專利名稱：二色性賓-主偏振器的制作方法
二色性賓-主偏振器
背景技術(shù)：
偏振器廣泛地用于一些需要光偏振的不同用途中。目前，LCD 應(yīng)用中最廣泛使用的偏振器是由E.H. Land在1938年發(fā)明的H-偏振 器片的各種衍生裝置。這些二色性偏振器由浸漬著碘或者涂有二色性 染料的單軸拉伸的聚(乙烯醇)所組成。該易濕的聚(乙烯醇)膜兩面都 由TAC-層(三乙酰基纖維素)保護(hù)。在該膜的一側(cè)，運(yùn)用粘合劑以將 偏振器層疊至顯示器。偏振器疊層的總厚度約為70-15(Him。
本領(lǐng)域需要這樣的偏振器它們能夠產(chǎn)生與H-偏振器片(H-sheet polarizer灘當(dāng)甚至更大的偏振選擇性，但是它們比H-偏振器片薄很 多。并且還需要能夠被方便地用于液晶元件內(nèi)部的偏振器。
這些目標(biāo)和其他目標(biāo)可以通過一種二色性賓-主偏振器來實(shí)現(xiàn)。 例如，在國(guó)際專利申請(qǐng)WO2005/045485 Al中描述了這種二色性賓-主偏振器?？梢赃@樣來描述該賓-主偏振器，在這種偏振器中，通過 二色性染料(客體)來實(shí)現(xiàn)光的偏振選擇性吸收，該二色性染料在取向 的聚合液晶主體中取向。通過使用吸收中的二色性比(DR)能方便地描述偏振器的偏振性能。
在目前的LCD中，常規(guī)H-偏振器片通常顯示出30或更高的DR 值，并且甚至經(jīng)常是50或者更高。上述賓-主偏振器具有15或更高 的二色性比，并且當(dāng)取向的聚合物膜基于具有高度有序近晶相的反應(yīng) 性液晶時(shí)，可以達(dá)到50或者甚至更高的二色性比。尤其是近晶B相 能夠非常有效地提供具有高二色性比的取向聚合物膜。同樣也可以使 用其它高度有序的近晶相，例如近晶F相和近晶I相。
為了制造上述賓-主偏振器，反應(yīng)性液晶主體材料的平面取向(長(zhǎng) 軸平行于襯底平面)是必須的。然而，當(dāng)反應(yīng)性液晶材料以薄膜施加 于具有取向?qū)?摩擦過的聚酰亞胺層或光-取向?qū)?的襯底上時(shí)，該材料 常常具有垂直取向(homeotropicalignment)(分子長(zhǎng)軸沿襯底法線取向)
的趨勢(shì)。對(duì)于高度有序的近晶相，例如近晶B、近晶F和近晶I，垂 直取向的趨勢(shì)尤其強(qiáng)烈。
在上述可涂敷賓主偏振器的加工期間，反應(yīng)性液晶基(mesogen) 混合物(含有二色性染料)強(qiáng)烈的垂直取向趨勢(shì)是一個(gè)嚴(yán)重的問題，它 能夠阻礙這類偏振器在工業(yè)上的進(jìn)一步突破。
對(duì)于處于向列相的反應(yīng)性液晶材料，可以通過向反應(yīng)性液晶基混 合物中加入少量百分比的表面活性劑來抑制垂直取向。
表面活性劑可以例如是EP940707中所述的非離子氟烷基化物。 雖然加入表面活性劑是在向列的反應(yīng)性液晶基中實(shí)現(xiàn)平面取向的有 效方法，但是加入表面活性劑通常不能抑制在高度有序的近晶相(例 如近晶B相)中垂直取向的趨勢(shì)。
高度有序的近晶相中的平面取向可以通過在液晶基混合物加工 成偏振器膜期間，提供一個(gè)臨時(shí)的第二襯底來實(shí)現(xiàn)。
在反應(yīng)性液晶基聚合成為高度交聯(lián)的聚合物膜之后，保存了平面 取向。此時(shí)，移去臨時(shí)的第二襯底。從而，使用臨時(shí)的第二襯底可以 為實(shí)現(xiàn)高度有序的近晶反應(yīng)性液晶基的薄膜中的平面取向提供一種 方法。然而，在賓-主偏振器的大批生產(chǎn)中，不期望使用臨時(shí)的第二 襯底。
從上可知，顯然，需要這樣的一種制造基于高度有序的近晶反應(yīng) 性液晶基的賓-主偏振器的方法，該方法能產(chǎn)生近晶液晶基為平面取 向的薄膜賓-主偏振器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是克服該問題，并且提供一種制造時(shí)無(wú)需臨時(shí)第二 襯底的賓-主偏振器，同時(shí)獲得高二色性比。
發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，向液晶組合物中加入凝膠劑(gelator)可以阻礙 垂直取向的趨勢(shì)。
在顯示出平面取向的液晶相中形成的、位于液晶組合物中的各向 異性的凝膠網(wǎng)絡(luò)可以起到保持平面取向的內(nèi)部取向源的作用，甚至是 在高度有序的近晶相中(例如近晶B、 F和I中)這種凝膠網(wǎng)絡(luò)也能起
到該作用。此外，凝膠化以及伴隨的粘度的急劇上升會(huì)動(dòng)態(tài)地阻礙由 平面取向到垂直取向的轉(zhuǎn)變。
因此，第一方面，本發(fā)明涉及一種用于制造偏振器的方法，該方 法包括提供含有液晶主體以及粘度增強(qiáng)劑的液晶組合物；在襯底上 提供所述組合物的薄膜；使所述液晶主體取向從而獲得處于第一液晶 介晶相的取向膜，其中所述液晶主體相對(duì)于所述襯底平面取向；凝膠 化所述粘度增強(qiáng)劑以凝結(jié)所述膜；并且在所述凝結(jié)的膜中得到第二液 晶態(tài)。
組合物中的液晶主體可以是可聚合的，并且該方法可以進(jìn)一步包 括在所述凝結(jié)的膜中聚合所述第二液晶態(tài)的所述液晶主體。
通過將膜聚合，膜中的各向異性被不可逆地鎖定并且其溫度依賴 性降低。
