(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置されている第１および第２高分子フィルム基板と前記高分子フィルム基板の間に存在し、液晶ホストおよび二色性染料ゲストを含む能動液晶層を有する能動液晶フィルム層を含み、
前記能動液晶層は、垂直配向状態とツイスト配向状態の間をスイッチングすることができ、
前記高分子フィルム基板は、それぞれ５５０ｎｍ波長の光に対する面内位相差が４，０００ｎｍ以上であり、
前記第１高分子フィルム基板および前記第２高分子フィルム基板のそれぞれは延伸高分子フィルム基板であり、
前記第１高分子フィルム基板および前記第２高分子フィルム基板のそれぞれの第１方向はＴＤ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向であり、前記第１高分子フィルム基板および前記第２高分子フィルム基板のそれぞれの第２方向はＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向であり、
前記第１高分子フィルム基板の第１方向と前記第２高分子フィルム基板の第１方向がなす角度が０度〜１０度の範囲内となるように配置されており、
第１および第２高分子フィルム基板のそれぞれは、第１および第２方向の両方と４０度〜５０度の範囲内の角度をなす第３方向での伸び率（Ｅ３）が前記第１方向での伸び率（Ｅ１）に比べて大きく、前記第３方向での伸び率（Ｅ３）と前記第２方向での伸び率（Ｅ２）の比率（Ｅ３／Ｅ２）が５以上であり、
前記伸び率Ｅ１〜Ｅ３は、試験片を、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍとなるようにカットして製造し、前記試験片の長さ方向の両終端の各１０ｍｍずつをテーピングして測定装備に固定した後に、常温（２５℃）で１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で力を加えることにより測定される、
光変調デバイス。
【請求項２】
ツイスト配向状態は水平ツイスト配向状態である、請求項１に記載の光変調デバイス。
【請求項３】
第１および第２高分子フィルム基板は、それぞれ一面に電極層が形成された電極フィルム基板であり、各前記電極層が対向するように第１および第２高分子フィルム基板が配置されている、請求項１または２に記載の光変調デバイス。
【請求項４】
第１および第２高分子フィルム基板は、ポリエステルフィルム基板である、請求項１から３のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項５】
第１および第２高分子フィルム基板のそれぞれの第１方向での伸び率が２０％以上であり、
前記伸び率は、試験片を、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍとなるようにカットして製造し、前記試験片の長さ方向の両終端の各１０ｍｍずつをテーピングして測定装備に固定した後に、常温（２５℃）で１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で力を加えることにより測定される、
請求項１から４のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項６】
前記第１高分子フィルム基板および前記第２高分子フィルム基板のそれぞれにおいて、第１方向における伸び率Ｅ１と前記第１方向と垂直をなす第２方向における伸び率Ｅ２との比率Ｅ１／Ｅ２が３以上であり、
前記伸び率Ｅ１及び前記伸び率Ｅ２は、試験片を、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍとなるようにカットして製造し、前記試験片の長さ方向の両終端の各１０ｍｍずつをテーピングして測定装備に固定した後に、常温（２５℃）で１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で力を加えることにより測定される、請求項１から５のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項７】
第１および第２高分子フィルム基板は、それぞれ第２方向での弾性率（ＹＭ２）と第１方向での弾性率（ＹＭ１）の比率（ＹＭ１／ＹＭ２）が１．５以上であり、
前記弾性率ＹＭ１及び前記弾性率ＹＭ２は、試験片を、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍとなるようにカットして製造し、前記試験片の長さ方向の両終端の各１０ｍｍずつをテーピングして測定装備に固定した後に、常温（２５℃）で１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で力を加えることにより測定される、請求項１から６のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項８】
第１方向での弾性率（ＹＭ１）が２〜１０ＧＰａの範囲内である、請求項７に記載の光変調デバイス。
【請求項９】
第１および第２高分子フィルム基板は、それぞれ第２方向での最大応力（ＭＳ２）と第１方向での最大応力（ＭＳ１）の比率（ＭＳ１／ＭＳ２）が１．５以上であり、
前記最大応力ＭＳ１及び前記最大応力ＭＳ２は、試験片を、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍとなるようにカットして製造し、前記試験片の長さ方向の両終端の各１０ｍｍずつをテーピングして測定装備に固定した後に、常温（２５℃）で１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で力を加えることにより測定される、請求項１から８のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項１０】
第１方向での最大応力（ＭＳ１）が１５０〜２５０ＭＰａの範囲内である、請求項９に記載の光変調デバイス。
【請求項１１】
ツイスト配向状態のねじれ角度が０度超過、３６０度以下である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光変調デバイス。
【請求項１２】
左目用レンズと右目用レンズ；および前記左目用レンズと右目用レンズを支持するフレームを含むアイウェアであって、
前記左目用レンズおよび右目用レンズはそれぞれ請求項１から１１のいずれか一項に記載の光変調デバイスを含む、アイウェア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は光変調デバイスに関するものである。
【０００２】
本出願は２０１７年４月２８日付韓国特許出願第１０−２０１７−００５４９６４号、２０１８年１月１１日付韓国特許出願第１０−２０１８−０００３７８３号、韓国特許出願第１０−２０１８−０００３７８４号、韓国特許出願第１０−２０１８−０００３７８５号、韓国特許出願第１０−２０１８−０００３７８６号、韓国特許出願第１０−２０１８−０００３７８７号、韓国特許出願第１０−２０１８−０００３７８８号、韓国特許出願第１０−２０１８−０００３７８９号、２０１８年１月１２日付韓国特許出願第１０−２０１８−０００４３０５号に基づいた優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【背景技術】
【０００３】
対向する二つの基板の間に液晶化合物などを含む光変調層を位置させた光変調デバイスは多様な用途に用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１（欧州特許出願公開第００２２３１１号明細書）には、液晶ホスト物質（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｈｏｓｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）と二色性染料ゲスト（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｄｙｅ  ｇｕｅｓｔ）の混合物を適用した、いわゆるＧＨセル（Ｇｕｅｓｔ  ｈｏｓｔ  ｃｅｌｌ）を光変調層として使用した透過率可変装置が知られている。
【０００５】
このようなデバイスにおいて、前記基板としては主に光学的等方性に優れ、寸法安定性などが優秀なガラス基板が使用されてきた。
【０００６】
光変調デバイスの用途は、ディスプレイ装置に限定されずにアイウェアやサンルーフなどのスマートウインドウなどに拡大され、デバイスの形態も平面に限定されずにフォールディング（Ｆｏｌｄｉｎｇ）の形態などの多様なデザインが適用され、いわゆるフレキシブルデバイスなどの必要性が台頭するにつれて光変調デバイスの基板としてガラス基板の代わりに高分子フィルム基板を適用しようとする試みがある。
【０００７】
高分子フィルム基板を適用する場合には、ガラス基板と類似する特性を確保するために、できるだけ光学的に等方性であり、いわゆるＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）およびＴＤ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向での物性差が小さいフィルム基板を適用することが有利であると知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本出願は光変調デバイスに関するものである。本出願では、光学的および機械的に非等方性の高分子フィルムを基板に適用して機械的物性と光学的物性がいずれも優秀な光変調デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書で角度を定義する用語のうち、垂直、平行、直交または水平などは、目的とする効果を損傷させない範囲での実質的な垂直、平行、直交または水平を意味し、前記垂直、平行、直交または水平の範囲は製造誤差（ｅｒｒｏｒ）または偏差（ｖａｒｉａｔｉｏｎ）等の誤差を含むものである。例えば、前記それぞれの場合は、約±１５度以内の誤差、約±１０度以内の誤差または約±５度以内の誤差を含むことができる。
【００１０】
本明細書で言及する物性のうち測定温度が該当物性に影響を及ぼす場合に、特に別途に規定しない限り、前記物性は常温で測定した物性である。
【００１１】
本明細書で用語常温は、特に加温されたり減温されていない状態での温度であって、約１０℃〜３０℃の範囲内のいずれか一温度、例えば、約１５℃以上、１８℃以上、２０℃以上または約２３℃以上であり、約２７℃以下の温度を意味し得る。また、特に別途に規定しない限り、本明細書で言及する温度の単位は℃である。
【００１２】
本明細書で言及する位相差および屈折率は、特に別途に規定しない限り約５５０ｎｍ波長の光に対する屈折率を意味する。
【００１３】
