CN113330347B - 光学元件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学元件及其用途。本申请提供了具有优异的耐久性的光学元件，所述光学元件包括光学膜100，所述光学膜100包括：设置成彼此相对的第一基础膜110和第二基础膜150；以及设置在第一基础膜110与第二基础膜150之间的光调制层130，其中通过从透射率控制装置160向光学膜100施加电场可以实现多种模式。

Description

光学元件

技术领域

本申请要求基于2019年2月25日提交的韩国专利申请第10-2019-0021759号、2019年2月25日提交的韩国专利申请第10-2019-0021761号以及2019年2月25日提交的韩国专利申请第10-2019-0021760号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

本申请涉及光学元件。

背景技术

设计成能够使用液晶化合物改变透射率的各种光学元件是已知的。

例如，使用应用有主体材料(其主要为液晶化合物)和二色性染料客体的混合物的所谓的GH(guest host，宾主)方式的透射率可变装置是已知的，并且在所述装置中，主要使用液晶化合物作为主体材料。这样的透射率可变装置被应用于包括眼部佩戴物例如太阳镜和眼镜、建筑物的外墙或车辆的天窗等以及一般的显示装置例如TV或监视器的多种应用。

发明内容

技术问题

本申请提供了光学元件。

技术方案

在下文中，将参照附图等详细地描述本申请。附图示出了本申请的示例性实施方案，提供其以帮助理解本申请。在附图中，厚度可以被放大以清楚地表示各个层和区域，并且本申请的范围不受附图中示出的厚度、尺寸和比例等的限制。

在本说明书中提及的物理特性中，当测量温度或压力影响结果时，除非另有说明，否则相关的物理特性是在常温和常压下测量的。

在本说明书中，术语“常温”是没有升温或冷却的自然温度，其通常可以为在约10℃至30℃的范围内的任何温度，或者约23℃或约25℃左右的温度。

在本说明书中，术语“常压”是没有特别降低或升高的自然压力，其通常意指约1个大气压的压力，例如大气压。

本申请涉及具有光学膜的光学元件，所述光学膜包括：设置成面向彼此的第一基础膜和第二基础膜；以及存在于所述第一基础膜与所述第二基础膜之间的光调制层，

其中在所述第一基础膜和所述第二基础膜的面向彼此的表面上分别形成有电极层，以及

所述电极层包括形成为能够向所述光调制层施加电场的第一区域，以及将所述电极层与外部电源连接使得所述第一区域能够施加所述电场的第二区域，以及

所述光学元件还包括透射率控制装置，其中外部电源经由所述透射率控制装置与所述第二区域连接。

在一个实例中，所述透射率控制装置包括驱动装置和电位差控制装置。

在一个实例中，所述第一基础膜上的第二区域和所述第二基础膜上的第二区域被设置成不面向彼此。

在一个实例中，所述第一基础膜上的电极层的第二区域和所述第二基础膜上的电极层的第二区域被设置成面向彼此。

在一个实例中，所述第一基础膜上的第二区域包括分别形成在所述第一基础膜的相反的边缘处的A区域和B区域，以及所述第二基础膜上的第二区域包括分别形成在所述第二基础膜的相反的边缘处的C区域和D区域，

所述A区域和所述C区域面向彼此，以及所述B区域和所述D区域面向彼此，以及

其中所述光学元件形成为使得所述光学元件能够在所述A区域和所述C区域或者所述B区域和所述D区域与外部电源连接以在所述第一区域中产生电场的第一模式与所述A区域和所述D区域或者所述B区域和所述C区域与外部电源连接以在所述第一区域中产生电场的第二模式之间切换。

在一个实例中，所述光学元件还包括定位在所述第一基础膜和所述第二基础膜上的第二区域上的绝缘层。

在一个实例中，所述光调制层为包含液晶主体和各向异性染料客体并且能够在至少两种不同取向状态之间切换的有源液晶层。

在一个实例中，所述不同取向状态包括垂直取向状态和水平取向状态。

在一个实例中，所述光学元件还包括偏光层。

在一个实例中，所述光学元件还包括偏光层，其中所述偏光层被设置成使得由水平取向状态下的所述有源液晶层的平均光轴和所述偏光层的光吸收轴形成的角度在80度至100度或者35度至55度的范围内。

在一个实例中，所述光学元件还包括存在于所述第一基础膜和所述第二基础膜的朝向所述光调制层的表面上的配向膜。

在一个实例中，由所述第一基础膜和所述第二基础膜上的配向膜的取向方向形成的角度在-10度至10度的范围内或者在80度至90度的范围内。

在一个实例中，所述光学元件还包括设置在所述光学膜的至少一侧上的偏光层，其中所述光学膜还包括存在于所述第一基础膜和所述第二基础膜的朝向所述光调制层的表面上的配向膜，以及由形成在所述第一基础膜和所述第二基础膜中靠近所述偏光层的基础膜上的配向膜的取向方向和所述偏光层的光吸收轴形成的角度在80度至90度的范围内。

在一个实例中，所述光学元件还包括设置成面向彼此的两个外基底，其中所述光学膜存在于所述外基底之间。

在一个实例中，所述光学膜的整个表面用封装剂封装在所述两个外基底之间。

本申请还涉及汽车，所述汽车包括具有形成在其中的一个或更多个开口的车体；以及安装至所述开口的根据权利要求1所述的光学元件。

本申请涉及光学元件。光学元件可以包括光学膜。图1是本申请的光学元件中包括的示例性光学膜的侧视图。如图1中所示，本申请的光学膜100包括设置成面向彼此的第一基础膜110和第二基础膜150，其中在第一基础膜110与第二基础膜150之间可以包括光调制层130。

光学元件可以包括透射率控制装置160。透射率控制装置160可以为能够从外部电源163向光学膜100施加电场的装置。

光学膜100还可以包括分别形成在第一基础膜110和第二基础膜150的彼此相对的表面上的第一电极层120和第二电极层140。

作为基础膜，例如，可以使用由玻璃等制成的无机膜、或塑料膜。作为塑料膜，可以使用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；PE(聚乙烯)膜；PP(聚丙烯)膜；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；PAR(聚芳酯)膜；或氟树脂膜等，但不限于此。如有必要，在基础膜上还可以存在金、银或硅化合物(例如二氧化硅或一氧化硅)的涂层，或者诸如抗反射层的涂层。

作为基础膜，可以使用具有预定范围内的相位差的膜。在一个实例中，基础膜的前相位差可以为100nm或更小。在另一个实例中，前相位差可以为约95nm或更小、约90nm或更小、约85nm或更小、约80nm或更小、约75nm或更小、约70nm或更小、约65nm或更小、约60nm或更小、约55nm或更小、约50nm或更小、约45nm或更小、约40nm或更小、约35nm或更小、约30nm或更小、约25nm或更小、约20nm或更小、约15nm或更小、约10nm或更小、约5nm或更小、约4nm或更小、约3nm或更小、约2nm或更小、约1nm或更小、或者约0.5nm或更小。在另一个实例中，前相位差可以为约0nm或更大、约1nm或更大、约2nm或更大、约3nm或更大、约4nm或更大、约5nm或更大、约6nm或更大、约7nm或更大、约8nm或更大、约9nm或更大、或者约9.5nm或更大。

基础膜的厚度方向相位差的绝对值可以为例如200nm或更小。厚度方向相位差的绝对值可以为190nm或更小、180nm或更小、170nm或更小、160nm或更小、150nm或更小、140nm或更小、130nm或更小、120nm或更小、110nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、85nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、40nm或更小、30nm或更小、20nm或更小、10nm或更小、5nm或更小、4nm或更小、3nm或更小、2nm或更小、1nm或更小、或者0.5nm或更小，并且可以为0nm或更大、10nm或更大、20nm或更大、30nm或更大、40nm或更大、50nm或更大、60nm或更大、70nm或更大、或者75nm或更大。如果绝对值在以上范围内，则厚度方向相位差可以为负的，或者可以为正的，例如，可以为负的。

如本文所使用的，除非另有说明，否则术语“前相位差(Rin)”为通过以下方程式1计算的数值，术语“厚度方向相位差(Rth)”为通过以下方程式2计算的数值。前相位差和厚度方向相位差的参照波长为约550nm。