液晶組合物可以包含分散于所述液晶組合物中的二色性吸光客 體。該二色性吸光客體可以例如包括偶氮染料。
粘度增強(qiáng)劑可以是在凝膠化時(shí)能在所述膜中形成纖絲狀聚集體 (fibrillar aggregate)的增強(qiáng)劑。
形成于各向異性液晶相中的纖絲狀聚集體的網(wǎng)絡(luò)為液晶主體形 成了各向異性的并且有效的內(nèi)部取向源。這樣的各向異性網(wǎng)絡(luò)能夠在 從向列相或者低有序(low order)近晶相至高度有序的近晶相轉(zhuǎn)化時(shí)阻礙由平面取向到垂直取向的轉(zhuǎn)化。
粘度增強(qiáng)劑可以例如是有機(jī)凝膠劑，優(yōu)選選自脂肪酸衍生物、甾 類衍生物、蒽基衍生物、含有甾族的并且稠合的芳環(huán)的凝膠劑、偶氮 苯甾基凝膠齊lj(azobenzene steroid-based gelators)、氨基酸型有機(jī)凝膠 劑、有機(jī)金屬化合物、大環(huán)凝膠劑、山梨醇和多元醇衍生物、十八酸 纖維二糖酯(cellobioseocta(decanoat))、 n-烷烴、部分氟化的n-烷烴、雙組份體系以及環(huán)狀和線狀的雙脲化合物，以及它們兩種或多種的組 合。
在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，第一液晶態(tài)是向列相或近晶相SY， 或者相當(dāng)于向列相或近晶相Sy，其中Y是A或C。
在這種液晶相中，可以容易地得到平面取向。此外，這種相中的有序性對(duì)于在凝膠化時(shí)形成各向異性網(wǎng)絡(luò)是足夠高的，該網(wǎng)絡(luò)形成有 效的內(nèi)部取向源。
第一液晶態(tài)可以例如在高于粘度增強(qiáng)劑的凝膠化溫度的溫度獲得。
在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，所述第二液晶態(tài)中的取向是或者相
當(dāng)于近晶相Sx，其中X不是A或C。
在這種高度有序的液晶相中，本發(fā)明的偏振器可以獲得高二色性比。
第二液晶態(tài)可以例如在低于粘度增強(qiáng)劑的凝膠化溫度的溫度獲得。
本發(fā)明的實(shí)施方案中，液晶主體包括式(I)的可聚合液晶 U國(guó)V-W-X-Y-X'-Y'-X"-W'-V'-U' (I)
其中
X、 X'和X"獨(dú)立地為取代或者未取代的Ph或者Cyc，其中Ph 是1,4-亞苯基單元，并且Cyc是反式-l，4-環(huán)己烯單元(trans-1 ，4-cyclohexene unit);
Y和Y'獨(dú)立地為-CH2CHr、 -CH20-、 -OCH2-、 -OCO-、畫COO-、 -N=N-、 -C=C-、 -C三C-、 -C=N-;
U和U'獨(dú)立地為可聚合基團(tuán)，或者U是可聚合基團(tuán)并且U'=H， 或者U=H并且U'是可聚合基團(tuán)；
V和V'獨(dú)立地為間隔基；和
W和W'獨(dú)立地為直接鍵、-O-、 -S-、 -COO-、或者-OCO-。
第二方面，本發(fā)明涉及一種例如可以通過本發(fā)明方法獲得的偏振 器，其包括含有取向的液晶主體的取向膜，在所述主體中分散并且 取向的二色性吸光客體，和凝膠化的粘度增強(qiáng)劑。
第三方面，本發(fā)明涉及用于制造偏振器的組合物，該組合物含有
液晶主體，二色性吸光客體以及粘度增強(qiáng)劑。


以下，參照顯示本發(fā)明目前優(yōu)選的具體實(shí)施方案的附圖，將更詳
細(xì)地描述本發(fā)明的這些方面及其它方面。
圖l是本發(fā)明偏振器的示意圖，
圖2a-d是制造本發(fā)明偏振器方法的概要，
圖3a-e顯示了以下實(shí)驗(yàn)1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，
圖4a-c顯示了以下實(shí)驗(yàn)2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖1中圖解了本發(fā)明的一個(gè)示例性具體實(shí)施方案，其顯示了本發(fā) 明偏振器的橫截面。該偏振器1包括含有取向的并且聚合的液晶主 體3的取向的聚合物膜2，分散在主體中3并且隨主體3取向的二色 性吸光客體4，以及在該膜中形成各向異性凝膠網(wǎng)絡(luò)的粘度增強(qiáng)劑5。 該二色性吸光客體以明顯的二色性吸光體的形式分散。通常，吸光體 可以是個(gè)體分子(二色性染料)、這些分子的聚集體或者網(wǎng)絡(luò)、或者無(wú) 機(jī)顆粒(納米顆粒)(顏料)。個(gè)體二色性吸光體的光學(xué)吸收是方向依賴 性的。當(dāng)沿一個(gè)體軸時(shí)，光吸收為最大，并且沿另一軸(該軸通常垂 直于最大吸收的軸)時(shí)，吸收為最小。
聚合的液晶3各向異性地取向，提供了寬范圍的取向有序性?？?體4的個(gè)體二色性吸光體隨主體3取向，從而提供了具有方向依賴性 的光吸收性能的取向的聚合物膜，并且因此能夠使光偏振化。
客體4的二色性體可以為長(zhǎng)方形并且在聚合物膜中平面單軸地 取向。然而，也可以使用其它形狀，例如盤狀，以及使用其它取向， 例如垂直的(homeotropic)或者雙軸的。
