專利名稱：生產(chǎn)偏振器的方法、偏振器、偏振板和視覺顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)偏振器的方法，以及由該方法得到的偏振器。本發(fā)明還涉及一種使用該偏振器的偏振板。而且還有使用該偏振板的視覺顯示器，如液晶顯示器、有機(jī)EL(電致發(fā)光)顯示器和PDP(等離子體顯示板)。
近年來，液晶顯示器的使用變得越來越廣泛，隨著液晶顯示器的廣泛使用，液晶顯示器常常長(zhǎng)時(shí)間地用于高溫環(huán)境下，等等。而且需要依照慣例幾乎沒有色調(diào)變化的液晶顯示器。針對(duì)這些需求，當(dāng)偏振板置于高溫環(huán)境或者高溫和高濕度的環(huán)境下，對(duì)于偏振板還需要有光學(xué)性能不退化的耐用性。
例如，在日本專利公開出版物No.S54-16575、日本專利公開出版物No.S61-175602和日本專利公開出版物No.2000-35512中，描述了包含加碘染色的聚乙烯醇基膜(poly vinylalcohol based film)的偏振板的耐用性可以通過使其含有適當(dāng)數(shù)量的鋅來得到改進(jìn)。更具體地，作為耐用性的一個(gè)例子，能避免在特別是置于高溫環(huán)境的情況下產(chǎn)生的在正交尼科爾棱晶中的紅變(長(zhǎng)波長(zhǎng)光的偏振缺陷)。在政府公報(bào)中公開的制造偏振板的方法中，通過用同時(shí)包含硼酸、鋅離子和碘離子的溶液處理偏振板來執(zhí)行加工，其中偏振板中含有鋅離子。然而，當(dāng)使用這樣的方法浸鋅時(shí)，一定量的加工液體會(huì)保留在從浸漬浴中取出的偏振板的表面上。并且，在干燥偏振板時(shí)硼酸會(huì)沉積，從而導(dǎo)致在附著保護(hù)膜的情況下會(huì)出現(xiàn)外觀缺陷的問題。此外，當(dāng)在位伸處理的最后階段進(jìn)行加工時(shí)，在有鋅離子的情況下，在干燥偏振板時(shí)由鋅離子產(chǎn)生的沉淀有時(shí)會(huì)使附著的保護(hù)膜出現(xiàn)外觀缺陷。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)偏振器的方法，該偏振器具有加碘染色的有良好耐用性的聚乙烯醇基膜(poly vinylalcohol based film)，和進(jìn)行硼酸加工，而且在不由硼酸或鋅的沉淀產(chǎn)生缺陷的情況下具有鋅。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種由該生產(chǎn)方法制成的偏振器、利用該偏振器的偏振板以及利用該偏振板的視覺顯示器。
也就是說，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)偏振器的方法，包括步驟對(duì)未拉伸的聚乙烯醇膜(poly vinylalcohol film)進(jìn)行用碘的染色處理；隨后進(jìn)行單軸拉伸處理和硼酸處理；進(jìn)行浸鋅處理；接著，進(jìn)行浸碘離子處理。
在生產(chǎn)上述的偏振器的方法中，最好同時(shí)進(jìn)行單軸拉伸處理和硼酸處理。
在生產(chǎn)上述的偏振器的方法中，如上所述，當(dāng)在進(jìn)行硼酸處理和浸鋅處理之后進(jìn)行浸碘離子處理時(shí)，禁止硼酸和鋅的沉積物產(chǎn)生，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有滿意外觀和滿意耐用性的偏振板。此外，當(dāng)同時(shí)進(jìn)行單軸拉伸處理和硼酸處理時(shí)，會(huì)獲得具有高偏振性能的偏振板。
此外，本發(fā)明涉及一種由上述方法獲得的偏振板。
本發(fā)明涉及一種偏振板，至少在上述偏振器的一邊有光學(xué)透明保護(hù)層。
在上述的偏振板中，至少包含了延時(shí)板、視角補(bǔ)償膜、反射板、透反射(transflective)板或亮度增強(qiáng)膜之一。
另外，本發(fā)明涉及一種使用了上述偏振板的視覺顯示器。
另外，上述的聚乙烯醇膜中還可以含有添加物，如塑化劑。作為塑化劑，可以使用為多元醇或冷凝物，如甘油、雙甘油、三甘油、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇等。雖然塑化劑的量沒有特別的限制，但是最好不要超過未拉伸膜重量比的20％。
首先對(duì)上述的聚乙烯醇基膜(未拉伸膜)進(jìn)行加碘的染色處理。通常將聚乙烯醇基膜浸入碘溶液進(jìn)行加碘的染色處理。當(dāng)使用碘水溶液作為碘溶液時(shí)，使用含有碘和碘離子水溶液，例如作為溶解輔助物的碘化鉀等。碘濃度為重量比的約0.01至0.5％，最好為重量比的0.02至0.4％。碘化鉀濃度為重量比的約0.01至10％，最好為重量比的0.02至8％。
在用碘的染色處理中，碘溶液的溫度通常為約20至50℃，最好為25至40℃。浸入時(shí)間周期通常為約10至300秒的范圍，最好為20至240秒。聚乙烯醇基膜(已拉伸膜)中碘含量通常調(diào)整為重量比的1至4％，最好為重量比的1.5至3.5％，使偏振器展現(xiàn)出滿意的偏振度。在用碘的染色處理中，最好通過調(diào)整碘溶液的濃度、聚乙烯醇基膜浸入碘溶液的溫度和浸入時(shí)間等條件，將聚乙烯醇基膜中的碘含量調(diào)整到上述范圍中。
