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。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)。
如將聚乙烯醇膜單向干燥拉伸，對該膜染色，然后再將其浸入70到85℃的硼酸水溶液中(JP-A-8-240715)。但是，根據(jù)這種生產(chǎn)方法，仍不能生產(chǎn)出足夠高偏振度的偏振器。另外，還有在兩個(gè)階段拉伸處理并在第二階段含硼化合物的處理浴中進(jìn)一步拉伸處理的方法，如單軸干燥拉伸聚乙烯醇膜4倍或略少于4倍，對該膜染色，在含有硼化合物的條件下將該膜進(jìn)一步拉伸1.5倍或更多(JP-A-10-288709)；單向干燥拉伸聚乙烯醇膜4至8倍，對該膜染色，在硼酸水溶液中將該膜拉伸1.1至1.8倍(JP-A-11-49878)。根據(jù)這些方法，能獲得偏振度很高的偏振器。但是，偏振器要求的偏振度更高。在這些方法中，當(dāng)在第二階段含硼化合物的處理浴中加大拉伸率以獲得高偏振度時(shí)，拉伸的膜容易破裂。因此，不能穩(wěn)定地得到高偏振度的偏振器。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種穩(wěn)定地生產(chǎn)高偏振度和高透射比的偏振器的方法，該偏振器由聚乙烯醇膜制成。
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。
本發(fā)明是關(guān)于一種生產(chǎn)偏振器的方法，包括步驟以4倍或更小的拉伸率，對未拉伸的聚乙烯醇膜進(jìn)行單向干燥拉伸處理；對該膜染色；在含硼化合物的條件下，以小于1.5倍的拉伸率對該膜進(jìn)行單向干燥拉伸處理。
在本發(fā)明中，將干燥拉伸中的拉伸率(第一拉伸率)控制為4倍或小于4倍，將在含硼化合物條件下拉伸中的拉伸率(第二拉伸率)控制為小于1.5倍，總的拉伸率(干燥拉伸中的第一拉伸率和在含硼化合物條件下拉伸的第二拉伸率的乘積)小于6。這樣，可穩(wěn)定地生產(chǎn)出高偏振度和高透射比的偏振器。干燥拉伸中的第一拉伸率最好為3至4倍，在含硼化合物條件下拉伸中的第二拉伸率最好為1.45倍或更小?？偫炻首詈脼閺?.5倍至小于6倍。第一拉伸率和第二拉伸率控制于上述范圍以外(outside)，因此總拉伸率可調(diào)整為小于6倍。當(dāng)干燥拉伸中的第一拉伸率大于4倍時(shí)，偏振器得不到足夠高的偏振度。當(dāng)在含硼化合物條件下拉伸中的第二拉伸率為1.5倍或更大時(shí)，拉伸膜容易破裂。
上述生產(chǎn)偏振器的方法中，在含硼化合物條件下進(jìn)行單向拉伸處理時(shí)，單向拉伸處理造成的膜成形(shape)率(膜MD方向尺寸/膜TD方向尺寸)最好為1.2或更大。因?yàn)槌尚温蕿?.2或更大，可穩(wěn)定地獲得高偏振度的偏振器。成形率最好為1.5或更大。從處理浴尺寸的角度來看，成形率約為10或更小。
在上述生產(chǎn)偏振器的方法中，偏振器的透射比最好為43％或更大，偏振度最好為96％或更大。透射比為43％或更大的偏振器有很好的光學(xué)性能。為了使光學(xué)性能更好，偏振度最好為96％或更大，更進(jìn)一步最好為97％或更大。
本發(fā)明是關(guān)于一種由上述方法制成的偏振器。
本發(fā)明是關(guān)于一種偏振板，該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，至少包含了一個(gè)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。
另外，本發(fā)明是關(guān)于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。塑化劑可為多元醇或聚合物，如甘油、二甘油(diglycerin)、三甘油(triglycerin)、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％。
聚乙烯醇膜(未拉伸膜)以4倍或更小的拉伸率經(jīng)過干燥拉伸，生產(chǎn)出拉伸膜。單向干燥拉伸處理的方法沒有特殊的限制。例如，可采用以下方法中的任意一種日本專利No.1524033中披露的方法，日本專利No.2731813中披露的方法，從位于干燥爐內(nèi)部或外部的軋輥之間應(yīng)用張力拉伸處理膜的方法，用加熱軋輥拉伸處理的方法，用拉幅機(jī)(tenterstretching machine)拉伸處理的方法，等等。在拉伸處理中，通常將未拉伸的膜加熱到70至150℃。未拉伸的膜通常厚度約為30至150μm。
接著，對拉伸后的膜進(jìn)行染色處理。使碘或二色性染料吸附并定位于已拉伸膜，進(jìn)行染色處理。通常將已拉伸的膜浸入染色溶液進(jìn)行染色處理。染色溶液通常為碘溶液。用作碘溶液的碘水溶液含有碘和碘離子，該碘離子是溶解輔助物如鉀化碘中的。碘濃度為重量比的約0.01至0.5％，最好為重量比的0.02至0.04％。鉀化碘濃度為重量比的約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)間通常為約10至300秒，最好為20至240秒。聚乙烯醇膜(已拉伸膜)中碘含量通常為重量比的1至4％，最好為重量比的1.5至3.5％，使偏振器展現(xiàn)出很好的偏振度。在用碘的染色處理中，最好通過調(diào)整碘溶液的濃度、聚乙烯醇膜浸入碘溶液的溫度和浸入時(shí)間等條件，將聚乙烯醇膜中的碘含量調(diào)整到上述范圍中。
