在液晶聚合物材料上产生取向的方法与流程

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us6,717,644b2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us8,054,411b2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。

在根据本发明的方法中，至少一层含lcp的层形成由一种组合物形成，所述组合物包含可聚合液晶和一种或多种可光定向物质。可使用任何类型的取向处理来将可聚合液晶材料定向在期望的方向和/或构型。与通过暴露于取向光而改变组合物中的可聚合液晶的定向的上述现有技术中已知的方法不同，本发明的方法在暴露于取向光时避免改变已经建立的液晶材料的定向。因此，通过暴露于取向光而在上述层的表面产生取向，使得至少在表面的一个区域中的取向方向不同于在所述至少一个区域中所述层的上表面的正下方的液晶的液晶指向矢的定向。

对于非扭曲液晶层而言，液晶分子的定向方向不会沿着层的厚度方向而变化。然而，对于诸如胆甾型液晶层的扭曲液晶层而言，定向方向沿厚度方向而变化。关于层中的液晶位置的术语“在所述表面正下方”应指最接近表面的那些液晶分子。因此，在某位置的“在所述表面正下方的液晶的定向方向”应指在该位置最接近表面的液晶分子的平均定向。术语“液晶指向矢”与“液晶分子的平均定向”同义使用。对于仅包含液晶分子的层而言，最接近表面的液晶分子甚至在层的表面内。在这种情况下，最接近表面的液晶的定向方向与表面或表面内的定向相同。包含非液晶材料的组合物的情况可能不同。特别是如果非液晶材料与液晶材料相分离并且主要位于层的表面，则层的表面中可能没有液晶分子。在这种情况下，最接近表面的液晶分子与层的表面有一定距离。

为了便于阅读，以下用缩写plcpo来表示含有可聚合液晶和可光定向物质的材料。因此，plcpo层是由plcpo材料所制成的层。

通过暴露于取向光而在plcpo层表面所产生的取向可转移到沉积在plcpo层之上的附属材料，例如液晶材料。令人惊讶的是，即使在由于plcpo层中的取向液晶而致的强取向力下，通过取向光所产生的取向仍占主导地位，否则如上面提到的us7,364,671b2所公开，强取向力本身就足以使液晶排列。

例如，可以通过在暴露于取向光之前、同时或之后，将plcpo层中的液晶材料暴露于非偏振光来引发聚合。优选地，在暴露于取向光之前引发聚合。在这种情况下，取决于组合物中可光定向物质的类型，注意的是非偏振光不引发可光定向物质的实质光反应，否则光敏部分的数目可能不足以在随后的暴露于取向光产生定向。例如，可设计plcpo材料，使得可聚合液晶材料和可光定向物质的波长灵敏度不同，且因此可通过与取向光所需波长不同的光来引发液晶材料的聚合。优选地，plcpo材料包括光引发剂。

另一方面，可设计plcpo材料，使得对于取向光的某些光谱而言，单次暴露于取向光会同时引发液晶材料的聚合，并产生可光定向物质的定向。通过适当选择材料和暴露参数，可在取向力(其是由于取向光所诱导的光取向反应而致)强到足以使液晶构型变形之前，就用已定向和期望的构型来迅速地固化液晶材料。

如果在液晶聚合之前将plcpo层暴露于取向，则甚至可保持可聚合液晶的构型。在这种情况下，plcpo材料的粘度应高到足以避免液晶的再定向或扭曲变形。出于该目的，将plcpo材料的温度在从暴露于取向光直至液晶被聚合的时间內都维持在远低于清亮点温度是有帮助的。

plcpo材料可含有溶剂。溶剂有助于制备和储存组合物以及适当调节粘度,以用于最佳印刷和/或涂布性能。在将plcpo材料沉积在载体上之后，通常例如通过加热除去溶剂。无溶剂的plcpo材料应具有液晶相，优选在约室温下。

plcpo材料还可包含各向同性或各向异性荧光和/或非荧光染料，二向色性染料和/或手性添加剂。

在染料或手性添加剂不存在时，plcpo材料的定向层显示出双折射并且用作光学延迟器。

在优选的实施方案中，plcpo材料包含一种或多种二向色性染料，其在光的可见光谱中的至少一个波长范围内吸光。然后这样的plcpo材料的取向层将用作线偏振片。

在另一个优选的实施方案中，plcpo材料包含一种或多种手性添加剂。手性添加剂导致液晶扭曲。在包含手性添加剂的plcpo材料的定向层中，可诱导出左旋或右旋扭曲变形，其中扭曲角度取决于手性添加剂的类型和浓度以及层厚度。例如，如果在这样的层中形成90°的扭曲，则相对于层底部的液晶，在plcpo层的上表面的正下方的液晶定向为90°。对于较高浓度的手性添加剂，可诱导出胆甾相，其导致在某些波长带中的光部分反射。这种效应也发生在层内的螺旋轴并未经均匀排列时。因此，这是一个实例，其中不需要在沉积plcpo层之前或之后的取向处理。如果螺旋轴沿着层的厚度方向均匀排列，则在胆甾型构型的特性反射带内，从层平面的法线入射的光有50％会被反射和被圆偏振。因为胆甾型液晶相中的短节距，所以在层的上表面的液晶定向几乎不能被定向成均匀方向，这是由于层厚度的轻微变化造成了扭曲的变化。

在本发明的上下文中，光学各向异性的含义应包括胆甾层的性能，这是由于以左旋或右旋来圆偏振反射光。

与层和层表面组合使用的相对术语“上”和“下”，是相对载体的位置而被定义。因此，层的下部分面向载体，而上部侧或上表面分别背向载体。

根据本发明的方法施加和处理的plcpo层具有由以下所决定的光学功能：液晶材料和其构型，以及任选包括在plcpo材料中的各向同性或各向异性荧光和/或非荧光染料，二向色性染料和/或手性添加剂。除了光学功能之外，这样的plcpo层具有用于排列附属材料(例如，可聚合或不可聚合液晶材料)的取向表面。这样的plcpo层相较于现有技术的优点是，由plcpo层的上表面上的取向光所诱导的取向方向与所述plcpo层中液晶材料的任何定向脱钩。

在本发明的上下文中，术语“可聚合的”和“聚合的”应分别包括“可交联的”和“交联的”的含义。同样，“聚合”应包括“交联”的含义。

在本发明的上下文中，“可光定向物质”是可在暴露于取向光时被诱导出各向异性性能的材料。另外，术语“光定向物质”用于指通过暴露于取向光而被排列的可光定向物质。对于本发明而言，所诱导出的各向异性必须是这样的：即对附属材料(特别是对液晶材料)提供取向能力。术语“取向方向”应指附属材料中所诱导出的优选方向。例如，如果附属材料是液晶材料，则取向方向为液晶分子将会被排列的方向。

在本发明的上下文中，术语“取向光”应指一种光，其可在可光定向物质中诱导出各向异性，且其经至少部分线偏振或椭圆偏振和/或经从倾斜方向入射到可光定向物质表面。优选地，以大于5：1的偏振度来线偏振取向光。取决于可光定向物质的光敏度来选择取向光的波长、强度和能量。通常，波长在uv-a、uv-b和/或uv-c范围内或在可见光范围内。优选地，取向光包含波长小于450nm的光。更优选的是，取向光包含波长小于420nm的光。

如果取向光是线偏振的，则取向光的偏振平面应指由取向光的传播方向和偏振方向所限定的平面。在取向光是椭圆偏振的情况下，则偏振平面应指由光的传播方向和由偏振椭圆的主轴所限定的平面。

