CN111655801B - 涂覆组合物 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及涂覆组合物、使用其的用于制造基底的方法、和光学装置。本申请可以提供通过使用其中纳米颗粒和间隔物分散在配向膜中的单层以减少工艺和成本的用于制造具有优异性能的基底的方法,以及通过这样的方法制造的光学装置,所述基底为在其表面上固定有间隔物的基底。
Description
技术领域
本申请涉及涂覆组合物、用于使用其制造基底的方法、和光学装置。
本申请要求基于在2018年1月30日提交的韩国专利申请第10-2018-0011163号的优先权权益,其公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
已知能够通过在基底之间设置光调制层来调节透光率或颜色等的光学装置。例如,在专利文献1(欧洲专利公开第0022311号)中已经公开了应用液晶主体和二色性染料客体的混合物的所谓的GH单元(guest host cell,宾主单元)。
这样的光学装置一般包括彼此相对设置的两层基底和存在于基底之间的光调制层,并且也包括用于保持基底之间的间隙的间隔物。
间隔物典型地包括所谓的柱状间隔物和球形间隔物,并且在使用球形间隔物的情况下,也已知其中球形间隔物被固定在配向膜中的结构。这样的间隔物也被称为所谓的固定间隔物。当光学装置使用柔性基底制造时,这样的结构特别有用,因为可以保持均匀的单元间隙,而不会引起当基底弯曲时球形间隔物移动或聚集的现象。
因此,间隔物的适当分散不仅对于保持均匀的单元间隙是必需的,而且还可以抑制雾度的产生。
发明内容
技术问题
本申请涉及涂覆组合物、用于使用其制造基底的方法、和光学装置。本申请的目的是提供涂覆组合物,所述涂覆组合物能够通过简单且低成本的方法制造其中固定在配向膜中的间隔物均匀地分散在其表面上的无雾度基底;用于使用所述涂覆组合物制造基底的方法;以及光学装置。
技术方案
本申请涉及涂覆组合物。本申请的示例性涂覆组合物包含用于形成配向膜的物质、间隔物和纳米颗粒,其中间隔物的密度可以小于纳米颗粒的密度,以及纳米颗粒的密度可以在1.5g/cm3至10g/cm3的范围内。
本申请涉及用于制造基底的方法。本申请的示例性的用于制造基底的方法包括使用涂覆组合物在基础层上形成配向膜的过程,其中涂覆组合物可以包含用于形成配向膜的物质、间隔物和纳米颗粒,间隔物的密度可以小于纳米颗粒的密度,以及纳米颗粒的密度可以在1.5g/cm3至10g/cm3的范围内。
本申请涉及光学装置。本申请的示例性光学装置为这样的光学装置,其包括第一基底;设置成与第一基底相对的第二基底;以及存在于第一基底与第二基底之间的光调制材料,其中在第一基底的面对第二基底的表面和/或第二基底的面对第一基底的表面上可以形成有配向膜,配向膜可以包含用于形成配向膜的物质、间隔物和纳米颗粒,间隔物的密度可以小于纳米颗粒的密度,以及纳米颗粒的密度可以在1.5g/cm3至10g/cm3的范围内。
有益效果
本申请可以提供通过使用其中纳米颗粒和间隔物分散在配向膜中的单层以减少工艺和成本的用于制造具有优异性能的基底的方法以及通过这样的方法制造的光学装置,该基底为在其表面上固定有间隔物的基底。
附图说明
图1至图3是通过用光学显微镜观察本申请的实施例1、比较例1和比较例2而获得的图像。
具体实施方式
本申请涉及涂覆组合物。本申请的示例性涂覆组合物可以包含用于形成配向膜的物质、间隔物和纳米颗粒。
在本申请中,在基础层上形成配向膜以控制液晶化合物的配向状态。本申请中使用的配向膜的种类没有特别限制,并且可以使用已知的配向膜。例如,可以应用所有已知的这样的配向膜,其满足合适的涂覆特性、在溶剂中的溶解性、耐热性、耐化学性、对取向处理(例如摩擦)的耐久性等,必要时表现出适当的倾斜特性等,并且通过杂质管理满足物理特性例如适当的电压保持率(voltage holding ratio,VHR)和高对比度。配向膜可以为例如垂直配向膜或水平配向膜。作为垂直配向膜或水平配向膜,可以没有任何特别限制地选择和使用相对于相邻液晶层的液晶化合物具有垂直取向能力或水平取向能力的配向膜。作为这样的配向膜,例如,可以使用接触型配向膜例如摩擦配向膜、或已知通过包含光配向膜化合物而能够通过非接触法例如照射线性偏振光来表现出取向特性的配向膜。
