CN113711092A

CN113711092A - 偏振可变元件

Info

Publication number: CN113711092A
Application number: CN202080026881.8A
Authority: CN
Inventors: 林恩政; 吴东炫; 柳正善; 金真弘; 李玹准
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2040-04-16
Also published as: US20220187632A1; TW202043891A; WO2020213943A1; KR20200123014A; EP3958027A4; TWI781392B; JP7463645B2; EP3958027A1; CN113711092B; JP2022528245A

Abstract

本申请涉及偏振可变元件。本申请的偏振可变元件具有快速的响应速度以及优异的偏振度和透射率可变特性。这样的偏振可变元件可以应用于各种应用，包括需要透射率可变特性的各种建筑或车辆材料，或者眼部佩戴物例如用于增强现实体验或运动的护目镜、太阳镜、或者头盔。

Description

偏振可变元件

技术领域

本申请涉及偏振可变元件。

本申请要求基于日期为2019年4月18日的韩国专利申请第10-2019-0045486号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

市售的典型透射率可变元件是光致变色元件。由于光致变色元件是这样的元件：具有优异的可变范围，但也具有响应速度慢的缺点，并且在光致变色的情况下，响应特定UV波长而变色，因此，由于因为在不具有高于适当能量的相应波长的环境中不发生变色，所以其无法在用户需要时是可变的的缺点，以及用户无法调节期望的亮度水平的情况，因此在市场可扩展性方面受到限制。

此外，目前，户外眼部佩戴物的主要用途之一主要是减少由反射光引起的眩光的用途。反射光具有偏振光的特性，而偏光太阳镜被用于减少反射光。然而，在偏光太阳镜的情况下，存在可能无法根据情况调节透射率水平的缺点(专利文献1：韩国特许专利公开第2015-0037790号)。

发明内容

技术问题

本申请提供了具有快速的响应速度以及优异的偏振度和透射率可变特性的偏振可变元件。

技术方案

本申请涉及偏振可变元件。在本说明书中，偏振可变元件可以意指能够根据外部能量的施加例如根据是否施加电压来调节偏振度的元件。

偏振可变元件可以包括光致变色层和宾主液晶层。在下文中，宾主液晶层可以被称为GHLC层。GHLC层可以包含液晶和各向异性染料。GHLC层可以根据电压的施加在水平取向状态与垂直取向状态之间切换。

GHLC元件可以是电可变的，能够实现中间色调，并且具有响应速度快的特性。通过将光致变色元件应用于这样的GHLC元件，可以提供可变水平对于特定透射率是快速的并且用户可以调节透射率的可变水平的偏振可变元件。此外，通过使所应用的GHLC元件的偏振可变水平最大化，可以实现偏振度和透射率均可变的元件。

光致变色层和GHLC层可以彼此重叠并被包括在内。透射过光致变色层的光可以入射到GHLC层上，相反地，透射过GHLC层的光可以入射到光致变色层上。图1是示意性地示出如上所述彼此重叠的光致变色层100和GHLC层200的状态的图。这样的结构在本文中可以被称为混杂偏振可变元件。

在本说明书中，光致变色层可以意指具有通过光照射而着色或变色并且当移除光时恢复到原始颜色的特性的层。例如，光致变色层可以根据光照射改变透射率。光致变色层可以实现在未经光照射的状态下对380nm至780nm的波长的平均透射率相对高的状态(透明状态)，并且可以实现在经光照射的状态下对380nm至780nm的波长的平均透射率相对低的状态(暗状态)。

在一个实例中，光致变色层可以根据紫外线的照射改变透射率。紫外线可以为UVA区域中的紫外线。紫外线可以为在200nm至450nm，具体地300nm至380nm的波长范围内的紫外线。为了改变光致变色层的透射率，可能需要照射具有适当强度的紫外线。紫外线的强度可以例如在1mJ/cm²至200mJ/cm²的范围内，具体地，可以为10mJ/cm²或更大、30mJ/cm²或更大、50mJ/cm²或更大、70mJ/cm²或更大、90mJ/cm²或更大、110mJ/cm²或更大、130mJ/cm²或更大、或者150mJ/cm²或更大，并且可以为200mJ/cm²或更小。

