WO2023239177A1 - 광학 디바이스 - Google Patents

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WO2023239177A1
WO2023239177A1 PCT/KR2023/007860 KR2023007860W WO2023239177A1 WO 2023239177 A1 WO2023239177 A1 WO 2023239177A1 KR 2023007860 W KR2023007860 W KR 2023007860W WO 2023239177 A1 WO2023239177 A1 WO 2023239177A1
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layer
adhesive layer
liquid crystal
substrate
less
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PCT/KR2023/007860
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김정운
유정선
김민준
이범진
오동현
김진홍
문찬식
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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 optical devices.
  • 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 pillar or wall with a cell gap height on one substrate, and A technology for fixing to an opposing substrate using an adhesive is being disclosed.
  • the adhesive must be placed only on the pillar or wall, but the technology of micro-stamping the adhesive on the pillar or wall has a high process difficulty, it is difficult to control the thickness and area of the adhesive, and the adhesive is not used when joining the upper and lower substrates. There is a high possibility that it will be pushed out, and there is a risk that the adhesive may be contaminated with the alignment film or liquid crystal.
  • a spacer and an alignment film are formed on the lower substrate, and an adhesive layer having both liquid crystal alignment and adhesion is formed on the upper substrate and then bonded.
  • an adhesive layer having both liquid crystal alignment and adhesion is formed on the upper substrate and then bonded.
  • the task of the present application is to provide an optical device that maintains the cell gap of the liquid crystal cell appropriately, has excellent adhesion between the upper substrate and the lower substrate, and can solve light leakage due to the misalignment of the liquid crystal that occurs during external impact.
  • the physical properties mentioned in this specification are those measured at room temperature, unless otherwise specified.
  • room temperature refers to the natural temperature that is not heated or reduced, and is usually a temperature in the range of about 10°C to 30°C, or about 23°C or about 25°C. Additionally, unless specifically stated otherwise in the specification, the unit of temperature is °C.
  • the physical properties mentioned in this specification in cases where the measurement pressure affects the results, unless otherwise specified, the physical properties are those measured at normal pressure.
  • atmospheric pressure refers to the natural temperature that is not pressurized or depressurized, and usually about 1 atmosphere is referred to as atmospheric pressure.
  • the optical device of the present application includes a first outer substrate; It may sequentially include a liquid crystal cell and a second outer substrate.
  • the liquid crystal cell may include an upper substrate, a lower substrate, and a liquid crystal layer containing a liquid crystal compound between the upper substrate and the lower substrate.
  • the upper substrate may include a first base layer and an adhesive layer.
  • the lower substrate may include a second base layer and a spacer. The first base layer may be disposed closer to the first outer substrate than the second base layer, and the second base layer may be disposed closer to the second outer substrate than the first base layer.
  • the optical device of the present application may include a first buffer layer located between the first base layer and the first outer substrate.
  • the liquid crystal cell may have a structure in which an alignable adhesive layer and a spacer are adjacent to each other.
  • the adhesive layer due to the low elastic modulus of the adhesive layer, it is vulnerable to external pressure, so deformation may occur due to instantaneous pressure, and the deformation may distort the orientation of the vertically oriented liquid crystal, resulting in light leakage.
  • by introducing a buffer layer between the outer substrate and the liquid crystal cell external shock can be absorbed and defects caused by light leakage can be suppressed.
  • a buffer layer having a loss modulus lower than the loss modulus of the adhesive layer inside the liquid crystal cell defects caused by light leakage can be effectively suppressed.
  • the loss modulus of the adhesive layer at a temperature of 25° C. and a frequency of 1 Hz may range from 50,000 Pa to 2 MPa.
  • the loss modulus may specifically be 100,000 Pa or more, 300,000 Pa or more, 500,000 Pa or more, 700,000 Pa or more, or 900,000 Pa or more, and may be 1.8 MPa or less, 1.6 MPa or less, 1.4 MPa or less, 1.2 MPa or less, or 1.0 MPa or less.
  • the storage modulus of the adhesive layer at a temperature of 25° C. and a frequency of 1 Hz may range from 0.2 MPa to 10 MPa.
  • the storage modulus of the adhesive layer may specifically be 0.3 MPa or more, 0.4 MPa or more, 0.5 MPa or more, 0.6 MPa or more, or 0.7 MPa or more, and 8 MPa or less, 6 MPa or less, 4 MPa or less, 2 MPa or less, or 1 MPa. It may be below.
  • the storage modulus and loss modulus of the adhesive layer may range from 0.6 rad/sec to 100 rad/sec, and may increase as the frequency increases. For example, the storage modulus and loss modulus of the adhesive layer at a temperature of 25°C and a frequency of 10 Hz may be higher than the storage modulus and loss modulus of the adhesive layer at a temperature of 25°C and a frequency of 1 Hz, respectively.
  • the loss modulus and storage modulus of the adhesive layer at a temperature of 25°C and a frequency of 10 Hz may each independently range from 1 MPa to 10 MPa.
  • the loss modulus and storage modulus of the adhesive layer may each independently be 1.5 MPa or more, 10 MPa or less, 8 MPa or less, 6 MPa or less, 4 MPa or less, or 2 MPa or less. If the loss and/or storage modulus of the adhesive layer inside the liquid crystal cell is too low, it may be difficult to maintain the cell gap of the liquid crystal cell, and if the loss and/or storage modulus of the adhesive layer inside the liquid crystal cell is too high, it may be difficult to provide an adhesive effect. As this may be difficult, it may be advantageous for the loss and/or storage modulus to be within the above range. In one example, the storage modulus of the adhesive layer may be higher than the loss modulus under the same frequency conditions.
  • the loss modulus of the first buffer layer at a temperature of 25° C. and a frequency of 1 Hz may range from 1,000 Pa to 500,000 Pa.
  • the loss modulus may specifically be 3,000 Pa or more, 5,000 Pa or more, 7,000 Pa or more, 9,000 Pa or more, 10,000 Pa or more, 15,000 Pa or more, 20,000 Pa or more, 30,000 Pa or more, 40,000 Pa or more, or 50,000 Pa or more, and 400,000 Pa or more. It may be below Pa, below 300,000 Pa, below 200,000 Pa, below 100,000 Pa, below 80,000 Pa, below 60,000 Pa, below 40,000 Pa, below 20,000 Pa, or below 10,000 Pa.
  • the storage modulus of the first buffer layer may specifically be 1,000 Pa or more, 10,000 Pa or more, 30,000 Pa or more, 50,000 Pa or more, 70,000 Pa or more, 90,000 Pa or more, or 11,000 Pa or more, and 400,000 Pa or less, 300,000 Pa or less, and 200,000 Pa or more. It may be less than 150,000 Pa, less than 100,000 Pa, less than 80,000 Pa, less than 60,000 Pa, or less than 50,000 Pa.
  • the loss modulus and storage modulus of the first buffer layer may be within the range of 0.6 rad/sec to 100 rad/sec and may increase as the frequency increases.
  • the loss modulus and storage modulus of the first buffer layer at a temperature of 25°C and a frequency of 10 Hz may be higher than the loss modulus and storage modulus of the first buffer layer at a temperature of 25°C and a frequency of 1 Hz, respectively.
  • the loss modulus and storage modulus of the first buffer layer at a temperature of 25° C. and a frequency of 10 Hz may each independently range from 10,000 Pa to 500,000 MPa.
  • the loss modulus of the first buffer layer at a frequency of 10 Hz may be specifically 15,000 Pa or more, 400,000 Pa or less, 300,000 Pa or less, 200,000 Pa or less, 100,000 Pa or less, 80,000 Pa or less, 60,000 Pa or less, 40,000 Pa or less, or 20,000 Pa or less.
  • the storage modulus of the first buffer layer at a frequency of 10 Hz may specifically be 30,000 Pa or more, 50,000 Pa or more, 400,000 Pa or less, 300,000 Pa or less, 200,000 Pa or less, 150,000 Pa or less, 100,000 Pa or less, 80,000 Pa or less, or 70,000 Pa or less. It may be below. If the loss and/or storage modulus of the first buffer layer is excessively low, it may be difficult to manufacture to an appropriate thickness, problems such as steam loss may occur in post-processing, and if the loss and/or storage modulus of the first buffer layer is excessively low, it may be difficult to manufacture to an appropriate thickness.
  • the loss and/or storage modulus of the first buffer layer may be within the above range.
  • the storage modulus of the first buffer layer may be higher than the loss modulus at the same wave number condition.
  • the first outer substrate and the second outer substrate may each independently be an inorganic substrate or a plastic substrate.
  • the inorganic substrate is not particularly limited and any known inorganic substrate can be used.
  • a glass substrate with excellent light transparency can be used as an inorganic substrate.
  • the glass substrate may be, 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 includes cellulose films such as triacetyl cellulose (TAC) or diacetyl cellulose (DAC); COP (cyclo olefin copolymer) films such as norbornene derivatives; Acrylic films such as PAR (polyacrylate) or PMMA (poly(methyl methacrylate)); PC (polycarbonate) film; Polyolefin films such as PE (polyethylene) or PP (polypropylene); PVA (polyvinyl alcohol) film; PI (polyimide) film; Sulfone-based films such as polysulfone (PSF) film, polyphenylsulfone (PPS) film, or polyethersulfone (PES) film; PEEK (polyetheretherketone) film; polyetherimide (PEI) film; Polyester-based films such as PEN (polyethylenenaphthalate) film or PET (polyethyleneterephtalate) film; Alternatively, a fluororesin film may be used,
  • the first outer substrate and/or the second outer substrate may be a glass substrate.
  • the thickness of the first outer substrate and the second outer substrate may each be about 0.3 mm or more. In other examples, the thickness may be at least about 0.5 mm, at least 1 mm, at least 1.5 mm, or at least about 2 mm, and at most about 10 mm, at most 9 mm, at most 8 mm, at most 7 mm, at most 6 mm, at most 5 mm. , may be 4 mm or less or about 3 mm or less.
  • the first outer substrate and the second outer substrate may be flat substrates or substrates having a curved shape.
  • the first outer substrate and the second outer substrate may be flat substrates, may have curved surfaces 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 can be measured in a manner known in the industry, for example, using non-contact equipment such as a 2D Profile Laser Sensor, Chromatic confocal line sensor, or 3D Measuring Confocal Microscopy. It can be measured using . Methods of measuring curvature or radius of curvature using such equipment are known.
  • the curvature or radius of curvature of the opposite side i.e., in the case of the first outer substrate, the second outer substrate
  • the curvature or radius of curvature of the surface opposing the and, in the case of the second outer substrate, the curvature or radius of curvature of the surface opposing the first outer substrate may be the reference.
  • the largest curvature or radius of curvature may be used as the standard, the smallest curvature or radius of curvature may be used as the standard, or the average curvature or radius of curvature may be used as the standard.
  • the radius of curvature can be a standard.
  • 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 curvature or radius of curvature is a value calculated as 100 ⁇ (CL-CS)/CS when the large curvature or radius of curvature is referred to as CL and the small curvature or radius of curvature is referred to as CS. Additionally, the lower limit of the difference in curvature or radius of curvature is not particularly limited.
  • the curvatures of the first outer substrate and the second outer substrate may have the same sign.
  • both the first and second outer substrates may be bent in the same direction. That is, in the above case, the center of curvature of the first outer substrate and the center of curvature of the second outer substrate are both located in the same portion of the upper and lower portions of the first and second outer substrates.
  • the first and second outer substrates are bent in the same direction, the first and second outer substrates can be more efficiently bonded with an adhesive layer, and after bonding, the first and second outer substrates, the liquid crystal cell and / Alternatively, a decrease in the adhesion force of the polarizer can be prevented more efficiently.
  • first and second outer substrates each have 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 refers to the degree of bending of a circle with a radius of 1 mm.
  • 100R is the degree of curvature of a circle with a radius of 100 mm or the radius of curvature for such a circle.
  • the first and second outer substrates may have the same or different radii of curvature in the above range.
  • the radius of curvature of the substrate with the greater curvature may be within the above range.
  • the substrate with the greater curvature may be the substrate disposed more in the direction of gravity when the optical device is used. If the curvature or radius of curvature of the first and second substrates is controlled as above, even if the bonding force by the adhesive layer, which will be described later, decreases, the net force, which is the sum of the restoring force and gravity, acts to prevent opening.
  • the optical device may further include at least one adhesive layer positioned between the first outer substrate and the liquid crystal cell, and between the second outer substrate and the liquid crystal cell.
  • the optical device may further include a first adhesive layer in contact with the inner surface of the first outer substrate and a second adhesive layer in contact with the inner surface of the second outer substrate.
  • the inner surface of the first outer substrate may refer to the surface facing the liquid crystal cell of the first outer substrate
  • the inner surface of the second outer substrate may refer to the surface facing the liquid crystal cell of the second outer substrate.
  • a being in contact with B may mean a state in which A and B are in direct contact with each other without an intermediate between A and B.
  • the side of the first adhesive layer that is not in contact with the first outer substrate may be in contact with a first polarizer or a first buffer layer, which will be described later.
  • the side of the second adhesive layer that is not in contact with the second outer substrate may be in contact with a second polarizer or a second buffer layer, which will be described later.
  • the loss modulus of the first adhesive layer and the second adhesive layer may be higher than the loss modulus of the adhesive layer inside the liquid crystal cell, respectively.
  • the storage modulus of the first adhesive layer and the second adhesive layer may be higher than the storage modulus of the adhesive layer, respectively. If the storage modulus or loss modulus of the first adhesive layer and the second adhesive layer are too low, the thermal behavior of the film cannot be controlled during the durability process, which may cause appearance defects.
  • the loss modulus of the first adhesive layer and the second adhesive layer at a temperature of 25° C. and a frequency of 1 Hz may each range from 1 MPa to 100 MPa.
  • the storage modulus and loss modulus of the adhesive layer may range from 0.6 rad/sec to 100 rad/sec, and may increase as the frequency increases.
  • the storage modulus and loss modulus of the first adhesive layer and the second adhesive layer at a temperature of 25°C and a frequency of 10 Hz may be higher than the storage modulus and loss modulus of the first adhesive layer and the second adhesive layer at a temperature of 25°C and a frequency of 1 Hz, respectively.
  • the loss modulus and storage modulus of the first adhesive layer and the second adhesive layer at a temperature of 25° C. and a frequency of 10 Hz may each independently range from 1 MPa to 100 MPa.
  • the third adhesive layer may be located between the first polarizer and the liquid crystal cell, and the fourth adhesive layer may be located between the second polarizer and the liquid crystal cell.
  • the thickness of the third adhesive layer and/or the fourth adhesive layer may each be 380 ⁇ m or less. Through this, the separation distance between the first polarizer and the second polarizer can be minimized to reduce light leakage and at the same time ensure the structural safety of the optical device.
  • the lower limit of the thickness of the third adhesive layer and/or the fourth adhesive layer may each be 10 ⁇ m or more.
