Retardador fotoalineado por volumen.

Método para la preparación de una capa birrefringente, en donde la dirección del eje óptico varía a lo largo de la dirección del espesor de la capa,

que comprende

a) recubrir una capa que comprende

(i) un monómero de cristal líquido o prepolímero que tiene grupos polimerizables; y

(ii) un polímero que tiene grupos fotoorientables

sobre un sustrato que exhibe una superficie de alineamiento

b) exponer la capa de recubrimiento a la luz de alineamiento de tal forma que la dirección de alineamiento azimutal de la superficie de alineamiento y la dirección de polarización de la luz de alineamiento son diferentes, de tal forma que el efecto combinado del alineamiento transferido desde la superficie de alineamiento subyacente a la capa recubierta y el alineamiento aplicado directamente a la capa recubierta lleva a una deformación por torsión del eje óptico a lo largo de la dirección del espesor de la capa recubierta.

Retardador fotoalineado por volumen

Está invención se relaciona con un método para la preparación de una capa birrefringente con una deformación por torsión.

Las capas birrefringentes son utilizadas ampliamente para modificar el estado de polarización de la luz. Durante un largo tiempo, los retardadores ópticos, tales como retardadores de un cuarto y media onda fueron aplicaciones dominantes para las capas birrefringentes, por ejemplo para rotar el plano de la luz polarizada linealmente en 9° o para convertir la luz linealmente polarizada en luz polarizada circularmente y viceversa.

Empezando hace un par de años, las pantallas de cristal líquido de alta calidad (LCD) usadas en monitores de ordenador, equipos de TV o teléfonos móviles emplean enormes cantidades de láminas birrefringentes con una variedad de propiedades ópticas. Dependiendo de la aplicación específica, las películas birrefringentes en los LCD tienen que mejorar el contraste, el brillo, el ángulo de visión o la saturación de color.

Hoy en día, la mayor parte de las láminas birrefringentes usadas en las LCD son aún películas plásticas estiradas. Sin embargo, el estiramiento de las películas pueden no lograr todas las propiedades ópticas complejas que son requeridas para un mejoramiento adicional de las propiedades ópticas de las LCD, puesto que el estiramiento solo permite modificar el índice de refracción a lo largo y perpendicular a la dirección de la red. Durante los últimos años los retardadores recubiertos con propiedades ópticas adicionales se han convertido en una alternativa bien conocida a los retardadores estirados.

Los retardadores recubiertos se basan típicamente en materiales de cristal líquido entrecruzables. Tales materiales son colocados como recubrimiento como monómeros sobre sustratos con superficies modificadas para exhibir capacidades de alineamiento. Después del recubrimiento y secado los cristales líquidos se alinean de acuerdo con la Información de alineamiento y después son entrecruzados por exposición a luz ultravioleta (UV). Los cristales líquidos entrecruzados se denominan como polímeros de cristal líquido (LCP) en el texto que sigue.

Las técnicas más avanzadas para generar el alineamiento sobre el sustrato son el cepillado y el fotoalineamiento. Las técnicas de cepillado están bien establecidas en la manufactura de LCD, pero tiene algunas desventajas, tales como la generación de polvo, lo cual requiere etapas de limpieza subsiguientes. Otra desventaja es el rango limitado de ángulos de dirección de alineamiento ajustables en rodillo para manufactura en rodillo, lo cual para ciertas aplicaciones requiere que las láminas Individuales sean cortadas, alineadas y laminadas al polarizador, en vez de laminar directamente ambas películas rollo por rollo.

La Patente de los Estados Unidos No. 4, 974,941 (Glbbons et al.) describe un proceso en donde una dirección preferida es Inducida en respuesta a la exposición con luz llnealmente polarizada de una longitud de onda apropiada por la ¡somerlzaclón cls-trans de los colorantes. Los cristales líquidos en contacto con una superficie así expuesta son orientados de acuerdo con esta la dirección preferida. Este proceso de orientación es reversible - esto es, por exposición adicional de la capa a la luz de una segunda dirección de polarización la dirección de la orientación puede ser rotada de nuevo.

En el caso de las capas de orientación fotoestructurable descritas en la Patente de los Estados Unidos No. 5, 389,698 (Chlgrlnov et al.), se genera una red pollmérlca anisotrópica irreversible durante la exposición a luz polarizada linealmente, la cual exhibe propiedades de alineamiento para cristales líquidos. Tales redes poliméricas fotopolimerizadas lineales (LPP) son de uso en donde capas de orientación de cristal líquido estables, estructuradas o no estructuradas sean requeridas.

Las estructuras de capa que comprenden una película anisotrópica de LCP en contacto con una capa de alineamiento de LPP están descritas en la Patente de los Estados Unidos No. 5, 62,661 (Schadt et al.). Con esta técnica, es incluso posible manufacturar estructuras de capa múltiple que consisten de varias capas de LCP orientadas, como se muestra por ejemplo en la Patente europea No. 689 84 (Schadt et al.).

Como es bien conocido, además de un alineamiento azimutal, un ángulo de inclinación, esto es una inclinación del eje óptico de la capa de cristal líquido con respecto al plano de la capa, es necesario con frecuencia. Esto puede lograrse mediante una capa de orientación LPP que tiene un ángulo de Inclinación sobre la superficie, divulgado, por ejemplo, en la solicitud europea No. 756 193 (Schadt et al.).

