for light having a wavelength of 550 nm, and the average refractive index was 1.65.
  • the -C plate material is a polyamide obtained by polymerizing terephthalic acid, isophthalic acid and 2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-biphenyldiamine at approximately 5.3% by weight based on the dimethylacetamide solution. Prepared by blending.
  • a silicone pressure-sensitive adhesive (Shinetsu, KR3700) was bar-coated on the -C plate, and then cured at about 100° C. for 100 minutes to form a pressure-sensitive adhesive layer having a thickness of about 10 ⁇ m (first substrate).
  • an indium tin oxide (ITO) film (conductive layer) is deposited on one surface of the second PET film substrate, and a spacer in the form of a square partition wall for maintaining a cell gap on the ITO film (pitch: 350 ⁇ m, Height: 8 ⁇ m, line width: 16 ⁇ m, area ratio: 9%) was formed.
  • a polyimide vertical alignment film SE-5661LB3, Nissan
  • SE-5661LB3, Nissan having a thickness of approximately 100 nm was formed to control the initial orientation of the light modulation layer (liquid crystal layer)
  • rubbing treatment was performed with a rubbing cloth.
  • the rubbing direction was set to be horizontal to the slow axis of the lower PET film substrate (second substrate).
  • the pressure-sensitive adhesive layer of the first substrate and the alignment layer of the second substrate were disposed to face each other (Cell gap: 8 ⁇ m), and a liquid crystal material was injected therein, and a device was manufactured through a lamination process.
  • a liquid crystal material a chiral dopant (S811, Merck) is mixed with a liquid crystal compound (SHN-7002XX T12, JNC) having a negative dielectric anisotropy with a refractive index anisotropy ( ⁇ n) of approximately 0.094 and an average refractive index of 1.58.
  • S811, Merck a chiral dopant
  • SHN-7002XX T12, JNC liquid crystal compound having a negative dielectric anisotropy with a refractive index anisotropy ( ⁇ n) of approximately 0.094 and an average refractive index of 1.58.
  • ⁇ n refractive index anisotropy
  • the chiral dopant was mixed with respect to 100 parts by weight of the liquid crystal compound so that the chiral pitch was about 20 ⁇ m.
  • the retardation in the thickness direction of the optical modulation layer formed as described above was about 752 nm for light having a wavelength of 550 nm.
  • a first polarizing layer is attached to the surface of the first PET film substrate on which the ITO film (conductive layer) is not formed
  • a second polarizing layer is attached to the surface of the second PET film substrate on which the ITO film (conductive layer) is not formed.
  • a polarizing layer was attached.
  • a general PVA polarizing layer prepared through high temperature/stretching by adsorbing iodine on a PVA film was used.
  • the slow axis directions of the first and second PET film substrates and the absorption axis of the first polarizing layer are parallel to each other, and the absorption axis of the second polarizing layer is perpendicular to the absorption axis of the first polarizing layer. Placed.
  • first polarizing layer/first PET film substrate/ITO film/-C plate/adhesive layer/light modulation layer (liquid crystal layer)/alignment film/ITO film/second PET film substrate/second polarizing layer Branches were formed with optical modulation devices.
  • a light modulation device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a -C plate, an ITO film, and an adhesive layer were sequentially formed on one surface of the first PET film substrate.
  • the structure of the first polarizing layer/first PET film substrate/-C plate/ITO film/adhesive layer/light modulation layer (liquid crystal layer)/alignment film/ITO film/second PET film substrate/second polarizing layer Branches were formed with optical modulation devices.
  • a light modulation device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the -C plate was not formed between the ITO film and the adhesive layer of the first substrate, and was formed between the second polymer substrate and the ITO film of the second substrate. .
  • the structure of the first polarizing layer/first PET film substrate/ITO film/adhesive layer/light modulation layer (liquid crystal layer)/alignment film/ITO film/-C plate/second PET film substrate/second polarizing layer Branches were formed with optical modulation devices.
  • the cell gap is 6 ⁇ m (the height of the spacer is also 6 ⁇ m), and the retardation in the thickness direction of the optical modulation layer is
  • the optical modulation device was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the retardation in the thickness direction of the -C plate was about -540 nm with respect to the light having a wavelength of 550 nm.
  • first polarizing layer/first PET film substrate/-C plate/ITO film/adhesive layer/light modulation layer (liquid crystal layer)/alignment film/ITO film/second PET film substrate/second polarizing layer Branches were formed with optical modulation devices.
  • a light modulation device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that -C plate was not introduced.
  • a light modulation device having a structure of a first polarizing layer/first PET film substrate/ITO film/adhesive layer/light modulation layer (liquid crystal layer)/alignment film/ITO film/second PET film substrate/second polarizing layer was formed.
  • a light modulation device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the -C plate was disposed between the first polarizing layer and the first PET film substrate.
  • first polarizing layer/-C plate/first PET film substrate/ITO film/adhesive layer/light modulation layer (liquid crystal layer)/alignment film/ITO film/second PET film substrate/second polarizing layer Branches were formed with optical modulation devices.
  • the maximum value of the transmittance of the inclination angle (including the front surface) in the cut-off mode (0V) is the reference plane of the measurement target (for example, the reference plane is the optical modulation device in the state that no voltage is applied to the optical modulation device).
  • the polarizing layer polymer film substrate, light modulation layer, -C plate, adhesive layer (or adhesive layer), or the surface of a liquid crystal aligning layer) with a z-axis direction of 0 degrees, -60 degrees, -45 degrees
  • degrees -30 degrees, -15 degrees, 0 degrees (front), 15 degrees, 30 degrees, 45 degrees, and 60 degrees (inclination angle ⁇ in FIG. 6)
  • 100, 200 first substrate, second substrate

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Abstract

본 출원은 광변조 디바이스에 대한 것이다. 본 출원은 보상 필름의 특성 제어 및/또는 적절한 배치 등을 통해 투과율 가변 특성을 비롯한 광학 특성이 우수하고, 차단 모드에서 전 방위의 광 누설이 제어되어 다양한 용도로 적용 가능한 광변조 디바이스를 제공할 수 있다.

Description

광변조 디바이스
본 출원은 광변조 디바이스에 관한 것이다.
광변조 디바이스는 적어도 2개 이상의 다른 상태의 사이를 스위칭할 수 있는 디바이스를 의미한다. 이러한 디바이스는 예를 들면, 안경 또는 선글라스 등의 아이웨어(eyewear), 모바일 기기, 가상 현실(VR: Virtual Reality)용 기기, 증강현실(AR: Augmented Reality)용 기기와 같은 웨어러블(wearable) 디바이스 또는 차량의 선루프 등에 사용되는 등 그 용도가 점차 확대되고 있다.
광변조 디바이스는 일반적으로 광변조 필름층 및 상기 광변조 필름층의 일면 또는 양면에 배치된 편광층을 포함하는 구조를 가지며, 광변조 필름층은, 대향 배치된 2층의 기판과 그 기판의 사이에 위치하는 광변조층을 포함할 수 있다.
종래에는 기판으로 유리 기판과 같은 무기 기판이 적용되어 왔지만, 최근에는 전술한 다양한 용도에의 적용을 고려하여 기판으로 고분자 필름을 적용하려는 시도가 있다. 그러나 등방성 고분자 필름은, 그 제조 과정상 필름의 기계적 강도가 약하고, 크랙의 발생이나 열에 의한 수축도 쉽게 발생하는 문제점이 있다.
이에 따라 비등방성 고분자 필름을 기판으로 적용하여 상기 문제점을 해결하고자 하는 시도가 있다. 그렇지만, 비등방성 고분자 필름은, 상기 필름의 위상차에 의해 디바이스의 구동 성능, 예를 들어, 광변조 디바이스의 측면으로 빛이 누설되는 문제가 있다.
본 출원은 광변조 디바이스에 대한 것이다. 본 출원은, 투과율 가변 특성 등의 광학 특성이 우수하면서도, 차단 모드 등에서 전 방위의 광 누설이 제어되며, 기계적 물성 등이 우수하고, 크랙 등의 발생도 방지되어, 다양한 용도로 적용 가능한 광변조 디바이스를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 명세서에서 정의하는 각도는 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등의 오차를 감안하여 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에서 용어 수직, 평행, 직교, 수평 또는 임의의 수치 등은, 목적 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직, 평행, 직교, 수평 또는 임의의 수치를 의미하고, 예를 들면, 상기 각각의 경우는 약 ±10도 이내의 오차, 약 ±5도 이내의 오차, 약 ±3도 이내의 오차, 약 ±2도 이내의 오차, 약 ±1도 이내의 오차 또는 약 ±0.5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 해당 물성에 영향을 미치는 경우에 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 물성은 상온에서 측정한 물성이다.
본 명세서에서 용어 상온은 특별히 가온되거나 감온되지 않은 상태에서의 온도로서, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 예를 들면, 약 15℃ 이상, 18℃ 이상, 20℃ 이상 또는 약 23℃ 이상이면서, 약 27℃ 이하의 온도를 의미할 수 있다. 또한, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 온도의 단위는 ℃이다.
본 명세서에서 면상 위상차(R in)는 하기 수식 1로 계산된 값을 의미할 수 있고, 두께 방향 위상차(R th)는 하기 수식 2로 계산된 값을 의미할 수 있다.
[수식 1]
R in = d × (n x - n y)
[수식 2]
R th = d × (n z - n y)
수식 1 및 수식 2에서 R in은 면상 위상차일 수 있고, R th는 두께 방향 위상차일 수 있고, d는 층의 두께일 수 있으며, n x는 층의 지상축 방향의 굴절률일 수 있고, n y는 층의 진상축 방향의 굴절률로서, 상기 지상축 방향과 직교하는 면상 방향의 굴절률일 수 있으며, n z는 층의 두께 방향의 굴절률일 수 있다.
상기에서 용어 층은, 면상 위상차 및/또는 두께 방향 위상차 측정 대상의 층이다. 예를 들어, 상기 층은 편광층, 고분자 필름 기판, 광변조층, -C 플레이트, 접착제층(또는 점착제층) 또는 액정 배향막 등일 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 용어 경사각은 특별히 달리 규정하지 않는 한 다음과 같이 정의된다. 도 6에서 x축과 y축에 의해 형성되는 평면을 기준면(예를 들면, 기준면은 광변조 디바이스의 편광층, 고분자 필름 기판, 광변조층, -C 플레이트, 접착제층(또는 점착제층) 또는 액정 배향막 등의 표면일 수 있다)이라고 할 때에 그 기준면의 법선인 z축에 대해서 도 6과 같이 형성되는 각도를 경사각으로 정의한다(도 6에서 P지점에서의 경사각은 Θ). 도 6에서 x축과 y축에 의해 형성되는 평면을 기준면(예를 들면, 기준면은 광변조 디바이스의 편광층, 고분자 필름 기판, 광변조층, -C 플레이트, 접착제층(또는 점착제층) 또는 액정 배향막 등의 표면일 수 있다)이라고 할 때에 그 기준면의 x축을 0도로 한 때에 해당 x축에 대해서 도 6과 같이 형성되는 각도를 동경각으로 정의한다(도 7에서 P 지점에서의 동경각은 Φ). 상기에서 기준면의 x축은 예를 들어, 기준면의 가로 방향의 축을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 위상차, 굴절률 및 굴절률 이방성 등은, 특별히 달리 규정하지 않는 한 약 550nm 파장의 광에 대한 물리량이다.
