WO2022092842A1 - 광학 디바이스 - Google Patents

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WO2022092842A1
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김정운
유정선
허두영
오동현
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주식회사 엘지화학
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    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/28—Adhesive materials or arrangements

Definitions

  • This application relates to an optical device.
  • Non-Patent Document 1 (“Tight Bonding of Two Plastic Substrates for Flexible LCDs” SID Symposium Digest, 38, pp. 653-656 (2007)) forms an organic film pattern in the form of a column or wall with a cell gap height on one substrate, It discloses a technology for fixing to the opposite substrate using an adhesive, however, in this technology, the adhesive must be located only on the column or wall, and the technology of micro-stamping the adhesive on the column or wall has a high process difficulty, and the adhesive It is difficult to control the thickness and area of the substrate, there is a high possibility that the adhesive is pushed out during bonding of the upper and lower substrates, and there is a possibility that the adhesive may be contaminated into the alignment layer or liquid crystal.
  • a spacer and an alignment film are formed on the lower substrate, and a pressure-sensitive adhesive layer having both liquid crystal alignment and adhesion is formed on the upper substrate and then adhered.
  • this structure is vulnerable to external pressure due to the very low modulus of the pressure-sensitive adhesive layer, so it is difficult to obtain good quality in the autoclave process of high temperature and high pressure.
  • cell gap collapse or poor flow and/or flocking of the liquid crystal may occur, which causes a decrease in the electro-optical properties and appearance uniformity of the liquid crystal cell. do.
  • the present application provides an optical device in which the cell gap of the liquid crystal cell is properly maintained, has excellent adhesion between the upper substrate and the lower substrate, and minimizes defects such as pressing or rolling, thereby securing structural stability and good quality uniformity. .
  • the corresponding physical property is a physical property measured at room temperature.
  • room temperature refers to a natural temperature that has not been heated or reduced, usually at a temperature in the range of about 10°C to 30°C, or on the order of about 23°C or about 25°C.
  • the unit of temperature is °C.
  • the corresponding physical property is a physical property measured at normal pressure.
  • atmospheric pressure refers to a natural temperature that has not been pressurized or depressurized, and usually about 1 atmosphere is referred to as atmospheric pressure.
  • This application relates to an optical device.
  • 1 exemplarily shows the optical device of the present application.
  • the optical device includes a first outer substrate 100a, a second outer substrate 100b disposed to face the first outer substrate 100a, and a second outer substrate 100a and the first outer substrate 100a.
  • the liquid crystal element 300 positioned between the substrates 100b may be included.
  • the optical device may include at least one intermediate layer positioned between the first outer substrate and the liquid crystal element and between the second outer substrate and the liquid crystal element.
  • 1 is an optical diagram including intermediate layers 200a and 200b respectively positioned between a first outer substrate 100a and a liquid crystal element 300 and between the second outer substrate 100b and a liquid crystal element 300 .
  • the device is shown as an example.
  • the optical device may further include an outer layer 400 surrounding the side surface of the liquid crystal element 300 .
  • the optical device according to the present application controls the relationship between the thickness of the outer layer and the liquid crystal element or the relationship between the storage elastic modulus of the outer layer and the pressure-sensitive adhesive layer, thereby minimizing the pressing and/or rolling defects that may occur during bonding of the optical device and the outer substrate. can do.
  • the optical device of the present application may satisfy Equation 1 below.
  • T1 is the thickness of the outer layer
  • T2 is the thickness of the liquid crystal element
  • the thickness T1 of the outer layer may mean the thickness of the corresponding layer or film when the outer layer is composed of a single layer or a single film.
  • the thickness T1 of the outer layer may mean the sum of the thicknesses of the plurality of layers or the plurality of films when the outer layer includes a plurality of layers or a plurality of films.
  • the thickness T2 of the liquid crystal device may mean, for example, the sum of the thicknesses of the first base layer, the pressure-sensitive adhesive layer, the spacer, and the second base layer.
  • the lower limit of the T1-T2) value may be preferably -T2 ⁇ 0.4 or more.
  • the lower limit of the thickness difference (T1-T2) value is specifically, -T2 ⁇ 0.3 or more, -T2 ⁇ 0.2 or more, -T2 ⁇ 0.1 or more, -T2 ⁇ 0.08 or more, -T2 ⁇ 0.06 or more, -T2 ⁇ 0.04 or more or -T2 ⁇ 0.02 or more.
  • the value of the difference (T1-T2) between the thicknesses of the outer layer and the liquid crystal element is too large, damage to the outer substrate may occur during bonding of the optical device, so the difference (T1-T2) between the thickness of the outer layer and the liquid crystal element
  • the upper limit of the value is T2 ⁇ 0.4 or less.
  • the upper limit of the thickness difference (T1-T2) value may be T2 ⁇ 0.35 or less, T2 ⁇ 0.3 or less, or T2 ⁇ 0.25 or less.
  • the thickness T1 of the outer layer and the thickness T2 of the liquid crystal element may be appropriately selected within a range satisfying Equation 1.
  • the thickness T1 of the outer layer may be in the range of 60 ⁇ m to 840 ⁇ m.
  • the thickness T2 of the liquid crystal device may be in the range of 100 ⁇ m to 800 ⁇ m.
  • the optical device of the present application may satisfy Equation 2 below.
  • G1 is the storage modulus at 25°C of the outer layer
  • G2 is the storage modulus at 25°C of the pressure-sensitive adhesive layer.
  • the storage modulus may be a value measured at a frequency of 6 rad/sec.
  • the storage elastic modulus (G1) of the outer layer is smaller than the storage elastic modulus (G2) of the pressure-sensitive adhesive layer, pressing and/or packing failure may occur in the liquid crystal element during bonding of the optical device. Therefore, the storage elastic modulus (G1) of the outer layer is, It may be controlled to be equal to the storage modulus (G2) of the pressure-sensitive adhesive layer or to be greater than the storage modulus (G2) of the pressure-sensitive adhesive layer.
  • the storage modulus G1 of the outer layer may mean the storage modulus of the corresponding layer or film when the outer layer is composed of a single layer or a single film.
  • the storage modulus (G1) of the outer layer means the storage modulus of a laminate of a plurality of layers or a laminate of a plurality of films when the outer layer is composed of a plurality of layers or a plurality of films, or a plurality of layers or a plurality of films It may mean the storage modulus of individual layers or individual films constituting the .
  • any one of the storage modulus of the MD axis and the storage modulus of the TD axis may satisfy Equation 2 above, or both the storage modulus of the MD axis and the storage modulus of the TD axis may satisfy Equation 2 above.
  • the MD axis and the TD axis may be perpendicular to each other.
  • the value of the difference (G1-G2) between the storage elastic modulus of the outer layer and the storage elastic modulus of the pressure-sensitive adhesive layer may be, for example, 9999.99 MPa or less.
  • the value of the difference (G1-G2) between the storage elastic modulus of the outer layer and the storage elastic modulus of the pressure-sensitive adhesive layer is excessively large, damage may occur during bonding with the outer substrate, and thus it may be advantageous to control within the above range.
  • the value of the difference (G1-G2) of the storage modulus may be 9,500 MPa or less, 9,000 MPa or less, 9,500 MPa or less, 8,000 MPa or less, 8,500 MPa or less, 7,000 MPa or 6,500 MPa or less.
  • the value of the difference (G1-G2) between the storage elastic modulus of the outer layer and the storage elastic modulus of the pressure-sensitive adhesive layer may be, for example, 0 MPa or more.
  • the value of the difference (G1-G2) of the storage elastic modulus may be 1 MPa or more, 5 MPa or more, 10 MPa or more, 20 MPa or more, 40 MPa or more, 60 MPa or more, or 80 MPa or more.
  • the storage modulus (G1) of the outer layer and the storage modulus (G2) of the pressure-sensitive adhesive layer may be appropriately selected within a range satisfying Equation (2).
  • the storage modulus (G1) of the outer layer may be in the range of 0.1 MPa to 10,000 MPa.
  • the storage modulus (G1) of the outer layer may be 1 MPa or more, 5 MPa or more, 10 MPa or more, 100 MPa or more, 500 MPa or more, 1,000 MPa or more, or 1,500 MPa or more, and 10,000 MPa or less, 9,000 MPa or less , 8,000 MPa or less, 7,000 MPa or less, 6,000 MPa or less, 5,000 MPa or less, 4,000 MPa or less, 3000 MPa or less 2,000 MPa or less, 1000 MPa or less, 800 MPa or less, 600 MPa or less, 400 MPa or less, 200 MPa or less, or 100 MPa or less may be below.
  • the storage modulus (G2) of the pressure-sensitive adhesive layer may be in the range of 0.01 MPa to 1 Mpa. Specifically, the storage modulus (G2) of the pressure-sensitive adhesive layer may be 0.02 MPa or more, 0.04 MPa, 0.06 MPa, 0.08 MPa or 0.1 MPa or more, and may be 0.8 MPa or less, 0.6 MPa or less, 0.4 MPa or less, or 0.2 MPa or less.
  • the storage elastic modulus of the pressure-sensitive adhesive layer is too large, it may be difficult to satisfy the above conditions, and when the storage elastic modulus of the pressure-sensitive adhesive layer is too small, the pressure-sensitive adhesive is pressed or pushed during bonding of the liquid crystal device, resulting in electro-optical properties and uniformity of appearance may be inhibited, so that the storage modulus may be advantageously controlled within the above range.
  • the optical device of the present application may satisfy both Equations 1 and 2. In this way, it is possible to effectively minimize pressing and/or rolling defects that may occur during bonding of the optical device.
  • the first outer substrate and the second outer substrate may each independently be an inorganic substrate or a plastic substrate. It does not restrict
  • a glass substrate having excellent light transmittance may be used as the inorganic substrate.
  • the glass substrate may include, for example, a soda lime glass substrate, a general tempered glass substrate, a borosilicate glass substrate, or an alkali-free glass substrate, but is not limited thereto.
  • the polymer substrate examples include a cellulose film such as triacetyl cellulose (TAC) or diacetyl cellulose (DAC); COP (cyclo olefin copolymer) films such as norbornene derivatives; Acrylic film such as PAR (Polyacrylate) or PMMA (poly(methyl methacrylate); PC (polycarbonate) film; PE (polyethylene) or PP (polypropylene), etc.
  • TAC triacetyl cellulose
  • DAC diacetyl cellulose
  • COP cyclo olefin copolymer
  • Acrylic film such as PAR (Polyacrylate) or PMMA (poly(methyl methacrylate); PC (polycarbonate) film; PE (polyethylene) or PP (polypropylene), etc.
  • Polyolefin film PVA (polyvinyl alcohol) film; PI (polyimide) film; Sulfone-based films such as PSF (polysulfone) film, PPS (polyphenylsulfone) film, or PES (polyethersulfone) film; PEEK (polyetheretherketon) film; PEI (polyetherimide) film; PEN (polyethylenenaphthatlate) film or polyester such as PET (polyethyleneterephtalate) film A film based on a film; , a functional layer such as an antireflection layer may be present.
  • PSF polysulfone
  • PPS polyphenylsulfone
  • PES polyethersulfone
  • PEEK polyetheretherketon
  • PEI polyetherimide
  • PEN polyethylenenaphthatlate film or polyester such as PET (polyethyleneterephtalate) film
  • the first outer substrate and/or the second outer substrate may be a glass substrate.
  • a glass substrate may be bonded to both sides of the liquid crystal device or a glass substrate to one side of the liquid crystal device and a film substrate to the other side of the liquid crystal device.
  • the liquid crystal device is vulnerable to external pressure due to the use of the pressure-sensitive adhesive layer, so defects such as cell gap collapse or liquid crystal flow or crowding may occur in a glass bonding process such as autoclave at high temperature and high pressure.
  • the present invention by controlling the thickness of the first intermediate layer and the second intermediate layer, the defect can be minimized and the structural stability of the optical device and the uniformity of quality can be secured.
  • Each of the first outer substrate and the second outer substrate may have a thickness of about 0.3 mm or more.
  • the thickness may be about 0.5 mm or more, 1 mm or more, 1.5 mm or more, or about 2 mm or more, and about 10 mm or less, 9 mm or less, 8 mm or less, 7 mm or less, 6 mm or less, 5 mm or less , 4 mm or less or about 3 mm or less.
  • the first outer substrate and the second outer substrate may be a flat substrate or a substrate having a curved shape.
  • the first outer substrate and the second outer substrate may be flat substrates or have a curved surface at the same time, or one may be a flat substrate and the other may be a curved substrate.
  • each curvature or radius of curvature may be the same or different.
  • the curvature or radius of curvature may be measured in a manner known in the industry, for example, a 2D Profile Laser Sensor (laser sensor), a Chromatic confocal line sensor (confocal sensor), or a non-contact equipment such as 3D Measuring Confocal Microscopy can be measured using Methods for measuring curvature or radius of curvature using such equipment are known.
  • laser sensor 2D Profile Laser Sensor
  • confocal sensor Chromatic confocal line sensor
  • 3D Measuring Confocal Microscopy can be measured using Methods for measuring curvature or radius of curvature using such equipment are known.
  • the curvature or radius of curvature of the opposite surfaces that is, in the case of the first outer substrate, the second outer substrate
  • the curvature or radius of curvature of the surface opposite to the first outer substrate and the curvature or radius of curvature of the surface opposite to the first outer substrate in the case of the second outer substrate may be a reference.
  • the largest curvature or radius of curvature may be the criterion, or the smallest curvature or radius of curvature may be the criterion, or the average curvature or average A radius of curvature may be a criterion.
  • the difference in curvature or radius of curvature of the first outer substrate and the second outer substrate is within about 10%, within 9%, within 8%, within 7%, within 6%, within 5%, within 4%, and within 3%, respectively. , may be within 2% or within about 1%.
  • the difference in the curvature or radius of curvature is a numerical value calculated as 100 ⁇ (CL-CS)/CS when a large curvature or radius of curvature is CL and a small radius or radius of curvature is CS.
  • the lower limit of the difference in the curvature or the radius of curvature is not particularly limited.
  • the difference between the curvatures or radii of curvature of the first and second outer substrates may be the same, the difference between the curvatures or radii of curvature may be greater than or equal to about 0% or greater than about 0%.
  • the control of the curvature or radius of curvature as described above is useful in a structure in which the liquid crystal element contacts the intermediate layer, such as the optical device of the present application. That is, when the curvature or the radius of curvature exceeds 10%, when the outer substrate and the liquid crystal device are in contact with the liquid crystal device as an intermediate layer, which will be described later, a problem may occur in which the bonded outer substrate is opened due to a decrease in bonding force. However, if it is controlled within 10%, it is possible to effectively prevent the problem that the bonded outer substrate is caused by a decrease in bonding force.
  • the first outer substrate and the second outer substrate may have the same sign of curvature.
  • both the first and second outer substrates may be curved in the same direction. That is, in this case, both the center of curvature of the first outer substrate and the center of curvature of the second outer substrate exist in the same portion among the upper and lower portions of the first and second outer substrates.
  • the first and second outer substrates can be more efficiently bonded as an intermediate layer, and after bonding, the first and second outer substrates, the liquid crystal element and/or the Alternatively, it is possible to more effectively prevent a decrease in the adhesion force of the polarizer.
  • each of the first and second outer substrates has a radius of curvature of about 100R or more, 200R or more, 300R or more, 400R or more, 500R or more, 600R or more, 700R or more, 800R or more, or about 900R or more, or about 10,000R or less.
  • R means the degree of curvature of a circle having a radius of 1 mm.
  • 100R is the degree of curvature of a circle having a radius of 100 mm or the radius of curvature for such a circle.
  • the first and second outer substrates may have the same or different radii of curvature within the above range.
  • the radius of curvature of the substrate having the greater curvature may be within the above range.
  • a substrate having a larger curvature among them may be a substrate disposed in a direction of gravity rather than when an optical device is used.
  • the optical device may not include a polarizer between the first outer substrate and the liquid crystal element and between the second outer substrate and the liquid crystal element.
  • 1 exemplarily shows an optical device that does not include a polarizer.
  • the optical device may further include a polarizer in at least one of a position between the first outer substrate and the liquid crystal element and between the second outer substrate and the liquid crystal element.
  • 2 exemplarily shows an optical device including a polarizer 500a positioned between the first outer substrate and the liquid crystal element and the second polarizer 500b positioned between the second outer substrate and the liquid crystal element.
  • the optical device includes an intermediate layer 200a positioned between the first outer substrate and the first polarizer, an intermediate layer 200b positioned between the first polarizer and the liquid crystal element, and an intermediate layer 200c positioned between the liquid crystal element and the second polarizer. , an intermediate layer 200d positioned between the second polarizer and the second outer substrate.
  • polarizer refers to a film, sheet, or device having a polarization function.
  • a polarizer is a functional element capable of extracting light vibrating in one direction from incident light vibrating in multiple directions.
  • the polarizer may be an absorption type polarizer or a reflection type polarizer.
  • the absorption-type polarizer refers to a device that selectively transmits and absorbs incident light.
  • the polarizer may transmit, for example, light vibrating in one direction from incident light vibrating in multiple directions, and may absorb light vibrating in the other direction.
  • the reflective polarizer refers to a device exhibiting selective transmission and reflection characteristics with respect to incident light.
  • the polarizer may transmit light vibrating in one direction from incident light vibrating in multiple directions, and may reflect light vibrating in the other direction.
  • the polarizer may be an absorption type polarizer.
  • the polarizer may be a linear polarizer.
  • the linear polarizer refers to a case in which selectively transmitted light is linearly polarized light vibrating in one direction, and selectively absorbed or reflected light is linearly polarized light vibrating in a direction perpendicular to the vibration direction of the linearly polarized light.
  • the light transmission axis and the light absorption axis may be perpendicular to each other.