原則上，可以使用任何二色性客體。它可以是染料或者顏料，可 以以分子級(jí)分散或者以吸收光的顆粒形式分散。二色性客體的顏色視 用途來選擇。通常，在400至700mn的光譜可見區(qū)可以實(shí)現(xiàn)吸收。 這可以通過使用黑色二色性染料，或者通過適當(dāng)?shù)娜玖侠缂t、綠和 藍(lán)的組合來實(shí)現(xiàn)。這里所使用的術(shù)語(yǔ)"取向的"以及相關(guān)術(shù)語(yǔ)，例如 "取向"，是指"各向異性取向的"，并且與"取向的"同義。"取向 的"是指與無(wú)規(guī)多域結(jié)構(gòu)(random multi-domain structure)相對(duì)的，形成所述物體的物質(zhì)具有的單一域(mono-domain)(或者按照所需圖案排 列的大量單一域)形式的寬范圍的取向有序性。這使得該物體的性質(zhì)， 例如光學(xué)性質(zhì)以受控的和需要的方式具有方向依賴性。
二色性客體的取向依靠液晶主體來推動(dòng)。使液晶主體取向，并且 二色性客體隨主體而取向。
這里所使用的術(shù)語(yǔ)"聚合的液晶"是指一種聚合物，其是或者可 以成為取向態(tài)的聚合物，或者是源自液晶的介晶相的聚合物。"液晶 聚合物"是聚合的液晶的一種特定類型；它是聚合物并且是液晶。通 常，聚合的液晶本身不必是液晶。當(dāng)以取向態(tài)提供時(shí)已經(jīng)足夠了，該 狀態(tài)源自液晶介晶相或者與液晶介晶相相當(dāng)。通過例如聚合處于介晶 相的液晶可以獲得這些化合物。 一旦聚合，介晶相被固定并且取向也 被固定。
這里所使用的術(shù)語(yǔ)"聚合的液晶"通常是指任何聚合的液晶或者 任何包括這種聚合的液晶的組合物，例如包括大量不同的聚合的液晶 的組合物和混合物。
客體4的取向使得偏振器具有一消光軸(extinction axis)，該軸隨 平面單軸取向的軸取向。
為了提供二色性比約為15和更高的取向的聚合物膜，該二色性 客體，并且因而該聚合的液晶主體，必須是高度取向的。
這里所使用的術(shù)語(yǔ)"二色性比"涉及吸收中的二色性比，并且定 義為沿消光軸的吸光度(在正入射時(shí)測(cè)定)和沿透射軸的吸光度的比 率。
在本發(fā)明的偏振器中適合使用二色性偶氮染料作為客體。二色性 染料的例子包括，但不限于US 6,133,973以及WO 2005/045485 Al 中所公開的那些染料。
合適的二色性客體包括但不限于以下偶氮染料。<formula>see original document page 13</formula>
二色性客體可以是液晶本身，并且也可以使用非液晶二色性客體。
二色性客體的數(shù)量取決于用途，并且取決于在客體沉淀之前，或 者在不能達(dá)到所要求的高度有序相之前，主體可以容許多少客體。
通常，該數(shù)量小于約50重量％，如小于約20重量％，例如小于 約10重量％。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了在賓-主偏振器中獲得足夠高的二色性比，在液 晶主體中使用近晶相是合適的。
同樣已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通常由近晶A相提供的有序度過低，而且近晶C 相及其它傾斜的(tilted)近晶相通常都不合適。進(jìn)一步地，向列相的有 序度同樣過低，以致于不能提供所需的二色性比。
適當(dāng)?shù)慕榫喟ń或其傾斜的變體，即，近晶F和近晶I 相；晶體B及其傾余斗的形式，g卩，晶體G和J;以及晶體E和其傾斜 的形式，也就是晶體H和K。合適的介晶相具有寬范圍的取向有序 性。
具有或不具有二色性客體的取向的聚合物膜，更具體地，包括這 種取向膜的偏振器，可以由具有近晶相SX(X不是A或者C)的液晶聚
合物來形成。這種聚合物是線形主鏈或側(cè)鏈聚合物，在以膜的形式已 被沉積后，其可以是交聯(lián)的，也可以是不交聯(lián)的。本發(fā)明的偏振器是 這種取向膜的一個(gè)特殊具體實(shí)施方案。這種取向膜的其它用途包括延 遲器以及雙焦點(diǎn)透鏡。
優(yōu)選的取向的聚合物膜是那些包括聚合的液晶的聚合物膜，其中 聚合的液晶通過聚合取向的液晶來獲得。
優(yōu)選地，使用具有近晶相SX(X不是A或者C)并且以該相聚合的
可聚合液晶。
適合用于本發(fā)明的用于形成聚合的液晶的液晶主體包括，但不限
于，例如在WO 2005/045485 Al中所描述的那些液晶主體。
例如，可以使用式(I)的可聚合液晶來制造取向膜。
U-V-W-X-Y-X'-Y'陽(yáng)X"譽(yù)V'-U' (I)
其中
X、 X'和X"獨(dú)立地為取代或者未取代的Ph或Cyc，其中Ph是 1,4-亞苯基單元，并且Cyc是反式-l，4-環(huán)己烯單元，其中取代基選自 甲基、CN、 F、 Cl禾卩Br;
Y和Y'獨(dú)立地為-CH2CH2-、 -CH20-、 -OCH2-、 -OCO扁、-COO-、 -N=N-、 -C=C-、 -C三C-、 -C=N-;
U和U'獨(dú)立地為可聚合基團(tuán)，或者U是可聚合基團(tuán)并且U'=H， 或者U=H并且U'是可聚合基團(tuán)，其中U和U'通常是可光聚合基團(tuán)， 例如CH產(chǎn)CH-、 CH2=CCl-、 CH尸C(CH3)-或4-乙烯基苯基、甲基(丙 烯酸酯)、乙烯基醚、氧雜環(huán)丁烷、環(huán)氧或硫烯(thiolene)體系；
V和V'獨(dú)立地為常規(guī)結(jié)構(gòu)的間隔基，例如C,-C2(T垸基，其任選
被一個(gè)或多個(gè)-O-、 -S-、 NH或者NH3單元間斷并且任選被取代；和
W和W'獨(dú)立地為直接鍵、-O-、 -S-、 -COO-、或者-OCO-。
