[发明专利]在液晶涂层中产生三维图案的方法

说明书

本发明涉及在液晶涂层中产生三维图案的方法，涉及含有由此制备的经图案化的液晶材料的层，并且涉及具有这样的层的产品的用途。

装饰性三维涂层，特别是在家庭消费品上的，如壁纸、装饰膜和地板，是已知的并且已经使用了一段时间。其为所述物品提供了暗示深度的独有的外观，并且以有利的方式区别于传统图案。为了该目的，固体基材或位于固体基材上的完全或部分未固化的涂层通常经受压印工艺。在一些应用中，基材或涂层的三维压印被包含在其中的薄片状颜料光学放大，这是由于这样的颜料沿着涂层中的压印线排列，从而对涂层中的不同位置处的入射光具有不同的反射或散射特性，导致具有空间深度的光学效果。

与包含在其中的薄片状颜料特别是效果颜料的涂层类似，包含液晶材料的基材上的涂层也已经设有三维结构，但这些通常是衍射结构，这对于经典的显示器应用或安全产品是有意义的。

由含有液晶材料的显示器的经验已知，液晶材料或反应性介晶材料(携带反应性基团的这样的材料，其自身具有液晶行为或供选择地可以通过与另外的反应物反应而采取液晶行为)可以在表面的结构处在单个分子的优先方向上定向，其在非固化状态下与所述表面接触。由于该形式的定向，涂布液晶材料的小的或相对大的表面区域可以根据需要具有一定的光学特性，所述光学特性特别地通过液晶材料的类型和具体定向确定。

该类型的取向层一般地通过在优先方向上简单摩擦或通过借助刮擦元件使基材表面粗糙来产生，其经常用于LCD应用(液晶显示器)中的液晶化合物的定向。

由于其特别的光学特性，液晶化合物偶尔也用于安全产品中。因此，例如，当在该类型的基材上的涂层中使用胆甾醇型液晶化合物时，在平面中指向不同方向的基材结构导致在平面中的这些层中的液晶分子的不同定向，并因此导致涂层中的单个部分区域的不同颜色。以这种方式，具有不同颜色的图案的安全元件可以以相对简单的方式制备，因为在足够薄的液晶涂层的情况中，液晶分子在涂层表面的取向在整个层中连续。根据该原理制备的用于安全应用的光学元件已经描述于例如EP 1 227 447 A1中。

如果基材设有衍射图案，即微结构，那么衍射光学元件(DOE)可以由此通过基材自身制备，还可以在位于其以上的涂层中制备，在所述衍射光学元件(DOE)中，由于光波与尺寸小于或至多等于入射光的波长的尺寸的物体(衍射结构，通常为锯齿形)相互作用，因此除了光折射和反射以外还发生光衍射效应。该类型的效应可以产生可见的三维结构(全息图效果)，但是主要用于各种光学应用中(特种眼镜、微型投影系统等)。

液晶化合物在所述类型的取向层上方的定向当然可以不通过施加到结构化基材的液晶化合物发生，而是使结构化区域与仍然未固化的包含液晶化合物的涂层的表面接触。为了产生特殊的颜色效果，此处可以仅使用低机械力产生液晶分子的不同定向，这是由于液晶化合物在平面中非常快速地使自身重新取向并且还可以固定在该位置中。

因此，例如，DE 102007022437 A1描述了制备交联的液晶层的方法，其中包含未取向的液晶的层施加到基材，通过施加压力在至少部分层中使液晶取向，并且随后通过层的交联来固定先前产生的取向。在该方法中形成液晶层，其在定向的区域中显示视角依赖性颜色变化效果。辊或冲头适合作为压力工具，在供应热以实现液晶的液体状态的情况下并且在压力下，其迫使液晶在施加压力的区域中二维取向。未描述光学三维图案的产生。

在EP 1 088 846 A1公开了液晶膜，其在层横截面上方具有衍射图案和可变的液晶化合物的定向，其中衍射图案在市售的用于衍射图案的特殊压印工具的帮助下引入交联的液晶膜中。然而，用于制备衍射结构的压印工具的制备需要高的精密度和高的设备复杂性，这不适合仅用于制备装饰性图案。此外，使用其可以获得的衍射3D图案或全息图也仅具有用于装饰目的的有限的适用性。

EP 1 879 154 A2公开了制备安全元件的方法，其中在涂布至少两个彼此叠置的层的基材上，当固化还不完全时，对该涂层的至少上层进行压印。此处，压印优选地为微结构，特别是全息图或衍射结构。在此，直接位于基材上的层在该情况下不压印，其可以是包含液晶材料的层。

除了取向的或微结构化的液晶层在特殊应用中，特别是在安全应用中的所描述的应用之外，然而其也同样希望能够采用用于装饰目的的液晶层的光学重要特性，在该情况下，不基于衍射结构或全息图效应的可见的空间效应是最首要的。

因此，本发明的目的是提供简单和廉价，在不使用衍射结构的情况下，在基材上的液晶涂层中制造宏观图案的方法，所述宏观图案显示清晰可见的三维效果，还任选地显示可变的颜色效果或多色效果。