TW202142612A

TW202142612A - 在液晶聚合物材料之上產生取向之方法

Info

Publication number: TW202142612A
Application number: TW110127514A
Authority: TW
Inventors: 菲比安愛克佛德爾貝瑞; 李察法蘭茲; 謙唐; 珍妮弗朗西斯艾格爾特; 迪弗雷塔斯帕特里夏史坎迪西; 哈伯特史柏立
Original assignee: 瑞士商羅利克股份公司
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2021-11-16
Also published as: KR102590072B1; US20220035086A1; JP2023002797A; TWI736655B; EP3491434A1; US11181674B2; EP3491434B1; CN115877500A; US20190162889A1; JP2019522245A; TW201827499A; WO2018019691A1; KR20190032404A; US12044872B2; JP7355911B2; CN109477930A

Abstract

本發明係關於一種用於製造光學元件的方法，該光學元件包括含有非等向性光學功能和取向能力之層。該層係形成自一種組成物，其包含可聚合液晶和一或多種光可定向物質。藉由暴露於線偏振光而完成層之上的取向。

Description

在液晶聚合物材料之上產生取向之方法

本發明係關於在一種用於在材料的表面上產生取向之方法，該材料包含液晶聚合物材料；以及關於用此等方法所製造的層結構。

近幾年來，光取向已被成功地被引入大規模生產液晶顯示器(LCD)和用於各種應用的光學阻滯劑膜，諸如用於被動式3D電視和螢幕的3D轉換器膜（也被稱為膜圖案化阻滯體）。

與藉由刷面的習知液晶取向相比，光取向技術具有許多優點，諸如高再現性、高取向圖案化及對連續捲動(roll to roll)製造的高適用性。此外，可將光取向施加在諸如透鏡的曲面上，這是因為在光取向層中產生取向的光可伴隨於表面調節，而大多數替代取向方法並不是這樣。在光取向技術的現有技術中，係將光取向材料薄層施加到基板，諸如：玻璃板或塑膠箔。

在光學阻滯劑膜的情況下，則將液晶單體施加於光取向層之上。在將光取向層的取向資訊轉移到液晶單體之後，會將該單體聚合及/或使之交聯以固化液晶材料。聚合及/或交聯液晶材料也被稱為液晶聚合物(LCP)。

US’6,717,644B2揭示了具有個別光軸向的LCP層堆疊。藉由諸如光取向層的取向層來排列各LCP層。由此，LCP層之堆疊中的總層數為該LCP層數的至少兩倍。舉例而言，可用具有個別光軸方向的LCP層堆疊來產生干涉式濾光片，諸如Solc濾光片。

US’7,364,671B2揭示了一種組成物，其包含可交聯液晶和光可定向物質。此外，它揭示了產生可交聯液晶之定向的方法，其係藉由組成物中所包含之光可定向物質的光取向。隨後，藉由暴露於UV光而使液晶交聯。因此，由於使用上述組成物時不要求額外的取向層，故只需塗佈一層。由於層中的定向LCP，表面展現出對液晶的取向能力。因此，可將此等層用作例如LCD中的取向層，且由於層中的取向LCP，它們同時提供了光學阻滯。然而，被轉移到相鄰液晶材料的方向與由組成物所製成之層表面的液晶材料方向相同。即便將第二層的上述組成物施加在第一層之上，使得可用不同偏振方向之照光來直接光排列第二層中的物質，仍會有來自第一層的取向力，其與藉由照光所誘導出的定向相競爭，且其幾乎無法被消滅。在兩層之間施加等向層（如上方提到之US’6,717,644B2所建議）將使兩層液晶組成物層的取向去耦合，但將再添加一層不想要的層。

在US’8,054,411B2中，將一層如上述的材料組成物施加到具有取向能力之表面。以跟不包含光取向物質之普通液晶材料相同的方式，根據表面的取向方向來排列組成物的液晶分子。然後從取向表面的對側進行光取向，該取向表面有著具偏振方向的線偏振光，該偏振方向能夠在材料組成物層中誘導出一個取向方向，其不同於該取向表面的定向方向。因為兩種不同的取向力在液晶材料中誘導出不同之定向方向，且因為條件係經選擇以允許重新定向，所以層中的液晶材料開始扭曲。隨後，藉由暴露於UV光而使層中的液晶分子交聯，以固化扭曲結構。關於已經暴露於線偏振光之交聯層的自由表面，可如上述之相同方式，作為另一液晶層（例如LCP層）的取向表面。然而，如同對待該材料組成物之交聯層表面的液晶分子，將以相同方向來排列額外層中的液晶分子。

想要擁有允許減少堆疊LCP層時所需層數的方法和材料，使得一層LCP層中的導向體（定義為平行於液晶分子之平均方向的方向）並不影響相鄰LCP層中的導向體。此任務的解答將降低堆疊LCP層的生產複雜性，並同時將降低生產成本。

本發明的一個目標因而為提供一種方法和相關材料，以簡化含有LCP層複合堆疊之裝置的生產。本發明的另一目標為提供可用上述方法和材料所生產的裝置。

在根據本發明的方法中，至少一層含LCP的層係形成自一種組成物，其包含可聚合液晶和一或多種光可定向物質。可用任何類型的取向處理來將可聚合液晶材料定向在期望的方向及/或配置。與係藉由暴露於取向光而改變組成物中之可聚合液晶的定向之上述先前技術所習知的方法不同，本發明的方法在暴露於取向光時，避免改變已經建立的液晶材料定向。因此，係藉由暴露於取向光而在上述層之表面產生取向，使得至少在該表面的一個區域中之取向方向不同於在該至少一個區域中該層之上部表面正下方的液晶之液晶導向體的定向。

對非扭曲液晶層而言，液晶分子的定向方向並不會隨著層的厚度方向而變化。然而，對諸如膽固醇性液晶層的扭曲液晶層而言，定向方向會隨著厚度方向而變化。關於層中之液晶位置的用語「在表面正下方(just beneath the surface)」應是指最接近表面的那些液晶分子。因此，在某位置之「在表面正下方的液晶之定向方向」，應是指在該位置最接近表面的液晶分子之平均定向。用語「液晶導向體(liquid crystal director)」和「液晶分子之平均定向(average orientation of the liquid crystal molecules)」係為同義地使用。對只包含液晶分子的層而言，最接近表面的液晶分子甚至在層的表面內。在這種情況下，最接近表面的液晶之定向方向與在表面或表面內之定向相同。包含非液晶材料之組成物的情況可能不同。特別的是如果非液晶材料係與液晶材料相分離且主要位於層的表面，則層的表面中可能沒有液晶分子。在這種情況下，最接近表面的液晶分子與層的表面有一些距離。

出於更容易閱讀之意圖，以下用簡稱PLCPO來表示一種含有可聚合液晶和光可定向物質的材料(a material containingp olymerizablel iquidc rystals and ap hoto-o rientable substance)。因此，PLCPO層是由PLCPO材料所製成的層。

藉由暴露於取向光而在PLCPO層表面所產生的取向可轉移到沉積在PLCPO層之上的附屬材料(slave material)，諸如液晶材料。令人驚訝的是，即便在由於PLCPO層中之取向液晶的強取向力下，藉由取向光所產生的取向仍占主導地位；否則如上方提到之US’7,364,671B2所揭示，強取向力本身就足以使液晶排列。

舉例而言，可藉由在暴露於取向光之前、同時或之後，將PLCPO層中之液晶材料暴露於非偏振光來引發聚合。較佳地係在暴露於取向光之前引發聚合。在這種情況下，取決於組合物中之光可定向物質的類型，可注意的是非偏振光並不會引發光定向物質的實質光反應，否則光敏部分的數目可能不足以在隨後的暴露於取向光產生定向。舉例而言，可設計PLCPO材料，使得可聚合液晶材料和光可定向物質的波長敏感度不同，且因此可藉由與取向光所要求之波長不同的光來引發液晶材料的聚合。較佳地，PLCPO材料包含光誘發劑。

另一方面來說，可設計PLCPO材料，使得對於取向光的某些光譜而言，單次暴露於取向光會同時引發液晶材料的聚合，並產生光可定向物質之定向。藉由適當選擇材料和暴露參數，有可能在取向光（其係由於取向光所誘導的光取向反應）強到足以使液晶配置變形之前，就用已定向和所欲的配置來迅速地固化液晶材料。

如果在液晶被聚合之前就將PLCPO層暴露於取向，則甚至有可能保持可聚合液晶的配置。在這種情況下，PLCPO材料的黏度應高到足以避免液晶的再定向或扭曲變形。出於此意圖，將PLCPO材料在以下時間內都維持在遠低於透明溫度(clearing temperature)的溫度是有幫助的：從暴露於取向光直至液晶被聚合。

PLCPO材料可包括溶劑。溶劑有助於製備和保存組合物；且有助於適當調節黏度，以用於最佳印刷及/或塗佈性能。在將PLCPO材料沉積在載體上之後，一般例如藉由加熱來除去溶劑。無溶劑的PLCPO材料應具有液晶相，較佳約在室溫下。

