CN113614586B - 光学装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及光学装置。本申请提供了光学装置，所述光学装置可以用于眼部佩戴物如太阳镜或者AR(增强现实)或VR(虚拟现实)眼部佩戴物、建筑物的外墙或者车辆用天窗等的各种应用。本申请的一个目的是提供光学装置，所述光学装置防止由过多量或过少量的光调制材料或者光调制材料的热收缩等引起的缺陷。

Description

光学装置
技术领域
本申请要求基于2019年3月27日提交的韩国专利申请第10-2019-0035032号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本申请涉及光学装置。
背景技术
被设计成能够利用液晶化合物改变透射率的各种透射率可变装置是已知的。例如，使用应用了主体材料和二色性染料客体的混合物的所谓的GH单元(guest host cell，宾主单元)的光学装置是已知的。这样的透射率可变装置被应用于各种应用，包括眼部佩戴物如太阳镜或眼镜、建筑物外墙或车辆的天窗等。
在这样的装置中，液晶层包含填充在相对设置的两个基底层之间形成的间隙中的液晶材料，并且通过调节液晶材料的取向来调制光。理想地，液晶材料被完全填充在由间隙形成的空间中。
例如，如图1所示，如果相对于由间隙形成的空间的体积，在其中存在过量的液晶材料，则可能由于因过量液晶材料产生的聚集在液晶单元1中的液晶材料或液晶单元1中的凸出部分2等引起外观缺陷。相反地，如果相对于由间隙形成的空间的体积，在其中存在少量的液晶材料，则也可能由于液晶层中产生的空隙引起外观缺陷。
发明内容
技术问题
本申请提供了光学装置。本申请的一个目的是提供光学装置，所述光学装置防止由过多量或过少量的光调制材料或者光调制材料的热收缩等引起的缺陷。
技术方案
本申请的一个实施方案提供了一种光学装置，其包括：
被设置成彼此面对的第一外基底和第二外基底；
有源液晶膜层；以及
台阶形成层，
其中有源液晶膜层和台阶形成层通过封装剂封装在第一外基底与第二外基底之间，以及
其中有源液晶膜层包括被台阶形成层挤压的区域和未被台阶形成层挤压的区域。
在本文提及的物理特性中，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室温和常压下测量的。
术语室温为没有加热或冷却的自然温度，其通常可以为约10℃至30℃范围内的任何温度、或者约23℃或约25℃左右的温度。此外，除非另有说明，否则在本文中温度单位为℃。
术语常压为没有特别减小或增加的自然压力，其通常意指1个大气压左右的压力，例如大气压。
本申请的光学装置为能够调节透射率的光学装置，其可以为例如能够至少在透明模式与黑色模式之间切换的光学装置。
透明模式为其中光学装置表现出相对高的透射率的状态，黑色模式为其中光学装置具有相对低的透射率的状态。
在一个实例中，光学装置在透明模式下的透射率可以为约15％或更大、约18％或更大、约20％或更大、约25％或更大、约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。此外，光学装置在黑色模式下的透射率可以为约20％或更小、约15％或更小、约10％或更小、约5％或更小、或者约1％或更小左右。
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可以为约100％或更小、约95％或更小、约90％或更小、约85％或更小、约80％或更小、约75％或更小、约70％或更小、约65％或更小、或者约60％或更小。在黑色模式下的透射率可以为约0％或更大、约1％或更大、约2％或更大、约3％或更大、约4％或更大、约5％或更大、约6％或更大、约7％或更大、约8％或更大、约9％或更大、或者约10％或更大。
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装置上的光，沿与入射方向相同的方向透过光学装置的光(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装置的表面法线的方向入射的光的测量结果(法线透光率)。
在本申请的光学装置中，其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。因此，根据目标光，透射率可以为对于紫外光、可见光或近红外光的透射率。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。
本申请的光学装置被设计成能够至少在透明模式与黑色模式之间切换。如有必要，光学装置还可以被设计成能够实现除透明模式和黑色模式之外的其他模式，例如，各种第三模式，例如可以表现出透明模式的透射率与黑色模式的透射率之间的任何透射率的模式。
