RU2140662C1

RU2140662C1 - Optical polarizer

Info

Publication number: RU2140662C1
Application number: RU98103736A
Authority: RU
Inventors: И.Г. Хан; Г.Н. Ворожцов; Е.Ю. Шишкина; А.А. Мирошин; И.Н. Карпов
Original assignee: Мирошин Александр Александрович; Государственный научный центр РФ "НИОПИК"
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-10-27

Abstract

FIELD: optics, manufacture of polarization films and glasses. SUBSTANCE: invention is meant to design high-efficiency defect-free optical polarizer based on homogeneous polarizing coats displaying low electric conductivity ( less than 10^-10om^-1cm^-1 ). Formulated problem is solved thanks to usage of one anisotropically absorbing birefrigent layer as minimum formed from associates of dichroic pigments carrying ionogenic groups or their mixtures with at least one mole of surface-active ions or their mixtures in the capacity of one polarizing coat as minimum. EFFECT: design of high-efficiency defect-free optical polarizer. 23 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к оптике, а именно к оптическим поляризаторам света, которые могут быть использованы в производстве поляризационных пленок и стекол, в том числе ламинированных для автомобильной промышленности, строительства и архитектуры. Кроме того, заявляемые оптические поляризаторы могут быть также использованы в производстве жидкокристаллических дисплеев и индикаторов. The invention relates to optics, namely to optical light polarizers that can be used in the manufacture of polarizing films and glasses, including laminated for the automotive industry, construction and architecture. In addition, the inventive optical polarizers can also be used in the manufacture of liquid crystal 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 поляризаторы 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 polarizers are oriented uniaxial stretching polymer film, colored in bulk by organic dyes or iodine compounds. Polyvinyl alcohol (PVA) is mainly used as a polymer [1].

Поляризаторы на основе ПВС, окрашенного иодом, имеют высокие поляризационные характеристики и находят широкое применение в производстве жидкокристаллических индикаторов для экранов, часов, калькуляторов, персональных компьютеров и т.п. Polarizers 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 поляризаторов 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 polarizers 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 оптического поляризатора является оптический поляризатор, представляющий собой подложку с нанесенным на нее молекулярно ориентированным слоем дихроичного материала, способного к образованию нематической фазы [2]. An analogue of the claimed optical polarizer is an optical polarizer, which is a substrate coated with a molecularly oriented layer of dichroic material 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 on the impermeable surface of the substrate, which is previously anisotroped by 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 molecularly oriented polarizing film is formed on the surface of the substrate, consisting of molecules of a dichroic substance located in parallel and oriented in the same direction, using dichroic dyes [2].

Аналогичного типа оптический поляризатор [3] представляет собой поляризующую пластину, которую изготавливают при нанесении раствора некоторых азо-красителей на предварительно натертую поверхность подложки с последующей сушкой. A similar type of optical polarizer [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.

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

К числу недостатков оптических поляризаторов [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 optical polarizers [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 оптический поляризатор, 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 общей формулы (I):
{Хромоген} (SO₃M)_n,
где; - Хромоген - хромофорная система красителя;
-M-H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, NH₄ ⁺;
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 an optical polarizer, which is a substrate coated with a thin film of a molecularly ordered layer of dyes, which are sulfonic acids or their inorganic salts of azo and polycyclic compounds or their mixtures of the general formula (I):
{Chromogen} (SO ₃ M) _n ,
Where; - Chromogen - chromophore dye system;
-MH ⁺ , Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , NH ₄ ⁺ ;
which are capable of forming a stable lyotropic liquid crystal phase, which allows one to obtain stable lyotropic liquid crystals (VFAs) and compositions based on them [4].

Для изготовления известного оптического поляризатора [4] на поверхность подложки наносят ЛЖК красителя при одновременным 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 optical polarizer [4], VFA dye is applied to 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.

Оптический поляризатор [4] обладает наряду с высокой термо- и светостойкостью более высокой поляризационной эффективностью по сравнению с оптическими поляризаторами [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. The optical polarizer [4], along with high thermal and light resistance, has a higher polarization efficiency compared to optical polarizers [2] or [3], since the orientation method based on mechanical ordering of VFA is a more efficient way to create a molecular ordering of the dye located in a nematic liquid crystal state, compared with the effect of surface anisotropy.

К числу недостатков поляризатора [4] следует отнести относительно высокую электропроводность, которая обусловлена наличием подвижных неорганических катионов или протона. В связи с этим при использовании указанных поляризаторов [4] в качестве внутренних для изготовления жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ) возникает необходимость применения дополнительных защитных слоев поверх внутренних поляризаторов, поскольку в противном случае наблюдается многократное увеличение энергопотребления, что в свою очередь снижает срок службы ЖКИ. The disadvantages of the polarizer [4] include the relatively high electrical conductivity, which is due to the presence of mobile inorganic cations or protons. In this regard, when using these polarizers [4] as internal for the manufacture of liquid crystal indicators (LCDs), it becomes necessary to use additional protective layers on top of the internal polarizers, since otherwise there is a multiple increase in energy consumption, which in turn reduces the life of the LCDs.

Кроме того, оптический поляризатор [4] обладает наряду с относительно невысокой поляризующей эффективностью довольно низкой ориентирующей способностью ЖК и поэтому для изготовления более эффективных ЖКИ необходимо использование дополнительных слоев для ориентации ЖК. In addition, the optical polarizer [4] possesses, along with relatively low polarizing efficiency, a rather low orienting ability of the LC and, therefore, the use of additional layers for the orientation of the LC is necessary to produce more efficient LCDs.

Недостатком поляризатора [4] является также неоднородность свойств поляризатора по площади, обусловленная тем, что используемые для изготовления поляризатора ЛЖК красителей, содержащие в качестве основной компоненты воду, обладают недостаточной смачиваемостью поверхности и ярко выраженными вязко - упругими реологическими свойствами, которые существенно затрудняют получение однородных и, в особенности, тонких, менее 0.1 мкм поляризующих покрытий;
Необходимо также отметить, что для изготовления известного оптического поляризатора [4] могут быть использованы только красители, особенностью хромофорной системы которых является способность к образованию стабильной литропной жидкокристаллической фазы.A disadvantage of the polarizer [4] is also the heterogeneity of the polarizer’s properties over the area, due to the fact that the dyes used for the manufacture of the VLC polarizer containing water as the main component have insufficient surface wettability and pronounced viscoelastic rheological properties, which substantially complicate the preparation of uniform and , in particular, thin, less than 0.1 microns polarizing coatings;
It should also be noted that for the manufacture of the known optical polarizer [4], only dyes can be used, the peculiarity of the chromophore system of which is the ability to form a stable lithropic liquid crystal phase.