特に別途に規定しない限り、本明細書で言及する、ある二つの方向がなす角度は前記二つの方向がなす鋭角乃至鈍角のうち鋭角であるかまたは時計回り方向および反時計回り方向に測定された角度のうち小さい角度であり得る。したがって、特に別途に規定しない限り、本明細書で言及する角度は正数である。ただし、場合によって、時計回り方向または反時計回り方向に測定された角度間の測定方向を表示するために、前記時計回り方向に測定された角度および反時計回り方向に測定された角度のうちいずれか一つの角度を正数で表記し、他の一つの角度を負数で表記することもできる。
【００１４】
本明細書で能動液晶層または光変調層に含まれる液晶化合物は、液晶分子、液晶ホスト（二色性染料ゲストと共に含まれる場合）または単に液晶と呼称されることもある。
【００１５】
本出願は光変調デバイスに関するものである。用語光変調デバイスは、少なくとも２個以上の異なる光の状態間をスイッチングできるデバイスを意味し得る。前記で異なる光の状態は、少なくとも透過率および／または反射率が異なる状態を意味し得る。
【００１６】
前記光変調デバイスが具現できる状態の例としては、透過モード状態、遮断モード状態、高反射モード状態および／または低反射モード状態がある。
【００１７】
一例示において前記光変調デバイスは、少なくとも前記透過および遮断モード状態の間をスイッチングできるデバイスであるかあるいは前記高反射モードおよび低反射モード状態の間をスイッチングできるデバイスであり得る。
【００１８】
前記透過モード状態での光変調装置の透過率は、少なくとも２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上または８０％以上程度であり得る。また、前記遮断モード状態での光変調装置の透過率は、６０％以下、５５％以下、５０％以下、４５％以下、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下または５％以下であり得る。透過モードで透過率は高いほど有利であり、遮断モードでは透過率が低いほど有利であるため、前記透過モード状態の透過率の上限と遮断モード状態の透過率の下限は特に制限されず、一例示において前記透過モード状態の透過率の上限は約１００％であり、遮断モード状態での透過率の下限は約０％であり得る。
【００１９】
一方、一例示において前記透過モード状態と遮断モード状態の間をスイッチングできる光変調デバイスで前記透過モード状態での透過率と遮断モード状態での透過率の差（透過モード−遮断モード）は、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上または４０％以上であり得るか、９０％以下、８５％以下、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、５０％以下または４５％以下であり得る。
【００２０】
前記言及された透過率は、例えば、直進光透過率であり得る。直進光透過率は、前記デバイスに入射した光に対する前記入射方向と同一方向に透過した光の比率の百分率である。例えば、前記デバイスがフィルムまたはシート形態であれば、前記フィルムまたはシート表面の法線方向と平行な方向に入射した光のうち同様に前記法線方向と平行な方向に前記デバイスを透過した光の百分率を前記透過率と定義することができる。
【００２１】
前記高反射モード状態での光変調装置の反射率は、少なくとも１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上または４０％以上程度であり得る。また、前記低反射モード状態で光変調装置の反射率は、２０％以下、１５％以下、１０％以下または５％以下であり得る。高反射モードで反射率は高いほど有利であり、低反射モードでは反射率が低いほど有利であるため、前記高反射モード状態の反射率の上限と低反射モード状態の反射率の下限は特に制限されず、一例示において前記高反射モード状態での反射率は、約６０％以下、５５％以下または５０％以下であり得、低反射モード状態での反射率の下限は約０％であり得る。
【００２２】
一方、一例示において前記低反射モード状態と高反射モード状態の間をスイッチングできる光変調デバイスで前記高反射モード状態での反射率と低反射モード状態での反射率の差（高反射モード−低反射モード）は、５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上または４０％以上であり得るか、９０％以下、８５％以下、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、５０％以下または４５％以下であり得る。
【００２３】
前記言及された透過率および反射率は、それぞれ可視光領域、例えば、約４００〜７００ｎｍまたは約３８０〜７８０ｎｍ範囲内のいずれか一つの波長に対する透過率または反射率であるか、前記可視光領域全体に対する透過率または反射率であるか、前記可視光領域全体に対する透過率または反射率のうち最大または最小透過率または反射率であるか、前記可視光領域内の透過率の平均値または反射率の平均値であり得る。
【００２４】
本出願の光変調デバイスは、前記透過モード、遮断モード、高反射モードおよび低反射モード状態で選択されたいずれか一状態および異なる一状態の少なくとも２つ以上の状態間をスイッチングできるように設計され得る。必要であれば、前記状態の他に異なる状態、例えば、前記透過モードおよび遮断モード状態の中間透過率の状態、前記高反射モードおよび低反射モード状態の中間反射率の状態などを含むその他の第３の状態またはそれ以上の状態も具現され得る。
【００２５】
前記のような光変調デバイスのスイッチングは、外部信号の印加、例えば、電圧信号の印加の有無により調節することができる。例えば、電圧のような外部信号の印加がない状態で光変調デバイスは、前述した状態のうちいずれか一状態を維持してから、電圧が印加されると他の状態にスイッチングされ得る。印加される電圧の強度、周波数および／または形態を変更することによって、モードの状態を変更したり、あるいは前記第３の異なるモード状態を具現することもできる。
【００２６】
本出願の光変調デバイスは、基本的に対向配置された２個の基板と前記基板の間に位置した光変調層を有する光変調フィルム層を含むことができる。以下、便宜上前記対向配置された２個の基板のうちいずれか一つの基板を第１基板と呼称し、他の基板を第２基板と呼称することにする。
【００２７】
図１は本出願の例示的な光変調フィルム層の断面図であって、前記光変調フィルム層は、対向配置されている第１および第２高分子フィルム基板１１、１３および前記第１および第２高分子フィルム基板の間に存在する光変調層１２を含むことができる。
【００２８】
本出願の光変調デバイスでは、前記基板として高分子フィルム基板を適用する。前記光変調デバイスの基板はガラス層を含まなくてもよい。本出願では光学的に大きな非等方性を有し、また、機械的物性の側面でも非等方性である高分子フィルム基板を特定の関係に配置することによって、いわゆるレインボー現象などの光学的な欠陥がなく、機械的物性も優秀なデバイスを構成することができる。このような結果は、優秀な光学的物性を確保するためには光学的に等方性の基板が適用されなければならず、機械的物性が等方性の基板がデバイスの寸法安定性などの機械的物性の側面で有利であるという従来技術の常識に反する結果である。
【００２９】
本明細書において、前記光学的および機械的物性の側面で非等方性の高分子フィルム基板は、非対称基板または非対称高分子フィルム基板と呼称され得る。前記で高分子フィルム基板が光学的に非等方性とは、前述した面内位相差を有する場合であり、機械的物性の側面で非等方性とは、後述する物性を有する場合である。
【００３０】
以下、本明細書で言及する高分子フィルム基板の物性は、前記高分子フィルム基板自体の物性であるかあるいは前記高分子フィルム基板の一面に電極層が形成された状態での物性であり得る。この時、前記電極層は前記高分子フィルム基板が光学デバイスに含まれている状態で形成されている電極層であり得る。
【００３１】
本明細書で言及する各高分子フィルム基板の物性の測定は、本明細書の実施例の項目に記述した方式に沿って測定する。
【００３２】
一例示において、前記第１および第２高分子フィルム基板の面内位相差は、それぞれ約４，０００ｎｍ以上であり得る。
【００３３】
本明細書で面内位相差Ｒｉｎは、下記の数式１で計算された値を意味し得る。
【００３４】
［数式１］
Ｒｉｎ＝ｄ×（ｎｘ−ｎｙ）
【００３５】
数式１において、Ｒｉｎは面内位相差、ｄは高分子フィルム基板の厚さであり、ｎｘは高分子フィルム基板の面内遅相軸方向の屈折率、ｎｙは進相軸方向の屈折率であって、前記遅相軸方向と直交する面内方向の屈折率である。
【００３６】
前記第１および第２高分子フィルム基板の面内位相差は、それぞれ４，０００ｎｍ以上、５，０００ｎｍ以上、６，０００ｎｍ以上、７，０００ｎｍ以上、８，０００ｎｍ以上、９，０００ｎｍ以上、１０，０００ｎｍ以上、１１，０００ｎｍ以上、１２，０００ｎｍ以上、１３，０００ｎｍ以上、１４，０００ｎｍ以上または１５，０００ｎｍ以上程度であり得る。また、前記第１および第２高分子フィルム基板のそれぞれの面内位相差は、約５０，０００ｎｍ以下、約４０，０００ｎｍ以下、約３０，０００ｎｍ以下、２０，０００ｎｍ以下、１８，０００ｎｍ以下、１６，０００ｎｍ以下、１５，０００ｎｍ以下または１２，０００ｎｍ以下程度であり得る。
【００３７】
前記のような大きな位相差を有する高分子フィルムとしては、いわゆる高延伸ＰＥＴ（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））フィルムまたはＳＲＦ（Ｓｕｐｅｒ  Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍ）等として知られているフィルムが代表的に知られている。したがって、本出願で前記高分子フィルム基板は、例えば、ポリエステルフィルム基板であり得る。
【００３８】
前記のように極めて高い位相差を有するフィルムは業界に公知とされており、このようなフィルムは光学的に大きな非等方性はもちろん、製造過程での高延伸などによって機械的物性も大きな非対称性を示す。業界に公知とされている状態の前記高分子フィルム基板の代表的な例としては、ＰＥＴ（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））フィルムなどのようなポリエステルフィルムであり、例えば、Ｔｏｙｏｂｏ社から供給される商品名ＳＲＦ（Ｓｕｐｅｒ  Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍ）系列のフィルムがある。
【００３９】
特に制限されはしないが、前記それぞれの前記高分子フィルム基板の下記の数式２で計算される厚さ方向位相差値は約１，０００ｎｍ以下であり得る。
【００４０】
［数式２］
Ｒｔｈ＝ｄ×（ｎｚ−ｎｙ）
【００４１】
数式２において、Ｒｔｈは厚さ方向位相差、ｄは高分子フィルム基板の厚さであり、ｎｙおよびｎｚはそれぞれ高分子フィルム基板のｙ軸およびｚ軸方向の屈折率である。高分子フィルム基板のｙ軸は面内進相軸方向であり、ｚ軸方向は高分子フィルム基板の厚さ方向を意味する。
