CN101960364A

CN101960364A - 包含吸收有液晶物质的聚合物纳米粒子的相位补偿膜

Info

Publication number: CN101960364A
Application number: CN2008801277029A
Authority: CN
Inventors: 乔伊·W·斯托尔; 爱德华·O·谢弗; 伦纳多·C·洛佩兹
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2011-01-26
Also published as: EP2225604A1; TW200931100A; US20100302487A1; WO2009085083A1; KR20100114048A; JP2011508281A

Abstract

本发明提供一种相位补偿膜，其包括最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小的交联的聚合物的纳米粒子，和液晶物质，其基本上遍布所述交联的聚合物的纳米粒子吸收，从而给液晶显示器的像素提供相位补偿值。

Description

包含吸收有液晶物质的聚合物纳米粒子的相位补偿膜

技术领域

本公开涉及相位补偿膜，用于相位补偿膜的成膜组合物，和形成相位补偿膜的方法。

背景技术

液晶显示器(LCDs)，例如LCD电视，监视器，投影仪，和半穿反(transflective)LCDS可能由于在LCD中所用的起偏镜和液晶单元而变色。这种变色可在构造LCD的过程中通过放置一个或者多个相位补偿膜而减轻。这些膜通常由纤维素三乙酸酯或者其它半结晶聚合物制成，所述其它半结晶聚合物是双轴取向的从而由于它们的双折射而产生相位延迟。

相位补偿膜也用于LCD中，试图改善视角，对比率，颜色，颜色偏移，和灰度。但是，由于每个制造商的液晶单元的多样性和适当性，这些改进难以在制造部门以一致的方式获得。此外，包括常规的相位补偿膜的LCD是效率非常低的；仅发射来自用作显示器的光源的冷阴极荧光灯泡的入射光的5至6％。在使用液晶显示器的便携式设备中，这种低效率对电池功率消耗会具有显著的损害效果。

发明内容

本公开的实施方式包括相位补偿膜，用于形成该相位补偿膜的成膜组合物，和形成所述相位补偿膜的方法。

对于各种实施方式，所述相位补偿膜包括具有最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小的交联的聚合物域的纳米域，和液晶物质，其基本上遍布纳米域的交联的聚合物域吸收，从而给相位补偿膜提供相位补偿值。对于各种实施方式，所述基本上遍布纳米域的交联的聚合物域吸收的液晶物质能够给液晶显示器的显示器或者甚至是像素提供相位补偿值。对于各种实施方式，基本上遍布吸收有液晶物质的纳米域的交联的聚合物域形成在本申请中称作的小尺寸功能材料。

本公开也包括成膜组合物的实施方式，其包括具有最大尺寸为5nm至175nm的交联的聚合物域的纳米域，基本上遍布纳米域的交联的聚合物域吸收的液晶物质，和液体介质，其中所述液体介质悬浮所述具有基本上遍布纳米域的交联的聚合物域的液晶物质的纳米域。

本公开的实施方式也包括一种方法，其包括：甚至是在低至液晶显示器的像素水平上施加成膜组合物，其中所述成膜组合物包括各自具有最大尺寸为5nm至175nm的交联的聚合物域的纳米域，液晶物质，其基本上遍布纳米域的交联的聚合物域吸收，从而给液晶显示器的像素提供相位补偿值，和液体介质，其中所述液体介质悬浮吸收有液晶物质的纳米域。

本公开的实施方式也包括制备小尺寸功能材料的方法，其中所述方法包括：形成纳米域的乳液，其中每个纳米域具有最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小的交联的聚合物域；和基本上遍布所述交联的聚合物域吸收功能材料，形成所述小尺寸功能材料，该小尺寸功能材料然后可用于形成膜，也即所述的相位补偿膜。对于各种实施方式，纳米域的乳液可以在与所述功能材料相同的相中形成。

对于各种实施方式，基本上遍布所述交联的聚合物域吸收的功能材料可选自液晶物质，二色性染料，及其组合。液晶物质的实例包括具有负介电各向异性，正介电各向异性，中性各向异性，及其组合的那些。对于各种实施方式，基本上遍布所述交联的聚合物域吸收的液晶物质也可以与一种或者多种另外的化合物例如二色性染料共聚。

对于各种实施方式，基本上遍布所述纳米域吸收的功能材料的量可为小尺寸功能材料的约6wt％至约60wt％。对于各种实施方式，基本上遍布所述纳米域吸收的功能材料的量可为小尺寸功能材料的约6wt％至约30wt％。

对于各种实施方式，吸收在所述纳米域中的功能材料的量和/或类型可取决于得到的小尺寸功能材料的应用。例如，在相位补偿膜中，所用的液晶物质的量和/或类型可为与所述相位补偿膜一起使用的设备的函数。此外，吸收在纳米域中的液晶物质的量也可取决于吸收在纳米域中的液晶物质的折射率和/或双折射。成膜组合物的相位延迟值也可通过选择液晶物质和/或纳米域中的液晶物质的量，纳米域形成物的组成和纳米域形成物的交联密度中的至少一种而调节。

对于各种实施方式，也可在应用中使用两种或者更多种所述小尺寸功能材料的组合，其中每种所述小尺寸功能材料可具有不同量的和/或类型的功能材料。例如，本公开的相位补偿膜可形成于一个或者多个层中，其中每个层具有吸收有液晶物质的纳米域，该液晶物质与该多层膜的至少一个其它层相比具有不同的内部双折射。所以，每层中的纳米域可含有以下的至少一种：不同类型的液晶物质和/或不同量的液晶物质。为了形成这种多层膜，可施加或者设置各自具有不同的相位补偿值的不同成膜组合物，其中两个或者更多个所述层含有不同的液晶物质和/或液晶物质的量。这种使用不同的液晶物质的类型和/或量可使得调节使用所述小尺寸功能材料形成的相位补偿膜的光学性能，用于期望的应用。此外，通过与遍布整个系统的光学元件相匹配的折射率，该多层膜可用于改善LCD透射率。因此，对于各种实施方式，可使液晶显示器的像素的折射率值与成膜组合物的折射率相匹配。

对于各种实施方式，本公开的相位补偿膜可以与LCD一起使用。例如，相位补偿膜可具有带有一个或者多个层的单个均匀的构型用于在整个LCD上使用。该相位补偿膜可配置具有一个或者多个层用于LCD的两个或者更多个单独的像素(例如，在像素水平上)，其中本公开的膜改进LCD的性能。本公开的相位补偿膜也可帮助改善LCD的光透射率，其中得到的本公开的相位补偿膜的光透射率可为至少90％或者更大(使用通用的CIE-C标准光源和使用载玻片作为标样测量，这将在以下的实施例部分讨论)。如将会理解的，具有更有效的透射可对使用LCD的便携式设备的功耗有显著的影响。

对于各种实施方式，本公开的相位补偿膜可施加到LCD的单独的像素上。换句话说，可以在例如LCD的像素的尺寸水平上施加用于形成相位补偿膜的成膜组合物。因此，例如，可施加本公开的不同的成膜组合物，其中将吸收在纳米域中的第一预选的液晶物质施加到LCD的第一像素(例如，红色像素)，将吸收在纳米域中的第二预选的液晶物质施加到LCD的第二像素(例如，绿色像素)，和将吸收在纳米域中的第三预选的液晶物质施加到LCD的第三像素(例如，蓝色像素)，其中LCD的第一、第二和第三像素中的每一个提供不同的颜色。也理解可将吸收在纳米域中的另外的预选液晶物质施加到其它颜色的另外的像素(例如，颜色不同于LCD的第一，第二，和第三像素中的每一个的第四像素)。因此，对于各种实施方式，对于第一像素，第二像素，和第三像素中的每一个，纳米域和液晶物质可在像素水平提供和控制单独相位补偿值，其中LCD的第一像素，第二像素，和第三像素中的每一个给液晶显示器提供不同的颜色。

对于各种实施方式，所述基本上遍布所述交联的聚合物域吸收的液晶物质也能够提供在2nm至1500nm范围内的相位补偿值。此外，基本上遍布所述纳米域吸收的液晶物质能够保持在单体状态，本申请将会对此进行更加完全地描述。

对于各种实施方式，用于形成所述相位补偿膜的成膜组合物可包括液体介质，其中所述液体介质悬浮所述小尺寸功能材料。所述液体介质可为水性的和/或非水性的(例如，有机的)。合适的液体介质的实例包括但不限于，甲苯，苯，和均三甲苯，等。也可将其它添加剂分散到所述水性和/或非水性液体介质中，包括不止一种小尺寸功能材料。可如本申请所述施加成膜组合物，从而在除去(例如，干燥)所述液体介质之后形成相位补偿膜。

对于各种实施方式，当在液体介质中时，该液晶物质在交联的聚合物域中保持基本上稳定的浓度。此外，成膜组合物可具有预定的粘度值，其容许该组合物可通过许多不同的表面涂覆技术施涂，例如热喷射，喷射印刷，膜流延，连续喷射，压力喷射(piezo jetting)，喷涂，和喷墨印刷方法。其它的用于施加本公开的成膜组合物的技术也是可能的。此外，也发现，该小尺寸功能材料的交联的聚合物域，一旦在例如相位补偿膜中干燥，也出乎意料地形成预定的折射率椭球。对于各种实施方式，得到的预定的折射率椭球的形状可为交联的聚合物域的类型，交联的聚合物域的交联密度，液晶物质的类型和量的函数。

可使用小尺寸功能材料的交联的聚合物域形成的预定的折射率椭球的实例包括：正A-板(plate)，负A-板，正C-板，负C-板，正斜型，负斜型，双轴X-Y光轴，双轴负X-Z光轴，和双轴正Y-Z光轴。这种出乎意料的结果使得液晶显示器的像素的相位补偿与相位补偿膜的相位补偿能力相匹配。因此，对于各种实施方式，交联的聚合物域的预定的折射率椭球容许该相位补偿膜补偿液晶显示器的像素的光学性能。

除了交联的聚合物域的最终形状之外，可用于改进相位补偿膜的光学性能的其它因素可包括：交联的聚合物域的大小，基本上遍布所述交联的聚合物域吸收的液晶物质的量和类型，和/或得到的相位补偿膜的厚度。因此，在已知由本公开的小尺寸功能材料得到哪种预定的折射率椭球的情况下，个人可调节用于具体的LCD技术的相位补偿膜，从而改善以下中的一个或者多个：整个显示器的视角，对比率，颜色，颜色偏移，和灰度性能，或者甚至是在低至像素的水平上改善它们。