Задачей настоящего изобретения является создание высокоэффективного бездефектного оптического поляризатора на основе однородных поляризующих покрытий (ПП), обладающих наряду с низкой электропроводнстью (менее 10^-10 Ом^-1• см^-1) и регулируемой способностью к ориентации ЖК.The objective of the present invention is to provide a highly efficient defect-free optical polarizer based on uniform polarizing coatings (PP), which possess, along with low electrical conductivity (less than 10 ^-10 Ohm ^-1 • cm ^-1 ) and adjustable ability to orient the LCD.

Поставленная задача решается благодаря использованию при изготовлении оптического поляризатора в качестве по крайней мере одного поляризующего покрытия ультратонкого анизотропно поглощающего двулучепреломляющего слоя, сформированного из ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей. The problem is solved due to the use in the manufacture of an optical polarizer as at least one polarizing coating of an ultrathin anisotropic absorbing birefringent layer formed from associates of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof.

Упомянутые ассоциаты представляют собой по сути поверхностно-активные вещества (ПАВ), в которых в зависимости от количества ионогенных групп, от мольного соотношения и вида поверхностно-активного иона молекула дихроичного красителя может выступать как в роли гидрофильной (полярной) составляющей, так выполнять функцию гидрофобной части ПАВ. These associates are essentially surface-active substances (surfactants), in which, depending on the number of ionogenic groups, on the molar ratio and type of surface-active ion, the dichroic dye molecule can act as a hydrophilic (polar) component, so it can perform the function of hydrophobic parts of surfactant.

Например, при наличии двух ионогенных групп в молекуле дихроичного красителя при конденсации его с одним молем поверхностно-активного иона образуется поверхностно-активный ассоциат, в котором гидрофильная часть непосредственно связана с молекулой красителя. При конденсации дихроичного красителя с одной ионогенной группой с одним молем амфотерного ПАВ будет получен ассоциат, в котором молекула красителя будет находиться в гидрофобной части. Ниже будут приведены различные комбинации разных типов красителей с различными типами поверхностно-активных ионов и веществ. В результате такой конденсации образуются ассоциаты, обладающие свойствами ПАВ, отличительной способностью которых является склонность к агрегации с образованием мицелл (агрегатов), в том числе анизометрической формы. Молекулы дихроичного красителя могут быть расположены при этом как на периферии, так и внутри агрегатов или мицелл, что имеет большое значение для ориентации ЖК в ЖКИ. For example, in the presence of two ionic groups in a dichroic dye molecule, when it is condensed with one mole of a surface-active ion, a surface-active associate is formed in which the hydrophilic part is directly connected to the dye molecule. Upon condensation of a dichroic dye with one ionic group with one mole of amphoteric surfactant, an associate will be obtained in which the dye molecule will be in the hydrophobic part. Below will be given various combinations of different types of dyes with different types of surface-active ions and substances. As a result of such condensation, associates with surfactant properties are formed, the distinctive ability of which is the tendency to aggregate with the formation of micelles (aggregates), including an anisometric shape. The dichroic dye molecules can be located both on the periphery and inside the aggregates or micelles, which is of great importance for the orientation of the LC in the LCD.

По достижении определенной концентрации раствор указанных агрегатов способен к образованию лиотропной жидкокристаллической фазы, при нанесении которой на поверхность подложки при одновременном ориентирующем воздействии может быть сформирован анизотропно поглощающий двулучепреломляющий слой, в котором плоскости хромофорных систем молекул дихроичного красителя и лежащие в них дипольные моменты оптического перехода однородно ориентированы относительно направления, которое может задаваться либо поверхностной анизотропией, либо направлением механической ориентации, либо воздействием магнитных или электромагнитных полей. Upon reaching a certain concentration, the solution of these aggregates is capable of forming a lyotropic liquid crystalline phase, upon application of which an anisotropically absorbing birefringent layer can be formed on the substrate surface with simultaneous orienting action, in which the planes of the chromophore systems of the dichroic dye molecules and the dipole moments of the optical transition lying in them are uniformly oriented relative to the direction, which can be specified either by surface anisotropy or by Board mechanical orientation, or by magnetic or electromagnetic fields.

В качестве красителя заявляемый оптический поляризатор может содержать красители, выбранные из класса: азокрасителей, антрахиноновых, полициклических (кубовых), индигоидных, полиметиновых, арилкарбониевых и др., относящиеся в свою очередь к разряду прямых, активных, кислотных, металлокомплексных, катионных (основных) и т.п. As a dye, the inventive optical polarizer may contain dyes selected from the class of: azo dyes, anthraquinone, polycyclic (vat), indigo, polymethine, arylcarbonium, etc., which in turn belong to the category of direct, active, acid, metal complexes, cationic (basic) etc.

По крайней мере один дихроичный краситель может быть выбран из числа красителей, способных к образованию стабильной лиотропной жидкокристаллической фазы. At least one dichroic dye may be selected from among dyes capable of forming a stable lyotropic liquid crystal phase.

