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光学装置

文献发布时间:2024-01-17 01:14:25


光学装置

技术领域

本申请涉及光学装置。

本申请要求基于日期为2020年10月29日的韩国专利申请第10-2020-0142094号的优先权的权益,其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

对于使用柔性基底的液晶单元的长期稳定性和大面积可扩展性,重要的是在上基底与下基底之间保持单元间隙并且在上基底与下基底之间赋予粘合力。

在非专利文献1(“Tight Bonding of Two Plastic Substrates for FlexibleLCDs”SID Symposium Digest,38,第653至656页(2007))中,公开了用于在一个基底上形成具有单元间隙高度的呈柱或壁的形式的有机膜图案并使用粘合剂将其固定至相对的基底的技术。然而,在这样的技术中,粘合剂必须仅位于柱表面或壁表面上,但是将粘合剂微冲压在柱表面或壁表面上的技术具有高的工艺难度;粘合剂厚度和面积的控制困难;在上基底和下基底层合时,粘合剂被挤出的可能性高;并且存在粘合剂可能污染到配向膜或液晶中的风险。

发明内容

技术问题

为了保持液晶单元的单元间隙并确保上基底与下基底之间的附接力,可以考虑在下基底上形成间隔物和配向膜,并且在上基底上形成具有液晶取向力和粘合力二者的压敏粘合剂层,随后层合。然而,由于压敏粘合剂层的模量非常低,这样的结构容易受到外部压力的影响,从而难以在高温高压下的高压釜过程中获得良好的外观品质。具体地,当在高压釜过程中无法确保液晶单元的结构稳定性时,可能出现缺陷例如单元间隙塌陷或者液晶的流动和/或集聚,这导致液晶单元的电光特性和外观均匀性下降。

本申请提供了光学装置,所述光学装置可以通过适当地保持液晶单元的单元间隙,在上基底与下基底之间具有优异的附接力并且使缺陷例如挤压或集聚最小化来确保结构稳定性和良好的品质均匀性。

技术方案

在本说明书中提及的物理特性中,当测量温度影响结果时,除非另有说明,否则相关物理特性为在室温下测量的物理特性。术语室温是没有加热或冷却的自然温度,其通常为约10℃至30℃的范围内的温度,或者约23℃或约25℃左右。此外,除非在本说明书中另有说明,否则温度的单位为℃。在本说明书中提及的物理特性中,当测量压力影响结果时,除非另有说明,否则相关物理特性为在常压下测量的物理特性。术语常压是没有加压或减压的自然压力,其中通常约1个大气压左右被称为常压。

本申请涉及光学装置。图1示例性地示出了本申请的光学装置。如图1所示,光学装置可以包括第一外基底100a、与第一外基底100a相对设置的第二外基底100b、和位于第一外基底100a与第二外基底100b之间的液晶元件300。光学装置可以包括位于第一外基底与液晶元件之间和第二外基底与液晶元件之间的至少一个或更多个中间层。图1示例性地示出了包括分别位于第一外基底100a与液晶元件300之间和第二外基底100b与液晶元件300之间的中间层200a、200b的光学装置。

光学装置还可以包括包围液晶元件300的侧面的外层400。根据本申请的光学装置控制外层与液晶元件的厚度之间的关系或外层与压敏粘合剂层的储能弹性模量之间的关系,从而能够使在层合光学装置和外基底时可能发生的挤压和/或集聚缺陷最小化。

在一个实例中,本申请的光学装置可以满足以下式1。

[式1]

-T2×0.4≤T1-T2≤T2×0.4

在式1中,T1为外层的厚度,以及T2为液晶元件的厚度。

当外层由单个层或单个膜构成时,外层的厚度(T1)可以意指相关层或膜的厚度。当外层由复数个层或膜构成时,外层的厚度(T1)可以意指复数个层或复数个膜的厚度之和。液晶元件的厚度(T2)可以意指例如第一基础层、压敏粘合剂层、间隔物和第二基础层的厚度之和。

当外层与液晶元件的厚度的差(T1-T2)值太小时,在层合光学装置时可能在液晶元件中发生挤压和/或集聚缺陷,因此可以优选的是外层与液晶元件的厚度的差(T1-T2)值的下限为-T2×0.4或更大。具体地,厚度的差(T1-T2)值的下限可以为-T2×0.3或更大、-T2×0.2或更大、-T2×0.1或更大、-T2×0.08或更大、-T2×0.06或更大、-T2×0.04或更大、或者-T2×0.02或更大。

当外层与液晶元件的厚度的差(T1-T2)值太大时,在层合光学装置时可能出现外基底的破裂缺陷,因此可以优选的是外层与液晶元件的厚度的差(T1-T2)值的上限为T2×0.4或更小。具体地,厚度的差(T1-T2)值的上限可以为T2×0.35或更小、T2×0.3或更小、或者T2×0.25或更小。

外层的厚度(T1)和液晶元件的厚度(T2)可以适当地在满足式1的范围内选择。在一个实例中,外层的厚度(T1)可以在60μm至840μm的范围内。在一个实例中,液晶元件的厚度(T2)可以在100μm至800μm的范围内。

在一个实例中,本申请的光学装置可以满足以下式2。

[式2]

G1≥G2

在式2中,G1为外层在25℃下的储能弹性模量,以及G2为压敏粘合剂层在25℃下的储能弹性模量。储能弹性模量可以为在6弧度/秒的频率下测量的值。

当外层的储能弹性模量(G1)小于压敏粘合剂层的储能弹性模量(G2)时,在层合光学装置时,可能在液晶元件中出现挤压和/或集聚缺陷,因此可以将外层的储能弹性模量(G1)控制为等于压敏粘合剂层的储能弹性模量(G2)或大于压敏粘合剂层的储能弹性模量(G2)。

当外层由单个层或单个膜构成时,外层的储能弹性模量(G1)可以意指相关层或膜的储能弹性模量。当外层由复数个层或复数个膜构成时,外层的储能弹性模量(G1)可以意指复数个层的层合体或复数个膜的层合体的储能弹性模量,或者可以意指构成复数个层或复数个膜的单个层或单个膜的储能弹性模量。

在一个实例中,当构成外层的层或膜的储能弹性模量值根据MD(机器方向)轴或TD(横向方向)轴不同地测量时,MD轴的储能弹性模量和TD轴的储能弹性模量中的任一者可以满足上式2,或者MD轴的储能弹性模量和TD轴的储能弹性模量二者都可以满足上式2。MD轴和TD轴可以彼此垂直。

外层的储能弹性模量与压敏粘合剂层的储能弹性模量的差值(G1-G2)可以为例如9999.99MPa或更小。当外层的储能弹性模量与压敏粘合剂层的储能弹性模量的差值(G1-G2)过大时,在与外基底层合时,可能发生损坏,因此控制在以上范围内可以是有利的。具体地,储能弹性模量的差值(G1-G2)可以为9,500MPa或更小、9,000MPa或更小、9,500MPa或更小、8,000MPa或更小、8,500MPa或更小、7,000MPa或者6,500MPa或更小。

外层的储能弹性模量与压敏粘合剂层的储能弹性模量的差值(G1-G2)可以为例如0MPa或更大。当储能弹性模量的差值(G1-G2)太小时,可能无法有效地改善液晶的挤压和/或集聚缺陷,因此控制在以上范围内可以是有利的。具体地,储能弹性模量的差值(G1-G2)可以为1MPa或更大、5MPa或更大、10MPa或更大、20MPa或更大、40MPa或更大、60MPa或更大、或者80MPa或更大。