术语“光取向”、“光可取向”和“光取向(排列)的”分别与术语“光定向”、“可光定向”和“光定向的”同义使用。

附图说明

通过附图进一步说明本发明。需要强调的是，不必按比例绘制各种特征。

图1描绘了一个现有技术的lcp堆叠的实例，其中lcp层夹在两个定向层之间。

图2描绘了本发明的简单堆叠，其中已被聚合并暴露于取向光的plcpo层对附属材料提供了取向。

图3描绘了一个现有技术的lcp堆叠的实例，其中将两层lcp层堆叠在彼此之上。通过单独的取向层来排列各lcp层。

图4示出了一种层堆叠，其中通过plcpo层来排列附属材料层。

图5示出了一种包含两层plcpo层的元件，其中通过在第一plcpo层的表面中诱导的取向来定向第二plcpo层中的液晶。

图6示出了一种包含4层plcpo层的元件，其中plcpo层通过另一plcpo层的取向信息排列，并对下一plcpo层提供取向信息。

图7示出了在实施例2中所制备的层结构的消色差光学性能。

图8示出了在实施例4中所制备的层结构的消色差光学性能。

发明详述

根据本发明的第一方面，提供了一种用于制备堆叠的取向的lcp层的方法。

本发明的方法包括以下步骤：

-提供一种组合物，其包含可聚合液晶和可光定向物质(plcpo材料)；

-在载体上形成plcpo材料的层；

-如果需要，任选地对plcpo层中的液晶材料施加取向处理；

-引发plcpo层中的可聚合液晶的聚合；

-将plcpo层暴露于取向光以在用于附属材料的层的上表面上产生取向，其中至少在上表面的一个区域中所产生的取向方向不同于在所述至少一个区域中所述层的上表面的正下方的液晶的液晶指向矢的定向。

聚合可聚合液晶和暴露于取向光的步骤可以是任何顺序。可在暴露于取向光之前或之后引发聚合。在所述方法的一个特定实施方案中，在暴露于取向光的单个步骤中实现聚合和产生取向。在任何情况下，需注意的是，液晶在暴露于取向光期间保持其构型。优选地，这通过在将plcpo层暴露于取向光之前聚合液晶来完成。

如果在液晶聚合之前将plcpo层暴露于取向光，则必须注意的是取向光不会诱导液晶的再取向和扭曲变形。为此目的，将plcpo材料的温度在从暴露于取向光直至液晶被聚合的时间内都维持在远低于该plcpo材料的清亮点温度的温度是有帮助的。优选地，从暴露于取向光直至液晶被聚合的时间，plcpo材料的温度比该plcpo材料的清亮点温度低少于5℃或10℃。更优选的是，plcpo材料的温度比清亮点温度低少于20℃、30℃或40℃，且最优选的是，plcpo材料的温度比清亮点温度低少于50℃、60℃或70℃。进一步优选的是，plcpo材料的温度接近室温。特别优选的是，所述温度低于50℃，更优选低于40℃，且最优选低于30℃。

优选地，由于取向光的作用所述plcpo层中液晶的再定向被防止，这意味着不会因暴露于取向光而改变所述plcpo层中液晶的定向。

在所述方法的一个优选实施方案中，从倾斜方向将取向光照射到plcpo层的表面以产生倾斜取向，例如对液晶提供预倾角。

如果将plcpo层的整个区域暴露于取向光，则产生单轴取向。可使取向光成形，使得仅部分plcpo层暴露于取向光，例如，通过用光掩模覆盖某些区域或仅通过将光束扫描到期望的区域。可在随后的暴露步骤中加入取向光的不同偏振平面，以在plcpo层上产生定向图案。还可以使用任何其它已知通过光取向产生取向图案的方法，包括暴露于具有空间调制偏振平面的取向光。因此，可在plcpo层的表面产生多个定向方向。优选的相对方向是0°，45°，90°，135°。在不同区域方向的优选组合是0°和45°，0°和90°，45°和135°。

因为没有暴露于取向光，plcpo层中的液晶材料在plcpo表面提供了取向能力，可通过将某些区域选择性地暴露于取向光来产生定向图案。在暴露之后，由暴露条件(例如，取向光的偏振平面和暴露能量)来限定暴露区域中的取向方向，而由plcpo层中的聚合液晶材料的定向方向限定非暴露区域的取向方向。如果从倾斜方向照射取向光，可在暴露区域中产生由光取向控制的倾斜定向，而非暴露区域可具有倾斜或非倾斜取向，其由聚合液晶材料的定向所控制。

如上所述，在暴露于取向光之前，plcpo层已提供了取向能力。因此，在暴露于取向光时诱导的取向力与由plcpo层中的定向液晶提供的取向力竞争。因此，可通过取向光的暴露剂量来调节两种取向力之间的平衡。这具有以下效应：所得取向方向作为取向光的暴露剂量的函数而变化。在本发明的一个优选实施方案中，所述方法包括用具有相同偏振平面但不同能量的取向光来照射plcpo层的不同区域。这可以通过几种已知方法来完成，例如使用光掩模的多重暴露、通过灰阶掩模的单一暴露，空间强度调制取向光的投射或者将光束扫描到期望的区域。

载体可以是刚性的或柔性的，并可具有任何形式或形状。例如，它可以是具有复杂表面的主体。原则上它可以由任何材料组成。优选地，载体包含塑料、玻璃或金属或者是硅晶片。在载体是柔性的情况下，优选载体是塑料或金属箔。优选地，载体的表面是平的。对一些应用而言，载件可包含起伏表面结构，例如微结构(如微透镜或微棱镜)，或者呈现形状突然变化的结构，例如矩形结构。优选地，载体是透明的。

在plcpo材料沉积期间，载体可能正在移动。例如，可以通过将材料组合物沉积到移动的柔性箔上、以连续卷动法生产plcpo材料层，所述柔性箔优选为塑料或金属的。然后可以将所得膜与载体箔一起卷绕在辊上，或者可从载体释放该膜，然后作为自立膜卷绕该膜，没有载体。

载体可具有额外的层，例如有机层、电介质层或金属层。这些层可以具有不同的功能，例如可以涂布有机层作为底漆层，这增加了待涂布材料与载体的相容性。金属层可以用作电极，例如当用于诸如显示器的电光器件时，或者可以具有作为反射器的功能。载体也可以是具有某些功能的光学元件或器件，例如用于lcd的基板，其可能例如包含薄膜晶体管、电极或彩色滤光片。在另一个实例中，载体是包含oled层结构的器件。载体也可以是相位差膜、偏振片，例如偏振膜或片状偏振片、反射式偏振片，例如市售的vikuity^tmdbef膜。

可以通过任何合适的方法将plcpo层施加到载体上，所述方法包括挤出、浇铸、模塑、2d或3d印刷，或涂布。合适的涂布方法是例如：旋涂、刮刀涂布、刀涂、接触辊涂、模涂、浸渍、刷涂、棒铸、辊涂、流动涂布、线涂、喷涂、浸涂、幕涂、气动刀涂、反向辊涂、凹版涂布、计量棒(meyer棒)涂布、缝模(挤出)涂布、辊涂及柔版涂布。合适的印刷方法包括：丝网印刷；凸版印刷，例如柔版印刷；喷墨印刷；凹刻印刷，例如直接凹版印刷或间接凹版印刷；平版印刷，例如胶片印刷；或模版印刷，如丝网印刷。

plcpo材料层不必覆盖载体的整个表面。相反，可以图案形式来施加所述层，例如通过印刷，或者可以在沉积之后处理所述层以使其具有图案形式，例如通过光蚀刻法。

因为plcpo层中的可光定向物质的主要目的是在plcpo层的上表面产生取向，所以不需要沿层的厚度方向均匀分布可光定向物质。因此，可光定向物质的量与其它化合物的量的比率优选沿着层的厚度方向变化，这意味着可光定向物质有沿着厚度方向的浓度梯度。优选地，可光定向物质在plcpo层的上表面的浓度高于所述层的中间的浓度。更优选地，可光定向物质和可聚合液晶是相分离的。优选地，相分离的可光定向物质布置成在可聚合液晶上方和/或下方的层。

