專(zhuān)利名稱：偏光器、光學(xué)薄膜和圖象顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏光器。本發(fā)明還涉及采用所述偏光器的偏振板和光學(xué)薄膜。此外，本發(fā)明涉及采用所述偏振板及光學(xué)薄膜的圖象顯示器，例如液晶顯示器、有機(jī)電致發(fā)光顯示器、CRT和PDP。
背景技術(shù)：
液晶顯示器正在市場(chǎng)中迅速地發(fā)展，例如在鐘表、蜂窩電話、PDA、筆記本大小的個(gè)人計(jì)算機(jī)、和個(gè)人計(jì)算機(jī)顯示器、DVD播放器、電視機(jī)等中。在液晶顯示器中，基于通過(guò)液晶的切換的偏振態(tài)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)可視，其中，基于其顯示原理采用偏光器。特別地，具有更高亮度(高透射率)和更高對(duì)比度(高偏振度)的偏光器被發(fā)展和引入，用作電視機(jī)等日益需要具有高亮度和高對(duì)比度的顯示器。
例如，由于其具有高透射率和高偏振度，具有碘被吸收并且然后被拉伸的結(jié)構(gòu)的聚乙烯醇，也就是碘基偏光器被廣泛用作偏光器(例如，日本專(zhuān)利未審查公開(kāi)No.2001-296427)。但是，由于碘基偏光器在短波長(zhǎng)側(cè)具有相對(duì)低的偏振度，會(huì)出現(xiàn)色調(diào)的問(wèn)題，例如在短波長(zhǎng)側(cè)黑色顯示中遺漏藍(lán)色，并且在白色顯示中遺漏黃色。
碘基偏光器在碘吸收過(guò)程中容易出現(xiàn)不均勻。因此，存在尤其是在黑色顯示情況下檢測(cè)出的透射率不均勻?qū)е驴梢曅韵陆档膯?wèn)題。為解決該問(wèn)題已經(jīng)提出了很多方法，例如，增加碘基偏光器吸收碘的吸收量，從而在黑色顯示情況下的透射率設(shè)置為不高于人眼感知極限，以及采用自身產(chǎn)生很小不均勻度的拉伸處理。但是，前一種方法存在在降低黑色顯示的透射率的同時(shí)，降低了在白色顯示情況下的透射率，并且從而使顯示自身變暗的問(wèn)題。除此之外，后一種方法本身存在需要更換加工，降低生產(chǎn)率的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種在短波長(zhǎng)側(cè)具有高偏振度的碘基偏光器。
此外，本發(fā)明旨在提供一種具有高透射率和高偏振度并且可以控制黑色顯示情況下透射率不均勻度的碘基偏光器。
除此之外，本發(fā)明旨在提供一種采用所述偏光器的偏振板和光學(xué)薄膜。另外，本發(fā)明旨在提供一種采用所述偏光器、偏振板和光學(xué)薄膜的圖象顯示器。
作為本發(fā)明人全身心投入的研究結(jié)果，可以解決上述問(wèn)題，并且發(fā)現(xiàn)采用下面示出的偏光器可以實(shí)現(xiàn)上述目的，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
即，本發(fā)明涉及一種偏光器，該偏光器包括具有分散在由包含碘光吸收材料的半透明水溶樹(shù)脂形成的基質(zhì)中的微域(minute domains)結(jié)構(gòu)的薄膜。
上述偏光器的微域優(yōu)選由定向雙折射(birefringent)材料形成。上述雙折射材料優(yōu)選至少在取向處理步驟中顯示液晶性。
上述本發(fā)明的偏光器具有由半透明水溶樹(shù)脂形成并以碘基光吸收材料作為基質(zhì)的碘基偏光器，并且具有分散在上述基質(zhì)中的微域。微域優(yōu)選由具有雙折射的定向材料形成，并且特別地微域優(yōu)選用顯示出液晶性的材料形成。因此，碘基光吸收材料除吸收二向色性的作用外，其散射各向異性作用根據(jù)兩種作用的協(xié)同效應(yīng)改善偏振特性，從而形成同時(shí)具有透射率和偏振度，以及良好可視性的偏光器。
碘基光吸收材料指包含碘并吸收可見(jiàn)光的化學(xué)物質(zhì)，通常認(rèn)為它們由半透明水溶樹(shù)脂(特別是聚乙烯醇基樹(shù)脂)和多碘離子(I3-，I5-等)之間的交互作用形成。碘基光吸收材料又稱為碘絡(luò)合物。認(rèn)為多碘離子由碘和碘離子產(chǎn)生。
各向異性散射的散射性源于基質(zhì)和微域之間的折射率差。例如，如果形成微域的材料為液晶材料，由于它們與作為基質(zhì)的半透明水溶樹(shù)脂相比較具有更高的波長(zhǎng)色散Δn，在短波長(zhǎng)側(cè)沿散射軸的折射率差變得更大，并且因此提供更多的短波長(zhǎng)散射量。從而實(shí)現(xiàn)在較短波長(zhǎng)處大偏振性能作用的改善，補(bǔ)償短波長(zhǎng)側(cè)碘基偏光器的相對(duì)低水平的偏振性能，這樣，可以實(shí)現(xiàn)具有高偏振和中性色彩的偏光器。
在上述偏光器中，優(yōu)選具有0.02或更大的雙折射率的微域。在用于微域的材料中，從獲得更大各向異性散射作用的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選使用具有上述雙折射率的材料。
在上述偏光器中，形成微域的雙折射材料與半透明水溶樹(shù)脂之間在每個(gè)光軸方向的折射率差，在軸向的折射率差(Δn1)顯示為最大0.03或更大，并且在Δn1方向與垂直于Δn1方向的兩個(gè)方向的軸向之間的折射率差(Δn2)為Δn1的50％或更小。
將上述在每個(gè)光軸方向的折射率差(Δn1)和(Δn2)控制在上述范圍內(nèi)，可以提供能夠選擇性地只散射在Δn1方向的線偏振光(linearly polarizedlight)作用的散射各向異性薄膜，如美國(guó)專(zhuān)利No.2123902的說(shuō)明書(shū)中提出的那樣。即，一方面，在Δn1方向具有大折射率差，可以散射線偏振光，并且，另一方面，在Δn2方向具有小折射率差，可以透射線偏振光。此外，優(yōu)選在垂直于Δn1的兩個(gè)方向的軸向的折射率差(Δn2)相等。
為了獲得高散射各向異性，在Δn1方向的折射率差(Δn1)設(shè)置為0.03或更大，優(yōu)選0.05或更大，最好為0.10或更大。在垂直于Δn1方向的兩個(gè)方向的折射率差(Δn2)為上述Δn1的50％或更小，并且優(yōu)選30％或更小。
上述偏光器中的碘基光吸收材料中，所述材料的吸收軸優(yōu)選取向?yàn)棣1方向。
基質(zhì)中碘基光吸收材料被如此定向材料吸收軸可以變?yōu)槠叫杏谏鲜靓1方向，這樣在作為散射偏振方向的Δn1方向，線偏振光被選擇性吸收。因此，一方面，在Δn2方向的入射光的線偏振光分量(component)不被散射或者幾乎未被碘光吸收材料吸收，就像不具備各向異性散射性能的傳統(tǒng)碘基偏光器一樣。另一方面，Δn1方向的線偏振光分量被散射并且被碘基光吸收材料吸收。通常，吸收作用由吸收系數(shù)和厚度決定。在這樣的情況下，與不發(fā)生散射的情況相比，散射光大大地加長(zhǎng)了光程。因此，Δn1方向的偏振分量與傳統(tǒng)碘基偏光器相比更多地被吸收。也就是說(shuō)相同透射率下可以獲得更高的偏振度。