  • the light transmission axis and the light reflection axis may be perpendicular to each other.
  • the polarizer may be a stretched polymer film dyed with iodine or anisotropic dye, respectively.
  • a poly(vinyl alcohol) (PVA) stretched film may be exemplified.
  • each of the first polarizer and the second polarizer may be a guest-host type polarizer in which a liquid crystal polymerized in an aligned state is a host, and an anisotropic dye arranged according to the alignment of the liquid crystal is a guest.
  • each of the polarizers may be a thermotropic liquid crystal film or a lyotropic liquid crystal film.
  • a protective film, an antireflection film, a retardation film, an adhesive layer, an adhesive layer, a surface treatment layer, etc. may be additionally formed on one or both surfaces of the polarizer, respectively.
  • the retardation film may be, for example, a 1/4 wave plate or a 1/2 wave plate.
  • the quarter wave plate may have an in-plane retardation value of about 100 nm to 180 nm, 100 nm, or 150 nm for light having a wavelength of 550 nm.
  • the 1/2 wave plate may have an in-plane retardation value of about 200 nm to 300 nm or 250 nm to 300 nm for light having a wavelength of 550 nm.
  • the retardation film may be, for example, a polymer stretched film or a liquid crystal polymerization film.
  • the transmittance of the polarizer with respect to light having a wavelength of 550 nm may be in the range of 40% to 50%, respectively.
  • the transmittance may mean a single transmittance of the polarizer with respect to light having a wavelength of 550 nm.
  • the single transmittance of the polarizer can be measured using, for example, a spectrometer (V7100, manufactured by Jasco). For example, with the polarizer sample (not including the upper and lower protective films) mounted on the device, air is set as the base line, and the transmittance of each transmittance is measured with the axis of the polarizer sample aligned vertically and horizontally with the axis of the reference polarizer. After the measurement, the single transmittance can be calculated.
  • the angle between the average optical axis (vector sum of optical axes) of the first alignment state and the light absorption axis of the polarizer is about 80 from about 100 degrees or from about 85 degrees to about 95 degrees, or disposed in the optical device to be about vertical, or from 35 degrees to about 55 degrees or from about 40 degrees to about 50 degrees, or to be about 45 degrees.
  • the liquid crystal element is a first base layer (10a), a pressure-sensitive adhesive layer (10c) formed on the inside of the first base layer, a second base layer (20a) disposed opposite to the first base layer (10a) , a spacer 20c formed inside the second base layer 20a and a liquid crystal layer 30 positioned between the first base layer 10a and the second base layer 10b.
  • an inorganic film or polymer film such as a glass film, a crystalline or amorphous silicon film, a quartz or ITO (Indium Tin Oxide) film, etc. may be used, and a flexible device Polymer films may be used in implementation aspects.
  • each of the first base layer and the second base layer may be a polymer film.
  • the polymer film include triacetyl cellulose (TAC); COP (cyclo olefin copolymer) such as norbornene derivatives; PMMA(poly(methyl methacrylate); PC(polycarbonate); PE(polyethylene); PP(polypropylene); PVA(polyvinyl alcohol); DAC(diacetyl cellulose); Pac(Polyacrylate); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon) ); PPS (polyphenylsulfone), PEI (polyetherimide); PEN (polyethylenemaphthatlate); PET (polyethyleneterephtalate); PI (polyimide); PSF (polysulfone); No.
  • a coating layer of a silicon compound such as gold, silver, silicon dioxide or silicon monoxide or a coating layer such as an antireflection layer may be
  • Each of the first base layer and the second base layer may have a thickness of about 10 ⁇ m to about 1,000 ⁇ m.
  • the base layer may have a thickness of about 20 ⁇ m or more, 40 ⁇ m or more, 60 ⁇ m or more, 80 ⁇ m or more, 100 ⁇ m or more, 120 ⁇ m or more, 140 ⁇ m or more, 160 ⁇ m or more, or about 180 ⁇ m or more, It may be about 900 ⁇ m or less, 800 ⁇ m or less, 700 ⁇ m or less, 600 ⁇ m or less, 500 ⁇ m or less, or about 400 ⁇ m or less.
  • the pressure-sensitive adhesive layer may be optically transparent.
  • the pressure-sensitive adhesive layer may have an average transmittance of about 80% or more, 85% or more, 90% or more, or 95% or more for a visible light region, for example, a wavelength of 380 nm to 780 nm.
  • the pressure-sensitive adhesive layer may be a liquid crystal aligning pressure-sensitive adhesive layer.
  • the pressure-sensitive adhesive layer may be, for example, a vertically-oriented pressure-sensitive adhesive layer or a horizontally-oriented pressure-sensitive adhesive layer.
  • vertically oriented pressure-sensitive adhesive may refer to an adhesive having an adhesive force capable of adhering an upper substrate and a lower substrate while providing a vertical alignment force to an adjacent liquid crystal compound.
  • horizontal alignment adhesive may refer to an adhesive having an adhesive force capable of adhering an upper substrate and a lower substrate while imparting a horizontal alignment force to an adjacent liquid crystal compound.
  • the pretilt angle of the adjacent liquid crystal compound with respect to the vertical alignment adhesive may be in the range of 80 degrees to 90 degrees, 85 degrees to 90 degrees, or about 87 degrees to 90 degrees, and the pretilt angle of the adjacent liquid crystal compound with respect to the horizontal alignment adhesive This can be in the range of 0 degrees to 10 degrees, 0 degrees to 5 degrees or 0 degrees to 3 degrees.
  • the pretilt angle may mean an angle formed by the director of the liquid crystal compound with respect to a plane horizontal to the liquid crystal aligning adhesive or the alignment layer in a state where no voltage is applied.
  • the director of the liquid crystal compound may refer to an optical axis or a slow axis of the liquid crystal layer.
  • the director of the liquid crystal compound may mean a long axis direction when the liquid crystal compound has a rod shape, and may mean an axis parallel to the normal direction of the plane of the disk when the liquid crystal compound has a discotic shape.
  • the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer may be, for example, in the range of 3 ⁇ m to 15 ⁇ m. When the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is within the above range, it may be advantageous to minimize defects such as pressing or pushing of the pressure-sensitive adhesive when used in manufacturing a liquid crystal device while securing adhesion between the upper substrate and the lower substrate.
  • the pressure-sensitive adhesive layer various types of pressure-sensitive adhesives known in the industry as so-called Optically Clear Adhesive (OCA) can be appropriately used.
  • OCA Optically Clear Adhesive
  • the pressure-sensitive adhesive may be different from an optically clear resin (OCR) type adhesive that is cured after the object to be attached is cured in that it is cured before the object to be attached is cemented.
  • OCR optically clear resin
  • the adhesive for example, an acrylic, silicone, epoxy or urethane adhesive may be applied.
  • the pressure-sensitive adhesive layer may include a cured product of the pressure-sensitive adhesive resin.
  • the pressure-sensitive adhesive layer may include a silicone-based pressure-sensitive adhesive.
  • the silicone pressure-sensitive adhesive may include a cured product of a curable silicone compound as an adhesive resin.
  • 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 compound may be referred to as an adhesive resin.
  • the curable silicone compound may be an addition curable silicone compound.
  • the addition-curable silicone compound may be exemplified by (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.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the silicone compound as described above can form a cured product by addition reaction in the presence of a catalyst to be described later, for example.
  • R 1 is a hydrocarbon group other than the 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; an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group or a naphthyl group; an aralkyl group 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
  • R 2 is an alkenyl group, and specifically, may be a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, or a heptenyl group.
  • organopolysiloxane (2) that can be used in the present application include methylhydrogenpolysiloxane blocking trimethylsiloxane groups at both ends of the molecular chain, dimethylsiloxane-methylhydrogen copolymer blocking both ends of the molecular chain, and trimethylsiloxane groups.
  • An organopolysiloxane copolymer comprising, an organopolysiloxane copolymer comprising a siloxane unit represented by R 1 2 HSiO 1/2 and a siloxane unit represented by SiO 4/2
  • R 1 is a hydrocarbon group other than the 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; an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group or a naphthyl group; an aralkyl group 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
  • the surface energy When the pressure-sensitive adhesive layer is a vertically oriented pressure-sensitive adhesive layer, the surface energy may be 16 mN/m or less. The lower limit of the surface energy may be, for example, 5 mN/m or more. When the pressure-sensitive adhesive layer is a horizontally oriented pressure-sensitive adhesive layer, the surface energy may be greater than 16 mN/m. The upper limit of the surface energy may be, for example, 50 mN/m or less.
  • Surface energy can be measured using a drop shape analyzer (Drop Shape Analyzer, KRUSS's DSA100 product). Specifically, drop deionized water with a known surface tension on the surface of the pressure-sensitive adhesive and repeat the process of obtaining the contact angle 5 times to obtain the average value of the obtained five contact angle values.
  • a drop shape analyzer Drop Shape Analyzer, KRUSS's DSA100 product
  • the surface tension is known Drop the diiodomethane and repeat the process of obtaining the contact angle 5 times to obtain the average value of the obtained 5 contact angle values. Then, the surface energy was obtained by substituting a numerical value (Strom value) for the surface tension of the solvent by the Owens-Wendt-Rabel-Kaelble method using the obtained average of the contact angles for deionized water and diiodomethane.
  • the upper substrate and the lower substrate of the liquid crystal device may be attached to each other by an adhesive layer.
  • the pressure-sensitive adhesive layer of the upper substrate and the spacer of the lower substrate may be attached.
  • a region corresponding to the spacer of the alignment layer may be attached to the pressure-sensitive adhesive layer of the upper substrate.
  • the liquid crystal layer may include a liquid crystal compound.
  • a liquid crystal compound whose alignment direction can be changed by application of an external action may be used.
  • the term “external action” may mean any external factor that may affect the behavior of a material included in the liquid crystal layer, for example, an external voltage. Accordingly, the state in which there is no external action may mean a state in which there is no application of an external voltage or the like.
  • the type and physical properties of the liquid crystal compound may be appropriately selected in consideration of the purpose of the present application.
  • the liquid crystal compound may be a nematic liquid crystal or a smectic liquid crystal.
  • Nematic liquid crystal may refer to a liquid crystal in which rod-shaped liquid crystal molecules are arranged in parallel in the long axis direction of the liquid crystal molecules although there is no regularity in their positions. It may refer to liquid crystals that form a structure and are arranged in parallel with regularity in the major axis direction.
  • the liquid crystal compound may be a nematic liquid crystal compound.
  • the nematic liquid crystal compound has, for example, a clearing point of about 40°C or more, 50°C or more, 60°C or more, 70°C or more, 80°C or more, 90°C or more, 100°C or more, or about 110°C or more.
  • a phase transition point within the above range that is, a phase transition point from a nematic phase to an isotropic phase may be selected.
  • the clearing point or the phase transition point may be about 160 °C or less, 150 °C or less, or about 140 °C or less.
  • the liquid crystal compound may be a non-reactive liquid crystal compound.
  • the non-reactive liquid crystal compound may mean a liquid crystal compound having no polymerizable group.
  • the polymerizable group include an acryloyl group, an acryloyloxy group, a methacryloyl group, a methacryloyloxy group, a carboxyl group, a hydroxy group, a vinyl group, or an epoxy group, but is not limited thereto.
  • a functional group may be included.
  • the liquid crystal compound may have a positive or negative dielectric anisotropy.
  • the absolute value of the dielectric anisotropy of the liquid crystal compound may be appropriately selected in consideration of the purpose of the present application.
  • the term “dielectric anisotropy ( ⁇ ”) may mean the difference ( ⁇ //- ⁇ ) between the horizontal dielectric constant ( ⁇ //) and the vertical dielectric constant ( ⁇ ) of the liquid crystal.
  • the term horizontal dielectric constant ( ⁇ //) /) denotes 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 electric field by the applied voltage and the direction of the liquid crystal compound is substantially horizontal
  • the vertical permittivity ( ⁇ ) is the liquid crystal compound It means 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 electric field by the applied voltage is substantially perpendicular to the direction of the direction.
  • the refractive index anisotropy of the liquid crystal compound may be appropriately selected in consideration of the purpose of the present application.
  • the term “refractive index anisotropy” may mean a difference between an extraordinary refractive index and an ordinary refractive index of a liquid crystal compound.
  • the refractive index anisotropy of the liquid crystal compound may be, for example, 0.01 to 0.3.
  • the refractive index anisotropy may be 0.01 or more, 0.05 or more, or 0.07 or more, and may be 0.3 or less, 0.2 or less, 0.15 or less, or 0.13 or less.
  • the liquid crystal layer may further include a dichroic dye.
  • a dichroic dye even if the liquid crystal element includes an adhesive layer, it is less affected by cell gap fluctuations during the bonding process of the outer substrate. There is an advantage in that the thickness of the intermediate layer can be made relatively thin.
  • the dichroic dye may control the light transmittance variable property of the liquid crystal layer.
  • dichroic dye may mean a material capable of intensively absorbing and/or transforming light within the visible light region, for example, at least a portion or the entire range within a wavelength range of 400 nm to 700 nm, and the term The “dichroic dye” may refer to a material capable of anisotropic absorption of light in at least a part or the entire range of the visible light region.
  • the liquid crystal layer including the liquid crystal compound and the dichroic dye may be a guest host liquid crystal layer (GHLC).
  • GHLC layer Guest host liquid crystal layer
  • a dichroic dye is a material whose absorption rate of light varies depending on the polarization direction.
  • 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 short-axis direction is large, it is called an n-type dye.
  • a p-type dye 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 absorbed and transmitted therethrough.
  • the dichroic dye is a p-type dye, unless otherwise specified.
  • the dichroic dye for example, a known dye known to have a property of being aligned according to the alignment state of the liquid crystal compound by the so-called guest host effect may be selected and used.
  • dichroic dyes include azo dyes, anthraquinone dyes, methine dyes, azomethine dyes, merocyanine dyes, naphthoquinone dyes, tetrazine dyes, phenylene dyes, quinerylene dyes, benzothiadiazole dyes, poly There are iketopyrrolopyrrole dyes, squaraine dyes or pyromethene dyes, but the dyes applicable in the present application are not limited thereto.
  • the dichroic dye has a dichroic ratio, that is, a value obtained by dividing the absorption of polarized light parallel to the major axis direction of the dichroic dye by the absorption of polarized light parallel to the direction perpendicular to the major axis direction is 5 or more, 6 or more, or 7 or more Dyes may be used.
  • the dye may satisfy the dichroic ratio at at least some wavelengths or any one wavelength within the wavelength range of the visible light region, for example, about 380 nm to 700 nm or about 400 nm to 700 nm.
  • the upper limit of the dichroic ratio may be, for example, about 20 or less, 18 or less, 16 or less, or 14 or less.
  • the content of the dichroic dye in the liquid crystal layer may be appropriately selected in consideration of the purpose of the present application.
  • the content of the dichroic dye in the liquid crystal layer may be 0.1 wt% or more, 0.25 wt% or more, 0.5 wt% or more, 0.75 wt% or more, 1 wt% or more, 1.25 wt% or more, or 1.5 wt% or more.
  • the upper limit of the content of the dichroic dye in the liquid crystal layer is, for example, 5.0 wt% or less, .4.0 wt% or less, 3.0 wt% or less, 2.75 wt% or less, 2.5 wt% or less, 2.25 wt% or less, 2.0 wt% or less, 1.75 wt% or less, or 1.5 wt% or less.
  • an optical device having excellent transmittance variable characteristics may be provided.
  • an optical device having excellent transmittance variable characteristics may be provided as the content of the dichroic dye increases within the above range.
  • the thickness of the liquid crystal layer is not particularly limited, for example, the thickness of the liquid crystal layer is about 0.01 ⁇ m or more, 0.05 ⁇ m or more, 0.1 ⁇ m or more, 0.5 ⁇ m or more, 1 ⁇ m or more, 1.5 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, 2.5 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the liquid crystal layer is not particularly limited, and may generally be about 30 ⁇ m or less, 25 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or less, or 15 ⁇ m or less.
  • the liquid crystal layer may switch between a first alignment state and a second alignment state different from the first alignment state.
  • the switching may be controlled, for example, through the application of an external energy such as a voltage.
  • the liquid crystal layer may maintain any one of the first and second alignment states in a state in which no voltage is applied, and may be switched to another alignment state by applying a voltage.
  • a horizontal alignment state, a vertical alignment state, a twist alignment state, an oblique alignment state, a hybrid alignment state, and the like may be exemplified.
  • horizontal alignment state is a state in which the director of the liquid crystal compound in the liquid crystal layer is arranged substantially parallel to the plane of the liquid crystal layer, for example, the angle formed by the director of the liquid crystal compound with respect to the plane of the liquid crystal layer is, For example, it may be in the range of about -10 degrees to 10 degrees or -5 degrees to 5 degrees, or about 0 degrees.
  • vertical alignment state is a state in which the director of the liquid crystal compound in the liquid crystal layer is arranged substantially perpendicular to the plane of the liquid crystal layer.
  • the angle formed by the director of the liquid crystal compound with respect to the plane of the liquid crystal layer is, For example, it may be in the range of about 80 degrees to 100 degrees or 85 degrees to 95 degrees, or about 90 degrees.
  • the "twisted alignment state” may refer to a spiral structure in which the directors of liquid crystal compounds are oriented in layers while twisting along an imaginary spiral axis in the liquid crystal layer.
  • the twist orientation state may be implemented in a vertical, horizontal or oblique orientation state. That is, the vertical twist alignment mode is a state in which individual liquid crystal compounds are vertically aligned and twisted along the 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 to form layers. It is a state formed, and the oblique twist alignment mode is a state in which individual liquid crystal compounds are twisted along a helical axis in an obliquely aligned state to form a layer.