可通过对该小尺寸功能材料电还原(施加穿过该小尺寸功能材料的电场)调节本公开的相位补偿膜中的双折射水平，从而产生所述液晶物质的平面外对齐(out-of-plane alignment)。这容许该液晶物质例如产生在指向相位补偿膜的平面之外的Z方向上的折射率，其大于相位补偿膜的平面的X-方向和Y-方向的任一个的折射率(例如，负C-板折射率椭球)。这种进一步使液晶取向的能力可增加控制水平和本公开的相位补偿膜的调节能力。对于各种实施方式，在还原工艺的过程中，可在所述交联的聚合物域上进行另外的交联(例如，通过施加紫外光进行)从而更好地使施加的液晶物质的取向稳定化。

对于各种实施方式，可将小尺寸功能材料在空间上以变化的浓度分散在相位补偿膜中，从而在沿着相位补偿膜的厚度上形成折射率梯度。

定义

本申请所用的术语″纳米域″是指最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小的交联的聚合物域的粒子。

本申请所用的术语″可见光″和/或可见频率范围内的电磁光谱是指波长为约400nm至约700nm的可见的电磁辐射。

本申请所用的术语″吸收″是指一种过程，通过该过程响应外加场(例如，电，电磁，磁)的功能材料被吸收到纳米域的交联的聚合物域中并且基本上遍布纳米域的交联的聚合物域，从而提供遍布所述交联的聚合物域的基本上均匀浓度的所述功能材料。

本申请所用的术语″外加场″是指为了引起小尺寸功能材料中吸收的所述功能材料的功能响应的目的，而有意地施加给小尺寸功能材料的能量。

本申请所用的″液晶物质″是指液晶化合物或者由两种或者更多种不同的液晶化合物形成的液晶化合物的混合物。

本申请所用的″液晶″是指一种伸长的分子，其具有能够沿着称为导向器的共同的轴指向的偶极和/或可极化的存在(polarizable subsistent)。

本申请所用的术语″离散的(discrete)″是指一种状态，其中将所述小尺寸功能材料混合到液体介质中，而不使所述交联的聚合物域和/或所述功能材料溶解和/或泄漏到所述液体介质中。

本申请所用的″负介电各向异性″包括一种状态，其中平行于导向器的介电常数小于垂直于导向器的介电常数，其中所述导向器是指局部对称轴，在该轴的周围对齐长程有序(long range order)的液晶。

本申请所用的术语″分散的″或者″分散″是指将所述小尺寸功能材料以预定的浓度基本上遍布所述液体介质分布，而不在宏观水平上分离。

本申请所用的术语″共聚物″是指通过两种或者更多种不同的单体的聚合产生的聚合物。

本申请所用的″液体″是指一种溶液或者纯液体(在室温为液体，或者在室温为固体而在升高的温度下熔化)。

本申请所用的术语″体积平均直径″是指交联的聚合物域粒子的组件的体积加权平均直径：D_v＝∑{v_xD_x}，其中D_v为体积平均直径，v_x为具有直径D_x的粒子的体积分率。体积平均直径通过流体力学的色谱测定，这描述于″Development and application of an integrated，high-speed，computerized hydrodynamic chromatograph.″Journal of Colloid and Interface Science，Volume 89，Issue 1，September 1982，Pages 94-106；Gerald R.McGowan和Martin A.Langhorst，将该参考文献的全部内容通过参考并入本申请。

本申请所用的术语″膜″是指一种连续片材(例如，没有孔洞或者裂痕)，其厚度为约50微米至约1微米，由用所述小尺寸功能材料形成的物质，所述小尺寸功能材料可以与基板接触或者可以不与基板接触。该膜的薄连续片材可由一层或者多层使用所述小尺寸功能材料形成的物质形成，其中每个层可由以下物质形成：使用所述小尺寸功能材料形成的相同物质，使用所述小尺寸功能材料形成的两种或者更多种不同的物质，或者使用所述小尺寸功能材料形成的物质的不同组合。

本申请所用的″LCD″是液晶显示器的缩写，并且固有地包括其它显示器技术如LCD-投影仪，和半穿反显示器。

本申请所用的″PDLC″是聚合物分散的液晶的缩写。

本申请所用的″PMMA″是聚甲基丙烯酸甲酯的缩写。

本申请所用的″MMA″是甲基丙烯酸甲酯的缩写。

本申请所用的″DPMA″是一缩二丙二醇甲基醚乙酸酯的缩写。

本申请所用的″Tg″是玻璃化转变温度的缩写。

本申请所用的″UV″是紫外线的缩写。

本申请所用的″IR″是红外线的缩写。

本申请所用的″GRIN″是递变折射率(gradient-index)的缩写。

本申请所用的″LED″是发光二极管的缩写。

本申请所用的″S″是苯乙烯的缩写。

本申请所用的″EGDMA″是乙二醇二甲基丙烯酸酯的缩写。

本申请所用的″DVB″是二乙烯基苯的缩写。

本申请所用的″SDS″是十二烷基硫酸钠盐的缩写。

本申请所用的″BA″是丙烯酸丁酯的缩写。

本申请所用的″AMA″是甲基丙烯酸烯丙酯的缩写。

本申请所用的″APS″是过硫酸铵的缩写。

本申请所用的″TMEDA″是N，N，N′，N′-四甲基-乙二胺的缩写。

本申请所用的″MEK″是甲基乙基酮的缩写。

本申请所用的″THF″是四氢呋喃的缩写。

本申请所用的″UPDI″是超纯去离子的缩写。

本申请所用的″PVC″是聚氯乙烯的缩写。

本申请所用的″C-V″是电容-电压的缩写。

本申请所用的″Al″是元素铝的缩写。

本申请所用的″TOL″是甲苯的缩写。

本申请所用的″V″是伏特的缩写。

本申请所用的″E-O″是电学-光学(electro-optical)的缩写。

本申请所用的″CHO″是环己酮的缩写。

本申请所用的″RI″是折射率的缩写。

本申请所用的″APE″是烷基苯酚乙氧基化物的缩写。

本申请所用的″AE″是醇乙氧基化物的缩写。

本申请所用的″wt.″是重量的缩写。

本申请所用的″nm″是纳米的缩写。

本申请所用的″μm″是微米的缩写。

本申请所用的″g″是克的缩写。

本申请所用的″℃″是摄氏度的缩写。

本申请所用的″FTIR″是傅立叶变换红外光谱的缩写。

本申请所用的“一个”、“一种”、“所述”、“至少一种”和“一种或多种”(″a，″″an，″″the，″″at least one，″和″one or more″)可互换使用。术语″包括″及其各种变体当这些术语出现在说明书和权利要求中时不具有限制的含意。因此，例如，包括具有响应外加场的功能性的物质的小尺寸功能材料可解释为是指该功能性物质包括″一种或者多种″功能性物质。

本申请所用的术语″干燥″是指基本上没有液体。

术语″和/或″是指一种或者不止一种所列条目或者全部所列条目。

也在本申请中，通过端点所记载的数值范围包括包含在该范围内的所有数字(例如，1至5包括1，1.5，2，2.75，3，3.80，4，5，等)。

本公开的以上概括不意图描述每个所公开的实施方式或者本公开的每个实施。以下描述更具体地实例说明性的实施方式。在本申请的几个地方，通过实施例列举提供指导，这些实施例可用于各种结合。在每种情况下，所记载的列举仅用作代表性的组，不应该解释为穷举。

附图说明

图1是说明本公开的纳米域的尺寸分布的图。

图2A-2C提供以下物质的FTIR光谱：A)

E44(Merck，KGaA，Darmstadt Germany)；B)实施例1的纳米域；和C)吸收有

E44的实施例1的纳米域。

图3说明吸收有各种液晶物质的实施例1的纳米域的X-射线散射图案。

图4说明吸收有各种液晶物质的实施例3的纳米域的X-射线散射图案。

图5A和5B说明：对于各种丙酮

E44重量比，吸收在纳米域中的液晶的量与液晶物质E44在二氯甲烷前体溶液中的浓度的关系(图5A)，和对于前体溶液中各种浓度的

E44，吸收在纳米域中的液晶的量与在前体溶液中的丙酮与

E44的重量比的关系(图5B)。

图6说明液晶物质在本发明的干纳米域中的量的最小二乘拟合模型结果。

图7说明具有本公开的液晶物质的不同材料的X-射线散射图案。

图8说明在各种温度吸收在本公开的纳米域中的

E44的量。

图9说明在各种温度吸收在本公开的纳米域中的

E44的量的最小二乘拟合模型的结果。

图10说明吸收有

E44的不同尺寸的本公开的纳米域的X-射线散射图案。

图11说明吸收有

E44的不同组成的本公开的纳米域的X-射线散射图案。

具体实施方式

本公开的实施方式提供相位补偿膜，用于形成所述相位补偿膜的组合物，和形成所述相位补偿膜的方法。对于各种实施方式，所述相位补偿膜和用于形成所述相位补偿膜的组合物可用于改性液晶显示器(LCD)的性能，其中所述相位补偿膜可被调节至LCD的独特的光学需要。对于各种实施方式，本公开的相位补偿膜可被施用并且适应整个LCD或者该LCD的每个单独像素(例如，选择性地在LCD中将彩色像素的每一个补偿至平均颜色)。

LCD尤其是可包括偏振膜和相位补偿膜，从而帮助在宽范围的视角上使来自LCD的光泄漏最小化。相位补偿膜也帮助补偿在液晶物质层中的光波的正交偏振组分之间的相差中的角度上的变化。补偿膜也帮助在LCD的水平方向和垂直方向的视角上改善对比率。

因为LCD中所用的大部分液晶物质都是正双折射的，所以与这些LCD一起使用的该相位补偿膜具有负双折射。许多方法已经用于形成具有负双折射的相位补偿膜。一种方法是双轴拉伸正双折射聚合物膜(其由例如聚乙烯醇，聚碳酸酯，和聚砜制成)从而产生具有法向光学轴的负双折射。这种方法的一种主要的问题是在双轴拉伸过程中的弯曲，这可使该膜有缺陷。用于形成LCD的补偿膜的其它方法包括溶剂流延(例如，流延纤维素三乙酸酯膜)。但是，使用溶剂流延生产的膜会遭受不均匀的酯交换，这会导致球状缺陷，导致显示器中的光学缺陷。