配向膜可以通过将例如通过将用于形成配向膜的物质分散、稀释和/或溶解在合适的溶剂中而制备的配向膜形成材料应用作包含用于形成配向膜的物质的配向膜形成材料来制造。
用于形成配向膜的物质可以为用于形成摩擦配向膜的物质或用于形成光配向膜的物质。在用于形成配向膜的物质的种类中,可以使用已知能够通过适当的处理对液晶表现出取向能力例如垂直取向能力或水平取向能力的任何种类的材料。
用于形成配向膜的物质可以包含选自以下中的一种或更多种:已知表现出取向能力的材料,例如聚酰亚胺化合物、聚(乙烯醇)化合物、聚(酰胺酸)化合物、聚苯乙烯化合物、聚酰胺化合物和聚氧乙烯化合物;或者已知能够通过光照射表现出取向能力的材料,例如聚酰亚胺化合物、聚酰胺酸化合物、聚降冰片烯化合物、苯基马来酰亚胺共聚物化合物、聚乙烯基肉桂酸酯化合物、聚偶氮苯化合物、聚乙烯酰亚胺化合物、聚乙烯醇化合物、聚酰胺化合物、聚乙烯化合物、聚苯乙烯化合物、聚亚苯基邻苯二甲酰胺化合物、聚酯化合物、CMPI(chloromethylated polyimide,氯甲基化聚酰亚胺)化合物、PVCI(polyvinylcinnamate,聚乙烯基肉桂酸酯)化合物和聚甲基丙烯酸甲酯化合物,但不限于此。
涂覆组合物中用于形成配向膜的物质的比例可以为0.1重量%至10重量%。在另一个实例中,所述比例也可以为约0.3重量%或更大、约0.5重量%或更大、约0.7重量%或更大、约0.9重量%或更大、约1.1重量%或更大、或者约1.3重量%或更大,或者可以为约9重量%或更小、约8重量%或更小、约7重量%或更小、约6重量%或更小、约5重量%或更小、约4重量%或更小、约3重量%或更小、或者约2重量%或更小左右。如果用于形成配向膜的物质的比例小于上述范围,则配向膜被涂覆得太薄,使得难以固定间隔物和纳米颗粒,而如果所述比例超过上述范围,则配向膜的厚度变厚,使得在制造光学装置时由于单元间隙保持以及在间隔物周围产生拖尾(tail)而出现诸如漏光的问题。
配向膜形成材料可以通过将这样的用于形成配向膜的物质稀释、分散和/或溶解在溶剂中来制备。此时,基本上,可应用的溶剂没有特别限制。例如,作为溶剂,可以应用选自以下的任一者:具有3至12个碳原子或3至8个碳原子的环烷烃,例如环己烷、DMSO(二甲基亚砜)、THF(四氢呋喃)、DMF(二甲基甲酰胺)、NMP(N-甲基-吡咯烷酮)、氯仿(CHCl3);酮溶剂,例如γ-丁内酯或环戊酮;醇,例如2-丁氧基乙醇;或者二醇,例如乙二醇;或者选自前述中的两者或更多者的混合溶剂。
在一个实例中,为了形成合适的配向膜,可以将配向膜形成材料的粘度控制在预定范围内。
例如,配向膜形成材料的粘度可以在约5cP至25cP的范围内。粘度可以为例如约20cP或更小、18cP或更小、16cP或更小、14cP或更小、或者13cP或更小。通过应用其中间隔物与具有这样的粘度的配向膜形成材料混合的涂覆组合物,可以有效地在基础层上形成以均匀分散的状态固定有间隔物的配向膜。
在本申请中提及的物理特性中,当测量温度影响物理特性时,除非另外说明,否则相关物理特性可以为在室温下测量的物理特性。术语常温是未经加热或冷却的自然温度,其可以为例如在约10℃至30℃的范围内的任何温度,为约23℃或约25℃左右。
此外,在本申请中提及的物理特性中,当测量压力影响物理特性时,除非另有说明,否则相关物理特性可以为在常压下测量的物理特性。术语常压为自然压力,其通常为约一个大气压的压力,例如大气压。
在本申请中提及的平均直径为通过激光衍射法的颗粒尺寸分布测量中的体积平均值D50(即,当累积体积变为50%时的粒径或中值直径),其可以意指表示使用颗粒尺寸分析仪测量的值。