接著，進(jìn)行單軸拉伸處理和硼酸處理。在單軸拉伸處理期間或在單軸拉伸處理之后執(zhí)行硼酸處理，最好是在單軸拉伸處理期間同時(shí)進(jìn)行硼酸處理。也可以在碘溶液中進(jìn)行單軸拉伸。
對(duì)在單軸拉伸處理中的拉伸方法并沒有特別的限定，濕型拉伸方法和干型拉伸方法兩者都可以使用，而且可以組合使用濕型拉伸方法和干型拉伸方法。作為干型拉伸方法的拉伸方案，例如可以使用內(nèi)滾(inter-roll)拉伸方法，熱滾(heating roll)拉伸方法，壓縮拉伸(compression stretching)方法，拉幅機(jī)拉伸(tenter stretching)方法等。作為濕型拉伸方法的拉伸方案，可以使用拉幅機(jī)拉伸(tenter stretching)方法，內(nèi)滾(inter-roll)拉伸方法等。也可以在多級(jí)進(jìn)行拉伸處理。在上述的拉伸方案中，非拉伸膜通常處于加熱狀態(tài)。典型地，作為非拉伸膜，使用厚度大約為30至150μm的膜。根據(jù)預(yù)定的計(jì)劃合適地設(shè)置拉伸膜的拉伸率，大約為2至7倍，最好是3至6.5倍，3.5倍至6倍更好。拉伸膜的厚度最好大約為5至40μm。
對(duì)進(jìn)行硼酸處理的方法沒有特別限定，例如，可以是通過將聚乙烯醇基膜浸入硼酸水溶液進(jìn)行硼酸處理。此外，可由涂覆方法、噴涂方法等進(jìn)行硼酸處理。當(dāng)在單軸拉伸期間同時(shí)進(jìn)行硼酸處理時(shí)，優(yōu)選在硼酸水溶液中進(jìn)行單軸拉伸。硼酸的濃度約為重量比的2至15％，最好為重量比的3至10％。可以使用碘化鉀，使硼酸水溶液中含有碘離子。當(dāng)使用含有碘化鉀的硼酸水溶液時(shí)，可制成稍微帶色的偏振器，也就是帶有所謂中性灰色的偏振器，它幾乎對(duì)所有可見光的波長(zhǎng)都有基本恒定的吸光度。
在硼酸處理處理中，硼酸水溶液的溫度，例如為50℃或更高，最好為50至85℃。浸入時(shí)間周期通常為100至1200秒，最好為150至600秒，大約200至500秒更好。
接著，在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中進(jìn)行浸鋅處理。例如，使用鋅鹽溶液作浸鋅處理。作為鋅鹽，可以使用鹵代鋅，例如氯化鋅和碘化鋅，碘化鋅，硫酸鋅，乙酸鋅等。在鋅鹽水溶液中的鋅離子的濃度約為重量比的0.2至10％，最好為重量比的0.5至7％。此外，當(dāng)考慮耐用性時(shí)，聚乙烯醇基膜(已拉伸的膜)中鋅的含量通常調(diào)整大約為重量比的0.03至2％，最好為重量比的0.05至1％。
在浸鋅處理中，通常鋅鹽溶液的溫度大約為15至60℃，最好為25至40℃。浸入時(shí)間周期通常在1至120秒的范圍內(nèi)，最好為3至90秒。在浸鋅處理中，最好是，通過調(diào)整例如鋅鹽溶液的濃度、聚乙烯醇基膜的鋅鹽溶液的浸入溫度和浸入時(shí)間周期之類的條件，使聚乙烯醇基膜中鋅的含量在上述范圍之內(nèi)。
然后，執(zhí)行浸碘離子處理。通過使用碘化鉀等，包含碘離子的水溶液用作浸碘離子處理。碘化鉀的濃度濃度約為重量比的0.5至10％，最好為重量比的1至8％。
在浸碘離子處理中，水溶液的溫度大約為15至60℃，最好為25至40℃。浸入時(shí)間周期通常在1至120秒的范圍內(nèi)，最好為3至90秒。
經(jīng)過各處理后的聚乙烯醇膜(已拉伸膜)再以通常的方式經(jīng)過水洗處理和干燥處理，就制成了偏振器。
上述偏振器用常用的方法至少在其一邊附上透明保護(hù)層，就可用作偏振板。透明保護(hù)層可以是聚合物的涂布層或薄膜的疊置層。用合適的透明材料做透明聚合物或膜材料，形成透明保護(hù)層，最好使用有較好的透明度、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和較好的防濕性能等特性的材料。上述保護(hù)層的材料可用聚酯類的聚合物，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate)；纖維素類聚合物，如二乙酰纖維素(diacetyl cellulose)、三乙酰纖維素(triacetyl cellulose)；丙烯酸類聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯；苯乙烯類聚合物，如聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯(acrylonitrile-styrene)共聚物(AS樹脂)；聚碳酸酯類聚合物。除此之外，形成保護(hù)膜的聚合物還可使用聚烯烴(polyolefin)類聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、有環(huán)類(cyclo-type)或降冰片烯結(jié)構(gòu)的聚烯烴、乙烯-丙烯共聚物；氯乙烯類聚合物；酰胺類聚合物，如尼龍、聚芳酰胺(aromaticpolyamide)；酰亞胺類聚合物；砜類聚合物；聚醚砜(polyether sulfone)類聚合物；聚醚醚酮(polyether-ether ketone)類聚合物；聚苯硫(polyphenylene sulfide)類聚合物；乙烯醇類聚合物；偏二氯乙烯類聚合物；乙烯丁縮醛(vinyl butyral)類聚合物；烯丙基(allylate)類聚合物；聚甲醛(polyoxymethylene)類聚合物；環(huán)氧類聚合物；或上述聚合物的混合聚合物?？梢允褂糜蔁峁袒惢蜃贤饩€固化類樹膜制成的膜，例如丙烯基，尿烷基，丙烯尿烷基(acryl urethane based)，環(huán)氧樹脂基和硅樹脂基等。
