JP6326693B2 - 光学素子 - Google Patents
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- B60J3/00—Antiglare equipment associated with windows or windscreens; Sun visors for vehicles
- B60J3/04—Antiglare equipment associated with windows or windscreens; Sun visors for vehicles adjustable in transparency
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
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- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
- E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
- E06B2009/2464—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds featuring transparency control by applying voltage, e.g. LCD, electrochromic panels
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Description
本発明は、光学素子及びその用途に関する。
サンルーフは、通常、車両の天井に存在する固定されたまたは作動（ベンティングまたはスライディング）する開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）を意味することで、光または新鮮な空気を車両の内部に流入させる機能をする。このようなサンルーフは、手動で作動するかまたはモータにより駆動することができ、サンルーフの形状、サイズまたはスタイルは、目的する用途によって多様な種類が存在する。例えば、サンルーフは、作動方式によって、ポップアップタイプサンルーフ、スポイラー（ｔｉｌｅ ＆ ｓｌｉｄｅ）タイプサンルーフ、インビルトタイプサンルーフ、フォールディングタイプサンルーフ、トップマウントタイプサンルーフ、パノラミックルーフシステムタイプサンルーフ、除去可能なルーフパネル（ｔ−ｔｏｐｓまたはｔａｒｇａ ｒｏｏｆｔｓ）タイプサンルーフまたはソーラータイプサンルーフなどに分類される。また、サンルーフの材料に対する研究も活発に進行されており、例えば、特許文献１（国際出願公開第２０１０−０９８５７６号）は、特定組成のガラス組成物を利用して紫外線及び太陽熱線の吸収が優秀なサンルーフを製造する技術を開示している。
本発明は、外部信号の印加有無によって透過度が可変する光学素子を提供する。また、本発明は、赤外線領域で低い透過度を有する複合層を利用して前記外部信号を印加することで、熱遮断効果を有する省エネルギー型光学素子を提供する。
本発明の例示的な光学素子は、偏光層、液晶層及び複合層を含むことができる。前記液晶層は、前記偏光層上に形成され、液晶化合物と二色性色素を含むことができる。前記複合層は、前記液晶層と隣接して存在することができ、第１酸化物層、金属層及び第２酸化物層を順に含むことができる。前記液晶化合物及び／または二色性色素は、配向された状態で存在することができ、前記液晶化合物は、前記複合層により印加される信号によって配向が変更されることができる。複合層は、液晶層の一側面に隣接して１個が存在するかまたは液晶層の両側面に隣接して２個が存在することができる。図１は、２個の複合層が液晶層の両側面に存在する場合を、例えば、偏光層１０１；前記偏光層上に形成された液晶層１０２及び前記液晶層の両側に配置された２個の複合層１０３Ａ、１０３Ｂを含む光学素子を例示的に示す。
本発明の例示的な光学素子は、外部から印加される信号によって光透過度を可変することができる。前記外部から印加される信号は、例えば、前記複合層により印加される電圧であることができる。後述のように、複合層は、赤外線領域の光に対する低い透過度を有する。したがって、前記複合層により電圧を印加する場合、熱を遮断することができ、これによって、エネルギーを節減する効果がある。以下、前記光学素子をより具体的に説明する。
本明細書で「偏光層」は、入射光に対して選択的透過及び遮断特性、例えば、反射または吸収特性を示す機能性層を意味する。偏光層は、例えば、多様な方向に振動する入射光からいずれか一方向に振動する光は透過し、残りの方向に振動する光は遮断させる機能を有することができる。偏光層の種類は、特別に限定されず、例えば、反射型偏光層として、例えば、ＤＢＥＦ（Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ）、リオトロピック液晶層（ＬＬＣ層：Ｌｙｏｔｒｏｐｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）またはワイヤグリッド偏光子（ｗｉｒｅ ｇｒｉｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）などを使用することができ、吸収型偏光層として、例えば、ＰＶＡ延伸フィルムなどのような高分子延伸フィルムにヨードを染着した偏光子または配向された状態に重合された液晶をホストとし、前記液晶の配向によって配向された二色性色素をゲストとするゲスト−ホスト型偏光子を使用することができるが、これに限定されるものではない。
本発明で液晶層は、液晶化合物及び二色性色素を含むことができる。前記液晶層は、ゲスト−ホスト型液晶層であることができる。前記ゲスト−ホスト型液晶層は、液晶化合物の配列によって二色性色素が一緒に配列されて、染料の整列方向に平行な光は吸収し、垂直した光は透過させることで、非等方性光吸収効果を示すことができる。液晶層内の液晶化合物及び／または二色性色素は、外部から印加される信号によって整列方向が変換されることができる。この場合、前記外部から印加される信号は、液晶化合物及び／または二色性色素の整列を変更させるように実行されるすべての種類の信号を意味し、代表的な例としては、電圧の印加がある。
液晶化合物では、外部信号の印加によってその配向方向が変更されることができるものであれば、すべての種類の液晶化合物を使用することができる。例えば、液晶化合物では、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）液晶化合物などを使用することができる。また、外部信号の印加によってその配向方向が変更されるように、液晶化合物は、例えば、重合性基または架橋性基を有しない化合物であることができる。
一つの例示で、液晶化合物では、ネマチック液晶化合物を使用することができる。前記化合物では、例えば、下記数式１を満足するネマチック液晶化合物を使用することができる。
数式１で、ｎｏは、液晶化合物の正常屈折率（ｏｒｄｉｎａｒｙ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）、例えば、ネマチック液晶化合物の短軸方向の屈折率であり、ｎｅは、液晶化合物の異常屈折率（ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）、例えば、ネマチック液晶化合物の長軸方向の屈折率であり、ｂは、０．１≦ｂ≦１を満足する数である。数式１を満足する液晶化合物を選択することで、電圧が印加されない状態でも優秀な透明性が確保される液晶セルを製作することができる。数式１で、ｂは、他の例示では、０．１〜０．９、０．１〜０．７、０．１〜０．５または０．１〜０．３であることができる。