外层的储能弹性模量(G1)和压敏粘合剂层的储能弹性模量(G2)可以适当地在满足式2的范围内选择。在一个实例中,外层的储能弹性模量(G1)可以在0.1MPa至10,000MPa的范围内。具体地,外层的储能弹性模量(G1)可以为1MPa或更大、5MPa或更大、10MPa或更大、100MPa或更大、500MPa或更大、1,000MPa或更大、或者1,500MPa或更大,并且可以为10,000MPa或更小、9,000MPa或更小、8,000MPa或更小、7,000MPa或更小、6,000MPa或更小、5,000MPa或更小、4,000MPa或更小、3000MPa或更小、2,000MPa或更小、1000MPa或更小、800MPa或更小、600MPa或更小、400MPa或更小、200MPa或更小、或者100MPa或更小。

在一个实例中,压敏粘合剂层的储能弹性模量(G2)可以在0.01MPa至1MPa的范围内。具体地,压敏粘合剂层的储能弹性模量(G2)可以为0.02MPa或更大、0.04MPa、0.06MPa、0.08MPa或者0.1MPa或更大,并且可以为0.8MPa或更小、0.6MPa或更小、0.4MPa或更小、或者0.2MPa或更小。当压敏粘合剂层的储能弹性模量太大时,可能难以满足以上条件,而当压敏粘合剂层的储能弹性模量太小时,在层合液晶元件时,出现压敏粘合剂层的挤压或推挤现象,从而能够抑制电光特性和外观均匀性,因此将储能弹性模量控制在以上范围内可以是有利的。

本申请的光学装置可以同时满足式1和式2。以这种方式,可以有效地使在层合光学装置时可能发生的挤压和/或集聚缺陷最小化。

第一外基底和第二外基底可以各自独立地为无机基底或塑料基底。可以使用公知的无机基底作为无机基底而没有任何特别限制。在一个实例中,可以使用具有优异的透光率的玻璃基底作为无机基底。作为玻璃基底的实例,可以使用钠钙玻璃基底、一般钢化玻璃基底、硼硅酸盐玻璃基底或无碱玻璃基底等,但不限于此。作为聚合物基底,可以使用纤维素膜例如TAC(三乙酰纤维素)或DAC(二乙酰纤维素);COP(环烯烃共聚物)膜例如降冰片烯衍生物;丙烯酸类膜例如PAR(聚丙烯酸酯)或PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯));PC(聚碳酸酯)膜;聚烯烃膜例如PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯);PVA(聚乙烯醇)膜;PI(聚酰亚胺)膜;基于砜的膜例如PSF(聚砜)膜、PPS(聚苯砜)膜或PES(聚醚砜)膜;PEEK(聚醚醚酮)膜;PEI(聚醚酰亚胺)膜;基于聚酯的膜例如PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)膜或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜;或氟树脂膜等,但不限于此。在第一外基底和第二外基底的每一者中,根据需要,还可以存在金、银或硅化合物(例如二氧化硅或一氧化硅)的涂层,或者功能层例如抗反射层。

在一个实例中,第一外基底和/或第二外基底可以为玻璃基底。在汽车或窗户工业中,为了克服液晶元件的物理限制,可以将玻璃基底层合至液晶元件的两侧,或者可以将玻璃基底层合至液晶元件的一侧并且可以将膜基底层合至液晶元件的另一侧。在其汽车工业中,需要经由粘合剂层将玻璃基底层合至液晶元件的两侧。然而,由于使用压敏粘合剂层,液晶元件容易受到外部压力的影响,因此在玻璃层合过程(例如高温高压下的高压釜)中可能发生缺陷例如单元间隙塌陷或者液晶的流动或集聚。根据本发明,如下所述,对第一中间层和第二中间层的厚度进行控制,从而可以使缺陷最小化,并且可以确保光学装置的结构稳定性和品质均匀性。

第一外基底和第二外基底的厚度可以各自为约0.3mm或更大。在另一个实例中,厚度可以为约0.5mm或更大、1mm或更大、1.5mm或更大、或者约2mm或更大,并且也可以为约10mm或更小、9mm或更小、8mm或更小、7mm或更小、6mm或更小、5mm或更小、4mm或更小、或者约3mm或更小。

第一外基底和第二外基底可以为平坦基底或者可以为具有弯曲表面形状的基底。例如,第一外基底和第二外基底可以同时为平坦基底、同时具有弯曲表面形状,或者任一者可以为平坦基底而另一者可以为具有弯曲表面形状的基底。此外,在此,在同时具有弯曲表面形状的情况下,各曲率或曲率半径可以相同或不同。在本说明书中,曲率或曲率半径可以以行业内已知的方式测量,例如,可以使用非接触设备例如2D轮廓激光传感器、彩色共焦线传感器或3D测量共焦显微镜来测量。使用这样的设备测量曲率或曲率半径的方法是已知的。

关于第一外基底和第二外基底,例如,当前表面和后表面上的曲率或曲率半径不同时,相对表面的各曲率或曲率半径(即,在第一外基底的情况下面向第二外基底的表面的曲率或曲率半径,以及在第二外基底的情况下面向第一外基底的表面的曲率或曲率半径)可以是参照。此外,当相关表面具有曲率或曲率半径不恒定且不同的部分时,最大曲率或曲率半径可以是参照,或者最小曲率或曲率半径可以是参照,或者平均曲率或平均曲率半径可以是参照。

第一外基底和第二外基底各自的曲率或曲率半径的差可以在约10%以内、9%以内、8%以内、7%以内、6%以内、5%以内、4%以内、3%以内、2%以内或约1%以内。当大曲率或曲率半径为CL以及小曲率或曲率半径为CS时,曲率或曲率半径的差是由100×(CL-CS)/CS计算的值。此外,曲率或曲率半径的差的下限没有特别限制。由于第一外基底和第二外基底的曲率或曲率半径的差可以相同,因此曲率或曲率半径的差可以为约0%或更大、或者大于约0%。这样的曲率或曲率半径的控制在如本申请的光学装置中液晶元件接触中间层的结构中是有用的。即,当曲率或曲率半径超过10%时,在外基底和液晶元件与以下将描述的中间层接触时,可能同时出现结合的外基底由于结合力劣化而散开的问题。然而,如果将其控制在10%以内,则可以有效地防止结合的外基底由于结合力劣化而散开的问题。

第一外基底和第二外基底可以具有相同的曲率符号。换言之,第一外基底和第二外基底可以以相同方向弯曲。即,在以上情况下,第一外基底的曲率的中心和第二外基底的曲率的中心二者存在于第一外基底和第二外基底的上部和下部的相同部分中。当第一外基底和第二外基底以相同方向弯曲时,第一外基底和第二外基底可以通过中间层更有效地结合,并且在结合之后,可以更有效地防止第一外基底和第二外基底与液晶元件和/或偏振器的结合力劣化。

第一外基底和第二外基底各自的曲率或曲率半径的具体范围没有特别限制。在一个实例中,第一外基底和第二外基底各自的曲率半径可以为约100R或更大、200R或更大、300R或更大、400R或更大、500R或更大、600R或更大、700R或更大、800R或更大、或者约900R或更大,或者可以为约10,000R或更小、9,000R或更小、8,000R或更小、7,000R或更小、6,000R或更小、5,000R或更小、4,000R或更小、3,000R或更小、2,000R或更小、1,900R或更小、1,800R或更小、1,700R或更小、1,600R或更小、1,500R或更小、1,400R或更小、1,300R或更小、1,200R或更小、1,100R或更小、或者约1,050R或更小。在此,R意指半径为1mm的圆的弯曲程度。因此,在此,例如,100R为半径为100mm的圆的弯曲程度或者这样的圆的曲率半径。第一外基底和第二外基底可以具有在以上范围内的相同或不同的曲率半径。在一个实例中,当第一外基底和第二外基底的曲率彼此不同时,其中具有大曲率的基底的曲率半径可以在以上范围内。在一个实例中,当第一外基底和第二外基底的曲率彼此不同时,其中具有大曲率的基底可以为在使用光学装置时设置在重力方向上的基底。当如上控制第一基底和第二基底的曲率或曲率半径时,即使由以下将描述的中间层引起的结合力降低,作为恢复力和重力的总和的净力也可以用于防止变宽。