為了調(diào)整取向膜的性質(zhì)，通常會(huì)使用兩種或多種可聚合液晶的混 合物，該混合物中至少一個(gè)或多個(gè)組分是式(I)的化合物。
例如，可以使用式II、 III或者IV的可聚合液晶。<formula>see original document page 15</formula> (II)
<formula>see original document page 15</formula> (Ⅱ)
<formula>see original document page 15</formula> (IV)
然而，在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中，可能不需要提供包括聚合的液晶膜的偏振器。在這樣的具體實(shí)施方案中，也可以使用不可聚合的液晶主體。
本發(fā)明的偏振器可以以獨(dú)立聚合膜的形式或者以聚合的或未聚合的膜的形式布置在襯底6上來提供。該襯底可以是任何其上適于布置本發(fā)明偏振器的襯底，并且通常是透明或者半透明的、各向異性或 各向同性的、聚合的或者無(wú)機(jī)的(例如玻璃或者陶瓷的)襯底。
襯底任選地包含一層取向?qū)?，膜布置在該取向?qū)由喜⑶夷ぶ械囊壕е黧w通過該取向?qū)尤∠颉?br> 本發(fā)明的偏振器進(jìn)一步包含凝膠化的粘度增強(qiáng)劑。該粘度增強(qiáng)劑的一個(gè)目的是在制造偏振器的步驟期間保持液晶主體的平面取向。該粘度增強(qiáng)劑的另一目的，特別是在包括不聚合液晶主體的情況下，是 在所制造的偏振器中保持液晶主體的平面取向。
在對(duì)制造本發(fā)明偏振器的一個(gè)示例性方法說明的上下文中，將會(huì)更詳細(xì)地描述粘度增強(qiáng)劑。在圖2中描述了該示例性方法的概要。
在一個(gè)用于生產(chǎn)本發(fā)明偏振器的示例性具體實(shí)施方案中，提供了包括可聚合的液晶主體和膠凝劑的液晶組合物。
任選地，該液晶組合物包括用于誘導(dǎo)聚合的聚合引發(fā)劑，和/或用于抑制自發(fā)聚合的阻聚劑。
如果通過該方法來生產(chǎn)二色性偏振器，則有利地，該液晶組合物也可以包括二色性吸光客體。該液晶組合物以薄膜形式布置在襯底上。薄膜可以由常規(guī)的薄膜成型方法例如涂敷或印刷方法來制備。合適的涂敷方法包括旋涂、刮刀涂敷、噴涂、浸漬涂敷以及澆鑄。適當(dāng) 的印刷方法包括噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷和膠版印刷。
如果需要，形成膜的組合物可以包含成膜促進(jìn)劑，例如溶劑、助 粘劑、潤(rùn)濕劑或者表面活性劑。
薄膜在襯底上取向以形成有序的介晶相，在襯底上在該相中液晶 主體平面取向，即液晶單體的長(zhǎng)軸直接垂直于襯底的法線。
通常，使用取向?qū)觼硎挂壕∠?。合適的取向?qū)影Σ吝^的聚 酰亞胺層或者傾斜濺射的二氧化硅層。然而，也可以使用其它常規(guī)的 取向方法例如光取向，在襯底上提供平面取向的液晶主體。
為了提供其中液晶主體在襯底上平面取向的介晶相，通常將膜置 于獲得該平面取向的溫度。通常，為了獲得取向?qū)拥?平面)取向，將 膜置于液晶主體為各向同性(圖2a)的溫度，并且然后將其冷卻至具有 平面取向的取向相的溫度，在該冷卻步驟中，液晶主體與襯底平行(圖
2b)。
通常，當(dāng)獲得平面取向時(shí)，液晶主體處于向列相或者近晶A或C 相，并且溫度高于膠凝劑的凝膠化溫度。然而，如上所述，該向列相 或者近晶A或C相沒有能用于本發(fā)明偏振器的足夠高的取向。為了 獲得所需高度有序的近晶Sx相(X不是A或者C)，在阻止這些相中 非常普遍的垂直取向趨勢(shì)的同吋，在膜中仍然具有平面取向的條件 下，將粘度增強(qiáng)劑凝膠化以使膜凝結(jié)(圖2c)。
這可以通過將膜的溫度降低到這樣的一個(gè)溫度來實(shí)現(xiàn)，該溫度低 于膠凝劑的凝膠化溫度(Tg)，但是高于由向列相或者近晶A或C相至 所需的近晶Sx相的轉(zhuǎn)變溫度。
凝結(jié)膜中的凝膠網(wǎng)絡(luò)作為內(nèi)部取向源，并且垂直取向的趨勢(shì)被極 大地降低。
然后，獲得了所需保持平面取向的高度有序的近晶相。在此平面 取向的高度有序的液晶態(tài)中，實(shí)現(xiàn)了液晶主體的聚合。由于該聚合， 個(gè)體主體被固定，并且膜中的取向也被固定(圖2d)。
或者，將膜溫度降低到這樣一個(gè)溫度，該溫度低于膠凝劑的凝膠 化溫度(Tg)，而且還低于由向列相或者近晶A或C相向所需近晶Sx
相的轉(zhuǎn)變溫度。然而，由向列相或者近晶A或C相至所需近晶Sx相 的轉(zhuǎn)變通常比凝膠形成過程慢，并且因而，如果溫度迅速降低，則凝
膠會(huì)在得到所需高度有序的近晶Sx相之前形成。
通常，通過傳統(tǒng)方法來實(shí)現(xiàn)處于所需近晶相的可聚合的液晶主體 的聚合，這些方法取決于液晶上活性基團(tuán)的種類并且任選地取決于所 使用引發(fā)劑的種類。聚合的一般方法包括光化輻射，例如電子束和紫 外光。
進(jìn)行這種聚合，從而使得取向被基本上保持。
適合用于本發(fā)明的粘度增強(qiáng)劑包括這樣的化合物，這些化合物可 以將膜凝膠化，從而能夠阻礙未聚合的液晶主體由平面取向至垂直取 向的轉(zhuǎn)化。同時(shí)，膠凝化的粘度增強(qiáng)劑應(yīng)該不會(huì)阻礙從向列相或者近
晶A或C相至所需高度有序的近晶Sx相(X不是A或C)的轉(zhuǎn)化。