光致变色层可以包含光致变色材料。当光致变色材料暴露于具有特定波长的光时，复合材料的键合状态改变，由此在产生具有不同吸收光谱或透射光谱的异构体的同时，材料的颜色可能改变。光致变色现象是化学物质通过吸收电磁辐射在两种形式之间的可逆转变。光致变色材料吸收在特定波长范围内的光以引起化学变化，从而改变吸收光谱或透射光谱。吸收光谱或透射光谱的变化可能根据光致变色材料而改变，但光照射(光吸收)前后的透射率或吸光度主要在300nm至800nm范围内的波长处改变。

在一个实例中，光致变色层可以满足方程式1。当光致变色层满足方程式1时，可以有利于实现具有优异的偏振度和透射率可变特性的偏振元件。

[方程式1]

A-B≥50％

在方程式1中，A为光致变色层在ΔTmax波长下进行紫外线照射之前的透射率(％)，B为光致变色层在ΔTmax波长下进行紫外线照射之后的透射率(％)，ΔTmax波长意指在光致变色层上进行紫外线照射之前与之后的透射率之差最大的点处的波长。

具体地，A-B值可以为55％或更大、或者60％或更大，并且A-B值的上限没有特别限制，但是可以为例如100％或更小、或者99％或更小。

ΔTmax波长可以根据光致变色材料而改变，但是例如，ΔTmax波长可以在300nm至800nm、380nm至780nm、400nm至700nm、或500nm至600nm的范围内。

光致变色材料可以包含有机染料分子。光致变色材料可以包括选自以下中的一种化合物或者两种或更多种化合物的混合物：例如螺吡喃化合物、螺

嗪化合物、俘精酸酐化合物、色烯化合物、萘并吡喃化合物、双咪唑化合物、偶氮苯化合物、三芳基甲烷化合物、茋化合物、氮杂茋化合物、硝酮化合物、醌化合物和二芳基乙烯化合物。作为光致变色材料，可以根据期望的着色或变色适当地选择和使用所述化合物。

偏振可变元件还可以包括设置在光致变色层的一侧上的基底。基底可以设置在光致变色层的面向宾主液晶层的相反侧上。基底的厚度可以例如在0.3T至1.0T的范围内。偏振可变元件还可以包括设置在光致变色层的另一侧上的基础层。光致变色层的另一侧可以意指与光致变色层的其上设置有基底的侧面相反的侧面。

在一个实例中，光致变色层可以直接涂覆在基底的一侧上而形成。在这种情况下，光致变色层可以接触基底的一侧(结构1)。图2示例性地示出了结构1的偏振元件。光致变色层100直接形成在基底101的一侧上。GHLC层200设置在第一电极膜201与第二电极膜202之间以形成GHLC单元，其中光致变色层100与第一电极膜201可以经由粘合剂300结合。如下所述，可以在第一电极膜和第二电极膜的面向GHLC层的侧面上分别形成第一配向膜和第二配向膜。

在另一个实例中，光致变色层可以直接涂覆在基础层的一侧上而形成，然后经由粘合剂附接至基底。在这种情况下，光致变色层的一侧可以接触基础层的一侧，而另一侧可以接触粘合剂的一侧(结构2)。图3示例性地示出了结构2的偏振元件。光致变色层100直接形成在基础层102的一侧上，其中基底101与光致变色层100可以经由粘合剂301结合。GHLC层200设置在第一电极膜201与第二电极膜202之间以形成GHLC单元，其中基础层102与第一电极膜201可以经由粘合剂302结合。如下所述，可以在第一电极膜和第二电极膜的面向GHLC层的侧面上分别形成第一配向膜和第二配向膜。

作为基础层或基底，可以使用包含以下的基础层或基底：TAC(三乙酰纤维素)；COP(环烯烃共聚物)，例如降冰片烯衍生物；PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))；PC(聚碳酸酯)；PE(聚乙烯)；PP(聚丙烯)；PVA(聚乙烯醇)；DAC(二乙酰纤维素)；Pac(聚丙烯酸酯)；PES(聚醚砜)；PEEK(聚醚醚酮)；PPS(聚苯砜)；PEI(聚醚酰亚胺)；PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)；PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；PI(聚酰亚胺)；PSF(聚砜)；PAR(聚芳酯)；或无定形氟树脂；等等，但不限于此。

在具有结构2的偏振可变元件中，基底可以包含例如聚碳酸酯，基础层可以包含例如TAC。TAC基础层可以具有阻挡UV波长的功能。在具有结构2的偏振元件的情况下，由于使光致变色层变色所需的UV可以到达光致变色层并且易受UV影响的二色性染料(包含在GHLC层中)被TAC基础层UV阻挡了，因此在确保耐久性方面可以是优选的。