특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 어느 2개의 방향이 이루는 각도는 상기 두 개의 방향이 이루는 예각 내지 둔각 중 예각이거나, 또는 시계 방향 및 반시계 방향으로 측정된 각도 중에서 작은 각도일 수 있다. 따라서, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 본 명세서에서 언급하는 각도는 양수이다. 다만, 경우에 따라서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 측정된 각도 간의 측정 방향을 표시하기 위해서 상기 시계 방향으로 측정된 각도를 양수로 표시하고, 반시계 방향으로 측정된 각도를 음수로 표기할 수도 있다.
본 출원의 광변조 디바이스는, 제 1 기판, 광변조층 및 제 2 기판이 순차 형성된 광변조 필름층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 기판은 제 1 표면에 접착제층 또는 점착제층이 형성되어 있는 제 1 고분자 필름 기판이고, 상기 제 2 기판은 제 1 표면에 액정 배향막이 형성되어 있는 제 2 고분자 필름 기판일 수 있다. 상기 제 1 기판의 제 2 표면 및/또는 제 2 기판의 제 2 표면에는 편광층이 부착되어 있을 수 있다.
본 명세서에서는 편의상 제 1 기판의 제 2 표면에 부착될 수 있는 편광층은 제 1 편광층이라고 호칭하고, 제 2 기판의 제 2 표면에 부착될 수 있는 편광층은 제 2 편광층이라고 호칭할 수 있다.
본 명세서에서 기판의 제 1 표면은 기판의 주표면과 그 반대측 표면 중에서 어느 하나의 표면을 의미하고, 제 2 표면은 기판의 주표면과 그 반대측 표면 중에서 다른 하나의 표면을 의미한다.
상기 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판은 서로의 제 1 표면이 대향하도록 배치되어 있을 수 있다.
본 출원의 광변조 디바이스는, 예를 들어, 상기 광변조층과 제 1 고분자 필름 사이 및/또는 상기 광변조층과 상기 제 2 고분자 필름 기판 사이 중 적어도 하나에 -C 플레이트를 포함할 수 있다. 구체적으로는 상기 점착제층 또는 접착제층과 제 1 고분자 필름 기판의 사이, 상기 점착제층 또는 접착제층과 광변조층의 사이, 상기 액정 배향막과 제 2 고분자 필름 기판의 사이, 상기 액정 배향막과 광변조층의 사이에 상기 -C 플레이트가 존재할 수 있다. -C 플레이트는 상기 언급한 위치 중 어느 하나에만 존재하거나, 혹은 2개 이상의 위치에 존재할 수 있다. 본 명세서에서 용어 -C 플레이트는 두께 방향(z축)으로 다른 굴절률을 갖는 필름으로, nx=ny>nz 또는 nx>ny>nz의 굴절률 관계를 만족하는 층을 의미한다. 상기에서 nx는 층의 지상축 방향 굴절률이고, ny는 진상축 방향 굴절률이며, nz는 지상축과 진상축에 의해 형성되는 평면의 법선 방향의 굴절률이다. -C 플레이트가 nx>ny>nz의 관계를 만족하는 경우에 그 면상 위상차는 약 30nm 이하, 약 25nm 이하, 약 20nm 이하, 약 15nm 이하, 약 10nm 이하, 약 5nm 이하, 약 4nm 이하, 약 3nm 이하, 약 2nm 이하 또는 약 1nm 이하이거나, 또는 0 nm 초과일 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광변조 디바이스는, 도 1과 같이 제 1 편광층(101), 제 1 고분자 필름 기판(102), -C 플레이트(600) 및 점착제층 또는 접착제층(103)이 순차 형성되어 있는 제 1 기판(100), 광변조층(300) 및 액정배향막(203), 제 2 고분자 필름 기판(202) 및 제 2 편광층(201)이 순차 형성되어 있는 제 2 기판(200)을 포함할 수 있다.
다른 예시에서, 본 출원의 광변조 디바이스는, 도 2와 같이 제 1 편광층(101), 제 1 고분자 필름 기판(102) 및 점착제층 또는 접착제층(103)이 순차 형성되어 있는 제 1 기판(100), 광변조층(300) 및 액정배향막(203), -C 플레이트(600), 제 2 고분자 필름 기판(202) 및 제 2 편광층(201)이 순차 형성되어 있는 제 2 기판(200)을 포함할 수 있다.
또 다른 예시에서, 본 출원의 광변조 디바이스는, 도 3과 같이 제 1 편광층(101), 제 1 고분자 필름 기판(102), -C 플레이트(600) 및 점착제층 또는 접착제층(103)이 순차 형성되어 있는 제 1 기판(100), 광변조층(300) 및 액정배향막(203), -C 플레이트(600), 제 2 고분자 필름 기판(202) 및 제 2 편광층(201)이 순차 형성되어 있는 제 2 기판(200)을 포함할 수 있다.
도 1 내지 3의 구조에서 제 1 편광층(101) 및 제 2 편광층(201) 중 어느 하나의 편광층은 생략될 수도 있다.
본 발명자들은, 상기와 같이 제 1 기판 및/또는 제 2 기판에 보상 필름, 예를 들어 -C 플레이트를 전술한 위치에 적절히 배치시키고, 후술하는 특성을 제어하는 것에 의해서 광변조 디바이스에서 발생할 수 있는 측면 관찰 시의 광누설을 방지할 수 있다는 것을 확인하였다.
본 출원에서 상기 -C 플레이트는 예를 들어, 그 두께 방향 위상차의 절대값(C)이 하기 조건 1을 만족할 수 있다. 상기에서 -C 플레이트의 두께 방향 위상차는 음수값일 수 있다.
[조건 1]
C≤D×1.2
조건 1에서, D는 광변조층의 수직 배향 시의 두께 방향 위상차×(광변조층에 포함되는 액정 화합물의 평균 굴절률/-C 플레이트의 평균 굴절률)의 값을 의미할 수 있다. 여기서 상기 조건 1은 예를 들어, 본 출원의 광변조 디바이스를 경사각에서 바라볼 때 광변조층의 위상차가 발현되면서 광 누설이 발생하는 문제를 해결하기 위하여, 보상 필름, 예를 들어, -C 플레이트가 상기 광변조층의 위상차 등을 상쇄할 수 있도록 -C 플레이트의 특성을 제어하는 것에 관한 것일 수 있다. 상기 조건 1의 C는 다른 예시에서, D×1.19 이하, D×1.18 이하, D×1.17 이하, D×1.16 이하, D×1.15 이하, D×1.14 이하, D×1.13 이하, D×1.12 이하, D×1.11 이하, D×1.10 이하, D×1.09 이하, D×1.08 이하, D×1.07 이하, D×1.06 이하, D×1.05 이하, D×1.04 이하, D×1.03 이하, D×1.02 이하 또는 D×1.01 이하이거나 D×0.1 이상, D×0.2 이상, D×0.3 이상, D×0.4 이상, D×0.5 이상, D×0.6 이상, D×0.7 이상, D×0.8 이상 또는 D×0.9 이상일 수 있다. -C 플레이트 및 광변조층의 상기 특성은 예를 들어, 차단 모드에서의 광 누설 및/또는 투과 모드에서의 경사각 컬러 변동 등을 고려하여 상기 조건 1을 만족하도록 설계될 수 있다.
상기에서 광변조층의 수직 배향은, 후술하는 바와 같이 광변조층의 초기 배향일 수 있다. 또한, 상기에서 광변조층에 포함되는 액정 화합물의 평균 굴절률은 하기 평가예 4의 방법으로 측정할 수 있다.
상기 조건 1의 C인 -C 플레이트의 두께 방향 위상차의 절대값(C)은, 예를 들어, 100 nm 내지 950 nm의 범위 내일 수 있다. 상기 범위는 다른 예시에서 150 nm 이상, 200 nm 이상, 250 nm 이상, 300 nm 이상, 350 nm 이상, 400 nm 이상, 450 nm 이상, 500 nm 이상, 550 nm 이상, 600 nm 이상, 650 nm 이상 또는 700 nm 이상이거나 900 nm 이하, 850 nm 이하, 800 nm 이하, 750 nm 이하, 700 nm 이하, 650 nm 이하, 600 nm 이하 또는 550 nm 이하 정도일 수도 있다. 조건 1의 C는, -C 플레이트가 도 1 또는 도 2와 같이 한 층 도입된 경우, 그 한 층의 -C 플레이트의 두께 방향 위상차의 절대값이고, 도 3과 같이 두 층이 도입되거나, 또는 삼 층 이상 도입된 경우, 전체 -C 플레이트의 두께 방향 위상차를 합계의 절대값을 의미할 수 있다.
본 출원에서 상기 -C 플레이트는 예를 들어, 폴리아미드를 용매에 배합하여 형성할 수 있지만, 전술한 특성을 가지는 한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 폴리아미드는 하나의 예시에서, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-5,5'-바이페닐다이아민을 이소프탈산 및/또는 테레프탈산과 중합하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 용매는, 하나의 예시에서 디메틸아세트아마이드일 수 있다. 상기 폴리아미드는 예를 들어, 상기 용매에 대해 대략 4 중량% 내지 10 중량%의 범위 내로 포함될 수 있으며, 다른 예시에서, 4.5 중량% 이상 또는 5 중량% 이상이거나 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하 또는 5.5 중량% 이하로 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 폴리아미드를 용매에 배합하여 형성한 상기 용액을 고분자 필름 기판 또는 도전층 상에 도포하여 코팅할 수 있으며, 예를 들어, 바 코팅 방식에 의할 수 있다. 상기 코팅에 의해 형성된 -C 플레이트층은 열 경화 또는 자외선 경화 등에 의해 경화될 수 있다.
본 출원에서 상기 -C 플레이트는 경화 후 두께가 예를 들어, 1㎛ 내지 15㎛의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상 또는 5㎛ 이상이거나 14㎛ 이하, 13㎛ 이하, 12㎛ 이하, 11㎛ 이하, 10㎛ 이하, 9㎛ 이하, 8㎛ 이하 또는 7㎛ 이하일 수 있다.
상기 광변조층의 두께 방향 위상차(R th)는 전술한 대로, 수식 2에 의해 도출할 수 있다.
