專(zhuān)利名稱：一種本征偏振器及制造該本征偏振器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于分子被取向的聚乙烯醇膜的、合成的二向色性平面型偏振器，更具體地說(shuō)，涉及制造高效率的本征偏振片或偏振膜的方法。
背景技術(shù)：
通常，光波在圍繞光束軸線的大量平面內(nèi)振動(dòng)。如果光波僅在一個(gè)平面內(nèi)振動(dòng)，則這種光被稱為平面偏振光。若干有用的光學(xué)系統(tǒng)可以采用偏振光來(lái)實(shí)施。例如，在制造諸如液晶顯示屏之類(lèi)的光電設(shè)備中，正交偏振器與可尋址的液晶中間層結(jié)合使用，以提供成像的基礎(chǔ)。在攝影領(lǐng)域中，已經(jīng)使用偏振濾光器來(lái)減少眩光和鏡面反射的亮度。偏振濾光器、圓偏振器和其它的光學(xué)部件也已經(jīng)用來(lái)減少顯示器屏幕的眩光。
一般來(lái)說(shuō)，線性光偏振膜選擇性地讓沿給定電磁輻射矢量振動(dòng)的輻射通過(guò)并且吸收沿第二給定的電磁輻射矢量振動(dòng)的電磁輻射，這種性質(zhì)歸因于透射性膜介質(zhì)的各向異性。二向色性偏振器是在吸收入射光方面具有矢量各向異性的吸收式線性偏振器。這里所用的術(shù)語(yǔ)“二向色性”是指根據(jù)入射光束的偏振方向的不同，對(duì)入射光束的各分量的吸收和透射不同的性質(zhì)。一般，二向色性偏振器透射沿一個(gè)電磁矢量偏振的輻射能，并且吸收沿垂直的電磁矢量偏振的輻射能。進(jìn)入二向色性偏振器的入射光光束會(huì)遇到兩種不同的吸收系數(shù)，一個(gè)系數(shù)低，一個(gè)系數(shù)高，所以出射光基本上沿低吸收(高透射)的方向振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本征偏振器是其基礎(chǔ)材料已被轉(zhuǎn)化成二向色性材料的偏振器，所以在無(wú)需將二向色性材料(例如碘或染料)吸附到基礎(chǔ)材料的情況下就可以起到偏振作用。因此，本征偏振器具有較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，可以更便宜、更薄，并且無(wú)需碘偏振器或染料偏振器所需的附加覆蓋層。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及用具有原始長(zhǎng)度并包含羥基化線性聚合物的聚合物膜制造偏振器的方法。該方法包括拉伸所述聚合物膜的第一拉伸步驟；在所述第一拉伸步驟之后，將所述羥基化線性聚合物轉(zhuǎn)化成在所述聚合物膜中排列的二向色性的、共聚物的聚亞乙烯基嵌段。在將所述羥基化線性聚合物轉(zhuǎn)化的同時(shí)在第二拉伸步驟中拉伸所述聚合物膜。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及本征偏振器，該本征偏振器包含含有亞乙烯基聚合物嵌段的PVA型基體片。該片限定了通過(guò)偏振軸和與所述通過(guò)偏振軸垂直的阻擋偏振軸。其電矢量與所述通過(guò)偏振軸平行的光基本上透射通過(guò)所述片，其電矢量與所述阻擋偏振軸平行的光基本上在所述片中被吸收。所述片所表現(xiàn)出的比率R的值小于2，其中R是對(duì)550nm的與所述阻擋偏振軸平行偏振的光的本征吸收率與對(duì)400nm的與所述阻擋偏振軸平行偏振的光的本征吸收率之比。所述片還表現(xiàn)出超過(guò)99％的偏振效率。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及包含含有亞乙烯基聚合物嵌段的PVA型基體片的本征偏振器。該片限定了通過(guò)偏振軸和與所述通過(guò)偏振軸垂直的阻擋偏振軸。其電矢量與所述通過(guò)偏振軸平行的光基本上透射通過(guò)所述片，其電矢量與所述阻擋偏振軸平行的光基本上被所述亞乙烯基聚合物嵌段吸收。所述片的本征吸收光譜是這樣的當(dāng)與相同的片正交并用冷陰極熒光管(CCFT)光源照射時(shí)，所述片透射其a*坐標(biāo)的大小小于2且b*坐標(biāo)的大小也小于2的光。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及包含含有亞乙烯基聚合物嵌段的PVA型基體片的本征偏振器。該片限定了通過(guò)偏振軸和與所述通過(guò)偏振軸垂直的阻擋偏振軸。其電矢量與所述通過(guò)偏振軸平行的光基本上透射通過(guò)所述片，其電矢量與所述阻擋偏振軸平行的光基本上被所述亞乙烯基聚合物嵌段吸收。所述片所表現(xiàn)出的二向色比大于100。
本發(fā)明的以上概述并不意味著描述了本發(fā)明的每一個(gè)示例性的實(shí)施方案或每一種實(shí)施方式。隨后的附圖和詳細(xì)說(shuō)明更具體地舉例說(shuō)明了這些實(shí)施方案。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方案的詳細(xì)的描述，可以讓人們更加全面地理解本發(fā)明，其中

圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的原理制造偏振器的方法；圖2示出在例2和例3中討論的樣品5-8的吸收光譜的曲線圖；圖3示出冷陰極熒光管(CCFT)的標(biāo)準(zhǔn)光譜的曲線圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的原理制造的樣品偏振器的透射率與在該偏振器中的橫向位置的函數(shù)關(guān)系的曲線圖。
圖5示出對(duì)于在不同條件下轉(zhuǎn)化的偏振器，光在這些偏振器中的吸收率與波長(zhǎng)的函數(shù)關(guān)系的曲線圖；圖6示出對(duì)于在不同條件下轉(zhuǎn)化的不同偏振器，光通過(guò)單層偏振器的透射率與波長(zhǎng)的函數(shù)關(guān)系的曲線圖；圖7示出對(duì)于在不同條件下轉(zhuǎn)化的不同偏振器，光通過(guò)一對(duì)正交偏振器的透射率的曲線圖；圖8示由CCFT光源發(fā)射的光通過(guò)圖7的正交偏振器的透射率的曲線圖，該CCFT光源具有如圖3所示的發(fā)射光譜，并且對(duì)該發(fā)射光譜針對(duì)人眼響應(yīng)進(jìn)行了適光校正；圖9示出偏振器的吸收峰值和b*色坐標(biāo)的值與轉(zhuǎn)化溫度的函數(shù)關(guān)系的曲線圖；圖10示出四個(gè)不同類(lèi)型的單個(gè)偏振片的吸收率的曲線圖；圖11示出四種不同類(lèi)型的一對(duì)正交偏振片的吸收率的曲線圖；以及圖12示出由CCFT光源發(fā)射的光通過(guò)四種不同類(lèi)型的偏振器的正交透射率的曲線圖，該CCFT光源具有如圖3所示的發(fā)射光譜，并且對(duì)該發(fā)射光譜針對(duì)人眼響應(yīng)進(jìn)行了適光校正。
雖然對(duì)本發(fā)明容易進(jìn)行各種修改和形式替換，但是其細(xì)節(jié)通過(guò)附圖中的例子已被示出并會(huì)被詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于所述的這些具體實(shí)施方案。相反，本發(fā)明覆蓋了落入在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的所有的修改、等同形式以及變換形式。
發(fā)明詳述本發(fā)明適用于本征偏振器，更具體地說(shuō)，適用于制造具有改善的光學(xué)性質(zhì)的本征偏振器的方法。
例如，本征偏振器的例子包括聚亞乙烯基偏振器，例如K型偏振器。本征偏振器的基本的二向色性來(lái)自于其基體的吸光特性，而不是來(lái)自染料添加劑、顏料或懸浮晶體材料的吸光特性，但是諸如染料之類(lèi)的添加劑可以用來(lái)補(bǔ)充本征二向色性。通常，本征偏振器包含取向的聚(乙烯醇)型(PVA型)材料的片材或膜，該片材或膜含有由PVA脫水產(chǎn)物(即聚亞乙烯)在PVA基體中形成的取向的懸浮體。這種本征偏振器通常通過(guò)下面的方法制成，單向拉伸聚合物膜以排列PVA基體，在脫水催化劑比如鹽酸的存在下加熱PVA型聚合物膜，從而制備共軛的聚亞乙烯基嵌段。由聚乙烯醇形成共軛的聚亞乙烯基嵌段通常稱為“轉(zhuǎn)化”。該取向的并被脫水的膜可以稱為“生料K”。通過(guò)對(duì)PVA基體進(jìn)行單向取向，共軛的聚亞乙烯基嵌段的躍遷矩也進(jìn)行取向，該材料從而變成顯著的二向色性。共軛的聚亞乙烯基嵌段可以稱為二向色性生色團(tuán)。如在美國(guó)專(zhuān)利No.5,666,223中所述，在轉(zhuǎn)化聚合物膜之后可以進(jìn)行硼酸化處理，其中該專(zhuān)利的相關(guān)部分以引用方式并入本文中。
本發(fā)明涉及改良的本征偏振器及其制造方法，其中所述本征偏振器的偏振特性得到了改善。該方法的一個(gè)實(shí)施方案涉及在第一拉伸步驟中拉伸PVA膜，然后在第二拉伸步驟中拉伸膜的同時(shí)轉(zhuǎn)化膜。第一拉伸步驟可以在該膜暴露于脫水催化劑之前、期間或之后進(jìn)行。
所得到的偏振器包含PVA/聚亞乙烯基嵌段共聚物材料的分子取向膜復(fù)合物，該聚亞乙烯基嵌段共聚物材料具有通過(guò)聚乙烯醇膜的分子脫水而形成的聚亞乙烯基嵌段。聚乙烯醇/聚亞乙烯基嵌段共聚物材料的分子取向膜包含均勻分布的聚乙烯醇/聚亞乙烯基嵌段共聚物材料的光偏振性分子，其中該共聚物的聚亞乙烯基嵌段中的共軛的重復(fù)的亞乙烯基單元的數(shù)目(n)不同。n的數(shù)值范圍為2至大約25。光偏振性分子的取向度在整個(gè)范圍內(nèi)隨著n值增大而增大。這些分子的取向度結(jié)合每個(gè)聚亞乙烯基嵌段的濃度分布足以使聚合物片具有至少75的適光二向色比(D)。
