RU2136025C1

RU2136025C1 - Dichroic light polarizer

Info

Publication number: RU2136025C1
Application number: RU97121028A
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Ворожцов; Н.Н. Масанова; С.А. Архипова; А.А. Мирошин
Original assignee: Мирошин Александр Александрович; Государственный научный центр РФ "НИОПИК"
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: optics. SUBSTANCE: dichroic light polarizer has at least one polarizing coat that presents oriented molecularly ordered layer formed on base on one organic salt as minimum of dichroic anion dye of given general formula. Polarizer can have several polarizing coats applied one to another each carrying several fragments of unspecified form which may differ in color and direction of polarization vector. Color and direction of polarization vector may not coincide. Invention provides for design of effective fault-free polarizers with different thickness not exceeding 5%. EFFECT: design of effective fault-free polarizers with different thickness. 11 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптике, а именно к дихроичным поляризаторам света (ДПС), основанным на органических солях дихроичных анионных красителей. The invention relates to optics, namely to dichroic polarizers of light (DPS), based on organic salts of dichroic anionic dyes.

Предлагаемые ДПС могут быть использованы в производстве поляризационных пленок и стекол, в том числе ламинированных для автомобильной промышленности, строительства и архитектуры. Кроме того, заявляемые ДПС могут быть также использованы в производстве ЖК дисплеев и индикаторов. The proposed DPS can be used in the production of polarizing films and glasses, including laminated for the automotive industry, construction and architecture. In addition, the claimed DPS can also be used in the manufacture of LCD displays and indicators.

Поляризаторы света, преобразующие естественный свет в поляризованный, являются одним из необходимых элементов современных устройств отображения информации на жидких кристаллах (ЖК), системах контроля и световой блокировки. Polarizers of light, converting natural light into polarized light, are one of the necessary elements of modern liquid crystal display (LCD) information devices, control systems and light blocking.

Используемые в настоящее время ДПС представляют собой ориентированную одноосным растяжением полимерную пленку, окрашенную в массе органическими красителями или соединениями иода. В качестве полимера используют в основном поливиниловый спирт (ПВС) [1]. Currently used DPS are a polymer film oriented uniaxial stretching, colored in bulk by organic dyes or iodine compounds. Polyvinyl alcohol (PVA) is mainly used as a polymer [1].

ДПС на основе ПВС, окрашеного иодом, имеют высокие поляризационные характеристики и находят широкое применение в производстве жидкокристаллических индикаторов для экранов, часов, калькуляторов, персональных компьютеров и т.п. DPS based on PVA stained with iodine have high polarization characteristics and are widely used in the manufacture of liquid crystal indicators for screens, watches, calculators, personal computers, etc.

В то же время высокая стоимость и низкая термостойкость ДПС на основе ПВС не позволяют применять их в производстве товаров массового потребления, в частности при изготовлении многослойных стекол и пленок для автомобильной промышленности, строительства и архитектуры. At the same time, the high cost and low heat resistance of PVA-based DPS do not allow their use in the production of consumer goods, in particular in the manufacture of laminated glasses and films for the automotive industry, construction and architecture.

Аналогом заявляемого ДПС является ДПС, представляющий собой подложку с нанесенными на нее молекулярно ориентированным слоем дихроичного материала, способного к образованию нематической фазы [2]. An analogue of the claimed DPS is DPS, which is a substrate with a molecularly oriented layer of dichroic material deposited on it, capable of forming a nematic phase [2].

Для получения поляризующей свет пленки дихроичный материал наносят в виде истинного раствора на непроницаемую поверхность подложки, которой предварительно придается анизотропия за счет механического натирания с помощью различных материалов (кожа, бумага, ткань и др). В процессе последующего частичного испарения растворителя раствор дихроичного материала проходит через стадию нематического жидкокристаллического состояния, во время которого под влиянием анизотропии поверхности происходит ориентация молекул дихроичного материала. При испарении остаточного растворителя в контролируемых условиях, предотвращающих разориентацию, на поверхности подложки образуется молекулярно-ориентированная поляризующая пленка, состоящая из параллельно расположенных и ориентированных в одном направлении молекул дихроичного вещества, в качестве которого были использованы дихроичные красители [2]. To obtain a light-polarizing film, a dichroic material is applied in the form of a true solution onto the impermeable surface of the substrate, which is previously anisotroped due to mechanical rubbing using various materials (leather, paper, fabric, etc.). In the process of subsequent partial evaporation of the solvent, the solution of the dichroic material passes through the stage of a nematic liquid crystal state, during which the molecules of the dichroic material undergo the surface anisotropy. Upon evaporation of the residual solvent under controlled conditions that prevent misorientation, a molecular-oriented polarizing film is formed on the surface of the substrate, consisting of molecules of a dichroic substance arranged in parallel and oriented in the same direction, using dichroic dyes [2].

Аналогичного типа ДПС [3] представляет собой поляризующую пластину, которую изготавливают при нанесении раствора некоторых азокрасителей на предварительно натертую поверхность подложки с последующей сушкой. A similar type of DPS [3] is a polarizing plate, which is made by applying a solution of some azo dyes to a pre-rubbed surface of a substrate, followed by drying.