[方程式1]

前相位差(Rin)＝d×(nx-ny)

[方程式2]

厚度方向相位差(Rth)＝d×(nz-ny)

在方程式1和2中，d为基础膜的厚度，nx为基础膜的慢轴方向上的折射率，ny为基础膜的快轴方向上的折射率，以及nz为基础膜的厚度方向上的折射率。

当基础膜为光学各向异性时，由彼此相对设置的基础膜的慢轴形成的角度可以例如在约-10度至10度的范围内、在-7度至7度的范围内、在-5度至5度的范围内、或在-3度至3度的范围内，或者可以为大致平行的。此外，由基础膜的慢轴和下面将描述的偏光层的光吸收轴形成的角度可以例如在约-10度至10度的范围内、在-7度至7度的范围内、在-5度至5度的范围内或在-3度至3度的范围内，或者可以为大致平行的，或者可以在约80度至100度的范围内、在约83度至97度的范围内、在约85度至95度的范围内或在约87度至92度的范围内，或者可以为大致垂直的。

可以通过相位差调节或慢轴的布置来实现光学上优异且均匀的透明模式和黑色模式。

基础膜的热膨胀系数可以为100ppm/K或更小。在另一个实例中，热膨胀系数可以为95ppm/K或更小、90ppm/K或更小、85ppm/K或更小、80ppm/K或更小、75ppm/K或更小、70ppm/K或更小、或者65ppm/K或更小，或者可以为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、或者55ppm/K或更大。例如，基础膜的热膨胀系数可以根据ASTM D696的规定测量，可以通过以相关标准中提供的形式裁剪膜并测量每单位温度的长度变化来计算，或者可以通过已知方法例如TMA(热机械分析)来测量。

作为基础膜，可以使用断裂伸长率为90％或更大的基础膜。断裂伸长率可以为95％或更大、100％或更大、105％或更大、110％或更大、115％或更大、120％或更大、125％或更大、130％或更大、135％或更大、140％或更大、145％或更大、150％或更大、155％或更大、160％或更大、165％或更大、170％或更大、或者175％或更大，并且可以为1000％或更小、900％或更小、800％或更小、700％或更小、600％或更小、500％或更小、400％或更小、300％或更小、或者200％或更小。基础膜的断裂伸长率可以根据ASTM D882标准测量，可以通过以由相应标准提供的形式裁剪膜并使用能够测量应力-应变曲线(能够同时测量力和长度)的仪器来测量。

通过选择基础膜以具有所述热膨胀系数和/或断裂伸长率，可以提供具有优异的耐久性的光学元件。

光学膜中的基础膜的厚度没有特别限制，并且通常可以在约50μm至200μm左右的范围内。

在本说明书中，可以将其上形成有第一电极层的第一基础膜称为第一电极基础膜，可以将其上形成有第二电极层的第二基础膜称为第二电极基础膜。

电极基础膜可以例如在可见光区域中具有半透明性。在一个实例中，电极基础膜对具有可见光区域(例如，约400nm至700nm的范围)中任一波长或者550nm的波长的光的透射率可以为80％或更大、85％或更大或者90％或更大。透射率的数值越高越有利，因此上限没有特别限制，例如，透射率也可以为约100％或更小或者小于100％左右。

形成在电极基础膜上的电极层的材料没有特别限制，其可以没有特别限制地使用，只要其为光学元件领域中应用于形成电极层的材料即可。

例如，作为电极层，可以应用使用金属氧化物、金属丝、金属纳米管、金属网、碳纳米管、石墨烯、或导电聚合物、或其复合材料等形成的电极层。

在一个实例中，作为电极层，可以使用包含选自以下中的一种或更多种金属的金属氧化物层：锑(Sb)、钡(Ba)、镓(Ga)、锗(Ge)、铪(Hf)、铟(In)、镧(La)、镁(Mg)、硒(Se)、铝(Al)、硅(Si)、钽(Ta)、钛(Ti)、钒(V)、钇(Y)、锌(Zn)和锆(Zr)。

电极层的厚度可以在不损害本申请的目的的范围内适当地选择。通常，电极层的厚度可以在50nm至300nm的范围内或者在70nm至200nm的范围内，但不限于此。电极层可以为由上述材料制成的单层结构或层合结构，在层合结构的情况下，构成各个层的材料可以相同或不同。

电极基础膜可以通过在第一基础膜和第二基础膜上形成电极层来获得。

在本申请中，电极层可以包括用于将对应于外部能量的电场施加至光调制层的部分(在下文中，可以称为第一区域)和用于将电极层与外部电源连接以便能够施加电场的部分(在下文中，可以称为第二区域)。所述两个部分可以为物理上彼此分离的部分或物理上连续的部分，或者也可以为基本上彼此重叠的部分。通常，在光学元件的结构中，当沿表面的法线方向观察光学元件时，第一区域可以大致为与光调制层重叠的区域，第二区域可以为形成有外部端子等的区域(例如，图1中的161和162)。

在电极基础膜中，可以在各电极基础膜的电极层上形成一个或两个或更多个第二区域。第二区域可以形成在基础膜的边缘处。即，第二区域可以形成在基础膜的靠近边缘的表面上。该第二区域可以例如通过形成与外部电源连接的端子来形成。

当第二区域逐一形成在各电极基础膜上时，第一基础膜上的电极层的第二区域和第二基础膜上的电极层的第二区域可以被布置成面向彼此，或者可以被布置成不面向彼此。

参照图1，第二区域被设置成面向彼此的情况可以为当在第一基础膜110上的电极层120上的两个端子161中，端子仅形成在图的右侧时，在下基础膜150上的电极层140上的两个端子162中，端子仅形成在图的右侧的情况，或者当在第一基础膜110上的电极层120上的两个端子161中，端子仅形成在图的左侧时，在下基础膜150上的电极层140上的两个端子162中，端子仅形成在图的左侧的情况。这样的形式可以为配置成用于实现下面将要描述的模式中的渐变模式的形式。

在第二区域逐一形成在各电极基础膜上，并且在第一基础膜上的电极层的第二区域和在第二基础膜上的电极层的第二区域被布置成不面向彼此的情况下，在侧面观察时，第一基础膜上的第二区域和第二基础膜上的第二区域可以被设置成彼此交错。参照图1，其可以为当在第一基础膜110上的电极层120上的两个端子161中，端子仅形成在图的右侧时，在下基础膜150上的电极层140上的两个端子162中，端子仅形成在图的左侧的情况，或者当在第一基础膜110上的电极层120上的两个端子161中，端子仅形成在图的左侧时，在下基础膜150上的电极层140上的两个端子162中，端子仅形成在图的右侧的情况。这样的形式可以为配置成用于实现下面将要描述的模式中的均匀透明模式的形式。

在另一个实例中，第二区域也可以形成为能够包括所有上述形式并同时在它们之间切换。

在这种情况下，电极基础膜中的第二区域可以形成在各基础膜的面向彼此的边缘处。即，在这种情况下，在观察其上形成有基础膜的电极层的表面时，至少两个第二区域可以存在于电极基础膜中，并且第二区域可以分别形成在靠近面向彼此的边缘的表面上。

在这样的情况下，在本说明书中，第一电极基础膜的两个第二区域中的任一者可以称为A区域并且另一者可以称为B区域，第二电极基础膜的两个第二区域中的任一者可以称为C区域并且另一者可以称为D区域。

在光学元件中，第一基础膜和第二基础膜可以被设置成使得A区域和C区域面向彼此，以及B区域和D区域面向彼此。

本申请的光学膜可以包括在第一基础膜与第二基础膜之间的光调制层。在一个实例中，这样的光调制层可以为具有至少液晶化合物的有源液晶层。术语有源液晶层为包含液晶化合物的层，其可以意指能够通过外部能量改变液晶化合物的取向状态的层。通过使用有源液晶层，光学元件可以在包括透明模式和黑色模式的多种模式之间选择性地切换，因此有源液晶层可以为光调制层。