PLCPO材料可進一步包含等向性或非等向性螢光及/或非螢光染料、二向色性染料及/或掌性添加劑。

在染料或掌性添加劑不存在時，PLCPO材料的定向層顯現雙折射並充當光學阻滯體。

在一個較佳的具體實例中，PLCPO材料包含一或多種二向色性染料，其在光的可見光譜中之至少一個波長範圍內吸光。然後這樣的PLCPO材料的取向層將充當線偏振片。

在另一較佳的具體實例中，PLCPO材料包含一或多種掌性添加劑。掌性添加劑會造成液晶扭曲。在包含掌性添加劑的PLCPO材料定向層中，可被誘導出左旋或右旋扭曲變形，其中扭曲角度取決於掌性添加劑的類型和濃度，還有取決於層厚度。舉例而言，如果在這樣的層中發展出90°的扭曲，則相對於層底部的液晶，在PLCPO層之上部表面正下方的液晶係經定向為90°。於較高濃度的掌性添加劑，可誘導出膽固醇相，其造成在某些波長帶中的光部分反射。這種效應也發生在層內的螺旋軸並未經均勻排列時。因此，這是一個實例，其中不需要在沉積PLCPO層之前或之後的取向處理。如果係螺旋軸沿著層的厚度方向均勻排列，則在膽固醇性配置的特有反射帶內，從層平面的法線入射之光有50%會被反射和被圓偏振。因為膽固醇性液晶相中的短節距，所以在層之上部表面的液晶定向不能被定向成均勻方向，這是由於層厚度的輕微變化造成了扭曲的變化。

在本發明的上下文中，光學非等向性之意涵應包括膽固醇性層的性質，這是由於係以左旋或右旋來圓偏振反射光。

關於與層和層表面組合使用的相對用語「上部(upper)」和「下部(lower)」，其係根據載體的位置而被定義。因此，層的下部分面向載體，而上部側或上部表面各背向載體。

根據本發明之方法所施加和處理的PLCPO層具有藉由以下所決定的光學功能：液晶材料和其配置；還有視情況包括於該PLCPO材料中的等向性或非等向性螢光及/或非螢光染料、二向色性染料及/或掌性添加劑。除了光學功能之外，這樣的PLCPO層具有用於排列附屬材料（例如：可聚合或不可聚合液晶材料）的取向表面。這樣PLCPO層相較於先前技術的優點是，藉由PLCPO層之上部表面上的取向光所誘導出的取向方向，係自該PLCPO層中液晶材料的任何定向被去耦合。

在本發明的上下文中，用語「可聚合(polymerizable)」和「被聚合(polymerized)」應分別包括「可交聯(cross-linkable)」和「被交聯(cross-linked)」之意涵。同樣地，「聚合(polymerization)」應包括「使...交聯(cross-linking)」之意涵。

在本案的上下文中，「光可定向物質(photo-orientable substance)」是可在暴露於取向光時被誘導出非等向性質的材料。此外，使用用語「光定向物質(photo-oriented substance)」來表示已藉由暴露於取向光而被排列的光可定向物質。對於本發明而言，所誘導出的非等向性必須這樣：其對附屬材料（特別是對液晶材料）提供取向能力。用語「取向方向(alignment direction)」應是指在附屬材料中所誘導出的較佳方向。舉例而言，如果附屬材料是液晶材料，則取向方向為液晶分子將會被排列的方向。

在本案的上下文中，用語「取向光(aligning light)」應指的是一種光，其可在光可定向物質中誘導出非等向性；且其經至少部分線偏振或橢圓偏振，及/或經從傾斜方向入射到光可定向物質表面。較佳地，以大於5:1的偏振度來線偏振取向光。取決於光可定向物質的光敏度來選擇取向光的波長、強度及能量。一般而言，波長在UV-A、UV-B及/或UV-C範圍內，或在可見光範圍內。較佳地，取向光包含波長小於450 nm的光。更佳的是取向光包含波長小於420 nm的光。

如果取向光係經線偏振的，則取向光的偏振平面應指的是，藉由取向光的傳播方向和偏振方向所界定之平面。假如取向光係經橢圓偏振時，則偏振平面應指的是，藉由光的傳播方向和藉由偏振橢圓主軸所界定之平面。

用語「光取向(photo-alignment)」、「光可取向(photo-alignable)」及「光排列(photo-aligned)」係分別和用語「光定向(photo-orientation)」、「光可定向(photo-orientable)」及「光定向的(photo-oriented)」為同義地使用。

根據本發明的第一態樣，提供了一種用於製造取向LCP層之堆疊的方法。

本發明之方法包含以下步驟： - 提供一種包含可聚合液晶和光可定向物質的組成物（PLCPO材料）； - 在載體上形成一層該PLCPO材料； - 如果需要，則視情況對該PLCPO層之該液晶材料施加取向處理； - 引發該PLCPO層中之該可聚合液晶的聚合； - 將該PLCPO層暴露於取向光，以在附屬材料層之上部表面上產生取向，其中在上部表面的至少一個區域中所產生之取向方向不同於在該至少一個區域中該層之上部表面正下方的液晶之液晶導向體的定向。

聚合可聚合液晶和暴露於取向光的步驟可採任何順序。可在暴露於取向光之前或之後引發聚合。在該方法的一個特別具體實例中，在暴露於取向光之單一步驟中完成聚合和產生取向。在任何情況下都要注意的是，液晶在暴露於取向光期間會保持它們的配置。較佳地，這是藉由在將PLCPO層暴露於取向光之前聚合液晶來完成。

如果在液晶被聚合之前就將PLCPO層暴露於取向光，則必須注意的是，取向光並不會誘導出該液晶的再定向和扭曲變形。出於此意圖，將PLCPO材料在以下時間內都維持遠低於透明溫度的溫度是有幫助的：從將暴露於取向光直至液晶被聚合。較佳地，在暴露於取向光直至液晶被聚合的時間內，PLCPO材料的溫度比該PLCPO材料之透明溫度低少於5°C或10°C。更佳的是，PLCPO材料的溫度比透明溫度低少於20°C、30°C或40°C；且最佳地，PLCPO材料的溫度比透明溫度低少於50°C、60°C或70°C。又更佳的是，PLCPO材料的溫度接近室溫。特別較佳的是該溫度低於50°C、更佳低於40°C，以及最佳低於30°C。

較佳地，預防了由於取向光之作用的該PLCPO層中之該液晶的再定向，其指的是不會藉由暴露於取向光而改變該PLCPO層中之該液晶的定向。

在該方法的一個較佳具體實例中，從傾斜方向將取向光照射到PLCPO層的表面以產生傾斜取向，例如對液晶提供預傾角。

如果將PLCPO層全區暴露於取向光，則會得到單軸取向。可使取向光成形，使得只將部分的PLCPO層暴露於取向光，例如，藉由光罩覆蓋某些區域或藉由僅將光束掃描到所欲的區域。可在隨後的暴露步驟中加入取向光的不同偏振平面，以在PLCPO層上產生定向圖案。也可使用任何其它習知藉由光取向產生取向圖案的方法，包括暴露於具有空間調變偏振平面之取向光。因此，可在PLCPO層表面產生複數個定向方向。較佳的相對方向為0°、45°、90°及135°。在不同區域之方向的較佳組合為0°和45°、0°和90°，以及45°和135°。

因為沒有暴露於取向光，PLCPO層中的液晶材料在PLCPO表面提供了取向能力，有可能藉由將某些區域選擇性地暴露於取向光以產生定向圖案。在暴露之後，藉由暴露條件（諸如取向光的偏振平面和暴露能量）來界定暴露區域中的取向方向；而藉由PLCPO層之聚合液晶材料的定向方向來界定非暴露區域中的取向方向。如果取向光係照射自傾斜方向，有可能在暴露區域中產生藉由光取向所控制的傾斜定向；而非暴露區域可具有傾斜或非傾斜取向，其係藉由聚合液晶材料的定向所控制。

如上方所提到的是，在暴露於取向光之前，PLCPO層已提供了取向能力。因此，關於在暴露於取向光時被誘導出的取向力會與藉由PLCPO層中之定向液晶所提供的取向力競爭。因此，有可能藉由取向光的暴露劑量來調節兩種取向力之間的平衡。這具有以下效應：所得取向方向係作為取向光的暴露劑量之函數而變化。在本發明的一個較佳具體實例中，該方法包含以具有相同偏振平面但不同能量的取向光，照射PLCPO層的不同區塊。這可以藉由數種習知方法而被完成，該等方法諸如：使用光罩的多重暴露、透過灰階遮罩的單一暴露、空間強度調變取向光的投影或將光束掃描到所欲的區域。