忽略表面反射，適光二向色比D定義為D＝Az/Ay(1)其中，Az和Ay由以下方式確定。在雙光束分光光度計(jì)中用白光的樣品光束照射樣品偏振器。使用高效格蘭型偏振器對(duì)樣品光束進(jìn)行預(yù)偏振。將透過(guò)該樣品偏振器的某一波長(zhǎng)的光量與參考光束中相同波長(zhǎng)的光量相比，然后從樣品的透射光量與參考光束的透射光量的比值計(jì)算樣品偏振器的隨波長(zhǎng)變化的絕對(duì)吸收率。在380nm-780nm的范圍內(nèi)計(jì)算吸收率。對(duì)于與樣品偏振器的透射軸平行偏振的光和與樣品偏振器的透射軸垂直偏振的光，均得到吸收光譜。然后，將平行吸收光譜和垂直吸收光譜相對(duì)于具體光源的光譜和人眼的響應(yīng)進(jìn)行光譜校正(適光校正)。在已校正的平行吸收光譜以下的積分面積對(duì)應(yīng)于單次通過(guò)樣品偏振器被吸收的已做了光譜校正的平行偏振態(tài)的光量，即Ay。在已校正的垂直吸收光譜以下的積分面積對(duì)應(yīng)于單次通過(guò)樣品偏振器被吸收的已做了光譜校正的垂直偏振態(tài)的光量，即Az。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1描述生產(chǎn)本發(fā)明的改良的本征偏振器的一種方法，該圖大體上示出了在K型偏振器的制造過(guò)程中的不同步驟。將PVA型膜100暴露于脫水催化劑102(例如酸的水溶液)，并對(duì)該膜進(jìn)行第一拉伸。第一拉伸可以在膜暴露于脫水催化劑之前、期間和之后進(jìn)行。然后，對(duì)膜104進(jìn)行轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生二向色性生色團(tuán)，并且在轉(zhuǎn)化的同時(shí)進(jìn)行第二拉伸步驟106。轉(zhuǎn)化之后，該膜可以例如在硼酸化處理浴液中進(jìn)行硼酸化處理108，然后干燥，并且在第三拉伸步驟中進(jìn)行拉伸。
可任選的是，可以將支持層110添加到該膜上，并且/或者在制造過(guò)程的不同階段將該支持層從本征偏振器上剝掉。在所示的實(shí)施方案中，可任選的是，支持層110在硼酸化處理步驟108之前或之后添加。
本征偏振器的起始材料K型偏振器采用從分子取向的聚乙烯醇得到的聚合物膜。乙烯醇聚合物包括任何線性1，3-多羥基化的聚合物或共聚物或其衍生物，其可脫水成線性、共軛的亞乙烯基聚合物。有用的乙烯醇聚合物包括含有下式所示單元的聚合物和共聚物 其中R是H、C1-C8烷基或芳基基團(tuán)；而R’是H或可水解官能團(tuán)，例如C1-C8酰基基團(tuán)。優(yōu)選R和R’是H。除了聚(乙烯醇)聚合物和共聚物之外，特別優(yōu)選的是聚乙烯基縮醛和縮酮及酯作為可形成分子取向的片或膜的原料。這些物質(zhì)被稱為PVA型材料。在下文的討論中，當(dāng)聚乙烯醇被述及時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解為該聚乙烯醇的含義也涵蓋了聚乙烯縮醛、聚乙烯縮酮和聚乙烯酯，當(dāng)提及乙烯醇時(shí)，也應(yīng)當(dāng)理解為該乙烯醇的含義涵蓋了乙烯基縮醛、乙烯基縮酮以及乙烯基酯。
可與乙烯醇單體聚合產(chǎn)生乙烯醇共聚物的有用的共聚單體可包括任何可以通過(guò)自由基聚合的單體，包括烯烴(例如乙烯、丙烯和丁烯)、丙烯酸酯、乙炔類(lèi)和甲基丙烯酸酯例如(甲基)丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯和苯乙烯。本發(fā)明中特別優(yōu)選使用的是乙烯和乙烯醇的共聚物。通常，共聚單體的量少于30摩爾％并且優(yōu)選少于10摩爾％。較高的用量可能妨礙共軛亞乙烯基嵌段(聚(乙炔)嵌段)的形成并對(duì)偏振器的性能產(chǎn)生有害影響。
優(yōu)選的乙烯醇聚合物是聚乙烯醇的均聚物和共聚物。最優(yōu)選聚乙烯醇均聚物。市售聚乙烯醇(例如得自位于美國(guó)得克薩斯州Dallas市的Celanese Chemicals公司的那些商品名為CELVOL的產(chǎn)品)是根據(jù)粘度和水解百分?jǐn)?shù)分類(lèi)的。為便于涂敷，優(yōu)選低粘度的聚乙烯醇，而且其還具有足夠高的分子量從而能提供足夠的耐濕性和良好的機(jī)械性能。
可熔融加工的聚乙烯醇也可用于本發(fā)明。
對(duì)可熔融加工的乙烯醇聚合物進(jìn)行增塑以增強(qiáng)其熱穩(wěn)定性并使其能被擠出或被熔融加工。增塑劑可以從外部加入或?qū)⑵浣Y(jié)合在乙烯醇聚合物鏈上(即將增塑劑聚合或接枝到乙烯醇聚合物骨架上)。
可以外增塑的乙烯醇聚合物包括市售產(chǎn)品，例如位于美國(guó)北卡羅來(lái)納州Charlotte市的Clarian公司出品的“Mowiol”26-88和“Mowiol”23-88乙烯醇聚合物樹(shù)脂。這些“Mowiol”乙烯醇聚合物樹(shù)脂的水解度為88％。“Mowiol”26-88乙烯醇聚合物樹(shù)脂的聚合度為2100并且分子量約為103,000。
可用于乙烯醇聚合物外增塑的增塑劑是高沸點(diǎn)、水溶性、含羥基的有機(jī)化合物。這類(lèi)化合物的例子包括甘油、聚乙二醇(例如三乙二醇和二乙二醇)、三羥甲基丙烷及其組合。水也可用作增塑劑。加入的增塑劑的量隨著乙烯醇聚合物的分子量而改變。通常，增塑劑的加入量在約5％到約30％之間，且優(yōu)選在約7％到約25％之間。較低分子量的乙烯醇聚合物通常比較高分子量的乙烯醇聚合物需要較少的增塑劑。用于與外增塑的乙烯醇聚合物復(fù)合的其它添加劑包括加工助劑(即Hoechst A.G.公司的Mowilith DS樹(shù)脂)和防結(jié)塊劑(即硬脂酸、疏水性二氧化硅)、著色劑等等。
外增塑的乙烯醇聚合物通過(guò)以下步驟復(fù)合在連續(xù)攪拌下，緩慢添加有機(jī)增塑劑(通常也加水)到乙烯醇聚合物粉末或小粒中，將該批物料的溫度從約82℃(180)升到約121℃(250)，直到增塑劑摻合到乙烯醇聚合物中。乙烯醇聚合物樹(shù)脂的分子量越低，結(jié)合增塑劑所需的該批物料的最高溫度越低。將該批物料在此溫度下保持約5到6分鐘。然后使該批物料冷卻到約在71℃(160)到93℃(200)之間，此時(shí)可以加入防結(jié)塊劑。使該批物料繼續(xù)冷卻到約66℃(150)，此時(shí)可以將乙烯醇聚合物顆粒從混合機(jī)中取出并進(jìn)行擠出加工。
當(dāng)制備內(nèi)增塑的乙烯醇聚合物時(shí)，除非需要加入著色劑等，用來(lái)外增塑乙烯醇聚合物的復(fù)合步驟都可以省去。有用的內(nèi)增塑的乙烯醇聚合物市面上有售。這類(lèi)產(chǎn)品包括“Vinex”2034和“Vinex”2025(兩種都是Celanese Chemicals公司的產(chǎn)品)和Vinylon VF-XS(日本Kuraray公司的產(chǎn)品)。
Celanese公司的Vinex商標(biāo)代表具有熱塑性、水溶性的聚乙烯醇樹(shù)脂的獨(dú)特的系列產(chǎn)品。具體來(lái)說(shuō)，“Vinex”2000系列代表內(nèi)增塑的可溶于冷水和熱水的聚乙烯醇共聚物樹(shù)脂，其包括“Vinex”2034和“Vinex”2025。在美國(guó)專(zhuān)利第4,948,857號(hào)中敘述了這種內(nèi)增塑的乙烯醇共聚物。這種共聚物具有以下通式 其中，R是氫或甲基；R’是C6-C18?；?；y是0至30摩爾％；z是0.5摩爾％至8摩爾％；x是70摩爾％至99.5摩爾％。
這些共聚物在保持聚(乙烯醇)的強(qiáng)度性能的同時(shí)還表現(xiàn)出較高的柔性。上述結(jié)構(gòu)式所示的丙烯酸酯的單體使共聚物具有內(nèi)增塑效果。該共聚物的聚合度范圍可在約100到約4000之間，優(yōu)選在約2000到4000之間。聚合度定義為整個(gè)聚合物的分子量與結(jié)構(gòu)式2所示單元的分子量的比值。在美國(guó)專(zhuān)利第4,772,663號(hào)中敘述了其它內(nèi)增塑的聚(乙烯醇)共聚物樹(shù)脂和這些樹(shù)脂的制備。“Vinex”2034樹(shù)脂的熔體指數(shù)一般為約8.0g/10分鐘，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約30℃(86)?！癡inex”2025樹(shù)脂的熔體指數(shù)一般為約24g/10分鐘，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約29℃(84)。
市售的聚乙烯醇及其共聚物具有不同的水解度，例如從約50％到99.5+％。優(yōu)選的聚乙烯醇具有從約80％到99.5％的水解度。通常，較高的水解度對(duì)應(yīng)較好的偏振器性能。此外，水解度較高的聚乙烯醇具有較好的耐濕性。分子量較高的聚乙烯醇也具有較好的耐濕性，但其粘度增加。在本發(fā)明的情況中，希望找到這些性能的平衡點(diǎn)，其中聚乙烯醇具有足夠的耐濕性，在涂敷或澆鑄過(guò)程中可以容易地處理，并且能夠容易地取向。大多數(shù)商品級(jí)聚(乙烯醇)含有幾個(gè)百分點(diǎn)的殘余水分和未水解的聚(乙酸乙烯酯)。