在本说明书中，术语透明模式可以意指透射率为约10％或更大、约15％或更大、约20％或更大、约25％或更大、30％或更大、约35％或更大、约40％或更大、约45％或更大、或者约50％或更大的状态。此外，黑色模式可以意指透射率为约20％或更小、约15％或更小、约10％或更小、或者约5％或更小左右的状态。在透明模式下的透射率越高越有利，在黑色模式下的透射率越低越有利，因此上限和下限中的每一者没有特别限制。在一个实例中，在透明模式下的透射率的上限可以为约100％、约95％、约90％、约85％、约80％、约75％、约70％、约65％或者约60％。在黑色模式下的透射率的下限可以为约0％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％或者约10％。

透射率可以为线性透光率。术语线性透光率可以为相对于沿预定方向入射在光学元件上的光，沿与入射方向相同的方向的透过光学元件的光(线性光)的比率。在一个实例中，透射率可以为相对于沿平行于光学元件的表面法线的方向入射的光的测量结果(法线透光率)。

在光学元件中，透射率被控制的光可以为UV-A区域紫外光、可见光或近红外光。根据常用的定义，UV-A区域紫外光用于意指波长在320nm至380nm的范围内的辐射，可见光用于意指波长在380nm至780nm的范围内的辐射，以及近红外光用于意指波长在780nm至2000nm的范围内的辐射。

在本说明书中，术语外部能量意指从外部施加至可以改变有源液晶层中包含的液晶化合物取向的水平的能量。在一个实例中，外部能量可以为由通过电极层感应的外部电压产生的电场。

例如，在液晶化合物的取向状态根据是否施加外部能量、其大小和/或施加位置而改变的同时，有源液晶层可以在如上所述的透明模式与黑色模式之间或在其他模式之间进行切换。

在此，其他模式可以例示为下面描述的第一模式和第二模式等。

在一个实例中，有源液晶层可以为被称为所谓的宾主液晶层的液晶层，其中有源液晶层还可以包含各向异性染料和液晶化合物。宾主液晶层为利用所谓的宾主效应的液晶层，其为各向异性染料根据液晶化合物(在下文中，可以被称为液晶主体)的取向方向而配向的液晶层。液晶主体的取向方向可以使用配向膜和/或上述外部能量来调节。

用于液晶层的液晶主体的类型没有特别限制，并且可以使用用于实现宾主效应而施加的一般种类的液晶化合物。

例如，作为液晶主体，可以使用近晶型液晶化合物、向列型液晶化合物或胆甾型液晶化合物。通常，可以使用向列型液晶化合物。术语向列型液晶化合物意指相对于液晶分子的位置不具有规则性但能够使它们全部在分子轴方向上排列的液晶化合物，并且这样的液晶化合物可以呈棒形式或可以呈盘形式。

作为这样的向列型液晶化合物，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。

液晶化合物可以具有负数或正数的介电常数各向异性。考虑到该目的，可以适当地选择介电常数各向异性的绝对值。例如，介电常数各向异性可以大于3或大于7，或者可以小于-2或小于-3。

液晶化合物还可以具有约0.01或更大、或者约0.04或更大的光学各向异性(Δn)。在另一个实例中，液晶化合物的光学各向异性可以为约0.3或更小、或者约0.27或更小。

可用作宾主液晶层的液晶主体的液晶化合物是本领域已知的。

当液晶层为宾主液晶层时，液晶层可以包含各向异性染料和液晶主体。术语“染料”可以意指能够强烈吸收和/或改变可见光区域(例如，380nm至780nm的波长范围)中的至少一部分或整个范围内的光的材料，术语“各向异性染料”可以意指能够各向异性吸收可见光区域的至少一部分或整个范围内的光的材料。

作为各向异性染料，例如，可以选择和使用已知具有可以根据液晶主体的配向态而配向的特性的已知染料。例如，可以使用偶氮染料或蒽醌染料等作为各向异性染料，并且液晶层还可以包含一种或两种或更多种染料以实现宽波长范围内的光吸收。

考虑到目的，可以适当地选择各向异性染料的二色性比。例如，各向异性染料的二色性比可以在5至20的范围内。例如，在p型染料的情况下，术语“二色性比”可以意指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该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区域的波长范围内的至少一些波长或者任一波长或整个范围内(例如，在约380nm至780nm或约400nm至700nm的波长范围内)具有二色性比。

考虑到目的，可以适当地选择液晶层中的各向异性染料的含量。例如，基于液晶主体和各向异性染料的总重量，各向异性染料的含量可以在0.1重量％至10重量％的范围内选择。考虑到期望的透射率和各向异性染料在液晶主体中的溶解度，可以改变各向异性染料的比率。

液晶层基本上包含液晶主体和各向异性染料，并且如有必要，还可以包含根据已知形式的其他任选的添加剂。作为添加剂的实例，可以例示手性掺杂剂或稳定剂，但不限于此。

例如，可以适当地选择液晶层的厚度以适合实现期望的模式。在一个实例中，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，其一般可以为约30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、或者15μm或更小。

这样的有源液晶层或包括其的光学膜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。可以例如通过施加外部能量例如电压来控制切换。例如，第一取向状态和第二取向状态中的任一者可以在不施加电压的状态下保持，然后通过施加电压而切换到另一种取向状态。

在一个实例中，第一取向状态和第二取向状态可以各自选自水平取向、垂直取向、喷雾取向、倾斜取向、扭曲向列取向或胆甾取向状态。例如，在黑色模式下，液晶层或光学膜可以至少处于水平取向、扭曲向列取向或胆甾取向，在透明模式下，液晶层或光学膜可以处于垂直取向状态或具有不同于黑色模式的水平取向的方向的光轴的水平取向状态。液晶元件可以为常黑模式(Normally Black Mode)的元件，其中黑色模式在不施加电压的状态下实现，或者可以实现常透明模式(Normally Transparent Mode)，其中透明模式在不施加电压的状态下实现。

如上的有源液晶层可以具有多种模式。有源液晶层可以例如以电控双折射(Electrically Controlled Birefringence，ECB)模式、扭曲向列(Twisted Nematic，TN)模式或超扭曲向列(Super Twisted Nematic，STN)模式驱动，但不限于此，并且有源液晶层中的液晶化合物的配向特性可以根据有源液晶层的驱动模式而变化。

在一个实例中，在有源液晶层的一个取向状态的液晶化合物可以以与偏光层(其在下面描述)的吸收轴形成任一角度的取向状态存在，以与偏光层的吸收轴形成水平或垂直的取向状态存在，或者以扭曲取向状态存在。

在本说明书中，术语“扭曲取向状态”可以意指这样的状态：其中有源液晶层的光轴为水平取向的，同时相对于有源液晶层的平面具有约0度至15度、约0度至10度、或者约0度至5度的范围内的倾角，但包含在有源液晶层中的邻近液晶化合物的主轴方向的角度以稍微改变且扭曲的方式排列。

如上所述，有源液晶层中的液晶化合物的配向特性可以通过施加外部作用而改变。

在一个实例中，当有源液晶层在没有外部作用下处于水平取向时，可以通过施加外部作用将其切换至垂直取向状态来增加透射率。

在另一个实例中，当有源液晶层在没有外部作用下处于垂直取向时，可以通过施加外部作用将其切换至水平配向态来减少透射率。此外，在将其从初始垂直取向状态切换至水平取向状态时，可能需要在预定方向上的预倾斜来确定液晶化合物的取向方向。在此，赋予预倾斜的方式没有特别限制，例如其可以通过设置适当的配向膜来进行使得可以赋予预期的预倾斜。

此外，在此，在有源液晶层还包含各向异性染料并且液晶化合物为垂直取向的状态下，各向异性染料的配向方向垂直于下面存在的偏光层的平面，因此透过偏光层的光可以被透射而不被有源液晶层的各向异性染料吸收，从而增加光学元件的透射率。另一方面，在有源液晶层的液晶化合物为水平取向的状态下，各向异性染料的配向方向平行于下面存在的偏光层的平面，因此当将有源液晶层的光轴设置成相对于偏光层的吸收轴具有预定角度时，透过偏光层的光的部分可以被各向异性染料吸收，从而降低光学元件的透射率。

在一个实例中，光学元件可以在外部作用的存在下在可见区域中实现透射率为15％或更大的透明模式，并且可以在没有外部作用下在可见区域中实现透射率为3％或更小的黑色模式。

