特許 7039816 光学素子の駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-14

(45)【発行日】2022-03-23

(54)【発明の名称】光学素子の駆動方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/133 20060101AFI20220315BHJP

   G02F 1/1347 20060101ALI20220315BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20220315BHJP

【ＦＩ】

G02F1/133 550

G02F1/133 505

G02F1/1347

G02F1/13 505

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020506155

(86)(22)【出願日】2018-09-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-10-22

(86)【国際出願番号】 KR2018011367

(87)【国際公開番号】W WO2019066456

(87)【国際公開日】2019-04-04

【審査請求日】2020-02-07

(31)【優先権主張番号】10-2017-0127823

(32)【優先日】2017-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】リム、ウン ジュン

(72)【発明者】

【氏名】オー、ドン ヒョン

(72)【発明者】

【氏名】ユ、ジュン スン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ジン ホン

(72)【発明者】

【氏名】リー、ヒュン ジュン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ナム フン

(72)【発明者】

【氏名】ジム、ミン ジュン

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１４２０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９７４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００７０１３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３１４６２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１１４０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１２２８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１６２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００１５８１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０７８８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１６７２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２４２２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／００８６７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－０００７８０４（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０００－２８４２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５０３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１０３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１６６６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２１９９１０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３３

Ｇ０２Ｆ １／１３４７

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０９Ｇ ３／１８

Ｇ０９Ｇ ３／３６

Ｇ０２Ｂ ２７／０１ － ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液晶化合物を含み、光軸の配向が垂直または水平配向状態である第１状態と前記第１状態とは異なる光軸配向を有する第２状態の間をスイッチングする能動液晶層を含む光学素子の駆動方法であって、
前記能動液晶層の厚さは４μｍ以上であり、
第１状態電圧と第２状態電圧は下記の数式１の関係を有し、
前記第１状態電圧を印加した前記第１状態にある前記能動液晶層に前記第２状態電圧を印加して第２状態にスイッチングする段階を含み、
前記第２状態電圧を印加する前に下記の数式２を満足する中間電圧を印加する段階を含み、
中間電圧の印加電圧は交流電圧であり、
前記交流電圧の周波数が４０Ｈｚ～１００Ｈｚの範囲内であり、
前記中間電圧を０．２秒～１０秒の間印加する、
駆動方法：
［数式１］
Ｖ_１＜Ｖ_３
［数式２］
ＶＴ≦ＶＭ＜ＶＢ
数式１および２において、Ｖ_１は前記第１状態電圧であり、Ｖ_３は前記第２状態電圧であり、ＶＴは臨界電圧であり、ＶＢはバックフロー電圧であり、ＶＭは前記中間電圧であり、
前記第１状態電圧は下記の数式３を満足し、
前記臨界電圧は下記の数式４を満足し、
前記バックフロー電圧は下記の数式５を満足し、
前記中間電圧は下記の数式６を満足し、
前記中間電圧を下記の数式７を満足する維持時間の間印加し、
［数式３］
０≦Ｖ _１ ＜２×ＶＴ
数式３において、Ｖ _１ は前記第１状態電圧であり、ＶＴは前記臨界電圧であり、
［数式４］
ＶＴ＝０．０５×Ｖ _３ ～０．２×Ｖ _３
数式４において、ＶＴは前記臨界電圧であり、Ｖ _３ は前記第２状態電圧であり、
［数式５］
ＶＢ＝０．３×Ｖ _３ ～０．７×Ｖ _３
数式５において、ＶＢは前記バックフロー電圧であり、Ｖ _３ は前記第２状態電圧であり、
［数式６］
ＶＭ＝０．１５×Ｖ _３ ～０．５×Ｖ _３
数式６において、ＶＭは前記中間電圧であり、Ｖ _３ は前記第２状態電圧であり、
［数式７］
０．３×Ｔ _１２ ≦ＴＭ≦１．２×Ｔ _１２
数式７でＴＭは中間電圧維持時間であり、Ｔ _１２ は、前記臨界電圧で前記中間電圧を印加した時に応答速度グラフで９０％の透過率変動が発生するのに要求される時間である。
。

【請求項2】

前記能動液晶層は二色性染料ゲストをさらに含む、請求項１に記載の駆動方法。

【請求項3】

前記臨界電圧は０．５Ｖ～３Ｖの範囲内である、請求項１または２に記載の駆動方法。

【請求項4】

前記第２状態電圧は１０Ｖ～３０Ｖの範囲内である、請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動方法。

【請求項5】

液晶化合物を含み、光軸の配向が垂直または水平配向状態である第１状態と前記第１状態とは異なる光軸配向を有する第２状態の間をスイッチングする能動液晶層および前記能動液晶層に電圧を印加することができる電源装置を含み、
前記能動液晶層の厚さは４μｍ以上であり、
前記電源装置は、少なくとも下記の数式１および２を満足する第１状態電圧印加状態、中間電圧印加状態および第２状態電圧印加状態が具現され得るように設定されていて、
中間電圧の印加電圧は交流電圧であり、
前記交流電圧の周波数が４０Ｈｚ～１００Ｈｚの範囲内であり、
前記中間電圧を０．２秒～１０秒の間印加する、
光学素子：
［数式１］
Ｖ_１＜Ｖ_３
［数式２］
ＶＴ≦ＶＭ＜ＶＢ
数式１および２において、Ｖ_１は第１状態電圧であり、Ｖ_３は第２状態電圧であり、ＶＴは臨界電圧であり、ＶＢはバックフロー電圧であり、ＶＭは中間電圧であり、
前記第１状態電圧は下記の数式３を満足し、
前記臨界電圧は下記の数式４を満足し、
前記バックフロー電圧は下記の数式５を満足し、
前記中間電圧は下記の数式６を満足し、
前記中間電圧を下記の数式７を満足する維持時間の間印加し、
［数式３］
０≦Ｖ _１ ＜２×ＶＴ
数式３において、Ｖ _１ は前記第１状態電圧であり、ＶＴは前記臨界電圧であり、
［数式４］
ＶＴ＝０．０５×Ｖ _３ ～０．２×Ｖ _３
数式４において、ＶＴは前記臨界電圧であり、Ｖ _３ は前記第２状態電圧であり、
［数式５］
ＶＢ＝０．３×Ｖ _３ ～０．７×Ｖ _３
数式５において、ＶＢは前記バックフロー電圧であり、Ｖ _３ は前記第２状態電圧であり、
［数式６］
ＶＭ＝０．１５×Ｖ _３ ～０．５×Ｖ _３
数式６において、ＶＭは前記中間電圧であり、Ｖ _３ は前記第２状態電圧であり、
［数式７］
０．３×Ｔ _１２ ≦ＴＭ≦１．２×Ｔ _１２
数式７でＴＭは中間電圧維持時間であり、Ｔ _１２ は、前記臨界電圧で前記中間電圧を印加した時に応答速度グラフで９０％の透過率変動が発生するのに要求される時間である。

【請求項6】

請求項５に記載された光学素子および前記光学素子に含まれる能動液晶層と重なり配置される第２能動液晶層または受動偏光層を含む、透過率可変装置。

【請求項7】

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前記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前記右目用レンズはそれぞれ請求項５に記載された光学素子を含む、アイウェア。

【請求項8】

増強現実体験用機器である、請求項７に記載のアイウェア。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、光学素子の駆動方法に関するものである。

【0002】

本出願は２０１７年９月２９日付韓国特許出願第１０－２０１７－０１２７８２３号に基づいた優先権利益を主張し、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】