以下將給出理想模型的描述。下文將采用線偏光器常采用的兩個(gè)主透射率(第一主透射率k1(最大透射方向＝Δn2方向線偏振光透射率)，第二主透射率k2(最小透射方向＝Δn1方向線偏振光透射率)進(jìn)行討論。
在市場(chǎng)上可以獲得的碘基偏光器中，當(dāng)?shù)饣馕詹牧先∠驗(yàn)橐粋€(gè)方向時(shí)，平行透射率和偏振度可以分別用下式表示平行透射率＝0.5×((k1)2+(k2)2)和偏振度＝(k1-k2)/(k1+k2)另一方面，假設(shè)在本發(fā)明的偏光器中，Δn1方向的偏振光被散射并且平均光程增大α(＞1)倍，同時(shí)忽略散射去偏振作用，這樣，主透射率可以分別用k1和k2’＝10x(其中，x為αlogk2)表示。
也就是說(shuō)，在這種情況下平行透射率和偏振度分別用下式表示平行透射率＝0.5×((k1)2+(k2’)2)和偏振度＝(k1-(k2’)2)/(k1+(k2’)2)當(dāng)本發(fā)明的偏光器由與市場(chǎng)上可以獲得的碘基偏光器(平行透射率為0.385，偏振度為0.965k1＝0.877，k2＝0.016)用相同的條件(染色量和生產(chǎn)過(guò)程相同)制備時(shí)，計(jì)算出當(dāng)α為2倍時(shí)，k2小到0.0003，從而偏振度提高到0.999，同時(shí)平行透射率保持在0.385。上述結(jié)果是計(jì)算出的，其作用可能會(huì)由散射、表面反射、反向散射等引起的去偏振作用減少一點(diǎn)。如上述公式所示，更高的α值可以得到更好的結(jié)果，并且更高的碘基光吸收材料二色性比可以提供更好的作用。為了獲得更高的α值，可以實(shí)現(xiàn)最大可能的散射各向異性作用并且在Δn1方向的偏振光可以被選擇性地大大地散射。此外，優(yōu)選較少的反向散射，并且反向散射強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值優(yōu)選30％或更小，更優(yōu)選20％或更小。
由拉伸生產(chǎn)的薄膜適用作上述偏光器。
在上述偏光器中，微域在Δn2方向長(zhǎng)度優(yōu)選為0.05～500μm。
為了強(qiáng)散射在可見(jiàn)光波段內(nèi)振動(dòng)平面在Δn1方向的線偏振光，所分散的微域在Δn2方向的長(zhǎng)度控制為0.05～500μm，優(yōu)選0.5～100μm。當(dāng)微域在Δn2方向的長(zhǎng)度與波長(zhǎng)相比太短時(shí)，不能提供充分散射。另一方面，當(dāng)微域在Δn2方向的長(zhǎng)度太長(zhǎng)時(shí)，有可能會(huì)產(chǎn)生薄膜強(qiáng)度降低或形成微域的液晶材料不能在微域中充分定向的問(wèn)題。
在上述偏光器中，可以使用吸收帶至少在400～700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的碘光吸收材料。
在上述偏光器中，線偏振光在透射方向的透射率為80％或更大，霾值(hazevalue)為5％或更小，并且對(duì)于線偏振光在吸收方向的霾值為30％或更大。
具有上述透射率及霾值的本發(fā)明的碘偏光器在透射方向?qū)€偏振光具有高透射率和良好的可見(jiàn)度，并且在吸收方向?qū)€偏振光具有強(qiáng)光學(xué)擴(kuò)散性。因此，無(wú)需犧牲其它光學(xué)特性，用簡(jiǎn)單的方法就可以顯示高透射率和高偏振度，并且可以控制黑色顯示情況下透射率的不均勻度。
作為本發(fā)明的偏光器，偏光器優(yōu)選在透射方向也就是線偏振光在垂直于上述碘基光吸收材料的最大吸收方向的方向，對(duì)線偏振光具有盡可能高的透射率并且當(dāng)入射線偏振光的光強(qiáng)設(shè)置為100時(shí)光透射率為80％或更大。光透射率優(yōu)選85％或更大，更優(yōu)選88％或更大。在這里，光透射率等于由根據(jù)CIE 1931 XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)用帶有積分球的分光光度計(jì)測(cè)量的在380nm～780nm的光譜透射率計(jì)算的Y值。此外，由于大約8％～10％被偏光器前表面和后表面的空氣界面反射，理想極限是從100％中扣除該表面反射部分的值。
從獲得清晰可見(jiàn)的顯示圖象的觀點(diǎn)來(lái)看，需要偏光器在透射方向不散射線偏振光。因此，偏光器優(yōu)選在透射方向?qū)€偏振光具有5％或更小的霾值，更優(yōu)選3％或更小，并且最好為1％或更小。另一方面，從散射產(chǎn)生局部透射率變化引起覆蓋不均勻的觀點(diǎn)來(lái)看，偏光器需要在吸收方向強(qiáng)散射線偏振光，也就是上述碘基光吸收材料的最大吸收方向的線偏振光。因此，吸收方向的線偏振光的霾值優(yōu)選30％或更大，更優(yōu)選40％或更大，最好為50％或更大。此外，在這里霾值是根據(jù)JIS K 7136(如何獲得彈性透明材料的霾值)測(cè)量的。
通過(guò)散射各向異性作用和偏光器的吸收二向色性作用相結(jié)合獲得上述光學(xué)特性。如美國(guó)專(zhuān)利No.2123902的說(shuō)明書(shū)、日本專(zhuān)利未審查公開(kāi)No.9-274108和日本專(zhuān)利未審查公開(kāi)No.9-297204中指出的，同樣的特性還可以通過(guò)將具有選擇性地只散射線偏振光作用的散射各向異性薄膜和二向色性吸收型偏光器在軸向?qū)盈B的方式獲得，這樣，具有最大散射的軸與具有最大吸收的軸相互平行。但是，這些方法必需各自形成散射各向異性薄膜，存在層疊時(shí)軸向連接精度的問(wèn)題，另外，簡(jiǎn)單的層疊方法不能如期望那樣增強(qiáng)上述被吸收的偏振光的光程的作用，因此，該方法難以獲得高透射和高偏振度。
除此之外，本發(fā)明涉及在上述偏光器的至少一側(cè)具有透明保護(hù)層的偏振板。
此外，本發(fā)明涉及光學(xué)薄膜，其特征在于，該光學(xué)薄膜與上述偏光器和上述偏振板中的至少一個(gè)層疊。
另外，本發(fā)明涉及圖象顯示器，其特征在于，該圖象顯示器采用了上述偏光器、上述偏振板或上述偏振光學(xué)薄膜。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為示出本發(fā)明偏光器的一個(gè)實(shí)例的總體頂視圖；圖2A和圖2B為例1和比較例1中的偏光器的偏振光吸收光譜圖；和圖3A和圖3B為例3和比較例2中的偏光器的偏振光吸收光譜圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖描述本發(fā)明的偏光器。圖1為本發(fā)明的偏光器總體頂視圖，偏光器具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中薄膜由包括碘基光吸收材料2的半透明水溶樹(shù)脂1形成，微域3分散在作為基質(zhì)的所述薄膜中。