載體可以是剛性的或可撓曲的，並可具有任何形式或形狀。舉例而言，它可以是具有複合表面的本體。原則上它可由任何材料所組成。較佳地，載體包含塑膠、玻璃或金屬，或者為矽晶圓。假如載體是可撓曲時，較佳的是該載體為塑膠箔或金屬箔。較佳地，載體表面是平面的。對一些應用而言，載體可包含起伏(topographical)表面結構，諸如微結構（像是微透鏡或微棱鏡）；或者是展現形狀突然變化的結構，諸如矩形結構。較佳地，載體是透明的。

可在PLCPO材料的沉積期間除去載體。舉例而言，可藉由將材料組合物沉積至移動可撓曲箔上、以連續捲動法生產PLCPO材料層，該可撓曲箔較佳為塑膠的或金屬性的。然後可將所得膜與載體箔一起捲繞在輥上；或者是可從載體釋放該膜，然後作為獨立膜而捲繞該膜，沒有載體。

載體可具有額外的層，諸如：有機層、介電層或金屬層。該等層可具有不同功能，例如舉例而言，可塗佈有機層作為底漆層，其增加了待塗佈之材料與載體的相容性；金屬層可被用作電極，例如被用於諸如顯示器的電光裝置時，或者是可具有反射器的功能；載體亦可為具有某些功能的光學元件或裝置，諸如用於LCD的基板，其可能例如，包含：薄膜電晶體、電極或濾光板。在另一實例中，載體為包含OLED層結構之裝置。載體亦可為阻滯劑膜；偏振片，諸如：偏振膜或片狀偏振片；以及反射式偏振片，諸如市售可得的Vikuity^TM DBEF膜。

可藉由任何適合方法來將PLCPO層施加到載體，該方法像是：擠出、澆鑄、模製、2D或3D印刷，或者是塗佈。舉例而言，適合的塗佈方法為：旋塗、刮刀塗佈、刀塗、接觸輥塗(kiss roll coating)、模塗(die coating)、浸漬、刷塗(brushing)、棒鑄(casting with bar)、輥塗(roller-coating)、流動塗佈、線塗、噴塗、浸塗、簾塗、氣動刀塗、反向輥塗(reverse roll coating)、凹版塗佈、量桿（meyer棒）塗佈、縫模（擠出）塗佈、輥塗(roller coating)及柔版塗佈(flexo coating)。適合的印刷方法包括：絲網印刷；凸版印刷，諸如柔版印刷；噴墨印刷；凹刻印刷，諸如：直接凹版印刷或平版凹版印刷；平版印刷，諸如膠片印刷(offset printing)；或模版印刷，諸如網版印刷。

PLCPO材料層不必要覆蓋載體的整個表面。反之，可用圖案形式（例如藉由印刷）來施加該層，或可在沉積之後處理該層以使其具有圖案形式（例如藉由光蝕刻法）。

因為PLCPO層中之光可定向性物質的主要意圖是在PLCPO層之上部表面產生取向，所以不需要沿著層的厚度方向平均分佈光可定向物質。因此，光可定向性物質和其它化合物之量的比例較佳係沿著層的厚度方向變化，其指的是光可定向物質有沿著厚度方向的濃度梯度。較佳地，光可定向物質在該PLCPO層之上部表面的濃度高於在該層的中間的濃度。更佳地，光可定向物質和可聚合液晶是相分離的。較佳地，相分離光可定向物質係經佈置成可聚合液晶上方及/或下方之層。

可藉由用於排列液晶的任何習知手段來完成PLCPO層中之液晶的取向。舉例而言，載體可具有取向表面，其應指的是具有排列液晶之能力的表面。載體可已提供未進一步處理之取向。舉例而言，如果使用塑膠基板作為載體，則其可由於製造方法而在表面上提供取向，該方法例如：基板的擠出或拉伸。也有可能刷載體或壓印指向微結構以產生取向能力。可替代地，可在就取向性能而經專門設計的載體上塗佈材料薄層。可進一步刷或處理該層以在表面上具有指向微結構，例如藉由壓印。如果薄層包含光可定向物質，則可藉由暴露於取向光而產生取向。

基板的取向表面可展現取向方向之圖案，以定義PLCPO層中之液晶之定向圖案。較佳地，係出於此意圖而使用包含光可定向物質的取向層，且係藉由選擇性地暴露於不同偏振平面的取向光而產生取向圖案。

在本發明的一個較佳具體實例中，可在聚合液晶之前，藉由暴露於取向光而產生PLCPO層中之液晶的取向。這是有可能的，因為PLCPO材料包含光可定向物質。因此，這導致進一步減少了製造LCP層堆疊所需之層，因為不需要用於PLCPO層中之液晶取向的額外取向層。與基板上之具有額外光取向層的情況類似，有可能在此方法中對PLCPO材料之液晶產生定向圖案。可將取向光發射至PLCPO層的上部側。在這種情況下，要注意的是在接近PLCPO層之上部表面留下足量的光敏部分，以使其可用於後續根據本發明之方法的光取向反應，其係在PLCPO層之上部表面提供取向所需。舉例而言，PLCPO材料中可包括兩種不同的光可定向物質，其具有兩種不同的波長敏感度，且其可藉由使用各自具有適當波長光譜的不同取向光而被選擇性地活化。

在一個較佳的具體實例中，載體對於取向光係至少部分透明的，且穿過載體而將取向光發射至PLCPO層的下側上。出於此意圖，載體較佳為玻璃板或塑膠基板，諸如塑膠膜。較佳地，基板具有低光學雙折射。較佳地，基板的平面內光學阻滯小於100 nm、更佳為小於50 nm，以及最佳為小於20 nm。

在藉由光定向來排列PLCPO層內之液晶的上述方法中，有幫助的是在暴露於取向光之前、期間或之後，藉由增加PLCPO材料的溫度來支持液晶之定向，例如，增加至正好低於或高於PLCPO材料透明溫度的溫度。

在用於對PLCPO材料中之液晶提供取向的任何上述方法中，有幫助的是在沉積PLCPO材料之後提高PLCPO層的溫度。

除了任何上述變化之外，本發明之方法可包含以下步驟：在PLCPO層之取向表面之上施加附屬材料。

在本案的上下文中，「附屬材料(slave material)」應是指任何材料，其具有與光定向材料相接觸時建立非等向性的能力。

舉例而言，用語「非等向性的(anisotropic)」和「非等向性(anisotropy)」是指光學吸收、雙折射、導電性、分子定向、對其它材料（例如液晶）進行取向的性質，或者是機械性能（諸如彈性模數）。舉例而言，如果附屬材料展現出對可見光的光吸收非等向性，則其可以作為線偏振片。用語「取向方向(alignment direction)」應是指非等向性質的對稱軸。

附屬材料可包含可聚合及/或不可聚合化合物。

可藉由塗佈及/或印刷（具有溶劑或無溶劑）來施加附屬材料，且將該附屬材料可被施加在PLCPO層的整個區域或僅在其一部分上。較佳地，該方法涉及在將附屬材料施加到PLCPO層之前或之後對其加熱。該方法亦可包含藉由熱處理或暴露於化學光線(actinic light)而引發附屬材料中之聚合。取決於附屬材料的本性而定，有幫助的是在諸如氮氣之惰性氛圍或真空下進行聚合。附屬材料可包括等向性或非等向性染料及/或螢光染料。

較佳地，附屬材料為自組織材料。較佳的是附屬材料為液晶材料，且特別較佳的是附屬材料為液晶聚合物(LCP)材料。

在本案的上下文中所使用之液晶聚合物(LCP)材料應指的是一種液晶材料，其包含液晶單體、及/或液晶寡聚物、及/或液晶聚合物及/或交聯液晶。假如液晶材料包含液晶單體時，可使此等單體聚合，其一般係已在LCP材料中創造出非等向性（例如由於與取向層相接觸）之後進行。可藉由熱處理或暴露於化學光線（其較佳包含UV光）而引發聚合。LCP材料可包含僅單一種類的液晶材料化合物，但亦可包含額外的可聚合及/或不可聚合化合物，其中並非所有化合物都必須是液晶化合物。此外，LCP材料可包括添加劑，包括（但不限於）光誘發劑、抑製劑、掌性添加劑、等向性或非等向性螢光及/或非螢光染料，特別是二向色性染料。

舉例而言，適合的液晶單體或預聚合物經揭示於WO2005/105932、WO2005/054406、WO2004/085547、WO2003/027056、US2004/0164272、US6746729、US6733690、WO2000/48985、WO2000/07975、WO2000/04110、WO2000/05189、WO99/37735、US6395351、US5700393、US5851424及US5650534。較佳的液晶單體或預聚合物具有可聚合基團，其為丙烯酸酯；二丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯；二甲基丙烯酸酯；烯丙基、乙烯基或丙烯醯胺。