在本申请中,涂覆组合物包含间隔物以及用于形成配向膜的物质。此时,应用的间隔物的种类没有特别限制。在一个实例中,作为间隔物,可以使用已知的球形间隔物或柱状间隔物。作为间隔物,例如,可以考虑期望的单元间隙来使用具有合适尺寸的间隔物,而对其尺寸没有任何特别限制。在一个实例中,球形间隔物的D50粒径或柱状间隔物的高度可以为约1μm或更大。在另一个实例中,粒径或高度可以为约2μm或更大、约3μm或更大、约4μm或更大、约5μm或更大、6μm或更大、7μm或更大、8μm或更大、9μm或更大、10μm或更大、11μm或更大、12μm或更大、13μm或更大、14μm或更大、或者14.5μm或更大,并且可以为30μm或更小、29μm或更小、28μm或更小、27μm或更小、26μm或更小、25μm或更小、24μm或更小、23μm或更小、22μm或更小、21μm或更小、20μm或更小、19μm或更小、18μm或更小、17μm或更小、16μm或更小、16.5μm或更小、15μm或更小、14μm或更小、13μm或更小、或者12.5μm或更小。
间隔物的密度可以在1g/cm3至5g/cm3的范围内,并且具体地,其可以在1g/cm3至4g/cm3、1g/cm3至3.5g/cm3、1g/cm3至3g/cm3、1g/cm3至2.5g/cm3、1g/cm3至2g/cm3、或者1g/cm3至1.5g/cm3左右的范围内,但不限于此。
纳米颗粒的密度(B)与间隔物的密度(A)的比率(B/A)可以在1至10的范围内。在另一个实例中,比率(B/A)可以为约1.2或更大、1.4或更大、1.5或更大、1.6或更大、或者1.8或更大,或者可以为9或更小、8或更小、7或更小、6或更小、5或更小、4或更小、或者3或更小,但不限于此。
涂覆组合物中间隔物的比例没有特别限制,相对于100重量份的用于形成配向膜的物质,其可以例如以0.5重量份至10000重量份的比例包含在内。在另一个实例中,比例可以为约1重量份或更大、1.5重量份或更大、2重量份或更大、2.5重量份或更大、3重量份或更大、3.5重量份或更大、4重量份或更大、4.5重量份或更大、5重量份或更大、5.5重量份或更大、6重量份或更大、6.5重量份或更大、7重量份或更大、7.5重量份或更大、8重量份或更大、8.5重量份或更大、9重量份或更大、9.5重量份或更大、10重量份或更大、11重量份或更大、或者12重量份或更大,或者可以为约9000重量份或更小、8000重量份或更小、7000重量份或更小、6000重量份或更小、5000重量份或更小、4000重量份或更小、3000重量份或更小、2000重量份或更小、1000重量份或更小、900重量份或更小、800重量份或更小、700重量份或更小、600重量份或更小、500重量份或更小、400重量份或更小、300重量份或更小、200重量份或更小、100重量份或更小、90重量份或更小、80重量份或更小、70重量份或更小、60重量份或更小、50重量份或更小、45重量份或更小、40重量份或更小、35重量份或更小、30重量份或更小、25重量份或更小、20重量份或更小、或者15重量份或更小,但不限于此。可以考虑到期望的分散性等来适当地控制这样的比例。
在本申请中,涂覆组合物可以包含纳米颗粒,其中纳米颗粒的密度可以大于间隔物的密度。当纳米颗粒的密度小于间隔物的密度时,存在难以在基础层附近形成凹凸并且其不会良好地分散的缺点。然而,当纳米颗粒的密度大于间隔物的密度时,纳米颗粒堆叠在基础层附近,使得易于形成凹凸。
纳米颗粒可以为球形颗粒或满足以下方程式1的颗粒,但不限于此。
[方程式1]
LA<3×SA
在以上方程式1中,LA为纳米颗粒的长轴的长度,以及SA为纳米颗粒的短轴的长度。
长轴和短轴的长度使用经涂覆的基材的电子显微镜截面图像(SEM截面图像)测量。