本公开的实施方式提供相位补偿膜，用于形成该相位补偿膜的组合物，和形成本公开的相位补偿膜的方法。对于各种实施方式，该相位补偿膜包括小尺寸功能材料和液晶物质，所述小尺寸功能材料包括具有最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小的交联的聚合物域的纳米域，所述液晶物质基本上遍布纳米域的交联的聚合物域吸收，从而给液晶显示器的像素提供相位补偿值。对于各种实施方式，所述基本上遍布交联的聚合物域吸收的液晶物质能够提供2纳米(nm)至1,500nm范围内的相位补偿值。

对于各种实施方式，基本上遍布所述小尺寸功能材料吸收的液晶物质以它的单体状态保留。这与液晶分子自组装成大的结构的趋势相反。出乎意料的是，本公开的实施方式不会遇到这些问题。相反，认为基本上遍布小尺寸功能材料的纳米域吸收的液晶物质的自组装将被最小化。虽然不希望受理论限制，但是最小的自组装的可能原因是交联的聚合物域的结构有助于最小化液晶物质组装到它变得与自身过度缔合的程度的能力(例如，从而它不会变得太大)。

使用本公开的小尺寸功能材料可有助于解决制备相位补偿膜中遇到的一些问题。首先，可将本公开的小尺寸功能材料制备为成膜组合物，可对所述成膜组合物进行流延、溶液流延，和/或喷涂，和其它技术，形成能够获得不同的相位补偿性能的相位补偿膜。可用来形成相位补偿膜的方法的灵活性考虑到相位补偿市场中的制造性能，否则将限于本体材料性质和膜拉伸工艺。第二，本公开的小尺寸功能材料可用于通过吸收在用于形成相位补偿膜的小尺寸功能材料中的确切的液晶物质或者折射率改性剂的性质，在相位补偿膜中显示出不同的性能。第三，由该小尺寸功能材料得到的相位补偿膜可为透明的，具有非常低的雾度并且能够显示出均匀的光学特性，这相对于目前所凭借的材料来说是显著有利的。

本公开的相位补偿膜可用于改善LCD中的颜色，颜色偏移，灰度，和宽的视角。LCD不显示出具有视角的图像的相同均匀性，而阴极射线管显示器是这样的。本公开的相位补偿膜寻求在LCD中提供改善的视角特性。这些视角特性包括随着颜色的角度，对比率，颜色，颜色偏移，和显示器的灰度性能而变化。

本公开的相位补偿膜的透射率也可为90％或更大。高透射率会显著地影响LCD的光和能量效率，所述LCD常常使用多个相位补偿膜，每个膜例如在几十至几百微米厚的级别上。经常，用于相位补偿的膜可能含有许多层折射率不匹配的物质。这些膜由于折射率不匹配而遭受菲涅耳反射，并且限制了最终的透射率。降低的光透射率的结果是不断增加的对背光输出的要求。通过匹配各个组分(尤其是玻璃到聚合物)的折射率，本公开的折射率改性的膜可显著改善LCD的总透射率。因为它可用于在LCD中减少功耗，这可能是有利的。

以上所述的菲涅耳反射是一个问题，这个问题也至少通过两种方式被本公开所解决。首先，本公开的实施方式能够产生双折射膜，该膜具有各种各样的相位延迟值(相位延迟＝膜双折射x膜厚度)。这种性能的结果可以是减少对另外的相位补偿膜的需要，并且给出具有与常规的膜相比厚度低得多的相位补偿膜。第二，用于本公开的相位补偿膜的小尺寸功能材料可施加到各自含有预选的类型和量的(小尺寸功能材料的重量百分比)液晶物质的许多层中。材料设计的这种灵活性的结果是使得能够形成递变折射率材料的夹层，其可用于在层间或者基板之间(例如，在聚合物和玻璃之间或者在聚合物和透明导体之间)的折射率匹配。因此，可证明本公开的相位补偿膜可用于光学材料层的折射率匹配和性能改善。

本公开的相位补偿膜也可用于由以下所列的技术构造和/或由以下所列的技术描述的LCD：扭曲向列(TN)，超扭曲的向列(STN)，面内切换(in-plane switching，IPS)，垂直对准(VA)，和多域垂直对准(MVA)等。

本公开的小尺寸功能材料也可提供独特的和高度的控制，从而提供像素-水平的相位补偿，从而纠正由于在目前所用的膜中的光学分散体导致的相位延迟不匹配。因此，对于各种实施方式，液晶显示器的像素的折射率值可以与成膜组合物的折射率匹配。例如，LCD中的像素可得益于涉及到红色、绿色和蓝色像素的每一个的单独相位补偿(这是因为相位补偿是与波长相关的)。因此，LCD的颜色过滤器现在可在像素水平上加入相位补偿。这依次又可以消除对多层常规相位补偿膜的需要。

对于各种实施方式，小尺寸功能材料的多个层也可用于获得不同的性能，其可包括内部双折射(对于一个层)和多层膜的光学优点的组合。此外，所述吸收液晶物质的小尺寸功能材料可形成膜，不需要制作模板的步骤，取向步骤(产生双折射)，或者对齐或特殊处理的步骤如封闭。

本公开的相位补偿膜也可在吸收液晶物质单体之前，在聚合的纳米珠的结构中利用可聚合的液晶物质(例如，可聚合的盘形液晶)。液晶物质单体和二色性染料单体直接共聚合到纳米域的结构中也是可能的，并且能够提供它们被吸收之后预组装所述液晶分子的优点，或者给小尺寸功能材料提供不同的固有相位补偿性能。对于各种实施方式，所述基本上遍布所述交联的聚合物域吸收的液晶物质也可以与一种或者多种另外的化合物共聚(例如，从而改善玻璃化转变温度)。

此外，也已经发现，所述小尺寸功能材料的交联的聚合物域也可出乎意料地例如在相位补偿膜中时形成预定的折射率椭球。对于各种实施方式，得到的预定的折射率椭球的形状可为交联的聚合物域的类型，交联的聚合物域的交联密度，和/或吸收的液晶物质的类型和量的函数。本申请讨论了预定的折射率椭球的实例。

除了相位补偿膜之外，本公开的小尺寸功能材料可用于其它光学应用中。这些应用包括但不限于，递变折射率应用，从影印机到内窥透镜到眼科用品。光学信号的纤维光学通信和多路复用包括光束偏转应用可得益于高度可变化的材料例如本公开的小尺寸功能材料，从而调节独特的光学设计，望远镜，和在显微和成像中的仪器。非常难以用常规的材料形成(包括难以打磨形状)的透镜也可有利地通过用本公开的小尺寸功能材料形成的双折射膜制成。

本公开的实施方式容许该小尺寸功能材料用于形成含有大体积分率的小尺寸功能材料的相位补偿膜。相位补偿膜的实施方式可由小尺寸功能材料的组合物形成，其中该组合物的绝大部分体积分率是小尺寸功能材料。绝大部分的合适的值可包括组合物的至少60％的体积分率是小尺寸功能材料，其中剩余的体积分率可包括用于悬浮所述小尺寸功能材料的液体介质。该液体介质可以是水性的和/或非水性的(例如，有机的)。其它体积分率的小尺寸功能材料(例如，70％和更大，80％和更大)也是可能的。

对于各种实施方式，当在液体介质中时，该液晶物质在交联的聚合物域中保持基本上稳定的浓度。换句话说，吸收在纳米域中的液晶物质能抵抗从纳米域泄漏。此外，该成膜组合物的粘度可等于预定的值，这能够容许该组合物通过许多不同的表面涂覆技术均匀地施涂，例如热喷射，喷射印刷，膜流延，连续喷射，压力喷射，喷涂，旋涂，静电涂覆，和喷墨印刷。用于施用本公开的成膜组合物的其它技术也是可能的。

根据各种实施方式，所述小尺寸功能材料由交联的聚合物的纳米域集成，并且使用液晶物质，二色性染料，或其组合官能化。对于各种实施方式，所述纳米域的交联的聚合物具有最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小的交联的聚合物域。这些值可包括但不限于，粒度分布，其中所示纳米域的体积平均直径为约5nm至约175nm。对于各种实施方式，所述纳米域的体积平均直径可为约10nm至约100nm。

本公开的实施方式也提供用于形成所述纳米域的方法。例如，纳米域可通过乳液方法形成，其中纳米域的每一个具有本申请所讨论的最大尺寸(例如，可见光波长的四分之一或者更小)(参见，例如，Kalantar等人的美国公开2004/0054111和2004/0253442，将这两篇文献的全部内容通过参考并入本申请)。

对于各种实施方式，乳液方法包括在水相中乳化单体混合物和表面活性剂。对于各种实施方式，所述乳液是经稳定的纳米域在水相中的微乳液。表面活性剂的合适的实例包括但不限于聚氧乙烯化的烷基苯酚(烷基苯酚″乙氧基化物″或者APE)；聚氧乙烯化的直链醇(醇″乙氧基化物″或者AE)；聚氧乙烯化的仲醇，聚氧乙烯化的聚氧亚丙基二醇；聚氧乙烯化的硫醇；长链羧酸酯；天然脂肪酸的甘油基和多甘油基酯；丙二醇，山梨醇，和聚氧乙烯化的山梨醇酯；聚氧乙烯二醇酯和聚氧乙烯化的脂肪酸；链烷醇胺缩合物；链烷醇酰胺；烷基二乙醇胺；1∶1链烷醇胺-脂肪酸缩合物；2∶1链烷醇胺-脂肪酸缩合物；叔乙炔二醇(tertiary acetylenic glycols)；聚氧乙烯化的有机硅；n-烷基吡咯烷酮；聚氧乙烯化的1，2-烷烃二醇和1，2-芳基烷烃二醇；烷基聚乙氧基化物，烷基芳基聚乙氧基化物，烷基聚葡糖苷，及其组合。也可使用离子型表面活性剂。