分散液/溶液的涂敷可采用各種已知的方法完成，包括(例如)用如底板涂敷、擠壓涂敷、輥式涂敷、幕式涂敷、刮刀涂敷、模式涂敷等技術(shù)或用任何其它能夠提供均勻涂層的涂敷方法來(lái)涂敷基底?；卓梢酝可系灼峄蛴秒姇灧烹娞幚硪詭椭垡蚁┐寄す潭ㄔ诨咨稀＿m當(dāng)?shù)哪苤瞥扇芤旱牡灼崾撬苄怨簿鄱圊?，其通常用作聚?duì)苯二甲酸乙二醇酯膜的底漆(如美國(guó)專(zhuān)利第4,659,523號(hào)中所描述的那些)。在涂敷之后，聚乙烯醇膜一般在約100℃到150℃之間的溫度下干燥。干燥涂層的厚度可以根據(jù)所希望的光學(xué)特性而不同，但通常在約25μm到125μm(1-5密耳)之間。
或者，可以熔融加工乙烯醇聚合物層。與用溶液涂敷一樣，可將含有乙烯醇的熔體澆鑄到基底(如載體料片或支持層)上。也可以對(duì)乙烯醇聚合物膜進(jìn)行熔體噴射。也可以使用本領(lǐng)域已知的多種設(shè)備和多種熔融加工技術(shù)(通常為擠出技術(shù))使乙烯醇聚合物熔體與基底共同擠出。例如，根據(jù)擠出材料的類(lèi)型，可使用單料道或多料道模具、滿月供料塊(full moon feedblock)或其它類(lèi)型的熔融加工設(shè)備。
拉伸步驟本發(fā)明的改良的本征偏振片或偏振膜的制造通常從羥基化線性PVA型聚合物的聚合物膜開(kāi)始，該聚合物膜具有原始長(zhǎng)度并且其厚度范圍為0.001英寸(25μm)到0.004英寸(100μm)。適當(dāng)?shù)睦煸O(shè)備或其它類(lèi)似裝置或系統(tǒng)可用于先將聚合物膜拉伸到聚合物膜原始長(zhǎng)度的約3.5倍到約7.0倍或更大的倍數(shù)。第一拉伸步驟通常在高于聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下進(jìn)行。
可在氣態(tài)介質(zhì)(例如空氣)中或液態(tài)介質(zhì)(例如去離子水或液態(tài)脫水催化劑)中拉伸膜。當(dāng)在氣態(tài)介質(zhì)中進(jìn)行拉伸時(shí)，可以將膜加熱到例如高于300的溫度。當(dāng)在浸入液態(tài)介質(zhì)之前拉伸膜時(shí)，該拉伸步驟可以稱為“干拉伸”。
當(dāng)在含水介質(zhì)中拉伸時(shí)，可在該過(guò)程中加入其它添加劑作為助劑，如加入有機(jī)或無(wú)機(jī)鹽、硼酸和/或硼砂，例如表面活性劑(如可購(gòu)自位于美國(guó)康涅狄格州Danbury市的Union Carbide公司，產(chǎn)品名為T(mén)riton X100)。在含水介質(zhì)中拉伸也可以使不希望的成分(例如甘油)從聚合物膜中浸出。
當(dāng)在液態(tài)介質(zhì)中拉伸膜時(shí)，該拉伸步驟可以稱為“濕拉伸”。也可以在將膜從液態(tài)介質(zhì)中取出后拉伸該膜。該膜通常吸收一些液體和脫水催化劑(如果存在的話)，所以在從液態(tài)介質(zhì)中取出膜之后的拉伸步驟仍可以稱為“濕拉伸”。
使用發(fā)熱元件、快輥和慢輥可產(chǎn)生拉伸效果。例如，可以利用輥之間的旋轉(zhuǎn)速率差異在通過(guò)輥間的聚合物片的區(qū)域范圍內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的拉力。當(dāng)發(fā)熱元件加熱聚合物片時(shí)，拉伸更容易并且效果更滿意。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，可以通過(guò)控制加熱輥的溫度或通過(guò)控制施加的輻射能(例如來(lái)自紅外燈的輻射能)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的控制。溫度控制方法可以結(jié)合使用。
在單向取向時(shí)，可以在不抑制膜的橫向收縮的情況下拉伸膜，或者可以抑制膜在橫向方向上收縮。這種抑制會(huì)導(dǎo)致膜的輕微的雙向取向。例如，可以利用拉幅裝置使膜在順維方向(down-web direction)上拉伸，而使其橫向?qū)挾缺３植蛔儭?br> 可以在膜制造的整個(gè)過(guò)程的各個(gè)階段進(jìn)行拉伸。在轉(zhuǎn)化之前發(fā)生的拉伸在本文中稱為第一拉伸步驟，而且，拉伸可以在膜暴露于脫水催化劑之前進(jìn)行，在膜處于脫水催化劑中時(shí)進(jìn)行，并且/或者在將膜從脫水催化劑中取出之后進(jìn)行。與轉(zhuǎn)化同時(shí)進(jìn)行的拉伸稱為第二拉伸步驟，并且在轉(zhuǎn)化之后(例如硼酸化處理步驟期間或之后)進(jìn)行的拉伸稱為第三拉伸步驟。
支持層將聚合物膜澆鑄、層疊或固定在基底(如支持膜層、加熱輥或載體料片)上可能是有利的。當(dāng)支持層與聚合物膜粘合或固定在一起時(shí)，支持層可為制品提供機(jī)械強(qiáng)度和支撐，使該制品可以更容易地處理和進(jìn)一步加工。使用支持層的一些有用方法在美國(guó)專(zhuān)利第5,973,834號(hào)(Kadaba等人)、美國(guó)專(zhuān)利第5,666,223號(hào)(Bennett等人)和美國(guó)專(zhuān)利第4,895,769號(hào)(Land等人)中有所描述。
如果需要，可任選的支持層可以在與乙烯醇聚合物膜的取向方向基本上呈橫向的方向上取向。基本上呈橫向是指支持層可以在與乙烯醇聚合物膜層的取向方向成至少±45°的方向上取向。這樣取向的支持層比未取向的支持層在橫向方向上提供更大的強(qiáng)度。
在實(shí)施過(guò)程中，支持層可以在貼合到乙烯醇聚合物層之前或之后取向。在一種實(shí)施方式中，乙烯醇聚合物可以基本上單軸取向并與取向的支持層粘合，以使兩層的取向的方向是基本上呈橫向。
多種材料都可以用作載體料片或支持層。適當(dāng)?shù)牟牧习ㄒ阎木酆衔锲牧先缋w維素酯(例如硝化纖維素、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素)、聚酯、聚碳酸酯、乙烯基聚合物(如丙烯酸樹(shù)脂)以及其它能夠以片狀形式提供的支持材料。根據(jù)其具體應(yīng)用和要求，聚酯是特別有用的。優(yōu)選的聚酯是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，可采用商品名為Mylar和Estar的產(chǎn)品，但是其它聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯材料也可使用。具體而言，可用作支持層的一種膜是可得自位于美國(guó)明尼蘇達(dá)州St.Paul市的3M公司的VikuitiTM牌DBEF類(lèi)型的反射偏振膜。
支持材料的厚度會(huì)隨著具體用途而不同。通常，從制造的觀點(diǎn)考慮，厚度在約0.5密耳(0.013mm)到約20密耳(0.51mm)之間的支持材料易于使用。
根據(jù)本發(fā)明制造的光偏振片或偏振膜可以層疊到支持片或支持膜(例如玻璃片或其它有機(jī)塑性材料片)之間或之上，本發(fā)明的層疊或非層疊形式的光偏振器可用于已經(jīng)采用其它形式光偏振塑性材料的應(yīng)用中，例如太陽(yáng)鏡、防曬板、窗玻璃、可變光透射窗、眩光罩、房間隔板和顯示裝置(如液晶顯示板、發(fā)射顯示裝置、陰極射線管或廣告顯示裝置)。
多種粘合劑都可用于將偏振膜層疊到其它層或基底上，其包括聚乙烯醇粘合劑和聚氨酯粘合材料。由于偏振器一般會(huì)用于光學(xué)應(yīng)用中，對(duì)偏振器的光透射性能沒(méi)有太大影響的粘合材料通常均可被使用。另一方面，粘合劑可以包含著色劑以得到所需的色彩效果。粘合材料的厚度會(huì)隨著具體用途而不同。一般來(lái)說(shuō)，約0.20密耳(0.005mm)到約1.0密耳(0.025mm)的厚度是符合要求的。
將膜暴露于脫水催化劑可在乙烯醇聚合物與支持層粘合之前或之后，或者在沒(méi)有任何支持層的情況下，使PVA型膜經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化步驟。在該轉(zhuǎn)化步驟中，該聚合物膜中的一部分乙烯醇聚合物“轉(zhuǎn)化”成由聚(亞乙烯/乙烯醇)嵌段共聚物組成的偏振分子。轉(zhuǎn)化乙烯醇的一種方法是首先將乙烯醇膜暴露于脫水催化劑中，然后加熱已暴露于催化劑中的膜以發(fā)生脫水。
可以用不同的方法將膜暴露于脫水催化劑中。例如，將膜浸漬或浸入液態(tài)脫水催化劑中，并停留足夠的時(shí)間以使催化劑擴(kuò)散到該膜中。其它方法可能包括將膜暴露于包含脫水催化劑的發(fā)煙酸。浸漬聚合物膜能達(dá)到比使用發(fā)煙酸處理更高的處理速度，因?yàn)橐簯B(tài)物質(zhì)的擴(kuò)散在溶液中比在氣態(tài)中要快很多。另外，在將膜浸漬入催化劑中時(shí)可以使催化劑與聚合物膜的兩側(cè)都接觸。而當(dāng)將膜暴露于發(fā)煙酸中時(shí)，該膜通常只在一側(cè)與發(fā)煙酸接觸。因此，該浸漬的方法可使聚合物膜中的催化劑濃度更均勻，從而可以對(duì)所得到的生料K膜中脫水鏈長(zhǎng)度的橫截面分布產(chǎn)生影響，并能提供更均衡的鏈分布。
脫水催化劑可以是任何酸或其它試劑，只要它們?cè)诩訜峄蚱渌m當(dāng)處理?xiàng)l件下能夠催化從線性聚合物的羥基化部分除去氫和氧原子而留下共軛亞乙烯單元這一過(guò)程即可。常用的酸包括鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、磷酸和硫酸的甲醇溶液。根據(jù)所希望的對(duì)比度和膜厚度，所希望的脫水程度可以不同，但其范圍一般是0.1％到10％(優(yōu)選1％到5％)的可利用羥基基團(tuán)轉(zhuǎn)化為亞乙烯基基團(tuán)(即，-CH2-CHOH-→-CH＝CH-)。
例如，可以將聚合物膜浸入鹽酸水溶液中并保持約一秒鐘到數(shù)分鐘。再比如，可以將聚合物膜浸入去離子水中并保持約一秒鐘到約五分鐘，然后浸入鹽酸水溶液中并保持約一秒鐘到數(shù)分鐘。鹽酸水溶液的濃度優(yōu)選為約0.01當(dāng)量到4.0當(dāng)量。
