CN113406827A - 可光配向的物体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备可光配向物体的方法。本发明进一步提供用于制备可光配向物体的组合物以及使用它们的可光配向物体与器件的各种实施方案。

Description

可光配向的物体
技术领域
本申请是中国专利申请201480045906.3的分案申请。本发明涉及具有光配向性能的物体以及其制备方法。
背景技术
近来，光配向已经成功地被引进到如下的大规模生产中：液晶显示器(LCD)以及用于各种应用的各向异性光学薄膜,比如3D-转换薄膜、又名薄膜图案化延迟器，其用于被动的3D电视以及监视器。在以上各个应用中，薄的光配向层用于使液晶配向。如果液晶板内部使用光配向层以使可开关控制液晶配向，则由于与施加电场相互作用而开关，该液晶材料必须每次都重新配向，因此该光配向层在显示期间必须保持配向性能。在光学薄膜各向异性的情况下，该液晶在经光配向层配向之后使该液晶交联。例如,具体的实施方案公开在美国专利US 6 717 644中。在光学薄膜各向异性的情况下，该液晶在经光配向层配向之后使该液晶交联。
与经过刷表面的液晶常规配向相比,该光配向技术具有许多优势，比如高重现性、配向图案化以及适用于卷对卷制备。另外,由于在光配向层中产生配向的光可以随表面调整而调整,光配向可以应用在诸如透镜之类的曲面上,对于大部分其它的配向方法而言，则不是这种情况。在光配向技术的目前工艺水平中，将光配向材料的薄层施加到诸如玻璃片或者塑料箔之类的基材。由于配向信息经过配向层的表面转送，它的厚度是次要的以及元件制造厂商选择较小的厚度以降低材料成本。在目前工艺水平中光配向层的典型厚度是约100nm或者更小。这尤其用于LCD配向层应用的情况，其中较厚层的缺点在于它们导致用于开关该LCD的有效阈电压的增大。
只要该基材是扁平的或者略微曲面的，就存在可用于均匀施加该光配向层的不同标准涂布技术。然而,如果光配向层必须涂布至包含较小结构，例如微观结构，例如诸如微透镜或者微棱柱、或者诸如矩形结构之类显示形状不连续改变的结构的基材，则薄均匀层的涂布是更复杂的以及取决于具体应用，甚至可能是无法实现的。
目前光配向技术工艺水平另外的不足在于用作需要配向材料的载体的基材、比如液晶，首先需要涂布薄光配向层，这增加成本以及制备时间以及使产率降低。
发明内容
本发明目标是提供解决方案，其克服光配向技术目前工艺水平的上述缺点。
本发明包括可光配向物体的制备方法。本发明还提供制备可光配向物体的组合物。此外，本发明提供可光配向物体以及包括上述物体的器件的各种实施方案。
在根据本发明所述方法中，从包含可光配向材料的原料组合物制备物体。本发明方法与目前光配向技术工艺水平不同之处在于该物体本身是可光配向的以及不需要薄光配向层的额外沉积。这样的好处在于涂布步骤减少，这使产率增加。
因此，本发明制备可光配向物体方法包括如下步骤：
-提供原料组合物，其包含可光配向材料
-由该原料组合物产生物体。
该原料组合物组成可以是单独的该可光配向材料或者它可以包含另外的物质。优选,该原料组合物包含至少一种可光配向材料和至少一种另外的物质,其中选择该原料使得在从该组合物所制备的物体中可以存在相分离,以致在该物体至少一个表面处至少一类可光配向材料的浓度比在物体本体中要高。
本申请所指物体可以具有任何形式或者形状。例如,该物体可以是具有复杂表面的物体。在优选实施方案中，该物体是韧性薄片。在另一优选的实施方案中，该物体包含地貌表面结构(topographical surface structures)，比如类似微透镜或者微棱柱的微观结构、或者诸如矩形结构之类的显示出突变形状的结构。
该物体通过任何合适的方法产生，如可以是挤出、浇铸、模塑、2D-或者3D-印刷或者涂布。
本申请还涉及如下实施方案：
1.制备可光配向物体的方法，包括如下步骤：
-提供包含可光配向材料的原料组合物，
-由该原料组合物产生物体(11，22，24，35，44，45，53)。
2.根据实施方案1所述的方法，其中该原料组合物包含可光配向材料以及另外的物质，该物质不包含可光配向组成部分。
3.根据实施方案2所述的方法，其中该组合物中该可光配向材料的总量按重量百分比计算少于50％。
4.根据实施方案2或者3中任一项所述的方法，其中该可光配向材料以及另外的物质是相分离的。
5.根据实施方案1-4中任一项所述的方法，其中该可光配向材料包含氟化组成部分。
6.根据前述实施方案任一项所述的方法，其中物体(53)产生在载体(51)上以及在随后的步骤中将该物体从该载体除去。
7.根据前述实施方案任一项所述的方法，其中物体(53)产生在载体(51)上，其具有地貌表面结构。
8.根据前述实施方案任一项所述的方法，其中物体(53)产生在移动的载体上。
9.根据前述实施方案任一项所述的方法，其中将包含可光配向材料的原料组合物(52)浇注至提供表面结构(51)的模具(50)以及在后面的步骤中将由包含可光配向材料的该组合物产生的该物体(53)从该模具除去。
10.根据前述实施方案任一项所述的方法，其中在该物体(45)制备的期间或之后,通过用压印工具(40)压印在可光配向物体(45)之中产生表面结构(46，47)。
11.根据前述实施方案任一项所述的方法，其中该可光配向物体随后被暴露于配向光。
12.根据实施方案11所述的方法，其中将从属材料(14，23，56)施加在该光配向物体(11，22，24，53)的至少一部分之上。
13.根据实施方案12所述的方法，其中该从属材料(14，23，56)是LCP材料。
14.根据实施方案1-10任一项制备的可光配向物体(11，22，24，35，44，45，53)。
15.可光配向物体(11，22，24，35，44，45，53)，其厚度大于2μm。
16.根据实施方案14或者15任一项所述的可光配向物体，其为自立薄膜形式(11，53)。
17.根据实施方案14-16中任一项所述的可光配向物体(11，35，45，53)，其具有地貌表面结构。
18.根据实施方案17所述的可光配向物体(11，35，45，53)，其中该地貌表面结构的深度大于100nm。
19.根据实施方案17或者18所述可光配向物体(11，35，45，53)，其中该表面结构包含微型元件。
20.光配向物体(11，22，24，53),通过将根据实施方案14-19中任一项所述的物体暴露于配向光而制备。
21.包含从属材料(13，23，56)的器件(10，20，58)，其已经通过根据实施方案20所述的光配向物体(11，22，24，53)配向。
22.根据实施方案21所述的器件(10，58)，其中从属材料(13，56)具有至少一个表面(12，54)，其是地貌结构化的以及与该光配向物体(11，53)接触或者接触过。
23.根据实施方案22所述的器件(58)，其中该从属材料具有各向异性透镜的功能。
24.自动立体3D显示器，其包含根据实施方案21-23中任一项所述的器件。
附图说明
本发明通过附图进一步举例说明。要强调的是各特征不必按比例描绘。
附图1描绘光配向技术领域目前水平的实施例，其中将薄光配向层施加到载体。
附图2显示应用，其中具有表面结构的可光配向物体已经用于使顶部上的从属材料配向。
附图3显示液晶盒，其中液晶被两个光配向的物体配向。
附图4图解说明产生具有表面结构的可光配向物体的实例。
附图5图解说明通过印记产生具有表面结构的可光配向物体的方法。
图6显示使用具有表面结构的光配向物体产生光学各向异性质透镜的方法。
发明详述
依照本发明的第一方面所述，本发明提供制备可光配向物体的方法。
本申请上下文中可光配向物体意指物体，其包含可光配向材料。
本发明制备可光配向物体的方法包括如下步骤：
-提供包含可光配向材料的原料组合物
-由该原料组合物产生物体。
根据本发明所述的物体可以具有任何形式。例如，物体可以具有的形式为球形、立方体、圆柱、管、套筒、薄片、透镜、椭圆体、长方体、圆环、锥体、楔形物、棱锥形或者棱柱。物体可以是扁平的或者弯曲的、坚硬的或者柔韧性的。虽然上述物体实例仅是基本的几何形式，选择其以举例说明范围，但是该术语"物体"应该包括任何其它的物体，其可以具有更为复杂的形状以及表面。
