可光配向的物体的制作方法

文档序号:9712834阅读:638来源:国知局
可光配向的物体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有光配向性能的物体以及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近来,光配向已经成功地被引进到如下的大规模生产中:液晶显示器(IXD)以及用 于各种应用的各向异性光学薄膜,比如3D-转换薄膜、又名薄膜图案化延迟器,其用于被动 的3D电视以及监视器。在以上各个应用中,薄的光配向层用于使液晶配向。如果液晶板内部 使用光配向层以使可开关控制液晶配向,则由于与施加电场相互作用而开关,该液晶材料 必须每次都重新配向,因此该光配向层在显示期间必须保持配向性能。在光学薄膜各向异 性的情况下,该液晶在经光配向层配向之后使该液晶交联。例如,具体的实施方案公开在美 国专利US 6 717 644中。在光学薄膜各向异性的情况下,该液晶在经光配向层配向之后使 该液晶交联。
[0003] 与经过刷表面的液晶常规配向相比,该光配向技术具有许多优势,比如高重现性、 配向图案化以及适用于卷对卷制备。另外,由于在光配向层中产生配向的光可以随表面调 整而调整,光配向可以应用在诸如透镜之类的曲面上,对于大部分其它的配向方法而言,则 不是这种情况。在光配向技术的目前工艺水平中,将光配向材料的薄层施加到诸如玻璃片 或者塑料箱之类的基材。由于配向信息经过配向层的表面转送,它的厚度是次要的以及元 件制造厂商选择较小的厚度以降低材料成本。在目前工艺水平中光配向层的典型厚度是约 100nm或者更小。这尤其用于LCD配向层应用的情况,其中较厚层的缺点在于它们导致用于 开关该LCD的有效阈电压的增大。
[0004] 只要该基材是扁平的或者略微曲面的,就存在可用于均匀施加该光配向层的不同 标准涂布技术。然而,如果光配向层必须涂布至包含较小结构,例如微观结构,例如诸如微 透镜或者微棱柱、或者诸如矩形结构之类显示形状不连续改变的结构的基材,则薄均匀层 的涂布是更复杂的以及取决于具体应用,甚至可能是无法实现的。
[0005] 目前光配向技术工艺水平另外的不足在于用作需要配向材料的载体的基材、比如 液晶,首先需要涂布薄光配向层,这增加成本以及制备时间以及使产率降低。

【发明内容】

[0006] 本发明目标是提供解决方案,其克服光配向技术目前工艺水平的上述缺点。
[0007] 本发明包括可光配向物体的制备方法。本发明还提供制备可光配向物体的组合 物。此外,本发明提供可光配向物体以及包括上述物体的器件的各种实施方案。
[0008] 在根据本发明所述方法中,从包含可光配向材料的原料组合物制备物体。本发明 方法与目前光配向技术工艺水平不同之处在于该物体本身是可光配向的以及不需要薄光 配向层的额外沉积。这样的好处在于涂布步骤减少,这使产率增加。
[0009] 因此,本发明制备可光配向物体方法包括如下步骤:
[0010] -提供原料组合物,其包含可光配向材料
[0011] -由该原料组合物产生物体。
[0012] 该原料组合物组成可以是单独的该可光配向材料或者它可以包含另外的物质。优 选,该原料组合物包含至少一种可光配向材料和至少一种另外的物质,其中选择该原料使 得在从该组合物所制备的物体中可以存在相分离,以致在该物体至少一个表面处至少一类 可光配向材料的浓度比在物体本体中要高。