在一个实例中,光学装置可以不包括在第一外基底与液晶元件之间和在第二外基底与液晶元件之间的偏振器。图1示例性地示出没有任何偏振器的光学装置。在另一个实例中,光学装置还可以包括在第一外基底与液晶元件之间和在第二外基底与液晶元件之间的至少一个位置中的偏振器。图2示例性地示出包括位于第一外基底与液晶元件之间的偏振器500a和位于第二外基底与液晶元件之间的第二偏振器500b的光学装置。光学装置可以包括位于第一外基底与第一偏振器之间的中间层200a、位于第一偏振器与液晶元件之间的中间层200b、位于液晶元件与第二偏振器之间的中间层200c、和位于第二偏振器与第二外基底之间的中间层200d。

在本说明书中,术语偏振器意指具有偏振功能的膜、片或元件。偏振器是能够从在多个方向上振动的入射光中提取在一个方向上振动的光的功能元件。

偏振器可以为吸收型偏振器或反射型偏振器。在本说明书中,吸收型偏振器意指相对于入射光表现出选择性透射和吸收特性的元件。例如,偏振器可以透射在多个方向上振动的入射光中的在任一个方向上振动的光并且可以吸收在其他方向上振动的光。在本说明书中,反射型偏振器意指相对于入射光表现出选择性透射和反射特性的元件。例如,偏振器可以透射在多个方向上振动的入射光中的在任一个方向上振动的光并且可以反射在其他方向上振动的光。根据本申请的一个实例,偏振器可以为吸收型偏振器。

偏振器可以为线性偏振器。在本说明书中,线性偏振器意指这样的情况:其中选择性透射的光为在任一个方向上振动的线性偏振光,以及选择性吸收或反射的光为在与线性偏振光的振动方向垂直的方向上振动的线性偏振光。在吸收型线性偏振器的情况下,光透射轴和光吸收轴可以彼此垂直。在反射型线性偏振器的情况下,光透射轴和光反射轴可以彼此垂直。

在一个实例中,偏振器可以各自为用碘或各向异性染料染色的拉伸聚合物膜。作为拉伸聚合物膜,可以例示PVA(聚(乙烯醇))拉伸膜。在另一个实例中,第一偏振器和第二偏振器各自可以为宾主型偏振器,其中以取向状态聚合的液晶为主体,并且根据液晶的取向排列的各向异性染料为客体。在另一个实例中,偏振器可以各自为热致液晶膜或溶致液晶膜。

可以分别在偏振器的一侧或两侧上另外形成保护膜、抗反射膜、延迟膜、压敏粘合剂层、粘合剂层、表面处理层等。延迟膜可以为例如1/4波片或1/2波片。1/4波片对波长为550nm的光的面内延迟值可以在约100nm至180nm的范围内,为100nm或150nm。1/2波片对波长为550nm的光的面内延迟值可以在约200nm至300nm或250nm至300nm的范围内。延迟膜可以为例如拉伸聚合物膜或液晶聚合膜。

偏振器各自对波长为550nm的光的透射率可以在40%至50%的范围内。透射率可以意指偏振器对波长为550nm的光的单透射率。偏振器的单透射率可以使用例如分光计(V7100,由Jasco制造)来测量。例如,在将偏振器样品(不包括上保护膜和下保护膜)放置在设备上的状态下将空气设置为基线以及在偏振器样品的轴与参照偏振器的轴垂直和水平对齐的状态下测量各透射率之后,可以计算单透射率。

当假设在液晶元件的第一取向状态下实现阻挡状态时,可以将偏振器设置在光学装置中使得由第一取向状态的平均光轴(光轴的矢量和)和偏振器的光吸收轴形成的角度为约80度至约100度或约85度至约95度、或者为大致垂直的,或者可以将偏振器设置在光学装置中使得该角度为35度至约55度或约40度至约50度、或者约45度。

图3示例性地示出液晶元件。如图3中所示,液晶元件可以包括第一基础层10a、形成在第一基础层的内侧上的压敏粘合剂层10c、与第一基础层10a相对设置的第二基础层20a、形成在第二基础层20a的内侧上的间隔物20c、和位于第一基础层10a与第二基础层10b之间的液晶层30。

作为第一基础层和第二基础层,例如,可以使用无机膜例如玻璃膜、结晶或无定形硅膜或者石英或ITO(氧化铟锡)膜,或者聚合物膜,并且就实现柔性元件而言,可以使用聚合物膜。

在一个实例中,第一基础层和第二基础层各自可以为聚合物膜。作为聚合物膜,可以使用TAC(三乙酰基纤维素);COP(环烯烃共聚物)例如降冰片烯衍生物;PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯));PC(聚碳酸酯);PE(聚乙烯);PP(聚丙烯);PVA(聚乙烯醇);DAC(二乙酰基纤维素);Pac(聚丙烯酸酯);PES(聚醚砜);PEEK(聚醚醚酮);PPS(聚苯砜);PEI(聚醚酰亚胺);PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯);PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯);PI(聚酰亚胺);PSF(聚砜);PAR(聚芳酯)或无定形氟树脂等,但不限于此。在第一基础层和第二基础层中,根据需要,还可以存在金、银或硅化合物(例如二氧化硅或一氧化硅)的涂层,或者功能层例如抗反射层。

第一基础层和第二基础层的厚度可以各自为约10μm至约1,000μm。作为另一个实例,基础层的厚度可以各自为约20μm或更大、40μm或更大、60μm或更大、80μm或更大、100μm或更大、120μm或更大、140μm或更大、160μm或更大、或者约180μm或更大,并且可以为约900μm或更小、800μm或更小、700μm或更小、600μm或更小、500μm或更小、或者约400μm或更小。当第一基础层和第二基础层的厚度满足以上范围时,在通过将液晶元件与外基底层合来制造光学装置时可以减少外观缺陷例如褶皱。

压敏粘合剂层可以为光学透明的。压敏粘合剂层对于可见光区域(例如380nm至780nm的波长)的平均透射率可以为约80%或更大、85%或更大、90%或更大、或者95%或更大。

压敏粘合剂层可以为液晶取向的压敏粘合剂层。压敏粘合剂层可以为例如垂直取向的压敏粘合剂层或水平取向的压敏粘合剂层。在本说明书中,“垂直取向的压敏粘合剂”可以意指在赋予相邻液晶化合物垂直取向力的同时具有能够将上基底和下基底结合的附接力的压敏粘合剂。在本说明书中,“水平取向的压敏粘合剂”可以意指在赋予相邻液晶化合物水平取向力的同时具有能够将上基底和下基底结合的附接力的压敏粘合剂。相邻液晶化合物的相对于垂直取向的压敏粘合剂的预倾斜角可以在80度至90度、85度至90度或者约87度至90度的范围内,以及相邻液晶化合物的相对于水平取向的压敏粘合剂的预倾斜角可以在0度至10度、0度至5度或者0度至3度的范围内。

在本说明书中,预倾斜角可以意指在未施加电压的状态下由液晶化合物的指向矢相对于与液晶取向的压敏粘合剂或配向膜水平的平面形成的角度。在本说明书中,液晶化合物的指向矢可以意指液晶层的光轴或慢轴。替代地,液晶化合物的指向矢在液晶化合物具有棒形状时可以意指长轴方向,而在液晶化合物具有盘状形状时可以意指与盘平面的法线方向平行的轴。