主に液晶化合物であるホスト（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｈｏｓｔ）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）を使った透過率可変装置は公知である（例えば、特許文献１：ヨーロッパ公開特許第００２２３１１号）。

【0004】

このような透過率可変装置は、サングラスなどのメガネ類（ｅｙｅｗｅａｒ）や建物の外壁、車両のサンルーフなどを含む多様な用途に適用されている。最近ではいわゆる増強現実（ＡＲ、Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）の体験のためのメガネ類にも前記透過率可変装置の適用が検討されている。

【0005】

このような透過率可変装置は、ＧＨセル内の二色性染料ゲストの配向を調節して透過率を調節することになり、例えば、液晶化合物の配向を垂直配向状態と水平配向状態の間でスイッチングすることによって透過率を調節する場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本出願は、光学素子の駆動方法を提供することを目的とする。一例示において、本出願は液晶層のセルギャップ（ｃｅｌｌ ｇａｐ）が厚くなる場合にも、バルク液晶化合物（Ｂｕｌｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）によるバックフロー（ｂａｃｋ ｆｌｏｗ）現象を抑制することができ、優秀な応答速度および駆動特性が確保され得る光学素子の駆動方法を提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本出願は光学素子の駆動方法およびそのような駆動方法が適用され得る光学素子に関するものである。本出願の前記光学素子は、その単独であるいは他の要素と組み合わせて透過率可変装置を形成することができる。本明細書で用語「透過率可変装置」は、高い透過率の状態および低い透過率の状態の間をスイッチングできるように設計された装置を意味し得る。

【0008】

本明細書で前記高い透過率の状態は透過状態と呼称され得、低い透過率の状態は遮断状態と呼称され得る。

【0009】

前記透過状態は、例えば、前記装置の透過率が４０％以上である状態を意味し得、遮断状態は前記装置の透過率が１０％以下である状態を意味し得る。

【0010】

前記透過状態での透過率は数値が高いほど有利であって、遮断状態での透過率は低いほど有利であるため、それぞれの上限と下限は特に制限されない。一例示において、前記透過状態での透過率の上限は約１００％、約９５％、約９０％、約８５％、約８０％、約７５％、約７０％、約６５％または約６０％であり得る。前記透過状態での透過率は他の例示において約４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上または９５％以上であり得る。前記遮断状態での透過率の下限は約０％、約１％、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％または約１０％であり得る。

【0011】

前記透過率は直進光透過率であり得る。用語「直進光透過率」は、所定方向に透過率可変装置を入射した光対比前記入射方向と同じ方向に前記透過率可変装置を透過した光（直進光）の比率であり得る。一例示において、前記透過率は、前記透過率可変装置の表面法線と平行な方向に入射した光に対して測定した結果（法線光透過率）であるか、あるいは前記表面法線と０度を超過し、２０度以内の角度をなす方向に入射した光に対して測定した結果（傾斜光透過率）であり得る。前記傾斜光透過率の測定のために入射する光の方向が前記表面法線となす角度は、他の例示において約０．５度以上、約１度以上または約１．５度以上であるか、約１９．５度以下、約１９度以下、約１８．５度以下、約１８度以下、約１７．５度以下、約１７度以下、約１６．５度以下、約１６度以下、約１５．５度以下、約１５度以下、約１４．５度以下、約１４度以下、約１３．５度以下、約１３度以下、約１２．５度以下、約１２度以下、約１１．５度以下、約１１度以下、約１０．５度以下、約１０度以下、約９．５度以下、約９度以下、約８．５度以下、約８度以下、約７．５度以下、約７度以下、約６．５度以下、約６度以下、約５．５度以下、約５度以下、約４．５度以下、約４度以下、約３．５度以下または約３度以下であり得る。

【0012】

前記透過率は可視光波長領域、すなわち４００～７００ｎｍの波長範囲内のいずれか一つの波長の光に対する数値であるか、あるいは前記全波長の光に対する数値の平均値であり得る。

【0013】

また、前記言及した各透過状態での直進光透過率は前記透過率可変装置の該当透過率が最も高い状態での透過率であり、遮断状態での直進光透過率は前記透過率可変装置の該当透過率が最も低い状態での透過率である。

【0014】

本出願の前記光学素子は、能動液晶層（Ａｃｔｉｖｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｌａｙｅｒ）を少なくとも含み、一例示において、前記能動液晶層は能動ゲストホスト液晶層（Ａｃｔｉｖｅ Ｇｕｅｓｔ Ｈｏｓｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｌａｙｅｒ、以下、能動ＧＨ層と呼称し得る。）であり得る。前記で能動液晶層は液晶化合物を少なくとも含みつつ、前記液晶の光軸の方向が外部信号、例えば、電圧などによって変更されるように形成された液晶層であり、能動ＧＨ層は、液晶化合物（液晶ホスト）および二色性染料ゲストを少なくとも含む層であって、同様にその光軸の方向を外部信号、例えば、電圧などによって変更できるように形成された液晶層を意味し得る。

【0015】

以下、本明細書では便宜上前記能動液晶層が能動ＧＨ層であるとして説明するが、前記能動ＧＨ層に関する事項は能動液晶層にも適用され得る。

【0016】

前記で光軸は、能動液晶層またはＧＨ層の液晶化合物の光軸（Ｏｐｔｉｃａｌ ａｘｉｓ）または遅相軸（Ｓｌｏｗ ａｘｉｓ）を意味し、液晶化合物がロッド（ｒｏｄ）状の場合にはその長軸の方向を意味し、ディスコチック（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）液晶の場合、円板平面の法線方向と平行な軸を意味し得る。

【0017】

ＧＨ層に含まれる二色性染料の配向は、いわゆるゲストホスト効果として知られている液晶化合物により決定される。

【0018】

前記能動ＧＨ層の光軸は、垂直配向状態と水平配向状態の間をスイッチングすることができる。

【0019】

前記で垂直配向状態は、前記能動液晶層またはＧＨ層の光軸または平均光軸が前記ＧＨ層の平面の法線方向と略－１０度～１０度の範囲内、－８度～８度の範囲内、－６度～６度の範囲内、－４度～４度の範囲内、－２度～２度の範囲内の角度をなすか、実質的に平行な場合を意味する。また、水平配向状態は、前記能動液晶層またはＧＨ層の光軸または平均光軸が前記液晶層またはＧＨ層の法線方向と垂直な方向と略－１０度～１０度の範囲内、－８度～８度の範囲内、－６度～６度の範囲内、－４度～４度の範囲内、－２度～２度の範囲内の角度をなすか、実質的に平行な場合を意味する。

【0020】

また、前記で平均光軸は、能動液晶層またはＧＨ層の液晶化合物の光軸のベクターの和であり得る。

【0021】

一例示において、前記光学素子の能動液晶層またはＧＨ層は、電圧のような外部信号が印加されていない状態で前記垂直配向状態で存在していて、外部信号が印加されると水平配向状態にスイッチングされ、再び外部信号がなくなると垂直配向状態でスイッチングされるか、電圧のような外部信号が印加されていない状態で前記水平配向状態で存在していて、外部信号が印加されると垂直配向状態にスイッチングされ、再び外部信号がなくなると水平配向状態にスイッチングされるように構成されていてもよい。