ДПС [2] или [3] имеют более высокую термостойкость по сравнению с ДПС на основе поливинилового спирта, поскольку молекулярно ориентированная пленка красителя обладает высокой термостабильностью и может быть сформирована на таких стойких материалах, как например стекло. DPS [2] or [3] have higher heat resistance compared to DPS based on polyvinyl alcohol, since the molecularly oriented dye film has high thermal stability and can be formed on such resistant materials as glass.

К числу недостатков ДПС [2] или [3] следует отнести прежде всего недостаточную поляризующую способность и невысокий контраст, а также необходимость предварительной ориентации подложки за счет многократного натирания, реализация которого в промышленном масштабе представляет значительные сложности. The disadvantages of DPS [2] or [3] include, first of all, insufficient polarizing ability and low contrast, as well as the need for preliminary orientation of the substrate due to repeated rubbing, the implementation of which on an industrial scale presents considerable difficulties.

Наиболее близким по технической сущности является ДПС, представляющий собой подложку с нанесенной на нее тонкой пленкой молекулярно упорядоченного слоя красителей, представляющих собой сульфокислоты или их неорганические соли азо- и полициклических соединений или их смеси, которые способны к образованию стабильной лиотропной жидкокристаллической фазы, что позволяет получать на их основе стабильные лиотропные жидкие кристаллы (ЛЖК) и композиции на их основе [4]. The closest in technical essence is DPS, which is a substrate with a thin film of a molecularly ordered layer of dyes on it, which are sulfonic acids or their inorganic salts of azo and polycyclic compounds or mixtures thereof, which are capable of forming a stable lyotropic liquid crystal phase, which allows one to obtain based on them, stable lyotropic liquid crystals (VFAs) and compositions based on them [4].

Для изготовления известного ДПС [4] на поверхность подложки наносят ЛЖК красителя при одновременном механическом ориентировании с последующим испарением растворителя. При этом на поверхности подложки образуется тонкая пленка молекулярно упорядоченного слоя красителя - поляризующее покрытие (ПП), способное поляризовать свет. To make the known DPS [4], VFA dye is applied onto the surface of the substrate with simultaneous mechanical orientation followed by evaporation of the solvent. In this case, a thin film of a molecularly ordered dye layer is formed on the surface of the substrate — a polarizing coating (PP) capable of polarizing light.

ДПС [4] обладают наряду с высокой термо- и светостойкостью более высокой поляризационной эффективностью по сравнению с ДПС [2] или [3], поскольку способ ориентации, основанный на механическом упорядочении ЛЖК является более эффективным способом для создания молекулярной упорядоченности красителя, находящегося в нематическом жидкокристаллическом состоянии, по сравнению с влиянием поверхностной анизотропии. DPS [4] along with high thermal and light fastness have a higher polarization efficiency compared to DPS [2] or [3], since the orientation method based on mechanical ordering of VFA is a more efficient way to create a molecular ordering of a dye located in a nematic liquid crystalline state, compared with the effect of surface anisotropy.

Основным недостатком ДПС [4] является неоднородность свойств по площади, обусловленная разнотолщинностью ПП, а также наличием зон разориентации и микродефектов. Причиной этого является образование слишком крупных молекулярных комплексов при получении лиотропной жидкокристаллической фазы на основе неорганических солей используемых красителей, что приводит к дальнейшей агрегации с выпадением красителя в осадок. Процесс кристаллизации неорганических солей используемых красителей [4] может усиливаться при введении в ЛЖК композиций различных технологических добавок (ПАВ, ингибиторы и др.). Образующиеся при этом микрокристаллики являются причиной не только разнотолщинности ПП, но и возникновение зон разориентации, что в сочетании с рассеянием света на микрокристаллических дефектах ПП приводит к снижению поляризационной эффективности ДПС. The main disadvantage of DPS [4] is the heterogeneity of properties over the area, due to the difference in thickness of the PP, as well as the presence of disorientation zones and microdefects. The reason for this is the formation of too large molecular complexes upon receipt of the lyotropic liquid crystalline phase based on the inorganic salts of the dyes used, which leads to further aggregation with the precipitation of the dye. The process of crystallization of inorganic salts of the dyes used [4] can be enhanced with the introduction of various technological additives (surfactants, inhibitors, etc.) into VFAs. The microcrystallites formed in this process are the cause of not only the difference in thickness of the PP, but also the appearance of disorientation zones, which, combined with the scattering of light by microcrystalline defects of the PP, leads to a decrease in the polarization efficiency of the DPS.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективных бездефектных ДПС на основе однородных поляризующих покрытий (ПП) с разнотолщинностью, не превышающей 5%. The present invention is the creation of effective defect-free DPS based on uniform polarizing coatings (PP) with a thickness difference of not more than 5%.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в дихроичном поляризаторе света, включающем подложку и по крайней мере одно поляризующее покрытие, по крайней мере одно поляризующее покрытие представляет собой ориентированный молекулярно упорядоченный слой, сформированный на основе по крайней мере одной органической соли дихроичного анионного красителя общей формулы:
{Хромоген}-(XO^-M⁺)_n,
где Хромоген - хромофорная система красителя;
X=CO, SO₂, OSO₂, OPO(O^-M⁺);
M = N-алкилпиридиний, N-алкилхинолиний, N-алкилимидазолиний,
N-алкилтиазолиний, RR'NH₂, RR'R''NH, RR'R''R^N, RR'R''R^P,
при: R, R', R'', R^ = CH₃, ClC₂H₄, C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉, C₆H₅CH₂, замещенный фенил или гетероарил,
YH-(CH₂-CH₂Y)_m-CH₂CH₂, где Y=O или NH, m=0-5; n=1-7,
способной к образованию лиотропной жидкокристаллической фазы.The problem is solved due to the fact that in a dichroic polarizer of light, including a substrate and at least one polarizing coating, at least one polarizing coating is an oriented molecularly ordered layer formed on the basis of at least one organic salt of a dichroic anionic dye of the general formula:
{Chromogen} - (XO ^- M ⁺ ) _n ,
where Chromogen is a chromophore dye system;
X = CO, SO ₂ , OSO ₂ , OPO (O ^- M ⁺ );
M = N-alkylpyridinium, N-alkylquinolinium, N-alkylimidazolinium,
N-alkylthiazolinium, RR'NH ₂ , RR'R''NH, RR'R''R ^ N, RR'R''R ^ P,
at: R, R ', R'', R ^ = CH ₃ , ClC ₂ H ₄ , C ₂ H ₅ , C ₃ H ₇ , C ₄ H ₉ , C ₆ H ₅ CH ₂ , substituted phenyl or heteroaryl,
YH- (CH ₂ —CH ₂ Y) _m —CH ₂ CH ₂ , where Y = O or NH, m = 0-5; n = 1-7,
capable of forming a lyotropic liquid crystal phase.

