KR102230818B1 - 광학 디바이스의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 출원은 합착 과정에서 주름이 발생하는 것을 예방할 수 있는 광학 디바이스의 제조방법을 제공한다.

Description

광학 디바이스의 제조방법{Method for manufacturing optical device}

본 출원은 광학 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.

선루프는 통상적으로 차량의 천장에 존재하는 고정되거나 또는 가동(벤팅 또는 슬라이딩)하는 개구부(opening)를 의미하는 것으로, 빛 또는 신선한 공기가 차량의 내부로 유입되도록 하는 기능을 한다.

선루프는, 예를 들면, 소정의 가시광 투과율을 가지거나 가변적인 가시광 투과율을 가지는 광학 소자층을 유리 등의 투광성 기재층 사이에 삽입한 적층체를 사용하여 차량에 설치될 수 있다. 본 출원에서 용어 가시광은 약 400nm 내지 700nm 범위의 파장의 광을 의미할 수 있다. 본 출원에서 용어 가시광 투과율은 상기 가시광에 해당하는 어느 하나의 파장에 대한 투과율일 수도 있고, 상기 가시광 영역의 전체 광에 대한 투과율의 평균을 의미할 수도 있다. 상기 예시에서 투광성 기재층 사이에 광학 소자층을 삽입하기 위하여 핫멜트형 접착제를 투광성 기재층과 광학 소자층 사이에 배치시키고, 열을 인가하여 투광성 기재층 사이에 광학 소자층이 삽입된 선루프용 광학 디바이스를 제조할 수 있다.

그러나, 열을 인가하여 합착하는 과정에서 적층체의 온도 균일도 차이에 의해 접착제와 투광성 기재층의 계면에서 주름이 발생하여, 외관상 미감이 떨어지는 문제점이 있다.

본 출원은 광학 디바이스의 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공된다. 첨부된 도면에서, 각 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위해 두께는 확대하여 나타낸 것일 수 있고, 도면에 표시된 두께, 크기 및 비율 등에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

본 출원은 광학 디바이스의 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 예시적인 본 출원의 광학 디바이스의 제조방법의 적층체를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 것처럼, 상기 적층체는 순차로 적층된 제 1 투광성 기재층(160), 제 1 접착제층(150), 광학 소자층(142), 제 2 접착제층(130) 및 제 2 투광성 기재층(120)을 포함하는 적층체에 열을 인가하면서 상기 적층체의 두께 방향으로 압력을 가하여 상기 적층체를 합착하는 단계를 포함한다. 상기와 같이 적층된 적층체에 열을 인가함으로써, 대향 배치되어 있는 제 1 및 제 2 투광성 기재층의 사이에서 접착제층에 의해서 캡슐화되어 있는 광학 소자층을 포함하는 광학 디바이스를 제조할 수 있다.

본 출원에서 용어 투광성은 가시광에 대한 직진광 투과율이 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상 또는 약 80% 이상인 것을 지칭할 수 있다. 상기 투과율은 직진광 투과율일 수 있다. 본 출원에서 용어 직진광 투과율은 소정 방향으로 어떤 물체에 입사한 광 대비 상기 입사 방향과 동일한 방향으로 상기 물체를 투과한 광(직진광)의 비율일 수 있다. 일 예시에서 상기 투과율은, 투광성 기재층의 표면 법선과 평행한 방향으로 입사한 광에 대하여 측정한 결과(법선광 투과율)일 수 있다.

상기 합착공정에서, 제 1 및 제 2 투광성 기재층 중 적어도 하나의 기재층의 외측에 상기 투광성 기재층에 비해서 높은 열전도도를 가지는 공정 기재층이 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시한 것과 같이 제 1 투광성 기재층(160)의 외측에 상기 제 1 투광성 기재층(160)에 비해서 높은 열전도도를 가지는 공정 기재층(170)이 배치될 수 있다. 본 출원에서 용어 투광성 기재층의 외측은 적층체를 구성하는 제 1 및 2 투광성 기재층의 사이가 아닌 위치를 의미할 수 있으며, 바람직하게는, 제 1 또는 2 투광성 기재층의 광학 소자층과 인접한 면의 반대면측에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 도 1을 참고하면, 공정 기재층(170)이 제 1 투광성 기재층(160)과 제 2 투광성 기재층(120)의 사이가 아닌 위치인, 제 1 투광성 기재층(160)의 광학 소자층(142)과 인접한 면의 반대면측에 위치하므로, 상기 공정 기재층(170)은 제 1 투광성 기재층(160)의 외측에 위치한다고 할 수 있다. 도 1에서는 제 1 투광성 기재층(160)의 외측에 위치하는 공정 기재층(170)이 제 1 투광성 기재층(160)과 접하여 있으나, 제 1 투광성 기재층(110)과 공정 기재층(170) 사이에는 도 1에 도시하지 않은 다른 층이 위치할 수도 있다.

본 출원의 광학 디바이스의 제조방법은 상기와 같은 열전도도를 가지는 공정 기재층을 제 1 및 제 2 투광성 기재층 중 적어도 하나의 기재층의 외측에 배치한 후에 열을 인가함으로써, 열이 인가되는 동안 접착제층의 위치에 따른 온도 편차를 가능한 작게 하여 합착 공정동안 온도 불균일에 의해 주름이 발생하는 것을 예방할 수 있다.

상기 공정 기재층은 제 1 및 제 2 투광성 기재층 중 적어도 하나의 기재층의 외측에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 제 1 및 제 2 투광성 기재층 모두의 외측에 위치하여 합착 과정에서 발생할 수 있는 주름 억제력을 극대화시킬 수 있다.