また、液晶化合物は、異常誘電率（εｅ、ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、長軸方向の誘電率）と正常誘電率（ε０、ｏｒｄｉｎａｒｙ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、短軸方向の誘電率）の差が、３以上、３．５以上、４以上、６以上、８以上または１０以上であることができる。このような誘電率を有することで、駆動電圧特性が優秀な素子を提供することができる。前記誘電率の差は、その数値が高いほど素子が適切な特性を示すことができることで、その上限は、特別に限定されない。例えば、液晶化合物では、異常誘電率（εｅ、ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、長軸方向の誘電率）が６〜５０程度であり、正常誘電率（ε０、ｏｒｄｉｎａｒｙ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ、短軸方向の誘電率）が２．５〜７程度である化合物を使用することができる。
本明細書で「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範囲内の光を集中的に吸収及び／または変形させることができる物質を意味し、用語「二色性色素」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することができる。前記のような二色性色素の使用を通じて光学素子の光透過度を調節することができる。二色性色素では、特別に限定されず、例えば、黒色染料（ｂｌａｃｋ ｄｙｅ）またはカラー染料（ｃｏｌｏｒ ｄｙｅ）を使用することができる。前記二色性色素は、二色比（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｒａｔｉｏ）、すなわち、二色性色素の長軸方向に平行な偏光の吸収を前記長軸方向に垂直する方向に平行な偏光の吸収で分けた値が、５以上、６以上または７以上の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、１８、１６または１４程度であることができる。二色性色素の種類は、特別に限定されず、例えば、前記のような特性を有しながら液晶化合物の配向によって配向される特性を有するものであれば、公知されたすべての種類の染料を使用することができる。
本発明の光学素子は、前記液晶層内に存在する液晶化合物及び／または二色性色素の配向を調節することで、前記二色性色素の配列方向と平行な方向の偏光及び垂直した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。例えば、液晶層内の液晶化合物及び／または二色性色素の配向は、外部信号の印加によって配向が調節されることができ、これによって、前記液晶層は、外部信号の印加有無によって非等方性光吸収を調節することができる。このような特性を有する液晶層を、いわゆる能動型偏光子（Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）と称することができ、後述のように、外部信号の印加によって前記偏光層の透過軸及び／または吸収軸との関係を調節することで、光学素子の全体透過度を調節することができる。
一つの例示で、液晶層は、液晶化合物及び／または二色性色素の配向状態を水平配向（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）状態、傾斜配向（ｔｉｌｔｉｅｄａｌｉｇｎｍｅｎｔ）状態または垂直配向（ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃａｌｉｇｎｍｅｎｔ）状態の間で相互スイッチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）することで、偏光特性を調節することができる。
本明細書で水平配向は、液晶層の光軸が液晶層の平面に対して、約０度〜１５度、約０度〜１０度、約０度〜５度の範囲内の傾斜角を有する場合を意味することができる。また、本明細書で垂直配向は、液晶層の光軸が液晶層の平面に対して、約９０度〜８５度の傾斜角を有する場合を意味することができる。また、本明細書で傾斜配向は、液晶層の光軸が液晶層の平面に対して水平配向または垂直配向の以外の傾斜角を有する場合を意味することができ、例えば、液晶層の光軸が液晶層の平面に対して、約１５度超過〜８５度未満の傾斜角を有する場合を意味することができる。本明細書で用語「光軸」は、入射光が該当領域を透過する時の遅相軸を意味することができ、液晶化合物が棒（ｒｏｄ）形状の場合には、棒の長軸方向を意味することができ、液晶化合物が円盤（ｄｉｓｃｏｓｔｉｃ）形状の場合には、円盤面の法線方向であることができる。
また、前記液晶層の水平配向、傾斜配向または垂直配向は、目的する光学素子の光透過度の調節が可能な実質的な水平配向、傾斜配向または垂直配向を意味し、この場合、液晶層の面方向位相差及び厚さ方向位相差は、特別に限定されない。
他の一つの例示で、光学素子は、前記のように液晶層のいずれか一面に偏光層が存在する場合だけではなく、対向する２個の偏光層の間に液晶層が存在する構造も含むことができる。この場合、液晶層は、水平配向状態で適切な光透過度の調節ができる限り、後述する厚さ方向位相差が所定範囲で存在することができ、垂直配向状態でも面方向位相差が所定範囲で存在することができるが、面方向位相差及び厚さ方向位相差が下記に限定されるものではない。
前記液晶層内の液晶化合物及び／または二色性色素が水平配向している状態で、液晶セルの面方向位相差（Ｒｉｎ）は、例えば、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、６０ｎｍ以上、７０ｎｍ以上、８０ｎｍ以上、９０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、１１０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以上、１３０ｎｍ以上または１４０ｎｍ以上であることができる。また、電圧の無印加状態で、前記液晶層の面方向の位相差の上限は、３００ｎｍ以下、２９０ｎｍ以下、２８０ｎｍ以下、２７０ｎｍ以下、２６０ｎｍ以下、２５０ｎｍ以下、２４０ｎｍ以下、２３０ｎｍ以下、２２０ｎｍ以下、２１０ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１９０ｎｍ以下、１８０ｎｍ以下、１７０ｎｍ以下または１６０ｎｍ以下であることができる。また、電圧印加によって液晶化合物及び／または二色性色素が垂直配向している状態で、前記液晶層の厚さ方向位相差（Ｒｔｈ）は、例えば、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、６０ｎｍ以上、７０ｎｍ以上、８０ｎｍ以上、９０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、１１０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以上、１３０ｎｍ以上または１４０ｎｍ以上になることができる。また、電圧が印加されると、液晶層の厚さ方向の位相差の上限は、３００ｎｍ以下、２９０ｎｍ以下、２８０ｎｍ以下、２７０ｎｍ以下、２６０ｎｍ以下、２５０ｎｍ以下、２４０ｎｍ以下、２３０ｎｍ以下、２２０ｎｍ以下、２１０ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１９０ｎｍ以下、１８０ｎｍ以下、１７０ｎｍ以下または１６０ｎｍ以下程度になることができる。
本明細書で用語「面方向位相差（Ｒｉｎ）」は、下記一般式１で計算される数値であり、用語「厚さ方向位相差（Ｒｔｈ）」は、下記一般式２で計算される数値である。