【0022】

一例示において、前記光学素子の前記能動液晶層またはＧＨ層の厚さは少なくとも４μｍ以上であり得る。

【0023】

前記で液晶層またはＧＨ層の厚さは、液晶層またはＧＨ層のセルギャップ（ｃｅｌｌ ｇａｐ）と同じ意味であり、例えば、後述するように２枚の基板とその間に前記液晶層またはＧＨ層が形成される場合にはその２枚の基板の対向する面の間の間隔を意味し得る。

【0024】

液晶層またはＧＨ層の厚さが厚いほど広い透過率バンドの具現が可能であるが、このような場合にＢｕｌｋ液晶層の比率はさらに高くなる。ところが、本出願の駆動方式によると、厚いセルギャップ下でも前記Ｂｕｌｋ液晶層の比率を最小化したり、抑制して、優秀な特性の光学素子を提供することができる。前記で透過率バンドは、光学素子が示し得る最大透過率と最小透過率の差を意味し、Ｂｕｌｋ液晶は、配向層の配向力や、外部信号によって配向が適切に制御されない液晶層の部分を意味する。

【0025】

前記セルギャップは他の例示において、約５μｍ以上、６μｍ以上、７μｍ以上、８μｍ以上、９μｍ以上、１０μｍ以上、１１μｍ以上、１２μｍ以上、１３μｍ以上、１４μｍ以上または１４．５μｍ以上であり得、３０μｍ以下、２９μｍ以下、２８μｍ以下、２７μｍ以下、２６μｍ以下、２５μｍ以下、２４μｍ以下、２３μｍ以下、２２μｍ以下、２１μｍ以下、２０μｍ以下、１９μｍ以下、１８μｍ以下、１７μｍ以下、１６μｍ以下または１６．５μｍ以下であり得る。

【0026】

能動液晶層またはＧＨ層に含まれる液晶化合物の種類は制限されず、ＧＨセルを構成できるものと知られている公知の液晶化合物を適用することができる。例えば、前記液晶化合物としては、ネマティック液晶化合物を使うことができる。前記液晶化合物は、非反応性液晶化合物であり得る。非反応性液晶化合物は、重合性基を有さない液晶化合物を意味し得る。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。

【0027】

液晶層またはＧＨ層に含まれる液晶化合物は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。本出願で用語「誘電率異方性」とは、液晶化合物の異常誘電率（εｅ、ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、長軸方向の誘電率）と正常誘電率（εｏ、ｏｒｄｉｎａｒｙ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、短縮方向の誘電率）の差を意味し得る。液晶化合物の誘電率異方性は、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。液晶化合物の誘電率異方性を前記範囲で調節すると液晶素子の駆動効率の側面で有利であり得る。

【0028】

液晶層またはＧＨ層内に存在する液晶化合物の屈折率異方性は、目的とする物性、例えば、透過特性や、コントラスト比率などを考慮して適切に選択され得る。用語「屈折率異方性」とは、液晶化合物の異常屈折率（ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）と正常屈折率（ｏｒｄｉｎａｒｙ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）の差を意味し得る。液晶化合物の屈折率異方性は、例えば０．１以上、０．１２以上または０．１５以上～０．２３以下０．２５以下または０．３以下の範囲内にあり得る。

【0029】

液晶層またはＧＨ層は二色性染料をさらに含むことができる。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装置の透過率を制御する役割をすることができる。本出願で用語「染料」とは、可視光領域、例えば、４００ｎｍ～７００ｎｍ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の範囲で光の異方性吸収が可能な物質を意味し得る。

【0030】

二色性染料としては、例えば、いわゆるホストゲスト（ｈｏｓｔ ｇｕｅｓｔ）効果によって液晶化合物の整列状態により整列され得る特性を有すると知られている公知の染料を選択して使うことができる。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、クアテリレン染料、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。二色性染料としては、例えば、黒色染料（ｂｌａｃｋ ｄｙｅ）を使うことができる。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で公知とされているが、これに制限されるものではない。

【0031】

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り算した値が５以上、６以上または７以上である染料を使うことができる。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。

【0032】

二色性染料の液晶層またはＧＨ層内の比率は、目的とする物性、例えば、透過率可変特性により適切に選択され得る。例えば、二色性染料は、０．０１重量％以上、０．１重量％以上、０．２重量％以上、０．３重量％以上、０．４重量％以上、０．５重量％以上、０．６重量％以上、０．７重量％以上、０．８重量％以上、０．９重量％以上、または１．０重量％以上の比率で液晶層またはＧＨ層内に含まれ得る。二色性染料の液晶層またはＧＨ層内の比率の上限は、例えば、２重量％以下、１．９重量％以下、１．８重量％以下、１．７重量％以下、１．６重量％以下、１．５重量％以下、１．４重量％以下、１．３重量％以下、１．２重量％以下または１．１重量％以下であり得る。

【0033】

液晶層またはＧＨ層内で前記液晶化合物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。

【0034】

前記液晶層またはＧＨ層は、前記成分、すなわち液晶化合物、二色性染料およびキラルドーパントに追加に必要であれば、公知の液晶層またはＧＨ層の形成に使われる任意の添加物質をさらに含むことができる。

【0035】

液晶層またはＧＨ層は、例えば、約０．５以上の異方性度Ｒを有することができる。前記異方性度Ｒは、文献「Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ ｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｄ．Ｓ．Ｋｌｉｇｅｒ ｅｔ ａｌ．、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、１９９０に記載された方式で測定することができる。

【0036】

異方性度Ｒは他の例示において、約０．５５以上、０．６以上または０．６５以上であり得る。前記異方性度Ｒは例えば、約０．９以下、約０．８５以下、約０．８以下、約０．７５以下または約０．７以下であり得る。

【0037】

異方性度Ｒは例えば、液晶化合物（ホスト）の種類および／または比率、異方性染料の種類および／または比率や前記セルギャップなどを制御して達成することができる。

【0038】

前記液晶層またはＧＨ層は、前記垂直配向状態で所定範囲のプレチルト（ｐｒｅ－ｔｉｌｔｅ）角を有するように設計され得る。

【0039】

前記プレチルト角は、前述した液晶化合物の方向子の方向が前記液晶層またはＧＨ層の平面となす角度を意味し得る。

【0040】

このような液晶化合物のプレチルト角を制御する方式は特に制限されず、公知の方式で調節することができる。

【0041】

前記プレチルト角は例えば、７０度以上であり、かつ９０度未満であり得る。このようなプレチルト角の設定を通じてより透過率バンドが広く、かつ応答速度と駆動特性が優秀な光学素子を提供することができる。

【0042】

前記プレチルト角は一例示において、約７１度以上、７２度以上、約７３度以上、約７４度以上、約７５、約７６、約７７、約７８度以上、約７９度以上、約８０度以上、約８１度以上、約８２度以上、約８３度以上、約８４度以上、約８５度以上、約８６度以上または約８７度以上であり得、約８９度以下、約８８．５度以下または約８８度以下であり得る。

【0043】

前記光学素子は、前記液晶層またはＧＨ層を少なくとも含みつつ多様な他の要素をさらに含むことができる。

【0044】

一例示において、前記光学素子は互いに対向配置されている第１および第２基板を含むことができ、このとき前記液晶層またはＧＨ層は前記第１および第２基板の間に位置することができる。

【0045】

前記基板としては、特に制限なく公知の素材が使われ得る。例えば、基板としてはガラスフィルム、結晶性または非結晶性シリコンフィルム、石英またはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）フィルムなどの無機フィルムやプラスチックフィルムなどを使うことができる。