[수식 2]
R th = d × (n z - n y)
수식 2에서 R th는 두께 방향 위상차일 수 있고, d는 층의 두께일 수 있으며, n y는 층의 진상축 방향의 굴절률일 수 있고, n z는 층의 두께 방향의 굴절률일 수 있다. 상기에서 d는 예를 들어, 광변조층의 두께일 수 있고, 이는 통상적으로 스페이서의 높이와 대략 일치할 수 있다. 상기 스페이서의 높이는 측정 장비(Optical profiler, Nano system社, Nano View-E1000)를 사용하여 확인할 수 있다.
본 출원에서 상기 광변조층의 두께 방향 위상차 값은 예를 들어, 대략 500nm 내지 900nm의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 대략 550nm 이상, 대략 600nm 이상, 대략 650nm 이상, 대략 700nm 이상 또는 대략 750nm 이상이거나 대략 850nm 이하 또는 대략 800nm 이하일 수 있다.
상기 광변조층에 포함되는 액정 화합물의 평균 굴절률 및 상기 -C 플레이트의 평균 굴절률은 Abbe 굴절계를 이용하여 확인할 수 있는데, 그 구체적인 방식은 하기 평가예 4에 개시된 방법에 따를 수 있다.
본 출원에서 상기 광변조층에 포함되는 액정 화합물의 평균 굴절률은 예를 들어, 0.5 내지 3.5의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 1 이상, 1.1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상 또는 1.5 이상이거나 3 이하, 2.5 이하, 2 이하, 1.9 이하, 1.8 이하, 1.7 이하 또는 1.6 이하일 수 있다.
본 출원에서 상기 -C 플레이트의 평균 굴절률은 예를 들어, 0.5 내지 3.5의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상, 1.5 이상 또는 1.6 이상이거나 3 이하, 2.5 이하, 2 이하, 1.9 이하, 1.8 이하 또는 1.7 이하일 수 있다.
본 출원은, 상기와 같은 특성을 가지는 -C 플레이트를 적절한 위치에 배치함으로써, 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판으로 후술하는 비등방성 필름 기판을 적용하는 경우에도, 측면으로의 광누설을 제어하면서도 상기 비등방성 필름 기판의 광 성질에 의해 보상 효과가 왜곡되는 문제를 해결할 수 있다.
본 출원에서 상기 제 1 및/또는 제 2 고분자 필름 기판은 비등방성일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 및/또는 제 2 고분자 필름 기판은 각각 550nm 파장에 대한 면상 위상차가 500nm 이상일 수 있다. 다른 예시에서, 1000nm 이상, 2000nm 이상, 3000nm 이상, 4000nm 이상, 5000nm 이상, 6000nm 이상, 7000nm 이상, 8000nm 이상, 9000nm 이상 또는 10000nm 이상이거나 50000nm 이하, 40000nm 이하, 30000nm 이하, 20000nm 이하 또는 15000nm 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같이 높은 위상차를 가지는 필름은 업계에 공지이고, 이러한 필름은 광학적으로 큰 비등방성은 물론 제조 과정에서의 고연신 등에 의해 기계적 물성도 큰 비대칭성을 나타낸다. 업계에 공지된 상기 위상차 필름의 대표적인 예로는, PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름 등과 같은 폴리에스테르 필름 등이 있을 수 있다.
본 출원에서 상기와 같은 비등방성 필름 기판과 함께 전술한 -C 플레이트를 적절히 도입함에 따른 측면 광누설 방지 효과는, 후술하는 본 출원의 광변조 디바이스의 내용에 따라 더욱 개선될 수 있다.
본 출원의 광변조 디바이스에서, 상기 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판은 예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판의 지상축이 특정 위치 관계를 가지도록 디바이스 내에 포함될 수 있다. 일 예시에서, 상기 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판은 서로의 지상축이 수평할 수 있다.
상기와 같은 면상 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판을, 상기 고분자 필름 기판의 지상축이 상기와 같은 범위를 갖도록 배치함으로써, 전술한 -C 플레이트 등과의 조합을 통해 우수한 투과율 가변 효과를 나타내면서도 차단 모드에서의 전 방위 광 누설이 효과적으로 제어된 광변조 디바이스를 제공할 수 있다.
본 출원의 제 1 및/또는 제 2 고분자 필름 기판은 예를 들어, 상기 고분자 필름 기판의 일면에 각각 제 1 및/또는 제 2 편광층을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 편광층은 자연광 내지 비편광을 편광으로 변화시키는 소자를 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 편광층은 선 편광층일 수 있다. 본 명세서에서 선 편광층은 선택적으로 투과하는 광이 어느 하나의 방향으로 진동하는 선 편광이고 선택적으로 흡수 또는 반사하는 광이 상기 선편광의 진동 방향과 직교하는 방향으로 진동하는 선편광인 경우를 의미한다. 즉, 상기 선 편광자는 면 방향으로 직교하는 투과축 및 흡수축 내지 반사축을 가질 수 있다.
상기 편광층은 흡수형 편광층 또는 반사형 편광층일 수 있다. 상기 흡수형 편광층으로는, 예를 들어, PVA(본 명세서에서 PVA는 polyvinyl alcohol을 의미한다)연신 필름 등과 같은 고분자 연신 필름에 요오드를 염착한 편광층 또는 배향된 상태로 중합된 액정을 호스트로 하고, 상기 액정의 배향에 따라 배열된 이방성 염료를 게스트로 하는 게스트-호스트형 편광층을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반사형 편광층으로는, 예를 들면, 소위 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)으로 공지되어 있는 반사형 편광층이나 LLC(Lyotropic liquid crystal)과 같은 액정 화합물을 코팅하여 형성되는 반사형 편광층을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 편광층 및 제 2 편광층의 흡수축이 서로 수직하도록 배치될 수 있다. 본 출원의 광변조 디바이스는 이러한 배치를 통해 특히 차단 모드일 때 전 방위 광 누설이 제어되어, 암 상태를 효과적으로 구현하면서도 우수한 투과율 가변 효과를 나타내는 광변조 디바이스를 제공할 수 있다.
또한, 편광층이 포함되는 경우에 그 흡수축은 상기 고분자 필름 기판의 지상축과 수직하거나, 수평할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광변조 디바이스는, 차단 모드일 때의 정면 투과율이 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.9% 이하, 0.8% 이하, 0.7% 이하, 0.6% 이하, 0.5% 이하, 0.4 % 이하 또는 0.3% 이하일 수 있다. 차단 모드에서는 정면 투과율이 낮을수록 유리하기 때문에, 차단 모드 상태의 정면 투과율의 하한은 특별히 제한되지 않으며, 일 예시에서 상기 투과 모드 상태의 투과율의 상한은 약 100%이고, 차단 모드 상태에서의 정면 투과율의 하한은 약 0%일 수 있다.
본 출원의 광변조 디바이스는 일 예시에서, 투과 모드일 때의 정면 투과율이 20% 이상일 수 있으며, 다른 예시에서, 21% 이상, 22% 이상, 23% 이상, 24% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상 또는 80% 이상 정도일 수 있다. 투과 모드에서의 정면 투과율은 높을수록 유리하기 때문에 투과 모드 상태의 정면 투과율의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 일 예시에서 상기 투과 모드 상태에서의 정면 투과율의 상한은 약 100%일 수 있다.
본 출원의 광변조 디바이스는 일 예시에서, 상기 투과 모드와 차단 모드 상태에서의 정면 투과율의 차이가, 15% 이상, 16% 이상, 17% 이상, 18% 이상, 19% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상 또는 40% 이상일 수 있거나, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하 또는 45% 이하일 수 있다.
상기 정면 투과율은, 예를 들면, 직진광 투과율일 수 있다. 직진광 투과율은, 상기 광변조 디바이스로 입사한 광에 대해 상기 입사 방향과 동일 방향으로 투과된 광의 비율의 백분율일 수 있다. 예를 들어, 상기 디바이스가 필름 또는 시트 형태라면, 상기 필름 또는 시트 표면의 법선 방향인 z축 방향과 나란한 방향으로 입사한 광 중에서 역시 상기 법선 방향과 나란한 방향으로 상기 디바이스를 투과한 광의 백분율을 상기 정면 투과율로 정의할 수 있다.
상기 정면 투과율은, 각각 가시광 영역, 예를 들면, 약 400nm 내지 700nm 또는 약 380nm 내지 780nm 범위 내의 어느 한 파장에 대한 정면 투과율 또는 반사율이거나, 상기 가시광 영역 전체에 대한 정면 투과율 또는 반사율이거나, 상기 가시광 영역 전체에 대한 정면 투과율 또는 반사율 중에서 최대 또는 최소 정면 투과율 또는 반사율이거나, 상기 가시광 영역 내의 정면 투과율의 평균치 또는 반사율의 평균치일 수 있다. 또한, 다른 예시에서 상기 정면 투과율은 약 550nm 파장의 광에 대한 정면 투과율일 수 있다.
본 출원의 광변조 디바이스는 일 예시에서, 차단 모드일 때 투과율의 최대값이 10% 미만일 수 있다. 본 명세서에서 경사각 투과율은, 측정 대상의 기준면(예를 들면, 기준면은 광변조 디바이스의 편광층, 고분자 필름 기판, 광변조층, -C 플레이트, 접착제층(또는 점착제층) 또는 액정 배향막 등의 표면일 수 있다))의 법선 방향인 z축 방향으로부터의 경사각이 Θ가 되는 축의 방향과 평행하게 측정 대상을 투과하는 광의 투과율일 수 있으며, 경사각 투과율의 최대값은, 경사각 Θ의 광에 대한 투과율을 동경각 Φ를 0도 내지 360도로 달리하면서 측정한 투과율 중 가장 큰 값을 의미할 수 있다. 상기 경사각 Θ 및 동경각 Φ는 도 6과 같을 수 있다. 다른 예시에서, 9% 미만, 8% 미만 또는 7% 미만이거나, 0% 이상, 1% 이상, 2% 이상, 3% 이상, 4% 이상, 5% 이상 또는 6% 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 상기 대향 배치된 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판의 간격이 격벽 형태의 스페이서로 유지되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서, 도 4와 같이 제 1 편광층(101), 제 1 고분자 필름 기판(102), -C 플레이트(600), 점착제층 또는 접착제층(103), 광변조층(300), 액정 배향막(203), 제 2 고분자 필름 기판(202) 및 제 2 편광층(201)이 순차 형성되어 있으면서, 상기 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판의 간격(G)을 상기 격벽 형태의 스페이서(500)로 유지하고 있을 수 있다. 이 때, 광변조층(300)은 스페이서(500)가 존재하지 않는 영역 내에 존재할 수 있다.
본 출원에서 상기 스페이서의 형상 및 배열 방식은 예를 들어, 제 2 기판과 제 1 기판 간 일정한 간격을 유지할 수 있도록 하는 범위 내에서 적절히 설계될 수 있다.
