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JP2019505848A - 透過度可変フィルム、その製造方法および用途 - Google Patents

透過度可変フィルム、その製造方法および用途 Download PDF

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Abstract

本出願は、透過度可変フィルム、その製造方法および用途に関する。本出願の透過度可変フィルムは、ボールスペーサーが固着化した配向膜の反対側の配向膜のプレチルトを調節することによって、オン／オフ駆動時に発生するリバースチルトを最小化して、駆動の不均一現象を解決し得る。本出願の透過度可変フィルムは、サンルーフとして使用できる。

Description

本出願は、透過度可変フィルム、その製造方法および用途に関する。
本出願は、２０１６年７月２７日付けの韓国特許出願第１０−２０１６−００９５１５８に基づく優先権の利益を主張し、当該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。
透過度可変フィルムは、第１配向膜が形成された第１基板と第２配向膜が形成された第２基板との間に液晶層を含み、前記第１基板と第２基板との間に一定のセルギャップを維持するためのセルギャップ維持部材としてボールスペーサーを具備し得る。
ボールスペーサーは、コラムスペーサーに比べて工程が簡単であり、費用が安いという長所があるが、前記第１配向膜または第２配向膜と固着力が不足するため、透過度可変フィルムの外部から加えられる外力により前記ボールスペーサーが移動することがある。ボールスペーサーが移動する場合、前記第１配向膜または第２配向膜にスクラッチのような損傷を発生させる。したがって、前記損傷した配向膜上の液晶分子の誤整列が発生する。このような液晶分子の誤整列は、光漏れのような不良を起こす。これに伴い、透過度可変フィルム分野においては、ボールスペーサーを固着化する技術に対する必要性が提起されている（特許文献１：韓国特許公開第２００８−００９９４１２号公報）。
ボールスペーサーを固着化し、分散性を向上させるために、ボールスペーサーを含む配向膜組成物を、表面粗度を調節した基材に塗布し得る。しかし、基材の表面粗度を高めると、配向膜の界面が粗くなって、ランダムプレチルトを有するようになり、反対側の配向膜のプレチルトによってオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）駆動時にリバースチルトの誘発程度が変わる。一般的に、配向膜の特性上、プレチルトがほとんどないため、目視で認知されるリバースチルトに起因して駆動の不均一現象が発生する問題点がある。
本出願は、前記問題点を解消するためになされたものであって、オン／オフ駆動時に発生するリバースチルトを最小化して、駆動の不均一現象を解決できる透過度可変フィルム、その製造方法および用途を提供する。
本出願は、透過度可変フィルムに関する。図１は、本出願の一実施例による透過度可変フィルムを例示的に示す。図１に示されるように、前記透過度可変フィルムは、第１電極フィルム１１と前記第１電極フィルム上に形成された第１配向膜１２および前記第１配向膜に固着したボールスペーサー１３を含む第１基板部材と；第２電極フィルム２１および前記第２電極フィルム上に形成されたプレチルト角が０．２度〜８９度である第２配向膜２２を含む第２基板部材と；前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に形成された液晶層３０と；を含むことができる。
本出願の透過度可変フィルムは、ボールスペーサーが固着した第１配向膜の反対側に形成された第２配向膜のプレチルトを調節することによって、リバースチルトを最大限抑制して、目視で認知されるリバースチルトドメインのサイズを最小化することによって駆動均一性を確保し得る。
以下、本出願の透過度可変フィルムを具体的に説明する。
本明細書でプレチルトは、角度（ａｎｇｌｅ）と方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を有し得る。前記プレチルト角度は、極角（Ｐｏｌａｒ ａｎｇｌｅ）と呼称し得、前記プレチルト方向は、方位角（Ａｚｉｍｕｔｈａｌ ａｎｇｌｅ）と呼称し得る。
本明細書でランダムプレチルトは、前記プレチルト角度またはプレチルト方向が一定でないプレチルトを意味する。
前記プレチルト角度は、液晶の配向子が配向膜と水平な面に対して成す角度を意味する。前記プレチルト方向は、液晶の配向子が配向膜の水平な面に射影された方向を意味する。
本明細書で用語「液晶の配向子」は、液晶が棒（ｒｏｄ）形状である場合、長軸を意味し、液晶が円板（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）形状である場合、円板平面の法線方向の軸を意味する。