压敏粘合剂层的厚度可以例如在3μm至15μm的范围内。当压敏粘合剂层的厚度在以上范围内时,可以有利于在确保上基底与下基底之间的附接力的同时在用于液晶元件的制造时使诸如压敏粘合剂的挤压或推挤的缺陷最小化。

作为压敏粘合剂层,可以适当地使用行业内被称为所谓的OCA(光学透明粘合剂)的各种类型的压敏粘合剂。压敏粘合剂可以不同于在将待附接对象结合之后固化的OCR(光学透明树脂)类型粘合剂,因为其是在将待附接对象结合之前固化。作为压敏粘合剂,例如,可以应用丙烯酸类、基于有机硅的、基于环氧化合物的、或基于氨基甲酸酯的压敏粘合剂。

压敏粘合剂层可以包含压敏粘合剂树脂的固化产物。在一个实例中,压敏粘合剂层可以包含基于有机硅的压敏粘合剂。有机硅压敏粘合剂可以包含可固化有机硅化合物的固化产物作为压敏粘合剂树脂。

可固化有机硅化合物的类型没有特别限制,并且例如,可以使用可热固化的有机硅化合物或紫外固化的有机硅化合物。可固化有机硅化合物可以被称为压敏粘合剂树脂。

在一个实例中,可固化有机硅化合物可以为加成固化有机硅化合物。

具体地,加成固化有机硅化合物可以例示为(1)在分子中包含两个或更多个烯基的有机聚硅氧烷和(2)在分子中包含两个或更多个与硅键合的氢原子的有机聚硅氧烷,但不限于此。这样的有机硅化合物可以例如在以下将描述的催化剂的存在下通过加成反应形成固化产物。

可以用于本申请的(1)有机聚硅氧烷的更具体的实例可以包括:在分子链的两端用三甲基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物;在分子链的两端用三甲基硅氧烷基团封端的甲基乙烯基聚硅氧烷;在分子链的两端用三甲基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物;在分子链的两端用二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的二甲基聚硅氧烷;在分子链的两端用二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的甲基乙烯基聚硅氧烷;在分子链的两端用二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物;在分子链的两端用二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物;包含由R

可以用于本申请的(2)有机聚硅氧烷的更具体实例可以包括:在分子链的两端用三甲基硅氧烷基团封端的甲基氢聚硅氧烷;在分子链的两端用三甲基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基氢共聚物;在分子链的两端用三甲基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物;在分子链的两端用二甲基氢硅氧烷基团封端的二甲基聚硅氧烷;在分子链的两端用二甲基氢硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物;在分子链的两端用二甲基氢硅氧烷基团封端的甲基苯基聚硅氧烷;包含由R

当压敏粘合剂层为垂直取向压敏粘合剂层时,表面能可以为16mN/m或更小。表面能的下限可以为例如5mN/m或更大。当压敏粘合剂层为水平取向压敏粘合剂层时,表面能可以大于16mN/m。表面能的上限可以为例如50mN/m或更小。表面能可以使用液滴形状分析仪(KRUSS的DSA100产品)来测量。具体地,重复5次将具有已知表面张力的去离子水滴在压敏粘合剂的表面上以获得接触角的过程,从而获得所得五个接触角值的平均值,同样地重复5次将具有已知表面张力的二碘甲烷滴在其上以获得接触角的过程,从而获得所得五个接触角值的平均值。然后,通过利用所获得的去离子水和二碘甲烷的接触角的平均值通过Owens-Wendt-Rabel-Kaelble法通过代入溶剂的表面张力的数值(Strom值)来获得表面能。样品的表面能(γ表面)可以通过考虑非极性分子之间的色散力和极性分子之间的相互作用力来计算(γ表面=γ色散+γ极性),其中极性项(γ极性)在表面能γ表面中的比例可以定义为表面的极性。

液晶元件的上基底和下基底可以通过压敏粘合剂层彼此附接。具体地,上基底的压敏粘合剂层和下基底的间隔物可以彼此附接。当在下基底的间隔物上形成配向膜时,配向膜的与间隔物相对应的区域可以附接至上基底的压敏粘合剂层。

液晶层可以包含液晶化合物。作为液晶化合物,可以使用其取向方向可以通过施加外部作用而改变的液晶化合物。在本说明书中,术语“外部作用”可以意指可以影响包含在液晶层中的材料的行为的任何外部因素(例如外部电压等)。因此,没有外部作用的状态可以意指没有施加外部电压等的状态。

液晶化合物的类型和物理特性可以考虑本申请的目的适当地选择。在一个实例中,液晶化合物可以为向列型液晶或近晶型液晶。向列型液晶可以意指这样的液晶:棒状液晶分子在液晶分子的长轴方向上平行排列,但它们的位置没有规则性。近晶型液晶可以意指这样的液晶:棒状液晶分子规则性地排列以形成层状结构并在长轴方向上规则性地平行排列。根据本申请的一个实例,液晶化合物可以为向列型液晶化合物。

作为向列型液晶化合物,可以选择具有例如约40℃或更高、约50℃或更高、约60℃或更高、约70℃或更高、约80℃或更高、约90℃或更高、约100℃或更高、或者约110℃或更高的清亮点,或者具有在以上范围内的相变点(即在向列相上到各向同性相的相变点)的液晶化合物。在一个实例中,清亮点或相变点可以为约160℃或更低、约150℃或更低、或者约140℃或更低。

液晶化合物可以为非反应性液晶化合物。非反应性液晶化合物可以意指不具有可聚合基团的液晶化合物。可聚合基团可以例示为丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基、羧基、羟基、乙烯基或环氧基等,但不限于此,并且可以包括被称为可聚合基团的官能团。

液晶化合物的介电常数各向异性可以为正数或负数。可以考虑本申请的目的来适当地选择液晶化合物的介电常数各向异性的绝对值。术语“介电常数各向异性(Δε)”可以意指液晶的水平介电常数(ε//)与垂直介电常数(ε

液晶化合物的折射率各向异性可以考虑本申请的目的适当地选择。在本说明书中,术语“折射率各向异性”可以意指液晶化合物的非寻常折射率与寻常折射率之差。液晶化合物的折射率各向异性可以为例如0.01至0.3。折射率各向异性可以为0.01或更大、0.05或更大、或者0.07或更大,并且可以为0.3或更小、0.2或更小、0.15或更小、或者0.13或更小。

液晶层还可以包含二色性染料。当液晶层包含二色性染料时,即使液晶元件包括压敏粘合剂层,单元间隙波动在外基底的层合过程时也被较少影响,因此具有这样的优点:可以将中间层的厚度制得相对薄来确保液晶元件的结构稳定性和品质均匀性。

二向色染料可以控制液晶层的透光率可变特性。在本说明书中,术语“染料”可以意指能够强烈吸收和/或改变可见光区域内的至少部分或全部范围内(例如400nm至700nm的波长范围内)的光的材料,术语“二色性染料”可以意指能够各向异性吸收可见光区域的至少部分或全部范围内的光的材料。

包含液晶化合物和二色性染料的液晶层可以是GHLC层(宾主液晶层)。在本说明书中,“GHLC层(宾主液晶层)”可以意指二色性染料根据液晶化合物的排列而排列在一起以分别相对于二色性染料的配向方向和垂直于配向方向的方向表现出各向异性光吸收特性的功能层。例如,二色性染料是光的吸收率随着偏振方向而变化的物质,其中如果在长轴方向上偏振的光的吸收率大,则其可以被称为p型染料,而如果在短轴方向上的偏振光的吸收率大,则其可以被称为n型染料。在一个实例中,当使用p型染料时,在染料的长轴方向上振动的偏振光可以被吸收以及在染料的短轴方向上振动的偏振光可以被较少吸收而被透射。在下文中,除非另有说明,否则认为二色性染料为p型染料。