纳米颗粒的D50粒径可以为1μm或更小,并且具体地,可以为10nm至1000nm,但不限于此。在另一个实例中,纳米颗粒的D50粒径可以为10nm或更大、20nm或更大、30nm或更大、40nm或更大、50nm或更大、60nm或更大、70nm或更大、80nm或更大、或者90nm或更大左右,或者可以为900nm或更小、800nm或更小、700nm或更小、600nm或更小、500nm或更小、400nm或更小、300nm或更小、或者200nm或更小左右。在纳米颗粒在以上范围内的情况下,易于使纳米颗粒分散。
纳米颗粒的密度可以在1.5g/cm3至10g/cm3的范围内。在另一个实例中,密度可以为1.5g/cm3至9g/cm3、1.5g/cm3至8g/cm3、1.5g/cm3至7g/cm3、1.5g/cm3至6g/cm3、1.5g/cm3至5.5g/cm3、1.5g/cm3至5g/cm3、1.5g/cm3至4.5g/cm3、1.5g/cm3至4g/cm3、1.5g/cm3至3.5g/cm3、或1.5g/cm3至3g/cm3或2g/cm3至3g/cm3左右,但不限于此。一般的PMMA系列间隔物的密度为1.5g/cm3或更小,但是为了在涂覆配向膜之后干燥时使纳米颗粒先于间隔物沉淀来形成凹凸,纳米颗粒的密度应为1.5g/cm3或更大,通常,分散并使用的无机纳米颗粒的密度为10g/cm3或更小。
相对于100重量份的用于形成配向膜的物质,纳米颗粒的比例可以以0.01重量份至10000重量份的比例包含在内。在另一个实例中,比例可以为约0.05重量份或更大、约0.1重量份或更大、约0.5重量份或更大、或者约1重量份或更大,或者可以为约9000重量份或更小、8000重量份或更小、7000重量份或更小、6000重量份或更小、5000重量份或更小、4000重量份或更小、3000重量份或更小、2000重量份或更小、1000重量份或更小、900重量份或更小、800重量份或更小、700重量份或更小、600重量份或更小、500重量份或更小、400重量份或更小、300重量份或更小、200重量份或更小、100重量份或更小、90重量份或更小、80重量份或更小、70重量份或更小、60重量份或更小、50重量份或更小、45重量份或更小、40重量份或更小、35重量份或更小、30重量份或更小、25重量份或更小、20重量份或更小、15重量份或更小、10重量份或更小、8重量份或更小、6重量份或更小、4重量份或更小、或者2重量份或更小左右,但不限于此。如果纳米颗粒的比例低于上述范围,则纳米颗粒无法分散,而如果比例高于上述范围,则存在通过增加雾度而降低透射率的缺点。
纳米颗粒的种类可以为选自以下的一种或更多种:二氧化硅(silica)(二氧化硅(silicon dioxide))、氧化铝、二氧化钛、氧化锌、氧化铪、氧化锆、氧化锡、氧化铈、氧化镁、氧化镍、氧化钙和氧化钇,并且可以为例如二氧化硅,但不限于此。
本申请涉及用于制造基底的方法,并且在一个实例中,其涉及用于通过应用上述涂覆组合物制造基底的方法。将省略与上述涂覆组合物中描述的那些重叠的内容。
制造方法可以包括使用上述涂覆组合物在基础层上形成配向膜的过程。在这样的过程中,其可以例如通过使用包含用于形成配向膜的物质的配向膜形成材料来形成。
在本申请中,作为基础层,可以没有特别限制地应用在已知光学装置例如LCD(液晶显示器)的配置中的用作基底的任何基础层。例如,基础层可以为无机基础层或有机基础层。作为无机基础层,可以例示玻璃基础层等,并且作为有机基础层,可以例示各种塑料膜等。塑料膜可以例示为TAC(三乙酰纤维素)膜;COP(环烯烃共聚物)膜,例如降冰片烯衍生物;丙烯酸类膜,例如PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯));PC(聚碳酸酯)膜;聚烯烃膜,例如PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯);PVA(聚乙烯醇)膜;DAC(二乙酰纤维素)膜;Pac(聚丙烯酸酯)膜;PES(聚醚砜)膜;PEEK(聚醚醚酮)膜;PPS(聚苯砜)膜;PEI(聚醚酰亚胺)膜;PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)膜;PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜;PI(聚酰亚胺)膜;PSF(聚砜)膜;或者PAR(聚芳酯)膜;等等,但不限于此。