可商购的表面活性剂的实例包括Tergitol^TM和Triton^TM表面活性剂，都得自The Dow Chemical Company。所用的表面活性剂的量可足以至少基本上使形成的纳米域在水或者其它含水聚合反应介质中稳定化。这个精确量将根据所选的表面活性剂和其它组分的类型而变化。该量也将根据是否该反应以分批反应、半分批反应还是作为连续反应运行而变化。分批反应将通常需要最高量的表面活性剂。在半分批和连续反应中，表面活性剂将在表面与体积的比随着粒子的增长而减小时又变得有效，因此，可能需要较少的表面活性剂来制备与分批反应中相同量的给定尺寸的粒子。3∶1至1∶20，和2.5∶1至1∶15的表面活性剂单体重量比是有用的。有用的范围可能实际上比这个更宽。

水相组分可为水，水与亲水溶剂的组合，或者亲水溶剂。所用的水相的量可为至少40wt％，基于反应混合物的总重量。对于各种实施方式，所用的水相的量可为至少50wt％，基于反应混合物的总重量。对于各种实施方式，所用的水相的量可为至少60wt％，基于反应混合物的总重量。所用的水相的量可为不大于99wt％，不大于95wt％，不大于90wt％，和/或不大于85wt％，基于反应混合物的总重量。

引发剂可为自由基引发剂。合适的自由基引发剂的实例包括例如2，2′-偶氮二(2-脒基丙烷)二氢氯化物，和氧化还原引发剂，例如H₂O₂/抗坏血酸或叔丁基氢过氧化物/抗坏血酸，或者油溶性引发剂例如二叔丁基过氧化物，叔丁基过氧苯甲酸酯或者2，2′-偶氮异丁腈，或其组合。添加的引发剂的量可为0.01至5.0，0.02至3.0，或者0.05至2.5重量份每100重量份单体。其它引发剂也是可能的。除了使用自由基引发剂之外，用于聚合反应的其它机理包括但不限于用紫外线固化。

用于形成纳米域的单体可为能够进行自由基聚合反应的一种或者多种单体。合适的单体包括含有至少一个不饱和碳碳键和/或不止一个碳碳双键的那些。可使用单种类型的单体，或者可使用两种或者更多种不同类型的单体形成纳米域。

合适的单体的实例可选自苯乙烯类(例如苯乙烯，烷基取代的苯乙烯，芳基-烷基取代的苯乙烯，炔基芳基烷基取代的苯乙烯，等)；丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯(例如丙烯酸烷基酯或者甲基丙烯酸烷基酯等)；乙烯基化合物(例如，乙酸乙烯酯，烷基乙烯基醚等)；烯丙基化合物(例如，丙烯酸烯丙酯)；烯烃类(例如，丁烯、己烯、庚烯等)，链二烯(例如，丁二烯，异戊二烯)；二乙烯基苯或者1，3-二异丙烯基苯；二丙烯酸链烷烃二醇酯和其组合(例如，用于生产共聚物的混合物)。本申请所用的术语″烷基″可包括具有4至14个碳原子(C4-C14)的饱和的线性或者支化的单价烃基。本申请所用的术语″烯烃″可包括具有至少一个碳碳双键具有4至14个碳原子(C4-C14)的不饱和的烃。

对于各种实施方式，纳米域可由甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯的单体形成。对于各种实施方式，纳米域可由MMA，丙烯酸丁酯，和苯乙烯单体形成。其它用于纳米域的共聚物配置也是可能的。

此外，液晶聚合物的单体可用于形成本公开的纳米域。这种单体可包括部分结晶的芳族聚酯，基于对羟基苯甲酸和相关的单体。可聚合形成具有共聚的液晶官能度的纳米域的单体的具体实例包括2-丙烯酸4′-氰基[1，1′-联苯基]-4-基酯；胆甾基-5-烯-3-醇(3β)2-丙烯酸酯(propenoate)；苯甲酸，4-[[[4-[(1-氧代-2-丙烯基)氧基]丁氧基]羰基]氧基]，2-甲基-1，4-亚苯基酯；苯甲酸，3，4，5-三[[11-[(1-氧代-2-丙烯-1-基)氧基]十一烷基]氧基]，钠盐(1∶1)；4-[2-(2-丙烯-1-基氧基)乙氧基]苯酚；4′-(4-戊烯-1-基氧基)[1，1′-联苯基]-4-腈；4-(10-十一碳烯基氧基)苯酚；4-[2-(2-丙烯基氧基)乙氧基]苯甲酸；反式1，4-环己烷二羧酸，二[4-(10-十一碳烯基氧基)苯基]酯；苯甲酸，4-[[6-[(1-氧代-2-丙烯基)氧基]己基]氧基]-，2-氯-1，4-亚苯基酯；和苯甲酸，4-[[6-[(1-氧代-2-丙烯基)氧基]己基]氧基]-，2-氯-1，4-亚苯基酯，均聚物。

根据各种实施方式，纳米域通过使用紫外线或者辐射引发的交联方法而交联。纳米域的交联可在吸收该物质之前和/或之后发生。在该实施方式中，至少一些所述单体将具有大于一个不饱和碳碳键。使用苯乙烯单体与二乙烯基苯或者1，3-二异丙烯基苯是有用的实施方式。所用的交联单体(例如，具有不止一个可用于反应的碳碳双键的单体)的量可为小于约100，小于约70，小于约50wt％，基于单体的总重量，并且大于约1，或者大于约5wt％。添加到组合物中的单体总量为约1至约65，约3至约45，或者约5至约35wt％，基于组合物的总重量。

用于制备本公开的纳米域的方法可以以分批方法、多分批方法、半分批方法或者连续方法运行，如Kalantar等人的美国公开2004/0054111和2004/0253442中所述。合适的反应温度可为约25℃至约120℃。

纳米域一旦形成，就可通过混合该乳液与至少部分溶于水的有机溶剂或者溶剂混合物而沉淀，并且其中在得到的水性液体-溶剂混合物中，形成的聚合物是基本上不溶的。这些溶剂的实例包括但不限于，丙酮，甲基乙基酮，和甲醇。这个步骤使纳米域沉淀，其可以以干的形式使用或者再分散在合适的有机溶剂例如γ丁内酯，四氢呋喃，环己酮，均三甲苯，或者一缩二丙二醇甲基醚乙酸酯(DPMA)中用于接下来的使用。沉淀也可用于从纳米域除去显著量的表面活性剂残余。

纳米域也可通过本领域已知的各种方法纯化，例如通过离子交换树脂床，然后沉淀；沉淀并且用去离子水彻底洗涤，和任选地使用纳米域所不溶的溶剂洗涤；和使纳米域沉淀、分散在有机溶剂中并使该分散体通过在该溶剂中的硅胶或者氧化铝柱。

在沉淀之后，喷雾干燥步骤可用来形成纳米域的粉末，其中干燥温度不高到足以导致纳米域上的残余活性基团反应，和导致聚集和纳米域粒度增加。也可使用冻干法形成纳米域的粉末。

使用其它方法形成本公开的纳米域也是可能的。实例包括以下文献所述的那些：Mecerreyes，et al.Adv.Mater.2001，13，204；Funke，W.British Polymer J.1989，21，107；Antonietti，et al.Macromolecules 1995，28，4227；and Gallagher，et al.PMSE.2002，87，442；和Gan，et al.Langmuir 2001，17，4519。

对于各种实施方式，纳米域可通过基本上遍布所述交联的聚合物域吸收液晶物质而被功能化，从而形成小尺寸功能材料。对于各种实施方式，基本上遍布所述纳米域的交联的聚合物域吸收所述液晶物质可在交联的聚合物域形成之后和/或形成的过程中发生。

对于各种实施方式，该交联的聚合物域具有一种结构，其提供延伸通过纳米域的横截面尺寸的、连续的基本上均匀的网络(例如，它是具有曲折的多孔网络的固体粒子)。对于各种实施方式，该结构的多孔性容许液晶物质被吸收到纳米域结构中。换句话说，交联的聚合物域可像海绵一样吸收和保持该液晶物质。这种结构与壳结构相反，例如，壳结构保持该功能材料的体积。

对于各种实施方式，液晶物质可基本上均匀地遍布纳米域的交联的聚合物域分散。这使得该液晶物质在整个纳米域中有基本上均匀的浓度，无论在交联的聚合物域中的和/或横跨交联的聚合物域的位置如何。此外，纳米域的多孔性使得该液晶物质当在溶液中时也能够在交联的聚合物域中保持基本上稳定的浓度。

对于各种实施方式，吸收到纳米域中或者在纳米域中使用的液晶物质的量可取决于得到的小尺寸功能材料的应用。因此，例如，如果应用是用于LCD的补偿膜，那么所用的液晶物质的量将为所期望的LCD的函数。此外，吸收到纳米域中的液晶物质的量也可取决于吸收到纳米域中的液晶物质的各向异性，折射率，和/或双折射。对于各种实施方式，吸收到纳米域中的液晶物质的量可为小尺寸功能材料的约6wt％至约60wt％。此外，液晶物质的折射率值可大于交联的聚合物域的折射率值。

对于各种实施方式，吸收到纳米域中的液晶物质的量和/或类型可取决于得到的小尺寸功能材料的应用。吸收到纳米域中的液晶物质的量也可取决于吸收到纳米域中的液晶物质的折射率和/或双折射。因此，成膜组合物的相位延迟值可以使用液晶物质和纳米域中液晶物质的量中的至少一种来调节。

对于各种实施方式，也可在应用中使用两种或者更多种小尺寸功能材料的组合，其中所述小尺寸功能材料可具有不同类型和/或量的液晶物质。例如，本公开的相位补偿膜可在两个或者更多个层中(例如，多层膜)形成，其中每个层具有吸收液晶物质的纳米域，该液晶物质具有与该膜的其它层不同的内部双折射。例如，可使膜具有小尺寸功能材料的第一层以及小尺寸功能材料的第二层，所述第一层含有以第一预定量的第一液晶物质官能化的第一纳米域，和所述第二层含有以第二预定量(不同于第一预定量)的第二液晶物质(不同于第一液晶物质)官能化的第二纳米域(不同于第一纳米域)。使用这个方法，或者其它方法，可″调节″得到的多层膜用于期望的应用。