優(yōu)選地，阻礙該轉(zhuǎn)變的凝膠化發(fā)生在進(jìn)入高度有序的近晶相(具 有垂直取向)之前。
優(yōu)選地，當(dāng)液晶主體處于近晶A或C相，或者處于向列相時(shí)， 應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生凝膠化。
這里所使用的術(shù)語(yǔ)"粘度增強(qiáng)劑"以及相關(guān)術(shù)語(yǔ)是指化合物或者 化合物的組合，該化合物或者化合物的組合對(duì)包含它的組合物具有粘 度增強(qiáng)效應(yīng)。這里所使用的"粘度增強(qiáng)效應(yīng)"是指由物理?xiàng)l件(例如 溫度)的改變而引起的液態(tài)組合物粘度的改變顯著地大于沒有粘度增 強(qiáng)劑的組合物通常會(huì)發(fā)生的改變。通常，至少在某一溫度間隔內(nèi)，當(dāng) 溫度下降時(shí)粘度增強(qiáng)劑產(chǎn)生粘度增加的顯著變化。
例如，高于某一溫度時(shí)，粘度增強(qiáng)劑對(duì)液態(tài)組合物的粘度沒有產(chǎn) 生可感知程度的影響。然而，當(dāng)?shù)陀谠摐囟葧r(shí)，該液態(tài)組合物的粘度 顯著地增加或者基本上被凝膠化。
在本發(fā)明的上下文中，粘度增強(qiáng)劑的一個(gè)作用是阻礙或者防止從 平面取向至垂直取向的轉(zhuǎn)化。
粘度增強(qiáng)劑的例子包括這種通常被稱為有機(jī)凝膠劑的化合物。有 機(jī)凝膠劑是可以通過形成長(zhǎng)纖絲狀聚集體來凝膠化有機(jī)介質(zhì)的分子， 這些長(zhǎng)纖絲狀聚集體進(jìn)而形成三維網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)這種纖絲狀聚集體形成于各向異性介質(zhì)中時(shí)，例如在處于向列 相或者近晶A或C相的液晶組合物中，可以形成各向異性的凝膠網(wǎng)
(Jpn. J. Appl. Phys. 2000, 39， 2721-2726; Langmuir, 2002, 18， 7086-7088)。
這樣的各向異性網(wǎng)絡(luò)可以作為液晶主體的內(nèi)部取向源，從而抑制 抑制垂直取向的傾向。
適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)凝膠劑包括那些當(dāng)在向列的或者近晶的液晶中凝膠 化時(shí)，能夠形成纖絲狀聚集體的各向異性網(wǎng)絡(luò)的凝膠劑。
通常，以重量計(jì)，液晶化合物中凝膠劑的數(shù)量小于約10%，如小 于約5%，例如小于約2%。
有機(jī)凝膠劑的例子包括，但不限于，由Terech和Weiss,Chem. Rev. 1997， 97， 3133-3159; Abdallah禾卩Weiss, Adv. Mater 2000， 12， 1237-1247; Kato等人，Macromol. Rapid Commun. 2001， 22， 797-814; 以及VanEsch等人，Angewandte Chemie， Int. Edition, 2000， 39， 2263-2266所提到的那些，并且包括例如脂肪酸衍生物、甾類衍生物、 蒽基衍生物、含有甾族的并且稠合的芳環(huán)的凝膠劑、偶氮苯甾基凝膠 劑、氨基酸型有機(jī)凝膠劑、有機(jī)金屬化合物、大環(huán)凝膠劑、山梨醇和 多元醇衍生物、十八酸纖維二糖酯、n-烷烴、部分氟化的n-烷烴、雙 組份體系及環(huán)狀和線形的雙脲化合物。
作為有機(jī)凝膠劑的脂肪酸衍生物的例子包括取代的脂肪酸和單 價(jià)金屬鹽，例如12-羥基硬脂酸及其相關(guān)的金屬鹽，以及脂肪酸的二 價(jià)或三價(jià)金屬鹽，例如磷酸十六酯(dihexadecyl phosphate)的鋁鹽。
作為有機(jī)凝膠劑的甾類衍生物例子包括脫氧膽酸、膽酸、原膽酸 和石膽酸以及它們的鹽。
作為有機(jī)凝膠劑的蒽基衍生物例子包括2,3-雙-n-decycloxyantracene(DDOA)。
作為有機(jī)凝膠劑的含有甾族的并且稠合的芳環(huán)的凝膠劑的例子 包括4-(2-蒽氧基)丁酸膽甾酯(CAB)以及蒽醌-2-羧酸膽甾酯(CAQ)。
偶氮苯甾基凝膠劑的例子包括具有連接在甾族部分C3位的極性 偶氮苯基團(tuán)的化合物。
氨基酸型有機(jī)凝膠劑的例子包括4-[[(l-萘氨基)羰基]氨基]苯甲酸2-辛基十二酯、N，N'，N"-三硬脂?；柞０?(tristearyltrimesamid)(TSTA)、 N-芐氧羰基-L-丙氨酸-4-十六酰-2-硝基苯基酯。
作為有機(jī)凝膠劑的有機(jī)金屬化合物的例子包括單核的銅-β-二 酮，雙核的四羧酸銅。
大環(huán)凝膠劑的例子包括杯[4-8]芳烴。
作為有機(jī)凝膠劑的山梨醇和多元醇衍生物的例子包括1，3:2，4-二
-O-亞芐基-D-山梨醇(DBS)及其衍生物。
作為有機(jī)凝膠劑的n-烷烴例子包括其中n>24的垸烴。
作為有機(jī)凝膠劑的雙組份體系的例子包括氨基嘧啶/二烷基巴比土酸體系。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還已知凝膠劑的其它具體例子。
