TW200900812A - Volume photo-aligned retarder - Google Patents

Description

200900812 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明具體而言係關 沿該層之厚度方向變 本發明係關於雙折射層之領域。 於一種雙折射層，其中光軸之方向 化，其包含 I) (。具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物；及 (ϋ)具有光可定向基團之單體或寡聚物或聚合物， 及/或 (in)具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 預聚合物、寡聚物或聚合物，及 (iv )視情況地，其他組分； 或 (v)具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 預聚合物、募聚物或聚合物，及 (Vi )視情況地，其他組分， 另外，本發明係關於—種製備該雙折射層之方法 及其光學組件。 /、 3% 【先前技術】 。=折射層係廣泛用於改變光之偏振態。長期以來，諸 如四分之-及半波阻滞劑之光學阻滯劑係雙折射層之主要 應用’例如用於將線偏振光平面旋轉％。或用於將線偏振 200900812 光轉變成圓偏振光或反之亦然。 電腦監視器 '電視機或行動電話中所用的高品質液曰 顯示器、㈤D)在幾年前開始採用大量具有各種光學^ :雙折繼。視特定應用而定，LCD中的雙折射薄膜必 而改良對比、亮度、視角或色飽和度。 …LCD中所用的大多數雙折射箱片仍係伸展塑膜 溥膜。然❿，因為伸展僅能夠改變沿網方向及垂直於網方

向之折射率，所以薄膜之伸展不能逹成為進一步改良Lcd 光學特性所需之所有複雜光學特性。在過去幾年中，具有 額外光學特性之經塗佈阻滯劑已變成伸展阻滯劑之眾所周 知的替代品。 經塗佈阻滯劑通常係基於可交聯液晶材料。該等材料 係以單體形式塗佈於表面經改質以展示配向能力之基材 上塗佈及乾燥之後，根據配向資訊將液晶配向且然後藉 由曝露至紫外光進行交聯。在以下正文中將交聯液晶稱作 液晶聚合物（LCP)。 於一基材上產生配向之最先進技術係刷塗及光配向。 在LCD製造中已充分建立刷塗技術，但其具有一些缺點， 诸如，產生粉塵，由此需要隨後的清洗步驟。另一個缺點 係於成卷式（roll t0 Γο11 )製造中可調整配向方向角之範圍 有限’由此對某些應用而言需要將個別薄片切割、配向且 層壓至偏光器而非直接成卷地層壓兩個薄膜。 美國專利第4,974,941號（Gibb〇ns等人）描述一種藉 由染料之順-反異構化作用、回應於適當波長線偏振光之曝 7 200900812 露而誘導較佳方向之方法。與如此曝露之表面接觸的液晶 根據此較佳方向定向。該定向方法係可逆的—亦即，藉由

將該層進-步曝露至-第二偏振化方向，該定向^ 再次旋轉。 Π H 就美國專利帛5,389,689號（Chigrin〇v等人）令所述 之光可構造（Ph〇tostructurable)定向層而言，於曝露至線 偏振光期間產生不可逆的各向異性聚合物 ._ , ,. ' % 敬不液晶 f 之配向特性。無論什麼情況下需要穩定的、結構化的抑或 非結構化的液晶定向層，該等線 〇皆具有用途。 先^聚合物網路 人美國專利第5,6〇2,661號（Schadt等人）中描述了包 3與LPP配向層接觸之Lcp各 门，、性溥臊之層狀結構。利 用此技術，甚至有可能製造由數個 社姐， 心Π 層組成的多層 、:構’如例如歐洲專利帛68"8…Sehadt等人）中所

TfC 〇 輛相除方位配向外，傾角，亦即，液晶層之光 才對於該層之平面之傾斜角經常係必需的。此可藉由於 表面上具有傾角之LPP定向層完忐 、 756 10-¾¾ r c u 成’例如歐洲申請案第0 756 193唬（Schadt等人）中所揭示。 歐洲專利EP "⑽奶中揭 少U、+- Τ ητΛ Θ W 光配向層配向 上述LCP層之簡化。該專利描 π p -., 裡材料’其係液晶且 5夺展不光配向功能。通常，該姑粗总企 聯、& a Α 枓係光配向材料與可交 聯液日日之此合物。可將該材料塗伟至 之其；bh μ 缺〆幺而要展示配向能力 之基材上。然後將一層該材料 路％綠偏振紫外光而誘導 200900812 作為該材料之部公& & 刀的可父聯液晶之配向。配向過程完成 後，藉由紫外交B44 u玄V· p將液晶定向固定。藉由斜曝露至線偏振 紫外光，可將簪拍Μ n 射層之光軸傾斜。作為與如上所述藉由 配向表面配向之Lrp a ^ 1 層的不同之處，該組合材料中分子之 配向不僅受表> 控制’而且由該材料本體内部控制。於以 了正文中將δ亥材料稱作體積光可配向阻滞劑（)材料。 ''頁而易見’ 1 2 3 4 5亥材料之優勢在於減少了層數及處理步驟，由 此可降低成本並提高產品產率。 【發明内容】 由於光電子產品 快速發展中之市場， 低成本。 ’諸如消費性光通信產品，LCD屬於 因此不斷需要改善品質及功能性並降 本發明為上述之層提供額外的功能性。 、因此，本發明係關於一種雙折射層，其中光軸之 沿該層之厚度方向變化，其包含 向 Ο ’、 1 °具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物；及 2 (Π)具有光可定向基團且較佳另外具有可聚合基團 之單體或募聚物或聚合物；及/或 3 (iii)具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 預聚合物、养聚物或聚合物； 4 (iv )及視情況地，其他組分； 5 或 200900812 II) (v) 具有光可定向基團及玎聚合基團之液晶單體或 預水合物、寡聚物或聚合物； (vi )及視情況地，其他組分。 在本發明之上下文中，可聚合基團包括交聯基團。 在本發明之上下文中，「光可定向基團（photo-orientable group )」之表述意謂若經配向光照射則能形成較佳方向且 因此誘導液晶配向之基團。