[0013] 本申请所指物体可以具有任何形式或者形状。例如,该物体可以是具有复杂表面 的物体。在优选实施方案中,该物体是韧性薄片。在另一优选的实施方案中,该物体包含地 貌表面结构(topographical surface structures),比如类似微透镜或者微棱柱的微观结 构、或者诸如矩形结构之类的显示出突变形状的结构。
[0014] 该物体通过任何合适的方法产生,如可以是挤出、浇铸、模塑、2D-或者3D-印刷或 者涂布。
【附图说明】
[0015] 本发明通过附图进一步举例说明。要强调的是各特征不必按比例描绘。
[0016] 附图1描绘光配向技术领域目前水平的实施例,其中将薄光配向层施加到载体。
[0017] 附图2显示应用,其中具有表面结构的可光配向物体已经用于使顶部上的从属材 料配向。
[0018] 附图3显示液晶盒,其中液晶被两个光配向的物体配向。
[0019] 附图4图解说明产生具有表面结构的可光配向物体的实例。
[0020] 附图5图解说明通过印记产生具有表面结构的可光配向物体的方法。
[0021] 图6显示使用具有表面结构的光配向物体产生光学各向异性质透镜的方法。
[0022] 发明详述
[0023] 依照本发明的第一方面所述,本发明提供制备可光配向物体的方法。
[0024] 本申请上下文中可光配向物体意指物体,其包含可光配向材料。
[0025] 本发明制备可光配向物体的方法包括如下步骤:
[0026] -提供包含可光配向材料的原料组合物 [0027]-由该原料组合物产生物体。
[0028] 根据本发明所述的物体可以具有任何形式。例如,物体可以具有的形式为球形、立 方体、圆柱、管、套筒、薄片、透镜、椭圆体、长方体、圆环、锥体、楔形物、棱锥形或者棱柱。物 体可以是扁平的或者弯曲的、坚硬的或者柔韧性的。虽然上述物体实例仅是基本的几何形 式,选择其以举例说明范围,但是该术语"物体"应该包括任何其它的物体,其可以具有更为 复杂的形状以及表面。
[0029] 该物体可以是例如自立的薄膜。自立的薄膜可以直接制备,例如通过挤出,或者由 该原料组合物制造的物体可以作为在载体上的薄膜产生,其在另一步中脱离该载体。
[0030] 为表征根据本发明所述物体的尺寸,该物体厚度应该解释为沿该物体厚度方向的 最大厚度。该厚度方向应该为该物体最小尺寸的方向。例如,在薄片情况下,该厚度方向为 垂直于该薄片表面。在该物体沿该厚度方向具有地貌表面结构情况下,该厚度应该测量直 到该结构顶部,这如在图2中物体11的厚度d所示。
[0031 ]根据本发明所述的物体厚度大于200nm。优选,物体厚度大于500nm,更优选大于2μ m以及最优选大于ΙΟμπι。就一些应用而言,例如,如果该物体在它制备期间或者之后不想要 在载体上,则该物体厚度优选大于50μηι,更优选大于200μηι以及最优选大于1mm。
[0032] 本申请上下文中,〃可光配向材料〃是一旦暴露于配向光就诱导各向异性性能的材 料。类似地,"可光配向物体"是一旦暴露于配向光就诱导各向异性性能的物体。另外,该术 语〃光配向材料〃以及〃光配向物体〃用于指通过暴露于配向光而已经配向的光配向材料以 及光配向物体。
[0033] 本发明上下文中,该术语〃配向光〃意指光,其可以在可光配向材料中诱导各向异 性以及其至少部分线性或者椭圆偏振的和/或是从倾斜方向入射到可光配向材料的表面。 优选,该配向光是线性偏振的,其偏振程度大于5:1。该配向光的波长、强度以及能量的选择 取决于该可光配向材料的感光灵敏度。一般,该波长处于UV-A、UV_B和/或UV-C范围内或者 在可见光范围内。优选,该配向光包含波长小于450nm的光。更优选该配向光包含波长小于 420nm的光。