Оптический поляризатор согласно изобретению может содержать по крайней мере одно поляризующее покрытие, представляющее собой анизотропно поглощающий двулучепреломляющий слой ассоциатов дихроичных анионных красителей или их смесей с поверхностно-активными катионами и/или амфотерными поверхностно-активными веществами или их смесями общей формулы (II):
(M⁺O^-X'-)_m[M⁺O^-X'- (CH₂)_p-Z-] _g{Хромоген}[-Z-(CH₂)_p- XO^-PAV]_f(XO^-PAV)_n, где хромоген-хромофорная система красителя;
Z=SO₂NH, SO₂, CONH, CO, O, S, NH, CH₂;
p = 1=10;
f = 0 - 4; g = 0 - 9;
n = 0 - 4, m = 0 - 9,
n + f = 1 - 4; m + g = 0 - 9;
X, X' = CO, SO₂, OSO₂, PO(O^-M⁺);
M = H; неорганический катион типа NH₄, Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Co им т.п.; органический катион типа RNH₃, RR'NH₂; RR'R''NH; RR'R''R^*N; RR'R''R^*P где R, R', R'', R^*=алкил или замещенный алкил, типа CH₃, ClC₂H₄, HOC₂H₄, C₂H₅- C₁₀H₂₁, C₆H₅CH₂, замещенный фенил или гетероарил, YH-(CH₂-CH₂Y)_k-CH₂CH₂-, Y = O или NH, k= 0 - 10; гетероароматический катион типа N-алкилпиридиния, N-алкилхинолиния, N-алкилимидазолиния, N-алкилтиазолиния и т.п.; K'ПАВ⁺;
PAV = KПАВ⁺, K'ПАВ⁺, АмПАВ, где: KПАВ⁺ и K'ПАВ⁺ - поверхностно-активные катионы, АмПАВ - амфотерное поверхностно-активное вещество;
По крайней мере один дихроичный анионный краситель при этом может быть выбран из ряда:
- красителей, способных к образованию стабильной лиотропной жидкокристаллической фазы, например сульфокислот производных индантрона, сульфокислот производных симметричных дифенилдиимидов и дибензимидазолов нафталин-1,4,5,8-, перилен- и антантрон-3,4,9,10-тетракарбоновых кислот, прямой желтый светопрочный О [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.;
- активных красителей (триазиновые, винилсульфоновые или Проционы Т), например, C. I. активный красный I, C.I. активный желтый I, C.I. активный синий 4 и др.;
- кислотных красителей, например, различные производные бромаминовой кислоты, кислотный ярко-красный антрахиноновый Н8С, ярко-синий антрахиноновый, кислотный зеленый антрахиноновый Н2С, кислотный 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.;
- 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;
- люминесцентных красителей.The optical polarizer according to the invention may contain at least one polarizing coating, which is an anisotropically absorbing birefringent layer of associates of dichroic anionic dyes or mixtures thereof with surface-active cations and / or amphoteric surface-active substances or mixtures of the general formula (II):
(M ⁺ O ^- X'-) _m [M ⁺ O ^- X'- (CH ₂ ) _p -Z-] _g {Chromogen} [- Z- (CH ₂ ) _p - XO ^- PAV] _f (XO ^- PAV ) _n , where the chromogen-chromophore dye system;
Z = SO ₂ NH, SO ₂ , CONH, CO, O, S, NH, CH ₂ ;
p = 1 = 10;
f is 0 to 4; g is 0 to 9;
n = 0 - 4, m = 0 - 9,
n + f = 1 to 4; m + g = 0 - 9;
X, X '= CO, SO ₂ , OSO ₂ , PO (O ^- M ⁺ );
M = H; inorganic cation type NH ₄ , Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Co, etc .; an organic cation of the type RNH ₃ , RR'NH ₂ ; RR'R''NH;RR'R''R ^* N; RR'R''R ^* P where R, R ', R'', R ^* = alkyl or substituted alkyl, such as CH ₃ , ClC ₂ H ₄ , HOC ₂ H ₄ , C ₂ H ₅ - C ₁₀ H ₂₁ , C ₆ H ₅ CH ₂ , substituted phenyl or heteroaryl, YH- (CH ₂ —CH ₂ Y) _k —CH ₂ CH ₂ -, Y = O or NH, k = 0-10; a heteroaromatic cation of the type N-alkylpyridinium, N-alkylquinolinium, N-alkylimidazolinium, N-alkylthiazolinium and the like; K'PAW ⁺ ;
PAV = KPAW ⁺ , K'PAW ⁺ , AmPAW, where: KPAW ⁺ and K'PAW ⁺ - surface-active cations, AmPAW - amphoteric surfactant;
At least one dichroic anionic dye can be selected from the following:
- dyes capable of forming a stable lyotropic liquid crystalline phase, for example, sulfonic acids of indantrone derivatives, sulfonic acids of derivatives of symmetric diphenyl diimides and dibenzimidazoles naphthalene-1,4,5,8-, perylene and anthantrone-3,4,9,10-tetracarboxylic acids, direct yellow light-resistant O [4], etc .;
- 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 .;
- active dyes (triazine, vinyl sulfonic or Procyon T), for example, CI active red I, CI active yellow I, CI active blue 4, etc .;
- acid dyes, for example, various derivatives of bromamic acid, acid bright red anthraquinone Н8С, bright blue anthraquinone, acid green anthraquinone Н2С, acid green anthraquinone Н4Ж, CI acid red 138, CI acid yellow 135, CI acid red 87, CI acid black 1 and others;
- 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;
- luminescent dyes.

Оптический поляризатор согласно изобретению может содержать по крайней мере одно поляризующее покрытие, представляющее собой анизотропно поглощающий двулучепреломляющий слой ассоциатов дихроичных катионных красителей или их смесей с поверхностно- активными анионами и/или амфотерными поверхностно-активными веществами или их смесями общей формулы (III):
(M⁺O^-X-)_m[M⁺O^-X'- (CH₂)_p-Z-]_g{Хромоген⁺}PAV,
где Z = SO₂NH, SO₂, CONH, CO, O, S, NH, CH₂;
p = 1 - 10;
g = 0 - 1;
m = 0 - 1;
m + g = 1;
X = CO, SO₂, OSO₂, PO(O^-M⁺);
M = H; неорганический катион типа NH₄, Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Co и т.п.; органический катион типа RNH₃, RR'NH₂; RR'R''NH; RR'R''R^*N; RR'R''R^*P где R, R', R'', R^* = алкил или замещенный алкил, типа CH₃, ClC₂H₄, HOC₂H₄, C₂H₅-C₁₀H₂₁, C₆H₅CH₂, замещенный фенил или гетероарил, YH-(CH₂-CH₂Y)_k-CH₂CH₂, Y = O или NH, k=0 - 10; гетероароматический катион типа N-алкилпиридиния, N-алкилхинолиния, N-алкилимидазолиния, N-алкилтиазолиния и т.п.; KПАВ⁺ (поверхностно активный катион);
PAV = АПАВ^-, АмПАВ, где: АПАВ^- - поверхностно-активный анион, АмПАВ - амфотерное поверхностно-активное вещество.The optical polarizer according to the invention may contain at least one polarizing coating, which is an anisotropically absorbing birefringent layer of associates of dichroic cationic dyes or mixtures thereof with surface-active anions and / or amphoteric surfactants or mixtures thereof of the general formula (III):
(M ⁺ O ^- X-) _m [M ⁺ O ^- X'- (CH ₂ ) _p -Z-] _g {Chromogen ⁺ } PAV,
where Z = SO ₂ NH, SO ₂ , CONH, CO, O, S, NH, CH ₂ ;
p is 1 to 10;
g is 0 to 1;
m is 0 to 1;
m + g = 1;
X = CO, SO ₂ , OSO ₂ , PO (O ^- M ⁺ );
M = H; inorganic cation type NH ₄ , Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Co and the like; an organic cation of the type RNH ₃ , RR'NH ₂ ; RR'R''NH;RR'R''R ^* N; RR'R''R ^* P where R, R ', R'', R ^* = alkyl or substituted alkyl, such as CH ₃ , ClC ₂ H ₄ , HOC ₂ H ₄ , C ₂ H ₅ -C ₁₀ H ₂₁ , C ₆ H ₅ CH ₂ , substituted phenyl or heteroaryl, YH- (CH ₂ —CH ₂ Y) _k —CH ₂ CH ₂ , Y = O or NH, k = 0-10; a heteroaromatic cation of the type N-alkylpyridinium, N-alkylquinolinium, N-alkylimidazolinium, N-alkylthiazolinium and the like; KPAS ⁺ (surface active cation);
PAV = APAW ^- , AmPAW, where: APAW ^- surface-active anion, AmPAW - amphoteric surfactant.