在本说明书中，术语“GHLC层”可以意指各向异性染料可以根据液晶分子的排列而排列在一起以分别相对于各向异性染料的取向方向和垂直于取向方向的方向表现出各向异性光吸收特性的功能层。例如，各向异性染料是对光的吸收率随着偏振方向而变化的物质，其中如果对在长轴方向上偏振的光的吸收率大，则其可以被称作p型染料，而如果对在短轴方向上的偏振光的吸收率大，则其可以被称作n型染料。在一个实例中，当使用p型染料时，在染料的长轴方向上振动的偏振光可以被吸收，而在染料的短轴方向上振动的偏振光可能被较少地吸收而被透射。在下文中，除非另有说明，否则假定各向异性染料为p型染料。

GHLC层可以用作有源偏振器。在本说明书中，术语“有源偏振器”可以意指能够根据外部作用的施加来控制各向异性光吸收的功能元件。例如，GHLG层可以通过控制液晶化合物和各向异性染料的排列来控制对平行于各向异性染料的排列方向的方向上的偏振光和垂直方向上的偏振光的各向异性光吸收。由于液晶和各向异性染料的排列可以通过施加外部作用例如磁场或电场来控制，因此GHLC层可以根据外部作用的施加来控制各向异性光吸收。

液晶分子的类型和物理特性可以考虑本申请的目的适当地选择。

在一个实例中，液晶分子可以是向列型液晶或近晶型液晶。向列型液晶可以意指其中棒状液晶分子关于位置没有规则性但是平行于液晶分子的长轴方向排列的液晶，近晶型液晶可以意指其中棒状液晶分子规则地排列以形成层状结构并且在长轴方向上规则地平行配向的液晶。根据本申请的一个实例，可以使用向列型液晶作为液晶分子。

在一个实例中，液晶分子可以是非反应性液晶分子。非反应性液晶分子可以意指不具有可聚合基团的液晶分子。可聚合基团可以例示为丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰氧基、羧基、羟基、乙烯基或环氧基等，但不限于此，并且可以包括已知为可聚合基团的已知官能团。

液晶分子的折射率各向异性可以考虑目标物理特性例如偏振度或可变透射率特性适当地选择。在本说明书中，术语“折射率各向异性”可以意指液晶分子的非常折射率与寻常折射率之差。液晶分子的折射率各向异性可以为例如0.01至0.3。折射率各向异性可以为0.01或更大、0.05或更大、或者0.07或更大，并且可以为0.3或更小、0.2或更小、0.15或更小、或者0.13或更小。当液晶分子的折射率各向异性在以上范围内时，可以提供具有优异的偏振度或可变透射率特性的偏振元件。在一个实例中，液晶分子的折射率在以上范围内越低，可以提供具有越优异的透射率可变特性的偏振元件。

考虑到目标液晶单元的驱动方法，液晶分子的介电常数各向异性可以具有正介电常数各向异性或负介电常数各向异性。在本说明书中，术语“介电常数各向异性”可以意指液晶分子的非常介电常数(ε_e)与寻常介电常数(ε_o)之差。液晶分子的介电常数各向异性可以例如在±40以内、±30以内、±10以内、±7以内、±5以内或±3以内的范围内。当将液晶分子的介电常数各向异性控制在以上范围内时，在光调制元件的驱动效率方面可以是有利的。

各向异性染料可以作为客体材料包含在GHLC层中。各向异性染料可以用于例如根据主体材料(液晶分子)的取向来控制偏振元件的透射率。在本说明书中，术语“染料”可以意指能够强烈吸收和/或改变(deform)可见光区域内(例如400nm至700nm的波长范围内)的至少一部分或全部范围内的光的材料，以及术语“各向异性染料”可以意指能够各向异性地吸收可见光区域的至少一部分或全部范围内的光的材料。

作为各向异性染料，例如，可以选择和使用已知具有可以通过所谓的主宾效应根据液晶分子的取向状态而配向的特性的已知染料。这样的各向异性染料的实例包括所谓的偶氮染料、蒽醌染料、次甲基染料、偶氮甲碱染料、部花青染料、萘醌染料、四嗪染料、亚苯基染料、夸特锐烯(quaterrylene)染料、苯并噻二唑染料、二酮吡咯并吡咯染料、方酸菁染料或焦亚甲基(pyromethene)染料等，但是可适用于本申请的染料不限于此。作为各向异性染料，例如，可以使用黑色染料。这样的染料是已知为例如偶氮染料或蒽醌染料等，但不限于此。