在本發明之上下文中，配向光係具有能引發光配向之 波長的光。較佳地，該等波長係處於UV_A、UVB及/或UV/C 範圍内或處於可見光範圍内^哪些波長合適係取決於光配 向化合物。 更佳地’配向光係至少部分線偏振、橢圓偏振（例如， 圓偏振）或非偏振光，最佳為圓偏振光，或斜曝露之非偏 振光或至少部分線偏振光。 光可定向基團更佳為各向異性吸收分子。該等各向異 性吸收分子展示具有不同值（通常在約15〇至2〇〇〇奈米 之範圍内）之吸收特性。 通常使用之各向異性吸收分子具有碳碳、碳氮或氮氮 雙鍵。 各向異性吸收分子之實例為偶氮染料、蒽醌、美利花 青（mericyanine)、曱烷、2-笨基偶氮噻唑、2_苯基偶氮 苯并噻唑、二苯乙烯（stilbene)、；[，4_雙（2-笨乙烯基）苯、 4,4'-雙（芳基偶氮）二苯乙烯、迫聯萘、4,8_二胺基_丨，5_萘酉昆 10 200900812 染料、一芳基酮（具有與兩個芳環結合之酮部分或酮衍生 物’例如，經取代二苯曱酮）、二苯甲酮亞胺、苯腙及半 卡腙或肉桂酸鹽。上文所列各向異性吸收材料之製備係眾 所周知的，如Hoffman等人之美國專利第4,565,424號、J〇nes 等人之美國專利第4,4〇1，369號、Cole，Jr·等人之美國專 利第4，122,〇27號、Etzbach等人之美國專利第4,667,〇2〇 號及Shannon等人之美國專利5,389,285中所示。 較佳的各向異性吸收分子為芳基偶氮、多（芳基偶氮）、 一苯乙烯及二芳基酮衍生物及肉桂酸鹽。 更佳者為芳基偶氮、二苯乙烯、二芳基酮及肉桂酸鹽。 各向異性吸收分子可共價鍵接於主鏈聚合物内部，其 可以側鏈基團形式共價鍵接至主鏈或其可以非鍵接溶質形 式存在於聚合物中。 聚合物例如表示聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醯 亞胺、聚醯胺酸、聚順丁烯二醯亞胺、聚2_氯丙烯酸醋、 聚2-苯基丙烯酸醋；未經取代或經Ci_c』基取代之聚丙 烯酉也胺聚甲基丙烯醯胺、聚_2_氯丙婦酸胺、聚苯基丙 烯醯胺、f乙烯醚、聚乙烯酯、聚苯乙烯衍生物、聚矽氧 烧、聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸之直鍵或支鍵烧基醋；聚丙 烯酸苯氧基烧基酿、聚甲基丙烯酸苯氧基貌基醋、聚甲其 丙稀酸苯基院基！旨，其中烧基殘基具有㈣個碳原子；$ 丙烤腈、聚甲基丙烯腈、聚苯乙烯、聚_4_甲基苯乙婦或其 混合物。 此外，較佳的光可定向單體或寡聚物或聚合物係描述 200900812 於美國專利第5,539,074號、美國專利第6,2〇1,〇87號、美 國專利第6，1〇7,427號、美國專利第6,335,4〇9號及美國專 利第6,63 2,909號中。 液晶單體或預聚合物表示包含一或多個桿狀、板狀或 盤狀液晶元（mesogenic)基團（亦即，能夠誘導液晶相行 為之基團）的材料或化合物。具有桿狀或板狀基團之液晶 化合物在此項技術中亦稱作棒狀（calamhic )液晶。具有 盤狀基團之液晶化合物在此項技術中亦稱作碟狀 (chscotic )液晶。該等包含液晶元基團之化合物或材料自 身並非必需展示液晶相。其亦可能僅在與其他化合物混合 時或當將液晶元化合物或材料或其混合物聚合時才展示液 晶相行為。 舉例而言，可用於本發明中之具有可交聯基團之液晶 單體或預聚合物係揭示於W〇 2〇〇5m5932、wc) 2005/054406、W0 2004/085547、W〇 2003/027〇56、美國 專利第2004/0164272號、美國專利第6746729號、美國專 利第 6733690 號、W0 2000/48985、w〇 2〇〇〇/〇7975、w〇 2000/041 10、WO 2000/05189、WO 99/37735、美國專利第 639S351號、美國專利第57〇〇393號、美國專利第585i424 號及美國專利第565〇534號令。 較佳的可交聯基團例如表示丙烯酸酯或二丙烯酸酯、 甲基丙烯酸酯、二f基丙烯酸酯、烯丙基、乙烯基或丙烯 醯胺。 更佳者為具有丙烯酸酯或二丙烯酸酯可交聯基團之液 12 200900812 B曰 單體或預聚合物。 在本發明之上+丄 上下文中，「其他組分（further comp°nents)」之表述例如意謂手性分子、：向色性分子 及光吸收劑。 假定具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物⑴係以 重里伤之里存在’則具有光可定向基團之單體或寡聚 物或聚合物（ii)及/或具有可聚合及光可定向基團之液晶 单體或預聚合物（iii)通常係以至少（Μ ί量份、更佳至 少1重量份、最佳至少10重量份之量存在。 本發明之一較佳實施例係關於-種雙折射層，置包含 I) ’、 (〇具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物或募聚 物或聚合物之混合物；及 (11)具有光可定向基團且較佳具有可聚合基團之單 體或寡聚物或聚合物’或具有光可定向基團且 較佳具有可聚合基團之單體或募聚物或聚合物 之混合物；及/或 (iii)具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 預聚合物或募聚物或聚合物，或具有光可定向 基團及可聚合基團之液晶單體或預聚合物之混 合物；及 (iv )視情況地，其他組分； 其中該等物質於混合物中之量可相同或不同； 或 13 200900812 π) (v) 具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 預聚合物或募聚物或聚合物，或具有光可定向 基團及可聚合基團之液晶單體或預聚合物之混 合物；及 (vi )視情況地，其他組分； 其中該寺物質於混合物中之量可相同或不同。 f 在本發明之另一較佳實施例中，物質（i )及（iii )具 有向列相或膽固醇相或近晶相。選擇哪一相係取決於預期 應用。 本發明 之雙折射層。 本發明之另一較佳實施例係關於一種雙折射層，其中 物貝（i)及/或（iii)在展示配向表面之基材上配向。