【0046】

プラスチック基板としては、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）基板；ノルボルネン誘導体基板などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）基板；ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）基板；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）基板；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）基板；ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）基板；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）基板；ＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）基板；Ｐａｃ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）基板；ＰＥＳ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）基板；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）基板；ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）基板；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｍａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ）基板；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）基板；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）基板；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）基板；ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）基板または非晶質フッ素樹脂などを含む基板を使用できるが、これに制限されるものではない。このような基板の厚さは特に制限されず、適切な範囲で選択され得る。

【0047】

前記基板には電極層が存在することができる。例えば、基板の表面の中で前記液晶層またはＧＨ層に向かう表面のうち、少なくとも一表面または両表面のすべてに電極層が存在することができる。この電極層は、液晶層またはＧＨ層の光軸をスイッチングできる外部信号を印加する要素であり得る。本出願で用語「基板の内側表面」は、基板の両表面のうち、液晶層またはＧＨ層と近い表面を意味する。

【0048】

電極層は、公知の素材を使って形成することができ、例えば、前記電極層は、伝導性高分子、伝導性金属、伝導性ナノワイヤーまたはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の金属酸化物などを含むことができる。電極層は、透明性を有するように形成され得る。この分野では、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、このような方法はすべて適用することができる。必要な場合に、基板の表面に形成される電極層は、適切にパターン化されていてもよい。

【0049】

前記基板には液晶配向層が存在することができる。前記液晶配向層も前記基板の内側表面、すなわち液晶層またはＧＨ層に向かう表面に形成されていてもよい。基板に前述した電極層が存在する場合には、前記液晶配向層は前記電極層の表面に形成されるか、あるいは電極層と基板の間に形成されてもよい。例えば、透過率可変装置に含まれる基板の内側表面のうち、少なくとも一表面または両表面に液晶配向層が存在することができる。

【0050】

前記配向層としては、特に制限なくこの分野で公知とされている多様なラビング配向層または光配向層などが使われ得る。前記配向層は、水平配向層または垂直配向層であり得、一例示では垂直配向層であり得る。

【0051】

光学素子は前記構成にさらに反射防止層やハードコーティング層などの公知の要素を含むことができる。

【0052】

本出願は前記のような光学素子の駆動方法に関するものである。前記駆動方法は、液晶化合物を含み、光軸の配向が垂直または水平配向状態である第１状態と前記第１状態とは異なる光軸配向を有する第２状態の間をスイッチングする能動液晶層を含む光学素子の駆動方法であり得る。前記第１状態は例えば垂直配向状態であり得、前記第２状態は例えば水平配向状態であり得る。前記駆動方法は、少なくとも前記第１状態にある能動液晶層またはＧＨ層に電圧を印加して、前記第２状態にスイッチングさせる段階を含むことができる。

【0053】

前記スイッチングのために第１状態電圧（Ｖ_１）が印加されている能動液晶層またはＧＨ層に第２状態電圧（Ｖ_３）を印加することができる。

【0054】

前記で第１状態電圧は、前記第１状態を維持するために要求される印加電圧であり、第２状態電圧は前記第２状態を維持するために要求される印加電圧である。

【0055】

このような第１および２状態電圧は下記の数式１の関係を有することができる。すなわち、第１状態電圧に比べて第２状態電圧が大きくてもよい。

【0056】

［数式１］
Ｖ_１＜Ｖ_３
数式１において、Ｖ_１は第１状態電圧であり、Ｖ_３は第２状態電圧である。

【0057】

本出願の駆動方法では、前記第１状態にある能動液晶層またはＧＨ層に第２状態の電圧を印加する前に下記の数式２を満足する中間電圧を印加する段階を含むことができる。

【0058】

［数式２］
ＶＴ≦ＶＭ＜ＶＢ
数式２において、ＶＴは臨界電圧であり、ＶＢはバックフロー電圧であり、ＶＭは中間電圧である。

【0059】

このような中間電圧印加段階を追加することによって、前述した通り厚いセルギャップ下でもスイッチング過程で発生し得るバックフロー現象などを抑制することができる。

【0060】

前記で臨界電圧は、前記能動液晶層またはＧＨ層の液晶の駆動のしきい電圧（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｖｏｌｔａｇｅ）を意味し、一例示では電圧などの外部信号による液晶の挙動により透過率の変動が発生する最小電圧を意味し得る。例えば、液晶層やＧＨ層に対して、電圧対透過率変化グラフを図１３に示したように図示（黒色点線）し、そのグラフを微分したグラフ（灰色点線）を図示した時に、該当微分グラフの変曲点（Ｍａｘ Ｐｏｉｎｔ、矢印表示）が確認される時点での電圧が前記臨界電圧と定義され得る。

【0061】

一方、バックフロー電圧は、一般的に能動液晶層またはＧＨ層に低い電圧で高電圧の信号が印加される時に、逆方向に整列されてから戻ってくる液晶ドメインが多数発生して、５％以上の透過率変動が発生する２次挙動特性と関連した電圧を意味する。

【0062】

このようなバックフロー電圧は例えば、図１４で点線で表示した通り、低電圧から高電圧に転移時に応答速度グラフ（Ｘ軸、応答速度、Ｙ軸相対透過率）で５％以上の再配列区間（ｓｈｏｕｌｄｅｒ）が発生する電圧の高電圧に該当する電圧と定義され得る。

【0063】

前記段階で印加される電圧、すなわち第１状態電圧、第２状態電圧、臨界電圧、中間電圧およびバックフロー電圧のうち、いずれか一つまたはすべては交流電圧であり得る。このような場合には単に電圧と呼称されるが、該当用語は前記交流電圧の振幅を意味し得る。交流電圧である場合、印加周波数は４０Ｈｚ～１ｋＨｚの範囲内であり得る。前記周波数は具体的には、４０Ｈｚ～７５０Ｈｚ、４０Ｈｚ～５００Ｈｚまたは４０Ｈｚ～１００Ｈｚであり得る。

【0064】

前記で第１状態電圧は下記の数式３を満足することができる。

【0065】

［数式３］
０≦Ｖ_１＜２×ＶＴ
数式３において、Ｖ_１は第１状態電圧であり、ＶＴは臨界電圧である。

【0066】

すなわち、一つの例示において、前記第１状態は電圧が印加されないか、弱く印加された状態、すなわち初期状態であり得る。

【0067】

前記のような状態で臨界電圧ＶＴは下記の数式４を満足することができる。

【0068】

［数式４］
ＶＴ＝０．０５×Ｖ_３～０．２×Ｖ_３
数式４において、ＶＴは臨界電圧であり、Ｖ_３は第２状態電圧である。

【0069】

前記臨界電圧ＶＴは、他の例示において約０．０７Ｖ_３以上、０．０９Ｖ_３以上、０．１Ｖ_３以上または０．１５Ｖ_３以上であるか、約０．１９Ｖ_３以下であり得る。

【0070】

他の例示において前記臨界電圧は、約０．５Ｖ～３Ｖの範囲内であり得るが、これに制限されるものではない。

【0071】

また、前記のような状態でバックフロー電圧ＶＢは下記の数式５を満足することができる。

【0072】

［数式５］
ＶＢ＝０．３×Ｖ_３～０．７×Ｖ_３
数式５において、ＶＢはバックフロー電圧であり、Ｖ_３は第２状態電圧である。

【0073】

前記バックフロー電圧ＶＢは、他の例示において約０．３５Ｖ_３以上または０．４Ｖ_３以上であるか、約０．６５Ｖ_３以下、０．６Ｖ_３以下、０．５５Ｖ_３以下または０．５Ｖ_３以下であり得る。