对于各种实施方式，本公开的相位补偿膜可用于LCD的单独的像素。换句话说，用于形成相位补偿膜的成膜组合物可以以例如LCD的像素尺寸大小施用。因此，例如，也可施用不同的本发明的成膜组合物，其中将纳米域中的第一预选的液晶物质施加到LCD的第一像素(例如，红色像素)；将纳米域中的第二预选的液晶物质施加到LCD的第二像素(例如，绿色像素)；将纳米域中的第三预选的液晶物质施加到LCD的第三像素(例如，蓝色像素)。如所理解的，也可存在除了以上所述的红色、蓝色和绿色之外的其它像素颜色。因此，对于各种实施方式，纳米域和液晶物质可在像素水平提供和控制单独相位补偿值，用于校正液晶显示器的红色像素、绿色像素和蓝色像素中的一种。

适合用于吸收到小尺寸功能材料的纳米域中的液晶物质的实例包括在各向同性相，向列相，扭曲向列相，近晶相，手性向列相，和/或盘形相(discotic phase)中的那些。对于各种实施方式，合适的液晶物质可包括但不限于4-戊基苯基4-戊基苯甲酸酯；4-戊基苯基4-甲氧基苯甲酸酯；4-戊基苯基4-甲基苯甲酸酯；4-戊基苯基4-辛基氧基苯甲酸酯；4-戊基苯基4-丙基苯甲酸酯；2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇；6-[4-(4-氰基苯基)苯氧基]己基甲基丙烯酸酯；聚(4-羟基苯甲酸-共聚-对苯二甲酸乙二醇酯)；对乙酰氧基苯亚甲基对丁基苯胺；对氧化偶氮苯甲醚(p-Azoxyanisole)；4，4′-氧化偶氮二苯乙醚；二(对丁氧基苯亚甲基)a，a′-二-对甲苯胺；二(对庚氧基苯亚甲基)对苯二胺；二(对辛基氧基苯亚甲基)2-氯-1，4-苯二胺；对丁氧基苯甲酸；对丁氧基苯亚甲基对丁基苯胺；对丁氧基苯亚甲基对乙基苯胺；对丁氧基苯亚甲基对庚基苯胺；对丁氧基苯亚甲基对辛基苯胺；对丁氧基苯亚甲基对戊基苯胺；对丁氧基苯亚甲基对丙基苯胺；丁基对己氧基苯亚甲基对氨基苯甲酸酯；胆甾醇苯甲酸酯；胆甾醇癸酸酯(癸酸酯(Caprate))；胆甾醇十二酸酯(月桂酸酯)；胆甾醇反式油酸酯；胆甾醇芥酸酯；胆甾醇基乙基碳酸酯；胆甾醇庚酸酯(庚酸酯(Enanthate))；胆甾醇基十六烷基碳酸酯；胆甾醇基甲基碳酸酯；胆甾醇辛酸酯(辛酸酯(Caprylate))；胆甾醇基油基碳酸酯；胆甾醇戊酸酯(戊酸酯(Valerate))；胆甾醇十四酸酯(肉豆蔻酸酯)；对氰基苯亚甲基对壬基氧基苯胺；4-氰基-4′-丁基联苯；4-氰基-4′-己基联苯；4-氰基-4′-辛基联苯；4-氰基-4′-戊基联苯；4-氰基-4′-戊基氧基联苯；对癸氧基苯甲酸；对癸氧基苯亚甲基对丁基苯胺；对癸氧基苯亚甲基对甲苯胺；二苯亚甲基4，4′-联苯二胺；4，4′-二庚基氧化偶氮苯；4，4′-二庚氧基氧化偶氮苯；4，4′-二己基氧化偶氮苯；4，4′-二己基氧基氧化偶氮苯；4，4′-二己基氧基氧化偶氮苯；4，4′-二壬基氧化偶氮苯；4，4′-二辛基氧化偶氮苯；4，4′-二戊基氧化偶氮苯；对十二烷基氧基苯甲酸；对乙氧基苯亚甲基对丁基苯胺；对乙氧基苯亚甲基对氰基苯胺；对乙氧基苯亚甲基对庚基苯胺；乙基4-(4-戊基氧基苯亚甲基氨基)苯甲酸酯；对庚氧基苯亚甲基对丁基苯胺；4-庚氧基苯亚甲基4-庚基苯胺；对十六烷基氧基苯甲酸；对己氧基苄连氮；对己氧基苯甲酸；4-(4-己基氧基苯甲酰基氧基)苯甲酸；对己氧基苯亚甲基对氨基苄腈；对己基氧基苯亚甲基对丁基苯胺；对己氧基苯亚甲基对辛基苯胺；对甲氧基苯亚甲基对联苯胺；对甲氧基苯亚甲基对丁基苯胺；对甲氧基苯亚甲基对氰基苯胺；对甲氧基苯亚甲基对癸基苯胺；对甲氧基苯亚甲基对乙基苯胺；对甲氧基苯亚甲基对苯基偶氮苯胺；4-甲氧基苯基4′-(3-丁烯基氧基)苯甲酸酯；对甲基苯亚甲基对丁基苯胺；对硝基苯基对癸氧基苯甲酸酯；对壬基氧基苯甲酸；对壬基氧基苯亚甲基对丁基苯胺；对辛基氧基苯甲酸；对辛基氧基苯亚甲基对氰基苯胺；对戊基苯甲酸；对戊基氧基苯甲酸；对戊基氧基苯亚甲基对庚基苯胺；4-戊基苯基4′-丙基苯甲酸酯；对丙氧基苯甲酸；对苯二亚甲基二(对丁基苯胺)；对苯二亚甲基二(对壬基苯胺)；对十一烷基氧基苯甲酸和/或4-戊基-4′-氰基联苯。可商购的液晶物质包括但不限于得自以下的那些：以商标名

E44(E44)；E7(E7)；E63(E63)；

BL006(BL006)；

BL048(BL048)；

ZLI-4853(ZLI-4853)和

MLC-6041(MLC-6041)得自Merck(KGaA，Darmstadt Germany)。其它可商购的液晶物质也是可能的。

对于各种实施方式，有用的液晶物质也可包括具有负介电各向异性的那些。本申请所用的″负介电各向异性″包括一种状态，其中平行于导向器的介电常数小于垂直于导向器的介电常数，其中所述导向器是指局部对称轴，在该轴的周围对齐长程有序的液晶。具有负介电各向异性的液晶物质的实例可包括但不限于在美国专利4,173,545中找到的那些(例如，对烷基-苯酚-4′-羟基苯甲酸酯-4-烷基(烷氧基)-3-硝基苯甲酸酯)，具有正电或者负电各向异性的那些，或者其能够从正电转换到负电，例如4-氰基-4′-己基联苯和水杨醛二胺(salicylaldimine)的情况(参见：Physica B：Condensed Matter，Vol.393，(1-2)，pp 270-274)，″Advanced Liquid Crystal Materials with Negative Dieletric Anisotropy for Monitor and TV Applications″by Klasen-Memmer et al (Proc Int Disp Workshops，vol.9，pages 93-95，2002)所述的那些，″Nematic materials with Negative Dieletric Anisotropy for display applications″by Hird et al.(Proc.SPIE Vol.3955，p.15-23，Liquid Crystal Materials，Devices，and Flat Panel Displays，March 2000)所述的那些，和″Stable Liquid Crystal s with Large Negative Dieletric Anisotropy″by Osman et al.，(Helvetica Chimica Acta，Vol.66，Issue 6，pp 1786-1789)所述的那些。用于相位补偿膜的液晶物质也可用于防止在红外、可见和紫外频率范围的至少之一中的辐射能量(例如，光)的至少一部分透过所述小尺寸功能材料。

对于各种实施方式，液晶物质的功能性在吸收到纳米域结构中之后没有受到显著影响。此外，纳米域也能诱导基本上遍布纳米域吸收的物质的秩序。类似的特征长度的该物质和纳米域有序结构可通过x射线散射结果确定，如以下实施例部分中所述。这些结果表明可通过交联的聚合物域诱导出秩序。例如，当液晶物质基本上遍布纳米域的交联的聚合物域吸收时，本申请所述的散射研究表明液晶物质有序结构，其特征长度为约4nm。但是，这种通过纳米域诱导的秩序在纯的液晶物质或者在液晶物质在聚甲基丙烯酸甲酯中的溶液中没有观察到。

对于各种实施方式，可在将该液晶物质吸收到纳米域的交联的聚合物域中之后，使小尺寸功能材料的交联的聚合物域的交联密度增加。对于各种实施方式，吸收后交联可用于形成非球形纳米域。此外，一旦被吸收，该液晶物质也可交联到纳米域的聚合物域上。一旦形成，就可将小尺寸功能材料制成为粉末(例如，冻干的)用于存储和本申请所述的接下来的用途。

对于各种实施方式，用于形成相位补偿膜的小尺寸功能材料能发挥作用，而不导致，雾度或者与形成相位补偿膜的表面的透明度相关的其它问题。如所讨论的，这里的一个原因可能是小尺寸功能材料的纳米域的最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小。例如对于光学应用，通过控制纳米域的尺寸，通过消除能够散射光的尺寸的域，得到的相位补偿膜的透明度可保持。

对于各种实施方式，小尺寸功能材料在水性和/或非水性液体介质中的分散体可为均匀的。对于各种实施方式，小尺寸功能材料的分散体也可在空间上以变化的浓度分散在一个或者多个膜(例如，在相位补偿膜的厚度上)中，从而形成折射率的梯度。例如，可使用所述小尺寸功能材料的两个或者更多个层，其中每个层具有不同的浓度，从而在得到的膜中形成折射率梯度。对于各种实施方式，该浓度梯度能够通过膜的厚度和/或延膜的宽度或长度而延伸。

对于各种实施方式，交联的聚合物域的选择能够部分地基于在其中悬浮了小尺寸功能材料的水性和/或非水性液体介质而进行。例如，可选择交联的聚合物，从而容许小尺寸功能材料分散在水性和/或非水性液体介质中。使小尺寸功能材料基本上遍布水性和/或非水性液体介质分散的方法可在混合工艺中进行。

本公开的实施方式可用于各种应用。这些应用可包括但不限于，光学应用例如显示器，眼科透镜(ophthalmic lenses)，纤维光学器件，布拉格反射镜(Bragg reflectors)，和波导(wave guides)等。可通过选择用于当共聚时形成具有不同材料性质的纳米域的单体(例如，交联的聚合物域的Tg)和/或交联的聚合物域的交联密度而使小尺寸功能材料的纳米域更加刚性或者较软。对于各种实施方式，可将小尺寸功能材料在空间上以一定的浓度梯度使用各种印刷技术分散，从而形成光学材料例如递变折射率透镜。

