TWI690569B - 塗覆組成物、用於使用其製造基板的方法、光學裝置 - Google Patents

塗覆組成物、用於使用其製造基板的方法、光學裝置 Download PDF

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Abstract

本申請案是關於一種塗覆組成物、一種用於使用所述塗覆 組成物製造基板的方法以及一種光學裝置。本申請案可提供一種用於藉由使用單層來製造具有極佳效能的基板作為在其表面上具有固定間隔物的基板的方法及一種藉由此類方法製造的光學裝置，在單層中奈米顆粒及間隔物分散於配向膜中以減少製程及成本。

Description

塗覆組成物、用於使用其製造基板的方法、光學 裝置
本申請案是關於一種塗覆組成物、一種用於使用所述塗覆組成物製造基板的方法以及一種光學裝置。
本申請案主張基於2018年1月30日申請的韓國專利申請案第10-2018-0011163號的優先權，所述申請案的揭露內容以全文引用的方式併入本文中。
已知能夠藉由在兩個基板之間安置光調變層來調節透光度或色彩以及類似者的光學裝置。舉例而言，液晶主體與二色性染料(dichroic dye)客體的混合物所應用於的所謂的客體主體單元(guest host cell；GH cell)已揭露於專利文獻1(歐洲專利公開案第0022311號)中。
此類光學裝置通常包括彼此相對安置的兩層基板及存在於基板之間的光調變層，且亦包括間隔物以在基板之間保持間隙。
間隔物通常包含所謂的管柱狀間隔物及球形間隔物，且在使用球形間隔物的情況下，亦已知球形間隔物固定於配向膜中 的結構。此類間隔物亦稱為所謂的固定間隔物。在使用可撓性基板製造光學裝置時此類結構尤其適用，因為有可能保持均一單元間隙而不導致球形間隔物在基板彎曲時移動或聚集的現象。
因此，間隔物的適當分散不僅為保持均一單元間隙所需，且亦可抑制霧度的出現。
本申請案是關於一種塗覆組成物、一種用於使用所述塗覆組成物製造基板的方法以及一種光學裝置。本申請案的目的為提供一種能夠藉由簡單及低成本的製程來生產無霧度(haze-free)基板的塗覆組成物，其中固定於配向膜中的間隔物均一地分散於所述無霧度基板的表面上；一種用於使用所述塗覆組成物製造基板的方法；以及一種光學裝置。
本申請案是關於一種塗覆組成物。本申請案的例示性塗覆組成物包括用於形成配向膜的物質、間隔物以及奈米顆粒，其中間隔物的密度可小於奈米顆粒的密度，且奈米顆粒的密度可在1.5公克/立方公分(g/cm3)至10公克/立方公分的範圍內。
本申請案是關於一種用於製造基板的方法。本申請案的用於製造基板的例示性方法包括使用塗覆組成物在基層上形成配向膜的製程，其中塗覆組成物可包括用於形成配向膜的物質、間隔物以及奈米顆粒，間隔物的密度可小於奈米顆粒的密度，且奈米顆粒的密度可在1.5公克/立方公分至10公克/立方公分的範圍內。
本申請案是關於一種光學裝置。本申請案的例示性光學裝置為包括第一基板、與第一基板相對安置的第二基板以及存在於第一基板與第二基板之間的光調變材料的光學裝置，其中配向膜可形成於面向第二基板的第一基板的表面上及/或面向第一基板的第二基板的表面上，配向膜可包括用於形成配向膜的物質、間隔物以及奈米顆粒，間隔物的密度可小於奈米顆粒的密度，且奈米顆粒的密度可在1.5公克/立方公分至10公克/立方公分的範圍內。
本申請案可提供一種用於藉由使用單層來製造具有極佳效能的基板作為在其表面上具有固定間隔物的基板的方法及一種藉由此類方法製造的光學裝置，在所述單層中奈米顆粒及間隔物分散於配向膜中以減少製程及成本。
圖1至圖3為藉由用光學顯微鏡觀測本申請案的實例1、比較例1以及比較例2所獲得的影像。
本申請案是關於一種塗覆組成物。本申請案的例示性塗覆組成物可包括用於形成配向膜的物質、間隔物以及奈米顆粒。
在本申請案中，配向膜形成於基層上以便控制液晶化合物的配向狀態。本申請案中所使用的配向膜種類不受特定限制，且可使用已知配向膜。舉例而言，可應用所有已知配向膜，其滿足合 適的塗覆性質、溶劑溶解度、耐熱性、耐化學性、對定向處理(orientation treatment)(諸如摩擦)的耐久性以及類似者，必要時展現合適的傾斜特性以及類似者，且經由雜質管理(impurity management)滿足諸如適當電壓保持比率(voltage holding ratio；VHR)及高對比率的物理性質。舉例而言，配向膜可為豎直或水平配向膜。作為豎直或水平配向膜，可不受任何特定限制地選擇及使用相對於相鄰的液晶層的液晶化合物而具有豎直或水平定向能力的配向膜。舉例而言，作為此類配向膜，可使用諸如摩擦配向膜的接觸型配向膜，或已知能夠藉由包含光配向膜化合物來經由諸如照射經線性偏振光的非接觸方法來展現定向特性的配向膜。