该物体可以是例如自立的薄膜。自立的薄膜可以直接制备，例如通过挤出，或者由该原料组合物制造的物体可以作为在载体上的薄膜产生，其在另一步中脱离该载体。
为表征根据本发明所述物体的尺寸，该物体厚度应该解释为沿该物体厚度方向的最大厚度。该厚度方向应该为该物体最小尺寸的方向。例如,在薄片情况下，该厚度方向为垂直于该薄片表面。在该物体沿该厚度方向具有地貌表面结构情况下，该厚度应该测量直到该结构顶部，这如在图2中物体11的厚度d所示。
根据本发明所述的物体厚度大于200nm。优选，物体厚度大于500nm，更优选大于2μm以及最优选大于10μm。就一些应用而言，例如,如果该物体在它制备期间或者之后不想要在载体上，则该物体厚度优选大于50μm,更优选大于200μm以及最优选大于1mm。
本申请上下文中，"可光配向材料"是一旦暴露于配向光就诱导各向异性性能的材料。类似地，"可光配向物体"是一旦暴露于配向光就诱导各向异性性能的物体。另外,该术语"光配向材料"以及"光配向物体"用于指通过暴露于配向光而已经配向的光配向材料以及光配向物体。
本发明上下文中，该术语"配向光"意指光，其可以在可光配向材料中诱导各向异性以及其至少部分线性或者椭圆偏振的和/或是从倾斜方向入射到可光配向材料的表面。优选，该配向光是线性偏振的，其偏振程度大于5:1。该配向光的波长、强度以及能量的选择取决于该可光配向材料的感光灵敏度。一般，该波长处于UV-A、UV-B和/或UV-C范围内或者在可见光范围内。优选，该配向光包含波长小于450nm的光。更优选该配向光包含波长小于420nm的光。
如果该配向光是线性偏振的，则该配向光的偏振面意指由该配向光的传播方向以及偏振方向所定义的平面。在该配向光是椭圆偏振的情况中，该配向光的偏振面意指由该光的传播方向以及由该偏振椭圆的长轴所定义的平面。
该术语"各向异性的"以及"各向异性"例如可以指光学吸收、双折射、导电性、分子配向、对于其它材料、例如液晶的配向性能，或者机械性能，比如弹性模量。本申请上下文中该术语"配向方向"应该指各向异性性能的对称轴。
由包含可光配向材料的原料组合物产生物体可以通过任何合适的方法实现，比如铸塑、包括注射成型以及加压模塑、或者挤出在内的模塑、2D-或者3D-印刷以及涂布。合适的涂布法有，例如旋涂、刮涂、刮刀涂布、接触辊涂、流延涂布、槽孔涂布、压光涂布、模压涂布、浸渍、刷涂、用棒材流延(casting with a bar)、滚涂、流动-涂布、线涂(wirecoating)、喷涂、浸涂、旋状涂布、级联涂、帘涂、气刀刮涂、间隙涂层、旋转筛、逆辊涂布、凹版涂布、计量杆(Meyer bar)涂布、槽模(挤出)涂布、热熔性涂布、辊涂、柔版涂布。合适的印刷方法包括：丝网印刷、凸版印刷比如橡皮版印刷、喷墨式印刷、凹版印刷比如直接照相凹版印刷或者平凹版印刷、石印比如胶印、或者刻版印刷如丝网印刷。
可以通过将包含该可光配向材料的原料组合物沉积在载体上制备该物体，该载体可以是扁平的或者是任何形式的模具。
该载体可以是坚硬的或者柔韧性的。原则上它可以由任何材料组成。优选,该载体包括塑料、玻璃或者金属或者是硅片。如果该载体是柔韧性的,优选该载体是塑料或者金属薄片。优选，在其上沉积该原料组合物的该载体表面具有地貌表面结构。地貌表面结构是，例如透镜、比如菲涅耳以及双面凸透镜以及透镜阵列，包括微透镜在内；棱柱、包括微棱镜在内；格栅以及带有矩形或者三角形横截面的结构。该结构可以循环的或者非循环的。
在包含可光配向材料的原料组合物沉积期间，该载体可以移动。例如，该原料组合物的物体可以在连续辊中通过辊压工艺通过将原料组合物沉积在移动的柔韧性薄片上而产生，该柔韧性薄片优选是塑料或者金属的。所得到的薄膜可连同该载体薄片一起卷绕在辊上或者该物体可以脱离载体以及然后作为自立、不带该载体的薄膜卷绕。
固定横截面轮廓的可光配向物体可以产生通过挤出方法产生，而不是将该原料组合物沉积在载体上。通过挤出产生的物体可以是，例如扁平的或者管状膜。该物体在长度方向切断或者在辊上卷绕。
本发明的优选方法还包括在该可光配向物体中产生表面结构的步骤。典型的结构是，例如透镜、比如菲涅耳以及双面凸透镜以及透镜阵列，包括微透镜在内；棱柱、包括微棱镜在内；格栅以及带有矩形或者三角形横截面的结构。如上所述作例证的结构应该也包括反相结构剖面，如果该结构需要复制进入另一材料之内，则尤其要应用该反相结构剖面。该结构可以循环的或者非循环的。术语结构元件应该指可以表征该结构的最小结构元件。例如,如果该结构包含微透镜、比如微透镜阵列，那么该结构元件是微透镜。在循环结构的情况下，该结构元件是周期性重复的单元。该结构元件的方位尺寸(azimuthal dimension)可以覆盖的范围为100nm直到该物体的尺寸。优选,根据本发明所述结构元件的最小宽度大于500nm，更优选大于5μm以及最优选大于50μm。该结构深度可以是10nm至若干厘米。优选，该结构深度大于100nm，更优选大于1μm以及最优选大于10μm。
在本发明产生具有表面结构的可光配向物体的一种优选方法中，将包含可光配向材料的该原料组合物浇铸至提供相应结构的模具，以及在后面的步骤中将由包含可光配向材料的该组合物产生的物体从该模具中除去。
在本发明产生具有表面结构的可光配向物体的另一种优选方法中，在该物体制备期间或者之后，使用提供相应结构的压印工具，将该结构压印进入可光配向物体的表面之内。
产生表面结构的另外方法是利用该原料的光刻以及蚀刻、激光烧蚀、材料的自组织或者该原料组合物按照需要形式的沉积、例如通过印刷方法、比如墨喷式印刷或者3D印刷。
为了在如上所述的任何光配向物体中产生各向异性,该方法可以包括如下的步骤：将该可光配向物体暴露至配向光以将该可光配向物体转化为光配向物体。
在如上所述方法的优选变型中，将从属材料施用在光配向物体表面上。优选,该从属材料是液晶聚合物(LCP)材料。该从属材料可以在有或者没有溶剂的情况下通过涂布和/或印刷而施用以及可以施加在物体全部区域上或者仅施用在它一部分之上。该从属材料应该覆盖物体的至少一部分而无须施用在它的全部区域上。优选，该方法包括在将该从属材料施用于该物体之前或之后将它加热。该方法也可包括通过热处理或者对光化性光暴露而在该从属材料中引发聚合。取决于该从属材料的属性,在诸如氮气之类的惰性气氛下、或者在真空下有助于进行聚合。该从属材料可包含各向同性的或者各向异性的染料和/或荧光染料。
本申请上下文中，"从属材料"指具有一旦与光配向材料接触就产生各向异性的能力的任何材料。在该光配向材料中以及在该从属材料中各向异性的属性可以相互不同。例如，从属材料可以对于可见光显示光吸收各向异性以及因此可以作为偏光器，而光配向材料的各向异性可以仅与该分子取向有关。也可以存在该可光配向材料组成部分,例如，在共聚物中，其对配向光不敏感，但是由于与感光的组成部分相互作用而产生各向异性性能，其一旦对配向光暴露就进行光反应。上述材料显示可光配向材料的性能以及从属材料的性能，但是应该包括在可光配向材料的意义之内。
从属材料可以包含可聚合和/或不可聚合的化合物。在本申请的上下文之内，该术语"可聚合"以及"聚合的"分别包括意思"可交联"以及"交联的"。同样，"聚合"包括意思"交联"。
优选，该从属材料是自组织材料。更优选在于该从属材料是液晶材料以及尤其更优选在于该从属原料是液晶聚合物材料。
如在本申请上下文之内使用的液晶聚合物(LCP)材料意指液晶材料，其包含液晶单体和/或液晶低聚物和/或液晶聚合物和/或交联的液晶。在该液晶材料包含液晶单体的情况下，上述单体可以聚合，一般在由于与光配向材料接触而在该LCP材料中产生各向异性之后。聚合可以通过热处理或者通过对光化性光的暴露而引发，该光化性光优选包含紫外光。LCP材料可以由单一种类液晶化合物组成，但是也可以是各种可聚合化合物和/或不可聚合化合物的组合物，其中不是所有该化合物必须是液晶化合物。此外，LCP材料可包含添加剂，例如，光引发剂或者各向同性或者各向异性的荧光染料和/或非荧光染料。
依照本发明的第二方面，提供可光配向物体。
该物体可以具有任何形式；它可以是柔韧性薄片的形式，但也可是坚硬的任何种类的形状。该物体可以是器件的一部分,例如作为在各种材料层的堆叠物中的层，其可以相继产生。