作为二色性染料,例如,可以选择和使用已知具有能够通过所谓的宾主效应根据液晶化合物的配向状态而配向的特性的已知染料。这样的二色性染料的实例包括偶氮染料、蒽醌染料、次甲基染料、偶氮甲碱染料、部花青染料、萘醌染料、四嗪染料、亚苯基染料、四萘嵌三苯(quaterrylene)染料、苯并噻二唑染料、二酮吡咯并吡咯染料、方酸菁染料或吡咯甲川(pyromethene)染料等,但是可应用于本申请的染料不限于此。

作为二色性染料,可以使用二色性比(即,通过将与二色性染料的长轴方向平行的偏振光的吸收率除以与垂直于长轴方向的方向平行的偏振光的吸收率而获得的值)为5或更大、6或更大、或者7或更大的染料。染料可以在可见光区域的波长范围内(例如在约380nm至700nm或约400nm至700nm的波长范围内)的至少一部分波长或任一波长下满足所述二色性比。二色性比的上限可以例如为20或更小、18或更小、16或更小、或者14或更小左右。

液晶层中的二色性染料的含量可以考虑本申请的目的适当地选择。例如,液晶层中的二色性染料的含量可以为0.1重量%或更大、0.25重量%或更大、0.5重量%或更大、0.75重量%或更大、1重量%或更大、1.25重量%或更大、或者1.5重量%或更大。液晶层中的二色性染料的含量的上限可以为例如5.0重量%或更小、4.0重量%或更小、3.0重量%或更小、2.75重量%或更小、2.5重量%或更小、2.25重量%或更小、2.0重量%或更小、1.75重量%或更小、或者1.5重量%或更小。当液晶层中的二色性染料的含量满足以上范围时,可以提供具有优异的透射率可变特性的光学装置。在一个实例中,随着二色性染料的含量在以上范围内增加,可以提供具有优异的透射率可变特性的光学装置。

液晶层的厚度没有特别限制,例如,液晶层的厚度可以为约0.01μm或更大、0.05μm或更大、0.1μm或更大、0.5μm或更大、1μm或更大、1.5μm或更大、2μm或更大、2.5μm或更大、3μm或更大、3.5μm或更大、4μm或更大、4.5μm或更大、5μm或更大、5.5μm或更大、6μm或更大、6.5μm或更大、7μm或更大、7.5μm或更大、8μm或更大、8.5μm或更大、9μm或更大、或者9.5μm或更大。液晶层的厚度的上限没有特别限制,其通常可以为约30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、或者15μm或更小。

液晶层可以在第一取向状态与不同于第一取向状态的第二取向状态之间切换。切换可以例如通过施加外部能量例如电压来调节。例如,液晶层可以在未施加电压的状态下保持第一取向状态和第二取向状态中的任一者,并且可以通过电压施加切换至另一取向状态。

作为第一取向状态和/或第二取向状态,可以例示水平取向状态、垂直取向状态、扭曲取向状态、倾斜取向状态、混合取向状态等。

在本说明书中,“水平取向状态”为其中液晶层中的液晶化合物的指向矢大致平行于液晶层的平面排列的状态,其中例如,由液晶化合物的指向矢相对于液晶层的平面形成的角度可以例如在约-10度至10度或-5度至5度的范围内,或者其可以形成大约0度。

在本说明书中,“垂直取向状态”为其中液晶层中的液晶化合物的指向矢大致垂直于液晶层的平面排列的状态,其中例如,由液晶化合物的指向矢相对于液晶层的平面形成的角度可以例如在约80度至100度或85度至95度的范围内,或者其可以形成大约90度。

在本说明书中,“扭曲取向状态”可以意指其中液晶层中的液晶化合物的指向矢在沿着假想的螺旋轴扭曲并取向的同时形成层的螺旋结构。扭曲取向状态可以以垂直取向状态、水平取向状态或倾斜取向状态实现。即,垂直扭曲取向模式为其中各个液晶化合物在垂直取向状态下沿着螺旋轴扭曲的同时形成层的状态;水平扭曲取向模式为其中各个液晶化合物在水平取向状态下沿着螺旋轴扭曲的同时形成层的状态;以及倾斜扭曲取向模式为其中各个液晶化合物在倾斜取向状态下沿着螺旋轴扭曲的同时形成层的状态。

在本说明书中,“倾斜取向状态”可以意指其中倾斜角(其为由液晶层中的液晶化合物的指向矢相对于液晶层的平面形成的角)在水平取向状态的倾斜角和垂直取向状态的倾斜角之外的取向状态。在倾斜取向状态下,倾斜角可以例如大于10度至小于80度。在本说明书中,“混合取向状态”可以意指其中倾斜角(其为由液晶层中的液晶化合物的指向矢相对于液晶层的平面形成的角)沿着液晶层的厚度方向逐渐增大或减小的取向状态。

液晶元件还可以包括形成在第一基础层10a的内表面上的第一电极层10b。此时,压敏粘合剂层10c可以存在于第一电极层10b的内表面上。即,第一电极层10b可以存在于第一基础层10a与压敏粘合剂层10c之间。液晶元件还可以包括形成在第二基础层20a的内表面上的第二电极层20b。此时,间隔物20d可以存在于第二电极层20b的内表面上。即,第二电极层20b可以存在于第二基础层20a与间隔物20d之间。

第一电极层和第二电极层可以用于提供外部作用(例如电场)的施加,使得液晶层中包含的材料透射或阻挡入射光。在一个实例中,第一电极层和/或第二电极层可以包含导电聚合物、导电金属、导电纳米线或金属氧化物例如ITO(氧化铟锡)等,但不限于此。上第二电极层和/或下第二电极层可以通过例如沉积导电聚合物、导电金属、导电纳米线或金属氧化物例如ITO(氧化铟锡)来形成。

液晶元件还可以包括在第二电极层20b的内表面上的配向膜20d。间隔物20c可以存在于第二电极层20b与配向膜20d之间。配向膜可以形成在间隔物上。即,间隔物的顶表面部分和/或侧表面部分可以与配向膜接触。间隔物的底表面可以接触第二电极层。由于压敏粘合剂层可以具有液晶取向特性,因此在第一电极层的内表面上可以不包括配向膜。

在本说明书中,第一基础层、第一电极层和压敏粘合剂层的组合可以被称为上基底,第二基础层、第二电极层、间隔物和配向膜的组合可以被称为下基底。在液晶元件中,上基底可以不包括除压敏粘合剂层之外单独的配向膜,下基底可以包括配向膜。

配向膜和液晶层可以彼此接触。配向膜可以为垂直配向膜或水平配向膜。在本说明书中,“水平配向膜”可以意指包含赋予相邻液晶层中存在的液晶化合物水平取向力的取向材料的层。在本说明书中,“垂直配向膜”可以意指包含赋予相邻液晶层中存在的液晶化合物垂直取向力的取向材料的层。相邻液晶化合物的相对于垂直配向膜的预倾斜角可以在80度至90度、85度至90度或者约87度至90度的范围内,以及相邻液晶化合物的相对于水平配向膜的预倾斜角可以在0度至10度、0度至5度或者0度至3度的范围内。与压敏粘合剂层不同,配向膜可以不具有用于使上基底和下基底结合的粘合力。在一个实例中,在图2的液晶装置的状态下,配向膜相对于第一基础层可以具有接近于零的剥离力。