由于光学装置包括有源液晶膜层，因此可以实现这样的模式之间的切换。在此，有源液晶膜层为能够在光轴的至少两个或更多个取向状态(例如，第一取向状态和第二取向状态)之间切换的液晶元件。在此，光轴可以意指当包含在有源液晶膜层中的液晶化合物为棒型时的长轴方向，以及可以意指当包含在有源液晶膜层中的液晶化合物为盘(discotic)型时圆盘平面的法线方向。例如，在有源液晶膜层包含其光轴的方向在任何取向状态下彼此不同的复数种液晶化合物的情况下，有源液晶膜层的光轴可以定义为平均光轴(averageoptical axis)，并且在这种情况下，平均光轴可以意指液晶化合物的光轴的矢量和。
在有源液晶膜层中，取向状态可以通过施加能量例如施加电压来改变。例如，有源液晶膜层在没有电压施加的状态下可以具有第一取向状态和第二取向状态中的任一者，并且可以在施加电压时切换至另一取向状态。
可以在第一取向状态和第二取向状态中的任一者下实现黑色模式，并且可以在另一取向状态下实现透明模式。为了方便起见，本文描述在第一取向状态下实现黑色模式，但是也可以在第二取向状态下实现黑色模式。
在本申请的光学装置中，有源液晶膜层可以通过封装剂封装在两个外基底之间。在本说明书中，两个外基底中的任一者可以称为第一外基底，并且另一者可以称为第二外基底。然而，如以上所使用的术语第一和第二是用于区分两个外基底的名称，并且不限定两者之间的顺序或垂直关系。
在此，封装为其中有源液晶膜层在两个外基底之间被封装剂包围的状态。例如，有源液晶膜层的所有表面(例如，顶表面和底表面)和所有侧面都可以被封装剂包围。在此，有源液晶膜层的所有表面被封装剂包围的事实是所有表面基本上被封装剂包围，其中形成为使得可以施加外部电源以用于有源液晶膜层的切换的连接部(例如末端部)可以在封装剂以外。此外，有源液晶膜层的所有表面也可以与封装剂直接接触，还可以在有源液晶膜层的表面与封装剂之间存在其他元件(例如，如下所述的偏光层或台阶形成层等)。
这种封装可以用粘合剂来进行，其中封装剂可以为粘合剂。
例如，在封装剂(其为粘合剂)将外基底、有源液晶膜层、有源液晶膜层和/或光学装置的其他元件(例如，偏光层或台阶形成层)彼此附接的同时，可以实现封装结构。例如，该结构可以通过以下方法来实现：根据期望的结构将外基底、有源液晶膜层、粘合剂膜(其形成封装剂)和/或其他元件层合，然后在真空状态下将其压紧。
作为粘合剂，可以没有特别限制地使用已知材料，例如，可以使用已知的热塑性聚氨酯(TPU：热塑性聚氨酯)粘合剂、TPS(热塑性淀粉)粘合剂、聚酰胺粘合剂、丙烯酸类粘合剂、聚酯粘合剂、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)粘合剂、聚烯烃粘合剂如聚乙烯或聚丙烯、或者聚烯烃弹性体粘合剂(POE粘合剂)等。这样的粘合剂可以为膜的形式。
光学装置可以包括与有源液晶膜层一起通过封装剂封装在第一外基底与第二外基底之间的台阶形成层。台阶形成层可以设置在有源液晶膜层的至少一个表面上。术语台阶形成层可以意指在有源液晶膜层的至少特定部分中形成所谓的单元间隙的台阶差的层。即，台阶形成层和有源液晶膜层二者都具有被封装在两个外基底之间的结构，并因此当调节台阶形成层和有源液晶膜层的面积时，由于有源液晶膜层的至少一部分区域被台阶形成层挤压，因此可以形成台阶。由于存在于有源液晶膜层的单元间隙中的过量光调制材料和/或空隙通过因这样的结构产生的挤压力而被推出，因此可以实现这样的结构：其中在被台阶形成层挤压的区域中，光调制材料理想地填充由单元间隙产生的空间。
图2为示例性光学装置的侧视图，其中该装置包括通过封装剂400封装在两个外基底101、102之间的有源液晶膜层和台阶形成层300。
如图2所示，有源液晶膜层可以包括相对设置的两个基础膜层201、202。两个基础膜层201、202通过所谓的密封剂500结合在一起以形成间隙，其中在间隙中存在液晶材料。如下所述，在间隙的空间中还可以与液晶材料一起存在所谓的各向异性染料。如图2所示，在有源液晶膜层中，通过台阶形成层300与封装剂400的作用产生被台阶形成层300挤压的区域2011和未挤压区域2012。在这种结构中，过量的光调制材料(液晶材料和/或各向异性染料等)或气泡等移动至未挤压区域2012，并且在挤压区域2011中实现理想状态。在图2中，存在于挤压区域2011与未挤压区域2012之间的虚线为仅在图上用于区分区域的虚拟线。此外，根据以上结构，还可以解决由通过光调制材料(例如液晶材料)根据光学装置的使用状态的热收缩而产生的光调制材料的消耗引起的所谓的白斑问题。
图3为单独示出图2中的有源液晶膜层和台阶形成层300的图。
如图3所示，在以上结构中，在被台阶形成层挤压的区域2011和未挤压区域2012中，有源液晶膜层中的相对设置的两个基础膜层的间隙(所谓的单元间隙)彼此不同。