상기 적층체의 공정 기재층(110, 170)은 제 1 및 2 투광성 기재층(120, 160)보다 열전도도가 우수하여 합착 과정에서 발생할 수 있는 주름을 예방할 수 있어야 하므로, 열전도도 값이 제 1 및 2 투광성 기재층보다 커야 한다. 공정 기재층의 열전도도는, 예를 들면, 하한이 5W/mK 이상 또는 10W/mK 이상일 수 있다. 열전도도의 하한이 상기 범위를 만족할 경우, 합착 과정에서 발생할 수 있는 주름을 효과적으로 예방할 수 있다. 공정 기재층의 열전도도의 상한은 열전도도 값이 높을수록 합착 과정에서 주름을 예방하는 성능이 우수하므로 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 700W/mK 이하 또는 500W/mK 이하일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 물성 수치에 있어서 그 값이 온도 및/또는 압력에 따라 변화하는 것일 경우, 특별히 달리 규정하지 않는 한 사용된 물성 수치는 상온 및 상압에서의 수치일 수 있다.

용어 상온은 가온하거나 감온하지 않은 자연 그대로의 온도로서, 일반적으로 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도일 수 있다.

용어 상압은 특별히 줄이거나, 높이지 않은 자연 그대로의 압력으로서, 일반적으로 대기압과 같은 1기압 정도의 압력을 의미한다.

본 출원의 공정 기재층의 종류는 상술한 조건을 만족하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 공정 기재층의 종류는, 예를 들면, 스테인리스강 기재층, 알루미늄 기재층, 텅스텐 기재층, 철 기재층, 주철 기재층, 탄소강 기재층, 구리 기재층, 청동 기재층 또는 납 기재층일 수 있다.

상기 공정 기재층은, 예를 들면, 스테인리스강 기재층을 사용할 수 있다. 상기 스테인리스강은 오스테나이트계 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강, 마르텐사이트계 스테인리스강, 석출경화 마르텐사이트계 스테인리스강, 듀플렉스계 스테인리스강일 수 있다.

상기 공정 기재층은, 바람직하게는, 알루미늄 기재층을 사용할 수 있다. 알루미늄은 열전도도가 우수하여 합착시 발생할 수 있는 주름을 효과적으로 예방할 수 있으며, 냉간소성가공 및 절삭가공이 용이하므로 재단하기 쉽다는 장점이 있다.

본 출원의 공정 기재층의 두께는 적층체에 포함되는 투광성 기재층, 접착제층 및 광학 소자층의 두께 및 열을 인가하는 단계의 조건 및 열 인가 방법을 고려하여 결정할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 공정 기재층의 두께는, 예를 들면, 0.5mm 내지 50mm, 1mm 내지 25mm 또는 3mm 내지 8mm의 범위 내일 수 있다.

본 출원의 제 1 및 2 투광성 기재층은 상술한 투광성을 만족하는 것이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 제 1 및 2 투광성 기재층은, 예를 들면, 각각 독립적으로 소다석회 유리층, 납 유리층, 소다알루미나유리층, 알칼리붕규산 유리층 또는 붕규산 알루미나 유리층일 수 있다.

본 출원의 제 1 및 2 투광성 기재층의 두께는 합착된 적층체의 용도를 고려하여 결정할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 제 1 및 2 투광성 기재층의 두께는, 예를 들면, 1mm 내지 10mm 일 수 있다.

본 출원의 제 1 및 2 접착제층은 핫멜트형 접착제층일 수 있다. 상기 핫멜트형 접착제는, 예를 들면, 상온에서는 고체이고 열을 인가할 경우 용융, 냉각되면서 고화되어 접착력을 발휘하는 접착제를 지칭할 수 있다. 본 출원의 광학 디바이스의 제조방법에서는 투광성 기재층 사이에 광학 소자층을 삽입하기 위하여 투광성 기재층과 광학 소자층 사이에 핫멜트형 접착제층인 열가소성 접착제층을 배치하고, 열을 인가하여 적층체를 합착함으로써, 접착제층에 의해 캡슐화된 광학 소자층을 포함하는 광학 디바이스를 제조할 수 있다.

제 1 및 2 접착제층은 열을 인가하여 상기 제 1 및 2 투광성 기재층과 광학 소자층을 합착하고, 광학 소자층을 캡슐화할 수 있는 것이라면 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 제 1 및 2 접착제층은, 예를 들면, 각각 독립적으로 열가소성 폴리우레탄 접착제층, 열가소성 폴리아마이드 접착제층, 열가소성 폴리에스터 접착제층, 열가소성 폴리올레핀 접착제층 또는 에틸렌비닐아세테이트 접착제층일 수 있다.

상기 제 1 및 2 접착제층은 바람직하게는 열가소성 폴리우레탄 접착제층(TPU: thermoplastic polyurethane)일 수 있다. 열가소성 폴리우레탄을 사용할 경우, 합착에 의하여 내구성이 우수한 적층체를 제공할 수 있다.

제 1 및 2 접착제층의 두께는 합착에 의하여 제조되는 적층체의 용도에 따라서 결정할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 제 1 및 2 접착제층의 두께는, 예를 들면, 100μm 내지 900 μm, 100 μm 내지 800 μm, 또는 300 μm 내지 500 μm 의 범위 내일 수 있다.

본 출원의 광학 디바이스의 제조방법은, 접착제층이 광학 소자층의 상부면, 하부면 및 측면을 둘러싼 상태로 상기 광학 소자층을 캡슐화하고 있는 광학 디바이스의 제조방법일 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 및 2 접착제층은, 핫멜트형 접착제를 사용하여 형성될 수 있으므로, 적층체에 열을 인가하여 핫멜트형 접착제가 용융-냉각되는 과정에서 광학 소자층의 상부 및 하부에 적층된 제 1 및 2 접착제층이 광학 소자층의 측면을 둘러싸는 형태로 캡슐화가 이루어질 수 있다.

또 다른 예시에서, 광학 소자층의 상부면, 하부면 및 측면을 접착제층으로 캡슐화한 광학 디바이스를 제조하기 위하여, 열이 인가되는 적층체는 광학 소자층의 측면에 배치된 제 3 접착제층을 추가로 포함할 수 있다. 도 1을 참고하면, 예시적인 본 출원의 적층체는 광학 소자층(142)의 측면에 배치된 제 3 접착제층(140)을 추가로 포함할 수 있다. 적층체가 광학 소자층의 측면에 배치된 상기 제 3 접착제층을 포함함으로써, 적층체에 열이 인가될 경우 측면에 배치된 제 3 접착제층의 용융 및 냉각에 의하여 접착제층이 광학 소자층의 측면을 봉지하면서 광학소자층의 상부 및 하부에 위치한 접착제층 및/또는 투광성 기재층을 합착할 수 있다.