当使用有机基础层例如塑料膜作为基础层时,本申请的制造方法可以是特别有用的。当出现点涂污点等时,已知通过在高温下对具有污点的装置等进行处理来去除污点的方法,例如通过在液晶化合物的Tni或更高的温度下对其进行处理来去除污点的方法,所述液晶化合物是光调制材料的一个实例。然而,当应用有机基础层作为基底时,有机基础层的耐热性降低,并因此难以在高温下进行热处理过程。然而,通过本说明书中描述的方法,即使没有如上所述的高温处理,也可以防止点涂污点的出现,使得即使在应用有机基础层时,也可以形成具有优异的物理特性的配向膜。
在本申请中,基础层的厚度没有特别限制,并且可以根据应用来选择适当的范围。
在本申请的制造方法中,配向膜也可以直接形成在基础层上,或者在基础层上存在另外的层或配置的状态下,其也可以形成在另外的层或配置上。
在此,另外的层或配置的实例没有特别限制,并且包括光学装置的驱动和构造所需的所有已知的层和配置。这样的层或配置的实例包括电极层或间隔物。
在本申请中,使用这样的配向膜形成材料形成配向膜,并且在这种情况下,形成方法没有特别限制。例如,形成配向膜的过程可以包括在基础层上形成配向膜形成材料(涂覆组合物)的层的过程和在形成的层上进行已知的处理例如取向处理的过程。
取向处理可以以已知的方式进行。例如,在摩擦配向膜的情况下可以进行适当的摩擦处理,或者在光配向膜的情况下可以通过适当的光照射处理来进行取向处理。进行各处理的具体方式没有特别限制,例如,可以通过使用摩擦布例如棉、人造丝或尼龙的方法施加摩擦过程,以及可以通过用合适的线性偏振光照射的方法施加光照射过程,等等。
此外,当通过涂覆等形成配向膜形成材料的层并且到煅烧的时间对于各基底不是恒定的时或者当在涂覆之后不立即进行煅烧时,也可以进行预处理过程例如热处理和/或干燥过程。例如,诸如热处理和/或干燥的过程可以使用合适的干燥器、烘箱、热板等进行。
在此,当进行热处理和/或干燥过程时,处理温度或时间没有特别限制,可以适当地调整。例如,该过程可以在以下温度下进行:约50℃或更高、约60℃或更高、约70℃或更高、约80℃或更高、约90℃或更高、约100℃或更高、约110℃或更高、或者约120℃或更高。此外,温度可以为约300℃或更低、约280℃或更低、约260℃或更低、约240℃或更低、约230℃或更低、约220℃或更低、约210℃或更低、约200℃或更低、约180℃或更低、或者约160℃或更低左右。
也可以考虑配向膜形成材料的状态、温度等来选择过程的处理温度,例如,可以在约1分钟至2小时的范围内选择适当的时间。
在本说明书中提及的物理特性中,当测量温度影响结果时,除非另有具体提及,否则物理特性为在室温下测量的物理特性。术语室温是未经加热和冷却的自然温度,其可以为例如在约10℃至30℃范围内的任何温度,或者可以为约23℃或约25℃左右的温度。在本说明书中提及的物理特性中,当测量压力影响结果时,除非另有具体提及,否则物理特性为在常压下测量的物理特性。术语常压为压力没有特别被升高或降低的自然压力,其通常意指约一个大气压左右的压力,例如大气压。
本申请还涉及用于制造光学装置的方法。本申请的示例性的用于制造光学装置的方法可以通过如上所述的涂覆组合物和/或用于制造基底的方法来应用。
本申请的示例性的用于制造光学装置的方法可以包括以下过程:在第一基底和设置成与第一基底相对的第二基底中,在第一基底的面对第二基底的表面和/或第二基底的面对第一基底的表面上形成涂覆组合物的层;以及使该层配向。涂覆组合物可以包含用于形成配向膜的物质、间隔物和纳米颗粒,其中间隔物的密度可以小于纳米颗粒的密度,以及纳米颗粒的密度可以在1.5g/cm3至10g/cm3的范围内。