前記第１基板部材は、第１電極フィルムを含むことができる。前記第１電極フィルムは、第１基材フィルムおよび第１電極層を順次に含むことができる。
前記第１基材フィルムとしては、例えば光学的透明性を有するものが使用できる。前記第１基材フィルムとしては、光学的に透明なプラスチックフィルムまたはシートが使用するか、あるいは、ガラスが使用できる。プラスチックフィルムまたはシートとしては、ＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）またはＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルムまたはシートのようなセルロースフィルムまたはシート；ノルボルネン誘導体樹脂フィルムまたはシートなどのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）フィルムまたはシート；ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）フィルムまたはシートなどのアクリルフィルムまたはシート；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルムまたはシート；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）またはＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）フィルムまたはシートなどのようなオレフィンフィルムまたはシート；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）フィルムまたはシート；ＰＥＳ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）フィルムまたはシート；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）フィルムまたはシート；ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）フィルムまたはシート；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルムまたはシート；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルムまたはシートなどのようなポリエステルフィルムまたはシート；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）フィルムまたはシート；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）フィルムまたはシート；ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）フィルムまたはシート、或いはフルオル樹脂フィルムまたはシートなどが例示でき、一般的には、セルロースフィルムまたはシート、ポリエステルフィルムまたはシート、或いはアクリルフィルムまたはシートなどが使用でき、好ましくは、ＴＡＣフィルムまたはシートが使用できるが、これに限らない。
前記第１電極層としては、透明導電性層が使用できる。例えば、前記第１電極層としては、導電性高分子、導電性金属、導電性ナノワイヤーまたはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などを蒸着して形成したものが使用できる。その他、透明導電性層を形成できる多様な素材および形成方法が公知となっており、これを制限なしに適用できる。
前記第１基板部材は、第１配向膜を含むことができる。前記第１配向膜は、第１電極フィルム上に形成され得る。前記第１配向膜としては、隣接する液晶に対して配向能を有するものを適宜選択して使用できる。前記第１配向膜は、例えばラビング配向膜のような接触式配向膜であるか、または光配向膜のような非接触式配向膜が使用できる。本出願の一実施例によると、前記第１配向膜は、光配向膜であってもよい。
前記光配向膜は、光配向膜物質を含むことができる。本明細書で配向膜物質は、隣接する液晶の配向を誘導し得る物質を意味する。本明細書で光配向膜物質は、光照射、例えば、偏光紫外線の照射により液晶配向性を示すようになった物質を意味する。前記光配向膜物質は、光配向性物質に光を照射して、光異性化反応、光分解反応または光二量化反応により配向させて得られる。前記光配向膜のプレチルト角は、偏光紫外線の照射角度によって調節され得、前記光配向膜のプレチルト方向は、偏光紫外線の照射方向によって形成され得る。前記偏光紫外線の照射角度が増加するほど、前記光配向膜のプレチルト角度が増加する傾向にある。