当有源液晶层以TN模式或STN模式驱动时，有源液晶层还可以包含手性剂。手性剂可以诱导液晶化合物和/或各向异性染料的分子排列以具有螺旋结构。手性剂可以没有特别限制地使用，只要其可以诱导期望的螺旋结构而不损害液晶性(例如，向列规律性)即可。用于在液晶中诱导螺旋结构的手性剂需要在分子结构中至少包含手性。手性剂可以例示为，例如具有一个或两个或更多个不对称碳的化合物、在杂原子上具有不对称点的化合物(例如手性胺或手性亚砜)或者具有非轴对称且光学活性位点的化合物(例如累积多烯或联萘酚)。手性剂可以为例如分子量为1500或更小的低分子量化合物。作为手性剂，也可以使用市售的手性向列型液晶，例如，可从Merck Co.,Ltd.获得的手性掺杂剂液晶S-811或来自BASF的LC756。

由于用于可见光的液晶层的透射率是根据液晶化合物的取向状态来确定的，因此可以通过由外部作用调节液晶化合物取向的方式来实现渐变模式和均匀透明模式。

确定在液晶层的取向状态下液晶层的光轴形成的方向的方法是已知的。例如，液晶层的光轴的方向可以通过使用光轴方向已知的另一个偏光板来测量，其可以使用已知的测量仪器，例如偏光计如来自Jasco的P-2000来测量。

通过调节液晶主体的介电常数各向异性、用于使液晶主体取向的配向膜的取向方向等来实现常透明模式或常黑模式的液晶元件的方法是已知的。

光学膜还可以包括定位在第一基础膜和第二基础膜上的第二区域上的绝缘层。

作为一个实例，在第二区域逐一形成在各电极基础膜上，并且第一基础膜上的电极层的第二区域和第二基础膜上的电极层的第二区域被布置成面向彼此的情况下，绝缘层170可以位于设置成面向彼此的第二区域之间，如图2中所示。

作为另一个实例，在第二区域逐一形成在各电极基础膜上，并且第一基础膜上的电极层的第二区域和在第二基础膜上的电极层的第二区域被布置成不面向彼此的情况下，绝缘层170可以位于第一基础膜上的第二区域和第二基础膜上的面向第一基础膜上的第二区域的第一区域上；以及第二基础膜上的第二区域和第一基础膜上的面向第二基础膜上的第二区域的第一区域上，如图3中所示。

作为另一个实例，在各电极基础膜中存在两个或更多个第二区域的情况下，绝缘层可以位于第一基础膜110上的第二区域和第二基础膜150上的第二区域中的每一者上，如图4中所示。因此，当第一基础膜上的第二区域和第二基础膜上的第二区域面向彼此时，绝缘层可以定位在第一基础膜的第二区域与第二基础膜的第二区域之间。此外，当第一基础膜上的第二区域和第二基础膜上的第二区域不面向彼此时，绝缘层可以定位在第一基础膜上的第二区域与第二基础膜上的第一区域之间，以及第二基础膜上的第二区域与第一基础膜上的第一区域之间。

光学膜还可以包括用于保持两个基础膜在两个基础膜之间的间距的间隔件和/或用于在保持设置成彼此相对的两个基础膜的间距的状态下附接基础膜的密封剂等。作为间隔件和/或密封剂，可以没有任何特别限制地使用已知材料。

间隔件和/或密封剂在光学膜中的位置没有特别限制，并且其可以根据光学元件的透射率、光学元件的耐久性、有无绝缘层等存在于适当的位置。

作为一个实例，当光学膜中不存在绝缘层时，间隔件和/或密封剂(在下文中，可以称为“密封剂等”)可以存在于第一基础膜与第二基础膜之间的最外面的位置处。

作为另一个实例，在光学膜中存在绝缘层并且第一基础膜上的电极层的第二区域和第二基础膜上的电极层的第二区域设置成面向彼此的情况下，第二区域设置成面向彼此的一侧(例如，图4的左侧)的密封剂等180可以存在于绝缘层170与光调制层130之间，并且第二区域设置成面向彼此的相反侧(例如，图4的右侧)的密封剂等180可以存在于第一基础膜与第二基础膜之间的最外面的位置处，如图2中所示。

作为另一个实例，在光学膜中存在绝缘层并且第一基础膜上的电极层的第二区域和第二基础膜上的电极层的第二区域设置成不面向彼此的情况下，密封剂等可以存在于绝缘层170与光调制层130之间，如图3中所示。

在光学膜中，配向膜可以存在于基础膜的一侧，例如面向光调制层(例如，有源液晶层)的一侧上。例如，配向膜可以存在于电极层上。

配向膜是用于控制包含在光调制层例如有源液晶层中的液晶主体的取向的构造，并且可以没有限制地应用已知的配向膜。作为业内已知的配向膜，存在摩擦配向膜或光配向膜等。

可以控制配向膜的取向方向以实现上述光轴的取向。例如，形成在彼此相对设置的两个基础膜的各侧上的两个配向膜的取向方向可以彼此形成在约-10度至10度范围内的角度、在-7度至7度范围内的角度、在-5度至5度范围内的角度或者在-3度至3度范围内的角度，或者可以为彼此大致平行的。在另一个实例中，两个配向膜的取向方向可以形成在约80度至100度范围内的角度、在约83度至97度范围内的角度、在约85度至95度范围内的角度或者在约87度至92度范围内的角度，或者可以为彼此大致垂直的。

由于有源液晶层的光轴的方向是根据这样的取向方向确定的，因此可以通过检查有源液晶层的光轴的方向来确定取向方向。

光学元件还可以包括偏光层和光学膜。作为偏光层，例如可以使用吸收型偏光层，即具有沿一个方向形成的光吸收轴和基本上与其垂直形成的光透射轴的偏光层。

假设在光学膜的第一取向状态下实现阻挡状态，偏光层可以设置成使得由在第一取向状态下的平均光轴(光轴的矢量和)和偏光层的光吸收轴形成的角度为80度至100度或者85度至95度，或者其为大致垂直的，或者可以设置成使得所述角度为35度至55度或者约40度至50度或者约45度。

当将配向膜的取向方向用作参照时，如上所述形成在光学膜的彼此相对设置的两个基础膜的各侧上的配向膜的取向方向可以彼此形成在约-10度至10度范围内的角度、在-7度至7度范围内的角度、在-5度至5度范围内的角度或者在-3度至3度范围内的角度，或者在彼此大致平行的情况下，由两个配向膜中的任一者的取向方向和偏光层的光吸收轴形成的角度可以为80度至100度或者85度至95度，或者可以为大致垂直的。

在另一个实例中，两个配向膜的取向方向可以形成在约80度至100度范围内的角度、在约83度至97度范围内的角度、在约85度至95度范围内的角度或者在约87度至92度范围内的角度，或者在彼此大致垂直的情况下，由两个配向膜中设置成更靠近偏光层的配向膜的取向方向和偏光层的光吸收轴形成的角度可以为80度至100度或者85度至95度，或者可以为大致垂直的。

例如，光学膜和偏光层可以处于彼此层合的状态。此外，它们可以设置成处于使得光学膜的第一取向方向上的光轴(平均光轴)和偏光层的光吸收轴变成以上关系的状态。

在一个实例中，当偏光层为下面将要描述的偏光涂层时，可以实现其中偏光涂层存在于光学膜的内部的结构。例如，可以实现其中偏光涂层存在于光学膜的任一基础膜与光调制层之间的结构。例如，可以在光学膜的两个基础膜中的至少一者上顺序形成电极层、偏光涂层和配向膜。

可以应用于光学元件中的偏光层的种类没有特别限制。例如，作为偏光层，可以使用用于常规LCD等中的常规材料，例如PVA(聚(乙烯醇)偏光层，或者通过涂覆方法实现的偏光层，例如包含溶致液晶(Lyotropic Liquid Crystal，LLC)或反应性液晶元(ReactiveMesogen，RM)和二色性染料的偏光涂层。在本说明书中，如上所述通过涂覆方法实现的偏光层可以称为偏光涂层。作为溶致液晶，可以没有任何特别限制地使用已知的液晶，例如，可以使用能够形成二色性比为30至40左右的溶致液晶层的溶致液晶。另一方面，当偏光涂层包含反应性液晶元(RM)和二色性染料时，作为二色性染料，可以使用线性染料，或者也可以使用盘形染料。