  • the “slanted alignment state” refers to an alignment state in which a tilt angle, which is an angle formed by a director of a liquid crystal compound in a liquid crystal layer with respect to the plane of the liquid crystal layer, deviates from the tilt angle of the horizontal alignment state and the tilt angle of the vertical alignment state. there is.
  • the tilt angle may be, for example, greater than 10 degrees and less than 80 degrees.
  • the “hybrid alignment state” may refer to an alignment state in which a tilt angle, which is an angle formed by a director of a liquid crystal compound in the liquid crystal layer with respect to the plane of the liquid crystal layer, gradually increases or decreases along the thickness direction of the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal device may further include a first electrode layer 10b formed on the inner surface of the first base layer 10a.
  • the pressure-sensitive adhesive layer 10c may be present on the inner surface of the first electrode layer 10b. That is, the first electrode layer 10b may exist between the first base layer 10a and the pressure-sensitive adhesive layer 10c.
  • the liquid crystal device may further include a second electrode layer 20b formed on the inner surface of the second base layer 20a.
  • the spacer 20d may be present on the inner surface of the second electrode layer 20b. That is, the second electrode layer 20b may exist between the second base layer 20a and the spacer 20d.
  • the first electrode layer and the second electrode layer may serve to provide an external action, for example, application of an electric field, so that a material included in the liquid crystal layer transmits or blocks incident light.
  • the first electrode layer and/or the second electrode layer may include, but is not limited to, a conductive polymer, a conductive metal, a conductive nanowire, or a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • the upper and/or lower second electrode layers may be formed by depositing, for example, the conductive polymer, conductive metal, conductive nanowire, or metal oxide such as indium tin oxide (ITO).
  • the liquid crystal device may further include an alignment layer 20d present on the inner surface of the second electrode layer 20b.
  • the spacer 20c may exist between the second electrode layer 20b and the alignment layer 20d.
  • the alignment layer may be formed on the spacer. That is, the upper surface portion and/or the side surface portion of the spacer may be in contact with the alignment layer. A lower surface of the spacer may be in contact with the second electrode layer. Since the pressure-sensitive adhesive layer may have liquid crystal alignment, an alignment layer may not be included on the inner surface of the first electrode layer.
  • the combination of the first base layer, the first electrode layer, and the pressure-sensitive adhesive layer may be referred to as an upper substrate, and the combination of the second base layer, the second electrode layer, the spacer, and the alignment layer may be referred to as the lower substrate.
  • the upper substrate may not include a separate alignment layer other than the pressure-sensitive adhesive layer, and the lower substrate may include the alignment layer.
  • the alignment layer and the liquid crystal layer may be in contact with each other.
  • the alignment layer may be a vertical alignment layer or a horizontal alignment layer.
  • the “horizontal alignment layer” may refer to a layer including an alignment material that imparts horizontal alignment force to a liquid crystal compound present in an adjacent liquid crystal layer.
  • the “vertical alignment layer” may refer to a layer including an alignment material that provides a vertical alignment force to a liquid crystal compound present in an adjacent liquid crystal layer.
  • the pretilt angle of the adjacent liquid crystal compound with respect to the vertical alignment layer may be in the range of 80 degrees to 90 degrees, 85 degrees to 90 degrees, or about 87 degrees to 90 degrees, and the pretilt angle of the adjacent liquid crystal compound with respect to the horizontal alignment layer is 0 It can be in the range of degrees to 10 degrees, 0 degrees to 5 degrees or 0 degrees to 3 degrees.
  • the alignment layer may not have an adhesive force for bonding the upper substrate and the lower substrate.
  • the peeling force of the alignment layer with respect to the upper substrate in the state of the liquid crystal device of FIG. 2 may be close to zero.
  • the alignment layer may be a rubbing alignment layer or a photo-alignment layer.
  • the alignment direction of the alignment layer may be a rubbing direction in the case of a rubbing alignment layer and a direction of irradiated polarization in the case of a photo-alignment layer.
  • This alignment direction can be confirmed by a detection method using an absorption-type linear polarizer. Specifically, the alignment direction can be confirmed by disposing an absorption-type linear polarizer on one surface of the liquid crystal layer in a state in which the liquid crystal compound included in the liquid crystal layer is horizontally aligned, and measuring transmittance while rotating the polarizer 360 degrees.
  • the transmittance tends to be low
  • the orientation direction can be confirmed through simulation reflecting the refractive index anisotropy of the applied liquid crystal compound.
  • a method of confirming the alignment direction according to the mode of the liquid crystal layer is known, and in the present application, the alignment direction of the alignment layer may be confirmed by such a known method.
  • a polyimide compound, a poly(vinyl alcohol) compound, a poly(amic acid) compound, a polystyrene compound, a polyamide compound, and a polyoxyethylene compound A material known to exhibit alignment ability by rubbing alignment, such as a polyoxyethylene compound, or a polyimide compound, a polyamic acid compound, a polynorbornene compound, or a phenylmaleimide copolymer ) compound, polyvinylcinnamate compound, polyazobenzene compound, polyethyleneimide compound, polyvinylalcohol compound, polyamide compound, polyethylene compound, polystyrene ( polystylene) compound, polyphenylenephthalamide compound, polyester compound, CMPI (chloromethylated polyimide) compound, PVCI (polyvinylcinnamate) compound and polymethyl methacrylate compound by light irradiation It may include one or more selected from the group consisting of materials known to exhibit orientation ability, but is not limited there
  • the spacer 20c may maintain a gap between the upper substrate and the lower substrate.
  • a liquid crystal layer may be present in a region where a spacer does not exist between the upper substrate and the lower substrate.
  • the spacer may be a patterned spacer.
  • the spacer may have a column shape or a partition wall shape.
  • the barrier rib may divide a space between the lower substrate and the upper substrate into two or more spaces.
  • another film or other layer present underneath may be exposed.
  • the second electrode layer may be exposed in a region where the spacer does not exist.
  • the alignment layer may cover the spacer and the second electrode layer exposed in the region where the spacer does not exist.
  • the alignment layer present on the spacer of the lower substrate and the pressure-sensitive adhesive layer of the upper substrate may be in contact with each other.
  • a liquid crystal compound and the above-mentioned additives for example, a dichroic dye, a chiral agent, etc. may be present in the region where the spacer between the upper substrate and the lower substrate does not exist.
  • the shape of the spacer is not particularly limited, and for example, it can be applied without limitation so as to have a polygonal shape such as a circle, an ellipse, or the like.
  • the spacer may include a curable resin.
  • curable resin The kind in particular of curable resin is not restrict
  • a thermosetting resin or photocurable resin for example, an ultraviolet curable resin can be used.
  • the thermosetting 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 ultraviolet curable resin is typically an acrylic polymer, for example, a polyester acrylate polymer, a polystyrene acrylate polymer, an epoxy acrylate polymer, a polyurethane acrylate polymer or a polybutadiene acrylate polymer, a silicone acrylate polymer or an alkyl acrylate.
  • a polymer or the like may be used, but is not limited thereto.
  • the spacer may be formed by a patterning process.
  • the spacer may be formed by a photolithography process.
  • the photolithography process may include a process of applying a curable resin composition on a base layer or an electrode layer and then irradiating ultraviolet rays through a pattern mask.
  • the pattern mask may be patterned into an ultraviolet transmitting region and an ultraviolet blocking region.
  • the photolithography process may further include a process of washing the curable resin composition irradiated with ultraviolet rays. Since the area irradiated with ultraviolet light is cured, and the area not irradiated with ultraviolet light remains in a liquid phase, it can be removed through a washing process to form a partition wall pattern.
  • a release treatment may be performed on the pattern mask to easily separate the resin composition and the pattern mask, or a release paper may be placed between the layer of the resin composition and the pattern mask.
  • the width (line width), spacing (pitch), thickness, and area of the spacer may be appropriately selected within a range that does not impair the purpose of the present application.
  • the width (line width) of the spacer may be in the range of 10 ⁇ m to 500 ⁇ m or in the range of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the spacing (pitch) of the spacers may be in the range of 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m or in the range of 100 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the area of the spacer may be about 5% or more and 50% or less with respect to 100% of the total area of the second base layer.
  • the thickness of the spacer may range, for example, from 1 ⁇ m to 30 ⁇ m or from 3 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the optical device may include at least one or more intermediate layers positioned between the first outer substrate and the liquid crystal element, and at least one or more intermediate layers positioned between the second outer substrate and the liquid crystal element. Accordingly, the optical device may comprise at least two intermediate layers. One surface of the first outer substrate and the second outer substrate may be in contact with adjacent intermediate layers, respectively. Both surfaces of the liquid crystal element may be in contact with an adjacent intermediate layer, respectively.
  • the number of intermediate layers of the optical device may be determined according to whether the optical device further includes elements other than the first outer substrate, the second outer substrate, and the liquid crystal element.
  • the other element may be a polarizer or the like.
  • the optical device may further include an element other than the liquid crystal element, for example, a polarizer, between the first outer substrate and the second outer substrate.
  • the optical device may have a structure in which a first outer substrate, an intermediate layer, a liquid crystal element, an intermediate layer, a polarizer, an intermediate layer, and a second outer substrate are stacked in this order.
  • the optical device may have a structure in which a first outer substrate, an intermediate layer, a polarizer, an intermediate layer, a liquid crystal element, an intermediate layer, and a second outer substrate are stacked in this order.
  • the optical device may have a structure in which a first outer substrate, an intermediate layer, a polarizer, an intermediate layer, a liquid crystal device, an intermediate layer, a polarizer, an intermediate layer, and a second outer substrate are stacked in this order.
  • the optical device may not include elements other than the liquid crystal element, for example, a polarizer between the first outer substrate and the second outer substrate.
  • the optical device may have a structure in which the first outer substrate, the intermediate layer, the liquid crystal element, the intermediate layer, and the second outer substrate are stacked in this order.
  • the outer substrate can be bonded to both sides of the liquid crystal element through an intermediate layer. Defects such as fluidity, crowding, etc. may occur. By controlling the thickness of the intermediate layers included in the optical device, the defect may be minimized, and structural stability and uniform appearance characteristics of the optical device may be secured.
  • the sum of the total thickness of the at least one or more intermediate layers may be 800 ⁇ m or more.
  • the sum of the total thicknesses of the at least one or more intermediate layers means the sum of the thicknesses of all intermediate layers existing between the first outer substrate and the liquid crystal element and between the second outer substrate and the liquid crystal element.
  • the sum of the total thickness of the at least one or more intermediate layers is 900 ⁇ m or more, 1,000 ⁇ m or more, 1,100 ⁇ m or more, 1200 ⁇ m or more, 1,300 ⁇ m or more, 1,400 ⁇ m or more, 1,500 ⁇ m or more, 1,600 ⁇ m or more, about 1,650 ⁇ m or more, 1,700 ⁇ m or more, 1,750 ⁇ m or more, 1,800 ⁇ m or more, 1,850 ⁇ m or more, 1,900 ⁇ m or more, 1,950 ⁇ m or more, 2,000 ⁇ m or more, 2,100 ⁇ m or more, 2,150 ⁇ m or more, or about 2,200 ⁇ m or more.
  • the sum of the total thicknesses of the at least one or more intermediate layers is, for example, about 6,000 ⁇ m or less, 5,900 ⁇ m or less, 5,800 ⁇ m or less, 5,700 ⁇ m or less, 5,600 ⁇ m or less, 5,500 ⁇ m or less, 5,400 ⁇ m or less, 5,300 ⁇ m or less, 5,200 ⁇ m or less , 5,100 ⁇ m or less, or about 5,000 ⁇ m or less.
  • the sum of the total thicknesses of the at least one or more intermediate layers is too thick, it may be advantageous to be within the above range because electro-optical properties such as transmittance properties of the optical device may be deteriorated.
  • Each of the at least one intermediate layer may have a single-layer structure of one intermediate layer or may be a laminate of two or more sub-intermediate layers.
  • the thickness and number of sub intermediate layers may be controlled in consideration of a desired thickness of the intermediate layer.
  • the thickness of the sub-intermediate layer may be in the range of 100 ⁇ m to 500 ⁇ m or in the range of 300 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the total thickness (Ta) of at least one or more intermediate layers positioned between the first outer substrate and the liquid crystal element and the total thickness (Tb) of at least one or more intermediate layers positioned between the second outer substrate and the liquid crystal element may be about 400 ⁇ m or more, 500 ⁇ m or more, 600 ⁇ m or more, 700 ⁇ m or more, 800 ⁇ m or more, 900 ⁇ m or more, 1000 ⁇ m or more, or 1100 ⁇ m or more, and about 3,000 ⁇ m or less, 2,900 ⁇ m or less, 2,800 ⁇ m or less, It may be 2,700 ⁇ m or less, about 2,600 ⁇ m or less, about 2,500 ⁇ m or less, about 2,400 ⁇ m or less, or about 2,300 ⁇ m or less.
  • the sum of the total thicknesses Ta of at least one or more intermediate layers positioned between the first outer substrate and the liquid crystal element means the sum of the thicknesses of all intermediate layers present between the first outer substrate and the liquid crystal element.
  • the sum of the total thicknesses (Tb) of at least one or more intermediate layers positioned between the second outer substrate and the liquid crystal element means the sum of the thicknesses of all intermediate layers present between the second outer substrate and the liquid crystal element.
  • the second outer substrate 20b and the liquid crystal element 10 are compared to the total thickness Ta of at least one or more intermediate layers 30 positioned between the first outer substrate 20a and the liquid crystal element 10 .
  • the thickness ratio (Ta/Tb) of the total thickness (Tb) of the at least one or more intermediate layers (30) positioned between them may be in the range of 0.1 to 10.
  • the thickness ratio (Ta/Tb) may be about 0.12 or more, about 0.13 or more, or about 0.14 or more, and may be about 9.5 or less, 9.0 or less, 8.5 or less, 8.0 or less, 7.5 or less, or about 7.0 or less. When the thickness ratio is within the range of 0.1 to 10, it is possible to more effectively improve the appearance of the liquid crystal device.
  • each of the storage modulus of the at least one or more intermediate layers may be 1 MPa or more.
  • the storage modulus of the intermediate layer may be 2 MPa or more or 4 MPa or more, and may be 100 MPa or less, 80 MPa or less, 60 MPa or less, 40 MPa or less, 20 MPa or less, 10 MPa or less, or 5 MPa or less.
  • the storage modulus may be a value measured at a temperature of 25° C. and a frequency of 6 rad/sec.
  • each of the at least one intermediate layer may have a Youngs modulus (E) in the range of 0.1 MPa to 100 MPa.
  • the Young's modulus (E) of the intermediate layer may be about 0.2 MPa or more, 0.4 MPa or more, 0.6 MPa or more, 0.8 MPa or more, 1 MPa or more, 5 MPa or more, or about 10 MPa or more, and about 95 MPa or less, 80 MPa or less , 75 MPa or less, 70 MPa or less, 65 MPa or less, 60 MPa or less, 55 MPa or less, or about 50 MPa or less.
  • the Young's modulus (E), for example, can be measured in the manner prescribed in ASTM D882, cut the film in the form provided by the standard, and equipment (force and length to measure the stress-strain curve) can be simultaneously measured), for example, it can be measured using a UTM (Universal testing machine).
  • UTM Universal testing machine
  • the Young's modulus of the intermediate layers included in the optical device is within the above range, it may be more advantageous to ensure excellent durability of the optical device.
  • each of the sub intermediate layers may satisfy the above Young's modulus range.
  • each of the at least one or more intermediate layers may have a coefficient of thermal expansion of 2,000 ppm/K or less.
  • the coefficient of thermal expansion is, in another example, about 1,900 ppm / K or less, 1,700 ppm / K or less, 1,600 ppm / K or less, or about 1.500 ppm / K or less, or about 10 ppm / K or more, 20 ppm / K or more, 30 ppm /K or more, 40 ppm/K or more, 50 ppm/K or more, 60 ppm/K or more, 70 ppm/K or more, 80 ppm/K or more, 90 ppm/K or more, 100 ppm/K or more, 200 ppm/K or more or more, 300 ppm/K or more, 400 ppm/K or more, 500 ppm/K or more, 60 ppm/K or more, 700 ppm/K or more, or about 800 ppm/K or more.
  • the thermal expansion coefficient of the intermediate layer for example, can be measured according to the regulations of ASTM D696, cut in the form provided by the standard, and the thermal expansion coefficient can be calculated by measuring the change in length per unit temperature, TMA (ThermoMechanic Analysis) can be measured by a known method.
  • TMA ThermoMechanic Analysis
  • the thermal expansion coefficient of the intermediate layers included in the optical device is within the above range, it may be more advantageous to ensure excellent durability of the optical device.
  • each of the sub intermediate layers may satisfy the range of the coefficient of thermal expansion.
  • Each of the at least one intermediate layer may be a thermoplastic polyurethane (TPU) adhesive layer, a polyamide adhesive layer, a polyester adhesive layer, an EVA (Ethylene Vinyl Acetate) adhesive layer, an acrylic adhesive layer, a silicone adhesive layer, or a polyolefin adhesive layer.
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • EVA Ethylene Vinyl Acetate
  • acrylic adhesive layer acrylic adhesive layer
  • silicone adhesive layer silicone adhesive layer
  • polyolefin adhesive layer there is.
  • each of the at least one intermediate layer may be a thermoplastic polyurethane.
  • the outer layer may surround the side surface of the liquid crystal element.
  • an upper area of the liquid crystal element may be smaller than an upper area of the first outer substrate or the second outer substrate.
  • the upper area of the liquid crystal element may be smaller than the upper area of at least one or more intermediate layers included in the optical device.
  • the liquid crystal element may be encapsulated by an intermediate layer positioned between the first outer substrate and the liquid crystal element, an intermediate layer positioned between the second outer substrate and the liquid crystal element, and the outer layer.
  • the term encapsulation may mean covering the entire surface of the liquid crystal device with an intermediate layer and an outer layer.