作为各向异性染料，可以使用二色性比(即，通过将对与各向异性染料的长轴方向平行的偏振光的吸收除以对与垂直于长轴方向的方向平行的偏振光的吸收而获得的值)为5或更大、6或更大、或者7或更大的染料。染料可以在可见光区域的波长范围内(例如在约380nm至700nm或约400nm至700nm的波长范围内)的至少一部分波长或任一波长下满足所述二色性比。二色性比的上限可以为例如20或更小、18或更小、16或更小、或者14或更小左右。

GHLC层中的各向异性染料的含量可以考虑本申请的目的适当地选择。例如，GHLC层中的各向异性染料的含量可以为0.1重量％或更大、0.25重量％或更大、0.5重量％或更大、0.75重量％或更大、1重量％或更大、1.25重量％或更大、或者1.5重量％或更大。GHLC层中的各向异性染料的含量的上限可以为例如5.0重量％或更小、4.0重量％或更小、3.0重量％或更小、2.75重量％或更小、2.5重量％或更小、2.25重量％或更小、2.0重量％或更小、1.75重量％或更小、或者1.5重量％或更小。当GHLC层中的各向异性染料的含量满足以上范围时，可以提供具有优异的可变透射率或偏振度特性的偏振元件。

在GHLC层中，液晶分子和各向异性染料的总重量可以为例如约60重量％或更大、65重量％或更大、70重量％或更大、75重量％或更大、80重量％或更大、85重量％或更大、90重量％或更大、或者95重量％或更大，并且在另一个实例中，其可以小于约100重量％，为98重量％或更小或者96重量％或更小。

GHLC层可以根据是否施加电压来切换取向状态。GHLC层可以根据电压的施加在水平取向状态与垂直取向状态之间切换。电压可以在垂直于GHLC层的方向上施加。在一个实例中，GHLC层在不施加电压时可以以垂直取向状态存在，而在施加电压时可以以水平取向状态存在。这样的液晶单元可以被称为VA(垂直配向)模式液晶单元。在另一个实例中，GHLC层在不施加电压时可以以水平取向存在，而在施加电压时可以以垂直取向存在。这样的液晶单元可以被称为ECB(electrically controlled birefringence，电控双折射)模式液晶单元。

垂直取向的GHLC层中的液晶分子可以以光轴相对于液晶层的平面垂直排列的状态存在。例如，液晶分子的光轴相对于GHLC层的平面可以形成在约70度至90度、75度至90度、80度至90度或85度至90度的范围内的角度或者约90度的角度。垂直取向的GHLC层中的多个液晶分子的光轴可以彼此平行并且可以形成在例如0度至10度或0度至5度的范围内的角度或者约0度的角度。

水平取向的GHLC层中的液晶分子可以以光轴相对于液晶层的平面水平排列的状态存在。例如，液晶分子的光轴相对于GHLC层的平面可以形成在约0度至20度、0度至15度、0度至10度、或0度至5度的范围内的角度或者约0度的角度。水平取向的GHLC层中的液晶分子的光轴可以彼此平行并且可以形成例如在0度至10度、0度至5度的范围内的角度或者约0度的角度。

GHLC层的厚度可以考虑本申请的目的适当地选择。GHLC层的厚度可以为例如约0.01μm或更大、0.1μm或更大、1μm或更大、2μm或更大、3μm或更大、4μm或更大、5μm或更大、6μm或更大、7μm或更大、8μm或更大、9μm或更大、或者10μm或更大。GHLC层的厚度的上限可以为例如约30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、或者15μm或更小。当GHLC层的厚度满足以上范围时，可以提供具有优异的透射率可变特性的偏振可变元件。

偏振可变元件可以包括在GHLC层的两侧上的第一配向膜和第二配向膜。第一配向膜和/或第二配向膜可以为垂直配向膜或水平配向膜。

在一个实例中，当GHLC单元以VA模式驱动时，第一配向膜和第二配向膜可以各自为垂直配向膜。在另一个实例中，当GHLC单元以ECB模式驱动时，第一配向膜和第二配向膜可以各自为水平配向膜。