상기 제 3 접착제층을 구성하는 재료 및 두께 등에 관한 사항은, 상기 제 1 및 2 접착제층에 관한 부분에서 설명한 것과 동일하므로, 생략하기로 한다.

본 출원의 광학 소자층은 합착된 적층체의 용도에 따른 광학적인 특성을 부여할 수 있는 성질을 가진 것이면 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 본 출원의 광학 소자층은, 예를 들면, 제조된 광학 디바이스가 선루프에 사용될 수 있도록 입사된 가시광의 일부를 차광하거나, 가시광 투과율이 가변적인 광학 소자층일 수 있다.

상기 광학 소자층은, 예를 들면, 투과 모드와 차단 모드의 사이를 스위칭할 수 있는 광학 소자일 수 있다. 상기 투과 모드는 광학 디바이스의 가시광 투과율이 약 30% 이상, 약 35% 이상, 약 40% 이상 또는 약 50% 이상이 되도록 하는 광학 소자의 상태를 의미할 수 있다. 상기 차단 모드는 광학 디바이스의 가시광 투과율이 약 20% 이하, 약 15% 이하 또는 약 10% 이하가 되도록 하는 광학 소자의 상태를 의미할 수 있다. 상기 투과율은 상술한 직진광 투과율일 수 있다. 상기 광학 소자는 또한, 상술한 투과 모드와 차단 모드 외에 다른 모드, 예를 들면, 상기 투과 및 차단 모드의 투과율의 사이의 임의의 투과율을 나타내는 모드나, 투과율이 위치에 따라 변화하면서 육안으로 투과율의 그라데이션이 관찰되는 모드도 구현할 수 있도록 설계될 수 있다.

이와 같은 모드간의 스위칭은 광학 디바이스가 능동 액정 소자를 포함함으로써 달성될 수 있다. 상기에서 능동 액정 소자는, 적어도 2개 이상의 광축의 배향 상태, 예를 들면, 제 1 및 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있는 액정 소자이다. 상기에서 광축은 액정 소자에 포함되어 있는 액정 화합물이 막대(rod)형인 경우에는 그 장축 방향을 의미할 수 있고, 원반(discotic) 형태인 경우에는 상기 원반 평면의 법선 방향을 의미할 수 있다. 예를 들어, 액정 소자가 어느 배향 상태에서 서로 광축이 방향이 다른 복수의 액정 화합물들을 포함하는 경우에 액정 소자의 광축은 평균 광축으로 정의될 수 있고, 이 경우 평균 광축은 상기 액정 화합물들의 광축의 벡터합을 의미할 수 있다.

상기와 같은 액정 소자에서 배향 상태는 에너지의 인가, 예를 들면, 전압의 인가에 의해 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 액정 소자는 전압의 인가가 없는 상태에서 상기 제 1 및 제 2 배향 상태 중에서 어느 한 배향 상태를 가지고 있다가 전압이 인가되면 다른 배향 상태로 스위칭될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 배향 상태 중 어느 한 배향 상태에서 상기 차단 모드가 구현되고, 다른 배향 상태에서 상기 투과 모드가 구현될 수 있다. 편의상 본 명세서에서는 상기 제 1 상태에서 차단 모드가 구현되는 것으로 기술한다.

상기 액정 소자는, 적어도 액정 화합물을 포함하는 액정층을 포함할 수 있다. 일 예시에서 상기 액정층은, 소위 게스트 호스트 액정층으로서, 액정 화합물과 이방성 염료를 포함하는 액정층일 수 있다.

상기 액정층은, 소위 게스트 호스트 효과를 이용한 액정층으로서, 상기 액정 화합물(이하, 액정 호스트라 칭할 수 있다)의 배향 방향에 따라 상기 이방성 염료가 정렬되는 액정층이다. 상기 액정 호스트의 배향 방향은 전술한 외부 에너지의 인가 여부에 따라 조절할 수 있다.

액정층에 사용되는 액정 호스트의 종류는 특별히 제한되지 않고, 게스트 호스트 효과의 구현을 위해 적용되는 일반적인 종류의 액정 화합물이 사용될 수 있다.

예를 들면, 상기 액정 호스트로는, 스멕틱 액정 화합물, 네마틱 액정 화합물 또는 콜레스테릭 액정 화합물이 사용될 수 있다. 일반적으로는 네마틱 액정 화합물이 사용될 수 있다. 용어 네마틱 액정 화합물은, 액정 분자의 위치에 대한 규칙성은 없지만, 모두 분자축 방향으로 질서를 가지고 배열할 수 있는 액정 화합물을 의미하고, 이러한 액정 화합물은 막대(rod) 형태이거나 원반(discotic) 형태일 수 있다.

이러한 네마틱 액정 화합물은 예를 들면, 약 40℃ 이상, 약 50℃ 이상, 약 60℃ 이상, 약 70℃ 이상, 약 80℃ 이상, 약 90℃ 이상, 약 100℃ 이상 또는 약 110℃ 이상 이상의 등명점(clearing point)를 가지거나, 상기 범위의 상전이점, 즉 네마틱상에서 등방상으로의 상전이점을 가지는 것이 선택될 수 있다. 일 예시에서 상기 등명점 또는 상전이점은 약 160℃ 이하, 약 150℃ 이하 또는 약 140℃ 이하일 수 있다.

상기 액정 화합물은, 유전율 이방성이 음수 또는 양수일 수 있다. 상기 유전율 이방성의 절대값은 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 유전율 이방성은 3 초과 또는 7 초과이거나, -2 미만 또는 -3 미만일 수 있다.

