胆甾醇型液晶光学体、光学显示器及它们的制造方法技术

可以用胆甾醇型液晶材料来形成一种光学体。在衬底上涂布至少两种包含胆甾醇型液晶材料的不同的涂层组合物。每种组合物的至少一部份可互相扩散，使沿着该光学体厚度上的螺距发生变化。这种光学体，例如，可用作光学显示器的反射型偏振片。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包含胆甾醇型液晶的光学体。本专利技术也涉及反射型光学偏振片，它是通过同时涂布两层或多层胆甾醇型液晶或胆甾醇型液晶的前体来形成的。
技术介绍
光学器件，如偏振器和镜子有很多用途，包括液晶显示器(LCD)。液晶显示器大致分成两类设置有背光源(如透射型)的显示器，其采光来自显示屏的后面，以及前光源(如反射型)显示器，其采光来自显示屏的前面(如自然光)。这两种显示模式可以结合起来形成透射反射显示器，例如在暗淡的光线下它可以是背光源的，而在明亮的自然光下可以直接读出。通常的背光源液晶显示器典型地使用吸收型偏振片，可有低于10％的光透射。通常的反射型液晶显示器也是基于吸收型偏振片，典型地有低于25％的反射率。低的透射或反射系数降低了显示器的对比度和亮度，会需要高的电耗。反射型偏振片也被开发来用于显示器和其他的用途。反射型偏振片优先地透射一路偏振光而优先反射一路正交的偏振光。反射型偏振片最好透射和反射光线而不会吸收较多量的光线。反射型偏振片优选地对透射偏振光有低于10％的吸收率。大部分的液晶显示器在很广的波长范围下工作，因此，反射型偏振片典型地必须也在那样广的波长范围下工作。在背光源的显示器中，通过把不被偏振片透射的偏振光反射回到背光源，可以用反射型偏振片来提高光线的利用效率。背光又把返回光线的偏振状态转换成透射通过反射型偏振片。这种光线的循环可提高整个显示器的亮度。在反射型和透射反射型的显示器中，反射型偏振片对通过的偏振光的吸收率和色彩低于大部份的吸收型偏振片，可提高显示器的亮度达50％或更多。对至少某些用途重要的反射型偏振片的性质包括，如偏振片的厚度，在一波长范围内反射的均匀性，在目标波长范围内反射的光的相对数量。专利技术综述本专利技术涉及包含胆甾醇型液晶的光学体及其制造方法，以及将胆甾醇型液晶用于光学器件，如反射型偏振片。一个实施例是制造光学体的一种方法。第一涂层组合物和第二涂层组合物被涂布在衬底上，第一涂层组合物位于衬底和第二涂层组合物之间。第一涂层组合物和第二涂层组合物是不同的，包含至少一种胆甾醇型液晶材料，它选自胆甾醇型液晶化合物和胆甾醇型液晶单体。至少一部份的第二涂层组合物与一部份的第一涂层组合物互相扩散。在互相扩散后，从此第一和第二涂层组合物形成至少一层胆甾醇型液晶层。第一和第二涂层组合物可以分别涂布也可同时涂布。同时涂布的方法包括如滑涂、幕涂、挤出棒刮涂，还可以施涂另外的涂层组合物(如第三或第四涂层组合物)，它们也可能至少部分地与前述涂层组合物互相扩散。该光学体可被用作一反射型偏振片，当与一显示介质结合在一起例如形成一光学显示器。另一实施例是制造光学体的另一种方法。第一涂层组合物被置于衬底上，第二涂层组合物被置于第一涂层组合物上。每个涂层组合物包含一种溶剂和一种选自胆甾醇型液晶聚合物和胆甾醇型液晶单体的材料。至少一部分的第二涂层组合物与至少一部分的第一涂层组合物互相扩散。互相扩散之后，把基本上所有的溶剂从两个涂层组合物中基本上除去。这个除去可包括例如蒸发溶剂或使溶剂发生反应形成聚合组合物。至少一个胆甾液晶层是由第一和第二涂层组合物形成的。该胆甾液晶层的螺距沿着至少一部份的层厚度，在一个范围内基本上连续地变化。还有另一个实例是包含一层胆甾醇型液晶的光学体。沿着至少一部份的该胆甾醇型液晶层的厚度，该层的螺距从第一螺距值开始，增大到第二螺距值，减小到第三螺距值，增大到第四螺距值。该光学体可在一种光学体显示器中用作反射型偏振片。本专利技术的上述总结并不打算描述本专利技术的每一个披露的实施例或每一个实施情况。以下的附图和详细说明将更具体地例举性阐述这些实施例。