  • the loss modulus of the third adhesive layer and the fourth adhesive layer may be higher than the loss modulus of the adhesive layer, respectively. Additionally, the storage modulus of the third adhesive layer and the fourth adhesive layer may be higher than the storage modulus of the adhesive layer, respectively. If the storage modulus or loss modulus of the third adhesive layer and the fourth adhesive layer are too low, the thermal behavior of the film cannot be controlled during the durability process, which may cause appearance defects. In one example, the storage modulus of the third adhesive layer and the fourth adhesive layer may each range from 1 MPa to 100 MPa. In one example, the loss moduli of the third adhesive layer and the fourth adhesive layer may each range from 1 MPa to 100 MPa. Specific details regarding the loss modulus and storage modulus of the third and fourth adhesive layers may be applied in the same manner as those described for the first and second adhesive layers.
  • the first polarizer and the second polarizer may each be a linear polarizer.
  • a linear polarizer refers to a case where the selectively transmitted light is linearly polarized light that vibrates in a certain direction, and the light that is selectively absorbed or reflected is linearly polarized light that vibrates 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 first polarizer and the second polarizer may each be a stretched polymer film dyed with iodine or an anisotropic dye.
  • the polymer stretched film may be, for example, a PVA (poly(vinyl alcohol)) stretched film.
  • the first polarizer and the second polarizer may each be a guest-host type polarizer in which a liquid crystal polymerized in an aligned state is used as a host, and an anisotropic dye arranged according to the orientation of the liquid crystal is used as a guest.
  • the first polarizer and the second polarizer may be a thermotropic liquid crystal film or a lyotropic liquid crystal film, respectively.
  • a protective film, an anti-reflection film, a retardation film, an adhesive layer, an adhesive layer, a surface treatment layer, etc. may be additionally formed on one or both sides of the first polarizer and the second 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 in the range of about 100 nm to 180 nm, 100 nm, or 150 nm for light of 550 nm wavelength.
  • the 1/2 wave plate may have an in-plane retardation value in the range of about 200 nm to 300 nm or 250 nm to 300 nm for light of 550 nm wavelength.
  • the retardation film may be, for example, a stretched polymer film or a liquid crystal polymer film.
  • the optical device may further include a fifth adhesive layer adjacent to the outer surface of the first polarizer and a sixth adhesive layer adjacent to the outer surface of the second polarizer.
  • the outer surface of the first polarizer may refer to the surface of the first polarizer facing the first outer substrate.
  • the outer surface of the second polarizer may refer to the surface of the second polarizer facing the second outer substrate.
  • the side of the fifth adhesive layer that is not in contact with the first polarizer may be in contact with the first buffer layer, and the side of the sixth adhesive layer that is not in contact with the second polarizer may be in contact with the second buffer layer, which will be described later.
  • the storage modulus of the fifth adhesive layer and the sixth adhesive layer may be higher than that of the adhesive layer, respectively.
  • the optical device can further include a second buffer layer.
  • the second buffer layer may be located between the second base layer and the second outer substrate of the liquid crystal cell.
  • the loss modulus of the second buffer layer may be lower than that of the adhesive layer.
  • the storage modulus of the second buffer layer may be lower than that of the adhesive layer. If the optical device further includes a second buffer layer, it may be more advantageous to absorb external shocks and suppress light leakage. If there is no special mention regarding the second buffer layer, the same configuration as that of the first buffer layer may be applied.
  • the optical device may include a first buffer layer and not a second buffer layer. In another example, the optical device may include both a first buffer layer and a second buffer layer. At this time, if the optical device includes both a first buffer layer and a second buffer layer, it may be advantageous in terms of suppressing light leakage.
  • the total thickness of the buffer layer included in the optical device may range from 50 ⁇ m to 2000 ⁇ m, for example.
  • the total thickness of the buffer layer may specifically be 100 ⁇ m or more, 200 ⁇ m or more, 300 ⁇ m or more, 400 ⁇ m or more, 500 ⁇ m or more, 600 ⁇ m or more, 700 ⁇ m or more, 800 ⁇ m or more, 900 ⁇ m or more, or 1000 ⁇ m or more. , may be 1800 ⁇ m or less, 1600 ⁇ m or less, or 1400 ⁇ m or less.
  • the total thickness of the buffer layer may refer to the thickness of the first buffer layer if the optical device includes a first buffer layer and does not include a second buffer layer, and may refer to the thickness of the first buffer layer if the optical device includes both a first buffer layer and a second buffer layer. It may mean the sum of the thickness of the first buffer layer and the thickness of the second buffer layer.
  • the first buffer layer and/or the second buffer layer may each have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the thickness of the sub-buffer layer is, for example, in the range of 100 ⁇ m to 500 ⁇ m, 200 ⁇ m to 400 ⁇ m, or 200 ⁇ m to 300 ⁇ m. It can be done tomorrow.
  • an adhesive layer that satisfies the above storage modulus or loss modulus can be used.
  • the adhesive layer may be optically transparent.
  • the adhesive layer may have an average transmittance of about 80% or more, 85% or more, 90% or more, or 95% or more in the visible light region, for example, a wavelength of 380 nm to 780 nm.
  • the adhesive layer various types of adhesives known in the industry as so-called OCA (Optically Clear Adhesive) can be appropriately used.
  • the adhesive may be different from an OCR (Optically Clear Resin) type adhesive that hardens after the adhesive object is cemented in that it is cured before the adhesive object is cemented.
  • the adhesive may be, for example, an acrylic, silicone, epoxy, or urethane adhesive.
  • the first buffer layer and/or the second buffer layer has a storage modulus of 500,000 Pa or less, 400,000 Pa or less, 300,000 Pa or less, and 200,000 Pa at all frequencies within the range of 0.6 rad/sec to 100 rad/sec at a temperature of 25°C. It may be less than or equal to 150,000 Pa, less than or equal to 100,000 Pa, less than or equal to 80,000 Pa, or less than or equal to 60,000 Pa.
  • the first buffer layer and/or the second buffer layer has a storage modulus of 100 Pa or more, 1,000 Pa or more, 5000 Pa or more, 10,000 Pa or more, and 20,000 Pa across all frequencies within the range of 0.6 rad/sec to 100 rad/sec at a temperature of 25°C. It may be more than 30,000 Pa or more than 40,000 Pa.
  • the first buffer layer and/or the second buffer layer has a loss modulus of 500,000 Pa or less, 400,000 Pa or less, 300,000 Pa or less, and 200,000 Pa at all frequencies within the range of 0.6 rad/sec to 100 rad/sec at a temperature of 25°C. It may be below Pa, below 150,000 Pa, below 100,000 Pa, below 80,000 Pa, below 60,000 Pa, below 40,000 Pa, or below 20,000 Pa.
  • the first buffer layer and/or the second buffer layer has a loss modulus of 1,000 Pa or more, 3,000 Pa or more, 5,000 Pa or more, 7,000 Pa or more, or 9,000 Pa in all frequencies within the range of 0.6 rad/sec to 100 rad/sec at a temperature of 25°C. It could be more than that.
  • the adhesive layer may have a loss modulus of 6,000,000 Pa or less, 5,000,000 Pa or less, 4,000,000 Pa or less, 3,000,000 Pa or less, or 2,500,000 Pa or less across all frequencies within the range of 0.6 rad/sec to 100 rad/sec at a temperature of 25°C. and may be 1,000 Pa or more, 3,000 Pa or more, 5,000 Pa or more, 7,000 Pa or more, or 9,000 Pa or more.
  • the adhesive layer may have a storage modulus of 6,000,000 Pa or less, 5,000,000 Pa or less, 4,000,000 Pa or less, 3,000,000 Pa or less, or 2,500,000 Pa or less across all frequencies within the range of 0.6 rad/sec to 100 rad/sec at a temperature of 25°C. and may be 1,000 Pa or more, 3,000 Pa or more, 5,000 Pa or more, or 7,000 Pa or more.
  • the first to sixth adhesive layers each independently have a loss modulus of 100 MPa or less, 80 MPa or less, and 60 MPa or less in all frequencies within the range of 0.6 rad/sec to 100 rad/sec at a temperature of 25°C. It may be 40 MPa or less, 20 MPa or less, or 10 MPa or less, and may be 0.1 MPa or more, 0.5 MPa or more, or 1.0 MPa or more. In one example, the first to sixth adhesive layers each independently have a storage modulus of 100 MPa or less, 80 MPa or less, and 60 MPa or less in all frequencies within the range of 0.6 rad/sec to 100 rad/sec at a temperature of 25°C. It may be 40 MPa or less, 20 MPa or less, or 10 MPa or less, and may be 0.1 MPa or more, 0.5 MPa or more, or 1.0 MPa or more.
  • 1 to 4 exemplarily show the structure of optical devices of the first to fourth embodiments of the present application, respectively.
  • FIG. 1 shows a first outer substrate 101, a first adhesive layer 401, a first polarizer 501, a first buffer layer 301, a liquid crystal cell 200, a second buffer layer 302, and a second polarizer ( 502), a second adhesive layer 402, and a second outer substrate 102 are shown in that order as an example.
  • FIG. 2 shows a first outer substrate 101, a first adhesive layer 401, a first buffer layer 301, a first polarizer 501, a third adhesive layer 403, a liquid crystal cell 200, and a fourth adhesive.
  • the structure of an optical device including a layer 404, a second polarizer 502, a second buffer layer 302, a second adhesive layer 402, and a second outer substrate 102 in that order is shown as an example.
  • FIG. 3 shows the first outer substrate 101, the first adhesive layer 401, the first buffer layer 301, the fifth adhesive layer 405, the first polarizer 501, the third adhesive layer 403, and the liquid crystal.
  • the structure of an optical device sequentially including is shown as an example.
  • FIG. 4 shows a first outer substrate 101, a first adhesive layer 401, a first buffer layer 301, a first polarizer 501, a third adhesive layer 403, a liquid crystal cell 200, and a fourth adhesive.
  • the structure of an optical device sequentially including a layer 404, a second polarizer 502, a second adhesive layer 402, and a second outer substrate 102 is shown as an example.
  • Figure 5 exemplarily shows a liquid crystal cell.
  • the liquid crystal cell includes a first base layer (10a), an adhesive layer (10c) formed on the inside of the first base layer, and 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 located between the first base layer 10a and the second base layer 10b.
  • inorganic films or polymer films such as glass film, crystalline or amorphous silicon film, quartz, or ITO (Indium Tin Oxide) film can be used as the first base layer and the second base layer, and can be used as a flexible element.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • polymer films can be used.
  • the first base layer and the second base layer may each be a polymer film.
  • Polymer films 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(polyetheretherketone) ); PPS (polyphenylsulfone), PEI (polyetherimide); PEN (polyethylenemaphthatlate); PET (polyethyleneterephtalate); PI (polyimide); PSF (polysulfone); PAR (polyarylate) or amorphous fluororesin can be used, but are limited to these. No. If necessary, a coating layer of a silicon compound such as
  • the first base layer and the second base layer may each 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 adhesive layer may be present on the inner side of the first base layer.
  • the “inner surface” of a component included in a liquid crystal cell may refer to the surface facing the liquid crystal layer.
  • the adhesive layer may be optically transparent.
  • the adhesive layer may have an average transmittance of about 80% or more, 85% or more, 90% or more, or 95% or more in the visible light region, for example, a wavelength of 380 nm to 780 nm.
  • the adhesive layer may be a liquid crystal alignment adhesive layer.
  • the adhesive layer may be, for example, a vertically oriented adhesive layer or a horizontally oriented adhesive layer.
  • vertical alignment adhesive may refer to an adhesive that provides vertical alignment force to an adjacent liquid crystal compound and at the same time has an adhesive force capable of adhering the upper substrate and the lower substrate.
  • horizontal alignment adhesive may refer to an adhesive that provides a horizontal alignment force to an adjacent liquid crystal compound and at the same time has an adhesive force capable of bonding the upper substrate and the lower substrate.
  • the pretilt angle of the adjacent liquid crystal compound relative to the vertically oriented 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 relative to the horizontally oriented adhesive may be in the range. This may 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 refer to the angle formed by the director of the liquid crystal compound with respect to the liquid crystal alignment adhesive or the alignment film and the horizontal plane in a state in which no voltage is applied.
  • the director of the liquid crystal compound may refer to the optical axis or slow axis of the liquid crystal layer.
  • the director of the liquid crystal compound may mean the long axis direction if the liquid crystal compound is rod-shaped, and may mean an axis parallel to the normal direction of the disk plane if the liquid crystal compound is disk-shaped.
  • the thickness of the adhesive layer may be, for example, in the range of 3 ⁇ m to 15 ⁇ m. If the thickness of the adhesive layer is within the above range, it can be advantageous to ensure adhesion between the upper substrate and the lower substrate and minimize defects such as pressing or crowding of the adhesive when used in the manufacture of a liquid crystal cell.
  • the adhesive layer various types of adhesives known in the industry as so-called OCA (Optically Clear Adhesive) can be appropriately used.
  • the adhesive may be different from an OCR (Optically Clear Resin) type adhesive that hardens after the adhesive object is cemented in that it is cured before the adhesive object is cemented.
  • the adhesive may be, for example, an acrylic, silicone, epoxy, or urethane adhesive.
  • the adhesive layer may include a cured product of an adhesive resin.
  • the adhesive layer may include a silicone-based adhesive.
  • the silicone-based adhesive is an adhesive resin and may include a cured product of a curable silicone compound.
  • 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 can 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 include (1) organopolysiloxane containing two or more alkenyl groups in the molecule and (2) organopolysiloxane containing two or more silicon-bonded hydrogen atoms in the molecule. It is not limited to this.
  • the above silicone compound can form a cured product through an addition reaction in the presence of a catalyst such as platinum, for example.
  • organopolysiloxane (1) that can be used in the present application include dimethylsiloxane-methylvinylsiloxane copolymer with trimethylsiloxane groups blocked at both ends of the molecular chain, methylvinylpolysiloxane with blocked trimethylsiloxane groups at both ends of the molecular chain, and methylvinylpolysiloxane with blocked trimethylsiloxane groups at both ends of the molecular chain.
  • R 1 is a hydrocarbon group other than an alkenyl group, and specifically, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, or a heptyl group; Aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, or naphthyl group; Aralkyl groups such as benzyl group or penentyl group; It may be a halogen-substituted alkyl group such as a chloromethyl group, 3-chloropropyl group, or 3,3,3-trifluoropropyl group.
  • an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, or a heptyl group
  • Aryl groups such as phen
  • R 2 is an alkenyl group, and may specifically be a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, or a heptenyl group.