可通过用于排列液晶的任何已知手段来实现plcpo层中液晶的取向。例如，载体可具有取向表面，这意味着表面具有排列液晶的能力。载体可已提供所述取向，没有进一步处理。例如，如果使用塑料基板作为载体，则其可由于制造方法在表面上提供取向，所述方法例如：基板的挤出或拉伸。还可刷涂载体或压印指向微结构以产生取向能力。或者，可在就取向性能而经专门设计的载体上涂布材料薄层。可进一步刷涂或处理所述层以在表面上具有指向微结构，例如通过压印。如果薄层包含可光定向物质，则可通过暴露于取向光来产生取向。

基板的取向表面可呈现取向方向的图案，以限定plcpo层中的液晶的定向图案。优选地，出于此目的而使用包含可光定向物质的取向层，且通过选择性暴露于不同偏振平面的取向光来产生取向图案。

在本发明的一个优选实施方案中，通过在聚合可聚合液晶之前暴露于取向光来产生plcpo层中液晶的取向。这是可能的，因为plcpo材料包含可光定向物质。因此，这导致进一步减少了制造lcp层堆叠所需的层，因为不需要用于plcpo层中的液晶取向的额外取向层。与基板上具有额外光取向层的情况类似，可在所述方法中对plcpo材料中的液晶产生定向图案。可将取向光照射到plcpo层的上部侧。在这种情况下，要注意的是在接近plcpo层的上表面留下足量的光敏部分，以使其可用于后续根据本发明方法的光取向反应，其是在plcpo层的上表面提供取向所需的。例如，plcpo材料中可包括两种不同的可光定向物质，其具有不同的波长敏感度，且其可通过使用各自具有适当波长光谱的不同取向光而被选择性地活化。

在一个优选实施方案中，载体对取向光至少部分透明，并且取向光通过载体照射到plcpo层的下部侧。为此目的，载体优选是玻璃板或塑料基板，例如塑料膜。优选地，基板具有低光学双折射。优选地，基板的平面内光学延迟小于100nm，更优选小于50nm，最优选小于20nm。

在通过光定向排列plcpo层内的液晶的上述方法中，有帮助的是在暴露于取向光之前、期间或之后，通过增加plcpo材料的温度来支持液晶的定向，例如增加至正好低于或高于plcpo材料清亮点温度的温度。

在用于对plcpo材料中的液晶提供取向的任何上述方法中，有帮助的是在沉积plcpo材料之后提高plcpo层的温度。

除了任何上述变化之外，本发明的方法可包括以下步骤：在plcpo层的取向表面上施加附属材料。

在本发明的上下文中，“附属材料”应指任何材料，其具有与光定向材料接触时建立各向异性的能力。

例如，术语“各向异性的”和“各向异性”是指光学吸收、双折射、导电性、分子定向、对其它材料(例如液晶)进行取向的性能，或机械性能(例如弹性模数)。例如，如果附属材料对可见光表现出光吸收各向异性，则它可用作线偏振片。术语“取向方向”应是指各向异性性能的对称轴。

附属材料可包含可聚合和/或不可聚合的化合物。

可以在有或没有溶剂的情况下通过涂布和/或印刷来施加附属材料，并且将该附属材料施加在plcpo层的整个区域或仅在其一部分上。优选地，所述方法涉及在将附属材料施加到plcpo层之前或之后对其加热。所述方法还可包括通过热处理或暴露于光化光来引发附属材料中的聚合。取决于附属材料的性能，在惰性气氛(例如氮气)或真空下进行聚合是有帮助的。附属材料可包含各向同性或各向异性染料和/或荧光染料。

优选地，附属材料为自组织材料。更优选的是，附属材料是液晶材料，且特别优选的是，附属材料是液晶聚合物(lcp)材料。

在本发明的上下文中使用的液晶聚合物(lcp)材料是指液晶材料，其包含液晶单体和/或液晶低聚物和/或液晶聚合物和/或交联液晶。在液晶材料包含液晶单体的情况下，这样的单体可以聚合，通常在lcp材料中产生各向异性(例如由于与取向层接触)之后进行。可通过热处理或通过暴露于光化光来引发聚合，光化光优选包括uv-光。lcp材料可仅包含单一类型的液晶化合物，但也可包含额外的可聚合和/或不可聚合的化合物，其中并非所有化合物都必须是液晶化合物。此外，lcp材料可包含添加剂，包括但不限于光引发剂、抑制剂、手性添加剂、各向同性或各向异性荧光和/或非荧光染料，特别是二向色性染料。

例如，合适的液晶单体或预聚物公开在wo2005/105932,wo2005/054406,wo2004/085547,wo2003/027056,us2004/0164272,us6746729,us6733690,wo2000/48985,wo2000/07975,wo2000/04110,wo2000/05189,wo99/37735,us6395351,us5700393,us5851424和us5650534中。优选的液晶单体或预聚物具有可聚合基团，其为丙烯酸酯或二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、烯丙基、乙烯基或丙烯酰胺。

在另一个优选实施方案中，附属材料是plcpo材料，其形成第二plcpo层。然后通过下部plcpo层的取向表面来排列上部plcpo层中的液晶。可用相同的方式完成通过暴露于取向光而聚合可聚合液晶，和在上部plcpo层表面产生取向，该方式包括上述关于下部plcpo层的方法和材料的不同变体。因为在第二plcpo层的上表面中产生取向，所以可在上面施加另一层附属材料。因此，出于与上述相同的原因，第二层附属材料不需要单独的取向层。相同或不同的材料组合物可用于第一和第二plcpo层。例如，第一plcpo层可包含二向色性染料，并因此用作线偏振片，且第二plcpo层可包含手性添加剂，并因此用作胆甾型液晶层。在另一实例中，第一层用作延迟器，而第二plcpo层包含二向色性染料并用作线偏振片。在第一或第二plcpo层中的液晶可以均匀地排列，或可具有局部不同的定向方向。

以相同的方式，可在第二plcpo层的上面施加第三plcpo层，该第二plcpo层给第三plcpo层提供取向信息。可用类似的方式施加另外的plcpo层。对彼此堆叠的plcpo层数没有限制。由本发明的方法，要求大量定向液晶层的堆叠具有最大益处，这是因为无这种方法时，堆叠在第一plcpo层之上的各附属材料层(例如lcp或plcpo层)将需要一个额外取向层。

根据本发明的第二方面，提供了一种材料组合物，其包含可聚合液晶和一种或多种可光定向物质(plcpo)，用于本发明的方法和器件中。

plcpo材料可包含多于一种类型的可光定向物质。

plcpo材料还可含有光引发剂和/或抑制剂、光稳定剂、各向同性或各向异性荧光和/或非荧光染料、二向色性染料和/或手性添加剂以及其它用于改善流变性能或粘附性的添加剂。