通常，透明保護(hù)的厚度為500μm或更厚，優(yōu)選1至300μm，5至200μm更好。
如果考慮偏振特性和耐用性，優(yōu)選纖維素聚合物作為透明保護(hù)膜，例如優(yōu)選三乙酰纖維素作為透明保護(hù)膜，特別是三乙酰纖維素膜比較合適用作透明保護(hù)膜。此外，當(dāng)在偏振器的兩側(cè)設(shè)置透明保護(hù)膜時(shí)，在正面和背面上可以使用具有一些聚合物材料的透明保護(hù)膜，和可以使用具有不同聚合物材料等的透明保護(hù)膜。
此外，正如在日本專利公開出版物No.2001-343529(WO 01/37007)中所描述的，使用了聚合物膜，例如樹脂合成物，樹脂合成物包括(A)具有在支鏈的取代和/或非取代亞氨基的熱塑樹脂和(B)具有在支鏈的取代和/或非取代苯基和腈基的熱塑樹脂。作為例子，可以使用由樹脂合成物制造的膜，樹脂合成物包括具有異丁烯與N-甲基順丁烯二酰亞胺(N-methyl maleimide)的交替共聚物，以及丙烯腈-苯己烯共聚物(acrylonitrile-styrene copolymer)。可以使用包括樹脂合成物等的混合物擠壓制品的膜。
而且，透明保護(hù)膜最好盡可能地幾乎沒有顏色。因而，最好使用在膜厚度方向具有相位差值的保護(hù)膜，相位差值由-90nm至+75nm的Rth＝[(nx+ny)/2-nz]xd表示(其中，nx和ny表示在膜平面中主折射率(principal indices of refraction)，nz表示膜厚度方向的折射率，d表示膜厚度方向)。因此，使用在膜厚度方向具有-90nm至+75nm的相位差值(Rth)的保護(hù)膜，可以大概消去由保護(hù)膜導(dǎo)致的偏振板的顏色(光學(xué)顏色)。在厚度方向的相位差值優(yōu)選為-80nm至+60nm，最好是-70nm至+45nm。
在還未粘有上述透明保護(hù)膜的偏振膜表面(該表面上沒有上述的涂布層)，制備一硬的外涂層，或進(jìn)行防反射處理，防附著處理，擴(kuò)散或或防閃光處理。
硬涂層的處理是為了防止偏振板的表面受損，硬涂層膜的形成方法可如，用丙烯酸類樹脂或硅酮類樹脂等合適的紫外線可固化類樹脂，制成硬度高、有滑動(dòng)(slide)性能等特性的可固化涂層膜，加到保護(hù)膜的表面。防反射處理的目的是防止戶外的日光在偏振板表面的反射，可根據(jù)常規(guī)的方法等制備防反射膜。此外，防附著處理是為了防止相鄰的層粘著。
另外，防閃光處理是為了防止戶外日光在偏振板表面反射，影響穿過偏振板透射光的視覺識(shí)別，該處理可使用適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诒Ｗo(hù)膜的表面形成細(xì)微的凹凸結(jié)構(gòu)，該適當(dāng)?shù)姆椒ɡ缈墒褂脟娚疤幚淼幕虬纪褂〉拇植诒砻嫣幚矸椒ǎ€可使用配合透明微粒的方法。作為在上述表面形成細(xì)微凹凸結(jié)構(gòu)的微粒，該透明微粒的平均微粒大小為0.5至50μm，可為有傳導(dǎo)性的無機(jī)類微粒，包括二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化銦、溴氧化鎘、氧化銻等；還可為有機(jī)類微粒，有機(jī)類微粒包括交聯(lián)或無交聯(lián)的聚合物。在表面形成細(xì)微凹凸結(jié)構(gòu)時(shí)，所使用微粒的總量，相對(duì)于在表面形成細(xì)微凹凸結(jié)構(gòu)的透明樹脂的100重量份，通常約為2至50重量份，最好為5至25重量份。反閃光層作為擴(kuò)散層(有視角擴(kuò)大等功能)，用于擴(kuò)散穿過偏振板的透射光，并擴(kuò)大視角等。
另外，上述的防反射層、防附著層、擴(kuò)散層和防閃光層等可為保護(hù)膜本身，也可為與保護(hù)層不同的光學(xué)層。
在上述偏振膜和透明保護(hù)膜的粘合處理中使用了粘合劑。該粘合劑可為異氰酸酯衍生的粘合劑、聚乙烯醇衍生的粘合劑、明膠衍生的粘合劑、乙烯基聚合物衍生的膠乳類、水溶聚酯衍生的粘合劑等。上述粘合劑通常都為水溶液的粘合劑，通常包含的固體物質(zhì)為重量比的0.5至60％。
本發(fā)明的偏振板是用上述粘合劑，將上述透明保護(hù)膜和偏振膜粘合而成的。粘合劑可在任一透明保護(hù)膜或偏振膜上使用，也可在兩者上都使用。粘合之后進(jìn)行干燥處理，可得到包含有干燥層的粘合層?？捎密堓亴雍蠙C(jī)(roll laminator)等對(duì)偏振膜和透明保護(hù)膜進(jìn)行粘合處理。粘合層的厚度沒有特殊的限制，通常約為0.1至5μm。
本發(fā)明的偏振板可有特殊的用途，如作為光學(xué)膜層疊在其他光學(xué)層上。對(duì)該光學(xué)層沒有特殊的限制，可為一層、兩層或多層光學(xué)層，用于構(gòu)成液晶顯示器等，如可用反射板、透反射(transflective)板、延時(shí)板(包括半波長(zhǎng)板和四分之一波長(zhǎng)板)和視角補(bǔ)償膜。特別優(yōu)選的偏振板包括反射型偏振板或透反射型偏振板，在本發(fā)明的偏振板上進(jìn)一步層疊了反射板或透反射反射板；橢圓偏振板或圓形偏振板，在偏振板上進(jìn)一步層疊了延時(shí)板；寬視角偏振板，在偏振板上進(jìn)一步層疊了視角補(bǔ)償膜；還有在偏振板上進(jìn)一步層疊了亮度增強(qiáng)膜的偏振板。