【００４２】
前記高分子フィルム基板はさらに、常温で気体透過度が０．００２ＧＰＵ未満であり得る。前記高分子フィルム基板の気体透過度は例えば、０．００１ＧＰＵ以下、０．０００８ＧＰＵ以下、０．００６ＧＰＵ以下、０．００４ＧＰＵ以下、０．００２ＧＰＵ以下または０．００１ＧＰＵ以下であり得る。高分子フィルム基板の気体透過度が前記範囲内である場合、外部気体によるボイド発生が抑制された耐久性が優秀な光変調デバイスを提供することができる。前記気体透過度の範囲の下限は特に制限されない。すなわち、気体透過度はその数値が小さいほど有利である。
【００４３】
一例示において前記それぞれの高分子フィルム基板は、面内の任意の第１方向での伸び率（Ｅ１）と前記第１方向と垂直をなす第２方向での伸び率（Ｅ２）の比率（Ｅ１／Ｅ２）が３以上であり得る。前記比率（Ｅ１／Ｅ２）は他の例示において、約３．５以上、４以上、４．５以上、５以上、５．５以上、６以上または６．５以上であり得る。前記比率（Ｅ１／Ｅ２）は他の例示において、約２０以下、１８以下、１６以下、１４以下、１２以下、１０以下、８以下または７．５以下であり得る。
【００４４】
本明細書で使用する用語高分子フィルム基板の第１方向、第２方向および第３方向は、前記フィルム基板の面内の任意の方向である。例えば、高分子フィルム基板が延伸高分子フィルム基板である場合、前記面内の方向は前記高分子フィルム基板のＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）およびＴＤ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向によって形成される面内の方向であり得る。一つの例示において、本明細書で記述する第１方向は高分子フィルム基板の遅相軸および進相軸方向のうちいずれか一つの方向であり、第２方向は遅相軸および進相軸方向のうち他の一方向であり得る。他の例示において前記第１方向は、高分子フィルム基板が延伸高分子フィルム基板である場合、ＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）およびＴＤ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向のうちいずれか一つの方向であり、第２方向はＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）およびＴＤ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向のうち他の一方向であり得る。
【００４５】
一つの例示において、本明細書で言及する高分子フィルム基板の第１方向は前記ＴＤ方向または遅相軸方向であり得る。
【００４６】
第１および第２高分子フィルム基板のそれぞれの前記第１方向での伸び率が１５％以上または２０％以上であり得る。前記伸び率は他の例示において、約２５％以上、３０％以上、３５％以上または４０％以上であり得るか、約１００％以下、９０％以下、８０％以下、７０％以下、約６０％以下、５５％以下、５０％以下または４５％以下であり得る。
【００４７】
一つの例示において前記第１および第２高分子フィルム基板のそれぞれは、前記第１および第２方向とそれぞれ４０度〜５０度の範囲内の角度または約４５度をなす第３方向での伸び率（Ｅ３）が前記第１方向（例えば、前述した遅相軸方向またはＴＤ方向）での伸び率（Ｅ１）に比べて大きく、前記第３方向での伸び率（Ｅ３）と前記第２方向での伸び率（Ｅ２）の比率（Ｅ３／Ｅ２）が５以上であり得る。
【００４８】
前記比率（Ｅ３／Ｅ２）は他の例示において、５．５以上、６以上、６．５以上、７以上、７．５以上、８以上または８．５以上であり得、約２０以下、１８以下、１６以下、１４以下、１２以下または１０以下であり得る。
【００４９】
前記で第３方向と第１または第２方向がなす角度は、前記第１方向と第３方向がなす角度のうち鋭角であり、第２方向と第３方向がなす角度の鋭角である。
【００５０】
前記で第１および第２高分子フィルム基板のそれぞれの前記第３方向での伸び率が３０％以上であり得る。前記伸び率は他の例示において、約３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上または５５％以上であり得るか、約８０％以下、７５％以下、７０％以下または６５％以下であり得る。
【００５１】
前記第１および第２高分子フィルム基板は、それぞれ前記第２方向での熱膨張係数（ＣＴＥ２）と前記第１方向（例えば、前述した遅相軸方向またはＴＤ方向）での熱膨張係数（ＣＴＥ１）の比率（ＣＴＥ２／ＣＴＥ１）が１．５以上であり得る。前記熱膨張係数（ＣＴＥ１、ＣＴＥ２）は、それぞれ４０℃〜８０℃の温度範囲内で確認される値である。前記比率（ＣＴＥ２／ＣＴＥ１）は、他の例示において、約２以上、約２．５以上、３以上または３．５以上や、１０以下、９以下、８以下、７以下、６以下、５以下または４以下であり得る。
【００５２】
前記第２方向での熱膨張係数（ＣＴＥ２）は、５〜１５０ｐｐｍ／℃の範囲内であり得る。前記熱膨張係数は、約１０ｐｐｍ／℃以上、１５ｐｐｍ／℃以上、２０ｐｐｍ／℃以上、２５ｐｐｍ／℃以上、３０ｐｐｍ／℃以上、３５ｐｐｍ／℃以上、４０ｐｐｍ／℃以上、４５ｐｐｍ／℃以上、５０ｐｐｍ／℃以上、約５５ｐｐｍ／℃以上、６０ｐｐｍ／℃以上、６５ｐｐｍ／℃以上、７０ｐｐｍ／℃以上、７５ｐｐｍ／℃以上または８０ｐｐｍ／℃以上や、１４０ｐｐｍ／℃以下、１３０ｐｐｍ／℃以下、１２０ｐｐｍ／℃以下、１００ｐｐｍ／℃以下、９５ｐｐｍ／℃以下、９０ｐｐｍ／℃以下、８５ｐｐｍ／℃以下、８０ｐｐｍ／℃以下、４０ｐｐｍ／℃以下、３０ｐｐｍ／℃以下または２５ｐｐｍ／℃以下であり得る。
【００５３】
前記第１および第２高分子フィルム基板は、それぞれ前記第２方向での弾性率（ＹＭ２）と前記第１方向（例えば、前述した遅相軸方向またはＴＤ方向）での弾性率（ＹＭ１）の比率（ＹＭ１／ＹＭ２）が１．５以上であり得る。前記比率（ＹＭ１／ＹＭ２）は、他の例示において、約２以上であるか、１０以下、９以下、８以下、７以下、６以下、５以下、４以下、３以下または２．５以下であり得る。
【００５４】
前記第１方向（例えば、前述した遅相軸方向またはＴＤ方向）での弾性率（ＹＭ１）は、約２〜１０ＧＰａの範囲内であり得る。前記弾性率（ＹＭ１）は、他の例示において、約２．５ＧＰａ以上、３ＧＰａ以上、３．５ＧＰａ以上、４ＧＰａ以上、４．５ＧＰａ以上、５ＧＰａ以上または５．５ＧＰａ以上であるか、約９．５ＧＰａ以下、９ＧＰａ以下、８．５ＧＰａ以下、８ＧＰａ以下、７．５ＧＰａ以下、７ＧＰａ以下、６．５ＧＰａ以下または６ＧＰａ以下でもよい。
【００５５】
前記弾性率は、いわゆるヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）であり、後述する実施例の方式に沿って測定する。
【００５６】
前記第１および第２高分子フィルム基板は、それぞれ前記第２方向での最大応力（ＭＳ２）と前記第１方向（例えば、前述した遅相軸方向またはＴＤ方向）での最大応力（ＭＳ１）の比率（ＭＳ１／ＭＳ２）が１．５以上であり得る。前記比率（ＭＳ１／ＭＳ２）は、他の例示において、約２以上であるか、１０以下、９以下、８以下、７以下、６以下、５以下、４以下、３以下または２．５以下であり得る。
【００５７】
前記第１方向（例えば、前述した遅相軸方向またはＴＤ方向）での最大応力（ＭＳ１）は、約８０〜３００ＭＰａの範囲内であり得る。前記最大応力（ＭＳ１）は、他の例示において、約９０ＭＰａ以上、約１００ＭＰａ以上、約１１０ＭＰａ以上、約１２０ＭＰａ以上、約１３０ＭＰａ以上、約１４０ＭＰａ以上、約１５０ＭＰａ以上、約１５５ＭＰａ以上、１６０ＭＰａ以上、１６５ＭＰａ以上、１７０ＭＰａ以上、１７５ＭＰａ以上または１８０ＭＰａ以上であるか、約３００ＭＰａ以下、約２９０ＭＰａ以下、約２８０ＭＰａ以下、約２７０ＭＰａ以下、約２６０ＭＰａ以下、約２５０ＭＰａ以下、約２４５ＭＰａ以下、２４０ＭＰａ以下、２３５ＭＰａ以下、２３０ＭＰａ以下、２２５ＭＰａ以下、２２０ＭＰａ以下、２１５ＭＰａ以下、２１０ＭＰａ以下、２０５ＭＰａ以下、２００ＭＰａ以下、１９５ＭＰａ以下または１９０ＭＰａ以下でもよい。
【００５８】
本出願の光変調デバイスにおいて、前記第１高分子フィルム基板の第１方向と前記第２高分子フィルム基板の第１方向がなす角度の絶対値は、０度〜１０度または０度〜５度の範囲内であるかあるいは前記第１方向は略互いに水平であり得る。前記第１方向は前述したように高分子フィルム基板の遅相軸方向またはＴＤ方向であり得る。
【００５９】
本出願では、前記のように光学的および機械的物性が非対称性の高分子フィルム基板を、前記のような特定の関係を有するように配置してデバイスを構成することによって、光学的物性および機械的物性を優秀に具現することができる。
【００６０】
このような効果が具現される理由は明確ではないが、少なくとも２個の高分子フィルム基板が有する大きな非対称性を類似するように調節し、さらに前記両者の非対称を特定軸を基準として対称を成すように配置することによって、等方性構造のフィルムの適用時と比べてより優秀な光学的および機械的物性のバランスが確保されるためであると推測される。
【００６１】
前記第１および第２高分子フィルム基板のそれぞれの厚さは特に制限されず、目的に合わせて適正範囲に設定することができる。通常前記厚さは約１０μｍ〜２００μｍの範囲内であり得る。
【００６２】
前述した通り、前記のような大きな光学的および機械的非対称性を有する高分子フィルムの代表的な例は、いわゆる高延伸ポリエステルフィルム等として知られている延伸ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルムであり、このようなフィルムは業界で容易に入手することができる。
【００６３】
通常、延伸ＰＥＴフィルムはＰＥＴ系樹脂を溶融／押出で除膜し、延伸して製造した１層以上の一軸延伸フィルムまたは除膜後に縦および横延伸して製造した１層以上の二軸延伸フィルムである。
【００６４】
ＰＥＴ系樹脂は、通常繰り返し単位の８０モル％以上がエチレンテレフタレートからなる樹脂を意味し、他のジカルボン酸成分とジオール成分を含むこともできる。他のジカルボン酸成分としては、特に限定されはしないが、例えばイソフタル酸、ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸、４，４'−ジカルボキシジフェニル、４，４'−ジカルボキシベンゾフェノン、ビス（４−カルボキシフェニル）エタン、アジピン酸、セバシン酸および／または１，４−ジカルボキシシクロヘキサンなどが挙げられる。
【００６５】
他のジオール成分としては、特に限定されはしないが、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオール、ビスフェノールＡのエチレンオキシド付加物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよび／またはポリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。