在一个实例中，被台阶形成层挤压的区域2011中的基础膜层201、202的间隙(图3中的G1)相对于未挤压区域2012中的基础膜层201、202的间隙(图3中的G2)的比率(G1/G2×100％)可以在约10％至95％左右的范围内。在另一个实例中，该比率(G1/G2×100％)可以为11％或更大左右、12％或更大左右、13％或更大左右、14％或更大左右、15％或更大左右、16％或更大左右、17％或更大左右、18％或更大左右、19％或更大左右、20％或更大左右、21％或更大左右、22％或更大左右、23％或更大左右、24％或更大左右、25％或更大左右、26％或更大左右、27％或更大左右、28％或更大左右、29％或更大左右、30％或更大左右、31％或更大左右、32％或更大左右、33％或更大左右、34％或更大左右、35％或更大左右、36％或更大左右、37％或更大左右、38％或更大左右、39％或更大左右、40％或更大左右、41％或更大左右、42％或更大左右、43％或更大左右、44％或更大左右、45％或更大左右、46％或更大左右、47％或更大左右、48％或更大左右、49％或更大左右、50％或更大左右、51％或更大左右、52％或更大左右、53％或更大左右、54％或更大左右、55％或更大左右、56％或更大左右、57％或更大左右、58％或更大左右、59％或更大左右、60％或更大左右、61％或更大左右、62％或更大左右、63％或更大左右、64％或更大左右、65％或更大左右、66％或更大左右、67％或更大左右、68％或更大左右、69％或更大左右、70％或更大左右、71％或更大左右、72％或更大左右、73％或更大左右、74％或更大左右、75％或更大左右、76％或更大左右、77％或更大左右、78％或更大左右、79％或更大左右、80％或更大左右、81％或更大左右、82％或更大左右、83％或更大左右、84％或更大左右、85％或更大左右、86％或更大左右、87％或更大左右、88％或更大左右、89％或更大左右、90％或更大左右、91％或更大左右、92％或更大左右、93％或更大左右、94％或更大左右，或者还可以为94％或更小左右、93％或更小左右、92％或更小左右、91％或更小左右、90％或更小左右、89％或更小左右、88％或更小左右、87％或更小左右、86％或更小左右、85％或更小左右、84％或更小左右、83％或更小左右、82％或更小左右、81％或更小左右、80％或更小左右、79％或更小左右、78％或更小左右、77％或更小左右、76％或更小左右、75％或更小左右、74％或更小左右、73％或更小左右、72％或更小左右、71％或更小左右、70％或更小左右、69％或更小左右、68％或更小左右、67％或更小左右、66％或更小左右、65％或更小左右、64％或更小左右、63％或更小左右、62％或更小左右、61％或更小左右、60％或更小左右、59％或更小左右、58％或更小左右、57％或更小左右、56％或更小左右、55％或更小左右、54％或更小左右、53％或更小左右、52％或更小左右、或者51％或更小左右。
这样的比率可以通过例如控制有源液晶膜层的单元间隙、台阶形成层的厚度和/或由封装剂产生的封装压力等来调节。
在一个实例中，在以上结构中，台阶形成层的面积(A2)相对于有源液晶膜层的面积(A1)的比率(A2/A1×100％)可以在70％至98％的范围内。该比率(A2/A1×100％)可以为71％或更大左右、72％或更大左右、73％或更大左右、74％或更大左右、75％或更大左右、76％或更大左右、77％或更大左右、78％或更大左右、79％或更大左右、80％或更大左右、81％或更大左右、82％或更大左右、83％或更大左右、84％或更大左右、85％或更大左右、86％或更大左右、87％或更大左右、88％或更大左右、89％或更大左右、90％或更大左右、91％或更大左右、92％或更大左右、93％或更大左右、94％或更大左右、95％或更大左右、96％或更大左右、或者97％或更大左右，或者可以为97％或更小左右、96％或更小左右、95％或更小左右、94％或更小左右、93％或更小左右、92％或更小左右、91％或更小左右、90％或更小左右、89％或更小左右、88％或更小左右、87％或更小左右、86％或更小左右、85％或更小左右、84％或更小左右、83％或更小左右、82％或更小左右、81％或更小左右、80％或更小左右、79％或更小左右、78％或更小左右、77％或更小左右、76％或更小左右、75％或更小左右、74％或更小左右、73％或更小左右、72％或更小左右、或者71％或更小左右。所述面积为当从顶表面或底表面分别观察有源液晶膜层和台阶形成层时的面积。此外，有源液晶膜层的面积可以为膜层的整个面积或者形成在密封剂500内部的区域(图3中的A)的面积。
通过控制该比率，可以调节有源液晶膜层的单元间隙中的未被台阶形成层挤压的区域的体积，使得可以将过量的光调制材料和/或气泡适当地推出。
在这样的结构中，在一个实例中，有源液晶膜层的被台阶形成层挤压的区域的表面可以在光学装置中形成光调制区域，即，其中透射率被调节的区域。
在有源液晶膜层中，两个区域2011、2012可以以多种形式存在。例如，如图4中示例性示出的，当从顶表面或底表面观察时，有源液晶膜层的未被台阶形成层挤压的区域2012可以存在于被台阶形成层挤压的区域2011的至少一边上。