在另一較佳具體實例中，附屬材料為PLCPO材料，其形成第二PLCPO層。然後藉由下部PLCPO層的取向表面來排列上部PLCPO層中的液晶。可用相同的方式完成藉由暴露於取向光而聚合可聚合液晶，還有在上部PLCPO層表面產生取向，該方式包括上述關於下部PLCPO層之方法和材料的不同變化。因為是在第二PLCPO層之上部表面產生取向，所以可在上面施加另一層附屬材料。因此，出於如上述之相同理由，第二層附屬材料並不需要單獨的取向層。第一和第二PLCPO層可使用相同或不同的材料組成物。舉例而言，第一PLCPO層可包含二向色性染料，並因而充當線偏振片；且第二PLCPO層可包含掌性添加劑，且因而充當膽固醇性液晶層。在另一實例中，第一層作為阻滯體；而第二PLCPO層則包含二向色性染料並充當線偏振片。在第一或第二PLCPO層中的液晶可經均勻排列，或可具有局部不同的定向方向。

以相同的方式，可在第二PLCPO層之上施加第三PLCPO層，該第二PLCPO層對第三PLCPO層提供取向資訊。可用類似的方式施加另外的PLCPO層。彼此堆疊的PLCPO層數沒有限制。由本發明之方法，需要大量定向液晶層的堆疊具有最大益處，這是由於無此方法時，堆疊在第一PLCPO層之上的各附屬材料（諸如：LCP或PLCPO層）層將需要額外取向層。

根據本發明的第二態樣，提供了一種包含可聚合液晶和一或多種光可定向物質（PLCPO）的材料組成物，以用於根據本發明的方法和裝置。

PLCPO材料可包含多於一種類型的光可定向物質。

PLCPO材料可進一步含有光誘發劑及/或抑制劑、光穩定劑、等向性或非等向性螢光及/或非螢光染料、二向色性染料及/或掌性添加劑；還有其它用於改善流變性質或黏附力的添加劑。

較佳的是以下PLCPO材料：光可定向物質總合與可聚合液晶總合的重量比小於0.5、更佳為小於0.2，以及最佳為小於0.1。取決於PLCPO層的厚度，PLCPO材料中之光可定向物質的重量百分比可小於5%、小於1 wt%或甚至小於0.1 wt%。在極端情況下，0.01 wt%的光可定向物質仍足以實現足夠的取向性質。較佳地，光可定向物質包含氟化及/或矽氧烷部分，及/或為聚矽氧烷，以支持相分離。較佳地，光可定向物質為聚合物，且在側鏈中包含氟化部分。光可定向聚矽氧烷之實例經揭示於WO2017/081056。舉例而言，包含氟化部分之光可定向物質可見於US 8,173,749 B、US 2011/0065859 A1、US 2012/0316317 A1、US 9,097,938 B2、US 2016/0083655 A1及US 016/0271894 A1。關於氟化物質，係藉由引用而將這些專利和專利申請案併入本文中。在上述專利和專利申請案的實施例中之氟化部分主要是聚合物側鏈的一部分。因此，那些側鏈強烈地影響了相分離。因此，出於本發明之意圖，可組合使用氟化側鏈結構與其它主鏈結構，而非上方所列專利的實施例中之特定主鏈結構。在一個較佳具體實例中，PLCPO材料包含兩種不同類型的光可定向物質，其中之一傾向遷移到PLCPO層之上部表面，且另一者傾向遷移到層底部。

較佳地，PLCPO材料包含一或多種可光定向物質PA2、PA3或PA4，其經描述於下方實施例。

為了支持相分離，可如此選擇光可定向物質和可聚合液晶材料：使得光可定向物質和液晶分子的單體偶極矩彼此不同。單體偶極矩應是指單體的偶極矩；或假如是聚合物、寡聚物及預聚物時，分別是指此等聚合物、寡聚物及預聚物之單體單元的偶極矩。較佳地，單體偶極矩的差異大於0.5德拜、更佳大於1德拜，以及最佳大於1.5德拜。

PLCPO材料中的光可定向物質可為任何種類的光敏材料，其中可在暴露於取向光時創造出對附屬材料提供取向性質的非等向性質，而與光反應機制無關。因此，舉例而言，適合的光可定向物質為在暴露於取向光時藉由以下而被誘導出非等向性的材料：光二聚合、光分解、順-反異構化或光致弗里斯重組(photo-fries rearrangement)。較佳的PLCPO材料包含光可定向物質，其中可在暴露於取向光時引發光二聚合。

如上述的那些光可定向物質併入了光可定向部分，其能夠在暴露於取向光時發展出較佳的方向，並因而創造出非等向性質。此等光可定向部分較佳具有非等向吸收性質。一般而言，此等部分展現出在230至500 nm波長範圍內的吸收。較佳地，光可定向部分展現出在300至450 nm波長範圍內的光吸收，更佳的是展現出在310至380 nm波長範圍內的吸收的部分。

較佳地，光可定向部分具有碳-碳、碳-氮或氮-氮雙鍵。

舉例而言，光可定向部分為經取代或未經取代之偶氮染料、蔥醌、香豆素、部花青素（mericyanine）、2-苯基偶氮噻唑、2-苯基偶氮基苯並噻唑、芪、氰芪、氟芪、肉桂腈、查耳酮、桂皮酸酯、氰桂皮酸酯，芪偶氮鎓(stilbazolium)，1,4-雙（2-苯基乙烯基）苯、4,4'-雙（芳基偶氮基）芪、苝、4,8-二胺基-1,5-萘醌染料、芳氧羧酸衍生物、芳酯、N-芳醯胺、聚醯亞胺，以及具有與兩個芳環共軛之酮部分或酮衍生物的二芳酮，諸如例如：經取代的二苯甲酮、二苯甲酮醯亞胺、苯腙及半卡腙。

如示，製備上方所列之非等向性吸收材料是充分習知的。例如：Hoffman等人，美國專利案號4,565,424；Jones等人，美國專利案號4,401,369；Cole, Jr.等人，美國專利案號4,122,027；Etzbach等人，美國專利案號4,667,020；以及Shannon等人，美國專利案號5,389,285。

較佳地，光可定向部分包含芳偶氮、聚（芳偶氮）芪、氰芪、桂皮酸酯或查耳酮。

光可定向物質可特別的是單體、寡聚物或聚合物。舉例而言，光可定向部分可在聚合物或寡聚物的主鏈或側鏈內共價性鍵結；或者是它們可為不可聚合之單體或其它化合物的一部分。光可定向物質可進一步為一種共聚物，其包含不同類型的光可定向部分；或者是它可為一種共聚物，其包含具有可定向部分和無光可定向部分的側鏈。

舉例而言，聚合物就是聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醯亞胺、聚氨酯、聚醯胺酸、聚順丁烯二醯亞胺(polymaleinimide)、聚-2-氯丙烯酸酯及聚-2-苯基丙烯酸酯；未取代或經C₁ -C₆ 烷基取代的聚丙烯醯胺、聚甲基丙烯醯胺、聚-2-氯丙烯醯胺、聚-2-苯基丙烯醯胺、聚醚、聚乙烯醚、聚酯、聚乙烯酯、聚苯乙烯衍生物、聚矽氧烷，以及聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸的直鏈或支鏈烷酯；聚苯氧基烷基丙烯酸酯、聚苯氧基烷基甲基丙烯酸酯，以及具有1-20個碳原子之烷基殘留物的聚苯基烷基甲基丙烯酸酯；聚丙烯酸腈(polyacrylnitril)、聚甲基丙烯酸腈(polymethacrylnitril)、環烯基聚合物(cycloolephinic polymers)、聚苯乙烯及聚-4-甲基苯乙烯；或其混合物。

光可定向物質亦可包含光敏劑，例如：酮香豆素和二苯甲酮。

此外，較佳的光可定向單體、或寡聚物或聚合物係經描述於美國專利US 5,539,074、US 6,201,087、US 6,107,427、US 6,632,909及US 7,959,990。

根據本發明的第三態樣，提供了非等向性層之堆疊，其係藉由使用根據本發明之方法和相關材料所製成。

圖1描繪了一種先前技術之層結構1，其習知自上方所提到之US’6,717,644B2，其中係藉由基板11上的取向層12來排列液晶聚合物層13。LCP層13之上的第二取向層14對液晶材料提供了取向。至少在一個區域中，藉由層14所提供的取向方向不同於上述區域下方之區塊中的液晶層13中的定向方向。

關於根據本發明之圖2的結構2，其在基板21上方僅需要2層，即可實現如圖1之先前技術的結構的相同性質。在基板上方的取向層22定向了PLCPO層23中的液晶材料。已根據本發明之方法製造了堆疊2。因此，層23之上表面對附屬材料提供了取向，使得至少在一個區域中，藉由該層23所提供的取向方向不同於在上部表面正下方該層23中的液晶定向。層23中的液晶可具有局部不同的取向。還有，PLCPO層23表面上的取向可呈定向圖案形式，其並不必與藉由層23內之液晶的定向變化所界定者相同。取決於用以製備層23的PLCPO材料組成物，層23可例如為雙折射的、可充當偏振片、可被扭曲或可為膽固醇性的。取向層22並非必需的，這是由於可如前述使用排列PLCPO層中之可聚合液晶的其它手段。在最簡單的情況下，根據本發明之結構係由載體21上的單層23所組成。載體可如上述具有額外的層，諸如：有機層、介電層或金屬層。