［一般式１］
［一般式２］
一般式１及び一般式２で、符号ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ及びｄは、各々液晶層の面内遅相軸方向の屈折率、面内進相軸方向の屈折率、厚さ方向の屈折率及び厚さを意味する。前記各屈折率は、例えば、５５０ｎｍ波長の光に対して測定された屈折率であることができる。前記を通じて、電圧無印加状態では透過モードが具現され、電圧印加状態では遮断モードが具現される光学素子を製造することができる。前記液晶層内の液晶化合物及び／または二色性色素の電圧印加または無印加時の配向状態と各状態による位相差は、前記光学素子が適用される用途によって適切な光透過度の調節効果が発揮されるように自由に調節されることができる。
一つの例示で、初期状態で液晶層内の液晶化合物及び／または二色性色素は、液晶層の光軸が液晶層の平面に対して、０度〜９０度の傾斜角を成すように配向された状態で存在することができる。本明細書で「初期状態」は、液晶化合物及び／または二色性色素の配向に影響を及ぼすことができる外部信号が印加されない状態を意味することができる。一つの具体的な例示で、初期状態で液晶化合物及び／または二色性色素は、水平配向または垂直配向された状態で存在することができる。
また、初期状態で液晶化合物及び／または二色性色素は、液晶層の光軸が偏光層の吸収軸方向と０度〜９０度の範囲を成すように配向された状態で存在することができる。一つの例示で、液晶層が水平配向状態で存在する場合にも液晶層の光軸と偏光層の吸収軸方向が成す角度を調節することで、光学素子の透過度を調節することができる。一つの例示で、液晶層の光軸が偏光層の吸収軸方向と成す角度が垂直を成す場合、光学素子の透過度を減少させることができ、液晶層の光軸が吸収軸方向と成す角度が平行を成す場合、光学素子の透過度を増加させることができる。
前記液晶化合物及び／または二色性色素は、偏光板の吸収軸といずれか一つの角度を成すように配向された状態で存在するか、例えば、偏光板の吸収軸と平行を成すように配向された状態で存在するかまたはツイスト配向された状態で存在することができる。本明細書で「ツイスト配向された状態」は、液晶化合物及び／または二色性色素の長軸が液晶層の平面と平行であるが、隣接する液晶化合物及び／または二色性色素の長軸の方向は少しずつ角度が変わってねじれて配列された状態を意味することができる。また、液晶層の駆動モードは、前記のような液晶化合物及び／または二色性色素の配向特性を示すことができる限り、特別に限定されない。例えば、液晶層は、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードまたはＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードで駆動されることができるが、これに限定されるものではない。
上述のように、液晶層の液晶化合物及び／または二色性色素は、外部信号の印加によって初期状態の配向をスイッチングすることができる。一つの例示で、液晶層が初期状態で水平配向状態の場合、外部信号の印加によって垂直配向状態にスイッチングすることで、透過度を高めることができ、初期状態で垂直配向状態の場合、外部信号の印加によって水平配向状態にスイッチングすることで、透過度を減少させることができる。また、初期垂直配向状態から水平配向状態にスイッチングする際に、液晶化合物及び／または二色性色素の配向方向を決定するために、一定方向のプレチルト（Ｐｒｅ Ｔｉｌｔ）が必要な場合がある。前記プレチルトを付与する方式は、特別に限定されず、例えば、意図するプレチルトを付与するように適切な配向膜を配置することで可能である。
前記液晶層の液晶化合物及び／または二色性色素が垂直配向された状態の場合、二色性色素の整列方向が下部に存在する偏光層の平面に対して垂直を成すので、偏光層を透過した光が液晶層の二色性色素に吸収されないで透過されることができ、これを通じて光学素子の透過度を増加させることができる。一方、液晶層の液晶化合物及び／または二色性色素が水平配向された状態の場合、二色性色素の整列方向が下部に存在する偏光層の平面に対して平行を成しているので、液晶層の光軸配向方向が偏光層の吸収軸に対して所定の角度を有するように配置する場合、偏光層を透過した光の一部を二色性色素に吸収させることができ、これを通じて光学素子の透過度を減少させることができる。
一つの例示で、光学素子は、液晶層に外部信号の印加有無によって透過モード及び遮断モードの間をスイッチングすることができる。光学素子は、例えば、液晶層に外部信号の印加によって可視光領域の透過率が２０％以上の透過モードと可視光領域の透過率が３％以下の遮断モードの間をスイッチングすることができる。しかし、透過モード及び遮断モードの光透過率が前記に限定されるものではないで、上述のように液晶化合物及び／または二色性色素の配向特性を調節することで、より多様な光透過率範囲でも調節することができる。
一つの例示で、初期状態で液晶層が水平配向状態の場合、液晶層の光軸の配向方向が偏光層の吸収軸と所定の角度を成すように形成することで、遮断モードを具現することができ、外部信号の印加によって液晶層を垂直配向状態に転換する場合、光学素子の透過度が増加されて透過モードを具現することができる。他の一つの例示で、初期状態で液晶層が垂直配向状態の場合、光学素子は初期状態で透過モードを具現することができ、外部信号の印加によって液晶層を上述のプレチルトによって水平配向状態に転換する場合、液晶層の光軸の配向方向が偏光層の吸収軸と所定の角度を成すようにすることで、透過度を減少させることができ、この場合、光学素子は遮断モードを具現することができる。
光学素子は、液晶化合物及び／または二色性色素の初期整列状態を調節するために液晶層に隣接する配向膜をさらに含むことができる。配向膜では、特別な制限なしに公知の垂直または水平配向膜を使用することができる。このような配向膜は、ラビング配向膜のように接触式配向膜であるか、あるいは光配向性化合物を含み、例えば、直線偏光の照射などのような非接触式方式により配向特性を示すことができるものであれば、公知された配向膜を使用することができる。
前記液晶層がＴＮモードまたはＳＴＮモードで駆動する場合、液晶層は、キラル剤（ｃｈｉｒａｌ ａｇｅｎｔ）をさらに含むことができる。キラル剤は、前記液晶化合物及び／または二色性色素の分子配列が螺旋構造を有するように誘導することができる。前記キラル剤では、液晶性、例えば、ネマチック規則性を損傷させないで、目的する螺旋構造を誘発することができるものであれば、特別に制限なしに使用することができる。液晶に螺旋構造を誘発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。キラル剤では、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）などの軸不斉を有する光学活性である部位（ａｘｉａｌｌｙ ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｓｉｔｅ）を有する化合物を例示することができる。キラル剤は、例えば、分子量が１，５００以下の低分子化合物であることができる。キラル剤では、市販されるキラルネマチック液晶、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などを使用してもよい。
また、液晶層は、柱パターンをさらに含むことができる。より具体的に、液晶層は、液晶層の上部及び下部に存在する２個の隣接する層の間で間隔を維持するように形成された柱パターンをさらに含むことができる。液晶層が偏光板と複合層の間に存在する場合、前記下部及び上部の層は、偏光板及び複合層であることができ、液晶層が２個の複合層の間に存在する場合、前記下部及び上部の層は、２個の複合層であることができる。液晶化合物及び／または二色性色素は、前記柱パターンが存在しない領域内に存在することができる。柱パターンは、例えば、液晶層に隣接して存在する上部及び下部層の中でいずれか一つの層上に形成されており、接着剤により他の一つの層に付着された状態で存在することができる。前記柱パターンと複合層を付着することができる接着剤は、柱パターンの柱面に存在することができ、接着剤の種類は、特別に限定されず、公知の光学素子接合用接着剤を使用することができる。