在偏振板上制備反射層得到反射型偏振板，這類板用于液晶顯示器，它反射從觀看方(顯示方)而來的入射光進(jìn)行顯示。這類板無需內(nèi)置如背光之類的光源，因此將液晶顯示器做得更薄是很容易的?？捎煤线m的方法制作反射型偏振板，如，需要時(shí)可將金屬等反射層通過透明保護(hù)層等貼附到偏振板的一邊。
作為反射型偏振板的一個(gè)實(shí)例，需要時(shí)該板上有反射層，該反射層是通過將鋁等反射金屬的箔或蒸汽沉積膜貼附到處理后表面粗糙(matte)的保護(hù)膜一邊形成的。此外，表面有細(xì)微凹凸結(jié)構(gòu)的不同類型的板是將微?；旌先肷鲜霰Ｗo(hù)膜，并在其上制備凹凸結(jié)構(gòu)的反射層得到的。上述細(xì)微凹凸結(jié)構(gòu)的反射層通過隨意反射來擴(kuò)散入射光，防止方向性和閃光出現(xiàn)，并可控制光的不勻度和暗度等。而且，對(duì)于含有微粒的保護(hù)膜，可更有效地控制光的不勻度和暗度，因此可擴(kuò)散入射光和經(jīng)膜傳播的反射光。由保護(hù)膜表面細(xì)微凹凸結(jié)構(gòu)引起的表面有細(xì)微凹凸結(jié)構(gòu)的反射層，可用真空沉積法、離子噴鍍法、濺射法和噴鍍法等適當(dāng)?shù)恼婵照舭l(fā)的方法，將金屬直接貼附到透明保護(hù)層的表面得到。
除了將反射板直接貼附到上述偏振板的保護(hù)膜上的方法外，反射板還可為反射片，是在適當(dāng)?shù)哪ど现苽浞瓷鋵有纬赏该髂ざ玫降?。此外，由于反射層通常是由金屬制成的，從防止因氧化引起的反射比降低、將最初的反射比維持一段較長(zhǎng)的時(shí)間以及避免單獨(dú)制備保護(hù)層的觀點(diǎn)出發(fā)，能夠想到使用時(shí)用保護(hù)膜或偏振板等將反射側(cè)覆蓋。
此外，可通過將上述反射層制備成透反射型的反射層，如透射和反射光線的半反射鏡等，得到透反射型偏振板。透反射型偏振板通常制備在液晶盒的后方，可形成液晶顯示單元，當(dāng)在光線較好的環(huán)境中使用時(shí)，通過從觀看方(顯示方)反射入射光顯示圖像。在較暗的環(huán)境中，該單元用內(nèi)置型的光源，如置入透反射型偏振板后方的背光，來顯示圖像。也就是說，透反射型偏振板有助于獲得這樣一種液晶顯示器，它在光線較好的環(huán)境中節(jié)約如背光等光源的能量，并且在較暗等環(huán)境中應(yīng)需要使用內(nèi)置的光源。
上述偏振板可為橢圓偏振板或圓偏振板，其上層疊延時(shí)板。下面對(duì)上述橢圓偏振板或圓偏振板進(jìn)行說明。這些偏振板通過延時(shí)板的作用將線偏振光變?yōu)闄E圓偏振光或圓偏振光，將橢圓偏振光或圓偏振光變?yōu)榫€偏振光，或改變線偏振的偏振方向。將圓偏振光變?yōu)榫€偏振光或?qū)⒕€偏振光變?yōu)閳A形偏振光的延時(shí)板，使用的是四分之一波長(zhǎng)板(也叫λ/4板)。當(dāng)改變線偏振光的偏振方向時(shí)，通常使用半波板(也叫λ/2板)。
橢圓偏振板有效用于沒有經(jīng)過超扭曲向列型液晶顯示器的液晶層中雙折射產(chǎn)生的補(bǔ)償(防止)色彩(藍(lán)或黃色)得到上述色彩的單色顯示器。而且，控制三維折射率的偏振板也可較好的補(bǔ)償(防止)由斜向看液晶顯示器屏幕產(chǎn)生的色彩。當(dāng)調(diào)整彩色圖像的反射型液晶顯示器圖像的色調(diào)時(shí)，采用圓偏振板，它還有防反射的功能。作為例子，延時(shí)板用于補(bǔ)償各種波長(zhǎng)板或液晶層等雙折射產(chǎn)生的色彩或視角等。此外，可根據(jù)各自的目的使用適當(dāng)延時(shí)值的兩種或多種延時(shí)板層疊，來控制延時(shí)等光學(xué)特性。作為延時(shí)板，由拉伸膜形成的雙折射膜包括合適的聚合物，如聚碳酸酯、降冰片烯類樹脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯；聚烯丙基酯(polyallylates)和聚酰胺；取向膜包含有液晶材料，如液晶聚合物；以及含有液晶材料取向?qū)拥哪?。延時(shí)板根據(jù)使用目的可有適當(dāng)?shù)南辔徊町悾绺鞣N波長(zhǎng)板和用于補(bǔ)償液晶層雙折射產(chǎn)生的色彩和視角等的板，還可以疊有兩種或多種延時(shí)板，用于控制延時(shí)等光學(xué)性能。
上述橢圓偏振板和上述反射型橢圓偏振板是疊層的板，是將合適的偏振板或反射型偏振板組合延時(shí)板得到的。可將偏振板(反射型)結(jié)合延時(shí)板生產(chǎn)出這類橢圓偏振板，并在生產(chǎn)液晶顯示的過程中將它們一個(gè)接一個(gè)地分別層疊在一起。另一方面，預(yù)先制好了疊層并用作光學(xué)膜的偏振板，如橢圓偏振板，在穩(wěn)定性、薄層的使用性方面都很不錯(cuò)，并且還能夠提高液晶顯示器的生產(chǎn)效率。