在另一个实例中，如图5所示，当从顶表面或底表面观察时，有源液晶膜层的未被台阶形成层挤压的区域2012可以形成为围绕有源液晶膜层的被台阶形成层挤压的区域2011的边框。
该形式可以根据目的而改变。例如，以上内容可以考虑未被台阶形成层挤压的区域2012的期望体积或光学装置的设计等来改变。
应用于上述结构中的各结构的具体类型没有特别限制，并且可以应用已知的结构。
例如，在一个实例中，作为包含在有源液晶膜层的基础膜层之间的间隙中的光调制材料，通常可以应用液晶材料，其中具体液晶材料的类型没有特别限制。
在一个实例中，有源液晶膜层可以为所谓的宾主液晶膜层。在这种情况下，各向异性染料可以与液晶材料(液晶主体)一起包含在间隙中。作为利用所谓的宾主效应的液晶层，这样的液晶膜层包括其中各向异性染料根据液晶材料(液晶主体)的取向方向对准的液晶层。液晶主体的取向方向可以根据上述外部能量的施加来调节。
作为这样的液晶主体，可以没有特别限制地使用用于实现宾主效应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。这样的液晶化合物可以呈棒形式或者可以呈盘形式。
作为这样的液晶化合物，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，液晶相例如向列相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。介电常数各向异性的绝对值可以考虑目的来适当地选择。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。
液晶化合物的光学各向异性(βn)可以为约0.01或更大、或者约0.04或更大。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。
可以用作宾主液晶层的液晶主体的液晶化合物对于本领域技术人员是已知的，可以从其中自由选择液晶化合物。
在所谓的宾主液晶膜层的情况下，液晶层(形成在两个基础膜层之间的间隙)可以与液晶主体一起包含各向异性染料。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对准状态而对准的特性的已知染料。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。
各向异性染料的二色性比可以考虑目的来适当地选择。例如，各向异性染料的二色性比可以为5或更大至20或更小。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。各向异性染料可以至少在可见光区域的波长范围内的一些波长或任一波长或整个范围内，例如在约380nm至780nm或约400nm至700nm的波长范围内具有所述二色性比。
液晶层中的各向异性染料的含量可以考虑目的来适当地选择。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。各向异性染料的比率可以考虑期望的透射率和各向异性染料在液晶主体中的溶解度等来改变。
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。
液晶层的厚度(单元间隙的厚度)可以考虑目的(例如，期望的各向异性度等)来适当地选择。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。通过如此控制厚度，可以实现透明模式下的透射率与黑色模式下的透射率之间的差异大的光学装置，即，对比度大的装置。随着厚度越厚，可以实现的对比度越高，因此厚度没有特别限制，但其通常可以为约30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、或者15μm或更小。在此，该厚度也为被台阶形成层挤压的区域的厚度。
有源液晶膜层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没有施加电压的状态下保持，然后通过电压施加而切换到另一取向状态。
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、扭曲向列取向、或胆甾取向状态。例如，在黑色模式下，有源液晶膜层或液晶层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，有源液晶膜层或液晶层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。有源液晶膜层可以为其中在不施加电压的状态下实现黑色模式的常黑模式(normally black mode)的元件，或者可以实现其中在不施加电压的状态下实现透明模式的常透明模式(normallytransparent mode)。