本申请的光学元件可以包括如上所述的仅一个光学膜和一个偏光层，或者可以包括它们中的任意两者或更多者。因此，在一个实例中，光学元件可以包括仅一个光学膜和仅一个偏光层，但不限于此。

例如，本申请的光学元件可以包括两个相对的偏光层并且可以具有其中光调制层存在于两个偏光层之间的结构。在这种情况下，两个相对的偏光层(第一偏光层和第二偏光层)的吸收轴可以为彼此垂直或水平的。在此，垂直和水平分别为基本上垂直和水平，这可以理解为包括在±5度、±4度、±3度或±2度内的误差。

光学元件还可以包括设置成彼此相对的两个外基底。在本说明书中，为了方便起见，两个外基底中的一者可以称为第一外基底，另一者可以称为第二外基底，但是第一和第二表述不限定外基底的顺序或垂直关系。

在一个实例中，光学膜或者光学膜和偏光层可以封装在两个外基底之间。这样的封装可以使用粘合剂膜来进行。例如，如图5中所示，光学膜10和偏光层20可以存在于设置成彼此相对的两个基底30之间。

作为外基底，例如，可以使用由玻璃等制成的有机基底、或塑料基底。作为塑料基底，可以使用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；PE(聚乙烯)膜；PP(聚丙烯)膜；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；PAR(聚芳酯)膜；或氟树脂膜等，但不限于此。如有必要，在外基底上还可以存在金、银、或硅化合物(例如二氧化硅或一氧化硅)的涂层，或者诸如抗反射层的涂层。

外基底的厚度没有特别限制，例如，可以为约0.3mm或更大。在另一个实例中，厚度可以为约0.5mm或更大、约1mm或更大、约1.5mm或更大、或者约2mm或更大左右，并且还可以为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或更小左右。

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，两个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，各个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测量共聚焦显微镜来测量。使用这样的设备测量曲率或曲率半径的方法是已知的。

此外，关于基底，例如，当前表面和背表面上的曲率或曲率半径不同时，各个相对表面的曲率或曲率半径，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和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为参照。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、或者最小曲率或曲率半径、或者平均曲率或平均曲率半径可以为参照。

两个基底的曲率或曲率半径之差可以在10％以内、在9％以内、在8％以内、在7％以内、在6％以内、在5％以内、在4％以内、在3％以内、在2％以内或者在1％以内。当大曲率或曲率半径为CL，小曲率或曲率半径为CS时，曲率或曲率半径之差是由100％×(CL-CS)/CS计算的值。此外，曲率或曲率半径之差的下限没有特别限制。由于两个外基底的曲率或曲率半径之差可以相同，因此曲率或曲率半径之差可以为0％或更大，或者大于0％。

这样的曲率或曲率半径的控制在其中如在本申请的光学元件中通过粘合剂膜封装光学膜和/或偏光层的结构中是有用的。

当第一外基底和第二外基底二者均为弯曲表面时，两个曲率可以具有相同的符号。换言之，两个外基底可以沿相同的方向弯曲。即，在以上情况下，第一外基底的曲率中心和第二外基底的曲率中心二者均存在于第一外基底和第二外基底的上部和下部中的相同部分中。

图6是包括光学膜的封装部400存在于第一外基底30与第二外基底30之间的侧面图示，其中第一外基底30和第二外基底30两者中的曲率中心存在于图的下部。

第一外基底和第二外基底的各曲率或曲率半径的具体范围没有特别限制。在一个实例中，各基底的曲率半径可以为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900R或更大，或者可以为10000R或更小、9000R或更小、8000R或更小、7000R或更小、6000R或更小、5000R或更小、4000R或更小、3000R或更小、2000R或更小、1900R或更小、1800R或更小、1700R或更小、1600R或更小、1500R或更小、1400R或更小、1300R或更小、1200R或更小、1100R或更小或者1050R或更小。在此，R表示半径为1mm的圆的弯曲梯度。因此，在此，例如，100R为半径为100mm的圆的弯曲度或者这样的圆的曲率半径。当然，在平坦表面的情况下，曲率为零且曲率半径为无穷大。

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元件时在重力方向上设置的基底。

在一个实例中，第一外基底和第二外基底中的下基底的曲率可以大于上基底的曲率。在这种情况下，第一外基底和第二外基底的曲率之差可以在上述范围内。此外，在此，当第一外基底和第二外基底二者均为弯曲基底时或当第一外基底和第二外基底中的任一者为弯曲基底而另一者为平坦基底时，上部为沿朝向弯曲表面的突出部分的方向确定的位置关系。例如，在图6的情况下，从图的下部到上部形成突出方向，使得上外基底变为上基底以及下外基底变为下基底。在这样的结构中，通过由粘合剂膜400彼此附接的外基底中的弯曲基底的恢复力而对光学元件的中心产生一定水平的压力，由此可以抑制、减少、减轻和/或防止内部出现诸如气泡的缺陷。

对于封装，可以进行使用粘合剂膜的高压釜过程，如下所述，并且在该过程中，通常施加高温和高压。然而，在一些情况下，例如当在这样的高压釜过程之后将应用于封装的粘合剂膜在高温下长时间储存时，发生一些重熔等，使得可能存在外基底变宽的问题。如果发生这样的现象，则力可能作用在封装的有源液晶元件和/或偏光层上，并且可能在内部形成气泡。

然而，当如上所述控制基底之间的曲率或曲率半径时，即使由粘合剂膜引起的粘合力降低，作为恢复力和重力之和的净力也可以用于防止变宽以及承受与高压釜相同的过程压力。此外，作为恢复力和重力之和的净力作用在光学元件的中心处，使得可以在控制实际透射率等的区域中更有效地抑制、减少、减轻和/或防止缺陷例如气泡的发生。

光学元件还可以包括将光学膜和/或偏光层封装在外基底中的粘合剂膜。例如，如图7中所示，粘合剂膜40可以存在于外基底30与光学膜10之间、光学膜10与偏光层20之间和/或偏光层20与外基底30之间，并且可以存在于光学膜10和偏光层20的侧面上，适当地存在于所有侧面上。

粘合剂膜可以在将外基底30和光学膜10、光学膜10和偏光层20、以及偏光层20和外基底30彼此附接的同时封装光学膜10和偏光层20。

例如，在根据期望的结构将外基底、光学膜、偏光层和粘合剂膜层合之后，可以通过在真空状态下压制它们的方法来实现以上结构。

作为粘合剂膜，可以使用已知的材料，例如，满足下面描述的物理特性的粘合剂膜可以在已知的热塑性聚氨酯粘合剂膜(TPU：热塑性聚氨酯)、TPS(热塑性淀粉)、聚酰胺粘合剂膜、聚酯粘合剂膜、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)粘合剂膜、聚烯烃粘合剂膜例如聚乙烯或聚丙烯、或聚烯烃弹性体膜(POE膜)等中选择。

作为粘合剂膜，可以使用具有预定范围内的相位差的膜。在一个实例中，粘合剂膜的前相位差可以为100nm或更小。在另一个实例中，前相位差可以为约95nm或更小、约90nm或更小、约85nm或更小、约80nm或更小、约75nm或更小、约70nm或更小、约65nm或更小、约60nm或更小、约55nm或更小、约50nm或更小、约45nm或更小、约40nm或更小、约35nm或更小、约30nm或更小、约25nm或更小、约20nm或更小、约15nm或更小、约10nm或更小、约9nm或更小、约8nm或更小、约7nm或更小、约6nm或更小、约5nm或更小、约4nm或更小、约3nm或更小、约2nm或更小、或者约1nm或更小。前相位差可以为约0nm或更大、约1nm或更大、约2nm或更大、约3nm或更大、约4nm或更大、约5nm或更大、约6nm或更大、约7nm或更大、约8nm或更大、约9nm或更大、或者约9.5nm或更大。