Таким образом, заявляемый ДПС представляет собой подложку с нанесенным на нее ПП на основе органических солей дихроичных анионных красителей. Thus, the claimed DPS is a substrate coated with PP based on organic salts of dichroic anionic dyes.

ПП представляет собой ориентированный в определенном направлении молекулярно упорядоченный слой красителя, в котором плоскости молекул и лежащие в них дипольные моменты оптического перехода однородно ориентированы относительно направления, которое задается либо поверхностной анизотропией, либо направлением механической ориентации. PP is a molecularly ordered dye layer oriented in a certain direction, in which the planes of the molecules and the dipole moments of the optical transition lying in them are uniformly oriented relative to the direction that is specified either by surface anisotropy or the direction of mechanical orientation.

Принцип действия ДПС основан на том, что неполяризованный свет при прохождении через ПП частично поглощается хромоформной системой красителя. При этом через ПП проходит только та часть световых волн, в которых направление колебаний электрической составляющей электромагнитного поля перпендикулярна дипольному моменту оптического перехода (фиг.1). The principle of the DPS is based on the fact that unpolarized light, when passing through the PP, is partially absorbed by the chromoform dye system. In this case, only that part of the light waves passes through the PP, in which the direction of oscillation of the electric component of the electromagnetic field is perpendicular to the dipole moment of the optical transition (Fig. 1).

Необходимо также отметить, что заявляемые ДПС обеспечивают поляризацию не только в видимой части спектра, но и в УФ-области, а также ближней ИК-области. It should also be noted that the claimed DPS provide polarization not only in the visible part of the spectrum, but also in the UV region, as well as in the near infrared region.

Для формирования ПП при изготовлении заявляемых ДПС используют органические соли дихроичных анионных красителей, содержащих в качестве анионной функции такие группы, как карбоксильную, сульфо-, винилсульфоновую или сульфоэфирную, фосфоновую. Для получения органических солей красители могут быть выбраны из класса:
- красителей, способных к образованию стабильной лиотропной жидкокристаллической фазы, например сульфокислот производных индатрона, сульфокислот производных симметричных дифенилдиимидов и дебензимидазолов нафталин-1,4,5,8-, перилен- и антантрон-3,4,9,10-тетракарбоновых кислот, прямой желтый светопрочный O [4] и т.п.;
- прямых красителей, например, бензопурпурин 4Б (C.I. 448), C.I. прямой оранжевый 26, C.I. прямой красный 48 или 51, C.I. прямой фиолетовый 88, C.I. прямой синий 19 и др.For the formation of PP in the manufacture of the claimed DPS, organic salts of dichroic anionic dyes are used, containing groups such as carboxylic, sulfo, vinyl sulfonic or sulfoester, phosphonic as anionic functions. To obtain organic salts, dyes can be selected from the class:
- dyes capable of forming a stable lyotropic liquid crystal phase, for example, sulfonic acids of derivatives of indatron, sulfonic acids of derivatives of symmetric diphenyldiimides and debenzimidazoles naphthalene-1,4,5,8-, perylene and anthantrone-3,4,9,10-tetracarboxylic acids, direct yellow lightfast O [4] and the like;
- direct dyes, for example, benzopurpurin 4B (CI 448), CI direct orange 26, CI direct red 48 or 51, CI direct purple 88, CI direct blue 19, etc.

