二色性宾 - 主起偏器 本申请是申请日为 2006 年 6 月 23 日、 中国申请号为 200680023172.4( 国际申请 号 PCT/IB2006/052061)、 发明名称为 “二色性宾 - 主偏振器” 的申请的分案申请。
背景技术 起偏器广泛地用于一些需要光偏振的不同用途中。目前, LCD 应用中最广泛使用 的起偏器是由 E.H.Land 在 1938 年发明的 H- 起偏器片的各种衍生装置。这些二色性起偏 器由浸渍着碘或者涂有二色性染料的单轴拉伸的聚 ( 乙烯醇 ) 所组成。该易湿的聚 ( 乙烯 醇 ) 膜两面都由 TAC- 层 ( 三乙酰基纤维素 ) 保护。在该膜的一侧, 运用粘合剂以将起偏器 层叠至显示器。起偏器叠层的总厚度约为 70-150μm。
本领域需要这样的起偏器 : 它们能够产生与 H- 起偏器片 (H-sheetpolarizer) 相 当甚至更大的偏振选择性, 但是它们比 H- 起偏器片薄很多。并且还需要能够被方便地用于 液晶元件内部的起偏器。
这些目标和其他目标可以通过一种二色性宾 - 主起偏器来实现。例如, 在国际专 利申请 WO2005/045485A1 中描述了这种二色性宾 - 主起偏器。可以这样来描述该宾 - 主起 偏器, 在这种起偏器中, 通过二色性染料 ( 客体 ) 来实现光的偏振选择性吸收, 该二色性染 料在取向的聚合液晶主体中取向。通过使用吸收中的二色性比 (DR) 能方便地描述起偏器 的偏振性能。
在目前的 LCD 中, 常规 H- 起偏器片通常显示出 30 或更高的 DR 值, 并且甚至经常 是 50 或者更高。上述宾 - 主起偏器具有 15 或更高的二色性比, 并且当取向的聚合物膜基 于具有高度有序近晶相的反应性液晶时, 可以达到 50 或者甚至更高的二色性比。尤其是近 晶 B 相能够非常有效地提供具有高二色性比的取向聚合物膜。同样也可以使用其它高度有 序的近晶相, 例如近晶 F 相和近晶 I 相。
为了制造上述宾 - 主起偏器, 反应性液晶主体材料的平面取向 ( 长轴平行于衬底 平面 ) 是必须的。然而, 当反应性液晶材料以薄膜施加于具有取向层 ( 摩擦过的聚酰亚胺 层或光 - 取向层 ) 的衬底上时, 该材料常常具有垂直取向 (homeotropic alignment)( 分子 长轴沿衬底法线取向 ) 的趋势。对于高度有序的近晶相, 例如近晶 B、 近晶 F 和近晶 I, 垂直 取向的趋势尤其强烈。
在上述可涂敷宾主起偏器的加工期间, 反应性液晶基 (mesogen) 混合物 ( 含有二 色性染料 ) 强烈的垂直取向趋势是一个严重的问题, 它能够阻碍这类起偏器在工业上的进 一步突破。
对于处于向列相的反应性液晶材料, 可以通过向反应性液晶基混合物中加入少量 百分比的表面活性剂来抑制垂直取向。
表面活性剂可以例如是 EP940707 中所述的非离子氟烷基化物。虽然加入表面活 性剂是在向列的反应性液晶基中实现平面取向的有效方法, 但是加入表面活性剂通常不能 抑制在高度有序的近晶相 ( 例如近晶 B 相 ) 中垂直取向的趋势。
高度有序的近晶相中的平面取向可以通过在液晶基混合物加工成起偏器膜期间,
提供一个临时的第二衬底来实现。
在反应性液晶基聚合成为高度交联的聚合物膜之后, 保存了平面取向。 此时, 移去 临时的第二衬底。从而, 使用临时的第二衬底可以为实现高度有序的近晶反应性液晶基的 薄膜中的平面取向提供一种方法。然而, 在宾 - 主起偏器的大批生产中, 不期望使用临时的 第二衬底。