粘合剂膜的厚度方向相位差的绝对值可以为例如200nm或更小。在另一个实例中，所述绝对值可以为约190nm或更小、180nm或更小、170nm或更小、160nm或更小、150nm或更小、140nm或更小、130nm或更小、120nm或更小、或者115nm或更小，或者可以为0nm或更大、10nm或更大、20nm或更大、30nm或更大、40nm或更大、50nm或更大、60nm或更大、70nm或更大、80nm或更大、或者90nm或更大。厚度方向相位差可以为负或可以为正，只要其具有所述范围内的绝对值即可。

粘合剂膜的前相位差(Rin)和厚度方向相位差(Rth)可以以相同的方式来计算，不同之处在于在以上方程式1和2中，用粘合剂膜的厚度(d)、慢轴方向上的折射率(nx)、快轴方向上的折射率(ny)和厚度方向上的折射率(nz)分别代替基础膜的厚度(d)、慢轴方向上的折射率(nx)、快轴方向上的折射率(ny)和厚度方向上的折射率(nz)，以对其进行计算。

粘合剂膜的厚度可以为外基底30与光学膜10之间的粘合剂膜的厚度(例如两者之间的间距)、光学膜10与偏光层20之间的粘合剂膜的厚度(例如两者之间的间距)、以及偏光层20与外基底30之间的粘合剂膜的厚度(例如两者之间的间距)。

粘合剂膜的厚度没有特别限制，其可以例如在约200μm至600μm左右的范围内。在此，粘合剂膜的厚度可以为外基底30与光学膜10之间的粘合剂膜的厚度(例如两者之间的间距)、光学膜10与偏光层20之间的粘合剂膜的厚度(例如两者之间的间距)、以及偏光层20与外基底30之间的粘合剂膜的厚度(例如两者之间的间距)。

除以上配置之外，光学元件还可以包括任何需要的配置，例如可以在适当的位置包括已知的配置，例如延迟层、光学补偿层、抗反射层或硬涂层。

如以上的本申请的光学元件可以实现包括如上所述的透明模式和黑色模式的多种模式。在本申请的光学元件的模式中，存在渐变模式(在下文中，可以称为第一模式)和均匀透明模式(在下文中，可以称为第二模式)，其中本申请的光学元件可以实现两种模式中的一者或两种模式，并且还可以形成为能够在所述模式之间切换。

例如，如以上提及的各个电极基础膜的第二区域可以与第一区域电连接，其中所述模式可以通过改变第二区域中施加外部电源的位置来实现。在本说明书中，术语“电连接”可以意指当将电流施加至电连接的两个组件中的一者时，所述电连接的两个组件被配置成使得电流也在另一个组件中流动。因此，电连接的两个组件也可以直接彼此接触，或者这两个组件可以通过电导体连接。

如上所述，当第二区域与第一区域电连接时，电源与第二区域连接，从而可以通过第一区域将电场施加至有源液晶层。

本申请的光学元件可以包括能够从第二区域中选择与电源连接的位置的驱动装置。例如，驱动装置可以允许电源选择性地与第二区域的特定区域连接，并且还可以被配置成根据需要改变这样的连接状态，从而可以实现渐变模式和均匀透明模式。

渐变模式可以称为这样的状态：其中光学元件的透射率，例如对于可见光的透射率在沿任一方向行进的同时连续地增加或减少。

均匀透明模式可以称为这样的状态：其中光学元件的透射率，例如对于可见光的透射率是基本上均匀的。对于可见光的透射率是基本上均匀的事实可以意指，例如，其中对于可见光的透射率的增加或减少的范围为10％或更小或者5％或更小的状态。此外，均匀透明模式可以称为其中光学元件对于可见光的透射率为0.1％至99.9％的状态，只要满足上述均匀透射率即可。

渐变模式和均匀透明模式可以通过例如以下原理来实现。

在外部作用为施加至液晶层的电场的情况下，如果施加至有源液晶层的外部电压在沿液晶层的纵向方向前进的同时连续地增加或减少，则液晶化合物的取向度连续地改变，使得液晶化合物的光轴可以连续地改变。因此，在透射率根据与设置在光学元件中的偏光层的吸收轴的关系而沿有源液晶层的纵向方向连续地增加或减少的同时，可以实现渐变模式。

图8是示例性地示出在实现渐变模式(第一模式)时的光学元件的状态的图。如图8中所示，当第一区域相对于光调制层130产生电场时，由于外部电源163是通过分别形成在第一基础膜和第二基础膜上的电极层的第二区域中的面向彼此的第二区域(A区域和C区域或者B区域和D区域)施加的，因此可以实现渐变模式。

在这种情况下，外部电源可以与作为形成在第一基础膜上的第二区域的A区域和B区域中的仅任一者连接，并且可以与作为形成在第二基础膜上的第二区域的C区域和D区域中的仅任一者连接。即，当第一模式通过将A区域和C区域与外部电源连接来实现时，B区域和D区域可以不与外部电源连接，相反地，当第一模式通过将B区域和D区域与外部电源连接来实现时，A区域和C区域可以不与外部电源连接。此外，在一个实例中，在实现第一模式时，在第一基础膜的电极层中与外部电源连接的位置可以为A区域和B区域中的仅任一者，在第二基础膜的电极层中与外部电源连接的位置可以为C区域和D区域中的仅任一者。

即使当在上述结构中的各基础膜上存在一个第二区域并且第一基础膜和第二基础膜的第二区域被设置成面向彼此时，这样的情况也是相同的。

当以这样的方式施加外部电源时，施加至光调制层(例如，有源液晶层)130的电场强度随着远离作为原点的A区域和C区域或者B区域和D区域而减小。因此，通过电场取向的液晶化合物的平均光轴也可以根据电场强度而连续地改变，从而可以实现渐变模式。

图9是实现均匀透明模式(第二模式)的示例性光学元件的示意图。如图9中所示，在相对于光调制层130产生电场时，由于外部电源163是通过分别形成在第一基础膜和第二基础膜上的电极层的第二区域中的交替设置的第二区域(A区域和D区域或者B区域和C区域)施加的，因此可以实现第二模式。

在这种情况下，外部电源可以与作为形成在第一基础膜上的第二区域的A区域和B区域中的仅任一者连接，并且可以与作为形成在第二基础膜上的第二区域的C区域和D区域中的仅任一者连接。即，当第二模式通过将A区域和D区域与外部电源连接来实现时，B区域和C区域可以不与外部电源连接，相反地，当第二模式通过将B区域和C区域与外部电源连接来实现时，A区域和D区域可以不与外部电源连接。此外，在一个实例中，在实现第二模式时，在第一基础膜的电极层中与外部电源连接的位置可以为A区域和B区域中的仅任一者，在第二基础膜的电极层中与外部电源连接的位置可以为C区域和D区域中的仅任一者。

即使当在上述结构中的各基础膜上存在一个第二区域并且第一基础膜和第二基础膜的第二区域被设置成不面向彼此时，这样的情况也是相同的。

当以这样的方式通过连接外部电源而在光调制层(例如，有源液晶层)中产生电场时，第一区域可以在整个光调制层中产生相对均匀的电位差，从而可以实现第二模式。

图8和图9示例性地示出了在本申请的用于实现渐变模式和均匀透明模式的透射率控制装置中的第二区域的形成位置、以及电源的连接状态，但是以上图8和图9仅为实例，并且本申请的透射率控制装置的方面不限于图中示出的那些。

例如，形成第二区域的在本申请的透射率控制装置中的第一电极端子部件和第二电极端子部件不一定需要固定地形成在第一电极基础膜和/或第二电极基础膜上，透射率控制装置中包括的驱动装置可以允许与电源连接的第一电极端子部件和第二电极端子部件在第一电极基础膜和第二电极基础膜上的任意位置处与第一电极基础膜和第二电极基础膜连接。然而，本领域技术人员将理解，如图8中示出了与电源连接的第一电极端子部件和第二电极端子部件，第一电极端子部件和第二电极端子部件应与第一电极基础膜和第二电极基础膜连接，使得电场强度沿有源液晶层的纵向方向连续地增加或减少，以实现渐变模式。此外，本领域技术人员将理解，如图9中示出了第一电极端子部件和第二电极端子部件，与电源连接的第一电极端子部件和第二电极端子部件应与第一电极基础膜和第二电极基础膜连接，使得沿有源液晶层的纵向的电场强度大致为均匀的，以实现均匀透明模式。