偏振可变元件可以通过根据是否施加电压调节GHLC层的取向状态来调节透射率或偏振度。GHLC层的取向状态可以通过配向膜的预倾斜来调节。

在本说明书中，预倾斜可以具有角度和方向。预倾斜角可以被称为极角，预倾斜方向也可以被称为方位角。

预倾斜角可以意指液晶分子的光轴相对于配向膜的水平平面形成的角度。在一个实例中，垂直配向膜的预倾斜角可以为约70度至90度、75度至90度、80度至90度、或85度至90度。在一个实例中，水平配向膜的预倾斜角可以为约0度至20度、0度至15度、0度至10度、或0度至5度。

预倾斜方向可以意指液晶分子的光轴投影在配向膜的水平平面上的方向。预倾斜方向可以为由投影方向与GHLC层的水平轴(WA)形成的角度。在本说明书中，GHLC层的水平轴(WA)可以意指与GHLC层的长轴方向平行的方向，或者当将偏振可变元件应用于眼部佩戴物或显示装置例如TV时，与连接佩戴眼部佩戴物的观察者或观察显示装置的观察者的双眼的线平行的方向。

第一配向膜和第二配向膜的预倾斜方向可以考虑GHLC层的取向适当地调节。在一个实例中，当不施加电压时，第一配向膜和第二配向膜的预倾斜方向对于垂直取向或水平取向可以彼此平行。当第一配向膜和第二配向膜的预倾斜方向彼此平行时，第一配向膜和第二配向膜的预倾斜方向可以彼此反平行，例如，可以彼此形成170度至190度、175度至185度，优选180度。

配向膜可以没有特别限制地选择和使用，只要其相对于相邻的液晶层具有取向能力即可。作为配向膜，例如，可以使用接触型配向膜例如摩擦配向膜，或者已知通过包含光配向膜化合物而能够通过非接触法例如照射线性偏振光来表现出取向特性的光配向膜。

已知调节摩擦配向膜或光配向膜的预倾斜方向和预倾斜角。在摩擦配向膜的情况下，预倾斜方向可以与摩擦方向平行，预倾斜角可以通过控制摩擦条件(例如，摩擦时的压力条件、摩擦强度等)来实现。在光配向膜的情况下，预倾斜方向可以通过待照射的偏振光的方向等来控制，预倾斜角可以通过光照射的角度、光照射的强度等来控制。

在一个实例中，第一配向膜和第二配向膜可以各自为摩擦配向膜。由第一配向膜和第二配向膜的取向轴形成的角度可以为10度或更小。当将第一配向膜和第二配向膜的摩擦方向设置为彼此平行时，第一配向膜和第二配向膜的摩擦方向可以彼此反平行，例如，可以彼此形成170度至190度、175度至185度，优选180度。摩擦方向可以通过测量预倾斜角来确定，并且由于液晶通常沿着摩擦方向平置并且同时产生预倾斜角，因此可以通过测量预倾斜角来测量摩擦方向。

偏振可变元件还可以包括在GHLC层的两侧上的第一电极膜和第二电极膜。当偏振可变元件包括在GHLC层的两侧上的第一配向膜和第二配向膜时，第一电极膜和第二电极膜可以存在于第一配向膜和第二配向膜的外侧。

第一电极膜和第二电极膜可以各自包括基础层和在基础层上的电极层。

作为基础层，可以没有特别限制地使用已知的材料。例如，可以使用玻璃基材、有机硅基材或塑料膜基材。基材可以为光学各向同性基材或具有相位差值的光学各向异性基材。如果需要，基础层中也可以存在金、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。

作为塑料膜基材，可以使用包含以下的膜基材：TAC(三乙酰纤维素)；COP(环烯烃共聚物)，例如降冰片烯衍生物；PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))；PC(聚碳酸酯)；PE(聚乙烯)；PP(聚丙烯)；PVA(聚乙烯醇)；DAC(二乙酰纤维素)；Pac(聚丙烯酸酯)；PES(聚醚砜)；PEEK(聚醚醚酮)；PPS(聚苯砜)；PEI(聚醚酰亚胺)；PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)；PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；PI(聚酰亚胺)；PSF(聚砜)；PAR(聚芳酯)；或无定形氟树脂；等等，但不限于此。