圖1示出碘基光吸收材料2定向在微域3和半透明水溶樹(shù)脂1之間折射率差為最大值的軸(Δn1方向)方向的情況的實(shí)例。微域3中，Δn1方向的偏振分量被散射。圖1中，沿薄膜平面內(nèi)一個(gè)方向的Δn1方向?yàn)槲蛰S。在薄膜平面內(nèi)，垂直于Δn1方向的Δn2方向?yàn)橥干漭S。另一垂直于Δn1方向的Δn2方向?yàn)楹穸确较颉?br> 可使用在可見(jiàn)光波段為半透明并且具有散射及吸收的碘基光吸收材料的樹(shù)脂作為半透明水溶樹(shù)脂1，沒(méi)有特別的限制。例如，可以提及的有常規(guī)用于偏光器的聚乙烯醇或其衍生物。聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮乙醛等等可以作為聚乙烯醇的衍生物，此外，用烯烴例如乙烯及丙烯改性的衍生物，和不飽和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸，和丁烯酸，不飽和羧基酸的烷基酯、丙烯酰胺等可以作為聚乙烯醇的衍生物。除此之外，例如聚乙烯吡咯烷基樹(shù)脂、多糖基樹(shù)脂等可以作為半透明水溶樹(shù)脂1。上述半透明水溶樹(shù)脂可以是具有不易由模制變形等產(chǎn)生定向雙折射的各向同性的樹(shù)脂，以及具有易產(chǎn)生定向雙折射的各向異性的樹(shù)脂。
在形成微域3的材料中，不限制材料是否具有雙折射或各向同性，但是特別優(yōu)選具有雙折射的材料。另外，作為具有雙折射的材料，優(yōu)選使用至少在取向處理時(shí)顯示出液晶性的材料(自此以后稱作液晶材料)。也就是說(shuō)，只要在取向處理時(shí)顯示出液晶相，液晶材料在形成的微域3中就可以顯示或喪失液晶性。
作為形成微域3的材料，具有雙折射的材料(液晶材料)可以是任何顯示出向列液晶性、近晶型液晶性及膽甾型液晶性的材料，或者是顯示出溶致液晶性的材料。另外，具有雙折射的材料可以具有液晶熱塑性樹(shù)脂，并且由液晶單體聚合形成。當(dāng)液晶材料具有液晶熱塑性樹(shù)脂時(shí)，從最終獲得的耐熱結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的樹(shù)脂。此外，優(yōu)選至少在室溫下顯示玻璃態(tài)的材料。通常，液晶熱塑性樹(shù)脂通過(guò)加熱取向，隨后被冷卻固定，并且在保持液晶性的同時(shí)形成微域3。雖然液晶單體取向后可以通過(guò)聚合、交聯(lián)等在固定狀態(tài)形成微域3，一些形成的微域3仍然可能喪失液晶性。
可以使用具有主鏈型、側(cè)鏈型或者其混合型的各種骨架的聚合物作為上述液晶熱塑性樹(shù)脂，沒(méi)有特別的限制。例如具有結(jié)合包括芳香族單元等內(nèi)消旋配合基(mesogen groups)結(jié)構(gòu)的縮聚物，例如，聚酯基、聚酰胺基、聚碳酸酯基和聚酯酰亞胺基聚合物可以作為主鏈型液晶聚合物。苯基、聯(lián)苯基和萘基可以用作內(nèi)消旋配合基，并且作為上述芳香族單元，芳香族單元可以具有取代基，例如氰基、烷基、烷氧基和鹵基團(tuán)。
具有例如聚丙烯酸酯基、聚甲基丙烯酸酯基、聚α-鹵代丙烯酸酯基、聚α-鹵代氰基丙烯酸酯基、聚丙烯酰胺基、聚硅氧烷基的主鏈，以及聚丙二酸主鏈作為骨架，并且在側(cè)鏈具有包括環(huán)狀單元的內(nèi)消旋配合基等的聚合物可以作為側(cè)鏈型液晶聚合物。上述可以用作內(nèi)消旋配合基的環(huán)狀單元有聯(lián)苯基、苯甲酸苯酯基、苯基環(huán)己烷基、氧化偶氮苯基、偶氮甲堿基、偶氮苯基、苯基嘧啶基、二苯乙炔基、聯(lián)苯安息香酸酯基、雙環(huán)己烷基、環(huán)己基苯基、三聯(lián)苯基單元等。這些環(huán)狀單元的末端基可以具有取代基，例如氰基、烷基、烯基、烷氧基、鹵素基團(tuán)、鹵代烷基、鹵代烷氧基、鹵代烯烴基。具有鹵素基的基團(tuán)可用于內(nèi)消旋配合基的苯基。
除此之外，任何液晶聚合物的內(nèi)消旋配合基可以通過(guò)具有彈性的間隔基部分被結(jié)合?？梢宰鳛殚g隔基部分的有聚亞甲基鏈、聚甲醛鏈等。形成間隔基部分的結(jié)構(gòu)單元的重復(fù)單元數(shù)由內(nèi)消旋配合基部分的化學(xué)結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)卮_定，并且聚亞甲基鏈重復(fù)單元數(shù)為0～20，優(yōu)選2～12，聚甲醛鏈重復(fù)單元數(shù)為0～10，優(yōu)選1～3。
上述液晶熱塑性樹(shù)脂優(yōu)選玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為50℃或更高，更優(yōu)選80℃或更高。此外，它們具有近似為2,000～100,000的重量平均分子量。
可以作為液晶單體的有在末端基具有可聚合官能團(tuán)例如丙烯酰基和甲基丙烯酰基的單體，并且還具有內(nèi)消旋配合基和包括上述環(huán)狀單元等的間隔物部分。交聯(lián)結(jié)構(gòu)可以用具有兩個(gè)或更多丙烯?；⒓谆；鹊目删酆瞎倌軋F(tuán)引入，并且可以提高耐久性。
形成微域3的材料不完全局限于上述液晶材料，可以使用不同于基質(zhì)材料的非液晶樹(shù)脂?？梢宰鳛樯鲜鰳?shù)脂的有聚乙烯醇及其衍生物、聚烯烴、聚烯丙基化合物、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸苯乙烯共聚物等。另外，無(wú)雙折射的粒子可以用作形成微域3的材料。樹(shù)脂例如聚丙烯酸酯和丙烯酸苯乙烯共聚物可以作為所述微粒。微粒的尺寸沒(méi)有特別的限制，可以使用直徑0.05～500μm的微粒，優(yōu)選直徑0.5～100μm的微粒。盡管形成微域3的優(yōu)選材料具有上述液晶材料，可以與上述液晶材料混合使用非液晶材料。此外，非液晶材料也可以獨(dú)立地用作形成微域3的材料。
本發(fā)明的偏光器中，在生產(chǎn)用包括碘基光吸收材料2的半透明水溶樹(shù)脂1形成基質(zhì)的薄膜的同時(shí)，微域3(例如，用液晶材料形成的定向雙折射材料)在所述基質(zhì)中分散。另外，上述Δn1方向的折射率差(Δn1)和Δn2方向的折射率差(Δn2)被控制在薄膜的上述范圍內(nèi)。