透射率控制装置可以包括能够选择与电源连接的电极端子部件的驱动装置。例如，可以通过驱动装置在图8中示出的电源、电极端子部件和电极基础膜的连接状态与图9中示出的连接状态之间进行转换，因此可以进行渐变模式和均匀透明模式的转换。

透射率控制装置可以包括能够调节施加至第一电极端子部件和第二电极端子部件的电位差的电位差控制装置。由于透射率控制装置包括上述电位差控制装置，因此可以精细地调节施加至液晶层的电场强度，并且光学元件可以实现对于可见光的多种透射率。

只要电位差控制装置可以调节施加至有源液晶层的电场强度即可，可以使用已知的装置，例如，可以通过使用位于电源与第一电极端子部件或第二电极端子部件之间的电阻器和/或电容器来调节施加至有源液晶层的电场强度。

另一方面，考虑到光学元件的透射率控制效率或能量效率等，可以适当地设置如上所述的驱动装置和电位差控制装置。作为一个实例，可以将其设置成使得电流按照外部电源/驱动装置/电位差控制装置/端子部件的顺序流动。作为另一个实例，可以将其设置成使得电流按照外部电源/电位差控制装置/驱动装置/端子部件的顺序流动。

如有必要，其还可以包括电阻器体或电容器体。在这种情况下，外部电源可以通过电阻器体或电容器体与第二区域连接。通过由这样的构造更容易地控制施加至第二区域的电源的强度和/或状态，可以更容易地实现期望的模式。可以应用于本申请的电阻器体或电容器体的种类没有特别限制，并且可以根据目的适当地选择已知的装置。

用于制造本申请的光学元件的方法没有特别限制。在一个实例中，光学元件可以通过用于上述封装的高压釜过程来制造。

例如，用于制造光学元件的方法可以包括通过高压釜过程使用粘合剂膜将光学膜和/或偏光层封装在设置成面向彼此的第一外基底和第二外基底之间的步骤。在该过程中，包括第一外基底和第二外基底的曲率之差的细节如上所述。

高压釜过程可以通过根据期望的封装结构将粘合剂膜和有源液晶元件和/或偏光层布设置在外基底之间并对其进行加热/加压来进行。

例如，如图7中示出的光学元件可以通过以下来形成：将外基底30、粘合剂膜40、光学膜10、粘合剂膜40、偏光层20、粘合剂膜40和外基底30以该顺序设置，并通过高压釜过程对该层合体(其中粘合剂膜40还被设置在光学膜10和偏光层20的侧面上)进行加热/加压。

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粘合剂膜的种类在适当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，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。

这样的光学元件可以用于多种应用，例如，可以用于眼睛佩戴物例如太阳镜或AR(增强现实)或VR(虚拟现实)眼睛佩戴物、建筑物的外墙、或车辆用天窗等。

在一个实例中，光学元件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，可以安装和使用附接至所述开口的光学元件或车辆用天窗。

此时，当外基底的曲率或曲率半径彼此不同时，可以在重力方向上布置具有较小曲率半径的基底，即具有较大曲率的基底。

天窗为在车辆的顶篷上的固定或操作(通风或滑动)开口，其可以统称为可以起到允许光或新鲜空气进入车辆内部的作用的装置。在本申请中，操作天窗的方法没有特别限制，例如，其可以手动操作或由马达驱动，其中天窗的形状、尺寸或样式可以根据预期用途适当地选择。例如，根据操作方法，天窗可以例示为弹出式天窗、阻流板(瓦片和滑动(tile&slide))式天窗、内置式天窗、折叠式天窗、顶部安装型天窗、全景车顶系统式天窗、可拆卸顶板(t顶或targa顶)式天窗、或太阳能式天窗等，但不限于此。

本申请的示例性天窗可以包括本申请的光学元件，在这种情况下，对于光学元件的细节，可以等同地应用光学元件的项目中描述的内容。

有益效果

本申请提供了能够实现多种模式并具有优异的耐久性等的光学元件。

附图说明

图1至图4是示例性光学膜的侧视图。

图5至图7是示例性光学元件的侧视图。

图8是实现渐变模式的光学膜的示例性侧视图。

图9是实现均匀透明模式的光学膜的示例性侧视图。

图10是示出在本申请的测试例中测量透光率的区域的图。

具体实施方式

在下文中，将参照实施例更详细地描述本申请，但本申请的范围不限于以下实施例。

透射率的测量

为了确定光学元件是否实现预期模式，任意地划分光学元件的透光率控制区域以测量各区域中的透射率。具体地，如图10中所示，将光学元件的透光率控制区域划分为12个具有相同面积的区域，并对各区域测量透光率。图10示出了从前面看光学元件的透光率控制区域的情况。透光率基于ISO 13468标准使用Nippon Denshoku的NDH-5000SP来测量。

光学元件的生产

生产例1

生产了具有GH(宾-主)液晶层作为光调制层的光学膜。在其中ITO(氧化铟锡)电极层(图1中的120和140)和液晶配向膜(未在图1中示出)顺序形成在一侧上的两个PC(聚碳酸酯)膜(图1中的110和150)被设置成面向彼此使得保持约12μm左右的单元间隙的状态下，通过在其间注射液晶主体(Merck的MAT-16-969液晶)和二色性染料客体(BASF，X12)的混合物并用密封剂密封边缘来制造光学膜。在PC膜的相对布置中，将其上形成有配向膜的表面设置成面向彼此。GH液晶层在没有施加电压时可以处于水平取向状态，通过施加电压可以切换成垂直取向状态。作为具有形成在各个基础膜上的电极层的相反的边缘的电极层，基于由密封剂形成的位置通过在外侧上形成端子161、162来形成第二区域，使得透射率控制装置(KP的RV1601-15SP-500和SMG 1通道5V继电器模块(SZH-EK082))能够从外部电源向可以与其连接的光学膜施加电场，如图1中所示。此时，一个端子161形成在第一基础膜上的电极层上，一个端子162也形成在第二基础膜上的电极层上，然后将基础膜布置成彼此交错(即，在图1中的第一基础膜上的端子161中，仅形成在图左侧上的端子，并且在第二基础膜上的端子162中，仅形成在图的右侧上的端子)。

用热塑性聚氨酯粘合剂膜(厚度：约0.38nm，制造商：Argotec，产品名：ArgoFlex)将光学膜和基于PVA(聚乙烯醇)的偏光层封装在两个外基底之间以生产光学元件。在此，作为外基底，使用厚度为约3mm左右的玻璃基底，其中使用曲率半径为约1030R的基底(第一外基底)和曲率半径为1000R的基底(第二外基底)。通过以下来生产层合体：将第一外基底、粘合剂膜、光学膜、粘合剂膜、偏光层、粘合剂膜和第二外基底以该顺序层合并且还将粘合剂膜设置在光学膜的所有侧面上(与第一外基底相比，在重力方向上设置第二外基底)。此后，在约100℃的温度和约2个大气压左右的压力下进行高压釜过程以生产光学元件。

生产例2

生产了具有GH(宾-主)液晶层作为光调制层的光学膜。在其中ITO(氧化铟锡)电极层(图1中的120和140)和液晶配向膜(未在图1中示出)顺序形成在一侧上的两个PC(聚碳酸酯)膜(图1中的110和150)被设置成面向彼此使得保持约12μm左右的单元间隙的状态下，通过在其间注射液晶主体(Merck的MAT-16-969液晶)和二色性染料客体(BASF，X12)的混合物并用密封剂密封边缘来制造光学膜。在PC膜的相对布置中，将其上形成有配向膜的表面设置成面向彼此。GH液晶层在没有施加电压时可以处于水平取向状态，通过施加电压可以切换成垂直取向状态。作为具有形成在各个基础膜上的电极层的相反的边缘的电极层，通过基于由密封剂形成的位置在外侧上形成端子161、162来形成第二区域，使得透射率控制装置(KP的RV1601-15SP-500和SMG 1通道5V继电器模块(SZH-EK082))能够从外部电源向可以与其连接的光学膜施加电场，如图1中所示。此时，一个端子161形成在第一基础膜上的电极层上，一个端子162也形成在第二基础膜上的电极层上，然后将基础膜布置成面向彼此(即，在图1中的第一基础膜上的端子161中，仅形成在图右侧上的端子，并且在第二基础膜上的端子162中，仅形成在图右侧上的端子)。

