形成光偏振膜的方法技术

本发明专利技术涉及制备经光成象的单色或多色偏振膜的方法。其中起偏器可以象素化成不同小区域，一些区域具有某一取向的无色或有色主吸收轴；而另一些区域具有另一取向的无色或有色主吸收轴。所述轴取向是由光化射线的偏振矢量决定的，并且通过分别的掩模曝光可以多轴取向。可以将起偏器放置在ＬＣＤ元件基底的内表面上。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在柔性和刚性基底上制备有序有机分子层的方法。具体地说，本专利技术涉及可以用作例如内起偏器和二色起偏器的用于生产液晶显示器(LCD)的溶致液晶的光偏振薄膜的制备方法。光偏振膜或起偏器是液晶显示器(LCD)和其它液晶(LC)设备的主要组件。普通起偏器是以30-50μm厚度的聚乙烯醇-碘(PVA)膜为基础。这些起偏器通常放在液晶元件的玻璃外表面并需要保护膜(例如，三乙酸纤维素或乙酸丁酸纤维素)。其制造相当复杂且昂贵。外放起偏器造成其它反射和视差效应，这使得液晶显示器的对比度、光学性能和视角降低。所以，对液晶显示器来说非常需要薄的内起偏器。但是，在传统PVA膜的基础上还不能实现这种改变。FR2186165公开了一种通过将一长的线性聚合物膜(例如PVA)涂布在玻璃基底的内表面上形成内起偏器的方法。然后将该聚合溶液经受线性机械变形(例如，使用一橡胶棒)，使得优先方向与基底平面平行。这使得该长的聚合分子沿变形方向有序。随后，在溶剂蒸发之后可以将该有序分子状态固定。通过按体积份浸渍碘蒸汽或碘溶液或沉积二色染料获得最终的偏振膜。对LCD生产方法来说该方法复杂、不可靠且效率低。该方法的缺点之一是碘分子分散在该液晶块中。因此导致电阻率降低、功率损耗增加并且该LCD的寿命缩短。溶致液晶(LLC)还可以用于制备偏振薄膜。可以通过机械剪切流将有机溶剂中的该LLC涂布在玻璃基底上。溶剂蒸发之后，在LLC固体膜中保持了分子顺序。在US2524286和5739296(附图说明图1)中描述了另一方法。在罐3中将感胶染料5的各向同性溶液沉积在柔性聚合物膜2的各向异性表面1上。这样可以形成该染料溶液的薄膜4。可以将成本低的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜用作该聚合物膜2。其它变体包括在石蜡、矿物油、硬脂酸钡、树脂和其它材料的薄层(0.1-0.5μm)上沉积。之后，通过擦或刷以形成各向异性膜4来将该染料层取向。该有机溶剂可以由溶有例如丙酮、乙醇、二噁烷等的低分子量溶剂的水组成。首先在溶剂8部分蒸发之后在膜7中形成有序向列型LLC相。当对膜7进行烘烤时，最终蒸发溶剂9，获得具有良好消光比的高度有序的感胶染料固体膜11。LLC起偏器的典型厚度为0.3-0.5μm，它可与常规LC排列层厚度相比。可以通过模15和基底2的表面1之间的空隙14调节该厚度。蒸发速度是一重要因素。高温下快速蒸发使溶液“沸腾”，然而低温慢速蒸发将导致形成无规则取向的染料多晶体，因此影响光偏振膜的光学质量。使用一粘合层将该偏振膜从柔性聚合物载体传递到LCD元件的玻璃基底上。该粘合层可以是通过使用水或其它溶剂、通过热或其它方式使其发粘的压敏胶带或其它永久性粘性胶带。对粘性胶带粘合剂来说，可以使用氯化胶乳、低分子量聚异丁烯等。可以由该平面薄片切割形成大尺寸的光偏振膜，也可以形成中等尺寸和特定形状的薄片。如果使用例如透镜、灯泡等的凸面或凹面基底，还可以是立体形式。该技术能够制造每层的光轴具有特定取向和多色吸收性能的多层光偏振结构。该偏振膜具有高的辐射稳定性、高的温度稳定性(高达200℃)、高的色牢度和UV-稳定性。这些性能使这些膜用于替代目前LCD生产中的碘基外起偏器更具吸引力。但是，在生产过程中，可以出现几个到十微米宽的水平条纹形状的缺陷。这些缺陷分成具有不同分子取向的区域，它们在偏振光中作为垂直谱带可以清楚看见。这些缺陷的根源是LLC流的湍流、排列层的非均匀性能和非最佳沉积条件。通过改变沉积速度和LLC粘度、使用电晕放电制备基底、降低基底的移动速度和固定沉积设备位置可以使这些缺陷最小化。USSR专利697950提出使用LLC形成内起偏器。该步骤描述了在透明电极的表面上沉积1-30wt/wt％的感胶凝胶。