視角補(bǔ)償膜是用于擴(kuò)大視角的膜，從而即使不從垂直于屏幕的方向，而從斜的方向看，也能夠比較清晰地看見圖像。此外，作為這種視角補(bǔ)償延時(shí)板，使用了經(jīng)單軸拉伸或正交雙向拉伸處理、有雙折射特性的膜和用作斜向取向膜的雙向拉伸膜等。作為斜向取向膜，可由熱縮膜貼附于聚合膜的方法得到，然后在收縮力的影響下加熱、拉伸或收縮組合膜，或者該膜為在斜方向取向的膜。適當(dāng)?shù)亟M合視覺補(bǔ)償膜的目的是為了防止著色和擴(kuò)大視角，得到較好的可見度，該著色是由液晶單元等的延時(shí)使視角改變而引起的。
除此之外，從獲得寬視角、高可見度的觀點(diǎn)出發(fā)，最好使用補(bǔ)償板，在該補(bǔ)償板中，由液晶聚合物對(duì)準(zhǔn)層組成的光學(xué)各向異性層，特別是盤狀(discotic)液晶聚合物的斜向?qū)?zhǔn)層組成的光學(xué)各向異性層，是由三酰胺纖維素膜支撐的。
通常使用偏振板和亮度增強(qiáng)膜貼附到一起形成的偏振板，制備在液晶盒背部。亮度增強(qiáng)膜的特性是，當(dāng)液晶顯示器的背光或從背部反射等的自然光進(jìn)入時(shí)，反射預(yù)定偏振軸的線偏振光，或反射預(yù)定方向的圓偏振光，并且透射其他的光。將亮度增強(qiáng)膜疊層到偏振板上得到偏振板，在通過從光源，如背光，接收光得到有預(yù)定的偏振狀態(tài)的透射光時(shí)，不透射沒有預(yù)定的偏振狀態(tài)的光只反射光。該偏振板使亮度增強(qiáng)膜反射的光進(jìn)一步通過制備在背部的反射層反向，并使光線再次進(jìn)入亮度增強(qiáng)膜，通過透射部分或全部的光作為有預(yù)定偏振狀態(tài)的光線，從而增強(qiáng)穿過亮度增強(qiáng)膜的透射光的數(shù)量。偏振板同時(shí)可提供偏振器難于吸收的偏振光，增強(qiáng)用于液晶圖像顯示等光線的數(shù)量，提高發(fā)光度。也就是說，當(dāng)光線由背光等從液晶盒的背部穿過偏振器進(jìn)入的情況下，如果不使用亮度增強(qiáng)膜，偏振器會(huì)吸收偏振方向不同于偏振器偏振軸的大多數(shù)光線，這些光線不能透過偏振器。這就意味著，受所用的偏振器特性受影響，偏振器吸收了約百分之五十的光線，用于液晶圖像顯示等的光線數(shù)量減少了很多，顯示的圖像就會(huì)變暗。亮度增強(qiáng)膜不會(huì)使偏振器吸收的偏振方向的光線進(jìn)入偏振器，而是由亮度增強(qiáng)膜將光線反射一次，再進(jìn)一步使光線通過制備于后方的反射層等反向，再次進(jìn)入亮度增強(qiáng)膜。通過上述反復(fù)的操作，只有當(dāng)在兩者間反射和反向的光線的偏振方向變?yōu)榭赏ㄟ^偏振器的偏振方向時(shí)，亮度增強(qiáng)膜才將透射光提供給偏振器。結(jié)果，可將從背光來的光線有效地用于液晶顯示器圖像的顯示，獲得明亮的屏幕。
還可在亮度增強(qiáng)膜和上述反射層等之間設(shè)置擴(kuò)散板。由亮度增強(qiáng)膜反射的偏振光到達(dá)上述反射層等，所安置的擴(kuò)散板均勻地?cái)U(kuò)散通過的光線，同時(shí)將光線狀態(tài)變?yōu)榉瞧駹顟B(tài)。也就是說，擴(kuò)散板將偏振光返回到了自然光的狀態(tài)。重復(fù)步驟，非偏振狀態(tài)即自然光狀態(tài)的光從反射層等處反射，通過擴(kuò)散板朝著反射層等的方向再次進(jìn)入亮度增強(qiáng)膜。將偏振光返回為自然光狀態(tài)的擴(kuò)散板設(shè)置于亮度增強(qiáng)膜和上述反射層等之間，通過這種方法，維持顯示屏幕的亮度，并控制顯示屏幕亮度的不均勻性，得到均勻和明亮的屏幕。制備這樣的擴(kuò)散板，可認(rèn)為第一入射光反射的重復(fù)次數(shù)增加到足夠的程度，就可通過擴(kuò)散板的擴(kuò)散功能得到均勻和明亮的顯示屏幕。
選用合適的膜作為上述亮度增強(qiáng)膜。如，電介質(zhì)多層薄膜；有在預(yù)定偏振軸方向傳播線偏振光并反射其他光特性的疊層膜，如有不同折射率各向異性的薄膜的多層疊層膜(3M Co.，Ltd.制造的D-BEF和其他產(chǎn)品)；膽甾醇型液晶聚合物的對(duì)準(zhǔn)膜；有反射左旋或右旋圓偏振光并透射其他光特性的膜，如其上支撐有對(duì)準(zhǔn)的膽甾醇型液晶層的膜(NITTODENKO CORPORATION制造的PCF350，Merck Co.，Ltd.制造的Transmax，等)；等等。
因此，在傳播有上述預(yù)定偏振軸的線偏振光類的亮度增強(qiáng)膜中，通過設(shè)置透射光的偏振軸，使光線進(jìn)入偏振板，可控制偏振板的吸收損失并有效傳播偏振光。另一方面，在作為膽甾醇液晶層傳播圓偏振光類的亮度增強(qiáng)膜中，光線進(jìn)入到偏振器，考慮到控制吸收損失，最好通過延時(shí)板將圓偏振光變?yōu)榫€偏振光之后，光線再進(jìn)入偏振器。此外，用四分之一波長(zhǎng)板作延時(shí)板可使圓偏振光轉(zhuǎn)換為線偏振光。
可通過這樣一種方法得到在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)，如可見光范圍內(nèi)，作為四分之一波長(zhǎng)板的延時(shí)板。在該方法中，對(duì)于波長(zhǎng)為550nm的淡色光，用作四分之一波長(zhǎng)板的延時(shí)層層疊在有例如用作半波長(zhǎng)板之類的其他延時(shí)特性的延時(shí)層上。因此，位于偏振板和亮度增強(qiáng)膜之間的延時(shí)板可由一個(gè)或多個(gè)延時(shí)層構(gòu)成。