- активных красителей (триазиновые, винилсульфоновые или Проционы Т), например, C. I. активный красный 1, C.I. активный желтый 1, C.I. активный синий 4 и др.;
- кислотных красителей, например, различные производные бромаминовой кислоты, кислотный ярко-красный антрахиноновый H8C, ярко-синий антрахиноновый (C.I. 61585), кислотный зеленый антрахиноновый H2C (C.I. 61580), кислотный ярко-зеленый антрахиноновый Н4Ж, C.I. кислотный красный 138, C.I. кислотный желтый 135, C.I. кислотный красный 87, C.I. кислотный черный 1 и др.- active dyes (triazine, vinyl sulfonic or Procyon T), for example, CI active red 1, CI active yellow 1, CI active blue 4, etc .;
- acid dyes, for example, various derivatives of bromamic acid, acid bright red anthraquinone H8C, bright blue anthraquinone (CI 61585), acid green anthraquinone H2C (CI 61580), acid bright green anthraquinone H4G, CI acid red 138, CI acid yellow 135, CI acid red 87, CI acid black 1, etc.

- из ряда сульфокислот полициклических красителей, например, несимметричных фенилимидов и бензимидазолов нафталин-1,4,5,8-, перилен- и антантрон-3,4,9,10-тетракарбоновых кислот, дисульфокислоты производных индиго, тиоиндиго или хинакридона [5] и другие сульфокислоты на основе кубовых красителей и пигментов. - from a number of sulfonic acids of polycyclic dyes, for example, asymmetric phenylimides and benzimidazoles naphthalene-1,4,5,8-, perylene and anthantrone-3,4,9,10-tetracarboxylic acids, disulfonic derivatives of indigo, thioindigo or quinacridone derivatives [5] and other sulfonic acids based on vat dyes and pigments.

Существенным отличием настоящего изобретения является применение для формирования ПП органических солей дихроичных анионных красителей или их смесей, при нанесении растворов которых на поверхности подложки после высыхания получаются бездефектные однородные ПП, разнотолщинность которых не превышает 5%. A significant difference of the present invention is the use for the formation of PP of organic salts of dichroic anionic dyes or mixtures thereof, upon application of solutions of which on the surface of the substrate after drying, defect-free homogeneous PPs are obtained, the thickness difference of which does not exceed 5%.

Применение органических солей дихроичных анионных красителей для изготовления ДПС позволяет использовать также как и для ДПС [4] типовое оборудование для нанесения различных покрытий, например установки лакокрасочной промышленности, а также полиграфическое оборудование различных типов, включая установки для флексопечати. The use of organic salts of dichroic anionic dyes for the manufacture of DPS allows the use, as well as for DPS [4], of typical equipment for applying various coatings, for example, the paint industry, as well as printing equipment of various types, including installations for flexographic printing.

С помощью органических солей дихроичных анионных красителей могут быть изготовлены ДПС, представляющее собой подложку с нанесенным на нее ПП, состоящее из нескольких фрагментов произвольной формы, которые могут отличаться цветом и направлением вектора поляризации. То есть направление поляризации может меняться произвольным образом на поверхности подложки, что позволяет получать таким образом поляризационные рисунки с различным направлением поляризации каждого фрагмента. Using organic salts of dichroic anionic dyes, DPS can be made, which is a substrate with PP deposited on it, consisting of several fragments of arbitrary shape, which can differ in color and direction of the polarization vector. That is, the direction of polarization can vary arbitrarily on the surface of the substrate, which allows one to obtain thus polarization patterns with different directions of polarization of each fragment.

Для изготовления таких ДПС может быть использован следующий метод: с помощью печати (флексо-, трафаретной, высокой или глубокой) на ПП с однородным направлением вектора поляризации наносят рисунок в виде слоя водонерастворимого лака необходимой формы. После отверждения лака незащищенный слой ПП смывают подходящим растворителем (вода или смесь воды с органическим растворителем). Затем на подложку вновь наносят ПП, которое может отличаться цветом и направлением вектора поляризации от закрепленного лакового слоя ПП. После этого вновь наносят слой лака требуемой формы, который при этом оставляет незащищенным предыдущий рисунок. После отверждения с последующей промывкой растворителем получают поляризационный рисунок, в котором участки отличаются и цветом, и направлением вектора поляризации. For the manufacture of such DPS, the following method can be used: by printing (flexo, screen, high or deep) on a PP with a uniform direction of the polarization vector, a pattern is applied in the form of a layer of water-insoluble varnish of the required shape. After curing the varnish, the unprotected PP layer is washed off with a suitable solvent (water or a mixture of water with an organic solvent). Then, the PP is again applied to the substrate, which may differ in color and direction of the polarization vector from the fixed varnish layer of the PP. After that, a layer of varnish of the required form is again applied, which at the same time leaves the previous pattern unprotected. After curing, followed by washing with a solvent, a polarization pattern is obtained in which the regions differ in both color and direction of the polarization vector.