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其光轴方向已知的另一偏光板来测量，其可以使用已知的测量仪器例如偏光计(例如来自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有源液晶膜层的方法是已知的。
如上所述，有源液晶膜层可以包括相对设置的两个基础膜层。有源液晶膜层还可以包括在两个基础膜层之间保持两个基础膜层的间隙的间隔件和/或在保持相对设置的两个基础膜层的间隙的状态下附接基础膜层的密封剂。作为间隔件和/或密封剂，可以没有特别限制地使用已知的材料。
作为基础膜层，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，基础膜层上还可以存在金、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。
在如上所述的各种材料中，可以适当地使用能够被台阶形成层挤压的材料作为基础膜层。
基础膜层的厚度没有特别限制，其可以例如在约50μm至200μm左右的范围内。
在有源液晶膜层中，可以在基础膜层的一个表面(例如，基础膜层的面向有源液晶膜层的表面)上存在导电层和/或配向膜。
存在于基础膜层表面上的导电层为用于向有源液晶膜层施加电压的结构，其中可以没有特别限制地应用已知的导电层。作为导电层，例如，可以应用导电聚合物、导电金属、导电纳米线、或金属氧化物如ITO(氧化铟锡)等。在本申请中，适用的导电层的实例不限于上述，并且可以使用本领域已知适用于有源液晶膜层的所有种类的导电层。
在一个实例中，在基础膜层的表面上存在配向膜。例如，可以首先在基础膜层的一个表面上形成导电层，并且可以在顶部上形成配向膜。配向膜为用于控制包含在有源液晶膜层中的液晶主体的取向的结构，其中可以没有特别限制地应用已知的配向膜。工业中已知的配向膜包括摩擦配向膜或光配向膜等，并且可以用于本申请中的配向膜为已知的配向膜，其没有特别限制。
可以控制配向膜的取向方向以实现光轴的适当取向。例如，形成在彼此相对设置的两个基础膜层的每一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。
由于有源液晶膜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膜层的光轴的方向来确定取向方向。
具有这样的结构的有源液晶膜层的形状没有特别限制，其可以根据光学装置的应用用途来确定，并且其通常为膜或片的形式。
包括在光学装置中的台阶形成层的类型也没有特别限制。例如，在光学装置中具有适当的厚度从而能够形成台阶的所有透明材料都可以用作台阶形成层。
在一个实例中，台阶形成层可以为透明聚合物膜。在此，术语透明可以意指这样的状态：其中上述线性透光率为约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，或者为约100％或更小、约95％或更小、约90％或更小、约85％或更小、约80％或更小、约75％或更小、约70％或更小、约65％或更小、或者约60％或更小。此时的参考光可以为紫外光、可见光或近红外光等，在一个实例中，参考光可以为波长为约550nm的光。
作为透明聚合物膜，已知有各种材料，例如，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。
可以应用可固化树脂层或塑性树脂层作为台阶形成层。即，台阶形成层可以通过以下来形成：施加可固化树脂组合物或塑性树脂组合物等以形成层，使得可以在光学装置中在适当的位置以适当的厚度形成台阶。此时，只要可固化树脂层或塑性树脂层表现出上述透明度，则其可以没有特别限制地应用，例如，通常可以应用能够形成粘合剂树脂层或压敏粘合剂树脂层的可固化树脂层或塑性树脂层、或者任何其他可固化树脂层或塑性树脂层。例如，用于形成可固化树脂层或塑性树脂层的材料可以例示为基于环氧化合物、基于丙烯酸酯、基于氨基甲酸酯、基于橡胶或基于硅的低聚物或聚合物材料等，但不限于此。
本领域技术人员可以根据期望的台阶来控制台阶形成层的厚度。例如，厚度可以为约5μm或更大、10μm或更大、15μm或更大、20μm或更大、25μm或更大、30μm或更大、35μm或更大、或者40μm或更大左右，或者可以为约300μm或更小左右、280μm或更小左右、260μm或更小左右、240μm或更小左右、220μm或更小左右、200μm或更小左右、180μm或更小左右、160μm或更小左右、140μm或更小左右、120μm或更小左右、或者100μm或更小左右，但其可以根据目的而改变。
应用于光学装置的外基底的类型也没有特别限制。作为外基底，例如，可以使用由玻璃等制成的无机基底、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，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。
当外基底具有光学各向异性时，由相对设置的外基底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。