액정 화합물은 또한 약 0.01 이상 또는 약 0.04 이상의 광학 이방성(△n)을 가질 수 있다. 액정 화합물의 광학 이방성은 다른 예시에서 약 0.3 이하 또는 약 0.27 이하일 수 있다.

게스트 호스트 액정층의 액정 호스트로 사용될 수 있는 액정 화합물은 본 기술 분야의 전문가들에게 공지되어 있으며, 그들로부터 자유롭게 선택될 수 있다.

액정층은 상기 액정 호스트와 함께 이방성 염료를 포함한다. 용어 염료는, 가시광 영역, 예를 들면, 380 nm 내지 780 nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 이방성 염료는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다.

이방성 염료로는, 예를 들면, 액정 호스트의 정렬 상태에 따라 정렬될 수 있는 특성을 가지는 것으로 알려진 공지의 염료를 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 이방성 염료로는, 아조 염료 또는 안트라퀴논 염료 등을 사용할 수 있고, 넓은 파장 범위에서의 광 흡수를 달성하기 위해서 액정층은 1종 또는 2종 이상의 염료를 포함할 수도 있다.

이방성 염료의 이색비(dichroic ratio)는 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 이방성 염료는 이색비가 5 이상 내지 20 이하일 수 있다. 용어 이색비는, 예를 들어, p형 염료인 경우, 염료의 장축 방향에 평행한 편광의 흡수를 상기 장축 방향에 수직하는 방향에 평행한 편광의 흡수로 나눈 값을 의미할 수 있다. 이방성 염료는 가시광 영역의 파장 범위 내, 예를 들면, 약 380 nm 내지 780 nm 또는 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위 내에서 적어도 일부의 파장 또는 어느 한 파장 또는 전 범위에서 상기 이색비를 가질 수 있다.

액정층 내에서의 이방성 염료의 함량은 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 액정 호스트와 이방성 염료의 합계 중량을 기준으로 상기 이방성 염료의 함량은 0.1 내지 10 중량% 범위 내에서 선택될 수 있다. 이방성 염료의 비율은 목적하는 투과율과 액정 호스트에 대한 이방성 염료의 용해도 등을 고려하여 변경할 수 있다.

액정층은 상기 액정 호스트와 이방성 염료를 기본적으로 포함하고, 필요한 경우에 다른 임의의 첨가제를 공지의 형태에 따라 추가로 포함할 수 있다. 첨가제의 예로는, 키랄 도펀트 또는 안정화제 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 액정층은, 약 0.5 이상의 이방성도(R)를 가질 수 있다. 상기 이방성도(R)는 액정 호스트의 배향 방향(alignment direction)에 평행하게 편광된 광선의 흡광도(E(p)) 및 액정 호스트의 배향 방향에 수직으로 편광된 광선의 흡광도(E(s))로부터 하기 수학식에 따라 측정한다.

<이방성도 수식>

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

상기에서 사용되는 기준은 액정층내에 염료를 함유하지 않는 다른 동일한 장치이다.

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

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

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

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

상기 이방성도(R)는 다른 예시에서 약 0.55 이상, 0.6 이상 또는 0.65 이상일 수 있다. 상기 이방성도(R)는 예를 들면, 약 0.9 이하, 약 0.85 이하, 약 0.8 이하, 약 0.75 이하 또는 약 0.7 이하일 수 있다.

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

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

상기 액정층의 두께는 목적, 예를 들면, 목적하는 이방성도 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 일 예시에서 상기 액정층의 두께는, 약 0.01μm 이상, 0.05μm 이상, 0.1μm 이상, 0.5μm 이상, 1μm 이상, 1.5μm 이상, 2μm 이상, 2.5μm 이상, 3μm 이상, 3.5μm 이상, 4μm 이상, 4.5μm 이상, 5μm 이상, 5.5μm 이상, 6μm 이상, 6.5μm 이상, 7μm 이상, 7.5μm 이상, 8μm 이상, 8.5μm 이상, 9μm 이상 또는 9.5μm 이상일 수 있다. 이와 같이 두께를 제어함으로써, 투과 상태에서의 투과율과 차단 상태에서의 투과율의 차이가 큰 광학 디바이스, 즉 콘트라스트 비율이 큰 디바이스를 구현할 수 있다. 상기 두께는 두꺼울수록 높은 콘트라스트 비율의 구현이 가능하여 특별히 제한되는 것은 아니지만, 일반적으로 약 30 μm 이하, 25 μm 이하, 20 μm 이하 또는 15 μm 이하일 수 있다

상기와 같은 능동 액정층 또는 이를 포함하는 액정 소자는, 제 1 배향 상태와 상기 제 1 배향 상태와는 다른 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다. 상기 스위칭은, 예를 들면, 전압과 같은 외부 에너지의 인가를 통해 조절할 수 있다. 예를 들면, 전압 무인가 상태에서 상기 제 1 및 제 2 배향 상태 중에서 어느 한 상태가 유지되다가, 전압 인가에 의해 다른 배향 상태로 스위칭될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 배향 상태는, 일 예시에서, 각각 수평 배향, 수직 배향, 트위스트 네마틱 배향 또는 콜레스테릭 배향 상태에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 차단 모드에서 액정 소자 또는 액정층은, 적어도 수평 배향, 트위스트 네마틱 배향 또는 콜레스테릭 배향이고, 투과 모드에서 액정 소자 또는 액정층은, 수직 배향 또는 상기 차단 모드의 수평 배향과는 다른 방향의 광축을 가지는 수평 배향 상태일 있다. 액정 소자는, 전압 무인가 상태에서 상기 차단 모드가 구현되는 통상 차단 모드(Normally Black Mode)의 소자이거나, 전압 무인가 상태에서 상기 투과 모드가 구현되는 통상 투과 모드(Normally Transparent Mode)를 구현할 수 있다.