此外，在膽甾醇液晶層中，也可采用不同反射波長(zhǎng)的兩層或多層疊制在一起的配置結(jié)構(gòu)，得到在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)，如可見光范圍內(nèi)，反射圓偏振光的層。這樣，用這種類型的膽甾醇液晶層可得到在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)透射的圓偏振光。
另外，作為上述分離類型的偏振板，可由偏振板和兩個(gè)或多個(gè)光學(xué)層疊層的多層膜構(gòu)成。因此，偏振板可以是反射型橢圓偏振板或半透射型橢圓偏振板等，其中上述反射型偏振板或透反射型偏振板分別與上述延時(shí)板相組合。
還可用在生產(chǎn)液晶顯示器等的過程中順序、單獨(dú)疊層的方法制成疊于偏振板上的、有上述光學(xué)層的光學(xué)膜，預(yù)先疊層的光學(xué)膜突出的優(yōu)點(diǎn)是，有很好的穩(wěn)定性和裝配加工性等，可提高液晶顯示器等的生產(chǎn)能力。疊層時(shí)可使用適當(dāng)?shù)恼澈鲜侄危缯澈蟿?。在上述偏振板和其他光學(xué)膜粘合的時(shí)候，可根據(jù)目標(biāo)延時(shí)特性等對(duì)光軸設(shè)置適當(dāng)?shù)呐渲媒恰?br> 在上述偏振板和至少疊有一層偏振板的光學(xué)膜中，粘合劑層還可粘合其他元件，如液晶顯示盒等。形成粘合劑層的壓敏粘合劑沒有特殊的限制，如，丙烯酸類聚合物；硅酮類聚合物；聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚；氟類和橡膠類聚合物都可用作原料聚合物。最好使用丙烯酸樹脂類壓敏粘合劑做壓敏粘合劑，它有很好的光學(xué)透明度，顯示出適度的可濕性、粘結(jié)性和粘合性能等的粘合特性，并且抗天氣、抗熱等特性也很突出。
另外，粘合劑層還應(yīng)有低的吸濕性和高的抗熱性。因?yàn)樾枰@些特性來防止吸潮引起的起沫和剝離現(xiàn)象，防止熱膨脹不同等引起的液晶顯示盒的光學(xué)特性和曲率下降，以及制造高質(zhì)量、耐久性的液晶顯示器。
粘合劑層還可包含添加物，如，自然樹脂或合成樹脂、粘合劑樹脂、玻璃纖維、玻璃微珠、金屬粉末、由其他無機(jī)粉末等組成的填料、顏料、著色劑或抗氧化劑。另外，粘合劑層可含有細(xì)粉顆粒，顯示出光學(xué)擴(kuò)散性能。
使用適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诠鈱W(xué)膜的一邊或兩邊貼附粘合劑層。如，制備重量比為約10至40％的壓敏粘合劑溶液，其中溶解或分散了原料聚合物或其成分，如甲苯、乙酸乙酯或這兩種溶劑的混合溶劑。一種方法中，使用適當(dāng)?shù)娘@影方法，如延續(xù)流動(dòng)法或涂覆法，將溶液直接用于偏振板或光學(xué)膜的頂部；另一種方法中，如上所述，粘合劑層在分離器中一次成形，然后轉(zhuǎn)移至偏振板或光學(xué)膜上。
粘合劑層也可制備于偏振板或光學(xué)膜的一側(cè)或兩側(cè)，其中有不同成分或不同種類等的壓敏粘合劑層疊在一起。另外，當(dāng)粘合劑層制備于兩側(cè)時(shí)，也可在偏振板或光學(xué)膜的前側(cè)或背部使用不同成分、不同種類或厚度等的粘合劑層。粘合劑層的厚度取決于使用的目的或粘合強(qiáng)度等，通常為1至500μm，最好為5至200μm，更好為10至100μm。
臨時(shí)的分離器附著于粘合劑層暴露的一側(cè)，防止污染等，直到使用的時(shí)候?yàn)橹埂Ｒ虼?，可防止在通常操作中外物接觸到粘合劑層。分離器不用考慮上述厚度的情況，需要時(shí)可使用常規(guī)的薄片材料，涂敷有脫模劑，如硅樹脂類、長(zhǎng)鏈烷基類、或氟類脫模劑，和硫化鉬。合適的薄片材料可用塑料膜、橡膠薄片、紙、布、無紡布、網(wǎng)、泡沫薄片、金屬箔或疊層薄片。
此外，在本發(fā)明中，上述各層中都可具有吸收紫外線的性能，如偏振板中的偏振器、透明保護(hù)膜和光學(xué)膜等，粘合劑層可在其中添加UV吸收劑，如水楊酸酯類化合物、苯酚(benzophenol)類化合物、苯并三唑類化合物、氰基丙烯酸酯類化合物或鎳配鹽(nickel complex salt)類化合物。
本發(fā)明的光學(xué)膜可很好地用于制造各種設(shè)備，如液晶顯示器等。可根據(jù)常規(guī)方法裝配液晶顯示器。也就是說，通常由適當(dāng)?shù)匮b配液晶盒、光學(xué)膜，需要時(shí)還有照明系統(tǒng)等幾部分，以及引入驅(qū)動(dòng)勵(lì)電路，來制造液晶顯示器。在本發(fā)明中，除了使用本發(fā)明中的光學(xué)膜之外，沒有限制使用任何其他常規(guī)的方法。也可使用任意類型的液晶盒，如TN類、STN類或π類。