从上可知, 显然, 需要这样的一种制造基于高度有序的近晶反应性液晶基的 宾 - 主起偏器的方法, 该方法能产生近晶液晶基为平面取向的薄膜宾 - 主起偏器。 发明内容 本发明的目标是克服该问题, 并且提供一种制造时无需临时第二衬底的宾 - 主起 偏器, 同时获得高二色性比。
发明人已经发现, 向液晶组合物中加入凝胶剂 (gelator) 可以阻碍垂直取向的趋 势。
在显示出平面取向的液晶相中形成的、 位于液晶组合物中的各向异性的凝胶网络 可以起到保持平面取向的内部取向源的作用, 甚至是在高度有序的近晶相中 ( 例如近晶 B、 F 和 I 中 ) 这种凝胶网络也能起到该作用。 此外, 凝胶化以及伴随的粘度的急剧上升会动态 地阻碍由平面取向到垂直取向的转变。
因此, 第一方面, 本发明涉及一种用于制造起偏器的方法, 该方法包括 : 提供含有 液晶主体以及粘度增强剂的液晶组合物 ; 在衬底上提供所述组合物的薄膜 ; 使所述液晶主 体取向从而获得处于第一液晶介晶相的取向膜, 其中所述液晶主体相对于所述衬底平面取 向; 凝胶化所述粘度增强剂以凝结所述膜 ; 并且在所述凝结的膜中得到第二液晶态。
组合物中的液晶主体可以是可聚合的, 并且该方法可以进一步包括在所述凝结的 膜中聚合所述第二液晶态的所述液晶主体。
通过将膜聚合, 膜中的各向异性被不可逆地锁定并且其温度依赖性降低。
液晶组合物可以包含分散于所述液晶组合物中的二色性吸光客体。 该二色性吸光 客体可以例如包括偶氮染料。
粘度增强剂可以是在凝胶化时能在所述膜中形成纤丝状聚集体 (fibrillar aggregate) 的增强剂。
形成于各向异性液晶相中的纤丝状聚集体的网络为液晶主体形成了各向异性的 并且有效的内部取向源。这样的各向异性网络能够在从向列相或者低有序 (1ow order) 近 晶相至高度有序的近晶相转化时阻碍由平面取向到垂直取向的转化。
粘 度 增 强 剂 可 以 例 如 是 有 机 凝 胶 剂, 优 选 选 自 脂 肪 酸 衍 生 物、 甾 类 衍 生 物、 蒽 基 衍 生 物、 含 有 甾 族 的 并 且 稠 合 的 芳 环 的 凝 胶 剂、 偶 氮 苯 甾 基 凝 胶 剂 (azobenzene steroid-based gelators)、 氨基酸型有机凝胶剂、 有机金属化合物、 大环凝胶剂、 山梨醇和 多元醇衍生物、 十八酸纤维二糖酯 (cellobiose octa(decanoat))、 n- 烷烃、 部分氟化的 n- 烷烃、 双组份体系以及环状和线状的双脲化合物, 以及它们两种或多种的组合。
在本发明的具体实施方案中, 第一液晶态是向列相或近晶相 SY, 或者相当于向列 相或近晶相 SY, 其中 Y 是 A 或 C。
在这种液晶相中, 可以容易地得到平面取向。 此外, 这种相中的有序性对于在凝胶
化时形成各向异性网络是足够高的, 该网络形成有效的内部取向源。
第一液晶态可以例如在高于粘度增强剂的凝胶化温度的温度获得。
在本发明的具体实施方案中, 所述第二液晶态中的取向是或者相当于近晶相 SX, 其中 X 不是 A 或 C。
在这种高度有序的液晶相中, 本发明的起偏器可以获得高二色性比。
第二液晶态可以例如在低于粘度增强剂的凝胶化温度的温度获得。
本发明的实施方案中, 液晶主体包括式 (I) 的可聚合液晶
U-V-W-X-Y-X′ -Y′ -X″ -W′ -V′ -U′ (I)
其中
X、 X′和 X″独立地为取代或者未取代的 Ph 或者 Cyc, 其中 Ph 是 1, 4- 亚苯基单 元, 并且 Cyc 是反式 -1, 4- 环己烯单元 (trans-1, 4-cyclohexene unit) ;