  • More specific examples of the (2) organopolysiloxane that can be used in the present application include methylhydrogenpolysiloxane with trimethylsiloxane groups blocked at both ends of the molecular chain, dimethylsiloxane-methylhydrogen copolymer with blocked trimethylsiloxane groups at both ends of the molecular chain, and molecular chain Dimethylsiloxane-methylhydrogensiloxane-methylphenylsiloxane copolymer with blocked trimethylsiloxane groups at both ends of the molecular chain, dimethylpolysiloxane with blocked dimethylhydrogensiloxane groups at both ends of the molecular chain, dimethylsiloxane-methylphenylsiloxane copolymer with blocked dimethylhydrogensiloxane groups at both ends of the molecular chain , methylphenylpolysiloxane with dimethylhydrogensiloxane groups blocked at both ends of the molecular chain,
  • An organopolysiloxane copolymer comprising a siloxane unit represented by R 1 2 HSiO 1/2 and a siloxane unit represented by SiO 4/2 , a siloxane unit represented by R 1 HSiO 2/2 and an organopolysiloxane copolymer containing a siloxane unit represented by R 1 SiO 3/2 or a siloxane unit represented by HSiO 3/2 , and a mixture of two or more of the above, but is not limited thereto.
  • R 1 is a hydrocarbon group other than an alkenyl group, and specifically, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, or a heptyl group; Aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, or naphthyl group; Aralkyl groups such as benzyl group or penentyl group; It may be a halogen-substituted alkyl group such as a chloromethyl group, 3-chloropropyl group, or 3,3,3-trifluoropropyl group.
  • an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, or a heptyl group
  • Aryl groups such as phen
  • the surface energy When the adhesive layer is a vertically oriented 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. If the adhesive layer is a horizontally oriented 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 (KRUSS DSA100 product). Specifically, the process of dropping deionized water whose surface tension is known on the surface of the adhesive and calculating the contact angle is repeated five times, the average of the five obtained contact angle values is calculated, and similarly, the surface tension is known.
  • the process of dropping diiodomethane and finding the contact angle is repeated 5 times, and the average of the 5 contact angle values obtained is obtained.
  • the surface energy was obtained by substituting the surface tension value (Strom value) of the solvent using the Owens-Wendt-Rabel-Kaelble method using the obtained average value of the contact angle for deionized water and diiodomethane.
  • the surface energy ⁇ surface is expressed as a polar term ( ⁇ polar ) can be defined as the polarity of the surface.
  • the upper and lower substrates of the liquid crystal cell may be attached by an adhesive layer.
  • the adhesive layer of the upper substrate and the spacer of the lower substrate may be attached.
  • a region of the alignment film corresponding to the spacer may be attached to the adhesive layer of the upper substrate.
  • the liquid crystal layer may include a liquid crystal compound.
  • a liquid crystal compound whose orientation direction can be changed by the application of an external action can be used.
  • the term “external action” may mean any external factor that can affect the behavior of the material included in the liquid crystal layer, for example, external voltage. Therefore, a state in which there is no external action may mean a state in which there is no application of an external voltage, etc.
  • 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.
  • a nematic liquid crystal may refer to a liquid crystal in which rod-shaped liquid crystal molecules are arranged in parallel in the direction of the long axis of the liquid crystal molecules although there is no regularity in position
  • a smectic liquid crystal refers to a liquid crystal in which rod-shaped liquid crystal molecules are arranged regularly to form a layer. It can refer to liquid crystals that form a structured structure and are arranged in parallel with regularity in the direction of the long axis.
  • the liquid crystal compound may be a nematic liquid crystal compound.
  • the liquid crystal compound may be a non-reactive liquid crystal compound.
  • a non-reactive liquid crystal compound may mean a liquid crystal compound that does not have a polymerizable group.
  • the polymerizable group include, but are not limited to, an acryloyl group, acryloyloxy group, methacryloyl group, methacryloyloxy group, carboxyl group, hydroxy group, vinyl group, or epoxy group, and are not limited to these, and are known as polymerizable groups.
  • Functional groups may be included.
  • Liquid crystal compounds may have 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 refer to the difference ( ⁇ // - ⁇ ) between the horizontal dielectric constant ( ⁇ //) and the vertical dielectric constant ( ⁇ ) of the liquid crystal.
  • the term horizontal dielectric constant ( ⁇ //) refers to a dielectric constant value measured along the direction of the electric field while applying a voltage so that the direction of the electric field due to the director of the liquid crystal compound and the applied voltage is substantially horizontal
  • the vertical dielectric constant ( ⁇ ) refers to the dielectric constant value measured along the direction of the electric field while applying a voltage so that the direction of the electric field caused by the applied voltage is substantially perpendicular to the director of the liquid crystal compound.
  • the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules may be in the range of 5 to 25.
  • 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 refer to the difference between the extraordinary refractive index and the normal refractive index of the 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 cell contains an adhesive layer, it is less affected by variations in the cell gap during the bonding process of the outer substrate, thereby ensuring structural stability and uniformity of quality of the liquid crystal cell.
  • the thickness of the adhesive layer can be relatively thin.
  • the absorption rate of light polarized in the minor axis direction is high, it is called an n-type dye. It can be called.
  • 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 has low absorption and can be transmitted.
  • the dichroic dye is assumed to be a p-type dye.
  • the dichroic dye for example, a known dye known to have the property of being aligned according to the alignment state of the liquid crystal compound by the so-called guest host effect can be selected and used.
  • dichroic dyes include azo dyes, anthraquinone dyes, methine dyes, azomethine dyes, merocyanine dyes, naphthoquinone dyes, tetrazine dyes, phenylene dyes, quitarylene dyes, benzothiadiazole dyes, etc.
  • Examples include iketopyrrolopyrrole dye, squarane dye, or pyromethene dye, but the dyes applicable to the present application are not limited to the above.
  • 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, 3 ⁇ m or more, 3.5 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 4.5 ⁇ m or more, 5 ⁇ m or more, 5.5 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 6.5 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, 7.5 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 8.5 ⁇ m or more, It may be 9 ⁇ m or more or 9.5 ⁇ 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 first orientation state may be a twist orientation state. That is, the liquid crystal layer can switch between a twist orientation and an orientation state different from the twist orientation through application of external energy.
  • the liquid crystal layer can switch between twisted and homeotropic states.
  • the liquid crystal layer may be in a vertical alignment state when no voltage is applied, and may be in a twist alignment state when a voltage is applied.
  • the “vertical alignment state” is a state in which the director of the liquid crystal compound in the liquid crystal layer is arranged approximately 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 may be approximately about 90 degrees.
  • twist alignment state may mean a helical structure in which the directors of liquid crystal compounds are oriented in layers while twisting along a virtual helical axis within the liquid crystal layer.
  • the twist orientation state can be implemented in a vertical, horizontal or inclined 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 the horizontal twist orientation mode is a state in which the individual liquid crystal compounds are horizontally aligned and twisted along the spiral axis to form a layer.
  • the inclined twist orientation mode is a state in which individual liquid crystal compounds are twisted along the helical axis in an obliquely aligned state to form a layer.
  • the twist orientation state may be a twist orientation state in a horizontal orientation state.
  • the ratio (d/p) of the thickness (d) and pitch (p) of the liquid crystal layer may be 20 or less, and the lower limit may be 0.5 or more.
  • the optical device can exhibit excellent light transmittance variable characteristics even without including a polarizer.
  • the ratio d/p is greater than 0.7 and less than 2.5, it can be called STN (Super Twisted Nematic) mode, and when the ratio d/p is greater than 2.5, it can be called HTN (Highly Twisted Nematic) driving mode. You can.
  • the pitch (p) of the liquid crystal layer can be measured by a measurement method using a Wedge cell, specifically, Simple method for accurate measurements of the cholesteric pitch using a "stripe-wedge Grandjean-Cano cell” (Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 2008, 789-791.
  • the ratio (d/p) can be achieved by introducing an appropriate amount of chiral dopant into the liquid crystal layer. You can.
  • the liquid crystal layer may further include a chiral dopant.
  • a twisted alignment state can be implemented.
  • the chiral agent or chiral dopant that can be included in the liquid crystal layer is not particularly limited as long as it can induce the desired rotation without damaging the liquid crystallinity, for example, nematic regularity. can be used
  • a chiral agent for inducing rotation in a liquid crystal compound must contain at least chirality in its molecular structure.
  • Chiral agents include, for example, compounds having one or two or more asymmetric carbons, compounds having an asymmetric point on a heteroatom such as a chiral amine or chiral sulfoxide, or cumulene.
  • the chiral agent may be a low molecular weight compound with a molecular weight of 1,500 or less.
  • commercially available chiral nematic liquid crystals for example, chiral dopant liquid crystal S-811 available from Merck or LC756 from BASF, etc. may be used.
  • the application rate of the chiral dopant is selected so as to achieve the desired ratio (d/p).
  • the content (% by weight) of chiral dopant can be calculated using the formula: 100/HTP (Helixcal Twisting power) ⁇ Pitch (p) (nm).
  • the HTP represents the strength of the twist of the chiral dopant, and the content of the chiral dopant can be determined considering the desired pitch with reference to the above method.
  • the upper substrate of the liquid crystal cell may further include a first electrode layer (10b) between the first base layer (10a) and the adhesive layer (10c).
  • the first electrode layer 10b may be in contact with the inner surface of the first base layer 10a.
  • the adhesive layer 10c may be in contact with the inner surface of the first electrode layer 10b.
  • the lower substrate of the liquid crystal cell may further include a second electrode layer 20b between the second base layer 20a and the spacer 20c.
  • the second electrode layer 20b may be in contact with the inner surface of the second base layer 20a.
  • the spacer 20c may be in contact with the inner surface of the second electrode layer 20b.
  • the first electrode layer and the second electrode layer may perform an external action, for example, application of an electric field, so that the 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 are 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, for example, by depositing the conductive polymer, conductive metal, conductive nanowire, or metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • the lower substrate of the liquid crystal cell may further include an alignment layer 20d.
  • the alignment layer 20d may be present on the spacer 20c. That is, the top surface and/or side surfaces of the spacer 20c may be in contact with the alignment film.
  • the lower surface of the spacer 20c may be in contact with the second electrode layer 20b. Because the adhesive layer included in the upper substrate may have liquid crystal alignment, the upper substrate may not include an alignment film. That is, the inner surface of the first electrode layer 10b may not include an alignment film.
  • the combination of the first base layer, the first electrode layer, and the adhesive layer may be referred to as the upper substrate, and the combination of the second base layer, the second electrode layer, the spacer, and the alignment film may be referred to as the lower substrate.
  • the upper substrate may not include a separate alignment layer other than the adhesive layer, and the lower substrate may include an alignment layer.
  • the alignment film 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.
  • horizontal alignment layer may refer to a layer containing an alignment material that provides a horizontal alignment force to a liquid crystal compound present in an adjacent liquid crystal layer.
  • vertical alignment film may refer to a layer containing an alignment material that provides a vertical alignment force to the liquid crystal compound present in the adjacent liquid crystal layer.
  • the pretilt angle of the adjacent liquid crystal compound with respect to the vertical alignment film 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 film is 0.
  • the alignment film may not have adhesive force to bond the upper substrate and the lower substrate.
  • the peeling force of the alignment layer against the upper substrate in the liquid crystal cell state of FIG. 2 may be close to 0.
  • the alignment layer may be a rubbing alignment layer or a photo-alignment layer.
  • the orientation direction of the alignment film may be the rubbing direction in the case of a rubbing alignment film, or the direction of irradiated polarized light in the case of a photo-alignment film.
  • This orientation direction can be confirmed by a detection method using an absorption-type linear polarizer. Specifically, the alignment direction can be confirmed by placing an absorption-type linear polarizer on one side of the liquid crystal layer while the liquid crystal compound included in the liquid crystal layer is horizontally aligned, and measuring the transmittance while rotating the polarizer 360 degrees.
  • the transmittance tends to be low when the absorption axis or transmission axis coincides with the orientation direction of the liquid crystal alignment layer.
  • the orientation direction can be confirmed through simulation that reflects the refractive index anisotropy of the applied liquid crystal compound.
  • the alignment layer includes polyimide compounds, poly(vinyl alcohol) compounds, poly(amic acid) compounds, polystyrene compounds, polyamide compounds, and polyoxyethylene ( Materials known to exhibit orientation ability through rubbing orientation, such as polyoxyethylene compounds, polyimide compounds, polyamic acid compounds, polynorbornene compounds, and phenylmaleimide copolymer ) compound, polyvinylcinamate compound, polyazobenzene compound, polyethyleneimide compound, polyvinylalcohol compound, polyimide compound, polyethylene compound, polystyrene ( by light irradiation, such as polystylene compounds, polyphenylenephthalamide compounds, polyester compounds, CMPI (chloromethylated polyimide) compounds, PVCI (polyvinylcinnamate) compounds, and polymethyl methacrylate compounds. It may include, but is not limited to, one or more selected from the group consisting of materials known to exhibit orientation ability.
  • the spacer 20c can maintain the gap between the upper substrate and the lower substrate.
  • a liquid crystal layer may exist 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. In one example, the spacer may have a partition shape. If the spacer has a partition shape, it may be advantageous in terms of maintaining the height of the liquid crystal cell and improving the physical rigidity of the liquid crystal cell.
  • the partition wall may divide the space between the lower substrate and the upper substrate into two or more spaces. In areas where spacers do not exist, another film or layer existing underneath may be exposed. For example, the second electrode layer may be exposed in an area where a spacer does not exist.
  • the alignment film may cover the spacer and the second electrode layer exposed in the area where the spacer does not exist. In a liquid crystal cell in which an upper substrate and a lower substrate are bonded, an alignment film present on top of a spacer of the lower substrate and an adhesive layer of the upper substrate may be in contact with each other.
  • a liquid crystal compound and the above-mentioned additives, such as dichroic dyes and chiral agents, may be present in the area where the spacer does not exist between the upper and lower substrates.
  • the shape of the spacer is not particularly limited, and can be applied without limitation, for example, to have a circle, ellipse, or other polygonal shape.
  • the spacer may include a curable resin.
  • the type of curable resin is not particularly limited, and for example, a thermosetting resin or a photo-curable resin, such as an ultraviolet curable resin, can be used.
  • Thermosetting resins include, but are not limited to, silicone resin, silicon resin, phran resin, polyurethane resin, epoxy resin, amino resin, phenol resin, urea resin, polyester resin, or melamine resin.
  • UV-curable resins are typically acrylic polymers, such as polyester acrylate polymer, polystyrene acrylate polymer, epoxy acrylate polymer, polyurethane acrylate polymer or polybutadiene acrylate polymer, silicone acrylate polymer, or alkyl acrylate. Polymers, etc. may be used, but are not limited thereto.
  • the spacer may be formed by a patterning process.
  • the spacer may be formed by a photolithographic process.
  • the photolithography process may include 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 ray transmitting area and an ultraviolet ray blocking area.
  • the photolithography process may further include a process of washing the curable resin composition irradiated with ultraviolet rays.
  • the area irradiated with ultraviolet rays is hardened, and the area not irradiated with ultraviolet rays remains in a liquid state, so it can be removed through a washing process and patterned into a partition shape.