액정층의 배향 상태에서 해당 액정층의 광축이 어떤 방향으로 형성되어 있는 것인지를 확인하는 방식은 공지이다. 예를 들면, 액정층의 광축의 방향은, 광축 방향을 알고 있는 다른 편광판을 이용하여 측정할 수 있으며, 이는 공지의 측정 기기, 예를 들면, Jascp사의 P-2000 등의 polarimeter를 사용하여 측정할 수 있다.

액정 호스트의 유전율 이방성, 액정 호스트를 배향시키는 배향막의 배향 방향 등을 조절하여 상기와 같은 통상 투과 또는 차단 모드의 액정 소자를 구현하는 방식은 공지이다.

상기 액정 소자는, 대향 배치되어 있는 2장의 기재 필름과 상기 2장의 기재 필름의 사이에 존재하는 상기 능동 액정층을 포함할 수 있다.

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

기재 필름으로는, 예를 들면, 유리 등으로 되는 무기 필름 또는 플라스틱 필름이 사용될 수 있다. 플라스틱 필름으로는, TAC(triacetyl cellulose) 필름; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate) 필름; PE(polyethylene) 필름; PP(polypropylene) 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; DAC(diacetyl cellulose) 필름; Pac(Polyacrylate) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름, PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; PET(polyethyleneterephtalate) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름; PAR(polyarylate) 필름 또는 불소 수지 필름 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 기재 필름에는, 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.

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

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

본 명세서에서 정면 위상차(Rin)는 하기 수식 1로 계산되는 수치이고, 두께 방향 위상차(Rth)는 하기 수식 2로 계산되는 수치이며, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 정면 및 두께 방향 위상차의 기준 파장은 약 550 nm이다.

[수식 1]

정면 위상차(Rin) = d × (nx - ny)

[수식 2]

두께 방향 위상차(Rth) = d × (nz - ny)

수식 1 및 2에서 d는 기재 필름의 두께이고, nx는 기재 필름의 지상축 방향의 굴절률이며, ny는 기재 필름의 진상축 방향의 굴절률이고, nz는 기재 필름의 두께 방향의 굴절률이다.

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

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

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

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

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

기재 필름의 면상에 존재하는 도전층은, 능동 액정층에 전압을 인가하기 위한 구성으로서, 특별한 제한 없이 공지의 도전층이 적용될 수 있다. 도전층으로는, 예를 들면, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등이 적용될 수 있다. 본 출원에서 적용될 수 있는 도전층의 예는 상기에 제한되지 않으며, 이 분야에서 액정 소자에 적용될 수 있는 것으로 알려진 모든 종류의 도전층이 사용될 수 있다.

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

배향막은 능동 액정층에 포함되는 액정 호스트의 배향을 제어하기 위한 구성이고, 특별한 제한 없이 공지의 배향막을 적용할 수 있다. 업계에서 공지된 배향막으로는, 러빙 배향막이나 광배향막 등이 있고, 본 출원에서 사용될 수 있는 배향막은 상기 공지의 배향막이고, 이는 특별히 제한되지 않는다.

전술한 광축의 배향을 달성하기 위해서 상기 배향막의 배향 방향이 제어될 수 있다. 예를 들면, 대향 배치되어 있는 2장의 기재 필름의 각 면에 형성된 2개의 배향막의 배향 방향은 서로 약 -10도 내지 10도의 범위 내의 각도, -7도 내지 7도의 범위 내의 각도, -5도 내지 5도의 범위 내의 각도 또는 -3도 내지 3도의 범위 내의 각도를 이루거나 서로 대략 평행할 수 있다. 다른 예시에서 상기 2개의 배향막의 배향 방향은 약 80도 내지 100도의 범위 내의 각도, 약 83도 내지 97도의 범위 내의 각도, 약 85도 내지 95도의 범위의 각도 내 또는 약 87도 내지 92도의 범위 내의 각도를 이루거나 서로 대략 수직일 수 있다.

이와 같은 배향 방향에 따라서 능동 액정층의 광축의 방향이 결정되기 때문에, 상기 배향 방향은 능동 액정층의 광축의 방향을 확인하여 확인할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 액정 소자의 형태는 특별히 제한되지 않고, 광학 디바이스의 적용 용도에 따라서 정해질 수 있으며, 일반적으로는 필름 또는 시트 형태이다.

상기 적층체는 상기 능동 액정 소자와 함께 편광자를 추가로 포함할 수 있다. 상기 편광자는 제 1 및 제 2 투광성 기재층의 사이에 배치된다. 편광자를 포함하는 적층체는, 예를 들면, 도 1에 도시한 것처럼, 순차 적층된 상기 제 1 투광성 기재층(160), 상기 제 1 접착제층(150), 상기 광학 소자층(142), 상기 제 2 접착제층(130), 상기 편광자(141), 제 4 접착제층(143) 및 상기 제 2 투광성 기재층(120)을 포함하고, 상기 광학 소자층(142)의 측면에 배치된 상기 제 3 접착제층(140)을 포함할 수 있다. 상기와 같이 적층된 적층체를 합착할 경우, 광학소자층 및 편광자가 접착제층에 의하여 캡슐화된 광학 디바이스를 제조할 수 있다. 상기 예시에서, 적층체가 광학 소자층(142)과 편광자(141) 사이에 제 4 접착제층(143)을 포함함으로써, 상기 적층체에 열이 인가될 경우 제 4 접착제층에 의해 광학 소자층과 편광자가 합착될 수 있다. 상기 제 4 접착제층의 두께 및 종류 등에 관한 사항은, 상술한 제 1 및 2 접착제층에서 설명한 것과 동일하므로, 생략하기로 한다.

상기 편광자로는, 예를 들면, 흡수형 선형 편광자, 즉 일방향으로 형성된 광흡수축과 그와는 대략 수직하게 형성된 광투과축을 가지는 편광자를 사용할 수 있다.

상기 편광자는, 상기 능동 액정층의 제 1 배향 상태에서 상기 차단 상태가 구현된다고 가정하는 경우에 상기 제 1 배향 상태의 평균 광축(광축의 벡터함)과 상기 편광자의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도를 이루거나, 대략 수직이 되도록 광학 디바이스에 배치되어 있거나, 혹은 35도 내지 55도 또는 약 40도 내지 50도가 되거나 대략 45도가 되도록 광학 디바이스에 배치되어 있을 수 있다.