前記光配向膜物質としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアミド酸およびポリシンナメートよりなる群から選択された一つ以上であってもよい。本出願の一実施例によると、前記光配向膜物質としては、ポリシンナメートが使用できる。
前記第１配向膜の厚さは、本出願の目的を考慮して適宜選択され得る。例えば、前記第１配向膜の厚さは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよい。
前記第１基板部材は、前記第１配向膜に固着したボールスペーサーを含むことができる。本明細書でボールスペーサーが第１配向膜に固着しているということは、ボールスペーサーが第１配向膜に固く付着していることを意味する。具体的に、本明細書でボールスペーサーが第１配向膜に固着しているということは、スペーサーが配向膜に単純に接していることとは異なる意味であり、スペーサーが配向膜の一面に固定されていて、外部の力や圧力により動きがない状態を意味する。スペーサーが配向膜に固着しているか否かは、例えば液晶セルを分解するとき、スペーサーがどの配向膜に残っているかにより確認が可能である。図１に示されるように、前記ボールスペーサー１３の下部は、第１配向膜１２の上部に形成された硬化物１４を媒介として前記第１配向膜に固着していてもよい。前記硬化物１４は、第１配向膜上の複数の領域に離隔して存在し得る。前記硬化物１４は、側面に傾斜面を有し得る。前記硬化物１４の上部面は、前記ボールスペーサー１３の下部面の凸部に対応する凹部を有し得る。前記硬化物１４の上部面の凹部と前記ボールスペーサーの下部面の凸部とは、互いに密着していてもよい。
前記硬化物は、硬化性物質を含むことができる。前記硬化性物質としては、加熱硬化性物質または光硬化性物質が使用できる。前記光硬化性物質としては、紫外線硬化性物質が使用できる。加熱硬化性物質としては、例えばシリコーン樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリエステル樹脂またはメラミン樹脂などが使用できる。前記紫外線硬化性物質としては、代表的に、アクリル重合体、例えば、ポリエステルアクリレート重合体、ポリスチレンアクリレート重合体、エポキシアクリレート重合体、ポリウレタンアクリレート重合体またはポリブタジエンアクリレート重合体、シリコーンアクリレート重合体またはアルキルアクリレート重合体などが使用できる。
本出願の一実施例によると、前記硬化性物質としては、光配向性物質が使用できる。前記光配向性物質としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアミド酸またはポリシンナメートなどが使用できる。
前記ボールスペーサー１３の上部は、前記第２配向膜２２と接していてもよい。前記ボールスペーサー１３は、前記第１配向膜１２と前記第２配向膜２２との間に前記液晶層３０が形成され得るように間隔を維持し得る。
前記ボールスペーサーの直径は、本出願の目的を考慮して適宜選択され得る。例えば、前記ボールスペーサーの直径は、２μｍ〜１００μｍ、より具体的に８μｍ〜３０μｍであってもよい。ボールスペーサーの直径が前記範囲である場合、第１配向膜と前記第２配向膜との間に液晶層が形成され得るように適切な間隔を維持できる。
前記ボールスペーサーを成す物質は、本出願の目的を考慮して適宜選択され得る。例えば、前記ボールスペーサーは、炭素系物質、金属系物質、酸化物系物質およびこれらの複合物質よりなる群から選択される１種以上を含むことができる。前記ボールスペーサーが前記材料よりなる場合、透過度可変フィルムを具現するのに好適である。
前記第１配向膜の表面粗度は、本出願の目的を考慮して適宜選択され得る。例えば、前記第１配向膜の表面粗度は、３ｎｍ〜１００ｎｍであってもよい。第１配向膜の表面粗度が前記範囲内である場合、前記第１配向膜に固着したボールスペーサーの分散性を確保できる。図１で第１配向膜１２の表面の突出部は、第１配向膜が前記のような表面粗度を有することを意味する。
本出願の課題で記載したように、ボールスペーサーの分散性を確保するために第１配向膜の表面粗度を調節する場合、第１配向膜は、ランダムプレチルトを有し、オン／オフ駆動時にリバースチルトに起因して駆動の不均一現象が発生し得る。本出願の透過度可変フィルムは、前記第２配向膜のプレチルトを調節することによってリバースチルトを最小化して、駆動の不均一現象を解決し得る。
第１配向膜の表面粗度は、第１配向膜にナノ粒子を含ませたり、前記第１配向膜をモールド成形したり、前記第１配向膜を部分浸食可能な溶媒を利用して部分浸食させたり、または前記第１配向膜に物理的な力を加えることによって調節できる。