作為包括用於形成配向膜的物質的配向膜形成材料，例如藉由將用於形成配向膜的物質分散、稀釋及/或溶解於合適的溶劑中來製備的配向膜形成材料，可藉由塗佈來生產配向膜。
用於形成配向膜的物質可為用於形成摩擦配向膜的物質或用於形成光配向膜的物質。在用於形成配向膜的物質種類中，可使用已知能夠藉由合適的處理對液晶展現諸如豎直或水平定向能力的定向能力的任何種類的材料。
用於形成配向膜的物質可包括由下述者所組成的族群中選出的一或多者：已知展現定向能力的材料，諸如聚醯亞胺(polyimide)化合物、聚(乙烯醇)(poly(vinyl alcohol))化合物、聚(醯胺酸)(poly(amic acid))化合物、聚苯乙烯(polystyrene)化合物、聚醯胺(polyamide)化合物以及聚氧化乙烯(polyoxyethylene)化合物；或已知能夠藉由光照射來展現定向能力的材料，諸如聚醯亞胺化合物、聚醯胺酸化合物、聚降冰片烯 (polynorbornene)化合物、苯基順丁烯二醯亞胺(phenylmaleimide)共聚物化合物、聚乙烯桂皮酸酯(polyvinyl cinnamate；PVCI)化合物、聚偶氮苯(polyazobenzene)化合物、聚乙烯醯亞胺(polyethyleneimide)化合物、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)化合物、聚醯胺(polyamide)化合物、聚乙烯(polyethylene)化合物、聚苯乙烯(polystyrene)化合物、聚伸苯鄰苯二甲醯胺(polyphenylenephthalamide)化合物、聚酯(polyester)化合物、氯甲基化聚醯亞胺(chloromethylated polyimide；CMPI)化合物以及聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)化合物，但不限於此。
用於形成配向膜的物質在塗覆組成物中的比率可為0.1重量%至10重量%。在另一實例中，所述比率亦可為約0.3重量%或大於0.3重量%、約0.5重量%或大於0.5重量%、約0.7重量%或大於0.7重量%、約0.9重量%或大於0.9重量%、約1.1重量%或大於1.1重量%，或約1.3重量%或大於1.3重量%，或可為約9重量%或小於9重量%、約8重量%或小於8重量%、約7重量%或小於7重量%、約6重量%或小於6重量%、約5重量%或小於5重量%、約4重量%或小於4重量%、約3重量%或小於3重量%，或約2重量%或小於2重量%左右。若用於形成配向膜的物質的比率小於上述範圍，則配向膜塗覆得過薄，以致難以固定間隔物及奈米顆粒，然而若所述比率超出上述範圍，則配向膜的厚度變厚，以致在製造光學裝置時歸因於單元間隙保持及間隔物周圍產生的拖尾(tail)而出現諸如漏光的問題。
配向膜形成材料可藉由將用於形成配向膜的此類物質稀 釋、分散及/或溶解於溶劑中來製備。此時，可適用的溶劑基本上不受特定限制。舉例而言，作為溶劑，可應用選自下述者中的任一者：具有3個至12個碳原子或3個至8個碳原子的環烷(cycloalkane)(諸如環己烷(cyclohexane))、二甲亞碸(dimethyl sulfoxide；DMSO)、四氫呋喃(tetrahydrofuran；THF)、二甲基甲醯胺(dimethylformamide；DMF)、N-甲基-吡咯啶酮(N-methyl-pyrrolidone；NMP)、氯仿(CHCl3)、諸如γ-丁內酯(gamma-butyrolactone)或環戊酮(cyclopentanone)的酮溶劑、諸如2-丁氧基乙醇(2-butoxyethanol)的醇，或諸如乙二醇(ethylene glycol)的二醇，或選自前述各者的兩者或大於兩者的混合溶劑。
在一實例中，為了形成合適的配向膜，可將配向膜形成材料的黏度控制在預定範圍內。
舉例而言，配向膜形成材料可具有在約5厘泊(cP)至25厘泊範圍內的黏度。黏度可為例如約20厘泊或小於20厘泊、18厘泊或小於18厘泊、16厘泊或小於16厘泊、14厘泊或小於14厘泊，或13厘泊或小於13厘泊。藉由塗佈其中間隔物與具有此類黏度的配向膜形成材料混合的塗覆組成物，間隔物以均一分散狀態固定的配向膜可有效地形成於基層上。
在本申請案中所提及的物理性質中，除非另外說明，否則在所量測溫度影響物理性質時，相關物理性質可為在室溫下量測的物理性質。術語常溫為未升溫或冷卻的天然溫度(natural temperature)，其可為例如在約10℃至30℃範圍內的任何溫度，約23℃或約25℃左右。
另外，在本申請案中所提及的物理性質中，除非另外說 明，否則在所量測壓力影響物理性質時，相關物理性質可為在常壓下量測的物理性質。術語常壓為天然壓力(natural pressure)，其通常為約一個大氣壓的壓力，諸如大氣壓力。