电极层可以向GHLC层施加电场使得GHLC层中的液晶分子的配向状态可以切换。电极层可以通过沉积导电聚合物、导电金属、导电纳米线或金属氧化物(例如ITO(氧化铟锡))等来形成。电极层可以形成为具有透明性。在该领域中，能够形成透明电极层的各种材料和方法是已知的，并且这些方法都可以应用。如果需要，也可以使形成在基底的表面上的电极层适当地图案化。

偏振可变元件还可以包括抗反射层。抗反射层可以设置在GHLC层的一侧上，例如，抗反射层可以设置在GHLC层的其上设置有光致变色层的侧面的相反侧面上。抗反射层可以经由粘合剂附接至GHLC层。当第一电极膜和第二电极膜设置在GHLC层的两侧上时，抗反射层可以经由粘合剂附接至第二电极膜。

作为抗反射层，可以考虑本申请的目的使用已知的抗反射层，例如，可以使用丙烯酸酯层。抗反射层的厚度可以为例如200nm或更小或者100nm或更小。

偏振可变元件可以具有优异的偏振可变特性。由于户外活动期间被道路表面或水表面反射的光具有偏振分量，因此本申请的偏振可变元件在户外活动期间阻挡偏振源时可以是有效的。

偏振可变元件可以在偏振度在45％至95％、55％至95％、65％至95％、75％至95％、或85％至95％的范围内的偏振状态与偏振度为0％至10％的非偏振状态之间切换。非偏振状态下的偏振度的下限可以为例如大于0％，并且上限可以为例如9％或更小、8％或更小、7％或更小、6％或更小、或者5％或更小。

当偏振可变元件处于偏振状态时，光致变色层可以处于被光照射的状态，并且GHLC层可以处于水平取向状态。偏振状态下的光致变色层的透射率可以为60％或更小。偏振状态下的光致变色层的透射率下限可以大于0％、为1％或更大、或者10％或更大。

当偏振可变元件处于非偏振状态时，光致变色层可以处于不被光照射的状态并且GHLC层可以处于垂直取向状态。非偏振状态下的光致变色层的透射率可以为80％或更大。非偏振状态下的光致变色层的透射率上限可以为100％或更小、或者小于100％。

偏振可变元件还可以在偏振状态和非偏振状态下具有优异的透射率可变特性。偏振可变元件在偏振状态下的透射率可以为15％或更小、或者10％或更小。偏振可变元件在非偏振状态下的透射率可以为35％或更大、40％或更大、45％或更大、50％或更大、55％或更大、或者60％或更大。

偏振可变元件通过光致变色层和GHLC层的混杂结构可以具有如上优异的偏振度和透射率可变特性。

偏振可变元件在偏振状态和非偏振状态中的每一者下的雾度可以为10％或更小、8％或更小、6％或更小、或者4％或更小。因此，偏振可变元件可以在透明状态下改变偏振度和透射率。此外，光致变色层和GHLC层在偏振状态和非偏振状态中的每一者下也可以具有在以上范围内的雾度。

偏振可变元件可以应用于各种应用，包括需要透射率可变特性的各种建筑或车辆材料，或者眼部佩戴物例如用于增强现实体验或运动的护目镜、太阳镜、或者头盔。

有益效果

本申请的偏振可变元件具有快速的响应速度以及优异的偏振度和透射率可变特性。这样的偏振可变元件可以应用于各种应用，包括需要透射率可变特性的各种建筑或车辆材料，或者眼部佩戴物例如用于增强现实体验或运动的护目镜、太阳镜、或者头盔。

附图说明

图1示例性地示出了本申请中的偏振可变元件的结构。

图2示例性地示出了本申请中的偏振可变元件的结构。

图3示例性地示出了本申请中的偏振可变元件的结构。

图4示出了光致变色层的透射光谱。

具体实施方式

在下文中，将通过根据本申请的实施例和不根据本申请的比较例来详细描述本申请，但是本申请的范围不受以下实施例限制。

测量例1.透射率和雾度的测量

雾度和透射率根据ASTM D1003标准使用雾度计(NDH-5000SP)来测量。具体地，光透射过测量对象并入射到积分球中，在这个过程中，光被分成漫射光(DT，其意指所有漫射光和发射光的总和)和平行光(PT，其意指排除漫射光的正面方向出口光)，并且这些光聚焦在积分球中的光接收元件上，从而可以通过聚焦光来测量雾度。通过以上过程得到的总透射光(TT)为漫射光(DT)和平行光(PT)的总和(DT+PT)，其中雾度可以被定义为漫射光占总透射光的百分比(雾度(％)＝100×DT/TT)。在以下测试例中，总透射率意指总透射光(TT)。