本申请的制造方法还可以包括以下步骤:将包含液晶化合物的光调制材料点涂在由此形成的配向膜上,以及对呈设置成与具有点涂有光调制材料的配向膜的基础层相对的状态的相对基底进行压制,使得点涂的光调制材料填充基础层与相对基底之间的间隙。
该过程可以例如根据一般点涂过程的进行方法来进行,并且具体的进行方法没有特别限制。
此外,施加的液晶化合物的材料等没有特别限制,并且根据需要选择公知的合适材料。
另外,设置成与基础层相对的相对基底的种类没有特别限制,并且可以应用已知的基底。例如,该基底也可以包括基础层和形成在其一侧上的配向膜,并且必要时可以包括其他配置例如电极层。形成在相对基底的基础层上形成的配向膜的方法没有特别限制,可以遵循已知的方法。在一个实例中,在相对基底的基础层上形成配向膜的方法可以遵循如上所述的配向膜形成方法。
对该过程中的基础层与相对基底之间的间隙即所谓的单元间隙没有特别限制。然而,在一个实例中,间隙可以为约1μm或更大。在另一个实例中,间隙可以为4μm或更大、约5μm或更大、约6μm或更大、约7μm或更大、或者约8μm或更大,并且上限可以为约20μm、约18μm、约16μm、约14μm、约12μm、或约10μm左右。通常,当单元间隙小时,例如,当单元间隙小于约4μm时,即使在施加点涂过程的情况下,点涂污点问题也不会很突出,但是当单元间隙变大时,该问题突出。然而,在一些情况下,根据需要,光学装置需要高的单元间隙,其中通过应用本申请的方法,即使在制造具有高的单元间隙的装置时,也可以使点涂污点最少化或者抑制点涂污点。
本申请还涉及光学装置,例如通过所述涂覆组合物和所述制造方法制造的光学装置。将省略与如上所述的涂覆组合物和光学装置中所述的那些重叠的内容。
在术语光学装置的范畴中,可以包括形成为能够在两个或更多个不同的光学状态(例如,高透射率和低透射率状态,高透射率、中透射率和低透射率状态,或者实现不同颜色的状态)之间切换的所有种类的装置。
这样的光学装置可以包括第一基底;设置成与第一基底相对的第二基底;以及存在于第一基底与第二基底之间的光调制材料。在此,第一基底和第二基底中的至少一个基底可以以上述方式形成。例如,在第一基底的面对第二基底的表面或第二基底的面对第一基底的表面上形成有配向膜,其中配向膜可以包含用于形成配向膜的物质、间隔物和纳米颗粒,间隔物的密度可以小于纳米颗粒的密度,以及纳米颗粒的密度可以在1.5g/cm3至10g/cm3的范围内。
在一个实例中,可以在第一基底和第二基底中的任一基底的一个表面上形成有由如上所述的包含用于形成配向膜的物质、间隔物和纳米颗粒的涂覆组合物形成的配向膜。可以在另一基底上形成有由包含用于形成配向膜的物质的不包含间隔物和纳米颗粒的配向膜形成材料形成的配向膜。
如果需要,光调制材料还可以包含二色性染料。例如,二色性染料可以分为两种类型,其作为吸收特定方向上的光比其他方向上更多的分子可以意指正二色性染料或p型染料,这是吸收分子的长轴方向上的偏振光的染料;和负二色性染料或n型染料,这是吸收垂直方向上的光的染料。通常,这样的染料可以具有在引起最大吸收的波长周围的窄区域中的吸收光谱。此外,宾主LCD中使用的染料可以通过化学和光学稳定性、颜色和吸收光谱宽度、二色性比、色阶度、在主体中的溶解度、非离子度、消光系数和纯度以及诸如比电阻的特性来评估。在下文中,除非另外说明,否则二色性染料被认为是正染料。
在本说明书中,术语“染料”可以意指能够强烈吸收和/或改变可见光区域内的至少一些或整个范围(例如400nm至700nm的波长范围)内的光的材料,以及术语“二色性染料”可以意指能够二色性地吸收可见光区域的至少一些或整个范围内的光的材料。
作为二色性染料,例如,可以选择和使用已知具有可以根据液晶的配向状态而配向的特性的已知染料。作为二色性染料,例如,可以使用黑色染料。这样的染料已知为例如偶氮染料或蒽醌染料,但不限于此。