【００６６】
前記ジカルボン酸成分やジオール成分は、必要に応じて２種以上を組み合わせて使用することができる。また、ｐ−オキシ安息香酸などのオキシカルボン酸を併用してもよい。また、他の共重合成分として、少量のアミド結合、ウレタン結合、エーテル結合およびカーボネート結合などを含有するジカルボン酸成分、またはジオール成分を利用してもよい。
【００６７】
ＰＥＴ係樹脂の製造方法としては、テレフタル酸、エチレングリコールおよび／または必要に応じて他のジカルボン酸または他のジオールを直接重縮合させる方法、テレフタル酸のジアルキルエステルおよびエチレングリコールおよび／または必要に応じて他のジカルボン酸のジアルキルエステルまたは他のジオールをエステル交換反応させた後に重縮合させる方法、およびテレフタル酸および／または必要に応じて他のジカルボン酸のエチレングリコールエステルおよび／または必要に応じて他のジオールエステルを重縮合させる方法などが採用される。
【００６８】
それぞれの重合反応には、アンチモン系、チタン系、ゲルマニウム系またはアルミニウム系化合物を含む重合触媒、または前記複合化合物を含む重合触媒を使用することができる。
【００６９】
重合反応条件は使用される単量体、触媒、反応装置および目的とする樹脂の物性によって適切に選択することができ、特に制限されはしないが、例えば反応温度は通常約１５０℃〜約３００℃、約２００℃〜約３００℃または約２６０℃〜約３００℃である。また、反応圧力は通常大気圧〜約２．７Ｐａであり、反応後半には減圧側であり得る。
【００７０】
重合反応はジオール、アルキル化合物または水などの離脱反応物を揮発させることによって進行される。
【００７１】
重合装置は反応槽が一つのものでもよく、または複数の反応槽を連結したものでもよい。この場合、通常重合度により反応物は反応槽間を移送しながら重合される。また、重合後半に横型の反応装置を具備し、加熱／混錬しながら揮発させる方法を採用してもよい。
【００７２】
重合終了後の樹脂は、溶融状態で反応槽や横型の反応装置から放出された後、冷却ドラムや冷却ベルトなどで冷却・粉砕されたフレーク状の形態で、または押出機に導入されて紐状に押出された後、裁断されたペレット状の形態で得られる。また、必要に応じて固相重合を行って、分子量を向上させたり低分子量成分を減少させたりすることもできる。ＰＥＴ系樹脂に含まれ得る低分子量成分としては、環状３量体成分が挙げられるが、このような環状３量体成分の樹脂中での含量は通常５０００ｐｐｍ以下または３０００ｐｐｍ以下に調節される。
【００７３】
ＰＥＴ系樹脂の分子量は、フェノール／テトラクロロエタン＝５０／５０（重量比）の混合溶媒に樹脂を溶解させ、３０℃で測定した極限粘度で示したとき、通常０．４５〜１．０ｄＬ／ｇ、０．５０〜１０ｄＬ／ｇまたは０．５２〜０．８０ｄＬ／ｇの範囲である。
【００７４】
また、ＰＥＴ系樹脂は必要に応じて添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば潤滑剤、ブロッキング防止剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、耐光剤および耐衝撃性改良剤などが挙げられる。その添加量は光学物性に悪影響を及ぼさない範囲にすることが好ましい。
【００７５】
ＰＥＴ系樹脂はこのような添加剤の配合のために、および後述するフィルム成形のために、通常押出機によって組み立てられたペレット状で利用される。ペレットの大きさや形状は特に制限されはしないが、通常、高さ、直径がいずれも５ｍｍ以下である円柱状、球状または扁平な球状である。このようにして得られるＰＥＴ系樹脂はフィルム上で成形し、延伸処理することによって、透明で均質な機械的強度が高いＰＥＴフィルムにすることができる。その製造方法としては、特に限定されはしないが、例えば次に記載する方法が採用される。
【００７６】
乾燥させたＰＥＴ樹脂からなるペレットを溶融押出装置に供給し、融点以上に加熱して溶融させる。次に、溶融した樹脂をダイから押出、回転冷却ドラム上でガラス転移温度以下の温度となるように急冷して固化させ、実質的に非結晶状態の未延伸フィルムを得る。この溶融温度は使用されるＰＥＴ系樹脂の融点や押出機によって決定されるものであり、特に制限されはしないが、通常２５０℃〜３５０℃である。また、フィルムの平面性を向上させるためには、フィルムと回転冷却ドラムとの密着性を高めることが好ましく、静電印加密着法または液体塗布密着法が好ましく採用される。静電印加密着法とは、通常フィルムの上面側にフィルムの流れと直交する方向で線状電極を設置し、その電極に約５〜１０ｋＶ、の直流電圧を印加することによってフィルムに正電荷を提供し、それによって回転冷却ドラムとフィルムとの密着性を向上させる方法である。また、液体塗布密着法とは、回転冷却ドラムの表面全体または一部（例えばフィルムの両端部と接触する部分のみ）に液体を均一に塗布することによって、回転冷却ドラムとフィルムとの密着性を向上させる方法である。必要に応じて両者を併用してもよい。使用されるＰＥＴ系樹脂は、必要に応じて２種以上の樹脂、構造や組成が異なる樹脂を混合してもよい。例えば、ブロッキング防止剤としての粒状充填材、紫外線吸収剤または帯電防止剤などが配合されたペレットと、無配合のペレットを混合して利用することなどが挙げられる。
【００７７】
また、押出させるフィルムの積層数は、必要に応じて２層以上にしてもよい。例えば、ブロッキング防止剤への粒状充填材を配合したペレットと無配合のペレットを準備し、他の押出機から同一のダイに供給して「充填材配合／無配合／充填材配合」の２種３層からなるフィルムを押出させることなどが挙げられる。
【００７８】
前記未延伸フィルムはガラス転移温度以上の温度で通常、まず押出方向に縦延伸される。延伸温度は通常７０℃〜１５０℃、８０〜１３０℃または９０〜１２０℃である。また、延伸倍率は通常１．１〜６倍または２〜５．５倍である。延伸は１回で完了してもよく、必要に応じて複数回に分けて行ってもよい。
【００７９】
このようにして得られる縦延伸フィルムは、この後に熱処理を行うことができる。引き続き、必要に応じて弛緩処理を行ってもよい。この熱処理温度は通常、１５０℃〜２５０℃、１８０〜２４５℃または２００〜２３０℃である。また、熱処理時間は通常１〜６００秒間または１〜３００秒間または１〜６０秒間である。
【００８０】
弛緩処理の温度は通常９０〜２００℃または１２０〜１８０℃である。また、弛緩量は通常０．１〜２０％または２〜５％である。この弛緩処理の温度および弛緩量は、弛緩処理後のＰＥＴフィルムの１５０℃での熱収縮率が２％以下となるように、弛緩量および弛緩処理時の温度を設定することができる。
【００８１】
一軸延伸および二軸延伸フィルムを得る場合、通常縦延伸処理後に、または必要に応じて熱処理または弛緩処理を経た後に、テンターによって横延伸が行われる。この延伸温度は通常７０℃〜１５０℃、８０℃〜１３０℃または９０℃〜１２０℃である。また、延伸倍率は通常１．１〜６倍または２〜５．５倍である。この後、熱処理および必要に応じて弛緩処理を行うことができる。熱処理温度は通常１５０℃〜２５０℃または１８０℃〜２４５℃または２００〜２３０℃である。熱処理時間は通常１〜６００秒間、１〜３００秒間または１〜６０秒間である。
【００８２】
弛緩処理の温度は通常１００〜２３０℃、１１０〜２１０℃または１２０〜１８０℃である。また、弛緩量は通常０．１〜２０％、１〜１０％または２〜５％である。この弛緩処理の温度および弛緩量は、弛緩処理後のＰＥＴフィルムの１５０℃での熱収縮率が２％以下となるように、その弛緩量および弛緩処理時の温度を設定することができる。
【００８３】
一軸延伸および二軸延伸処理においては、横延伸後、ボーイングで代表されるような配向主軸の変形を緩和させるために、再度熱処理を行ったり延伸処理を行ったりすることができる。ボーイングによる配向主軸の延伸方向に対する変形の最大値は、通常４５度以内、３０度以内または１５度以内である。また、ここで延伸方向とは、縦延伸または横延伸における延伸方向をいう。
【００８４】
ＰＥＴフィルムの二軸延伸では、通常横延伸倍率の場合が縦延伸倍率より若干大きく行われ、この場合、延伸方向とは、前記フィルムの長さ方向に対して垂直方向をいう。また、一軸延伸では、通常前記したように横方向に延伸され、この場合、延伸方向とは、同様に長さ方向に対して垂直方向をいう。
【００８５】
また、配向主軸とは、延伸ＰＥＴフィルム上の任意の点での分子の配向方向をいう。また、配向主軸の延伸方向に対する変形とは、配向主軸と延伸方向との角度の差をさす。また、その最大値とは、長さ方向に対して垂直方向上での値の最大値をいう。
【００８６】
前記配向主軸の確認方向は公知であり、例えば位相差フィルム・光学材料検査装置ＲＥＴＳ（大塚電子（株）製造）または分子配向計ＭＯＡ（王子計測機器（株）製造）を利用して測定することができる。
【００８７】
本出願で使用される延伸ＰＥＴフィルムは、防眩性（ヘイズ）が付与されているものであり得る。防眩性を付与する方法は特に限定されはしないが、例えば前記原料樹脂中に無機微粒子または有機微粒子を混合してフィルム化する方法、前記フィルムの製造方法に準じて、片方に無機微粒子または有機微粒子が混合された層を有する未延伸フィルムから延伸フィルム化する方法、または延伸ＰＥＴフィルムの片方に、無機微粒子または有機微粒子を硬化性バインダー樹脂に混合してなる塗布液をコーティングし、バインダー樹脂を硬化して防眩層を設置する方法などが採用される。
【００８８】
防眩性を付与するための無機微粒子としては、特に限定されはしないが、例えばシリカ、コロイダルシリカ、アルミナ、アルミナゾル、アルミノシリケート、アルミナ−シリカ複合酸化物、カオリン、タルク、マイカ、炭酸カルシウムおよび燐酸カルシウムなどが挙げられる。また、有機微粒子としては、特に限定されはしないが、例えば架橋ポリアクリル酸粒子、メタクリル酸メチル／スチレン共重合体樹脂粒子、架橋ポリスチレン粒子、架橋ポリメチルメタクリレ−ト粒子、シリコン樹脂粒子およびポリイミド粒子などが挙げられる。このようにして得られる防眩性が付与された延伸ＰＥＴフィルムのヘイズ値は６〜４５％の範囲内であり得る。
【００８９】
前記防眩性が付与された延伸ＰＥＴフィルム上には、導電層、ハードコーティング層および低反射層などの機能層をさらに積層することができる。また、前記防眩層を構成する樹脂組成物として、これらのうちいずれか一つの機能を兼ね備える樹脂組成物を選択してもよい。
【００９０】
前記ヘイズ値は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ７１３６に準拠して、ヘイズ・透過率計ＨＭ−１５０（（株）村上色彩技術研究所製造）を利用して測定することができる。ヘイズ値の測定においては、フィルムの反りを防止するために、例えば光学的に透明な粘着剤を利用して防眩性付与面が表面となるようにフィルム面をガラス基板に接合させた測定サンプルを利用することができる。
【００９１】
