用于制造光学装置的方法与流程

本申请要求基于2017年9月29日提交的韩国专利申请第10-2017-0127825号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

本申请涉及用于制造光学装置的方法和光学装置。

背景技术：

已知能够通过在基底之间设置光调制层来调节透光率或颜色等的光学装置。例如，在专利文献1中，已知其中施加有液晶主体和二色性染料客体的混合物的所谓的gh单元(宾主单元)。

用于制造光学装置的方法是公知的。其中一种方法是这样的方法：将光调制材料点涂在具有形成在其表面上的配向膜的基底上并将相对的基底压制到点涂的光调制材料上，使得光调制材料在基底之间的间隙中散布并同时填充间隙(也称为valc(vacuumassemblylc，真空组合件lc)或odf(onedropfilling，一滴填充))(在下文中，可以称为点涂过程(dottingprocess))。

图1是示意性地示出这样的点涂过程的进程的图。如图1所示，点涂过程可以通过以下来进行：将光调制材料301点涂在基底201a上的合适位置上，然后用辊302等压制另一个基底201b，并使其结合在一起使得点涂的光调制材料在基底之间均匀散布。然而，图1所示的过程是点涂过程的实例，其中可以基于图1所示的方法对实际的点涂过程进行各种改变。

这样的方法可以减少液晶消耗，原因是与其他方法相比，可以精确地仅使用必要量的液晶，并且即使在面积增大等的情况下，也可以通过减少tat(turnaroundtime，周转时间)来大大改善生产率。然而，上述方法由于点涂有光调制材料和在压制期间散布的区域中的取向缺陷而经常引起点涂不均匀性(dottingunevenness)。

技术实现要素：

技术问题

本申请涉及用于制造光学装置的方法和光学装置。本申请的一个目的是提供用于制造具有优异的性能而没有点涂不均匀性的装置的方法和以这样的方式制造的光学装置。

技术方案

本申请涉及用于制造光学装置的方法，在一个实例中，其涉及用于通过应用点涂过程来制造光学装置的方法。

在术语光学装置的范畴中，可以包括形成为能够在两个或更多个不同的光学状态(例如，高透射率和低透射率状态，高透射率、中间透射率和低透射率状态，实现不同颜色的状态等)之间切换的所有种类的装置。

所述制造方法可以包括在特定条件下对形成在基础层上的配向膜进行摩擦的过程。

即，通常，光学装置通过以下来制造：将表面上形成有配向膜的两个基底的配向膜相对设置，并在相对设置的配向膜之间形成光调制层，其中用于保持单元间隙的间隔物形成在两个基底中的任一者上。

本发明的发明人已经确定，当进行用于向这样的两个基底赋予取向的摩擦处理时，可以通过改变摩擦强度来制造光学装置而没有点涂不均匀性。

通常，使用摩擦鼓(rubbingdrum)以与图2所示相同的方式进行配向膜的摩擦处理，其中摩擦强度由以下方程式1确定。

[方程式1]

rs＝2×n×m×π×rn×r/(v-1)

在方程式1中，rs为摩擦强度，n为摩擦次数的数，m为摩擦深度(单位：mm)，r为摩擦鼓的半径(单位：mm)，n为摩擦鼓的旋转速度(单位：rpm)，以及v为基底相对于摩擦鼓的相对移动速度(单位：mm)。

此外，在本说明书中，除非另有说明，否则符号π为圆周率。

在此，摩擦次数(n)表示摩擦鼓通过基底的次数。

在此，摩擦次数是表示摩擦鼓在基底的表面上移动的次数的数目，其通常在1至10、1至9、1至8、1至7、1至6、1至5、1至4、1至3或1至2左右的范围内。

在以上方程式1中，摩擦深度(m)(单位：mm)通常可以为0mm至2mm左右。在一个实例中，摩擦深度可以为约0.005mm或更大左右，还可以为1mm或更小左右。

在以上方程式1中，摩擦鼓的半径(r)的范围也可以为典型范围，例如，可以在约50mm至300mm、约50mm至250mm、约50mm至200mm、约50mm至150mm或约50mm至100mm左右的范围内。

在以上方程式1中，摩擦鼓的旋转速度(n)通常可以在500rpm至2000rpm的范围内，基底相对于摩擦鼓的相对移动速度(v)通常可以在约500mm/秒至2000mm/秒的范围内。