脫水步驟也可以通過(guò)其它方法來(lái)進(jìn)行，例如，通過(guò)用酸涂料涂敷取向片，然后使它經(jīng)受加熱步驟以對(duì)聚合物片進(jìn)行脫水，或者用酸供體層涂敷取向片。在后一例子中，光酸產(chǎn)生劑(photoacid generator)或熱酸產(chǎn)生劑(thermal acid generator)溶解或分散在供體層中，當(dāng)用輻射能輻射時(shí)，剛剛形成的酸擴(kuò)散到相鄰的乙烯醇聚合物基體中以使乙烯醇聚合物部分脫水成共軛亞乙烯基嵌段(聚(乙炔))鏈段。根據(jù)所用的酸產(chǎn)生劑的類(lèi)型，輻射能可以是熱能或紫外光能。
在該過(guò)程中可以向該酸中加入處理試劑作為助劑，如加入有機(jī)或無(wú)機(jī)鹽、硼酸和/或硼砂，例如表面活性劑(如可購(gòu)自位于美國(guó)康涅狄格州Danbury市的Union Carbide公司，產(chǎn)品名為T(mén)riton X100)。
轉(zhuǎn)化在將膜暴露于脫水催化劑之后，可以對(duì)PVA型膜和該膜吸收的催化劑進(jìn)行加熱，從而使取向膜轉(zhuǎn)化成所需的脫水產(chǎn)物，即聚亞乙烯。膜可通過(guò)傳導(dǎo)加熱、對(duì)流加熱、輻射加熱或其組合的方式被加熱。轉(zhuǎn)化過(guò)程使得被轉(zhuǎn)化的膜以蒸氣的形式釋放出水和酸性催化劑。
例如，可以使聚合物膜和催化劑在約數(shù)秒到約十分鐘內(nèi)經(jīng)過(guò)溫度范圍為約88℃到約205℃的加熱爐。另一方法是，膜和催化劑可以受到微波輻射加熱或激光加熱。
轉(zhuǎn)化膜的另一方法是，使膜和催化劑受到紅外輻射(例如用(一個(gè)或多個(gè))紅外加熱燈產(chǎn)生的紅外輻射)加熱，加熱時(shí)間為約一秒到約六十秒。紅外加熱方式能比熱空氣沖擊加熱方式達(dá)到更高的處理速度。另外，紅外加熱方式可以快速引發(fā)和終止轉(zhuǎn)化過(guò)程。而且，當(dāng)使用橫跨膜放置的大量輻射加熱器進(jìn)行加熱時(shí)，能夠通過(guò)獨(dú)立地控制由不同的輻射加熱器發(fā)出的輻射量來(lái)逐帶地控制轉(zhuǎn)化過(guò)程。
脫水加熱步驟的溫度和持續(xù)時(shí)間的變化會(huì)影響最終偏振器的光學(xué)性能。加工參數(shù)可在較大的范圍內(nèi)變化而又不損害共聚物的形成及其伴隨的偏振性能。對(duì)于給定光學(xué)性能，時(shí)間、溫度和酸濃度之間的關(guān)系有一個(gè)平衡。例如，酸滲透到膜中的量可以通過(guò)改變酸溶液的溫度、改變膜在酸中的停留時(shí)間和/或改變酸的濃度來(lái)控制。例如，透射率較低的偏振器可以在給定溫度下通過(guò)采用較長(zhǎng)浸漬時(shí)間獲得。在給定浸漬時(shí)間下，較低的透射率可在較高溫度下獲得。一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)選脫水催化劑在膜中的擴(kuò)散達(dá)到平衡。如果希望得到高透射率的偏振器，優(yōu)選使用較低的酸濃度。如果希望得到透射率較低的偏振器，那么可以采用較高的酸濃度。
在轉(zhuǎn)化過(guò)程中可以使膜經(jīng)受第二拉伸步驟。即，在發(fā)生轉(zhuǎn)化過(guò)程的同時(shí)，可以第二次拉伸膜。第二拉伸步驟可以使得膜長(zhǎng)度增大到第一拉伸步驟之后所得到的膜的中間長(zhǎng)度的大約2.5倍。與第一拉伸步驟一樣，第二拉伸步驟在高于聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下進(jìn)行，并且可以通過(guò)使用發(fā)熱元件、快輥和慢輥來(lái)實(shí)施。
硼酸化處理在轉(zhuǎn)化之后，也可以使聚合物膜經(jīng)受硼酸化處理步驟，其中，例如通過(guò)將轉(zhuǎn)化膜暴露于硼酸化處理水溶液，使取向膜硼酸化。該硼酸化處理步驟實(shí)現(xiàn)松弛和交聯(lián)。第三拉伸步驟可以在聚合物膜被硼酸化之前、期間或之后進(jìn)行。例如，可以將聚合物膜浸沒(méi)在硼酸化處理水溶液中并使之軟化和/或溶脹。這常常導(dǎo)致膜松弛或收縮。然后，取出膜，并干燥。在硼酸化處理步驟之后，該膜可以在干燥期間和/或之后進(jìn)行第三拉伸。另一方法是，在聚合物膜仍浸沒(méi)在硼酸化處理溶液中時(shí)，可以對(duì)該聚合物膜進(jìn)行拉伸。
硼酸化處理步驟可以采用一個(gè)或多個(gè)浴槽來(lái)進(jìn)行。例如，在兩槽硼酸化處理中，第一個(gè)浴槽中可以是水，而第二個(gè)浴槽中可以是能提供硼酸離子的物質(zhì)?；蛘?，兩槽順序可以相反，或兩槽可以是不同濃度的能提供硼酸離子的物質(zhì)和/或其混合物。聚合物膜的拉伸和/或松弛處理過(guò)程可以在一個(gè)或多個(gè)任何這樣的浴槽中進(jìn)行。
硼酸化處理溶液通常會(huì)含有硼酸。另外，硼酸化處理溶液可含有氫氧化鈉或氫氧化鉀或是硼酸鈉或硼酸鉀一類(lèi)的物質(zhì)，優(yōu)選硼砂。硼酸和硼砂或其它硼酸鹽在一種或多種用于處理取向的偏振膜的溶液中的濃度可以不同。優(yōu)選硼酸與硼砂或其它硼酸鹽相比以較高的濃度存在，并且溶液可含有從約5重量％到約20重量％的硼酸和從0重量％到約7重量％的硼砂。優(yōu)選的濃度范圍是硼酸為約6重量％-16重量％，而硼砂為0重量％-3重量％。
使偏振片或偏振膜在一種或多種硼酸化處理溶液中浸泡吸收約一分鐘到約三十分鐘的時(shí)間，并且優(yōu)選溫度保持在約50℃或更高。優(yōu)選的硼酸化處理溫度范圍為約70℃到約110℃。分子取向的聚合物膜的硼酸化處理可在各種條件下進(jìn)行。例如，硼酸化處理溶液的溫度可以不同，在高溫下可以增加其濃度。有利的是，可將溶液加熱到至少50℃或更高以便使聚合物片快速“溶脹”和交聯(lián)。
在將偏振片暴露于含硼的溶液之后，可以漂洗和干燥偏振片?？梢圆捎萌魏魏线m的方法漂洗該偏振片，例如，使該片經(jīng)過(guò)去離子水浴槽，或者將去離子水噴淋在該片上。可通過(guò)(例如)對(duì)流或輻射的加熱方式來(lái)干燥該片。另一種方法是，可以使該片經(jīng)過(guò)對(duì)流爐。
在該過(guò)程中可以向硼酸化處理浴槽中加入處理試劑作為助劑，例如加入表面活性劑(如可購(gòu)自位于美國(guó)康涅狄格州Danbury市的Union Carbide公司，產(chǎn)品名為T(mén)riton X100)。
如果偏振片沒(méi)有處于拉伸狀態(tài)下，則該偏振片在硼酸化處理步驟期間通常會(huì)收縮。偏振片收縮使得偏振片能夠吸收更多的含硼的溶液，從而導(dǎo)致更高程度的交聯(lián)，與此相伴的是，環(huán)境穩(wěn)定性得以提高。可以在硼酸化處理之后再拉伸偏振片。例如，在第三拉伸步驟中，可以使該片拉伸到收縮后長(zhǎng)度的大約120％?？梢栽谠撈蕴幱谂鹚峄幚碓〔壑衅陂g，或者在該薄片已經(jīng)從硼酸化處理浴槽中取出之后，進(jìn)行再拉伸。例如，如果在硼酸化處理步驟之后進(jìn)行漂洗和干燥，則可以在去離子漂洗浴槽中或者在干燥的同時(shí)進(jìn)行再拉伸。
在第二拉伸步驟和/或硼酸化處理步驟之后，所得到的本征偏振器可以粘合或?qū)盈B到可任選的支持層上。該可任選的支持層可以與前面已被剝離掉的可任選的支持層相同或不同。
濕拉伸、轉(zhuǎn)化和硼酸化處理的過(guò)程可以作為連續(xù)的整套的過(guò)程施加到PVA型膜上。這種連續(xù)的方法比過(guò)去一直用于本征偏振器的多步驟方法更簡(jiǎn)單，從而提高膜產(chǎn)量，并且降低偏振器成本。
為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明，舉出如下例子，但不能認(rèn)為本發(fā)明受這些例子的限制。除非另外指明，所有份數(shù)、百分?jǐn)?shù)和比率均以重量比計(jì)。在例子中，生料K樣品的非偏振光透射率的測(cè)定方法是使白光光束依次通過(guò)樣品、適光過(guò)濾片和光電探測(cè)器。本征偏振器的生料K樣品的非偏振光透射率的范圍一般在15％到約50％之間。將樣品偏振器與高效檢偏器以兩者的軸彼此平行的方式重疊放置來(lái)測(cè)定軸平行透射率(Tpar)，將樣品偏振器與高效檢偏器以兩者的軸彼此成直角的方式重疊放置來(lái)測(cè)定軸正交透射率(Tperp)，根據(jù)下述等式由Tpar和Tperp計(jì)算偏振效率偏振效率η(％)＝(Tpar-Tperp)/(Tpar+Tperp)×100(3)除非另外指明，對(duì)于所有例子均使用硼酸濃度為9％-12％和硼砂濃度為3％的硼酸化處理水溶液。
例1-雙折射特性四個(gè)PVA型膜樣品被拉伸不同的量，如表I所列出的那樣。制備這些樣品是為了測(cè)量由于當(dāng)拉伸PVA膜時(shí)PVA分子發(fā)生取向所產(chǎn)生的雙折射性的。從該表中可知，與取向度有關(guān)的雙折射量隨著拉伸量增大而增大。此外，膜隨著拉伸量增大而變薄。
表I

每個(gè)膜都是得自日本大阪市的Kuraray公司的2400 DP PVA，其含有大約12％的甘油增塑劑，并且在拉伸前的厚度為75μm，寬度為26英寸(66cm)。所有樣品在第一濕拉伸步驟中拉伸400％，然后在IR照射下在第二拉伸步驟中拉伸不同的量。對(duì)于樣品1-4，在沒(méi)有酸的情況下，在去離子水中進(jìn)行濕拉伸。因此，沒(méi)有脫水催化劑，所以當(dāng)膜暴露于IR燈下時(shí)沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)化。除非另有指明，在所有的情況下，IR燈都是得自位于美國(guó)明尼蘇達(dá)州Brandon市的ProcessThermal Dynamics公司的中間波長(zhǎng)的FS系列的Protherm紅外加熱器。表II中列出制作樣品1-4的條件。