本申請案中所提及的平均直徑為藉由雷射光繞射方法進行的顆粒大小分佈量測中的體積平均值D50(亦即，在累計的體積變為50%時的粒徑或中值直徑(median diameter))，其可意謂使用顆粒大小分析儀來表示量測值。
在本申請案中，塗覆組成物包括隨用於形成配向膜的物質一起的間隔物。此時，所應用的間隔物的種類不受特定限制。在一實例中，作為間隔物，可使用已知球形間隔物或管柱狀間隔物。舉例而言，作為間隔物，考慮到所需單元間隙，可使用具有合適大小的間隔物，而不對其大小進行任何特定限制。在一實例中，球形間隔物的D50粒徑或管柱狀間隔物的高度可為約1微米(μm)或大於1微米。在另一實例中，粒徑或高度可為約2微米或大於2微米、約3微米或大於3微米、約4微米或大於4微米、約5微米或大於5微米、約6微米或大於6微米、約7微米或大於7微米、約8微米或大於8微米、約9微米或大於9微米、約10微米或大於10微米、約11微米或大於11微米、約12微米或大於12微米、約13微米或大於13微米、約14微米或大於14微米，或約14.5微米或大於14.5微米，且可為約30微米或小於30微米、約29微米或小於29微米、約28微米或小於28微米、約27微米或小於27微米、約26微米或小於26微米、約25微米或小於25微米、約24微米或小於24微米、約23微米或小於23微米、約22微米或小於22微米、約21微米或小於21微米、約20微米或 小於20微米、約19微米或小於19微米、約18微米或小於18微米、約17微米或小於17微米、約16微米或小於16微米、約16.5微米或小於16.5微米、約15微米或小於15微米、約14微米或小於14微米、約13微米或小於13微米，或約12.5微米或小於12.5微米。
間隔物的密度可在1公克/立方公分至5公克/立方公分的範圍內，且具體而言，其可在以下範圍內：1公克/立方公分至4公克/立方公分、1公克/立方公分至3.5公克/立方公分、1公克/立方公分至3公克/立方公分、1公克/立方公分至2.5公克/立方公分、1公克/立方公分至2公克/立方公分或1公克/立方公分至1.5公克/立方公分左右，但不限於此。
間隔物的密度(A)與奈米顆粒的密度(B)的比率(B/A)可在1至10的範圍內。在另一實例中，比率(B/A)可為約1.2或大於1.2、約1.4或大於1.4、約1.5或大於1.5、約1.6或大於1.6，或約1.8或大於1.8，或可為約9或小於9、約8或小於8、約7或小於7、約6或小於6、約5或小於5、約4或小於4，或約3或小於3，但不限於此。
間隔物在塗覆組成物中的比率不受特定限制，且相對於100重量份的用於形成配向膜的物質，可例如以0.5重量份至10,000重量份的比率含有所述間隔物。在另一實例中，比率可為約1重量份或大於1重量份、約1.5重量份或大於1.5重量份、約2重量份或大於2重量份、約2.5重量份或大於2.5重量份、約3重量份或大於3重量份、約3.5重量份或大於3.5重量份、約4重量份或大於4重量份、約4.5重量份或大於4.5重量份、約5重量 份或大於5重量份、約6重量份或大於6重量份、約6.5重量份或大於6.5重量份、約7重量份或大於7重量份、約7.5重量份或大於7.5重量份、約8重量份或大於8重量份、約8.5重量份或大於8.5重量份、約9重量份或大於9重量份、約9.5重量份或大於9.5重量份、約10重量份或大於10重量份、約11重量份或大於11重量份，或約12重量份或大於12重量份，或可為約9000重量份或小於9000重量份、約8000重量份或小於8000重量份、約7000重量份或小於7000重量份、約6000重量份或小於6000重量份、約5000重量份或小於5000重量份、約4000重量份或小於4000重量份、約3000重量份或小於3000重量份、約2000重量份或小於2000重量份、約1000重量份或小於1000重量份、約900重量份或小於900重量份、約800重量份或小於800重量份、約700重量份或小於700重量份、約600重量份或小於600重量份、約500重量份或小於500重量份、約400重量份或小於400重量份、約300重量份或小於300重量份、約200重量份或小於200重量份、約100重量份或小於100重量份、約90重量份或小於90重量份、約80重量份或小於80重量份、約70重量份或小於70重量份、約60重量份或小於60重量份、約50重量份或小於50重量份、約45重量份或小於45重量份、約40重量份或小於40重量份、約35重量份或小於35重量份、約30重量份或小於30重量份、約25重量份或小於25重量份、約20重量份或小於20重量份，或約15重量份或小於15重量份，但不限於此。考慮到所需分散性及類似者，可適當地控制此類比率。