接著，對該膜在含硼化合物的條件下以小于1.5倍的拉伸率進(jìn)行單向拉伸處理。硼化合物的例子包括硼酸和硼砂。所使用的硼化合物為水溶液或水與有機(jī)溶劑的混合溶液。在硼酸水溶液或類似物中，硼酸的濃度為重量比的2至20％，最好為重量比的3至15％?？梢允褂免浕?，使碘離子加入硼酸水溶液或類似物中。含有鉀化碘的硼酸水溶液或類似物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，它幾乎對所有可見光的波長都有基本恒定的吸光度。通常，將已拉伸的膜浸入硼酸水溶液或類似物中用硼化合物進(jìn)行處理?？捎猛扛卜?、濺射法等方法用硼化合物進(jìn)行處理。
用硼化合物進(jìn)行處理的溫度通常為50℃或更高，最好為50至85℃。用硼化合物處理的時(shí)間通常為10至800秒，最好為30至500秒。
對用硼化合物處理過程中已拉伸的膜，再以1.5倍或更小的拉伸率進(jìn)行單向拉伸處理。這時(shí)，單向拉伸處理的膜的成形率(膜MD方向尺寸/膜TD方向尺寸)最好為1.2或更多。如果拉伸率小于1.5倍，就在用硼化合物處理過程中的兩個(gè)或更多的階段進(jìn)行拉伸。在這一步驟中，單向拉伸處理的方法沒有特別的限制。
用于計(jì)算拉伸膜成形率的膜MD方向尺寸和膜TD方向尺寸，分別是在要進(jìn)行單向拉伸的狀態(tài)下的拉伸膜的膜MD方向尺寸和膜TD方向尺寸。如，成批單向拉伸處理時(shí)，膜MD方向尺寸和膜TD方向尺寸分別為卡盤卡住(chucking)膜時(shí)的膜MD方向尺寸和膜TD方向尺寸。當(dāng)擠壓滾軸間以不同的速度繼續(xù)單向拉伸處理時(shí)，擠壓滾軸間的經(jīng)過長度為膜MD方向尺寸，擠壓滾軸入口處的膜寬度為膜TD方向尺寸。
分別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)層可以是聚合物層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(aromatic polyamide)；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；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。
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(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(包括半波長板和四分之一波長板)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?，如各種波長板和用于補(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)單向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，顯示的圖像就會變暗。亮度增強(qiáng)膜不會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范圍內(nèi)，如可見光范圍內(nèi)，作為四分之一波長板的延時(shí)板。在該方法中，對于波長為550nm的淡色光，用作四分之一波長板的延時(shí)層層疊在有例如用作半波長板之類的其他延時(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的兩層或多層疊制在一起的配置結(jié)構(gòu)，得到在寬波長范圍內(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?。因此，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)動勵電路，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)生的能量激勵熒光物質(zhì)，隨后被激勵的熒光物質(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。實(shí)例通過實(shí)例和對比實(shí)例詳細(xì)描述本發(fā)明。在這些例子中，“％”代表“重量比”。例1厚度為75μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度為2400，皂化度為99.9％)在100℃的加熱爐中，以3倍拉伸率單向拉伸。接著，將膜浸入到30℃、碘酸鉀濃度為0.3％和碘濃度為0.05％的水溶碘溶液中60秒，進(jìn)行染色。其后，在65℃、10％的硼酸溶液中成形率(膜MD方向尺寸/膜TD方向尺寸)為1.6的狀態(tài)下，該膜裝入卡盤(chuck)間。當(dāng)膜按成批量方式以1.4倍拉伸率單向拉伸時(shí)，該膜浸入其中1分鐘。然后，用25℃的純水洗滌該膜10秒，在60℃干燥該膜4分鐘。得到偏振器。例2厚度為75μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度為2400，皂化度為99.9％)接觸到100℃的加熱滾軸，以3.5倍拉伸率單向拉伸。