【0074】

前記言及された具体的な臨界電圧やバックフロー電圧の値は、具体的な光学素子の状態によって変わり得る。

【0075】

一方、前記印加される中間電圧は前記数式２を満足することができ、必要であれば、下記の数式６を満足することもできる。

【0076】

［数式６］
ＶＭ＝０．１５×Ｖ_３～０．５×Ｖ_３
数式６において、ＶＭは中間電圧であり、Ｖ_３は第２状態電圧である。

【0077】

前記中間電圧ＶＭは、他の例示において約０．２Ｖ_３以上または０．２５Ｖ_３以上であるか、約０．４５Ｖ_３以下または０．３５Ｖ_３以下であり得る。

【0078】

本出願では、前記のような関係を満足する中間電圧を第２状態電圧の印加前に印加する方式によって目的を達成することが可能である。

【0079】

一方、本出願で前記第２状態電圧の具体的な大きさは特に制限されず、例えば、光学素子の構成状態を考慮して適正範囲を選択することができる。一例示において、前記第２状態電圧は、約１０Ｖ～３０Ｖの範囲内であり得る。

【0080】

本出願の駆動方法で前記中間電圧を印加する時間は特に制限されないが、例えば、下記の数式７を満足する維持時間ＴＭの間印加することができる。

【0081】

［数式７］
０．３×Ｔ_１２≦ＴＭ≦１．２×Ｔ_１２
数式７において、ＴＭは中間電圧の維持時間であり、Ｔ_１２は、臨界電圧で前記中間電圧を印加した時に応答速度グラフで９０％の透過率変動が発生するのに要求される時間である。

【0082】

前記で９０％の透過率変動が発生するのに要求される時間は、例えば、９５％の透過率から５％の透過率まで変化するのに要求される時間または５％の透過率から９５％の透過率まで変化するのに要求される時間であり得る。また、前記で変動する透過率は一般的な透過率であるか相対透過率であり得る。

【0083】

前記Ｔ_１２を測定する一例示が図１５に示されている。

【0084】

前記中間電圧印加時間は前記数式７を満足するのであれば、具体的に特に制限されるものではないが、前記中間電圧は、約０．１秒～１０秒の間印加され得る。前記印加時間は、他の例示において約０．１５秒以上または約０．２秒以上であるか、約９秒以下、約８秒以下、駅７秒以下、約６秒以下、約５秒以下、約４秒以下、約３秒以下、約２秒以下または約１秒以下程度であり得る。

【0085】

本出願では、前記のような関係を満足する中間電圧を前記印加時間の間第２状態電圧の印加前に印加する方式によって、目的を達成することが可能である。

【0086】

本出願はまた、前記のような駆動ができるように設定（Ｓｅｔｔｉｎｇ）された光学素子に関するものである。

【0087】

前記光学素子は少なくとも前述した能動液晶層またはＧＨ層と電源装置を含むことができる。

【0088】

前記能動液晶層またはＧＨ層に対する具体的な事項は、前述した内容が同様に適用され得る。

【0089】

また、前記電源装置は、前述したような第１状態電圧（Ｖ_１）印加状態、中間電圧印加状態および第２状態電圧（Ｖ_３）印加状態が具現され得るように設定されていてもよい。

【0090】

前記電源装置が印加する第１および第２状態電圧と中間電圧、そして中間電圧の印加時間は前述した内容が同様に適用され得る。

【0091】

本出願はまた、透過率可変装置に関するものである。用語「透過率可変装置」は前述したように、透過状態と遮断状態の間をスイッチングできるように設計された装置を意味し得る。

【0092】

前記透過率可変装置は、前述した光学素子単独で構成されるか、他の要素を含むこともできる。前記他の要素の種類は特に制限されず、例えば、手動偏光層または能動液晶層またはＧＨ層（以下、光学素子の能動液晶層またはＧＨ層と区別するために、便宜上第２能動液晶層またはＧＨ層と呼称し得る。）が例示され得る。前記で手動偏光層としては、例えば、ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）偏光子などの公知の直線偏光子を使うことができる。前記手動偏光層または能動液晶層またはＧＨ層は、前記光学素子と重なって配置され得る。例えば、透過状態では、本出願の光学素子の能動液晶層またはＧＨ層の光軸を前記手動偏光層の吸収軸と平行に維持したり、あるいは前記能動液晶層またはＧＨ層を垂直配向させることができ、遮断状態では前記能動液晶層またはＧＨ層の光軸を前記手動偏光層の吸収軸と垂直配向させて透過および遮断状態を維持することができる。

【0093】

光学素子と第２能動液晶層またはＧＨ層が含まれる場合に、透過状態では光学素子の能動液晶層またはＧＨ層の光軸と第２能動液晶層またはＧＨ層を相互に垂直配向状態で維持したり、いずれか一つは垂直配向状態、他の一つは水平配向状態を維持したり、互いの光軸が平行するように水平配向させることができ、遮断状態では前記２個の液晶層またはＧＨ層の光軸を互いに垂直に配向させることができる。

【0094】

前記で第２能動液晶層またはＧＨ層としては、前述した光学素子に含まれるものと同一種類の液晶層またはＧＨ層を使ったり、あるいは公知の他の能動液晶層またはＧＨ層を使うこともできる。このような第２能動液晶層またはＧＨ層も垂直配向状態と水平配向状態の間をスイッチングすることができる。

【0095】

以下、透過率可変装置が前記光学素子と前記第２能動液晶層またはＧＨ層を含む場合を例示的に説明する。この場合、便宜上前記光学素子に含まれる液晶層またはＧＨ層は第１能動液晶層またはＧＨ層と呼称し得る。

【0096】

前記のように、２個の能動液晶層またはＧＨ層を含む構造で前記各能動液晶層またはＧＨ層内の二色性染料の配向を調節することによって、前記透過および遮断状態間のスイッチングが可能となり得る。

【0097】

前記第１および第２能動液晶層またはＧＨ層は互いに重なって含まれてもよい。これに伴い、前記第１能動液晶層またはＧＨ層を透過した光は第２能動液晶層またはＧＨ層に入射され得、その反対に第２能動液晶層またはＧＨ層を透過した光も第１能動液晶層またはＧＨ層に入射され得る。

【0098】

図１は、前記のように互いに重なっている第１能動液晶層またはＧＨ層１０および第２能動液晶層またはＧＨ層２０の状態を模式的に示した図面である。

【0099】

このような構造は、本明細書でダブルセル（ｄｏｕｂｌｅ ｃｅｌｌ）構造と呼称され得る。

【0100】

前記第１および第２能動液晶層またはＧＨ層は、それぞれ垂直配向および水平配向状態間をスイッチングすることができる。一つの例示において、前記垂直配向および水平配向状態間のスイッチングは電圧印加の有無によって遂行され得る。例えば、電圧非印加状態で垂直配向状態である能動液晶層またはＧＨ層に電圧を印加して水平配向状態に転換させたり、その反対に水平配向状態である能動液晶層またはＧＨ層に電圧を印加して垂直配向状態に転換させることができる。