Оптический поляризатор согласно изобретению может содержать по крайней мере одно поляризующее покрытие, представляющее собой анизотропно поглощающий двулучепреломляющий слой ассоциатов дихроичных катионных красителей или их смесей с поверхностно-активными анионами или их смесями общей формулы (IV):
{Хромоген}[-Z-(CH₂)_p-X⁺RR'R''PAV]_n,
где хромоген - хромофорная система красителя;
Z = SO₂NH, SO₂, CONH, CO, O, S, NH, CH₂;
p = 1-10;
X=N,P;
R, R', R'' = алкил или замещенный алкил, типа CH₃, ClC₂H₄, HOC₂H₄, C₂H₅C₃H₇;
PAV - АПАВ^-, АмПАВ, где: АПАВ^- - поверхностно-активный анион, АмПАВ - амфотерное поверхностно-активное вещество;
n=1-4.The optical polarizer according to the invention may contain at least one polarizing coating, which is an anisotropically absorbing birefringent layer of associates of dichroic cationic dyes or mixtures thereof with surface-active anions or their mixtures of the general formula (IV):
{Chromogen} [- Z- (CH ₂ ) _p -X ⁺ RR'R''PAV] _n ,
where chromogen is the chromophore dye system;
Z = SO ₂ NH, SO ₂ , CONH, CO, O, S, NH, CH ₂ ;
p is 1-10;
X is N, P;
R, R ', R''= alkyl or substituted alkyl, such as CH ₃ , ClC ₂ H ₄ , HOC ₂ H ₄ , C ₂ H ₅ C ₃ H ₇ ;
PAV - APAW ^- , AmPAW, where: APAW ^- surface-active anion, AmPAW - amphoteric surfactant;
n = 1-4.

При этом по крайней мере один дихроичный катионный краситель может быть выбран из рада:
- люминесцентных красителей;
- полиметиновых (цианиновых, гемицианиновых и т.п.) красителей;
- арилкабониевых красителей;
- гетероциклических производных ди- и триарилфенилметанов (тиопираниновых, пирониновых, акридиновых, оксазиновых, тиазиновых, ксантеновых, азиновых и т.п. красителей).In this case, at least one dichroic cationic dye can be selected from among:
- luminescent dyes;
- polymethine (cyanine, hemicianin, etc.) dyes;
- aryl-carbonium dyes;
- heterocyclic derivatives of di- and triarylphenylmethanes (thiopyranine, pyronine, acridine, oxazine, thiazine, xanthene, azine, etc. dyes).

Для обеспечения необходимых физико-механических, адгезионных, выравнивающих и др. свойств, по крайней мере одно поляризующее покрытие оптического поляризатора дополнительно содержит модификатор, в качестве которого могут быть гидрофильные и/или гидрофобные полимеры различного типа, включая жидкокристаллические, кремнийорганические; пластификаторы и лаки, включая кремнийорганические, а также неионогенные поверхностно- активные вещества. Введение модификатора, которое может быть осуществлено как на стадии образования ЛЖК фазы, так и за счет обработки уже полученного ПП, позволяет также уменьшить рассеяние света, которое возможно из-за наличия микродефектов в поляризующем покрытии. To provide the necessary physicomechanical, adhesive, leveling and other properties, at least one polarizing coating of the optical polarizer additionally contains a modifier, which can be hydrophilic and / or hydrophobic polymers of various types, including liquid crystalline, organosilicon; plasticizers and varnishes, including organosilicon, as well as nonionic surfactants. The introduction of a modifier, which can be carried out both at the stage of formation of the VLC phase, and by processing the already obtained PP, also reduces the scattering of light, which is possible due to the presence of microdefects in the polarizing coating.

Особенностью ассоциатов на основе дихроичных красителей с поверхностно-активными ионами является способность увеличивать за счет явления солюбилизации растворимость в воде и водно- органических средах нерастворимых в воде красителей, что позволяет получать оптический поляризатор, в котором по крайней мере одно поляризующее покрытие дополнительно содержит солюбизированный дихроичный краситель. В зависимости от структуры дипольный момент оптического перехода солюбизированного красителя может либо совпадать с дипольным моментом оптического перехода ассоциированного красителя, либо находиться под определенным углом к нему. Это зависит как от структуры поверхностно-активного иона, так и от мольного соотношения краситель:ПАВ в ассоциате. A feature of associates based on dichroic dyes with surface-active ions is the ability to increase the solubility of water-insoluble dyes in water and aqueous-organic media due to the phenomenon of solubilization, which makes it possible to obtain an optical polarizer in which at least one polarizing coating additionally contains a solubized dichroic dye . Depending on the structure, the dipole moment of the optical transition of the solubilized dye can either coincide with the dipole moment of the optical transition of the associated dye, or be at a certain angle to it. This depends both on the structure of the surface-active ion and on the dye: surfactant molar ratio in the associate.

Таким образом, заявляемый оптический поляризатор представляет собой подложку с нанесенным на нее по крайней мере одним поляризующим покрытием (ПП), сформированный из ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей, которые могут обеспечивать поляризацию не только в видимой части спектра, но и в УФ области, а также ближней ИК области. В случае использования дихроичных красителей, с поглощением только в УФ области, ПП могут быть использованы в качестве фазозадерживающих слоев. Thus, the inventive optical polarizer is a substrate coated with at least one polarizing coating (PP), formed from the associates of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof, which can 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. In the case of using dichroic dyes, with absorption only in the UV region, PP can be used as phase-holding layers.