Y 和 Y ′ 独 立 地 为 -CH2CH2-、 -CH2O-、 -OCH2-、 -OCO-、 -COO-、 -N = N-、 -C = C-、 -C ≡ C-、 -C = N- ;
U 和 U′独立地为可聚合基团, 或者 U 是可聚合基团并且 U′= H, 或者 U = H 并且 U′是可聚合基团 ; V 和 V′独立地为间隔基 ; 和
W 和 W′独立地为直接键、 -O-、 -S-、 -COO-、 或者 -OCO-。
第二方面, 本发明涉及一种例如可以通过本发明方法获得的起偏器, 其包括 : 含有 取向的液晶主体的取向膜, 在所述主体中分散并且取向的二色性吸光客体, 和凝胶化的粘 度增强剂。
第三方面, 本发明涉及用于制造起偏器的组合物, 该组合物含有液晶主体, 二色性 吸光客体以及粘度增强剂。
附图说明
以下, 参照显示本发明目前优选的具体实施方案的附图, 将更详细地描述本发明 的这些方面及其它方面。
图 1 是本发明起偏器的示意图,
图 2a-d 是制造本发明起偏器方法的概要,
图 3a-e 显示了以下实验 1 的实验结果,
图 4a-c 显示了以下实验 2 的实验结果。
图 1 中图解了本发明的一个示例性具体实施方案, 其显示了本发明起偏器的横截 面。该起偏器 1 包括 : 含有取向的并且聚合的液晶主体 3 的取向的聚合物膜 2, 分散在主体 中 3 并且随主体 3 取向的二色性吸光客体 4, 以及在该膜中形成各向异性凝胶网络的粘度增 强剂 5。 该二色性吸光客体以明显的二色性吸光体的形式分散。 通常, 吸光体可以是个体分 子 ( 二色性染料 )、 这些分子的聚集体或者网络、 或者无机颗粒 ( 纳米颗粒 )( 颜料 )。个体 二色性吸光体的光学吸收是方向依赖性的。 当沿一个体轴时, 光吸收为最大, 并且沿另一轴 ( 该轴通常垂直于最大吸收的轴 ) 时, 吸收为最小。
聚合的液晶 3 各向异性地取向, 提供了宽范围的取向有序性。客体 4 的个体二色 性吸光体随主体 3 取向, 从而提供了具有方向依赖性的光吸收性能的取向的聚合物膜, 并且因此能够使光偏振化。
客体 4 的二色性体可以为长方形并且在聚合物膜中平面单轴地取向。然而, 也可 以使用其它形状, 例如盘状, 以及使用其它取向, 例如垂直的 (homeotropic) 或者双轴的。
原则上, 可以使用任何二色性客体。 它可以是染料或者颜料, 可以以分子级分散或 者以吸收光的颗粒形式分散。 二色性客体的颜色视用途来选择。 通常, 在 400 至 700nm 的光 谱可见区可以实现吸收。 这可以通过使用黑色二色性染料, 或者通过适当的染料例如红、 绿 和蓝的组合来实现。这里所使用的术语 “取向的” 以及相关术语, 例如 “取向” , 是指 “各向异 性取向的” , 并且与 “取向的” 同义。 “取向的” 是指与无规多域结构 (random multi-domain structure) 相对的, 形成所述物体的物质具有的单一域 (mono-domain)( 或者按照所需图 案排列的大量单一域 ) 形式的宽范围的取向有序性。这使得该物体的性质, 例如光学性质 以受控的和需要的方式具有方向依赖性。
二色性客体的取向依靠液晶主体来推动。使液晶主体取向, 并且二色性客体随主 体而取向。
这里所使用的术语 “聚合的液晶” 是指一种聚合物, 其是或者可以成为取向态的聚 合物, 或者是源自液晶的介晶相的聚合物。 “液晶聚合物” 是聚合的液晶的一种特定类型 ; 它 是聚合物并且是液晶。通常, 聚合的液晶本身不必是液晶。当以取向态提供时已经足够了, 该状态源自液晶介晶相或者与液晶介晶相相当。 通过例如聚合处于介晶相的液晶可以获得 这些化合物。一旦聚合, 介晶相被固定并且取向也被固定。 这里所使用的术语 “聚合的液晶” 通常是指任何聚合的液晶或者任何包括这种聚 合的液晶的组合物, 例如包括大量不同的聚合的液晶的组合物和混合物。