本發明之另一實施例係關於一種雙折射層，其中該物 質（i)及/或（iii)係經配向，其中藉由展示配向表面之 基材及藉由體積光配向誘導配向，較佳地， ^體積光配向（較佳方位誘導配向及/或斜誘導配向）獲 得的兩種配向資訊係不同的。 又 另外’本發明之另-較佳實施例係關於—種雙折射層， :中物質⑴及/或（iH)係於展示配向表面之基材：配 向且其中該雙折射層包含非線性傾斜輪摩。 此外，本發明之-較佳實施例係關於—種雙折射層， 14 200900812 其係經線性或非線性扭轉。 另外，本發明之一較佳實施例係關於—種德 其具有彎曲（bend)變形或斜面（splay)變形^ 、， 在本發明之另一實施例中，該雙折 分子。 ㈣贋3夕卜包含手性 在另一較佳實施例中，該雙折射層另 _ 分子。 G 3 —向色性 另一較佳實施例係關於包含在均勻分布至相分離之範 圍内分布之物質⑴、（ii)及/或（iH)之雙折射層，較件 地其中物質（i)及（ii)及/或（iii)係呈相分離。 土 視光可定向物質與液晶物質之相互作用而定，、 個極端，㈣合物可為均質的，或者作為另極：為: 等配向化合物及該等液晶可完全分離為層狀。較佳情形= 完全相分離為層狀，其中光可配向化合物之層係位Z雙折 射層之一或兩個表面上。後一情形提供自組織材料，其中 單一層之塗層提供類似於液晶晶格（liquid以”…aU) 之層結構，其中液晶層之兩側上的配向層提供配向資訊。 更佳實施例係關於包含呈相分離之物質（丨）及（U ) 及/或（iii)之雙折射層’其中物質（i)於物質（丨丨）之上 形成一層；或其中物質（ii)於物質（iii)之上形成一層； 或其中物質（〇於物質（ii)之下形成一層；或其中物質 (Π)於物質（in)之下形成一層；或其中物質（ii)形成 兩個層，一層位於物質（i)之上且一層位於物質（i)之 下；或其中物質（ii)形成兩個層，一層位於物質（Hi) 15 200900812 之上且一層位於物皙Tin、4 ~τ· 負Uu)之下；或其中物質（iH)於物 質（I)之上及/或之下形成一層。 另外，本發明係關於—種雙折射層，其中該雙折射層 之至少-種物質具有沿該層厚度方向之密度梯度，尤其是 光可定向及/或光定向物質（u)及/或液晶物質（i)、（iii) 及/或此外其他組分（丨v )。 本發明亦係關於一種製備雙折射層之方法，其中光軸 之方向沿該層之厚度方向變化，其包含 a)於基材上塗佈下列物的層： I) (〇具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物；及 (ii)具有光可定向基團且較佳另外具有可聚合恭團 之單體或养·聚物或聚合物；及/或 (ill)具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體威 預聚合物或寡聚物或聚合物；及 (iv )視情況地，其他組分； 或 II) (v)具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 預聚合物或寡聚物或聚合物；及 (vi )及視情況地，其他組分； 及 b )將該塗佈層曝露至配向光’較佳係藉由高於液晶物質 (1 )及/或（iii )之清亮點溫度完成。 16 200900812 組合基結構。基材可為層狀材料之任何固體 基材可為以⑽。舉例而言， 取勺虹 任何組合。結晶或非晶矽、破璃、塑 括聚醋及聚釀亞胺’·石英、氧化銦錫、金、銀、二 乳化矽、抗反射塗層、濾色層、 補償薄m。實際上，辞w“ 堝忐為及相位 ^ 、、 “材枓中之一些係經沈積或塗佈至 諸如玻璃或鳄之基本支撐結構±。 怖至 根據本發明，-種控制沿厚度方向之配向之方法在於， 產生該雙折射層之至少一種物質之密度梯度，尤其是光可 定向及7或光定向物質（ϋ)及/或液晶物質（i) 、（iii) 及/或其他組分（iv)。此目的可以數種方式達成，下文描 述其中之些，但其他方法亦可起作用。 本發明之一較佳實施例包含一種製備雙折射層之方 法，其中光軸之方向沿該層之厚度方向變化，其包含 a )於基材上塗佈下列物的層： I) (i)具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物，或不 同物質（i)之混合物，其中該等物質之量可相 同或不同；及 (ii) 具有光可定向基團且較佳具有可聚合基團之單 體或募聚物或聚合物，或不同物質（ii )之混 合物’其中該等物質之量可相同或不同；及/或 (iii) 具有可聚合基團及光可定向基團之液晶單體或 預聚合物或寡聚物或聚合物，或不同物質（iii) 17 200900812 之混合物，其中該等物質之量可相同或不同’ 及 梘情況地，其他組分，或不同物質（iv )之混 合物，其中該等物質之量可相同或不同·’或 V； 具有可聚合基團及光可定向基團之液晶單體或 預聚合物或募聚物或聚合物，或不同物質（iii) 之混合物，其中該等物質之量可相同或不同； 及 vi )視情況地’其他組分，或不同物質（iv )之混 合物’其中該等物質之量可相同或不同； b)將該塗佈層曝露至配向光； 藉此該雙#射層 < 至少一種⑯質產生沿該層厚度方向之密 度梯度，尤其是光可定向物質及/或光定向物質（ii)及/或