본 출원의 상기 스페이서는 격벽 형상으로 구획을 이루도록 존재하거나 또는 둘 이상의 기둥 형상이 이격되어 존재할 수도 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 하나의 예시에서, 상기 스페이서는 사각형, 삼각형 또는 허니콤(Honeycomb)의 격벽 형상일 수 있다. 차단 모드에서의 경사각 광 누설을 효과적으로 제어하는 측면에서 사각형의 격벽 형상이 적절하고, 정사각형 또는 직사각형 형태의 격벽 형상이 적절할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 상기 스페이서의 배열 방식, 예를 들어, 피치, 선폭, 높이 및 상부 또는 제 2 기판에서의 면적 비율 등은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 상기에서 면적 비율은, 제 2 기판의 제 1 표면의 전체 면적 대비 스페이서가 형성된 면적의 백분율을 의미한다.
본 명세서에서 용어 피치(Pitch)는, 상기 스페이서를 상부에서 관찰한 때에 확인되는 서로 마주보는 변 간의 간격 또는 서로 마주보는 꼭지점과 변 간의 간격을 의미한다. 본 명세서에서 스페이서를 상부에서 관찰한다는 것은, 스페이서와 형성된 고분자 필름 기판의 면의 법선 방향과 평행하게 상기 스페이서를 관찰하는 것을 의미한다. 일 예시에서, 상기 스페이서가 삼각형의 격벽 형상일 경우, 용어 피치는 삼각형의 한 꼭지점과 상기 꼭지점이 마주보는 변 간의 수직 거리를 의미할 수 있다. 다른 예시에서, 사각형의 격벽 형상일 경우, 용어 피치는 사각형의 각 변의 길이를 의미할 수 있으며, 사각형의 각 변의 길이가 모두 동일한 경우(즉, 각형이 정사각형인 경우)에는 그 동일한 변의 길이가 피치로서 규정되고, 각 변의 길이가 동일하지 않은 경우(예를 들면, 사각형이 직사각형인 경우), 모든 변들의 길이의 산술 평균이 상기 피치로서 규정될 수 있다. 다른 예시에서, 상기 스페이서가 허니콤(육각형인 경우)의 격벽 형상일 경우, 용어 피치는 상기 육각형의 마주보는 변의 간격을 의미할 수 있으며, 상기 마주보는 변의 간격이 모두 동일한 경우에는 그 동일한 변의 간격의 길이가 피치로서 규정되고, 상기 각각의 변의 간격이 동일하지 않은 경우, 모든 변의 간격의 길이들의 산술 평균이 상기 피치로서 규정될 수 있다.
본 출원에서 상기 스페이서의 피치는 예를 들어, 50㎛ 내지 500㎛일 수 있고, 다른 예시에서 100㎛ 이상, 150㎛ 이상, 200㎛ 이상, 250㎛ 이상, 300㎛ 이상 또는 350㎛ 이상이거나 450㎛ 이하, 400㎛ 이하 또는 350㎛ 이하일 수 있다.
본 명세서에서 용어 선폭(line width)은 상기 스페이서를 상부에서 관찰한 때의 상기 격벽의 길이 방향과 수직한 방향으로 확인되는 치수를 의미한다. 상기 스페이서의 선폭은 예를 들어, 1㎛ 내지 50㎛일 수 있고, 다른 예시에서 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상, 8㎛ 이상, 9㎛ 이상, 10㎛ 이상, 11㎛ 이상, 12㎛ 이상, 13㎛ 이상, 14㎛ 이상, 15㎛ 이상 또는 16㎛ 이상이거나 45㎛ 이하, 40㎛ 이하, 35㎛ 이하, 30㎛ 이하, 25㎛ 이하, 20㎛ 이하, 19㎛ 이하, 18㎛ 이하, 17㎛ 이하 또는 16㎛ 이하일 수 있다.
또한 용어 스페이서의 높이는, 통상 상기 광변조층의 두께(cell gap)와 대략 일치하고, 상기 언급한 고분자 필름 기판의 면의 법선 방향으로 측정되는 스페이서의 치수를 의미한다. 본 출원에서 상기 스페이서의 높이는 제 1 기판과 제 2 기판 간의 간격을 고려하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 스페이서의 높이는 1㎛ 내지 20㎛일 수 있고, 다른 예시에서, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상 또는 8㎛ 이상이거나 19㎛ 이하, 18㎛ 이하, 17㎛ 이하, 16㎛ 이하, 15㎛ 이하, 14㎛ 이하, 13㎛ 이하, 12㎛ 이하, 11㎛ 이하, 10㎛ 이하, 9㎛ 이하, 8㎛ 이하, 7㎛ 이하 또는 6㎛ 이하일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 스페이서의 높이는 광변조층의 두께와 대략 동일할 수 있다.
본 명세서에서 용어 면적 비율은, 고분자 필름 기판의 면적을 A라고 하고, 스페이서가 형성된 면적을 B라고 할 때에 고분자 필름 기판의 면적(A) 중 스페이서가 형성된 면적(B)의 비율에 100을 곱한 값, 즉, 100×B/A 을 의미한다. 본 출원에서 스페이서의 면적 비율은 상기 제 1 또는 제 2 고분자 필름 기판에 대하여 약 0.1% 내지 50%일 수 있다. 본 출원에서 상기 스페이서의 면적 비율이 클수록 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판의 접착력(또는 점착력)이 증가할 수 있다. 다른 예시에서, 1% 이상, 2% 이상, 3% 이상, 4% 이상, 5% 이상, 6% 이상, 7% 이상, 8% 이상 또는 9% 이상이거나 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하 또는 9% 이하일 수 있다.
본 출원에서 상기 스페이서는 예를 들어, 경화성 수지를 포함할 수 있다. 경화성 수지는, 예를 들어, 가열 경화성 수지 또는 광 경화성 수지, 예를 들어, 자외선 경화성 수지일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 가열 경화성 수지는, 예를 들어, 실리콘 수지, 규소 수지, 프란 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 아미노 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 폴리에스테르 수지 또는 멜라민 수지 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 자외선 경화성 수지는 대표적으로 아크릴 중합체, 예를 들어, 폴리에스테르 아크릴레이트 중합체, 폴리스티렌 아크릴레이트 중합체, 에폭시 아크릴레이트 중합체, 폴리우레탄 아크릴레이트 중합체, 폴리부타디엔 아크릴레이트 중합체, 실리콘 아크릴레이트 중합체 또는 알킬 아크릴레이트 중합체 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예시에서, 상기 스페이서는 아크릴 중합체, 보다 구체적으로 폴리에스터계 아크릴레이트 중합체를 사용하여 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 예시에서 실리콘 중합체를 사용하여 형성될 수도 있다. 스페이서를 실리콘 중합체를 사용하여 형성하는 경우, 스페이서의 오목한 영역에 잔존하는 실리콘 중합체가 수직 배향막 역할을 수행할 수 있으므로 후술하는 바와 같이 스페이서가 존재하는 기판에 추가의 수직 배향막을 사용하지 않을 수도 있다. 실리콘 중합체로는 예를 들어, 규소와 산소의 결합(Si-O-Si)을 주축으로 하는 공지의 중합체, 예를 들어, 폴리디메틸실록산(PDMS, Polydimethylsiloxane)을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은 스페이서의 형태 및/또는 배열 방식을 상기와 같이 제어함으로써 셀 갭이 적절히 유지되고 상하 필름 기판의 접착력(또는 점착력)이 우수하며, 차단 모드에서의 광 누설 또한 적절히 제어된 광변조 디바이스를 제공할 수 있다.
본 출원에서 상기 광변조층은 적어도 액정 화합물을 포함하는 층으로서, 상기 액정 화합물의 배향 상태를 외부 신호 인가 등을 통해 제어할 수 있는 액정층을 의미할 수 있다. 상기 액정 화합물은, 예를 들어, 네마틱(nematic) 액정 화합물, 스멕틱(smectic) 액정 화합물 또는 콜레스테릭(cholesteric) 액정 화합물 등일 수 있으며, 외부 신호의 인가에 의하여 그 배향 방향이 변경될 수 있는 것이라면 제한되지 않는다. 일 예시에서, 상기 액정 화합물은 외부 신호의 인가에 의하여 그 배향 방향이 변경될 수 있도록 예를 들어, 중합성기 또는 가교성기를 가지지 않는 화합물이거나, 가지더라도 중합 또는 가교되지 않은 화합물일 수 있다.
본 출원의 광변조층은, 예를 들어, 상기 액정 화합물과 함께 이색성 염료를 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「염료」는, 가시광 영역, 예를 들면, 400nm 내지 700nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 「이색성 염료」는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다. 이러한 염료로는, 예를 들면, 아조 염료 또는 안트라퀴논 염료 등이 공지되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 상기 광변조층은 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정층으로서, 소위 게스트호스트 액정층(Guest Host Liquid Crystal cell)일 수 있다. 용어 「GHLC층」은, 액정의 배열에 따라 이색성 염료가 함께 배열되어 이색성 염료의 정렬 방향과 상기 정렬 방향의 수직한 방향에 대하여 각각 비등방성 광 흡수 특성을 나타내는 기능성 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료는 빛의 흡수율이 편광 방향에 따라서 달라지는 물질로서, 장축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 p형 염료로 호칭하고 단축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 n형 염료라고 호칭할 수 있다. 하나의 예시에서, p형 염료가 사용되는 경우, 염료의 장축 방향으로 진동하는 편광은 흡수되고 염료의 단축 방향으로 진동하는 편광은 흡수가 적어 투과시킬 수 있다. 이하 특별한 언급이 없는 한 이색성 염료는 p형 염료인 것으로 가정한다.
본 출원은, 예를 들어, 상기 광변조층 내의 액정 화합물의 배열을 조절하여, 초기 배향이 수직 배향이고, 상기 수직 배향 상태가 외부 신호의 인가에 의해 수평 배향 상태로 변경될 수 있도록 설계된 광변조 디바이스에 대한 것일 수 있다. 상기에서 초기 배향이란, 광변조층에 외부 신호가 인가되지 않은 때의 배향 상태이다.
본 명세서에서 용어 수직 배향은, 상기 광변조층의 방향자 또는 상기 광변조층 내의 액정 화합물의 방향자가 상기 광변조층의 평면에 대하여 대략 수직하게 배열된 상태이고, 예를 들면, 상기 광변조층의 표면의 법선인 z축과 상기 방향자가 이루는 각도는 약 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도의 범위 내이거나 약 90도 정도일 수 있다. 또한, 용어 수평 배향은, 상기 광변조층의 방향자 또는 상기 광변조층 내의 액정 화합물의 방향자가 상기 광변조층의 기준면에 대략 평행하게 배열된 상태를 의미할 수 있고, 예를 들면, 상기 방향자와 상기 광변조층의 기준면 이루는 각도는 약 0도 내지 10도 또는 약 0도 내지 5도의 범위 내이거나 약 0도 정도일 수 있다.