  • 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 100 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the area of the spacer may be about 5% or more and 50% or less of 100% of the total area of the second base layer. When the area of the spacer is within the above range, it may be advantageous to secure excellent electro-optic properties while appropriately securing adhesion between the upper substrate and the lower substrate.
  • the thickness of the spacer may range, for example, from 1 ⁇ m to 30 ⁇ m or from 3 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • an outer substrate can be bonded to both sides of the liquid crystal cell using an adhesive layer.
  • an adhesive layer due to the low modulus of the adhesive layer, it is vulnerable to external pressure, causing the cell gap to collapse or the liquid crystal to break during the bonding process. Defects such as flow and crowding may occur.
  • the thickness of the adhesive layer included in the optical device By controlling the thickness of the adhesive layer included in the optical device, the above defects can be minimized, and structural stability and uniform appearance characteristics of the optical device can be secured.
  • the total thickness of the adhesive layers included in the optical device may be 200 ⁇ m or more.
  • the sum of the total thickness of the adhesive layer is the sum of the thicknesses of all adhesive layers included in the optical device, for example, the sum of the thicknesses of the first and second adhesive layers in the case of the structure of Figure 1, and the first adhesive layer in the structure of Figures 2 and 4. , may mean the sum of the thicknesses of the second, third and fourth adhesive layers, or the sum of the thicknesses of the first, second, third, fourth, fifth and sixth adhesive layers in the case of the structure of Figure 3. there is.
  • the total thickness of the adhesive layer is within the above range, defects during the bonding process of the outer substrate are minimized, thereby ensuring structural stability and uniform appearance characteristics of the optical device.
  • the total thickness of the adhesive layer may be specifically 500 ⁇ m or more, 1,000 ⁇ m or more, 1,500 ⁇ m or more, or 2,000 ⁇ m or more.
  • the total thickness of the adhesive layer may be, for example, about 6,000 ⁇ m or less, 5,000 ⁇ m or less, 4,000 ⁇ m or less, or 3,000 ⁇ m or less. If the total thickness of the adhesive layer is too thick, electro-optical properties such as transmittance properties of the optical device may be reduced, so it may be advantageous for the total thickness to be within the above range.
  • the first to sixth adhesive layers may each have a single-layer structure of one adhesive layer or may be a laminate of two or more sub-adhesive layers.
  • the thickness and number of sub-adhesive layers can be controlled considering the thickness of the desired adhesive layer.
  • the thickness of the single-layer adhesive layer or sub-adhesive layer may be in the range of 100 ⁇ m to 500 ⁇ m or 300 ⁇ m to 400 ⁇ m.
  • the first to sixth adhesive layers may each have a Young's modulus (E) in the range of 0.1 MPa to 100 MPa.
  • the Young's modulus (E) of the first to sixth adhesive layers may be 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. It may be 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) can be measured, for example, by the method specified in ASTM D882, by cutting the film into the shape provided by the standard and measuring the stress-strain curve (force and length). (that can be measured simultaneously), for example, can be measured using a UTM (Universal testing machine). If the Young's modulus of the adhesive layers included in the optical device is within the above range, it may be more advantageous to ensure excellent durability of the optical device. When the adhesive layer is a laminate of at least two sub-adhesive layers, each sub-adhesive layer may satisfy the above Young's modulus range.
  • each of the first to sixth adhesive layers may have a thermal expansion coefficient of 2,000 ppm/K or less.
  • the thermal expansion coefficient is, in other examples, 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, or 30 ppm.
  • ppm/K or higher 40 ppm/K or higher, 50 ppm/K or higher, 60 ppm/K or higher, 70 ppm/K or higher, 80 ppm/K or higher, 90 ppm/K or higher, 100 ppm/K or higher, 200 ppm/K It may be 300 ppm/K or more, 400 ppm/K or more, 500 ppm/K or more, 600 ppm/K or more, 700 ppm/K or more, or about 800 ppm/K or more.
  • the thermal expansion coefficient of the adhesive layer can be measured, for example, according to the specifications of ASTM D696, and the thermal expansion coefficient can be calculated by cutting it into the shape provided by the standard and measuring the change in length per unit temperature, and TMA ( It can be measured by known methods such as ThermoMechanic Analysis). If the thermal expansion coefficient of the adhesive 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 sub-adhesive layer may satisfy the range of the thermal expansion coefficient.
  • the first to sixth adhesive layers are each 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. It could be a layer.
  • each of the at least one adhesive layer may be thermoplastic polyurethane.
  • the optical device may further include an outer layer surrounding the sides of the liquid crystal cell.
  • Figure 1 exemplarily shows an optical device including the outer layer 600.
  • the top area of the liquid crystal cell may be smaller than the top area of the first or second outer substrate. Additionally, the top area of the liquid crystal cell may be smaller than the top areas of the first to sixth adhesive layers included in the optical device.
  • the liquid crystal cell may be encapsulated by a first adhesive layer located between the first outer substrate and the first polarizer, a second adhesive layer located between the second outer substrate and the second polarizer, and the outer layer. You can. In this application, the term encapsulation may mean covering the entire surface of the liquid crystal cell with an adhesive layer and an outer layer.
  • the first adhesive layer and the second adhesive layer may be in direct contact with the liquid crystal cell.
  • the liquid crystal cell may be in direct contact with the other layer.
  • the upper surface of the liquid crystal cell may be in contact with the first buffer layer 301
  • the lower surface may be in contact with the second buffer layer 302
  • the side surface may be in contact with the outer layer 600.
  • the encapsulation structure can be implemented by compressing the laminate including the outer layer in a vacuum state. This encapsulation structure greatly improves the durability and weather resistance of optical devices, and as a result, they can be reliably applied to outdoor applications such as sunroofs.
  • the outer layer may include, for example, a thermoplastic polyurethane (TPU) adhesive, a polyamide adhesive, a polyester adhesive, an Ethylene Vinyl Acetate (EVA) adhesive, an acrylic adhesive, a silicone adhesive, or a polyolefin adhesive.
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • EVA Ethylene Vinyl Acetate
  • acrylic adhesive acrylic adhesive
  • silicone adhesive silicone adhesive
  • polyolefin adhesive polyolefin adhesive
  • the present application also relates to a method of manufacturing an optical device.
  • the method of manufacturing the optical device sequentially includes a first outer substrate, a first adhesive layer, a first polarizer, a liquid crystal cell, a second polarizer, a second adhesive layer, and a second outer substrate, and includes a first base layer and a second outer substrate. 1 It may include preparing a laminate further including a first buffer layer positioned between outer substrates and autoclaving the laminate. Unless otherwise specified in the optical device manufacturing method, the content described above for the optical device may be applied in the same manner.
  • the laminate may further include an outer layer surrounding the side of the liquid crystal cell.
  • the laminate may further include elements other than the liquid crystal cell and the polarizer at a desired location.
  • the autoclave process may be performed by heating and/or pressurizing the laminate formed after the laminating step.
  • the conditions of the autoclave process are not particularly limited, and for example, it can be performed under appropriate temperature and pressure depending on the type of adhesive layer applied.
  • the temperature of a typical autoclave process is approximately 80°C or higher, 90°C or higher, or 100°C or higher, and the pressure is 2 atmospheres or higher, but is not limited thereto.
  • the upper limit of the process temperature may be approximately 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 may be approximately 10 atmospheres or less, 9 atmospheres or less, 8 atmospheres or less, and 7 atmospheres. It may be below or below 6 atmospheres.
  • optical devices can be used for various purposes, for example, eyewear such as sunglasses or eyewear for AR (Augmented Reality) or VR (Virtual Reality), the exterior wall of a building, the sunroof of a vehicle, etc. can be used
  • the optical device itself may be a sunroof for a vehicle.
  • the optical device or a vehicle sunroof may be mounted on the opening.
  • the optical device of the present application maintains the cell gap of the liquid crystal cell appropriately, has excellent adhesion between the upper and lower substrates, and can solve light leakage due to the misalignment of the liquid crystal that occurs during external impact.
  • FIG. 1 exemplarily shows an optical device of a first embodiment of the present application.
  • Figure 2 exemplarily shows an optical device of a second embodiment of the present application.
  • Figure 3 exemplarily shows an optical device of the third embodiment of the present application.
  • Figure 4 exemplarily shows an optical device of the fourth embodiment of the present application.
  • Figure 5 exemplarily shows a liquid crystal cell of the present application.
  • Figure 6 exemplarily shows the optical device of Comparative Example 1.
  • Figures 7a to 7e show loss modulus versus frequency of the pressure-sensitive adhesive layer, buffer layer, and adhesive layer used in Examples and Comparative Examples.
  • Figures 8A to 8E show the storage modulus versus frequency of the pressure-sensitive adhesive layer, buffer layer, and adhesive layer used in Examples and Comparative Examples.
  • Measurement example 1 Measurement of storage modulus and loss modulus
  • Storage modulus and loss modulus were measured using TA's ARES G2, Rheometer. Specifically, the adhesive layer, adhesive layer, and buffer layer used in Examples and Comparative Examples were each manufactured as a circular sample (diameter: 8 mm, thickness: 600 ⁇ m). For the circular sample, using a parallel plate (Al plate) of ARES G2, the axial force was set to 50 gf (vertical force) at a temperature of 25°C, and then 100 rad at 0.6 rad/s under a strain condition of 5%. The loss modulus and storage modulus were measured while changing the frequency up to /s (Frequency Sweep), and the results are shown in FIGS. 7A to 7E and 8A to 8E, respectively.
  • Table 1 lists the loss modulus values and storage modulus values at 1 Hz and 10 Hz. From the measuring equipment, you can obtain both the elasticity modulus value for the rad/sec frequency and the elasticity modulus value for the Hz frequency. According to the measurements of the measuring equipment, 1Hz is about 6.30957 rad/sec, and 10 Hz is about 63.0957 rad/sec.
  • a polycarbonate film (Keiwa) with a thickness of approximately 100 ⁇ m and a horizontal ⁇ vertical area of 300 mm ⁇ 300 mm was prepared.
  • a first electrode layer was formed by depositing ITO (indium-tin-oxide) to a thickness of 50 nm on the first base layer. After bar coating the adhesive composition (KR-3700, Shin-Etsu Co., Ltd.) on the first electrode layer, it was dried at about 150°C for about 5 minutes to form an adhesive layer with a thickness of about 10 ⁇ m.
  • the loss modulus of the adhesive layer at a frequency of 1 Hz was 906,687 Pa.
  • the combination of the first base layer, the first electrode layer, and the adhesive layer is called the upper substrate.
  • a polycarbonate film (Keiwa) with a thickness of about 100 ⁇ m and a horizontal ⁇ vertical area of 300 mm ⁇ 300 mm was prepared.
  • a second electrode layer was formed by depositing indium-tin-oxide (ITO) to a thickness of 50 nm on the second base layer.
  • ITO indium-tin-oxide
  • a honeycomb-type spacer was formed by photolithography. The pitch of the regular hexagon (closed shape) constituting the honeycomb is about 350 ⁇ m, the height is about 6 ⁇ m, and the line width is about 30 ⁇ m.
  • a vertical alignment film (Nissan, 5661) was coated on the spacer to a thickness of about 300 nm, and then rubbed in one direction.
  • the combination of the second base layer, the second electrode layer, the spacer, and the vertical alignment layer is referred to as the lower substrate.
  • a liquid crystal cell was manufactured by coating the liquid crystal composition on the vertical alignment layer of the lower substrate to form a liquid crystal layer, and then laminating the adhesive layer of the upper substrate so that the coated side of the liquid crystal composition faced the surface.
  • the liquid crystal composition included a liquid crystal compound (JNC, SHN-5011XX) and a chiral dopant (HCCH, S811), and the pitch (p) of the liquid crystal layer was about 20 ⁇ m.
  • the liquid crystal cell is an RTN mode liquid crystal cell in an initial vertical alignment state.
  • a laminate including an outer layer surrounding the sides was prepared.
  • the second outer substrate was placed in the direction of gravity compared to the first outer substrate.
  • the first adhesive layer, the second adhesive layer, and the outer layer each used a TPU layer (Argotec) with a thickness of 380 ⁇ m.
  • the loss modulus of the TPU layer (Argotec) at a frequency of 1 Hz was 1,485,510 Pa.
  • an OCA (Optical Clear Adhesive) layer M1 with a thickness of 500 ⁇ m and a loss modulus of 9,696 Pa at a frequency of 1 Hz 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 manufacture an optical device having the structure of FIG. 1.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an OCA layer M2 having a thickness of 500 ⁇ m and a loss modulus of 17,340 Pa at a frequency of 1 Hz was used as the first and second buffer layers, respectively. was produced.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that OCA layer M3, which had a thickness of 500 ⁇ m and a loss modulus of 23,434 Pa at a frequency of 1 Hz, was used as the first and second buffer layers, respectively. was produced.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an OCA layer M4 having a thickness of 500 ⁇ m and a loss modulus of 46,158 Pa at a frequency of 1 Hz was used as the first and second buffer layers, respectively. was produced.
  • Example 1 an optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that OCA layer M5, which had a thickness of 500 ⁇ m and a loss modulus of 56,571 Pa at a frequency of 1 Hz, was used as the first and second buffer layers, respectively. was produced.
  • a liquid crystal cell was manufactured in the same manner as Example 1.
  • a laminate containing sequential substrates was prepared. The second outer substrate was placed in the direction of gravity compared to the first outer substrate.
  • Example 1 As the first and second outer substrates, the same ones as in Example 1 were used.
  • the first, second, third and fourth adhesive layers were the same as the first and second adhesive layers in Example 1.
  • the same OCA layer M2 as in Example 2 was used as the first and second buffer layers, respectively, with a thickness of 500 ⁇ m.
  • the first buffer layer and the second buffer layer were formed by laminating the adhesive layer on the outside of the first polarizer and the outside of the second polarizer, respectively.
  • An autoclave process was performed on the laminate at a temperature of about 110° C. and a pressure of about 2 atm to manufacture an optical device having the structure of FIG. 2.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 6, except that an OCA layer M2 with a thickness of 400 ⁇ m was used as the first and second buffer layers, respectively.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 6, except that an OCA layer M2 with a thickness of 300 ⁇ m was used as the first and second buffer layers, respectively.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 6, except that an OCA layer M2 with a thickness of 200 ⁇ m was used as the first and second buffer layers, respectively.
  • An optical device was manufactured in the same manner as in Example 6, except that an OCA layer M2 with a thickness of 100 ⁇ m was used as the first and second buffer layers, respectively.
  • a liquid crystal cell was manufactured in the same manner as Example 1.
  • First outer substrate, first adhesive layer, first buffer layer, fifth adhesive layer, first polarizer, third adhesive layer, liquid crystal cell manufactured above, fourth adhesive layer, second polarizer, sixth adhesive layer, second A laminate including a buffer layer, a second adhesive layer, and a second outer substrate in that order was prepared.
  • the second outer substrate was placed in the direction of gravity compared to the first outer substrate.