在本申请中，可以进行所述过程使得可以确保上述摩擦强度在这样的典型范围内。

即，如图2所示，通常在旋转摩擦鼓a并使其上形成有配向膜的基底b移动以与旋转的摩擦鼓接触的同时进行摩擦过程，在该摩擦过程中，通过以上方程式1确定摩擦强度的方法是已知的。在图2中，示出了摩擦鼓a的半径和摩擦深度m。

本发明的发明人已经确定，在分别对作为其上形成有配向膜和间隔物的基础层的基底(在下文中，第一基底)和作为其上形成有配向膜而没有形成间隔物的基础层的基底(第二基底)的配向膜进行摩擦时，可以通过控制由以上方程式1确定的摩擦强度来制造光学装置而没有点涂不均匀性。

即，光学装置的制造方法包括以下步骤：对第一基底的摩擦配向膜进行摩擦，所述第一基底包括基础层以及形成在基础层上的间隔物和配向膜；对第二基底的摩擦配向膜进行摩擦，所述第二基底包括基础层和形成在基础层上的配向膜，其中不存在间隔物；以及在第一基底和第二基底的配向膜之间形成光调制层，其中在对第一基底配向膜进行摩擦时由以上方程式1确定的摩擦强度(rs1)和在对第二基底配向膜进行摩擦时由以上方程式1确定的摩擦强度(rs2)满足以下方程式2。

[方程式2]

rs1<rs2

在本申请的制造方法中，只要各摩擦强度(rs1、rs2)满足上述条件，其具体范围就没有特别限制，可以对其进行控制使得可以确保适当的取向能力。

在一个实例中，在对第一基底配向膜进行摩擦时的摩擦强度(rs1)可以在约2.5至100的范围内。在该范围内，可以确保适当的取向能力并且可以防止点涂不均匀性。在另一个实例中，摩擦强度(rs1)可以为约3或更大。在另一个实例中，摩擦强度(rs1)也可以在约95或更小、90或更小、85或更小、80或更小、75或更小、70或更小、65或更小、60或更小、55或更小、50或更小、45或更小、40或更小、35或更小、30或更小、25或更小、20或更小、15或更小、10或更小、或者5或更小左右的范围内。

在对第一基底配向膜进行摩擦时的摩擦强度(rs1)和在对第二基底配向膜进行摩擦时的摩擦强度(rs2)的平均值(算术平均值)可以在约12至250或更小的范围内。在该范围内，可以确保适当的取向能力并且可以防止点涂不均匀性。在另一个实例中，平均值也可以在约240或更小、230或更小、220或更小、210或更小、200或更小、190或更小、180或更小、170或更小、160或更小、150或更小、140或更小、130或更小、120或更小、110或更小、100或更小、90或更小、80或更小、70或更小、60或更小、50或更小、40或更小、30或更小、20或更小、或者15或更小的范围内。

在制造方法中应用的基底的类型没有特别限制，并且通常可以应用其上以已知方式在已知的基础层上形成有配向膜的基底。

在此，作为基础层，例如，可以没有特别限制地应用在已知光学装置例如lcd(液晶显示器)的构造中用作基底的任何基础层。例如，基础层可以为无机基础层或有机基础层。作为无机基础层，可以例示玻璃基础层等，作为有机基础层，可以例示各种塑料膜等。塑料膜可以例示为tac(三乙酰纤维素)膜；cop(环烯烃共聚物)膜，例如降冰片烯衍生物；丙烯酸类膜，例如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；dac(二乙酰纤维素)膜；pac(聚丙烯酸酯)膜；pes(聚醚砜)膜；peek(聚醚醚酮)膜；pps(聚苯砜)膜；pei(聚醚酰亚胺)膜；pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)膜；pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜；pi(聚酰亚胺)膜；psf(聚砜)膜或par(聚芳酯)膜等，但不限于此。

特别地，当将有机基础层例如塑料膜用作基础层时，本申请的制造方法可以是有用的。当出现点涂不均匀性等时，已知通过在高温下对其中出现不均匀性等的装置进行处理来去除不均匀性的方法，例如通过在作为光调制材料的实例的液晶化合物的tni或更高的温度下进行处理来去除不均匀性的方法。然而，当将有机基础层用作基底时，有机基础层的耐热性降低，使得难以在高温下进行热处理过程。然而，通过本说明书中描述的方法，即使没有如上所述的高温处理，也可以防止点涂不均匀性，使得即使在应用有机基础层时，也可以形成具有优异的物理特性的配向膜。