各向异性通过使可光配向物体暴露至配向光而在其中产生。在可光配向物体中诱导的各向异性可进一步转移至从属材料，使其与物体的表面接触，例如通过印刷、涂布或者浇铸方法，其包括,但是不局限于：旋涂、刮涂、刮刀涂布、接触注入涂、流延涂布、槽孔涂布、压光涂布、模压涂布、浸渍、刷涂、用棒材流延(casting with a bar)、辊涂、流动-涂布、注射成型、线涂、喷涂、浸涂、旋状涂布、级联涂、帘涂、气刀刮涂、间隙涂层、旋转筛、逆辊涂布、凹版涂布、计量杆(Meyer bar)涂布、槽模(挤出)涂布、热熔性涂布、辊涂、柔版涂布、丝网印刷机、凸版印刷如胶版印刷、喷墨印刷，3D-打印，凹雕印刷例如直接凹版印刷或偏置凹版印刷，石印如胶印、或者刻版印花如丝网印刷。
优选的应用包括用作在LCD中可转换液晶的配向表面以及用于从属材料,例如用于制备光学延迟器或者偏振薄膜，其可以包含取向图案。
在本发明的优选实施方案中，该可光配向物体具有地貌表面结构。该结构可以包含微型元件或微型元件的阵列。典型的结构是，例如透镜、比如菲涅耳以及双面凸透镜以及透镜阵列，包括微透镜在内；棱柱、包括微棱镜在内；格栅以及带有矩形或者三角形横截面的结构。该结构可以循环的或者非循环的。如上所述作例证的结构应该也包括反相结构剖面，如果该结构需要复制进入另一材料之内，则尤其要应用该反相结构剖面。该结构元件的方位尺寸(azimuthal dimension)可以覆盖的范围为100nm直到该物体的尺寸。优选,根据本发明所述结构元件的最小宽度大于500nm，更优选大于5μm以及最优选大于50μm。该结构深度可以在10nm至若干厘米范围内。优选,该结构深度大于100nm，更优选大于1μm以及最优选大于10μm。
具有地貌表面结构的可光配向物体可以是类似于如目前工艺技术水平那样的光配向以及可以用于使从属材料配向，比如在LCD或者LCP材料中的可转换液晶,后者容许至制备光学延迟器或者偏光器。由于物体的表面结构将形成进入该从属材料之内，在该物体侧面的从属材料界限也会是地貌结构化的。因此，该从属材料光学性质依照该表面结构空间调整。这样复制的典型结构是，例如透镜、比如菲涅耳以及双面凸透镜以及透镜阵列，包括微透镜在内；棱柱、包括微棱镜在内；格栅以及带有矩形或者三角形横截面的结构。该结构可以循环的或者非循环的。这能赋于光学元件新的应用，比如用于在自动立体3D显示中光学各向异性透镜、作为在2D和3D模式之间转换系统的一部分。其它应用包括用于LCD的亮度增强薄膜,用于LCD以及有机光发射器件(OLED)的光外部偶合阵列，其用于显示器或者照明以及光学安全元件。
附图1显示器件的实施例，其基于光配向技术现状。在此技术中可光配向材料作为薄层2沉积在基材1上。一旦将该可光配向材料层暴露至配向光，在此层中产生配向能力。在将液晶层3涂布在该光配向材料的顶部之上以后，该液晶材料依照配向光定义的方向4均匀配向。
在附图2的实施例中，器件10基于根据本发明所述可光配向物体11，其包含表面结构12。一旦将该可光配向物体暴露至配向光，在该物体结构的表面处产生配向能力。在将液晶层13涂布在该光配向材料的顶部之上以后，该液晶材料依照配向光所定义的方向14平均配向。
依照本发明第三方面，提供包含光配向物体的器件。
根据本发明所述的器件包含从属材料,其已经通过光配向物体配向。在该从属材料之中已经建立配向之后将该从属材料从该光配向物体除去。优选,该从属材料是LCP材料。该器件优选对于可见光是透明的，具有高于60％，更优选高于80％的光透过率。该从属材料可包含各向同性的或者各向异性的染料和/或荧光染料。根据本发明所述的优选器件还包含金属的或者非金属的反射器。该器件优选包含一个或多个层用于保护该器件免受机械或电磁影响。
在根据本发明的优选实施方案中,该从属材料具有至少一个地貌结构化的表面以及与该光配向物体接触或接触过。典型的地貌表面结构是，例如透镜、比如菲涅耳以及双面凸透镜以及透镜阵列，包括微透镜在内；棱柱、包括微棱镜在内；格栅以及带有矩形或者三角形横截面的结构。该结构可以循环的或者非循环的。优选，该地貌的结构支持光聚焦。
举例来说，附图6举例说明制备光学各向异性的双面凸透镜的方法。附图6a显示模具50，其提供双面凸透镜所要求的表面轮廓51。原则上任何材料，比如金属或者聚合物可以用于该模具。包含可光配向材料的原料组合物52通过合适的方法，比如浇铸(附图6b)沉积在该模具中。取决于该原料组合物52的种类，加热和/或紫外线-固化步骤可以施加以使它固化。随后，所得到的可光配向物体53可以从该模具去除。如附图6c所示,所得到的可光配向物体53具有表面轮廓54，其是相对双面凸透镜阵列表面轮廓的反相，这是因为该模具的表面结构已经复制进入物体53之内。然后将可光配向物体53暴露于配向光以使它转化成为光配向物体，配向方向通过箭头55表示。随后，将LCP材料沉积在该光配向物体53上，使它填满该表面结构54，如附图6d所示。取决于LCP材料性质，可能需要热处理和/或紫外线固化以使该液晶分子配向以及使LCP固化。所得到的LCP层具双面凸透镜阵列56的形式。液晶分子的取向方向57平行于在光配向物体53中产生的配向方向55。物体53的光学性质以及LCP材料的光学性质可以选择使得双面凸透镜56以及物体53一起形成光学装置58。因为该液晶分子是单轴配向的，该LCP层是双折射的。该LCP沿该配向方向的折射指数对应于非常折射指数(extraordinary refractive index)ne，而垂直于该配向方向的该折射指数对应于普通折射指数(ordinary refractive index)no。根据本发明的优选实施方案,选择物体53折射指数以大约与两种折射指数ne和no之一相同。如果,例如,物体的折射指数与LCP层的普通折射指数no相等,以及因此与非常折射率ne不同,则器件58就偏振光而言的光学性质取决于光的偏振方向。对于偏振方向与该取向方向57平行的偏振光,在物体55以及该LCP材料之间边界处存在折射指数梯级。因此，器件58与几何形状以及相关的折射指数一致类似于双面凸透镜阵列操作。然而，对于偏振方向垂直于该取向方向57的偏振光,在物体55以及该LCP材料之间边界不存在折射指数差以及光不会折射。因此，取决于光偏振方向，该透镜阵列起作用或者不起作用。与额外的光学元件结合,其可以使光偏振面旋转90°，比如液晶盒,该透镜阵列器件58可以在起作用的与不起作用之间转换。
在优选实施方案中，该器件包含光学各向异性的透镜。
举例来说,根据本发明所述的器件可以用于自动立体3D显示器、作为在2D以及3D模式之间转换系统的一部分。其它的应用包括LCD用增亮薄膜、LCD以及有机发光器件(OLED)用光外耦合阵列(light out-coupling arrays)、如显示器或者OLED照明应用。根据本发明所述的其它器件可以用作LCD背光单元的一部分。优选，根据本发明所述的器件用于光学安全元件。
依照本发明第四方面，提供制备可光配向物体的组合物。
包含可光配向材料的该原料组合物可以包含多于一种类型的可光配向材料。
包含可光配向材料的该原料组合物可以包含额外的物质，其不包含可光配向组成部分。上述的物质包括聚合物、枝状物(dendrimers)、低聚物、预聚合物以及单体，其在该物体制备期间或者之后聚合。合适的聚合物种类实例是、但是不限于：聚亚烷基，比如聚乙烯、聚丙烯、聚环烯烃COP/COC、聚丁二烯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚醚、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、纤维素以及纤维素衍生物比如三醋酸纤维素。适合的单体种类实例是：单以及多官能的(甲基)丙烯酸酯、环氧化物、异氰酸酯、烯丙基衍生物以及乙烯基醚。
优选,根据本发明所述可光配向物体不具有高于20℃的液晶相,更优选它不具有高于10℃的液晶相。原因是那些液晶通过自组织产生配向，一般在少量范畴中。光配向将与无规液晶取向竞争以及要求长时间曝露于偏振紫外光和/或加热该物体至高于该液晶材料澄清温度的温度以在材料的各向同性相中进行光配向方法，其中液晶再没有次序。无论如何这便会使配向过程复杂。依照上述,优选包含可光配向材料的该原料组合物，没有在形成物体之后需要除去的任何溶剂，不具有高于20℃、更优选不超过10℃的液晶相。另一方面,优选包含可光配向材料的该原料组合物中单一物质没有显示高于20℃、更优选不超过10℃的液晶相。