本發(fā)明的偏光器的生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有特別的限制，例如，本發(fā)明的偏光器可以采用下面的生產(chǎn)過(guò)程獲得(1)生產(chǎn)混合溶液的過(guò)程，在該溶液中形成微域的材料在形成基質(zhì)的半透明水溶樹(shù)脂中分散(下文將參照代表實(shí)例，提供對(duì)于液晶材料用作形成微域的材料的情況說(shuō)明。用液晶材料形成微域的情況將應(yīng)用于用其它材料形成微域的情況。)；(2)用上述(1)的混合溶液形成薄膜的過(guò)程；(3)定向(拉伸)上述(2)中獲得的薄膜的過(guò)程；和(4)碘基光吸收材料在形成上述基質(zhì)的半透明水溶樹(shù)脂中分散(染色)的過(guò)程。
除此之外，可以適當(dāng)?shù)卮_定過(guò)程(1)～(4)的順序。
在上述過(guò)程(1)中，首先制備混合溶液，在該混合溶液中形成微域的液晶材料在形成基質(zhì)的半透明水溶樹(shù)脂中分散。制備所述混合溶液的方法沒(méi)有特別的限制，可以采用利用上述基質(zhì)成分(半透明水溶樹(shù)脂)與液晶材料之間的相位分離現(xiàn)象的方法。例如有一種方法，選擇基質(zhì)成分間兼容性差的材料作為液晶材料，采用分散劑如表面活性劑，在基質(zhì)成分的水溶液中分散形成液晶材料的材料溶液。在上述混合溶液的制備中，某些形成基質(zhì)的半透明材料的組合物和形成微域的液晶材料不需要分散劑?；|(zhì)中分散的液晶材料的量沒(méi)有特別的限制，對(duì)于按照重量100份的半透明水溶樹(shù)脂，液晶材料為按照重量0.01～100份，優(yōu)選依照重量0.1～10份。在溶解或未溶解于溶劑中的狀態(tài)下使用液晶材料。溶劑的實(shí)例，例如，包括水、甲苯、二甲苯、己烷 環(huán)己烷、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烷、三氯乙烯、甲乙酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮、環(huán)戊酮、四氫呋喃、乙酸乙酯等。基質(zhì)成分的溶劑和液晶材料的溶劑可以是相同的溶劑或者是不同的溶劑。
在上述過(guò)程(2)中，為了減少薄膜形成后干燥過(guò)程中的泡沫，理想的是，在過(guò)程(1)中混合溶液的制備中沒(méi)有使用用于溶解形成微域的液晶材料的溶劑。當(dāng)不使用溶劑時(shí)，例如可以使用液晶材料直接加入形成基質(zhì)的半透明材料的水溶液，然后加熱到高于液晶溫度范圍以使液晶材料均一地以更小的狀態(tài)分散。
另外，基質(zhì)成分溶液、液晶材料溶液、或混合溶液可以包括不同種類(lèi)的添加劑，例如分散劑、表面活性劑、紫外吸收劑、阻燃劑、抗氧化劑、增塑劑、模潤(rùn)滑劑、其它潤(rùn)滑劑，以及在不妨礙本發(fā)明目的范圍內(nèi)的著色劑。
在獲得上述混合溶液薄膜的過(guò)程(2)中，上述混合溶液被加熱及干燥以去除溶劑，從而產(chǎn)生具有分散在基質(zhì)中的微域的薄膜?？梢圆捎酶鞣N方法形成薄膜，例如鑄造法、模壓法、注模法、碾壓成形法及中間鑄型法(flow castingmolding method)。在薄膜成形中，薄膜中微域的大小被控制在Δn2方向?yàn)?.05～500μm范圍內(nèi)。通過(guò)調(diào)整混合溶液的粘性、混合溶液溶劑的選擇和組合、分散劑以及混合溶劑的熱處理(冷卻速率)和干燥速率，可以控制微域的大小和分散性。例如，具有高粘性并且產(chǎn)生高剪力和形成基質(zhì)的半透明水溶樹(shù)脂和形成微域的液晶材料的混合溶液通過(guò)攪拌器，例如均勻混合器被分散，在不小于液晶溫度范圍的溫度被加熱，從而微域可以以更小的狀態(tài)被分散。
對(duì)上述薄膜取向的過(guò)程(3)可以通過(guò)拉伸薄膜進(jìn)行。在拉伸中，以單軸拉伸、雙軸拉伸、斜拉伸作為示例，但是，通常進(jìn)行單軸拉伸?？梢圆捎萌魏慰諝庵懈稍镄屠旌退到y(tǒng)槽(aqueous system bath)中的濕型拉伸作為拉伸方法。當(dāng)采用濕拉伸時(shí)，水系統(tǒng)槽可以包括適當(dāng)?shù)奶砑觿?硼化合物，如硼酸；堿性金屬碘等)。拉伸比沒(méi)有特別的限制，通常優(yōu)選采用近似2～10倍的拉伸比。
這種拉伸可以將碘基光吸收材料定向在拉伸軸方向。此外，形成雙折射材料的液晶材料通過(guò)上述拉伸，在微域中沿拉伸方向取向，從而顯示雙折射。
希望微域能根據(jù)拉伸變形。當(dāng)微域具有非液晶材料時(shí)，希望選擇近似樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度作為拉伸溫度，當(dāng)微域具有液晶材料時(shí)，希望選擇使液晶處于液晶態(tài)，如向列相或近晶相或者各向同性相態(tài)的溫度作為拉伸溫度。當(dāng)通過(guò)拉伸加工給出不適當(dāng)?shù)亩ㄏ驎r(shí)，可以另外增加加工，例如熱定向處理。
除上述拉伸外，外場(chǎng)作用，例如電場(chǎng)和磁場(chǎng)可用于液晶材料的取向。另外，混有光活性物質(zhì)如偶氮苯混合的液晶材料，以及混入其中的具有光活性基如肉桂?；囊壕Р牧媳皇褂?，這些材料可以通過(guò)用光照射等取向處理來(lái)取向。此外，拉伸加工和上述取向處理還可以結(jié)合使用。當(dāng)液晶材料為液晶熱塑性樹(shù)脂時(shí)，在拉伸時(shí)被取向，在室溫被冷卻，從而取向被固定并且穩(wěn)定。由于如果進(jìn)行取向?qū)⒋_定光學(xué)特性指標(biāo)，液晶單體可能不必要為固化狀態(tài)。但是，在具有低各向同性轉(zhuǎn)變溫度的液晶單體中，很少的溫度升高將提供各向同性狀態(tài)。在這種情況下，由于可能不顯示各向異性散射，但相反地偏振光特性惡化，因此優(yōu)選固化液晶單體。另外，許多液晶單體在室溫中結(jié)晶，然后，它們將顯示各向異性散射并且偏振光特性相反地惡化，優(yōu)選固化液晶單體。從這些現(xiàn)象的角度來(lái)看，為了使取向狀態(tài)穩(wěn)定地存在于任何條件下，優(yōu)選固化液晶單體。在液晶單體固化過(guò)程中，例如，液晶單體與光化聚合作用引發(fā)劑混合后，在基質(zhì)成分溶液中分散和定向，在任一時(shí)間(在用碘基光吸收材料染色前或染色后)，液晶單體通過(guò)用紫外輻射等曝光固化以使取向穩(wěn)定。理想地，液晶單體在用碘基光吸收材料染色之前固化液晶單體。
通常，上述薄膜浸沒(méi)于包括用助劑堿性金屬碘化物例如碘化鉀溶解的碘的水系統(tǒng)槽中的方法可以用于碘基光吸收材料在用于形成上述基質(zhì)的半透明水溶樹(shù)脂中分散的過(guò)程(4)。如上所述，碘基光吸收材料通過(guò)分散在基質(zhì)中的碘和基質(zhì)樹(shù)脂的相互作用形成。浸沒(méi)的時(shí)機(jī)可以在上述拉伸過(guò)程(3)之前或之后。碘基光吸收材料通常經(jīng)過(guò)拉伸過(guò)程被顯著地形成。包含碘的水系統(tǒng)槽濃度和助劑如堿性金屬碘化物的百分比沒(méi)有特別的限制，但是可以采用普通的碘染色技術(shù)，并且上述濃度等可以任意改變。