  • a laminate including a first outer substrate, an intermediate layer, a liquid crystal element, an intermediate layer, and a second outer substrate sequentially and an outer layer surrounding the side surface of the liquid crystal element is compressed in a vacuum state.
  • the durability and weather resistance of the optical device are greatly improved by such an encapsulation structure, and as a result, it can be stably applied to outdoor uses such as a sunroof.
  • the outer layer may include, for example, a polymer film.
  • the outer layer may be composed of one polymer film.
  • the outer layer may be a laminate of two or more polymer films.
  • an adhesive layer to which two or more polymer films are attached may be further included.
  • the structure of the outer layer may be appropriately selected within a range capable of securing a desired thickness and storage modulus.
  • an appropriate polymer film may be used within the range that can satisfy the storage modulus of Equation 1.
  • the polymer film for example, PC (Poly carbonate) film, PE (Poly ethylene) film, TPU (Thermoplastic polyurethane, thermoplastic polyurethane layer), COP (Cyclo-olefin polymer) film, POE (Poly olefin, elastomer) film , EVA (Ethylene Vinyl Acetate) film, etc.
  • PC Poly carbonate
  • PE Poly ethylene
  • TPU Thermoplastic polyurethane, thermoplastic polyurethane layer
  • COP Cyclo-olefin polymer
  • POE Poly olefin, elastomer
  • EVA Ethylene Vinyl Acetate
  • the present application also relates to a method of manufacturing an optical device.
  • the method of manufacturing the optical device includes the steps of preparing a laminate sequentially including a first outer substrate, at least one or more intermediate layers, a liquid crystal device, at least one or more intermediate layers, and a second outer substrate, and autoclaving the laminate may include. Unless otherwise specified in the manufacturing method of the optical device, the contents described in the optical device may be equally applied.
  • the laminate may further include an outer layer surrounding the side surface of the liquid crystal device.
  • the laminate may further include elements other than the liquid crystal element at a desired position.
  • the autoclave process may be performed by heating and/or pressing the laminate formed after the laminating step.
  • the conditions of the autoclave process are not particularly limited, and, for example, may be performed under an appropriate temperature and pressure depending on the type of the applied intermediate layer.
  • the temperature of a typical autoclave process is about 80° C. or more, 90° C. or more, or 100° C. or more, and the pressure is 2 atm or more, but is not limited thereto.
  • the upper limit of the process temperature may be about 200 °C or less, 190 °C or less, 180 °C or less, or 170 °C or less, and the upper limit of the process pressure is about 10 atmospheres or less, 9 atmospheres or less, 8 atmospheres or less, 7 atmospheres or less, or 6 atmospheres. It may be about the following.
  • the optical device as described above can be used for various purposes, and for example, eyewear such as sunglasses or eyewear for AR (Augmented Reality) or VR (Virtual Reality), exterior walls of buildings, sunroofs for vehicles, etc. can be used
  • the optical device may itself be a vehicle sunroof.
  • the optical device or a vehicle sunroof mounted in the opening may be mounted and used.
  • the cell gap of the liquid crystal element is properly maintained, the upper substrate and the lower substrate have excellent adhesion, and defects such as pressing or rolling are minimized, thereby securing structural stability and good quality uniformity.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an exemplary optical device of the present application.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an exemplary optical device of the present application.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of an exemplary liquid crystal device of the present application.
  • the storage modulus was measured using DMA Q800 from TA. Specifically, the storage modulus value was recorded under the conditions of a temperature of 25 °C, a frequency of 6 rad/sec, a force of 0.01N, and a ramp rate of 3 °/min in the Multi-Frequency-Strain mode.
  • a PET film having a thickness of about 145 ⁇ m and a width ⁇ height area of 900 mm ⁇ 600 mm was prepared.
  • a first electrode layer was formed by depositing indium-tin-oxide (ITO) to a thickness of 50 nm on the first base layer.
  • a pressure-sensitive adhesive composition (KR-3700, Shin-Etsu) was bar-coated on the first electrode layer, and then dried at about 150° C. for about 5 minutes to form a pressure-sensitive adhesive layer having a thickness of about 10 ⁇ m.
  • the storage modulus of the pressure-sensitive adhesive layer was about 0.1 MPa.
  • a combination of the first base layer, the first electrode layer, and the pressure-sensitive adhesive layer is referred to as an upper substrate.
  • a PET film having a thickness of about 145 ⁇ m and a width ⁇ height area of 900 mm ⁇ 600 mm was prepared.
  • ITO indium-tin-oxide
  • a honeycomb-type spacer (barrier-wall spacer) was formed by a photolithography method.
  • a regular hexagon (closed figure) constituting the honeycomb has a pitch of about 450 ⁇ m, a height of about 6 ⁇ m, and a line width of about 30 ⁇ m.
  • the area of the closed figure (regular hexagon) formed by the partition wall spacer was about 2.14 mm 2 .
  • a vertical alignment layer (5661, Nissan Chemical) was coated on the spacer to a thickness of about 300 nm, and then rubbed in one direction.
  • a combination of the second base layer, the second electrode layer, the spacer, and the vertical alignment layer is referred to as a lower substrate.
  • the liquid crystal composition includes a liquid crystal compound (JNC, T12) and a chiral dopant (HCCH, S811), and the pitch (p) of the formed liquid crystal layer was about 20 ⁇ m, and the ratio of the cell gap (d) to the pitch (p) (d/p) was about 0.3.
  • the liquid crystal element is an RTN mode liquid crystal cell in a vertically aligned state when no voltage is applied. The total thickness of the liquid crystal element is about 306 mu m.
  • a laminate including a surrounding outer layer was prepared.
  • the second outer substrate was disposed in the direction of gravity.
  • the first polarizer and the second polarizer are PVA-based polarizers, respectively, and the light transmission axis of the first polarizer and the light transmission axis of the second polarizer are arranged to form about 90 degrees.
  • Each of the first intermediate layer and the fourth intermediate layer is a single layer of a TPU layer (Argotec Corporation) having a thickness of 380 ⁇ m.
  • Each of the second intermediate layer and the third intermediate layer is a laminate of three TPU layers (Argotec) having a thickness of 380 ⁇ m each.
  • the TPU layer (Argotec) used to form the first to fourth intermediate layers had a coefficient of thermal expansion of 307 ppm/K and a storage modulus of 2.18 MPa.
  • As the outer layer a PC film (Keiwa) having a storage modulus of 2000 MPa and a thickness of 300 ⁇ m was used.
  • An autoclave process was performed on the laminate at a temperature of about 110° C. and a pressure of about 2 atm to prepare an optical device having the structure of FIG. 2 .
  • the storage elastic modulus in the MD direction is about 6,000 MPa
  • the storage elastic modulus in the TD direction is about 3,000 MPa
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a laminate to which a layer (KR-3700, Shin-Etsu Co., Ltd.) was attached was used.
  • the total thickness of the outer layer was about 300 ⁇ m.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a TPU film (Argotec) having a storage modulus of about 100 MPa and a thickness of about 380 ⁇ m was used as the outer layer.
  • a TPU film Artec
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a TPU film (Argotec) having a storage modulus of about 100 MPa and a thickness of about 150 ⁇ m was used as the outer layer.
  • a TPU film Artec
  • a laminate of a TPU film (Argotec) having a storage modulus of about 100 MPa and a thickness of about 380 ⁇ m and a TPU film having a storage modulus of about 100 MPa and a thickness of about 150 ⁇ m (Argotec) was used. Except for that, an optical device was manufactured in the same manner as in Example 1. In Example 2, the total thickness of the outer layer was about 530 ⁇ m.
  • Example 1 It was observed whether the optical devices manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 were pressed and poorly pressed in a state in which no voltage was applied. In Example 1, poor pressing and poor rolling were not observed, but as shown in FIGS. 4 and 5, Comparative Example 1 was observed to be compressed and defective.
  • 4 is a camera photograph of the optical device of Comparative Example 1
  • FIG. 5 is a microscope image of the optical device of Comparative Example 1. As indicated in red in FIG. 4 (displayed on the left), the concentration of the dichroic dye is higher than that of the peripheral region in the case of the poor convergence region, so it appears darker than the peripheral region, and as indicated in green in FIG.
  • 100a a first outer substrate, 100b; Second outer substrate, 200a, 200b, 200c, 200d: intermediate layer, 300: liquid crystal element, 400: outer layer, 500a: first polarizer, 500b: second polarizer, 10a: first base layer, 10b: first electrode layer, 10c: pressure-sensitive adhesive layer, 20a: second base layer, 20b: second electrode layer, 20c: spacer, 20d: alignment layer

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Abstract

본 출원은 광학 디바이스에 관한 것이다. 본 출원의 광학 디바이스는 액정 소자의 셀갭이 적절히 유지되고 상부 기판과 하부 기판의 우수한 부착력을 가지며, 외곽 기판의 합착 공정에서 눌림이나 밀림 등의 불량을 최소화하여, 구조적 안정성과 양호한 품질의 균일도를 확보할 수 있다.

Description

광학 디바이스
본 출원은 광학 디바이스에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 10월 29일자 한국 특허 출원 제10-2020-0142094호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
플렉서블 기판을 사용하는 액정셀의 장기 안정성, 대면적 확장성을 위해서는 상부 기판과 하부 기판의 셀갭의 유지와 상부 기판과 하부 기판 간의 접착력을 부여하는 것이 중요하다.
비특허문헌 1(“Tight Bonding of Two Plastic Substrates for Flexible LCDs"SID Symposium Digest, 38, pp. 653-656 (2007))은 한쪽 기판에 셀 갭 높이의 기둥 또는 벽 형태의 유기막 패턴을 형성하고 접착제를 이용하여 반대편 기판에 고정시키는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 기술은 접착제가 기둥면 또는 벽면에만 위치해야 하는데 기둥면 또는 벽면에 접착제를 마이크로 스탬핑(Micro Stamping)하는 기술은 공정 난이도가 높으며, 접착제의 두께 및 면적의 컨트롤이 어렵고, 상하 기판 합착 시 접착제가 밖으로 밀려나올 가능성이 높으며, 접착제가 배향막 또는 액정 내로 오염될 우려가 있다.
액정셀의 셀갭을 유지하고, 상부 기판과 하부 기판의 부착력을 확보하기 위해, 하부 기판에 스페이서와 배향막을 형성하고, 상부 기판에 액정 배향력과 부착력을 모두 갖는 점착제 층을 형성한 후 합착하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 이러한 구조는 점착제 층의 매우 낮은 모듈러스로 인해 외부 압력에 취약하여 고온고압의 오토클레이브(autoclave) 공정에서 양호한 품위를 얻기 힘들다. 구체적으로, 오토클레이브 공정에서 액정셀의 구조적 안정성이 확보되지 않는 경우, 셀갭의 무너짐이나 액정의 유동 및/또는 몰림의 불량이 발생할 수 있고, 이는 액정셀의 전기 광학 특성과 외관 균일성의 저하를 야기한다.
본 출원은 액정셀의 셀갭이 적절히 유지되고 상부 기판과 하부 기판 기판의 우수한 부착력을 가지며, 눌림이나 몰림 등의 불량을 최소화하여, 구조적 안정성과 양호한 품질의 균일도를 확보할 수 있는 광학 디바이스를 제공한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다. 용어 상온은 가온되거나 감온되지 않은 자연 그대로의 온도로서 통상 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 한 온도 또는 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도이다. 또한, 본 명세서에서 특별히 달리 언급하지 않는 한, 온도의 단위는 ℃이다. 본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 그 결과에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다. 용어 상압은 가압되거나 감압되지 않은 자연 그대로의 온도로서 통상 약 1 기압 정도를 상압으로 지칭한다.
본 출원은 광학 디바이스에 관한 것이다. 도 1은 본 출원의 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판(100a), 상기 제 1 외곽 기판(100a)과 대향 배치되는 제 2 외곽 기판(100b) 및 상기 제 1 외곽 기판(100a)과 제 2 외곽 기판(100b) 사이에 위치하는 액정 소자(300)를 포함할 수 있다. 광학 디바이스는 상기 제 1 외곽 기판과 액정 소자의 사이, 및 상기 제 2 외곽 기판과 액정 소자의 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층을 포함할 수 있다. 도 1은 제 1 외곽 기판(100a)과 액정 소자(300)의 사이, 및 상기 제 2 외곽 기판(100b)과 액정 소자(300)의 사이에 각각 위치하는 중간층(200a, 200b)을 포함하는 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다.
광학 디바이스는 액정 소자(300)의 측면을 둘러싸는 외곽층(400)을 더 포함할 수 있다. 본 출원에 따른 광학 디바이스는 외곽층과 액정 소자의 두께 관계 내지 외곽층과 점착제층의 저장 탄성률의 관계를 제어함으로써, 광학 디바이스와 외곽 기판의 합착 시에 발생할 수 있는 눌림 및/또는 몰림 불량을 최소화할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 디바이스는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
-T2×0.4 ≤ T1-T2 ≤ T2×0.4
식 1에서 T1은 외곽층의 두께이고, T2는 액정 소자의 두께이다.
외곽층의 두께(T1)는 외곽층이 단일 층 또는 단일 필름으로 구성되는 경우 해당 층 또는 필름의 두께를 의미할 수 있다. 외곽층의 두께(T1)는 외곽층이 복수의 층 또는 복수의 필름으로 구성되는 경우 복수의 층 또는 복수의 필름의 두께의 총합을 의미할 수 있다. 액정 소자의 두께(T2)는 예를 들어 제 1 기재층, 점착제층, 스페이서 및 제 2 기재층의 두께의 합을 의미할 수 있다.
외곽층과 액정 소자의 두께의 차이(T1-T2) 값이 지나치게 작은 경우, 광학 디바이스의 합착 시에 액정 소자에 눌림 및/또는 몰림 불량이 발생할 수 있으므로, 외곽층과 액정 소자의 두께의 차이(T1-T2) 값의 하한은 -T2×0.4 이상인 것이 바람직할 수 있다. 상기 두께의 차이(T1-T2) 값의 하한은 구체적으로, -T2×0.3 이상, -T2×0.2 이상, -T2×0.1 이상, -T2×0.08 이상, -T2×0.06 이상, -T2×0.04 이상 또는 -T2×0.02 이상일 수 있다.
외곽층과 액정 소자의 두께의 차이(T1-T2) 값이 지나치게 큰 경우, 광학 디바이스의 합착 시에 외곽 기판의 파손 불량이 발생할 수 있으므로, 외곽층과 액정 소자의 두께의 차이(T1-T2) 값의 상한은 T2×0.4 이하인 것이 바람직할 수 있다. 상기 두께의 차이(T1-T2) 값의 상한은 구체적으로, T2×0.35 이하, T2×0.3 이하 또는 T2×0.25 이하일 수 있다.
외곽층의 두께(T1)와 액정 소자의 두께(T2)는 식 1을 만족시키는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 외곽층의 두께(T1)은 60㎛ 내지 840㎛ 범위 내일 수 있다. 하나의 예시에서, 액정 소자의 두께(T2)는 100㎛ 내지 800㎛ 범위 내일 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 디바이스는 하기 식 2을 만족할 수 있다.
[식 2]
G1 ≥ G2
식 2에서 G1은 외곽층의 25℃에서의 저장 탄성률이고, G2는 점착제층의 25℃에서의 저장 탄성률이다. 저장 탄성률은 6 rad/sec 주파수에서 측정된 값일 수 있다.
외곽층의 저장 탄성률(G1)이 점착제층의 저장 탄성률(G2)보다 작은 경우 광학 디바이스의 합착 시에 액정 소자에 눌림 및/또는 몰림 불량이 발생할 수 있으므로, 외곽층의 저장 탄성률(G1)은, 점착제층의 저장 탄성률(G2)과 동일하거나 또는 점착제층의 저장 탄성률(G2)보다 크도록 제어될 수 있다.
외곽층의 저장 탄성률(G1)은 외곽층이 단일 층 또는 단일 필름으로 구성되는 경우 해당 층 또는 필름의 저장 탄성률을 의미할 수 있다. 외곽층의 저장 탄성률(G1)은 외곽층이 복수의 층 또는 복수의 필름으로 구성되는 경우 복수의 층의 적층체 또는 복수의 필름의 적층체의 저장 탄성률을 의미하거나 또는 복수의 층 또는 복수의 필름을 구성하는 개별 층 또는 개별 필름의 저장 탄성률을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 외곽층을 구성하는 층 또는 필름이 MD(Machine Direction) 축 또는 TD(Transverse direction) 축에 따라 저장 탄성률 값이 다르게 측정되는 경우, MD 축의 저장 탄성률 및 TD 축의 저장 탄성률 중 어느 하나가 상기 식 2를 만족하거나 또는 MD 축의 방향의 저장 탄성률 및 TD 축의 저장 탄성률 모두가 상기 식 2를 만족할 수 있다. 상기 MD 축과 TD 축은 서로 수직할 수 있다.
외곽층의 저장 탄성률과 점착제층의 저장 탄성률의 차이(G1-G2)의 값은 예를 들어, 9999.99 MPa 이하일 수 있다. 외곽층의 저장 탄성률과 점착제층의 저장 탄성률의 차이(G1-G2)의 값이 지나치게 큰 경우 외곽 기판과의 합착 시에 파손이 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내로 제어되는 것이 유리할 수 있다. 상기 저장 탄성률의 차이(G1-G2)의 값은 구체적으로, 9,500 MPa 이하, 9,000 MPa 이하, 9,500 MPa 이하, 8,000 MPa 이하, 8,500 MPa 이하, 7,000 MPa 또는 6,500 MPa 이하일 수 있다.