本出願で使用される延伸ＰＥＴフィルムには、本出願の効果を妨げない限り、前記防眩層などの他に機能層を片方の面または両面に積層することができる。積層される機能層には、例えば導電層、ハードコーティング層、平滑化層、易活化層、ブロッキング防止層および易接着層などが挙げられる。
【００９２】
前述したＰＥＴフィルムの製造方法は本出願の高分子フィルム基板を得るための一つの例示的な方法であり、本出願で適用可能な高分子フィルム基板は前述した物性を有するのであれば、いかなる種類の市販品も使用され得る。
【００９３】
一つの例示において前記高分子フィルム基板は、一面に電極層が形成されているフィルム基板であり得る。このようなフィルム基板は電極フィルム基板と呼称され得る。前述した位相差や機械的物性などは前記電極層が形成されていない高分子フィルム基板に対するものであるか、前記電極フィルム基板に対するものであり得る。
【００９４】
電極フィルム基板である場合には、前記高分子フィルム基板の少なくとも一面にはそれぞれ電極層が形成されていて、前記各電極層が対向するように第１および第２高分子フィルム基板が配置されていてもよい。
【００９５】
前記電極層としては、公知の透明電極層が適用され得るが、例えば、いわゆる導電性高分子層、導電性金属層、導電性ナノワイヤー層またはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物層が前記電極層として使用され得る。その他にも透明電極層を形成できる多様な素材および形成方法が公知とされており、これを制限なく適用することができる。
【００９６】
また、前記高分子フィルム基板の一面、例えば、電極フィルム基板である場合に前記電極層の上部には配向膜が形成されていてもよい。配向膜としては公知の液晶配向膜が形成され得、所望のモードに応じて適用され得る配向膜の種類は公知である。
【００９７】
前述した通り、本出願で光変調フィルム層に含まれる光変調層は外部信号の印加の有無により光の透過度、反射度および／またはヘイズなどを可変できる機能性層である。このように外部信号の印加の有無などにより光の状態が変わる光変調層は、本明細書で能動光変調層であると呼称され得る。一例示において前記光変調層が液晶化合物を含む層である場合、前記光変調層は能動液晶層であると呼称され得るが、このとき能動液晶層は前記外部信号の印加によって前記能動液晶層内の液晶化合物を変更できる形態の液晶層を意味する。また、前記能動液晶層を含む光変調フィルム層は、能動液晶フィルム層であると呼称され得る。
【００９８】
本明細書で外部信号とは、光変調層内に含まれる物質、例えば光変調物質の挙動に影響を与え得る外部のすべての要因、例えば外部電圧などを意味し得る。したがって、外部信号がない状態とは、外部電圧などの印加がない状態を意味し得る。
【００９９】
本出願で光変調層の種類は前述した機能を有するものであれば特に制限されず、公知の光変調層を適用することができる。一例示において前記光変調層は液晶層であり得、対向配置された前記第１および第２高分子フィルム基板の間に液晶層を含む構造を本明細書では液晶セルとも呼称することができる。
【０１００】
例示的な光変調デバイスは気体透過度に対する優秀な耐久性を有することができる。一つの例示において、前記光変調デバイスは、６０℃の温度および８５％の相対湿度で保管時にボイド（ｖｏｉｄ）発生率が２０％以下であり得る。前記ボイド発生率はボイド発生の評価に使用された試料の個数に対するボイド発生試料の個数の％比率を意味し得る。他の一つの例示において、前記第１および第２高分子フィルム基板は１３０℃温度で１時間の間熱処理された基板であり得、このような高分子フィルム基板を含む光変調デバイスは、６０℃の温度および８５％の相対湿度で保管時，５００時間の間外部気体の流入によるボイドが発生しないこともできる。これは前述した通り、第１および第２高分子フィルム基板の横方向を互いに平行に配置することによって達成することができる。
【０１０１】
一例示において前記光変調層は、液晶分子（液晶ホスト）および二色性染料を含む能動液晶層であり得る。このような液晶層をゲストホスト液晶層（ＧＨＬＣ層；Ｇｕｅｓｔ  ｈｏｓｔ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｌａｙｅｒ）と呼称することができる。このような場合、前記光変調層を高分子フィルム基板の間に含む構造は能動液晶フィルム層と呼称することができる。本明細書で用語「ＧＨＬＣ層」は、液晶分子の配列に沿って二色性染料が共に配列され、二色性染料の整列方向と前記整列方向の垂直方向に対してそれぞれ非等方性光吸収特性を示すことができる層を意味し得る。例えば、二色性染料は光の吸収率が偏光方向によって変わる物質であって、長軸方向に偏光された光の吸収率が大きいとｐ型染料と呼称し、短軸方向に偏光された光の吸収率が大きいとｎ型染料であると呼称することができる。一つの例示において、ｐ型染料が使用される場合、染料の長軸方向に振動する偏光は吸収され、染料の短軸方向に振動する偏光は吸収が少ないため透過させることができる。以下、特に言及しない限り、二色性染料はｐ型染料と仮定するが、本出願で適用する二色性染料の種類は前記に制限されはしない。
【０１０２】
一例示において、ＧＨＬＣ層は能動型偏光子（Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）として機能することができる。本明細書で用語「能動型偏光子（Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）」は、外部作用の印加により非等方性光吸収を調節できる機能性素子を意味し得る。例えば能動ＧＨＬＧ層は、液晶分子および二色性染料の配列を調節することによって前記二色性染料の配列方向と平行な方向の偏光および垂直な方向の偏光に対する非等方性光吸収を調節することができる。液晶分子および二色性染料の配列は磁場または電場のような外部作用の印加によって調節され得るため、能動ＧＨＬＣ層は外部作用の印加により非等方性光吸収を調節することができる。
【０１０３】
前記液晶分子の種類および物性は本出願の目的を考慮して適切に選択され得る。
一つの例示において、前記液晶分子はネマティック（ｎｅｍａｔｉｃ）液晶またはスメクチック（ｓｍｅｃｔｉｃ）液晶であり得る。ネマティック液晶は棒状の液晶分子が位置に対する規則性はないが液晶分子の長軸方向に平行に配列されている液晶を意味し得、スメクチック液晶は棒状の液晶分子が規則的に並んで層をなした構造を形成し、長軸方向に規則性を有して平行に配列されている液晶を意味し得る。本出願の一実施例によると、前記液晶分子としてはネマティック液晶を使用することができる。
【０１０４】
一つの例示において、前記液晶分子は非反応性液晶分子であり得る。非反応性液晶分子は、重合性基を有さない液晶分子を意味し得る。前記で重合性基としては、アクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイル基、メタクリロイルオキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、ビニル基またはエポキシ基などが例示され得るが、これに制限されず、重合性基として知られている公知の官能基が含まれ得る。
【０１０５】
前記液晶分子の屈折率異方性は、目的とする物性、例えば、透過度可変特性を考慮して適切に選択され得る。本明細書で用語「屈折率異方性」とは、液晶分子の異常屈折率（ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）と正常屈折率（ｏｒｄｉｎａｒｙ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）の差を意味し得る。前記液晶分子の屈折率異方性は例えば０．０１〜０．３であり得る。前記屈折率異方性は０．０１以上、０．０５以上、０．０７以上、０．０９以上または０．１以上であり得、０．３以下、０．２以下、０．１５以下、０．１４以下または０．１３以下であり得る。液晶分子の屈折率異方性が前記範囲内である場合、透過度可変特性が優秀な光変調デバイスを提供することができる。一つの例示において、前記範囲内で液晶分子の屈折率が低いほど透過度可変特性が優秀な光変調デバイスを提供することができる。
【０１０６】
前記液晶分子の誘電率異方性は、目的とする液晶セルの駆動方式を考慮して正の誘電率異方性または負の誘電率異方性を有することができる。本明細書で用語「誘電率異方性」とは、液晶分子の異常誘電率（εｅ、ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、長軸方向の誘電率）と正常誘電率（εｏ、ｏｒｄｉｎａｒｙ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、短軸方向の誘電率）の差を意味し得る。液晶分子の誘電率異方性は例えば、±４０以内、±３０以内、±１０以内、±７以内、±５以内または±３以内の範囲内であり得る。液晶分子の誘電率異方性を前記範囲で調節すれば光変調素子の駆動効率の側面で有利であり得る。
【０１０７】
前記液晶層は二色性染料を含むことができる。前記染料はゲスト物質として含まれ得る。二色性染料は、例えば、ホスト物質の配向によって光変調デバイスの透過率を制御する役割を遂行できる。本明細書で用語「染料」とは、可視光領域、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍ波長の範囲内で少なくとも一部または全体範囲内の光を集中的に吸収および／または変形させることができる物質を意味し得、用語「二色性染料」は前記可視光領域の少なくとも一部または全体範囲で光の異方性吸収が可能な物質を意味し得る。
【０１０８】
前記二色性染料としては、例えば、いわゆるホストゲスト（ｈｏｓｔ  ｇｕｅｓｔ）効果によって液晶分子の整列状態に応じて整列され得る特性を有するものとして知られている公知の染料を選択して使用することができる。このような二色性染料の例としては、いわゆるアゾ染料、アントラキノン染料、メチン染料、アゾメチン染料、メロシアニン染料、ナフトキノン染料、テトラジン染料、フェニレン染料、クォータリレン染料、ベンゾチアジアゾール染料、ジケトピロロピロール染料、スクアレン染料またはピロメテン染料などがあるが、本出願で適用可能な染料は前記に制限されるものではない。このような染料としては、例えば、アゾ染料またはアントラキノン染料などで公知とされているが、これに制限されるものではない。
【０１０９】
前記二色性染料は、二色比（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｒａｔｉｏ）、すなわち二色性染料の長軸方向に平行な偏光の吸収を前記長軸方向に垂直な方向に平行な偏光の吸収で割った値が５以上、６以上または７以上である染料を使用することができる。前記染料は可視光領域の波長範囲内、例えば、約３８０ｎｍ〜７００ｎｍまたは約４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲内で少なくとも一部の波長またはいずれか一つの波長で前記二色比を満足することができる。前記二色比の上限は、例えば２０以下、１８以下、１６以下または１４以下程度であり得る。