表II-樣品制造條件

除了樣品1之外，所有樣品的輸入線速度都是0.25cm/s，相當(dāng)于0.5英尺/分鐘。樣品1傳送得快一倍，即其線速度為0.5cm/s(1英尺/分鐘)。將膜輸入保持在36.7℃的溫度下的水浴中。在水中的路徑長(zhǎng)度為86cm(34英寸)。將這些樣品在水中均拉伸400％。拉伸量的值表示拉伸之后的長(zhǎng)度與拉伸之前的長(zhǎng)度之比。因此，400％的拉伸量表示1單位長(zhǎng)度的膜被拉伸成4單位長(zhǎng)度。
然后，把這些膜從水槽中取出，將它們暴露于IR光下，該IR光來(lái)自其溫度可調(diào)的IR燈。IR燈具有反射鏡，該反射鏡位于加熱元件后面，以把熱反射向膜。在所有情況下，反射鏡與膜之間的距離為7.5cm。當(dāng)這些樣品暴露于IR燈時(shí)，不同的樣品被拉伸不同的量。樣品1在暴露于IR燈時(shí)沒(méi)有拉伸，如100％的拉伸量所示。在濕拉伸和IR拉伸步驟中這些膜沒(méi)有采用支持層支撐。
例2-偏振特性再制備四個(gè)樣品，用于測(cè)量膜的偏振性能如何依賴于拉伸量。
表III

除了水浴中含有酸外，與上述例1中的樣品1-4一樣地制備樣品5-8。因此，對(duì)于樣品5-8，暴露于IR燈會(huì)引起膜轉(zhuǎn)化。利用分光光度計(jì)(Cary型號(hào)5E)測(cè)量非偏振光通過(guò)所制作的膜的透射率，從這些透射率測(cè)量值計(jì)算出非偏振光的透射率(Kv)。Kv是與透射軸平行偏振的光通過(guò)膜的透射率(Tpar)和與透射軸垂直偏振的光通過(guò)膜的透射率(Tperp)的平均值。利用上文提供的等式(3)計(jì)算出偏振效率。
二向色比D在上面等式(1)中定義了。表III中所列的結(jié)果說(shuō)明了，偏振效率和二向色比一般隨著拉伸量增大而增大，而在通過(guò)偏振態(tài)下的光的透射率基本上保持恒定的值。但是，樣品8的偏振效率和二向色比的值稍微小于樣品7的相應(yīng)值。轉(zhuǎn)化條件和硼酸化處理?xiàng)l件影響所得到的偏振膜的光學(xué)特性。樣品8的轉(zhuǎn)化條件和硼酸化處理?xiàng)l件未被優(yōu)化。我們認(rèn)為，拉伸850％的膜的偏振性能可能會(huì)隨著硼酸化處理?xiàng)l件的優(yōu)化而提高。
樣品7和樣品8的偏振效率都高，超過(guò)了99.94％，并且二向色比都高于100。因此，相比于以前得到的KE偏振器的值，樣品7和樣品8的偏振性能明顯得到了改善。
表IV中列出了制作樣品5-8的條件。
表IV-樣品制造條件

在轉(zhuǎn)化期間進(jìn)行的第二拉伸步驟之后，將這些膜放入含有硼酸和十水硼酸鈉(Na2B4O7·10H2O，也稱為硼砂)的硼酸化處理浴槽中。這些膜可以在硼酸化處理浴槽中松弛，結(jié)果膜的長(zhǎng)度收縮了13％。將這些膜從硼酸化處理浴槽中取出后，用水進(jìn)行漂洗，并且在對(duì)流爐中進(jìn)行干燥。在漂洗和干燥過(guò)程中對(duì)這些膜進(jìn)行再拉伸(第三拉伸步驟)。在整個(gè)制造過(guò)程中這些膜沒(méi)有被支持層支撐。
例3-色彩特性利用分光光度計(jì)對(duì)樣品5-8進(jìn)行波長(zhǎng)相關(guān)吸收率測(cè)量，針對(duì)透過(guò)單層的光以及透過(guò)一對(duì)正交層(透射軸相互垂直)的光，計(jì)算樣品5-8的色彩特性。圖2示出不同樣品的吸收光譜。樣品5-8的吸收光譜在圖2中分別標(biāo)明為曲線205、206、207和208。然后計(jì)算透射光的色調(diào)并列在表V中。除非另有說(shuō)明，在采用冷陰極熒光管(CCFT)照明的情況下計(jì)算色調(diào)，LCD顯示器(例如膝上型計(jì)算機(jī))常用CCFT進(jìn)行照明。圖3示出CCFT光源的光譜，該光譜被歸一化，即在所示的波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)曲線以下的區(qū)域進(jìn)行積分所得的總強(qiáng)度等于1。根據(jù)CIELAB色系給出色彩或色調(diào)，該色系采用三個(gè)坐標(biāo)L*、a*和b*。L*坐標(biāo)表示亮度，a*坐標(biāo)表示紅/綠顏色，b*坐標(biāo)表示黃/藍(lán)顏色。a*的正值對(duì)應(yīng)于紅色，a*的負(fù)值對(duì)應(yīng)于綠色。b*的正值對(duì)應(yīng)于黃色，b*的負(fù)值對(duì)應(yīng)于藍(lán)色。(a*，b*)坐標(biāo)為(0，0)時(shí)表示中性色調(diào)，即黑色、灰色或白色，這取決于L*坐標(biāo)的值。此外，a*或b*的大小小于1的值與中性色調(diào)相比，幾乎不能察覺(jué)到色彩變化。給出單層薄片、透射軸取向相互平行的兩層薄片以及透射軸取向相互正交的兩層薄片的色彩特性。
表V-色彩特性

樣品5的色彩特性相對(duì)較差，因?yàn)樵谡唤Y(jié)構(gòu)中的a*和在平行以及正交的兩種結(jié)構(gòu)中的b*都非常大。從另一方面來(lái)說(shuō)，樣品6-8具有明顯改善的色彩特性。樣品7和樣品8都表現(xiàn)出a*或b*的大小小于2，事實(shí)上，正交結(jié)構(gòu)中的樣品7的a*或b*的大小都小于1。具體來(lái)說(shuō)，樣品7在正交結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出中性色調(diào)，在單層結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出稍藍(lán)色的色調(diào)。另外，樣品8在正交結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出基本上中性的色調(diào)，在單層結(jié)構(gòu)中比樣品7表現(xiàn)出更中性的色調(diào)。在平行結(jié)構(gòu)中，樣品7和樣品8都表現(xiàn)出a*值小于1的色調(diào)，并且它們的b*值大小也是可以接受的，均小于7。這些色彩特性相對(duì)中性，因?yàn)楣曹椀膩喴蚁┗抖蔚臐舛仍谳^寬的n值范圍內(nèi)相對(duì)恒定不變，其中n是在亞乙烯基嵌段中共軛的乙烯基單元的數(shù)目，如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10/277,252中所述，該專(zhuān)利文獻(xiàn)以引用方式并入本文中。
因此，樣品7和樣品8提供良好的偏振特性，如表III所列的那樣，同時(shí)也提供良好的色彩特性。以前在沒(méi)有諸如染料之類(lèi)的外來(lái)生色團(tuán)的輔助下，在高偏振質(zhì)量的K型本征偏振器中得不到這種色彩中性。
例4-偏振特性和色彩特性的均勻性對(duì)在上述就樣品7所列出的條件(即總拉伸量為720％)下制作的膜，測(cè)量膜的橫向方向(橫維方向(cross-web))的光學(xué)特性的均勻性。拉伸的膜的寬度為大約9英寸(23cm)。自膜的一個(gè)邊緣開(kāi)始在每隔一英寸(2.5cm)的位置上，測(cè)量透射率、Kv、偏振效率、二向色比和色彩。這些結(jié)果示出于表VI和表VII。
表VI-偏振特性與在膜中位置的關(guān)系

Kv的值還以圖4中所示的曲線形式示出。Kv在膜的整個(gè)寬度方向上變化大約±0.6％。偏振效率在膜的橫向方向上變化大約±0.02％，并且二向色比在膜的橫向方向上變化大約±5。偏振特性在膜的橫向方向上的變化相對(duì)較小。
表VII-色彩特性與在膜中位置的關(guān)系

色彩特性在整個(gè)膜上僅有少量變化。例如，除了靠近邊緣的1個(gè)值外，在正交結(jié)構(gòu)中的所有色調(diào)的數(shù)值都小于1，該數(shù)值1所表示的色彩變化是人眼可以察覺(jué)到的最低限度(如果的確可以察覺(jué)到的話)。唯一大于1的值(離邊緣2.5cm處的b*)僅稍微大于1，這是人眼剛好能察覺(jué)得到的。在單層結(jié)構(gòu)中，a*的大小都保持小于1，而b*的大小在2.603和4.073之間變化。
例5-IR燈溫度研究燈溫度對(duì)偏振特性和色彩特性的影響。在與上述就樣品7所列出的相同的條件下制造樣品9-12，不同之處在于，燈溫度是變化的，并且硼酸化處理?xiàng)l件是硼酸濃度為約9.5％；十水硼酸鈉濃度為約3％。
從采用雙光束分光光度計(jì)所進(jìn)行的測(cè)量值計(jì)算出不同偏振片的吸收率(光學(xué)密度)和透射率。所得到的單個(gè)偏振片的吸收率和透射率分別示于圖5和圖6中。該吸收率是本征吸收率，并且是由于膜自身中的聚亞乙烯基嵌段的本征吸收所產(chǎn)生的，而不是由于添加到膜中的物質(zhì)例如碘或染料所產(chǎn)生的。樣品9-12的吸收曲線在圖5中分別標(biāo)明為曲線509、510、511和512。此外，樣品9-12的透射曲線在圖6中分別標(biāo)明為曲線609、610、611和612。
樣品10和樣品11的吸收率在光譜的藍(lán)光區(qū)域是特別高的，而對(duì)于采用以前構(gòu)造方法的K型偏振器，在該光譜區(qū)域上觀看到的吸收率相對(duì)較低。具體來(lái)說(shuō)，550nm處的吸收率與400nm處的吸收率之比R為大約1.54，這說(shuō)明了，在光譜的藍(lán)光端的吸收率為光譜的中間區(qū)的吸收率的大約三分之二。因此，樣品10和樣品11都表明了，該比值R小于2，并且小于1.7。
