[发明专利]在液晶聚合物材料上产生取向的方法

说明书

本发明涉及一种制造光学元件的方法，该光学元件包括包含各向异性光学功能和取向能力的层。所述层由包含可聚合液晶和一种或多种可光定向物质的组合物形成。通过暴露于线偏振光实现在层上面的取向。

技术领域

本发明涉及在包含液晶聚合物材料的材料表面上产生取向的方法，以及使用这些方法制造的层结构。

背景技术

近几年来，光取向已被成功地引入大规模生产液晶显示器(LCD)和用于各种应用的光学相位差膜，例如用于被动式3D电视和显示屏的3D转换器膜(也称为膜图案化延迟器)。

与通过刷面的常规液晶取向相比，光取向技术具有许多优点，例如高再现性、高取向图案化及连续卷动制造的高适用性。另外，可将光取向施加在诸如透镜的曲面上，这是因为在光取向层中产生取向的光可伴随表面调节，而大多数可替代取向方法并不是这样。

在光取向技术的现有技术中，将光取向材料的薄层施加到基板，例如玻璃板或塑料箔上。

在光学相位差膜的情况下，将液晶单体施加在光取向层的表面。在光取向层的取向信息转移到液晶单体后，单体被聚合和/或交联以固化液晶材料。聚合和/或交联的液晶单体也称为液晶聚合物(LCP)。

US717,644B2公开了具有各个光轴方向的LCP层的堆叠。通过诸如光取向层的取向层排列每个LCP层。因此，LCP层的堆叠中的总层数为该LCP层数的至少两倍。例如，可用具有各个光轴方向的LCP层的堆叠来产生干涉式彩色滤光片，例如Solc滤光片。

US7,364,671B2公开了一种组合物,其包含可交联液晶和可光定向物质。此外，它公开了通过组合物中包含的可光定向物质的光取向产生可交联液晶定向的方法。随后，通过暴露于UV光使液晶交联。因此，由于使用上述组合物不需要额外的取向层，因此只需要涂布一层。由于层中的定向LCP，表面具有对液晶的取向能力。因此，可将这些层用作例如LCD中的取向层，并且由于层中的取向LCP，它们同时提供了光学延迟。然而，被转移到相邻液晶材料的方向与由该组合物制成的层表面处的液晶材料的方向相同。即使将第二层的上述组合物施加在第一层的表面上，使得可用不同偏振方向的照射光来直接光排列第二层中的物质，仍会有来自第一层的取向力，其与照射光诱导的定向相竞争，且其几乎无法被消灭。在两层之间施加等向层(如上面提到的US 6,717,644B2所建议)将使两层液晶组合物层的取向解耦，但将再添加一层，这是不想要的。

在US 8,054,411B2中，将一层如上所述的材料组合物施加到具有取向能力的表面上。以跟不包含光取向物质的普通液晶材料相同的方式，根据表面的取向方向来排列组合物的液晶分子。然后从取向表面的对侧进行光取向，该取向表面具有偏振方向的线偏振光，该偏振方向能够在材料组合物层中诱导出不同于该取向表面的定向方向的取向方向。因为两种不同的取向力在液晶材料中诱导出不同的定向方向，且因为条件经选择以允许再定向，所以层中的液晶材料开始扭曲。随后，通过暴露于UV光使层中的液晶分子交联，以固化扭曲结构。已暴露于线偏振光的交联层的自由表面可以与上述相同的方式用作另一液晶层(例如LCP层)的取向表面。然而，以该材料组合物的交联层表面处的液晶分子相同的方向来排列额外层中的液晶分子。

期望具有允许减少堆叠LCP层所需层数的方法和材料，使得一层LCP层中的指向矢(定义为平行于液晶分子的平均方向的方向)不影响相邻LCP层中的指向矢。这种任务的解决方案将降低堆叠LCP层的生产复杂性，并同时降低生产成本。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种方法和相关材料，以简化含有复杂堆叠的LCP层的器件的生产。本发明的另一目的是提供可用上述方法和材料所生产的器件。