ПП представляет собой анизотропно поглощающий двулучепреломляющий слой, в котором плоскости хромофорных систем молекул дихроичного красителя и лежащие в них дипольные моменты оптического перехода однородно ориентированы относительно направления, которое задается либо поверхностной анизотропией, либо направлением механической ориентации, либо под воздействием электростатических, магнитных или электромагнитных полей. PP is an anisotropic absorbing birefringent layer in which the planes of the chromophore systems of the dichroic dye 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 by the direction of mechanical orientation, or under the influence of electrostatic, magnetic or electromagnetic fields.

Существенным отличием настоящего изобретения является то, что оптический поляризатор содержит в качестве по крайней мере одного поляризующего покрытия анизотропно поглощающий двулучепреломляющий слой, сформированный из ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей. A significant difference of the present invention is that the optical polarizer contains as at least one polarizing coating an anisotropically absorbing birefringent layer formed from associates of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof .

В результате конденсации красителей с ПАВ образуются ассоциаты, обладающие свойствами ПАВ, отличительной способностью которых является склонность к агрегации с образованием мицелл (агрегатов), в том числе анизометрической формы. Молекулы дихроичного красителя могут быть расположены при этом как на периферии, так и внутри агрегатов или мицелл. As a result of the condensation of dyes with surfactants, associates are formed with surfactant properties, the distinctive ability of which is the tendency to aggregation with the formation of micelles (aggregates), including an anisometric form. Dichroic dye molecules can be located both on the periphery and inside aggregates or micelles.

В случае внутреннего расположения молекул красителя на поверхности анизотропно поглощающего двулучепреломляющего слоя будут находиться углеводородные радикалы ПАВ, которые являются хорошим ориентантом для жидкого кристалла. Варьированием структуры радикала можно менять ориентирующую способность ПП, что имеет большое значение при изготовлении ЖКИ различных типов. In the case of an internal arrangement of dye molecules on the surface of the anisotropic absorbing birefringent layer, there will be surfactant hydrocarbon radicals, which are a good orientant for a liquid crystal. By varying the structure of the radical, the orienting ability of PP can be changed, which is of great importance in the manufacture of LCDs of various types.

Наличие малоподвижных органических ионов в поляризующих покрытиях заявляемого оптического поляризатора приводит к низкой электропроводности, что в свою очередь снижает энергопотребление и тем самым увеличивает срок службы жидкокристаллических устройств. The presence of sedentary organic ions in the polarizing coatings of the inventive optical polarizer leads to low electrical conductivity, which in turn reduces energy consumption and thereby increases the service life of liquid crystal devices.

Поверхностно-активные свойства обеспечивает также хорошую смачиваемость и адгезию ЛЖК композиций, при нанесении которых на поверхности подложки после высыхании получаются бездефектные однородные ПП, разнотолщинность которых не превышает 5%. The surface-active properties also provide good wettability and adhesion of the VFA of the compositions, when applied to the surface of the substrate after drying, defect-free homogeneous PPs with a thickness of less than 5% are obtained.

В отличие от известного поляризатора [4] применение ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей позволяет регулировать гидрофобно-гидрофильный баланс в молекуле дихроичного красителя, что имеет большое значение для образования лиотропной жидкокристаллической (ЛЖК) фазы. Так, создание определенного гидрофобно-гидрофильного баланса является одним из условий образования из таких молекул красителя надмолекулярных агрегатов, при достижении определенной концентрации которых раствор переходит в упорядоченное жидкокристаллическое состояние. In contrast to the known polarizer [4], the use of dichroic dye associates containing ionogenic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or their mixtures, allows the hydrophobic-hydrophilic balance in the dichroic dye molecule to be regulated, which is of great importance for the formation of lyotropic liquid crystal (VFA) phase. Thus, the creation of a specific hydrophobic-hydrophilic balance is one of the conditions for the formation of supramolecular aggregates from such dye molecules, upon reaching a certain concentration of which the solution passes into an ordered liquid crystal state.

Помимо воздействия на гидрофильно-гидрофобный баланс природа поверхностно-активного вещества оказывает сильное влияние на растворимость ассоциатов в различных растворителях, что в свою очередь безусловно влияет и на размер агрегатов, и на процесс образования ЛЖК фазы. In addition to affecting the hydrophilic-hydrophobic balance, the nature of the surfactant has a strong effect on the solubility of associates in various solvents, which in turn certainly affects the size of the aggregates and the formation of the VFA phase.

Таким образом, варьирование двух факторов - гидрофильно-гидрофобного баланса и растворимости ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей позволяет регулировать как процесс образования, так и тип ЛЖК фазы. От этого в свою очередь зависит и степень молекулярной упорядоченности и, следовательно, поляризационные параметры ПП, образующегося после нанесения ЛЖК композиции на поверхность подложки с последующим удалением растворителя. Thus, the variation of two factors — the hydrophilic – hydrophobic balance and the solubility of the associates of dichroic dyes containing ionogenic groups, or their mixtures with at least one mole of surface-active ions or their mixtures, makes it possible to control both the formation process and the type of VFAs. In turn, the degree of molecular ordering and, consequently, the polarization parameters of PP formed after the application of VFA of the composition on the surface of the substrate with subsequent removal of the solvent also depend on it.

Принцип действия предлагаемого оптического поляризатора основан на том, что неполяризованный свет при прохождении через ПП частично поглощается хромофорной 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 operation of the proposed optical polarizer is based on the fact that unpolarized light when passing through the PP is partially absorbed by the chromophore 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).

Использование в качестве поляризующего покрытия анизотропно поглощающего двулучепреломляющего слоя ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей позволяет получать оптический поляризатор:
- в котором по крайней мере одно поляризующее покрытие состоит из нескольких фрагментов произвольной формы, которые могут отличаться цветом и направлением вектора поляризации;
- который является многослойным и содержит по крайней мере два нанесенных друг на друга поляризующих покрытия, каждое из которых состоит из нескольких фрагментов произвольной формы, которые могут отличаться цветом и направлением вектора поляризации, при этом цвет и направление вектора поляризации разных слоев могут не совпадать;
- который между поляризующими покрытиями дополнительно содержит слои из прозрачных бесцветных или окрашенных материалов;
- который между подложкой и поляризующим покрытием дополнительно содержит ориентирующий слой, который может быть сформирован как из неорганических материалов, так и на основе различных полимеров;
- который между подложкой и по крайней мере одним поляризующим покрытием дополнительно содержит диффузно отражающий слой, который может служить одновременно в качестве электропроводящего слоя.Using as an polarizing coating an anisotropic absorbing birefringent layer of associates of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof, it is possible to obtain an optical polarizer:
- in which at least one polarizing coating consists of several fragments of arbitrary shape, which may differ in color and direction of the polarization vector;
- which is multilayer and contains at least two 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 polarization vector of different layers may not coincide;
- which between polarizing coatings additionally contains layers of transparent, colorless or colored materials;
- which additionally contains an orientation layer between the substrate and the polarizing coating, which can be formed both from inorganic materials and from various polymers;
- which between the substrate and at least one polarizing coating further comprises a diffusely reflecting layer, which can simultaneously serve as an electrically conductive layer.