包含可光配向材料的该原料组合物所涉及的术语物质不应该包括溶剂,该溶剂用于制备该组合物以及该物体以及之后例如通过干燥除去。换言之,该术语物质仅包括那些保留在最终物体中的那些化合物。
尤其是,包含可光配向材料的该原料组合物可包含用于提高粘附力的添加剂。
此外,包含可光配向材料的该原料组合物可包含各向同性的或者各向异性的染料和/或荧光染料。
取决于在该组合物中原料种类，在该可光配向材料以及其它物质之间可发生相分离。通过适当选择该原料组合物可以控制相分离，使得刚一制备出物体，大部分该可光配向材料分离到该物体表面。这还进一步使得在该组合物中可光配向材料的数量减少。优选,在该组合物中该可光配向材料总量按重量百分比计算少于50％,更优选少于20％以及最优选少于10％。可光配向材料的数量可以少于1wt％乃至少于0.1wt％，取决于该原料组合物所制备的物体厚度。在极个别情况下0.01wt％可光配向材料仍然足以获得足够的配向性能。优选，该可光配向材料包含氟化和/或硅氧烷组成部分和/或是聚硅氧烷，以便帮助相分离。
在优选实施方案中，根据本发明所述组合物包含可光配向材料以及另外物质，该物质可以是可光配向的或者不是。该可光配向材料以及另外物质二者可以是聚合物、枝状物(dendrimers)、低聚物、预聚合物或者单体。选择该可光配向材料以及其它物质以致该可光配向材料以及其它物质的单体偶极矩相互不同。该单体偶极矩指单体偶极矩或者在聚合物、低聚物以及预聚合物的情况下分别指上述聚合物、低聚物以及预聚合物的单体单元的偶极矩。优选，该单体偶极矩差多于0.5德拜、更优选多于1德拜以及最优选多于1.5德拜。该组合物可包含额外的可光配向或者不可光配向的物质。
制备本发明所述物体的组合物中可光配向材料可以是任何种类的光敏材料，其中可以刚一暴露于配向光就产生各向异性的性能，与该光反应机理无关。因此，合适的可光配向材料是，例如刚一暴露于配向光就通过光二聚作用、光分解、反式顺式异构体化、或者光傅瑞斯重排而诱发各向异性的材料。优选可光配向材料是那些，其中刚一暴露于配向光就产生各向异性以至和该光配向材料接触的从属材料可以是取向的。优选,上述的从属材料是液晶材料，尤其是LCP-材料。
可光配向材料，如上所述那些，引入可光配向组成部分，其能够刚一暴露于配向光就显现优先方向和因此产生各向异性的性能。上述可光配向组成部分优选具有各向异性吸收性能。一般,上述组成部分在波长230-500nm范围之内显示吸收。优选，该可光配向组成部分显示在波长300-450nm范围内的光吸收，更优选的是组成部分，其在波长范围350-420nm内显示吸收。
优选该可光配向组成部分具有碳-碳、碳-氮、或者氮-氮双键。
例如，可光配向组成部分是取代的或者非取代的偶氮染料、蒽醌、香豆素、部花青(mericyanine)、2-苯基偶氮噻唑、2-苯基偶氮苯并噻唑、茋、氰基茋、氟代茋、肉桂腈、查耳酮、肉桂酸酯、氰基肉桂酸酯、茋唑鎓(stilbazolium)、1,4-双(2-苯基乙烯基(ethylenyl))苯、4,4'-双(芳基偶氮)茋、二萘嵌苯、4,8-二氨基-1,5-萘醌染料、芳氧基羧基衍生物、芳基酯、N-芳基酰胺、聚酰亚胺、二芳基酮，其具有与两芳环共轭的酮组成部分或者酮衍生物，比如取代的二苯甲酮、二苯甲酮亚胺、苯腙、以及半卡巴腙。
制备上列各向异性吸收材料如所公开那样为大家所熟知，例如参见Hoffman等人的美国专利US4,565,424，Jones等人的美国专利US4,401,369，Cole，Jr.等人的美国专利US4,122,027，Etzbach等人的美国专利US4,667,020，以及Shannon等人的美国专利US5,389,285。
优选，该可光配向组成部分包含芳基偶氮化合物、聚(芳基偶氮)、茋、氰基茋、肉桂酸酯或者查耳酮。
可光配向材料可以具有单体、低聚物或者聚合物的形式。该可光配向组成部分可以共价键合在主链之内或者共价键合在聚合物或者低聚物侧链之内或者它们可以是单体的一部分。可光配向材料还可以是包含不同类型可光配向组成部分的共聚物或者它可以是包含具有和没有可光配向组成部分的侧链的共聚物。
聚合物指例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚氨酯、聚酰胺酸、聚马来酰亚胺、聚-2-氯代丙烯酸酯、聚-2-苯基丙烯酸酯；未被取代的或者具有C1-C6烷基取代的聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚-2-氯代丙烯酰胺、聚-2-苯基丙烯酰胺、聚醚、聚乙烯醚、聚酯、聚乙烯基酯、聚苯乙烯-衍生物、聚硅氧烷、聚丙烯酸或者聚甲基丙烯酸的直链或者支链烷基酯；聚苯氧基烷基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸苯氧基烷基酯、具有1-20个碳原子的烷基残基的聚甲基-丙烯酸苯基烷基酯；聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、环烯(cycloolephinic)聚合物、聚苯乙烯、聚-4-甲基苯乙烯或其混合物。
可光配向材料也可包含感光剂、例如酮基香豆素以及二苯甲酮。
此外，优选的可光配向单体或者低聚物或者聚合物公开于专利号为US5,539,074、US6,201,087、US6,107,427、US6,632,909以及US7,959,990的美国专利。
实施例
合成光配向聚合物
制备实施例A1 4,4,4-三氟丁基(E)-3-(4-羟苯基)丙-2-烯酸酯
164.16g对-香豆酸溶于1000ml的N-甲基-2-吡咯烷酮。152.54g的1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯缓慢加入，继之以237.99g的1,1,1-三氟-4-碘丁烷。淡褐色的溶液在搅拌下加热至70℃以及在此温度停留2h。HPLC分析显示仍然存在的未反应的香豆酸，另外的47.60g三氟-碘丁烷加入以及该反应在70℃再继续2h。
然后该反应混合物用5000ml的乙酸乙酯稀释以及加入5000ml的5％盐酸水溶液。该二相混合物在室温下搅拌10分钟，除去该水相。该有机相用5000毫升的5％碳酸氢钠水溶液以及5000毫升10％氯化钠水溶液洗涤。该残存有机相用3000毫升的甲苯稀释以及通过在真空下馏出该溶剂而部分浓缩以留下762克褐色液体产物，该产物包含一些盐残余物，其通过过滤去除。进一步蒸馏提供437克液体粗产物。在约70℃缓慢加入400ml庚烷以及通过冷却至室温以及最终至0℃使混合物结晶。过滤掉该晶状沉淀物，用甲苯/庚烷＝1/1(v/v)溶剂混合物洗涤以及在40℃真空干燥至恒重。
获得231.7g结晶性三氟丁基酯A1,HPLC纯度为99.71％面积。
制备实施例A2 4,4,4-三氟丁基(E)-3-[4-(6-羟基己氧基)苯基]丙-2-烯酸酯
231.00g三氟丁基酯A1溶于1100ml二甲基甲酰胺。加入138.69g的6-氯-1-己醇，继之以151.98g细粉碎碳酸钾以及14.04g粉碎碘化钾。该黄棕色悬浮液加热至100℃以及在此温度搅拌3h。HPLC分析显示少于0.5％残存A1。该黄色悬浮液冷却至室温,该固体盐滤掉以及该透明的滤液用5000ml乙酸乙酯稀释，用5000ml的5％盐酸水溶液洗涤，然后用5000ml的5％碳酸氢钠水溶液以及最终用5000ml的10％氯化钠水溶液洗涤。用2000ml甲苯稀释该有机相以及通过在真空下馏出该溶剂而部分浓缩以供给包含一些盐残余物的褐色液体产物，其通过过滤去除。进一步蒸馏提供500克液体粗产物。400ml庚烷在约70℃缓慢加入以及该混合物通过冷却至室温而结晶，产生结晶本体。冷却持续至0℃以及该结晶性沉淀物滤出、用庚烷洗涤以及在室温下真空干燥至恒重。
获得283.6g结晶性产物A2，具有HPLC纯度为96％面积。