除了一种或者多种液晶物质之外，也可吸收二色性染料。也可吸收盘形液晶物质(柱状的(columnar)和向列的)。合适的二色性染料和/或另外的液晶物质的实例包括以下的那些：在美国专利4,401,369和5,389,285；WO1982/002209中找到的那些；芳基偶氮嘧啶；苯并-2，1，3-噻二唑(参见：J.Mater.Chem.，2004，14，1901-1904)；Merck和Merck

等。

通过以下实施例说明本公开。应该理解，特定的实施例，物质，量，和过程应该根据本申请所公开的范围和精神宽泛地解释。此外，将本申请所引用的或者这些文档中所引用的所有的专利、专利申请(包括临时专利申请)、出版物、和电子可获得的材料的全部公开通过参考并入本申请。已经仅为了清楚理解的目的提供了前述详细描述和实施例。不应该理解其中有不必要的限制。本公开的实施方式不限于所示的和所详述的具体细节；许多变体对于本领域技术人员来说将是显而易见的，其也意图包括在权利要求所限定的公开范围内。

实施例

本公开的各个方面通过以下实施例说明。应该理解，特定的实施例，物质，量，和过程应该根据本申请所示的公开的范围宽泛地解释。除非另外指出，所有的份数和百分比都基于重量，所有的分子量都是数均分子量。除非另外指出，所用的所有的化合物都是可商购的，如本申请所示。

试剂：甲基丙烯酸甲酯(MMA，99％，经稳定的，Acros Organics)；苯乙烯(S，99％，Aldrich)，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA，98％，经稳定的，Acros Organics)；二乙烯基苯(DVB，98％，Aldrich)；十二烷基硫酸钠盐(SDS，98％，Acros Organics)；1-戊醇(99％，Acros Organics)；二氯甲烷(HPLC级，Burdick and Jackson)；丙酮(HPLC grade，J.T.Baker)；液晶物质

(Merck，KGaA，Darmstadt Germany)；分子量15,000的聚(甲基丙烯酸甲酯)(Aldrich)；丙烯酸丁酯(BA，99％，经稳定的，Aldrich)；甲基丙烯酸烯丙酯(AMA，Acros Organics，98％)；过硫酸铵(APS，Acros Organics，98％)；和N，N，N′，N′-四甲基乙二胺(TMEDA，Acros Organics，99％)。

所有的聚合反应都在超纯去离子水(UPDI水，通过Barnstead纯化器，电导率＜10^-17Ω^-1)中在氮气下进行。

制备纳米域

对于本实施方式，根据表1中所提供的量，将MMA或者BA或者S，或者这些单体的混合物与用作交联单体的AMA或者DVB混合。将混合物过滤通过部分装填有碱式氧化铝的柱(Acros Organics)从而除去稳定化试剂，并且装入100ml玻璃注射器中。将SDS和1-戊醇，如表1中所提供的，与UPDI水合并，并装入到反应器中，在这里将混合物以低速(200rpm)搅拌，并且用氮气在30℃吹洗20分钟。

等摩尔量的APS和TMEDA用作所述的两种引发剂。对于表1中所列的每个实施例，如表1中所提供的在10ml的UPDI水中的APS用作第一引发剂，如表1中所提供的在10ml的UPDI水中的TMEDA用作第二引发剂。

如表1中所提供的，将单体混合物的引发部分和引发剂加入到反应器中，从而开始种子聚合。30分钟后，如表1中所示的速率，开始通过注射器泵(KD Scientific)注射剩余的单体。用氮气吹洗反应器100，并在整个反应过程中将温度保持在28℃。聚合反应继续1小时。一旦完成单体注射，就在玻璃瓶中收集得到的纳米域，并向该瓶中加入几滴PennStop^TM(Aldrich)，从而使聚合反应停止。

表1

实施例1-5的纳米域的体积平均直径和粒度分布示于图1中，通过流体力学的色谱测定(这描述于″Development and application of an integrated，high-speed，computerized hydrodynamic chromatograph.″Journal of Colloid and Interface Science，Volume 89，Issue 1，September 1982，Pages 94-106；Gerald R.McGowan和Martin A.Langhorst)。纳米域的体积平均直径值可为10nm至100nm。对于粒度分布，70％的纳米域的体积平均直径小于50nm，其中发现体积平均直径为30nm的纳米域。

根据三种方法中的一种，分离纳米域。在第一种方法中，向给定体积的未稀释的纳米域悬浮液或者胶乳添加等体积的甲基乙基酮(MEK，Fisher.HPLC等级)。将得到的悬浮液以2,000rpm离心20分钟(IEC Centra GP8R；1500G-force)。将液体倾倒出，将纳米域再悬于1倍初始体积的1∶1 UPDI水∶丙酮。再进行两次将再悬的纳米域离心并倾倒。将纳米域在干空气流中干燥约70小时。

在第二方法中，向给定体积的未稀释的纳米域悬浮液或者胶乳中添加等体积的MEK。如上所述对得到的悬浮液离心。倾倒出液体，并将纳米域混入UPDI水中，并添加到丙酮(等体积)中。过滤纳米域悬浮液，用几体积的以下物质洗涤：甲醇(Fisher，HPLC等级)或者1∶1 UPDI水∶丙酮，UPDI水，然后甲醇。然后将纳米域在干空气流中干燥约70小时。

在第三方法中，向给定体积的未稀释的纳米域悬浮液或者胶乳中添加等体积的MEK。如上所述对得到的悬浮液离心。倾倒出液体，并将纳米域溶解到最少量的四氢呋喃(THF，Fisher，HPLC等级)中。纳米域通过将THF溶液缓慢地添加至5至10-倍过量的甲醇中而沉淀。过滤沉淀纳米域，并用甲醇(Fisher，HPLC等级)洗涤，然后如上所述干燥。

液晶物质

各种液晶物质用于本申请提供的实施例。第一实施例包括

E44(Merck，KGaA，Darmstadt Germany)，4-戊基-4′-氰基联苯，其是向列液晶物质，其澄清点(向各向同性流体的转变)在100℃，介电各向异性(Δε)为+16.8，和光学各向异性(Δn)为0.2627。在本申请的实施例中使用的其它液晶物质包括4-氰基-4′-辛基联苯(Frinton Laboratories，NJ)；

E7；

E63；

BL006；

BL048；

ZLI-4853和

MLC-6041(各自来自Merck，KGaA，Darmstadt Germany)。在各种实施例中，液晶物质和/或液晶物质的混合物用于观察它们对纳米域的秩序的影响。

表2显示了所述液晶物质的一些性质。选择该液晶物质至少部分是因为它们的高折射率各向异性。

表2

将液晶物质吸收到纳米域中

如表3中所提供的，将液晶物质的样品溶于玻璃容器的二氯甲烷中，从而形成溶液。将丙酮添加到溶液中，将其混合直到获得对于眼睛来说的透明溶液。称取纳米域的水分散体，并将其添加到溶液中形成混合物。将该混合物在室温(约21℃)摇动过夜。

将所述液晶物质吸收到上述的纳米域中基于的是液晶分子通过水-二氯甲烷界面进入到分散的纳米域中的传递。在混合水性分散体和溶液时有该过程的指示。在混合时，纳米域的水性分散体显著增加它的光散射能力。这表明，通过用溶液溶胀所述纳米域或者粒子的聚集产生了平均粒度的增加。纳米域的水分散体基本上在整个混合、摇动和倾倒过程中在操作范围内保持稳定；例如，没有纳米域的沉淀。

容许该混合物在室温(约21℃)相分离3小时。在容器中产生两个相：在容器底部的富二氯甲烷的相，和在上部的水相。将水相倾倒出来并冻干，从而获得吸收有液晶物质的纳米域。得到的吸收有液晶物质的纳米域的外观为蓬松的白色粉末。

利用上述相同的步骤，实施例中提供的液晶物质都成功地吸收在了实施例1-5(以上)的纳米域中。表3示出了是吸收有各种液体物质的实施例1的纳米域中的液晶量。纳米域中液晶物质的量为小尺寸功能材料的约6％至约25wt％。最低的量(6.2wt％)对应于ZLI-4853，接着是

MLC-6041(11.6wt％)和

BL048(13.2wt％)。

E44(24.6wt％)和

E7(23.1wt％)在实施例1的纳米域中以最高的量吸收。使用60nm体积平均直径的实施例1的纳米域以较高的量获得类似的结果。

表3

FTIR光谱

FTIR光谱(Nicolet 710 FTIR)用来确定吸收在在实施例1的纳米域中的液晶物质的存在和其量。

为了校准FTIR，将0.887g聚(甲基丙烯酸甲酯)溶于16.78g二氯甲烷中。将混合物搅拌直到获得对于肉眼均匀的透明溶液。向此溶液中添加必要量的液晶物质，并搅拌直到混合物对于肉眼来说是透明的。将溶液倾倒到聚(四氟乙烯)的释放表面(例如，片材)，并放入操作在室温(约21℃)的真空炉中，从而使二氯甲烷蒸发。得到的膜用于校准FTIR的测量值。

产生的小尺寸功能材料使用FTIR和x-射线散射表征。FTIR光谱用于确定纳米域中液晶物质的量。

E44，实施例1的纳米域，和吸收了

E44的实施例1的纳米域的特征光谱示于图2A-2C中。

E44的FTIR光谱的特征在于在约2230cm^-1的芳族C＝N线(图2A)。图2B说明实施例1的纳米域的光谱。含有

E44的纳米域的光谱显示出在约2230cm^-1的C≡N频带，这证实了液晶物质存在于纳米域中(图2C)。

液晶物质的C≡N线与纳米域的C＝O线(在约1730cm^-1)的比用于确定纳米域中液晶物质的量。制备已知量的液晶/纳米域标准组合物用于校准。由于所有的其它液晶物质都存在所述的芳族C≡N线，所以使用相同的方法表征纳米域粒子中液晶物质的量。对于每种液晶物质和纳米域组合物制备标准组合物用于校准。