本出願の一実施例によると、前記第１配向膜の表面粗度は、第１配向膜にナノ粒子を含ませて調節できる。この場合、前記第１配向膜は、配向膜物質およびナノ粒子を含むことができる。本出願の一実施例によると、前記配向膜物質は、光配向膜物質であってもよい。前記ナノ粒子は、前記第１配向膜内に分散した状態で存在し得る。前記ナノ粒子は、前記配向膜物質の表面に突出して表面粗度を誘発し得る。
本明細書でナノ粒子は、ナノメートル（ｎｍ）単位の平均粒径を有する粒子を意味し、例えば、１ｎｍ〜１，０００ｎｍ未満の平均粒径を有する粒子を意味する。本出願の一実施例によると、前記ナノ粒子の平均粒径は、例えば２００ｎｍ〜５００ｎｍであってもよい。ナノ粒子の平均粒径が前記範囲内である場合、第１配向膜に適切な表面粗度を付与して前記ボールスペーサーの分散性を確保できる。
前記ナノ粒子としては、無機ナノ粒子または有機ナノ粒子が使用できる。例えば、前記ナノ粒子としては、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））等の有機粒子が使用できる。
前記第２基板部材は、第２電極フィルムを含むことができる。前記第２電極フィルムは、第２基材フィルムおよび第２電極層を順次に含むことができる。前記第２基材フィルムおよび第２電極層については、前記第１基材フィルムおよび第１電極層に関する内容が同一に適用され得る。
前記第２基板部材は、前記第２電極フィルム上に形成されたプレチルト角が０．２度〜８９度である第２配向膜を含むことができる。前記プレチルト角の上限は、より具体的に、２０度以下、１５度以下、１２．５度以下または１０度以下、９．５度以下、９度以下、８．５度以下、８度以下、７．５度以下、７度以下、６．５度以下、６度以下、５．５度以下、５度以下、４．５度以下、４度以下、３．５度以下、３度以下、２．５度以下、２度以下、１．５度以下、１度以下、０．５度以下であってもよい。前記プレチルト角の下限は、より具体的に、０．２度以上、０．２５度以上、０．３度以上、０．３５度以上、０．４度以上、０．４５度以上であってもよい。前記第２配向膜のプレチルト角が前記範囲内である場合、リバースチルトを最大限抑制して、目視で認知されるリバースチルトドメインサイズを最小化することによって、駆動の均一性を確保できる。
前記第２配向膜の厚さは、本出願の目的を考慮して適宜選択できる。例えば、前記第２配向膜の厚さは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍであってもよい。第２配向膜の厚さが前記範囲内である場合、リバースチルトを最大限抑制して、目視で認知されるリバースチルトドメインサイズを最小化することによって、駆動の均一性を確保するのに一層有利である。
前記第２配向膜は、例えばラビング配向膜のような接触式配向膜であるか、または光配向膜のような非接触式配向膜が使用できる。本出願の一実施例によると、前記第２配向膜は、光配向膜であってもよい。前記光配向膜は、光配向膜物質を含むことができる。前記光配向膜物質としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアミド酸およびポリシンナメートよりなる群から選択された一つ以上であってもよい。本出願の一実施例によると、前記光配向膜物質としては、ポリシンナメートが使用できる。前記第２配向膜は、ナノ粒子を含まなくてもよい。すなわち前記第２配向膜は、前記第１配向膜のようにボールスペーサーの分散性を確保するために意図的に誘発された表面粗度を有しなくてもよい。
前記第２配向膜のプレチルト角度は、配向膜のプレチルト角度を調節する公知の方法によって調節され得る。例えば前記第２配向膜が光配向膜である場合、プレチルト角度は、光配向膜を形成するための光照射角度を調節することによって得られる。
図１に示されるように、前記透過度可変フィルムは、前記第１配向膜１２と前記第２配向膜２２との間に形成された液晶層３０を含むことができる。前記液晶層は、前記第１配向膜と第２配向膜との間に前記ボールスペーサー１３が存在しない領域に存在し得る。前記液晶層は、液晶化合物を含むことができる。図１は、第２配向膜２２に隣接する液晶化合物３１の配向状態を例示的に示す。第２配向膜のプレチルト角によって前記液晶化合物の電圧無印加時の配向状態が決定され得る。
前記液晶化合物は、前記液晶層内で配向がスイッチング可能な状態で存在し得る。本明細書で配向がスイッチング可能であるというのは、液晶化合物の整列方向が電圧の印加のような外部作用により変更され得ることを意味する。液晶化合物としては、例えば、スメクチック（ｓｍｅｃｔｉｃ）液晶化合物、ネマチック（ｎｅｍａｔｉｃ）液晶化合物またはコレステリック（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ）液晶化合物などが使用できる。また、液晶化合物としては、外部で電圧のような外部作用下に配向が変更されるように重合性基または架橋性基を有しない液晶化合物が使用できる。