制备实施例A3 6-[4-[(E)-3-氧代-3-(4,4,4-三氟丁氧基)丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙基-2-烯酸酯
112.32g产物A2溶解于600ml甲苯。加入12.09g的4-(二甲基氨基)吡啶，继之以0.27g的2,6,-二叔丁基-4-甲酚以及36.16g甲基丙烯酸。所得到的黄色溶液冷却至0℃以及86.66g的N,N'-二环己基碳二亚胺在100ml甲苯中的溶液缓慢加入。在0℃-10℃搅拌1h之后，该冷却浴除去以及该反应混合物在室温下搅拌整夜。
该悬浮液在室温下用500ml的5％碳酸氢钠水溶液处理30分钟。除去水相。该有机相用200毫升的5％盐酸水溶液洗一次以及用200毫升10％氯化钠水溶液洗一次。该有机相过滤以及通过在真空下馏出该溶剂部分浓缩。滤出该液体残余物以及该滤出液进一步浓缩至200ml-250ml最终容积。加入200ml庚烷以及该混合物冷却至约-10℃。所形成晶状沉淀物通过过滤分离、用低温庚烷洗涤以及在室温下真空干燥。
获得105.33g结晶性单体A3，具有HPLC纯度97.3％面积。
制备实施例A4聚-6-[4-[(E)-3-氧代-3-(4,4,4-三氟丁氧基)丙-1-烯基]苯氧基]己基-2-甲基丙-2-烯酸酯。
Figure BDA0003125657280000181
25.00g单体A3溶解于187ml的N-甲基-2-吡咯烷酮。该几乎无色的溶液通过循环施加真空继之以氮气吹扫5次而净化。然后该溶液加热到65±1℃以及当此温度达到时0.125g的2,2'-偶氮二(2-甲基丙腈)在19ml的N-甲基-2-吡咯烷酮中的溶液,同样方式净化，加入。聚合在搅拌下在65±1℃持续6小时以及然后搅拌冷却至室温。
通过在强烈搅拌下滴加该聚合物溶液进入1500ml冷却的(-10℃)甲醇之内分离该固态聚合物。滤出该沉淀物同时仍然在真空室温下冷却以及干燥。
获得聚合物A4，Mw为92164以及Mn为26774。
制备实施例A5聚-6-[4-[(E)-3-氧代-3-(4,4,4-三氟丁氧基)丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙-2-烯酸酯
25.00g单体A3溶解于234ml甲苯。该几乎无色的溶液通过循环施加真空继之以氮气吹扫5次而净化。加热到65±1℃以及当此温度达到时，0.13g的2,2'-偶氮二(2-甲基丙腈)在26ml甲苯中溶液,同样方式净化,加入。聚合在搅拌下于65±1℃内部温度下持续20小时。第二部分0.13g的AIBN溶于甲苯之中,加入以及升温至75℃。聚合进一步持续20小时。第三部分0.13g的AIBN加入以及聚合在75℃持续20小时。第四部分0.13g的AIBN加入以及聚合持续20小时。所得到的聚合物溶液可以按现状使用或者该固态聚合物A5可以通过蒸发该溶剂以粘稠树脂形式分离，Mw为19989以及Mn为11700。
制备实施例A6:6-[4-[(E)-3-氧代-3-(4,4,4-三氟丁氧基)丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙-2-烯酸酯以及6-[4-[(E)-3-甲氧基-3-氧代-丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙-2-烯酸酯的共聚物。
Figure BDA0003125657280000191
14.00g单体A3以及11.00g单体6-[4-[(E)-3-甲氧基-3-氧代-丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙-2-烯酸酯[439661-46-8]溶解于187ml的N-甲基-2-吡咯烷酮。该溶液通过循环5次施加真空继之以氮气吹扫而净化。然后该溶液加热到65±1℃以及当此温度达到时，在19ml的N-甲基-2-吡咯烷酮中的0.127g的2,2'-偶氮二(2-甲基丙腈)，同样方式净化，加入。聚合在65±1℃内部温度在搅拌下持续6小时以及然后搅拌冷却至室温。
通过在强烈搅拌下滴加该聚合物溶液进入1500ml冷却的(-10℃)甲醇之内分离该固态聚合物。滤出该沉淀物同时仍然在真空室温下冷却以及该韧性聚合物干燥。
获得聚合物A6，Mw为88374以及Mn为35338。
制备实施例A7(E)-3-(4-乙酰氧基苯基)丙-2-烯酸
164.16g对-香豆酸溶解于500ml的吡啶以及该溶液冷却至10℃。在搅拌下于10-15℃下20分钟之内加入270g乙酸酐。该反应混合物在室温下搅拌整夜。该透明的、黄棕色溶液缓慢加入1000克的冰以及750ml的25％盐酸的混合物。所得到的无色的悬浮液在室温下搅拌2h。滤出固体产物,用许多水充分洗涤以及真空干燥40℃至恒重。获得204.4g无色、结晶性的OH-保护香豆酸A7，其具有95.2％面积的HPLC纯度。该产物可以通过在甲基乙基酮中再结晶至HPLC纯度为98.9％面积而进一步净化。
制备实施例A8 4,4,5,5,5-五氟代戊基(E)-3-(4-乙酰氧基苯基)丙-2-烯酸酯
51.55g的OH-保护香豆酸A7、53.40g的4,4,5,5,5-五氟代戊醇以及2.50g的4-二甲基氨基吡啶在300ml二氯甲烷中的混合物冷却至0℃。61.90g二环己基碳二亚胺在50ml二氯甲烷中的溶液在搅拌下于0℃在15分钟内加入。该白色悬浮液于0℃再搅拌75分钟以及然后整夜在室温下。该固体DCC脲从该悬浮液中滤出以及用200毫升的5％盐酸水溶液洗涤该滤出液一次以及用200毫升10％氯化钠水溶液洗两次。经由硫酸钠再次干燥该有机相，该溶剂通过蒸馏除去以产生呈结晶油状的90g的OH-保护五氟代戊基酯A8，其HPLC纯度为88.8％面积。其直接用于下一步。
制备实施例A9 4,4,5,5,5-五氟代戊基(E)-3-(4-羟苯基)丙-2-烯酸酯
89.98g的OH-保护五氟代戊基酯A8溶解于492ml四氢呋喃。49ml甲醇以及12.3ml水加入该溶液，继之以6.90g粉碎碳酸钾。该悬浮液搅拌以及于60℃加热2.5h。800ml乙酸乙酯加入以及该溶液用300ml的5％盐酸水溶液洗涤。有机相用300ml的10％氯化钠水溶液洗涤两次。经由硫酸钠干燥该有机相以及过滤之后,蒸馏除去该溶剂以产生呈结晶油状产物80.5克的五氟戊基酯A9(包含微量的溶剂)，其HPLC纯度为92.1％面积。该产物可以在甲苯/庚烷中再结晶以产生HPLC纯度为94％面积。
制备实施例A10 4,4,5,5,5-五氟戊基(E)-3-[4-(6-羟基己氧基)苯基]丙-2-烯酸酯
61.37g五氟戊基酯A9溶解于400ml二甲基甲酰胺。加入31.03g的6-氯代-1-己醇,继之以34.00g细粉碎碳酸钾以及3.14g粉碎碘化钾。该黄色悬浮液搅拌以及于100℃加热3小时。该黄色悬浮液冷却至室温,滤出该固体盐以及在5℃下该透明滤液缓慢加入至800ml的水以及200ml的25％含水盐酸的混合物。该沉淀产物滤出以及该滤饼用水充分洗涤。它溶解于500ml的乙酸乙酯以及该溶液用300ml的5％含水碳酸氢钠溶液洗然后用300ml的10％氯化钠水溶液洗涤。在用硫酸钠干燥该有机相之后，滤过的溶液蒸发至无水以产生橙色油状的80g羟基烷基化五氟代戊基酯A10，其HPLC纯度91.5％面积,其冷却结晶。该产物可以在甲苯/庚烷中再结晶以提供改善的HPLC纯度为94％面积。
制备实施例A11 6-[4-[(E)-3-氧代-3-(4,4,5,5,5-五氟代戊氧基)丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙-2-烯酸酯
56.15g羟基烷基化五氟戊基酯A10溶解于300ml甲苯。13.67g甲基丙烯酸、1.29g的4-二甲基氨基吡啶以及0.13g的2,6-二叔丁基-4-甲酚加入以及进入溶液。在冷却至0℃之后，32.76g二环己基碳二亚胺在50ml甲苯中的溶液在搅拌下于0℃在15分钟内加入。该白色悬浮液于0℃再搅拌75分钟以及然后整夜在室温下。350ml的5％碳酸氢钠水溶液加入至该白色悬浮液以及持续搅拌1h。该悬浮液过滤,该滤饼(主要是DCC脲)用甲苯洗涤以及分离水相。该有机相用500毫升的5％氯化氢水溶液以及500毫升10％氯化钠水溶液洗涤。经由硫酸钠干燥之后，该溶液蒸干至产生64.97克五氟戊基甲基丙烯酸酯A11，呈略微黄色的结晶油状。所得到的粗产物溶解于400ml二氯甲烷以及经100克硅胶(孔径60埃，230-400目筛粒度)短柱过滤。该滤出液蒸干至产生55.85克无色、结晶性的五氟戊基甲基丙烯酸酯A11，其HPLC纯度为95.4％面积。