藉由控制穿it i%該層之光來控制反應速率。

波長範圍内之 質之配向的範 自身吸收有效波 之光配向 18 200900812 化合物之分子結構來控制吸光率。 用於检制吸光率之另一方式在於，改變物質於雙折射 層中之/辰度为布’尤其是光可定向物質及/或光定向物質於 雙折射層内之濃度分布。 ' 另外’本發明之一更佳實施例係關 層之方法，其中光軸之方&a 1備雙折射 含 Μ方向^層之厚度方向變化，其包

a)於基材上塗佈下列物的層： I) (i 具有可聚合基團、較佳交聯基 預聚合物；及 目之液晶早體或 (ii) ί有光可定向基團且較佳可聚合基圏、尤其θ 又％基團之單體或寡聚物或聚合物；及/戋、 (1U):有可聚合基團、較佳交聯基團以及光可定向 2團：液晶單體或預聚合物或募聚物或聚合 (lv)視情況地，其他組分； 或 II)

以及光可定向 暴聚物或聚合 具有可聚合基團、較佳交聯基團 基團之液晶單體或預聚合物或 物；及 (Vi )視情況地，其他組分； 及 19 200900812 b)將該塗佈層曝露至配向％，藉此至少一些光可定向物 質（11)及/或（iii)保留在該層中。 最佳者為-種方法：其中光定向物質及光可定向物質 ㈤及/或(叫沿該層之厚度方向產生密度梯度。 由於在光配向過程期間在雙折射層中吸收光，因此於 配向光進人該層之側附近的反應速率最高。通常該層係自 :材之對側曝露’㊣常係從空氣側。然而，亦有可能穿透 基材曝露’由此提供形成複雜組態之額外可能性。 在另一較佳實施例中 J T該方法包含a)如上所述，包 括所有所述較佳者；及b)將該㈣層自基材對側曝露至 配向光’通常自空氣側’或穿透基材曝露。 一若雙折射層之吸收隨有效範圍内之波長而改變，則配 »光之波長可此替代性地侷限於展示所要吸收之某 圍。 本毛月之3車乂佳方法係關於一種方法，其包含步驟

V ::上所述，包括所有所述較佳者；及b)曝露該塗佈層， 其中吸收隨有效範圍内之波長而改變。 更佳者為如下方法：其中在步驟b”，隨後將該塗 佈層以不同或相同的％ Θ 長及/或不同的曝露幾何形狀（例 如，入射角及偏振化方向）曝露。 用於誘導雙折射層Ά i # 又㈣層/α厚度方向之密度梯度之第二方法 在於，於雙折射層内產生至少—種物f之密度梯度。 此目的可藉由控制雙折射層之混合物行為、例如藉由 控制雙折射層内雙折射層之相分離達成。 20 200900812 可在光配向之前建立本 a 梯度。可在曝露至配向光=向物質沿厚度方向之密度 之密度梯度。 、誘導先可定向物質沿厚度方向 由塗佈該層或在步驟 之後誘導密度梯度。

較佳方法包含於步驟a )中藉 之後或在步驟b)中或在步驟b) 可藉由高溫誘導密度梯度。

\, 另-更佳實施例係關於一種製備雙折射層之方法，其 中先軸之方向沿該層之厚度方向變化，其包含 a )於基材上塗佈下列物的層： I) 1具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物；及 (11)具有光可定向基團且較佳具有可聚合基團之單 體或募聚物或聚合物；及/或 (in)具有可聚合基團及光可定向基團之液晶單體或 預聚合物或寡聚物或聚合物；及 (iv)視情況地，其他組分； 或 II) (v)具有可聚合基團及光可定向基團之液晶單體或 預聚合物或寡聚物或聚合物；及 (v〇視情況地，其他組分； 其中，物質（i)及（ii)及/或（iii)及/或（iv)係在 均勻分布至相分離之範圍内分布’較佳地其中物質（i )及 21 200900812 (ii)及/或（iii)及/或（iv)係呈相分離；及 b )將該塗佈層曝露至配向光。 只要達成光轴之平行配向（planar alignment )，則經 反應之配向化合物之密度梯度可能係次要的。然而，若將 雙折射層斜曝露以便使液晶分子傾斜，則可能達成展示非 線性變形輪廓之傾斜輪廓，而此不能藉由於一或兩個表面

上之習知配向達成，通常導致傾角沿厚度方向之線性 化。 、 本發明之另一較佳實施例係關於一種方法，其包含a) 如上所述；及b )將該塗佈層斜曝露。 對於叹叶用於TN_ LCD (扭轉向列-液晶顯示器）的進 步改良之視角增大薄膜*言，變形輪廊之可調整性特別 重要，因為變形輪廓影響對比及較大視角時之色偏（c〇i〇r shift)。 具有非線性變形傾斜輪廓的於上述定義及較佳者範圍 内之雙折射層絲改良LCD之視角、對比及較大視角時之 色偏的用途。 此外’較佳者為一種方法：其中配向表面誘導配向且 :猎由配向光在體積内誘導配向，較佳地配向表面及於 體積内所誘導的配向杳 —白貝讯（诸如，配向排列及傾角）係不 同的。 22 200900812 較佳地，展示配向表面之基材 視情況地，刷塗基材可能在擦拭之^表示經刷塗之基材。 向表面可II A 》則進行塗佈。另外，配 错由斜向瘵鍍、離子束製 成。另外，配向表面可為圖宏儿 或藉由格狀結構達 向表面亦可為 ’、或非圖案化光配向層。配 J為一已配向之聚合液曰 於基材上。 /専層’其中該薄層係處 由表面配向與體積配向之组人 表面配向鱼新t§ _ # s A D侍到的配向機制係習知 J /、新禎體積配向之組合。沪雔 配向變化係藉由 D又折射層厚度方向之 或傾斜方向達忐。與& ϋ 配白應用不同的配向 表面中=例言，此舉提供另-種藉由於配向 邻產哇X ΡΊ ΑΑ / /數以使得於雙折射層内 邛產生不冋的傾斜方向或 ΛΛ φ 、目 鄢來貝現強非線性傾斜輪 ^方法。視配向光之穿透深“定，雙折射層之上部例 如可能具有單軸傾斜，而傾斜變形僅存在於下部中，㈣ 因於液晶材料之彈性力。 根據本發明，用於控制沿厚度方向之配向之另—方法 在於，將雙折射層塗佈至展示配向& 一 ；衣甶之基材上且隨後執 行如上所述雙折射層之光配向及交聯過程。 另一較佳實施例係關於一種製備雙折射層之方法，其 中光軸之方向沿該層之厚度方向變化，其包含 a)於展示配向表面之基材上塗佈下列物的層： I) (i)具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物，·及 (11)具有光可定向基團及較佳可聚合基團之單體或 23 200900812 募聚物或聚合物；及/或 (πυ具有可聚合基團及光可定向基團之液晶單體或 預聚合物或寡聚物或聚合物；及 (iv )視情況地，其他組分； 或 II) (V)具有可聚合基團及光可定向基團之液晶單體或 預聚合物或募聚物或聚合物；及 (vi )及視情況地，其他組分； 及 b)將該塗佈層曝露至配向光’其中於體積内誘導配向。 另一更佳方法包含塗佈至展示配向表面層之基材上及 Μ將塗佈層自基材側或相對於基材之侧曝露以=光可配 向層配向。 若藉由配向表面所誘導之傾角之方向係與藉由 配向所誘導之方向相反，則可達成在該層之下部及上部具 有相反傾角之斜面阻滯劑組態。視傾角大小而冑，可能誘 :彎曲變形。兩種組態提供與可利用習知表面配向二層 實現之傾斜組態相比更高的角度光學特性對稱性。 本發明亦、係、關於本發明之雙折射層 曲變形之阻滞劑之料。 、”有斜面或曾 不π = ΐ =㈣表面及體積配向之方位配向方向設定為 口 m者改變雙折射層之光學特性。結果，將會於 24 200900812 雙折射層中誘導扭轉變形，音 沿雙折射層之厚度方向改變: 之本體中有效，戶斤 所以扭轉變形 配向反應動力學。 謂液晶物質之方位配向方向 因為體積光配向於雙折射層 強烈依賴於沿厚度方向之光 車父佳方法係關於一種製 光軸之方向沿眾備又折射層之方法，其中 X 9之厚度方向變化，其