柱パターンは、硬化性樹脂を含むことができる。硬化性樹脂の種類は、特別に限定されず、例えば、加熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂、例えば、紫外線硬化性樹脂を使用することができる。加熱硬化性樹脂では、例えば、シリコン樹脂、珪素樹脂、プラン樹脂、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を使用することができるが、これに限定されるものではない。紫外線硬化性樹脂では、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を使用することができるが、これに限定されるものではない。
柱パターンの形状及び配列方式は、本発明の目的を損傷させない範囲内で、例えば、２個の複合層の間で一定間隔を維持するように形成される範囲内で適切に設計されることができる。柱パターンは、一つまたは二つ以上の柱形状が離隔されて存在するかまたは隔壁形状で区画を成すように存在してもよい。柱パターンの柱幅、間隔、厚さ液晶層内での面積の割合は、本発明の目的を損傷させない範囲内で適切に選択されることができる。例えば、柱の幅は、１μｍ〜５００μｍであることができ、柱間の間隔は、１０μｍ〜５０００μｍであることができ、液晶層内の柱パターンの面積の割合は、液晶層の面積１００％に対して約０．１％〜５０％であることができる。また、柱の高さは、液晶層の厚さを考慮して、液晶層の厚さと類似な範囲内に適切に選択されることができる。
以下、前記複合層に対して具体的に説明する。複合層は、第１酸化層、金属層及び第２酸化物層を順に含むことができる。前記複合層は、液晶層に外部信号、例えば、電圧を印加する電極層の役目を実行することができる。前記複合層は、可視光領域で高い光透過率を有するので、透明性が優秀であり、赤外線領域で低い光透過率を有するので、熱を遮断する効果があるだけではなく、高い電気伝導度及び低い面抵抗値を有する。したがって、このような複合層は、エネルギー節減が可能であり、光学素子の電極層として有用に使われることができる。
複合層は、可視光領域、例えば、約４００ｎｍ〜７００ｎｍ範囲内のいずれか一つの波長または５５０ｎｍ波長の光に対する透過率が、８０％以上、８５％以上または９０％以上であることができる。前記数値範囲を満足する複合層は、光学素子の電極層として有用に使われることができる。しかし、複合層の可視光領域の光透過率は、前記数値範囲に限定されるものではなくて、通常、透明電極で適用可能な程度の可視光領域の光透過率を有することができる。
複合層は、赤外線領域、例えば、約７００ｎｍ〜１０００ｎｍ範囲内のいずれか一つの波長または７８０ｎｍ以上の光に対する透過率が、７０％以下、６５％以下または６０％以下であることができる。前記数値範囲を満足する複合層は、赤外線領域の熱を遮断することができるので、例えば、エネルギー節減が可能である。複合層の赤外線領域の光透過率の下限は、特別に限定されず、例えば、前記複合層がスマートウィンドウの電極層として使用される場合には、下限が０％〜５％であることができる。
複合層は、面抵抗値が２０Ω／□以下、１５Ω／□以下または１０Ω／□以下であることができ、下限は、特別に限定されず、０．１Ω／□以上であることができる。前記数値範囲の面抵抗値を有する複合層が光学素子に適用される場合、消費電力を最小化することができるので、光学素子の効率を高めることができる長所がある。
複合層の可視光領域及び／または赤外線領域の光透過率、面抵抗などの特性は、例えば、第１酸化物層、金属層及び第２酸化物層の屈折率、厚さ、電気伝導度または材料などによって調節されることができる。本明細書で「酸化物層」は、酸化物を主成分で含む層を意味することができ、「金属層」は、金属を主成分で含む層を意味することができる。酸化物層は、例えば、酸化物を約８０重量％以上含む層を意味することができ、金属層は、例えば、金属を約８０重量％以上含む層を意味することができる。
一つの例示で、第１酸化物層の屈折率は、第２酸化物層に比べて高いことができ、金属層の屈折率は、第２酸化物層の屈折率に比べて低いことができる。
一つの例示で、前記金属層は、５５０ｎｍの波長に対する屈折率が、０．１〜１．０の範囲内であることができる。より具体的に、前記金属層の５５０ｎｍの波長の光に対する屈折率は、０．１以上、０．１５以上、０．２以上、０．２５以上、０．３以上、０．３５以上、０．４以上、０．４５以上または０．５以上であることができ、１．０以下、０．９５以下、０．９以下、０．８５以下、０．８以下、０．７５以下、０．７以下、０．６５以下、０．６以下または０．５５以下であることができる。
また、前記第１酸化物層の５５０ｎｍの波長の光に対する屈折率は、１．２〜２．８または１．９〜２．７５の範囲内にあり、より具体的に、前記第１酸化物層の５５０ｎｍの波長の光に対する屈折率は、１．２以上、１．２５以上、１．３以上、１．３５以上、１．４以上、１．４５以上、１．５以上、１．５５以上、１．６以上、１．６５以上、１．７以上、１．７５以上、１．８以上、１．８５以上、１．９以上、１．９５以上または２．０以上であることができ、２．８以下、２．７５以下、２．７以下、２．６５以下、２．６以下、２．５５以下、２．５以下、２．４５以下、２．４以下、２．３５以下、２．３以下、２．２５以下、２．２以下、２．１５以下、２．１以下または２．０５以下であることができる。
また、前記第２酸化物層の５５０ｎｍの波長の光に対する屈折率は、１．５〜２．５の範囲内にあることができる。より具体的に、前記第２酸化物層の５５０ｎｍの波長の光に対する屈折率は、１．５以上、１．５５以上、１．６以上、１．６５以上、１．７以上、１．７５以上、１．８以上、１．８５以上、１．９以上、１．９５以上または２．０以上であることができ、２．５以下、２．４５以下、２．４以下、２．３５以下、２．３以下、２．２５以下、２．２以下、２．１５以下、２．１以下または２．０以下であることができる。前記屈折率は、例えば、Ｍ−２０００装置［製造社：Ｊ． Ａ． Ｗｏｏｌｌａｍ Ｃｏ．， Ｉｎｃ． （ＵＳＡ）］を使用して測定することができる。
金属層、第１酸化物層及び第２酸化物層が各々前記屈折率範囲を満足する場合に、複合層は、可視光領域の光透過率は高くて赤外線領域の光透過率は低いので、エネルギー節減型光学素子において透明電極層で有用に使われることができる。
前記第１酸化物層、金属層及び第２酸化物層の屈折率を前記範囲で調節する方式は、特別に限定されず、例えば、各層の厚さを調節するかまたは各層の蒸着工程条件を調節することで調節されることができる。具体的に、各層の蒸着条件を調節して結晶化度を調節することができ、これによって、同一な厚さ及び材料であっても屈折率が相異なっていることができるようになる。前記蒸着工程は、公知の蒸着方法により実行することができ、例えば、スパッタ方式により実行できる。より具体的に、第１酸化物層及び第２酸化物層は、例えば、ＲＦスパッタ方式により蒸着されることができ、金属層は、例えば、ＤＣスパッタ方式により蒸着されることができる。