优选的是plcpo材料，其中可光定向物质的总和与可聚合液晶的总和的重量比小于0.5，更优选小于0.2，并最优选小于0.1。取决于plcpo层的厚度，plcpo材料中可光定向物质的重量百分比可小于5wt％，小于1wt％或甚至小于0.1wt％。在极端情况下，0.01wt％的可光定向物质仍足以实现足够的取向性能。优选地，可光定向物质包含氟化和/或硅氧烷部分，和/或是聚硅氧烷，以支持相分离。优选地，可光定向物质为聚合物并且在侧链中包含氟化部分。wo2017/081056中公开了可光定向聚硅氧烷的实例。例如，包含氟化部分的可光定向物质可见于us8,173,749b，us2011/0065859a1，us2012/0316317a1，us9,097,938b2，us2016/0083655a1，us2016/0271894a1。关于氟化物质，通过引用而将这些专利和专利申请并入本文中。在上述专利和专利申请的实施例中的氟化部分主要是聚合物侧链的一部分。因此，那些侧链强烈地影响相分离。因此，为了本发明的目的，可组合使用氟化侧链结构与其它主链结构，而不是上面所列专利的实施例中的特定主链结构。在优选的实施方案中，plcpo材料包含两种不同类型的可光定向物质，其中一种倾向迁移到plcpo层的上表面，而另一种倾向迁移到所述层的底部。

优选地，plcpo材料包含一种或多种可光定向物质pa2，pa3或pa4，其在下面的实施例中描述。

为了支持相分离，可如此选择可光定向物质和可聚合液晶材料，使得可光定向物质和液晶分子的单体偶极矩彼此不同。单体偶极矩应指单体的偶极矩，或在聚合物、低聚物和预聚物的情况下，分别是指这些聚合物、低聚物和预聚物的单体单元的偶极矩。优选地，单体偶极矩的差异大于0.5德拜，更优选大于1德拜，最优选大于1.5德拜。

plcpo材料中可光定向物质可为任何种类的光敏材料，其中可在暴露于取向光时产生对附属材料提供取向性能的各向异性特性，而与光反应机制无关。因此，例如，合适的可光定向物质为在暴露于取向光时通过以下而被诱导出各向异性的材料：光二聚合、光分解、顺-反异构化或光致弗里斯重排。优选的plcpo材料包含可光定向物质，其中可在暴露于取向光时引发光二聚合。

如上所述的那些可光定向物质引入了可光定向部分，其能够在暴露于取向光时产生优选的方向并因此产生各向异性性能。这样的可光定向部分优选具有各向异性吸收性能。通常，这样的部分在230-500nm的波长范围内表现出吸收。优选地，可光定向的部分在300-450nm的波长范围内表现出光的吸收，更优选的是在310-380nm的波长范围内表现出吸收的部分。

优选地，可光定向部分具有碳-碳、碳-氮或氮-氮双键。

例如，可光定向部分为取代或未取代的偶氮染料、蒽醌、香豆素、部花青素、2-苯基偶氮噻唑、2-苯基偶氮苯并噻唑、芪、氰芪、氟芪、肉桂腈、查尔酮、肉桂酸酯、氰基肉桂酸酯、芪偶氮鎓、1,4-双(2-苯基乙烯基)苯、4,4'-双(芳基偶氮基)芪、苝、4,8-二胺基-1,5-萘醌染料、芳氧羧酸衍生物、芳酯、n-芳酰胺、聚酰亚胺、以及具有与两个芳环共轭的酮部分或酮衍生物的二芳酮，例如，取代的二苯甲酮、二苯甲酮亚胺、苯腙和半卡腙。

制备上面所列的各向异性吸收材料是已知的，例如，hoffman等人的美国专利号4,565,424、jones等人的美国专利号4,401,369、cole,jr.等人的美国专利号4,122,027、etzbach等人的美国专利号4,667,020和shannon等人的美国专利号5,389,285。

优选地，可光定向部分包含芳偶氮、聚(芳偶氮)、芪、氰基芪、肉桂酸酯或查耳酮。

可光定向物质尤其可以是单体、低聚物或聚合物。例如，可光定向部分可在聚合物或低聚物的主链或侧链内共价键合，或者它们可为不可聚合的单体或其它化合物的一部分。可光定向物质可进一步为包含不同类型的可光定向部分的共聚物，或者它可为包含具有可光定向部分和无可光定向部分的侧链的共聚物。

例如，聚合物就是聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚酰胺酸、聚马来酰亚胺、聚-2-氯丙烯酸酯及聚-2-苯基丙烯酸酯；未取代的或c1-c6烷基取代的聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚-2-氯丙烯酰胺、聚-2-苯基丙烯酰胺、聚醚、聚乙烯醚、聚酯、聚乙烯酯、聚苯乙烯衍生物、聚硅氧烷、以及聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸的直链或支链烷基酯；聚苯氧基烷基丙烯酸酯、聚苯氧基烷基甲基丙烯酸酯、以及具有1-20个碳原子的烷基残基的聚苯基烷基丙烯酸酯；聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、环烯基聚合物、聚苯乙烯及聚-4-甲基苯乙烯，或其混合物。

可光定向物质还可包含光敏剂，例如酮香豆素和二苯甲酮。

此外，优选的可光定向单体或低聚物或聚合物描述于美国专利us5,539,074、us6,201,087、us6,107,427、us6,632,909和us7,959,990中。

根据本发明的第三方面，提供了各向异性层的堆叠，其是通过使用本发明的方法以及相关材料制成。

图1描绘了一种现有技术的层结构1，其已知自上述us6,717,644b2，其中通过基板11上的取向层12排列液晶聚合物层13。lcp层13之上的第二取向层14对液晶材料提供了取向。至少在一个区域中，通过层14所提供的取向方向不同于上述区域下方的区域中的液晶层13中的定向方向。

本发明的图2中的结构2在基板21上方仅需要2层以实现与图1中的现有技术结构相同的性能。在基板上方的取向层22定向了plcpo层23中的液晶材料。已根据本发明的方法制造了堆叠2。因此，层23的上表面对附属材料提供了取向，使得至少在一个区域中，由层23所提供的取向方向不同于在上表面的正下方层23中的液晶定向。层23中的液晶可具有局部不同的取向。此外，plcpo层23的表面上的取向可为取向图案的形式，其不必与由层23内的液晶的取向变化所限定的取向图案相同。取决于用于制备层23的plcpo材料的组成，层23可例如为双折射的，可用作偏振片，可被扭曲的或可为胆甾型的。取向层22不是必需的，这是因为可如前述使用排列plcpo层中可聚合液晶的其它手段。在最简单的情况下，根据本发明的结构由载体21上的单层23组成。载体可如上所述具有额外的层，例如有机层、介电层或金属层。

优选地，plcpo层是双折射的，且具有光学延迟器的功能。在多数应用中，光学延迟大于10nm。优选地，延迟大于50nm，更优选大于100nm。特别地，plcpo层可作为四分之一波延迟器或半波延迟器。

对plcpo层中的一般材料而言，plcpo层的厚度大于100nm，优选大于500nm，更优选大于1μm。在一些应用中，plcpo层的厚度大于2μm或甚至大于3μm。

优选地，可光定向物质与其它化合物的量的比优选沿着层23的厚度方向变化，这意味着可光定向物质有沿着厚度方向的浓度梯度。优选地，可光定向物质在plcpo层的上表面的浓度高于所述层的中间的浓度。更优选地，可光定向物质和聚合的液晶是相分离的。优选地，相分离的可光定向物质布置成聚合的液晶上方和/或下方的层。优选地，可光定向物质包含氟化和/或硅氧烷部分和/或是聚硅氧烷，以支持浓度梯度或相分离。