본 명세서에서 용어 광변조층의 방향자 또는 액정 화합물의 방향자는 상기 광변조층의 광축(Optical axis) 또는 지상축(Slow axis)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 광축 또는 지상축은, 액정 분자가 막대(rod) 모양인 경우 장축 방향을 의미할 수 있고, 액정 분자가 원판(discotic) 모양인 경우 원판 평면의 법선 방향의 축을 의미할 수 있으며, 상기 광변조층 내에 서로 방향자가 상이한 복수의 액정 화합물이 포함되어 있는 경우, 상기 액정 화합물의 방향자들의 벡터 합을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 광변조층은 트위스트 배향 모드를 구현할 수 있도록 설계될 수 있다. 이를 위해 상기 광변조층은 상기 액정 화합물과 함께 키랄 도펀트를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 트위스트 배향 모드는 상기 액정 화합물들의 방향자가 가상의 나선축을 따라서 꼬이면서 층을 이루며 배향한 나선형의 구조를 의미할 수 있다. 상기 트위스트 배향 모드는, 전술한 수직 및/또는 수평 배향 모드에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 수직 트위스트 배향 모드는, 개개의 액정 화합물이 수직 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태이고, 수평 트위스트 배향 모드는 개개의 액정 화합물들이 수평 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태를 의미할 수 있다.
상기 트위스트 배향 모드에서, 상기 광변조층의 두께(d, cell gap)와 피치(p)의 비율(d/p)는 예를 들어, 1 이하일 수 있다. 상기 비율(d/p)이 1을 초과하면, 핑거 도메인(finger domain) 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에 가급적 상기 범위로 조절될 수 있다. 상기 비율(d/p)은 다른 예시에서 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하, 약 0.7 이하, 약 0.65 이하, 약 0.6 이하, 약 0.55 이하, 약 0.5 이하, 약 0.45 이하, 약 0.4 이하 또는 약 0.35 이하이거나, 약 0.1 이상, 약 1.15 이상, 약 0.2 이상, 약 0.25 이상, 약 0.3 이상 또는 약 0.35 이상 정도일 수도 있다. 상기에서 광변조층의 두께(d)는 광변조 디바이스 내의 셀 갭(Cell Gap)과 같은 의미일 수 있다.
트위스트 배향모드의 광변조층의 피치(p)는, Wedge cell을 이용한 계측 방법으로 측정할 수 있고, 구체적으로는 D.Podolskyy 등의 Simple method for accurate measurements of the cholesteric pitch using a stripe-wedge Grandjean-Cano cell(Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 8\2008, 789-791)에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.
상기 광변조층이 트위스트 모드를 구현할 수 있도록 상기 광변조층은 소위 키랄 도펀트를 추가로 포함할 수 있다.
광변조층에 포함될 수 있는 키랄 도펀트(Chiral dopant)로는, 액정성, 예를 들면, 네마틱 규칙성을 손상시키지 않고 목적하는 회전(twisting)을 유도할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 액정 분자에 회전을 유도하기 위한 키랄 도펀트는 분자 구조 중에 키랄리티(chirality)를 적어도 포함할 필요가 있다. 키랄 도펀트는, 예를 들면, 1개 또는 2개 이상의 비대칭 탄소(asymmetric carbon)를 가지는 화합물, 키랄 아민 또는 키랄 술폭시드 등의 헤테로원자 상에 비대칭점(asymmetric point)이 있는 화합물 또는 크물렌(cumulene) 또는 비나프톨(binaphthol) 등의 축부제를 가지는 광학 활성인 부위(axially asymmetric, optically active site)를 가지는 화합물이 예시될 수 있다. 키랄 도펀트는 예를 들면, 분자량이 1,500 이하인 저분자 화합물일 수 있다. 키랄 도펀트로는, 시판되는 키랄 네마틱 액정, 예를 들면, Merck사에서 시판되는 키랄 도판트 액정 S811 또는 BASF사의 LC756 등이 적용될 수 있다.
키랄 도펀트의 적용 비율은, 목적하는 상기 비율(d/p)을 달성할 수 있다면 특별히 제한되지 않는다. 일반적으로 키랄 도펀트의 함량(중량%)은, 100/(HTP(Helixcal Twisting power) × 피치(nm)의 수식으로 계산되며, 목적하는 피치(p)를 고려하여 적정 비율로 선택될 수 있다.
상기 광변조층은 유전율 이방성이 음수인 액정 화합물을 포함하거나, 혹은 상기 광변조층은 상기 언급된 유전율 이방성을 나타낼 수 있다. 유전율 이방성의 절대값은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 용어 「유전율 이방성(△ε)」은 수평 유전율(ε//)과 수직 유전율(ε⊥)의 차이(ε// -ε⊥)를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 용어 수평 유전율(ε//)은 액정 분자의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수평하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미하고, 수직 유전율(ε⊥)은 액정 분자의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수직하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미한다.
상기 액정층은 굴절률 이방성(n△)이 약 0.04 내지 0.15의 범위 내인 액정 화합물을 포함하거나, 상기 액정층이 상기 언급된 굴절률 이방성을 나타낼 수 있다. 본 출원에서 말하는 굴절률 이방성(n△)은 이상 굴절률(ne, extraordinary refractive index) 및 정상 굴절률(no, ordinary refractive index)의 차이(ne-no)이고, 이는 Abbe 굴절계를 이용하여 확인할 수 있는데, 그 구체적인 방식은 하기 평가예 4에 개시된 방법에 따른다. 상기 굴절률 이방성(n△)은 다른 예시에서, 약 0.14 이하, 0.13 이하, 0.12 이하, 0.11 이하 또는 0.1 이하이거나 0.05 이상, 0.06 이상, 0.07 이상, 0.08 이상 또는 0.09 이상일 수 있다.
본 명세서에서의 용어 굴절률 이방성(n△은 이상 굴절률(ne, extraordinary refractive index) 및 정상 굴절률(no, ordinary refractive index)의 차이(ne-no)이고, 이는 Abbe 굴절계를 이용하여 확인할 수 있는데, 그 구체적인 방식은 하기 실시예에 개시된 방법을 따른다.
본 출원의 광변조층의 두께는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 일 예시에서, 상기 광변조층의 두께는, 약 15㎛ 이하일 수 있다. 이와 같이 두께를 제어함으로, 투과 모드 및 차단 모드에서의 투과율 차이가 큰 디바이스, 즉, 투과율 가변 특성이 우수한 디바이스를 구현할 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서, 약 14㎛ 이하, 13㎛ 이하, 12㎛ 이하, 11㎛ 이하, 10㎛ 이하, 9㎛ 이하, 8㎛ 이하 또는 7㎛ 이하이거나 1㎛ 이상, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상 또는 7㎛ 이상 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같이 두께를 제어함으로써, 투과 모드 및 차단 모드에서의 정면 투과율 차이가 큰 디바이스, 즉, 투과율 가변 특성이 우수한 디바이스를 구현할 수 있다.
본 출원의 광변조 디바이스는, 예를 들어, 상기 제 1 고분자 필름 기판의 일면에 접착제층 또는 점착제층이 형성되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 접착제층 또는 점착제층은 수직 배향력을 가지는 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 수직 배향력을 가지는 접착제 또는 점착제는 액정 분자에 대한 수직 배향력 및 접착력(또는 점착력)을 동시에 가지는 물질을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 수직 배향력을 가지는 접착제 또는 점착제는 제 1 고분자 필름 기판의 표면 및 제 2 고분자 필름 기판의 표면 중 적어도 하나의 표면에 형성되어 있을 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면, 제 1 고분자 필름 기판의 일면에 수직 배향력을 가지는 접착제 또는 점착제가 존재하고, 제 2 고분자 필름 기판의 일면에 액정 배향막이 형성되어 있을 수 있다.
본 출원에서 수직 배향력을 가지는 접착제 또는 점착제로는, 예를 들어, 실리콘(Silicone) 접착제 또는 점착제를 사용할 수 있다. 상기 실리콘 접착제 또는 점착제로는 경화성 실리콘 화합물을 포함하는 조성물의 경화물을 사용할 수 있다. 경화성 실리콘 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 가열 경화성 실리콘 화합물 또는 자외선 경화성 실리콘 화합물을 사용할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 경화성 실리콘 조성물은 부가 경화성 실리콘 조성물로서, (1) 분자 중에 2개 이상의 알케닐기를 함유하는 오르가노폴리실록산 및 (2) 분자 중에 2개 이상의 규소결합 수소원자를 함유하는 오르가노폴리실록산을 포함할 수 있다. 상기와 같은 실리콘 화합물은, 예를 들면, 백금 촉매 등의 촉매의 존재 하에서, 부가 반응에 의하여 경화물을 형성할 수 있다.
상기 (1) 오르가노폴리실록산은, 실리콘 경화물을 구성하는 주성분으로서, 1 분자 중 적어도 2개의 알케닐기를 포함한다. 이 때, 알케닐기의 구체적인 예에는, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 또는 헵테닐기 등이 포함되고, 이 중 비닐기가 통상 적용되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 (1) 오르가노폴리실록산에서, 전술한 알케닐기의 결합 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 알케닐기는 분자쇄의 말단 및/또는 분자쇄의 측쇄에 결합되어 있을 수 있다. 또한, 상기 (1) 오르가노폴리실록산에서, 전술한 알케닐 외에 포함될 수 있는 치환기의 종류로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 헵틸기 등의 알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 또는 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기 또는 페넨틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 3-클로로프로필기 또는 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환 알킬기 등을 들 수 있고, 이 중 메틸기 또는 페닐기가 통상 적용되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (1) 오르가노폴리실록산의 분자 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 직쇄상, 분지상, 고리상, 망상 또는 일부가 분지상을 이루는 직쇄상 등과 같이, 어떠한 형상이라도 가질 수 있다. 통상 상기와 같은 분자 구조 중 특히 직쇄상의 분자 구조를 가지는 것이 적용되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (1) 오르가노폴리실록산의 보다 구체적인 예로는, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 메틸비닐폴리실록산, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산-메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 메틸비닐폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸비닐실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸비닐실록산-메틸페닐실록산 공중합체, R 1 2SiO 2/2로 표시되는 실록산 단위와 R 1 2R 2SiO 1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO 4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R 1 2R 2SiO 1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO 4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R 1R 2SiO 2/2로 표시되는 실록산 단위와 R 1SiO 3/2로 표시되는 실록산 단위 또는 R 2SiO 3/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체 및 상기 중 2 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서, R 1은 알케닐기 외의 탄화수소기로서, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 헵틸기 등의 알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 또는 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기 또는 페넨틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 3-클로로프로필기 또는 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환 알킬기 등일 수 있다. 또한, 상기에서 R 2는 알케닐기로서, 구체적으로는 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 또는 헵테닐기 등일 수 있다.
