可光配向的物體的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有光配向性能的物體以及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 近來，光配向已經(jīng)成功地被引進到如下的大規(guī)模生產(chǎn)中：液晶顯示器(IXD)以及用 于各種應用的各向異性光學薄膜，比如3D-轉(zhuǎn)換薄膜、又名薄膜圖案化延遲器，其用于被動 的3D電視以及監(jiān)視器。在以上各個應用中，薄的光配向?qū)佑糜谑挂壕湎?。如果液晶板?nèi)部 使用光配向?qū)右允箍砷_關控制液晶配向，則由于與施加電場相互作用而開關，該液晶材料 必須每次都重新配向，因此該光配向?qū)釉陲@示期間必須保持配向性能。在光學薄膜各向異 性的情況下，該液晶在經(jīng)光配向?qū)优湎蛑笫乖撘壕Ы宦?lián)。例如，具體的實施方案公開在美 國專利US 6 717 644中。在光學薄膜各向異性的情況下，該液晶在經(jīng)光配向?qū)优湎蛑笫?該液晶交聯(lián)。
[0003] 與經(jīng)過刷表面的液晶常規(guī)配向相比，該光配向技術具有許多優(yōu)勢，比如高重現(xiàn)性、 配向圖案化以及適用于卷對卷制備。另外，由于在光配向?qū)又挟a(chǎn)生配向的光可以隨表面調(diào) 整而調(diào)整，光配向可以應用在諸如透鏡之類的曲面上，對于大部分其它的配向方法而言，則 不是這種情況。在光配向技術的目前工藝水平中，將光配向材料的薄層施加到諸如玻璃片 或者塑料箱之類的基材。由于配向信息經(jīng)過配向?qū)拥谋砻孓D(zhuǎn)送，它的厚度是次要的以及元 件制造廠商選擇較小的厚度以降低材料成本。在目前工藝水平中光配向?qū)拥牡湫秃穸仁羌s 100nm或者更小。這尤其用于LCD配向?qū)討玫那闆r，其中較厚層的缺點在于它們導致用于 開關該LCD的有效閾電壓的增大。
[0004] 只要該基材是扁平的或者略微曲面的，就存在可用于均勻施加該光配向?qū)拥牟煌?標準涂布技術。然而，如果光配向?qū)颖仨毻坎贾涟^小結(jié)構(gòu)，例如微觀結(jié)構(gòu)，例如諸如微 透鏡或者微棱柱、或者諸如矩形結(jié)構(gòu)之類顯示形狀不連續(xù)改變的結(jié)構(gòu)的基材，則薄均勻?qū)?的涂布是更復雜的以及取決于具體應用，甚至可能是無法實現(xiàn)的。
[0005] 目前光配向技術工藝水平另外的不足在于用作需要配向材料的載體的基材、比如 液晶，首先需要涂布薄光配向?qū)樱@增加成本以及制備時間以及使產(chǎn)率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目標是提供解決方案，其克服光配向技術目前工藝水平的上述缺點。
[0007] 本發(fā)明包括可光配向物體的制備方法。本發(fā)明還提供制備可光配向物體的組合 物。此外，本發(fā)明提供可光配向物體以及包括上述物體的器件的各種實施方案。
[0008] 在根據(jù)本發(fā)明所述方法中，從包含可光配向材料的原料組合物制備物體。本發(fā)明 方法與目前光配向技術工藝水平不同之處在于該物體本身是可光配向的以及不需要薄光 配向?qū)拥念~外沉積。這樣的好處在于涂布步驟減少，這使產(chǎn)率增加。
[0009] 因此，本發(fā)明制備可光配向物體方法包括如下步驟：
[0010] -提供原料組合物，其包含可光配向材料
[0011] -由該原料組合物產(chǎn)生物體。
[0012] 該原料組合物組成可以是單獨的該可光配向材料或者它可以包含另外的物質(zhì)。優(yōu) 選，該原料組合物包含至少一種可光配向材料和至少一種另外的物質(zhì)，其中選擇該原料使 得在從該組合物所制備的物體中可以存在相分離，以致在該物體至少一個表面處至少一類 可光配向材料的濃度比在物體本體中要高。
[0013] 本申請所指物體可以具有任何形式或者形狀。例如，該物體可以是具有復雜表面 的物體。在優(yōu)選實施方案中，該物體是韌性薄片。在另一優(yōu)選的實施方案中，該物體包含地 貌表面結(jié)構(gòu)(topographical surface structures)，比如類似微透鏡或者微棱柱的微觀結(jié) 構(gòu)、或者諸如矩形結(jié)構(gòu)之類的顯示出突變形狀的結(jié)構(gòu)。