此外，在本申请中，基础层的厚度没有特别限制，其中可以根据应用来选择适当的范围。

应用于本申请的制造方法的基底的配向膜也可以直接形成在基础层上，在基础层上存在其他层或结构的状态下，其也可以形成在其他层或结构上。

在此，其他层或结构的实例没有特别限制，并且包括驱动和配置光学装置所需的所有已知的层和结构。这样的层或结构的实例包括电极层或间隔物等。

如上所述，第一基底是其上存在间隔物的基底，第二基底是其上不存在间隔物的基底。

在基础层上形成配向膜以调节液晶化合物的配向状态。本申请中应用的配向膜的种类没有特别限制，并且可以使用已知的配向膜。例如，可以应用所有已知的配向膜，其满足适当的涂覆特性、在溶剂中的溶解性、耐热性、耐化学性、针对取向处理(例如摩擦)的耐久性等，根据需要表现出适当的倾斜特性，并且通过杂质管理满足物理特性例如适当的电压保持率(voltageholdingratio，vhr)和高对比度。配向膜可以为例如垂直配向膜或水平配向膜。作为垂直配向膜或水平配向膜，可以没有任何特别限制地选择和使用相对于相邻液晶层的液晶化合物具有垂直或水平取向能力的任何配向膜。

作为包含配向膜形成物质的配向膜形成材料，例如，通过使配向膜形成物质在适当的溶剂中分散、稀释和/或溶解而制备的配向膜形成材料，即包含配向膜形成物质和溶剂的配向膜形成材料可以以已知方式施加以形成配向膜。

作为配向膜形成物质的种类，可以使用已知能够通过适当的摩擦处理表现出取向能力例如对液晶的垂直或水平取向能力的所有种类的物质。这样的物质可以例示为已知通过摩擦取向等表现出取向能力的物质，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。

配向膜形成材料可以通过将这样的配向膜形成物质在溶剂中稀释、分散和/或溶解来制备。此时，基本上，可适用的溶剂没有特别限制。例如，作为溶剂，可以应用选自以下的任一者：具有3至12个碳原子或3至8个碳原子的环烷烃例如环己烷、dmso(二甲基亚砜)、thf(四氢呋喃)、dmf(二甲基甲酰胺)、nmp(n-甲基-吡咯烷酮)、氯仿(chcl3)，具有1至12个碳原子或3至8个碳原子的酮例如环己酮或环戊酮，具有1至12个碳原子或1至8个碳原子的醇例如2-丁氧基乙醇或丁醇，或者具有1至12个碳原子或1至8个碳原子的二醇例如乙二醇或丁二醇，或者选自前述中的两者或更多者的混合溶剂。

此外，配向膜形成材料中的配向膜形成物质的浓度没有特别限制，其可以根据使用的物质或溶剂的种类来适当地控制。

在本申请中，使用这样的配向膜形成材料形成配向膜，在这种情况下，形成方法没有特别限制。例如，配向膜形成过程可以包括以下过程：在基础层上形成配向膜形成材料的层，以及在形成的层上进行已知过程例如取向处理。当通过涂覆等形成配向膜形成材料的层并且对于每个基底而言煅烧时间不是恒定的或者当在涂覆之后不是立即进行时，还可以进行预处理过程例如干燥过程。例如，诸如干燥和/或热处理的过程可以使用合适的干燥器、烘箱或热板等进行。

通过这样的过程形成的配向膜的厚度没有特别限制，例如，厚度可以在以下范围内调节：约50nm或更大且约1,000nm或更小、900nm或更小、800nm或更小、700nm或更小、600nm或更小、500nm或更小、400nm或更小、300nm或更小、或者200nm或更小左右。

在本申请的制造方法中，对形成的配向膜(配向膜形成材料的层)进行进行取向处理的步骤，即摩擦步骤，在这种情况下，可以以上述方式调节摩擦强度。如上所述，可以使用已知方式例如摩擦鼓进行摩擦处理，例如，可以使用利用由棉、人造丝或尼龙等制成的摩擦布的摩擦鼓。

本申请的制造方法还可以包括以下步骤：将包含液晶化合物的光调制材料点涂在由此形成的第一基底和第二基底的任一个配向膜上，以及对第一基底和第二基底的处于与其上点涂有光调制材料的配向膜相对设置的状态的另一个基底进行压制，使得点涂的光调制材料填充基底的配向膜之间的间隙。