외곽층의 저장 탄성률과 점착제층의 저장 탄성률의 차이(G1-G2)의 값은 예를 들어, 0 MPa 이상일 수 있다. 상기 저장 탄성률의 차이(G1-G2) 값이 지나치게 작은 경우, 액정의 눌림 및/또는 몰림 불량을 효과적으로 개선하지 못할 수 있으므로, 상기 범위 내로 제어되는 것이 유리할 수 있다. 상기 저장 탄성률의 차이(G1-G2)의 값은 구체적으로, 1 MPa 이상, 5 MPa 이상, 10 MPa 이상, 20 MPa 이상, 40 MPa 이상, 60 MPa 이상 또는 80 MPa 이상일 수 있다.
외곽층의 저장 탄성률(G1)와 점착제층의 저장 탄성률(G2)는 식 2를 만족시키는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 외곽층의 저장 탄성률(G1)은 0.1 MPa 내지 10,000 MPa 범위 범위 내일 수 있다. 상기 외곽층의 저장 탄성률(G1)은 구체적으로, 1 MPa 이상, 5 MPa 이상, 10 MPa 이상, 100 MPa 이상, 500 MPa 이상, 1,000 MPa 이상 또는 1,500 MPa 이상일 수 있고, 10,000 MPa 이하, 9,000 MPa 이하, 8,000 MPa 이하, 7,000 MPa 이하, 6,000 MPa 이하, 5,000 MPa 이하, 4,000 MPa 이하, 3000 MPa 이하 2,000 MPa 이하, 1000 MPa 이하, 800 MPa 이하, 600 MPa 이하, 400 MPa 이하, 200 MPa 이하 또는 100 MPa 이하일 수 있다.
하나의 예시에서, 점착제층의 저장 탄성률(G2)는 0.01 MPa 내지 1 Mpa 범위 내일 수 있다. 상기 점착제층의 저장 탄성률(G2)는 구체적으로, 0.02 MPa 이상, 0.04 MPa, 0.06 MPa, 0.08 MPa 또는 0.1 MPa 이상일 수 있고, 0.8 MPa 이하, 0.6 MPa 이하, 0.4 MPa 이하 또는 0.2 MPa 이하일 수 있다. 점착제층의 저장 탄성률이 지나치게 큰 경우 상기 조건을 만족시키기 어려울 수 있고, 점착제층의 저장 탄성률이 지나치게 작은 경우 액정소자의 합착 시에 점착제의 눌림이나 밀림 현상이 발생하여, 전기 광학 특성과 외관 균일성을 저해할 수 있으므로, 저장 탄성률은 상기 범위 내로 제어되는 것이 유리할 수 있다.
본 출원의 광학 디바이스는 식 1 및 식 2를 모두 만족할 수 있다. 이를 통해 광학 디바이스의 합착 시에 발생할 수 있는 눌림 및/또는 몰림 불량을 효과적으로 최소화할 수 있다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판은 각각 독립적으로 무기 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 무기 기판으로는 특별히 제한되지 않고 공지의 무기 기판을 이용할 수 있다. 일예로 무기 기판으로는 광투과성이 우수한 유리 기판을 이용할 수 있다. 상기 유리 기판으로는 예로서, 소다라임 유리 기판, 일반 강화 유리 기판, 붕규산 유리 기판 또는 무알칼리 유리 기판 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 폴리머 기판으로는 TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 필름; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PAR(Polyacrylate) 또는 PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate) 필름; PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름, PPS(polyphenylsulfone) 필름 또는 PES(polyethersulfone) 필름 등의 설폰계 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenenaphthatlate) 필름 또는 PET(polyethyleneterephtalate) 필름 등의 폴리에스테르계 필름; 또는 불소 수지 필름 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판에는 각각 필요에 따라서 금; 은; 또는 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 기능층이 존재할 수도 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 외곽 기판 및/또는 제 2 외곽 기판은 유리 기판일 수 있다. 액정 소자의 물성적 한계를 극복하고자 자동차 또는 윈도우 업계에서는 액정 소자의 양면에 유리 기판을 합착하거나 또는 액정 소자의 일면에 유리 기판을, 다른 일면에 필름 기판을 합착할 수 있다. 이중 자동차 업계에서는 접착제층을 매개로 액정 소자의 양면에 유리 기판을 합착하는 요구되고 있다. 그러나, 상기 액정 소자의 경우 점착제층의 사용으로 인해 외부 압력에 취약하여 고온고압의 오토클레이브와 같은 유리 합착 공정에서 셀갭의 무너짐이나 액정의 유동, 몰림 등과 같은 불량이 발생할 수 있다. 본 발명에 따르면 후술하는 바와 같이 제 1 중간층 및 제 2 중간층의 두께를 제어함으로써 상기 불량을 최소화할 수 있고 광학 디바이스의 구조적 안정성 및 품질의 균일도를 확보할 수 있다.
제 1 외각 기판 및 제 2 외곽 기판의 두께는 각각 약 0.3mm 이상일 수 있다. 다른 예시에서 상기 두께는 약 0.5 mm 이상, 1 mm 이상, 1.5 mm 이상 또는 약 2 mm 이상일 수 있고, 약 10 mm 이하, 9 mm 이하, 8 mm 이하, 7 mm 이하, 6 mm 이하, 5 mm 이하, 4 mm 이하 또는 약 3 mm 이하일 수도 있다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판은 평평(flat)한 기판이거나 혹은 곡면 형상을 가지는 기판일 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판은 동시에 평편한 기판이거나, 동시에 곡면 형성을 가지거나, 혹은 어느 하나는 평편한 기판이고 다른 하나는 곡면 형상의 기판일 수 있다. 또한, 상기에서 동시에 곡면 형상을 가지는 경우에는 각각의 곡률 또는 곡률 반경은 동일하거나 상이할 수 있다. 본 명세서에서 곡률 또는 곡률 반경은 업계에서 공지된 방식으로 측정할 수 있으며, 예를 들면, 2D Profile Laser Sensor (레이저 센서), Chromatic confocal line sensor (공초점 센서) 또는 3D Measuring Confocal Microscopy 등의 비접촉식 장비를 이용하여 측정할 수 있다. 이러한 장비를 사용하여 곡률 또는 곡률 반경을 측정하는 방식은 공지이다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판과 관련해서 예를 들어, 표면과 이면에서의 곡률 또는 곡률 반경이 다른 경우에는 각각 마주보는 면의 곡률 또는 곡률 반경, 즉 제 1 외곽 기판의 경우 제 2 외곽 기판과 대향하는 면의 곡률 또는 곡률 반경과, 제 2 외곽 기판의 경우 제 1 외곽 기판과 대향하는 면의 곡률 또는 곡률 반경이 기준이 될 수 있다. 또한, 해당 면에서의 곡률 또는 곡률 반경이 일정하지 않고, 상이한 부분이 존재하는 경우에는 가장 큰 곡률 또는 곡률 반경이 기준이 되거나, 가장 작은 곡률 또는 곡률 반경이 기준일 될 수 있고, 또는 평균 곡률 또는 평균 곡률 반경이 기준이 될 수 있다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판은 각각 곡률 또는 곡률 반경의 차이가 약 10% 이내, 9% 이내, 8% 이내, 7% 이내, 6% 이내, 5% 이내, 4% 이내, 3% 이내, 2% 이내 또는 약 1% 이내일 수 있다. 상기 곡률 또는 곡률 반경의 차이는 큰 곡률 또는 곡률 반경을 CL이라고 하고, 작은 곡률 또는 곡률 반경을 CS라고 할 때에 100×(CL-CS)/CS로 계산되는 수치이다. 또한, 상기 곡률 또는 곡률 반경의 차이의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 제 1 및 제 2 외곽 기판의 곡률 또는 곡률 반경의 차이는 동일할 수 있기 때문에, 상기 곡률 또는 곡률 반경의 차이는 약 0 % 이상이거나, 약 0 % 초과일 수 있다. 상기와 같은 곡률 또는 곡률 반경의 제어는 본 출원의 광학 디바이스와 같이 액정 소자가 중간층과 접하는 구조에 있어서 유용하다. 즉 곡률 또는 곡률 반경이 10% 초과하는 경우에는 후술하는 중간층으로 외곽 기판과 액정 소자를 접하는 경우, 합착한 외곽 기판이 합착력 저하로 벌어지는 문제가 발생될 수 있다. 그러나 10% 이내로 제어하는 경우, 합착한 외곽 기판이 합착력 저하로 인해 벌어지는 문제를 효율적으로 방지할 수 있다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판은 양자의 곡률이 동일 부호일 수 있다. 다시 말하면, 상기 제 1 및 제 2 외곽 기판은 모두 동일한 방향으로 굴곡되어 있을 수 있다. 즉, 상기 경우는 제 1 외곽 기판의 곡률 중심과 제 2 외곽 기판의 곡률 중심이 모두 제 1 및 제 2 외곽 기판의 상부 및 하부 중에서 같은 부분에 존재하는 경우이다. 제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판이 동일한 방향으로 굴곡되어 있는 경우, 제 1 및 제 2 외곽 기판을 중간층으로 보다 효율적으로 접착 시킬 수 있으며, 접착 후 제 1 및 제 2 외곽기판과 액정 소자 및/또는 편광자의 합착력 저하를 보다 효율적으로 방지할 수 있다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판은 각각의 곡률 또는 곡률 반경의 구체적인 범위가 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 제 1 및 제 2 외곽 기판은 각각 곡률 반경이 약 100R 이상, 200R 이상, 300R 이상, 400R 이상, 500R 이상, 600R 이상, 700R 이상, 800R 이상 또는 약 900R 이상이거나, 약 10,000R 이하, 9,000R 이하, 8,000R 이하, 7,000R 이하, 6,000R 이하, 5,000R 이하, 4,000R 이하, 3,000R 이하, 2,000R 이하, 1,900R 이하, 1,800R 이하, 1,700R 이하, 1,600R 이하, 1,500R 이하, 1,400R 이하, 1,300R 이하, 1,200R 이하, 1,100R 이하 또는 약 1,050R 이하일 수 있다. 상기에서 R은 반지름이 1 mm인 원의 휘어진 정도를 의미한다. 따라서, 상기에서 예를 들어, 100R은 반지름이 100mm인 원의 휘어진 정도 또는 그러한 원에 대한 곡률 반경이다. 제 1 및 제 2 외곽 기판은 상기 범위에서 동일하거나 상이한 곡률 반경을 가질 수 있다. 일 예시에서 제 1 및 제 2 외곽 기판의 곡률이 서로 다른 경우에, 그 중에서 곡률이 큰 기판의 곡률 반경이 상기 범위 내일 수 있다. 일 예시에서 제 1 및 제 2 외곽 기판의 곡률이 서로 다른 경우에는 그 중에서 곡률이 큰 기판이 광학 디바이스의 사용 시에 보다 중력 방향으로 배치되는 기판일 수 있다. 제 1 및 제 2 기판의 곡률 또는 곡률 반경을 위와 같이 제어하게 되면, 후술하는 중간층에 의한 합착력이 떨어지게 되어도 복원력과 중력의 합인 알짜힘이 작용하여 벌어짐을 막아줄 수 있다.
하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판과 액정 소자 사이 및 상기 제 2 외곽 기판과 액정 소자 사이에 편광자를 포함하지 않을 수 있다. 도 1은 편광자를 포함하지 않는 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다. 다른 하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판과 액정 소자 사이 및 상기 제 2 외곽 기판과 액정 소자 사이 중 적어도 하나의 위치에 편광자를 더 포함할 수 있다. 도 2는 제 1 외곽 기판과 액정 소자 사이에 위치하는 편광자(500a) 및 제 2 외곽 기판과 액정 소자 사이에 위치하는 제 2 편광자(500b)를 포함하는 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다. 상기 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판과 제 1 편광자 사이에 위치하는 중간층(200a), 제 1 편광자와 액정 소자 사이에 위치하는 중간층(200b), 액정 소자와 제 2 편광자 사이에 위치하는 중간층(200c), 제 2 편광자와 제 2 외곽 기판의 사이에 위치하는 중간층(200d)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 용어 편광자는 편광 기능을 가지는 필름, 시트 또는 소자를 의미한다. 편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 광을 추출할 수 있는 기능성 소자이다.
상기 편광자는 흡수형 편광자 또는 반사형 편광자일 수 있다. 본 명세서에서 흡수형 편광자는 입사 광에 대하여 선택적 투과 및 흡수 특성을 나타내는 소자를 의미한다. 편광자는 예를 들어, 여러 방향으로 진동하는 입사 광으로부터 어느 한쪽 방향으로 진동하는 광은 투과하고, 나머지 방향으로 진동하는 광은 흡수할 수 있다. 본 명세서에서 반사형 편광자는 입사 광에 대하여 선택적 투과 및 반사 특성을 나타내는 소자를 의미한다. 편광자는 예를 들어, 여러 방향으로 진동하는 입사 광으로부터 어느 한쪽 방향으로 진동하는 광은 투과하고, 나머지 방향으로 진동하는 광은 반사할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 편광자는 흡수형 편광자일 수 있다.
상기 편광자는 선 편광자일 수 있다. 본 명세서에서 선 편광자는 선택적으로 투과하는 광이 어느 하나의 방향으로 진동하는 선 편광이고 선택적으로 흡수 또는 반사하는 광이 상기 선편광의 진동 방향과 수직하는 방향으로 진동하는 선편광인 경우를 의미한다. 흡수형 선 편광자인 경우 광 투과축과 광 흡수축은 서로 수직할 수 있다. 반사형 선 편광자인 경우 광 투과축과 광 반사축은 서로 수직할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 편광자는 각각 요오드 또는 이방성 염료를 염착한 고분자 연신 필름일 수 있다. 상기 고분자 연신 필름으로는 PVA(poly(vinyl alcohol)) 연신 필름을 예시할 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 제 1 편광자 및 제 2 편광자는 각각 배향된 상태로 중합된 액정을 호스트로 하고, 상기 액정의 배향에 따라 배열된 이방성 염료를 게스트로 하는 게스트-호스트형 편광자일 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 상기 편광자는 각각 열방성(Thermotropic) 액정 필름 또는 유방성(Lyotropic) 액정 필름일 수 있다.
상기 편광자의 일면 또는 양면에는 각각 보호필름, 반사방지필름, 위상차필름, 점착제층, 접착제층, 표면처리층 등이 추가로 형성되어 있을 수 있다. 상기 위상차필름은 예를 들어 1/4 파장판 또는 1/2 파장판일 수 있다. 1/4 파장판은 550 nm 파장의 광에 대한 면내 위상차 값이 약 100 nm 내지 180nm, 100nm 또는 150nm 범위 내일 수 있다. 1/2 파장판은 550 nm 파장의 광에 대한 면내 위상차 값이 약 200nm 내지 300 nm 또는 250nm 내지 300 nm 범위 내일 수 있다. 위상차필름은 예를 들어 고분자 연신 필름 또는 액정 중합 필름일 수 있다.
상기 편광자의 550nm 파장의 광에 대한 투과율은 각각 40% 내지 50% 범위 내일 수 있다. 투과율은 550nm 파장의 광에 대한 편광자의 단체(Single) 투과율을 의미할 수 있다. 상기 편광자의 단체 투과율은, 예를 들면, 스펙트러미터(V7100, Jasco社제)를 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 편광자 시료(상부 및 하부 보호 필름 불포함)를 기기에 거치한 상태에서 air를 base line으로 설정하고, 편광자 시료의 축을 기준 편광자의 축과 수직 및 수평으로 정렬한 상태에서 각각의 투과율을 측정한 후에 단체 투과율을 계산할 수 있다.
상기 편광자는, 상기 액정 소자의 제 1 배향 상태에서 상기 차단 상태가 구현된다고 가정하는 경우에 상기 제 1 배향 상태의 평균 광축(광축의 벡터합)과 상기 편광자의 광흡수축이 이루는 각도가 약 80도 내지 약 100도 또는 약 85도 내지 약 95도를 이루거나, 대략 수직이 되도록 광학 디바이스에 배치되어 있거나, 혹은 35도 내지 약 55도 또는 약 40도 내지 약 50도가 되거나 대략 45도가 되도록 광학 디바이스에 배치되어 있을 수 있다.
도 3은 액정 소자를 예시적으로 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 액정 소자는 제 1 기재층(10a), 제 1 기재층의 내측에 형성된 점착제층(10c), 제 1 기재층(10a)과 대향 배치되는 제 2 기재층(20a), 제 2 기재층(20a)의 내측에 형성된 스페이서(20c) 및 제 1 기재층(10a)과 제 2 기재층(10b) 사이에 위치하는 액정층(30)을 포함할 수 있다.
제 1 기재층 및 제 2 기재층으로는 예를 들면, 유리 필름, 결정성 또는 비결정성 실리콘 필름, 석영 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 등의 무기계 필름이나 폴리머 필름 등을 사용할 수 있고, 플렉서블 소자 구현 측면에서 폴리머 필름을 사용할 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 기재층 및 제 2 기재층은 각각 폴리머 필름일 수 있다. 폴리머 필름으로는, TAC(triacetyl cellulose); 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer); PMMA(poly(methyl methacrylate); PC(polycarbonate); PE(polyethylene); PP(polypropylene); PVA(polyvinyl alcohol); DAC(diacetyl cellulose); Pac(Polyacrylate); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon); PPS(polyphenylsulfone), PEI(polyetherimide); PEN(polyethylenemaphthatlate); PET(polyethyleneterephtalate); PI(polyimide); PSF(polysulfone); PAR(polyarylate) 또는 비정질 불소 수지 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제 1 기재층 및 제 2 기재층에는 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.