С помощью различных способов многовалковой печати могут быть многоцветные поляризационные рисунки по методу "roll-to-roll". Using various multi-roll printing methods, there can be multicolor polarization patterns according to the roll-to-roll method.

Использование вместо лака различных клеев позволяет изготавливать ДПС в виде самоклеящихся полризационных пленок, а также при нанесении слоя клея на ПП в виде рисунка с последующим переносом получать ДПС на любой поверхности, что может быть использовано как при производстве ЖК индикаторов с внешним расположением поляризаторов, так при различных видах защиты товарных знаков или для получения всевозможных цветовых эффектов, например в рекламе. При изготовлении ДПС по клеевой технологии возможен и метод обратного переноса: нанесение слоя клея необходимой формы на требуемую поверхность, наложение пленки с нанесенным на нее ПП на клей и отрыв. С поверхности пленки на требуемую поверхность будет удаляться слой ПП, соответствующий только форме клеевого слоя. The use of various adhesives instead of varnish makes it possible to produce DPS in the form of self-adhesive polarizing films, as well as applying a layer of glue on PP in the form of a pattern with subsequent transfer to obtain DPS on any surface, which can be used both in the manufacture of LCD indicators with an external arrangement of polarizers, various types of trademark protection or to obtain all kinds of color effects, for example in advertising. In the manufacture of DPS using adhesive technology, a reverse transfer method is also possible: applying a layer of glue of the required shape to the required surface, applying a film with PP applied to it on the adhesive and peeling. A PP layer corresponding only to the shape of the adhesive layer will be removed from the film surface to the desired surface.

Применение органических солей дихроичных анионных красителей позволяет также реализовать технологию послойного нанесения ПП. При этом могут быть получены ДПС, состоящие из нескольких нанесенных друг на друга ПП, каждое из которых состоит из нескольких фрагментов произвольной формы, которые могут отличаться цветом и направлением вектора поляризации. The use of organic salts of dichroic anionic dyes also makes it possible to realize the technology of layer-by-layer deposition of PP. In this case, DPSs consisting of several PPs deposited on top of each other can be obtained, each of which consists of several fragments of arbitrary shape, which may differ in color and direction of the polarization vector.

Последующее ПП того же красителя или другого может быть нанесено непосредственно на предыдущее ПП или на промежуточный слой из прозрачного материала, который может быть либо бесцветным либо окрашенным. При этом направление вектора поляризации следующего ПП может меняться произвольным образом относительно направления осей поляризации предыдущего ПП. Subsequent PP of the same dye or another can be applied directly to the previous PP or to an intermediate layer of a transparent material, which can be either colorless or colored. In this case, the direction of the polarization vector of the next PP can change arbitrarily with respect to the direction of the polarization axes of the previous PP.

Таким образом могут быть получены ДПС, которые между ПП могут дополнительно содержать слои из прозрачных бесцветных или окрашенных материалов. In this way, DPS can be obtained, which between PP can additionally contain layers of transparent, colorless or colored materials.

При вращении плоскости поляризационного света в ДПС может происходить просветление одних участков ит окрашивание других (в случае монохромных ДПС, в которых разные участки одного цвета имеют различное направление вектора поляризации). В случае использования разных красителей при вращении плоскости поляризованного света будет происходить либо исчезновение окрашенного в разные цвета рисунка (в случае, когда участки разного цвета имеют одинаковое направление вектора поляризации), либо последовательное исчезновение участков разного цвета, отличающихся направлением вектора поляризации. В случае многослойных ПП и особенно с применением промежуточных прозрачных окрашенных материалов количество вариантов возрастает. When the plane of polarization light rotates in the DPS, some areas may become bleached and others become colored (in the case of monochrome DPSs, in which different parts of the same color have different directions of the polarization vector). In the case of using different dyes during the rotation of the plane of polarized light, either the pattern painted in different colors disappears (in the case when the sections of different colors have the same direction of the polarization vector), or the successive disappearance of sections of different colors that differ in the direction of the polarization vector. In the case of multilayer PP and especially with the use of intermediate transparent colored materials, the number of options increases.

Перечисленные примеры ДПС представляют интерес при создании специальных цветовых эффектов (реклама, шоу-бизнес), для защиты товарных знаков и ценных видов бумаг и т.д. The listed examples of DPS are of interest in creating special color effects (advertising, show business), for the protection of trademarks and securities, etc.

Для формирования ПП с помощью концентрированных растворов органических солей дихроичных анионных красителей могут быть использованы также методы, применяющиеся для получения полимерных пленок, например, плоскощелевой экструзии, полив и др. For the formation of PP using concentrated solutions of organic salts of dichroic anionic dyes, the methods used to obtain polymer films, for example, flat-gap extrusion, irrigation, etc., can also be used.

При формировании ПП в качестве дополнительного ориентирующего воздействия могут быть использованы магнитные, электромагнитные и электростатические поля, которые могут применяться в случаях, когда время нанесения не ограничено или для изготовления ДПС используются разбавленные растворы органических солей дихроичных анионных красителей по методу [2]. When forming PP, magnetic, electromagnetic, and electrostatic fields can be used as an additional orienting effect, which can be used in cases where the application time is unlimited or diluted solutions of organic salts of dichroic anionic dyes are used for the production of DPS according to the method [2].