前記液晶層は、異方性染料をさらに含むことができる。本明細書で用語「染料」は、可視光領域、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲内で少なくとも一部または全体の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、用語「異方性染料」は、前記可視光領域の少なくとも一部または全体の範囲で光の異方性吸収が可能な物質を意味する。
異方性染料としては、例えば、液晶の整列状態によって整列し得る特性を有するものと知られた公知の染料を選択して使用できる。異方性染料としては、例えば、黒色染料（ｂｌａｃｋ ｄｙｅ）が使用できる。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が公知にされているが、これに限らない。
異方性染料の二色比（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｒａｔｉｏ）は、本出願の目的を考慮して適宜選択され得る。例えば、前記異方性染料は、二色比が５以上〜２０以下であってもよい。本明細書で用語「二色比」は、例えば、ｐ型染料である場合、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を意味する。異方性染料は、可視光領域の波長の範囲内、例えば、約３８０ｎｍ〜７００ｎｍまたは約４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の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有し得る。
前記液晶層の異方性染料の含量は、本出願の目的を考慮して適宜選択され得る。例えば、前記液晶層の異方性染料の含量は、０．１重量％以上〜１０重量％以下であってもよい。液晶層の異方性染料の含量が前記範囲である場合、透過度可変特性を示すのに適している。
本出願の透過度可変フィルムは、電圧印加の有無によって透過度を調節できる。例えば、前記透過度可変フィルムは、電圧無印加および電圧印加時の液晶層の配向を調節することによって、透過度を調節できる。液晶および異方性染料は、前記配向方向によって整列し得る。
本明細書で水平配向は、液晶分子の配向子が液晶層の平面に対して水平に配列された状態、例えば、０度〜１０度、０度〜５度、好ましくは約０度を成す配列状態を意味する。
本明細書で垂直配向状態は、液晶分子の配向子が液晶層の平面に対して垂直に配列された状態、例えば、約８０度〜９０度、約８５度〜９０度、好ましくは約９０度を成す配列状態を意味する。
一例として、前記第１配向膜および／または第２配向膜は、水平配向膜であってもよい。前記水平配向膜は、隣接する液晶分子に対して水平配向を誘導できる。一例として、前記液晶層は、誘電率異方性が正数である液晶が使用できる。この場合、前記液晶層は、電圧無印加状態で水平配向状態であり、電圧印加状態で垂直配向状態に転換され得る。前記液晶層が水平配向状態である場合、前記異方性染料の光吸収によって透過率を減少させることができる。前記液晶層が垂直配向状態である場合、異方性染料による光吸収が減少するので、透過率を増加させることができる。
本出願は、前記透過度可変フィルムの製造方法に関する。以下、前記製造方法を説明するに際して、前記透過度可変フィルムと重複する事項については、前記透過度可変フィルムの項目にて記述した内容が同一に適用され得る。
前記製造方法は、第１電極フィルムと前記第１電極フィルム上に形成された第１配向膜および前記第１配向膜に固着したボールスペーサーを含む第１基板部材と、第２電極フィルムおよび前記第２電極フィルム上に形成されたプレチルト角が０．２度〜８９度である第２配向膜を含む第２基板部材の前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に液晶層を形成する工程を含むことができる。
前記第１基板部材は、第１電極フィルム上に第１配向膜を形成することによって製造できる。前記第１配向膜を形成する場合、表面粗度が約３ｎｍ〜１００ｎｍとなるように調節する工程がさらに行われ得る。前記第１配向膜の表面粗度は、前述したように、前記第１配向膜にナノ粒子を含ませたり、前記第１配向膜をモールド成形したり、前記第１配向膜を部分浸食可能な溶媒を利用して部分浸食させたり、または前記第１配向膜に物理的な力を加える工程によって調節できる。
本出願の一実施例によると、前記第１配向膜の表面粗度は、第１配向膜にナノ粒子を含ませて調節できる。この場合、前記第１配向膜は、第１電極フィルム上にナノ粒子および配向性物質を含む第１配向膜組成物をコーティング、乾燥および硬化することによって形成できる。前記硬化は、偏光紫外線を照射することによって行われ得る。