- который в качестве подложки содержит двулучепреломляющую пластину или пленку, а поляризующее покрытие сформировано под углом 45^o к основной оптической оси подложки.- which as a substrate contains a birefringent plate or film, and a polarizing coating is formed at an angle of 45 ^o to the main optical axis of the substrate.

Используемые для формирования поляризующих покрытий ассоциаты обладают высокой растворимостью не только в воде и водно-органических растворителях, но и в органических растворителях, что имеет большое значение при нанесении очень тонких анизотропно поглощающих двулучепреломляющих слоев. Associates used to form polarizing coatings have high solubility not only in water and aqueous-organic solvents, but also in organic solvents, which is of great importance when applying very thin anisotropic absorbing birefringent layers.

Применение ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей для формирования поляризующего покрытия при изготовлении заявляемого оптического поляризатора позволяют использовать также как и для известного поляризатора [4] типовое оборудование для нанесения различных покрытий, например установки лакокрасочной промышленности, а также полиграфическое оборудование различных типов, включая установки для флексопечати. The use of associates of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or their mixtures to form a polarizing coating in the manufacture of the inventive optical polarizer, allows the use of typical equipment for applying various polarizers [4] coatings, for example, installations of the paint and varnish industry, as well as printing equipment of various types, including installations for flexographic printing.

С помощью ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей могут быть изготовлены оптические поляризаторы, 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 associates of dichroic dyes containing ionogenic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof, optical polarizers can be made, which is a substrate coated with PP, 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 оптических поляризаторов 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 вектор 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 optical polarizers, 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, 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 оптический поляризатор в виде самоклеющихся поляризационных пленок, а также при нанесении слоя клея на ПП в виде рисунка с последующим переносом получать оптический поляризатор 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 оптического поляризатора по клеевой технологии возможен и метод обратного переноса: нанесение слоя клея необходимой формы на требуемую поверхность, наложении 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 an optical polarizer in the form of self-adhesive polarizing films, and also when applying a layer of glue on PP in the form of a pattern with subsequent transfer, to obtain an optical polarizer on any surface, which can be used as in the manufacture of LCD indicators with an external arrangement of polarizers, so with various types of trademark protection or for all kinds of color effects, for example, in advertising. In the manufacture of an optical polarizer using adhesive technology, a reverse transfer method is also possible: applying an adhesive layer of the required shape to the desired 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 ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей позволяет также реализовать технологию послойного нанесения ПП. При этом могут быть получены оптические поляризаторы, 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 associates of dichroic dyes containing ionogenic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or their mixtures, also allows the technology of layer-by-layer deposition of PP to be realized. In this case, optical polarizers can be obtained, consisting of several PP deposited on top of each other, 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. При этом ПП может быть выполнено также из других материалов, в частности по технологии [2], [3] или [4]. Subsequent PP of the same dye or another can be applied directly to the previous PP or to an intermediate layer of 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. In this case, PP can also be made of other materials, in particular, using technology [2], [3] or [4].

Таким образом могут быть получены оптический поляризатор, который между ПП может дополнительно содержать слои из прозрачных бесцветных или окрашенных материалов. In this way, an optical polarizer can be obtained, which between PP can additionally contain layers of transparent, colorless or colored materials.

При вращении плоскости поляризованного света в оптическом поляризаторе может происходить просветление одних участков и окрашивание других (в случае монохромных оптических поляризаторов, 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 polarized light rotates in an optical polarizer, some areas may become bleached and others become colored (in the case of monochrome optical polarizers, 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 оптических поляризаторов 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 optical polarizers are of interest when creating special color effects (advertising, show business), to protect trademarks and securities, etc.

Для формирования ПП с помощью концентрированных растворов ассоциатов 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 associates, 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 и 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 оптический поляризатор, который между подложкой и поляризующим покрытием дополнительно содержит ориентирующий слой, сформированный как из неорганических материалов, так и на основе различных полимеров. In this way, an optical polarizer can be made which, between the substrate and the polarizing coating, further comprises an alignment layer formed from both inorganic materials and 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 оптический поляризатор, 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, an optical polarizer 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, а 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 ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей на полимерных пленках (полиэтилентерефталат, поликарбонат, триацетилцеллюлоза, другие прозрачные пленочные материалы) могут быть получены оптические поляризаторы в виде гибких поляризующих пленок, в том числе самоклеющихся. When PP is formed using associates of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or their mixtures on polymer films (polyethylene terephthalate, polycarbonate, triacetyl cellulose, and other transparent film materials), optical polarizers can be obtained in in the form of flexible polarizing films, including self-adhesive.

При изготовлении заявляемого оптического поляризатора на основе ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей 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 optical polarizer based on the associations of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof, various adhesives, including polyvinyl butyral, can also be used to obtain various kinds of laminated structures, for example, triplex glass or laminated films, which is of interest to the automotive industry and architecture.

Для изготовления заявляемого оптического поляризатора могут быть использованы водные, водно-органические и органические растворы дихроичных анионных красителей, которые могут быть приготовлены либо постепенным увеличением концентрации разбавленных растворов ассоциатов красителя (например, с помощью испарения или мембранной ультрафильтрации), либо путем растворения сухого ассоциата 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 the inventive optical polarizer can be used aqueous, aqueous-organic and organic solutions of dichroic anionic dyes, which can be prepared either by gradually increasing the concentration of diluted solutions of dye associates (for example, by evaporation or membrane ultrafiltration), or by dissolving the dry dye associate in appropriate solvent (water, a mixture of water with alcohols, bipolar aprotic solvents such as DMF or DMSO, cellosolves, ethyl tsetatom and other water-miscible solvents) up to the desired concentration.