Выбор способа нанесения определяется также с типом подложки, в качестве которой может быть твердая плоская, сферическая или цилиндрическая, прозрачная или отражающая поверхность органического или неорганического стекла, силикатного стекла с напыленным полупроводниковым слоем, пластины кремния с напыленным слоем алюминия. The choice of the application method is also determined by the type of substrate, which can be a solid flat, spherical or cylindrical, transparent or reflective surface of organic or inorganic glass, silicate glass with a sprayed semiconductor layer, silicon wafers with a sprayed layer of aluminum.

На поверхности подложки перед нанесением ПП может быть сформирован ориентирующий слой по технологии, используемой для нанесения ориентирующих слоев при изготовлении жидкокристаллических ячеек [6]. An orienting layer can be formed on the surface of the substrate before applying the PP according to the technology used for applying the orienting layers in the manufacture of liquid crystal cells [6].

Таким образом может быть изготовлен ДПС, который между подложкой и поляризующим покрытием дополнительно содержит ориентирующий слой, сформированный как из неорганических материалов, так и на основе различных полимеров. In this way, DPS can be made, which between the substrate and the polarizing coating additionally contains an orienting layer formed from inorganic materials and based on various polymers.

Поверхность подложки при формировании ПП дополнительно может быть также модифицирована с помощью различных подслоев, в том числе и оптически активных, например диффузно отражающих, двулучепреломляющих или фазозадерживающих покрытий. Таким образом получают ДПС, отличающийся тем, что между подложкой и поляризующим покрытием дополнительно содержат диффузно отражающий слой, который может служить одновременно в качестве электропроводящего слоя. The surface of the substrate during the formation of PP can also be additionally modified using various sublayers, including optically active ones, for example, diffusely reflecting, birefringent, or phase-retentive coatings. Thus, a DPS is obtained, characterized in that between the substrate and the polarizing coating additionally contain a diffusely reflecting layer, which can simultaneously serve as an electrically conductive layer.

При использовании в качестве подложки четвертьволновой двулучепреломляющей пластины или пленки, например из поливинилового спирта или полиэтилентерефталата, и нанесении ПП под углом 45^o к основной оптической оси подложки может быть изготовлен циркулярный поляризатор (фиг.2, a и b - направление обычного и необычного лучей соответственно, n - направление вектора поляризации ПП).When using a quarter-wave birefringent plate or film as a substrate, for example, from polyvinyl alcohol or polyethylene terephthalate, and applying PP at an angle of 45 ^° to the main optical axis of the substrate, a circular polarizer can be made (Fig. 2, a and b are the direction of the ordinary and unusual rays, respectively , n is the direction of the polarization vector of the PP).

При формировании ПП с помощью органических солей дихроичных анионных красителей на полимерных пленках (полиэтилентерефталат, поликарбонат, триацетилцеллюлоза, другие прозрачные пленочные материалы) могут быть получены ДПС в виде гибких поляризующих пленок, в том числе самоклеющихся. When forming PP using organic salts of dichroic anionic dyes on polymer films (polyethylene terephthalate, polycarbonate, cellulose triacetyl, and other transparent film materials), DPS can be obtained in the form of flexible polarizing films, including self-adhesive.

При изготовлении заявляемого ДПС на основе органических солей дихроичных анионных красителей могут быть также использованы различные клеи, в том числе поливинилбутираль, для получения разного рода ламинированных структур, например триплексных стекол или многослойных пленок, что представляет интерес для автомобильной промышленности и архитектуры. In the manufacture of the inventive DPS based on organic salts of dichroic anionic dyes, various adhesives, including polyvinyl butyral, can also be used to obtain various kinds of laminated structures, for example, triplex glasses or laminated films, which is of interest to the automotive industry and architecture.

Для изготовления ДПС применяют водные или водно-органические растворы дихроичных анионных красителей, которые могут быть приготовлены либо постепенным увеличением концентрации разбавленных растворов красителя (например, с помощью испарения или мембранной ультрафильтрации), либо путем растворения сухого красителя в соответствующем растворителе (вода, смесь воды со спиртами, биполярными апротонными растворителями типа ДМФА или ДМСО, целлозольвами, этилацетатом и другими смешивающимися с водой растворителями) до необходимой концентрации. For the manufacture of DPS, aqueous or aqueous-organic solutions of dichroic anionic dyes are used, which can be prepared either by gradually increasing the concentration of diluted dye solutions (for example, by evaporation or membrane ultrafiltration), or by dissolving the dry dye in an appropriate solvent (water, a mixture of water and alcohols, bipolar aprotic solvents such as DMF or DMSO, cellosolves, ethyl acetate and other water-miscible solvents) to the required concentration tion.

В зависимости от способа формирования ПП используют растворы красителей с концентрацией 1-30%. Depending on the method of forming PP, dye solutions with a concentration of 1-30% are used.