配向膜可以为摩擦配向膜或光配向膜。配向膜的取向方向在摩擦配向膜的情况下可以为摩擦方向,以及在光配向膜的情况下可以为要照射的偏振光的方向,其中这样的取向方向可以通过使用吸收型线性偏振器的检测方法来确定。具体地,取向方向可以通过以下来确定:在液晶层中包含的液晶化合物水平取向的状态下将吸收型线性偏振器设置在液晶层的一侧上,并且在以360度旋转偏振器的同时测量透射率。当在以上状态下用光照射液晶层或吸收型线性偏振器的一侧并同时从另一侧测量亮度(透射率)时,如果吸收轴或透射轴与液晶配向膜的取向方向一致,则透射率趋于低,其中取向方向可以通过反映所应用的液晶化合物的折射率各向异性的模拟等来确定。根据液晶层的模式确定取向方向的方法是已知的,并且在本申请中,可以通过这样的已知方法来确定配向膜的取向方向。

配向膜可以包含选自以下中的一者或更多者:已知通过摩擦取向表现出取向能力的材料,例如聚酰亚胺化合物、聚(乙烯醇)化合物、聚(酰胺酸)化合物、聚苯乙烯化合物、聚酰胺化合物和聚氧乙烯化合物;或者已知通过光照射表现出取向能力的材料,例如聚酰亚胺化合物、聚酰胺酸化合物、聚降冰片烯化合物、苯基马来酰亚胺共聚物化合物、聚乙烯基肉桂酸酯化合物、聚偶氮苯化合物、聚乙烯酰亚胺化合物、聚乙烯醇化合物、聚酰胺化合物、聚乙烯化合物、聚苯乙烯化合物、聚亚苯基邻苯二甲酰胺化合物、聚酯化合物、CMPI(chloromethylated polyimide,氯甲基化聚酰亚胺)化合物、PVCI(polyvinylcinnamate,聚乙烯基肉桂酸酯)化合物和聚甲基丙烯酸甲酯化合物,但不限于此。

间隔物(20c)可以保持上基底与下基底之间的间隙。液晶层可以存在于上基底与下基底之间不存在间隔物的区域中。

间隔物可以为图案化间隔物。间隔物可以具有柱形状或分隔壁形状。分隔壁可以将下基底与上基底之间的空间分隔成两个或更多个空间。在不存在间隔物的区域中,可以使存在于下部中的其他膜或其他层暴露。例如,第二电极层可以暴露在不存在间隔物的区域中。配向膜可以覆盖间隔物和暴露于不存在间隔物的区域中的第二电极层。在其中上基底和下基底结合在一起的液晶元件中,下基底的存在于间隔物上的配向膜和上基底的压敏粘合剂层可以彼此接触。

液晶化合物和上述添加剂例如二色性染料、手性剂等可以存在于上基底与下基底之间的不存在间隔物的区域中。间隔物的形状没有特别限制,其可以没有限制地应用以便具有例如圆形、椭圆形或其他多边形形状的多面体。

间隔物可以包含可固化树脂。可固化树脂的类型没有特别限制,其中例如,可以使用热固性树脂或可光固化树脂例如可紫外固化的树脂。作为热固性树脂,例如,可以使用有机硅树脂、硅树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、氨基树脂、酚树脂、脲树脂、聚酯树脂或三聚氰胺树脂等,但不限于此。作为可紫外固化的树脂,通常可以使用丙烯酸类树脂,例如聚酯丙烯酸酯聚合物、聚苯乙烯丙烯酸酯聚合物、环氧丙烯酸酯聚合物、聚氨酯丙烯酸酯聚合物或聚丁二烯丙烯酸酯聚合物、有机硅丙烯酸酯聚合物或丙烯酸烷基酯聚合物等,但不限于此。

间隔物可以通过图案化工艺形成。例如,间隔物可以通过光刻工艺形成。光刻工艺可以包括将可固化树脂组合物施加在基础层或电极层上,然后用紫外线经由图案掩模照射其的过程。图案掩模可以被图案化成紫外透射区域和紫外阻挡区域。光刻工艺还可以包括对用紫外线照射的可固化树脂组合物进行洗涤的过程。用紫外线照射的区域被固化,而没有用紫外线照射的区域保持为液相,因此通过洗涤过程除去液相,从而可以将其图案化成分隔壁形状。在光刻工艺中,可以对图案掩模进行离型处理以便在紫外照射之后容易地分离树脂组合物和图案掩模,或者也可以在树脂组合物的层与图案掩模之间放置离型纸。

间隔物的宽度(线宽)、间隔(节距)、厚度和面积可以在不损害本申请的目的的范围内适当地选择。例如,间隔物的宽度(线宽)可以在10μm至500μm的范围内或者在10μm至50μm的范围内。间隔物的间隔(节距)可以在10μm至1000μm的范围内或者在100μm至1000μm的范围内。相对于第二基础层的总面积的100%,间隔物的面积可以为约5%或更大并且可以为50%或更小。当间隔物的面积在以上范围内时,可以有利于在充分确保上基底与下基底之间的附接力的同时确保优异的电光特性。间隔物的厚度可以在例如1μm至30μm或3μm至20μm的范围内。

光学装置可以包括位于第一外基底与液晶元件之间的至少一个或更多个中间层,并且可以包括位于第二外基底与液晶元件之间的至少一个或更多个中间层。因此,光学装置可以包括至少两个中间层。第一外基底和第二外基底中的每一者的一侧可以与相邻中间层接触。液晶元件的两侧可以分别与相邻中间层接触。

光学装置的中间层的数量可以根据光学装置除第一外基底、第二外基底和液晶元件之外是否还包括其他元件来确定。其他元件可以例示为偏振器等。

在一个实例中,光学装置除液晶元件之外还可以包括在第一外基底与第二外基底之间的其他元件例如偏振器。在这种情况下,作为一个实施方案,光学装置可以具有其中第一外基底、中间层、液晶元件、中间层、偏振器、中间层和第二外基底以该顺序层合的结构。在另一个实施方案中,光学装置可以具有其中第一外基底、中间层、偏振器、中间层、液晶元件、中间层和第二外基底以该顺序层合的结构。作为另一个实例,光学装置可以具有其中第一外基底、中间层、偏振器、中间层、液晶元件、中间层、偏振器、中间层和第二外基底以该顺序层合的结构。

在另一个实例中,光学装置除液晶元件之外可以不包括在第一外基底与第二外基底之间的其他元件例如偏振器。在这种情况下,光学装置可以具有其中第一外基底、中间层、液晶元件、中间层和第二外基底以该顺序层合的结构。

为了克服液晶元件的物理限制,可以经由液晶元件的两侧上的中间层将外基底结合在一起,但由于压敏粘合剂层的模量低,容易受到外部压力的影响,从而可能出现缺陷例如单元间隙塌陷或液晶流动或集聚。对包括在光学装置中的中间层的厚度进行控制,从而可以使缺陷最小化并且可以确保光学装置的结构稳定性和均匀的外观特性。

作为一个实例,至少一个或更多个中间层的总厚度之和可以为800μm或更大。至少一个或更多个中间层的总厚度之和意指存在于第一外基底与液晶元件之间以及第二外基底与液晶元件之间的所有中间层的厚度之和。当中间层的总厚度在以上范围内时,可以通过使外基底的层合过程中的缺陷最小化来确保光学装置的结构稳定性和均匀的外观特性。具体地,至少一个或更多个中间层的总厚度之和可以为900μm或更大、1,000μm或更大、1,100μm或更大、1200μm或更大、1,300μm或更大、1,400μm或更大、1,500μm或更大、1,600μm或更大、约1,650μm或更大、1,700μm或更大、1,750μm或更大、1,800μm或更大、1,850μm或更大、1,900μm或更大、1,950μm或更大、2,000μm或更大、2,100μm或更大、2,150μm或更大、或者约2,200μm或更大。至少一个或更多个中间层的总厚度之和可以为例如约6,000μm或更小、5,900μm或更小、5,800μm或更小、5,700μm或更小、5,600μm或更小、5,500μm或更小、5,400μm或更小、5,300μm或更小、5,200μm或更小、5,100μm或更小、或者约5,000μm更小。当至少一个或更多个中间层的总厚度之和太厚时,光学装置的电光特性例如透射特性可能劣化,因此在以上范围内可以是有利的。