客体 4 的取向使得起偏器具有一消光轴 (extinction axis), 该轴随平面单轴取 向的轴取向。
为了提供二色性比约为 15 和更高的取向的聚合物膜, 该二色性客体, 并且因而该 聚合的液晶主体, 必须是高度取向的。
这里所使用的术语 “二色性比” 涉及吸收中的二色性比, 并且定义为沿消光轴的吸 光度 ( 在正入射时测定 ) 和沿透射轴的吸光度的比率。
在本发明的起偏器中适合使用二色性偶氮染料作为客体。二色性染料的例子包 括, 但不限于 US 6,133,973 以及 WO 2005/045485A1 中所公开的那些染料。
合适的二色性客体包括但不限于以下偶氮染料。
二色性客体可以是液晶本身, 并且也可以使用非液晶二色性客体。
二色性客体的数量取决于用途, 并且取决于在客体沉淀之前, 或者在不能达到所 要求的高度有序相之前, 主体可以容许多少客体。
通常, 该数量小于约 50 重量%, 如小于约 20 重量%, 例如小于约 10 重量%。
已经发现, 为了在宾 - 主起偏器中获得足够高的二色性比, 在液晶主体中使用近 晶相是合适的。
同样已经发现, 通常由近晶 A 相提供的有序度过低, 而且近晶 C 相及其它倾斜的 (tilted) 近晶相通常都不合适。 进一步地, 向列相的有序度同样过低, 以致于不能提供所需 的二色性比。
适当的介晶相包括近晶 B 或其倾斜的变体, 即, 近晶 F 和近晶 I 相 ; 晶体 B 及其倾 斜的形式, 即, 晶体 G 和 J ; 以及晶体 E 和其倾斜的形式, 也就是晶体 H 和 K。合适的介晶相 具有宽范围的取向有序性。
具有或不具有二色性客体的取向的聚合物膜, 更具体地, 包括这种取向膜的起偏 器, 可以由具有近晶相 SX(X 不是 A 或者 C) 的液晶聚合物来形成。这种聚合物是线形主链 或侧链聚合物, 在以膜的形式已被沉积后, 其可以是交联的, 也可以是不交联的。本发明的 起偏器是这种取向膜的一个特殊具体实施方案。 这种取向膜的其它用途包括延迟器以及双 焦点透镜。
优选的取向的聚合物膜是那些包括聚合的液晶的聚合物膜, 其中聚合的液晶通过 聚合取向的液晶来获得。
优选地, 使用具有近晶相 SX(X 不是 A 或者 C) 并且以该相聚合的可聚合液晶。
适合用于本发明的用于形成聚合的液晶的液晶主体包括, 但不限于, 例如在 WO 2005/045485A1 中所描述的那些液晶主体。
例如, 可以使用式 (I) 的可聚合液晶来制造取向膜。
U-V-W-X-Y-X′ -Y′ -X″ -W′ -V′ -U′ (I)
其中
X、 X′和 X″独立地为取代或者未取代的 Ph 或 Cyc, 其中 Ph 是 1, 4- 亚苯基单元, 并且 Cyc 是反式 -1, 4- 环己烯单元, 其中取代基选自甲基、 CN、 F、 Cl 和 Br ;
Y 和 Y ′ 独 立 地 为 -CH2CH2-、 -CH2O-、 -OCH2-、 -OCO-、 -COO-、 -N = N-、 -C = C-、 -C ≡ C-、 -C = N- ;
U 和 U′独立地为可聚合基团, 或者 U 是可聚合基团并且 U′= H, 或者 U = H 并 且 U ′是可聚合基团, 其中 U 和 U ′通常是可光聚合基团, 例如 CH2 = CH-、 CH2 = CCl-、 CH2 = C(CH3)- 或 4- 乙烯基苯基、 甲基 ( 丙烯酸酯 )、 乙烯基醚、 氧杂环丁烷、 环氧或硫烯 (thiolene) 体系 ;