前記第１配向膜組成物としては、前記ナノ粒子および配向性物質、例えば、光配向性物質を溶媒に分散させた溶液が使用できる。前記溶媒としては、シクロヘキサノンなどの有機溶媒が使用できる。
前記第１配向膜を形成するために、前記第１配向膜組成物は、約２０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さでコーティングできる。前記コーティングされた組成物は、約８０℃〜１００℃の温度で約１分〜約３分間乾燥し得る。前記乾燥した組成物は、約５０ｍＷ／ｃｍ２〜１０００ｍＷ／ｃｍ２の強さの偏光紫外線を約５秒〜６０秒間照射して硬化させることができる。
前記ボールスペーサーは、前記第１配向膜上にボールスペーサーおよび硬化性物質を含むボールスペーサー組成物をコーティング、乾燥および硬化することによって固着し得る。前記硬化は、偏光紫外線を照射することによって行われ得る。
前記ボールスペーサー組成物としては、前記ボールスペーサーおよび硬化性物質、例えば光配向性物質を溶媒に分散させた溶媒が使用できる。前記溶媒としては、シクロヘキサノンなどの有機溶媒が使用できる。
前記第１配向膜に前記ボールスペーサーを固着させるために、前記ボールスペーサー組成物は、約２０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さでコーティングし得る。前記コーティングされた組成物は、約８０℃〜１００℃の温度で約１分〜約３分間乾燥し得る。前記乾燥された組成物は、約５０ｍＷ／ｃｍ２〜１０００ｍＷ／ｃｍ２の強さの偏光紫外線を約５秒〜６０秒の間照射して硬化させることができる。
前記第２基板部材は、第２電極フィルム上に第２配向膜を形成することによって製造できる。前記第２配向膜は、第２電極フィルム上に配向性物質を含む第２配向膜組成物をコーティング、乾燥および硬化することによって形成できる。前記硬化は、偏光紫外線を照射することによって行われ得る。
前記第２配向膜組成物としては、配向性物質、例えば光配向性物質を溶媒に分散させた溶液が使用できる。前記溶媒では、シクロヘキサノンなどの有機溶媒が使用できる。
前記第２配向膜組成物は、約２０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さでコーティングし得る。前記コーティングされた組成物は、約８０℃〜１００℃の温度で約１分〜約３分間乾燥し得る。前記乾燥した組成物は、約５０ｍＷ／ｃｍ２〜１０００ｍＷ／ｃｍ２の強さの偏光紫外線を約５秒〜６０秒間照射して硬化させることができる。前記第２配向膜組成物の硬化は、前記第２配向膜のプレチルト角が０．２度〜８９度となるように偏光紫外線を傾斜照射することによって行われ得る。前記偏光紫外線の照射角度は、例えば５度〜８５度であってもよい。前記偏光紫外線の照射角度は、具体的に、５度以上、１０度以上、１５度以上または２０度以上であってもよく、８５度以下、８０度以下、７５度以下または７０度以下であってもよい。前記偏光紫外線の照射角度は、より具体的に１５度〜２５度、４０度〜５０度または６５度〜７５度であってもよい。
前記第１基板部材と第２基板部材との間に液晶層を形成することは、例えば第１基板部材の第１配向膜上に液晶組成物をコーティングして液晶層を形成した後、前記第２配向膜が前記ボールスペーサーに接するように第２基板部材を結合する方式で行われ得る。前記液晶組成物は、前記透過度可変フィルムにて説明した液晶化合物または異方性染料を含むことができる。
本出願は、前記透過度可変フィルムの用途に関する。本出願の透過度可変フィルムは、透過度可変が適用され得るすべてのデバイスに適用され得る。例えば、本出願の透過度可変フィルムは、サンルーフ、ゴーグル、サングラスまたはヘルメットなどに適用されて、透過度可変デバイスを提供できる。前記透過度可変デバイスは、本出願の透過度可変フィルムを含む限り、他の部品または構造などは特に限定されず、この分野において公知となっているすべての内容が適宜適用され得る。
本出願の透過度可変フィルムは、ボールスペーサーが固着化した配向膜の反対側の配向膜のプレチルトを調節することによって、オン／オフ駆動時に発生するリバースチルトを最小化して、駆動の不均一現象を解決し得る。本出願の透過度可変フィルムは、サンルーフ、ゴーグル、サングラスまたはヘルメットなどに使用できる。
本出願の実施例１の透過度可変フィルムを示す。 比較例１の透過度可変フィルムを示す。 実施例１の駆動イメージである。 実施例２の駆動イメージである。 実施例３の駆動イメージである。 比較例１の駆動イメージである。 実施例１および比較例１の角度によるヘイズ値を示す。
以下、実施例を通じて本出願を具体的に説明するが、本出願の範囲が下記実施例に限定されるものではない。
実施例１