制备实施例A12聚-6-[4-[(E)-3-氧代-3-(4,4,5,5,5-五氟代戊氧基)丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙-2-烯酸酯
Figure BDA0003125657280000221
10.00g单体A11溶解于45ml四氢呋喃。加入0.05g的2,2'-偶氮二(2-甲基丙腈)以及该溶液通过循环5次施加真空继之以氮气吹扫而净化。该溶液于60℃在氮气下搅拌60h。通过在强烈搅拌下滴加该聚合物溶液进入500ml冷却的(-10℃)甲醇之内而分离该固态聚合物。滤出该沉淀物同时仍然在真空室温下冷却以及干燥。
获得聚合物A12，其Mw为211'546以及Mn为110'369。
制备实施例A13(3,4,5-三氟苯基)甲基(E)-3-(4-羟苯基)丙-2-烯酸酯
18.18g对香豆酸溶解于110ml的N-甲基-吡咯烷酮。滴加16.90g的1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯，继之以20.00g的3,4,5-三氟苄基氯化物。该淡褐色溶液于70℃搅拌3h，冷却至室温以及用500ml的乙酸乙酯稀释。它用500ml的5％盐酸水溶液萃取，继之以用500ml的5％碳酸氢钠水溶液以及500ml水萃取。经由硫酸钠干燥之后，该溶液过滤以及蒸干至产生32.00克略微浅褐色的结晶性产物。它从甲苯再结晶以提供27.02克的无色的三氟苄基酯A13，纯度97.7％面积(HPLC)。
制备实施例A14(3,4,5-三氟苯基)甲基(E)-3-[4-(6-羟基己氧基)苯基]丙-2-烯酸酯
29.00g三氟苄基酯A13溶解于140ml二甲基甲酰胺。加入15.43g的6-氯-1-己醇，继之以16.91g细粉碎碳酸钾以及1.56克粉碎碘化钾。该黄色悬浮液搅拌以及于100℃加热3h。该黄色悬浮液冷却至室温,滤出该固体盐以及在5℃下该透明滤液缓慢加入至800ml的水以及200ml的25％含水盐酸的混合物。该沉淀产物滤出以及该滤饼用水充分洗涤。然后它溶解于400ml的乙酸乙酯以及该溶液用400ml的5％含水碳酸氢钠溶液洗然后用300ml的水洗涤。在用硫酸钠干燥该有机相之后，该滤过的溶液蒸干以产生40.2g淡褐色油。所得到的粗产物溶解于甲苯以及通过加入庚烷结晶以及冷却提供30.48g无色的羟基烷基化香豆酸酯A14，HPLC纯度为90.7％面积。
制备实施例A15 6-[4-[(E)-3-氧代-3-[(3,4,5-三氟苯基)甲氧基]丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙-2-烯酸酯
30.00g羟基烷基化香豆酸酯A14溶解于160ml甲苯。8.85g甲基丙烯酸，2.96g的4-二甲基氨基吡啶以及0.07g的2,6-二叔丁基-4-甲酚加入以及引至溶液。在冷却至0℃之后，21.22g二环己基碳二亚胺在27ml甲苯中的溶液在搅拌下于0℃在15分钟内加入。该白色悬浮液于0℃再搅拌75分钟以及然后整夜在室温下。150ml的5％碳酸氢钠水溶液加入至该白色悬浮液以及持续搅拌1h。将该悬浮液过滤,该滤饼(主要是DCC脲)用甲苯洗涤以及分离水相。该有机相用500毫升5％氯化氢水溶液以及500毫升10％氯化钠水溶液洗涤。在用硫酸钠干燥该有机相之后，该滤过的溶液蒸干以产生38.37g淡褐色油。所得到的粗产物溶解于800ml二氯甲烷以及经200克硅胶(孔径60埃，230-400目筛粒度)的短柱过滤。该滤出液蒸干以产生26.27克无色、结晶性的三氟苄基甲基丙烯酸酯A15，其HPLC纯度为94.4％面积。该产物可以在甲苯/庚烷中再结晶以提供改善的HPLC纯度为97.3％面积。
制备实施例A16聚-6-[4-[(E)-3-氧代-3-[(3,4,5-三氟苯基)甲氧基]丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙-2-烯酸酯
Figure BDA0003125657280000231
8.40g单体A15溶解于38ml四氢呋喃。0.04g的2,2'-偶氮二(2-甲基丙腈)加入以及该溶液通过循环5次施加真空继之以每次氮气吹扫而净化。该溶液于60℃在氮气下搅拌18h。通过在强烈搅拌下滴加该聚合物溶液进入500ml冷却的(-10℃)甲醇之内分离该固态聚合物。滤出该沉淀物同时仍然在真空40℃下冷却以及干燥。聚合物A16获得，其Mw为290'955以及Mn为48'432。
制备定向物体材料(OSM)
OSM 1
在8.0克甲苯中溶解Mw为15000的1.98g聚甲基丙烯酸甲酯(Fluka)，继之以0.02g聚合物A4以产生OSM1。
OSM 2
在6.5g甲苯中溶解Mw为15000的3.409g聚甲基丙烯酸甲酯(Fluka)、继之以0.091g聚合物A4以产生OSM 2。
OSM 3
在8.0g甲苯中溶解Mw为15000的1.9g聚甲基丙烯酸甲酯(Fluka)、继之以0.1g聚合物A4以产生OSM 3。
OSM 4
在6.5g甲苯中溶解Mw为15000的3.325g聚甲基丙烯酸甲酯(Fluka)、继之以0.175g聚合物A4以产生OSM 4。
OSM 5
在搅拌下混合3.28g的CN9010EU(Sartomer)、3.28g的SR351(Sartomer)和3.28g的Miramer M1183(Miwon Specialty Chemical)。0.1g聚合物A4加入，该混合物进一步搅拌整夜。加入0.1g过氧化异丙苯(Aldrich)，该混合物进一步搅拌1h以产生OSM 5。
OSM 6
在搅拌下混合1.88g的CN9010EU(Sartomer)、3.76g的SR9035(Sartomer)以及3.76g的Miramer M1183(Miwon Specialty Chemical)。0.5g聚合物A4加入，该混合物进一步搅拌整夜。加入0.1g过氧化异丙苯(Aldrich)，该混合物进一步搅拌1h以产生OSM 6。
OSM 7
在搅拌下混合4g的CN9010EU(Sartomer)、7.8g的SR9035(Sartomer)以及7.8g的Miramer M1183(Miwon Specialty Chemical)。0.2g聚合物A4加入，该混合物进一步搅拌整夜。加入0.2g的Irgacure 819(BASF)，该混合物进一步搅拌1h以产生OSM 7。
OSM 8
在搅拌下混合1.88g的CN9010EU(Sartomer)、3.76g的SR9035(Sartomer)以及3.76g的Miramer M1183(Miwon Specialty Chemical)。0.5g聚合物A5加入，该混合物进一步搅拌整夜。加入0.1g的Irgacure 819(BASF)，该混合物进一步搅拌1h以产生OSM 8。
OSM 9
在搅拌下混合1.88g的CN9010EU(Sartomer)、3.76g的SR9035(Sartomer)以及3.76g的Miramer M1183(Miwon Specialty Chemical)。0.5g聚合物A6加入，该混合物进一步搅拌整夜。0.1g的Irgacure 819(BASF)加入，该混合物进一步搅拌1h以产生OSM 9。
OSM 10
在8.0g甲苯中溶解Mw为15000的1.9g聚甲基丙烯酸甲酯(Fluka)、继之以0.1g聚合物A12以产生OSM 10。
OSM 11
在8.0g甲苯中溶解Mw为15000的1.9g聚甲基丙烯酸甲酯(Fluka)、继之以0.1g聚合物A16以产生OSM 11。
OSM 12
在8.43g四氢呋喃中溶解1.49g醋酸纤维素(Eastman CA-398-3)、继之以0.08g聚合物A12以产生OSM 12。