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0.7mm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、3mm或更小、约2mm或更小、或者约1mm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。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工业中已知的方式测量，例如，可以使用非接触式设备例如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。
关于外基底，例如，当前表面和背表面上的曲率或曲率半径不同时，相对表面的各个曲率或曲率半径(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，以及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)可以为参考。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考。
两个外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％以内或在1％以内。当大的曲率或曲率半径为CL且小的曲率或曲率半径为CS时，曲率或曲率半径之差为通过(CL-CS)/CS×100％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可以相同，因此曲率或曲率半径之差可以为0％或更大、或大于0％。
这样的曲率或曲率半径的控制在其中如本申请的光学装置中通过粘合剂膜封装有源液晶膜层等的结构中是有用的。
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，第一外基底的曲率的中心和第二外基底的曲率的中心二者存在于第一外基底和第二外基底的上部和下部的相同部分中。
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，各外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10,000R或更小、9,000R或更小、8,000R或更小、7,000R或更小、6,000R或更小、5,000R或更小、4,000R或更小、3,000R或更小、2,000R或更小、1,900R或更小、1,800R或更小、1,700R或更小、1,600R或更小、1,500R或更小、1,400R或更小、1,300R或更小、1,200R或更小、1,100R或更小、或者1,050R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的圆的弯曲程度或者这样的圆的曲率半径。当然，在平坦表面的情况下，曲率为零而曲率半径为无穷大。
第一外基底和第二外基底可以具有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装置时在重力方向上设置的基底。
也就是说，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施加至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，力可能作用在经封装的有源液晶膜层上，并且可能在内部形成气泡。然而，当如上所述控制外基底之间的曲率或曲率半径时，即使由粘合剂膜产生的粘合力降低，作为恢复力和重力之和的净力也可以起防止变宽的作用并且还起承受与高压釜相同的过程压力的作用。
光学装置还可以与有源液晶膜层一起包括偏光层。这样的偏光层也可以通过封装剂封装。图6为当在图2的结构中增加偏光层600时的图。如图，偏光层600可以设置在有源液晶膜层的至少一侧上。然而，如下所述，台阶形成层300本身可以为偏光层，并且在这种情况下，可以形成如图2所示的光学装置的结构。作为偏光层，例如，可以使用吸收型线性偏光层，即，具有在一个方向上形成的光吸收轴和与光吸收轴基本垂直形成的光透射轴的偏光层。
假设在有源液晶膜层的第一取向状态下实现阻挡状态，可以将偏光层设置在光学装置上使得由第一取向状态下的平均光轴(光轴的矢量和)与偏光层的光吸收轴形成的角度为80度至100度或85度至95度，或者其为大致垂直的，或者可以将偏光层设置在光学装置上使得该角度为35度至55度或约40度至50度或为约45度。
当使用配向膜的取向方向作为参考时，如上所述形成在有源液晶膜层的彼此相对设置的两个基础膜层的每一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与偏光层的光吸收轴形成的角度可以为80度至100度或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，由两个配向膜中的更靠近偏光层设置的配向膜的取向方向与偏光层的光吸收轴形成的角度可以为80度至100度或85度至95度，或者可以为大致垂直的。