  • Example 1 As the first and second outer substrates, the same ones as in Example 1 were used.
  • the first, second, third, fourth, fifth and sixth adhesive layers were the same as the first and second adhesive layers of Example 1, respectively.
  • the same OCA layer M3 as in Example 3 was used as the first and second buffer layers, respectively, with a thickness of 500 ⁇ m.
  • the first buffer layer and the second buffer layer were formed by laminating the adhesive layer to the inside of the first adhesive layer and the inside of the second adhesive layer, respectively.
  • the optical device having the structure of FIG. 3 was manufactured by performing an autoclave process on the laminate at a temperature of about 110° C. and a pressure of about 2 atm.
  • a liquid crystal cell was manufactured in the same manner as Example 1.
  • a laminate containing The second outer substrate was placed in the direction of gravity compared to the first outer substrate.
  • Example 1 As the first and second outer substrates, the same ones as in Example 1 were used.
  • the first, second, third and fourth adhesive layers were the same as the first and second adhesive layers in Example 1, respectively.
  • the same OCA layer M3 as in Example 3 was used with a thickness of 500 ⁇ m. used.
  • the first buffer layer was formed by laminating the adhesive layer on the outside of the first polarizer.
  • An autoclave process was performed on the laminate at a temperature of about 110° C. and a pressure of about 2 atm to manufacture an optical device having the structure of FIG. 4.
  • a liquid crystal cell was manufactured in the same manner as Example 1.
  • Example 1 As the first and second outer substrates, the same ones as in Example 1 were used.
  • first and second adhesive layers three TPU layers (Argotec) each having a loss modulus of 1,485,510 Pa at a frequency of 1 Hz and a thickness of 380 ⁇ m were used.
  • a TPU layer (Argotec) with a loss modulus of 1,485,510 Pa at a frequency of 1 Hz and a thickness of 380 ⁇ m was used.
  • the TPU layer was also used as an outer layer.
  • An autoclave process was performed on the laminate at a temperature of about 110° C. and a pressure of about 2 atm to manufacture an optical device having the structure of FIG. 6.
  • Flicker amount was measured for the optical devices of Examples 1 to 12 and Comparative Example 1 to evaluate light leakage, and the results are shown in Table 1 below.
  • the flicker amount was measured using CA-310 (a luminance meter from KONICA MINOLTA).
  • the flicker amount was measured by reading the maximum value of the change in permeability while applying pressure at a rate of 300 g and 2Hz. The smaller the Flicker amount, the smaller the luminance change.
  • Table 1 below shows the storage modulus and loss modulus values of the adhesive layer (G1), adhesive layer (G2), and buffer layer (G3) of Examples 1 to 12 and Comparative Example 1. It can be seen that Examples 1 to 12 have lower flicker amounts compared to Comparative Example 1.
  • 101 first outer substrate, 102: second outer substrate, 200: liquid crystal cell
  • 301 first buffer layer, 302: second buffer layer, 401, first adhesive layer, 402: second adhesive layer, 403: third adhesive Layer, 404: fourth adhesive layer, 405: fifth adhesive layer, 406: sixth adhesive layer
  • 501 first polarizer, 502: second polarizer, 600: outer layer
  • 10a first base layer
  • 10b first polarizer 1 electrode layer
  • 10c adhesive layer
  • 20a second base material layer
  • 20b second electrode layer
  • 20c spacer
  • 20d alignment film
  • 30 liquid crystal 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, 외부 충격 시 발생하는 액정의 배향 틀어짐 현상에 의한 빛샘을 해결할 수 있다.

Description

광학 디바이스
본 출원은 광학 디바이스에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 6월 10일자 한국 특허 출원 제10-2022-0070893호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
플렉서블 기판을 사용하는 액정필름셀의 장기 안정성, 대면적 확장성을 위해서는 상부 기판과 하부 기판 사이의 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 점착제층을 형성한 후 합착하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 상기 액정셀을 이동식 차량에 장착할 경우를 가정했을 때 방지턱이나 요철이 심한 노면을 지나갈 경우 외부 충격 시 발생하는 일시적인 액정의 배향 틀어짐 현상에 의해 빛샘이 발생하는 문제를 가지고 있다.
본 출원의 과제는 액정셀의 셀갭이 적절히 유지되고 상부 기판과 하부 기판 기판의 우수한 부착력을 가지며, 외부 충격 시 발생하는 액정의 배향 틀어짐 현상에 의한 빛샘을 해결할 수 있는 광학 디바이스를 제공하는 것이다.
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. 본 출원의 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판; 액정셀 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함할 수 있다. 상기 액정셀은 상부 기판, 하부 기판 및 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정 화합물을 포함하는 액정층을 포함할 수 있다. 상기 상부 기판은 제 1 기재층 및 점착제층을 포함할 수 있다. 상기 하부 기판은 제 2 기재층 및 스페이서를 포함할 수 있다. 상기 제 1 기재층은 제 2 기재층에 비해 제 1 외곽 기판에 가깝게 배치되고, 제 2 기재층은 제 1 기재층에 비해 제 2 외곽 기판에 가깝게 배치될 수 있다.
본 출원의 광학 디바이스는 제 1 기재층과 제 1 외곽 기판 사이에 위치하는 제 1 버퍼층을 포함할 수 있다. 액정셀은 배향이 가능한 점착제층과 스페이서가 인접한 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조의 경우 점착제층의 낮은 탄성률로 인해 외부 압력에 대해 취약하여 순간적인 압력에 의해 변형이 발생하고 해당 변형에 의해 수직으로 배향되어 있는 액정의 배향이 틀어져 빛샘이 발생할 수 있다. 본 출원에 따르면, 외곽 기판과 액정셀의 사이에 버퍼층을 도입함으로써 외부 충격을 흡수할 수 있고 상기 빛샘이 발생하는 불량을 억제할 수 있다. 특히, 버퍼층으로서, 액정셀 내부의 점착제층의 손실 탄성률보다 더 적은 손실 탄성률을 갖는 버퍼층을 적용함으로써, 상기 빛샘이 발생하는 불량을 효과적으로 억제할 수 있다.
하나의 예시에서, 점착제층의 25℃ 온도 및 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률은 50,000 Pa 내지 2 MPa 범위 내일 수 있다. 상기 손실 탄성률은 구체적으로 100,000 Pa 이상, 300,000 Pa 이상, 500,000 Pa 이상, 700,000 Pa 이상 또는 900,000 Pa 이상일 수 있고, 1.8 MPa 이하, 1.6 MPa 이하, 1.4 MPa 이하, 1.2 MPa 이하 또는 1.0 MPa 이하일 수 있다. 하나의 예시에서, 점착제층의 25℃ 온도 및 1Hz 주파수에서의 저장 탄성률은 0.2 MPa 내지 10 MPa 범위 내일 수 있다. 상기 점착제층의 저장 탄성률은 구체적으로, 0.3 MPa 이상, 0.4 MPa 이상, 0.5 MPa 이상, 0.6 MPa 이상 또는 0.7 MPa 이상일 수 있고, 8 MPa 이하, 6 MPa 이하, 4 MPa 이하, 2 MPa 이하 또는 1 MPa 이하일 수 있다. 상기 점착제층의 저장 탄성률 및 손실 탄성률은 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내에서, 주파수가 증가할수록 그 값이 증가할 수 있다. 예를 들어, 점착제층의 25℃ 온도 및 10 Hz 주파수에서의 저장 탄성률 및 손실 탄성률은 각각, 25℃ 온도 및 1 Hz 주파수에서의 저장 탄성률 및 손실 탄성률보다 높을 수 있다. 점착제층의 25℃ 온도 및 10 Hz 주파수에서의 손실 탄성률 및 저장 탄성률은 각각 독립적으로 1 MPa 내지 10 MPa 범위 내일 수 있다. 상기 점착제층의 손실 탄성률 및 저장 탄성률은 각각 독립적으로 1.5 MPa 이상일 수 있고, 10 MPa 이하, 8 MPa 이하, 6 MPa 이하, 4 MPa 이하 또는 2 MPa 이하일 수 있다. 액정셀 내부의 점착제층의 손실 및/또는 저장 탄성률이 지나치게 낮은 경우 액정셀의 셀갭 유지가 어려울 수 있고, 액정셀의 내부의 점착제층의 손실 및/또는 저장 탄성률이 지나치게 높은 경우 점착 효과를 부여하기 어려울 수 있으므로, 손실 및/또는 저장 탄성률은 상기 범위 내인 것이 유리할 수 있다. 하나의 예시에서, 동일 주파수 조건에서 점착제층의 저장 탄성률은 손실 탄성률에 비해 높은 갚을 가질 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 버퍼층의 25℃ 온도 및 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률은 1,000 Pa 내지 500,000 Pa 범위 내일 수 있다. 상기 손실 탄성률은 구체적으로, 3,000 Pa 이상, 5,000 Pa 이상, 7,000 Pa 이상, 9,000 Pa 이상, 10,000 Pa 이상, 15,000 Pa 이상, 20,000 Pa 이상, 30,000 Pa 이상, 40,000 Pa 이상 또는 50,000 Pa 이상일 수 있고, 400,000 Pa 이하, 300,000 Pa 이하, 200,000 Pa 이하, 100,000 Pa 이하, 80,000 Pa 이하, 60,000 Pa 이하, 40,000 Pa 이하, 20,000 Pa 이하 또는 10,000 Pa 이하일 수 있다. 하나의 예시에서, 제 1 버퍼층의 25℃ 온도 및 1Hz 주파수에서의 저장 탄성률은 100 Pa 내지 500,000 Pa 범위 내일 수 있다. 상기 제 1 버퍼층의 저장 탄성률은 구체적으로, 1,000 Pa 이상, 10,000 Pa 이상, 30,000 Pa 이상, 50,000 Pa 이상, 70,000 Pa 이상, 90,000 Pa 이상 또는 11,000 Pa 이상일 수 있고, 400,000 Pa 이하, 300,000 Pa 이하, 200,000 Pa 이하, 150,000 Pa 이하, 100,000 Pa 이하, 80,000 Pa 이하, 60,000 Pa이하 또는 50,000 Pa 이하일 수 있다. 상기 제 1 버퍼층의 손실 탄성률 및 저장 탄성률은 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내에서, 주파수가 증가할수록 그 값이 증가할 수 있다. 예를 들어, 제 1 버퍼층의 25℃ 온도 및 10 Hz 주파수에서의 손실 탄성률 및 저장 탄성률은 각각, 25℃ 온도 및 1 Hz 주파수에서의 손실 탄성률 및 저장 탄성률보다 높을 수 있다. 제 1 버퍼층의 25℃ 온도 및 10 Hz 주파수에서의 손실 탄성률 및 저장 탄성률은 각각 독립적으로 10,000 Pa 내지 500,000 MPa 범위 내일 수 있다. 상기 제 1 버퍼층의 10 Hz 주파수에서의 손실 탄성률은 구체적으로 15,000 Pa 이상일 수 있고, 400,000 Pa 이하, 300,000 Pa 이하, 200,000 Pa 이하, 100,000 Pa 이하, 80,000 Pa 이하, 60,000 Pa 이하, 40,000 Pa 이하 또는 20,000 Pa 이하일 수 있다. 제 1 버퍼층의 10 Hz 주파수에서의 저장 탄성률은 구체적으로 30,000 Pa 이상, 50,000 Pa 이상일 수 있고, 400,000 Pa 이하, 300,000 Pa 이하, 200,000 Pa 이하, 150,000 Pa 이하, 100,000 Pa 이하, 80,000 Pa 이하 또는 70,000 Pa 이하일 수 있다. 제 1 버퍼층의 손실 및/또는 저장 탄성률이 지나치게 낮은 경우 적절한 두께로의 제작이 어려울 수 있고, 찐 빠짐과 같은 후공정에서의 문제가 발생할 수 있고, 제 1 버퍼층의 손실 및/또는 저장 탄성률이 지나치게 높은 경우 액정셀에 가해지는 외부 충격을 흡수하기 충분하지 않을 수 있으므로, 제 1 버퍼층의 손실 및/또는 저장 탄성률은 상기 범위 내인 것이 적절할 수 있다. 하나의 예시에서, 동일 조파수 조건에 제 1 버퍼층의 저장 탄성률은 손실 탄성률에 비해 높은 갚을 가질 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.
제 1 외각 기판 및 제 2 외곽 기판의 두께는 각각 약 0.3 mm 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 액정셀과 접착제층이 접하는 구조에 있어서 유용하다. 즉 곡률 또는 곡률 반경이 10% 초과하는 경우에는 후술하는 접착제층으로 외곽 기판과 액정셀을 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 접착제층으로 보다 효율적으로 접착 시킬 수 있으며, 접착 후 제 1 및 제 2 외곽기판과 액정셀 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 접착제층에 의한 합착력이 떨어지게 되어도 복원력과 중력의 합인 알짜힘이 작용하여 벌어짐을 막아줄 수 있다.