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 ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей 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 the associates of dichroic dyes containing ionogenic groups, or their mixtures with at least one mole of surface-active ions or their mixtures can be carried out under the action of forces causing deformation tension on the meniscus, formed when the wedging separation of one surface from another, between which the layer of VFA is distributed, or when applying shear, which can be carried out simultaneously with the application LCD 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 ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей дополнительно могут содержать помимо смешивающихся с водой органических растворителей неионогенные поверхностно-активные вещества, 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. Solutions of dichroic dye associates containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof, may additionally contain, in addition to water-miscible organic solvents, non-ionic 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 copolymer Ethyl and oxypropyl cellulose ethers, sodium carboxymethylcellulose, etc.

Кроме того, для повышения устойчивости растворы ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей могут содержать гидротропные добавки из ряда амидов, например диметилформамид, алкиламиды фосфорной кислоты, мочевина 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 the associations of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof may contain hydrotropic additives from a number of amides, for example dimethylformamide, phosphoric acid alkylamides, urea and its N -substituted derivatives, N-alkylpyrrolidone, dicyandiamide, as well as mixtures thereof and mixtures of amides with glycols.

В то же время, высокая растворимость в водно-органических смесях с высоким содержанием органического растворителя или органических растворителях, а также наличие в структур ассоциатов поверхностно- активного иона 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. At the same time, the high solubility in aqueous-organic mixtures with a high content of organic solvent or organic solvents, as well as the presence of a surfactant ion in the structures of associates, often makes it possible to exclude the use of surfactants, since compositions for the formation of PPs have high wettability of hydrophobic surfaces. In addition, the high solubility of the dyes allows the use of more concentrated solutions for the formation of PP, which makes it possible to produce optically dense DPSs with high polarization efficiency.

Для получения ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей могут быть использованы несколько методов. Several methods can be used to obtain the associations of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof.

Один из способов заключается в нейтрализации разбавленных растворов соответствующих кислотных форм дихроичных анионных красителей с помощью алифатических или гетероциклических аминов или гидроокисей тетразамещенных катионов аммония, содержащих в качестве одного из заместителей углеводородный радикал с 8-18 углеродных атомов. Используемые кислоты красителей предварительно очищают от минеральных солей, например промывают с помощью соляной кислоты с последующей сушкой при 100^oC.One way is to neutralize dilute solutions of the corresponding acid forms of dichroic anionic dyes with aliphatic or heterocyclic amines or hydroxides of tetra-substituted ammonium cations containing, as one of the substituents, a hydrocarbon radical with 8-18 carbon atoms. 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 соответствующими поверхностно-активными основаниями при температуре выше 60^oC, при которой выделяющийся аммиак улетает и образуется соответствующий ассоциат. 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 the corresponding surface-active bases at a temperature above 60 ^o C, at which the liberated ammonia escapes and the corresponding associate is formed. Conventional cation exchange reactions using ion exchange resins or membrane technology may also be used.

Третий более универсальный способ, пригодный для получения ассоциатов любых дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей, заключается в обмене разных ионов на поверхностно-активные ионы. Обмен может быть осуществлен с использованием методов мембранной технологии, которые позволяют также осуществлять одновременно и очистку растворов ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно- активных ионов или их смесей от посторонних неорганических и органических примесей. Введение в раствор в процессе мембранной очистки различного типа комплексонов, например трилона Б или "краун-эфиров", позволяет избавиться от многовалентных катионов (Ca, Cu, Al и др.), которые также могут быть причиной образования микрочастиц и осадка. A third more versatile method, suitable for producing the associations of any dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof, is to exchange different ions for surface-active ions. The exchange can be carried out using membrane technology methods, which also allow simultaneous purification of solutions of dichroic dye associates containing ionogenic groups, or their mixtures with at least one mole of surface-active ions or their mixtures from foreign inorganic and organic impurities. The introduction of various types of complexones into the solution during membrane purification, for example, Trilon B or “crown ethers,” allows one to get rid of multivalent cations (Ca, Cu, Al, etc.), which can also cause the formation of microparticles and sediment.

Как видно из приведенной таблицы заявляемые оптические поляризаторы на основе ассоциатов дихроичных красителей, содержащих ионогенные группы, или их смесей с по крайней мере одним молем поверхностно-активных ионов или их смесей имеют низкую электропроводность по сравнению с известными. As can be seen from the table, the inventive optical polarizers based on the associates of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least one mole of surface-active ions or their mixtures have low electrical conductivity compared to the known ones.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Пат. США 5,007,942, кл. G 02 В 5/30, опубл. 1991
2. Пат. США 2,544,659; кл. 350-148, опубл. 11 марта 1951 г.Sources of information taken into account when preparing the application:
1. Pat. USA 5,007,942, CL G 02 B 5/30, publ. 1991
2. Pat. US 2,544,659; class 350-148, publ. March 11, 1951

3. Пат. Японии 1-183602 (А), кл. G 02 B 5/30, G 02 В 1/08, опубл. 21 июля 1989 г. 3. Pat. Japan 1-183602 (A), cl. G 02 B 5/30, G 02 B 1/08, publ. July 21, 1989

4. Заявка РСТ WO 94/28073, кл. C 09 B 31/147, опубл. 8 декабря 1994 г. - прототип
5. Заявка на патент РФ 95117403, кл. G 02 В 5/30; БИ 26 (1997), с. 239.4. PCT Application WO 94/28073, CL C 09 B 31/147, publ. December 8, 1994 - prototype
5. Application for a patent of the Russian Federation 95117403, cl. G 02 B 5/30; BI 26 (1997), p. 239.

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

Claims

1. An optical polarizer comprising a substrate and one or more polarizing coatings deposited on it, characterized in that at least one polarizing coating is an anisotropically absorbing birefringent layer formed from associates of dichroic dyes containing ionic groups, or mixtures thereof with at least at least one mole of surface-active ions or mixtures thereof.

2. The optical polarizer according to claim 1, characterized in that at least one dichroic dye is selected from a number of dyes capable of forming a lyotropic liquid crystal phase.