通常，應(yīng)當(dāng)這樣來選擇凝膠劑，該凝膠劑的凝膠化溫度(Tg)低于 液晶組合物從各向同性相至向列相或者近晶A或C相的轉(zhuǎn)變溫度， 但是高于從向列相或者近晶A或C相至近晶Sx相(其中X不是A或 者C)的轉(zhuǎn)變溫度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明絕非僅限于上述的優(yōu)選具體實(shí) 施方案或者以下的說明性實(shí)驗(yàn)。相反地，在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi) 可以作出許多改變和變化。例如，粘度增強(qiáng)劑可以不是形成纖絲狀聚 集體以使膜凝膠化的有機(jī)凝膠劑。粘度增強(qiáng)劑可以是任何其它增強(qiáng)粘 度的試劑，只要該試劑能在低于液晶組合物從各向同性相至向列相或 者近晶A或C相的轉(zhuǎn)變溫度，但是高于從向列相或者近晶A或C相 至近晶Sx相(其中X不是A或C)的轉(zhuǎn)變溫度的溫度下，將未聚合膜 的粘度增加到能阻止液晶主體垂直于襯底取向的程度。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中，液晶主體本身可以 顯示出二色性吸光染料的功能，或者可以具有與其相連的一部分，該 部分能顯示出二色性吸光染料的功能。在這種情況下，在液晶組合物 中可以不需要額外的二色性吸光染料。
此外，在一些具體實(shí)施方案中，可以使用在獲得高度有序的近晶Sx相(X不是A或C)之后產(chǎn)生的偏振膜而不聚合該膜，并且從而，可以使用不可聚合的和/或未聚合的液晶主體。
本發(fā)明的偏振器可以用于任何已經(jīng)使用已知偏振器的用途。例如，有利地，這種偏振器可以用于液晶顯示器(LCD)中。當(dāng)運(yùn)用于LCD 中時(shí)，可以方便地使用LCD的襯底來承載該偏振器。有利地，可以 將本發(fā)明的偏振器提供于LCD液晶元件的內(nèi)部。
具體實(shí)施例方式
實(shí)驗(yàn)1
(
未根據(jù)本發(fā)明)
制備33重量％的以下近晶反應(yīng)性液晶基V和VI的50/50混合物 (1X二色性染料(NKX2029， Nippon Kankoh Shikiso Kenkyusho)、 1% 引發(fā)齊i」(Irgacure651， Ciba)、 2%表面活性劑以及0.1 %抑制劑(對(duì)甲氧 苯酚))的氯苯溶液。
<formula>see original document page 20</formula>(V)
<formula>see original document page 20</formula>(VI)
由此溶液旋涂在具有摩擦過的聚酰亞胺取向?qū)拥囊r底上，從而形成約2微米厚的薄膜。
圖3描繪了將在旋涂之后獲得的膜立即置于正交偏振器之間并 且處于不同溫度的顯微照片。右側(cè)顯微鏡照片顯示了在取向?qū)拥暮推?振器的指向矢(director)之間為45°角時(shí)記錄的影像，左側(cè)圖片顯示了 在0。角記錄的影像。
就在旋涂之后獲得了一多域膜，在該膜中液晶基的取向主要是垂直的。僅僅在小區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)平面取向(圖3a)。將該膜加熱至13(TC， 其中混合物為各向同性(圖3b)。此后，冷卻該樣品。
在122'C，該混合物處于向列相。向列相液晶基的取向是平面的(由于使用了表面活性劑，圖3c)。
在112°C，該混合物處于近晶A相。顯微鏡照片顯示出在0°下 為深色圖片并且顯示出在45°下為明亮圖片，這表明在該相中液晶基 的取向仍然是平面的(圖3d)。
在70°C，該混合物處于高度有序的近晶相。顯微鏡照片(圖3e) 在0。和45。下都為深色，這表明發(fā)生了向液晶基垂直取向的轉(zhuǎn)變。
實(shí)驗(yàn)2
(根據(jù)本發(fā)明)
制備33重量％的上述近晶反應(yīng)性液晶基V和VI的50/50混合物 (1X二色性染料(NKX2029， Nippon Kankoh Shikiso Kenkyusho)、 1% 引發(fā)劑(Irgacure651， Ciba)、 2%表面活性劑以及0.1 %抑制齊1」(對(duì)甲氧 苯酚))的氯苯溶液。
向該溶液中加入1重量％沐對(duì)于固體含量)的12-羥基硬脂酸(膠 凝劑)。
由此溶液旋轉(zhuǎn)涂敷以形成厚度約為2微米的薄膜。圖4(左側(cè)為 0° ，右側(cè)為45°)中描述了在正交偏振器之間記錄的這些膜的顯微鏡照 片。
在旋涂之后立即觀察，該膜是不透明的。在該旋涂的膜中同時(shí)存 在垂直取向和平面取向(圖4a)。
當(dāng)將該膜加熱至13(TC(各向同性相)并且隨后以20。C/min的速度 降低至室溫(高度有序的近晶相)時(shí)，膜中的液晶基顯示出垂直取向(圖 4b)。
然而，當(dāng)將該膜加熱至130'C并且隨后快速冷卻至室溫時(shí)，通過 將襯底從電熱板立即轉(zhuǎn)移至金屬塊上，顯微鏡圖片顯示該膜中的平面 取向被保持(圖4c)。
因此，向反應(yīng)性液晶基混合物中加入低分子量的有機(jī)凝膠劑，并 且結(jié)合快速冷卻，得到了近晶反應(yīng)性液晶基為平面取向的旋涂的賓-主偏振器。
實(shí)驗(yàn)3
(根據(jù)本發(fā)明)
使用實(shí)驗(yàn)2的液晶組合物，但是用0.6%的DBS-衍生物代替其中 的12-羥基硬脂酸作為凝膠劑。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2的步驟，然而對(duì)于該凝膠劑，在將膜從13(TC以20 t:/分的速度冷卻至室溫之后，同樣保持了平面取向(結(jié)果沒有顯示)。