배향막의 배향 방향을 기준으로 할 때에, 전술한 것과 같이 대향 배치된 액정 소자의 2장의 기재 필름의 각 면상에 형성된 배향막의 배향 방향이 서로 약 -10도 내지 10도의 범위 내의 각도, -7도 내지 7도의 범위 내의 각도, -5도 내지 5도의 범위 내의 각도 또는 -3도 내지 3도의 범위 내의 각도를 이루거나 서로 대략 평행한 경우에 상기 2개의 배향막 중에서 어느 하나의 배향막의 배향 방향과 상기 편광자의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도를 이루거나, 대략 수직이 될 수 있다.

다른 예시에서 상기 2개의 배향막의 배향 방향이 약 80도 내지 100도의 범위 내의 각도, 약 83도 내지 97도의 범위 내의 각도, 약 85도 내지 95도의 범위의 각도 내 또는 약 87도 내지 92도의 범위 내의 각도를 이루거나 서로 대략 수직인 경우에는 2장의 배향막 중에서 상기 편광자에 보다 가깝게 배치된 배향막의 배향 방향과 상기 편광자의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 85도 내지 95도를 이루거나, 대략 수직이 될 수 있다. 예를 들면, 상기 액정 소자와 상기 편광자는 서로 적층된 상태에서 상기 액정 소자의 제 1 배향 방향의 광축(평균 광축)과 상기 편광자의 광 흡수축이 상기 관계가 되도록 배치될 수 있다.

일 예시에서 상기 편광자가 후술하는 편광 코팅층인 경우에는 상기 편광 코팅층이 상기 액정 소자의 내부에 존재하는 구조가 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 액정 소자의 기재 필름 중 어느 하나의 기재 필름과 능동 액정층의 사이에 상기 편광 코팅층이 존재하는 구조가 구현될 수 있다. 예를 들면, 기재 필름 상에 전술한 도전층, 상기 편광 코팅층 및 상기 배향막이 순차 형성되어 있을 수 있다.

본 출원의 광학 디바이스에서 적용될 수 있는 상기 편광자의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 편광자로는, 기존 LCD 등에서 사용되는 통상의 소재, 예를 들면, PVA(poly(vinyl alcohol)) 편광자 등이나, 유방성 액정(LLC: Lyotropic Liquid Cystal)이나, 반응성 액정(RM: Reactive Mesogen)과 이색성 색소(dichroic dye)를 포함하는 편광 코팅층과 같이 코팅 방식으로 구현한 편광자을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 상기와 같이 코팅 방식으로 구현된 편광자는 편광 코팅층으로 호칭될 수 있다. 상기 유방성 액정으로는 특별한 제한 없이 공지의 액정을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 이색성비(dichroic ratio)가 30 내지 40 정도인 유방성 액정층을 형성할 수 있는 유방성 액정을 사용할 수 있다. 한편, 편광 코팅층이 반응성 액정(RM: Reactive Mesogen)과 이색성 색소(dichroic dye)를 포함하는 경우에 상기 이색성 색소로는 선형의 색소를 사용하거나, 혹은 디스코팅상의 색소(discotic dye)가 사용될 수도 있다.

본 출원의 광학 디바이스는 상기와 같은 능동 액정 소자와 편광자를 각각 하나씩만 포함할 수 있다. 따라서, 상기 광학 디바이스는 오직 하나의 상기 능동 액정 소자만을 포함하고, 오직 하나의 편광자만을 포함할 수 있다.

본 출원의 광학 디바이스의 제조방법은 상기 적층체에 열을 인가하면서 상기 적층체의 두께 방향으로 압력을 가하여 상기 적층체를 합착하는 단계를 포함한다.

상기 합착 공정에서 상기 적층체에 열을 인가하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 핫멜트형 접착제를 이용한 합착 분야에서 공지된 방법에 의할 수 있다. 예를 들면, 상기 적층체를 오토클레이브 챔버에 넣고 승온시키는 방법을 이용할 수 있다.

상기 열을 인가하는 단계는, 예를 들면, 승온 단계, 항온 단계 및 감온 단계를 순차적으로 포함할 수 있다. 본 출원에서 승온 단계란 적층체의 외측의 온도를 상승시키는 단계를 의미하며, 항온 단계는 적층체의 외측의 온도를 일정하게 유지하는 단계를 의미하고, 감온 단계는 적층체의 외측의 온도를 하강시키는 단계를 의미할 수 있다. 상기 적층체 외측의 온도는, 예를 들면, 적층체의 외측에 존재하는 공기의 온도를 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 열을 인가하는 단계는 오토클레이브를 이용하여 수행될 수 있다. 구체적으로는, 오토클레이브의 챔버에 적층체를 넣고, 오토클레이브의 챔버의 온도가 상술한 승온, 항온 및 감온 단계에 따라 변화하도록 하여 적층체에 열을 인가할 수 있다.

상기 승온 단계에서 승온하는 시간은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 10분 내지 30분의 범위 내의 시간 동안 수행될 수 있다. 승온 단계는 상기 시간동안 상온에서 항온 단계에서 유지하고자 하는 소정의 온도로 일정한 속도로 온도를 상승시켜 수행될 수 있다.

상기 항온 단계에서 일정한 온도로 유지하는 시간은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 10분 내지 5시간의 범위 내의 시간 동안 수행될 수 있다. 항온 단계는, 예를 들면, 상기 시간동안 온도를 70°C 내지 200° C, 80°C 내지 150°C 또는 80°C 내지 120°C의 범위 내의 온도로 유지할 수 있다.

상기 합착하는 단계는, 500 내지 2,000mmHg, 500 내지 1,500mmHg 또는 500 내지 1,000mmHg의 압력 하에서 수행될 수 있다. 합착하는 단계가 소정 압력 하에서 수행된다는 것은, 적층체에 압력을 인가하기 전에 적층체가 놓이는 환경의 온도를 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 적층체는 750mmHg의 압력을 가지는 진공 백에 넣어진 후, 오토클레이브 챔버에서 열 및 압력이 인가될 수 있다.