测量例2.偏振度的测量

使用紫外-可见光分光仪(V-7100，JASCO)测量对550nm的波长的偏振度。偏振度(P)为根据以下方程式A计算的值。

[方程式A]

偏振度(P)(％)＝{(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}^1/2×100

在方程式A中，Tp为偏振元件的最大透射率，Tc为偏振元件的最小透射率。在方程式A中，最大透射率(Tp)是在两个偏振元件重叠的状态下当在对各角度扫描重叠状态使得各偏振元件的光吸收轴形成0度至360度范围内的角度的同时测量透射率时，示出最大值的时间点处的透射率，最小透射率(Tc)是在示出最小值的时间点处的透射率。上述透射率(Tc、Tp)是对约550nm的光测量的值。

实施例1.偏振可变元件(A)

VA模式GHLC单元(A)

制备其中在PC(聚碳酸酯聚合物)膜上形成有ITO(氧化铟锡)层的基础膜(来自Tejin的产品)。通过棒涂在基础膜的ITO层侧上涂覆垂直配向膜(SE-5661，来自Nissan的产品)，然后在120℃的温度下煅烧1小时以获得厚度为300nm的配向膜。使用摩擦布在一个方向上对配向膜进行摩擦以制备第一基底。

在与第一基底相同的膜的ITO层上，以250μm的间隔布置高度为9μm且直径为15μm的柱状间隔物。接着，以与第一基底相同的方式形成垂直配向膜，然后使用摩擦布在一个方向上进行摩擦以制备第二基底。

作为GHLC组合物，使用包含各向异性染料和具有0.13的折射率各向异性(Δn)和负介电常数各向异性的液晶的组合物(MAT-16-568，Merck)。

用密封分配器在第二基底的配向膜表面上的边缘处绘涂密封剂。在将GHLC组合物施加在第二基底的配向膜上之后，层合第一基底以生产液晶单元。此时，进行层合使得第一基底的配向膜的摩擦方向与第二基底的配向膜的摩擦方向反平行。所生产的液晶单元是单元间隙为9μm的VA模式液晶单元。将抗反射层经由OCA(LGC，V310)附接至VA模式液晶单元中的第二基底的一侧。

光致变色层

制备在厚度为0.8T的PC板上涂覆有光致变色材料层的产品(ORDINA的眼镜片部件，来自OGK的产品)。图4示出了光致变色层的透射光谱。如图4所示，光致变色层在未照射UV时在可见光区域中表现出高的透射率，而在照射UV时在预定波长区域中具有较低的透射率。

将VA模式GHLC单元(A)和光致变色层经由OCA(LGC，V310)粘合剂附接。此时，将光致变色层和VA模式GHLC单元(A)的第一电极膜附接以彼此接触。

实施例2.偏振可变元件(B)

以与实施例1的VA模式GHLC单元(A)相同的方式生产VA模式GHLC单元(B)，不同之处在于单元间隙变为15μm。将VA模式GHLC单元(B)和实施例1中使用的光致变色层经由OCA(LGC，V310)粘合剂附接。此时，将光致变色层和VA模式GHLC单元(B)的第一电极膜附接以彼此接触。

实施例3.偏振可变元件(C)

以与实施例1的VA模式GHLC单元(A)相同的方式生产VA模式GHLC单元(C)，不同之处在于单元间隙变为15μm，并且使用包含1重量％的各向异性染料(X12，BASF)和液晶(LC_ZGS8017，JNC)的组合物作为GHLC组合物。将VA模式GHLC单元(C)和实施例1中使用的光致变色层经由OCA(LGC，V310)粘合剂附接。此时，将光致变色层和VA模式GHLC单元(C)的第一电极膜附接以彼此接触。

实施例4.偏振可变元件(D)

ECB模式GHLC单元(D)

制备在PC(聚碳酸酯聚合物)膜上形成有ITO(氧化铟锡)层的基础膜(来自Tejin的产品)。通过棒涂在基础膜的ITO层侧上涂覆水平配向膜(SE-7492，来自Nissan的产品)，然后在120℃的温度下煅烧1小时以获得厚度为300nm的配向膜。使用摩擦布在一个方向上对配向膜进行摩擦以制备第一基底。