상기 부가경화성 실리콘 조성물에서, (2) 오르가노폴리실록산은 상기 (1) 오르가노폴리실록산을 가교시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 (2) 오르가노폴리실록산에서, 수소원자의 결합 위치는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 분자쇄의 말단 및/또는 측쇄에 결합되어 있을 수 있다. 또한, 상기 (2) 오르가노폴리실록산에서, 상기 규소결합 수소원자 외에 포함될 수 있는 치환기의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, (1) 오르가노폴리실록산에서 언급한 바와 같은, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 할로겐 치환 알킬기 등을 들 수 있고, 이 중 통상 메틸기 또는 페닐기가 적용되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (2) 오르가노폴리실록산의 분자 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 직쇄상, 분지상, 고리상, 망상 또는 일부가 분지상을 이루는 직쇄상 등과 같이, 어떠한 형상이라도 가질 수 있다. 상기와 같은 분자 구조 중 통상 직쇄상의 분자 구조를 가지는 것이 적용되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (2) 오르가노폴리실록산의 보다 구체적인 예로는, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 메틸하이드로젠폴리실록산, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸하이드로젠 공중합체, 분자쇄 양말단 트리메틸실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸하이드로젠실록산-메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로젠실록산기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로젠실록산기 봉쇄 디메틸실록산-메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양말단 디메틸하이드로젠실록산기 봉쇄 메틸페닐폴리실록산, R 1 3SiO 1/2로 표시되는 실록산 단위와 R 1 2HSiO 1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO 4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R12HSiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO 4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R 1HSiO 2/2로 표시되는 실록산 단위와 R 1SiO 3/2로 표시되는 실록산 단위 또는 HSiO 3/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체 및 상기 중 2 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서, R 1은 알케닐기 외의 탄화수소기로서, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 또는 헵틸기 등의 알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 또는 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기 또는 페넨틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 3-클로로프로필기 또는 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐 치환 알킬기 등일 수 있다.
상기 (2) 오르가노폴리실록산의 함량은, 적절한 경화가 이루어질 수 있을 정도로 포함된다면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 (2) 오르가노폴리실록산은, 전술한 (1) 오르가노폴리실록산에 포함되는 알케닐기 하나에 대하여, 규소결합 수소원자가 0.5 내지 10개가 되는 양으로 포함될 수 있다. 이러한 범위에서 경화를 충분하게 진행시키고, 내열성을 확보할 수 있다.
상기 부가경화성 실리콘 조성물은, 경화를 위한 촉매로서, 백금 또는 백금 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은, 백금 또는 백금 화합물의 구체적인 종류는 특별한 제한은 없다. 촉매의 비율도 적절한 경화가 이루어질 수 있는 수준으로 조절되면 된다.
상기 부가경화성 실리콘 조성물은, 저장 안정성, 취급성 및 작업성 향상의 관점에서 필요한 적절한 첨가제를 적정 비율로 또한 포함할 수도 있다.
다른 예시에서 상기 실리콘 조성물은, 축합경화성 실리콘 조성물로서, 예를 들면 (a) 알콕시기 함유 실록산 폴리머; 및 (b) 수산기 함유 실록산 폴리머를 포함할 수 있다.
상기 (a) 실록산 폴리머는, 예를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
R 1 aR 2 bSiO c(OR 3) d
화학식 1에서 R 1 및 R 2는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기를 나타내고, R 3은 알킬기를 나타내며, R 1, R 2 및 R 3가 각각 복수개 존재하는 경우에는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상, 1 미만의 수를 나타내고, a+b는 0 초과, 2 미만의 수를 나타내며, c는 0 초과, 2 미만의 수를 나타내고, d는 0 초과, 4 미만의 수를 나타내며, a+b+c×2+d는 4이다.
화학식 1의 정의에서, 1가 탄화수소는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 페닐기, 벤질기 또는 톨릴기 등일 수 있고, 이 때 탄소수 1 내지 8의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 또는 옥틸기 등일 수 있다. 또한, 화학식 1의 정의에서, 1가 탄화수소기는, 예를 들면, 할로겐, 아미노기, 머캅토기, 이소시아네이트기, 글리시딜기, 글리시독시기 또는 우레이도기 등의 공지의 치환기로 치환되어 있을 수 있다.
화학식 1의 정의에서, R 3의 알킬기의 예로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기 또는 부틸기 등을 들 수 있다. 알킬기 중에서, 메틸기 또는 에틸기 등이 통상 적용되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
화학식 1의 폴리머 중 분지상 또는 3차 가교된 실록산 폴리머를 사용할 수 있다. 또한, 이 (a) 실록산 폴리머에는, 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 구체적으로는 탈알코올 반응을 저해하지 않는 범위 내에서 수산기가 잔존하고 있을 수 있다.
상기 (a) 실록산 폴리머는, 예를 들면, 다관능의 알콕시실란 또는 다관능 클로로 실란 등을 가수분해 및 축합시킴으로써 제조할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자는, 목적하는 (a) 실록산 폴리머에 따라 적절한 다관능 알콕시실란 또는 클로로 실란을 용이하게 선택할 수 있으며, 그를 사용한 가수분해 및 축합 반응의 조건 또한 용이하게 제어할 수 있다. 한편, 상기 (a) 실록산 폴리머의 제조 시에는, 목적에 따라서, 적절한 1관능의 알콕시 실란을 병용 사용할 수도 있다.
상기 (a) 실록산 폴리머로는, 예를 들면, 신에쯔 실리콘사의 X40-9220 또는 X40-9225, GE 토레이 실리콘사의 XR31-B1410, XR31-B0270 또는 XR31-B2733 등과 같은, 시판되고 있는 오르가노실록산 폴리머를 사용할 수 있다.
상기 축합경화성 실리콘 조성물에 포함되는, (b) 수산기 함유 실록산 폴리머로는, 예를 들면, 하기 화학식 2으로 나타나는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
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화학식 2에서, R 4 및 R 5은 각각 독립적으로, 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 1가의 탄화수소기를 나타내고, R 5 및 R 6이 각각 복수 존재하는 경우에는, 상기는 서로 동일하거나, 상이할 수 있으며, n은 5 내지 2,000의 정수를 나타낸다.
화학식 2의 정의에서, 1가 탄화수소기의 구체적인 종류로는, 예를 들면, 상기 화학식 1의 경우와 동일한 탄화수소기를 들 수 있다.
상기 (b) 실록산 폴리머는, 예를 들면, 디알콕시실란 및/또는 디클로로 실란 등을 가수분해 및 축합시킴으로써 제조할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자는, 목적하는 (b) 실록산 폴리머에 따라 적절한 디알콕시 실란 또는 디클로로 실란을 용이하게 선택할 수 있으며, 그를 사용한 가수분해 및 축합 반응의 조건 또한 용이하게 제어할 수 있다. 상기와 같은 (b) 실록산 폴리머로는, 예를 들면, GE 토레이 실리콘사의 XC96-723, YF-3800, YF-3804 등과 같은, 시판되고 있는 2관능 오르가노실록산 폴리머를 사용할 수 있다.
위에 기술한 부가 경화형 혹은 축합 경화형 실리콘 조성물은 본 출원에서 적용되는 실리콘 점착제 또는 접착제를 형성하기 위한 재료의 하나의 예시이다. 즉, 기본적으로 업계에서 OCA 또는 OCR 등으로 알려진 실리콘 점착제 또는 접착제가 모두 본 출원에서 적용될 수 있다.
상기 점착제 또는 접착제 혹은 그를 형성하는 경화성 조성물의 유형은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 고상, 반고상 또는 액상의 점착제 또는 접착제 또는 경화성 조성물이 사용될 수 있다. 고상 또는 반고상의 점착제 또는 접착제 또는 경화성 조성물은 접착(또는 점착) 대상이 합착되기 전에 경화될 수 있다. 액상의 점착제 또는 접착제 또는 경화성 조성물은, 소위 광학 투명 레진(OCR; Optical Clear Resin)으로 호칭되고, 접착 또는 점착 대상이 합착된 후에 경화될 수 있다. 일 예시에 따르면 상기 점착제 또는 접착제 또는 경화성 조성물로서는, 소위 폴리디메틸실록산계(Polydimethyl siloxane-based) 점착제 또는 접착제 또는 경화성 조성물 또는 폴리메틸비닐실록산계(Polymethylvinyl siloxane-based) 점착제 또는 접착제 또는 경화성 조성물 또는 알콕시실리콘계(Alkoxy silicone-based) 점착제 또는 접착제 또는 경화성 조성물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 점착제층 또는 접착제층의 두께는 특별히 제한되지 않고, 목적하는 접착력 또는 점착력의 확보를 위한 적정 범위로 선택될 수 있다. 상기 두께는 대략 1㎛ 내지 50㎛의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서 2㎛ 이상, 3㎛ 이상, 4㎛ 이상, 5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 7㎛ 이상, 8㎛ 이상, 9㎛ 이상 또는 10㎛ 이상이거나, 45㎛ 이하, 40㎛ 이하, 35㎛ 이하, 30㎛ 이하, 25㎛ 이하, 20㎛ 이하, 15㎛ 이하 또는 10㎛ 이하 정도일 수도 있다.
상기와 같은 배치 하에서 상기와 같은 접착제층 또는 점착제층을 포함함으로써 우수한 접착력(또는 점착력)을 가지면서도 특히 차단 모드에서의 광 누설이 제어되어 우수한 광학 특성을 나타낼 수 있는 광변조 디바이스를 제공할 수 있다.
이와 같이 공지의 수직 배향막과 수직 배향능을 가지는 접착제 또는 점착제에 의해 형성되는 액정 화합물의 배향 및/또는 전술한 -C 플레이트 등과의 조합에 의해 액정 화합물의 수직 배향 시에는 측면 광누설을 효과적으로 억제하고, 수평 배향 시에는 정면 광의 흡수를 최소화하도록 할 수 있다.
본 출원의 하나의 예시에서, 상기와 같이 수직 배향력을 가지는 접착제층 또는 점착제층이 제 1 고분자 필름 기판의 일면에 형성되어 있는 경우, 상기 제 1 고분자 필름 기판에는 액정 배향막이 형성되어 있지 않을 수도 있다.
본 출원의 광변조 디바이스는, 본 출원의 효과를 방해하지 않는 한, 상기 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판의 일면에 각각 도전층을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착제층 또는 점착제층과 제 1 고분자 필름 기판 사이 및 액정 배향막과 제 2 고분자 필름 기판 사이에 각각 도전층이 형성되어 있을 수 있다. 도전층이 형성되는 경우, -C 플레이트는 상기 제 1 고분자 필름 기판과 도전층 사이 또는 상기 도전층과 점착제층 (또는 접착제층) 사이 또는 상기 점착제층(또는 접착제층)과 상기 광변조층 사이에 배치되어 있거나 및/또는 상기 제 2 고분자 필름 기판과 상기 도전층 사이,상기 도전층과 액정 배향막 사이 또는 상기 액정 배향막과 상기 광변조층 사이에 배치되어 있을 수 있다.