V 和 V ′ 独 立 地 为 常 规 结 构 的 间 隔 基, 例 如 C1-C20- 烷 基, 其任选被一个或多 个 -O-、 -S-、 NH 或者 NH3 单元间断并且任选被取代 ; 和
W 和 W′独立地为直接键、 -O-、 -S-、 -COO-、 或者 -OCO-。
为了调整取向膜的性质, 通常会使用两种或多种可聚合液晶的混合物, 该混合物 中至少一个或多个组分是式 (I) 的化合物。
例如, 可以使用式 II、 III 或者 IV 的可聚合液晶。
然而, 在本发明的一些具体实施方案中, 可能不需要提供包括聚合的液晶膜的起 偏器。在这样的具体实施方案中, 也可以使用不可聚合的液晶主体。
本发明的起偏器可以以独立聚合膜的形式或者以聚合的或未聚合的膜的形式布 置在衬底 6 上来提供。该衬底可以是任何其上适于布置本发明起偏器的衬底, 并且通常是 透明或者半透明的、 各向异性或各向同性的、 聚合的或者无机的 ( 例如玻璃或者陶瓷的 ) 衬 底。
衬底任选地包含一层取向层, 膜布置在该取向层上并且膜中的液晶主体通过该取 向层取向。
本发明的起偏器进一步包含凝胶化的粘度增强剂。 该粘度增强剂的一个目的是在 制造起偏器的步骤期间保持液晶主体的平面取向。该粘度增强剂的另一目的, 特别是在包 括不聚合液晶主体的情况下, 是在所制造的起偏器中保持液晶主体的平面取向。
在对制造本发明起偏器的一个示例性方法说明的上下文中, 将会更详细地描述粘 度增强剂。在图 2 中描述了该示例性方法的概要。
在一个用于生产本发明起偏器的示例性具体实施方案中, 提供了包括可聚合的液 晶主体和胶凝剂的液晶组合物。
任选地, 该液晶组合物包括用于诱导聚合的聚合引发剂, 和 / 或用于抑制自发聚 合的阻聚剂。
如果通过该方法来生产二色性起偏器, 则有利地, 该液晶组合物也可以包括二色 性吸光客体。该液晶组合物以薄膜形式布置在衬底上。薄膜可以由常规的薄膜成型方法例 如涂敷或印刷方法来制备。 合适的涂敷方法包括旋涂、 刮刀涂敷、 喷涂、 浸渍涂敷以及浇铸。 适当的印刷方法包括喷墨印刷、 丝网印刷和胶版印刷。
如果需要, 形成膜的组合物可以包含成膜促进剂, 例如溶剂、 助粘剂、 润湿剂或者 表面活性剂。
薄膜在衬底上取向以形成有序的介晶相, 在衬底上在该相中液晶主体平面取向, 即液晶单体的长轴直接垂直于衬底的法线。
通常, 使用取向层来使液晶取向。合适的取向层包括摩擦过的聚酰亚胺层或者倾 斜溅射的二氧化硅层。 然而, 也可以使用其它常规的取向方法例如光取向, 在衬底上提供平 面取向的液晶主体。
为了提供其中液晶主体在衬底上平面取向的介晶相, 通常将膜置于获得该平面取 向的温度。通常, 为了获得取向层的 ( 平面 ) 取向, 将膜置于液晶主体为各向同性 ( 图 2a) 的温度, 并且然后将其冷却至具有平面取向的取向相的温度, 在该冷却步骤中, 液晶主体与 衬底平行 ( 图 2b)。 通常, 当获得平面取向时, 液晶主体处于向列相或者近晶 A 或 C 相, 并且温度高于 胶凝剂的凝胶化温度。然而, 如上所述, 该向列相或者近晶 A 或 C 相没有能用于本发明起偏 器的足够高的取向。为了获得所需高度有序的近晶 SX 相 (X 不是 A 或者 C), 在阻止这些相 中非常普遍的垂直取向趋势的同时, 在膜中仍然具有平面取向的条件下, 将粘度增强剂凝 胶化以使膜凝结 ( 图 2c)。