較佳地，PLCPO層是雙折射的，且具有光學阻滯體的功能。在多數應用中，光學阻滯大於10 nm。較佳地，阻滯為大於50 nm、更佳為大於100 nm。特別的是PLCPO層可作為四分之一波阻滯體或半波阻滯體。

對PLCPO層中的一般材料而言，PLCPO層的厚度大於100 nm、較佳為大於500 nm，以及更佳為大於1 µm。在一些應用中，PLCPO層的厚度大於2 µm或甚至大於3 µm。

較佳地，光可定向性物質和其它化合物之量的比例較佳係沿著層23的厚度方向變化，其指的是光可定向物質有沿著厚度方向的濃度梯度。較佳地，光可定向物質在該PLCPO層之上部表面的濃度高於在該層中間的濃度。更佳地，光可定向物質和聚合液晶是相分離的。較佳地，相分離光可定向物質係經佈置成聚合液晶上方及/或下方之層。較佳地，光可定向物質包含氟化及/或矽氧烷部分，及/或為聚矽氧烷，以支持濃度梯度或相分離。

舉例而言，可將如上述之結構2（具有取向層22或無取向層22）用作包括單一像素單元的液晶顯示器基板，其中層23具有以下之光學功能：偏振片、或阻滯體、或扭曲阻滯體，或者是膽固醇性層；而層23的表面向待填滿於液晶單元中之可切換式液晶提供了取向。在其它應用中，可將結構2用作光學膜的基板，例如，可在該光學膜上塗佈液晶聚合物材料，然後將根據由層23的表面所提供之取向訊息來排列該液晶聚合物材料。

先前技術之結構3（亦經揭示於US’6,717,644B2和描繪於圖3）包含取向層14之上的LCP層15。兩層取向層12和14可對各LCP層13和15提供個別的取向資訊。這允許了在LCP層13和15的對照區域中具有不同液晶定向方向。

除了結構2之外，圖4的結構4包含與PLCPO層23之光取向表面接觸的附屬材料層25。已藉由層23之光取向表面來排列附屬材料。較佳地，附屬材料包含LCP材料。LCP材料可進一步包含添加劑，諸如：二向色性染料及/或掌性添加劑。因此，層25可為雙折射的、可充當偏振片、可被扭曲或可為膽固醇性的。如關於結構2之敘述，取向層22係視情況選擇的。層23之特徵如關於圖2之敘述。取決於用以製備層23的PLCPO材料組成物，層23可為例如雙折射的、可充當偏振片、可被扭曲或可為膽固醇性的。

層23和層25之功能的任何組合都是有可能的。在本發明之較佳層結構中，層23包含LCP材料。在本發明的一個較佳具體實例中，PLCPO層23和層25是雙折射的，且具有阻滯體的功能。層23或25之一可具有對應於四分之一波片之阻滯，且另一者可具有對應於半波片之阻滯。藉由選擇兩個阻滯體之光軸間的適當角度（例如在40°到70°範圍內），可伴隨以下充分習知的概念而體現消色阻滯體：例如S. Pancharatnam, ”Achromatic combinations of birefringent plates. Part II: An achromatic quarter-WP,” Proc. Ind. Acad. Sci. 41, 137 (1955)。

消色阻滯體可在許多應用中取代標準的單軸阻滯體，而具有藉由阻滯體所提供的光學效應幾乎與光波長無關的優點。特別的是，可組合消色阻滯體與反射式偏振片（諸如市售可得的Vikuity^TM DBEF膜），以用於例如LCDs中之偏振光的有效管理。

在本發明的另一較佳具體實例中，層23或25之一具有阻滯體功能；而另一層包括二向色性染料並充當線偏振片。可選擇偏振層之吸收方向和阻滯體層之光軸間的任何角度。如果阻滯體層具有四分之一波阻滯延遲，且光軸與偏振層的吸收方向呈現45°角，那麼這兩層則一起充當圓偏振片。圓偏振片可將等向光轉換呈圓偏振光，且在光學儀器和裝置中有許多應用。實例為被動式3D眼鏡或抗反射結構，其經用於例如OLED顯示器上以預防環境光之反射。

在本發明的另一較佳具體實例中，層23或25之一具有阻滯體功能；而另一層包括用於扭曲阻滯劑之適當量的掌性添加劑。可藉由適當調節該層的厚度和扭曲角度來實現消色行為，作為上方提到使用單軸阻滯體層之消色阻滯體的替代品。

在本發明的另一較佳具體實例中，層23或25之一具有阻滯劑功能；而另一層包括掌性添加劑並充當膽固醇性層。因為阻滯體層包括液晶，所以可在任何方向上局部調節光軸。因為阻滯體層在等向性環境光下是看不見的，但可根據需要、透過線偏振片或圓偏振片分析元件使其可見，所以將此等元件用在光學安全元件中是有吸引力的。

在圖5的結構5中，PLCPO材料係經用作附屬材料，使得第二PLCPO層26在第一PLCPO層23之上。已藉由層23之光取向表面來排列PLCPO層中的液晶。如關於結構2之敘述，取向層22是視情況選擇的。層23之特徵係如關於圖2之敘述。已藉由PLCPO層23之光取向表面來排列層26中的液晶。因為層26亦包含光可定向物質，所以可藉由光取向來處理它的表面，以對在上面的另一附屬材料提供取向資訊（可呈定向圖案形式）。取決於用以製備層26的PLCPO材料組成物，層26可例如為雙折射的、可充當偏振片、可被扭曲或可為膽固醇性的。

圖6的結構6顯示了根據本發明之另一配置。它包含了在彼此之上的4層PLCPO層23、26、27、28。視情況地，可在載體21和PLCPO層23之間有取向層。各層23、26、27、28都具有它自己的光學功能，其取決於用在反射式層的PLCPO組成物而定。因此，各層彼此獨立地可為雙折射的、可充當偏振片、可被扭曲或可為膽固醇性的。已將各層都暴露於取向光以產生提供給上述PLCPO層的取向資訊。已藉由層23之表面來排列層26中的聚合液晶。已藉由層26之表面來排列層27中的聚合液晶，且已藉由層27之表面來排列層28中的聚合液晶。層28亦具有取向表面，並對可被塗佈於上的附屬材料提供取向資訊。在製造包含複數層PLCPO層之結構時，圖6的結構尤其受益於本發明；否則根據先前技術，各光學性功能層（例如LCD層）將需要個別的取向層。

在根據本發明的各結構2、4、5、6中，各PLCPO層表面都可提供傾斜取向。經轉移到附屬材料中之預傾角的值和方向可局部變化。可藉由對PLCPO層進行傾斜暴露來完成傾斜取向。

與層23類似，較佳的是光可定向性物質和其它化合物之量的比例係沿著層26、或任何其它PLCPO層的厚度方向變化，其指的是光可定向物質有沿著厚度方向的濃度梯度。較佳地，光可定向物質在該PLCPO層之上部表面的濃度高於在該層中間的濃度。更佳地，光可定向物質和聚合液晶是相分離的。較佳地，相分離光可定向物質係經佈置成聚合液晶上方及/或下方之層。

本發明的一個較佳具體實例具有包含液晶聚合物的三層，其一起作為消色圓偏振片，且其可作為例如用於OLED顯示器的抗反射結構。包含液晶聚合物之該等層中之二者可為PLCPO層；且第三層可為包含LCP、但無光可定向物質之層，或者是第三層亦可為PLCPO層。該等三層的最下者或上部包含取向二向色性染料，並因而作為線偏振片；而其它兩層為雙折射的，且係相對於彼此和相對於偏振層來進行排列，以伴隨上述習知概念而充當消色阻滯體。

其他特定具體實例為具有多於兩層含液晶聚合物層的消色阻滯體，其亦基於如上方所引述之Pancharatnam的概念，但具有經改善的消色性能。

用於需要複數層光學非等向性層之層結構的特定實例為干涉式彩色濾光片，諸如Solc或Lyot濾光片。Solc濾光片中的各層需要不同的光軸定向。因此，如果以先前技術之LCP堆疊來體現Solc濾光片，則層總數為LCP層數的兩倍，這是因為各LCP層需要單獨的取向層。如果使用了根據本發明之圖6的層結構，則Solc濾光片中的層數會減少一半。因此，本發明徹底地降低了生產時間和成本，並同時提高了產率。

舉例而言，可組合使用根據本發明的裝置與用於以下之增亮膜：LCD；有機發光裝置(OLED)，像是顯示器或OLED照明應用。可將根據本發明的進一步裝置用作LCD背光單元的一部分。較佳地，可將根據本發明的裝置用在光學安全元件中。實施例實施例中所用的材料化合物光取向材料PA1