另外，獲得的偏光器中碘的百分比沒(méi)有特別的限制，但是，半透明水溶樹(shù)脂和碘的百分比優(yōu)選控制在對(duì)于按照重量100份的半透明水溶樹(shù)脂為按照重量0.05～50份，更優(yōu)選按照重量0.1～10份。
在偏光器的生產(chǎn)中，對(duì)于不同目的，可以給出不同于上述過(guò)程(1)～(4)的過(guò)程(5)。例如，薄膜浸沒(méi)于水槽中并被溶脹的過(guò)程可作為過(guò)程(5)，主要用于提高薄膜的碘染色效率。另外，可以采用將薄膜浸沒(méi)在包含溶解于其中的任意添加劑的水槽中的過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)交聯(lián)水溶性樹(shù)脂(基質(zhì))，可以采用薄膜浸沒(méi)在包含添加劑如硼酸和硼砂的水溶液中的過(guò)程。此外，將薄膜浸沒(méi)在包含添加劑如堿性金屬碘化物的水溶液中的過(guò)程可以主要用于實(shí)現(xiàn)調(diào)整分散的碘基光吸收材料的量平衡和調(diào)整色彩。
對(duì)于上述薄膜的取向(拉伸)過(guò)程(3)、將碘基光吸收材料分散并染色到基質(zhì)樹(shù)脂的過(guò)程(4)和上述過(guò)程(5)，只要過(guò)程(3)和過(guò)程(4)中的每一個(gè)分別進(jìn)行了至少一次，可以任意選擇過(guò)程的數(shù)量、順序和條件(槽溫、浸沒(méi)時(shí)間等)，每個(gè)過(guò)程可以分別進(jìn)行并且多個(gè)過(guò)程可以同時(shí)進(jìn)行。例如，過(guò)程(5)的交聯(lián)過(guò)程和拉伸過(guò)程(3)可以同時(shí)進(jìn)行。
除此之外，盡管如上所述通過(guò)將薄膜浸沒(méi)在水溶液中，可以將用于染色的碘基光吸收材料、用于交聯(lián)的硼酸滲透到薄膜中，但是可以采用在薄膜成形過(guò)程(2)之前和混合溶液的制備過(guò)程(1)之前或之后增加任意類(lèi)型和數(shù)量的方法來(lái)代替這種方法。兩種方法可以結(jié)合使用。但是，當(dāng)在拉伸時(shí)的過(guò)程(3)等中需要高溫(例如，不低于80℃)的時(shí)候，從碘基光吸收材料熱阻的角度來(lái)看，希望分散和染色碘基光吸收材料的過(guò)程(4)在過(guò)程(3)之后進(jìn)行。
上面的處理得出的薄膜理想地采用適當(dāng)?shù)臈l件干燥。干燥按照常規(guī)的方法進(jìn)行。
獲得的偏光器(薄膜)的厚度沒(méi)有特別的限制，但是通常為1μm～3mm，優(yōu)選5μm～1mm，更優(yōu)選10～500μm。
用這種方式獲得的偏光器在拉伸方向形成微域的雙折射材料的折射率和基質(zhì)樹(shù)脂的折射率之間的大小沒(méi)有特別關(guān)系，其拉伸方向?yàn)棣1方向，并且垂直于拉伸軸的兩個(gè)方向?yàn)棣2方向。此外，碘基光吸收材料的拉伸方向?yàn)轱@示出最大吸收率的方向，因此，可以實(shí)現(xiàn)具有最大地顯示出吸收和散射作用的偏光器。
由于由本發(fā)明獲得的偏光器具有與現(xiàn)有的吸收型偏振板相當(dāng)?shù)淖饔?，該偏光器可以無(wú)任何改變地用于使用吸收型偏振板的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中。
上述偏光器可用作采用普通的方法至少在其一個(gè)側(cè)面制備透明保護(hù)層的偏振板。該透明保護(hù)層可以被制備成聚合物涂敷層或者薄膜層疊層。合適的透明材料可用作形成透明保護(hù)層的透明聚合物或薄膜材料，并且優(yōu)選使用具有突出的透明度、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和突出的水分?jǐn)r截特性等的材料。例如，聚酯型聚合物，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯；纖維素型聚合物，如二乙?；w維素和三乙?；w維素；丙烯酸型聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯；苯乙烯型聚合物，如聚苯乙烯和丙烯腈苯乙烯共聚物(AS樹(shù)脂)；聚碳酸酯型聚合物可以作為上述保護(hù)層的材料。此外，聚烯烴型聚合物如聚乙烯、聚丙烯、具有環(huán)或降冰片烯結(jié)構(gòu)的聚烯烴、乙烯丙烯共聚物；氯乙烯型聚合物；酰胺型聚合物，如尼龍及芳族聚酰胺；酰亞胺型聚合物；砜型聚合物；聚醚砜型聚合物；聚醚醚酮型聚合物；聚亞苯基硫化物型聚合物；乙烯醇型聚合物；偏二氯乙烯型聚合物；乙烯丁縮醛型聚合物；烯丙基化型聚合物；聚甲醛型聚合物；環(huán)氧型聚合物；或者上述聚合物的混合聚合物可以作為形成保護(hù)薄膜的聚合物的實(shí)例。由熱固化型或紫外射線固化型樹(shù)脂制成的薄膜有例如丙烯醛(acryl)基、聚氨酯基、丙烯酰基尿烷基、環(huán)氧基和硅樹(shù)脂基等。
另外，如日本專(zhuān)利未審查公開(kāi)號(hào)2001-343529(WO01/37007)中所述，可以提及的聚合物薄膜，例如，包括(A)在側(cè)鏈有具有取代的和/或未取代酰亞胺基的熱塑性樹(shù)脂，和(B)在側(cè)鏈有具有取代的和/或未取代苯基和腈基的熱塑性樹(shù)脂的樹(shù)脂組合物。由包含異丁烯和N甲基馬來(lái)酰亞胺的共聚物及丙烯腈苯乙烯共聚物的交替共聚物的樹(shù)脂組合物制成的薄膜可以作為一個(gè)示意性的例子。可以使用包含混合擠壓樹(shù)脂組合物粒子的薄膜等。
如果考慮偏振特性和耐久性，優(yōu)選纖維素基聚合物，如三乙?；w維素，作為透明保護(hù)薄膜，三乙?；∧ぬ貏e適合。通常，透明保護(hù)薄膜的厚度為500μm或更薄，優(yōu)選1～300μm，并且特別優(yōu)選5～300μm。除此之外，當(dāng)偏光器的兩面都有透明保護(hù)薄膜時(shí)，前面和后面都可以使用包含相同聚合物材料的透明保護(hù)薄膜，并且可以使用包含不同聚合物材料的透明保護(hù)薄膜等。
另外，優(yōu)選具有盡可能少著色的透明保護(hù)薄膜。因此，優(yōu)選薄膜厚度方向用Rth＝[(nx+ny)/2-nz]×d(其中，nx和ny表示薄膜平面的主折射率，nz表示薄膜厚度方向的折射率，d表示薄膜厚度)表示的相差為-90nm～+75nm的保護(hù)薄膜。這樣，采用在厚度方向具有-90nm～+75nm的相差(Rth)的保護(hù)薄膜，很可能消除由保護(hù)薄膜引起的偏振板著色(光學(xué)著色)。在厚度方向相差(Rth)優(yōu)選-80nm～+60nm，并且特別優(yōu)選-70nm～+45nm。