在与第一基底相同的膜的ITO层上，以250μm的间隔布置高度为9μm且直径为15μm的柱状间隔物。接着，以与第一基底相同的方式形成水平配向膜，然后使用摩擦布在一个方向上进行摩擦以制备第二基底。

作为GHLC组合物，使用包含1重量％的各向异性染料(X12，BASF)和液晶(HPC2180，HCCH)的组合物。

用密封分配器在第二基底的配向膜表面上的边缘处绘涂密封剂。在将GHLC组合物施加在第二基底的配向膜上之后，层合第一基底以生产液晶单元。此时，进行层合使得第一基底的配向膜的摩擦方向与第二基底的配向膜的摩擦方向反平行。所生产的液晶单元是单元间隙为9μm的ECB模式液晶单元。将抗反射层经由OCA(LGC，V310)附接至ECB模式液晶单元中的第二基底的一侧。

将ECB模式GHLC单元(D)和实施例1中使用的光致变色层经由OCA(LGC，V310)粘合剂附接。此时，将光致变色层和ECB模式GHLC单元(D)的第一电极膜附接以彼此接触。

比较例1.VA模式GHLC单元(A)

制备实施例1中生产的VA模式GHLC单元(A)作为比较例1。

比较例2.VA模式GHLC单元(B)

制备实施例2中生产的VA模式GHLC单元(B)作为比较例2。

比较例3.VA模式GHLC单元(C)

制备实施例3中生产的VA模式GHLC单元(C)作为比较例3。

比较例4.ECB模式GHLC单元(D)

制备实施例4中生产的ECB模式GHLC单元(D)作为比较例4。

比较例5.STN模式GHLC单元(E)

在与第一基底相同的膜的ITO层上，以250μm的间隔布置高度为6μm且直径为15μm的柱状间隔物。接着，以与第一基底相同的方式形成水平配向膜，然后使用摩擦布在一个方向上进行摩擦以制备第二基底。

作为GHLC组合物，使用包含各向异性染料(Merck)和具有0.1的折射率各向异性(Δn)和正介电常数各向异性的液晶(MDA-17-595，Merck)的GHLC组合物中添加有0.519重量％的手性掺杂剂(S811，Merck)的液晶组合物。

用密封分配器在第二基底的配向膜表面上的边缘处绘涂密封剂。在将GHLC组合物施加在第二基底的配向膜上之后，层合第一基底以生产液晶单元。此时，进行层合使得第一基底的配向膜的摩擦方向与第二基底的配向膜的摩擦方向反平行。所生产的液晶单元是单元间隙为6μm的360度STN模式液晶单元。将抗反射层经由OCA(LGC，V310)附接至STN模式液晶单元中的第二基底的一侧。

比较例6.光致变色层

制备实施例1中使用的光致变色层作为比较例6。

比较例7.偏振可变元件(E)

将比较例5的STN模式GHLC单元(E)和实施例1中使用的光致变色层经由OCA(LGC，V310)粘合剂附接。此时，将光致变色层和STN模式GHLC单元(E)的第一电极膜附接以彼此接触。

评估例1.电光特性的评估

对比较例1至7和实施例1至4的电光特性进行评估，并且结果描述于下表1至5中。

对于比较例1至5的GHLC单元，测量根据电压施加的透射率、雾度和偏振度。具体地，在将AC电源连接至第一ITO层和第二ITO层并驱动时，测量根据是否施加电压的透射率、雾度和偏振度，并且结果描述于下表1至5中。

对于比较例6的光致变色元件，测量根据UVA(300nm至380nm的波长)的照射能量的透射率和雾度，并且结果描述于下表6中。

对于比较例7和实施例1至4的偏振可变元件，测量根据施加至GHLC单元的电压和对光致变色层照射150mJ/cm²的UVA的透射率、雾度和偏振度，并且结果描述于下表7至11中。

透射率和雾度使用雾度计(NDH5000SP，由Secos制造)来测量。透射率和雾度是对波长为380nm至780nm的光的平均透射率。

在下表1至5和7至11中，响应时间通过光电二极管测量，归一化，并通过转换对应于10％至90％的透射率的过渡部分的时间来测量。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

[表9]

[表10]

[表11]

[附图标记说明]

101：基底

100：光致变色层

102：基础层

300、301、302：粘合剂层

200：GHLC层

201：第一电极膜

202：第二电极膜