在本申請案中，塗覆組成物可包括奈米顆粒，其中奈米顆 粒可具有比間隔物的密度更高的密度。當奈米顆粒的密度低於間隔物的密度時，存在難以在基層附近形成不規則性且所述奈米顆粒未充分分散的缺點。然而，當奈米顆粒的密度高於間隔物的密度時，奈米顆粒在基層附近堆疊，使得易於形成不規則性。
奈米顆粒可為球狀顆粒或滿足以下公式1的顆粒，但不限於此。
[公式1]LA<3×SA
在以上公式1中，LA為奈米顆粒的主軸(major axis)的長度且SA為奈米顆粒的次軸(minor axis)的長度。
主軸及次軸的長度使用經塗覆基材的電子顯微鏡截面影像(SEM橫截面影像)來量測。
奈米顆粒的D50粒徑可為1微米或小於1微米，且具體而言，可為10奈米至1,000奈米，但不限於此。在另一實例中，奈米顆粒的D50粒徑可為10奈米或大於10奈米、20奈米或大於20奈米、30奈米或大於30奈米、40奈米或大於40奈米、50奈米或大於50奈米、60奈米或大於60奈米、70奈米或大於70奈米、80奈米或大於80奈米，或90奈米或90大於奈米左右，或可為900奈米或小於900奈米、800奈米或小於800奈米、700奈米或小於700奈米、600奈米或小於600奈米、500奈米或小於500奈米、400奈米或小於400奈米、300奈米或小於300奈米，或200奈米或小於200奈米左右。在奈米顆粒在上述範圍內的情況下，易於分散奈米顆粒。
奈米顆粒可具有在1.5公克/立方公分至10公克/立方公 分的範圍內的密度。在另一實例中，密度可為1.5公克/立方公分至9公克/立方公分、1.5公克/立方公分至8公克/立方公分、1.5公克/立方公分至7公克/立方公分、1.5公克/立方公分至6公克/立方公分、1.5公克/立方公分至5.5公克/立方公分、1.5公克/立方公分至5公克/立方公分、1.5公克/立方公分至4.5公克/立方公分、1.5公克/立方公分至4公克/立方公分、1.5公克/立方公分至3.5公克/立方公分，或1.5公克/立方公分至3公克/立方公分，或2公克/立方公分至3公克/立方公分左右，但不限於此。通用聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)；PMMA)系列間隔物的密度為1.5公克/立方公分或小於1.5公克/立方公分，但為了藉由在塗覆配向膜之後乾燥後即在沈澱間隔物之前沈澱奈米顆粒來形成不規則性，奈米顆粒的密度應為1.5公克/立方公分或大於1.5公克/立方公分，且一般而言，無機奈米顆粒在分散及使用時的密度為10公克/立方公分或小於10公克/立方公分。
相對於100重量份的用於形成配向膜的物質，可以0.01重量份至10000重量份的比率含有奈米顆粒。在另一實例中，比率可為約0.05重量份或大於0.05重量份、約0.1重量份或大於0.1重量份、約0.5重量份或大於0.5重量份，或約1重量份或大於1重量份，或可為約9000重量份或小於9000重量份、8000重量份或小於8000重量份、7000重量份或小於7000重量份、6000重量份或小於6000重量份、5000重量份或小於5000重量份、4000重量份或小於4000重量份、3000重量份或小於3000重量份、2000重量份或小於2000重量份、1000重量份或小於1000重量份、900重量份或小於900重量份、800重量份或小於800重量份、700重 量份或小於700重量份、600重量份或小於600重量份、500重量份或小於500重量份、400重量份或小於400重量份、300重量份或小於300重量份、200重量份或小於200重量份、100重量份或小於100重量份、90重量份或小於90重量份、80重量份或小於80重量份、70重量份或小於70重量份、60重量份或小於60重量份、50重量份或小於50重量份、45重量份或小於45重量份、40重量份或小於40重量份、35重量份或小於35重量份、30重量份或小於30重量份、25重量份或小於25重量份、20重量份或小於20重量份、15重量份或小於15重量份、10重量份或小於10重量份、8重量份或小於8重量份、6重量份或小於6重量份、4重量份或小於4重量份，或2重量份或小於2重量份左右，但不限於此。若奈米顆粒的比率低於上述範圍，則奈米顆粒無法分散，而若比率高於上述範圍，則存在透射率隨著霧度增加而降低的缺陷。
奈米顆粒的種類可為由下述者所組成的族群中選出的一或多者：矽石(silica)(二氧化矽(silicon dioxide))、氧化鋁(aluminum oxide)、二氧化鈦(titanium dioxide)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鉿(hafnium oxide)、氧化鋯(zirconium oxide)、氧化錫(tin oxide)、氧化鈰(cerium oxide)、氧化鎂(magnesium oxide)、氧化鎳(nickel oxide)、氧化鈣(calcium oxide)及氧化釔(yttrium oxide)，且可為例如矽石，但不限於此。