該實(shí)驗(yàn)證明了在這種情況下為了獲得高度有序的近晶相中的平 面取向，急速冷卻并不是必須的。
權(quán)利要求
1.一種用于制造偏振器的方法，其包括提供含有液晶主體和粘度增強(qiáng)劑的液晶組合物；在襯底上提供所述組合物的薄膜；使所述液晶主體取向，從而獲得處于第一液晶介晶相的取向膜，其中所述液晶主體相對(duì)于所述襯底平面取向；凝膠化所述粘度增強(qiáng)劑以凝結(jié)所述膜；和在所述凝結(jié)的膜中得到第二液晶態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的液晶主體是可聚合的， 并且所述方法進(jìn)一步包括在所述凝結(jié)的膜中聚合處于所述第二液晶 態(tài)的所述液晶主體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中二色性吸光客體分散于所 述的液晶組合物中。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的方法，其中當(dāng)凝膠化時(shí)所述 粘度增強(qiáng)劑在所述膜中形成纖絲狀聚集體。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的方法，其中所述粘度增強(qiáng)劑 是有機(jī)凝膠劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述有機(jī)凝膠劑選自脂肪酸衍 生物、甾類衍生物、蒽基衍生物、含有甾族的并且稠合的芳環(huán)的凝膠 劑、偶氮苯甾基凝膠劑、氨基酸型有機(jī)凝膠劑、有機(jī)金屬化合物、大 環(huán)凝膠劑、山梨醇和多元醇衍生物、十八酸纖維二糖酯、n-垸烴、部 分氟化的n-烷烴、雙組份體系及環(huán)狀和線狀的雙脲化合物，以及它們 兩種或多種的組合。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的方法，其中所述第一液晶態(tài) 中的取向是向列相或近晶相SY，或者相當(dāng)于向列相或近晶相Sy，其 中Y是A或者C。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的方法，其中所述第一液晶態(tài) 是在高于所述粘度增強(qiáng)劑的凝膠化溫度的溫度獲得的。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的方法，其中所述第二液晶態(tài) 中的取向是近晶相Sx，或者相當(dāng)于近晶相Sx，其中X不是A或者C。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的方法，其中所述第二液晶態(tài) 是在低于所述粘度增強(qiáng)劑的凝膠化溫度的溫度獲得的。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的方法，其中所述液晶主體包括 式(I)的可聚合液晶U-V-W-X-Y-X'畫Y'-X"譽(yù)V'-U' (I)其中X、 X'和X"獨(dú)立地為取代的或者未取代的Ph或Cyc,其中Ph是 1，4-亞苯基單元，并且Cyc是反式-l，4-環(huán)己烯單元；Y和Y'獨(dú)立地為-CH2CH2-、 -CH20-、 -OCH2-、 -OCO-、 -COO-、 -N=N-、 -C=C-、 -C三C-、 -C=N-;U和U'獨(dú)立地為可聚合基團(tuán)，或者U是可聚合基團(tuán)并且U'=H， 或者U=H并且U'是可聚合基團(tuán)；V和V'獨(dú)立地為間隔基；和W和W'獨(dú)立地為直接鍵、-O-、 -S-、 -COO-、或者-OCO-。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的方法，其中所述二色性吸光 客體包括偶氮染料。
13. —種偏振器，其可以通過如權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)的方法來得到。
14. 一種偏振器(l)，其包括含有取向的液晶主體(3)的取向膜(2)， 分散于所述主體中并且隨所述主體取向的二色性吸光客體(4)，和膠 凝的粘度增強(qiáng)劑(5)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的偏振器，其中所述取向的液晶主體(3)處 于平面取向。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或者15的偏振器，其中所述粘度增強(qiáng)劑(5) 在所述膜中形成纖絲狀聚集體。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16任意一項(xiàng)的偏振器，其中所述粘度增 強(qiáng)劑(5)是有機(jī)凝膠劑。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17中任意一項(xiàng)的偏振器，其中所述的有機(jī)凝 膠劑選自脂肪酸衍生物、甾類衍生物、蒽基衍生物、含有甾族的并且 稠合的芳環(huán)的凝膠劑、偶氮苯甾基凝膠劑、氨基酸型有機(jī)凝膠劑、有 機(jī)金屬化合物、大環(huán)凝膠劑、山梨醇和多元醇衍生物、十八酸纖維二 糖酯、n-烷烴、部分氟化的n-烷烴、雙組份體系以及環(huán)狀和線狀的雙 脲化合物，以及它們兩種或多種的組合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14至18中任意一項(xiàng)的偏振器，其中所述取向 的液晶主體(3)的取向是近晶相Sx的取向，或者相當(dāng)于近晶相Sx的取 向，其中X不是A或者C。