例如，可将如上所述的结构2(具有取向层22或无取向层22)用作包括单一像素单元的液晶显示器的基板，其中层23具有以下光学功能：偏振片、或延迟器、或扭曲延迟器，或者是胆甾层；而层23的表面向待填充于液晶单元中的可切换液晶提供了取向。在其它应用中，结构2可用作光学膜的基板，例如，可在该光学膜上涂布液晶聚合物材料，然后将根据层23的表面所提供的取向信息来排列该液晶聚合物材料。

现有技术的结构3(也公开于us6,717,644b2中，并描述于图3中)包含取向层14之上的lcp层15。两层取向层12和14可对各lcp层13和15提供各个取向信息。这允许了在lcp层13和15的相对区域中具有不同液晶定向方向。

除了结构2之外，图4中的结构4包含与plcpo层23的光取向表面接触的附属材料层25。已通过层23的光取向表面排列附属材料。优选地，附属材料包含lcp材料。lcp材料可进一步包含添加剂，例如二向色性染料和/或手性添加剂。因此，层25可为双折射的、可用作偏振片、可为扭曲或可为胆甾型的。如关于结构2所述，取向层22是任选的。层23的特征如关于图2的所述。取决于用于制备层23的plcpo材料的组成，层23可例如为双折射的、可用作偏振片、可为扭曲或可为胆甾型的。

层23和层25的功能的任何组合都是可能的。在本发明的优选层结构中，层23包含lcp材料。在本发明的一个优选实施方案中，plcpo层23以及层25是双折射的并且具有延迟器的功能。层23或25中的一层可具有对应于四分之一波片的延迟，且另一层可具有对应于半波片的延迟。通过选择两个延迟器的光轴之间的适当角度(例如在40-70°的范围内)，可根据以下公知的概念而实现消色差延迟器：例如s.pancharatnam,”achromaticcombinationsofbirefringentplates.partii:anachromaticquarter-wp,”proc.ind.acad.sci.41,137(1955)。

消色差延迟器可在许多应用中取代标准的单轴延迟器，其具有由该延迟器所提供的光学效应几乎与光波长无关的优点。特别地，可组合消色差延迟器与反射式偏振片(例如市售可得的vikuity^tmdbef膜)，以用于例如lcd中的偏振光的有效管理。

在本发明的另一个优选实施方案中，层23或25中的一层具有延迟器的功能，而另一层包括二向色性染料并用作线偏振片。可选择偏振层的吸收方向和延迟层的光轴之间的任何角度。如果延迟器层具有四分之一波延迟，且光轴与偏振层的吸收方向成45°角，则这两层一起用作圆偏振片。圆偏振片可将各向同性光转换成圆偏振光，且在光学仪器和器件中有许多应用。实例是被动式3d眼镜或抗反射结构，其例如在oled显示器上使用以预防环境光的反射。

在本发明的另一个优选实施方案中，层23或25中的一层具有延迟器功能，而另一层包括用于扭曲延迟器的适当量的手性添加剂。可通过适当调节各层的厚度以及扭曲角度来实现消色差行为，作为上面提到使用单轴延迟器层的消色差延迟器的替代。

在本发明的另一个优选实施方案中，层23或25中的一层具有延迟器功能，而另一层包括手性添加剂且用作胆甾层。因为延迟器层包括液晶，所以可在任何方向上局部调节光轴。由于延迟器层在各向同性环境下是看不见的，但可根据需要，通过线偏振片或圆偏振片分析元件使其可见，所以这样的元件用在光学安全器件中是有吸引力的。

在图5的结构5中，plcpo材料用作附属材料，使得第二plcpo层26在第一plcpo层23之上。已通过层23的光取向表面来排列plcpo层中的液晶。如关于结构2的所述，取向层22是任选的。层23的特征如关于图2的所述。已通过plcpo层23的光取向表面来排列plcpo层26中的液晶。由于层26还包含可光定向物质，因此可通过光取向来处理它的表面，以对在上面的另一附属材料提供取向信息(可为定向图案形式)。取决于用于制备层26的plcpo材料的组成，层26可例如是双折射的、可用作偏振片、可为扭曲或可为胆甾型的。

图6中的结构6示出了根据本发明的另一构型。它包含在彼此之上的4层plcpo层23,26,27,28。任选地，可在载体21和plcpo层23之间有取向层。取决于用于各层的plcpo组成，层23,26,27,28的每一层具有它自身的光学功能。因此，各层彼此独立地可为双折射的、可用作偏振片、可为扭曲或可为胆甾型的。已将每层暴露于取向光以产生提供给上述plcpo层的取向信息。已通过层23的表面来排列层26中的聚合的液晶。已通过层26的表面来排列层27中的聚合的液晶，且已通过层27的表面来排列层28中的聚合的液晶。层28还具有取向表面，并对可涂布在上面的附属材料提供取向信息。在制造包含多层plcpo层的结构时，图6的结构尤其受益于本发明；否則根据现有技术，各光学性功能层(例如lcd层)将需要各个的取向层。

在根据本发明的各结构2,4,5,6中，各plcpo层的表面可提供倾斜取向。转移到附属材料中的预倾角的值和方向可局部变化。通过对plcpo层进行倾斜暴露可实现倾斜取向。

与层23类似，优选的是可光定向物质与其它化合物的量的比沿着层26或任何其它plcpo层的厚度方向变化，这意味着可光定向物质有沿着厚度方向的浓度梯度。优选地，可光定向物质在所述plcpo层的上表面的浓度高于所述层的中间的浓度。更优选地，可光定向物质和聚合的液晶是相分离的。优选地，相分离的可光定向物质布置成聚合的液晶上方和/或下方的层。

本发明的一个优选实施方案具有包含液晶聚合物的三层，其一起用作消色差圆偏振片，且其可用作例如用于oled显示器的抗反射结构。包含液晶聚合物的两层可为plcpo层，且第三层可为包含lcp但无可光定向物质的层，或者第三层也可为plcpo层。三层中的最低层或上层包含取向二向色性染料，并因此用作线偏振片，而另外两层为双折射的，且相对于彼此和相对于偏振层来排列，以根据上述已知概念用作消色差延迟器。

其它特定实施方案为具有多于两层含液晶聚合物的层的消色差延迟器，其也基于如上所述的pancharatnam的概念，但具有改善的消色差性能。

用于要求多层光学各向异性层的层结构的特定实例为干涉式彩色滤光片，例如solc或lyot滤光片。solc滤光片中的各层需要不同的光轴定向。因此，如果以现有技术的lcp堆叠来实现solc滤光片，则层的总数为lcp层数的两倍，因为各lcp层需要单独的取向层。如果使用本发明的图6的层结构，则solc滤光片中的层数减少一半。因此，本发明大大减少了生产时间和成本，并同时提高了产率。

例如，可组合使用本发明的器件与用于以下的增亮膜：lcd，有机发光器件(oled)，如显示器或oled照明应用。可将本发明的进一步器件用作lcd的背光单元的一部分。优选地，本发明的器件用于光学安全元件中。

实施例

实施例中使用的材料

化合物

光取向材料pa1

如专利申请wo2012/085048a1所述来进行合成

光取向材料pa2

根据wo2015024810a1的制备实施例a4来进行制备

光取向材料pa3

共聚物(x＝80和y＝20)