可以考虑本申请的目的来适当地选择二色性染料的二色性比。例如,二色性染料的二色性比可以为5或更大至20或更小。在本说明书中,术语“二色性比”可以例如在p型染料的情况下,意指通过将平行于染料的长轴方向的偏振光的吸收除以平行于与长轴方向垂直的方向的偏振光的吸收而获得的值。各向异性染料可以在可见光区域的波长范围内的至少一些波长或任何波长处,例如在约380nm至700nm或约400nm至700nm的波长范围内具有二色性比。
当光调制材料包含液晶化合物和二色性染料二者时,光调制材料可以用作宾主型光调制材料。即,由于二色性染料根据液晶化合物的排列而排列在一起,因此宾主型光调制材料可以通过吸收平行于染料的配向方向的光并透射垂直光而表现出各向异性光吸收效果。此外,可以考虑到本申请的目的来适当地选择光调制材料中的各向异性染料的含量。例如,光调制材料中的各向异性染料的含量可以为0.1重量%或更大至10重量%或更小。
此外,光学装置的单元间隙,即第一基底与第二基底之间的间隙没有特别限制。然而,在一个实例中,间隙可以为约1μm或更大。在另一个实例中,间隙可以为约4μm或更大、约5μm或更大、约6μm或更大、约7μm或更大、或者约8μm或更大,并且上限可以为约20μm、约18μm、约16μm、约14μm、约12μm或约10μm左右。
在下文中,将通过根据本申请的实施例和不符合本申请的比较例来详细地描述本申请,但本申请的范围不受以下实施例限制。
实施例1
第一基底的制造
使用厚度为100μm的PC(聚碳酸酯)膜制造第一基底,其中在一个表面上形成有ITO(氧化铟锡)电极层。作为涂覆组合物,使用通过如下制备的涂覆组合物(配向膜形成材料):将平均直径(D50直径)为约100nm左右且密度为约2.7g/cm3左右的球形二氧化硅(SiO2)纳米颗粒、平均直径(D50)为约12μm左右且密度为约1.29g/cm3左右的球形间隔物、和聚酰亚胺系列用于形成配向膜的物质(Nissan,SE-7492)以约2:20:150(纳米颗粒:球形间隔物:用于形成配向膜的物质)的重量比混合,并将混合物以约1.5重量%的浓度分散在N-甲基-2-吡咯烷酮、丁基溶纤剂和二丙二醇单甲醚(DPM)的混合溶剂中。通过棒涂法(Meyer棒涂)涂覆配向膜形成材料,使得配向膜的最终厚度为约200nm左右。随后,通过将基底保持在约130℃的烘箱中约20分钟来进行烘烤和酰亚胺化过程。然后,摩擦经烘烤和酰亚胺化的层以形成配向膜。
第二基底的制造
以与第一基底相同的方式通过形成配向膜使得配向膜的最终厚度为约250nm左右来制造第二基底,不同之处在于使用通过将聚酰亚胺系列用于形成配向膜的物质(Nissan,SE-7492)以约2.0重量%的浓度分散在作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮、丁基溶纤剂和二丙二醇单甲醚(DPM)的混合溶剂中而制备的配向膜形成材料。
光学装置的制造
在第一基底的端部上涂覆通常应用于制造液晶单元的密封剂并在第二基底上点涂光调制材料(来自Merck的MAT-16-969液晶(ne:1.5463,no:1.4757,ε||:7.4,3.2,TNI:85℃,Δn:0.0706,Δε:4.2)和各向异性染料(BASF,X12)的混合物)之后,将第一基底与第二基底粘合在一起,使得点涂的光调制材料均匀地分布在两个基底之间,从而制造光学装置。
在该过程中,上基底与下基底之间的单元间隙保持为约12μm左右。
比较例1
以与实施例1中相同的方式分别制造第一基底、第二基底、和光学装置,不同之处在于在制造第一基底时使用平均直径(D50直径)为约100nm左右且密度为约1.2g/cm3左右的二氧化硅(SiO2)纳米颗粒作为涂覆组合物的纳米颗粒。
比较例2
以与实施例1中相同的方式分别制造第一基底、第二基底、和光学装置,不同之处在于在制造第一基底时在涂覆组合物中不使用纳米颗粒。
测试例