这可以通过将膜的温度降低到这样的一个温度来实现, 该温度低于胶凝剂的凝胶 化温度 (Tg), 但是高于由向列相或者近晶 A 或 C 相至所需的近晶 SX 相的转变温度。
凝结膜中的凝胶网络作为内部取向源, 并且垂直取向的趋势被极大地降低。
然后, 获得了所需保持平面取向的高度有序的近晶相。在此平面取向的高度有序 的液晶态中, 实现了液晶主体的聚合。由于该聚合, 个体主体被固定, 并且膜中的取向也被 固定 ( 图 2d)。
或者, 将膜温度降低到这样一个温度, 该温度低于胶凝剂的凝胶化温度 (Tg), 而且 还低于由向列相或者近晶 A 或 C 相向所需近晶 SX 相的转变温度。然而, 由向列相或者近晶 A 或 C 相至所需近晶 SX 相的转变通常比凝胶形成过程慢, 并且因而, 如果温度迅速降低, 则 凝胶会在得到所需高度有序的近晶 SX 相之前形成。
通常, 通过传统方法来实现处于所需近晶相的可聚合的液晶主体的聚合, 这些方 法取决于液晶上活性基团的种类并且任选地取决于所使用引发剂的种类。 聚合的一般方法 包括光化辐射, 例如电子束和紫外光。
进行这种聚合, 从而使得取向被基本上保持。
适合用于本发明的粘度增强剂包括这样的化合物, 这些化合物可以将膜凝胶化, 从而能够阻碍未聚合的液晶主体由平面取向至垂直取向的转化。同时, 胶凝化的粘度增强 剂应该不会阻碍从向列相或者近晶 A 或 C 相至所需高度有序的近晶 SX 相 (X 不是 A 或 C) 的
转化。
优选地, 阻碍该转变的凝胶化发生在进入高度有序的近晶相 ( 具有垂直取向 ) 之前。 优选地, 当液晶主体处于近晶 A 或 C 相, 或者处于向列相时, 应当产生凝胶化。
这里所使用的术语 “粘度增强剂” 以及相关术语是指化合物或者化合物的组合, 该 化合物或者化合物的组合对包含它的组合物具有粘度增强效应。这里所使用的 “粘度增强 效应” 是指由物理条件 ( 例如温度 ) 的改变而引起的液态组合物粘度的改变显著地大于没 有粘度增强剂的组合物通常会发生的改变。 通常, 至少在某一温度间隔内, 当温度下降时粘 度增强剂产生粘度增加的显著变化。
例如, 高于某一温度时, 粘度增强剂对液态组合物的粘度没有产生可感知程度的 影响。然而, 当低于该温度时, 该液态组合物的粘度显著地增加或者基本上被凝胶化。
在本发明的上下文中, 粘度增强剂的一个作用是阻碍或者防止从平面取向至垂直 取向的转化。
粘度增强剂的例子包括这种通常被称为有机凝胶剂的化合物。 有机凝胶剂是可以 通过形成长纤丝状聚集体来凝胶化有机介质的分子, 这些长纤丝状聚集体进而形成三维网 络。
当这种纤丝状聚集体形成于各向异性介质中时, 例如在处于向列相或者近晶 A 或 C 相 的 液 晶 组 合 物 中, 可 以 形 成 各 向 异 性 的 凝 胶 网 (Jpn.J.Appl.Phys.2000, 39, 2721-2726 ; Langmuir, 2002, 18, 7086-7088)。
这样的各向异性网络可以作为液晶主体的内部取向源, 从而抑制抑制垂直取向的 倾向。
适当的有机凝胶剂包括那些当在向列的或者近晶的液晶中凝胶化时, 能够形成纤 丝状聚集体的各向异性网络的凝胶剂。
通常, 以重量计, 液晶化合物中凝胶剂的数量小于约 10%, 如小于约 5%, 例如小 于约 2%。