[0014] 該物體通過任何合適的方法產(chǎn)生，如可以是擠出、澆鑄、模塑、2D-或者3D-印刷或 者涂布。
【附圖說明】
[0015] 本發(fā)明通過附圖進一步舉例說明。要強調(diào)的是各特征不必按比例描繪。
[0016] 附圖1描繪光配向技術領域目前水平的實施例，其中將薄光配向?qū)邮┘拥捷d體。
[0017] 附圖2顯示應用，其中具有表面結(jié)構(gòu)的可光配向物體已經(jīng)用于使頂部上的從屬材 料配向。
[0018] 附圖3顯示液晶盒，其中液晶被兩個光配向的物體配向。
[0019] 附圖4圖解說明產(chǎn)生具有表面結(jié)構(gòu)的可光配向物體的實例。
[0020] 附圖5圖解說明通過印記產(chǎn)生具有表面結(jié)構(gòu)的可光配向物體的方法。
[0021] 圖6顯示使用具有表面結(jié)構(gòu)的光配向物體產(chǎn)生光學各向異性質(zhì)透鏡的方法。
[0022] 發(fā)明詳述
[0023] 依照本發(fā)明的第一方面所述，本發(fā)明提供制備可光配向物體的方法。
[0024] 本申請上下文中可光配向物體意指物體，其包含可光配向材料。
[0025] 本發(fā)明制備可光配向物體的方法包括如下步驟：
[0026] -提供包含可光配向材料的原料組合物 [0027]-由該原料組合物產(chǎn)生物體。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明所述的物體可以具有任何形式。例如，物體可以具有的形式為球形、立 方體、圓柱、管、套筒、薄片、透鏡、橢圓體、長方體、圓環(huán)、錐體、楔形物、棱錐形或者棱柱。物 體可以是扁平的或者彎曲的、堅硬的或者柔韌性的。雖然上述物體實例僅是基本的幾何形 式，選擇其以舉例說明范圍，但是該術語"物體"應該包括任何其它的物體，其可以具有更為 復雜的形狀以及表面。
[0029] 該物體可以是例如自立的薄膜。自立的薄膜可以直接制備，例如通過擠出，或者由 該原料組合物制造的物體可以作為在載體上的薄膜產(chǎn)生，其在另一步中脫離該載體。
[0030] 為表征根據(jù)本發(fā)明所述物體的尺寸，該物體厚度應該解釋為沿該物體厚度方向的 最大厚度。該厚度方向應該為該物體最小尺寸的方向。例如，在薄片情況下，該厚度方向為 垂直于該薄片表面。在該物體沿該厚度方向具有地貌表面結(jié)構(gòu)情況下，該厚度應該測量直 到該結(jié)構(gòu)頂部，這如在圖2中物體11的厚度d所示。
[0031 ]根據(jù)本發(fā)明所述的物體厚度大于200nm。優(yōu)選，物體厚度大于500nm，更優(yōu)選大于2μ m以及最優(yōu)選大于ΙΟμπι。就一些應用而言，例如，如果該物體在它制備期間或者之后不想要 在載體上，則該物體厚度優(yōu)選大于50μηι，更優(yōu)選大于200μηι以及最優(yōu)選大于1mm。
[0032] 本申請上下文中，〃可光配向材料〃是一旦暴露于配向光就誘導各向異性性能的材 料。類似地，"可光配向物體"是一旦暴露于配向光就誘導各向異性性能的物體。另外，該術 語〃光配向材料〃以及〃光配向物體〃用于指通過暴露于配向光而已經(jīng)配向的光配向材料以 及光配向物體。
[0033] 本發(fā)明上下文中，該術語〃配向光〃意指光，其可以在可光配向材料中誘導各向異 性以及其至少部分線性或者橢圓偏振的和/或是從傾斜方向入射到可光配向材料的表面。 優(yōu)選，該配向光是線性偏振的，其偏振程度大于5:1。該配向光的波長、強度以及能量的選擇 取決于該可光配向材料的感光靈敏度。一般，該波長處于UV-A、UV_B和/或UV-C范圍內(nèi)或者 在可見光范圍內(nèi)。優(yōu)選，該配向光包含波長小于450nm的光。更優(yōu)選該配向光包含波長小于 420nm的光。
[0034] 如果該配向光是線性偏振的，則該配向光的偏振面意指由該配向光的傳播方向以 及偏振方向所定義的平面。在該配向光是橢圓偏振的情況中，該配向光的偏振面意指由該 光的傳播方向以及由該偏振橢圓的長軸所定義的平面。
[0035]該術語"各向異性的"以及"各向異性"例如可以指光學吸收、雙折射、導電性、分子 配向、對于其它材料、例如液晶的配向性能，或者機械性能，比如彈性模量。本申請上下文中 該術語"配向方向"應該指各向異性性能的對稱軸。