OSM 13
在8.43g四氢呋喃中溶解1.49g醋酸纤维素(Eastman CA-398-3)、继之以0.08g聚合物A16以产生OSM 13。
制备可聚合液晶材料(LCP)
LCP 1
在80℃下将1.9g的Paliocolor LC242(BASF)以及0.002g的2,6-二叔丁基-4-甲酚(Fluka)熔融。在搅拌下加入0.098g的Irgacure 907(BASF)以及混合以产生LCP 1。
LCP 2
在105℃下将1.9g的Paliocolor LC1057(BASF)以及0.002g的2,6-二叔丁基-4-甲酚(Fluka)熔融。在搅拌下加入0.098g的Irgacure 907(BASF)以及混合以产生LCP 2。
LCP 3
11.1g苯甲酸,2,5-双[[4-[[6-[(1-氧代-2-丙烯基)氧代]己基]氧代]苯甲酰]氧基]-,戊基酯、0.48g的Irgacure 907(BASF)、0.06g的TEGO Flow 300(Evonik)、0.012g的2,6-二叔丁基-4-甲酚(Fluka)以及0.36g的Kayarad DPCA-20(Nippon Kayaku)溶解于28.0克乙酸正丁酯以产生LCP 3。
应用实施例
应用实施例1
在此实施例中如图3图解制备器件。用线棒no.0(RK Print-Coat Instruments)将OSM 1涂布在作为载体的两玻璃板21，25之上，以及于80℃干燥4分钟,其产生厚度1μm的薄膜形式物体。然后所获得物体22以及24暴露于200mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光，由此分别限定第一和第二配向方向27、28。两条40μm厚度胶带26、27放置于该涂布面之上、接近于作为隔离物的第一玻璃的两平行边。然后第一玻璃被放置在60℃加热板上。将预热的LCP 1(80℃)点滴在该第一玻璃涂层面上。然后放置第二玻璃使涂布面和该LCP接触使得两个光配向物体的配向方向27、28是平行的。由此组装的器件20于80℃加热10分钟然后暴露于2000mJ/cm2紫外光(Fusion UV Systems，Bulb H)以便固化LCP。当将所获得器件20布置在正交偏振棱镜之间时，沿方向29观察到均匀的LCP取向。
应用实施例2
与应用实施例1相同的方式制备器件,但是使用OSM 3而不是OSM 1。OSM 1薄膜厚度是0.8μm。当将所获得器件布置在正交偏振棱镜之间时，观察到均匀的LCP取向。
应用实施例3
用Zehntner Coater(ZUA 2000.150通用供料器)在133μm设定下将OSM 2涂布作为载体的两玻璃片之上以及于80℃干燥4分钟，其产生厚度16μm薄膜。使用该两物体，用和应用实施例1相同的方法制备器件。当将所获得器件布置在正交偏振棱镜之间时，观察到均匀的LCP取向。
应用实施例4
如应用实施例2那样,用线棒no.0(RK Print-Coat Instruments)将OSM 3涂布到两玻璃片之上以及于80℃干燥4分钟。在所得到的第一涂布玻璃板31的OSM 3层32的顶部之上,由三醋酸纤维素薄膜制造的0.5cm宽(80μm)条带34并联并行放置，距离0.5厘米、如附图4a图解那样。用线棒no.0将OSM 4涂布以制备薄膜33,仍然包含溶剂(附图4b)。在该膜于80℃干燥4分钟之后，去除条带34以产生结构表面，其面积仅包含薄膜32以及包含在薄膜32之上薄膜33(附图4c)，近似厚度差为12μm。然后所获得物体35暴露于(280-320nm),200mJ/cm2线性偏振光借此该偏振方向平行于该结构的长度方向，其相应于所除去条带的长度方向。然后使用两玻璃如同应用实施例1一样制备器件。当安排该获得器件在正交偏振棱镜之间时，观察到均匀的LCP取向。
应用实施例5
如同应用实施例2一样使用OSM 3制备器件，改变之处在于使用LCP 2而不是LCP1，在滴在该物体之上之前LCP 2预热至105℃以及在固化该LCP之前将该器件加热至105℃持续10分钟。当将所获得器件布置在正交偏振棱镜之间时，观察到LCP层的均匀取向。
应用实施例6
用和应用实施例4相同的方法制备器件，改变之处在于使用LCP 2而不是LCP 1，在滴在该物体之上之前LCP 2预热至105℃以及在固化该LCP之前将该器件加热至105℃持续10分钟。当将所获得器件布置在正交偏振棱镜之间时，观察到均匀的LCP取向。
应用实施例7
用线棒no.0(RK Print-Coat Instruments)将OSM 5涂布到两玻璃片之上。该涂层首先于150℃固化15分钟然后于200℃固化10分钟，产生厚度1μm薄膜。使用该两物体，用和应用实施例1相同的方法制备器件。当将所获得器件布置在正交偏振棱镜之间时，观察到均匀的LCP取向。
应用实施例8
OSM 5浇注在反射铝箔之上以及首先于150℃固化15分钟然后于200℃固化10分钟，产生厚度大约100μm薄膜。然后所获得物体暴露于200mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。LCP 3以2000rpm旋转涂布30秒以及于55℃干燥2分钟。在冷却至室温之后，该LCP层在氮气下以1500mJ/cm2(300-400nm)UV固化。当经由安排在该LCP层之上的线性偏光镜观察到该LCP层时，可以看到均匀的取向。
应用实施例9
OSM 6用Zehntner Coater(ZUA 2000.150通用供料器)按300μm设定涂布到玻璃纤维板之上，以150℃固化30分钟，以产生厚度70μm薄膜。然后所得到可光配向物体暴露于500mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。LCP 3以2000rpm旋转涂布在该物体之上30秒以及于55℃干燥4分钟。在冷却至室温之后，该LCP层在氮气下以1500mJ/cm2(300-400nm)进行UV固化。由OSM 6以及LCP 3涂层产生的该薄膜叠物与玻璃片分开。当将该薄膜布置在正交偏振棱镜之间时，观察到均匀的LCP取向。
应用实施例10
用Zehntner Coater(ZUA 2000.150通用供料器)以50μm设定将OSM 7涂布在玻璃片上。在室温下等待5分钟之后，该涂层在氮气下以4000mJ/cm2(395nm)进行UV LED固化,以产生厚度10μm薄膜。然后所得到可光配向物体暴露于1000mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。LCP 3以2000rpm旋转涂布30秒以及于55℃干燥4分钟。在冷却至室温之后，该LCP在氮气下以1500mJ/cm2(300-400nm)进行UV固化。当在正交偏振棱镜之间观察到该涂布玻璃片时，看到均匀的取向。
应用实施例11
用Zehntner Coater(ZUA 2000.150通用供料器)以400μm设定将OSM 7涂布在玻璃片上。在室温下5分钟之后，所得到涂层在氮气下4000mJ/cm2(300-400nm)固化以及薄膜厚度约为220μm。然后所获得物体暴露于1000mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。LCP 3以2000rpm旋转涂布30秒以及于55℃干燥4分钟。在冷却至室温之后，该LCP层在氮气下以1500mJ/cm2(300-400nm)进行UV固化。当在正交偏振棱镜之间观察到该涂布玻璃片时，看到均匀的取向。
应用实施例12