接著，將膜浸入到30℃、碘酸鉀度為0.3％和碘濃度為0.05％的水溶碘溶液中60秒，進(jìn)行染色。其后，在65℃、10％的水溶硼酸溶液中成形率(膜MD方向尺寸/膜TD方向尺寸)為2的狀態(tài)下，該膜裝入卡盤間。當(dāng)膜以批量方式，以1.4倍拉伸率單向拉伸時(shí)，該膜浸入其中1分鐘。然后，用25℃的純水洗滌該膜10秒，在60℃干燥該膜4分鐘。得到偏振器。例3厚度為75μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度為2400，皂化度為99.9％)接觸到100℃的加熱滾軸，以3.5倍拉伸率單向拉伸。接著，將膜浸入到30℃、碘酸鉀濃度為0.3％和碘濃度為0.05％的水溶碘溶液中60秒，進(jìn)行染色。其后，該膜在65℃、10％的水溶硼酸溶液中、成形率(膜MD方向尺寸/膜TD方向尺寸)為1的狀態(tài)下，裝入卡盤間。當(dāng)膜以批量方式以1.4倍拉伸率單向拉伸時(shí)，該膜浸入其中1分鐘。然后，用25℃的純水洗滌該膜10秒，在60℃干燥該膜4分鐘。得到偏振器。對比實(shí)例1
厚度為75μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度為2400，皂化度為99.9％)接觸到100℃的加熱滾軸，以5倍拉伸率單向拉伸。接著，將膜浸入到30℃、碘酸鉀濃度為0.3％和碘濃度為0.05％的水溶碘溶液中60秒，進(jìn)行染色。其后，該膜在65℃、10％的水溶硼酸溶液中、成形率(膜MD方向尺寸/膜TD方向尺寸)為1的狀態(tài)下，裝入卡盤間。當(dāng)膜以批量方式以1.2倍拉伸率單向拉伸時(shí)，該膜浸入其中1分鐘。然后，用25℃的純水洗滌該膜10秒，在60℃干燥該膜4分鐘。得到偏振器。比較實(shí)例2厚度為75μm的聚乙烯醇膜(平均聚合度為2400，皂化度為99.9％)接觸到100℃的加熱滾軸，以3.5倍拉伸率單向拉伸。接著，將膜浸入到30℃、碘酸鉀濃度為0.3％和碘濃度為0.05％的水溶碘溶液中60秒，進(jìn)行染色。其后，該膜在65℃、10％的水溶硼酸溶液中、成形率(膜MD方向尺寸/膜TD方向尺寸)為1的狀態(tài)下，裝入卡盤間。該膜在批量方式以2倍拉伸率單向拉伸，同時(shí)該膜浸入其中1分鐘。但是，該膜在拉伸過程中破裂。
下面評估在實(shí)例和比較實(shí)例中得到的偏振器。結(jié)果示于表1。(透光率)用分光光度計(jì)(CMS-500，Murakami Color Research Laboratory制造)測量偏振器的透射比。在JIS Z 8701描述的2度視野(C光源)基礎(chǔ)上的相對光譜感應(yīng)(responsively)校正中，偏振器的透射比為Y值。(偏振度)用分光光度計(jì)測量透射比(H0)，此時(shí)兩個(gè)同樣的偏振器以偏振軸平行的方式彼此重疊在一起；測量透射比(H90)，此時(shí)兩個(gè)偏振器以偏振軸正交的方式彼此重疊在一起。用下面的公式計(jì)算偏振度偏振度(％)＝{(H0-H90)/(H0+H90)}×100在2度視野(C光源)基礎(chǔ)上的相對光譜感應(yīng)(responsibity)校正中，平行透射比(H0)和正交透射比(H90)為Y值。
表1

權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)偏振器的方法，包括步驟以4倍或更小的拉伸率對未拉伸的聚乙烯醇膜進(jìn)行單向干燥拉伸處理；對該膜染色；然后，在含有硼化合物的條件下，以小于1.5倍的拉伸率對該膜進(jìn)行單向拉伸處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在含有硼化合物的條件下對該膜進(jìn)行單向拉伸處理時(shí)，該膜的成形率(膜MD方向尺寸/膜TD方向尺寸)為1.2或更高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中偏振器的透射比透射比為43％或更高，偏振度為96％或更高。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的方法獲得的偏振器。
5.一種偏振板，在權(quán)利要求4所述的偏振器至少一側(cè)有光學(xué)透明保護(hù)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏振板，包括至少一個(gè)延時(shí)板、視角補(bǔ)償膜、反射板、透反射板或亮度增強(qiáng)膜。
7.一種視覺顯示器，使用了如權(quán)利要求5或6所述的偏振板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高偏振度和高透射比的偏振器，由聚乙烯醇膜制成。其生產(chǎn)方法包括步驟以4倍或更小的拉伸率對未拉伸的聚乙烯醇膜進(jìn)行單向干燥拉伸處理，對該膜染色，然后在含硼化合物的條件下以小于1.5倍的拉伸率對該膜進(jìn)行單向拉伸處理。
文檔編號G02F1/1335GK1409137SQ0214249
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月20日
發(fā)明者土本一喜, 近藤誠司, 西田昭博 申請人:日東電工株式會社