可制造適當(dāng)?shù)囊壕э@示器，如在液晶盒一側(cè)或兩側(cè)有上述光學(xué)膜的液晶顯示器，或者背光或反射板用作照明系統(tǒng)的液晶顯示器。此時(shí)，本發(fā)明的光學(xué)膜置于液晶盒的一側(cè)或兩側(cè)。當(dāng)在兩側(cè)安置光學(xué)膜時(shí)，它們可以是同類型的，也可以是不同類型的。此外，在裝配液晶顯示器時(shí)，可在一層、兩層或多層中的適當(dāng)位置安置適當(dāng)?shù)牟糠?，如擴(kuò)散板、防閃光層、防反射膜、保護(hù)板、棱鏡陣列、透鏡陣列薄片、光學(xué)擴(kuò)散板或背光。
接下來介紹有機(jī)電致發(fā)光設(shè)備(有機(jī)EL顯示器)。通常，在有機(jī)EL顯示器中，透明電極、有機(jī)發(fā)光層和金屬電極按順序?qū)盈B在透明基底上，形成光源(有機(jī)電致發(fā)光光源)。在此，有機(jī)發(fā)光層是各種有機(jī)薄膜材料的疊層，各種組合的許多成分都是已知的，如包括三苯胺衍生物等的空穴注入層的疊層材料，包括例如蒽之類的熒光有機(jī)固體的發(fā)光層；由這樣的發(fā)光層和二萘嵌苯衍生物等組成的電子注入層的疊層材料；這些空穴注入層、發(fā)光層、電子注入層等的疊層材料。
有機(jī)EL顯示器的發(fā)光原理是，在透明電極和金屬電極之間外施電壓，將正的空穴和電子注入到有機(jī)發(fā)光層中，這些正空穴和電子的復(fù)合產(chǎn)生的能量激勵(lì)熒光物質(zhì)，隨后被激勵(lì)的熒光物質(zhì)返回到基態(tài)時(shí)發(fā)射光線。中間過程中產(chǎn)生的復(fù)合的機(jī)理與普通二極管的機(jī)理一樣，我們希望，電流與施加電壓整流特性產(chǎn)生的發(fā)光強(qiáng)度間是很強(qiáng)的非線性關(guān)系。
在有機(jī)EL顯示器中，為了在有機(jī)發(fā)光層中得到發(fā)光效果，至少一個(gè)電極必須是透明的。透明電極通常由透明電導(dǎo)體形成，如將氧化銦錫(ITO)用作陽極。另一方面，為了使電子注入更容易并增加發(fā)光效率，應(yīng)當(dāng)選用功函數(shù)小的物質(zhì)作陰極，用Mg-Ag、或Al-Li作金屬電極。
在這種結(jié)構(gòu)的有機(jī)EL顯示器中，有機(jī)發(fā)光層由厚度約10nm的薄膜形成。因此，象透過透明電極一樣，光幾乎全部透過了有機(jī)發(fā)光層。所以，當(dāng)光沒有發(fā)射時(shí)，光線從透明物質(zhì)的表面作為入射光進(jìn)入，透過了透明電極和有機(jī)發(fā)光層，然后由金屬電極反射，又來到了透明物質(zhì)的前表面，如果從外部來看，有機(jī)EL顯示器的顯示側(cè)看起來象鏡子一樣。
在含有有機(jī)電致發(fā)光光源的有機(jī)EL顯示器中，在有機(jī)發(fā)光層的表面裝備透明電極，通過施加電壓發(fā)光，同時(shí)在有機(jī)發(fā)光層的背面裝備金屬電極，在透明電極的表面制備偏振板時(shí)，將延時(shí)板安裝在透明電極和偏振板之間。
延時(shí)板和偏振板能夠使從外部作為入射光進(jìn)入并由金屬電極反射的光線偏振，結(jié)果由于偏振作用，使金屬電極的鏡面從外部不可見。如果延時(shí)板用四分之一波長(zhǎng)板構(gòu)成，并且偏振板的兩個(gè)偏振方向與延時(shí)板間的角度調(diào)為π/4，就可完全覆蓋金屬電極的鏡面。
這就意味著，由于偏振板的作用，作為入射光進(jìn)入到有機(jī)EL顯示器的外部光線中只有線偏振光的成分可透過。延時(shí)板通常將該線偏振光變?yōu)闄E圓偏振光，特別是延時(shí)板為四分之一波長(zhǎng)板時(shí)，此外，當(dāng)偏振板的兩個(gè)偏振方向與延時(shí)板之間的角度為π/4時(shí)，得到圓偏振光。
該圓偏振光通過透明物質(zhì)、透明電極和有機(jī)薄膜傳輸，由金屬電極反射，然后再次穿過有機(jī)薄膜、透明電極和透明物質(zhì)，經(jīng)延時(shí)板再變?yōu)榫€偏振光。由于該線偏振光與偏振板的偏振方向成直角，所以不能通過偏振板。結(jié)果就完全覆蓋了金屬電極的鏡面。
下面將通過實(shí)例和比較實(shí)例詳細(xì)描述本發(fā)明。在下面的描述中，“％”表示“按重量計(jì)算的％”。
實(shí)例1將待干燥的厚度為80μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度為2400，皂化度為99.9％)浸入到30℃的碘化鉀濃度為0.3％和碘濃度為0.05％的碘水溶液中60秒。然后，將所獲得的膜拉伸到5.5倍，同時(shí)浸入到50℃、硼酸濃度為4％的碘酸水溶液中60秒。其后，浸入到30℃、濃度為4％的硫酸鋅七水合物(zinc sulfate heptahydrate)的水溶液中5秒。在下一步驟，將所得到的膜浸入到30℃、濃度為4％的碘化鉀水溶液中5秒。在50℃干燥該膜4分鐘，得到偏振器。使用聚乙烯醇基粘合劑(poly vinylalcoholbased adhesive)，將厚度為80μm的皂化過的三乙酰纖維素膜粘著到所獲得的偏振器的兩側(cè)面，然后在60℃干燥4分鐘，得到偏振板。