例如，如图6所示，有源液晶膜层和偏光层可以以这样的状态设置：彼此层合使得有源液晶膜层的第一取向方向上的光轴(平均光轴)与偏光层的光吸收轴成为以上关系。在一个实例中，当偏光层为以下将描述的偏光涂层时，还可以实现偏光涂层存在于有源液晶膜层内部的结构。例如，上述的导电层、偏光涂层和配向膜可以顺序地形成在至少一个基础膜层上。
可以应用于本申请的光学装置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等的常规材料，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(reactive mesogen，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，或者也可以使用盘状染料。
本申请的光学装置可以仅包括如上所述的一个有源液晶膜层和一个偏光层。因此，光学装置可以包括仅一个有源液晶膜层和仅一个偏光层。
在一个实例中，通过调节偏光层本身的面积和厚度，偏光层还可以充当台阶形成层。
光学装置还可以包括除以上配置之外的任何必要配置，例如，在适当位置包括已知的配置例如延迟层、光学补偿层、抗反射层和硬涂层。
这样的光学装置可以以任何方式制造。例如，光学装置可以通过以下来制造：根据期望的结构，将外基底、粘合剂膜(构成封装剂)、台阶形成层、有源液晶膜层和/或其他组件层合，然后将层合体施加至挤压过程如高压釜过程。在该过程中，可以通过台阶形成层和挤压形成期望的结构。
此时，可以例如通过应用已知的层合技术来进行层合体的制造。
随后，可以通过结合过程例如高压釜过程来完成封装。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类型在合适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，以及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。
这样的光学装置可以用于各种应用，例如，可以用于眼部佩戴物如太阳镜或者AR(增强现实)或VR(虚拟现实)眼部佩戴物、建筑物的外墙或者车辆用天窗等。
在一个实例中，光学装置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开口的光学装置或车辆用天窗。
此时，当外基底的曲率或曲率半径彼此不同时，曲率半径较小的基底(即，曲率较大的基底)可以布置在重力方向上。
有益效果
本申请提供了光学装置，所述光学装置可以用于眼部佩戴物如太阳镜或者AR(增强现实)或VR(虚拟现实)眼部佩戴物、建筑物的外墙或者车辆用天窗等的各种应用。本申请的一个目的是提供光学装置，所述光学装置防止由过多量或过少量的光调制材料或者光调制材料的热收缩等引起的缺陷。
附图说明
图1是用于说明现有有源液晶膜层的问题的图。
图2至6是用于说明本申请的光学装置的示例图。
图7和8分别是观察实施例1和2的光学装置的外观的图。
图9是观察比较例1的光学装置的外观的图。
具体实施方式
在下文中，将通过实施例和比较例详细描述本申请，但本申请的范围不限于以下实施例。
实施例1.
通过以下来制造光学装置：用热塑性聚氨酯粘合剂膜(厚度：约0.38mm，制造商：Argotec，产品名：ArgoFlex)将作为有源液晶膜层的宾主有源液晶膜层(单元间隙：约12μm，基础膜层类型：PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))膜，液晶/染料混合物类型：Merck的MAT-16-969液晶和各向异性染料(BASF，X12)的混合物)和基于PVA(聚乙烯醇)膜的偏光层(厚度：约100μm)封装在两个外基底之间。
在此，使用厚度为约3mm左右的玻璃基底作为外基底，并且两个外基底的曲率半径为约4,000R左右。
在此，应用在从顶部观察时水平长度为约850mm且垂直长度为约600mm的矩形膜层作为有源液晶膜层，并且应用在从顶部观察时水平长度为约830mm且垂直长度为约580mm的矩形膜层作为基于PVA膜的偏光层。在此，有源液晶膜层的水平长度和垂直长度为保持基础膜层之间的间隙的密封剂的内部区域的长度。
第一外基底101、粘合剂膜(形成封装剂400)、偏光层300、有源液晶膜层、粘合剂膜(形成封装剂400)和第二外基底102被设置成使得形成图2中所示的结构，并且还在有源液晶膜层和偏光层的侧表面上设置粘合剂膜(形成封装剂400)。在此，偏光层和有源液晶膜层被设置成使得其中心彼此重合。
随后，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制造光学装置。
实施例2.