根据wo2015024810a1的制备实施例a6来进行制备

光取向材料pa4

共聚物(x＝90和y＝10)

类似于wo2015024810a1的实施例a6来进行制备

可交联液晶化合物lcc1

2,5-双[[4-(6-丙-2-烯酰氧基己氧基)苯甲酰基]氧基]苯甲酸戊酯，以相似于us5,593,617的流程1、2、3、4来进行制备

可交联液晶化合物lcc2

可交联液晶化合物lcc3

二向色性染料ddye

根据wo2015/177062来进行制备。

成分

可聚合液晶材料m-lcp1

可聚合液晶材料m-lcp2

可聚合液晶材料m-dlcp，包含二向色性染料

plcpo材料m-plcpo1

m-plcpo1的清亮点温度约为76℃。

plcpo材料m-plcpo2

m-plcpo2的清亮点温度约为76℃。

plcpo材料m-plcpo3

m-plcpo3的清亮点温度约为76℃。

plcpo材料m-dplcpo

胆甾型plcpo材料m-cplcpo

溶液

s-pa1

通过将3wt％的光取向材料pa1溶解于97wt％的乙酸甲氧丙酯中，并在室温下搅拌该溶液30分钟来制备溶液s-pa1。

s-lcp1

通过将35wt％的m-lcp1溶解于65wt％的溶剂混合物(80wt％乙酸丁酯和20wt％环己酮)中，并在室温下搅拌该溶液30分钟来制备溶液s-lcp1。

s-lcp2

通过将10wt％的m-lcp2溶解于90wt％的溶剂混合物(80wt％甲氧基丙酮，10wt％二氧戊环和10wt％环己酮)中，并在室温下搅拌该溶液30分钟来制备溶液s-lcp2。

s-dlcp

通过将40wt％的m-dlcp溶解于60wt％的溶剂混合物(80％mek和20％环己酮)中，并在室温下搅拌该溶液30分钟来制备溶液s-dlcp。

s-plcpo1

通过将35wt％的m-plcp01溶解于65wt％的溶剂混合物(80％乙酸丁酯和20％环己酮)中，并在室温下搅拌该溶液30分钟来制备溶液s-plcpo1。

s-plcpo2

通过将35wt％的m-plcpo2溶解于65wt％的溶剂混合物(80％乙酸丁酯和20％环己酮)中，并在室温下搅拌该溶液30分钟来制备溶液s-plcpo2。

s-plcpo3

通过将35wt％的m-plcpo3溶解于65wt％的溶剂混合物(80％乙酸丁酯和20％环己酮)中，并在室温下搅拌该溶液30分钟来制备溶液s-plcpo3。

s-dplcpo

通过将40wt％的m-dplcpo溶解于60wt％的溶剂混合物(80％mek和20％环己酮)中，并在室温下搅拌该溶液30分钟来制备溶液s-dplcpo。

s-cplcpo

通过将26wt％的m-cplcpo溶解于74wt％的溶剂混合物(80wt％甲氧基丙酮，10wt％二氧戊环和10wt％环己酮)中，并在室温下搅拌该溶液30分钟来制备溶液s-cplcpo。

实施例1.底漆涂布的基板的制备

用底漆溶液(dymaxoc-4021，在80％乙酸丁酯中的固体含量为20w％)，通过kbar涂布机(棒尺寸为1)来涂布三乙酸纤维素(tac)箔。在80℃下干燥湿膜30s，所得干膜的厚度为约2μm。然后在室温下将干膜暴露于uv光(1500mj，在惰性n2气氛下)。

实施例2.柔性基板上的消色差四分之一波延迟器

用光取向溶液s-pa1来kbar涂布(棒尺寸为0)实施例1的底漆涂布tac基板。在80℃下干燥湿膜30s，所得干膜的厚度为约100nm。然后在室温下将干膜暴露于准直、线偏振uv(lpuv)光(280-320nm；50mj/cm²)。相对于tac基板的参考边缘，偏振平面为20°。

在经暴露光取向层之上，通过kbar涂布(棒尺寸为2)由溶液s-plcpo1形成一层。在50℃下退火并干燥湿膜60秒，且随后在照射200mj/cm²的高压汞灯光时在氮气、室温下交联。干膜厚度为2.2μm。

当在正交偏振片之间分析该膜时，发现该膜是双折射的，具有相对于tac膜的参考边缘，经定向为20°的光轴。用倾斜补偿器测量270nm的光学延迟。

然后将plcpo层暴露于具有相对于tac基板的参考边缘80°偏振平面的准直lpuv光(280-320nm；150mj/cm²)。在暴露于lpuv光之后再次分析该膜。发现光学性能并未在暴露时改变。特别地，该膜是单轴双折射的，没有任何扭曲，具有相对于tac膜的参考边缘，经取向为20°的光轴。光学延迟仍为约270nm。

随后，在plcpo层之上kbar涂布(棒尺寸为1)lcp溶液s-lcp1。在50℃下退火并干燥湿膜60秒，且在照射1500mj/cm²的高压汞灯光时在氮气、室温下交联。

所得膜呈现均匀的外观，没有任何可见的缺陷。如图7所示，通过用椭圆偏振法来分析该膜，发现该膜具有消色差四分之一波片(aqwp)的性能。从椭圆偏振评估还发现，lcp1层具有130-140nm的光学延迟，且相对于上述tac基板的参考边缘，lcp1层的光轴定向为80°。

实施例3.消色差四分之一波延迟器，用于交联和定向的单次曝光

以与实施例2相同的方式，底漆涂布的tac基板用光取向溶液s-pa1涂布，干燥，以及相对于tac基板的参考边缘，以偏振平面为20°暴露于取向光。

如实施例2，通过kbar涂布(棒尺寸为2)，在经暴露光取向层之上由溶液s-plcpo1形成一层。在50℃下退火并干燥湿膜60s。

为了同时使plcpo层中的lcp材料交联，并在plcpo层表面上形成取向，在室温、氮气下，将所述层暴露于具有相对于tac基板的参考边缘80°偏振平面的偏振uv(a+b)光(1500mj/cm²的hg灯，300-390nm)。

在暴露程序后，确认plcpo层被固化。此外，发现该膜是双折射的，具有相对于tac膜的参考边缘，经定向为20°的光轴。用倾斜补偿器测量270nm的光学延迟。

随后，以与实施例2的相同方式，在plcpo层之上由lcp溶液s-lcp1形成一层，退火，干燥和交联。

所得膜呈现均匀的外观，没有任何可见的缺陷。通过用椭圆偏振法来分析该膜，发现该膜具有消色差四分之一波片的性能。从椭圆偏振评估还发现，lcp1层具有130-140nm的光学延迟，且相对于上述tac基板的参考边缘，lcp1层的光轴定向为80°。

实施例4.消色差四分之一波延迟器，在plcpo交联之前lpuv暴露

以与实施例2的相同方式，底漆涂布tac基板用光取向溶液s-pa1涂布，干燥，以及相对于tac基板的参考边缘，以偏振平面为20°暴露于取向光。

如实施例2，通过kbar涂布(棒尺寸为2)，在经暴露光取向层之上由溶液s-plcpo1形成一层。在50℃下退火并在干燥湿膜60s。

然后在室温下将plcpo层暴露于具有相对于tac基板的参考边缘80°偏振平面的准直lpuv光(280-320nm；100mj/cm²)。

此后，通过照射1000mj/cm²的hg灯，在氮气下使plcpo层中的lcp分子交联。干膜厚度为2.2μm。

在暴露于lpuv光期间和之后，将具有plcpo层的基板保持在室温下，直到plcpo材料中的lcp材料交联为止。由于plcpo材料在室温下的相对高粘度，因此lcp分子并不会在暴露于lpuv光时再定向。这可通过分析正交偏振片之间的交联plcpo层来加以确认，其相对于tac基板的参考边缘，显示出光轴的单轴取向为20°。用倾斜补偿器测量到约270nm的光学延迟。