通过在该玻璃片上相互平行粘贴胶带条42由第一玻璃片41制备压印工具40，如附图5a图解。在该条带之间距离是0.5cm以及该条带宽度是1.8cm。该带厚度是50μm。然后带有该粘合条的玻璃片用三氯(1H,1H,2H,2H-全氟代辛基)硅烷蒸气处理5分钟，然后其就是玻璃压印工具40。用Zehntner Coater(ZUA 2000.150通用供料器)以200μm设定将OSM 8涂布在第二玻璃片43上，以制备薄膜44。玻璃压印工具40压在薄膜44上，然后其通过用以4000mJ/cm2(395nm)UVLED紫外线灯辐照穿过玻璃压印工具而固化。然后除去该玻璃压印工具。现在第二玻璃片43上是具有两个高度面46以及47(附图5b)的结构化薄膜45，其中较低高度为约60μm以及较高高度为约105μm。如此所获得可光配向、结构化物体然后暴露于1000mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。LCP 3在该光配向、结构化物体45之上以2000rpm旋转涂布30秒以及于55℃干燥4分钟。在冷却至室温之后，该LCP层在氮气下以1500mJ/cm2(300-400nm)进行UV固化。当如此获得器件布置在正交偏振棱镜之间时，观察到LCP层的均匀取向。
应用实施例13
OSM 9在50℃预热、过滤以及用Zehntner Coater(ZUA 2000.150通用供料器)在50μm设定涂布在玻璃片上，然后在氮气下通过用UVLED(395nm)以4000mJ/cm2光辐照固化。产生薄膜厚度大约10μm。然后所获得物体暴露于1000mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。LCP 3以2000rpm旋转涂布30秒以及于55℃干燥4分钟。在冷却至室温之后,该LCP在氮气下以1500mJ/cm2(300-400nm)进行UV固化。当在正交偏振棱镜之间观察到该LCP层时，看出均匀的取向。
应用实施例14
与应用实施例1相同的方式制备器件，但是使用OSM10而不是OSM1以及将得到的厚度1.3μm薄膜暴露于1000mJ/cm2(280-320nm)而不是200mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。当将所获得器件布置在正交偏振棱镜之间时，观察到均匀的LCP取向。
应用实施例15
与应用实施例1相同的方式制备器件，但是使用OSM 11而不是OSM 1以及将得到的厚度1.3μm薄膜暴露于1000mJ/cm2(280-320nm)而不是200mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。当将所获得器件布置在正交偏振棱镜之间时，观察到均匀的LCP取向。
应用实施例16
用Zehntner Coater(ZUA 2000.150通用供料器)以100μm设定将OSM 12涂布在玻璃片上。在室温下10分钟以后，该涂层在70℃干燥10分钟以产生13μm干膜厚度。然后所获得物体暴露于1000mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。LCP 3以2000rpm旋转涂布30秒以及于55℃干燥4分钟。在冷却至室温之后，该LCP在氮气下以1500mJ/cm2(300-400nm)进行UV固化。当在正交偏振棱镜之间观察到该LCP层时，看出均匀的取向。
应用实施例17
与应用实施例16相同的方式制备器件,但是使用OSM 13而不是OSM 12。当在正交偏振棱镜之间观察到该LCP层时，看出均匀的取向。
应用实施例18
用Zehntner Coater(ZUA 2000.150通用供料器)以300μm设定将OSM 6涂布在玻璃片上，在150℃固化30分钟，以产生厚度约70μm薄膜。然后该薄膜从该基材除去以获得自立薄膜形式的可光配向物体。
应用实施例19
应用实施例18中获得的自立薄膜暴露于500mJ/cm2(280-320nm)线性偏振光。然后自立薄膜形式的该光配向物体安装在旋转涂布机真空夹盘上以及LCP 3以2000rpm在该光配向物体之上旋转涂布30秒以及于55℃干燥4分钟。在冷却至室温之后，该LCP层在氮气下以1500mJ/cm2(300-400nm)进行UV固化。当将该薄膜布置在正交偏振棱镜之间时，观察到均匀的LCP取向。

Claims (27)

1.制备包括地貌表面结构的可光配向物体的方法，包括如下步骤：
-提供包含可光配向材料的原料组合物，
-由该原料组合物产生具有地貌表面结构的物体(11，35，45，53)。
2.制备可光配向物体的方法，包括如下步骤：
-提供包含可光配向材料的原料组合物，
-由该原料组合物通过3D-打印产生物体(11，22，24，35，44，45，53)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该原料组合物包含可光配向材料以及另外的物质，该物质不包含可光配向组成部分。
4.根据权利要求3所述的方法，其中该组合物中该可光配向材料的总量按重量百分比计算少于50％。
5.根据权利要求3所述的方法，其中该可光配向材料以及另外的物质是相分离的。
6.根据权利要求3所述的方法，其中该可光配向材料包含氟化组成部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其中该可光配向材料是以下(i)、(ii)或(iii)的任何聚合物结构或6-[4-[(E)-3-氧代-3-(4,4,4-三氟丁氧基)丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙基-2-烯酸酯与6-[4-[(E)-3-甲氧基-3-氧代-丙-1-烯基]苯氧基]己基2-甲基丙-2-烯酸酯的共聚物(iv)：
Figure FDA0003125657270000011
Figure FDA0003125657270000021
8.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其中该物体的厚度大于500nm。
9.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其中该物体是弯曲的。
10.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其中该物体产生在移动的载体上。
11.根据权利要求2所述的方法，其中该物体具有地貌表面结构。
12.根据权利要求1或11任一项所述的方法，其中该地貌表面结构包括结构元件例如透镜、菲涅耳透镜、双面凸透镜、透镜阵列、微透镜、棱柱、格栅或带有矩形或者三角形横截面的结构。
13.根据权利要求12所述的方法，其中该地貌表面结构的结构元件的最小宽度大于500nm。
14.根据权利要求1或11任一项所述的方法，其中该地貌表面结构的深度大于100nm。
15.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其中该可光配向物体随后被暴露于配向光以形成光配向物体。
16.根据权利要求15所述的方法，其中将从属材料(13，23，56)施加在该光配向物体的至少一部分之上。
17.根据权利要求16所述的方法，其中该从属材料(13，23，56)是LCP材料。
18.根据权利要求1-2任一项制备的可光配向物体。
19.根据权利要求1-2任一项制备的可光配向物体，其厚度大于2μm。
20.根据权利要求1-2任一项所述的可光配向物体(11，35，45，53)，其具有地貌表面结构。
21.根据权利要求20所述的可光配向物体(11，35，45，53)，其中该地貌表面结构的深度大于100nm。
22.根据权利要求20所述可光配向物体(11，35，45，53)，其中该地貌表面结构包含微型元件。
23.光配向物体(11，22，24，53),通过将根据权利要求1-2任一项制备的物体暴露于配向光而制备。
24.包含从属材料(13，23，56)的器件(10，20，58)，其已经通过根据权利要求23所述的光配向物体(11，22，24，53)配向。
25.根据权利要求24所述的器件(10，58)，其中从属材料(13，56)具有至少一个表面(12，54)，其是地貌结构化的以及与该光配向物体(11，53)接触或者接触过。
26.根据权利要求25所述的器件(58)，其中该从属材料具有各向异性透镜的功能。
27.自动立体3D显示器，其包含根据权利要求24所述的器件。
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