在沒(méi)有粘附上述透明保護(hù)薄膜的偏振膜的表面上可以制備一層堅(jiān)硬的涂層，或進(jìn)行抗反射處理，處理的目的在于防止粘合、漫射或抗眩光(anti glare)。
采用堅(jiān)硬涂層處理的目的是防止偏振板的表面損壞，并且該堅(jiān)硬涂層薄膜可以采用在用適當(dāng)?shù)淖贤饪晒袒蜆?shù)脂如丙烯酸型及硅氧烷型樹(shù)脂的保護(hù)薄膜表面添加例如具有出色硬度、滑動(dòng)特性的可固化涂層薄膜的方法形成。采用抗反射處理的目的是防止照射到偏振板表面的室外日光反射，其可以通過(guò)按照常規(guī)方法等形成抗反射薄膜來(lái)制備。此外，采用防止粘合處理是為了防止與相鄰層的粘合。
此處，采用抗眩光處理的目的是防止這樣的缺點(diǎn)，即室外日光在偏振板表面反射，干擾通過(guò)偏振板的透射光的可視性，并且例如，通過(guò)采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ缤ㄟ^(guò)噴沙或軋花的粗表面處理法以及結(jié)合透明微粒的方法，提供給保護(hù)薄膜表面一個(gè)精細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)應(yīng)用該處理。為了在上述表面形成精細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)，平均微粒大小為0.5～50μm的透明微粒，例如具有導(dǎo)電性的無(wú)機(jī)微粒包括硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、氧化銻等，和包含非交聯(lián)聚合物的交聯(lián)的有機(jī)微?？梢杂米骱铣晌⒘?。當(dāng)在表面形成精細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)時(shí)，使用的微粒數(shù)量通常對(duì)于在表面形成精細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的透明樹(shù)脂100重量份為大約2～50重量份，優(yōu)選5～25重量份?？寡９鈱涌捎米饔糜诼浯┻^(guò)偏振板的透射光并且擴(kuò)大視角的漫射層(視角擴(kuò)大作用等)。
除此之外，上述抗反射層、防止粘合層、漫射層、抗眩光層等可以構(gòu)建在保護(hù)薄膜自身內(nèi)，也可以作為不同于保護(hù)層的光學(xué)層制備。
粘合劑用于上述的偏振薄膜和透明保護(hù)薄膜的粘合處理。異氰酸鹽衍生粘合劑、聚乙烯醇衍生粘合劑、凝膠衍生粘合劑、乙烯聚合物衍生膠乳型、水性聚酯衍生粘合劑等可以作為粘合劑。上述的粘合劑通常被用作包含水溶液的粘合劑，并且通常包含重量百分比0.5～60％的固體。
本發(fā)明的偏振板通過(guò)使用上述的粘合劑粘合上述透明保護(hù)薄膜和偏振薄膜來(lái)制造。粘合劑可以施加于透明保護(hù)薄膜或偏振薄膜中任何一個(gè)，以及對(duì)它們兩者進(jìn)行。粘合之后，進(jìn)行干燥處理并且形成包含所施加的干燥層的粘合層。偏振薄膜和透明保護(hù)薄膜的粘合處理可以用輥壓層壓機(jī)等進(jìn)行。盡管粘合層的厚度沒(méi)有特別的限制，但通常為近似0.1～5μm。
本發(fā)明的偏振板可實(shí)際用作層疊有其它光學(xué)層的光學(xué)薄膜。盡管對(duì)于光學(xué)層沒(méi)有特別的限制，可以使用一層或兩層或更多的光學(xué)層，如反射體、透射反射(transflective)板、延遲板(包括半波片和四分之一波片)，和視角補(bǔ)償薄膜形成液晶顯示器等。特別優(yōu)選的偏振板是在本發(fā)明的偏振板上還層疊了反射體或透射反射板的反射型偏振板或透射反射型偏振板；在偏振板上還層疊了延遲板的橢圓偏振板或圓偏振板；在偏振板上還層疊了視角補(bǔ)償薄膜的寬視角偏振板；或者在偏振板上還層疊了亮度增強(qiáng)薄膜的偏振板。
在偏振板上制備反射層以獲得反射型偏振板，并且該類(lèi)型的偏振板用于從觀看側(cè)(顯示側(cè))的入射光被反射獲得顯示的液晶顯示器。這種板不需要內(nèi)置的光源，如背光，但是具有液晶顯示器容易做得更薄的優(yōu)點(diǎn)。反射型偏振板可以采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬?，例如，如果需要將金屬反射層等通過(guò)透明保護(hù)層等附在偏振板的一面。
如果需要，可以用采用將箔和反射金屬如鋁的汽相沉積薄膜附著在消光處理的保護(hù)薄膜一面上的方法形成的反射層，作為反射型偏振板的實(shí)例。另外，可以通過(guò)將微?；旌系缴鲜霰Ｗo(hù)薄膜中獲得表面具有精細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的不同類(lèi)型的板，在該板上制備了凹凸結(jié)構(gòu)反射層。具有上述精細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的反射層通過(guò)任意反射漫射入射光以防止定向和眩光出現(xiàn)，并且具有控制亮暗不均勻等優(yōu)點(diǎn)。另外，包含微粒的保護(hù)薄膜具有亮暗不均勻度可以更有效地被控制的優(yōu)點(diǎn)，因此，入射光及其穿過(guò)薄膜透射的反射光被漫射。通過(guò)保護(hù)薄膜表面精細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)在表面上具有精細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)的反射層，可以通過(guò)采用適當(dāng)?shù)姆椒?，例如真空蒸發(fā)法如真空沉積法、離子電鍍法及濺射法和電鍍法等直接將金屬附著到透明保護(hù)層表面的方法形成。
替代其中反射板直接加到上述偏振板的保護(hù)薄膜的方法是，反射板還可以用作通過(guò)在適當(dāng)薄膜上制備反射層組成的反射片，用作透明薄膜。除此之外，由于反射層通常由金屬制成，從防止氧化降低反射率，長(zhǎng)期保持初始反射率并且避免單獨(dú)制備保護(hù)層等的觀點(diǎn)來(lái)看，在使用時(shí)需要反射面用保護(hù)薄膜或偏振板等覆蓋。
另外，通過(guò)將上述反射層制備為透射反射型反射層，如反射并透射光的單向透視鏡(half-mirror)等可以獲得透射反射型偏振板。反射透射型偏振板通常在液晶單元的背面制備并且可以形成當(dāng)在光照比較好的環(huán)境中通過(guò)從觀看側(cè)(顯示側(cè))反射的入射光顯示圖像的液晶顯示單元。并且該單元在比較暗的環(huán)境中，采用嵌入式光源如置于反射透射型偏振板背面的背光顯示圖像。也就是，透射反射型偏振板對(duì)于獲得在光照良好的環(huán)境中節(jié)省光源能量，如背光的液晶顯示器是有益的，并且如果需要在比較暗的環(huán)境中可以與內(nèi)置光源一起使用。