a)於展示配向表而夕S 表面之基材上塗佈如下層： ()具有可聚合基團、較佳交聯基團之液晶單體 預聚合物；及 11具有光可定向基團且較佳具有可聚合基團、較 .··佳交聯基團之單體或寡聚物或聚合物；及/或 )具有可聚合基團、較佳交聯基團以及光可定向 基團之液晶單體或預聚合物或募聚物或聚合 物；及視情況地，其他組分； )將塗佈層曝露至配向光，其中較佳地偏振方向係與配 向層之配向方向不同。 光學組件，其中該層具有扭轉變形。 如上所述，可藉由光可定向物質、液晶物質或額外吸 收劑添加劑之吸收特徵控制光之穿透。舉例而言，可將光 配向反應限制於朝向入射配向光之層部分，其通常但非必 需為基材之對側，通常為雙折射層之空氣側。此情形類似 於一種組恶：其中液晶係限於兩個配向層之間，其中—個 配向層係配向表面，另一個係雙折射層之上部，該雙折射 25 200900812 層已進仃光配向。該組態係由液晶晶格而眾所周知。 —類似組態可藉由調配雙折射層而達成，其中液晶與光 可疋向物質彼此不相容，以使得配向化合物以相分離成一 θ至相對於基材之側’通常為雙折射層之空氣側。在粗略 地相應於液晶岸孫 層係限於兩個配向層之間的組態之該組態 液曰9之配向沿厚度方向自第一配向層之配向方向至第 二配向層之方向線性地改變。 '見又折射層之吸光率及配向光之曝露能量而定，於雙 :射層之體積中的反應速率將會改變。若足夠量之配向光 可料至雙折射層内部，則其配向力必需與造成扭轉變形 °° 0 /進行规爭。通常此將引起線性扭轉輪廓沿厚度方 °之又开广導致非線性扭轉輪廓。對於VPR吸收、層厚度 2向光之曝露能量之特定組合而言，體積配向可能於= j層之上部而並非下部中有效，進而可產生組態：兑可 雙層組態，#中上部係於藉由體積配向所誘導 报。°卩軸配向’而由彈性力導致於下部中誘導扭轉變 二==組態最佳化以展示與標準單軸阻滯劑層相比 /良U色差（aeh嶋atie)行為。在 個深度中經體積配向之 度 料W下，分離配向層之配向強 Τ此不足夠強來再次誘導扭轉組態。 雙折射材料用於製備消色差阻滞劑之用途。 劑之=組件，其中如上所述之雙折射層具有消色差阻滞 由上边可知，存在許多可經改變以修整雙折射層之組 26 200900812 態的參數。 光配向之優勢之一為於層平面中產生配向圖案之可能 =。體積光配向亦提供該特十生。因在匕，上*光誘導的光轴 &又折射層厚度方向之變化亦可為逐區不同。此目的可藉 由，用光罩進订多次曝露而達成。視欲達成之組態而定， 可精：將V P R材料經由配向光罩或經由於不同區域傳輸不 同d里光之灰1¾光罩進行光配向來減少曝露步驟之次數。 本發明係關於-種光學組件，其包含如上所述之雙折 射層。亥雙折射層係以局部變化定向進行聚合。 舉例而言，可達成於不同區域展示不同扭轉角之圖案 二匕扭轉阻滯劑。甚至有可能實現以相反方向杻轉之相鄰地 V ’而展不左手及右手扭轉之地帶可能具有相同或不同的 扭轉角絕對值。 另外，本發明係關於一種光學組件，其中如上所述之 雙折射層具有扭轉阻滯劑之功能。 無需另外界定扭向（twistsense)，扭轉角係限於9〇。。 然而，可藉由添加手性摻雜劑及/或於配向表面令及於體積