【０１１０】
前記液晶層の二色性染料の含量は本出願の目的を考慮して適切に選択され得る。例えば、液晶層の二色性染料の含量は、０．１重量％以上、０．２５重量％以上、０．５重量％以上、０．７５重量％以上、１重量％以上、１．２５重量％以上または１．５重量％以上であり得る。液晶層の二色性染料の含量の上限は、例えば、５．０重量％以下、４．０重量％以下、３．０重量％以下、２．７５重量％以下、２．５重量％以下、２．２５重量％以下、２．０重量％以下、１．７５重量％以下または１．５重量％以下であり得る。液晶層の二色性染料の含量が前記範囲を満足する場合、透過度可変特性が優秀な光変調デバイスを提供することができる。一つの例示において、前記範囲内で二色性染料の含量が高いほど透過度可変特性が優秀な光変調デバイスを提供することができる。
【０１１１】
前記液晶層内で前記液晶分子と前記二色性染料の合計重量は、例えば、約６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上、９０重量％以上または９５重量％以上であり得、他の例示においては約１００重量％未満、９８重量％以下または９６重量％以下であり得る。
【０１１２】
前記液晶層は電圧印加の有無により配向状態を転換することができる。前記電圧は高分子フィルム基板に垂直な方向に印加され得る。
【０１１３】
一つの例示において前記液晶層は、垂直配向状態とツイスト配向状態の間をスイッチングできるように設計され得る。前記でツイスト配向状態は、いわゆる水平ツイスト配向であり得る。この時前記水平ツイスト方向は、液晶分子の方向軸が水平の状態でツイスティングされた状態であって、例えば、後述するようにツイスト方向の螺旋軸が液晶層の厚さ方向と略平行な場合であり得る。
【０１１４】
一つの例示において、前記液晶層は電圧未印加時にツイスト配向状態で存在することができ、電圧印加時に垂直配向状態で存在することができる。前記ツイスト配向状態でねじれ角度（Ｔｗｉｓｔｅｄ  ａｎｇｌｅ）は例えば０度超過〜３６０度以下の範囲内であり得る。
【０１１５】
例えば、前記ねじれ角度が前記範囲で約９０度以下である場合、このモードはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードと呼称することができる。本出願の一実施例によると、ＴＮモードで前記ねじれ角度は約１０度以上、約２０度以上、約３０度以上、約４０度以上、約５０度以上、約６０度以上、約７０度以上、約８０度以上または約９０度程度であり得る。
【０１１６】
他の例示において、前記ねじれ角度は前記範囲で約９０度超過であってもよく、この場合、このモードはＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードと呼称することができる。本出願の一実施例によると、ＳＴＮモードで前記ねじれ角度は、約１００度以上、約１１０度以上、約１２０度以上、約１３０度以上、約１４０度以上、約１５０度以上、約１６０度以上、約１７０度以上、約１８０度以上、約１９０度以上、約２００度以上、約２１０度以上、約２２０度以上、約２３０度以上、約２４０度以上、約２５０度以上、約２６０度以上、約２７０度以上、約２８０度以上、約２９０度以上、約３００度以上、約３１０度以上、約３２０度以上、約３３０度以上、約３４０度以上または約３５０度以上であるか、約２７０度または約３６０度であり得る。
【０１１７】
前記ツイスト配向の液晶層内で液晶分子は、光軸が仮想の螺旋軸に沿ってツイストされながら層をなして配向した螺旋形の構造を有することができる。前記液晶分子の光軸は液晶分子の遅相軸を意味し得、液晶分子の遅相軸は棒状の液晶分子の場合、長軸と平行であり得る。前記螺旋軸は液晶層の厚さ方向と平行するように形成されていてもよい。本明細書で液晶層の厚さ方向は、前記液晶層の最下部と最上部を最短距離で連結する仮想の線と平行な方向を意味し得る。一つの例示において前記液晶層の厚さ方向は高分子基板の面と垂直な方向に形成された仮想の線と平行な方向であり得る。本明細書でねじれ角度は、ツイスト配向液晶層で最も下部に存在する液晶分子の光軸と最も上部に存在する液晶分子の光軸がなす角度を意味する。
【０１１８】
前記垂直配向液晶層内で液晶分子は、光軸が液晶層の平面に対して垂直に配列された状態で存在することができる。例えば、前記液晶分子の光軸は、液晶層の平面に対して約７０度〜９０度、７５度〜９０度、８０度〜９０度または８５度〜９０度、好ましくは９０度の角度をなすことができる。前記垂直配向液晶層内で複数の液晶分子の光軸は互いに平行であり得、例えば、０度〜１０度、０度〜５度の範囲内または概略０度の角度をなすことができる。
【０１１９】
前記ツイスト配向液晶層で液晶層の厚さ（ｄ）とピッチ（ｐ）の比率（ｄ／ｐ）は、１以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、０．６以下、０．５以下、０．４以下、０．３以下または０．２以下であり得る。前記比率（ｄ／ｐ）が前記範囲から外れる場合、例えば、１超過の場合、フィンガードメイン（ｆｉｎｇｅｒ  ｄｏｍａｉｎ）が発生し得る。前記比率（ｄ／ｐ）は、例えば、０超過、０．１以上、０．２以上、０．３以上、０．４以上または０．５以上であり得る。前記で液晶層の厚さ（ｄ）は液晶セルのセルギャップ（ｃｅｌｌ  ｇａｐ）と同じ意味であり得る。
【０１２０】
前記ツイスト配向液晶層のピッチ（ｐ）は、Ｗｅｄｇｅ  ｃｅｌｌを利用した計測方法で測定することができ、具体的にはＤ．  Ｐｏｄｏｌｓｋｙｙなどの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）」に記載された方式で測定することができる。
【０１２１】
前記液晶層はツイスト配向のために、キラルドーパントをさらに含むことができる。液晶層に含まれ得るキラル剤（ｃｈｉｒａｌ  ａｇｅｎｔ）としては、液晶性、例えば、ネマティック規則性を損傷させずに目的とする回転を誘導できるものであれば、特に制限されずに使用され得る。液晶分子に回転を誘導するためのキラル剤は分子構造中にキラリティー（ｃｈｉｒａｌｉｔｙ）を少なくとも含む必要がある。キラル剤としては、例えば、１個または２個以上の非対称炭素（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｃａｒｂｏｎ）を有する化合物、キラルアミンまたはキラルスルホキシドなどのヘテロ原子上に非対称点（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｐｏｉｎｔ）がある化合物またはクムレン（ｃｕｍｕｌｅｎｅ）またはビナフトール（ｂｉｎａｐｈｔｈｏｌ）等の軸不斉を有する光学活性部位（ａｘｉａｌｌｙ  ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ、ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ａｃｔｉｖｅ  ｓｉｔｅ）を有する化合物が例示され得る。キラル剤は例えば分子量が１，５００以下である低分子化合物であり得る。キラル剤としては、市販のキラルネマティック液晶、例えば、Ｍｅｒｃｋ社で市販されるキラルドーパント液晶Ｓ−８１１またはＢＡＳＦ社のＬＣ７５６等を使用することもできる。
【０１２２】
キラルドーパントの適用比率は、前記比率（ｄ／ｐ）を達成できるように選択されるものであって、特に制限されない。一般的にキラルドーパントの含量（重量％）は、１００／（ＨＴＰ（Ｈｅｌｉｘｃａｌ  Ｔｗｉｓｔｉｎｇ  ｐｏｗｅｒ）  ×ピッチ（ｎｍ）の数式で計算され、このような方式を参照して目的とするピッチを考慮して適正比率が選択され得る。
【０１２３】
前記液晶層の厚さはそれぞれ本出願の目的を考慮して適切に選択され得る。前記液晶層の厚さは例えば、約０．０１μｍ以上、０．１μｍ以上、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、４μｍ以上、５μｍ以上、６μｍ以上、７μｍ以上、８μｍ以上、９μｍ以上または１０μｍ以上であり得る。前記液晶層の厚さの上限は例えば、約３０μｍ以下、２５μｍ以下、２０μｍ以下または１５μｍ以下であり得る。液晶層の厚さが前記範囲を満足する場合、透過度可変特性が優秀な光変調デバイスを提供することができる。一つの例示において、前記範囲内で液晶層の厚さが薄いほど透過度可変特性が優秀な光変調デバイスを提供することができる。
【０１２４】
前記光変調デバイスは、前述した配向膜として、第１および第２高分子フィルム基板の内側にそれぞれ存在する第１および第２配向膜をさらに含むことができる。本明細書で第１および第２高分子フィルム基板の内側は光変調層が存在する側を意味し得、外側は光変調層が存在する側の反対側を意味し得る。
【０１２５】
前記第１および第２配向膜としては、水平配向膜または垂直配向膜を適用することができる。一つの例示において、前記第１および第２配向膜はいずれも水平配向膜であり得る。他の一つの例示において、前記第１および第２配向膜のうちいずれか一つは水平配向膜であり、他の一つは垂直配向膜であり得る。本出願の光変調素子によると、第１および第２配向膜にそれぞれ水平配向膜と垂直配向膜を適用する場合、第１および第２配向膜にそれぞれ水平配向膜を適用した場合と比べて駆動電圧特性を改善することができる。
【０１２６】
前記光変調デバイスは電圧印加の有無により液晶層の配向状態を調節することによって、透過度、反射度乃至ヘイズを調節することができる。液晶層の配向状態は配向膜のプレチルトによって調節することができる。
【０１２７】
本明細書でプレチルトは、角度（ａｎｇｌｅ）と方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を有することができる。前記プレチルト角度は極角（Ｐｏｌａｒ  ａｎｇｌｅ）と呼称してもよく、前記プレチルト方向は方位角（Ａｚｉｍｕｔｈａｌ  ａｎｇｌｅ）と呼称してもよい。
【０１２８】
前記プレチルト角度は、液晶分子の光軸が配向膜と水平な面に対してなす角度を意味し得る。一つの例示において、垂直配向膜は、プレチルト角度が約７０度〜９０度、７５度〜９０度、８０度〜９０度または８５度〜９０度であり得る。一つの例示において、水平配向膜のプレチルト角度は約０度〜２０度、０度〜１５度、０度〜１０度または０度〜５度であり得る。
【０１２９】
前記プレチルト方向は、液晶分子の光軸が配向膜の水平な面に射影された方向を意味し得る。前記プレチルト方向は前記射影された方向と液晶層の横軸（ＷＡ）がなす角度であり得る。本明細書で前記液晶層の横軸（ＷＡ）は液晶層の長軸方向と平行な方向または光変調素子がアイウェアまたはＴＶなどのディスプレイ装置に適用された時にそのアイウェアを着用した観察者またはディスプレイ装置を観察する観察者の両目を連結する線と平行な方向を意味し得る。
【０１３０】