제 1 기재층 및 제 2 기재층은 두께가 각각 약 10 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛ 일 수 있다. 다른 예로, 상기 기재층은 두께가 각각 약 20 ㎛ 이상, 40 ㎛ 이상, 60 ㎛ 이상, 80 ㎛ 이상, 100 ㎛ 이상, 120 ㎛ 이상, 140 ㎛ 이상, 160 ㎛ 이상 또는 약 180 ㎛ 이상일 수 있으며, 약 900 ㎛ 이하, 800 ㎛ 이하, 700 ㎛ 이하, 600 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하 또는 약 400 ㎛ 이하일 수 있다. 제 1 기재층 및 제 2 기재층의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 액정 소자를 외곽 기판과 합착하여 광학 디바이스를 제조할 때, 주름 등의 외관 불량을 감소 시킬 수 있다.
점착제층은 광학적으로 투명할 수 있다. 점착제층은 가시광 영역, 예를 들어, 380 nm 내지 780 nm 파장에 대한 평균 투과도가 약 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상일 수 있다.
점착제층은 액정 배향성 점착제층일 수 있다. 점착제층은, 예를 들어, 수직 배향성 점착제층이거나 또는 수평 배향성 점착제층일 수 있다. 본 명세서에서 『수직 배향성 점착제』는 인접하는 액정 화합물에 대해 수직 배향력을 부여함과 동시에 상부 기판과 하부 기판을 접착시킬 수 있는 부착력을 갖는 점착제를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 『수평 배향성 점착제』는 인접하는 액정 화합물에 대해 수평 배향력을 부여함과 동시에 상부 기판과 하부 기판을 접착시킬 수 있는 부착력을 가지고 있는 점착제를 의미할 수 있다. 수직 배향성 점착제에 대한 인접하는 액정 화합물의 프리틸트 각이 80도 내지 90도, 85도 내지 90도 또는 약 87도 내지 90도 범위 내일 수 있고, 수평 배향성 점착제에 대한 인접하는 액정 화합물의 프리틸트 각이 0도 내지 10도, 0도 내지 5도 또는 0도 내지 3도 범위 내일 수 있다.
본 명세서에서 프리틸트 각도는 전압이 인가되지 않은 상태에서 액정 화합물의 방향자가 액정 배향성 점착제 또는 배향막과 수평한 면에 대하여 이루는 각도를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 액정 화합물의 방향자는 액정층의 광축(Optical axis) 또는 지상축(Slow axis)을 의미할 수 있다. 또는 액정 화합물의 방향자는 액정 화합물이 막대(rod) 모양인 경우 장축 방향을 의미할 수 있고, 액정 화합물이 원판(discotic) 모양인 경우 원판 평면의 법선 방향과 평행한 축을 의미할 수 있다.
점착제층의 두께는 예를 들어 3㎛ 내지 15㎛ 범위 내일 수 있다. 점착제층의 두께가 상기 범위 내인 경우 상부 기판과 하부 기판의 부착력을 확보하면서 액정소자의 제조에 사용될 때, 점착제의 눌림이나 밀림 등의 불량을 최소화하는데 유리할 수 있다.
점착제층으로는 업계에서 소위 OCA(Optically Clear Adhesive)로 공지된 다양한 유형의 점착제를 적절히 사용할 수 있다. 상기 점착제는 부착 대상이 합착되기 전에 경화된다는 점에서 부착 대상이 합착된 후에 경화되는 OCR(Optically Clear Resin) 유형의 접착제와 다를 수 있다. 상기 점착제로는 예를 들면, 아크릴계, 실리콘계, 에폭시계 또는 우레탄계의 점착제가 적용될 수 있다.
점착제층은 점착성 수지의 경화물을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 점착제층은 실리콘계 점착제를 포함할 수 있다. 실리콘계 점착제는 점착성 수지로서 경화성 실리콘 화합물의 경화물을 포함할 수 있다.
경화성 실리콘 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 가열 경화성 실리콘 화합물 또는 자외선 경화형 실리콘 화합물을 사용할 수 있다. 상기 경화성 실리콘 화합물은 점착성 수지로 호칭될 수 있다.
하나의 예시에서, 경화성 실리콘 화합물은 부가 경화형 실리콘 화합물일 수 있다.
구체적으로, 상기 부가 경화형 실리콘 화합물은 (1) 분자 중에 2개 이상의 알케닐기를 함유하는 오르가노폴리실록산 및 (2) 분자 중에 2개 이상의 규소결합 수소원자를 함유하는 오르가노폴리실록산 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 실리콘 화합물은, 예를 들면, 후술하는 촉매의 존재 하에서, 부가 반응에 의하여 경화물을 형성할 수 있다.
본 출원에서 사용할 수 있는 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, R1 2SiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 R1 2R2SiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R1 2R2SiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R1R2SiO2/2로 표시되는 실록산 단위와 R1SiO3/2로 표시되는 실록산 단위 또는 R2SiO3/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체 및 상기 중 2 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서, R1은 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 R2는 알케닐기로서, 구체적으로는 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 또는 헵테닐기 등일 수 있다.
본 출원에서 사용할 수 있는 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, R1 3SiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 R1 2HSiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R1 2HSiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 SiO4/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체, R1HSiO2/2로 표시되는 실록산 단위와 R1SiO3/2로 표시되는 실록산 단위 또는 HSiO3/2로 표시되는 실록산 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산 공중합체 및 상기 중 2 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서, R1은 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.
점착제층이 수직 배향성 점착제층인 경우 표면 에너지는 16 mN/m 이하일 수 있다. 상기 표면 에너지의 하한은 예를 들어 5 mN/m 이상일 수 있다. 점착제층이 수평 배향성 점착제층인 경우 표면 에너지는 16 mN/m 초과일 수 있다. 상기 표면 에너지의 상한은 예를 들어 50 mN/m 이하일 수 있다. 표면 에너지는 물방울형 분석기(Drop Shape Analyzer, KRUSS사의 DSA100제품)를 사용하여 측정할 수 있다. 구체적으로 점착제의 표면에 표면 장력(surface tension)이 공지되어 있는 탈이온화수를 떨어뜨리고 그 접촉각을 구하는 과정을 5회 반복하여, 얻어진 5개의 접촉각 수치의 평균치를 구하고, 동일하게, 표면 장력이 공지되어 있는 디요오드메탄(diiodomethane)을 떨어뜨리고 그 접촉각을 구하는 과정을 5회 반복하여, 얻어진 5개의 접촉각 수치의 평균치를 구한다. 그 후, 구해진 탈이온화수와 디요오드메탄에 대한 접촉각의 평균치를 이용하여 Owens-Wendt-Rabel-Kaelble 방법에 의해 용매의 표면 장력에 관한 수치(Strom 값)를 대입하여 표면 에너지를 구하였다. 샘플의 표면 에너지(γsurface)는 무극성 분자간의 분산힘과 극성 분자간의 상호 작용힘이 고려되어(γsurface = γdispersion + γpolar) 계산될 수 있는데, 상기 표면 에너지 γsurface에서 polar term(γpolar)의 비율을 그 표면의 극성도(polarity)로 정의할 수 있다.
액정 소자의 상부 기판과 하부 기판은 점착제층에 의해 부착되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상부 기판의 점착제층과 하부 기판의 스페이서가 부착되어 있을 수 있다. 하부 기판의 스페이서 상에 배향막이 형성되어 있는 경우, 배향막의 스페이서에 대응하는 영역이 상부 기판의 점착제층과 부착되어 있을 수 있다.
액정층은 액정 화합물을 포함할 수 있다. 액정 화합물로는 외부 작용의 인가에 의하여 그 배향 방향이 변경될 수 있는 액정 화합물을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 용어 『외부 작용』이란, 액정층 내 포함되는 물질의 거동에 영향을 줄 수 있는 외부에 모든 요인, 예를 들면 외부 전압 등을 의미할 수 있다. 따라서, 외부 작용이 없는 상태란, 외부 전압 등의 인가가 없는 상태를 의미할 수 있다.
액정 화합물의 종류 및 물성은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 액정 화합물은 네마틱(nematic) 액정 또는 스멕틱(smectic) 액정일 수 있다. 네마틱 액정은 막대 모양의 액정 분자가 위치에 대한 규칙성은 없으나 액정 분자의 장축 방향으로 평행하게 배열되어 있는 액정을 의미할 수 있고, 스멕틱 액정은 막대 모양의 액정 분자가 규칙적으로 배열하여 층을 이룬 구조를 형성하며 장축 방향으로 규칙성을 가지고 평행하게 배열되어 있는 액정을 의미할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면 상기 액정 화합물은 네마틱 액정 화합물일 수 있다.
네마틱 액정 화합물은 예를 들면, 약 40℃ 이상, 50℃ 이상, 60℃ 이상, 70℃ 이상, 80℃ 이상, 90℃ 이상, 100℃ 이상 또는 약 110℃ 이상의 등명점(clearing point)를 가지거나, 상기 범위의 상전이점, 즉 네마틱상에서 등방상으로의 상전이점을 가지는 것이 선택될 수 있다. 일 예시에서 상기 등명점 또는 상전이점은 약 160℃ 이하, 150℃ 이하 또는 약 140℃ 이하일 수 있다.
액정 화합물은 비반응성 액정 화합물일 수 있다. 비반응성 액정 화합물은, 중합성기를 갖지 않는 액정 화합물을 의미할 수 있다. 중합성기로는 아크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일기, 메타크릴로일옥시기, 카복실기, 히드록시기, 비닐기 또는 에폭시기 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되지 않고, 중합성기로서 알려진 공지의 관능기가 포함될 수 있다.
액정 화합물은 유전율 이방성이 양수 또는 음수일 수 있다. 액정 화합물의 유전율 이방성의 절대값은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 용어 「유전율 이방성(△ε」은 액정의 수평 유전율(ε//)과 수직 유전율(ε⊥)의 차이(ε//- ε⊥)를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 용어 수평 유전율(ε//)은 액정 화합물의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수평하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미하고, 수직 유전율(ε⊥)은 액정 화합물의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수직하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미한다.
액정 화합물의 굴절률 이방성은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「굴절률 이방성」은 액정 화합물의 이상 굴절률(extraordinary refractive index)과 정상 굴절률(ordinary refractive index)의 차이를 의미할 수 있다. 액정 화합물의 굴절률 이방성은 예를 들어 0.01 내지 0.3일 수 있다. 상기 굴절률 이방성은 0.01 이상, 0.05 이상 또는 0.07 이상일 수 있고, 0.3 이하, 0.2 이하, 0.15 이하 또는 0.13 이하일 수 있다.
액정층은 이색성 염료를 더 포함할 수 있다. 액정층이 이색성 염료를 포함하는 경우, 액정 소자가 점착제층을 포함하더라도 외곽 기판의 합착 공정 시에 셀갭의 변동에 영향을 덜 받으므로, 액정 소자의 구조적 안정성 및 품질의 균일성을 확보하기 위한 중간층의 두께를 상대적으로 얇게 할 수 있는 이점이 있다.
이색성 염료는 액정층의 광 투과도 가변 특성을 제어할 수 있다. 본 명세서에서 『염료』는, 가시광 영역, 예를 들면, 400 nm 내지 700 nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 『이색성 염료』는 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다.
액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정층은 GHLC층(Guest host liquid crystal layer)일 수 있다. 본 명세서에서 『GHLC층(Guest host liquid crystal layer)』은, 액정 화합물의 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.
이색성 염료로는 예를 들면, 소위 게스트 호스트 효과에 의해 액정 화합물의 정렬 상태에 따라 정렬될 수 있는 특성을 가지는 것으로 알려진 공지의 염료를 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 이색성 염료의 예로는 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 메틴 염료, 아조메틴 염료, 메로시아닌 염료, 나프토퀴논 염료, 테트라진 염료, 페닐렌 염료, 퀴터릴렌 염료, 벤조티아다이아졸 염료, 다이케토피롤로피롤 염료, 스쿠아레인 염료 또는 파이로메텐 염료 등이 있으나, 본 출원에서 적용 가능한 염료가 상기에 제한되는 것은 아니다.
이색성 염료는 이색비(dichroic ratio), 즉 이색성 염료의 장축 방향에 평행한 편광의 흡수를 상기 장축 방향에 수직하는 방향에 평행한 편광의 흡수로 나눈 값이 5 이상, 6 이상 또는 7 이상인 염료를 사용할 수 있다. 상기 염료는 가시광 영역의 파장 범위 내 예를 들면 약 380 nm 내지 700 nm 또는 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위 내에서 적어도 일부의 파장 또는 어느 한 파장에서 상기 이색비를 만족할 수 있다. 상기 이색비의 상한은 예를 들면 20 이하, 18 이하, 16 이하 또는 14 이하 정도일 수 있다.
액정층의 이색성 염료의 함량은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 액정층의 이색성 염료의 함량은 0.1 중량% 이상, 0.25 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.75 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.25 중량% 이상 또는 1.5 중량% 이상일 수 있다. 액정층의 이색성 염료의 함량의 상한은, 예를 들면, 5.0 중량% 이하, .4.0 중량% 이하, 3.0 중량% 이하, 2.75 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.25 중량% 이하, 2.0 중량% 이하, 1.75 중량% 이하 또는 1.5 중량% 이하일 수 있다. 액정층의 이색성 염료의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 투과도 가변 특성이 우수한 광학 디바이스를 제공할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 범위 내에서 이색성 염료의 함량이 높을수록 투과도 가변 특성이 우수한 광학 디바이스를 제공할 수 있다.
액정층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 액정층의 두께는, 약 0.01㎛ 이상, 0.05㎛ 이상, 0.1㎛ 이상, 0.5㎛ 이상, 1㎛ 이상, 1.5㎛ 이상, 2㎛ 이상, 2.5㎛ 이상, 3㎛ 이상, 3.5㎛ 이상, 4㎛ 이상, 4.5㎛ 이상, 5㎛ 이상, 5.5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 6.5㎛ 이상, 7㎛ 이상, 7.5㎛ 이상, 8㎛ 이상, 8.5㎛ 이상, 9㎛ 이상 또는 9.5㎛ 이상일 수 있다. 상기 액정층의 두께의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니며, 일반적으로 약 30 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이하 또는 15 ㎛ 이하일 수 있다.
액정층은 제 1 배향 상태와 상기 제 1 배향 상태와는 다른 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다. 상기 스위칭은 예를 들면, 전압과 같은 외부 에너지의 인가를 통해 조절할 수 있다. 예를 들면, 액정층은 전압 무인가 상태에서 상기 제 1 및 제 2 배향 상태 중에서 어느 한 상태가 유지되다가, 전압 인가에 의해 다른 배향 상태로 스위칭될 수 있다.
제 1 배향 상태 및/또는 제 2 배향 상태로는 수평 배향 상태, 수직 배향 상태, 트위스트 배향 상태, 경사 배향 상태, 하이브리드 배향 상태 등을 예시할 수 있다.
본 명세서에서 『수평 배향 상태』는 액정층 내의 액정 화합물의 방향자가 액정층의 평면에 대하여 대략 평행하게 배열된 상태이고, 예를 들면, 액정층의 평면에 대하여 액정 화합물의 방향자가 이루는 각도는, 예를 들어, 약 -10도 내지 10도 또는 -5도 내지 5도의 범위 내이거나, 대략 약 0도를 이룰 수 있다.
본 명세서에서 『수직 배향 상태』는 액정층 내의 액정 화합물의 방향자가 액정층의 평면에 대하여 대략 수직하게 배열된 상태이고, 예를 들면, 액정층의 평면에 대하여 액정 화합물의 방향자가 이루는 각도는, 예를 들어, 약 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도의 범위 내이거나, 대략 약 90도를 이룰 수 있다.
본 명세서에서 『트위스트 배향 상태』는 액정층 내에서 액정 화합물들의 방향자가 가상의 나선축을 따라서 꼬이면서 층을 이루며 배향한 나선형의 구조를 의미할 수 있다. 트위스트 배향 상태는, 수직, 수평 또는 경사 배향 상태에서 구현될 수 있다. 즉, 수직 트위스트 배향 모드는 개개의 액정 화합물이 수직 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태이고, 수평 트위스트 배향 모드는 개개의 액정 화합물이 수평 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태이며, 경사 트위스트 배향 모드는 개개의 액정 화합물이 경사 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태이다.
본 명세서에서 『경사 배향 상태』는 액정층 내의 액정 화합물의 방향자가 액정층 평면에 대해 이루는 각도인 틸트각이 상기 수평 배향 상태의 틸트각 및 수직 배향 상태의 틸트각을 벗어나는 배향 상태를 의미할 수 있다. 경사 배향 상태에서 상기 틸트각은 예를 들어 10도 초과 내지 80도 미만일 수 있다. 본 명세서에서 『하이브리드 배향 상태』는 액정층 내의 액정 화합물의 방향자가 액정층 평면에 대해 이루는 각도인 틸트각이 액정층의 두께 방향을 따라 점진적으로 증가하거나 또는 감소하는 배향 상태를 의미할 수 있다.
액정 소자는 제 1 기재층(10a)의 내측면에 형성된 제 1 전극층(10b)을 추가로 포함할 수 있다. 이때, 점착제층(10c)은 제 1 전극층(10b)의 내측면에 존재할 수 있다. 즉, 제 1 전극층(10b)은 제 1 기재층(10a)과 점착제층(10c)의 사이에 존재할 수 있다. 액정 소자는 제 2 기재층(20a)의 내측면에 형성된 제 2 전극층(20b)을 추가로 포함할 수 있다. 이때, 스페이서(20d)는 제 2 전극층(20b)의 내측면에 존재할 수 있다. 즉, 제 2 전극층(20b)은 제 2 기재층(20a)과 스페이서(20d) 사이에 존재할 수 있다.
제 1 전극층과 제 2 전극층은 액정층 내에 포함되어 있는 물질이 입사하는 광을 투과 또는 차단시키도록, 외부 작용, 예를 들어, 전계의 인가를 부여하는 역할을 수행할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제 1 전극층 및/또는 제 2 전극층은 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노 와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상부 및/또는 하부 제 2 전극층은, 예를 들면 상기 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노 와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물을 증착하여 형성한 것일 수 있다.