一つの例示で、金属層の厚さは、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内にあることができる。より具体的に、金属層の厚さは、５ｎｍ以上、６ｎｍ以上、７ｎｍ以上、８ｎｍ以上、９ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、１１ｎｍ以上または１２ｎｍ以上であることができ、２０ｎｍ以下、１９ｎｍ以下、１８ｎｍ以下、１７ｎｍ以下、１６ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１４ｎｍ以下または１３ｎｍ以下であることができる。金属層の厚さを前記範囲にする場合、金属層の屈折率を上述した範囲で調節することが容易である。また、金属層の厚さを前記厚さ範囲にする場合、金属層の連続的な膜形成が容易なので、優秀な電気伝導度及び低い抵抗を具現することができ、光学素子の可視光領域で光透過率を高めることができる。
また、金属層は、面抵抗値が２０Ω／□以下、好ましくは、１０Ω／□以下の伝導性金属を含むことができる。金属層に含まれる伝導性金属の電気伝導度が前記範囲の場合、複合層の面抵抗値を低めることができるので、光学素子の効率を高めることができる長所がある。
前記金属層は、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）などの金属を含むことができる。金属層は、例えば、銀を含むことができる。この場合に、複合層の製造過程または複合層が光学素子に含まれて使われる過程で、空気及び水分との接触によって金属層内に銀酸化物が一部含まれることができる。金属層が銀及び銀酸化物を含む場合に、前記銀酸化物は、前記金属層１００重量％に対して０．１重量％以上〜５０重量％以下で含まれることができる。
一つの例示で、第１酸化物層の厚さは、２０ｎｍ〜６０ｎｍまたは４０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内にあることができる。より具体的に、第１酸化物層の厚さは、２０ｎｍ以上、２５ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、３５ｎｍ以上または４０ｎｍ以上であり、６０ｎｍ以下、５５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下または４５ｎｍ以下である。第１酸化物層の厚さを前記範囲にする場合、第１酸化物層の光に対する透過率または屈折率を上述した範囲で調節することが容易であり、第１酸化物層上に形成される金属層の蒸着の不良率を低めることができる。
一つの例示で、第２酸化物層の厚さは、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは、２０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内にあることができる。より具体的に、第２酸化物層の厚さは、１０ｎｍ以上、１５ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、２５ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、３５ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、４５ｎｍ以上または５０ｎｍ以上であり、１００ｎｍ以下、９５ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８５ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６５ｎｍ以下、６０ｎｍ以下または５５ｎｍ以下であることができる。第２酸化物層の厚さを前記範囲にする場合、第２酸化物層の光に対する透過率または屈折率を上述した範囲で調節することが容易であり、優秀な電気伝導度及び低い抵抗値を有することができる長所がある。
第２酸化物層の比抵抗値は、例えば、１．０ｘ１０−５Ωｃｍ〜１．０ｘ１０５Ωｃｍ、好ましくは、１．０ｘ１０−４Ωｃｍ〜１．０ｘ１０４Ωｃｍの範囲内にあることができる。第２酸化物層の比抵抗値を前記範囲にする場合、複合層の面抵抗値を低めることができるので、光学素子の効率を高めることができる長所がある。
第１酸化物層及び第２酸化物層は、各々アンチモン（Ｓｂ）、バリウム（Ｂａ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、インジウム（Ｉｎ）、ランタン（Ｌａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、セレン（Ｓｅ）、珪素（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、イットリウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群より選択される１種以上を含む金属を含む金属酸化物を含むことができる。
前記第２酸化物層は、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、インジウム（Ｉｎ）及びバナジウム（Ｖ）からなる群より選択される１種以上の第２金属をさらに含むことができる。
第２酸化物層に含まれる金属は、例えば、ドーピング物質であることができる。第２酸化物層は、第２金属をさらに含んで光学素子で電極層として使われる場合、電子移動性を向上させることができ、前記第１酸化物層と同様に高屈折の特性を有しているので、光学設計を通じて前記複合層の可視光領域の光透過率を高めて、赤外線領域の光透過率を低めることができる。また、第２酸化物層は、電気伝導度を有しているので、金属層の電気伝導度を阻害しないで、前記複合層は多様な光学素子で低放射機能（（Ｌｏｗ−Ｅ）をする透明電極として役目をすることができる。
第２金属の第２酸化物層内での含量は、０．１重量％以上〜１０重量％以下であることができる。第２酸化物層の屈折率は、例えば、前記第２金属の含量によって変化することができる。したがって、前記複合層の可視光領域の光透過率を最大で具現するように第２酸化物層内に第２金属の含量を調節する必要がある。また、第２酸化物層に含まれる第２金属は、第２酸化物層の電気伝導度に影響を及ぼす。第２金属の第２酸化物層内での含量が前記範囲を満足する場合、第２酸化物層は、最適の屈折率及び電気伝導度を具現することができる。
複合層の厚さは、本発明の目的を損傷させない範囲内で適切に選択されることができる。複合層の厚さは、例えば、可視光領域で高い光透過率、赤外線領域で低い光透過率、優秀な電気伝導度及び低い抵抗特性を示すために、５０ｎｍ〜３００ｎｍまたは７０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内に調節されることができる。
複合層は、基材層をさらに含むことができ、例えば、第１酸化物層が前記基材層に隣接するように存在することができる。基材層では、特別な制限なしに公知の素材を使用することができる。例えば、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系フィルムやプラスチックフィルムなどを使用することができる。基材層では、光学的に等方性である基材層や、位相差層のように光学的に異方性である基材層または偏光板やカラーフィルタ基板などを使用することができる。例えば、偏光層が基材層の内側、すなわち、液晶層と基材層との間に存在する場合には、基材層として異方性記基材層が使われる場合にも適切な性能の素子が具現されることができる。