上述偏振板可以用作層疊了延遲板的橢圓偏振板或圓偏振板。在下一段將描述上述橢圓偏振板或圓偏振板。這些偏振板將線偏振光轉(zhuǎn)換為橢圓偏振光或圓偏振光，將橢圓偏振光或圓偏振光轉(zhuǎn)換為線偏振光或者通過(guò)延遲板的作用改變線偏振光的偏振方向。可以用所謂的四分之一波片(也稱作λ/4片)作為將圓偏振光轉(zhuǎn)換為線偏振光或者將線偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光的延遲板。通常，當(dāng)改變線偏振光的偏振方向時(shí)用半波片(也稱作λ/2片)。
橢圓偏振板通過(guò)補(bǔ)償(防止)由超扭曲向列(STN)型液晶顯示器液晶層的雙折射產(chǎn)生的著色(藍(lán)色或黃色)有效地用于得到無(wú)上述著色的單色顯示器。另外，三維折射率被控制的偏振板也優(yōu)選補(bǔ)償(防止)當(dāng)從傾斜方向看液晶顯示器的屏幕時(shí)產(chǎn)生的著色。例如當(dāng)調(diào)整提供彩色圖象的反射型液晶顯示器的圖象的色調(diào)時(shí)，圓偏振板有效地使用。并且圓偏振板也具有抗反射的作用。例如，可以使用延遲板以補(bǔ)償由各種波片或液晶層等的雙折射引起的著色和視角等。此外，可以用帶有兩種或多種根據(jù)各自的用途具有適當(dāng)延遲值的延遲板的層壓層來(lái)控制光學(xué)特性如延遲。通過(guò)拉伸包含適當(dāng)聚合物的薄膜形成的雙折射薄膜，如聚碳酸酯、降冰片烯型樹(shù)脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯；聚烯丙基化物(polyallylates)和聚酰胺；包含液晶材料如液晶聚合物的取向薄膜；和支持液晶材料取向?qū)拥谋∧た梢宰鳛檠舆t板。延遲板可以是根據(jù)用途具有適當(dāng)相位差的延遲板，如各種波片和旨在補(bǔ)償由液晶層的雙折射引起的著色和視角的板等，并且可以是層疊兩種或多種延遲板以控制光學(xué)特性如延遲的延遲板。
上述橢圓偏振板和上述反射型橢圓偏振板為適當(dāng)?shù)亟M合偏振板或反射型偏振板與延遲板得到的層壓板。這類(lèi)橢圓偏振板等可以通過(guò)組合偏振板(反射型)及延遲板和通過(guò)在液晶顯示器的制造過(guò)程中一個(gè)接一個(gè)分別層疊偏振板及延遲板來(lái)制造。另一方面，預(yù)先進(jìn)行層疊并且作為光學(xué)薄膜獲得的偏振板，如橢圓偏振板，在穩(wěn)定特性、層疊的可使用性等方面很出色，并且具有提高液晶顯示器生產(chǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)。
視角補(bǔ)償薄膜是用于擴(kuò)大視角的薄膜，這樣，即使在從傾斜方向而不是從垂直于屏幕方向觀看時(shí)，圖象也可以看得比較清晰。此外，通過(guò)單軸拉伸或正交雙向拉伸加工的具有雙折射特性的薄膜，以及雙向拉伸薄膜如傾斜取向薄膜等可以用作這樣的視角補(bǔ)償延遲板。例如，采用將熱收縮薄膜粘合到聚合物薄膜，然后結(jié)合成的薄膜被加熱并且在被收縮力影響的情況下拉伸或收縮的方法獲得的薄膜，或者在傾斜方向被取向的薄膜可以作為傾斜取向薄膜。視角補(bǔ)償薄膜被適當(dāng)?shù)亟M合以防止由基于液晶單元等延遲的視角改變所產(chǎn)生的著色，并且擴(kuò)大具有良好可視性的視角。
此外，從獲得具有良好可視性視角的寬角度來(lái)看，優(yōu)選使用具有由三乙?；w維素薄膜支撐的由液晶聚合物取向?qū)犹貏e是由discotic液晶聚合物的傾斜取向?qū)咏M成的光學(xué)各向異性層的補(bǔ)償板。
偏振板和亮度增強(qiáng)薄膜粘合在一起的偏振板通常用在液晶單元背面。當(dāng)液晶顯示器背光或背面反射的自然光等入射時(shí)，亮度增強(qiáng)薄膜顯示出反射具有預(yù)定偏振軸的線偏振光，或反射具有預(yù)定方向的圓偏振光并透過(guò)其他光，的特征。這樣，通過(guò)將亮度增強(qiáng)薄膜層疊到偏振板上獲得的偏振板不透射非預(yù)定偏振態(tài)的光，并且反射非預(yù)定偏振態(tài)的光，同時(shí)通過(guò)接收來(lái)自光源如背光的光獲得預(yù)定偏振態(tài)的透射光。這種偏振板使被亮度增強(qiáng)薄膜反射的光再反向穿過(guò)背面的反射層，并且迫使光再次進(jìn)入亮度增強(qiáng)薄膜，通過(guò)透射部分或全部光作為具有預(yù)定偏振態(tài)的光而增加穿過(guò)亮度增強(qiáng)薄膜的透射光量。偏振板同時(shí)提供難于被偏振器吸收的偏振光，并且增加可用于液晶圖象顯示器等的光的數(shù)量，從而提高亮度。也就是說(shuō)，在來(lái)自液晶單元背面的沒(méi)有使用亮度增強(qiáng)薄膜的背光等的光穿過(guò)偏光器的情況下，大多數(shù)偏振方向不同于偏振器的偏振軸的光被偏振器吸收，并且不透過(guò)偏振器。這意味著盡管受所使用偏振器特性的影響，約50％的光被偏振器吸收，可用于液晶圖象顯示器等的光量減少了很多，并且得到的顯示圖象變暗。亮度增強(qiáng)薄膜沒(méi)有使被偏振器吸收的偏振方向的光進(jìn)入偏振器，而是由亮度增強(qiáng)薄膜將該光反射一次，并且使該光反向穿過(guò)設(shè)置在背面的反射層等而使該光重新進(jìn)入亮度增強(qiáng)薄膜。通過(guò)上述重復(fù)操作，只有當(dāng)在兩者之間反射和反轉(zhuǎn)的光的偏振方向成為可以通過(guò)偏振器的偏振方向時(shí)，亮度增強(qiáng)薄膜才將該光透射以將其提供給偏振器。因此，來(lái)自背光的光可以有效地用于液晶顯示器的圖象顯示以獲得明亮的屏幕。
漫射板也可以設(shè)置在亮度增強(qiáng)薄膜與上述的反射層等之間。被亮度增強(qiáng)薄膜反射的偏振光到達(dá)上述的反射層等，并且安裝的漫射板均勻地漫射經(jīng)過(guò)的光并且同時(shí)將該光的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉瞧駹顟B(tài)。也就是說(shuō)，漫射板將偏振光恢復(fù)為自然光狀態(tài)。當(dāng)光為非偏振狀態(tài)即自然光狀態(tài)時(shí)，重復(fù)這些步驟，光反射穿過(guò)反射層等等，并且光穿過(guò)漫射板朝著反射層再次到達(dá)亮度增強(qiáng)薄膜等等。將偏振光恢復(fù)為自然光狀態(tài)的漫射板安裝在亮度增強(qiáng)薄膜與上述反射層之間等等，這樣，可以在保持顯示屏亮度并且同時(shí)控制顯示屏亮度不均勻度的同時(shí)提供均勻并且明亮的屏幕。通過(guò)設(shè)置這樣的漫射板，認(rèn)為第一入射光的反射重復(fù)數(shù)增加到足夠的程度以與漫射板的漫射作用相結(jié)合提供均勻并且明亮的顯示屏。