光配向期間產生傾自杳R 角耒界疋扭向。後-方法例如能夠實現 具有左手及右手區域之圖案化扭轉阻滞劑，其展示9〇。及 9〇°以上之扭轉角。 、、 此外，本發明係闕於一種光學組件，其令如上所述之 雙折射層具有包含左手及右手區域 只之圖案化扭轉阻滯劑之 功能。 若滿足波導條件’則扭轉阻滞劑充當消色差旋轉器。 27 200900812 圖案化消色差旋轉器例如係 像素的光偏振必需旋轉9〇 偏振態。 3D LCD所需要的，其中一半 以便為觀察者之一隻眼睛編碼 本：明之另一實施例係關於—種光學組件，其中如上 所述之又折射層具有消色差旋轉器之功能。 、因為光轴方向沿厚度方向之變化影響有效的光阻滯，

、返方法可用於藉由選擇適當的曝露條件來調整雙折 射層之光阻吓。因Λ，亦有可能實現具有逐區不同光阻滯 ，圖案。圖案化光阻滯特別適用於晶格内（“a)阻滯 d應用’ 11為其允許將阻滯性明相整至紅色、藍及綠色， 以便改良較大視角時LCD之色穩定性。 另外，本發明係關於一種光學組件，其中如上所述之 雙折射層具有晶格内阻滯劑之功能。 此外本發明係關於一種具有局部不同阻滞值之光學 組件。 另外’本發明包括以下光學組件： 包含本發明之雙折射層之光學組件，其中該層於上部 具有單軸傾斜且於下部具有傾斜變形輪廓。 包含具有彎曲或斜面變形之本發明之層之光學組件。 包含本發明之層之光學組件，其中物質（ii )係處於 上邓中且物質（！）或（in )係處於下部中於配向表面上。 包含本發明之層之光學組件，其中物質（Π )及（i ) 或（m)係處於上部中且物質（丨）或（iH)係處於下部中 於配向表面上。 28 200900812 包含本發明之層之光學組件，該層包含呈相分離之物 質（〇及（ii)及/或（iii) ’其中物質（丨）於物質（π) 之上形成一層；或其中物質（ii)於物質（iii)之上形成 一層；或其中物質（〇於物質（ii)之下形成一層；或其 中物質（ii)於物質（iii)之下形成一層；或其中物質（π) 形成兩個層，一層位於物質（丨）之上且一層位於物質（i) 之下；或其中物質（ii)形成兩個層，一層位於物質（Hi) 之上且一層位於物質（iii)之下；或其中物質（丨丨丨）於物 質（i)之上及/或之下形成一層。 該等方法、用途及光學組件具有上文對雙折射層所提 供之相同的定義及較佳者。 本發明能夠於厚度方向上實現配向輪廓，而利用已知 材料及方法幾乎不可行。 【實施方式】 實例 實例1 在此情形下處於體積光可配向層下面的分離配向層係 由光配向層及用於增強與在上面之光可配向阻滯劑層之偶 合的額外聚合液晶薄層組成。使用可購得之光配向材料 ROP-103 (ROLIC Technologies，Switzerland)製備光配向 層。該光配向聚合物係基於肉桂酸根作為光活性基團。光 配向材料之聚合物骨架屬於丙烯酸酯型。為將配向層旋塗 至基材上，將ROP-103以2重量百分比之固體濃度溶解於 29 200900812 %戊酮中。作為基材，使用經機洗之i毫米厚的矩形咖 (Sch〇U，Germany)玻璃板。將光配向層溶液施加於玻璃 基材上且以2_轉/分之旋轉速率旋塗㈣、。以此方式隨 f

後達成之乾膜厚度大約為60奈米。隨後，於He之溫产 下、於加熱板上將薄膜熱處理5分鐘。在該回火步驟之後， 將光配向層曝露至線偏振紫外光。線偏振紫外光之強度為 於280奈米與340奈米之間的波長範圍内2·2毫瓦/平方公 刀（mW/cm )。傳遞至光配向層之曝露劑量為毫焦耳 /平方公分（nU/enO。在此情形下光配向層係曝露至垂直 入射光。選擇偏振軸與基材邊緣平行（φ=〇。）。隨後， 施加可聚合液晶薄層以用於根據預設之在下面之光配向層 進行配向。用於液晶配向增強薄膜之材料係可購得之可聚 合液晶單體材料 R〇F_51〇2 ( R〇Uc Techn〇l〇gies，

Switzerland ) 。R0F_5丨〇2調配物包含二丙烯酸酿型液晶單 體。將ROF-5 102卩2重量百分比之固體濃度溶解於甲基 丙基嗣中。將溶液施加於R〇P_103光配向層上且接著以 2000轉/分之旋轉速率旋塗2分鐘。以此方式達成大約3〇 奈米之乾膜厚度。旋塗之後，於54它之溫度下、於加熱板 上將薄膜熱處理5分鐘。最後，藉由曝露至具有3毫瓦/平 方公分之強度（320至400奈米之波長範圍）之UVA光、 於氮氣氛中使液晶單體薄膜交聯。將2焦耳/平方公分之曝 露劑量傳遞至樣品。 在上述分離配向層之製備完成後，施加光可配向阻滞 劑膜以繼續該加工。光可配向阻滯劑材料係由上述配向聚 30 200900812 合物ROP-103與可聚合液晶單體材料R〇F 51〇2之混合物 組成。選擇3比7之ROP_1〇3/R〇F_51〇2比率以獲得該特 定光可配向阻滯劑混合物。將該混合物以3〇重量百分比 之固體濃度溶賴笨甲冑中。將該光可配向阻滞劑材料溶 液施加至於D263玻璃板上先前製備之配向層上且隨後以 雇轉/分之旋轉速率旋塗12〇秒、。此舉產生！微米之光 可配向阻滯劑層最終乾膜厚度。接著藉由加熱板施以兩步 式’、、、處理。第纟中，將樣品加熱至5 〇。。歷時2分鐘。第 二步中：將溫度增加至13(rc。將樣品於此溫度下保持3 分鐘。為進行隨後的光配向製程，將樣品冷卻至之溫 度’該溫度係較光可配向阻滯劑材料之清澈點冑3。。。用 於光可配向阻滯劑之曝露強度為力28〇奈米與34〇奈米之 勺波長範圍内2.2笔瓦/平方公分。傳遞至光可配向阻滯 劑層之曝露劑量為100毫焦耳/平方公分。將樣品曝露至垂 直入射線偏振光，其中偏振軸與基材邊緣斜交（p=45。）。 :此’對分離的在下面之光配向層及在上面之光可配向阻 滯劑所誘導之配向方向偏差45。。在光可配向阻滯劑層之 先配向步驟之後，《 rc/分之冷卻速率將樣品溫度自机 降至啊且之後快速降至室溫。在最後步驟中，將樣品置 於氣氣氛中且曝露至非偏振UVA光以用於引發Lcp單體 之父聯且因此將薄膜轉變成固態。UVA光源提供3毫瓦/ ^方公分之強度（ 320至400奈米之波長範圍）。於爾 ‘露期間將700毫焦耳/平方公分之劑量傳遞至樣品。 於光桌上、於正交偏光鏡之間檢測阻滞劑樣品表明， 31 200900812 阻坪诏之配向品質非常好。然而，發現雙折射行為與 、車 与'度方向之均一方位定向的標準阻滞劑之行為不 (在阻滯劑光軸與偏光鏡傳輸軸斜交之情形下為明亮狀 2且在阻滯劑光軸與偏光鏡傳輸軸平行/垂直之情形下為黑 曰曰> 狀恶）。由此結果可推斷出，自在下面之配向層轉移至 二：配向阻滯劑薄膜之配向與直接施加於光可配向阻滯劑 薄之配向的彡g人4 + 的、、且δ政應致使於阻滯劑層内產生光軸沿厚度 r 方向之扭轉輪廓，'亦即，指向器之方位定向沿厚度方向轡 化。另外藉由橢圓偏#彳忤r 又 ^ 膜，执 爲振* (elllPS〇metry)表徵該阻滞劑薄 光袖：二：扭轉輪靡。據發現，阻滞劑薄膜内之 =自藉由在下面之光配向層表面所以之方向 扭轉至藉由光可配向阻滯 (p =45。）。 平削，專膜之先配向所界定之方向 【圖式簡單說明】 無 【主要元件符號說明】 無 32