如專利申請案WO2012/085048 A1所述來進行合成光取向材料PA2

根據WO2015024810A1的製備實施例A4來進行製備光取向材料PA3 共聚物（x=80和y=20）

根據WO2015024810A1的製備實施例A6來進行製備光取向材料PA4 共聚物（x=90和y=10）

類似於WO2015024810A1的實施例A6來進行製備可交聯液晶化合物LCC1 2,5-雙[[4-(6-丙-2-烯醯氧基己氧基)苯甲醯基]氧基]苯甲酸戊酯以相似於US5,593,617的流程1、2、3、4來進行製備可交聯液晶化合物LCC2

可交聯液晶化合物LCC3

二向色性染料dDye

根據WO2015/177062來進行製備。組成物可聚合液晶材料M-LCP1 95.525 wt% LCC1 2 wt% Irgacure OXE 02 (BASF) 2 wt% Kayarad DPCA-20 (Nippon Kayaku) 0.25 wt% TEGO Flow 300 (Evonik) 0.2 wt% Tinuvin 123 (BASF) 0.025 wt% BHT (Aldrich) 可聚合液晶材料M-LCP2 95.4 wt% LCC2 4 wt% Irgacure 907 (BASF) 0.5 wt% Tego Flow 300 (Evonik) 0.1 wt% BHT (Aldrich) 包含二向色性染料的可聚合液晶材料M-dLCP 87.8 wt% LCC2 10 wt% dDye 2 wt% Irgacure 369 (BASF) 0.2 wt% BHT (Aldrich) PLCPO材料M-PLCPO1 97.775 wt% LCC2 1 wt% PA2 1 wt% Irgacure 907 (BASF) 0.2 wt% Tinuvin 123 (BASF) 0.025 wt% BHT (Aldrich) M-PLCPO1的透明溫度為約76°C。 PLCPO材料M-PLCPO2 97.775 wt% LCC2 1 wt% PA3 1 wt% Irgacure 907 (BASF) 0.2 wt% Tinuvin 123 (BASF) 0.025 wt% BHT (Aldrich) M-PLCPO2的透明溫度為約76°C。 PLCPO材料M-PLCPO3 97.775 wt% LCC2 1 wt% PA4 1 wt% Irgacure 907 (BASF) 0.2 wt% Tinuvin 123 (BASF) 0.025 wt% BHT (Aldrich) M-PLCPO3的透明溫度為約76°C。 PLCPO材料M-dPLCPO 86.8 wt% LCC2 1 wt% PA2 10 wt% dDye 2 wt% Irgacure 369 (BASF) 0.2 wt% BHT (Aldrich) 膽固醇性PLCPO材料M-cPLCPO 54.7 wt% LCC1 37.4 wt% LCC3 3.6 wt% Lumogen S750 (BASF) 3 wt% Irgacure 907 (BASF) 1 wt% PA2 0.2 wt% Irgafos 168 (BASF) 0.1 wt% BHT (Aldrich) 溶劑 S-PA1

藉由將3 wt%的光取向材料PA1溶解於97 wt%的乙酸甲氧丙酯中，並在室溫下攪拌該溶液30分鐘來製備溶液S-PA1。 S-LCP1

藉由將35 wt%的M-LCP1溶解於65 wt%的溶劑混合物（80 wt%的乙酸丁酯和20 wt%的環己酮）中，並在室溫下攪拌該溶液30分鐘來製備溶液S-LCP1。 S-LCP2

藉由將10 wt%的M-LCP2溶解於90 wt%的溶劑混合物（80 wt%的甲氧基丙酮、10 wt%的二氧戊環(dioxalane)及10 wt%的環己酮）中，並在室溫下攪拌該溶液30分鐘來製備溶液S-LCP2。 S-dLCP

藉由將40 wt%的M-dLCP溶解於60 wt%的溶劑混合物（80%的MEK和20%的環己酮）中，並在室溫下攪拌該溶液30分鐘來製備溶液S-dLCP。 S-PLCPO1

藉由將35 wt%的M-PLCPO1溶解於65 wt%的溶劑混合物（80%的乙酸丁酯和20%的環己酮）中，並在室溫下攪拌該溶液30分鐘來製備溶液S-PLCPO1。 S-PLCPO2

藉由將35 wt%的M-PLCPO2溶解於65 wt%的溶劑混合物（80%的乙酸丁酯和20%的環己酮）中，並在室溫下攪拌該溶液30分鐘來製備溶液S-PLCPO2。 S-PLCPO3

藉由將35 wt%的M-PLCPO3溶解於65 wt%的溶劑混合物（80%的乙酸丁酯和20%的環己酮）中，並在室溫下攪拌該溶液30分鐘來製備溶液S-PLCPO3。 S-dPLCPO

藉由將40 wt%的M-dPLCPO溶解於60 wt%的溶劑混合物（80%的MEK和20%的環己酮）中，並在室溫下攪拌該溶液30分鐘來製備溶液S-dPLCPO。 S-cPLCPO

藉由將26 wt%的M-cPLCPO溶解於74 wt%的溶劑混合物（80 wt%的甲氧基丙酮、10 wt%的二氧戊環(dioxalane)及10 wt%的環己酮）中，並在室溫下攪拌該溶液30分鐘來製備溶液S-cPLCPO。實施例1、製備底漆塗佈基板

用底漆溶液（DYMAX OC-4021，在80%乙酸丁酯中的固體含量為20 w%）、藉由Kbar塗佈機（棒尺寸為1）來塗佈三乙酸纖維素（TAC）箔。在80°C下乾燥濕膜30 s，所得乾膜的厚度為約2 µm。然後在室溫下將乾膜暴露於UV光（1500 mJ，在惰性N2氛圍下）。實施例2、可撓曲基板上的消色四分之一波阻滯體

用光取向溶液SPA1來Kbar塗佈（棒尺寸為0）實施例1的底漆塗佈TAC基板。在80°C下乾燥濕膜30 s，所得乾膜的厚度為約100 nm。然後在室溫下將乾膜暴露於準直、線偏振UV (LPUV)光(280-320 nm；50 mJ/cm² )。相對於TAC基板上之參考邊緣，偏振平面為20°。

在經暴露光取向層之上，藉由Kbar塗佈（棒尺寸為2）自溶液S-PLCPO1形成一層。在50°C下退火並乾燥濕膜60 s，且後續在照射200 mJ/cm² 的高壓汞燈光時在氮氣、室溫下使其交聯。乾膜厚度為2.2 µm。

當在正交偏振片之間分析該膜時，發現到該膜是雙折射的，具有相對於TAC膜的參考邊緣、經定向為20°的光軸。用傾斜補償器測量到270 nm的光學阻滯。

然後將PLCPO層暴露於具有相對於上述TAC基板上的參考邊緣80°偏振平面的準直LPUV光(280-320 nm；150 mJ/cm² )下。在暴露於LPUV光之後再次分析該膜。發現到光學性質並未在暴露時改變。特別的是該膜是單軸雙折射的，沒有任何扭曲，具有相對於TAC膜的參考邊緣、經定向為20°的光軸。光學阻滯仍為約270 nm。

隨後，在PLCPO層之上Kbar塗佈（棒尺寸為1）LCP溶液S-LCP1。在50°C下退火並乾燥濕膜60 s，且在照射1500 mJ/cm² 的高壓汞燈光時在氮氣、室溫下使其交聯。

所得膜展現出均質外觀，無任何可見的缺陷。如圖7所示，藉由用橢圓偏振法來分析該膜，發現到該膜具有消色四分之一波片（AQWP）的性質。由橢圓偏振評估發現到，LCP1層具有130-140 nm的光學阻滯，且相對於上述TAC基板上的參考邊緣，LCP1層的光軸定向為80°。實施例3、消色四分之一波阻滯體，單次暴露以交聯和定向

如實施例2之相同方式，底漆塗佈TAC基板係經光取向溶液SPA1塗佈，乾燥，以及相對於TAC基板上的參考邊緣、以偏振平面為20°暴露於取向光。

如實施例2，藉由Kbar塗佈（棒尺寸為2）、在經暴露光取向層之上自溶液S-PLCPO1形成一層。在50°C下退火並乾燥濕膜60 s。

為了同時使PLCPO層中的LCP材料交聯，並在PLCPO層表面上創造出取向，在室溫、氮氣下，將該層暴露於具有相對於TAC基板上的參考邊緣80°偏振平面之偏振UV (A+B)光（1500 mJ/cm² 的Hg燈，300-390 nm）。

在暴露程序後，確認PLCPO層被固化。此外，發現到該膜是雙折射的，具有相對於TAC膜的參考邊緣、經定向為20°的光軸。用傾斜補償器測量到270 nm的光學阻滯。

隨後，以如實施例2之相同方式、在PLCPO層之上自LCP溶液S-LCP1形成一層，退火，乾燥及使其交聯。

所得膜展現出均質外觀，無任何可見的缺陷。藉由用橢圓偏振法來分析該膜，發現到該膜具有消色四分之一波片的性質。由橢圓偏振評估發現到，LCP1具有130-140 nm的光學阻滯，且相對於上述TAC基板上的參考邊緣，LCP1層的光軸定向為80°。實施例4、消色四分之一波阻滯體，LPUV暴露在PLCPO交聯之前