例如，上述过程可以根据一般的点涂过程的处理方法来进行，并且具体的处理方法没有特别限制。

此外，施加的液晶化合物的材料等没有特别限制，并且根据需要选择已知的合适材料。

对基础层与相对基底之间的间隙，即所谓的单元间隙没有特别限制。然而，在一个实例中，间隙可以为约4μm或更大。在另一个实例中，间隙可以为约5μm或更大、约6μm或更大、约7μm或更大、约8μm或更大，并且上限可以为约20μm、约18μm、约16μm、约14μm、约12μm或约10μm左右。通常，在单元间隙小的情况下，例如，当单元间隙小于约4μm时，即使在应用点涂过程时点涂不均匀性的问题也不会变得显著，但当单元间隙变大时，上述问题会放大。然而，在一些情况下，根据需要，光学装置需要高的单元间隙，如果应用本申请的方法，则即使在制造具有高的单元间隙的装置时，也可以使点涂不均匀性最小化或者抑制点涂不均匀性。

如果需要，光调制材料还可以包含二色性染料。例如，二色性染料可以被分为两种类型，其中在特定方向上比在另一方向上吸收更多光的分子中，在分子的长轴方向上吸收偏振光的染料可以意指正二色性染料或p型染料，在垂直方向上吸收光的染料可以意指负二色性染料或n型染料。通常，这样的染料可以具有在引起最大吸收的波长附近的窄区域中的吸收光谱。此外，可以通过诸如化学和光学稳定性、颜色和吸收光谱宽度、二色性比、色阶度、在主体中的溶解度、去离子度、消光系数、纯度和高电阻率的特性来评估宾主lcd显示器中使用的染料。除非另有说明，否则二色性染料被认为是正性染料。

在本说明书中，术语“染料”可以意指能够强烈吸收可见光区域的至少一些或整个范围内(例如400nm至700nm的波长范围内)的光和/或使其变形的材料，术语“二色性染料”可以意指能够二色性地吸收可见光区域的至少一些或整个范围内的光的材料。

作为二色性染料，例如，可以选择和使用已知具有可以根据液晶的配向状态进行配向的特性的已知染料。作为二色性染料，例如，可以使用黑染料。这样的染料是已知的，例如偶氮染料或蒽醌染料，但不限于此。

考虑到本申请的目的，可以适当地选择二色性染料的二色性比。例如，二色性染料的二色性比可以为5或更大至20或更小。在本说明书中，术语“二色性比”可以意指例如，在p型染料的情况下，通过将平行于染料的长轴方向的偏振光的吸收除以平行于与长轴方向垂直的方向的偏振光的吸收而获得的值。各向异性染料可以在可见光区域的波长范围内的至少一些波长或任何波长处，例如在约380nm至700nm或约400nm至700nm的波长范围内具有二色性比。

本申请还涉及光学装置，例如通过所述制造方法制造的光学装置。这样的光学装置可以包括第一基底；设置成与第一基底相对的第二基底；和存在于第一基底与第二基底之间的光调制材料。

光调制材料可以包含液晶化合物和二色性染料。当光调制材料包含液晶化合物和二色性染料二者时，光调制材料可以用作宾主型光调制材料。即，由于根据液晶化合物的排列使二色性染料排列在一起，因此宾主型光调制材料可以通过吸收平行于染料的配向方向的光并透射垂直光而表现出各向异性的光吸收效果。此外，考虑到本申请的目的，可以适当地选择光调制材料中的各向异性染料的含量。例如，光调制材料中的各向异性染料的含量可以为0.1重量％或更大至10重量％或更小。

此外，光学装置的单元间隙，即第一基底与第二基底之间的间隙没有特别限制。然而，在一个实例中，间隙可以为约4μm或更大。在另一个实例中，间隙可以为约5μm或更大、约6μm或更大、约7μm或更大、或者约8μm或更大，并且上限可以为约20μm、约18μm、约16μm、约14μm、约12μm或约10μm左右。

有益效果

本申请提供了能够使在通过点涂过程制造光学装置时可能出现的点涂不均匀性最小化或消除的制造方法。特别地，即使当存在大的单元间隙或者应用聚合物基底作为基底使得无法进行高温热处理时，本申请的这样的方法也可以通过改善点涂不均匀性来提供具有改善的取向的配向膜。

附图说明

图1是示出一个示例性点涂过程的进程的图。

图2是示意性地示出使用摩擦鼓的摩擦过程的图。

图3至图8是评估在实施例或比较例中是否出现点涂不均匀性的结果。

[附图标记说明]

201a、201b：基底

301：光调制材料

302：辊

具体实施方式

在下文中，将通过根据本申请的实施例和不符合本申请的比较例来详细地描述本申请，但本申请的范围不受以下实施例限制。

1.点涂不均匀性的鉴定

以以下方式鉴定点涂不均匀性。在通过向实施例或比较例中制造的各光学装置施加电压而使光调制材料中的液晶水平配向之后，将线性起偏振器放置成与水平取向液晶的光轴垂直，然后鉴定是否存在点涂不均匀性。

实施例1.