광학 디바이스는 제 1 외곽 기판과 액정셀의 사이, 및 제 2 외곽 기판과 액정셀의 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 접착제층을 더 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 1 외곽 기판의 내측 면에 접하는 제 1 접착제층 및 제 2 외곽 기판의 내측 면에 접하는 제 2 접착제층을 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 제 1 외곽 기판의 내측 면은 제 1 외곽 기판의 액정셀을 향하는 면을 의미할 수 있다고, 제 2 외곽 기판의 내측 면은 제 2 외곽 기판의 액정셀을 향하는 면을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 A가 B에 접한다는 것은 A와 B사이에 중간체 없이 A와 B가 직접 접하고 있는 상태를 의미할 수 있다. 제 1 접착제층의 제 1 외곽 기판과 접하지 않는 면은 후술하는 제 1 편광자 또는 제 1 버퍼층에 접하고 있을 수 있다. 제 2 접착제층의 제 2 외곽 기판과 접하지 않는 면은 후술하는 제 2 편광자 또는 제 2 버퍼층과 접하고 있을 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 손실 탄성률은 각각 액정셀 내부의 점착제층의 손실 탄성률에 비해 높을 수 있다. 또한, 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 저장 탄성률은 각각 점착제층의 저장 탄성률에 비해 높을 수 있다. 제 1 접착제층과 제 2 접착제층의 저장 탄성률 내지 손실 탄성률이 지나치게 낮은 경우 내구 과정에서 필름의 열적 거동을 제어하지 못해 외관 불량이 발생할 수 있다. 하나의 예시에서, 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 25℃ 온도 및 1 Hz 주파수에서의 손실 탄성률은 각각 1 MPa 내지 100 MPa 범위 내일 수 있다. 상기 손실 탄성률은 구체적으로, 80 MPa 이하, 60 MPa 이하, 40 MPa 이하, 20 MPa 이하, 10 MPa 이하, 8 MPa 이하, 6 MPa 이하, 4 MPa 이하 또는 2 MPa 이하일 수 있다. 하나의 예시에서, 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 25℃ 온도 및 1 Hz 주파수에서의 저장 탄성률은 각각 1 MPa 내지 100 MPa 범위 내일 수 있다. 상기 저장 탄성률은 구체적으로, 2 MPa 이상 또는 3 MPa 이상일 수 있고, 80 MPa 이하, 60 MPa 이하, 40 MPa 이하, 20 MPa 이하, 10 MPa 이하, 8 MPa 이하, 6 MPa 이하 또는 4 MPa 이하일 수 있다. 상기 접착제층의 저장 탄성률 및 손실 탄성률은 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내에서, 주파수가 증가할수록 그 값이 증가할 수 있다. 예를 들어, 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 25℃ 온도 및 10 Hz 주파수에서의 저장 탄성률 및 손실 탄성률은 각각, 25℃ 온도 및 1 Hz 주파수에서의 저장 탄성률 및 손실 탄성률보다 높을 수 있다. 상기 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 25℃ 온도 및 10 Hz 주파수에서의 손실 탄성률 및 저장 탄성률은 각각 독립적으로 1 MPa 내지 100 MPa 범위 내일 수 있다. 상기 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 저장 탄성률은 각각 구체적으로 2 MPa 이상, 4 MPa 이상 또는 6 MPa 이상일 수 있고, 80 MPa 이하, 60 MPa 이하, 40 MPa 이하, 20 MPa 이하, 10 MPa 이하 또는 8 MPa 이하일 수 있다. 상기 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 손실 탄성률은 각각 구체적으로 2 MPa 이상 또는 3 MPa 이상일 수 있고, 80 MPa 이하, 60 MPa 이하, 40 MPa 이하, 20 MPa 이하, 10 MPa 이하, 8 MPa, 6 MPa 이하 또는 4 MPa 이하일 수 있다. 하나의 예시에서, 동일 조파수 조건에 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 저장 탄성률은 각각 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 손실 탄성률에 비해 높은 갚을 가질 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 버퍼층은 제 1 기재층의 외측 면에 접할 수 있다.. 본 명세서에서 제 1 기재층의 외측 면은 제 1 기재층의 제 1 외곽 기판을 향하는 면을 의미할 수 있다.
다른 하나의 예시에서, 제 1 버퍼층은 제 1 접착제층의 내측 면에 접할 수 있다. 본 명세서에서 제 1 접착제층의 내측 면은 제 1 접착제층의 액정셀을 향하는 면을 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 1 기재층의 외측 면에 접하는 제 3 접착제층 및 제 2 기재층의 외측 면에 접하는 제 4 접착제층을 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 제 2 기재층의 외측 면은 제 2 기재층의 제 2 외곽 기판을 향하는 면을 의미할 수 있다. 제 3 접착제층의 제 1 기재층과 접하지 않는 면은 후술하는 제 1 편광자에 접하고 있을 수 있다. 제 4 접착제층의 제 2 기재층과 접하지 않는 면은 후술하는 제 2 편광자와 접하고 있을 수 있다.
제 3 접착제층은 제 1 편광자와 액정셀의 사이에 위치할 수 있고, 제 4 접착제층은 제 2 편광자와 액정셀의 사이에 위치할 수 있다. 이때, 제 3 접착제층 및/또는 제 4 접착제층의 두께는 각각 380㎛ 이하일 수 있다. 이를 통해, 제 1 편광자와 제 2 편광자의 이격 거리를 최소화하여 빛 누설을 감소시킴과 동시에 광학 디바이스의 구조적 안전성을 확보할 수 있다. 제 3 접착제층 및/또는 제 4 접착제층의 두께의 하한은 각각 10㎛ 이상일 수 있다.
제 3 접착제층 및 제 4 접착제층의 손실 탄성률은 각각 점착제층의 손실 탄성률에 비해 높을 수 있다. 또한, 제 3 접착제층 및 제 4 접착제층의 저장 탄성률은 각각 점착제층의 저장 탄성률에 비해 높을 수 있다. 제 3 접착제층과 제 4 접착제층의 저장 탄성률 내지 손실 탄성률이 지나치게 낮은 경우 내구 과정에서 필름의 열적 거동을 제어하지 못해 외관 불량이 발생할 수 있다. 하나의 예시에서, 제 3 접착제층 및 제 4 접착제층의 저장 탄성률은 각각 1 MPa 내지 100 MPa 범위 내일 수 있다. 하나의 예시에서, 제 3 접착제층 및 제 4 접착제층의 손실 탄성률은 각각 1MPa 내지 100 MPa 범위 내일 수 있다. 제 3 및 제 4 접착제층의 손실 탄성률 내지 저장 탄성률에 대한 구체적인 내용은 제 1 및 제 2 접착제층에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
광학 디바이스는 제 1 외곽 기판과 액정셀 사이에 위치하는 제 1 편광자 및 제 2 외곽 기판과 액정셀 사이에 위치하는 제 2 편광자를 더 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.
제 1 편광자 및 제 2 편광자는 각각 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.
제 1 편광자 및 제 2 편광자는 각각 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, 제 1 편광자 및 제 2 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, 제 1 편광자 및 제 2 편광자는 각각 열방성(Thermotropic) 액정 필름 또는 유방성(Lyotropic) 액정 필름일 수 있다.
제 1 편광자 및 제 2 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.
제 1 편광자 및 제 2 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.
제 1 편광자의 광 투과축과 제 2 편광자의 광 투과축은 서로 수직할 수 있다. 구체적으로 제 1 편광자의 광 투과축과 제 2 편광자의 광 투과축이 이루는 각도는 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도 범위 내일 수 있다. 제 1 편광자의 광 투과축과 제 2 편광자의 광 투과축이 수직하는 경우, 제 1 편광자와 제 2 편광자의 이격 거리에 따라 빛 누설 등이 발생할 수 있다.
하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 1 편광자의 외측 면에 접하는 제 5 접착제층 및 제 2 편광자의 외측 면에 접하는 제 6 접착제층을 더 포함할 수 있다. 제 1 편광자의 외측 면은 제 1 편광자의 제 1 외곽 기판을 향하는 면을 의미할 수 있다. 제 2 편광자의 외측 면은 제 2 편광자의 제 2 외곽 기판을 향하는 면을 의미할 수 있다. 제 5 접착제층의 제 1 편광자와 접하지 않는 면은 제 1 버퍼층에 접할 수 있고, 제 6 접착제층의 제 2 편광자와 접하지 않는 면은 후술하는 제 2 버퍼층에 접할 수 있다. 제 5 접착제층 및 제 6 접착제층의 저장 탄성률은 각각 점착제층의 저장 탄성률에 비해 높을 수 있다. 또한, 제 5 접착제층 및 제 6 접착제층의 손실 탄성률은 각각 점착제층의 손실 탄성률에 비해 높을 수 있다. 제 5 접착제층과 제 6 접착제층의 저장 탄성률 내지 손실 탄성률이 지나치게 낮은 경우 내구 과정에서 필름의 열적 거동을 제어하지 못해 외관 불량이 발생할 수 있다. 하나의 예시에서, 제 5 접착제층 및 제 6 접착제층의 저장 탄성률은 각각 1 MPa 내지 100 MPa 범위 내일 수 있다. 하나의 예시에서, 제 5 접착제층 및 제 6 접착제층의 손실 탄성률은 각각 1 MPa 내지 100 MPa 범위 내일 수 있다. 제 5 및 제 6 접착제층의 손실 탄성률 내지 저장 탄성률에 대한 구체적인 내용은 제 1 및 제 2 접착제층에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 2 버퍼층을 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 버퍼층은 액정셀의 제 2 기재층과 제 2 외곽 기판의 사이에 위치할 수 있다. 제 2 버퍼층의 손실 탄성률은 점착제층의 손실 탄성률에 비해 낮을 수 있다. 제 2 버퍼층의 저장 탄성률은 점착제층의 저장 탄성률에 비해 낮을 수 있다. 광학 디바이스가 제 2 버퍼층을 더 포함하는 경우 외부 충격을 흡수하여 빛샘을 억제하는데 더욱 유리할 수 있다. 제 2 버퍼층에 대해서 특별한 언급이 없는 경우 제 1 버퍼층과 동일한 구성이 적용될 수 있다.
하나의 예시에서, 제 2 버퍼층은 제 2 기재층의 외측 면에 접할 수 있다. 또는 제 2 버퍼층은 제 2 접착제층의 내측 면에 접할 수 있다.
하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 1 버퍼층을 포함하고 제 2 버퍼층을 포함하지 않을 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 광학 디바이스는 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층을 모두 포함할 수 있다. 이때, 광학 디바이스가 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층을 모두 포함하는 경우 빛샘을 억제한다는 측면에서 유리할 수 있다.
광학 디바이스에 포함되는 버퍼층의 총 두께는 예를 들어 50㎛ 내지 2000㎛ 범위 내일 수 있다. 상기 버퍼층의 총 두께는 구체적으로, 100 ㎛ 이상, 200㎛ 이상, 300 ㎛ 이상, 400 ㎛ 이상, 500 ㎛ 이상, 600 ㎛ 이상, 700 ㎛ 이상, 800 ㎛ 이상, 900 ㎛ 이상 또는 1000㎛ 이상일 수 있고, 1800 ㎛ 이하, 1600 ㎛ 이하 또는 1400 ㎛ 이하일 수 있다. 버퍼층의 총 두께는 광학 디바이스가 제 1 버퍼층을 포함하고, 제 2 버퍼층을 포함하지 않는 경우 제 1 버퍼층의 두께를 의미할 수 있고, 광학 디바이스가 제 1 버퍼층과 제 2 버퍼층을 모두 포함하는 경우 제 1 버퍼층의 두께와 제 2 버퍼층의 두께의 합을 의미할 수 있다. 제 1 버퍼층 및/또는 제 2 버퍼층은 각각 단층 구조 또는 다층 구조일 수 있다. 제 1 버퍼층 및/또는 제 2 버퍼층이 복수의 서브 버퍼층이 적층된 다층 구조인 경우, 서브 버퍼층의 두께는 예를 들어 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위, 200 ㎛ 내지 400 ㎛ 범위 또는 200 ㎛ 내지 300 ㎛ 범위 내일 수 있다.
제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로는 상기 저장 탄성률 내지 손실 탄성률을 만족하는 점착제층을 사용할 수 있다. 상기 점착제층은 광학적으로 투명할 수 있다. 상기 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.
상기 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.
하나의 예시에서, 제 1 버퍼층 및/또는 제 2 버퍼층은 25℃ 온도에서 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내의 주파수 전 구간에서 저장 탄성률이 500,000 Pa 이하, 400,000 Pa 이하, 300,000 Pa 이하, 200,000 Pa 이하, 150,000Pa 이하, 100,000 Pa 이하, 80,000 Pa 이하 또는 60,000 Pa 이하일 수 있다. 제 1 버퍼층 및/또는 제 2 버퍼층은 25℃ 온도에서 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내의 주파수 전 구간에서 저장 탄성률이 100 Pa 이상, 1,000 Pa 이상, 5000 Pa 이상, 10,000 Pa 이상, 20,000 Pa 이상, 30,000 Pa 이상 또는 40,000 Pa 이상일 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 버퍼층 및/또는 제 2 버퍼층은 25℃ 온도에서 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내의 주파수 전 구간에서 손실 탄성률이 500,000 Pa 이하, 400,000 Pa 이하, 300,000 Pa 이하, 200,000 Pa 이하, 150,000Pa 이하, 100,000 Pa 이하, 80,000 Pa 이하, 60,000 Pa 이하, 40,000 Pa 이하 또는 20,000 Pa 이하일 수 있다. 제 1 버퍼층 및/또는 제 2 버퍼층은 25℃ 온도에서 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내의 주파수 전 구간에서 손실 탄성률이 1,000 Pa 이상, 3,000 Pa 이상, 5000 Pa 이상, 7,000 Pa 이상 또는 9,000 Pa 이상일 수 있다.
하나의 예시에서, 점착제층은 25℃ 온도에서 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내의 주파수 전 구간에서 손실 탄성률이 6,000,000 Pa 이하, 5,000,000 Pa 이하, 4,000,000 Pa 이하, 3,000,000 Pa 이하 또는 2,500,000 Pa 이하일 수 있고, 1,000 Pa 이상, 3,000 Pa 이상, 5,000 Pa 이상, 7,000 Pa 이상 또는 9,000 Pa 이상일 수 있다. 하나의 예시에서, 점착제층은 25℃ 온도에서 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내의 주파수 전 구간에서 저장 탄성률이 6,000,000 Pa 이하, 5,000,000 Pa 이하, 4,000,000 Pa 이하, 3,000,000 Pa 이하 또는 2,500,000 Pa 이하일 수 있고, 1,000 Pa 이상, 3,000 Pa 이상, 5,000 Pa 이상 또는 7,000 Pa 이상일 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 내지 제 6 접착제층은 각각 독립적으로 25℃ 온도에서 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내의 주파수 전 구간에서 손실 탄성률이 100 MPa 이하, 80 MPa 이하, 60 MPa 이하, 40 MPa 이하, 20 MPa 이하 또는 10 MPa 이하일 수 있고, 0.1 MPa 이상, 0.5 MPa 이상 또는 1.0 MPa 이상일 수 있다. 하나의 예시에서, 제 1 내지 제 6 접착제층은 각각 독립적으로 25℃ 온도에서 0.6 rad/sec 내지 100 rad/sec 범위 내의 주파수 전 구간에서 저장 탄성률이 100 MPa 이하, 80 MPa 이하, 60 MPa 이하, 40 MPa 이하, 20 MPa 이하 또는 10 MPa 이하일 수 있고, 0.1 MPa 이상, 0.5 MPa 이상 또는 1.0 MPa 이상일 수 있다.
도 1 내지 도 4는 각각 본 출원의 제 1 내지 제 4 실시예의 광학 디바이스의 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 1은 제 1 외곽 기판(101), 제 1 접착제층(401), 제 1 편광자(501), 제 1 버퍼층(301), 액정셀(200), 제 2 버퍼층(302), 제 2 편광자(502), 제 2 접착제층(402) 및 제 2 외곽 기판(102)을 순차로 포함하는 광학 디바이스의 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 2는 제 1 외곽 기판(101), 제 1 접착제층(401), 제 1 버퍼층(301), 제 1 편광자(501), 제 3 접착제층(403), 액정셀(200), 제 4 접착제층(404), 제 2 편광자(502), 제 2 버퍼층(302), 제 2 접착제층(402) 및 제 2 외곽 기판(102)을 순차로 포함하는 광학 디바이스의 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 3은 제 1 외곽 기판(101), 제 1 접착제층(401), 제 1 버퍼층(301), 제 5 접착제층(405), 제 1 편광자(501), 제 3 접착제층(403), 액정셀(200), 제 4 접착제층(404), 제 2 편광자(502), 제 6 접착제층(406), 제 2 버퍼층(302), 제 2 접착제층(402) 및 제 2 외곽 기판(102)을 순차로 포함하는 광학 디바이스의 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 4는 제 1 외곽 기판(101), 제 1 접착제층(401), 제 1 버퍼층(301), 제 1 편광자(501), 제 3 접착제층(403), 액정셀(200), 제 4 접착제층(404), 제 2 편광자(502), 제 2 접착제층(402) 및 제 2 외곽 기판(102)을 순차로 포함하는 광학 디바이스의 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 5는 액정셀을 예시적으로 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 액정셀은 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, 액정셀을 외곽 기판과 합착하여 광학 디바이스를 제조할 때, 주름 등의 외관 불량을 감소 시킬 수 있다.