プラスチック基材層では、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）；ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）；ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）；ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）；ＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）；Ｐａｃ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）；ＰＥＳ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）；ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｍａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ）；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）；ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）または非晶質フッ素樹脂などを含む機材層を使用することができるが、これに限定されるものではない。基材層には、必要に応じて、金、銀、二酸化珪素または一酸化珪素などの珪素化合物のコーティング層や、反射防止層などのコーティング層が存在してもよい。
本発明で第２酸化物層は、第１酸化物層に比べて液晶層に隣接して存在することができる。また、複合層は、液晶層の両側に存在することができる。すなわち、液晶層は、対向配置された２個の複合層の間に配置されることができる。この場合に、両側に存在する複合層は、同一な屈折率、厚さまたは面抵抗などを有する同一な構造であるかまたは相異なっている屈折率、厚さまたは面抵抗などを有する独立的な構造を有することができる。
また、本発明は、前記光学素子の用途に関する。本発明の光学素子は、外部信号の印加有無によって透過度を可変することができ、また、赤外線領域の光に対して低い透過度を有する複合層を利用して外部信号を印加するので、熱を遮断してエネルギーを節減することができる。このような光学素子は、多様な光学装置に適用されて使われることができる。本発明の光学素子は、例えば、サンルーフに適用されて使われることができる。
本明細書で「サンルーフ」は、車両の天井に存在する固定されたまたは作動（ベンティングまたはスライディング）する開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）として、光または新鮮な空気を車両の内部に流入させる機能する装置を通称する意味である。本発明でサンルーフの作動方式は、特別に限定されず、例えば、手動で作動するかまたはモータで駆動することができ、サンルーフの形状、サイズまたはスタイルは、目的する用途によって適切に選択されることができる。例えば、サンルーフは、作動方式によって、ポップアップタイプサンルーフ、スポイラー（ｔｉｌｅ ＆ ｓｌｉｄｅ）タイプサンルーフ、インビルトタイプサンルーフ、フォールディングタイプサンルーフ、トップマウントタイプサンルーフ、パノラミックルーフシステムタイプサンルーフ、除去可能なルーフパネル（ｔ−ｔｏｐｓまたはｔａｒｇａ ｒｏｏｆｔｓ）タイプサンルーフまたはソーラータイプサンルーフなどを例示することができるが、これに限定されるものではない。
本発明の例示的なサンルーフは、本発明の前記光学素子を含むことができ、この場合、光学素子に対する具体的な事項は、前記光学素子の項目で記述した内容が同一に適用されることができる。
また、前記サンルーフは、紫外線遮断層をさらに含むことができる。本明細書で「紫外線遮断層」は、紫外線遮断機能を有する公知の機能性層を意味することができる。紫外線遮断層は、偏光層、液晶層または複合層の一側または両側に形成されていることができる。紫外線遮断層は、例えば、紫外線遮断層２１０Ａ、２０１Ｂは、例えば、図２に示したように、サンルーフの最外郭側面に各々存在することができる。このような紫外線遮断層では、例えば、紫外線遮断粘着剤または紫外線遮断フィルムを使用することができる。紫外線遮断粘着剤では、公知の粘着剤成分に公知の紫外線遮断機能を有する添加剤を添加させたものを使用することができる。紫外線遮断フィルムでは、例えば、公知の粘着剤の一面に公知の紫外線遮断機能を有する添加剤を含む層を形成したものを使用することができる。紫外線遮断粘着剤では、例えば、ＤＡＩＯ Ｐａｐｅｒ社のＥＷ１５０１−Ｄ１−ＵＶ、ＥＷ１５０２−Ｄ１−ＵＶまたはＥＷ１５０４−Ｄ１−ＵＶなどを使用することができるが、これに限定されるものではない。
本発明の光学素子は、外部信号の印加有無によって透過度を可変することができ、また、赤外線領域の光に対して低い透過度を有する複合層を利用して外部信号を印加することができるので、熱を遮断してエネルギーを節減することができる。このような光学素子は、多様な光学装置、例えば、サンルーフなどに有用に使われることができる。
以下、実施例及び比較例を通じて上述した技術内容をより詳しく説明するが、本発明の範囲は、下記提示された実施例により限定されるものではない。
＜実施例１＞
複合層の製造
ガラス基板上に、ＲＦ Ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、ＣｅＯ２を３５ｎｍの厚さで蒸着して、第１金属酸化物層を形成した。前記第１金属酸化物層上に、ＤＣ ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、１．５Ｗ／ｃｍ２及び３ｍＴｏｒｒの条件で、Ａｇからなった金属層を１０ｎｍの厚さで蒸着し、前記金属層上に第２金属酸化物層としてＧａをドーピングした酸化亜鉛層（ＧＺＯ）を４５ｎｍの厚さで蒸着して、複合層を製造した。
複合層の製造
ガラス基板上に、ＲＦ Ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、ＣｅＯ２を３５ｎｍの厚さで蒸着して、第１金属酸化物層を形成した。前記第１金属酸化物層上に、ＤＣ ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、１．５Ｗ／ｃｍ２及び３ｍＴｏｒｒの条件で、Ａｇからなった金属層を１０ｎｍの厚さで蒸着し、前記金属層上に第２金属酸化物層としてＧａをドーピングした酸化亜鉛層（ＧＺＯ）を４５ｎｍの厚さで蒸着して、複合層を製造した。
この場合、各層の屈折率をＭ−２０００装置［製造社：Ｊ． Ａ． Ｗｏｏｌｌａｍ Ｃｏ．， Ｉｎｃ． （ＵＳＡ）］を利用して測定した結果、第１酸化物層の屈折率は、５５０ｎｍの波長で２．３４、金属層の屈折率は、５５０ｎｍの波長で０．１９、酸化亜鉛層の屈折率は、５５０ｎｍの波長で１．９４であった。
また、前記複合層をＵＶ−ｖｉｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを利用して可視光透過率を測定した結果、５５０ｎｍの波長で８７．２％の透過率を示した。
さらに、前記複合層の面抵抗を面抵抗測定器で測定した結果、１０Ω／□未満を示した。
サンルーフ用光学素子の製造
下記方法によって図３の構造のサンルーフ用光学素子を製造した。公知の吸収型線形偏光層１０１上に、ＯＣＡ層３０１（ＤＡＩＯ Ｐａｐｅｒ社のＥＷ１５０１−Ｄ１−ＵＶ）を通じて前記製造された複合層の第１酸化物層がＯＣＡ表面に接するように複合層１０３Ａを積層し、その後、前記複合層の第２酸化物層上に、液晶化合物（ＨＰＣ２１６００、ＨＣＣＨ社製）及び前記液晶化合物１００重量部に対して二色性色素（Ｘ１２、ＢＡＳＦ社製）を１〜３重量部の割合で含む液晶層１０２を形成した後、前記製造された他の一つの複合層の第２酸化物層が液晶層に接するように複合層１０３Ｂを積層して、光学素子を製造した。前記液晶層の光軸は、液晶層の平面に対して約０度〜１５度の傾斜角を成すように、すなわち、液晶化合物及び／または二色性色素が水平配向するように形成し、液晶層の光軸は、前記吸収型線形偏光層の吸収軸と約９０度の角度を成すように形成した。