以如實施例2之相同方式，底漆塗佈TAC基板係經光取向溶液SPA1塗佈，乾燥，以及相對於TAC基板上的參考邊緣、以偏振平面為20°暴露於取向光。

然後在室溫下將PLCPO層暴露於具有相對於TAC基板上的參考邊緣80°偏振平面之準直LPUV光(280-320 nm；100mJ/cm² )。

此後，藉由發射1000 mJ/cm² 的Hg燈光、在氮氣下使PLCPO層中的LCP分子交聯。乾膜厚度為2.2 µm。

在暴露於LPUV光期間和之後，將具有PLCPO層的基板保持在室溫下，直到PLCPO材料中的LCP材料交聯為止。因為PLCPO材料在室溫下的相對高黏度，所以LCP分子並不會在暴露於LPUV光時再定向。這可藉由分析正交偏振片之間的交聯PLCPO層來加以確認，其相對於TAC基板的參考邊緣，顯示出光軸的單軸取向為20°。用傾斜補償器測量到約270 nm的光學阻滯。

所得膜展現出均質外觀，無任何可見的缺陷。如圖8所示，藉由使用橢圓偏振儀來分析該膜，發現到該膜具有消色四分之一波片的性質。由橢圓偏振評估發現到，LCP1具有130-140 nm的光學阻滯，且相對於上述TAC基板上的參考邊緣，LCP1層的光軸定向為80°。實施例5、PLCPO層的暴露和非暴露區域

已如實施例2之相同方式，在底漆塗佈TAC基板上製備光取向層和PLCPO膜。與實施例2的唯一差異在於，暴露僅一半的PLCPO層區域於具有相對於TAC基板上的參考邊緣80°偏振平面之準直LPUV光(280-320 nm；150mJ/cm² )。PLCPO層區域的另一半未暴露於取向光。然後跟著實施例2的方法，再次在PLCPO層之之上製備LCP層。

當在正交偏振片之間分析所得膜時，發現到在PLCPO層未暴露於取向光之區域中，創造了具有約410 nm之阻滯的單軸阻滯體，其相較於PLCPO層的獨自阻滯係阻滯增加。這指的是LCP層的液晶以與PLCPO層中的液晶的相同方向排列。

在PLCPO層暴露於取向光之區域，發現到其與實施例2所生產的膜顯示出類似光學性能。實施例6、用包含染料的PLCPO層來生產圓偏振片

與實施例2類似，底漆塗佈TAC基板係經光取向溶液SPA1塗佈，乾燥，以及使其暴露於取向光。唯一的差異在相對於參考邊緣，偏振平面為0°而非20°。

在經暴露光取向層之上，藉由Kbar塗佈（棒尺寸為2）自包含二向色性染料的溶液SdPLCPO形成一層。在61°C下退火並乾燥濕膜60 s，且在照射1500 mJ/cm² 的Hg燈光時在氮氣、室溫下使其交聯。乾膜厚度為2.2 µm。

發現到該膜充當線偏振片。

然後將PLCPO層暴露於具有相對於TAC基板上的參考邊緣45°偏振平面之準直LPUV光(280-320 nm；150 mJ/cm² )。

隨後，在PLCPO層之上Kbar塗佈（棒尺寸為1）LCP溶液S-LCP1。在50°C下退火並乾燥濕膜60 s，且在照射1500 mJ/cm² 的Hg燈光時在氮氣、室溫下使其交聯。從上述實施例所知道的是，LCP1層的光學阻滯為130-140 nm，其對應於綠光的四分之一波長阻滯。

當分析所得裝置時，發現到它充當圓偏振片。這確認的是已沿著45°的取向方向（藉由將含染料PLCPO層暴露於LPUV光所誘導出的），建立了LCP層之光軸方向。實施例7、生產圓偏振片、包含染料的LCP層

以如實施例2之相同方式，底漆塗佈TAC基板係經光取向溶液SPA1塗佈，乾燥，以及相對於TAC基板上的參考邊緣，以偏振平面為0°暴露於取向光。

在經暴露光取向層之上，藉由Kbar塗佈（棒尺寸為1）自溶液S-PLCPO1形成一層。在50°C下退火並乾燥濕膜60 s，且後續在照射200 mJ/cm² 的高壓汞燈光時在氮氣、室溫下使其交聯。乾膜厚度為約1.1 µm。

當在正交偏振片之間分析該膜時，發現到該膜是雙折射的，具有相對於TAC膜的參考邊緣、經定向為0°的光軸。用傾斜補償器測量到約140 nm的光學阻滯。

隨後，在PLCPO層之上Kbar塗佈（棒尺寸為2）包含二向色性染料的LCP溶液S-dLCP。在61°C下退火並乾燥濕膜60 s，且在照射1500 mJ/cm² 的Hg燈光時在氮氣、室溫下使其交聯。

當分析所得裝置時，發現到它充當圓偏振片。這確認的是已沿著45°的取向方向（藉由將PLCPO層暴露於LPUV光所誘導出的），建立了嵌在dLCP層中之二向色性染料的吸收方向。實施例8、圖案化圓偏振片

然後藉由雙重暴露法在PLCPO層表面產生取向圖案。在第一步驟中，透過具有不透明和透射區域的光罩，用具有相對於TAC基板上的參考邊緣45°偏振平面之準直LPUV光(280-320 nm；300 mJ/cm² )照射PLCPO層。在第二步驟中，不使用光罩將PLCPO層暴露於LPUV光(280-320 nm；150 mJ/cm² )，但偏振平面為-45°。

當分析所得裝置時，發現到它充當圖案化圓偏振片，具有對應於上述光罩圖案的第一和第二區域圖案。當從基板對側照亮裝置時，穿過第一區域的透射光是被左旋圓偏振的；而透射過第二區域的光是被右旋圓偏振的。

這確認的是已沿著+45°和-45°的取向方向（藉由在第一和第二區域中，將PLCPO層暴露於LPUV光所誘導出的），建立了嵌在dLCP層中之二向色性染料的吸收方向。實施例9、膽固醇性裝置

藉由Kbar塗佈（棒尺寸為0）溶液S-LCP2，在經電暈處理的PET基板上形成薄LCP層。

在61°C下乾燥該膜30 s，然後在照射1500 mJ/cm² 的Hg燈時在氮氣、室溫下使其交聯。乾膜厚度為約0.2 µm。觀察到以較佳方向來均勻排列等向性LCP層的光軸。藉由PET基板的非等向性表面性質來誘導出液晶材料之定向。薄LCP層的意圖是增進待塗佈於上之膽固醇性材料的定向力。

藉由Kbar塗佈（棒尺寸為2）溶液S-cPLCPO而在LCP2層之上形成膽固醇性PLCPO材料層；在61°C下乾燥該膜30 s，且在照射1500 mJ/cm² 的Hg燈時在氮氣下使其交聯。乾膜厚度為約2.5 µm。

然後將cPLCPO層的左半邊暴露於具有0°偏振平面之LPUV光；而將cPLCPO層的右半邊暴露於具有45°偏振平面為之LPUV光。兩個角度係相對於基板的相同參考邊緣來測量。

然後用S-LCP1來Kbar塗佈（棒尺寸為1）經暴露cPLCPO層。在50°C下乾燥該膜60 s，然後在照射1500 mJ/cm² 的Hg燈時在氮氣下使其交聯。

當用非偏振白光觀察所得裝置之反射時，可看到膽固醇性層的一般性質。在沿該層的法線方向觀察時，它呈現為紅色；其在以較大的傾斜角度進行觀察時會變成綠色。

藉由進一步在觀察者和面向該觀察者之具有LCP1層的裝置之間、以線偏振片分析裝置時，發現到係在上方所提到的左半邊和右半邊中，以不同偏振平面將反射光予以線偏振。可作出以下結論：LCP1阻滯體的光軸在裝置的左半邊被定向為0°，且在裝置的右半邊被定向為45°。實施例10、使用M-PLCPO2的消色阻滯體

以如實施例2之相同方式，底漆塗佈TAC基板係經光取向溶液SPA1塗佈，乾燥，以及相對於TAC基板上的參考邊緣，以偏振平面為20°暴露於取向光。

在經暴露光取向層之上，藉由Kbar塗佈（棒尺寸為2）自溶液S-PLCPO2形成一層。在50°C下退火並乾燥濕膜60 s，且後續在照射200 mJ/cm² 的高壓汞燈光時在氮氣、室溫下使其交聯。乾膜厚度為2.2 µm。

當在正交偏振片之間分析該膜時，發現到該膜是雙折射的，具有相對於TAC膜的參考邊緣、經定向為20°的光軸。用傾斜補償器測量到約270 nm的光學阻滯。

然後將PLCPO層暴露於具有相對於上述TAC基板上的參考邊緣80°偏振平面之準直LPUV光(280-320 nm；300 mJ/cm² )。在暴露於LPUV光之後再次分析該膜。發現到光學性質並未在暴露時改變。特別的是，該膜是單軸雙折射的，沒有任何扭曲，具有相對於TAC膜的參考邊緣、經定向為20°的光軸。光學阻滯仍為約270 nm。