【0101】

水平配向状態で、第１能動液晶層またはＧＨ層と第２能動液晶層またはＧＨ層の光軸は約８５度～９５度範囲内の角度をなすか、直交することができる。一つの例示で、図２に示した通り、水平配向状態で前記第１および第２能動液晶層またはＧＨ層１０、２０のうちいずれか一つ、例えば、第１能動液晶層またはＧＨ層１０は、能動液晶層またはＧＨ層の横軸ＷＡを基準として時計回り方向に４０度～５０度の範囲内の光軸ＯＡを有し、他の一つ、例えば、第２能動液晶層またはＧＨ層２０は前記能動液晶層またはＧＨ層の横軸ＷＡを基準として時計回り方向に１３０度～１４０度の範囲内の光軸ＯＡを有することができる。このような第１能動液晶層またはＧＨ層と第２能動液晶層またはＧＨ層の光軸関係を通じて左右視野角でのコントラスト比の差を減少させることによって、左右対称性が優秀な透過率可変装置を提供することができる。

【0102】

本明細書で前記能動液晶層またはＧＨ層の横軸ＷＡは、能動液晶層またはＧＨ層の長軸方向と平行な方向またはアイウェアまたは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。

【0103】

前述したように用語「能動ＧＨ層」は、液晶化合物の配列にしたがって異方性染料が共に配列されて、異方性染料の整列方向と前記整列方向の垂直な方向に対してそれぞれ非等方性光吸収特性を示す機能性層を意味し得る。例えば、異方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、短縮方向に偏光された光の吸収率が大きいとｎ型染料と呼称し得る。一つの例示で、ｐ型染料が使われる場合、染料の長軸方向に振動する偏光は吸収され、染料の短縮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、異方性染料はｐ型染料であると仮定する。

【0104】

能動液晶層またはＧＨ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。例えば能動液晶層またはＧＨ層は、液晶化合物および異方性染料の配列を調節することによって、前記異方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。液晶および異方性染料の配列は、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、能動液晶層またはＧＨ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。

【0105】

透過率可変装置は、それぞれ前記第１能動液晶層またはＧＨ層および第２能動液晶層またはＧＨ層の両側に配置された２層の配向層をさらに含むことができる。一つの例示で、前記透過率可変装置は、第１垂直配向層、第１能動液晶層またはＧＨ層および第２垂直配向層を順に含む第１光学素子と第３垂直配向層、第２能動液晶層またはＧＨ層および第４垂直配向層を順に含む第２光学素子を含む構造であり、前記で第１光学素子は前述した光学素子であり得る。

【0106】

本出願の透過率可変装置は、前記第１能動液晶層またはＧＨ層および第２能動液晶層またはＧＨ層の電圧非印加時および／または電圧印加時の配向方向を調節することによって透過率を調節することができる。前記配向方向は前記第１～第４垂直配向層のプレチルト角およびプレチルト方向を調節することによって調節することができる。

【0107】

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）と呼称され得、前記プレチルト方向は方位角（Ａｚｉｍｕｔｈａｌ ａｎｇｌｅ）と呼称され得る。

【0108】

前記プレチルト角度は前記光学素子の項目で記述したプレチルト角と同じ意味である。

【0109】

一つの例示で、前記第１～第４垂直配向層はプレチルト角が前述した範囲内、すなわち７０度以上であり、かつ９０度未満であるか、あるいは前記光学素子の項目で言及した多様な例示のプレチルト角を有することができる。このような範囲で初期透過率が優秀な透過率可変装置を提供することができる。

【0110】

一つの例示において、前記第１垂直配向層のプレチルト角度は、前記配向層と水平な面を基準として時計回り方向または反時計回り方向に測定した角度であり、第２垂直配向層のプレチルト角度はそれとは逆方向、すなわち第１垂直配向層のプレチルト角度が時計回り方向に測定された場合に反時計回り方向または第１垂直配向層のプレチルト角度が反時計回り方向に測定された場合に時計回り方向に測定された角度であり得る。

【0111】

前記第３垂直配向層のプレチルト角度は、前記配向層と水平な面を基準として時計回り方向または反時計回り方向に測定した角度であり、第４垂直配向層のプレチルト角度はそれとは逆方向、すなわち第３垂直配向層のプレチルト角度が時計回り方向に測定された場合に反時計回り方向または第３垂直配向層のプレチルト角度が反時計回り方向に測定された場合に時計回り方向に測定された角度であり得る。

【0112】

前記プレチルト方向は、液晶分子の方向子が配向層の水平な面に射影された方向を意味し得る。一例示において、前記プレチルト方向は前記射影された方向と前記横軸ＷＡがなす角度であり得る。前記垂直配向層のプレチルト方向は液晶セルに電圧印加時に水平配向状態の配向方向を誘導することができる。

【0113】

前記第１および第２垂直配向層のプレチルト方向と第３および第４垂直配向層のプレチルト方向は、互いに交差することができる。一つの例示で、第１および第２垂直配向層のプレチルト方向と第３および第４垂直配向層のプレチルト方向は、互いに直交を、例えば、８５度～９５度または約９０度をなすことができる。プレチルト方向が前記条件を満足する場合、電圧印加時に遮光率が優秀な透過率可変装置を提供することができる。

【0114】

一例示において、前記第１および第２垂直配向層のプレチルト方向と前記第３および第４垂直配向層のプレチルト方向のうちいずれか一つの方向、例えば、前記第１および第２垂直配向層のプレチルト方向は、能動液晶層またはＧＨ層の横軸ＷＡを基準として時計回り方向に４０度～５０度の範囲内の光軸ＯＡを有し、他の一つの方向、例えば、前記第３および第４垂直配向層のプレチルト方向は、前記能動液晶層またはＧＨ層の横軸ＷＡを基準として時計回り方向に１３０度～１４０度の範囲内の光軸ＯＡを有することができる。このような関係を通じて左右視野角でのコントラスト比の差を減少させて、左右対称性が優秀な透過率可変装置を提供することができる。

【0115】

前記言及したプレチルト角度および方向は、一例示において、前記各能動液晶層またはＧＨ層の能動液晶層またはＧＨ層が垂直配向状態である場合に各能動液晶層またはＧＨ層で測定されるプレチルト角および方向であり得る。

【0116】

前記第１～第４垂直配向層はラビング配向層または光配向層であり得る。ラビング配向層の場合、配向方向はラビング方向によって決定され、光配向層の場合は、照射される光の偏光方向などによって決定される。前記垂直配向層のプレチルト角度およびプレチルト方向は、配向条件、例えばラビング配向時のラビング条件や圧力条件、あるいは光配向条件、例えば、光の偏光状態、光の照射角度、光の照射強度などを適切に調節して具現することができる。

【0117】

例えば、垂直配向層がラビング配向層である場合に、前記プレチルト角度は前記ラビング配向層のラビング強度などを制御して達成することができ、プレチルト方向は前記ラビング配向層のラビング方向を制御して達成することができ、このような達成方式は公知の方式である。また、光配向層の場合、配向層材料、配向に適用される偏光の方向、状態または強度などによって達成され得る。

【0118】

一つの例示で、前記第１～第４垂直配向層はラビング配向層であり得る。前記第１～第４垂直配向層はそれぞれ特有の配向方向を有することができる。

【0119】

例えば、前記第１および第２垂直配向層のラビング方向は互いに逆方向であって、約１７０度～１９０度をなすことができ、同様に第３および第４垂直配向層のラビング方向は互いに逆方向であって、約１７０度～１９０度をなすことができる。

【0120】

前記ラビング方向はプレチルト角の測定を通じて確認することができるが、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ため、下記の実施例で記載された方式でプレチルト角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。