점착제층은 제 1 기재층의 내측면에 존재할 수 있다. 본 명세서에서, 액정셀에 포함되는 구성의 “내측면”은 액정층을 향하는 면을 의미할 수 있다.
점착제층은 광학적으로 투명할 수 있다. 상기 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 액정셀의 제조에 사용될 때, 점착제의 눌림이나 몰림 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, 백금 등의 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, R12SiO1/2로 표시되는 실록산 단위와 R12R2SiO1/2로 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.
액정셀의 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 분자의 유전율 이방성은 5 내지 25 범위 내일 수 있다.
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, 액정셀이 점착제층을 포함하더라도 외곽 기판의 합착 공정 시에 셀갭의 변동에 영향을 덜 받으므로, 액정셀의 구조적 안정성 및 품질의 균일성을 확보하기 위한 접착제층의 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 0.2 중량% 이상일 수 있다. 상기 이색성 염료의 함량은 구체적으로 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상 또는 3 중량 이상일 수 있다. 상기 이색성 염료의 함량의 상한은 예를 들어 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하 또는 5 중량% 이하일 수 있다. 액정층의 이색성 염료의 함량이 지나치게 적은 경우 목적하는 투과도 가변 특성을 발현하기 어려울 수 있고, 외곽 기판의 합착 공정 시에 발생할 수 있는 셀갭의 변동을 저감하기 위한 접착제층의 두께를 감소시키는데 불충분할 수 있다. 한편, 액정층의 이색성 염료의 함량이 지나치게 많은 경우 석출의 우려가 있다. 따라서, 이색성 염료의 함량은 상기 범위 내인 것이 유리할 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.
하나의 예시에서, 제 1 배향 상태는 트위스트 배향 상태일 수 있다. 즉, 액정층은 외부 에너지 인가를 통해 트위스트 배향 및 상기 트위스트 배향과 다른 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다.
하나의 예시에서, 액정층은 트위스트 배향 및 수직 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다. 하나의 예시에서, 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태일 수 있고, 전압이 인가된 상태에서 트위스트 배향 상태일 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 출원에 따르면 트위스트 배향 상태는 수평 배향 상태의 트위스트 배향 상태일 수 있다.
트위스트 배향 상태에서 액정층의 두께(d)와 피치(p)의 비율(d/p)은 20 이하일 수 있고, 하한은 0.5 이상일 수 있다. 트위스트 배향 상태에서 두께(d)와 피치(p)의 비율(d/p)이 상기 범위 내인 경우, 광학 디바이스는 편광자를 포함하지 않은 상태에서도 우수한 광 투과도 가변 특성을 나타낼 수 있다. 통상적으로 상기 비율 d/p가 0.7 이상이고, 2.5 미만인 경우, STN(Super Twisted Nematic) 모드로 호칭할 수 있고, 상기 비율 d/p가 2.5 이상인 경우, HTN(Highly Twisted Nematic) 구동 모드로 호칭할 수 있다.
액정층의 피치(p)는 Wedge cell을 이용한 계측 방법으로 측정할 수 있고, 구체적으로는 D. Podolskyy 등의 Simple method for accurate measurements of the cholesteric pitch using a "stripe-wedge Grandjean-Cano cell” (Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 2008, 789-791)에 기재된 방식으로 측정할 수 있다. 상기 비율(d/p)은, 액정층 내에 키랄 도펀트(chiral dopant)를 적정량 도입함으로써 달성할 수 있다.
액정층은 키랄 도펀트를 더 포함할 수 있다. 액정층이 키랄제를 포함하는 경우 트위스트 배향 상태를 구현할 수 있다. 액정층에 포함될 수 있는 키랄제(chiral agent 혹은 chiral dopant)로는, 액정성, 예를 들면, 네마틱 규칙성을 손상시키지 않고, 목적하는 회전(twisting)을 유도할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 액정 화합물에 회전을 유도하기 위한 키랄제는 분자 구조 중에 키랄리티(chirality)를 적어도 포함할 필요가 있다. 키랄제로는, 예를 들면, 1개 또는 2개 이상의 비대칭 탄소(asymmetric carbon)를 가지는 화합물, 키랄 아민 또는 키랄 술폭시드 등의 헤테로원자 상에 비대칭점(asymmetric point)이 있는 화합물 또는 크물렌(cumulene) 또는 비나프톨(binaphthol) 등의 축부제를 가지는 광학 활성인 부위(axially asymmetric, optically active site)를 가지는 화합물이 예시될 수 있다. 키랄제는 예를 들면 분자량이 1,500 이하인 저분자 화합물일 수 있다. 키랄제로는, 시판되는 키랄 네마틱 액정, 예를 들면, Merck사에서 시판되는 키랄 도판트 액정 S-811 또는 BASF사의 LC756 등을 사용할 수도 있다.
키랄 도펀트의 적용 비율은, 목적하는 상기 비율(d/p)을 달성할 수 있도록 선택된다. 일반적으로 키랄 도펀트의 함량(중량%)은 100/ HTP (Helixcal Twisting power) × 피치(p)(nm)의 수식으로 계산될 수 있다. 상기 HTP는 키랄 도펀트의 꼬임의 세기를 나타내며, 상기 방식을 참조하여 목적하는 피치를 고려하여 키랄 도펀트의 함량이 결정될 수 있다.
액정셀의 상부 기판은 제 1 기재층(10a)과 점착제층(10c) 사이에 제 1 전극층(10b)을 더 포함할 수 있다. 제 1 전극층(10b)은 제 1 기재층(10a)의 내측 면에 접할 수 있다. 점착제층(10c)은 제 1 전극층(10b)의 내측 면에 접할 수 있다. 액정셀의 하부 기판은 제 2 기재층(20a)과 스페이서(20c) 사이에 제 2 전극층(20b)을 더 포함할 수 있다. 제 2 전극층(20b)은 제 2 기재층(20a)의 내측 면에 접할 수 있다. 스페이서(20c)은 제 2 전극층(20b)의 내측 면에 접할 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.
액정셀의 하부 기판은 배향막(20d)을 더 포함할 수 있다. 상기 배향막(20d)는 스페이서(20c)의 상에 존재할 수 있다. 즉, 스페이서(20c)의 상면부 및/또는 측면부는 배향막과 접할 수 있다. 스페이서(20c)의 하부면은 제 2 전극층(20b)에 접할 수 있다. 상부 기판에 포함되는 점착제층은 액정 배향성을 가질 수 있기 때문에, 상부 기판은 배향막을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 제 1 전극층(10b)의 내측 면에는 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. 액정셀에서 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 액정셀의 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. 하나의 예시에서, 스페이서는 격벽 형상을 가질 수 있다. 스페이서가 격벽 형상을 갖는 경우 액정셀의 높이 유지와 액정셀의 물리적인 강성 향상 측면에서 유리할 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 액정셀에 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.
액정셀의 물성적 한계를 극복하고자 액정셀의 양면에 접착제층을 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 접착제층의 두께를 제어함으로써 상기 불량을 최소화할 수 있고, 광학 디바이스의 구조적 안정성 및 균일한 외관 특성을 확보할 수 있다.
하나의 예로서, 광학 디바이스에 포함되는 접착제층의 총 두께의 합이 200 ㎛ 이상일 수 있다. 접착제층의 총 두께의 합은 광학 디바이스에 포함되는 모든 접착제층, 예를 들어, 도 1의 구조인 경우 제 1 및 제 2 접착제층의 두께의 총합, 도 2 및 도 4의 구조인 경우 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 접착제층의 두께의 총합 또는 도 3의 구조인 경우 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 및 제 6 접착제층의 두께의 총 합을 의미할 수 있다. 접착제층의 총 두께가 상기 범위 내인 경우 외곽 기판의 합착 과정에서의 불량을 최소화함으로써, 광학 디바이스의 구조적 안정성 및 균일한 외관 특성을 확보할 수 있다. 상기 접착제층의 총 두께의 합은 구체적으로 500 ㎛ 이상, 1,000 ㎛ 이상, 1,500 ㎛ 이상 또는 2,000㎛ 이상일 수 있다. 상기 접착제층의 총 두께의 합은 예를 들어 약 6,000 ㎛ 이하, 5,000 ㎛ 이하, 4,000 ㎛ 이하 또는 3,000㎛ 이하일 수 있다. 접착제층의 총 두께가 지나치게 두꺼운 경우 광학 디바이스의 투과율 특성 등의 전기 광학적 특성을 저하시킬 수 있으므로 상기 범위 내인 것이 유리할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 6 접착제층은 각각 접착제층 1장의 단층 구조를 갖거나 또는 2장 이상의 서브 접착제층의 적층체일 수 있다. 서브 접착제층의 두께 및 개수는 목적하는 접착제층의 두께를 고려하여 제어될 수 있다. 하나의 예시에서, 1장의 단층 구조의 접착제층 또는 서브접착제층의 두께는 100㎛ 내지 500㎛ 범위 또는 300㎛ 내지 400㎛ 범위 내일 수 있다.
하나의 예로서, 제 1 내지 제 6 접착제층은 각각 영률(Young's modulus, E)이 0.1 MPa 내지 100 MPa 범위 내일 수 있다. 다른예로 제 1 내지 제 6 접착제층의 영률(E)은 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 접착제층들의 영률이 상기 범위 내인 경우 광학 디바이스의 우수한 내구성을 확보하는데 더욱 유리할 수 있다. 접착제층이 적어도 2장 이상의 서브접착제층의 적층체인 경우, 서브접착제층 각각이 상기 영률의 범위를 만족할 수 있다.
하나의 예로서, 제 1 내지 제 6 접착제층은 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, 600 ppm/K 이상, 700 ppm/K 이상 또는 약 800 ppm/K 이상일 수 있다. 접착제층의 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 접착제층들의 열팽창 계수가 상기 범위 내인 경우 광학 디바이스의 우수한 내구성을 확보하는데 더욱 유리할 수 있다. 접착제층이 적어도 2장 이상의 서브접착제층의 적층체인 경우, 서브접착제층 각각이 상기 열팽창 계수의 범위를 만족할 수 있다.
제 1 내지 제 6 접착제층은 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 접착제층은 각각 열가소성 폴리우레탄일 수 있다.
광학 디바이스는 액정셀의 측면을 둘러싸는 외곽층을 더 포함할 수 있다. 도 1은 상기 외곽층(600)을 포함하는 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다. 광학 디바이스에서, 액정셀의 상부 면적은 제 1 외곽 기판 또는 제 2 외곽 기판의 상부 면적보다 작을 수 있다. 또한, 액정셀의 상부 면적은 광학 디바이스에 포함되는 제 1 내지 제 6 접착제층들의 상부 면적보다 작을 수 있다. 하나의 예시에서, 액정셀은 제 1 외곽 기판과 제 1 편광자 사이에 위치하는 제 1 접착제층, 제 2 외곽 기판과 제 2 편광자 사이에 위치하는 제 2 접착제층 및 상기 외곽층에 의해 캡슐화되어 있을 수 있다. 본 출원에서 용어 캡슐화(encapsulation)는 접착제층과 외곽층으로 액정셀의 전면을 피복하는 것을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 제 1 접착제층과 제 2 접착제층의 사이에 다른 층이 존재하지 않는 경우 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층은 액정셀에 직접 접할 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 제 1 접착제층과 제 2 접착제층의 사이에 다른 층이 존재하지 않는 경우, 액정셀은 다른 층과 직접 접할 수 있다. 도 1의 구조에 따르면, 액정셀의 상부 면은 제 1 버퍼층(301)과 접하고 하부 면은 제 2 버퍼층(302)와 접하고 측면은 외곽층(600)과 접할 수 있다. 목적하는 구조에 따라서 예를 들면, 제 1 외곽 기판, 제 1 접착제층, 제 1 편광자, 액정셀, 제 2 편광자, 제 2 접착제층 및 제 2 외곽기판을 순차로 포함하고 액정셀의 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 열가소성 폴리우레탄(TPU; Thermoplastic Polyurethane) 접착제, 폴리아마이드 접착제, 폴리에스테르 접착제, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 접착제, 아크릴 접착제, 실리콘 접착제 또는 폴리올레핀 접착제를 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 외곽층은 접착제층과 동일한 재료로 형성될 수 있다.
본 출원은 또한 광학 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 광학 디바이스의 제조 방법은 제 1 외곽 기판, 제 1 접착제층, 제 1 편광자, 액정셀, 제 2 편광자, 제 2 접착제층, 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함하고, 제 1 기재층과 제 1 외곽 기판 사이에 위치하는 제 1 버퍼층을 더 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 액정셀의 측면을 둘러싸는 외곽층을 더 포함할 수 있다.
광학 디바이스가 상기 액정셀 및 편광자 이외의 다른 소자를 더 포함하는 경우, 상기 적층체는 상기 액정셀 및 편광자 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 접착제층의 종류에 따라 적절한 온도 및 압력 하에서 수행할 수 있다. 통상의 오토클레이브 공정의 온도는 약 80°C 이상, 90°C 이상 또는 100°C 이상이며, 압력은 2기압 이상이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 공정 온도의 상한은 약 200°C 이하, 190°C 이하, 180°C 이하 또는 170°C 이하 정도일 수 있고, 공정 압력의 상한은 약 10기압 이하, 9기압 이하, 8기압 이하, 7기압 이하 또는 6기압 이하 정도일 수 있다.
상기와 같은 광학 디바이스는 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 예를 들면, 선글라스나 AR(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 액정셀의 셀갭이 적절히 유지되고 상부 기판과 하부 기판의 우수한 부착력을 가지며, 외부 충격 시 발생하는 액정의 배향 틀어짐 현상에 의한 빛샘을 해결할 수 있다.
도 1은 본 출원의 제 1 실시예의 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다.
도 2는 본 출원의 제 2 실시예의 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다.
도 3은 본 출원의 제 3 실시예의 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다.
도 4는 본 출원의 제 4 실시예의 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다.
도 5는 본 출원의 액정셀을 예시적으로 나타낸다.
도 6은 비교예 1의 광학 디바이스를 예시적으로 나타낸다.
도 7a 내지 도 7e는 실시예 및 비교예에서 사용된 점착제층, 버퍼층 및 접착제층의 주파수에 대한 손실 탄성률을 나타낸다.
