[发明专利]经光成象的光偏振膜

说明书

本发明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，本发明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(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。

该提出发明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。

本发明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。