有 机 凝 胶 剂 的 例 子 包 括, 但 不 限 于, 由 Terech 和 Weiss, Chem.Rev.1997, 97, 3133-3159 ; Abdallah 和 Weiss, Adv.Mater 2000, 12, 1237-1247 ; Kato 等 人, Macromol. Rapid Commun.2001, 22, 797-814 ; 以及 Van Esch 等人, Angewandte Chemie, Int.Edition, 2000, 39, 2263-2266 所提到的那些, 并且包括例如脂肪酸衍生物、 甾类衍生物、 蒽基衍生物、 含有甾族的并且稠合的芳环的凝胶剂、 偶氮苯甾基凝胶剂、 氨基酸型有机凝胶剂、 有机金 属化合物、 大环凝胶剂、 山梨醇和多元醇衍生物、 十八酸纤维二糖酯、 n- 烷烃、 部分氟化的 n- 烷烃、 双组份体系及环状和线形的双脲化合物。
作为有机凝胶剂的脂肪酸衍生物的例子包括取代的脂肪酸和单价金属盐, 例如 12- 羟基硬脂酸及其相关的金属盐, 以及脂肪酸的二价或三价金属盐, 例如磷酸十六酯 (dihexadecyl phosphate) 的铝盐。
作为有机凝胶剂的甾类衍生物例子包括脱氧胆酸、 胆酸、 原胆酸和石胆酸以及它 们的盐。
作为有机凝胶剂的蒽基衍生物例子包括 2, 3- 双 -n-decycloxyantracene(DDOA)。
作为有机凝胶剂的含有甾族的并且稠合的芳环的凝胶剂的例子包括 4-(2- 蒽氧
基 ) 丁酸胆甾酯 (CAB) 以及蒽醌 -2- 羧酸胆甾酯 (CAQ)。
偶氮苯甾基凝胶剂的例子包括具有连接在甾族部分 C3 位的极性偶氮苯基团的化 合物。
氨基酸型有机凝胶剂的例子包括 4-[[(1- 萘氨基 ) 羰基 ] 氨基 ] 苯甲酸 2- 辛基 十二酯、 N, N ′, N ″ - 三硬脂酰基三甲酰胺 (tristearyltrimesamid)(TSTA)、 N- 苄氧羰 基 -L- 丙氨酸 -4- 十六酰 -2- 硝基苯基酯。
作为有机凝胶剂的有机金属化合物的例子包括单核的铜 -β- 二酮, 双核的四羧 酸铜。
大环凝胶剂的例子包括杯 [4-8] 芳烃。
作为有机凝胶剂的山梨醇和多元醇衍生物的例子包括 1, 3: 2, 4- 二 -O- 亚苄 基 -D- 山梨醇 (DBS) 及其衍生物。
作为有机凝胶剂的 n- 烷烃例子包括其中 n > 24 的烷烃。
作为有机凝胶剂的双组份体系的例子包括氨基嘧啶 / 二烷基巴比土酸体系。
本领域技术人员还已知凝胶剂的其它具体例子。
通常, 应当这样来选择凝胶剂, 该凝胶剂的凝胶化温度 (Tg) 低于液晶组合物从各 向同性相至向列相或者近晶 A 或 C 相的转变温度, 但是高于从向列相或者近晶 A 或 C 相至 近晶 SX 相 ( 其中 X 不是 A 或者 C) 的转变温度。
本领域技术人员应当理解, 本发明绝非仅限于上述的优选具体实施方案或者以下 的说明性实验。相反地, 在所附权利要求的范围之内可以作出许多改变和变化。例如, 粘度 增强剂可以不是形成纤丝状聚集体以使膜凝胶化的有机凝胶剂。 粘度增强剂可以是任何其 它增强粘度的试剂, 只要该试剂能在低于液晶组合物从各向同性相至向列相或者近晶 A 或 C 相的转变温度, 但是高于从向列相或者近晶 A 或 C 相至近晶 SX 相 ( 其中 X 不是 A 或 C) 的 转变温度的温度下, 将未聚合膜的粘度增加到能阻止液晶主体垂直于衬底取向的程度。
进一步地, 在本发明的一些具体实施方案中, 液晶主体本身可以显示出二色性吸 光染料的功能, 或者可以具有与其相连的一部分, 该部分能显示出二色性吸光染料的功能。 在这种情况下, 在液晶组合物中可以不需要额外的二色性吸光染料。
此外, 在一些具体实施方案中, 可以使用在获得高度有序的近晶 SX 相 (X 不是 A 或 C) 之后产生的偏振膜而不聚合该膜, 并且从而, 可以使用不可聚合的和 / 或未聚合的液晶 主体。