[0034] 如果该配向光是线性偏振的,则该配向光的偏振面意指由该配向光的传播方向以 及偏振方向所定义的平面。在该配向光是椭圆偏振的情况中,该配向光的偏振面意指由该 光的传播方向以及由该偏振椭圆的长轴所定义的平面。
[0035]该术语"各向异性的"以及"各向异性"例如可以指光学吸收、双折射、导电性、分子 配向、对于其它材料、例如液晶的配向性能,或者机械性能,比如弹性模量。本申请上下文中 该术语"配向方向"应该指各向异性性能的对称轴。
[0036] 由包含可光配向材料的原料组合物产生物体可以通过任何合适的方法实现,比如 铸塑、包括注射成型以及加压模塑、或者挤出在内的模塑、2D-或者3D-印刷以及涂布。合适 的涂布法有,例如旋涂、刮涂、刮刀涂布、接触混涂、流延涂布、槽孔涂布、压光涂布、1?压涂 布、浸渍、刷涂、用棒材流延(castingwith a bar)、滚涂、流动-涂布、线涂(wire coating)、 喷涂、浸涂、旋状涂布、级联涂、帘涂、气刀刮涂、间隙涂层、旋转筛、逆辊涂布、凹版涂布、计 量杆(Meyer bar)涂布、槽模(挤出)涂布、热熔性涂布、辊涂、柔版涂布。合适的印刷方法包 括:丝网印刷、凸版印刷比如橡皮版印刷、喷墨式印刷、凹版印刷比如直接照相凹版印刷或 者平凹版印刷、石印比如胶印、或者刻版印刷如丝网印刷。
[0037] 可以通过将包含该可光配向材料的原料组合物沉积在载体上制备该物体,该载体 可以是扁平的或者是任何形式的模具。
[0038] 该载体可以是坚硬的或者柔韧性的。原则上它可以由任何材料组成。优选,该载体 包括塑料、玻璃或者金属或者是硅片。如果该载体是柔韧性的,优选该载体是塑料或者金属 薄片。优选,在其上沉积该原料组合物的该载体表面具有地貌表面结构。地貌表面结构是, 例如透镜、比如菲涅耳以及双面凸透镜以及透镜阵列,包括微透镜在内;棱柱、包括微棱镜 在内;格栅以及带有矩形或者三角形横截面的结构。该结构可以循环的或者非循环的。
[0039] 在包含可光配向材料的原料组合物沉积期间,该载体可以移动。例如,该原料组合 物的物体可以在连续辊中通过辊压工艺通过将原料组合物沉积在移动的柔韧性薄片上而 产生,该柔韧性薄片优选是塑料或者金属的。所得到的薄膜可连同该载体薄片一起卷绕在 辊上或者该物体可以脱离载体以及然后作为自立、不带该载体的薄膜卷绕。
[0040] 固定横截面轮廓的可光配向物体可以产生通过挤出方法产生,而不是将该原料组 合物沉积在载体上。通过挤出产生的物体可以是,例如扁平的或者管状膜。该物体在长度方 向切断或者在辊上卷绕。
[0041 ]本发明的优选方法还包括在该可光配向物体中产生表面结构的步骤。典型的结构 是,例如透镜、比如菲涅耳以及双面凸透镜以及透镜阵列,包括微透镜在内;棱柱、包括微棱 镜在内;格栅以及带有矩形或者三角形横截面的结构。如上所述作例证的结构应该也包括 反相结构剖面,如果该结构需要复制进入另一材料之内,则尤其要应用该反相结构剖面。该 结构可以循环的或者非循环的。术语结构元件应该指可以表征该结构的最小结构元件。例 如,如果该结构包含微透镜、比如微透镜阵列,那么该结构元件是微透镜。在循环结构的情 况下,该结构元件是周期性重复的单元。该结构元件的方位尺寸(azimuthal dimension)可 以覆盖的范围为l〇〇nm直到该物体的尺寸。优选,根据本发明所述结构元件的最小宽度大于 500nm,更优选大于5μηι以及最优选大于50μηι。该结构深度可以是10nm至若干厘米。优选,该 结构深度大于l〇〇nm,更优选大于Ιμπι以及最优选大于ΙΟμπι。
[0042] 在本发明产生具有表面结构的可光配向物
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