第１配向膜組成物の製造
２０ｍｌのバイアル（ｖｉａｌ）に溶媒（シクロヘキサノン）９．６７５ｇと光配向性物質（５−ノルボルネン−２−メチル−４−メトキシシンナメート）０．３２５ｇおよびナノ粒子（ＰＭＭＡ、ＳＥＫＩＳＵＩ社、平均粒径：３７０ｎｍ）０．０１ｇを添加した後、混合した。
ボールスペーサー組成物の製造
２０ｍｌのバイアルに溶媒（シクロヘキサノン）９．６７５ｇと光配向性物質（５−ノルボルネン−２−メチル−４−メトキシシンナメート）０．０６５ｇおよびボールスペーサー（ＫＢＮ−５１０、ＳＥＫＩＳＵＩ社、平均粒径：１０μｍ）０．１ｇを添加した後、混合した。
第２配向膜組成物の製造
２０ｍｌのバイアルに溶媒（シクロヘキサノン）９．６７５ｇと光配向性物質（５−ノルボルネン−２−メチル−４−メトキシシンナメート）０．３２５ｇを添加した後、混合した。
第１基板部材の製作
第１電極フィルム（ＰＣ／ＩＴＯフィルム、横ｘ縦＝１００ｍｍｘ１００ｍｍ）のＩＴＯ層上にナノ粒子組成物を４番メイヤーバーを利用して約３００ｎｍの厚さでコーティングした。前記コーティングされた組成物を約８０℃で約２分間乾燥させた。前記乾燥させた組成物を２００ｍＷ／ｃｍ２の強さの偏光紫外線を１０秒間垂直に（０度）照射して硬化させて第１配向膜を形成した。前記第１配向膜上に前記ボールスペーサー組成物を１０番メイヤーバーを利用して約６０ｎｍの厚さでコーティングした。前記コーティングされた組成物を約１００℃で約２分間乾燥させた。前記乾燥させた組成物に約２００ｍＷ／ｃｍ２の強さの偏光紫外線を１０秒間垂直に（０度）照射して、第１配向膜にボールスペーサーを固着させて第１基板部材を製作した。
第２基板部材の製作
第２電極フィルム（ＰＣ／ＩＴＯフィルム、横ｘ縦＝１００ｍｍｘ１００ｍｍ）のＩＴＯ層上に第２配向膜組成物を４番メイヤーバーを利用して約３００ｎｍの厚さでコーティングした。前記コーティングした組成物を約８０℃で約２分間乾燥させた。前記乾燥した組成物に約７０度の傾斜角度で約２００ｍＷ／ｃｍ２の強さの偏光紫外線を約１０秒間照射して第２基板部材を製作した。
セル結合
第１基板部材の第１配向膜上に液晶およびアゾ系染料を含む液晶組成物（Ｍｅｒｃｋ社、ＭＤＡ−１４−４１４５）１ｇを塗布した後、第２配向膜が前記ボールスペーサーに接するように第２基板部材を結合して、セルを製作した。
実施例２
第２基板部材の製作時に、偏光紫外線の照射条件を約４５度の傾斜角度に変更して配向膜を製造したことを除いて、実施例１と同じ方法で液晶セルを製造した。
実施例３
第２基板部材の製作時に、偏光紫外線の照射条件を約２０度の傾斜角度に変更して配向膜を製造したことを除いて、実施例１と同じ方法で液晶セルを製造した。
比較例１
第２基板部材の製作時に第２配向膜を形成するための偏光紫外線の照射角度を垂直（０度）に変更したことを除いて、実施例１と同じ方式でセルを製作した。
測定例１：プレチルト角の測定
実施例１〜３および比較例１の上板の第２配向膜に対してプレチルト角を測定し、その結果を下記表１に記載した。図１および図２は、それぞれ実施例１〜３および比較例１の第２配向膜に隣接する液晶化合物の配向状態を例示的に示す。前記プレチルト角は、Ａｘｏｓｃａｎ（ａｘｏｍｅｔｉｃｓ社）装備を利用して角度別に位相差値を測定し、シミュレーションすることによって測定した。具体的に、前記第２配向膜がコーティングされた等方性基材をアンチパラレル配向構造で３μｍのセルギャップのデバイスを製作した後、７０度から−７０度まで０．１度の間隔で位相差を測定した後、同一角度で位相差の差異を通じて２ｘ２ Ｊｏｎｅｓ ｍａｔｒｉｘを利用した液晶層の分子配列からシミュレーションすることによって、プレチルト角を測定した。
評価例１：ドメインサイズの評価（顕微鏡観察）
実施例１〜３および比較例１に対して均一駆動の有無を評価した。具体的に、低電圧駆動（３Ｖ）で液晶が発現するリバースチルトドメインのサイズを顕微鏡で測定する方式で評価した。
図３〜図５および図６は、それぞれ実施例１〜３および比較例１の駆動イメージである。図３〜図５および図６で左側イメージは、３Ｖ（ＡＣ）でのＣｅｌｌ写真であり、図３〜図５および図６で右側イメージは、３Ｖ（ＡＣ）での顕微鏡写真（４倍率）である。図３〜図５から、実施例１〜３は、約１０μｍ〜３０μｍサイズのリバースチルトドメインが観察され、図６から、比較例１は、約２００μｍ〜５００μｍサイズのリバースチルトドメインが観察されるので、実施例１が比較例１に比べて均一に駆動していることが分かる。
評価例２：電気光学特性評価（ヘーズメーター測定）
実施例１および比較例１に対して均一駆動の有無を評価した。具体的に、実施例１および比較例１の素子に対してヘーズメーター（ＮＤＨ−５０００ＳＰ）装備を利用して電圧を印加しつつ角度（視野角）に応じたヘイズ値を測定する方式で評価した。