액정 소자는 제 2 전극층(20b)의 내측면에 존재하는 배향막(20d)를 더 포함할 수 있다. 스페이서(20c)는 제 2 전극층(20b)과 배향막(20d)의 사이에 존재할 수 있다. 배향막은 스페이서 상에 형성될 수 있다. 즉, 스페이서의 상면부 및/또는 측면부는 배향막과 접할 수 있다. 스페이서의 하부면은 제 2 전극층에 접할 수 있다. 점착제층은 액정 배향성을 가질 수 있기 때문에, 제 1 전극층의 내측면에는 배향막을 포함하지 않을 수 있다.
본 명세서에서, 제 1 기재층, 제 1 전극층 및 점착제층의 조합을 상부 기판으로 호칭할 수 있고, 제 2 기재층, 제 2 전극층, 스페이서 및 배향막의 조합을 하부 기판으로 호칭할 수 있다. 액정 소자에서 상부 기판은 점착제층 이외의 별도의 배향막은 포함하지 않고, 하부 기판은 배향막을 포함할 수 있다.
배향막과 액정층은 접하고 있을 수 있다. 배향막은 수직 배향막 또는 수평 배향막일 수 있다. 본 명세서에서 『수평 배향막』은 인접하는 액정층 내에 존재하는 액정 화합물에 대한 수평 배향력을 부여하는 배향성 물질을 포함하는 층을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 『수직 배향막』은 인접하는 액정층 내에 존재하는 액정 화합물에 대한 수직 배향력을 부여하는 배향성 물질을 포함하는 층을 의미할 수 있다. 수직 배향막에 대한 인접하는 액정 화합물의 프리틸트 각이 80도 내지 90도, 85도 내지 90도 또는 약 87도 내지 90도 범위 내일 수 있고, 수평 배향막에 대한 인접하는 액정 화합물의 프리틸트 각이 0도 내지 10도, 0도 내지 5도 또는 0도 내지 3도 범위 내일 수 있다. 배향막은 점착제층과 달리 상부 기판과 하부 기판을 접착시키는 접착력을 갖지 않을 수 있다. 하나의 예시에서, 배향막은 도 2의 액정 소자의 상태에서 상부 기판에 대한 박리력이 0에 가까울 수 있다.
배향막은 러빙 배향막 또는 광배향막일 수 있다. 배향막의 배향 방향은 러빙 배향막의 경우는 러빙 방향, 광배향막인 경우는 조사되는 편광의 방향일 수 있는데, 이러한 배향 방향은, 흡수형 선형 편광자를 사용한 검출 방식으로 확인할 수 있다. 구체적으로 액정층에 포함되는 액정 화합물을 수평 배향시킨 상태에서 상기 액정층의 일면에 흡수형 선형 편광자를 배치하고, 상기 편광자를 360도 회전시키면서 투과율을 측정함으로써 배향 방향을 확인할 수 있다. 상기 상태에서 액정층 또는 흡수형 선형 편광자 측으로 광을 조사하면서 다른 측에서 휘도(투과율)를 측정하는 경우, 상기 흡수축 또는 투과축과 액정 배향막의 배향 방향이 일치하는 경우에 투과율이 낮게 되는 경향을 보이는데, 적용된 액정 화합물의 굴절률 이방성 등을 반영한 모사(simulation)를 통해 배향 방향을 확인할 수 있다. 액정층의 모드에 따라서 배향 방향을 확인하는 방식은 공지이며, 본 출원에서는 이러한 공지의 방식으로 배향막의 배향 방향을 확인할 수 있다.
배향막으로는 폴리이미드(polyimide) 화합물, 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol)) 화합물, 폴리아믹산(poly(amic acid)) 화합물, 폴리스티렌(polystylene) 화합물, 폴리아미드(polyamide) 화합물 및 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 화합물 등과 같이 러빙 배향에 의해 배향능을 나타내는 것으로 공지된 물질이나, 폴리이미드(polyimide) 화합물, 폴리아믹산(polyamic acid) 화합물, 폴리노르보넨(polynorbornene) 화합물, 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer) 화합물, 폴리비닐신나메이트(polyvinylcinamate) 화합물, 폴리아조벤젠(polyazobenzene) 화합물, 폴리에틸렌이민(polyethyleneimide) 화합물, 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol) 화합물, 폴리아미드(polyimide) 화합물, 폴리에틸렌(polyethylene) 화합물, 폴리스타일렌(polystylene) 화합물, 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide) 화합물, 폴리에스테르(polyester) 화합물, CMPI(chloromethylated polyimide) 화합물, PVCI(polyvinylcinnamate) 화합물 및 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 화합물 등과 같이 광조사에 의해 배향능을 나타낼 수 있는 것으로 공지된 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
스페이서(20c)는 상부 기판과 하부 기판의 사이의 간격을 유지할 수 있다. 상부 기판과 하부 기판의 사이에 스페이서가 존재하지 않는 영역에 액정층이 존재할 수 있다.
스페이서는 패턴화된 스페이서일 수 있다. 스페이서는 기둥 형상(column) 또는 격벽 형상(partition wall)을 가질 수 있다. 격벽은 하부 기판과 상부 기판 사이의 공간을 2개 이상의 공간으로 구획할 수 있다. 스페이서가 존재하지 않는 영역에는 하부에 존재하는 다른 필름이나 다른 층이 노출되어 있을 수 있다. 예를 들어, 스페이서가 존재하지 않는 영역에는 제 2 전극층이 노출되어 있을 수 있다. 배향막은 스페이서 및 스페이서가 존재하지 않는 영역에 노출된 제 2 전극층을 덮고 있을 수 있다. 상부 기판과 하부 기판이 합착된 액정소자에 있어서, 하부 기판의 스페이서 상부에 존재하는 배향막과 상부 기판의 점착제층이 서로 접하고 있을 수 있다.
상부 기판과 하부 기판 사이의 스페이서가 존재하지 않는 영역에는 액정 화합물 및 전술한 첨가제, 예를 들어 이색성 염료, 키랄제 등이 존재할 수 있다. 스페이서의 형상은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 원, 타원 그 밖의 다각형 형상 다면을 가지도록 제한없이 적용될 수 있다.
스페이서는 경화성 수지를 포함할 수 있다. 경화성 수지의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 열 경화성 수지 또는 광 경화성 수지, 예를 들어 자외선 경화성 수지를 사용할 수 있다. 열 경화성 수지로는, 예를 들어 실리콘 수지, 규소 수지, 프란 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 아미노 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 폴리에스테르 수지 또는 멜라민 수지 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 자외선 경화성 수지로는 대표적으로 아크릴 중합체, 예를 들어, 폴리에스테르 아크릴레이트 중합체, 폴리스티렌 아크릴레이트 중합체, 에폭시 아크릴레이트 중합체, 폴리우레탄 아크릴레이트 중합체 또는 폴리부타디엔 아크릴레이트 중합체, 실리콘 아크릴레이트 중합체 또는 알킬 아크릴레이트 중합체 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
스페이서는 패터닝 공정에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 스페이서는 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 포토리소그래피 공정은 경화성 수지 조성물을 기재층 또는 전극층 상에 도포한 후 패턴 마스크를 매개로 자외선을 조사하는 공정을 포함할 수 있다. 패턴 마스크는 자외선 투과 영역과 자외선 차단 영역으로 패터닝되어 있을 수 있다. 포토리소그래피 공정은 자외선이 조사된 경화성 수지 조성물을 워싱(washing) 하는 공정을 더 포함할 수 있다. 자외선이 조사된 영역은 경화되고, 자외선이 조사되지 않은 영역은 액상으로 남아 있으므로 워싱 공정을 통하여 제거함으로써, 격벽 형상으로 패터닝할 수 있다. 포토리소그래피 공정에 있어서, 자외선 조사 후, 수지 조성물과 패턴 마스크를 용이하게 분리 하기 위하여 패턴 마스크에 이형 처리를 수행하거나 또는 이형지를 수지 조성물의 층과 패턴 마스크 사이에 위치시킬 수도 있다.
스페이서의 너비(선폭), 간격(피치), 두께, 면적은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 스페이서의 너비(선폭)는 10㎛ 내지 500㎛ 범위 또는 10㎛ 내지 50㎛ 범위 내일 수 있다. 스페이서의 간격(피치)은 10㎛ 내지 1000㎛ 범위 또는 100㎛ 내지 1000㎛ 범위 내일 수 있다. 스페이서의 면적은 제 2 기재층의 전체 면적 100%에 대하여, 약 5% 이상일 수 있고, 50% 이하일 수 있다. 스페이서의 면적이 상기 범위 내인 경우, 상부 기판과 하부 기판의 부착력을 적절히 확보하면서 우수한 전기 광학 특성을 확보하는데 유리할 수 있다. 스페이서의 두께는 예를 들어, 1㎛ 내지 30㎛ 또는 3㎛ 내지 20㎛ 범위일 수 있다.
광학 디바이스는 제 1 외곽 기판과 액정 소자의 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층을 포함할 수 있고, 제 2 외곽 기판과 액정 소자의 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층을 포함할 수 있다. 따라서, 광학 디바이스는 적어도 2장의 중간층을 포함할 수 있다. 제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판의 일면은 인접하는 중간층과 각각 접할 수 있다. 액정 소자의 양면은 각각 인접하는 중간층과 접할 수 있다.
광학 디바이스의 중간층의 개수는 광학 디바이스가 제 1 외곽 기판, 제 2 외곽 기판 및 액정 소자 이외의 다른 소자를 더 포함하는 지 여부에 따라 결정될 수 있다. 상기 다른 소자는 편광자 등을 예시할 수 있다.
하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판과 제 2 외곽 기판의 사이에, 상기 액정 소자 외에 다른 소자, 예를 들어, 편광자를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 일구체예로, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판, 중간층, 액정소자, 중간층, 편광자, 중간층 및 제 2 외곽 기판 순으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 다른 구체예로, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판, 중간층, 편광자, 중간층, 액정 소자, 중간층 및 제 2 외곽 기판 순으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판, 중간층, 편광자, 중간층, 액정소자, 중간층, 편광자, 중간층 및 제 2 외곽 기판 순으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
다른 하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판과 제 2 외곽 기판의 사이에, 상기 액정 소자 외에 다른 소자, 예를 들어, 편광자를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판, 중간층, 액정소자, 중간층 및 제 2 외곽 기판 순으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
액정 소자의 물성적 한계를 극복하고자 액정 소자의 양면에 중간층을 매개로 외곽 기판을 합착할 수 있는데, 점착제층의 낮은 모듈러스로 인해, 외부 압력에 취약하여, 상기 합착 과정에서 셀갭의 무너짐이나 액정의 유동, 몰림 등과 같은 불량이 발생할 수 있다. 광학 디바이스에 포함되는 중간층들의 두께를 제어함으로써 상기 불량을 최소화할 수 있고, 광학 디바이스의 구조적 안정성 및 균일한 외관 특성을 확보할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 적어도 하나 이상의 중간층은 총 두께의 합이 800 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 적어도 하나 이상의 중간층의 총 두께의 합은, 제 1 외곽 기판과 액정 소자 사이 및 제 2 외곽 기판과 액정 소자 사이에 존재하는 모든 중간층의 두께의 합을 의미한다. 중간층의 총 두께가 상기 범위 내인 경우 외곽 기판의 합착 과정에서의 불량을 최소화함으로써, 광학 디바이스의 구조적 안정성 및 균일한 외관 특성을 확보할 수 있다. 상기 적어도 하나 이상의 중간층의 총 두께의 합은 구체적으로 900 ㎛ 이상, 1,000 ㎛ 이상, 1,100 ㎛ 이상, 1200 ㎛ 이상, 1,300 ㎛ 이상, 1,400 ㎛ 이상, 1,500 ㎛ 이상, 1,600 ㎛ 이상, 약 1,650 ㎛ 이상, 1,700 ㎛ 이상, 1,750 ㎛ 이상, 1,800 ㎛ 이상, 1,850 ㎛ 이상, 1,900 ㎛ 이상, 1,950 ㎛ 이상, 2,000 ㎛ 이상, 2,100 ㎛ 이상, 2,150 ㎛ 이상 또는 약 2,200 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 적어도 하나 이상의 중간층의 총 두께의 합은 예를 들어 약 6,000 ㎛ 이하, 5,900 ㎛ 이하, 5,800 ㎛ 이하, 5,700 ㎛ 이하, 5,600 ㎛ 이하, 5,500 ㎛ 이하, 5,400 ㎛ 이하, 5,300 ㎛ 이하, 5,200 ㎛ 이하, 5,100 ㎛ 이하 또는 약 5,000 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 적어도 하나 이상의 중간층의 총 두께의 합이 지나치게 두꺼운 경우 광학 디바이스의 투과율 특성 등의 전기 광학적 특성을 저하시킬 수 있으므로 상기 범위 내인 것이 유리할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 중간층은 각각 중간층 1장의 단층 구조를 갖거나 또는 2장 이상의 서브 중간층의 적층체일 수 있다. 서브 중간층의 두께 및 개수는 목적하는 중간층의 두께를 고려하여 제어될 수 있다. 하나의 예시에서, 서브중간층의 두께는 100㎛ 내지 500㎛ 범위 또는 300㎛ 내지 400㎛ 범위 내일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 제 1 외곽 기판과 액정 소자 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층의 총 두께(Ta) 및 상기 제 2 외곽 기판과 액정 소자 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층의 총 두께(Tb)는 각각 약 400㎛ 이상, 500㎛ 이상, 600㎛ 이상, 700㎛ 이상, 800㎛ 이상, 900㎛ 이상, 1000㎛ 이상 또는 1100㎛ 이상일 수 있으며, 약 3,000㎛ 이하, 2,900㎛ 이하, 2,800㎛ 이하, 2,700㎛ 이하, 약 2,600㎛ 이하, 약 2,500㎛ 이하, 약 2,400㎛ 이하 또는 약 2,300㎛ 이하일 수 있다. 상기 두께 Ta 및 Tb가 각각 상기 범위 내인 경우 광학 디바이스의 전기 광학적 특성을 저해하지 않으면서, 외곽 기판의 합착 과정에서의 불량없이 구조적 안정성 및 균일한 외관 특성을 확보하는데 유리할 수 있다. 상기 제 1 외곽 기판과 액정 소자 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층의 총 두께(Ta)의 합은, 제 1 외곽 기판과 액정 소자 사이에 존재하는 모든 중간층의 두께의 합을 의미한다. 또한, 상기 제 2 외곽 기판과 액정 소자 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층의 총 두께(Tb)의 합은 제 2 외곽 기판과 액정 소자 사이에 존재하는 모든 중간층의 두께의 합을 의미한다.
하나의 예로서, 상기 제 1 외곽 기판(20a)과 액정 소자(10) 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층(30)의 총 두께(Ta) 대비 상기 제 2 외곽 기판(20b)과 액정 소자(10) 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층(30)의 총 두께(Tb)의 두께 비율(Ta/Tb)은 0.1 내지 10의 범위내일 수 있다. 다른 예로 상기 두께 비율(Ta/Tb)은 약 0.12 이상, 약 0.13 이상 또는 약 0.14 이상 일 수 있으며 약 9.5 이하, 9.0 이하, 8.5 이하, 8.0 이하, 7.5 이하 또는 약 7.0 이하일 수 있다. 상기 두께 비율이 0.1 내지 10의 범위 내인 경우, 보다 효과적으로 액정 소자의 외관 불량을 개선할 수 있다.
하나의 예로서, 적어도 하나 이상의 중간층의 저장 탄성률(storage modulus)은 각각 1 MPa 이상일 수 있다. 중간층의 저장 탄성률이 낮은 경우 고온 내구성 테스트 또는 cycle 테스트 등에서 기재층이 수축과 팽창의 응력을 견디지 못해 액정 소자가 파손될 수도 있다. 중간층의 저장 탄성률은 2 MPa 이상 또는 4 MPa 이상일 수 있고, 100 MPa 이하, 80 MPa 이하, 60 MPa 이하, 40 MPa 이하, 20 MPa 이하, 10 MPa 이하 또는 5 MPa 이하일 수 있다. 상기 저장 탄성률은 25℃온도 및 6 rad/sec 주파수에서 측정된 값일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 적어도 하나 이상의 중간층은 각각 영률(Youngs modulus, E)이 0.1 MPa 내지 100 MPa 범위 내일 수 있다. 다른예로 중간층의 영률(E)은 약 0.2 MPa 이상, 0.4 MPa 이상, 0.6 MPa 이상, 0.8 MPa 이상, 1 MPa 이상, 5 MPa 이상 또는 약 10 MPa 이상일 수 있으며, 약 95 MPa 이하, 80 MPa 이하, 75 MPa 이하, 70 MPa 이하, 65 MPa 이하, 60 MPa 이하, 55 MPa 이하 또는 약 50 MPa 이하일 수 있다. 상기 영률(E)은, 예를 들면, ASTM D882에 규정된 방식으로 측정할 수 있고, 해당 규격에서 제공하는 형태로 필름을 재단하고, Stress-Strain curve를 측정할 수 있는 장비(힘과 길이를 동시에 측정할 수 있는), 일예로 UTM(Universal testing machine)을 이용하여 측정할 수 있다. 광학 디바이스에 포함되는 중간층들의 영률이 상기 범위 내인 경우 광학 디바이스의 우수한 내구성을 확보하는데 더욱 유리할 수 있다. 중간층이 적어도 2장 이상의 서브중간층의 적층체인 경우, 서브중간층 각각이 상기 영률의 범위를 만족할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 적어도 하나 이상의 중간층은 각각 열팽창 계수가 2,000 ppm/K 이하일 수 있다. 상기 열팽창 계수는, 다른 예시에서 약 1,900ppm/K 이하, 1,700ppm/K 이하, 1,600ppm/K 이하 또는 약 1.500ppm/K 이하이거나, 약 10 ppm/K 이상, 20 ppm/K 이상, 30 ppm/K 이상, 40 ppm/K 이상, 50 ppm/K 이상, 60 ppm/K 이상, 70 ppm/K 이상, 80 ppm/K 이상, 90 ppm/K 이상, 100 ppm/K 이상, 200 ppm/K 이상, 300 ppm/K 이상, 400 ppm/K 이상, 500 ppm/K 이상, 60 ppm/K 이상, 700 ppm/K 이상 또는 약 800 ppm/K 이상일 수 있다. 중간층의 열팽창 계수는, 예를 들면, ASTM D696의 규정에 따라 측정할 수 있고, 해당 규격에서 제공하는 형태로 재단하고, 단위 온도당 길이의 변화를 측정하여 열팽창 계수를 계산할 수 있으며, TMA(ThermoMechanic Analysis) 등의 공지의 방식으로 측정할 수 있다. 광학 디바이스에 포함되는 중간층들의 열팽창 계수가 상기 범위 내인 경우 광학 디바이스의 우수한 내구성을 확보하는데 더욱 유리할 수 있다. 중간층이 적어도 2장 이상의 서브중간층의 적층체인 경우, 서브중간층 각각이 상기 열팽창 계수의 범위를 만족할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 중간층은 각각 열가소성 폴리우레탄(TPU; Thermoplastic Polyurethane) 접착제층, 폴리아마이드 접착제층, 폴리에스테르 접착제층, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 접착제층, 아크릴 접착제층, 실리콘 접착제층 또는 폴리올레핀 접착제층일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면, 상기 적어도 하나 이상의 중간층은 각각 열가소성 폴리우레탄일 수 있다.