3. The optical polarizer according to claim 1, characterized in that at least one polarizing coating is an anisotropically absorbing birefringent layer formed from associates of dichroic anionic dyes or mixtures thereof with surface-active cations and / or amphoteric surfactants, or mixtures thereof of the general formula
(M ⁺ O ^- X ² -) _m [M ⁺ O ^- X '- (CH ₂ ) _p -Z-) _g {Chromogen} [- Z- (CH ₂ ) _p -XO ^- PAV] _f (XO ^- PAV ) _n
where Chromogen is a chromophore dye system;
-Z = SO ₂ NH, SO ₂ , CONH, CO, O, S, NH, CH ₂ ;
p is 1 to 10;
f is 0 to 4;
g is 0 to 9;
n is 0 to 4;
m is 0 to 9;
n + f = 1 to 4;
m + g = 0 - 9;
X, X '= CO, SO ₂ , OSO ₂ , PO (O ^- M ⁺ );
M = H, non-organic cation type NH ₄ , Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Co and the like, organic cation type PNH ₃ , RR'NH ₂ , RR'R '' NH, RR'R''R ^* N, RR'R''R ^* P, where R, R ', R'', R ^* = alkyl or substituted alkyl, such as CH ₃ , ClC ₂ H ₄ , HOC ₂ H ₄ , C ₂ H ₅ -C ₁₀ H ₂₁ , C ₆ H ₅ CH ₂ , substituted phenyl or heteroaryl,
YH- (CH ₂ —CH ₂ Y) _k —CH ₂ CH ₂ -, Y = O or NH, k = 0-10, a heteroaromatic cation of the type N-alkylpyridinium, N-alkylquinolinium, N-alkylimidazolinium, N-alkylthiazolinium, and etc., K ', surfactant ⁺ ;
-PAV = CSPA ⁺ , K'PAW ⁺ , AmPAW, where KPAW ⁺ and K'PAW ⁺ are surface-active cations, AmPAW is an amphoteric surfactant.

4. The optical polarizer according to claim 3, characterized in that at least one dichroic anionic dye is selected from a number of dyes capable of forming a stable lyotropic liquid crystal phase.

5. The optical polarizer according to claim 3, characterized in that at least one dichroic anionic dye is selected from the class of direct dyes.

6. The optical polarizer according to claim 3, characterized in that at least one dichroic anionic dye is selected from the class of active dyes.

7. The optical polarizer according to claim 3, characterized in that at least one dichroic anionic dye is selected from the class of acid dyes.

8. The optical polarizer according to claim 3, characterized in that at least one dichroic anionic dye is selected from a number of sulfonic acids of polycyclic dyes.

9. The optical polarizer according to claim 3, characterized in that at least one dichroic anionic dye is luminescent.

10. The optical polarizer according to claim 1, characterized in that at least one polarizing coating is an anisotropically absorbing birefringent layer formed from associates of dichroic cationic dyes or mixtures thereof with surfactant anions and / or amphoteric surfactants, or mixtures thereof of the general formula
(M ⁺ O ^- X-) _m [M ⁺ O ^- X- (CH ₂ ) _p -Z-] _g {Chromogen ⁺ } PAV,
where -Z = SO ₂ NH, SO ₂ , CONH, CO, O, S, NH, CH ₂ ;
p is 1 to 10;
g is 0 to 1;
m is 0 to 1;
m + g = 1;
X = CO, SO ₂ , OSO ₂ , PO (O ^- M ⁺ );
M = H, inorganic cation of the type NH ₄ , Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Co and the like, organic cation of the type RNH ₃ , RR'NH ₂ , RR'R ''NH,RR'R''R ^* N, RR'R''R ^* P, where R, R', R '', R ^* = alkyl or substituted alkyl, such as CH ₃ , ClC ₂ H ₄ , HOC ₂ H ₄ , C ₂ H ₅ -C ₁₀ H ₂₁ , C ₆ H ₅ CH ₂ , substituted phenyl or heteroaryl, YH- (CH ₂ -CH ₂ Y) _k -CH ₂ CH ₂ , Y = O or NH, k = 0-10, heteroaromatic cation of the type N-alkylpyridinium, N-alkylquinolinium, N-alkylimidazolinium, N-alkylthiazolinium and the like, CPAS ⁺ (surface active cation);
PAV = APAW ^- , AmPAW, where APAW ^- is a surface-active anion, AmPAW is an amphoteric surfactant.

11. The optical polarizer according to claim 1, characterized in that at least one polarizing coating is an anisotropically absorbing birefringent layer formed from associates of dichroic cationic dyes or mixtures thereof with surface-active anions or mixtures thereof of the general formula
{Chromogen} [- Z- (CH ₂ ) _p -X ⁺ RR'R''PAV] _n ,
where Chromogen is a chromophore dye system;
Z = SO ₂ NH, SO ₂ , CONH, CO, O, S, NH, CH ₂ ;
p is 1 to 10;
X is N, P;
R, R ', R''= alkyl or substituted alkyl, such as CH ₃ , ClC ₂ H ₄ , HOC ₂ H ₄ , C ₂ H ₅ , C ₃ H ₇ ;
PAV = APAW ^- , AmPAW, where APAW ^- is a surface-active anion, AmPAW is an amphoteric surfactant,
n = 1 - 2.

12. The optical polarizer according to claim 10 or 11, characterized in that at least one dichroic cationic dye is luminescent.

13. The optical polarizer according to claim 10 or 11, characterized in that at least one dichroic cationic dye is selected from the category of polymethine (cyanine, hemicianin, etc.) dyes.

14. The optical polarizer according to claim 10 or 11, characterized in that at least one dichroic cationic dye is selected from the category of aryl carbonium dyes.

15. The optical polarizer according to claim 10 or 11, characterized in that at least one dichroic cationic dye is selected from the category of heterocyclic derivatives of di- and triarylphenylmethanes (thiopyranine, pyronine, acridine, oxazine, thiazine, xanthene, azine, etc. ) dyes.

16. The optical polarizer according to claim 1, characterized in that at least one polarizing coating further comprises a modifier, which can be hydrophilic and / or hydrophobic polymers of various types, including liquid crystal, organosilicon, plasticizers and varnishes, including organosilicon, and also nonionic surfactants.

17. The optical polarizer according to claim 1, characterized in that at least one polarizing coating further comprises a solubilized dye.

18. The optical polarizer according to claim 1, characterized in that at least one polarizing coating consists of several fragments of arbitrary shape, which may differ in color and direction of the polarization vector.

19. The optical polarizer according to claim 1, characterized in that it is multilayer and contains at least two 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, the color being and the direction of the polarization vector of different layers may not coincide.

20. The optical polarizer according to item 21, characterized in that between the polarizing coatings further comprises layers of transparent, colorless or colored materials.

21. The optical 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.

22. The optical polarizer according to claim 1, characterized in that between the substrate and at least one polarizing coating further comprises a diffusely reflecting layer, which can simultaneously serve as an electrically conductive layer.

23. The optical 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.