本申請案是關於一種用於製造基板的方法，且在一實例中，本申請案是關於一種用於藉由塗佈上述塗覆組成物來製造基板的方法。將省略與上文所提及的塗覆組成物中所描述的內容重疊的內容。
製造方法可包括使用上文所提及的塗覆組成物在基層上形成配向膜的製程。在此類製程中，其可例如藉由使用包括用於形成配向膜的物質的配向膜形成材料來形成。
在本申請案中，作為基層，可不受特定限制地應用在諸如(例如)液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)的已知光學裝置的組態中用作基板的任何基層。舉例而言，基層可為無機基層或有機基層。玻璃基層或類似者可經例示作為無機基層，且各種塑膠膜及類似者可經例示作為有機基層。塑膠膜可藉由下述者例示：三乙醯纖維素(triacetyl cellulose；TAC)膜；諸如降冰片烯衍生物的環烯共聚物(cycloolefin copolymer；COP)膜；諸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)；PMMA)的丙烯酸膜(acrylic film)；聚碳酸酯(polycarbonate；PC)膜；諸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(polypropylene；PP)的聚烯烴膜；聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)膜；二乙醯纖維素(diacetyl cellulose；DAC)膜；聚丙烯酸酯(polyacrylate；Pac)膜；聚醚碸(polyether sulfone；PES)膜；聚醚醚酮(polyetheretherketone；PEEK)膜；聚苯碸(polyphenylsulfone；PPS)膜、聚醚醯亞胺(polyetherimide；PEI)膜；聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate；PEN)膜；聚對乙烯對苯二甲酯(polyethyleneterephtalate；PET)膜；聚醯亞胺(polyimide；PI)膜；聚碸(polysulfone；PSF)膜或聚芳酯(polyarylate；PAR)膜以及類似者，但不限於此。
當有機基層(例如塑膠膜)用作基層時，本申請案的製造方法可尤其適用。當加點污漬(dotting stains)及類似者出現時，已知藉由在高溫下處理有污漬的裝置或類似者來除去污漬的方 法，例如，藉由在液晶化合物的TNI或更高的溫度下處理其來除去污漬的方法，所述液晶化合物為光調變材料的實例。然而，當應用有機基層作為基板時，有機基層的耐熱性降低，且因此難以在高溫下執行熱處理製程。然而，藉助於本說明書中所描述的方法，即使在不經如上文所描述的高溫處理的情況下亦有可能阻止加點污漬的出現，使得即使在應用有機基層時，亦可形成具有極佳物理性質的配向膜。
在本申請案中，基層厚度不受特定限制，且可視應用而定選擇合適的範圍。
在本申請案的製造方法中，配向膜亦可直接形成於基層上，或在其他層或組態存在於基層上的狀態下，配向膜亦可形成於其他層或組態上。
此處，其他層或組態的實例不受特定限制，且包含為驅動及建構光學裝置所必需的所有已知層及組態。此類層或組態的實例包含電極層或間隔物。
在本申請案中，使用此類配向膜形成材料來形成配向膜，且在此情況下，形成方法不受特定限制。舉例而言，形成配向膜的製程可包括在基層上形成一層配向膜形成材料(塗覆組成物)的製程及對所形成的層執行諸如定向處理的已知處理的製程。
定向處理可以已知方式執行。舉例而言，可在摩擦配向膜的情況下執行合適的摩擦處理，或可在光配向膜的情況下經由合適的光照射處理執行定向處理。執行各處理的具體方式不受特定限制，且舉例而言，可藉由使用諸如棉、人造絲或耐綸的摩擦布的方法來應用摩擦製程，且可藉由用合適的線性偏振光照射光配向 膜的方法來應用光照射製程，或類似方法。
此外，當藉由塗覆或類似者形成配向膜形成材料層且各基板的煅燒(calcination)時間不恆定時，或當未在塗覆之後立即執行煅燒時，亦可執行諸如熱處理及/或乾燥製程的預處理製程。舉例而言，可使用合適的乾燥器、烘箱、加熱板(hot plate)或類似者執行諸如熱處理及/或乾燥的製程。
此處，當執行熱處理及/或乾燥製程時，處理溫度或時間不受特定限制，可適當地調節。舉例而言，製程可在約50℃或高於50℃、約60℃或高於60℃、約70℃或高於70℃、約80℃或高於80℃、約90℃或高於90℃、約100℃或高於100℃、約110℃或高於110℃，或約120℃或高於120℃的溫度下執行。另外，溫度可為約300℃或低於300℃、約280℃或低於280℃、約260℃或低於260℃、約240℃或低於240℃、約230℃或低於230℃、約220℃或低於220℃、約210℃或低於210℃、約200℃或低於200℃、約180℃或低於180℃，或約160℃或低於160℃左右。