實(shí)例2將待干燥的厚度為80μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度為2400，皂化度為99.9％)浸入到30℃、碘化鉀濃度為0.3％和碘濃度為0.05％的碘水溶液中60秒。然后，在碘水溶液中將膜拉伸到5.5倍，接著浸入到50℃、硼酸濃度為4％的碘酸水溶液中60秒。其后，所獲得的膜浸入到30℃、濃度為4％的硫酸鋅七水合物(zinc sulfate heptahydrate)的水溶液中5秒，再浸入到30℃、濃度為4％的碘化鉀水溶液中5秒。然后，在50℃干燥該膜4分鐘，得到偏振器。使用聚乙烯醇基粘合劑，將厚度為80μm的皂化過的三乙酰纖維素膜粘著到所獲得的偏振器的兩側(cè)面，然后在60℃干燥4分鐘，得到偏振板。
比較實(shí)例1將厚度為80μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度為2400，皂化度為99.9％)浸入到30℃、碘化鉀濃度為0.3％和碘濃度為0.05％的碘水溶液中60秒。然后，將所獲得的膜拉伸到5.5倍，同時(shí)浸入到50℃、硼酸濃度為4％、碘化鉀濃度為4％和硫酸鋅七水合物(zinc sulfate heptahydrate)濃度為4％的水溶液中60秒。在50℃干燥該膜4分鐘，得到偏振器。使用聚乙烯醇基粘合劑(poly vinylalcohol based adhesive)，將厚度為80μm的皂化過的三乙酰纖維素膜粘著到所獲得的偏振器的兩側(cè)面，然后在60℃干燥4分鐘，得到偏振板。
比較實(shí)例2將厚度為80μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度為2400，皂化度為99.9％)浸入到30℃、碘化鉀濃度為0.3％和碘濃度為0.05％的碘水溶液中60秒。然后，將所獲得的膜拉伸到5.5倍，同時(shí)浸入到50℃、硼酸濃度為4％的碘酸水溶液中60秒，其后，浸入到30℃、濃度為4％的碘化鉀的水溶液中5秒。然后，在50℃干燥該膜4分鐘，得到偏振器。使用聚乙烯醇基粘合劑，將厚度為80μm的皂化過的三乙酰纖維素膜粘著到所獲得的偏振器的兩側(cè)面，然后在60℃干燥4分鐘，得到偏振板。(評(píng)價(jià))下面通過視觀測(cè)外觀缺陷的存在來評(píng)估在實(shí)例和比較實(shí)例中得到的偏振器和偏振板。結(jié)果示于表1。
此外，能夠確定當(dāng)偏振板置于80℃環(huán)境下240小時(shí)時(shí)正交色調(diào)的變化Δab。由方程Δab={(a240-a0)2+(a240-b0)2}]]>(其中，初始階段的正交色度定義為色度(a0，b0)，在置于80℃環(huán)境下240小時(shí)時(shí)正交色度定義為色度(a240，b240)，值a和值b是享特色度系統(tǒng)中的值。表一示出了結(jié)果。
表1

在實(shí)例1、實(shí)例2和比較實(shí)例1中，包含鋅，因此在加熱之后的正交色度的變化Δab為2或更少，證明與不包含鋅的比較實(shí)例2相比，實(shí)現(xiàn)了較小的色度變化。然而，在比較實(shí)例1中，由于在進(jìn)行硼酸處理的同時(shí)進(jìn)行浸鋅處理，發(fā)現(xiàn)有沉淀的硼酸和硫酸鋅的晶體，從而有外觀缺陷。在實(shí)例1中，在浸鋅處理之后進(jìn)行碘離子浸漬處理，從而沒有發(fā)現(xiàn)缺陷。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)偏振器的方法，包括如下步驟對(duì)未拉伸的聚乙烯醇膜用碘進(jìn)行染色處理；進(jìn)行單軸拉伸處理和硼酸處理；然后，進(jìn)行浸鋅處理；接著，進(jìn)行浸碘離子處理。
2.一種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的偏振器的方法，其中同時(shí)進(jìn)行單軸拉伸處理和硼酸處理。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法獲得的偏振器。
4.一種偏振板，在權(quán)利要求3所述的偏振器至少一側(cè)上有透明保護(hù)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏振板，包括至少延時(shí)板、視角補(bǔ)償膜、反射板、透射反射板和亮度增強(qiáng)膜之一。
6.一種視覺顯示器，使用了如權(quán)利要求4或5所述的偏振板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)具有良好耐用性的偏振器的方法，用碘對(duì)偏振器進(jìn)行染色處理，和進(jìn)行硼酸處理，而且在不會(huì)由硼酸或鋅的沉積物產(chǎn)生缺陷的情況下使偏振器包含鋅。其生產(chǎn)方法包括步驟對(duì)未拉伸的聚乙烯醇膜用碘進(jìn)行染色處理；進(jìn)行單軸拉伸處理和硼酸處理；然后，進(jìn)行浸鋅處理；接著，進(jìn)行浸碘離子處理。
文檔編號(hào)G02B5/30GK1445564SQ0312162
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2003年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月18日
發(fā)明者楠本誠(chéng)一, 三原尚史, 杉野洋一郎, 濟(jì)木雄二, 近藤千里, 正田位守 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社