随后，以与实施例2的相同方式，在plcpo层之上由lcp溶液s-lcp1形成一层，退火，干燥和交联。

所得膜呈现均匀的外观，没有任何可见的缺陷。如图8所示，通过用椭圆偏振法来分析该膜，发现该膜具有消色差四分之一波片的性能。从椭圆偏振评估还发现，lcp1层具有130-140nm的光学延迟，且相对于上述tac基板的参考边缘，lcp1层的光轴定向为80°。

实施例5.plcpo层的暴露和未暴露区域

以与实施例2的相同方式，在底漆涂布的tac基板上制备光取向层和plcpo膜。与实施例2的唯一区别在于，暴露仅一半的plcpo层区域于具有相对于tac基板的参考边缘80°偏振平面的准直lpuv光(280-320nm；150mj/cm²)。plcpo层区域的另一半未暴露于取向光。然后，按照实施例2的方法，再次在plcpo层之上制备lcp层。

当在正交偏振片之间分析所得膜时，发现在plcpo层未暴露于取向光的区域中，产生具有约410nm的延迟的单轴延迟器，其为相对于plcpo层的独自延迟的延迟增加。这意味着lcp层的液晶以与plcpo层中的液晶的相同方向排列。

发现在plcpo层暴露于取向光的区域显示与实施例2中所制备的膜类似的光学性能。

实施例6.制备具有包含染料的plcpo层的圆偏振片

与实施例2类似，底漆涂布的tac基板用光取向溶液s-pa1涂布，干燥，并暴露于取向光。唯一的区别是相对于参考边缘，偏振平面是0°，而不是20°。

在经暴露的光取向层之上，通过kbar涂布(棒尺寸为2)由包含二向色性染料的溶液s-dplcpo形成一层。在61℃下退火并干燥湿膜60s，且在照射1500mj/cm²的hg灯光时在氮气、室温下使其交联。干膜厚度为2.2μm。

发现该膜充当线偏振片。

然后将plcpo层暴露于具有相对于tac基板的参考边缘45°偏振平面的准直lpuv光(280-320nm；150mj/cm²)。

随后，在plcpo层之上kbar涂布(棒尺寸为1)lcp溶液s-lcp1。在50℃下退火并干燥湿膜60秒，且在照射1500mj/cm²的汞灯光时在氮气、室温下交联。从上述实施例知道，lcp1层的光学延迟为130-140nm，其对应于绿光的四分之一波长延迟。

当分析所得器件时，发现它充当圆偏振片。这确认已沿着45°的取向方向(通过将含染料plcpo层暴露于lpuv光所诱导的)，建立了lcp层的光轴方向。

实施例7.制备圆偏振片，包含染料的lcp层

以与实施例2相同的方式，底漆涂布的tac基板用光取向溶液s-pa1涂布，干燥，以及相对于tac基板的参考边缘，以偏振平面为0°暴露于取向光。

在经暴露的光取向层之上，通过kbar涂布(棒尺寸为1)由溶液s-plcpo1形成一层。在50℃下退火并干燥湿膜60秒，且随后在照射200mj/cm²的高压汞灯光时在氮气、室温下交联。干膜厚度为1.1μm。

当在正交偏振片之间分析该膜时，发现该膜是双折射的，具有相对于tac膜的参考边缘，经定向为0°的光轴。用倾斜补偿器测量约140nm的光学延迟。

然后将plcpo层暴露于具有相对于tac基板的参考边缘45°偏振平面的准直lpuv光(280-320nm；150mj/cm²)。

随后，在plcpo层之上kbar涂布(棒尺寸为2)包含二向色性染料的lcp溶液s-dlcp。在61℃下退火并干燥湿膜60s，且在照射1500mj/cm²的hg灯光时在氮气、室温下使其交联。

在分析所得到的器件时，发现它充当圆偏振片。这确认已沿着45°的取向方向(通过将plcpo层暴露于lpuv光所诱导的)，建立了嵌在dlcp层中的二向色性染料的吸收方向。

实施例8.图案化的圆偏振片

以与实施例2的相同方式，底漆涂布的tac基板用光取向溶液s-pa1涂布，干燥，以及相对于tac基板的参考边缘，以偏振平面为0°暴露于取向光。

在经暴露的光取向层之上，通过kbar涂布(棒尺寸为1)由溶液s-plcpo1形成一层。在50℃下退火并干燥湿膜60秒，且随后在照射200mj/cm²的高压汞灯光时在氮气、室温下交联。干膜厚度为1.1μm。

当在正交偏振片之间分析该膜时，发现该膜是双折射的，具有相对于tac膜的参考边缘，经定向为0°的光轴。用倾斜补偿器测量约140nm的光学延迟。

然后通过双暴露法在plcpo层表面产生取向图案。在第一步中，通过具有不透明和透射区域的光掩模，用具有相对于tac基板的参考边缘45°偏振平面的准直lpuv光(280-320nm；300mj/cm²)照射plcpo层。在第二步中，不使用光掩模且偏振平面为-45°将plcpo层暴露于lpuv光(280-320nm；150mj/cm²)。

随后，在plcpo层之上kbar涂布(棒尺寸为2)包含二向色性染料的lcp溶液s-dlcp。在61℃下退火并干燥湿膜60s，且在照射1500mj/cm²的hg灯光时在氮气、室温下使其交联。

在分析所得到的器件时，发现它充当图案化圆偏振片，具有对应于上述光掩模图案的第一和第二区域图案。当从基板对侧照亮器件时，穿过第一区域的透射光是被左旋圆偏振的，而透射过第二区域的光是被右旋圆偏振的。

这确认已沿着+45°和-45°的取向方向(通过在第一和第二区域中，将plcpo层暴露于lpuv光所诱导的)，建立了嵌在dlcp层中的二向色性染料的吸收方向。

实施例9.胆甾相器件

通过kbar涂布(棒尺寸为0)溶液s-lcp2，在经电晕处理的pet基板上形成薄lcp层。

在61℃下干燥该膜30s，然后在照射1500mj/cm²的hg灯时在氮气、室温下使其交联。干膜厚度为约0.2μm。观察到以优选方向来均匀排列各向异性lcp层的光轴。通过pet基板的各向异性表面性能来诱导出液晶材料的定向。薄lcp层的目的是增进待涂布于上的胆甾型材料的定向力。

通过kbar涂层(棒尺寸为2)溶液s-cplcpo而在lcp2层之上形成胆甾型plcpo材料层，在61℃下干燥该膜30s,且在照射1500mj/cm²的hg灯光时在氮气下使其交联。干膜厚度为约2.5μm。

然后将cplcpo层的左半边暴露于具有0°偏振平面的lpuv光，而将cplcpo层的右半边暴露于具有45°偏振平面的lpuv光。两个角度都相对于基板的相同参考边缘来测量。