确定在各实施例和比较例中制造的基底或光学装置中的间隔物和纳米颗粒的分散度,并使用光学显微镜观察分散度。
图1至图3分别为检查实施例1以及比较例1和2的间隔物和纳米颗粒的分散度的结果。
在图1的实施例1的情况下,可以确定,间隔物和纳米颗粒均匀地分散在整个基底中而没有任何聚集现象,但是在图2和3的比较例1和2的情况下,可以确定与实施例1不同,发生了聚集现象。
Claims (12)
1.一种光学装置,包括:第一基底;设置成与所述第一基底相对的第二基底;以及存在于所述第一基底与所述第二基底之间的光调制材料,
其中在所述第一基底的面对所述第二基底的表面上形成有第一配向膜,并且在所述第二基底的面对所述第一基底的表面上形成有第二配向膜,
其中所述第一配向膜由涂覆组合物形成,所述涂覆组合物包含用于形成配向膜的物质、间隔物和纳米颗粒,
其中所述间隔物的密度小于所述纳米颗粒的密度,所述纳米颗粒堆叠在所述第一基底附近而形成凹凸,以及
所述纳米颗粒的密度在1.5g/cm3至10g/cm3的范围内,
其中所述纳米颗粒的种类为选自以下的一种或更多种:二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锌、氧化铪、氧化锆、氧化锡、氧化铈、氧化镁、氧化镍、氧化钙和氧化钇,
其中所述第二配向膜由包含所述用于形成配向膜的物质但不包含所述间隔物和所述纳米颗粒的配向膜形成材料形成。
2.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述用于形成配向膜的物质为用于形成摩擦配向膜的物质或用于形成光配向膜的物质。
3.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述用于形成配向膜的物质包含选自以下中的一种或更多种:聚酰亚胺化合物、聚乙烯醇化合物、聚酰胺酸化合物、聚苯乙烯化合物、聚酰胺化合物、聚氧乙烯化合物、聚降冰片烯化合物、苯基马来酰亚胺共聚物化合物、聚乙烯基肉桂酸酯化合物、聚偶氮苯化合物、聚乙烯酰亚胺化合物、聚乙烯化合物、聚亚苯基邻苯二甲酰胺化合物、聚酯化合物、氯甲基化聚酰亚胺化合物和聚甲基丙烯酸甲酯化合物。
4.根据权利要求1所述的光学装置,其中基于所述涂覆组合物,所述用于形成配向膜的物质的量为0.1重量%至10重量%。
5.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述间隔物的D50粒径为1μm或更大。
6.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述间隔物的密度在1g/cm3至5g/cm3的范围内。
7.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述纳米颗粒的密度B与所述间隔物的密度A的比率B/A在1.5至10的范围内。
8.根据权利要求1所述的光学装置,其中相对于100重量份的所述用于形成配向膜的物质,所述间隔物以0.5重量份至10000重量份的比例包含在内。
9.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述纳米颗粒的D50粒径为1μm或更小。
10.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述纳米颗粒为球形颗粒或满足以下方程式1的颗粒:
[方程式1]
LA<3×SA
其中,LA为所述纳米颗粒的长轴的长度,以及SA为所述纳米颗粒的短轴的长度。
11.根据权利要求1所述的光学装置,其中相对于100重量份的所述用于形成配向膜的物质,所述纳米颗粒以0.01重量份至10000重量份的比例包含在内。
12.根据权利要求1所述的光学装置,其中所述光调制材料还包含二色性染料。
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