При использовании способа [2] на предварительно натертую в требуемом направлении поверхность подложки целесообразно наносить более разбавленные растворы, тогда как при формировании ПП без предварительного натирания подложки с помощью механического ориентирования по методу [4] используют более концентрированные растворы красителей, в том числе образующие стабильную лиотропную жидкокристаллическую фазу. When using the method [2], it is advisable to apply more dilute solutions to the surface of the substrate pre-rubbed in the required direction, whereas when forming PP without pre-rubbing the substrate using mechanical orientation according to the method [4], more concentrated dye solutions are used, including those forming stable lyotropic liquid crystal phase.

Также как и в случае неорганических солей [4], механическое упорядочение стабильных ЛЖК композиций на основе органических солей дихроичных анионных красителей может быть осуществлено под действием сил, вызывающих деформацию натяжения на мениске, образующемся при расклинивающем отрыве одной поверхности от другой, между которыми распределен слой ЛЖК, или при наложении сдвигового усилия что может быть осуществлено одновременно с нанесением ЛЖК на поверхность подложки. As in the case of inorganic salts [4], the mechanical ordering of stable VFA compositions based on organic salts of dichroic anionic dyes can be carried out under the action of forces that cause strain deformation on the meniscus, which is formed when wedging separation of one surface from another, between which the VFA layer is distributed , or by applying shear, which can be done simultaneously with the application of VFA on the surface of the substrate.

Ориентирование ЛЖК на поверхности подложки под действием сдвигового усилия может осуществляться при нанесении ЛЖК с помощью фильеры или ракеля, последний может быть ножевого или цилиндрического типа. The orientation of the VFA on the surface of the substrate under the action of shear can be carried out when applying VFA using a die or doctor blade, the latter can be knife or cylindrical type.

Растворы органических солей дихроичных анионных красителей дополнительно могут содержать помимо смешивающихся с водой органических растворителей анионные и неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ), связующие и пленкообразующие реагенты, в качестве которых могут быть использованы поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, полиакриловая кислота и ее эфиры, полиакриламид, полиэтиленоксид и полиэтиленгликоли, полипропиленгликоль и их сополимеры, этиловый и оксипропиловый эфиры целлюлозы, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы и т.п. In addition to water-miscible organic solvents, solutions of organic salts of dichroic anionic dyes may additionally contain anionic and nonionic surfactants, binders and film-forming reagents, which can be used polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylic acid and its esters, polyacrylamide, polyethylene oxide and polyethylene glycols, polypropylene glycol and their copolymers, ethyl and hydroxypropyl cellulose ethers, sodium carboxymethyl cellulose s etc.

Кроме того, для повышения устойчивости растворы органических солей дихроичных анионных красителей могут содержать гидротропные добавки из ряда амидов, например диметилформамид, алкиламиды фосфорной кислоты, мочевины и ее N-замещенные производные, N-алкилпирролидон, дициандиамид, а также их смеси и смеси амидов с гликолями. In addition, to increase the stability, solutions of organic salts of dichroic anionic dyes can contain hydrotropic additives from a number of amides, for example, dimethylformamide, alkylamides of phosphoric acid, urea and its N-substituted derivatives, N-alkylpyrrolidone, dicyandiamide, as well as mixtures thereof and mixtures of amides with glycols .

Высокая растворимость в водно-органических смесях с высоким содержанием органического растворителя позволяет зачастую исключить применение ПАВ, поскольку композиции для формирования ПП обладают высокой смачиваемостью гидрофобных поверхностей. Кроме того, высокая растворимость красителей позволяет использовать для формирования ПП более концентрированные растворы, что позволяет изготавливать оптически плотные ДПС с высокой поляризационной эффективностью. The high solubility in aqueous-organic mixtures with a high content of organic solvent often makes it possible to exclude the use of surfactants, since compositions for the formation of PP have a high wettability of hydrophobic surfaces. In addition, the high solubility of the dyes makes it possible to use more concentrated solutions for the formation of PP, which makes it possible to produce optically dense DPSs with high polarization efficiency.

Органические соли дихроичных анионных красителей могут быть также использованы для формирования ПП и в композиции с неорганическими солями дихроичных анионных красителей типа (M=H, Na, Li, K, NH₄).Organic salts of dichroic anionic dyes can also be used for the formation of PP and in composition with inorganic salts of dichroic anionic dyes of the type (M = H, Na, Li, K, NH ₄ ).

Для получения органических солей дихроичных анионных красителей могут быть использованы несколько методов. Several methods can be used to obtain organic salts of dichroic anionic dyes.

Один из способов заключается в нейтрализации разбавленных растворов соответствующих карбоновых, фосфоновых или сульфокислот красителей с помощью оснований, в качестве которых могут быть использованы вторичные, третичные, гетероциклические алифатические и ароматические амины, гидроокиси тетразамещенных катионов аммония оксиэтилированные производные ди- и триэтаноламинов, полиэтиленполиамины. Используемые кислоты красителей предварительно очищают от минеральных солей, например промывают с помощью соляной кислоты с последующей сушкой при 100^oC.One of the methods is to neutralize dilute solutions of the corresponding carboxylic, phosphonic or sulfonic acid dyes with bases, which can be used as secondary, tertiary, heterocyclic aliphatic and aromatic amines, hydroxides of tetra-substituted ammonium cations, ethoxylated derivatives of di- and triethanolamines, polyethylene polyamines. Used acid dyes pre-cleaned of mineral salts, for example, washed with hydrochloric acid, followed by drying at 100 ^o C.