對(duì)于不同偏振器樣品，光通過(guò)偏振軸正交的兩層偏振片的透射率示于圖7中。樣品9-12的透射曲線分別標(biāo)明為曲線709、710、711和712。在圖6和圖7中，y軸上所繪的透射率是透射率的絕對(duì)值。因此，0.1的透射率值表示10％的入射光透射通過(guò)這些偏振器。將圖7的數(shù)據(jù)與其光譜在圖3中示出的CCFT光源的數(shù)據(jù)卷積后，正交偏振器的透射光譜示于圖8中，其中對(duì)CCFT光源的光譜針對(duì)人眼的響應(yīng)進(jìn)行了適光校正。樣品9-12的適光校正后的透射曲線在圖8中分別標(biāo)明為曲線809、810、811和812。
樣品9-12的偏振特性示于表VIII中，透射特性示于表IX中，色彩特性示于表X中。
表VIII-偏振特性

對(duì)比率定義為平行結(jié)構(gòu)透射率與正交結(jié)構(gòu)透射率的比值，在下面表IX中列出。應(yīng)當(dāng)注意，在伴隨R值相對(duì)較低的情況下，樣品10和樣品11所表現(xiàn)出的偏振效率大于99.8％，同時(shí)這兩個(gè)樣品的二向色比D大于110。
表IX-透射特性(％)

在對(duì)于用CCFT標(biāo)準(zhǔn)光源照明的偏振器的、并針對(duì)人眼響應(yīng)進(jìn)行適光校正的可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)對(duì)透射特性進(jìn)行積分。正交透射率的值對(duì)應(yīng)于在圖8所示的曲線下的面積。
表X-色彩特性

表X所列出的色彩特性對(duì)應(yīng)于在由標(biāo)準(zhǔn)CCFT光源發(fā)出的并通過(guò)具體偏振器結(jié)構(gòu)的光的照射下所產(chǎn)生的、計(jì)算所得的色調(diào)。因此，“單層”是指透過(guò)單層偏振器樣品的光的色調(diào)，“平行”是指通過(guò)由透射軸相互平行的兩層偏振器樣品組成的層堆的光的色調(diào)，“正交”是指通過(guò)由透射軸相互垂直的兩層偏振器樣品組成的層堆的光的色調(diào)。
從表VIII-X和圖5-8中可知，當(dāng)在該具體制造過(guò)程中所用的燈溫度在560℃-570℃的范圍內(nèi)時(shí)，偏振器的性能達(dá)到最佳。需特別注意的是偏振器在光譜的藍(lán)光區(qū)域的性能。以前，在本征偏振器中，在光譜的藍(lán)光區(qū)域無(wú)法達(dá)到高Az值和低Tz值。濕拉伸、在轉(zhuǎn)化的同時(shí)拉伸這些過(guò)程改善了對(duì)藍(lán)光的性能，其中得到了低透射率和高吸收率。在整個(gè)藍(lán)光區(qū)域(400nm-500nm)內(nèi)吸收率大于2，并且對(duì)于在400nm-500nm范圍內(nèi)的某些波長(zhǎng)的吸收率大于3。因此，正交結(jié)構(gòu)的樣品的色彩的變化相對(duì)較小。具體而言，樣品10和樣品11所表現(xiàn)出的a*和b*的值的大小都小于2，并且b*的值小于1。
在560℃-570℃范圍外的燈溫度提高了藍(lán)光透射率，例如，如圖6所示的對(duì)應(yīng)于550℃和580℃的燈溫度的曲線。透射率的提高可能說(shuō)明了，與在大約560℃-570℃的溫度的情況相比，在550℃和580℃的溫度的情況下，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中較短的共軛亞乙烯基嵌段(n值較小)數(shù)目更小。此外，在高于最佳溫度的溫度(例如580℃)下，在光譜的紅光區(qū)域的光的透射率增大了。在600nm-700nm的區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)于580℃的曲線偏離其它曲線說(shuō)明了這點(diǎn)。這樣可能表示了，當(dāng)溫度高于最佳溫度時(shí)，較長(zhǎng)的共軛亞乙烯基嵌段(n值較大)的數(shù)目減小了。
例6-控制“藍(lán)漏”傳統(tǒng)方法制備的K型偏振器的正交狀態(tài)的吸收光譜會(huì)出現(xiàn)所謂的“藍(lán)漏”的缺陷，其中，對(duì)于在大約450nm以下的波長(zhǎng)的吸收率降低到相對(duì)較小的值。當(dāng)前可接受的提高藍(lán)光吸收的方法是向本征偏振膜中添加藍(lán)光吸收染料。但是，例5中所示出的數(shù)據(jù)提示了，通過(guò)控制在轉(zhuǎn)化過(guò)程中所用的溫度和IR燈的功率，可以在一定程度上控制藍(lán)光吸收。因此，使用上面所述的制造方法，能夠控制所得到的偏振膜的黃-藍(lán)軸(或b*軸)上的顏色。這是由于膜中的生色團(tuán)的脫水鏈長(zhǎng)度分布被調(diào)節(jié)之故，而且短鏈(n值較小)的比例相對(duì)較大會(huì)提高藍(lán)光吸收。
因?yàn)闊o(wú)需添加藍(lán)光吸收染料，所以比較容易控制所得到的偏振器的制造，即只需控制加熱源，而無(wú)需精確地控制藍(lán)光吸收染料的吸附。另外，因?yàn)槲招陨珗F(tuán)是PVA基體固有的，并且沒(méi)有染料吸附在偏振膜表面上，所以所得到的偏振器提高了其環(huán)境穩(wěn)定性。
為了進(jìn)一步研究K型偏振器對(duì)藍(lán)光的性能，采用以下的方法制備大量的樣品。將包含大約12重量％甘油增塑劑的、平均聚合度為大約2400的、75μm厚的聚乙烯醇的流延膜在經(jīng)過(guò)溫度為52℃的大約0.05當(dāng)量的鹽酸水溶液的同時(shí)拉伸，拉伸量為650％。拉伸之后，將該膜經(jīng)過(guò)用于加熱膜的IR加熱區(qū)域，從而使得一些PVA轉(zhuǎn)化成聚亞乙烯基嵌段。在以這種方式繼續(xù)處理該膜時(shí)，提高施加到IR加熱區(qū)域的功率，并且使用熱電偶監(jiān)測(cè)加熱器的溫度。該加熱器的幾何結(jié)構(gòu)不同于例1-5中所用的加熱器的幾何結(jié)構(gòu)，所以在上述例子中所討論的IR加熱器的溫度不必一定對(duì)應(yīng)于本例子的加熱器的溫度。
在提高加熱溫度時(shí)，抽檢所得到的未硼酸化處理的偏振器。用UV-可見(jiàn)光分光光度計(jì)測(cè)量未硼酸化處理的偏振器在由方解石晶體檢偏器定向的兩個(gè)正交吸收軸(y和z)上的光譜。用所得到的Az和Ay光譜曲線，計(jì)算出該生料偏振器樣品的隨IR溫度變化的平行和正交狀態(tài)色彩和Az分量的最大吸收的波長(zhǎng)(λmax)。
這些結(jié)果示于圖9的曲線圖中。λmax(實(shí)線)的值隨著溫度升高而降低，這說(shuō)明較短的共軛的亞乙烯基分子鏈(n值較小)的濃度隨著溫度升高而增大。此外，圖9中所示的曲線(虛線)還示出正交偏振器的b*的值與IR溫度的函數(shù)關(guān)系。對(duì)于該特定的制造方法，在大約645℃的溫度時(shí)b*的值接近零。
例7-不同類(lèi)型的偏振器的比較將根據(jù)這里所討論的方法制造的偏振器(稱為濕KE或濕拉伸的KE)與其它類(lèi)型的偏振器的性能進(jìn)行比較。在與樣品10相似的制造條件下制造濕拉伸的KE。
其它類(lèi)型的偏振器包括碘偏振器、染料物質(zhì)偏振器和干拉伸的KE偏振器(干KE)。碘偏振器具有夾于兩層三乙酸纖維素(TAC)之間的一層吸附有碘分子的PVA，并且是從由位于美國(guó)新澤西州Mahwah市的Sharp Electronics公司提供的型號(hào)為13B2UA的夏普LCD電視機(jī)中取出的。染料物質(zhì)偏振器具有夾于兩層TAC之間的一層吸附有二向色性染料的PVA，并且是從由位于美國(guó)喬治亞州Atlanta市的Philips Consumer Electronics North America公司提供的型號(hào)為L(zhǎng)TE072T的飛利浦有源矩陣顯示器中取出的。
干拉伸偏振器是采用包括在182℃的7倍干拉伸步驟的方法制造的K型偏振器。在干拉伸步驟之后，將該膜暴露于鹽酸蒸氣中，然后使煙熏的膜在超過(guò)125℃的溫度的爐中加熱來(lái)進(jìn)行脫水，例如，如美國(guó)專(zhuān)利No.5,666,223中所討論的那樣。
將該膜浸入第一硼酸化處理浴槽中，該浴槽保持在80℃的溫度下，并包含7％硼酸和3％硼砂的溶液。在第一浴槽中，該膜被松弛10％的長(zhǎng)度。然后，將該膜浸入第二硼酸化處理浴槽中，該浴槽保持在88℃的溫度下，并包含9.5％硼酸和3％硼砂的溶液。在第二硼酸化處理浴槽中將該膜拉伸，拉伸比為1.15，然后，在將該膜從第二硼酸化處理浴槽中取出之后再次拉伸該膜，拉伸比為1.06，總拉伸比為7.7。在完成最后拉伸之后，干燥該膜。
采用Cary型號(hào)為5E的分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，從這些測(cè)量值計(jì)算出每個(gè)偏振器的隨波長(zhǎng)變化的吸收率。對(duì)于與每個(gè)偏振器的透射軸平行偏振的光，每個(gè)偏振器的吸收率(光學(xué)密度)與波長(zhǎng)的函數(shù)關(guān)系示于圖10中。碘偏振器、染料物質(zhì)偏振器、干拉伸偏振器和濕拉伸偏振器的吸收曲線在圖10中分別標(biāo)明為曲線1002、1004、1006和1008。對(duì)于與每個(gè)偏振器的透射軸垂直偏振的光，每個(gè)偏振器的吸收率(光學(xué)密度)示于圖11中。碘偏振器、染料物質(zhì)偏振器、干拉伸偏振器和濕拉伸偏振器的吸收曲線在圖11中分別標(biāo)明為曲線1102、1104、1106和1108。關(guān)于四個(gè)不同類(lèi)型的偏振器的偏振特性和透射特性列于表XI中，色彩特性列于表XII中。