亦可考慮配向膜形成材料的狀態、溫度以及類似者而選擇製程的處理溫度，且舉例而言，可在約1分鐘至2小時的範圍內選擇合適的時間。
在本說明書中所提及的物理性質中，除非另外特別提及，否則在所量測溫度影響結果時，物理性質可為在室溫下量測的物理性質。術語室溫為未升溫及冷卻的天然溫度，其可為例如在約10℃至30℃範圍內的任何溫度，或可為約23℃或約25℃左右的溫度。在本說明書中所提及的物理性質中，除非另外特別提及，否則在所量測壓力影響結果時，物理性質可為在常壓下量測的物理性 質。術語常壓為壓力未具體升高或降低的天然壓力，其通常意謂約一個大氣壓左右的壓力，諸如大氣壓。
本申請案亦關於一種用於製造光學裝置的方法。可藉由塗覆組成物及/或用於製造如上文所描述的基板的方法來應用本申請案的用於製造光學裝置的例示性方法。
本申請案的用於製造光學裝置的例示性方法可包括以下製程：在第一基板及與第一基板相對安置的第二基板中形成一層塗覆組成物，所述塗覆組成物位於面向第二基板的第一基板的表面上及/或面向第一基板的第二基板的表面上；以及配向所述層。塗覆組成物可包括用於形成配向膜的物質、間隔物以及奈米顆粒，其中間隔物的密度可小於奈米顆粒的密度，且奈米顆粒的密度可在1.5公克/立方公分至10公克/立方公分的範圍內。
本申請案的製造方法可更包括：在由此形成的配向膜上為含有液晶化合物的光調變材料加點的步驟；以及在對置基板與具有光調變材料經加點的配向膜的基層相對安置的狀態下按壓對置基板，使得加點的光調變材料填充基層與對置基板之間的間隙的步驟。
可例如根據通用加點製程(dotting process)的進行方法執行所述過程，且具體進行方法不受特定限制。
此外，待應用的液晶化合物材料或類似者不受特定限制，且視需要選擇熟知的合適的材料。
另外，與基層相對安置的對置基板的種類不受特定限制，且可應用已知基板。舉例而言，基板亦可包括基層及形成於其一側上的配向膜，且必要時可包括諸如電極層的另一組態。形成在對置 基板的基層上形成的配向膜的方法不受特定限制，其可遵循已知方法。在一實例中，在對置基板的基層上形成配向膜的方法可遵循如上文所描述的配向膜形成方法。
基層與對置基板之間的間隙(亦即，過程中所謂的單元間隙)不受特定限制。然而，在一實例中，間隙可為約1微米或大於1微米。在另一實例中，間隙可為4微米或大於4微米、約5微米或大於5微米、約6微米或大於6微米、約7微米或大於7微米，或約8微米或大於8微米，且上限可為約20微米、約18微米、約16微米、約14微米、約12微米或約10微米左右。一般而言，當單元間隙較小時，例如，當單元間隙小於約4微米時，即使在應用加點製程的情況下亦並未大大突顯加點污漬問題，但當單元間隙變得較大時，突顯所述問題。然而，在一些情況下，光學裝置視需要而要求較高單元間隙，其中即使在製造具有較高單元間隙的裝置時，亦有可能藉由應用本申請案的方法來最小化或抑制加點污漬。
本申請案亦關於一種光學裝置，例如一種藉由塗覆組成物及製造方法製造的光學裝置。將省略與如上文所描述的塗覆組成物及光學裝置中所描述的內容重疊的內容。
在術語光學裝置的類別中，可包含經形成以便能夠在兩個或大於兩個不同光學狀態之間切換的所有種類的裝置，所述光學狀態諸如(例如)高透射率及低透射率狀態；高透射率、中透射率以及低透射率狀態；或實施不同色彩的狀態。
此類光學裝置可包括第一基板、與第一基板相對安置的第二基板以及存在於第一基板與第二基板之間的光調變材料。此 處，第一基板及第二基板中的至少一個基板可以上述方式形成。舉例而言，配向膜形成於面向第二基板的第一基板的表面上或面向第一基板的第二基板的表面上，其中配向膜可包括用於形成配向膜的物質、間隔物以及奈米顆粒，間隔物的密度可小於奈米顆粒的密度，且奈米顆粒的密度可在1.5公克/立方公分至10公克/立方公分的範圍內。
在一實例中，由塗覆組成物形成的配向膜可形成於第一基板及第二基板中之任一基板的一個表面上，所述塗覆組成物包括如上文所描述的用於形成配向膜的物質、間隔物以及奈米顆粒。由不含有間隔物及奈米顆粒的配向膜形成材料形成的配向膜可形成於另一基板上，所述配向膜形成材料包括用於形成配向膜的物質。
視需要，光調變材料可更包括二色性染料。舉例而言，二色性染料可分為兩種類型，其可意謂作為在具體方向上比在其他方向上吸收更多光的分子的正型二色性染料或p型染料，其為吸收分子的長軸方向上的偏振光的染料；以及負型二色性染料或n型染料，其為吸收豎直方向上的光的染料。一般而言，此類染料可在引起最大吸收的波長周圍的窄區域中具有吸收光譜。另外，客體主體LCD中所用的染料可藉由化學及光學穩定性、色彩及吸收光譜寬度、二色性比率、顏料順序度、主體溶解度、非游離度(degrees of non-ionization)、吸光係數及純度，以及諸如比電阻(specific resistance)的特性來評估。在下文中，除非另外規定，否則假定二色性染料為正型染料。