下記方法によって図３の構造のサンルーフ用光学素子を製造した。公知の吸収型線形偏光層１０１上に、ＯＣＡ層３０１（ＤＡＩＯ Ｐａｐｅｒ社のＥＷ１５０１−Ｄ１−ＵＶ）を通じて前記製造された複合層の第１酸化物層がＯＣＡ表面に接するように複合層１０３Ａを積層し、その後、前記複合層の第２酸化物層上に、液晶化合物（ＨＰＣ２１６００、ＨＣＣＨ社製）及び前記液晶化合物１００重量部に対して二色性色素（Ｘ１２、ＢＡＳＦ社製）を１〜３重量部の割合で含む液晶層１０２を形成した後、前記製造された他の一つの複合層の第２酸化物層が液晶層に接するように複合層１０３Ｂを積層して、光学素子を製造した。前記液晶層の光軸は、液晶層の平面に対して約０度〜１５度の傾斜角を成すように、すなわち、液晶化合物及び／または二色性色素が水平配向するように形成し、液晶層の光軸は、前記吸収型線形偏光層の吸収軸と約９０度の角度を成すように形成した。
＜実施例２＞
複合層として下記製造された複合層を使用したこと以外は、実施例１と同一な方法を実行して実施例２のサンルーフを製造した。
複合層として下記製造された複合層を使用したこと以外は、実施例１と同一な方法を実行して実施例２のサンルーフを製造した。
複合層の製造
ガラス基板上に、ＲＦ Ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、ＣｅＯ２を３０ｎｍの厚さで蒸着して、第１金属酸化物層を形成した。前記第１金属酸化物層上に、ＤＣ ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、１．５Ｗ／ｃｍ２及び３ｍＴｏｒｒの条件で、Ａｇからなった金属層を１０ｎｍの厚さで蒸着し、前記金属層上に第２金属酸化物層としてＡｌをドーピングした酸化亜鉛層（ＡＺＯ）を５０ｎｍの厚さで蒸着して、複合層を製造した。
ガラス基板上に、ＲＦ Ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、ＣｅＯ２を３０ｎｍの厚さで蒸着して、第１金属酸化物層を形成した。前記第１金属酸化物層上に、ＤＣ ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、１．５Ｗ／ｃｍ２及び３ｍＴｏｒｒの条件で、Ａｇからなった金属層を１０ｎｍの厚さで蒸着し、前記金属層上に第２金属酸化物層としてＡｌをドーピングした酸化亜鉛層（ＡＺＯ）を５０ｎｍの厚さで蒸着して、複合層を製造した。
この場合、第１金属酸化物層の屈折率は、５５０ｎｍの波長で２．３４、金属層の屈折率は、５５０ｎｍの波長で０．１９、第２金属酸化物層の屈折率は、５５０ｎｍの波長で１．８９であった。また、前記複合層をＵＶ−ｖｉｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを利用して可視光透過率を測定した結果、５５０ｎｍの波長で８５．５％の透過率を示した。さらに、前記複合層の面抵抗を面抵抗測定器で測定した結果、１０Ω／□未満を示した。
＜比較例１＞
複合層としてＩＴＯ透明電極層を使用したこと以外は、実施例１と同一な方法を実行して比較例１のサンルーフを製造した。
複合層としてＩＴＯ透明電極層を使用したこと以外は、実施例１と同一な方法を実行して比較例１のサンルーフを製造した。
＜比較例２＞
複合層として下記製造された複合層を使用したこと以外は、実施例１と同一な方法を実行して比較例２のサンルーフを製造した。
複合層として下記製造された複合層を使用したこと以外は、実施例１と同一な方法を実行して比較例２のサンルーフを製造した。
複合層の製造
ガラス基板上に、ＲＦ Ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、ＣｅＯ２を３５ｎｍの厚さで蒸着して、第１金属酸化物層を形成した。前記第１金属酸化物層上に、ＤＣ ｓｐｕｔｔｅｒ方式で、０．５Ｗ／ｃｍ２及び１５ｍＴｏｒｒの条件で、Ａｇを１０ｎｍの厚さで蒸着して金属層を形成した後、前記金属層上に、前記金属層上に第２金属酸化物層としてＧａをドーピングした酸化亜鉛層（ＧＺＯ）を４５ｎｍの厚さで蒸着して、複合層を製造した。
ガラス基板上に、ＲＦ Ｓｐｕｔｔｅｒ方式を利用して、ＣｅＯ２を３５ｎｍの厚さで蒸着して、第１金属酸化物層を形成した。前記第１金属酸化物層上に、ＤＣ ｓｐｕｔｔｅｒ方式で、０．５Ｗ／ｃｍ２及び１５ｍＴｏｒｒの条件で、Ａｇを１０ｎｍの厚さで蒸着して金属層を形成した後、前記金属層上に、前記金属層上に第２金属酸化物層としてＧａをドーピングした酸化亜鉛層（ＧＺＯ）を４５ｎｍの厚さで蒸着して、複合層を製造した。
この場合、第１酸化物層の屈折率は、５５０ｎｍの波長で２．３４、金属層の屈折率は、５５０ｎｍの波長で１．９５、酸化亜鉛層の屈折率は５５０ｎｍの波長で１．９４であった。
また、前記金属層の面抵抗を面抵抗測定器で測定した結果、１０Ω／□超過の値を示し、前記金属層をＵＶ−ｖｉｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを利用して可視光透過率を測定した結果、５５０ｎｍの波長で４６．８％の透過率を示し、屈折率は、１．９５で測定された。さらに、前記複合層をＵＶ−ｖｉｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを利用して可視光透過率を測定した結果、５５０ｎｍの波長で７９．１％の透過率を示した。また、前記複合層の面抵抗を面抵抗測定器で測定した結果、１０Ω／□超過の値を示した。
＜比較例３＞
複合層の製造時に、第１金属酸化物層を１０ｎｍで形成し、第２金属酸化物層の厚さを８０ｎｍで形成したこと以外は、実施例２と同一な方法を実行して比較例３のサンルーフを製造した。
複合層の製造時に、第１金属酸化物層を１０ｎｍで形成し、第２金属酸化物層の厚さを８０ｎｍで形成したこと以外は、実施例２と同一な方法を実行して比較例３のサンルーフを製造した。
前記複合層をＵＶ−ｖｉｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを利用して可視光透過率を測定した結果、５５０ｎｍの波長で７２．６％の透過率を示した。
また、前記複合層の面抵抗を面抵抗測定器で測定した結果、１０Ω／□超過の値を示した。
＜評価例１＞
実施例１で製造された光学素子に対して、液晶層の厚さを各々１０μｍ及び１５μｍで形成し、複合層に垂直電界を印加することができる電源を連結した後、駆動電圧による光学素子の約５５０ｎｍの光に対する透過度をヘーズメーターＮＤＨ ５０００ＳＰ［製造社：Ｎｉｐｐｏｎ Ｄｅｎｓｈｏｋｕ（ＪＡＰＡＮ）］装置を利用して測定し、その結果を図４に示した。図４に示したように、電圧が印加されない状態では、低い透過度を示すことを確認することができ、電圧が印加されるほど液晶化合物及び二色性色素が垂直整列状態に変換されながら透過度が増加することを確認することができる。
実施例１で製造された光学素子に対して、液晶層の厚さを各々１０μｍ及び１５μｍで形成し、複合層に垂直電界を印加することができる電源を連結した後、駆動電圧による光学素子の約５５０ｎｍの光に対する透過度をヘーズメーターＮＤＨ ５０００ＳＰ［製造社：Ｎｉｐｐｏｎ Ｄｅｎｓｈｏｋｕ（ＪＡＰＡＮ）］装置を利用して測定し、その結果を図４に示した。図４に示したように、電圧が印加されない状態では、低い透過度を示すことを確認することができ、電圧が印加されるほど液晶化合物及び二色性色素が垂直整列状態に変換されながら透過度が増加することを確認することができる。
＜評価例２：透過度及び反射度の評価＞
実施例及び比較例で製造された光学素子に対して、電圧が印加されない状態で透過度及び反射度を測定した。具体的に、Ｓｏｌｉｄ Ｓｐｅｃ−３７００［製造社：ｓｈｉｍａｄｚｕ（ＪＡＰＡＮ）］装置を利用して測定し、その結果を図５（実施例１）及び図６（比較例１）に各々示した。図５及び図６に示したように、本発明の複合層を透明電極層で使用した実施例の光学素子は、ＩＴＯ透明電極層を使用した比較例１の光学素子に比べて、可視光領域では光透過率が類似であるが、赤外線領域では顕著に低い光透過率を示すことを確認することができる。