然后用s-lcp1来kbar涂布(棒尺寸为1)暴露的cplcpo层。在50℃下干燥该膜60s,然后在照射1500mj/cm²的hg灯光时在氮气下使其交联。

当用非偏振白光观察所得器件的反射时，可看到胆甾层的典型性能。在沿着所述层的法线方向观察时，它呈现红色，其在以较大的倾斜角度进行观察时变成绿色。

通过进一步在观察者和面向该观察者的具有lcp1层的器件之间，以线偏振片分析器件，发现在上面所提到的左半边和右半边中，以不同偏振平面将反射的光线偏振。可得出以下结论：lcp1延迟器的光轴在器件的左半边被定向为0°，且在器件的右半边被定向为45°。

实施例10.使用m-plcpo2的消色差延迟器

以与实施例2的相同方式，底漆涂布的tac基板用光取向溶液s-pa1涂布，干燥，以及相对于tac基板的参考边缘，以偏振平面为20°暴露于取向光。

在经暴露的光取向层之上，通过kbar涂布(棒尺寸为2)由溶液s-plcpo2形成一层。在50℃下退火并干燥湿膜60s，且随后在照射200mj/cm²的高压汞灯光时在氮气、室温下使其交联。干膜厚度为2.2μm。

当在正交偏振片之间分析该膜时，发现该膜是双折射的，具有相对于tac膜的参考边缘，经定向为20°的光轴。用倾斜补偿器测量约270nm的光学延迟。

然后将plcpo层暴露于具有相对于tac基板的参考边缘80°偏振平面的准直lpuv光(280-320nm；300mj/cm²)。在暴露于lpuv光之后再次分析该膜。发现到光学性能并未在暴露时改变。特別的是，该膜是单轴双折射的，没有任何扭曲，具有相对于tac膜的的参考边缘经定向为20°的光轴。光学延迟仍为约270nm。

随后，在plcpo层之上kbar涂布(棒尺寸为1)lcp溶液s-lcp1。在50℃下退火并干燥湿膜60s，且在照射1500mj/cm²的高压汞灯光时在氮气、室温下使其交联。

所得膜呈现均匀的外观，没有任何可见的缺陷。通过用椭圆偏振法来分析该膜，发现该膜具有消色差四分之一波片的性能。从椭圆偏振评估还发现，lcp1层具有130-140nm的光学延迟。

实施例11.使用m-plcpo3的消色差延迟器

以与实施例2的相同方式，底漆涂布的tac基板用光取向溶液s-pa1涂布，干燥，以及相对于tac基板的参考边缘，以偏振平面为20°暴露于取向光。

在经暴露的光取向层之上，通过kbar涂布(棒尺寸为2)由溶液s-plcpo3形成一层。在50℃下退火并干燥湿膜60s，且随后在照射200mj/cm²的高压汞灯光时在氮气、室温下使其交联。干膜厚度为2.2μm。

当在正交偏振片之间分析该膜时，发现该膜是双折射的，具有相对于tac膜的参考边缘，经定向为20°的光轴。用倾斜补偿器测量约270nm的光学延迟。

然后将plcpo层暴露于具有相对于tac基板的参考边缘80°偏振平面的准直lpuv光(280-320nm；300mj/cm²)。在暴露于lpuv光之后再次分析该膜。发现到光学性能并未在暴露时改变。特別的是，该膜是单轴双折射的，没有任何扭曲，具有相对于tac膜的的参考边缘、经定向为20°的光轴。光学延迟仍为约270nm。

随后，在plcpo层之上kbar涂布(棒尺寸为1)lcp溶液s-lcp1。在50℃下退火并干燥湿膜60s，且在照射1500mj/cm²的高压汞灯光时在氮气、室温下使其交联。

所得膜呈现均匀的外观，没有任何可见的缺陷。通过用椭圆偏振法来分析该膜，发现该膜具有消色差四分之一波片的性能。从椭圆偏振评估还发现，lcp1层具有130-140nm的光学延迟。

可通过以下项目来概括本发明和不同实施方案：

1.制造光学元件(1,2,3,4,5,6)的方法，所述光学元件包括具有各向异性光学功能和取向能力的层(23,26,27,28)，所述方法包括以下步骤：

-提供包含可聚合液晶和可光定向物质的组合物(plcpo材料)；

-在载体(21)上形成所述plcpo材料的层；

-引发所述plcpo层(23，26，27，28)中的可聚合液晶的聚合；-将所述plcpo层(23，26，27，28)暴露于取向光，以在附属材料层的上表面上产生取向，使得至少在所述表面的一个区域中的取向方向不同于在所述至少一个区域中所述层的上表面的正下方的液晶的液晶指向矢的定向。

2.根据第1项的方法，进一步包括对plcpo层(23,26,27,28)中的液晶材料施加取向处理的步骤。

3.根据第1或2项的方法，其中由于取向光作用的所述plcpo层(23,26,27,28)中液晶的再定向被防止。

4.根据前述任何一项的方法，其中在plcpo层(23,26,27,28)暴露于取向光之前，引发可聚合液晶的聚合。

5.根据第1-3项中任一项的方法，其中在plcpo层(23,26,27,28)暴露于取向光之后，引发可聚合液晶的聚合。

6.根据第1-3项中任一项的方法，其中在plcpo层(23,26,27,28)暴露于取向光的单个步骤中，实现可聚合液晶的聚合和产生取向。

7.根据前述任一项的方法，其中plcpo材料包含一种以上的可光定向物质。

8.根据前述任一项的方法，其中plcpo中的可光定向物质具有密度梯度，使得可光定向物质在所述plcpo层的上表面的浓度高于在所述层的中间的浓度。

9.根据前述任一项的方法，其中可光定向物质包含氟化和/或硅氧烷部分和/或是聚硅氧烷。

10.根据前述任一项的方法，其中plcpo材料包括各向同性或各向异性荧光和/或非荧光染料、二向色性染料和/或手性添加剂。

11.层结构(1,2,3,4,5,6)，其包含plcpo层(23,26,27,28)，所述plcpo层具有光学各向异性性能且在其表面上具有取向能力，其中至少在一个区域中，由plcpo层提供的取向方向不同于在所述层的上表面的正下方的plcpo层中的液晶定向。

12.根据第11项的层结构，其中plcpo中的可光定向物质具有密度梯度，使得可光定向物质在所述plcpo层的上表面的浓度高于在所述层的中间的浓度。

13.根据第11或12项的层结构，其中可光定向物质包含氟化和/或硅氧烷部分和/或是聚硅氧烷。

14.根据第11-13项任一项的层结构，其中plcpo材料包含各向同性或各向异性荧光和/或非荧光染料、二向色性染料和/或手性添加剂。

15.根据第11-14项任一项的层结构，其中由plcpo层提供的取向具有局部不同的定向。

16.根据第11-15项任一项的层结构，其具有与plcpo层直接接触的额外各向异性层，所述额外各向异性层包含液晶聚合物(25,26,27,28)，其中所述额外各向异性层中的液晶聚合物根据plcpo层的取向信息来取向。

17.根据第16项的层结构，其中所述plcpo层和所述额外各向异性层被构造使得所述层结构用作消色差延迟器。

18.光学器件，其包括反射式偏振片和根据第17项的消色差延迟器。

19.第11-17项中任一项的层结构用于液晶或oled显示器中的光源管理的用途。

20.组合物，其包含可聚合液晶和可光定向物质，其中可光定向物质的重量百分比小于5wt％，小于1wt％或甚至小于0.1wt％，且可光定向物质包含氟化和/或硅氧烷部分和/或是聚硅氧烷。

21.根据第20项的组合物，其中可光定向物质是聚合物，且在侧链中包含氟化部分。