在本說明書中，術語「染料」可意謂能夠集中地吸收及/ 或改變在(例如400奈米至700奈米的)可見光區內的至少一些或整個範圍內的光的材料，且術語「二色性染料」可意謂能夠二色性吸收可見光區中的至少一些或整個範圍內的光的材料。
舉例而言，可選擇及使用已知具有可根據液晶的配向狀態來配向的性質的染料作為二色性染料。舉例而言，可使用黑色染料(black dye)作為二色性染料。此類染料例如作為偶氮染料或蒽醌(anthraquinone)染料而已知，但不限於此。
考慮到本申請案的目的，可適當選擇二色性染料的二色性比率。舉例而言，二色性染料可具有5或大於5至20或小於20的二色性比率。在本說明書中，術語「二色性比率」可意謂例如在p型染料的情況下，藉由將平行於染料的長軸方向的偏振光的吸光值除以平行於與長軸方向垂直的方向的偏振光的吸光值所獲得的值。非等向性染料的二色性比率可處於可見光區的波長範圍內的至少一些波長或任何波長下，例如，約380奈米至700奈米或約400奈米至700奈米的波長範圍內。
當光調變材料包括液晶化合物及二色性染料兩者時，光調變材料可充當客體-主體型光調變材料。亦即，當二色性染料根據液晶化合物的配置一起配置時，客體-主體型光調變材料可藉由吸收平行於染料的配向方向的光及透射垂直光來展現非等向性光吸收效應。另外，考慮到本申請案的目的，可適當選擇非等向性染料在光調變材料中的含量。舉例而言，非等向性染料在光調變材料中的含量可為0.1重量%或大於0.1重量%至10重量%或小於10重量%。
此外，光學裝置的單元間隙，亦即，第一基板與第二基板 之間的間隙不受特定限制。然而，在一實例中，間隙可為約1微米或大於1微米。在另一實例中，間隙可為約4微米或大於4微米、約5微米或大於5微米、約6微米或大於6微米、約7微米或大於7微米，或約8微米或大於8微米，且上限可為約20微米、約18微米、約16微米、約14微米、約12微米或約10微米左右。
在下文中，將藉助於根據本申請案的實例及不遵照本申請案的比較例來描述本申請案，但本申請案的範圍不受以下實例限制。
實例1.
製造第一基板
使用聚碳酸酯(PC)膜製造第一基板，其中厚度為100微米的氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)電極層形成於一個表面上。使用藉由以下步驟來製備的一種(配向膜形成材料)作為塗覆組成物：將平均直徑(D50直徑)為約100奈米左右且密度為2.7公克/立方公分左右的球狀矽石(SiO2)奈米顆粒、平均直徑(D50)為約12微米左右且密度為約1.29公克/立方公分左右的球形間隔物以及用於形成配向膜的聚醯亞胺系列物質(尼桑(Nissan)，SE-7492)以約2：20：150(奈米顆粒：球形間隔物：用於形成配向膜的物質)的重量比率混合，且將混合物以約1.5重量%的濃度分散於N-甲基-2-吡咯啶酮、丁基賽路蘇(butyl cellosolve)以及二丙二醇單甲醚(dipropyleneglycol monomethyl ether；DPM)的混合溶劑中。藉由棒塗(bar coating)法(梅爾(Meyer)棒塗)塗覆配向膜形成材料，使得配向膜的最終厚度為約200奈米左右。隨後，藉由將基板固持在約130℃下的烘箱中約20分鐘來執行烘烤及醯亞胺化製 程。接著，摩擦經烘烤及醯亞胺化的層以形成配向膜。
製造第二基板
藉由以與第一基板相同的方式形成配向膜使得配向膜的最終厚度為約250奈米左右來製造第二基板，不同之處在於使用藉由將用於形成配向膜的聚醯亞胺系列物質(尼桑，SE-7492)以約2.0重量%的濃度分散於作為溶劑的N-甲基-2-吡咯啶酮、丁基賽路蘇以及二丙二醇單甲醚(DPM)的混合溶劑中來製備的配向膜形成材料。
製造光學裝置
在將通常應用於製造液晶單元的密封劑塗覆於第一基板的端部上及對第二基板上的光調變材料(來自默克公司(Merck)的MAT-16-969液晶(ne：1.5463，no：1.4757，ε∥：7.4，ε⊥：3.2，TNI：85℃，△n：0.0706，△ε：4.2)與非等向性染料(巴斯夫(BASF)，X12)的混合物)進行加點之後，將第一基板及第二基板接合在一起，使得加點的光調變材料在兩個基板之間均勻地擴散，以生產光學裝置。
在所述過程中，上部基板與下部基板之間的單元間隙保持在約12微米左右。
比較例1
以與實例1中相同的方式各自製造第一基板及第二基板以及光學裝置，不同之處在於在製造第一基板時使用平均直徑(D50直徑)為約100奈米左右且密度為約1.2公克/立方公分左右的矽石(SiO2)奈米顆粒作為塗覆組成物的奈米顆粒。