Другой метод получения заключается в нагревании растворов аммонийных солей дихроичных анионных красителей с основаниями при температуре выше 60^oC, при которой выделяющийся аммиак улетает и образуется соответствующая органическая соль. Могут быть также использованы обычные реакции обмена катионов с использованием ионообменных смол или мембранной технологии.Another method of preparation consists in heating solutions of ammonium salts of dichroic anionic dyes with bases at a temperature above 60 ^o C, at which the liberated ammonia escapes and the corresponding organic salt is formed. Conventional cation exchange reactions using ion exchange resins or membrane technology may also be used.

Как видно из приведенной таблицы, заявляемые ДПС на основе органических солей дихроичных анионных красителей обладают однородными свойствами по площади, одним из критериев которых является разнотолщинность ПП, которая не превышает 5%, тогда как неорганические соли указанных красителей имеют разнотолщинность до 20%. As can be seen from the table, the claimed DPS based on organic salts of dichroic anionic dyes have uniform surface properties, one of the criteria of which is the thickness of the PP, which does not exceed 5%, while the inorganic salts of these dyes have a thickness of up to 20%.

Источники информации
1. Патент США 5007942, кл. G 02 B 5/30, 1991.Sources of information
1. US patent 5007942, CL. G 02 B 5/30, 1991.

2. Патент США 2544659, кл. 350-148, 11.03.1951. 2. US patent 2544659, CL. 350-148, 03/11/1951.

3. Патент Японии 1-183602 (A), кл. G 02 B 5/30, G 02 B 1/08, 21.07.1989. 3. Japan Patent 1-183602 (A), CL G 02 B 5/30, G 02 B 1/08, 07/21/1989.

4. Заявка РСТ WO 94/28073, кл. C 09 B 31/147, 08.12.1994 - прототип. 4. PCT Application WO 94/28073, CL C 09 B 31/147, 08/08/1994 - prototype.

5. Заявка на патент РФ 95117403, кл. G 02 B 5/30, БИ 26 (1997), с. 239. 5. Application for a patent of the Russian Federation 95117403, cl. G 02 B 5/30, BI 26 (1997), p. 239.

6. Cognard J. Molecular Crystalls and Liquid Crystalls, 1, 1982. 6. Cognard J. Molecular Crystalls and Liquid Crystalls, 1, 1982.

Claims

1. Dichroic light polarizer, comprising a substrate and at least one polarizing coating, characterized in that at least one polarizing coating is an oriented molecular ordered layer formed on the basis of at least one organic salt of a dichroic anionic dye of the general formula
{Chromogen} - (XO ^- M ⁺ ) _n ,
where Chromogen is a chromophore dye system;
X = CO, SO ₂ , OSO ₂ , OPO (O ^- M ⁺ );
M = N-alkylpyridinium, N-alkylquinolinium, N-alkylimidazolinium, N-alkylthiazolinium, RR'NH ₂ , RR'R''NH, RR'R''R ^{^} N, RR'R''R ^{^} P, at R , R ', R'', R ^{^} = CH ₃ , ClC ₂ H ₄ , C ₂ H ₅ , C ₃ H ₇ , C ₄ H ₉ , C ₆ H ₅ CH ₂ , substituted phenyl or heteroaryl, YH- (CH _2- CH ₂ Y) _m -CH ₂ CH ₂ , where Y = 0 or NH, m is 0-5; n = 1 - 7,
capable of forming a lyotropic liquid crystal phase.

2. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that the dichroic anionic dye is selected from a number of dyes capable of forming a stable lyotropic liquid crystal phase.

3. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that the dichroic anionic dye is selected from the class of direct dyes.

4. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that the dichroic anionic dye is selected from the class of active dyes.

5. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that the dichroic anionic dye is selected from the class of acid dyes.

6. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that the dichroic anionic dye is selected from a number of sulfonic acids of polycyclic dyes.

7. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that the polarizing coating consists of several fragments of arbitrary shape, which may differ in color and direction of the polarization vector.

8. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that it contains several polarizing coatings deposited on each other, each of which consists of several fragments of arbitrary shape, which may differ in color and direction of the polarization vector, while the color and direction of the polarizing polarization vector coatings may not match.

9. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that between the polarizing coatings further comprises layers of transparent colorless or colored materials.

10. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that between the substrate and the polarizing coating further comprises an orienting layer, which can be formed from inorganic materials or based on various polymers.

11. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that between the substrate and the polarizing coating further comprises a diffusely reflecting layer, which can simultaneously serve as an electrically conductive layer.

12. The dichroic light polarizer according to claim 1, characterized in that the substrate contains a birefringent plate or film, and the polarizing coating is formed at an angle of 45 ^o to the main optical axis of the substrate.