図７は、実施例１および比較例１の角度によるヘイズ値の測定結果を示す。図７に示されるように、実施例１は、０度で５．７１％、１０度で４．５０％、２０度で４．０４％、３０度で３．３８％であり、比較例１は、０度で９．４８％、１０度で９．３８％、２０度で８．４０％、３０度で６．７９％であって、比較例１が実施例１に比べて角度によるヘイズ値がさらに大きいことが確認できる。前記結果は、比較例１が実施例１に比べてリバースチルトドメインのサイズが大きいことに起因し、このことから、実施例１が比較例１に比べて均一に駆動していることが分かる。
１１ 第１電極フィルム
１２ 第１配向膜
１３ ボールスペーサー
１４ 硬化物
２１ 第２電極フィルム
２２ 第２配向膜
３０ 液晶層
３１ 液晶化合物

Claims (15)

  1. 第１電極フィルムと、前記第１電極フィルム上に形成された第１配向膜と、前記第１配向膜に固着したボールスペーサーとを含む第１基板部材と；
    第２電極フィルムと、前記第２電極フィルム上に形成されたプレチルト角が０．２度〜８９度である第２配向膜とを含む第２基板部材と；
    前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に形成された液晶層と；を含む透過度可変フィルム。
  2. 前記ボールスペーサーの下部は、第１配向膜の上部に形成された硬化物を媒介として前記第１配向膜に固着する、請求項１に記載の透過度可変フィルム。
  3. 前記ボールスペーサーの上部は、前記第２配向膜と接して前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に前記液晶層が形成されるように間隔を維持する、請求項１または２に記載の透過度可変フィルム。
  4. 前記ボールスペーサーの直径は、２μｍ〜１００μｍであり、炭素系物質、金属系物質、酸化物系物質およびこれらの複合物質よりなる群から選択される１種以上を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の透過度可変フィルム。
  5. 第１配向膜の表面粗度は、３ｎｍ〜１００ｎｍである、請求項１から４のいずれか一項に記載の透過度可変フィルム。
  6. 前記第１配向膜は、ランダムプレチルトを有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の透過度可変フィルム。
  7. 前記第１配向膜は、配向膜物質およびナノ粒子を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の透過度可変フィルム。
  8. 前記液晶層は、スメクチック（ｓｍｅｃｔｉｃ）液晶化合物、ネマチック（ｎｅｍａｔｉｃ）液晶化合物またはコレステリック（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ）液晶化合物を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の透過度可変フィルム。
  9. 前記液晶層は、異方性染料をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の透過度可変フィルム。
  10. 前記第１配向膜および第２配向膜は、光配向膜である、請求項１から９のいずれか一項に記載の透過度可変フィルム。
  11. 前記第１配向膜および第２配向膜は、水平配向膜であり、前記液晶層は、電圧無印加状態で水平配向状態であり、電圧印加状態で垂直配向状態に転換される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の透過度可変フィルム。
  12. 第１電極フィルムと前記第１電極フィルム上に形成された第１配向膜と前記第１配向膜に固着したボールスペーサーとを含む第１基板部材と、第２電極フィルムと前記第２電極フィルム上に形成されたプレチルト角が０．２度以上〜８９度以下である第２配向膜とを含む第２基板部材の前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に液晶層を形成する工程を含む透過度可変フィルムの製造方法。
  13. 前記第２配向膜は、第２電極フィルム上に配向性物質を含む第２配向膜組成物をコーティング、乾燥および硬化することによって形成する、請求項１２に記載の透過度可変フィルムの製造方法。
  14. 前記第２配向膜組成物の硬化は、偏光紫外線を５度〜８５度の傾斜角度で照射することによって行われる、請求項１３に記載の透過度可変フィルムの製造方法。
  15. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の透過度可変フィルムを含むサンルーフ。
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