以与实施例1相同的方式制造光学装置，不同之处在于不将偏光层用作台阶形成层，而是应用单独的聚合物膜作为台阶形成层。在实施例2中，应用具有与有源液晶膜层的水平长度和垂直长度(宽度：约850mm，高度：约600mm左右)相同的水平长度和垂直长度的膜作为偏光层。作为形成台阶形成层的聚合物膜，应用PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))膜，并且考虑到PET膜的各向异性，将单独的聚合物膜设置在有源液晶膜层的外部上。在从顶部观察时，增加的膜具有约830mm的水平长度、约580mm的垂直长度和在约40μm至95μm范围内的厚度。除了偏光层和PET膜之外，使用的其他结构和实施例1的那些相同。
第一外基底101、粘合剂膜(形成封装剂400)、偏光层600、有源液晶膜层、PET膜300、粘合剂膜(形成封装剂400)和第二外基底102被设置成使得形成图6中所示的结构，并且还在有源液晶膜层和偏光层的侧表面上设置粘合剂膜(形成封装剂400)。在此，偏光层、PET膜和有源液晶膜层被设置成使得其中心彼此重合。
随后，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制造光学装置。
比较例1.
以与实施例1相同的方式制造光学装置，不同之处在于应用具有与有源液晶膜层的面积以及水平长度和垂直长度相同的面积以及相同的水平长度和垂直长度的PVA膜作为偏光层。
图7和8分别为确认实施例1和2的光学装置的外观的照片，图9为确认比较例1的光学装置的外观的照片。如图所示，在实施例1和2的情况下，在被台阶形成层挤压的区域中没有观察到缺陷，但在比较例1的情况下，确认了许多缺陷例如斑点。

Claims (14)

1.一种光学装置，包括：
被设置成彼此面对的第一外基底和第二外基底；
有源液晶膜层；以及
台阶形成层，
其中所述有源液晶膜层和所述台阶形成层通过封装剂封装在所述第一外基底与所述第二外基底之间，
其中所述有源液晶膜层包括被设置成彼此面对的两个基础膜层；以及在所述两个基础膜层之间的间隙中的液晶材料，
其中所述有源液晶膜层包括被所述台阶形成层挤压的区域和未被所述台阶形成层挤压的区域，以及
其中这些区域形成为使得所述液晶材料能够从所述被所述台阶形成层挤压的区域移动至所述未被所述台阶形成层挤压的区域。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其中在所述两个基础膜层之间的所述间隙中还包含各向异性染料。
3.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述有源液晶膜层的被所述台阶形成层挤压的区域中彼此面对的所述两个基础膜层之间的间隙的尺寸与所述有源液晶膜层的未被所述台阶形成层挤压的区域中彼此面对的所述两个基础膜层之间的间隙的尺寸不同。
4.根据权利要求3所述的光学装置，其中被所述台阶形成层挤压的区域中的间隙的尺寸G1相对于未被所述台阶形成层挤压的区域中的间隙的尺寸G2的比率[G1/G2]×100％为10％至95％。
5.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述台阶形成层的面积A2相对于所述有源液晶膜层的面积A1的比率[A2/A1]×100％为70％至98％。
6.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述有源液晶膜层的被所述台阶形成层挤压的区域形成光调制区域。
7.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述有源液晶膜层的未被所述台阶形成层挤压的区域存在于所述有源液晶膜层的被所述台阶形成层挤压的区域的至少一边上。
8.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述有源液晶膜层的未被所述台阶形成层挤压的区域形成围绕所述有源液晶膜层的被所述台阶形成层挤压的区域的边框。
9.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述台阶形成层为透明聚合物膜。
10.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述台阶形成层为塑性树脂层或可固化树脂层。
11.根据权利要求1所述的光学装置，还包括通过所述封装剂封装在所述第一外基底与所述第二外基底之间的偏光层。
12.根据权利要求11所述的光学装置，其中所述偏光层用作所述台阶形成层。
13.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述第一外基底和所述第二外基底中的至少一者为弯曲表面基底。
14.根据权利要求13所述的光学装置，其中所述第一外基底和所述第二外基底的曲率或曲率半径之差为10％或更小，以及其中当大的曲率或曲率半径为CL且小的曲率或曲率半径为CS时，所述曲率或曲率半径之差为通过(CL-CS)/CS×100％计算的值。
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