Una simplificación de la capa de LCP anteriormente descrita alineada mediante una capa de fotoalineamiento está divulgada en la Patente europea EP 1'9'325. La patente describe un material, el cual es cristalino líquido y exhibe función de fotoalineamiento al mismo tiempo. Tal material puede ser colocado como recubrimiento sobre un sustrato el cual no se requiere que exhiba capacidades de alineamiento. Una capa de tal material se expone entonces a luz UV llnealmente polarizada lo cual induce el alineamiento de los cristales líquidos entrecruzables que son parte del material. Después de que se termina el proceso de alineamiento, la orientación del cristal líquido es fijada por

entrecruzamiento por UV. Mediante exposición oblicua a luz UV linealmente polarizada el eje óptico de la capa birrefringente puede ser inclinado. Como diferencia frente a las capas LCP alineadas por superficies de alineamiento, como se describió anteriormente, el alineamiento de las moléculas en el material combinado no solamente es controlado por la superficie sino también desde dentro del cuerpo del material. Tal material será denominado como material retardador fotoallneable por volumen (VPR) en el texto siguiente. Obviamente, la ventaja de tal material es un número reducido de capas y de etapas de procesamiento, lo cual puede reducir el coste e incrementar el rendimiento en la producción.

Puesto que la fotoelectrónica, tal como las comunicaciones ópticas para consumidores, las LCD pertenecen a un mercado de rápido desarrollo, habiendo una demanda constante por una calidad mejorada y funcionalidades y costes reducidos.

La presente invención provee métodos para alcanzar una funcionalidad adicional a las capas anteriormente descritas.

La presente invención se relaciona con un método para la preparación de una capa birrefringente de acuerdo con la reivindicación 1.

En el contexto de la presente invención los grupos pollmerlzables abarcan grupos entrecruzados.

En el contexto de la presente invención la expresión "grupos fotoorlentables" tiene el significado de grupos que son capaces de desarrollar una dirección preferida, si son Irradiados con luz de alineamiento y así inducir el alineamiento de cristales líquidos.

En el contexto de la presente invención, luz de alineamiento es luz de longitudes de onda que puede iniciar el fotoalineamiento. Preferiblemente, las longitudes de onda están en el rango UV-A, UVB y/o UV/C, o en el rango visible. Depende del compuesto de fotoalineamiento cuáles son las longitudes de onda apropiadas.

Más preferiblemente, la luz de alineamiento es luz parcialmente polarizada y llnealmente, polarizada elípticamente, tal como por ejemplo luz polarizada clrcularmente, o no polarizada, lo más preferiblemente polarizada circularmente, o luz no polarizada expuesta oblicuamente, o al menos luz polarizada llnealmente en forma parcial.

Los grupos fotoorientables son más preferiblemente moléculas absorbentes anisotróplcamente. Las moléculas absorbentes anisotróplcamente exhiben propiedades de absorción con valores diferente, típicamente en el rango de desde aproximadamente 15 a 2 nm.

Las moléculas anisotróplcamente absorbentes usadas típicamente tienen dobles enlaces carbono-carbono, carbono- nitrógeno o nitrógeno-nitrógeno.

Las moléculas anisotróplcamente absorbentes son por ejemplo colorantes azo, antraqulnona, merlclanlna, metano, 2-fenllazotiazol, 2,fenilazobenzotiazol, estilbeno, 1,4-bls(2-fen¡letilenil)benceno, 4,4'-bls(ar¡lazo)est¡lbenos, perileno, colorantes de 4,8-diamino-1,5-naftoquinona, diaril cetonas, que tienen una unidad estructural cetona o un derivado cetona en conjugación con dos anillos aromáticos, tales como por ejemplo benzofenonas sustituidas, benzofenona iminas, fenilhidrazonas y semicarbazonas o cinamatos. La preparación de los materiales anisotróplcamente absorbentes listados anteriormente es bien conocida como se muestra, por ejemplo, por Hoffman et al., Patente de los Estados Unidos No. 4,565,424,... [Seguir leyendo]

1. Método para la preparación de una capa birrefringente, en donde la dirección del eje óptico varía a lo largo de la dirección del espesor de la capa, que comprende

a) recubrir una capa que comprende

(i) un monómero de cristal líquido o prepolímero que tiene grupos pollmerlzables; y

(ii) un polímero que tiene grupos fotoorientables

sobre un sustrato que exhibe una superficie de alineamiento

b) exponer la capa de recubrimiento a la luz de alineamiento de tal forma que la dirección de alineamiento azimutal de la superficie de alineamiento y la dirección de polarización de la luz de alineamiento son diferentes,

de tal forma que el efecto combinado del alineamiento transferido desde la superficie de alineamiento subyacente a la capa recubierta y el alineamiento aplicado directamente a la capa recubierta lleva a una deformación por torsión del eje óptico a lo largo de la dirección del espesor de la capa recubierta.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la penetración de la luz de alineamiento al Interior de la capa es controlado de tal manera que el perfil de deformación por torsión es no lineal.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la penetración de la luz de alineamiento al Interior de la capa es controlado por aditivos absorbentes adicionales.

4. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde el compuesto (¡I) tiene un gradiente de densidad a lo largo de la dirección de espesor de la capa.

5. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde los compuestos (I) y (ii) están separados por fases.

6. Método de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, en donde los compuestos (I) y (¡I) están separados por fases en capas.

7. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde un gradiente de densidad de la sustancia fotoorientable a lo largo de la dirección del espesor es inducido por exposición a la luz de alineamiento.

8. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde la capa recubierta es expuesta de manera diferente según la zona a la luz de alineamiento, generando por lo tanto un patrón en el cual el ángulo de torsión fotoinducido es diferente según la zona.

9. Método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la exposición es tal que da como resultado zonas con torsión hacia la izquierda y zonas con torsión hacia la derecha.

1. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde la capa recubierta es expuesta a una temperatura por encima del punto de aclaramiento de las sustancias del cristal líquido.

11. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde la capa que es recubierta sobre el sustrato comprende adicionalmente moléculas quirales.

12. Método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde la capa que está recubierta sobre el sustrato comprende adicionalmente moléculas dicroicas.