图3显示了实施例1的吸收有实施例的液晶物质的纳米域的x-射线散射图案。在图3中，x-射线散射图案300是ZLI-4853的，x-射线散射图案310是

BL006的，x-射线散射图案320是MLC-6041的，x-射线散射图案330是

E63的，x-射线散射图案340是E7的，x-射线散射图案350是

BL048的。所示的散射图对于每种液晶物质来说是类似的。液晶物质的散射带似乎位于相同的2θ角，仅有

E7显示出向较高的角的非常小的偏移(较小的尺寸特征)。散射峰对应于特征长度为4nm的液晶有序结构。通过纳米域诱导的这种秩序在纯的液晶物质或者液晶物质在PMMA中的溶液中没有观察到。这可能表明长度大小由纳米域的组成和结构决定。但是，本申请所讨论的纳米域组合物(例如，共聚物)似乎对实施例的组合物的特征长度不具有显著的影响。例如，图4说明在实施例3的吸收有各种液晶物质的纳米域(MMA/S 1∶1)中观察到类似的结果。在图4中，x-射线散射图案400是

ZLI-4853的，x-射线散射图案410是

BL006的，x-射线散射图案420是

MLC-6041的，x-射线散射图案430是

E63的，x-射线散射图案440是

E7的，x-射线散射图案450是

BL048的，和x-射线散射图案440是

E44的。

还观察到，在吸收的纳米域的制备过程中光散射的增加依赖于用于吸收到纳米域中的液晶物质中丙酮的量。这表明丙酮含量对液晶物质吸收到纳米域中有影响。为了测试丙酮含量对液晶物质吸收到纳米域中的影响，研究影响吸收过程的因素，其中使用具有一个中心点的3x6因子设计实验。液晶物质在吸收溶液中的量和丙酮与液晶物质的重量比用作研究中的变量。制备温度和振动条件在研究过程中保持恒定。

表4提供了所述设计，变量水平，和冻干之后的液晶物质的量，通过FTIR测定。液晶物质在吸收溶液中的最大浓度为30wt％。最大的丙酮与液晶物质重量比为2.0。这个值受纳米域的水分散体的稳定性所限制。较高浓度的丙酮引起粒子从分散体聚集和沉淀出来。在这些实验中，吸收在干纳米域中的最大的

量为20wt％。

表4

图5A和5B显示了对于各种丙酮

E44重量比，吸收在实施例1纳米域中的液晶物质的量与

E44在二氯甲烷前体溶液中的浓度的关系(图5A)，和对于前体溶液中各种浓度的

E44，吸收在实施例1纳米域中的液晶的量与在前体溶液中的丙酮与

E44的重量比的关系(图5B)。两个曲线都表明干纳米域中液晶物质的量和两个变量之间是直接相关的。液晶物质在干纳米域中的量直接随着液晶物质在吸收溶液中的浓度和丙酮与液晶物质重量比的增加而增加。此外，在上述的两个变量之间存在内相关性(inter-relationship)。干纳米域中液晶物质的量的最小二乘拟合模型的结果示于图6中。当使用这两个变量和交叉项时，获得该数据的统计显著性的拟合(statistically significant fit)(R²＝0.9799)(如方差(variance)分析所示，对于所述的三个项，P＜0.0001)。根据这个拟合，液晶物质在干纳米域中的量可如下表示：

％LC＝-4.657+0.536LCS％+3.278AC/LC比+0.22(LCS％xAC/LC比)

其中％LC是液晶物质在干纳米域中的量；LCS％是液晶物质在吸收溶液中的浓度；AC/LC比为丙酮与液晶物质在吸收溶液中的重量比；和(LCS％x AC/LC比)是所述的交叉项。拟合的模型也加入了非零截距。这种拟合似乎解释了约98％的由吸收溶液中液晶物质的浓度和丙酮与液晶物质重量比导致的液晶物质的量在纳米域中的变化。

E44作为向列液晶物质出售。该液晶保持它的取向次序直到澄清点，在澄清点处，液晶变成各向同性流体(100℃)。将液晶物质吸收到纳米域中可能影响液晶和/或纳米域的形态。X-射线散射技术用来探查吸收了液晶物质的纳米域的形态。

所选的物质的x-射线散射图案示于图7中。对应于实施例1的没有液晶物质的纳米域的散射图案由曲线700表示。这个曲线显示出没有特定的结构排列的无定形的聚合物质的宽晕轮(broad halo)。曲线710对应于

E44在PMMA聚合物中的溶液。这个曲线示出了非常类似的无定形图案，其在较高的角度处具有小的表示结晶或者近晶液晶相的峰。相反，曲线720对应于吸收了E44的实施例1的纳米域，具有几个表示存在近晶或者结晶秩序的衍射峰，代表性的最主要的峰是40埃

处的特征峰。这个特征长度与E44中的双层d-间隔(bilayer d-spacing)是一致的。

工艺温度

对于吸收在实施例1的纳米域中的

E44，测试温度对吸收过程的影响。分析在环境温度(21℃)和50℃之间的温度。选择最高温度来防止纳米域/吸收溶液双相体系的不稳定性，和避免纳米域在吸收过程中沉淀。

表5和图8示出了纳米域中液晶物质的量与吸收温度的关系。该数据表明较高的吸收温度促进纳米域中较高的液晶物质的量。图9说明作为温度的函数的吸收在实施例1的纳米域中的E44的量的最小二乘拟合模型的结果。获得该数据的统计显著性的拟合(其中R＝0.7396，方差分析P＜0.0007)，表明约75％的液晶物质的量在纳米域中的变化归因于温度的影响。该分析给出，对于

E44在实施例1的纳米域中的量，温度系数为0.44。

表5

纳米域大小

X-射线散射数据表明吸收有

E44的实施例1的纳米域具有几个表示存在近晶或者晶序的衍射峰，代表性的最主要的峰是处的特征峰。这个特征长度与

E44中的双层d-间隔是一致的。基于这些发现，制备较大尺寸的纳米域来更好地理解是否影响了纳米域的复合物形态。表6示出了实施例1的纳米域的组成，具有30nm和60nm的体积平均直径，吸收有各种液晶物质。结果表明，对于较大的纳米域，液晶物质吸收在纳米域中的量稍高。例如，吸收有

E7的30nm纳米域具有23.1wt.％的液晶物质。吸收有相同液晶物质的60纳米的纳米域含有26.1wt.％的液晶物质。随着纳米域体积平均直径从30nm增加到60nm，其它液晶物质显示出类似的量的增加。但是并不认为液晶物质的量的这种变化是显著的，足以表明纳米域/液晶的形态是一种芯-壳性质。

实施例1的纳米域在30nm(图10中的1010)和106nm(图10中的1020)的x-射线散射图案示于图10中，两者都吸收了

E44。两个组合物的主要的散射特征峰是类似的，表明具有类似的有序结构。在两种情况下，主要峰都与4nm的特征长度一致。图10也给出了在微乳液聚合中用两倍的AMA浓度使交联密度增加的60nm(图10中的1000)纳米域的散射图案。该图案与所有其它具有相同的相关特征长度(4nm)的图案具有类似的特征峰。在这些纳米域中的液晶物质的量(E44)为23.2wt.％(表6)，其类似于具有一半的交联剂水平的30nm纳米域(24.6wt.％)。这表明这些纳米域中较高水平的交联剂不会阻止使用用于这些实施例的工艺和条件吸收液晶物质。

表6

纳米域组合物

图11显示吸收有

E44的各种组合物的纳米域的x-射线散射图案。其中的三种组合物是来自表1的实施例1(图11中的1110)，3(图11中的1100)和4(图11中的1120)。这三种纳米域组合物的体积平均直径为约30至约40nm。在1100、1110和1120处示出的这些图案表明在所有的组合物中的有序结构。对于所有的组合物，主要的散射特征峰都是类似的，并且位于相同的角度。主要峰与4nm的特征长度一致。然而，在图案中有小的差别。例如，实施例1的纳米域在2θ＝2.5°处具有小的峰，而这并没有出现在实施例3和4的纳米域中。

小尺寸功能材料的成膜特性

如本申请所述制备三种不同的小尺寸功能材料(以上的实施例19，27，和30)各自的成膜溶液。每种成膜溶液使用悬浮在90g甲苯(Aldrich，HPLC等级)，9.4g马来酸二丁酯(Aldrich，99.9％)，和0.2g BYK-320(有机硅匀化剂，BYK Chemie)中的0.2g小尺寸功能材料(粉末形式的实施例19，27，和30)在20℃历时20分钟形成。出乎意料地发现，对于使用在甲苯中具有约9至约10wt％马来酸二丁酯的成膜溶液形成的膜，雾度百分比测量值有急剧降低。

通过刮涂工艺形成三种小尺寸功能材料的每一种的膜。对于该方法，将200μL成膜溶液的样品置于载玻片上，使用自动刮涂机(Gardco，DP-8201)将高度等于0.020英寸的刮涂棒以3.8英寸/秒刮过该载玻片。使样品完全干燥并具有约35μm的厚度。

在玻璃基板上时，使用上述成膜溶液形成的每个膜的总雾度为小于约2％雾度(如下所述测得)，总透射率为90％或者更大(如下所述测得)。借助于这些低雾度和高透射率结果，小尺寸功能材料作为高品质光学性质(低雾度和高透射率)的膜形成物的性质可使得能够使用该材料用于光学应用例如相位延迟膜，透镜，分级涂层(gradings)，防-反射涂层，和保密涂层，和其它应用。

相位补偿膜的光学性能特性

如本申请所述制备具有实施例1的纳米域(没有吸收液晶物质)的成膜溶液和具有吸收了22wt.％的E44的实施例1的纳米域的小尺寸功能材料的成膜溶液(悬浮在90克甲苯，9.4克马来酸二丁酯，和0.2克BYK-320中的0.2克实施例1的纳米域或者小尺寸功能材料)。这两种成膜溶液中的每一种都用来用旋涂方法形成膜，其中将5ml成膜溶液的样品倒到10.16cm直径的硅晶片的表面上，该硅晶片以3,000RPM旋转90秒。使该膜在室温干燥，其具有约2至约7微米的厚度。

使用实施例1的纳米域(没有吸收液晶物质)形成的膜的在632.8nm的折射率为1.4753，通过Metricon 2010Prism偶合装置(coupler)测得。使用具有实施例1的纳米域并且吸收有22wt.％的