Claims (1)

1. 200900812 十、申請專利範圍： l一種雙折射層，其中光軸之方向沿該層之厚戶 變化，其包含 又向 I) (〇具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物；及 (ϋ)具有光可定向基團之單體或寡聚物或聚合物； 及/或 (iii)具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 預聚合物、寡聚物或聚合物； (i v )及視情況地，其他組分； 或 Π) (v)具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 預聚合物、寡聚物或聚合物； (vi )及視情況地，其他組分。 2.如申請專利範圍第i項之雙折射層，盆包含 I) " (i)具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物或募聚 物或5^合物之混合物；及 (11)具有光可定向基團之單體或寡聚物或聚合物， 或具有光可定向基團之單體或寡聚物或聚合物 之混合物；及/或 (iii )具有光可定向基團之液晶單體或預聚合物或寡 聚物或聚合物’或具有光可定向基團及可聚合 33 200900812 基團之液晶單體或預聚合物、寡聚物或聚人 之混合物； (iv )及視情況地，其他組分； 其中該等物質於混合物中之量可相同或不同； 或

   六另尤可定向基團 聚物或聚合物，或具有光可定向基團及 甘闹 ^合 基團之液晶單體或預聚合物、募聚物 4聚合板 之混合物； 物 (VI )及視情況地，其他組分； 其中該等物質於混合物中之量可相同或不同。 3. 如别述申請專利範圍中任一項之雙折射層，其勺人 非線性傾斜及/或扭轉輪摩。 3 4. 如前述_請專利範时任―項之雙折射層， 其中物質（i)及/或（iii、孫协庙-如二±

   )係於展不配向表面之基材上配 向。 5.如前述申請專利範圍中任一項之雙折射層，其中 物質（1 )及/或（iii )係經配向， 兵T精甶展不配向表面 之基材及藉由體積光配向來誘導配向。 6·如前述中請專利範圍中任—項之雙折射層，盆中 物質（i)及/或（m)係經配向，1 ” — 稭由展不配向表面 之基材及藉由體積光配向來誘導 #. 力等配向，其中來自該配向表 面及於S亥體積光配向中所誘導 汀礴导之配向資訊係不同的。 34 200900812 等r曰蘇：述申叫專利範圍中任一項之雙折射層，其中該 开二曰曰貝形成線性或非線性扭轉組態或形成傾斜組態或 开;^成傾斜且扭轉組態。 申請專利範圍中任一項之雙折射層，其中該 層具有考曲或斜面變形。 9·如前❹請專利範圍中任—項之雙折射層，其包含 2勾分布至相分離之範圍内分布之物質⑴及/或（Π) 及 /或（iii )。 雔折：：前述申請專利範圍令任一項之雙折射層，其中該 :折射層之至少-種物質具有沿該層之厚度方向之密度梯 種製備如中請專利範圍第！項之雙折射層之方 法、、中光軸之方向沿該層之厚度方向變化，其包含 a )於基材上塗佈下列物的層： 3 I) ⑴具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物；及 11 具：光可定向基團且較佳另外具有可聚合基團 之單體或寡聚物或聚合物；及/戍 111 (IV 或 具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 預聚合物或募聚物或聚合物；及 視情況地，其他組分； 具有光可定向基團及可聚合基團之液晶單體或 35 II 200900812 預聚合物或寡聚物或聚合物；及 (vi )視情況地，其他組分； 及 b)將該塗佈層曝露至配向光。 12.如申請專利範圍第丨1項之製備雙折射層之方法， 其中該光軸之方向沿該層之厚度方向變化，其包含 a)於基材上塗佈下列物的層： I) (I) 具有可聚合基團之液晶單體或預聚合物，或不 同物質（1 )之混合物，其中該等物質之量可相 同或不同；及 (II) 具有光可定向基團之單體或募聚物或聚合物， 或不同物質（ii )之混合物，其中該等物質之 量可相同或不同；及/或 (ill)具有可聚合基團及光可定向基團之液晶單體或 預聚合物或募聚物或聚合物，或不同物質（iii) 之混合物’其中該等物質之量可相同或不同； 及 (IV )視情況地’其他組分，或不同物質（iv )之混 合物’其中該等物質之量可相同或不同； 或 Π) (V)具有可聚合基團及光可定向基團之液晶單體或 預聚合物或寡聚物或聚合物，或不同物質（iii) 36 200900812 物，其中該等物質之量可相同或不同， 及 及 =障况地，其他組分，或不同物質（iv )之混 物其中該等物質之量可相同或不同； b)將該塗佈層曝露至配向光； 藉此該雙折射層 之密度梯度。 質產生沿該層厚度方向 u.如申請專利範圍第u項之 其中該光軸之f ^ 、備雙折射層之方法， 九軸之方向沿該層之厚度方向决， a)於基材上塗佈下列物的層： -包含 I) (丨)=可聚合基團之液晶單體或預聚合 光可定向基團之單體或募聚物或聚合物; (111)具有可聚合基團及光可定向基團之液晶單 預聚合物或寡聚物或聚合物；及 2 (iv)視情況地，其他組分； 或 II 具有可聚合基團及光可定向基團之液晶 預聚合物或寡聚物或聚合物；及 視情況地，其他組分； 及 37 VI 200900812 藉此至少一些光可定向物 中。 b)將該塗佈層曝露至配向光， 質（ii)及/或（iii)保留在該層 14·如申請專利範圍第11項之方法，其中對配向光之 吸收隨在有效範圍内之波長的函數而改變。 15.如申請專利範圍第i丨 ”中將該塗佈層以不同或相同波長方:/戈=後於步驟 狀曝露。 長及/或不同曝露幾何形 16_如申請專利範圍第u項之方法其包含 a)於基材上塗佈下列物的層： I)