表XI-偏振特性和透射特性

表XII-色彩特性

染料物質(zhì)偏振器明顯比其它三種類(lèi)型的偏振器吸收更多的在通過(guò)偏振態(tài)下的光，如圖10的高吸收率所示。這導(dǎo)致了染料物質(zhì)偏振器的Kv值和平行透射率明顯更低，如表XI所示。碘偏振器和染料物質(zhì)偏振器都具有TAC層，TAC吸收藍(lán)色光這解釋了在圖10中對(duì)于小于約430nm的波長(zhǎng)，碘偏振器和染料物質(zhì)偏振器具有基本上相同的吸收率。從另一方面來(lái)說(shuō)，濕拉伸KE偏振器和干拉伸的KE偏振器比碘偏振器和染料物質(zhì)偏振器吸收更少的約450nm以下波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。我們認(rèn)為，這種藍(lán)光吸收值相對(duì)較低是由于在KE偏振器中沒(méi)有TAC層的緣故。
現(xiàn)在考慮圖11所示的吸收曲線，這些曲線示出了與透射軸垂直偏振的光的吸收率，對(duì)于400nm-700nm范圍的波長(zhǎng)，碘偏振器表現(xiàn)出最高的吸收率值(OD大約4.5)。另一方面，濕拉伸KE偏振器具有約4的最大OD，并且對(duì)于在約400nm和550nm之間的波長(zhǎng)表現(xiàn)出與碘偏振器相似的吸收水平。在400nm和550nm范圍內(nèi)，濕拉伸KE偏振器的吸收率比干拉伸的KE偏振器的吸收率明顯高。這證實(shí)了用于制造濕拉伸KE偏振器的方法增大了短鏈(n值較低)聚亞乙烯基嵌段的數(shù)目。
閱讀表XI中所列出的偏振特性和透射特性，說(shuō)明了濕拉伸偏振器顯示出比染料物質(zhì)偏振器和干拉伸偏振器更好的性能，并且在絕大部分特性方面是與碘偏振器可相比的。此外，就表XII所列出的色彩特性而言，濕拉伸KE偏振器所表現(xiàn)出的色彩性能與碘偏振器的色彩性能一樣中性(如果沒(méi)有比碘偏振器的色彩性能更中性的話)。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于a*和b*透過(guò)平行結(jié)構(gòu)的濕拉伸KE偏振器的光的色調(diào)比透過(guò)平行結(jié)構(gòu)的碘偏振器的光的色調(diào)更中性。更具體來(lái)說(shuō)，與碘偏振器的大于3的a*的大小相比，濕拉伸KE偏振器的a*的大小小于1。此外，濕拉伸KE偏振器的b*的值(6.1599)小于碘偏振器的b*的值(8.1189)。
對(duì)于正交偏振器結(jié)構(gòu)，碘偏振器的a*和b*的大小都略微小于濕拉伸KE偏振器的a*和b*的大小。但是，濕拉伸偏振器的a*和b*的大小都小于1，這意味著濕拉伸偏振器沒(méi)有可察覺(jué)到的色調(diào)，或者僅僅有剛好可察覺(jué)到的色調(diào)。對(duì)于平行結(jié)構(gòu)和正交結(jié)構(gòu)，染料物質(zhì)偏振器的色彩特性與濕拉伸偏振器的色彩特性相似，但是染料物質(zhì)偏振器的透射特性和偏振特性不如濕拉伸KE偏振器的透射特性和偏振特性好。
從圖11中可知，在光譜的紅端區(qū)，對(duì)于與透射軸垂直偏振的光的吸收而言，碘偏振器和染料物質(zhì)偏振器都高于濕拉伸KE偏振器或干拉伸偏振器。但是，對(duì)于其中該光通過(guò)偏振器被人眼觀看和/或照射偏振器的光源在光譜的紅光區(qū)輸出較低的那些應(yīng)用場(chǎng)合，這不是明顯有利的。
當(dāng)考慮人眼能辨別的波長(zhǎng)和常用的光源時(shí)，濕拉伸KE偏振器的性能與碘偏振器的性能相似。圖12示出四種不同類(lèi)型的正交偏振器的適光校正的透射率，其中，照明光源假定是標(biāo)準(zhǔn)的CCFT光源。碘偏振器、染料物質(zhì)偏振器、干拉伸偏振器和濕拉伸偏振器的適光校正的透射曲線分別標(biāo)明為1202、1204、1206和1208。每條曲線以下的面積對(duì)應(yīng)于通過(guò)兩層正交偏振器的經(jīng)過(guò)了適光校正的透射率。染料物質(zhì)偏振器和干拉伸偏振器都允許550nm峰值的光大量泄漏，干拉伸偏振器還讓光譜的藍(lán)光區(qū)的大量光透射。正交濕拉伸偏振器的透射率與正交碘偏振器的透射率幾乎完全相同，除了在大約580nm和610nm處有小量的差異外。然而，正交濕拉伸偏振器的a*和b*的大小都小于1的事實(shí)證明了它們之間的差異小。
因此，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)制造的KE偏振器表現(xiàn)與碘偏振器基本上相同的透射特性、偏振特性和色彩特性。KE偏振器是固有的，與碘偏振器和染料物質(zhì)偏振器不同，KE偏振器不需要吸附二向色性吸收物質(zhì)，而且不需要為了環(huán)境穩(wěn)定性而必須包含諸如TAC層。因此，實(shí)際應(yīng)用的KE偏振器可以制得比碘偏振器或染料物質(zhì)偏振器薄，也比碘偏振器或染料物質(zhì)偏振器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單些，并且制造成本更低。此外，濕拉伸偏振器比碘偏振器或染料物質(zhì)偏振器更能經(jīng)得起高濕度的條件。
本文所述的本征偏振器可以與其它層一起使用。例如，偏振器可以與基底一起使用以提供結(jié)構(gòu)支撐，或者可以與液晶顯示器一起使用。與偏振器一起使用的其他層可以是各向同性的，或者可以是雙折射的。
本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為只局限于上述的具體例子，相反，應(yīng)該這樣理解，本發(fā)明覆蓋附屬權(quán)利要求書(shū)中所清楚陳述的本發(fā)明的所有方面。一旦本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本說(shuō)明書(shū)進(jìn)行閱讀，對(duì)他們來(lái)說(shuō)，可由本發(fā)明得到的各種變形、等同形式和多種結(jié)構(gòu)將是顯而易見(jiàn)的。本權(quán)利要求書(shū)旨在覆蓋這些變形和裝置。
權(quán)利要求
1.一種由具有原始長(zhǎng)度并包含羥基化線性聚合物的聚合物膜制造偏振器的方法，該方法包括拉伸所述聚合物膜的第一拉伸步驟；在所述第一拉伸步驟之后，將所述羥基化線性聚合物轉(zhuǎn)化成在所述聚合物膜中排列的二向色性的、共聚物的聚亞乙烯基嵌段；以及在轉(zhuǎn)化所述羥基化線性聚合物的同時(shí)在第二拉伸步驟中拉伸所述聚合物膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述羥基化線性聚合物為聚乙烯醇、聚乙烯縮醛、聚乙烯縮酮或聚乙烯酯中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括在第二拉伸步驟拉伸所述聚合物膜之前使所述聚合物膜暴露于脫水催化劑中。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述的將所述聚合物膜暴露于所述脫水催化劑中的過(guò)程包括使所述聚合物膜浸入包含所述脫水催化劑的浴液中。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述脫水催化劑是液態(tài)的催化劑，其包括鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、磷酸和硫酸的甲醇溶液中的至少一種。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述脫水催化劑中所含的所述鹽酸的濃度范圍為約0.01當(dāng)量到約4.0當(dāng)量。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括在將所述聚合物膜暴露于所述脫水催化劑的同時(shí)在所述第一拉伸步驟中拉伸所述聚合物膜。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，所述方法還包括將所述聚合物膜浸入所述脫水催化劑中以及在所述聚合物膜浸在所述脫水催化劑中的同時(shí)在所述第一拉伸步驟中拉伸所述聚合物膜。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括在將所述聚合物膜暴露于所述脫水催化劑之后在所述第一拉伸步驟中拉伸所述聚合物膜。
10.如權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括在將所述聚合物膜暴露于所述脫水催化劑之前在所述第一拉伸步驟中拉伸所述聚合物膜。