前記第１配向膜と第２配向膜のプレチルト方向は液晶層の配向を考慮して適切に調節され得る。一つの例示において、ねじれ角度が９０度であるツイスト配向のために、第１配向膜と第２配向膜のプレチルト方向は互いに９０度をなすことができる。第１配向膜と第２配向膜のプレチルト方向が互いに平行な場合、第１配向膜と第２配向膜のプレチルト方向は互いに逆平行（ａｎｔｉ−ｐａｒａｌｌｅｌ）であり得るが、例えば、互いに１７０度〜１９０度、１７５度〜１８５度、好ましくは１８０度をなすことができる。
【０１３１】
前記配向膜としては、隣接する液晶層に対して配向能を有するものであれば特に制限なく選択して使用することができる。前記配向膜としては例えば、ラビング配向膜のように接触式配向膜または光配向膜化合物を含み、例えば、直線偏光の照射などのような非接触式方式によって配向特性を示すことができるものとして公知とされている光配向膜を使用することができる。
【０１３２】
ラビング配向膜または光配向膜のプレチルト方向および角度を調節することは公知である。ラビング配向膜である場合、プレチルト方向はラビング方向と平行であり得、プレチルト角度はラビング条件、例えばラビング時の圧力条件、ラビング強度などを制御して達成することができる。光配向膜である場合、プレチルト方向は照射される偏光の方向などによって調節され得、プレチルト角度は光の照射角度、光の照射強度などによって調節され得る。
【０１３３】
一つの例示において、前記第１および第２配向膜はそれぞれラビング配向膜であり得る。前記第１および第２配向膜のラビング方向が互いに平行するように配置される場合、前記第１および第２配向膜のラビング方向は互いに逆平行（ａｎｔｉ−ｐａｒａｌｌｅｌ）であり得るが、例えば、互いに１７０度〜１９０度、１７５度〜１８５度、または１８０度をなすことができる。前記ラビング方向はプレチルト角の測定を通じて確認できるが、一般的に液晶はラビング方向に沿って横になりながらプレチルト角を発生させるので、プレチルト各を測定することによって前記ラビング方向の測定が可能となり得る。一つの例示において、前記第１および第２高分子フィルム基板の横方向はそれぞれ前記第１および第２配向膜のうちいずれか一つの配向膜のラビング軸に平行であり得る。
【０１３４】
前記光変調デバイスは、前述した電極層として、前記第１および第２高分子フィルム基板の内側にそれぞれ存在する第１および第２電極層をさらに含むことができる。光変調デバイスが第１および第２配向膜を含む場合、第１電極層は第１高分子フィルム基板と第１配向膜の間に存在することができ、第２電極層は第２高分子フィルム基板と第２配向膜の間に存在することができる。
【０１３５】
前記光変調素子は反射防止層をさらに含むことができる。一つの例示において、前記光変調素子は前記第１および／または第２高分子フィルム基板の外側にそれぞれ存在する第１および／または第２反射防止層をさらに含むことができる。前記反射防止層としては、本出願の目的を考慮して公知の反射防止層を使用することができ、例えばアクリレート層を使用することができる。反射防止層の厚さは例えば２００ｎｍ以下または１００ｎｍ以下であり得る。
前記光変調素子は紫外線吸収層をさらに含むことができる。一つの例示において、前記光変調素子は前記第１および第２高分子フィルム基板の外側にそれぞれ存在する第１および第２紫外線吸収層をさらに含むことができる。前記紫外線吸収層としては、本出願の目的を考慮して公知の紫外線吸収層を適切に選択して使用することができる。
【０１３６】
一つの例示において、前記光変調デバイスは前記反射防止層、紫外線吸収層などを高分子フィルム基板に直接コーティングすることで形成することができる。前記第１および第２高分子フィルム基板を使用すると、屈折率マッチングおよびコーティング工程の最適化の側面で有利であり得る。この場合、工程単純化および素子の厚さを減少できる長所がある。他の一つの例示において、光変調デバイスは前記反射防止層または紫外線吸収層を基材フィルムの一面に形成し、前記基材フィルムを粘着剤または接着剤を媒介として高分子フィルム基板に付着することができる。
【０１３７】
前記光変調デバイスは電圧印加の有無にともなう液晶層の配向状態により透過度可変特性を示すことができる。一例示において前記光変調デバイスは前述した透過モード状態および遮断モード状態の間をスイッチングすることができる。
【０１３８】
前記光変調デバイスは、液晶層に電圧未印加時に最小透過度を示す遮断状態であり得、電圧印加時に最大透過度を示す透過状態であり得る。
【０１３９】
前記光変調デバイスは透過度可変特性が要求される多様な用途に適用され得る。透過度可変特性が要求される用途には、ウィンドウまたはサンルーフなどのような建物、容器または車両などを含む密閉された空間の開口部やアイウェア（ｅｙｅｗｅａｒ）等が例示され得る。前記でアイウェアの範囲には、一般的なメガネ、サングラス、スポーツ用ゴーグル乃至はヘルメットまたは増強現実体験用機器などのように、観察者がレンズを通じて外部を観察できるように形成されたすべてのアイウェアが含まれ得る。
【０１４０】
本出願の光変調デバイスが適用され得る代表的な用途にはアイウェアがある。最近サングラス、スポーツ用ゴーグルや増強現実体験用機器などは、観察者の正面視線とは傾斜するようにレンズが装着される形態のアイウェアが市販されている。本出願の光変調デバイスは、前述したアイウェアにも効果的に適用され得る。
【０１４１】
本出願の光変調デバイスがアイウェアに適用される場合にそのアイウェアの構造は特に制限されない。すなわち、公知のアイウェア構造の左目用および／または右目用のレンズ内に前記光変調デバイスが装着されて適用され得る。
【０１４２】
例えば、前記アイウェアは、左目用レンズと右目用レンズ；および前記左目用レンズと右目用レンズを支持するフレームを含むことができる。
【０１４３】
図２は、前記アイウェアの例示的な模式図であって、前記フレーム８２および左目用と右目用レンズ８４を含むアイウェアの模式図であるが、本出願の光変調デバイスが適用され得るアイウェアの構造は図面に制限されるものではない。
【０１４４】
前記アイウェアで左目用レンズおよび右目用レンズは、それぞれ前記光変調デバイスを含むことができる。このようなレンズは、前記光変調デバイスだけを含むか、その他の構成を含むこともできる。
【０１４５】
前記アイウェアはその他の構成乃至デザインは特に制限されず、公知の方式が適用され得る。
【発明の効果】
【０１４６】
本出願では光学的および機械的に非等方性である高分子フィルムを基板に適用して、機械的物性と光学的物性がすべて優秀な光変調デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本出願の例示的な光変調デバイスの模式図。
【図２】アイウェアを例示的に示す図面。
【図３】実施例１に対する耐久性評価結果を示す図面。
【図４】比較例１に対する耐久性評価結果を示す図面。
【発明を実施するための形態】
【０１４８】
以下、実施例を通じて本出願を具体的に説明するが、本出願の範囲は下記の実施例によって制限されるものではない。
【０１４９】
実施例または比較例で適用した高分子フィルム基板は、通常基板に適用される等方性のフィルム基板であるＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルム基板（ＰＣ基板、厚さ：１００μｍ、メーカー：Ｔｅｉｊｉｎ、製品名：ＰＦＣ１００−Ｄ１５０）と本出願に係る非対称基板であるＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルム基板（ＳＲＦ基板、厚さ：８０μｍ、メーカー：Ｔｏｙｏｂｏ、製品名：ＴＡ０４４）であり、下記の物性はそれぞれのフィルム基板の一面に約２０ｎｍ厚さのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜が形成された状態での測定結果である。
【０１５０】
１．  高分子フィルム基板の位相差評価
高分子フィルム基板の面内位相差値Ｒｉｎは、Ａｇｉｌｅｎｔ社のＵＶ／ＶＩＳ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ  ８４５３装備を利用して下記の方法により５５０ｎｍ波長の光に対して測定した。ＵＶ／ＶＩＳ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅに２枚の偏光子を透過軸が互いに直交するように設置し、前記２枚の偏光子間に高分子フィルムの遅相軸が２枚の偏光子の透過軸とそれぞれ４５度をなすように設置した後、波長による透過度を測定した。波長による透過度グラフから各ピーク（ｐｅａｋ）の位相遅延次数（Ｐｈａｓｅ  ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ  ｏｒｄｅｒ）を求める。具体的には、波長による透過度グラフで波形は下記の数式Ａを満足し、サイン（Ｓｉｎｅ）波形で最大ピーク（Ｔｍａｘ）条件は下記の数式Ｂを満足する。数式Ａでλｍａｘの場合、数式ＡのＴと数式ＢのＴは同じであるため数式を展開する。ｎ＋１、ｎ＋２およびｎ＋３に対しても数式を展開し、ｎとｎ＋１の数式を整理してＲを消去してｎをλｎおよびλｎ＋１の数式で整理すると、下記の数式Ｃが導き出される。数式ＡのＴと数式ＢのＴが同じであることに基づいてｎとλが分かるので、各λｎ、λｎ＋１、λｎ＋２およびλｎ＋３についてＲを求める。４ポイントについて波長によるＲ値の直線の趨勢線を求めて数式５５０ｎｍに対するＲ値を算定する。直線趨勢線の関数はＹ＝ａｘ＋ｂであり、ａおよびｂは定数である。前記関数のｘに５５０ｎｍを代入した時のＹ値が５５０ｎｍ波長の光に対するＲｉｎ値である。
【０１５１】
［数式Ａ］
Ｔ＝ｓｉｎ２［（２πＲ／λ）］
【０１５２】
［数式Ｂ］
Ｔ＝ｓｉｎ２［（（２ｎ＋１）π／２）］
【０１５３】
［数式Ｃ］
ｎ＝（λｎ  −３λｎ＋１）／（２λｎ＋１  ＋１−２λｎ）
【０１５４】
前記でＲは面内位相差Ｒｉｎを意味し、λは波長を意味し、ｎはサイン波形の最高次数を意味する。
【０１５５】
２．  高分子フィルム基板の引張特性および熱膨張係数の評価
高分子フィルム基板の弾性率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）、伸び率（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）および最大応力（Ｍａｘ．  ｓｔｒｅｓｓ）はＵＴＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ）装備（Ｉｎｓｔｒｏｎ  ３３４２）を利用して、常温（２５℃）で１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で力を加えて規格に沿って引張強度（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）試験を進めて測定した。この場合、各試片は幅が約１０ｍｍ、長さが約３０ｍｍとなるように裁断して製造したし、前記長さ方向の両終端の各１０ｍｍずつをテーピングして装備に固定した後に評価を進めた。