   具有可聚合基團 預聚合物；及 較佳交聯基團之液晶 單體或 11 111 騎光可定向基團且較佳具有可聚合_ 佳父聯基團之單體或寡聚物或聚合物·，及/或 具有可聚合基團、較佳交聯基團以及光 基團之液晶單體或預聚合物或寡聚物或聚二 物；及 σ (iv)視情況地，其他組分； 或 II

   穴，眾合基團 基團之液晶單體或預聚合物:;寡：： 物；及 取1 vi)視情況地，其他組分； 38 200900812 及 其中該等物質（丨）及（ii)及/或（iii)及/或（iv)係 在均勻分布至相分離之範圍内分布；及 b)將該塗佈層曝露至配向光。 1 7.如申請專利範圍第11項之方法，其包含於步驟b) 中’將該塗佈層斜曝露。 1 8.如申請專利範圍第n項之方法，其中該基材表面 誘導配向且其中藉由該配向光於體積内誘導配向。 19·如申請專利範圍第11項之方法，其中該配向表面 及藉由該體積光配向所誘導之配向資訊係不同的。 20.如申請專利範圍第丨丨項之方法，其中該配向表面 及藉由該體積光配向所誘導之配向資訊係方位 誘導及/或斜誘導。 21_ —種如前述申請專利範圍中任一項之雙折射層之用

   途，其具有非線性變形傾斜輪廓以用於改良lcd之視角、 對比及較大視角時之色偏。 11, #如前述中請專利範圍中任—項之雙折射材料之 用途其係用於具有斜面或彎曲變形之阻滞劑。 23. -種如前述中請專利範圍中任―項之雙折射材料之 用途，其係用於製備消色差阻滞劑。 24. —種光學組件，1 /、 3如刖述申請專利範圍中任— 項之層，…中該層包含扭轉變形。 丹巴含如前述申請專 項之層，其中描述於申請專 J軌圍中任- 乾圍弟1項之雙折射層具有 39 200900812 消色差阻滯劑之功能。 n光學組件’其包含如前述φ請專利範圍中任一 項之層，该層係以局部變化傾斜及 a疋向進行聚合。 27·-種光學組件，其包含如前述申 項之層，其中描述於申請專利範圍第丨 / 扭轉阻滞劑之功能。 又斤射層具有 2 8 · —種光學組件，Α包令 ”匕1如别述申請專利範圍中任一 項之層，其中描述於申請專利範圍第丨 圖案化扭轉阻滯劑之功能。 又折射層具有 29. -種光學組件，其包含如前述 甲明專利乾圚中佐《一 ^層，Μ如上所述之雙折射層具有消色差旋轉器之功 3〇· 一種光學組件’其包含如前述中請專利範圍中任一 項之層，其中如上所述之雙折射層 阻滯劑之功能。 折射層具有晶格内一) 3 1. —種光學組件，其包会如铪 、 削迷申請專利範圍中任一 項之層，該層具有局部不同的阻滯值。 32’種光學組件’其包含如前述申請專利範圍中任一 項之m該層於上部具有單軸傾斜及/或扭轉且於下部 具有傾斜及/或扭轉變形輪廓。 3 3·^ —種光學組件，其包令如針、+、+ # 、 則迷申請專利範圍中任一 項之層’其具有彎曲或斜面變形。 1 4 · 一種光學組件，其包含如箭、+. ώ ^丄 匕1如則述申請專利範圍中任— 項之層’其中物質（π)係處於上Α ^上^中且物質⑴或（m) 200900812 係處於下部中於配向表面上。 35.—種光學組件，其包含如前述申請專利範圍中任— 項之層，其中物質（Π)及（i)或（iii)係處於上部中且 物質（i )或（iii)係處於下部中於配向表面上。 3 6. —種光學組件，其包含如前述申請專利範圍中任一 項之層’該層包含呈相分離之物質（i)及（ii)及/或（iU)， 其中物質（i)於物質（ii)之上形成一層；或其中物質（ii) 於物質（iii)之上形成一層；或其中物質（i)於物質（ii) 之下形成一層；或其中物質（ii )於物質（iii )之下形成 一層；或其中物質（ii)形成兩個層’ 一層位於物質（i) 之上且一層位於物質（i)之下；或其中物質（ii)形成兩 個層，一層位於物質（⑴）之上且一層位於物質（iU)之 下；或其中物質（iii)於物質（i)之上及/或之下形成/ 層。

   圈式： 無 41