【0121】

一つの例示で、図３に示した通り、前記第１垂直配向層１２のラビング配向の方向ＲＡは４０度～５０度であり、前記第２垂直配向層１４のラビング配向の方向ＲＡは２２０度～２３０度、前記第３垂直配向層２２のラビング配向の方向ＲＡは１３０度～１４０度、前記第４垂直配向層２４のラビング配向の方向ＲＡは３１０度～３２０度であり得る。このような第１～第４垂直配向層のラビング配向方向の関係を通じて、垂直配向状態と水平配向状態間のスイッチングが効果的に行われ得る透過率可変装置を提供することができる。前記各ラビング配向の方向ＲＡは、前記横軸ＷＡを基準とし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である。ただし、前記各ラビング配向の方向ＲＡを測定する方向は、前記時計回りまたは反時計回り方向のうちいずれか一つの方向のみを選択して測定する。

【0122】

図３に示した通り、前記第１垂直配向層１２のラビング配向の方向ＲＡと前記横軸ＷＡがなす角度と第２垂直配向層１４のラビング方向ＲＡと前記横軸ＷＡがなす角度は、いずれも前記横軸ＷＡを基準として時計回り方向に測定した時に４０度～５０度の範囲内であり、前記第１垂直配向層１２のラビング配向の方向ＲＡと第２垂直配向層１４のラビング方向ＲＡは互いに逆方向であり得る。

【0123】

図３に示した通り、前記第３垂直配向層２２のラビング配向の方向ＲＡと前記横軸ＷＡがなす角度と第４垂直配向層２４のラビング方向ＲＡと前記横軸ＷＡがなす角度は、いずれも前記横軸ＷＡを基準として時計回り方向に測定した時に１３０度～１４０度の範囲内であり、前記第３垂直配向層２２のラビング配向の方向ＲＡと第４垂直配向層２４のラビング方向ＲＡは互いに逆方向であり得る。

【0124】

第１～第４垂直配向層として光配向層が使われる場合にも、前記言及したプレチルト角度および方向が達成されるように条件が制御され得る。

【0125】

例示的な透過率可変装置は、前記第１～第４垂直配向層の外側に配置された電極層をさらに含むことができ、このとき電極層の具体的な種類は前記光学素子の技術項目で言及した内容と同じである。

【0126】

図４は、能動液晶層またはＧＨ層、電極層および垂直配向層を含む第１光学素子を例示的に示した図面である。図４に示した通り、第１光学素子１０は、第１電極層１１、第１垂直配向層１２、第１能動液晶層またはＧＨ層１３、第２垂直配向層１４および第２電極層１５を順に含むことができる。前記第１および第２電極層と第１および第２垂直配向層の厚さは本出願の目的を考慮して適切に選択され得る。

【0127】

図５は、能動液晶層またはＧＨ層、電極層および垂直配向層を含む第２光学素子を例示的に示した図面である。図５に示した通り、第２光学素子２０は、第３電極層２１、第３垂直配向層２２、第２能動液晶層またはＧＨ層２３、第４垂直配向層２４および第４電極層２５を順に含むことができる。前記第３および第４電極層と第３および第４垂直配向層の厚さは本出願の目的を考慮して適切に選択され得る。

【0128】

本出願の透過率可変装置は粘着剤をさらに含むことができる。前記第１および第２光学素子は前記粘着剤によって合着された状態で存在することができる。前記粘着剤としては、光学フィルムの付着に使われる粘着剤層を適切に選択して使うことができる。前記粘着剤の厚さは本出願の目的を考慮して適切に選択され得る。

【0129】

本出願の透過率可変装置は、ハードコーティングフィルムをさらに含むことができる。前記ハードコーティングフィルムは基材フィルムおよび前記基材フィルム上にハードコーティング層を含むことができる。ハードコーティングフィルムは本出願の目的を考慮して公知のハードコーティングフィルムを適切に選択して使うことができる。前記ハードコーティングフィルムの厚さは本出願の目的を考慮して適切に選択され得る。

【0130】

前記ハードコーティングフィルムは第１および／または第２光学素子の外側に粘着剤を通じて形成され得る。例えば、ハードコーティングフィルムは第１および／または第４電極層が形成されている基板の外側に粘着剤を通じて付着され得る。前記粘着剤としては、光学フィルムの付着に使われる粘着剤を適切に選択して使うことができる。

【0131】

本出願の透過率可変装置は反射防止フィルムをさらに含むことができる。前記反射防止フィルムは基材フィルムおよび前記基材フィルム上に反射防止層を含むことができる。反射防止フィルムは本出願の目的を考慮して公知の反射防止フィルムを適切に選択して使うことができる。前記反射防止フィルムの厚さは本出願の目的を考慮して適切に選択され得る。

【0132】

前記反射防止フィルムは第１および／または第２光学素子の外側に粘着剤を通じて形成され得る。例えば、反射防止フィルムは第１電極層および／または第４電極層が存在する基板の外側に粘着剤を通じて付着され得る。前記粘着剤としては、光学フィルムの付着に使用される粘着剤を適切に選択して使用することができる。

【0133】

前述した通り、本出願の透過率可変装置は第１および第２能動液晶層またはＧＨ層に電圧非印加時および電圧印加時の配向状態を調節することによって、電圧印加の有無により透過率を調節することができる。液晶および異方性染料は前記配向方向に沿って整列され得る。したがって、配向方向は液晶の光軸方向および／または異方性染料の吸収軸方向と平行することができる。

【0134】

一つの例示で、前記透過率可変装置は第１および第２光学素子がそれぞれ垂直配向状態である場合、透過状態を具現することができ、水平配向状態である場合、遮断状態を具現することができる。

【0135】

前述した通り、前記水平配向状態で前記第１能動液晶層またはＧＨ層は前記能動液晶層またはＧＨ層の横軸を基準として時計回り方向に４０度～５０度の範囲内の光軸を有し、前記第２能動液晶層またはＧＨ層は前記能動液晶層またはＧＨ層の横軸を基準として時計回り方向に１３０度～１４０度の範囲内の光軸を有することができる。このような第１能動液晶層またはＧＨ層と第２能動液晶層またはＧＨ層の光軸関係を通じて左右視野角でのコントラスト比の差を減少させて左右対称性が優秀な透過率可変装置を提供することができる。

【0136】

前記のような透過率可変装置は多様な用途に適用され得る。透過率可変装置が適用され得る用途には、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また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。

【0137】

本出願の透過率可変装置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。本出願の透過率可変装置の場合、前述した通り、傾斜した方向から観察するようになる時に左右傾斜角でのコントラスト比の差を減少させることによって、優秀な左右対称性を確保することができるため、前記のような構造のアイウェアにも効果的に適用され得る。

【0138】

本出願の透過率可変装置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／または右目用レンズ内に前記透過率可変装置が装着されて適用され得る。

【0139】

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。

【0140】

図６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１２０および左目用と右目用レンズ１４０を含むアイウェアの模式図であるが、本出願の透過率可変装置が適用され得るアイウェアの構造は図６に制限されるものではない。

【0141】

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透過率可変装置を含むことができる。このようなレンズは、前記透過率可変装置のみを含むか、その他の構成を含むこともできる。

【0142】

前記アイウェアは多様なデザインを有することができ、例えば、前記フレームは前記アイウェアを観察者が装着した時に、前記観察者の正面視線方向と前記透過率可変装置の表面の法線がなす角度が１５度～４０度の範囲内となるように、傾斜して形成されていてもよい。このようなアイウェアとしては、スポーツ用ゴーグルや増強現実体験用機器などが例示され得る。透過率可変装置がアイウェアに傾斜して形成される場合、第１～第４垂直配向層のプレチルト角の調節を通じて傾斜角でのコントラスト比を改善することもできる。