至少一个或更多个中间层可以各自具有一个中间层的单层结构或者可以为两个或更多个子中间层的层合体。子中间层的厚度和数量可以考虑中间层的期望厚度来控制。在一个实例中,子中间层的厚度可以在100μm至500μm的范围内、或300μm至400μm的范围内。

作为一个实例,位于第一外基底与液晶元件之间的至少一个或更多个中间层的总厚度(Ta)和位于第二外基底与液晶元件之间的至少一个或更多个中间层的总厚度(Tb)可以各自为约400μm或更大、500μm或更大、600μm或更大、700μm或更大、800μm或更大、900μm或更大、1000μm或更大、或者1100μm或更大,并且可以为约3,000μm或更小、2,900μm或更小、2,800μm或更小、2,700μm或更小、约2,600μm或更小、约2,500μm或更小、约2,400μm或更小、或者约2,300μm或更小。当厚度Ta和Tb在以上范围内时,可以有利地确保结构稳定性和均匀的外观特性而在外基底的层合过程中没有缺陷,不损害光学装置的电光特性。位于第一外基底与液晶元件之间的至少一个或更多个中间层的总厚度(Ta)之和意指存在于第一外基底与液晶元件之间的所有中间层的厚度之和。此外,位于第二外基底与液晶元件之间的至少一个中间层的总厚度(Tb)之和意指存在于第二外基底与液晶元件之间的所有中间层的厚度之和。

作为一个实例,位于第一外基底20a与液晶元件10之间的至少一个或更多个中间层30的总厚度(Ta)与位于第二外基底20b与液晶元件10之间的至少一个或更多个中间层30的总厚度(Tb)的厚度比(Ta/Tb)可以在0.1至10的范围内。作为另一个实例,厚度比(Ta/Tb)可以为约0.12或更大、约0.13或更大、或者约0.14或更大,并且可以为约9.5或更小、9.0或更小、8.5或更小、8.0或更小、7.5或更小、或者约7.0或更小。当厚度比在0.1至10的范围内时,可以更有效地改善液晶元件的外观缺陷。

作为一个实例,至少一个或更多个中间层的储能弹性模量可以各自为1MPa或更大。当中间层的储能弹性模量低时,液晶元件也可能由于基础层不能承受高温耐久性测试或循环测试中的收缩和膨胀的应力等而被损坏。中间层的储能弹性模量可以为2MPa或更大、或者4MPa或更大,并且可以为100MPa或更小、80MPa或更小、60MPa或更小、40MPa或更小、20MPa或更小、10MPa或更小、或者5MPa或更小。储能弹性模量可以为在25℃的温度和6弧度/秒的频率下测量的值。

作为一个实例,至少一个或更多个中间层的杨氏模量(E)可以各自在0.1MPa至100MPa的范围内。作为另一个实例,中间层的杨氏模量(E)可以为约0.2MPa或更大、0.4MPa或更大、0.6MPa或更大、0.8MPa或更大、1MPa或更大、5MPa或更大、或者约10MPa或更大,并且可以为约95MPa或更小、80MPa或更小、75MPa或更小、70MPa或更小、65MPa或更小、60MPa或更小、55MPa或更小、或者约50MPa或更小。例如,杨氏模量(E)可以以ASTM D882中规定的方式来测量,并且可以使用可以以将膜切割成相关标准提供的形式并测量应力-应变曲线(可以同时测量力和长度)的设备(例如,UTM(万能试验机))来测量。当包括在光学装置中的中间层的杨氏模量在以上范围内时,可以更有利地确保光学装置的优异耐久性。当中间层为至少两个或更多个子中间层的层合体时,子中间层中的每一者可以满足以上杨氏模量范围。

作为一个实例,至少一个或更多个中间层的热膨胀系数可以各自为2,000ppm/K或更小。在另一个实例中,热膨胀系数可以为约1,900ppm/K或更小、1,700ppm/K或更小、1,600ppm/K或更小、或者约1.500ppm/K或更小,或者可以为约10ppm/K或更大、20ppm/K或更大、30ppm/K或更大、40ppm/K或更大、50ppm/K或更大、60ppm/K或更大、70ppm/K或更大、80ppm/K或更大、90ppm/K或更大、100ppm/K或更大、200ppm/K或更大、300ppm/K或更大、400ppm/K或更大、500ppm/K或更大、60ppm/K或更大、700ppm/K或更大、或者约800ppm/K或更大。中间层的热膨胀系数可以例如根据ASTM D696的规定来测量,其中热膨胀系数可以通过以将其切割成相关标准提供的形式并测量每单位温度的长度变化来计算,并且可以通过已知方法例如TMA(热机械分析)来测量。当包括在光学装置中的中间层的热膨胀系数在以上范围内时,可以更有利地确保光学装置的优异耐久性。当中间层为至少两个或更多个子中间层的层合体时,子中间层中的每一者可以满足所述热膨胀系数的范围。

至少一个或更多个中间层可以各自为热塑性聚氨酯(TPU)粘合剂层、聚酰胺粘合剂层、聚酯粘合剂层、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)粘合剂层、丙烯酸类粘合剂层、有机硅粘合剂层或聚烯烃粘合剂层。根据本申请的一个实例,至少一个或更多个中间层可以各自为热塑性聚氨酯。

在光学装置中,外层可以包围液晶元件的侧面。在光学装置中,液晶元件的顶部面积可以小于第一外基底或第二外基底的顶部面积。此外,液晶元件的顶部面积可以小于光学装置中包括的至少一个或更多个中间层的顶部面积。在一个实例中,液晶元件可以由位于第一外基底与液晶元件之间的中间层、位于第二外基底与液晶元件之间的中间层、和外层封装。在本说明书中,术语封装可以意指用中间层和外层覆盖液晶元件的整个表面。根据期望的结构,例如,封装结构可以通过在真空状态下压缩顺序地包括第一外基底、中间层、液晶元件、中间层和第二外基底并且包括包围液晶元件的侧面的外层的层合体的方法来实现。光学装置的耐久性和耐候性通过这样的封装结构得到大大改善,因此,其可以稳定地应用于户外应用例如天窗。

外层可以包括例如聚合物膜。在一个实例中,外层可以由一个聚合物膜构成。在另一个实例中,外层可以为两个或更多个聚合物膜的层合体。在两个或更多个聚合物膜的层合体的情况下,还可以包括对其附接有两个或更多个聚合物膜的粘合剂层。外层的结构可以在能够确保期望的厚度和储能弹性模量的范围内适当地选择。

作为聚合物膜,可以在可以满足式1的储能弹性模量的范围内使用适当的聚合物膜。作为聚合物膜,例如,可以使用PC(聚碳酸酯)膜、PE(聚乙烯)膜、TPU(热塑性聚氨酯)、COP(环烯烃聚合物)膜、POE(聚烯烃弹性体)膜、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)膜等。

本申请还涉及用于制造光学装置的方法。光学装置的制造方法可以包括以下步骤:制备顺序地包括第一外基底、至少一个或更多个中间层、液晶元件、至少一个或更多个中间层和第二外基底的层合体,以及对层合体进行高压釜处理。除非在光学装置的制造方法中另有说明,否则在光学装置中描述的内容可以同样适用。