然后通过例如旋涂以102-107sec-1的速度使该凝胶经受剪切流。该步骤之后烘烤掉溶剂。提出的该技术允许使用以LLC为基础的光偏振薄膜用于内LCD起偏器。但是不能遵循特定局部分布，例如遵循具有几十微米或更小的特征尺寸的马赛克图随意地确定该偏振方向。这种限制是由于该提出方法的空间分辨率差的缘故。该提出专利技术的目的是开发一种制备用于LCD的具有所需偏振轴分布的无色或有色薄起偏器的新技术。本专利技术目的是提供一种制备具有所需的偏振轴局部分布的经光成象(象素化)的薄起偏器的新技术。根据本专利技术，提供了一种在基底上形成光偏振薄膜的方法，包括下列步骤(a)在柔性聚合载体薄片上沉积固体薄膜起偏器，(b)将光固性胶涂布在所述基底上，(c)使所述固体薄膜起偏器与所述胶接触，(d)照射并固化所述胶，和(e)移去所述载体薄片。在一优选实施方式中，通过以一图形照射所述胶以形成固化胶图案并当移去所述载体薄片时所述固体薄膜起偏器仅以所述图案附着在所述胶上进行所述胶的照射和固化步骤。未固化的胶的区域可以通过溶剂移去。优选通过经过成象的掩模进行照射。该掩模可以是通过光刻法形成的阴影掩模或光掩模。在本专利技术的一优选实施方式中，以具有至少两个不同偏振方向的区域形成的图案在该基底上形成光偏振膜。这可以通过以下步骤实现(a)在第一柔性载体上沉积第一固体薄膜起偏器，所述第一起偏器具有第一偏振方向，(b)将光固性胶涂布到所述基底上，(c)使所述第一固体薄膜起偏器与所述胶接触，(d)以第一图案照射所述胶以形成所述第一固体薄膜起偏器粘附其上的固化胶图案，(e)将通过所述胶以所述第一图案使所述第一固体薄膜起偏器粘附在所述基底上的所述第一柔性载体移去，(f)在第二柔性载体上沉积第二固体薄膜起偏器，所述第二起偏器具有第二偏振方向，(g)将光固性胶涂布到所述基底上，(h)使所述第二固体薄膜起偏器与所述胶接触，(i)以第二图案照射所述胶以形成所述第二固体薄膜起偏器粘附其上的固化胶的图案，和(j)将通过所述胶以所述第二图案使所述第二固体薄膜起偏器粘附在所述基底上的所述第二柔性载体移去。在本专利技术优选形式中，该光偏振膜被分成具有不同光偏振方向的象素，并且这些象素可以分成子象素，每个子象素是与不同吸收色形成的。或者，所有这些象素可以具有相同的偏振方向。所述的柔性载体薄片可以由各向同性的或非各向同性的聚合材料形成，并且可以包括一分离层。优选该分离层还用作偏振排列层。该分离层可以包括由选自石蜡、矿物油、硬脂酸钡、树脂、单轴排列的聚对苯二甲酸乙二酯等的材料形成的膜。可以将该分离和排列层机械地摩擦以获得所需取向。优选在形成液晶显示器的内表面的基底上形成所述的光偏振薄膜。根据本专利技术，还提供了一种光偏振薄膜的形成方法，包括下列步骤(a)在基底上沉积光排列性材料层，(b)用光化射线照射该光排列性层以确定所述光排列性层的偏振轴，(c)将一各向同性吸收剂溶液的薄层涂布在所述光排列性层上，(d)将所述溶液部分蒸发以形成凝胶，和(e)将所述凝胶烘烤以形成各向异性吸收剂层。在本专利技术的一个实施方式中，该光化射线经线性偏振化并且所述光排列性层的主要吸收轴与所述光化射线的偏振矢量正交。在本专利技术的另一实施方式中，该光化射线未经偏振化并以一倾角入射到所述光排列性层上。优选通过掩模照射该光排列性层，从而只排列所述层的选择区域。而且更优选，依次通过几个掩模照射该光排列性层，由此可以随不同排列轴形成所述光排列层的不同区域。可以通过将经过线性偏振或未经过偏振的光化射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基底上形成光偏振薄膜的方法，包括下列步骤： （ａ）在柔性聚合载体薄片上沉积固体薄膜起偏器， （ｂ）将光固性胶涂布在所述基底上， （ｃ）使所述固体薄膜起偏器与所述胶接触， （ｄ）照射并固化所述胶，和 （ｅ）移去所述载体薄片。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭海成，叶永超，弗拉迪米尔奇格里诺夫，弗拉迪米尔科津科夫，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]