본 출원의 광변조 디바이스는, 하나의 예시에서, 도 5와 같이 제 1 편광층(101), 제 1 고분자 필름 기판(102), 도전층(400a), -C 플레이트(600)가 순차 형성된 제 1 기판(100), 광변조층(300) 및 액정 배향막(203), 도전층(400b), 제 2 고분자 필름 기판(202) 및 제 2 편광층(201)이 순차 형성된 제 2 기판(200)을 포함하는 구조를 나타내거나, 상기 -C 플레이트(600)가 예를 들어, 상기 제 1 고분자 필름 기판(102) 및 상기 도전층(400a) 사이에 배치되거나 또는 상기 제 2 고분자 필름 기판과 상기 도전층(400b) 사이에 배치될 수도 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 도전층은 광변조층의 액정 화합물의 정렬 상태를 전환할 수 있도록 광변조층에 적절한 전계를 인계할 수 있다. 상기 전계의 방향은 수직 또는 수평 방향, 예를 들어, 광변조층의 두께 방향 또는 면 방향일 수 있다.
상기 도전층은 예를 들어, 투명 전도성 층일 수 있으며, 상기 투명 전도성 층은 예를 들어, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 증착하여 형성될 수 있다. 이외에도 투명 전도성 층을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이를 제한 없이 적용할 수 있다.
상기와 같은 광변조 디바이스는 다양한 용도에 적용될 수 있다. 광변조 디바이스가 적용될 수 있는 용도에는, 윈도우 또는 선루프 등과 같은 건물, 용기 또는 차량 등을 포함하는 밀폐된 공간의 개구부나 아이웨어(eyewear) 등이나 창호용, OLED(organic light emitting device)의 차광판 등이 예시될 수 있다. 상기에서 아이웨어의 범위에는, 일반적인 안경, 선글라스, 스포츠용 고글 내지는 헬멧 또는 가상 현실 또는 증강 현실 체험용 기기 등과 같은 웨어러블 기기 등, 관찰자가 렌즈를 통하여 외부를 관찰할 수 있도록 형성된 모든 아이 웨어가 포함될 수 있다.
본 출원의 광변조 디바이스가 적용될 수 있는 대표적인 용도에는 차량용 선루프가 있을 수 있다.
하나의 예시에서 상기 광변조 디바이스는, 그 자체로서 차량용 선루프일 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 차체를 포함하는 자동차에 있어서 상기 개구부에 장착된 상기 광변조 디바이스 또는 차량용 선루프를 장착하여 사용될 수 있다.
선루프는, 차량의 천장에 존재하는 고정된 또는 작동(벤팅 또는 슬라이딩)하는 개구부(opening)로서, 빛 또는 신선한 공기가 차량의 내부로 유입되도록 하는 기능을 할 수 있는 장치를 통칭하는 의미일 수 있다. 본 출원에서 선루프의 작동 방식은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 수동으로 작동하거나 또는 모터로 구동할 수 있으며, 선루프의 형상, 크기 또는 스타일은 목적하는 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 선루프는 작동 방식에 따라 팝-업 타입 선루프, 스포일러(tile & slide) 타입 선루프, 인빌트 타입 선루프, 폴딩 타입 선루프, 탑-마운트 타입 선루프, 파노라믹 루프 시스템 타입 선루프, 제거 가능한 루프 패널즈(t-tops 또는 targa roofts) 타입 선루프 또는 솔라 타입 선루프 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 예시적인 선루프는 본 출원의 상기 광변조 디바이스를 포함할 수 있고, 이 경우 광변조 디바이스에 대한 구체적인 사항은 상기 광변조 디바이스의 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
본 출원은 광변조 디바이스에 대한 것이다. 본 출원은 보상 필름의 특성 제어, 적절한 배치 등을 통해 투과율 가변 특성을 비롯한 광학 특성이 우수하고, 차단 모드에서 경사각 광 누설이 제어되어 다양한 용도로 적용 가능한 광변조 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 출원의 예시적인 광변조 디바이스의 모식도이다.
도 6은 경사각과 동경각을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 굴절률 이방성을 평가하기 위한 방법을 보여주는 도면이다.
도 8 내지 11은 실시예 1 내지 4의 광변조 디바이스에 대해, 차단 모드에서의 정면 및 경사각 투과율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12 및 13은 비교예 1 및 비교예 2 의 광변조 디바이스에 대해, 차단 모드에서의 정면 및 경사각 투과율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
평가예 1. 차단 모드일 때 경사각(정면 포함) 투과율의 최대값 측정
차단 모드(전압 미인가, 0V)일 때의 경사각(정면 포함) 투과율을 헤이즈미터(NDH5000SP, 세코스社)를 이용하여, ASTM D1003규격에 따라 측정하였다.
구체적으로, 적분구 내의 측정 대상에 380nm 내지 780nm 파장의 광을 입사시키면, 입사된 광은 측정 대상에 의하여 확산광(DT, 확산되어 출광된 모든 광의 합)과 직진광(PT, 확산광을 배제한 정면 방향의 출광)으로 분리된다. 상기 확산광과 직진광을 적분구 내에서 수광 소자에 집광시켜 각각 측정할 수 있다. 즉, 상기 과정에 의해서 전체 투과광(TT)은 상기 확산광(DT)과 직진광(PT)의 총합(DT+PT)으로 규정될 수 있다. 상기 전체 투과광은 전체 투과율을 의미한다.
실시예 및 비교예의 광변조 디바이스에 대한 차단 모드(0V)에서의 경사각(정면 포함) 투과율의 최대값은, 광변조 디바이스에 전압을 인가하지 않은 상태에서 정면 및 경사각에 대하여 전 방위 투과율을 측정한 값 중 가장 큰 값으로 하였다. 측정 대상의 기준면(예를 들면, 기준면은 광변조 디바이스의 편광층, 고분자 필름 기판, 광변조층, -C 플레이트, 접착제층(또는 점착제층) 또는 액정 배향막 등의 표면일 수 있다)의 법선 방향인 z축 방향을 0도로 하여 -60도, -45도, -30도, -15도, 0도(정면), 15도, 30도, 45도 및 60도 각각(도 7의 경사각 Θ)에 대하여 도 7의 동경각 Φ를 0도, 30도, 60도, 90도, 120도, 150도, 180도, 210도, 240도, 270도, 300도 및 330도로 달리하면서 측정한 결과를 도 8 내지 도 11에 도시(가로축은 동경각 Φ, 세로축은 투과율(%)을 의미하고, 각 그래프의 선은 특정 경사각 Θ에서 측정한 값임을 나타낸다)하고, 그 중 가장 큰 값을 표 1에 나타내었다.
평가예 2. 고분자 필름 기판의 면상 위상차 평가
고분자 필름의 면상 위상차(Rin)는 Agilent사의 UV/VIS spectroscope 8453 장비를 이용하여 측정하였다(550 nm 파장 기준). UV/VIS spectroscope에 2장의 편광자를 투과축이 서로 직교하도록 설치하고, 상기 2장의 편광자 사이에 고분자 필름을 그 지상축이 2장의 편광자의 투과축과 각각 45도를 이루도록 위치시킨 후, 파장에 따른 투과도를 측정하였다. 파장에 따른 투과도 그래프에서 각 피크(peak)들의 위상 지연 차수(Phase retardation order)를 구하였다. 구체적으로, 파장에 따른 투과도 그래프에서 파형은 하기 수식 A를 만족하고, 사인(Sine) 파형에서 최대 피크(Tmax) 조건은 하기 수식 B을 만족한다. 수식 A에서 λmax인 경우, 수식 A의 T와 수식 B의 T는 동일하기 때문에 수식을 전개한다. n+1, n+2 및 n+3에 대해서도 수식을 전개하고, n과 n+1 수식을 정리해서 R을 소거하여 n을 λn 및 λn+1 수식으로 정리하면, 하기 수식 C가 도출된다. 수식 A의 T와 수식 B의 T가 동일함에 근거하여 n과 λ를 알 수 있으므로 각 λn, λn+1, λn+2 및 λn+3 대해 R을 구한다. 4 포인트에 대해 파장에 따른 R값의 직선 추세선을 구하고 수식 550 nm에 대한 R 값을 산정한다. 직선 추세선의 함수는 Y=ax+b이고, a 및 b는 상수이다. 상기 함수의 x에 550nm를 대입했을 때의 Y 값이 550 nm 파장의 광에 대한 Rin 값이다.
[수식 A]
T = sin2[(2πR/λ)]
[수식 B]
T = sin2[((2n+1)π/2)]
[수식 C]
n = (λn -3λn+1)/(2λn+1 +1-2λn)
상기에서 R은 면상 위상차(Rin)를 의미하고, λ는 파장을 의미하고, n은 사인파형의 꼭지 차수를 의미한다.
평가예 3. 광변조층의 두께
광변조층의 두께는 스페이서의 높이와 일치하며, 상기 스페이서의 높이는 측정 장비(Optical profiler, Nano system社, Nano View-E1000)를 사용하여 확인하였다.
평가예 4. 광변조층(액정층) 또는 -C 플레이트의 굴절률 이방성 및 평균 굴절률 평가
광변조층 또는 -C 플레이트의 굴절률 이방성(△n) 및 평균 굴절률은 Abbe 굴절계를 사용하여 다음의 방식으로 평가한다. 광변조층의 경우, Abbe 굴절계의 Measuring Prism과 illumination Prism의 면에 수직배향막을 코팅하고, 측정하고자 하는 액정 화합물을 Measuring Prism에 도포한 후에 illumination Prism으로 덮어주면, 수직배향력에 의해 액정 화합물은 수직 배향된다. 상기 과정에서 적용되는 액정 화합물은, 이색성 염료 등 다른 물질과 혼합되지 않은 광변조층에 적용될 액정 화합물만이다. 또한, -C 플레이트의 경우, Abbe 굴절계의 Measuring Prism과 illumination Prism의 면에 -C 플레이트 재료를 도포 또는 부착한 후에 illumination Prism으로 덮어 측정한다.
그 후, 도 7에 나타난 바와 같이 접안렌즈쪽(grounded 부)에 선형 편광판을 적용하여 광(light)을 조사하여 관측하면, 도 7에 나타난 것과 같은 θ e 및 θ o를 구할 수 있고, Measuring prism의 굴절률(n p)과 상기 각도(θ e 및 θ o)를 통해 이상 굴절률(n e=n psinθ e)과 정상 굴절률(n o=n psinθ o)을 구할 수 있다. 여기에서, 그 차이(n e-n o)가 굴절률 이방성으로 규정될 수 있으며, 그 평균값((n e+n o)/2)이 평균 굴절률로 규정될 수 있다. . 상기 측정 시의 기준 파장은 대략 550nm이다.
실시예 1.
제 1 및 제 2 고분자 필름 기판으로, 연신 PET(Polyethylene terephthalate) 필름 기판(두께: 145㎛, 제조사: SKC)을 사용하여 디바이스를 제조하였다. 상기 PET 필름 기판은 550nm 파장의 광에 대한 면상 위상차가 약 10,000nm 내지 15,000nm의 범위 내였다.