比較例2
以與實例1中相同的方式各自製造第一基板及第二基板以及光學裝置，不同之處在於在製造第一基板時塗覆組成物中不使用奈米顆粒。
測試實例
確認實例及比較例中的每一者中所生產的基板或光學裝置中的間隔物及奈米顆粒的分散度，且使用光學顯微鏡觀測所述分散度。
圖1至圖3分別為檢查實例1以及比較例1及比較例2中的間隔物及奈米顆粒的分散度的結果。
在圖1的實例1的情況下，確認了所述間隔物及奈米顆粒均勻地分散於整個基板中而無任何聚集現象，但在圖2及圖3的比較例1及比較例2的情況下，確認了不同於實例1，出現了聚集現象。

Claims (15)

  1. 一種塗覆組成物，包括用於形成配向膜的物質、間隔物以及奈米顆粒，其中所述間隔物的密度小於所述奈米顆粒的密度，且所述奈米顆粒的所述密度在1.5公克/立方公分至10公克/立方公分的範圍內，所述間隔物的D50粒徑為1微米或大於1微米至30微米或小於30微米。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，其中用於形成所述配向膜的所述物質為用於形成摩擦配向膜的物質或用於形成光配向膜的物質。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，其中用於形成所述配向膜的所述物質包括由下述者所組成的族群中選出的一或多者：聚醯亞胺化合物、聚(乙烯醇)化合物、聚(醯胺酸)化合物、聚苯乙烯化合物、聚醯胺化合物、聚氧化乙烯化合物、聚降冰片烯化合物、苯基順丁烯二醯亞胺共聚物化合物、聚乙烯基桂皮酸酯化合物、聚偶氮苯化合物、聚乙烯醯亞胺化合物、聚乙烯化合物、聚伸苯鄰苯二甲醯胺化合物、聚酯化合物、氯甲基化聚醯亞胺化合物以及聚甲基丙烯酸甲酯化合物。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，其中用於形成所述配向膜的所述物質的比率為0.1重量%至10重量%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，其中所述間隔物的所述密度在1公克/立方公分至5公克/立方公分的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，其中所述間 隔物的所述密度(A)與所述奈米顆粒的所述密度(B)的比率(B/A)在1.5至10的範圍內。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，其中相對於100重量份的用於形成所述配向膜的所述物質，以0.5重量份至10,000重量份的比率含有所述間隔物。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，其中所述奈米顆粒的D50粒徑為1微米或小於1微米。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，其中所述奈米顆粒為球狀顆粒或滿足以下公式1的顆粒：[公式1]LA<3×SA其中，LA為所述奈米顆粒的主軸的長度且SA為所述奈米顆粒的次軸的長度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，其中相對於100重量份的用於形成所述配向膜的所述物質，以0.01重量份至10,000重量份的比率含有所述奈米顆粒。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物，更包括溶劑。
  12. 一種用於製造基板的方法，包括使用如申請專利範圍第1項所述的塗覆組成物在基層上形成配向膜的製程。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的用於製造基板的方法，其中形成所述配向膜的所述製程包括在所述基層上形成一層所述塗覆組成物的製程以及對所形成的層執行定向處理的製程。
  14. 一種光學裝置，包括： 第一基板；第二基板，與所述第一基板相對安置；以及光調變材料，存在於所述第一基板與所述第二基板之間，其中配向膜形成於面向所述第二基板的所述第一基板的表面上或面向所述第一基板的所述第二基板的表面上，所述配向膜包括用於形成配向膜的物質、間隔物以及奈米顆粒，所述間隔物的密度小於所述奈米顆粒的密度，且所述奈米顆粒的所述密度在1.5公克/立方公分至10公克/立方公分的範圍內，所述間隔物的D50粒徑為1微米或大於1微米至30微米或小於30微米。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的光學裝置，其中所述光調變材料更包括二色性染料。
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