【発明の効果】

【0143】

一例示において、本出願は、ＧＨセルのセルギャップ（ｃｅｌｌ ｇａｐ）が厚くなる場合にもバルク液晶化合物（Ｂｕｌｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｈｏｓｔ）によるバックフロー（ｂａｃｋ ｆｌｏｗ）現象を抑制し、迅速な応答速度と優秀な駆動特性が確保される駆動方式とそのような駆動方式が適用され得る光学素子が提供され得る。このような本出願の光学素子および透過率可変装置は、透過率の調節が必要な多様な建築用または車両用素材や、増強現実体験用またはスポーツ用ゴーグル、サングラスまたはヘルメットなどのアイウェイ（ｅｙｅｗｅａｒ）を含む多様な用途に適用され得る。

【図面の簡単な説明】

【0144】

【図1】本出願の透過率可変装置を例示的に示した図面。

【図2】第１～第２光学素子の水平配向状態で光軸を示した図面。

【図3】第１～第４垂直配光膜のプレチルト方向を示した図面。

【図4】第１光学素子を例示的に示した図面。

【図5】第２光学素子を例示的に示した図面。

【図6】アイウェアを例示的に示した図面。

【図7】本出願の実施例１で印加される電圧の状態およびそれによる透過率変化状態を示した図面。

【図8】本出願の実施例２で印加される電圧の状態およびそれによる透過率変化状態を示した図面。

【図9】本出願の実施例３で印加される電圧の状態およびそれによる透過率変化状態を示した図面。

【図10】本出願の実施例４で印加される電圧の状態およびそれによる透過率変化状態を示した図面。

【図11】本出願の実施例５で印加される電圧の状態およびそれによる透過率変化状態を示した図面。

【図12】比較例１での透過率と電圧印加時間の関係を示した図面。

【図13】臨界電圧を説明するための電圧対透過率変化グラフ。

【図14】バックフロー電圧を説明するための応答速度グラフ。

【図15】Ｔ_１２時間を説明するための応答速度グラフ。

【図16】比較例２で印加される電圧の状態およびそれによる透過率変化状態を示した図面。

【発明を実施するための形態】

【0145】

以下、実施例および比較例を通じて本出願の光学素子を具体的に説明するが、本出願の光学素子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。

【0146】

製造例１．光学素子の製造
表面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極層と垂直配向層が順次形成された２枚のＣＯＰ（ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）フィルムの間にＧＨ層を形成して光学素子を製造した。前記でＧＨ層の厚さ、すなわちセルギャップは約１２μｍにした。前記で垂直配向層はプレチルト角が約８８度である配向層を使った。配向層は、ポリイミド系列の垂直配向層を前記ＩＴＯ電極層上にバーコーティングでコーティングし、１３０℃で約３０分の間維持し、ラビング布でラビング処理して約２００ｎｍの厚さに形成したし、前記２枚のＣＯＰフィルムは前記ラビング方向が互いに同じであるように積層した。また、前記ＧＨ層は、液晶化合物として、誘電率異方性が約－４．９であり、屈折率異方性が約０．１３２程度であるネマティック液晶および二色性染料として、二色比が約６．５～８程度である黒色染料を９７：３の重量比率（ネマティック液晶：二色性染料）で混合させたＧＨ混合物を適用して形成した。

【0147】

前記のような光学素子を使って初期状態（第１状態）、すなわち外部電圧の印加がない状態でＧＨ層が垂直配向状態であり、直進光透過率が９５％であり、周波数が約６０Ｈｚであり、振幅が約１１Ｖである電圧が印加されると、直進光透過率が最大５％である遮断状態（第２状態）が具現され得る装置を構成した。前記装置は前記製造されたＧＨ層を二つを互いに重ねて構成したし、これに伴い、初期状態ではＧＨ層がすべて垂直配向状態であるため透過状態となり、第２状態になると、ＧＨ層が互いに光軸が垂直となるように水平配向されて遮断状態が構成され得る。

【0148】

前記装置について前記で説明した方式で確認した臨界電圧は、約２Ｖ（周波数６０Ｈｚの交流電圧）であったし、バックフロー電圧は、約５Ｖ（周波数６０Ｈｚの交流電圧）であった。

【0149】

実施例１
前記製造された光学素子を含む装置に第２状態を確保するための第２状態電圧（振幅が約１１Ｖであり、周波数が約６０Ｈｚである交流電圧）を印加する前に、中間電圧として振幅が約４Ｖであり、周波数が約６０Ｈｚである交流電圧を約０．２１秒の間印加してから、前記第２状態電圧を印加した。図７は、前記過程を整理した図面であり、図面のように、図１２（比較例１）の場合と比較して、バックフロー現象が緩和することを確認することができる。

【0150】

実施例２
中間電圧を約０．２８秒の間印加してから、第２状態電圧を印加したことを除いては実施例１と同じ方式で光学素子を駆動させた。図８は、前記過程を整理した図面であり、図面のように、図１２（比較例１）の場合と比較して、バックフロー現象が緩和することを確認することができる。

【0151】

実施例３
中間電圧を約０．３５秒の間印加してから、第２状態電圧を印加したことを除いては実施例１と同じ方式で光学素子を駆動させた。図９は、前記過程を整理した図面であり、図面のように、図１２（比較例１）の場合と比較して、バックフロー現象が緩和することを確認することができる。

【0152】

実施例４
前記製造された光学素子を含む装置に第２状態を確保するための第２状態電圧（振幅が約１１Ｖであり、周波数が約６０Ｈｚである交流電圧）を印加する前に、中間電圧として振幅が約３Ｖであり、周波数が約６０Ｈｚである交流電圧を約０．４９秒の間印加してから、前記第２状態電圧を印加した。図１０は、前記過程を整理した図面であり、図面のように、図１２（比較例１）の場合と比較して、バックフロー現象が緩和することを確認することができる。

【0153】

実施例５
中間電圧を約０．９秒の間印加してから、第２状態電圧を印加したことを除いては実施例４と同じ方式で光学素子を駆動させた。図１１は、前記過程を整理した図面であり、図面のように、図１２（比較例１）の場合と比較して、バックフロー現象が緩和することを確認することができる。

【0154】

比較例１
中間電圧印加段階なしにすぐに第２状態電圧を印加したことを除いては実施例１と同様にして光学素子を駆動させたし、その結果を図１２に記載した。

【0155】

比較例２．
前記製造された光学素子を含む装置に第２状態を確保するための第２状態電圧（振幅が約１１Ｖであり、周波数が約６０Ｈｚである交流電圧）を印加する前に、中間電圧として振幅が約１．５Ｖであり、周波数が約６０Ｈｚである交流電圧を約０．２１秒の間印加してから、前記第２状態電圧を印加した。図１６は、前記過程を整理した図面であり、図面のように、図７～１１（実施例１～５）の場合と比較して、比較例２はバックフロー現象が緩和しないことを確認することができる。

【符号の説明】

【0156】

１０：第１能動液晶層またはＧＨ層
２０：第２能動液晶層またはＧＨ層 １１：第１電極層
１２：第１垂直配向層
１３：第１能動液晶層またはＧＨ層
１４：第２垂直配向層
１５：第２電極層
２１：第３電極層
２２：第３垂直配向層
２３：第２能動液晶層またはＧＨ層
２４：第４垂直配向層
２５：第４電極層
１２０：フレーム
１４０：左目用と右目用レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】