[0036] 由包含可光配向材料的原料組合物產(chǎn)生物體可以通過任何合適的方法實現(xiàn)，比如 鑄塑、包括注射成型以及加壓模塑、或者擠出在內(nèi)的模塑、2D-或者3D-印刷以及涂布。合適 的涂布法有，例如旋涂、刮涂、刮刀涂布、接觸混涂、流延涂布、槽孔涂布、壓光涂布、1?壓涂 布、浸漬、刷涂、用棒材流延(castingwith a bar)、滾涂、流動-涂布、線涂(wire coating)、 噴涂、浸涂、旋狀涂布、級聯(lián)涂、簾涂、氣刀刮涂、間隙涂層、旋轉(zhuǎn)篩、逆輥涂布、凹版涂布、計 量桿(Meyer bar)涂布、槽模(擠出）涂布、熱熔性涂布、輥涂、柔版涂布。合適的印刷方法包 括:絲網(wǎng)印刷、凸版印刷比如橡皮版印刷、噴墨式印刷、凹版印刷比如直接照相凹版印刷或 者平凹版印刷、石印比如膠印、或者刻版印刷如絲網(wǎng)印刷。
[0037] 可以通過將包含該可光配向材料的原料組合物沉積在載體上制備該物體，該載體 可以是扁平的或者是任何形式的模具。
[0038] 該載體可以是堅硬的或者柔韌性的。原則上它可以由任何材料組成。優(yōu)選，該載體 包括塑料、玻璃或者金屬或者是硅片。如果該載體是柔韌性的，優(yōu)選該載體是塑料或者金屬 薄片。優(yōu)選，在其上沉積該原料組合物的該載體表面具有地貌表面結(jié)構(gòu)。地貌表面結(jié)構(gòu)是， 例如透鏡、比如菲涅耳以及雙面凸透鏡以及透鏡陣列，包括微透鏡在內(nèi)；棱柱、包括微棱鏡 在內(nèi)；格柵以及帶有矩形或者三角形橫截面的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以循環(huán)的或者非循環(huán)的。
[0039] 在包含可光配向材料的原料組合物沉積期間，該載體可以移動。例如，該原料組合 物的物體可以在連續(xù)輥中通過輥壓工藝通過將原料組合物沉積在移動的柔韌性薄片上而 產(chǎn)生，該柔韌性薄片優(yōu)選是塑料或者金屬的。所得到的薄膜可連同該載體薄片一起卷繞在 輥上或者該物體可以脫離載體以及然后作為自立、不帶該載體的薄膜卷繞。
[0040] 固定橫截面輪廓的可光配向物體可以產(chǎn)生通過擠出方法產(chǎn)生，而不是將該原料組 合物沉積在載體上。通過擠出產(chǎn)生的物體可以是，例如扁平的或者管狀膜。該物體在長度方 向切斷或者在輥上卷繞。
[0041 ]本發(fā)明的優(yōu)選方法還包括在該可光配向物體中產(chǎn)生表面結(jié)構(gòu)的步驟。典型的結(jié)構(gòu) 是，例如透鏡、比如菲涅耳以及雙面凸透鏡以及透鏡陣列，包括微透鏡在內(nèi)；棱柱、包括微棱 鏡在內(nèi)；格柵以及帶有矩形或者三角形橫截面的結(jié)構(gòu)。如上所述作例證的結(jié)構(gòu)應該也包括 反相結(jié)構(gòu)剖面，如果該結(jié)構(gòu)需要復制進入另一材料之內(nèi)，則尤其要應用該反相結(jié)構(gòu)剖面。該 結(jié)構(gòu)可以循環(huán)的或者非循環(huán)的。術語結(jié)構(gòu)元件應該指可以表征該結(jié)構(gòu)的最小結(jié)構(gòu)元件。例 如，如果該結(jié)構(gòu)包含微透鏡、比如微透鏡陣列，那么該結(jié)構(gòu)元件是微透鏡。在循環(huán)結(jié)構(gòu)的情 況下，該結(jié)構(gòu)元件是周期性重復的單元。該結(jié)構(gòu)元件的方位尺寸(azimuthal dimension)可 以覆蓋的范圍為l〇〇nm直到該物體的尺寸。優(yōu)選，根據(jù)本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)元件的最小寬度大于 500nm，更優(yōu)選大于5μηι以及最優(yōu)選大于50μηι。該結(jié)構(gòu)深度可以是10nm至若干厘米。優(yōu)選，該 結(jié)構(gòu)深度大于l〇〇nm，更優(yōu)選大于Ιμπι以及最優(yōu)選大于ΙΟμπι。
[0042] 在本發(fā)明產(chǎn)生具有表面結(jié)構(gòu)的可光配向物