実施例及び比較例で製造された光学素子に対して、電圧が印加されない状態で透過度及び反射度を測定した。具体的に、Ｓｏｌｉｄ Ｓｐｅｃ−３７００［製造社：ｓｈｉｍａｄｚｕ（ＪＡＰＡＮ）］装置を利用して測定し、その結果を図５（実施例１）及び図６（比較例１）に各々示した。図５及び図６に示したように、本発明の複合層を透明電極層で使用した実施例の光学素子は、ＩＴＯ透明電極層を使用した比較例１の光学素子に比べて、可視光領域では光透過率が類似であるが、赤外線領域では顕著に低い光透過率を示すことを確認することができる。
＜評価例３：金属層の波長による屈折率及び吸収係数の評価＞
実施例１及び比較例２で製造された金属層に対して、屈折率による屈折率及び吸収係数を評価し、その結果を図７に示した。図７で、ｎは、金属層の光の波長による屈折率を意味し、λは、光の波長を意味し、ｋは、金属層の光の波長による吸収係数を意味する。図７に示したように、同一な厚さで金属層を形成しても金属層の形成条件によって屈折率及び吸収係数が相異なっていることを確認することができる。
実施例１及び比較例２で製造された金属層に対して、屈折率による屈折率及び吸収係数を評価し、その結果を図７に示した。図７で、ｎは、金属層の光の波長による屈折率を意味し、λは、光の波長を意味し、ｋは、金属層の光の波長による吸収係数を意味する。図７に示したように、同一な厚さで金属層を形成しても金属層の形成条件によって屈折率及び吸収係数が相異なっていることを確認することができる。
＜評価例４：第１及び第２金属酸化物階の屈折率による複合層の透過率の評価＞
実施例１及び実施例２と同一に光変調装置を製造するが、第１金属酸化物層及び第２金属酸化物層の屈折率を変化させながら、屈折率による複合層の５５０ｎｍ波長の光に対する透過率を評価し、その結果を図８に示した。図８に示したように、複合層の光透過率は、第１金属酸化物層及び第２金属酸化物層の屈折率により影響を受けることを確認することができる。特に、第１金属酸化物層及び第２金属酸化物層の屈折率範囲が本発明の範囲内に属する場合、５５０ｎｍ波長の光に対して約８０％以上の優秀な光透過率を示すことを確認することができる。
実施例１及び実施例２と同一に光変調装置を製造するが、第１金属酸化物層及び第２金属酸化物層の屈折率を変化させながら、屈折率による複合層の５５０ｎｍ波長の光に対する透過率を評価し、その結果を図８に示した。図８に示したように、複合層の光透過率は、第１金属酸化物層及び第２金属酸化物層の屈折率により影響を受けることを確認することができる。特に、第１金属酸化物層及び第２金属酸化物層の屈折率範囲が本発明の範囲内に属する場合、５５０ｎｍ波長の光に対して約８０％以上の優秀な光透過率を示すことを確認することができる。
１０１：偏光層
１０２：液晶層
１０３Ａ、１０３Ｂ：複合層
２０１Ａ、２０１Ｂ：紫外線遮断層
３０１：ＯＣＡ層
１０２：液晶層
１０３Ａ、１０３Ｂ：複合層
２０１Ａ、２０１Ｂ：紫外線遮断層
３０１：ＯＣＡ層
Claims (17)
- 偏光層；前記偏光層上に形成され、液晶化合物と二色性色素とを含む液晶層；及び前記液晶層と隣接して存在し、順次形成された第１酸化物層、金属層及び第２酸化物層を含む複合層を含み、前記液晶層の液晶化合物の配向方向が前記複合層により印加される信号によって変更されることができるように設置されており、前記複合層は、７８０ｎｍの波長の光の透過率は７０％以下であり、５５０ｎｍの波長の光の透過率は８０％以上であり、前記第１酸化物層の屈折率が前記第２酸化物層の屈折率に比べて高くて、前記金属層の屈折率が前記第２酸化物層の屈折率に比べて低く、５５０ｎｍの波長の光に対して前記第１酸化物層の屈折率は１．５超〜２．８の範囲内であり、第２酸化物層の屈折率は１．５〜２．５の範囲内である光学素子。
- 初期状態で液晶層は、光軸が液晶層の平面に対して、０度〜９０度の傾斜角を成すように配向された状態で存在する請求項１に記載の光学素子。
- 初期状態で液晶層は、光軸が偏光板の吸収軸方向と０度〜９０度範囲内の角度を成すように配向された状態で存在する請求項１または２に記載の光学素子。
- 液晶化合物及び二色性色素は、外部信号の印加によって配向がスイッチング可能に液晶層内に存在する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学素子。
- 液晶層と隣接して存在する配向層をさらに含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子。
- 液晶層は、外部信号の印加によって可視光領域の透過率が２０％以上の透過モードと可視光領域の透過率が３％以下の遮断モードの間をスイッチングすることができるように配置されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子。
- 二色性色素は、二色比が５〜２０の範囲内である請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学素子。
- 複合層は、面抵抗が２０Ω／□以下である請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学素子。
- 金属層は、５５０ｎｍの波長に対する屈折率が０．１〜１の範囲内にある請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学素子。
- 金属層は、厚さが５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内にある請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学素子。
- 金属層は、面抵抗値が２０Ω／□以下の伝導性金属を含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学素子。
- 第１酸化物層は、厚さが２０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であり、第２酸化物層は、厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学素子。
- 第２酸化物層は、比抵抗値が１．０ｘ１０−５Ωｃｍ〜１．０ｘ１０５Ωｃｍの範囲内にある請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光学素子。
- 第１酸化物層及び第２酸化物層は、各々アンチモン（Ｓｂ）、バリウム（Ｂａ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、インジウム（Ｉｎ）、ランタン（Ｌａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、セレン（Ｓｅ）、珪素（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、イットリウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群より選択される１種以上を含む金属を含む金属酸化物層である請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学素子。
- 前記第２酸化物層は、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、インジウム（Ｉｎ）及びバナジウム（Ｖ）からなる群より選択される１種以上の第２金属をさらに含む請求項１４に記載の光学素子。
- 第２酸化物層が第１酸化物層に比べて液晶層に隣接して存在する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光学素子。
- 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光学素子を含むサンルーフ。
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