所得膜展現出均質外觀，無任何可見的缺陷。藉由用橢圓偏振法來分析該膜，發現到該膜具有消色四分之一波片的性質。由橢圓偏振評估發現到，LCP1具有130-140 nm的光學阻滯。實施例11、使用M-PLCPO3的消色阻滯體

在經暴露光取向層之上，藉由Kbar塗佈（棒尺寸為2）自溶液SPLCPO3形成一層。在50°C下退火並乾燥濕膜60 s，且後續在照射200 mJ/cm² 的高壓汞燈光時在氮氣、室溫下使其交聯。乾膜厚度為2.2 µm。

然後將PLCPO層暴露於具有相對於上述TAC基板上的參考邊緣80°偏振平面之準直LPUV光(280-320 nm；300 mJ/cm² )。在暴露於LPUV光之後再次分析該膜。發現到光學性質並未在暴露時改變。特別的是該膜是單軸雙折射的，沒有任何扭曲，具有相對於TAC膜的參考邊緣、經定向為20°的光軸。光學阻滯仍為約270 nm。

所得膜展現出均質外觀，無任何可見的缺陷。藉由用橢圓偏振法來分析該膜，發現到該膜具有消色四分之一波片的性質。由橢圓偏振評估發現到，LCP1具有130-140 nm的光學阻滯。

可藉由以下項目來總結本發明和不同具體實例： 1. 一種用於製造光學元件（1、2、3、4、5、6）的方法，該光學元件包括含有非等向性光學功能和取向能力之層（23、26、27、28），該方法包含以下步驟： - 提供一種包含可聚合液晶和光可定向物質的組成物（PLCPO材料）； - 在載體(21)上形成一層該PLCPO材料、 - 引發該PLCPO層（23、26、27、28）中之該可聚合液晶的聚合， - 將該PLCPO層（23、26、27、28）暴露於取向光，以在附屬材料層之上部表面上產生取向，使得至少在該表面的一個區域中之取向方向不同於在該至少一個區域中該層之上部表面正下方的液晶之液晶導向體的定向。 2. 根據第1個項目之方法，其進一步包括對該PLCPO層（23、26、27、28）之該液晶材料施加取向處理的步驟。 3. 根據第1個項目或第2個項目之方法，其中預防了藉由取向光作用的該PLCPO層（23、26、27、28）中之該液晶進行的再定向。 4. 根據前述任一個項目之方法，其中在將該PLCPO層（23、26、27、28）暴露於該取向光之前，引發該可聚合液晶的聚合。 5. 根據第1個項目至第3個項目中任一個項目之方法，其中在將該PLCPO層（23、26、27、28）暴露於該取向光之後，引發該可聚合液晶的聚合。 6. 根據第1個項目至第3個項目中任一個項目之方法，其中在將該PLCPO層（23、26、27、28）暴露於取向光之單一步驟中，完成引發該可聚合液晶的聚合和產生取向。 7. 根據前述任一個項目之方法，其中該PLCPO材料包含超過一種光可定向物質。 8. 根據前述任一個項目之方法，其中在該PLCPO中的該光可定向物質具有密度梯度，使得該光可定向物質在該PLCPO層之上部表面的濃度高於在該層的中間的濃度。 9. 根據前述任一個項目之方法，其中該光可定向物質包含氟化及/或矽氧烷部分，及/或為聚矽氧烷。 10. 根據前述任一個項目之方法，其中該PLCPO材料包含等向性或非等向性螢光及/或非螢光染料、二向色性染料及/或掌性添加劑。 11. 一種包含PLCPO層（23、26、27、28）的層結構（1、2、3、4、5、6），其具有光學非等向性質，且在它的表面上具有取向能力，其中至少在一個區域中，藉由該PLCPO層所提供的取向方向不同於在該層之上部表面正下方、該PLCPO層中的液晶定向。 12. 根據第11個項目之層結構，其中在該PLCPO中的光可定向物質具有密度梯度，使得該光可定向物質在該PLCPO層之上部表面的濃度高於在該層的中間的濃度。 13. 根據第11個項目或第12個項目之層結構，其中該光可定向物質包含氟化及/或矽氧烷部分，及/或為聚矽氧烷。 14. 根據第11個項目至第13個項目中任一個項目之層結構，其中該PLCPO材料包含等向性或非等向性螢光及/或非螢光染料、二向色性染料及/或掌性添加劑。 15. 根據第11個項目至第14個項目中任一個項目之層結構，其中藉由該PLCPO層所提供的取向具有局部不同之定向。 16. 根據第11個項目至第15個項目中任一個項目之層結構，其具有與該PLCPO層直接相接觸的額外非等向性層，該額外層包含液晶聚合物（25、26、27、28），其中該額外層的該液晶聚合物係根據該PLCPO層的取向資訊來排列。 17. 根據第16個項目之層結構，其中該PLCPO層和該額外非等向性層係經配置，使得該層結構充當消色阻滯體。 18. 一種光學裝置，其包含反射式偏振片和根據第17個項目之消色阻滯體。 19. 一種根據第11個項目至第17個項目中任一個項目之層結構的用途，其用於液晶或OLED顯示器中的光源管理。 20. 一種包含可聚合液晶和光可定向物質之組成物，其中光可定向物質的重量百分比小於5%、小於1 wt%或甚至小於0.1 wt%；且該光可定向物質包含氟化及/或矽氧烷部分，及/或為聚矽氧烷。 21. 根據第20個項目之組成物，其中該光可定向物質為聚合物，且在側鏈中包含氟化部分。

1:層結構/光學元件 11:基板/載體 12:取向層 13:液晶聚合物層/LCP層 14:取向層 2:結構/堆疊/層結構/光學元件 21:基板/載體 22:取向層 23:PLCPO層 3:結構/層結構/光學元件 15:LCP層 4:結構/層結構/光學元件 25:附屬材料層 5:結構/層結構/光學元件 26:PLCPO層 6:結構/層結構/光學元件 27:PLCPO層 28:PLCPO層

藉由隨附圖式來進一步說明本發明。要強調的是，不必按比例繪製各種特徵。

[圖1]描繪了一個現有技術之LCP堆疊的實例，其中LCP層夾在兩層定向層之間。

[圖2]描繪了根據本發明之簡單堆疊，其中已被聚合且暴露於取向光的PLCPO層對附屬材料提供了取向。

[圖3]描繪了一個現有技術之LCP堆疊的實例，其中將兩層LCP層堆疊在彼此之上。藉由單獨的取向層來排列各LCP層。

[圖4]顯示了一種層堆疊，其中藉由PLCPO層來排列附屬材料層。

[圖5]顯示了一種包含兩層PLCPO層的元件，其中藉由在第一PLCPO層表面所誘導出的取向來定向第二PLCPO層中的液晶。

[圖6]顯示了一種包含4層PLCPO層的元件，其中該等PLCPO層係藉由另一PLCPO層的取向資訊來進行排列，且對下一PLCPO層提供了取向資訊。

[圖7]顯示了在實施例2中所製備之層結構的消色光學性質。

[圖8]顯示了在實施例4中所製備之層結構的消色光學性質。

2:結構/堆疊/層結構/光學元件

21:基板/載體

22:取向層

23:PLCPO層

Claims

一種包含可聚合液晶及光可定向物質的組成物，其中該光可定向物質的重量百分比小於5%。
如請求項1的組成物，其中該光可定向物質包含氟化及/或矽氧烷部分。
如請求項1或2的組成物，其中該光可定向物質為聚矽氧烷。
如請求項1或2的組成物，其中該光可定向物質為聚合物且在側鏈中包含氟化部分。
如請求項1或2的組成物，其進一步包含染料。
如請求項5的組成物，其中該染料為等向性或非等向性螢光染料。
如請求項5的組成物，其中該染料為二向色性染料。
如請求項1或2的組成物，其進一步包含掌性添加劑。
如請求項1或2的組成物，其進一步包含光誘發劑。
如請求項1或2的組成物，其包含兩種不同類型的光可定向物質。
如請求項1或2的組成物，其中該光可定向物質為以下中的一或多種：
或
或
。
如請求項1或2的組成物，其中該光可定向物質及該等液晶分子的單體偶極矩的差異大於0.5德拜。
如請求項1或2的組成物，其中該光可定向物質為其中在暴露於取向光時藉由以下而被誘導出非等向性的類型：光二聚合、光分解、順-反異構化或光致弗里斯重組(photo-fries rearrangement)。
如請求項1或2的組成物，其中該光可定向物質為其中在暴露於取向光時引發光二聚合的類型。
如請求項1或2的組成物，其中該光可定向物質的光可定向部分具有碳-碳、碳-氮或氮-氮雙鍵。
如請求項1或2的組成物，其中該光可定向物質的光可定向部分包含芳偶氮、聚(芳偶氮)、芪、氰芪、桂皮酸酯或查耳酮。