상기 합착하는 단계에서 적층체에 인가되는 압력은, 1.5bar 내지 10bar, 1.5bar 내지 5bar 또는 1.5bar 내지 3bar의 범위 내일 수 있다. 합착하는 단계에서 적층체에 압력이 인가된다는 것은, 예를 들면, 상압 조건인 오토클레이브 챔버에 넣어진 적층체에 열을 인가하는 동안 승압된 챔버의 압력을 의미할 수 있다. 상기 적층체에 인가되는 압력은, 예를 들면, 상기 승온 단계, 상기 항온 단계 및 상기 감온 단계 동안 상기 압력 범위 내이거나, 상기 단계 중 어느 한 단계 동안 상기 압력 범위 내일 수 있다.

본 출원의 광학 디바이스의 제조 방법은 상기 구성 외에도 필요한 임의 구성을 추가로 포함하는 광학 디바이스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 본 출원의 광학 디바이스의 제조 방법은 위상차층, 광학 보상층, 반사 방지층, 하드코팅층 등의 공지의 구성을 적절한 위치에 포함하고 있는 광학 디바이스를 제공할 수 있다.

본 출원의 광학 디바이스의 제조 방법에 의해 제조된 광학 디바이스는 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 예를 들면, 선글라스나 AR(Argumented Reality) 또는 VR(Virtual Reality)용 아이웨어(eyewear) 등의 아이웨어류, 건물의 외벽이나 차량용 선루프 등에 사용될 수 있다.

하나의 예시에서 상기 광학 디바이스는, 그 자체로서 차량용 선루프일 수 있다.

예를 들면, 적어도 하나 이상의 개구부가 형성되어 있는 차체를 포함하는 자동차에 있어서 상기 개구부에 장착된 상기 광학 디바이스 또는 차량용 선루프를 장착하여 사용될 수 있다.

본 출원은 열가소성 접착제층의 주름을 예방할 수 있는 적층체의 합착방법을 제공한다.

도 1은 본 출원의 광학 디바이스의 제조방법을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 3은 합착 공정에서 온도가 측정된 위치를 나타내는 그림이다.

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

실시예 1.

도 1에 나타난 것처럼, 제 1 투광성 기재층(160), 제 1 접착제층(150), 광학 소자층(142), 편광자(142), 제 2 접착제층(130) 및 제 2 투광성 기재층(120)을 순차 적층하고, 상기 광학 소자층(142)의 측면에 또한 접착제층(140)을 배치하여 적층체를 제조하였다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 투광성 기재층(120, 160)의 각각의 외측에는 공정 기재층(110, 170)을 적층하였다.

상기에서 제 1 투광성 기재층으로는, 두께가 약 8cm인 소다라임 글래스를 사용하였으며, 제 2 투광성 기재층으로는 두께가 약 8cm인 강화유리 글래스를 사용하였다.

공정 기재로는 두께가 약 5mm 정도인 알루미늄 금속판을 사용하였다.

상기에서 소다라임 글래스, 강화 유리 글래스 및 알루미늄 금속판 각각의 열전도도는, 각각 약 1.0W/mK, 약 1.1W/mK 및 약 126W/mK 정도였다.

한편, 접착제층으로는 두께가 380μm인 시트상의 열가소성 폴리우레탄(TPU: thermoplastic polyurethane, Covestro社의 TPU)을 사용하였다.

또한, 상기에서 광학 소자층으로는 능동 액정 소자를 사용하였고, 편광자로는, 공지의 PVA(poly(vinyl alcohol))계 흡수형 편광자를 적용하였다. 상기 능동 액정 소자는, 표면에 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층과 배향막이 순차 형성된 2장의 COP(cycloolefin polymer) 필름의 사이에 게스트 호스트층이 형성된 것을 사용하였다. 상기 능동 액정 소자의 셀갭은 약 12μm 정도로 하였고, 게스트 호스트층으로는, 액정 화합물 호스트로서 유전율 이방성이 약 -4.9 이고, 굴절률 이방성이 약 0.132 정도인 네마틱 액정과 이색성 염료로서, 이색비가 약 6.5 내지 8 정도인 흑색 염료가 98.7:1.3의 중량 비율(네마틱 액정:이색성 염료)로 혼합된 게스트 호스트 혼합물을 적용하여 형성하였다.

상기 적층체를 오토클레이브에 넣고, 진공 조건(750mmHg)에서 가압하여 합착하였다.

이 때, 온도 조건은, 승온 속도 약 5°C/분으로 온도를 상온(약 25°C)에서 약 100°C 정도까지 승온시키고, 상기 100°C의 온도를 약 100분 정도 유지한 후에 다시 약 -1.6°C/분의 감온 속도로 상온까지 쿨링하였다.

또한, 적층체에 인가되는 압력은 약 2 bar 정도로 제어하였다.

제조된 광학 디바이스를 육안으로 관찰한 결과, 단부에서의 주름이 관찰되지 않았다.

비교예 1.

공정 기재를 제 1 및 2 투광성 기재층의 외측에 배치하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 합착하였다.

제조된 광학 디바이스를 육안으로 관찰한 결과, 단부에서 심한 주름이 관찰되었다.

시험예 1. 온도변화 비교

실시예 1 및 비교예 1에서의 합착 과정에서의 부위별 온도 프로파일을 검토하였다. 구체적으로 도 2 및 3 에서 점선으로 표시된 부분에 각각 온도 측정 탐침(probe, 180)을 형성하고, 상기 승온, 항온 및 감온 과정에서의 부위별 온도 변화를 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1 내지 4에 나타내었다.