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14至19的偏振器，其中所述取向的液晶主體 (3)是聚合的液晶主體。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的偏振器，其中所述聚合的液晶主體包括式(I)的聚合的液晶U曙V-W-X-Y-X'-Y'-X"-W'-V'-U' (I)其中X、 X'和X"獨(dú)立地為取代的或者未取代的Ph或者Cyc，其中Ph 是1,4-亞苯基單元，并且Cyc是反式-l，4-環(huán)己烯單元；Y和Y'獨(dú)立地為-CH2CH2-、 -CH20-、 -OCH2-、 -OCO-、 -COO畫、 -N=N-、 -C=C-、 -C三C-、 -C=N-;U和U'獨(dú)立地為可聚合基團(tuán)，或者U是可聚合基團(tuán)并且U'=H， 或者U=H并且U'是可聚合基團(tuán)； V和V'獨(dú)立地為間隔基；禾口W和W'獨(dú)立地為直接鍵、-O-、 -S-、 -COO-、或者-OCO-。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14至21中任意一項(xiàng)的偏振器，其中所述二色 性吸光客體(4)包括偶氮染料。
23. —種用于制造偏振器的組合物，其含有液晶主體、二色性吸 光客體和粘度增強(qiáng)劑。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的組合物，其中當(dāng)凝膠化時(shí)所述粘度增強(qiáng) 劑在所述組合物中形成纖絲狀聚集體。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或者24的組合物，其中所述粘度增強(qiáng)劑是 有機(jī)凝膠劑。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的組合物，其中所述的有機(jī)凝膠劑選自脂 肪酸衍生物、甾類衍生物、蒽基衍生物、含有甾族的并且稠合的芳環(huán) 的凝膠劑、偶氮苯甾基凝膠劑、氨基酸型有機(jī)凝膠劑、有機(jī)金屬化合 物、大環(huán)凝膠劑、山梨醇和多元醇衍生物、十八酸纖維二糖酯、n-烷烴、部分氟化的n-烷烴、雙組份體系以及環(huán)狀和線狀的雙脲化合物， 以及它們兩種或多種的組合。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25或者26中任意一項(xiàng)的組合物，其中所述有 機(jī)凝膠劑的膠凝溫度低于所述液晶組合物從各向同性相到第一液晶 相的相變溫度并且高于所述液晶組合物從第一液晶相至第二液晶相 的轉(zhuǎn)變溫度，其中所述第一液晶相是向列相或者近晶Sy相，所述第 二液晶相是Sx相，Y是A或者C，并且X不是A并且不是C。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23至27中任意一項(xiàng)的組合物，其中所述液晶 主體是可聚合的液晶主體。
29. 根據(jù)權(quán)利要求23至28任意一項(xiàng)的組合物，其中所述液晶主體包括式(I)的可聚合液晶U-V-W-X-Y-X'-Y'-X"-W'-V'-U' (I)其中X、 X鄰X"獨(dú)立地為取代或者未取代的Ph或者Cyc，其中Ph是 1,4-亞苯基單元，并且Cyc是反式-l,4-環(huán)己烯單元；Y和Y'獨(dú)立地為-CH2CH2畫、-CH20-、 -OCH2-、匿OCO-、 -COO畫、 -N=N-、 -C=C-、畫C三C陽(yáng)、-C=N-;U和U'獨(dú)立地為可聚合基團(tuán)，或者U是可聚合基團(tuán)并且U'=H， 或者U=H并且U'是可聚合基團(tuán)；V和V'獨(dú)立地為間隔基；和W和W'獨(dú)立地為直接鍵、-O-、 -S-、 -COO-、或者-OCO-。
30. 根據(jù)權(quán)利要求23至29中任意一項(xiàng)的組合物，其中所述二色 性吸光客體包括偶氮染料。
31. —種包括根據(jù)權(quán)利要求13-22中任意一項(xiàng)的偏振器的液晶顯 不器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造偏振器的方法。該方法包括提供含有液晶主體和粘度增強(qiáng)劑的液晶組合物；在襯底上提供所述組合物的薄膜；使所述液晶主體取向從而獲得處于第一液晶介晶相的取向膜，其中所述液晶主體相對(duì)于所述襯底平面取向；凝膠化所述粘度增強(qiáng)劑以凝結(jié)所述膜；并且在所述凝結(jié)的膜中得到第二液晶態(tài)。通過在所述組合物中使用粘度增強(qiáng)劑，可以抑制液晶主體的垂直取向。
文檔編號(hào)G02B5/30GK101208623SQ200680023172
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
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