本发明的起偏器可以用于任何已经使用已知起偏器的用途。 例如, 有利地, 这种起 偏器可以用于液晶显示器 (LCD) 中。当运用于 LCD 中时, 可以方便地使用 LCD 的衬底来承 载该起偏器。有利地, 可以将本发明的起偏器提供于 LCD 液晶元件的内部。 具体实施方式
实验 1
( 未根据本发明 )
制备 33 重量%的以下近晶反应性液晶基 V 和 VI 的 50/50 混合物 (1%二色性染料 (NKX2029, Nippon Kankoh Shikiso Kenkyusho)、 1%引发剂 (Irgacure 651, Ciba)、 2%表 面活性剂以及 0.1%抑制剂 ( 对甲氧苯酚 )) 的氯苯溶液。
由此溶液旋涂在具有摩擦过的聚酰亚胺取向层的衬底上, 从而形成约 2 微米厚的薄膜。 图 3 描绘了将在旋涂之后获得的膜立即置于正交起偏器之间并且处于不同温度 的显微照片。右侧显微镜照片显示了在取向层的和起偏器的指向矢 (director) 之间为 45°角时记录的影像, 左侧图片显示了在 0°角记录的影像。
就在旋涂之后获得了一多域膜, 在该膜中液晶基的取向主要是垂直的。仅仅在小 区域内出现平面取向 ( 图 3a)。将该膜加热至 130℃, 其中混合物为各向同性 ( 图 3b)。此 后, 冷却该样品。
在 122℃, 该混合物处于向列相。 向列相液晶基的取向是平面的 ( 由于使用了表面 活性剂, 图 3c)。
在 112℃, 该混合物处于近晶 A 相。显微镜照片显示出在 0°下为深色图片并且显 示出在 45°下为明亮图片, 这表明在该相中液晶基的取向仍然是平面的 ( 图 3d)。
在 70℃, 该混合物处于高度有序的近晶相。显微镜照片 ( 图 3e) 在 0°和 45°下 都为深色, 这表明发生了向液晶基垂直取向的转变。
实验 2
( 根据本发明 )
制备 33 重量%的上述近晶反应性液晶基 V 和 VI 的 50/50 混合物 (1%二色性染料 (NKX2029, Nippon Kankoh Shikiso Kenkyusho)、 1%引发剂 (Irgacure 651, Ciba)、 2%表 面活性剂以及 0.1%抑制剂 ( 对甲氧苯酚 )) 的氯苯溶液。
向该溶液中加入 1 重量% ( 相对于固体含量 ) 的 12- 羟基硬脂酸 ( 胶凝剂 )。
由此溶液旋转涂敷以形成厚度约为 2 微米的薄膜。 图 4( 左侧为 0°, 右侧为 45° ) 中描述了在正交起偏器之间记录的这些膜的显微镜照片。
在旋涂之后立即观察, 该膜是不透明的。在该旋涂的膜中同时存在垂直取向和平 面取向 ( 图 4a)。
当将该膜加热至 130℃ ( 各向同性相 ) 并且随后以 20℃ /min 的速度降低至室温 ( 高度有序的近晶相 ) 时, 膜中的液晶基显示出垂直取向 ( 图 4b)。
然而, 当将该膜加热至 130℃并且随后快速冷却至室温时, 通过将衬底从电热板立 即转移至金属块上, 显微镜图片显示该膜中的平面取向被保持 ( 图 4c)。
因此, 向反应性液晶基混合物中加入低分子量的有机凝胶剂, 并且结合快速冷却, 得到了近晶反应性液晶基为平面取向的旋涂的宾 - 主起偏器。
实验 3
( 根据本发明 )
使用实验 2 的液晶组合物, 但是用 0.6%的 DBS- 衍生物代替其中的 12- 羟基硬脂 酸作为凝胶剂。
进行实验 2 的步骤, 然而对于该凝胶剂, 在将膜从 130℃以 20℃ / 分的速度冷却至 室温之后, 同样保持了平面取向 ( 结果没有显示 )。
该实验证明了在这种情况下为了获得高度有序的近晶相中的平面取向, 急速冷却 并不是必须的。