도 8a 내지 도 8e는 실시예 및 비교예에서 사용된 점착제층, 버퍼층 및 접착제층의 주파수에 대한 저장 탄성률을 나타낸다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
측정예 1. 저장 탄성률 및 손실 탄성률 측정
저장 탄성률 및 손실 탄성률은 TA사의 ARES G2, Rheometer를 사용하여 측정하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예에서 사용된 점착제층, 접착제층 및 버퍼층을 각각 원형 샘플(지름: 8 mm, 두께: 600 ㎛)로 제조하였다. 상기 원형 샘플에 대해 ARES G2의 평행 판(Al Plate)을 사용하여, 25℃ 온도에서 axial force가 50 gf(수직힘)이 되도록 설정한 후, 5%의 스트레인 조건에서 0.6 rad/s에서 100 rad/s까지 주파수를 변화시키면서(Frequency Sweep), 손실 탄성률 및 저장 탄성률을 측정하고, 그 결과를 도 7a 내지 도 7e 및 도 8a 내지 도 8e에 각각 나타내었다. 또한, 표 1에는 1 Hz 및 10 Hz 에서의 손실 탄성률 값 및 저장 탄성률 값을 기재하였다. 측정 장비에서 rad/sec 주파수에 대한 탄성률 값과 Hz 주파수에 대한 탄성률 값을 모두 얻을 수 있으며, 측정 장비의 수치 상 1Hz는 약 6.30957 rad/sec이고, 10 Hz는 약 63.0957 rad/sec이다.
실시예 1.
액정셀의 제조
제 1 기재층으로 두께가 약 100㎛이고, 가로×세로 면적이 300mm×300mm인 폴리카보네이트 필름(Keiwa社)을 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 1 Hz 주파수에서의 손실 탄성률은 906,687Pa이었다. 제 1 기재층, 제 1 전극층 및 점착제층의 조합을 상부 기판으로 호칭한다.
제 2 기재층으로 두께가 약 100㎛이고, 가로×세로 면적이 300mm×300mm인 폴리카보네이트 필름(Keiwa社)을 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 스페이서를 형성하였다. 허니콤을 구성하는 정육각형(폐도형)의 피치는 약 350 ㎛이고, 높이는 약 6 ㎛이며, 선폭은 약 30 ㎛이다. 상기 스페이서 상에 수직 배향막(Nissan社, 5661)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 합지함으로써 액정셀을 제조하였다. 상기 액정 조성물은 액정 화합물(JNC社, SHN-5011XX) 및 키랄 도펀트(HCCH社, S811)를 포함하며, 액정층의 피치(p)는 약 20㎛였다. 상기 액정셀은 초기 수직배향 상태인 RTN 모드 액정셀이다.
광학 디바이스 제조
제 1 외곽 기판, 제 1 접착제층, 제 1 편광자, 제 1 버퍼층, 상기 제조된 액정셀, 제 2 버퍼층, 제 2 편광자, 제 2 접착제층 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함하고, 액정셀의 측면을 둘러싸는 외곽층을 포함하는 적층체를 준비하였다. 제 1 외곽 기판에 비하여 제 2 외곽 기판이 중력 방향으로 배치하였다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판으로는 각각 두께가 약 3mm이고, 면적이 가로×세로=350mm×350mm인 평판 글라스를 사용하였다. 제 1 접착제층, 제 2 접착제층 및 외곽층은 각각 두께가 380㎛인 TPU층(Argotec社) 1층을 사용하였다. 상기 TPU층(Argotec社)의 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률은 1,485,510 Pa이었다. 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로는 각각 두께가 500㎛이고, 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률이 9,696 Pa인 OCA(Optical Clear Adhesive) 층 M1을 사용하였다.
상기 적층체에 약 110℃의 온도 및 약 2 기압의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 도 1의 구조의 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 2
실시예 1에 있어서, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로 각각 두께가 500㎛이고, 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률이 17,340 Pa인 OCA 층 M2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 3
실시예 1에 있어서, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로 각각 두께가 500㎛이고, 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률이 23,434 Pa인 OCA 층 M3를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 4
실시예 1에 있어서, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로 각각 두께가 500㎛이고, 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률이 46,158 Pa인 OCA 층 M4를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 5
실시예 1에 있어서, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로 각각 두께가 500㎛이고, 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률이 56,571 Pa인 OCA층 M5를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 6
실시예 1과 동일한 방법으로 액정셀을 제조하였다.
제 1 외곽 기판, 제 1 접착제층, 제 1 버퍼층, 제 1 편광자, 제 3 접착제층, 상기 제조된 액정셀, 제 4 접착제층, 제 2 편광자, 제 2 버퍼층, 제 2 접착제층 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함하는 적층체를 준비하였다. 제 1 외곽 기판에 비하여 제 2 외곽 기판이 중력 방향으로 배치하였다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판으로는, 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다.
제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 접착제층으로는 실시예 1의 제 1, 제 2 접착제층과 동일한 것을 사용하였다.
제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로는 각각 실시예 2와 동일한 OCA 층 M2를 500㎛의 두께로 사용하였다. 상기 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층은 각각 제 1 편광자의 외측 및 제 2 편광자의 외측에 상기 점착제층을 라미네이션함으로써 형성하였다.
상기 적층체에 약 110℃의 온도 및 약 2 기압의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 도 2의 구조의 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 7
실시예 6에 있어서, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로 각각 두께가 400㎛인 OCA 층 M2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 8
실시예 6에 있어서, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로 각각 두께가 300㎛인 OCA 층 M2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 9
실시예 6에 있어서, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로 각각 두께가 200㎛인 OCA 층 M2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 10
실시예 6에 있어서, 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층으로 각각 두께가 100㎛인 OCA 층 M2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 11
실시예 1과 동일한 방법으로 액정셀을 제조하였다.
제 1 외곽 기판, 제 1 접착제층, 제 1 버퍼층, 제 5 접착제층, 제 1 편광자, 제 3 접착제층, 상기 제조된 액정셀, 제 4 접착제층, 제 2 편광자, 제 6 접착제층, 제 2 버퍼층, 제 2 접착제층 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함하는 적층체를 준비하였다. 제 1 외곽 기판에 비하여 제 2 외곽 기판이 중력 방향으로 배치하였다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판으로는, 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다.
제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 및 제 6 접착제층으로는 각각 실시예 1의 제 1, 제 2 접착제층과 동일한 것을 사용하였다.
제 1 및 제 2 버퍼층으로 각각 실시예 3과 동일한 OCA 층 M3를 500㎛ 두께로 사용하였다. 상기 제 1 버퍼층 및 제 2 버퍼층은 각각 제 1 접착제층의 내측 및 제 2 접착제층의 내측에 상기 점착제층을 라미네이션함으로써 형성하였다.
상기 적층체에 약 110℃의 온도 및 약 2 기압의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 도 3의 구조의 광학 디바이스를 제작하였다.
실시예 12
실시예 1과 동일한 방법으로 액정셀을 제조하였다.
제 1 외곽 기판, 제 1 접착제층, 제 1 버퍼층, 제 1 편광자, 제 3 접착제층, 상기 제조된 액정셀, 제 4 접착제층, 제 2 편광자, 제 2 접착제층 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함하는 적층체를 준비하였다. 제 1 외곽 기판에 비하여 제 2 외곽 기판이 중력 방향으로 배치하였다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판으로는, 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다.
제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 접착제층으로는 각각 실시예 1의 제 1, 제 2 접착제층과 동일한 것을 사용하였다 제 1 버퍼층으로는 실시예 3과 동일한 OCA 층 M3를 500㎛ 두께로 사용하였다. 상기 제 1 버퍼층은 제 1 편광자의 외측에 상기 점착제층을 라미네이션함으로써 형성하였다.
상기 적층체에 약 110℃의 온도 및 약 2 기압의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 도 4의 구조의 광학 디바이스를 제작하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 방법으로 액정셀을 제조하였다.
제 1 외곽 기판, 제 1 접착제층, 제 1 편광자, 제 3 접착제층, 상기 제조된 액정셀, 제 4 접착제층, 제 2 편광자, 제 2 접착제층 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함하고, 액정셀의 측면을 둘러싸는 외곽층을 포함하는 적층체를 준비하였다. 제 1 외곽 기판에 비하여 제 2 외곽 기판이 중력 방향으로 배치하였다. 비교예 1은 제 1 및 제 2 버퍼층은 포함하지 않는다.
제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판으로는, 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다.
제 1 및 제 2 접착제층으로는 각각 1 Hz 주파수에서의 손실 탄성률이 1,485,510 Pa이고, 두께가 380㎛인 TPU층(Argotec社) 3층 적층한 것을 사용하였다. 제 3 및 제 4 접착제층으로는 각각 1 Hz 주파수에서의 손실 탄성률이 1,485,510 Pa이고, 두께가 380㎛인 TPU층(Argotec社) 1층을 사용하였다. 외곽층으로도 상기 TPU 층을 사용하였다.
상기 적층체에 약 110℃의 온도 및 약 2 기압의 압력으로 오토클레이브 공정을 수행하여 도 6의 구조의 광학 디바이스를 제작하였다.
평가예 1. Flicker amount 측정
실시예 1 내지 12 및 비교예 1의 광학 디바이스에 대하여 Flicker amount를 측정하여 빛샘을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 백라이트(back light) 상에 광학 디바이스를 위치시킨 후 CA-310(KONICA MINOLTA사의 휘도계)을 이용하여 flicker amount를 측정하였다. MIK21社의 K-9205 장비를 활용하여 300 g, 2Hz의 주기로 압력을 가하면서 투과도 변화의 최대 값을 읽음으로써 flicker amount를 측정하였다. Flicker amount가 작을수록 휘도 변화가 적은 것을 의미한다. 또한, 아래 표 1은 실시예 1 내지 12 및 비교예 1의 점착제층(G1), 접착제층(G2) 및 버퍼층(G3)의 저장 탄성률 및 손실 탄성률 값을 나타낸다. 실시예 1 내지 12는 비교예 1와 비교하여 Flicker amount가 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
구조 버퍼층
종류		 버퍼층
두께
(㎛)		 저장 탄성률 손실 탄성률 Flicker amount
1 Hz
(Pa)		 10 Hz
(Pa)		 1 Hz
(Pa)		 10 Hz
(Pa)
점착제층 G1 - - - 754,500 1,675,550 906,687 1,758,860 -
접착제층 G2 - - - 3,357,730 6,026,160 1,485,510 3,572,320 -
버퍼층 G3 실시예 1 도1 M1 500 50,529 66,592 9,696 18,516 10
실시예 2 도1 M2 500 47,321 81,368 17,340 52,562 39
실시예 3 도1 M3 500 91,702 136,496 23,434 63,011 54
실시예 4 도1 M4 500 85,669 175,953 46,158 139,368 95
실시예 5 도1 M5 500 112,736 229,298 56,571 203,589 145
실시예 6 도2 M2 500 47,321 81,368 17,340 52,562 37
실시예 7 도2 M2 400 47,321 81,368 17,340 52,562 42
실시예 8 도2 M2 300 47,321 81,368 17,340 52,562 45
실시예 9 도2 M2 200 47,321 81,368 17,340 52,562 49
실시예 10 도2 M2 100 47,321 81,368 17,340 52,562 73
실시예 11 도3 M3 500 91,702 136,496 23,434 63,011 60
실시예 12 도4 M3 500 91,702 136,496 23,434 63,011 80
비교예 1 - - - - - - 178
[부호의 설명]
101: 제 1 외곽 기판, 102: 제 2 외곽 기판, 200: 액정셀, 301: 제 1 버퍼층, 302: 제 2 버퍼층, 401, 제 1 접착제층, 402: 제 2 접착제층, 403: 제 3 접착제층, 404: 제 4 접착제층, 405: 제 5 접착제층, 406: 제 6 접착제층, 501: 제 1 편광자, 502: 제 2 편광자, 600: 외곽층, 10a: 제 1 기재층, 10b: 제 1 전극층, 10c: 점착제층, 20a: 제 2 기재층, 20b: 제 2 전극층, 20c: 스페이서, 20d: 배향막, 30: 액정층

Claims (15)

  1. 제 1 외곽 기판, 제 1 외곽 기판의 내측 면에 접하는 제 1 접착제층, 액정셀, 제 2 외곽 기판의 내측 면에 접하는 제 2 접착제층 및 제 2 외곽 기판을 순차로 포함하고,
    액정셀은 제 1 기재층 및 점착제층을 포함하는 상부 기판; 제 2 기재층 및 스페이서를 포함하는 하부기판; 및 상부 기판과 하부 기판 사이에 액정 화합물을 포함하는 액정층을 포함하고,
    제 1 기재층은 제 2 기재층에 비해 제 1 외곽 기판에 가깝게 배치되고,
    제 1 기재층과 제 1 외곽 기판 사이에 위치하는 제 1 버퍼층을 더 포함하는 광학 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 외곽 기판 및 제 2 외곽 기판은 각각 유리 기판인 광학 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서, 점착제층의 25℃ 온도 및 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률은 50,000 Pa 내지 2 MPa 범위 내인 광학 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 버퍼층의 25℃ 온도 및 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률은 1,000 Pa 내지 500,000 Pa 범위 내인 광학 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1 접착제층의 손실 탄성률 및 제 2 접착제층의 손실 탄성률은 각각 점착제층의 손실 탄성률에 비해 높은 광학 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 접착제층 및 제 2 접착제층의 25℃ 온도 및 1Hz 주파수에서의 손실 탄성률은 각각 1 MPa 내지 100 MPa 범위 내인 광학 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서, 제 1 버퍼층은 제 1 기재층의 외측 면에 접하거나 또는 제 1 접착제층의 내측 면에 접하는 광학 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서, 제 1 기재층의 외측 면에 접하는 제 3 접착제층 및 제 2 기재층의 외측 면에 접하는 제 4 접착제층을 더 포함하는 광학 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서, 제 1 외곽 기판과 액정셀 사이에 위치하는 제 1 편광자 및 제 2 외곽 기판과 액정셀 사이에 위치하는 제 2 편광자를 더 포함하는 광학 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서, 제 1 편광자의 외측 면에 접하는 제 5 접착제층 및 제 2 편광자의 외측 면에 접하는 제 6 접착제층을 더 포함하는 광학 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서, 제 2 기재층과 제 2 외곽 기판 사이에 위치하는 제 2 버퍼층을 더 포함하는 광학 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서, 액정층은 전압 미인가 시 수직 배향 상태로 존재하고, 전압 인가 시 트위스트 배향 상태로 존재하는 광학 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서, 상부 기판은 제 1 기재층과 점착제층 사이에 제 1 전극층을 더 포함하고, 하부 기판은 제 2 기재층과 스페이서 사이에 제 2 전극층을 더 포함하는 광학 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서, 상부 기판은 배향막을 포함하지 않고, 하부 기판은 배향막을 더 포함하는 광학 디바이스.
  15. 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 차체; 및 상기 개구부에 장착된 제 1 항의 광학 디바이스를 포함하는 자동차.
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