제 1 PET 필름 기판의 일면에 우선 ITO(Indium Tin Oxide)막(도전층)을 증착하고, 상기 ITO막 상에 -C 플레이트 재료를 바 코팅한 후 약 100℃에서 20분 간 경화시켜 약 6㎛ 두께의 -C 플레이트를 형성하였다. 상기 -C 플레이트의 두께 방향 위상차는 550nm 파장의 광에 대해 대략 -720nm 정도였고, 평균 굴절률은 1.65였다. 여기서 -C 플레이트 재료는 테레프탈산, 이소프탈산 및 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-바이페닐다이아민을 중합한 폴리아미드를 디메틸아세트아마이드 용액에 대해 대략 5.3중량%로 배합하여 준비하였다.
이어서, 상기 -C 플레이트 상에 실리콘 점착제(Shinetsu社, KR3700)를 바 코팅한 후 약 100℃에서 100분 간 경화시켜 약 10㎛ 두께의 점착제층을 형성하였다(제 1 기판).
상기 제 2 PET 필름 기판의 일면에 우선 ITO(Indium Tin Oxide)막(도전층)을 증착하고, 상기 ITO막 상에 셀 갭(Cell gap) 유지를 위한 정사각형 격벽 형태의 스페이서(피치: 350㎛, 높이: 8㎛, 선폭: 16㎛, 면적 비율: 9%)를 형성하였다. 그 후, 광변조층(액정층)의 초기 배향제어를 위해 대략 100nm 두께의 폴리이미드계 수직 배향막(SE-5661LB3, Nissan社)을 형성한 후, 러빙 포로 러빙 처리하였다. 이 때 러빙 방향은 하부 PET 필름 기판의 지상축에 수평이 되도록 하였다(제 2 기판).
이어서, 상기 제 1 기판의 점착제층과 제 2 기판의 배향막이 대향하도록 배치하고(Cell gap: 8㎛), 그 내부에 액정 물질을 주입한 후에 라미네이션 공정을 통하여 디바이스를 제작하였다. 상기 액정 물질로는, 굴절률 이방성(△n)이 대략 0.094인 음의 유전율 이방성을 가지고, 평균 굴절률이 1.58인 액정 화합물(SHN-7002XX T12, JNC社)에 키랄 도펀트(S811, Merck社)를 배합한 조성물을 사용하였다. 이 때, 상기 키랄 도펀트는 상기 액정 화합물 100 중량부에 대해 약 0.5 중량부 배합하여, 키랄 피치(chiral pitch)가 대략 20㎛ 정도가 되도록 하였다. 또한, 이와 같이 형성된 광변조층의 두께 방향 위상차는 550nm 파장의 광에 대해 대략 752nm 정도였다.
이어서, 상기 제 1 PET 필름 기판의 ITO막(도전층)이 형성되지 않은 면에 제 1 편광층을 부착하고, 상기 제 2 PET 필름 기판의 ITO막(도전층)이 형성되지 않은 면에 제 2 편광층을 부착하였다. 상기 제 1 및 제 2 편광층으로는 PVA 필름에 요오드를 흡착시켜 고온/연신을 통하여 제작한 일반적인 PVA 편광층을 사용하였다.
상기 배치 시에는 제 1 및 제 2 PET 필름 기판의 지상축 방향 및 제 1 편광층의 흡수축이 서로 평행하도록 하고, 상기 제 2 편광층의 흡수축은 상기 제 1 편광층의 흡수축에 대해 수직하도록 배치하였다.
그 결과, 제 1 편광층/제 1 PET 필름 기판/ITO막/-C 플레이트/접착제층/광변조층(액정층)/배향막/ITO막/제 2 PET 필름 기판/제 2 편광층의 구조를 가지는 광변조 디바이스가 형성되었다.
실시예 2
제 1 기판 제조시, 제 1 PET 필름 기판의 일면에 -C 플레이트, ITO막 및 접착제층을 순차로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광변조 디바이스를 제조하였다. 그 결과, 제 1 편광층/제 1 PET 필름 기판/-C 플레이트/ITO막/접착제층/광변조층(액정층)/배향막/ITO막/제 2 PET 필름 기판/제 2 편광층의 구조를 가지는 광변조 디바이스가 형성되었다.
실시예 3
-C 플레이트를 제 1 기판의 ITO막 및 접착제층 사이에 형성하지 않고, 제 2 기판의 제 2 고분자 기판 및 ITO막 사이에 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광변조 디바이스를 제조하였다. 그 결과, 제 1 편광층/제 1 PET 필름 기판/ITO막/접착제층/광변조층(액정층)/배향막/ITO막/-C 플레이트/제 2 PET 필름 기판/제 2 편광층의 구조를 가지는 광변조 디바이스가 형성되었다.
실시예 4
제 1 기판의 점착제층과 제 2 기판의 배향막이 대향하도록 배치할 때, Cell gap이 6㎛가 되도록 배치(스페이서의 높이도 6㎛)하고, 광변조층의 두께 방향 위상차가 550nm 파장의 광에 대해 대략 564 nm이며, -C 플레이트의 두께 방향 위상차가 550nm 파장의 광에 대해 대략 -540nm 정도인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 광변조 디바이스를 제조하였다. 그 결과, 제 1 편광층/제 1 PET 필름 기판/-C 플레이트/ITO막/접착제층/광변조층(액정층)/ 배향막/ITO막/제 2 PET 필름 기판/제 2 편광층의 구조를 가지는 광변조 디바이스가 형성되었다.
비교예 1.
-C plate를 도입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광변조 디바이스를 제조하였다.
그 결과, 제 1 편광층/제 1 PET 필름 기판/ITO막/접착제층/광변조층(액정층)/배향막/ITO막/제 2 PET 필름 기판/제 2 편광층의 구조를 가지는 광변조 디바이스가 형성되었다.
비교예 2.
-C plate가 제 1 편광층과 제 1 PET 필름 기판 사이에 배치된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 광변조 디바이스를 제조하였다.
그 결과, 제 1 편광층/-C 플레이트/제 1 PET 필름 기판/ITO막/접착제층/광변조층(액정층)/배향막/ITO막/제 2 PET 필름 기판/제 2 편광층의 구조를 가지는 광변조 디바이스가 형성되었다.
구분 차단 모드(0V)에서의 경사각(정면 포함)투과율 최대 값
실시예 1 6.92%
실시예 2 6.34%
실시예 3 6.61%
실시예 4 5.22%
비교예 1 17.27%
비교예 2 14.32%
상기 [표 1]에서 차단 모드(0V)에서의 경사각(정면 포함)투과율의 최대값은, 광변조 디바이스에 전압을 인가하지 않은 상태에서, 측정 대상의 기준면(예를 들면, 기준면은 광변조 디바이스의 편광층, 고분자 필름 기판, 광변조층, -C 플레이트, 접착제층(또는 점착제층) 또는 액정 배향막 등의 표면일 수 있다)의 법선 방향인 z축 방향을 0도로 하여 -60도, -45도, -30도, -15도, 0도(정면), 15도, 30도, 45도 및 60도(도 6의 경사각 Θ) 각각에 대하여 도 6의 동경각 Φ를 0도, 30도, 60도, 90도, 120도, 150도, 180도, 210도, 240도, 270도, 300도 및 330도로 달리하면서 측정한 투과율 중 가장 큰 값을 나타낸 것이다. 그 결과, 실시예 1 내지 4의 광변조 디바이스의 차단 모드일 때 경사각(정면 포함) 광누설이 비교예 1 및 2의 광변조 디바이스의 그것 대비 작은 것을 확인할 수 있었다.
{부호의 설명}
10, 20: 편광층 30: 광변조 필름층
100, 200: 제 1 기판, 제 2 기판
101, 201: 제 1, 제 2 편광층
102, 202: 제 1, 제 2 고분자 필름 기판
103: 접착제층 또는 점착제층
203: 액정배향막
300: 광변조층
400a, 400b: 도전층
500: 스페이서
600: -C 플레이트
G: 셀 갭

Claims (17)

  1. 제 1 표면에 접착제층 또는 점착제층이 형성되어 있는 제 1 고분자 필름 기판; 제 1 표면에 액정 배향막이 형성되어 있는 제 2 고분자 필름 기판; 및 액정 화합물을 포함하는 광변조층을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판은 서로의 제 1 표면이 대향하도록 배치되어 있으며,
    상기 대향 배치된 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판의 사이에 상기 광변조층이 존재하고,
    상기 광변조층과 상기 제 1 고분자 필름 기판 사이 또는 상기 광변조층과 상기 제 2 고분자 필름 기판 사이 중 적어도 하나에 -C 플레이트를 포함하는 광변조 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, -C 플레이트의 두께 방향 위상차의 절대값(C)는 하기 조건 1을 만족하고, 상기 -C 플레이트의 두께 방향 위상차는 음수값인 광변조 디바이스:
    [조건 1]
    C≤D×1.2
    상기 조건 1에서, D는 광변조층의 수직 배향 상태에서의 두께 방향 위상차×(광변조층에 포함되는 액정 화합물의 평균 굴절률/-C 플레이트의 평균 굴절률)로 정해지는 값이다.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판은 각각 550nm 파장에 대한 면상 위상차가 500nm 이상인 광변조 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판의 간격이 격벽 형상의 스페이서로 유지되어 있는 광변조 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서, 스페이서는 사각형, 삼각형 또는 허니콤 격벽 형상인 광변조 디바이스.
  6. 제 4 항에 있어서, 스페이서는 경화성 수지를 포함하는 광변조 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서, 제 1 고분자 필름 기판의 제 2 표면에 부착된 제 1 편광층 및 제 2 고분자 필름 기판의 제 2 표면에 부착된 제 2 편광층을 추가로 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 편광층의 흡수축은 서로 수직한 광변조 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판의 지상축은 서로 수평한 광변조 디바이스.
  9. 제 7 항에 있어서, 제 1 및 제 2 고분자 필름 기판의 지상축은 서로 수평하고, 상기 지상축과 편광층의 흡수축이 이루는 각도는 수직 또는 수평한 광변조 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서, 광변조층 내의 액정 화합물은 초기 배향이 수직 배향인 광변조 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서, 수직 배향 상태가 외부 신호의 인가에 의해 수평 배향 상태로 변경될 수 있는 광변조 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서, 광변조층은 키랄 도펀트를 추가로 포함하는 광변조 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서, 광변조층의 두께(d) 및 키랄 도펀트에 의해 형성되는 키랄 피치(p)의 비율(d/p)이 1 미만인 광변조 디바이스.
  14. 제 1 항에 있어서, 점착제 또는 접착제는 실리콘 점착제 또는 접착제인 광변조 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서, 접착제층 또는 점착제층과 제 1 고분자 필름 기판의 사이와 액정 배향막과 제 2 고분자 필름 기판 사이에는 각각 도전층이 형성되어 있는 광변조 디바이스.
  16. 제 1 항에 있어서, 제 1 고분자 필름 기판에는 액정 배향막이 형성되어 있지 않은 광변조 디바이스.
  17. 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 차체; 및 상기 개구부에 장착된 제 1 항의 광변조 디바이스를 포함하는 자동차.
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