层合体还可以包括包围液晶元件的侧面的外层。

当光学装置除了液晶元件之外还包括其他元件例如偏振器时,层合体除了液晶元件之外还可以包括在期望的位置处的其他元件。

高压釜过程可以通过对在层合步骤之后形成的层合体进行加热和/或加压来进行。

高压釜过程的条件没有特别限制,并且其可以例如根据所应用的中间层的类型在合适的温度和压力下进行。典型的高压釜过程的温度为约80℃或更高、90℃或更高、100℃或更高,以及压力为2个大气压或更大,但不限于此。过程温度的上限可以为约200℃或更低、190℃或更低、180℃或更低、或者170℃或更低左右,以及过程压力的上限可以为约10个大气压或更小、9个大气压或更小、8个大气压或更小、7个大气压或更小、或者6个大气压或更小左右。

这样的光学装置可以用于各种应用,例如,可以用于眼部佩戴物如太阳镜或者AR(增强现实)或VR(虚拟现实)眼部佩戴物、建筑物的外墙或者车辆用天窗等。在一个实例中,光学装置本身可以为车辆用天窗。例如,在包括其中形成有至少一个开口的车体的汽车中,可以安装和使用与所述开口附接的光学装置或车辆用天窗。

有益效果

本申请的光学装置可以通过适当地保持液晶元件的单元间隙,在上基底与下基底之间具有优异的附接力并且使缺陷例如挤压或集聚最小化来确保结构稳定性和良好的品质均匀性。

附图说明

图1是本申请的一个示例性光学装置的截面图。

图2是本申请的一个示例性光学装置的截面图。

图3是本申请的一个示例性液晶元件的截面图。

图4是比较例1的光学装置的照片。

图5是比较例1的显微镜图像。

具体实施方式

在下文中,将通过实施例详细地描述本申请,但是本申请的范围不受以下实施例限制。

测量例1.储能弹性模量的测量

使用TA的DMAQ800测量储能弹性模量。具体地,以多频应变模式在25℃的温度、6弧度/秒的频率、0.01N的力和3°/分钟的升温速率的条件下记录储能弹性模量值。

实施例1

液晶元件制造

准备具有约145μm的厚度和900mm×600mm的宽度×高度面积的PET膜作为第一基础层。在第一基础层上沉积ITO(氧化铟锡)至50nm的厚度以形成第一电极层。在第一电极层上棒涂压敏粘合剂组合物(KR-3700,Shin-Etsu),然后在约150℃下干燥约5分钟以形成厚度为约10μm的压敏粘合剂层。粘合剂层的储能模量为约0.1MPa。第一基础层、第一电极层和压敏粘合剂层的组合被称为上基底。

作为第二基础层,准备具有约145μm的厚度和900mm×600mm的宽度×高度面积的PET膜。在第二基础层上,沉积ITO(氧化铟锡)至50nm的厚度以形成第二电极层。在第二电极层上涂覆丙烯酸类树脂组合物(KAD-03,Minuta Tech),然后通过光刻法形成蜂窝型间隔物(分隔壁间隔物)。构成蜂窝的正六边形(封闭图形)的节距为约450μm,高度为约6μm,并且线宽为约30μm。由分隔壁间隔物形成的封闭图形(正六边形)的面积为约2.14mm

在下基底的垂直配向膜上涂覆液晶组合物以形成液晶层,然后将上基底的压敏粘合剂层层合成面向液晶组合物的涂覆表面。液晶组合物包含液晶化合物(JNC,T12)和手性掺杂剂(HCCH,S811),形成的液晶层的节距(p)为约20μm,并且单元间隙(d)与节距(p)之比(d/p)为约0.3。液晶元件是在未施加电压时处于垂直取向状态的RTN模式液晶单元。液晶元件的总厚度为约306μm。

光学装置制造

制备层合体,所述层合体顺序地包括第一外基底、第一中间层、第一偏振器、第二中间层、制备的液晶元件、第三中间层、第二偏振器、第四中间层和第二外基底并且包括包围液晶元件的侧面的外层。与第一外基底相比,第二外基底设置在重力方向。

作为第一外基底,使用具有约3mm的厚度、宽度×长度=1100mm×800mm的面积以及约2,470R的曲率半径的玻璃基底。作为第二外基底,使用具有约3mm的厚度、宽度×长度=1100mm×800mm的面积以及约2,400R的曲率半径的玻璃基底。第一偏振器和第二偏振器各自为基于PVA的偏振器,其被设置成第一偏振器的透光轴和第二偏振器的透光轴形成约90度。第一中间层和第四中间层各自为单层TPU层(Argotec),其中一层的厚度为380μm。第二中间层和第三中间层各自为三个TPU层(Argotec)的层合体,其中一层的厚度为380μm。用于形成第一中间层至第四中间层的TPU层(Argotec)具有307ppm/K的热膨胀系数和2.18MPa的储能弹性模量。作为外层,使用具有2000MPa的储能弹性模量和300μm的厚度的PC膜(Keiwa)。

在约110℃的温度和约2个大气压的压力下对层合体进行高压釜过程以制造具有图2的结构的光学装置。

实施例2

通过以与实施例1中相同的方式进行所述过程来制造光学装置,不同之处在于:使用其中两个具有约6,000MPa的MD方向储能弹性模量、约3,000MPa的TD方向储能弹性模量和145μm的厚度的PET膜经由具有约0.1MPa的储能弹性模量和10μm的厚度的压敏粘合剂层(KR-3700,Shin-Etsu)附接的层合体作为外层。在实施例2中,外层的总厚度为约300μm。

实施例3

通过以与实施例1中相同的方式进行所述过程来制造光学装置,不同之处在于:使用具有约100MPa的储能弹性模量和约380μm的厚度的TPU膜(Argotec)作为外层。

比较例1

通过以与实施例1中相同的方式进行所述过程来制造光学装置,不同之处在于:使用具有约100MPa的储能弹性模量和约150μm的厚度的TPU膜(Argotec)作为外层。

比较例2

通过以与实施例1中相同的方式进行所述过程来制造光学装置,不同之处在于:使用具有约100MPa的储能弹性模量和约380μm的厚度的TPU膜(Argotec)以及具有约100MPa的储能弹性模量和约150μm的厚度的TPU膜(Argotec)的层合体作为外层。在实施例2中,外层的总厚度为约530μm。

评估例1.层合过程缺陷的评估

在实施例1和比较例1中制造的光学装置中,观察在未施加电压的状态下是否发生挤压和集聚缺陷。在实施例1中,未观察到挤压缺陷和集聚缺陷,但在比较例1中,观察到挤压和集聚缺陷,如图4和图5所示。图4是比较例1的光学装置的相机照片,图5是比较例1的光学装置的显微镜图像。如图4中红色所示(示于左侧),由于二色性染料的浓度高于外周区域的二色性染料的浓度,集聚缺陷区域显得比外周区域更暗,并且如图4中绿色所示(示于右侧),由于二色性染料的浓度低于外周区域的二色性染料的浓度,挤压缺陷区域显得比外周区域更亮。在比较例2中,玻璃基底在层合过程期间被损坏。图5(A)示出了比较例1的挤压缺陷,图5(B)示出了比较例1的集聚缺陷。

[附图标记说明]

100a:第一外基底,100b:第二外基底,200a、200b、200c、200d:中间层,300:液晶元件,400:外层,500a:第一偏振器,500b:第二偏振器,10a:第一基础层,10b:第一电极层,10c:压敏粘合剂层,20a:第二基础层,20b:第二电极层,20c:间隔物,20d:配向膜

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