표 1 및 표 2를 통해 알 수 있는 것처럼, 알루미늄 금속판을 공정 기재층으로 사용하여 합착한 경우 승온, 항온 및 감온 과정에서 부위별 온도 편차가 약 5°C 이내로 유지되는 것을 알 수 있다. 반면, 표 3 및 4를 통해 알 수 있는 것처럼, 비교예 1의 경우 승온, 항온 및 감온 과정에서 부위별로 큰 온도 편차가 발생하고, 이러한 온도 편차에 의해 주름 등이 발생하는 것을 확인할 수 있다.

실시예 1 - 승온 및 항온 단계		시간(분)
		0	15	30	45	60	75
위치별 온도 (˚C)	center	18.6	30.3	49.6	65.6	75.8	83.6
	middle	17.9	30	50.6	68.7	76.2	83.5
	edge	18.8	32.6	54.2	68.4	78.3	85.1

실시예 1 - 감온단계		시간(분)
		0	15	30	45
위치별 온도 (˚C)	center	92.9	95.1	91.6	84.8
	middle	92.3	94.4	90.6	83.5
	edge	93.2	95	90.2	82.3

비교예 1 - 승온 및 항온 단계		시간(분)
		0	15	30	45	60	75
위치별 온도 (˚C)	center	17.8	31.4	55.8	71.5	82	88.5
	middle	18.1	33	58.5	74.4	84.5	90.8
	edge	19.2	36.4	65.9	82.5	91.3	95.8

비교예 1 - 감온 단계		시간(분)
		0	15	30	45	60
위치별 온도 (˚C)	center	96.6	94.2	84.6	70.7	56.4
	middle	97.6	94.6	84.3	69.5	54.7
	edge	99.9	95.4	82.5	65.5	49.3

Claims (18)

1. 대향 배치되어 있는 제 1 및 제 2 투광성 기재층의 사이에서 접착제층에 의해서 캡슐화되어 있는 광학 소자층을 포함하는 광학 디바이스의 제조 방법으로서,
   순차 적층된 상기 제 1 투광성 기재층, 제 1 접착제층, 상기 광학 소자층, 제 2 접착제층 및 상기 제 2 투광성 기재층을 포함하는 적층체에 열을 인가하면서 상기 적층체의 두께 방향으로 압력을 가하여 상기 적층체를 합착하는 단계를 포함하며,
   상기 합착 공정에서 제 1 및 제 2 투광성 기재층 중 적어도 하나의 기재층의 외측에 상기 투광성 기재층에 비해서 높은 열전도도를 가지는 공정 기재층을 배치한 상태로 상기 합착을 수행하는 광학 디바이스의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제층은, 상기 광학 소자층의 상부면, 하부면 및 측면을 둘러싼 상태로 상기 광학 소자층을 캡슐화하고 있는 광학 디바이스의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 적층체는 광학 소자층의 측면에 배치된 제 3 접착제층을 추가로 포함하는 광학 디바이스의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 2 투광성 기재층은 각각 독립적으로 소다석회 유리층, 납 유리층, 소다알루미나유리층, 알칼리붕규산 유리층 또는 붕규산 알루미나 유리층인 광학 디바이스의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 소자층은, 액정 호스트와 이방성 염료 게스트를 포함하고, 제 1 배향 상태와 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있는 능동 액정층을 가지는 능동 액정 소자층인 광학 디바이스의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 적층체는 제 1 및 제 2 투광성 기재층의 사이에 배치된 편광자를 추가로 포함하는 광학 디바이스의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 편광자는, 능동 액정층의 제 1 배향 상태의 평균 광축과 상기 편광자의 광흡수축이 이루는 각도가 80도 내지 100도 또는 35도 내지 55도의 범위 내가 되도록 배치되어 있는 광학 디바이스의 제조 방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 적층체는, 순차 적층된 상기 제 1 투광성 기재층, 상기 제 1 접착제층, 상기 광학 소자층, 상기 제 2 접착제층, 상기 편광자, 제 4 접착제층 및 상기 제 2 투광성 기재층을 포함하는 광학 디바이스의 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 적층체는 광학 소자층의 측면에 배치된 제 3 접착제층을 추가로 포함하는 광학 디바이스의 제조 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 접착제층은 열가소성 폴리우레탄 접착제층, 열가소성 폴리아마이드 접착제층, 열가소성 폴리에스터 접착제층, 열가소성 폴리올레핀 접착제층 또는 에틸렌비닐아세테이트 접착제층인 광학 디바이스의 제조 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 투광성 기재층 모두의 외측에 공정 기재층을 배치한 상태로 상기 합착을 수행하는 광학 디바이스의 제조 방법.
12. 제 1항에 있어서, 공정 기재층은 열전도도가 5W/mK 내지 500 W/mk의 범위 내인 광학 디바이스의 제조 방법.
13. 제 1항에 있어서, 공정 기재층은, 스테인리스강 기재층, 알루미늄 기재층, 텅스텐 기재층, 철 기재층, 주철 기재층, 탄소강 기재층, 구리 기재층, 청동 기재층 또는 납 기재층인 광학 디바이스의 제조 방법.
14. 제 1항에 있어서, 합착 공정에서 적층체에 열을 인가하는 단계는, 승온 단계, 항온 단계 및 감온 단계를 순차 포함하는 광학 디바이스의 제조 방법.
15. 제 14항에 있어서, 승온 단계는 10분 내지 30분의 범위 내의 시간 동안 수행되고, 항온 단계는 10분 내지 5시간의 범위 내의 시간 동안 수행되며, 감온 단계는 10분 내지 100분의 범위 내의 시간 동안 수행되는 광학 디바이스의 제조 방법.
16. 제 14 항에 있어서, 항온 단계에서 온도를 70°C 내지 200°C의 범위 내의 온도로 유지하는 광학 디바이스의 제조 방법.
17. 제 1 항에 있어서, 합착 공정은, 500 내지 2,000mmHg의 압력 하에서 수행하는 광학 디바이스의 제조 방법.
18. 제 1 항에 있어서, 합착 공정에서 적층체에 인가되는 압력은 1.5bar 내지 10bar의 범위 내인 광학 디바이스의 제조 방법.

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