E44的小尺寸功能材料形成的膜的在632.8nm的折射率为1.5124，通过Metricon 2010 Prism偶合装置测得。该折射率数据表明，液晶物质对折射率影响可表现在使用小尺寸功能材料形成的膜的光学特性中。

与使用实施例1的纳米域(没有吸收液晶物质)形成的膜相比，使用具有吸收了22wt.％的

E44的实施例1的纳米域的小尺寸功能材料形成的膜产生的折射率变化为0.037，其提供约185nm的显著的相位延迟效果。此外，这种效果可通过调节膜的厚度而被倍增(或者根据应用而调节)，例如，23μm厚的使用该纳米域和上述的小尺寸功能材料形成的膜能够产生851nm的相位延迟效果。这种类型的性能能够用于大部分液晶显示器工业的应用需要。

吸收有液晶的小尺寸功能材料的性能范围

相位补偿膜的特征常常在于它们的厚度(d＝膜厚度)和双折射(Δn＝膜双折射，其中Δn*d＝c(λ)*相位补偿，λ＝波长，c(λ)＝λ/(2*π))和在于在该膜中使用的折射率椭球的尺寸和形状。通常使用Δn*d表示相位补偿膜的性能量度消除了波长依赖性以及因子1/(2*π)。

使用本公开的小尺寸功能材料形成的膜的双折射将受液晶的双折射和纳米域中液晶物质的量(例如，重量分率)控制。液晶物质固有的双折射的范围为Dn＝0.02至0.5，预期该液晶物质正在被连续改进，并且具有许多不同的分类。

如本申请所述，吸收在该纳米域中的液晶物质的量的范围可为约10wt.％至约20wt.％，但是可高达约60wt.％。此外，该膜的厚度可从约1μm变化至约50μm，但是可为薄至约0.3μm，和厚至约150μm。这些参数容许获得具有高透明度(≥90％)和非常低雾度(＜2％)的相位补偿膜。

在这些范围内，本公开的相位补偿膜可具有特征：Δn*d为2至1,500nm。最实用的值是正在被补偿的LCD的相位延迟的一些分率，通常为约10至约600nm。此外，应该理解，具有两个或者更多个层的膜(每个层具有例如不同的液晶物质，厚度，和/或预定的折射率椭球)对于特定的显示类型将是有利的，(例如，ASV(Advanced Super View)，双稳态向列(BiNem)，胆甾醇(或者手性向列)，ECB(电控制的双折射)，FLCD(铁电性液晶显示器)，GH(Guest Host)，IPS(In-Plane-Switching)，LCoS(硅上的液晶)，MVA(多域垂直对齐)，PDLC(聚合物分散的液晶)，OCB(光学补偿的弯曲)，PVA(图案化的垂直对齐)，STN(超扭曲的向列)，TN(扭曲向列)，和Transflective模式显示器)。

因此，可能的是，本公开的小尺寸功能材料可解决从商业价值意义上来说在LCD工业中的光学应用的性能需要。

控制预定的折射率椭球

本公开的实施方式尤其是可用于LCD工业中，这是因为：由于黑暗状态，对比率，颜色校正，和视角要求，需要调节专属的液晶单元设计。提供在折射率椭球的尺寸，形状(例如，类型)和倾斜方面的控制的能力可理想地归属于相位补偿膜。本公开的相位补偿膜能够提供在吸收有液晶物质的折射率椭球的尺寸，形状(例如，类型)和倾斜方面的控制，这是因为小尺寸功能材料的固有灵活性，它的组成，和它的交联密度，外加在纳米域中液晶的类型和量的可变性。

表7提供由纳米域和提供在其中的小尺寸功能材料制备的折射率椭球的实例。用于每个实施例的成膜溶液都如本申请所述制备(0.2g实施例1的纳米域或者小尺寸功能材料，其悬浮在90g甲苯，9.4g马来酸二丁酯，和0.2g BYK-320中)。每种成膜溶液都用于通过旋涂方法形成膜，如上所述。Metricon 2010等离子体偶联装置(Metricon 2010 Prism coupler)用于测量用于形成该膜的每个所得的纳米域和小尺寸功能材料的椭球的指数值。表7中的实施例的每个纳米域的体积平均直径都为30nm。

Claims

1.一种相位补偿膜，包括：

纳米域，具有最大尺寸为可见光波长的四分之一或者更小的交联的聚合物域；和

液晶物质，其基本上遍布所述纳米域的交联的聚合物域吸收，从而给相位补偿膜提供相位补偿值。

2.前述权利要求任一项的相位补偿膜，其中所述基本上遍布所述纳米域的交联的聚合物域吸收的液晶物质给液晶显示器的像素提供相位补偿值。

3.前述权利要求任一项的膜，其中所述相位补偿膜喷射印刷到液晶显示器的像素上。

4.前述权利要求任一项的膜，其中所述交联的聚合物域具有预定的折射率椭球，该折射率椭球容许该相位补偿膜补偿液晶显示器的像素的光学性能。

5.前述权利要求任一项的膜，其中所述具有吸收的液晶物质的纳米域在空间上以变化的浓度分散在相位补偿膜中，从而在沿着相位补偿膜的厚度上形成折射率梯度。

6.前述权利要求任一项的膜，其中对于第一像素，第二像素，和第三像素中的每一个，所述纳米域和液晶物质在像素水平上提供单独的相位补偿值，其中第一，第二和第三像素中的每一个都给液晶显示器提供不同的颜色。

7.前述权利要求任一项的膜，其中所述相位补偿膜包括两个或者更多个包括所述纳米域的层，其中基本上遍布每个层的纳米域吸收的所述液晶物质具有与包括所述纳米域的其它层不同的内部双折射。

8.前述权利要求任一项的膜，其中基本上遍布所述纳米域吸收的所述液晶物质在所述的两个或者更多个层的每一个中是不同的。

9.前述权利要求任一项的膜，其中基本上遍布所述纳米域吸收的所述液晶物质具有吸收有所述液晶物质的纳米域的交联的聚合物域的重量百分比，所述重量百分比在所述的两个或者更多个层的每一个中是不同的。

10.前述权利要求任一项的膜，其中所述纳米域的交联的聚合物域能够形成预定的折射率椭球，所述折射率椭球选自：正A-板，负A-板，正C-板，负C-板，正斜型，负斜型，双轴X-Y光轴，双轴负X-Z光轴，和双轴正Y-Z光轴。

11.成膜组合物，其包括：

具有交联的聚合物域的纳米域，所述交联的聚合物域的最大尺寸为5nm至175nm；

基本上遍布所述纳米域的交联的聚合物域吸收的液晶物质；和

液体介质，其中所述液体介质悬浮所述具有基本上遍布所述纳米域的交联的聚合物域吸收的液晶物质的纳米域。

12.前述权利要求中任一项的组合物，其中所述组合物具有能够用于以下中的至少一个的预定的粘度值：热喷射，连续喷射，压力喷射，喷涂和喷墨印刷。

13.前述权利要求中任一项的组合物，其中所述组合物可以以液晶显示器的像素的尺寸大小施用。

14.前述权利要求中任一项的组合物，其中所述纳米域的交联的聚合物域能够形成预定的折射率椭球，所述折射率椭球选自正A-板，负A-板，正C-板，负C-板，正斜型，负斜型，双轴X-Y光轴，双轴负X-Z光轴，和双轴正Y-Z光轴。

15.前述权利要求中任一项的组合物，其中所述基本上遍布所述交联的聚合物域吸收的液晶物质提供2nm至1500nm范围的相位补偿值。

16.形成相位补偿膜的方法，包括：

将成膜组合物施加到基板上，其中所述成膜组合物包括：

各自具有交联的聚合物域的纳米域，所述交联的聚合物域的最大尺寸为5nm至175nm；

液晶物质，其基本上遍布所述纳米域的交联的聚合物域吸收，从而给相位补偿膜提供相位补偿值；和

液体介质，其中所述液体介质悬浮吸收有液晶物质的纳米域。

17.前述权利要求中任一项的方法，其中所述将成膜组合物施加到基板上包括将成膜组合物施加到液晶显示器的像素。

18.前述权利要求中任一项的方法，其中施加所述成膜组合物通过选自以下的表面涂覆技术进行：喷涂，喷墨印刷，膜流延，热喷射，连续喷射，和压力喷射。

19.前述权利要求中任一项的方法，其中施加所述成膜组合物包括：将具有第一预选的液晶物质的成膜组合物施加到液晶显示器的第一像素；和将具有第二预选的液晶物质的成膜组合物施加到所述液晶显示器的第二像素。

20.前述权利要求中任一项的方法，包括将所述成膜组合物施加到液晶显示器的单个像素。

21.前述权利要求中任一项的方法，包括将具有不同的相位补偿值的所述成膜组合物施加到液晶显示器的单个像素。

22.前述权利要求中任一项的方法，包括电还原所述成膜组合物，从而提供所述液晶物质的平面外对齐。

23.前述权利要求中任一项的方法，包括调节具有至少一种所述液晶物质的成膜组合物的相延迟值和遍布所述纳米域吸收的液晶物质的重量百分比。

24.前述权利要求中任一项的方法，其中施加所述成膜组合物包括：设置多层所述成膜组合物，其中基本上遍布纳米域吸收的所述液晶物质在所述多个层的每个中是不同的，和/或基本上遍布纳米域吸收的所述液晶物质具有吸收有液晶物质的纳米域的交联的聚合物域重量百分比，该重量百分比在所述的两个或者更多个层的每个中是不同的。

25.前述权利要求中任一项的方法，包括使液晶显示器的像素的折射率值与所述成膜组合物的折射率相匹配。

26.前述权利要求中任一项的方法，包括使液晶显示器的像素的相位补偿需要与所述相位补偿膜的相位补偿能力相匹配。

27.前述权利要求中任一项的方法，包括从用于液晶显示器单元的交联的聚合物域形成预定的折射率椭球，所述折射率椭球选自正A-板，负A-板，正C-板，负C-板，正斜型，负斜型，双轴X-Y光轴，双轴负X-Z光轴，和双轴正Y-Z光轴。

28.前述权利要求中任一项的方法，其中所述交联的聚合物域由选自以下的单体形成：甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸丁酯，苯乙烯及其组合。

29.由前述权利要求中任一项的方法制备的膜。