【０１５６】
熱膨張係数はＴＭＡ（Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）装備（Ｍｅｔｔｅｌｅｒ  ｔｏｌｅｄｏ社、ＳＤＴＡ８４０）を利用して、４０℃から８０℃に温度を１０℃／分の速度で昇温させながら長さ膨張試験を進めて規格に沿って測定した。測定時に試片の測定方向の長さは１０ｍｍにしたし、荷重を０．０２Ｎに設定した。
【０１５７】
前記のような方式で測定した各フィルム基板に対する物性評価結果は下記の表１の通りである。
【０１５８】
下記の表１でＭＤおよびＴＤはそれぞれ延伸フィルムであるＰＣ基板とＳＲＦ基板のＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）およびＴＤ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向であり、４５は前記ＭＤおよびＴＤ方向の両方と４５度をなす方向である。
【０１５９】
【表１】
0006922134.tif 000002
【０１６０】
実施例１．
前記ＳＲＦ基板を２個使用して光変調デバイスを製造した。前記ＳＲＦ基板（横：１５ｃｍ、縦：５ｃｍ）のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）電極層上に配向膜を形成して第１基板を製造した。配向膜としては３００ｎｍ厚さのポリイミド系水平配向膜（ＳＥ−７４９２、Ｎｉｓｓａｎ）をラビング布でラビング処理したものを使用した。第１基板と同様に第２基板を製造した。前記第１および第２基板を相互の配向膜が向き合うように対向配置し、その間に屈折率異方性（△ｎ）が０．１３である正の誘電率異方性を有する液晶化合物および二色性染料を含むＧＨＬＣ混合物（ＭＤＡ−１６−１２３５、Ｍｅｒｃｋ）に公知のキラルドーパント（Ｓ８１１、Ｍｅｒｃｋ）を追加した混合物を位置させた後、縁を封じて光変調デバイスを製造した。前記で第１および第２基板のＴＤ方向（遅相軸方向）は、それぞれ第１基板配向膜のラビング軸を基準として０度となり、前記第１および第２配向膜のラビング方向は互いに略垂直となるようにした。得られた光変調層はＴＮモードのゲストホスト液晶層であり、セルギャップは１２μｍであった。また、セルギャップ（ｄ）とＴＮモードのピッチ（ｐ）の比率（ｄ／ｐ）は約０．１７であった。
【０１６１】
比較例１．
基板としてＰＣ基板を適用したことを除いては、実施例１と同様にして光変調デバイスを製造した。
【０１６２】
試験例１．
前記実施例１および比較例１の光変調デバイスを使用して図３および図４に示した形態のアイウェア素子を製造し、前記素子をベンディングさせた状態で熱衝撃試験を進めた。熱衝撃試験は前記アイウェアを約−４０℃から９０℃まで約１６．２５℃／分の昇温速度で温度を上げた後１０分維持し、再び約１６．２５℃／分の減温速度で９０℃から−４０℃の温度まで減温した後１０分維持することを１サイクルとして、前記サイクルを５００回繰り返す条件に置いた状態で進めた。また、この試験は曲率半径が約１００Ｒ程度であるベンディング冶具に前記アイウェアを付着した状態で進めた。図３は実施例１の場合であり、図４は比較例１の場合であるが、図面のように比較例１の場合、ひどいクラックが観察された。
【０１６３】
比較例２．
実施例１と同様にして光変調デバイスを製造するものの、第１および第２基板の第１方向（ＴＤ方向）が互いに９０度となるようにして光変調デバイスを製造した。この時、第１基板上の配向膜のラビング方向を基準として第１基板の第１方向は０度、第２基板の第１方向は９０度となるようにした。
【０１６４】
比較例３．
実施例１と同様にして光変調デバイスを製造するものの、第１および第２基板の第１方向（ＴＤ方向）が互いに９０度となるようにして光変調デバイスを製造した。この時、第１基板上の配向膜のラビング方向を基準として第１基板の第１方向は４５度、第２基板の第１方向は１３５度となるようにした。
【０１６５】
試験例２．
実施例１、比較例２および３のデバイスをそれぞれ６０℃の温度および８５％の相対湿度で保管しながらボイド発生を評価し、その結果を下記の表２に記載した。具体的には、前記条件で保管しながら光変調層で肉眼で視認されるボイドが発生するかを評価した。一般的に、肉眼で視認されるボイドの大きさは約１０μｍ程度である。
【０１６６】
【表２】
0006922134.tif 000003
【０１６７】
表２の結果のように、比較例２および３の場合、初期に投入された試料はすべて５００時間内にボイドが観察されてボイド発生率が１００％であり、最初にボイドが発生する時点もそれぞれ１２０時間および１４４時間以内であった。
【０１６８】
その反面、実施例１の場合，５００時間以内にボイドが観察される場合はなく、最初にボイドが観察される時間も約５０４時間であった。
【０１６９】
試験例３．
実施例１で製造された光変調デバイスについて電気光学特性およびレインボー現象発生の有無を評価した。電気光学特性は光変調デバイスに対して電圧印加の有無にともなう透過率の変化を測定することによって評価した。具体的には、第１および第２基板の電極層（ＩＴＯ層）にＡＣ電源を連結して駆動させながら、印加された電圧にともなう透過率をヘイズメーター（ＮＤＨ５０００ＳＰ、セコス社製）を利用して測定した。前記透過率は３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ波長の光に対する平均透過率である。
【０１７０】
レインボー現象の評価は認知評価であり、試料内に同一輝度ではない２個以上の異なる輝度を示す模様が発生する場合、レインボー現象が発生したと評価した。
【０１７１】
下記の評価例において、「０Ｖ＿Ｔ」は電圧未印加時の透過率であり、「１５Ｖ＿Ｔ」は１５Ｖ電圧印加時の透過率であり、「△Ｔ」は「１５Ｖ＿Ｔ」−「０Ｖ＿Ｔ」の値である。
【０１７２】
実施例１について電気光学特性およびレインボー現象発生の有無を評価してその結果を下記の表３に記載した。
【０１７３】
【表３】
0006922134.tif 000004
【０１７４】
実施例２
前記ＳＲＦ基板を２個使用して光変調デバイスを製造した。前記ＳＲＦ基板の電極層（ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）層）上に配向膜を形成して基板を製作し、同様にして２個の基板を製作した。前記配向膜としては３００ｎｍ厚さのポリイミド系水平配向膜（ＳＥ−７４９２、Ｎｉｓｓａｎ）をラビング布でラビング処理したものを使用した。引き続き屈折率異方性（△ｎ）が０．１３であり、正の誘電率異方性を有する液晶ホストおよび二色性染料の混合物（ＭＤＡ−１６−１２３５、Ｍｅｒｃｋ）を含むＧＨＬＣ組成物にキラルドーパント（Ｓ８１１、Ｍｅｒｃｋ）を０．５１９重量％で添加した液晶組成物を、実施例１の場合のように前記２個の基板の間に配置して光変調デバイスを製造した。この時、第１および第２基板の第１方向（ＴＤ方向、遅相軸方向）は、第１基板のラビング軸を基準として０度となり、第１基板と第２基板のそれぞれの配向膜の配向方向は互いに９０度をなすようにした。前記光変調デバイスはねじれ角度が約２７０度であるＳＴＮモードであり、セルギャップは約１２μｍであり、セルギャップ（ｄ）とピッチ（ｐ）の比率（ｄ／ｐ）は約０．７５である。
【０１７５】
試験例４．
実施例２で製造された光変調デバイスに対して電気光学特性およびレインボー現象発生の有無を評価した。電気光学特性は光変調デバイスに対して電圧印加の有無にともなう透過率の変化を測定することによって評価した。具体的には、第１および第２基板の電極層（ＩＴＯ層）にＡＣ電源を連結して駆動させながら印加された電圧にともなう透過率をヘイズメーター（ＮＤＨ５０００ＳＰ、セコス社製）を利用して測定した。前記透過率は３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ波長の光に対する平均透過率である。
【０１７６】
レインボー現象の評価は認知評価であり、試料内に同一輝度ではない２個以上の異なる輝度を示す模様が発生する場合、レインボー現象が発生したと評価した。
【０１７７】
下記の評価例でねじれ角度、液晶の屈折率異方性、セルギャップ、染料の含量および配向膜の種類を変更して実施例３〜８の光変調デバイスを製造した。
【０１７８】
下記の評価例でＳＴＮ＿２７０°はねじれ角度が２７０度であるＳＴＮモードを意味し、ＳＴＮ＿３６０°はねじれ角度が３６０度であるＳＴＮモードを意味する。ＳＴＮ＿３６０°の液晶セルは実施例２の液晶組成物でキラルドーパントの含量を０．６５６重量％に変更し、第１および第２基板の配向膜のラビング方向が互いに逆平行するようにして製造したし、前記ＳＴＮ＿３６０°モードのセルギャップ（ｄ）とピッチ（ｐ）の比率（ｄ／ｐ）は０．９５である。
【０１７９】
下記の評価例で「０Ｖ＿Ｔ」は電圧未印加時の透過率であり、「１５Ｖ＿Ｔ」は１５Ｖ電圧印加時の透過率であり、「△Ｔ」は「１５Ｖ＿Ｔ」−「０Ｖ＿Ｔ」の値である。
【０１８０】
【表４】
0006922134.tif 000005
【０１８１】
実施例３
実施例２において、液晶として屈折率異方性（△ｎ）が０．０７である液晶（ＭＡＴ−１６−９６９、Ｍｅｒｃｋ）を使用したことを除いては実施例２と同じ方法で実施例３の光変調デバイスを製造した。
【０１８２】
実施例２および３に対して電気光学特性およびレインボー現象発生の有無を評価してその結果を下記の表５に記載した。
【０１８３】
【表５】
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【０１８４】
実施例４および実施例５
実施例２において、液晶の屈折率異方性（ＭＡＴ−１６−９６９、Ｍｅｒｃｋ使用）、染料の含量およびセルギャップを下記の表５のように変更したことを除いては実施例２と同じ方法で実施例４および５の光変調デバイスを製造した。
【０１８５】
実施例４および５に対して電気光学特性およびレインボー現象発生の有無を評価してその結果を下記の表６に記載した。
【０１８６】
【表６】
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【０１８７】
実施例６〜８
実施例２において、液晶の屈折率異方性（ＭＡＴ−１６−９６９、Ｍｅｒｃｋ使用）、染料の含量および配向膜の種類を下記の表７のように変更したことを除いては実施例２と同じ方法で実施例６〜８の光変調デバイスを製造した。実施例７および８の垂直配向膜としてはＮｉｓｓａｎ社のＳＥ−５６６１ＬＢ３を使用した。
【０１８８】
実施例６〜８に対して電気光学特性およびレインボー現象発生の有無を評価してその結果を下記の表７に記載した。下記の表で⇔の左側の数値は電圧未印加時の透過率であり、⇔の右側の数値は該当電圧印加時の透過率を意味する。
【０１８９】
【表７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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