11.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述的轉(zhuǎn)化所述羥基化線性聚合物的過(guò)程包括加熱所述聚合物膜以使所述聚合物膜部分脫水，從而形成亞乙烯基嵌段鏈段。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，所述方法還包括在將所述聚合物膜暴露于所述脫水催化劑之后通過(guò)加熱所述聚合物膜來(lái)轉(zhuǎn)化所述聚合物膜。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述的加熱所述聚合物膜的過(guò)程包括使所述聚合物膜暴露于紅外輻射。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述的加熱所述聚合物膜的過(guò)程包括以對(duì)流方式加熱所述聚合物膜。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二拉伸步驟是雙向非松弛的、單向非松弛的或拋物面似的拉伸。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一拉伸步驟是雙向非松弛的、單向非松弛的或拋物面似的拉伸。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一拉伸步驟包括將所述聚合物膜拉伸到中間長(zhǎng)度，所述中間長(zhǎng)度是所述原始長(zhǎng)度的約3.5倍至約7倍。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述第二拉伸步驟包括將所述聚合物膜拉伸到所述中間長(zhǎng)度的約1.1至2.5倍的長(zhǎng)度。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一拉伸步驟和所述第二拉伸步驟中的拉伸合在一起使得所述聚合物膜被拉伸到所述原始長(zhǎng)度的約4倍至約8.5倍。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括在所述第二拉伸步驟之后對(duì)所述聚合物膜進(jìn)行硼酸化處理。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述的對(duì)所述聚合物膜進(jìn)行硼酸化處理的過(guò)程包括使所述聚合物膜暴露于至少含有硼酸的硼酸化處理溶液中。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述溶液含有約5重量％至約20重量％的硼酸。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述溶液還含有硼酸鈉和硼酸鉀中的一種。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述溶液含有約0重量％至約7重量％的十水硼酸鈉。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述硼酸化處理溶液的溫度超過(guò)50℃。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述硼酸化處理溶液的溫度在約70℃至約110℃的范圍內(nèi)。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，所述方法還包括在將所述聚合物膜暴露于至少含有硼酸的所述硼酸化處理溶液之后對(duì)所述聚合物膜進(jìn)行干燥。
28.如權(quán)利要求20所述的方法，所述方法還包括在硼酸化處理所述聚合物膜的期間允許所述聚合物膜收縮到經(jīng)過(guò)硼酸化處理的長(zhǎng)度。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，所述方法還包括在硼酸化處理所述聚合物膜的期間允許所述聚合物膜收縮之后，在第三拉伸步驟中拉伸所述聚合物膜。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，在所述的第三拉伸步驟中拉伸所述聚合物膜包括將所述聚合物膜至多拉伸到所述經(jīng)過(guò)硼酸化處理的長(zhǎng)度的約120％。
31.一種本征偏振器，其包括含有亞乙烯基聚合物嵌段的PVA型基體片，所述片限定了通過(guò)偏振軸和與所述通過(guò)偏振軸垂直的阻擋偏振軸，其電矢量與所述通過(guò)偏振軸平行的光基本上透射通過(guò)所述片，其電矢量與所述阻擋偏振軸平行的光基本上被所述亞乙烯基聚合物嵌段吸收，所述片所表現(xiàn)出的比率R的值小于2，其中R是對(duì)550nm的與所述阻擋偏振軸平行偏振的光的本征吸收率與對(duì)400nm的與所述阻擋偏振軸平行偏振的光的本征吸收率之比，所述片所表現(xiàn)出的偏振效率超過(guò)99％。
32.如權(quán)利要求31所述的偏振器，其中，所述R的值小于1.7。
33.如權(quán)利要求31所述的偏振器，其中，所述偏振效率大于99.5％。
34.如權(quán)利要求33所述的偏振器，其中，所述偏振效率大于99.8％。
35.如權(quán)利要求31所述的偏振器，其中，非偏振光通過(guò)所述片的平均透光率Kv大于42％。
36.如權(quán)利要求35所述的偏振器，其中，Kv的值大于43％。
37.如權(quán)利要求31所述的偏振器，其中，所述片表現(xiàn)出大于100的二向色比。
38.如權(quán)利要求37所述的偏振器，其中，所述片表現(xiàn)出大于110的二向色比。
39.如權(quán)利要求31所述的偏振器，其中，所述片所表現(xiàn)出的本征吸收光譜是這樣的當(dāng)與相同的片正交并用冷陰極熒光管CCFT光源照射時(shí)，所述片透射其a*坐標(biāo)的大小小于2且b*坐標(biāo)的大小也小于2的光。
40.一種本征偏振器，其包括含有亞乙烯基聚合物嵌段的PVA型基體片，所述片限定了通過(guò)偏振軸和與所述通過(guò)偏振軸垂直的阻擋偏振軸，其電矢量與所述通過(guò)偏振軸平行的光基本上透射通過(guò)所述片，其電矢量與所述阻擋偏振軸平行的光基本上被所述亞乙烯基聚合物嵌段吸收，所述片的本征吸收光譜是這樣的當(dāng)與相同的片正交并用冷陰極熒光管CCFT光源照射時(shí)，所述片透射其a*坐標(biāo)的大小小于2且b*坐標(biāo)的大小也小于2的光。
41.如權(quán)利要求40所述的偏振器，其中，所述的透射的光的a*值的大小小于1。
42.如權(quán)利要求40所述的偏振器，其中，所述的透射的光的b*值的大小小于1。
43.如權(quán)利要求40所述的偏振器，其中，所述的透射的光的a*值的大小小于1，且b*值的大小也小于1。
44.如權(quán)利要求40所述的偏振器，其中，所述片所表現(xiàn)出的比率R的值小于2，其中R是對(duì)550nm的與所述阻擋偏振軸平行偏振的光的吸收率與對(duì)400nm的與所述阻擋偏振軸平行偏振的光的吸收率之比。
45.如權(quán)利要求44所述的偏振器，其中，R的值小于1.7。
46.如權(quán)利要求40所述的偏振器，其中，所述片表現(xiàn)出的偏振效率超過(guò)99％。
47.如權(quán)利要求46所述的偏振器，其中，所述偏振效率大于99.5％。
48.如權(quán)利要求46所述的偏振器，其中，所述偏振效率大于99.8％。
49.如權(quán)利要求40所述的偏振器，其中，非偏振光通過(guò)所述片的平均透光率Kv大于42％。
50.如權(quán)利要求49所述的偏振器，其中，Kv的值大于43％。
51.如權(quán)利要求40所述的偏振器，其中，所述片表現(xiàn)出大于100的二向色比。
52.如權(quán)利要求51所述的偏振器，其中，所述片表現(xiàn)出大于110的二向色比。
53.一種本征偏振器，其包括含有亞乙烯基聚合物嵌段的PVA型基體片，所述片限定了通過(guò)偏振軸和與所述通過(guò)偏振軸垂直的阻擋偏振軸，其電矢量與所述通過(guò)偏振軸平行的光基本上透射通過(guò)所述片，其電矢量與所述阻擋偏振軸平行的光基本上被所述亞乙烯基嵌段吸收，所述片表現(xiàn)出大于100的二向色比。
54.如權(quán)利要求53所述的偏振器，其中，所述二向色比大于110。
55.如權(quán)利要求53所述的偏振器，其中，非偏振光通過(guò)所述片的平均透光率Kv大于42％。
56.如權(quán)利要求55所述的偏振器，其中，Kv的值大于43％。
57.如權(quán)利要求53所述的偏振器，其中，其中，所述片所表現(xiàn)出的比率R的值小于2，其中R是對(duì)550nm的與所述阻擋偏振軸平行偏振的光的吸收率與對(duì)400nm的與所述阻擋偏振軸平行偏振的光的吸收率之比。
58.如權(quán)利要求57所述的偏振器，其中，R的值小于1.7。
59.如權(quán)利要求53所述的偏振器，其中，所述片表現(xiàn)出的偏振效率超過(guò)99％。
60.如權(quán)利要求59所述的偏振器，其中，所述偏振效率大于99.5％。
61.如權(quán)利要求60所述的偏振器，其中，所述偏振效率大于99.8％。
62.如權(quán)利要求53所述的偏振器，其中，所述片所表現(xiàn)出的本征吸收光譜是這樣的當(dāng)與相同的片正交并用冷陰極熒光管CCFT光源照射時(shí)，所述片透射其a*坐標(biāo)的大小小于2且b*坐標(biāo)的大小也小于2的光。
全文摘要
一種用于形成稱為K型偏振器的本征偏振器的改良方法包括拉伸聚合物膜的第一拉伸步驟。該聚合物膜包含羥基化線性聚合物，該羥基化線性聚合物在所述第一拉伸步驟之后被轉(zhuǎn)化成在該聚合物膜中排列的二向色性的、共聚物的聚亞乙烯基嵌段。在轉(zhuǎn)化所述羥基化線性聚合物的同時(shí)在第二拉伸步驟中拉伸該聚合物膜。該方法得到了具有良好偏振特性和色彩特性的改良K型偏振器。例如，二向色比高于100，光通過(guò)正交結(jié)構(gòu)的偏振器的色移低，并且對(duì)可見(jiàn)光譜中的藍(lán)光區(qū)域的光的吸收比對(duì)可見(jiàn)光譜的中間區(qū)域的光的吸收的一半還要多。
文檔編號(hào)G02B5/30GK1993637SQ200580026264
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者邁克爾·K·格拉克, 杰拉爾德·N·恩寬塔赫, 喬納森·M·麥克, 普拉德恩婭·V·納加爾卡, 菲利普·J·拉利 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司