用热塑性聚氨酯粘合剂膜(厚度：约0.38nm，制造商：Argotec，产品名：ArgoFlex)将光学膜和基于PVA(聚乙烯醇)的偏光层封装在两个外基底之间以生产光学元件。在此，作为外基底，使用厚度为约3mm左右的玻璃基底，其中使用曲率半径为约1030R的基底(第一外基底)和曲率半径为1000R的基底(第二外基底)。通过以下来生产层合体：将第一外基底、粘合剂膜、光学膜、粘合剂膜、偏光层、粘合剂膜和第二外基底以该顺序层合并且还将粘合剂膜设置在光学膜的所有侧面上(与第一外基底相比，在重力方向上设置第二外基底)。此后，在约100℃的温度和约2个大气压左右的压力下进行高压釜过程以生产光学元件。

生产例3

生产了具有GH(宾-主)液晶层作为光调制层的光学膜。在其中ITO(氧化铟锡)电极层(图1中的120和140)和液晶配向膜(未在图1中示出)顺序形成在一侧上的两个PC(聚碳酸酯)膜(图1中的110和150)被设置成面向彼此使得保持约12μm左右的单元间隙的状态下，通过在其间注射液晶主体(Merck的MAT-16-969液晶)和二色性染料客体(BASF，X12)的混合物并用密封剂密封边缘来制造光学膜。在PC膜的相对布置中，将其上形成有配向膜的表面设置成面向彼此。GH液晶层在没有施加电压时可以处于水平取向状态，通过施加电压可以切换成垂直取向状态。作为具有形成在各个基础膜上的电极层的相反的边缘的电极层，通过基于由密封剂形成的位置在外侧上形成端子161、162来形成第二区域(A区域至D区域)，使得透射率控制装置(KP的RV1601-15SP-500和SMG 1通道5V继电器模块(SZH-EK082))能够从外部电源向可以与其连接的光学膜施加电场，如图1中所示。

用热塑性聚氨酯粘合剂膜(厚度：约0.38nm，制造商：Argotec，产品名：ArgoFlex)将光学膜和基于PVA(聚乙烯醇)的偏光层封装在两个外基底之间以生产光学元件。在此，作为外基底，使用厚度为约3mm左右的玻璃基底，其中使用曲率半径为约1030R的基底(第一外基底)和曲率半径为1000R的基底(第二外基底)。通过以下来生产层合体：将第一外基底、粘合剂膜、光学膜、粘合剂膜、偏光层、粘合剂膜和第二外基底以该顺序层合并且还将粘合剂膜设置在光学膜的所有侧面上(与第一外基底相比，在重力方向上设置第二外基底)。此后，在约100℃的温度和约2个大气压左右的压力下进行高压釜过程以生产光学元件。

实施例1

将外部电源与生产例1中生产的光学元件的各端子部件连接。该形式与以图9中示出的方式连接外部电源的情况相同。此后，施加具有60Hz方波形的具有0V至30V的RMS(均方根)电压的电源，并测量各区域的透光率，结果示于表1中。

实施例2

将外部电源与生产例2中生产的光学元件的各端子部件连接。该形式与以图8中示出的方式连接外部电源的情况相同。此后，施加具有60Hz方波形的具有0V至30V的RMS(均方根)电压的电源，并测量各区域的透光率，结果示于表1中。

[表1]

表1中示出的各透射率值已被描述为对应于图10中示出的位置，并且该位置如表1中的位置项所描述。

根据表1中示出的透射率，在实施例1的情况下，在整个区域中实现了均匀的透射率。另一方面，在实施例2的情况下，实现了渐变模式，其中透射率从施加外部电源的位置(图10中的位置4、8和12)逐渐降低。

实施例3.

将具有60Hz方波形的具有0V至30V的RMS(均方根)电压的外部电源施加至生产例3中生产的光学元件的光学膜的端子161、162。另一方面，使用SMG 1通道5V继电器模块(SZH-EK082)切换图8中示出的形状和图9中示出的形状。

确定当将外部电源连接成图8的形状时，实现渐变模式，当将外部电源连接成图9的形状时，实现均匀透明模式。由此，可以确定光学元件可以通过透射率控制装置容易地实现多种模式。

Claims (16)

1.一种具有光学膜的光学元件，所述光学膜包括：设置成面向彼此的第一基础膜和第二基础膜；以及存在于所述第一基础膜与所述第二基础膜之间的光调制层，

其中在所述第一基础膜和所述第二基础膜的面向彼此的表面上分别形成有电极层，以及

所述电极层包括形成为能够向所述光调制层施加电场的第一区域，以及将所述电极层与外部电源连接使得所述第一区域能够施加所述电场的第二区域，以及

所述光学元件还包括透射率控制装置，其中外部电源经由所述透射率控制装置与所述第二区域连接，

其中在所述第一基础膜上的第二区域包括分别形成在所述第一基础膜的相反边缘处的A区域和B区域，以及在所述第二基础膜上的第二区域包括分别形成在所述第二基础膜的相反边缘处的C区域和D区域，

所述A区域和所述C区域彼此面对，以及所述B区域和所述D区域彼此面对，以及

其中所述外部电源仅连接至所述A区域和所述B区域中的一者，并且仅连接至所述C区域和所述D区域中的一者，由此实现渐变模式以及均匀模式。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述透射率控制装置包括驱动装置和电位差控制装置。

3.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述第一基础膜上的第二区域和所述第二基础膜上的第二区域被设置成不面向彼此。

4.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述第一基础膜上的电极层的第二区域和所述第二基础膜上的电极层的第二区域被设置成面向彼此。

5.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述光学元件形成为使得所述光学元件能够在所述A区域和所述C区域或者所述B区域和所述D区域与外部电源连接以在所述第一区域中产生电场的均匀模式与所述A区域和所述D区域或者所述B区域和所述C区域与外部电源连接以在所述第一区域中产生电场的渐变模式之间切换。

6.根据权利要求1所述的光学元件，还包括定位在所述第一基础膜和所述第二基础膜上的第二区域上的绝缘层。

7.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述光调制层为包含液晶主体和各向异性染料客体并且能够在至少两种不同取向状态之间切换的有源液晶层。

8.根据权利要求7所述的光学元件，其中所述不同取向状态包括垂直取向状态和水平取向状态。

9.根据权利要求1所述的光学元件，还包括偏光层。

10.根据权利要求8所述的光学元件，还包括偏光层，其中所述偏光层被设置成使得由水平取向状态下的所述有源液晶层的平均光轴和所述偏光层的光吸收轴形成的角度在80度至100度或者35度至55度的范围内。

11.根据权利要求1所述的光学元件，还包括存在于所述第一基础膜和所述第二基础膜的朝向所述光调制层的表面上的配向膜。

12.根据权利要求11所述的光学元件，其中由所述第一基础膜和所述第二基础膜上的配向膜的取向方向形成的角度在-10度至10度的范围内或者在80度至90度的范围内。

13.根据权利要求1所述的光学元件，还包括设置在所述光学膜的至少一侧上的偏光层，其中所述光学膜还包括存在于所述第一基础膜和所述第二基础膜的朝向所述光调制层的表面上的配向膜，以及由形成在所述第一基础膜和所述第二基础膜中靠近所述偏光层的基础膜上的配向膜的取向方向和所述偏光层的光吸收轴形成的角度在80度至90度的范围内。

14.根据权利要求1所述的光学元件，还包括设置成面向彼此的两个外基底，其中所述光学膜存在于所述外基底之间。

15.根据权利要求14所述的光学元件，其中所述光学膜的整个表面用封装剂封装在所述两个外基底之间。

16.一种汽车，包括具有形成在其中的一个或更多个开口的车体；以及安装至所述开口的根据权利要求1所述的光学元件。