광학 디바이스에서 외곽층은 액정 소자의 측면을 둘러싸고 있을 수 있다. 광학 디바이스에서, 액정 소자의 상부 면적은 제 1 외곽 기판 또는 제 2 외곽 기판의 상부 면적보다 작을 수 있다. 또한, 액정 소자의 상부 면적은 광학 디바이스에 포함되는 적어도 하나 이상의 중간층들의 상부 면적보다 작을 수 있다. 하나의 예시에서, 액정 소자는 제 1 외곽 기판과 액정 소자 사이에 위치하는 중간층, 제 2 외곽 기판과 액정 소자 사이에 위치하는 중간층 및 상기 외각층에 의해 캡슐화되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 용어 캡슐화(encapsulation)는 중간층과 외곽층으로 액정 소자의 전면을 피복하는 것을 의미할 수 있다. 목적하는 구조에 따라서 예를 들면, 제 1 외곽 기판, 중간층, 액정 소자, 중간층 및 제 2 외곽기판을 순차로 포함하고 액정소자의 측면을 둘러싸는 외곽층을 포함하는 적층체를 진공 상태에서 압착하는 방식으로 상기 캡슐화 구조를 구현할 수 있다. 이러한 캡슐화 구조에 의해서 광학 디바이스의 내구성이나 내후성이 크게 향상되고, 그 결과 선루프 등 야외에서 사용되는 용도에도 안정적으로 적용될 수 있다.
외곽층은 예를 들어 고분자 필름을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 외곽층은 고분자 필름 1장으로 구성될 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 외곽층은 2장 이상의 고분자 필름의 적층체일 수 있다. 2장 이상의 고분자 필름의 적층체인 경우 2장 이상의 고분자 필름을 부착하고 있는 점착제층을 더 포함할 수 있다. 외곽층의 구조는 목적하는 두께 및 저장 탄성률을 확보할 수 있는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.
고분자 필름으로는 식 1의 저장 탄성률을 만족시킬 수 있는 범위 내에서 적절한 고분자 필름을 사용할 수 있다. 고분자 필름으로는 예를 들어, PC(Poly carbonate) 필름, PE (Poly ethylene) 필름, TPU(Thermoplastic polyurethane, 열가소성 폴리우레탄 층), COP(Cyclo-olefin polymer) 필름, POE(Poly olefin, elastomer) 필름, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 필름 등을 사용할 수 있다.
본 출원은 또한 광학 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 광학 디바이스의 제조 방법은 제 1 외곽 기판, 적어도 하나 이상의 중간층, 액정소자, 적어도 하나 이상의 중간층 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함하는 적층체를 준비하는 단계 및 상기 적층체에 오토클레이브 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 광학 디바이스의 제조 방법에서 특별한 언급이 없는 한 상기 광학 디바이스에서 설명한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 적층체는 액정 소자의 측면을 둘러싸는 외곽층을 더 포함할 수 있다.
광학 디바이스가 상기 액정 소자 이외의 다른 소자, 예를 들어, 편광자를 더 포함하는 경우, 상기 적층체는 상기 액정 소자 이외의 다른 소자를 목적하는 위치에 더 포함할 수 있다.
상기 오토클레이브 공정은 적층하는 단계 후에 형성된 적층체에 가열 및/또는 가압에 의해 수행될 수 있다.
상기 오토클레이브 공정의 조건은 특별히 제한이 없고, 예를 들면, 적용된 중간층의 종류에 따라 적절한 온도 및 압력 하에서 수행할 수 있다. 통상의 오토클레이브 공정의 온도는 약 80℃ 이상, 90℃ 이상 또는 100℃ 이상이며, 압력은 2기압 이상이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 공정 온도의 상한은 약 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하 또는 170℃ 이하 정도일 수 있고, 공정 압력의 상한은 약 10 기압 이하, 9 기압 이하, 8 기압 이하, 7 기압 이하 또는 6 기압 이하 정도일 수 있다.
상기와 같은 광학 디바이스는 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 예를 들면, 선글라스나 AR(Augmented Reality) 또는 VR(Virtual Reality)용 아이웨어(eyewear) 등의 아이웨어류, 건물의 외벽이나 차량용 선루프 등에 사용될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 광학 디바이스는, 그 자체로서 차량용 선루프일 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 차체를 포함하는 자동차에 있어서 상기 개구부에 장착된 상기 광학 디바이스 또는 차량용 선루프를 장착하여 사용될 수 있다.
본 출원의 광학 디바이스는 액정 소자의 셀갭이 적절히 유지되고 상부 기판과 하부 기판의 우수한 부착력을 가지며, 눌림이나 몰림 등의 불량을 최소화하여, 구조적 안정성과 양호한 품질의 균일도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 출원의 예시적인 광학 디바이스의 단면도이다.
도 2는 본 출원의 예시적인 광학 디바이스의 단면도이다.
도 3은 본 출원의 예시적인 액정 소자의 단면도이다.
도 4는 비교예 1의 광학 디바이스를 촬영한 사진이다.
도 5는 비교예 1의 현미경 이미지이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
측정예 1. 저장 탄성률 측정
저장 탄성률은 TA사의 DMA Q800를 사용하여 측정하였다. 구체적으로, Multi-Frequency-Strain mode로 온도 25℃, 주파수 6 rad/sec, Force 0.01N 및 Ramp rate 3 °/min의 조건으로 저장 탄성률 값을 기록하였다.
실시예 1
액정 소자 제조
제 1 기재층으로 두께가 약 145㎛이고, 가로×세로 면적이 900mm×600mm인 PET 필름을 준비하였다. 제 1 기재층 상에 ITO(indium-tin-oxide)를 50nm 두께로 증착하여 제 1 전극층을 형성하였다. 제 1 전극층 상에 점착제 조성물(KR-3700, 신에츠社)을 바 코팅한 후, 약 150℃에서 약 5분 동안 건조하여, 두께가 약 10 ㎛인 점착제층을 형성하였다. 점착제층의 저장 탄성률은 약 0.1 MPa였다. 제 1 기재층, 제 1 전극층 및 점착제층의 조합을 상부 기판으로 호칭한다.
제 2 기재층으로 두께가 약 145㎛이고, 가로×세로 면적이 900mm×600mm인 PET 필름을 준비하였다. 제 2 기재층 상에 ITO(indium-tin-oxide)를 50nm 두께로 증착하여 제 2 전극층을 형성하였다. 제 2 전극층 상에 아크릴계 수지 조성물(KAD-03, 미뉴타텍社)을 코팅한 후, 포토리소그래피 방법으로 허니콤형 스페이서(격벽형 스페이서)를 형성하였다. 허니콤을 구성하는 정육각형(폐도형)의 피치가 약 450 ㎛이고, 높이가 약 6 ㎛이며, 선폭이 약 30 ㎛이다. 상기 격벽형 스페이서에 의해서 형성되는 폐도형(정육각형)의 면적은 약 2.14 mm2 였다. 상기 스페이서 상에 수직 배향막(5661, Nissan chemical社)을 약 300 nm의 두께로 코팅한 후, 일 방향으로 러빙 처리하였다. 제 2 기재층, 제 2 전극층, 스페이서 및 수직 배향막의 조합을 하부 기판으로 호칭한다.
하부 기판의 수직 배향막 상에 액정 조성물을 코팅하여 액정층을 형성한 후, 상부 기판의 점착제층을 상기 액정 조성물의 코팅된 면과 마주보도록 하여 합지하였다. 상기 액정 조성물은 액정 화합물(JNC社, T12), 키랄 도펀트(HCCH社, S811)를 포함하며, 형성된 액정층의 피치(p)는 약 20 ㎛였고, 셀갭(d)과 피치(p)의 비율(d/p)은 약 0.3였다. 상기 액정 소자는 전압 미인가시 수직배향 상태인 RTN 모드 액정셀이다. 액정 소자의 총 두께는 약 306 ㎛이다.
광학 디바이스 제조
제 1 외곽 기판, 제 1 중간층, 제 1 편광자, 제 2 중간층, 상기 제조된 액정 소자, 제 3 중간층, 제 2 편광자, 제 4 중간층 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함하고, 액정 소자의 측면을 둘러싸는 외곽층을 포함하는 적층체를 준비하였다. 제 1 외곽 기판에 비하여 제 2 외곽 기판이 중력 방향으로 배치하였다.
제 1 외곽 기판으로는 두께가 약 3mm이고, 면적이 가로×세로=1100mm×800mm이며, 곡률 반경이 약 2,470R인 유리 기판을 사용하였다. 제 2 외곽 기판으로는 두께가 약 3mm이고, 면적이 가로×세로=1100mm×800mm이며, 곡률 반경이 약 2,400R인 유리 기판을 사용하였다. 제 1 편광자 및 제 2 편광자는 각각 PVA계 편광자이며, 제 1 편광자의 광 투과축과 제 2 편광자의 광 투과축은 약 90도를 이루도록 배치하였다. 제 1 중간층과 제 4 중간층은 각각 1층의 두께가 380㎛인 TPU층(Argotec社) 단층이다. 제 2 중간층과 제 3 중간층은 각각 1층의 두께가 380㎛인 TPU층(Argotec社) 3개의 적층체이다. 제 1 내지 제 4 중간층을 형성하기 위해 사용된 TPU층(Argotec社)의 열팽창 계수는 307 ppm/K이고, 저장 탄성률은 2.18 MPa이다. 외곽층으로는 저장 탄성률이 2000 MPa이고, 두께가 300㎛인 PC 필름(Keiwa社)을 사용하였다.
상기 적층체에 약 110℃의 온도와 약 2기압의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 도 2의 구조의 광학 디바이스를 제조하였다.
실시예 2
외곽층으로 MD 방향의 저장 탄성률이 약 6,000 MPa이고, TD 방향의 저장 탄성률이 약 3,000 MPa이며, 두께가 145㎛인 PET 필름 2장을, 저장 탄성률이 약 0.1MPa이고, 두께가 10㎛인 점착제층(KR-3700, 신에츠社)을 매개로 부착한 적층체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 공정을 수행하여 광학 디바이스를 제조하였다. 실시예 2에서 외곽층의 전체 두께는 약 300㎛였다.
실시예 3
외곽층으로 저장 탄성률이 약 100 MPa이고, 두께가 약 380㎛인 TPU 필름(Argotec社)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 공정을 수행하여 광학 디바이스를 제조하였다.
비교예 1
외곽층으로 저장 탄성률이 약 100 MPa이고, 두께가 약 150㎛인 TPU 필름(Argotec社)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 공정을 수행하여 광학 디바이스를 제조하였다.
비교예 2
외곽층으로 저장 탄성률이 약 100 MPa이고, 두께가 약 380㎛의 TPU 필름(Argotec社)과 저장 탄성률이 약 100 MPa이고, 두께가 약 150㎛의 TPU 필름(Argotec社)의 적층체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 공정을 수행하여 광학 디바이스를 제조하였다. 실시예 2에서 외곽층의 전체 두께는 약 530㎛였다.
평가예 1. 합착 공정 불량 평가
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 광학 디바이스를 전압이 인가되지 않은 상태에서 눌림 및 몰림 불량이 발생하는지를 관찰하였다. 실시예 1은 눌림 불량 및 몰림 불량이 관찰되지 않았으나, 도 4 및 도 5에나타낸 바와 같이, 비교예 1은 눌림 및 몰림 불량이 관찰되었다. 도 4는 비교예 1의 광학 디바이스의 카메라 사진이고, 도 5는 비교예 1의 광학 디바이스의 현미경 이미지이다. 도 4에 붉은색으로 표시(왼쪽 표시)한 바와 같이 몰림 불량 영역의 경우 주변 영역보다 이색성 염료의 농도가 높으므로 주변 영역보다 어둡게 보이고, 도 4에 녹색으로 표시한 바와 같이(오른쪽 표시), 눌림 불량 영역의 경우 주변 영역보다 이색성 염료의 농도가 낮으므로 주변 영역보다 밝게 보인다. 비교예 2는 합착 공정에서 유리 기판이 파손되었다. 도 5(A)는 비교예 1의 눌림 불량을 보여주며, 도 5(B)는 비교예 1의 몰림 불량을 보여준다.
[부호의 설명]
100a: 제 1 외곽 기판, 100b; 제 2 외곽 기판, 200a, 200b, 200c, 200d: 중간층, 300: 액정 소자, 400: 외곽층, 500a: 제 1 편광자, 500b: 제 2 편광자, 10a: 제 1 기재층, 10b: 제 1 전극층, 10c: 점착제층, 20a: 제 2 기재층, 20b: 제 2 전극층, 20c: 스페이서, 20d: 배향막

Claims (17)

  1. 액정 소자 및 상기 액정 소자의 측면을 둘러싸는 외곽층을 포함하고,
    상기 액정 소자는 제 1 기재층, 제 1 기재층의 내측에 형성된 점착제층, 제 1 기재층과 대향 배치되는 제 2 기재층, 제 2 기재층의 내측에 형성된 스페이서 및 제 1 기재층과 제 2 기재층 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    하기 식 1을 만족하는 광학 디바이스:
    [식 1]
    -T2×0.4 ≤ T1-T2 ≤ T2×0.4
    식 1에서 T1은 외곽층의 두께이고, T2는 액정 소자의 두께이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 외곽층의 두께(T1)는 60㎛ 내지 840㎛ 범위 내인 광학 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서, 하기 식 2를 만족하는 광학 디바이스:
    [식 2]
    G1 ≥ G2
    식 2에서 G1은 외곽층의 25℃ 온도 및 6 rad/sec 주파수에서의 저장 탄성률이고, G2는 점착제층의 25℃ 온도 및 및 6 rad/sec 주파수에서의 저장 탄성률이다.
  4. 제 1 항에 있어서, 외곽층의 저장 탄성률(G1)과 점착제층의 저장 탄성률(G2)의 차이(G1-G2)는 0 MPa 내지 9999.99 MPa 범위 내인 광학 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서, 외곽층의 25℃에서의 저장 탄성률(G1)은 0.1 MPa 내지 10,000 MPa 범위 내인 광학 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서, 외곽층은 고분자 필름을 포함하는 광학 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서, 액정층은 외부 에너지 인가를 통해 제 1 배향 상태 및 상기 제 1 배향 상태와 다른 배향 상태의 사이를 스위칭하는 광학 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서, 스페이서는 제 1 기재층과 제 2 기재층 사이에서 간격을 유지하는 패턴화된 스페이서인 광학 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서, 제 2 기재층의 면적(A)에 대한 스페이서의 면적(B)의 비율(B/A)은 5% 내지 50% 범위 내인 광학 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서, 액정 소자는 제 1 기재층의 내측면에 형성된 제 1 전극층 및 제 2 기재층의 내측면에 형성된 제 2 전극층을 더 포함하고, 상기 점착제층은 제 1 전극층의 내측면에 존재하고, 상기 스페이서는 제 2 전극층의 내측면에 존재하는 광학 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서, 액정 소자는 제 2 전극층의 내측면에 존재하는 배향막을 더 포함하고, 제 1 기재층의 내측면에는 배향막을 포함하지 않는 광학 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판 및 제 1 외곽 기판과 대향 배치된 제 2 외곽 기판을 더 포함하고, 액정 소자 및 외곽층은 제 1 외곽 기판과 제 2 외곽 기판의 사이 존재하는 광학 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서, 제 1 외곽 기판과 액정 소자 사이, 및 액정 소자와 제 2 외곽 기판 사이에 각각 위치하는 적어도 하나 이상의 중간층을 더 포함하는 광학 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서, 액정 소자는 중간층 및 외곽층에 의해 캡슐화되어 있는 광학 디바이스.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 중간층은 총 두께의 합이 800 ㎛ 이상인 광학 디바이스.
  16. 제 13 항에 있어서, 적어도 하나 이상의 중간층은 열가소성 폴리우레탄 접착제층, 폴리아마이드 접착제층, 폴리에스테르 접착제층, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 접착제층, 아크릴 접착제층, 실리콘 접착제층 또는 폴리올레핀 접착제층인 광학 디바이스.
  17. 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 차체; 및 상기 개구부에 장착된 제 1 항의 광학 디바이스를 포함하는 자동차.
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