使用其中在一侧上存在有ito(氧化铟锡)电极层、已知的聚酰亚胺垂直配向膜(nissan，se-5661)和能够保持约12μm左右的单元间隙的球形间隔物的pc(聚碳酸酯)膜作为第一基底，使用具有与第一基底的结构相同的结构但没有间隔物的pc膜作为第二基底。在膜中，配向膜形成在电极层上，第一基底中的间隔物固定在配向膜中。以图2所示的方式对第一基底和第二基底的配向膜进行摩擦。此时，将第一基底的摩擦强度(rs1)控制为约3左右，将第二基底的摩擦强度(rs2)控制为约20.9。具体地，在摩擦强度(rs1)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.008mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。此外，在摩擦强度(rs2)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.055mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。

在上述过程之后，将通常应用于制造液晶单元的粘合剂涂覆在第一基底的末端，并点涂光调制材料(来自hcch的hng730200液晶(ne：1.551，no：1.476，ε||：9.6，ε⊥：9.6，tni：100℃，δn：0.075，δε：-5.7)和各向异性染料(basf，x12)的混合物)，然后将第二基底与其结合在一起，从而使点涂的光调制材料均匀地散布在两个基底之间以制造光学装置。图3是观察在以上述方式形成的光学装置上存在点涂不均匀性的结果，其中如图3未观察到点涂不均匀性。

比较例1

以与实施例1中相同的方式制造光学装置，不同之处在于第一基底中的配向膜的摩擦强度(rs1)为约20.9左右，第二基底中的配向膜的摩擦强度(rs2)为约7.6。具体地，在摩擦强度(rs1)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.055mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。此外，在摩擦强度(rs2)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.02mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。

图4是观察以上述方式形成的光学装置上存在点涂不均匀性的结果，其中如图4确定严重的点涂不均匀性。

比较例2

以与实施例1中相同的方式制造光学装置，不同之处在于第一基底中的配向膜的摩擦强度(rs1)为约1.9，第二基底中的配向膜的摩擦强度(rs2)为约7.6。具体地，在摩擦强度(rs1)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.005mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。此外，在摩擦强度(rs2)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.02mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。

图5是在通过向以上述方式形成的光学装置施加电压而使其水平取向的状态下确定水平取向的结果，其中如图5确定水平取向差。

比较例3

以与实施例1中相同的方式制造光学装置，不同之处在于第一基底中的配向膜的摩擦强度(rs1)为约1.9，第二基底中的配向膜的摩擦强度(rs2)为约519.9。具体地，在摩擦强度(rs1)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.005mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。此外，在摩擦强度(rs2)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约1.37mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。

图6是观察以上述方式形成的光学装置上存在点涂不均匀性的结果，其中如图6确定严重的点涂不均匀性。

比较例4

以与实施例1中相同的方式制造光学装置，不同之处在于第一基底中的配向膜的摩擦强度(rs1)为约1.9，第二基底中的配向膜的摩擦强度(rs2)为约64.5。具体地，在摩擦强度(rs1)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.005mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。此外，在摩擦强度(rs2)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.17mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。

图7是在通过向以上述方式形成的光学装置施加电压而使其水平取向的状态下确定水平取向的结果，其中如图7确定水平取向差。

比较例5

以与实施例1中相同的方式制造光学装置，不同之处在于第一基底中的配向膜的摩擦强度(rs1)为约110.1，第二基底中的配向膜的摩擦强度(rs2)为约7.6。具体地，在摩擦强度(rs1)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.29mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。此外，在摩擦强度(rs2)的情况下，方程式1中的摩擦次数(n)为1，摩擦深度(m)为约0.02mm左右，摩擦鼓的半径(r)为约70mm，摩擦鼓的旋转速度(n)为约1000rpm，基底的移动速度(v)为约1160mm/秒。

图8是观察以上述方式形成的光学装置上存在点涂不均匀性的结果，其中如图8确定严重的点涂不均匀性。