附图简要说明与附图联系起来，下面的详细说明可的更完整地理解本专利技术附图说明图1为一有均匀螺距的单胆甾醇型液晶层计算的阶跃折射率厚度对于阶数的图；图2为图1胆甾醇型液晶计算的反射系数图谱； 图3为有不同螺距的两层胆甾醇型液晶计算的阶跃折射率厚度对于阶数的图；图4为图3的胆甾醇型液晶计算的反射系数图谱；图5为有不同螺距的三层胆甾醇型液晶计算的阶跃折射率厚度对于阶数的图；图6为图5的胆甾醇型液晶计算的反射系数图谱；图7为一有变化的螺距的一层胆甾醇型液晶计算的阶跃折射率厚度对于阶数的图；图8为图7的胆甾醇型液晶计算的反射系数图谱；图9为一实施例的示意图，说明基本上同时在衬底上涂布两个胆甾醇型液晶组合物的方法和设备；图10为第二实施例的示意图，说明基本上同时在衬底上涂布两个胆甾醇型液晶组合物的方法和设备；图11为本专利技术第一实例光学体(至少有一层胆甾醇型液晶)沿厚度方向上的螺距示意图；图12为本专利技术第二实施例的光学体(至少有一层胆甾醇型液晶)沿厚度方向上的螺距示意图；图13为本专利技术第三实施例的光学体(至少有一层胆甾醇型液晶)沿厚度方向上的螺距示意图；图14为本专利技术第四实施例的光学体(至少有一层胆甾醇型液晶)沿厚度方向上的螺距示意图；图15为本专利技术第五实施例的光学体(至少有一层胆甾醇型液晶)沿厚度方向上的螺距示意图；图16本专利技术一液晶显示器实施例的示意图；图17为本专利技术另一液晶显示器实施例的示意图；图18为第三实施例的示意图，说明基本上同时在衬底上涂布两个胆甾醇型液晶组合物的方法和设备。虽然本专利技术可以作各种变型，上述附图已经显示了其细节，下面还要详述。但是应该理解，本专利技术不限于所述的具体实施例。相反，它要复盖所有的包括在本专利技术范围中的变型、相当的或是替代的内容。优选实施方案的详细说明相信本专利技术可应用于光学体(如光学膜)及其制法方法，同时该光学体也可应用于光学器件例如反射型偏振片和光学显示器(如液晶显示器)。本专利技术也针对包含胆甾醇型液晶的光学体。既然本专利技术并不局限于此，通过以下一些例子的讨论可以对本专利技术的各个方面进行评价。术语“聚合物”理解成包括聚合物、共聚物(如用两种或多种的不同单体形成的聚合物)以及它们的组合，通过混溶的共混如共挤出或反应(包括酯交换反应)所形成的聚合物或共聚物。还包括嵌段共聚物和无规共聚物，除非另外注明。术语“聚合物材料”理解成包括上述定义的聚合物，以及其他的有机或无机的添加剂，例如抗氧化剂，稳定剂，抗臭氧剂和增塑剂。这里所用的术语“互相扩散”等，指两层之间的分子或大分子扩散，从任一层或两层中扩散到另一层去。所有的折射率，除非另外指出，都是对632.8nm光而言。术语“偏振”可以指平面偏振、圆偏振、椭圆偏振或任何其他的非随机偏振状态，即光线的电矢量不随机地改变方向，而是维持一个恒定的取向或者以系统的方式变化。在平面偏振中，电矢量持在单一平面上，而圆偏振或椭圆偏振中，光线的电矢量以一系统的方式旋转。反射型偏振片优先透射一路偏振光而反射剩下的光。在反射型平面偏振片中，在一个平面上被起偏的光优先透射，而在正交平面上被起偏的光被优先反射。在圆反射型偏振片中，在一个方向上被圆形起偏的光(可以是顺时针方向或逆时针方向，如右旋的或左旋的)优先透射，而在相反方向上被起偏的光优先被反射。一类圆偏振片包括胆甾醇型液晶偏振片。术语“胆甾醇型液晶化合物”指的是能形成胆甾醇型液晶相的化合物(包括聚合物)。胆甾醇型液晶化合物典型的胆甾醇型液晶化合物是手性分子，可以是聚合物。这样的化合物典型地包含手性分子单元(如不具有镜面)和内消旋性分子单元(如呈现液晶相)。胆甾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光学体的方法，其特征在于该方法包括的步骤有：　　　　在一衬底上涂布第一涂层组合物和第二涂层组合物，第一涂层组合物置于衬底和第二涂层组合物之间，第一和第二涂层组合物不同，每一组合物包含至少一种选自胆甾醇型液晶化合物和胆甾醇型液晶单体的胆甾醇型液晶材料；　　　　让至少部分的第二涂层组合物与第一涂层组合物互相扩散；　　　　在让至少部分的在衬底上的第二涂层组合物与在衬底上的第一涂层组合物互相扩散后，由第一和第二涂层组合物形成至少一层胆甾醇型液晶。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AJ乌德科克，JD芒特，MR卡明，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]