適當(dāng)?shù)谋∧た梢杂米魃鲜隽炼仍鰪?qiáng)薄膜。也就是，可以使用介電物質(zhì)的多層薄膜；具有透射預(yù)定偏振軸的線偏振光并反射其它光的特性的層壓薄膜，如具有不同折射率各向異性的薄膜的多層層壓薄膜(由3M公司制造的D-BEF和其它產(chǎn)品)；膽甾型液晶聚合物取向薄膜；具有反射左旋或右旋圓偏振光并透射其它光的特性的薄膜，如其上支持取向膽甾液晶層的薄膜(由NITTO DENKO公司制造的PCF350，由Merck公司制造的Transmax等)。
因此，在透射具有上述預(yù)定偏振軸的線偏振光的亮度增強(qiáng)薄膜中，通過(guò)設(shè)置透射光的偏振軸并且使光可以沒(méi)有變化地進(jìn)入偏振板，可以控制偏振板的吸收損耗并且有效地透射偏振光。另一方面，在象膽甾液晶層那樣透射圓偏振光的亮度增強(qiáng)薄膜中，光可以沒(méi)有變化地到達(dá)偏振器，但是希望在通過(guò)延遲板將圓偏振光轉(zhuǎn)換為線偏振光，將吸收損耗控制在考慮之中后使光進(jìn)入偏振器。除此之外，用四分之一波片作為延遲板可以將圓偏振光轉(zhuǎn)換為線偏振光。
在寬波長(zhǎng)范圍如可見(jiàn)光波段內(nèi)，具有四分之一波片作用的延遲板可以通過(guò)這樣的方法獲得，該方法中，將作為對(duì)于波長(zhǎng)550nm的弱彩色光為四分之一波片的延遲層與具有其它延遲特性的延遲層如具有半波片作用的延遲層層疊。因此，位于偏振板與亮度增強(qiáng)薄膜之間的延遲板可以由一層或更多層延遲層組成。
此外，還是在膽甾液晶層中，在寬波長(zhǎng)范圍如可見(jiàn)光波段內(nèi)反射圓偏振光的層可以通過(guò)采用其中將不同反射波長(zhǎng)的兩層或更多層層壓在一起的配置結(jié)構(gòu)獲得。因此，在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)透射的圓偏振光可以采用這種類(lèi)型的膽甾液晶層獲得。
另外，偏振板可以由偏振板的層疊層與兩層或更多層的光學(xué)層的多層薄膜組成，作為上述分離式的偏振板。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射反射型偏振板分別與上述延遲板組合。
盡管可以通過(guò)其中在液晶顯示器等的制造過(guò)程中先后分別進(jìn)行層疊的方法將具有上述光學(xué)層的光學(xué)薄膜層疊到偏振板上，但是，預(yù)先層疊方式的光學(xué)薄膜具有出色的質(zhì)量穩(wěn)定性和裝配可使用性等的突出優(yōu)點(diǎn)，并且因而提高了液晶顯示器等的制造生產(chǎn)能力。適當(dāng)?shù)恼澈鲜侄?，如粘合層可用于層疊。在粘合上述偏振板和其它光學(xué)薄膜的時(shí)候，光軸可以根據(jù)目標(biāo)延遲特性等設(shè)置為適當(dāng)?shù)呐渲媒嵌取?br> 在上述偏振板和層疊了至少一層偏振板的光學(xué)薄膜中，還可以設(shè)置用于粘合其它元件如液晶單元等的粘合層。作為形成粘合層的壓敏粘合劑沒(méi)有特別的限制，并且，可以選擇例如，丙烯酸型聚合物、硅氧烷型聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、氟型及橡膠型聚合物作為基礎(chǔ)聚合物。特別地，優(yōu)選使用壓敏粘合劑如丙烯酸型壓敏粘合劑，該粘合劑光學(xué)透明度出色，顯示出具有適度的潤(rùn)濕性、粘聚性和粘結(jié)性的粘合特性，并且具有突出的耐候性、耐熱性等。
另外，需要具有低吸濕性和出色耐熱性的粘合層。這是因?yàn)樾枰切┨匦砸苑乐褂伤治找鸬陌l(fā)泡和脫落現(xiàn)象、為了防止由熱膨脹差異等引起的液晶單元的光學(xué)特性和曲率的降低，并且為了制造具有高質(zhì)量耐久性的液晶顯示器。
粘合層可以包含添加劑，例如，如天然或合成樹(shù)脂、粘合樹(shù)脂、玻璃纖維、玻璃丸、金屬粉末、包含其它無(wú)機(jī)粉末的填充料等、顏料、著色劑和抗氧化劑。另外，可以是包含微粒并且顯示出光學(xué)漫射特性的粘合層。
可以實(shí)施適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ詫⒄澈蠈诱掣降焦鈱W(xué)薄膜的一面或兩面。重量百分比約10～40％的在其中溶解或分散有基礎(chǔ)聚合物或其組合物的壓敏粘合溶液，例如甲苯或乙酸乙酯或這兩種溶劑的混合溶劑可以作為一個(gè)實(shí)例制備?？梢圆捎糜眠m當(dāng)?shù)恼归_(kāi)方法將溶液直接涂敷于偏振板頂部或光學(xué)薄膜頂部的方法，如流動(dòng)法及涂敷法，或者采用粘合層一旦在分隔物上形成，如上所述，就轉(zhuǎn)移到偏振板或光學(xué)薄膜的方法。
粘合層還可以象不同成分或不同種類(lèi)的壓敏粘合劑層疊在一起的層一樣設(shè)置在偏振板或光學(xué)薄膜的一面或兩面。另外，當(dāng)粘合層設(shè)置在兩面時(shí)，具有不同成分、不同種類(lèi)或厚度等的粘合層還可以用于偏振板或光學(xué)薄膜的前面和背面。粘合層的厚度可以適當(dāng)?shù)赜捎猛净蛘澈蠌?qiáng)度等決定，通常為1～500μm，優(yōu)選5～200μm，更優(yōu)選10～100μm。
臨時(shí)隔離物粘附在粘合層的暴露面以防止污染物等，直至實(shí)際使用粘合層。因此，可以防止在通常的處理中外部物質(zhì)接觸粘合層。不考慮上述厚度條件，例如，如果需要可使用涂覆有隔離劑如硅氧烷型、長(zhǎng)鏈烷基型、氟型隔離劑和硫化鉬的常規(guī)片材作為隔離物。塑料薄膜、橡膠薄片、紙、布、無(wú)紡織物、網(wǎng)狀物、泡沫薄片和金屬薄片或其層壓薄片可以用作適當(dāng)?shù)钠摹?br> 除此之外，在本發(fā)明中，可以采用添加UV吸收劑如水楊酸酯型化合物、苯酚型化合物、苯并三唑型化合物、氰丙烯酸鹽型化合物和鎳復(fù)合物鹽型化合物的方法將紫外吸收特性賦予上述每一層，如用作偏振板的偏光器、透明保護(hù)薄膜和光學(xué)薄膜等和粘合層。
本發(fā)明的光學(xué)薄膜優(yōu)選用于制造各種裝置，如液晶顯示器等?？梢园凑粘Ｒ?guī)的方法進(jìn)行液晶顯示器的裝配。也就是說(shuō)，液晶顯示器通常通過(guò)適當(dāng)?shù)匮b配多個(gè)部件如液晶單元、光學(xué)薄膜及如果需要，照明系統(tǒng)和通過(guò)包含驅(qū)動(dòng)電路來(lái)制造。本發(fā)明中，除了使用本發(fā)明的光學(xué)薄膜之外，可不加限制地使用任何常規(guī)方法。同樣可以使用任意類(lèi)型的液晶單元，如TN型、STN型、π型。
可以制造適當(dāng)?shù)囊壕э@示器，如具有設(shè)置在液晶單元一面或兩面的上述光學(xué)薄膜的液晶顯示器和具有用于照明系統(tǒng)的背光或反射鏡的液晶顯示器。假如這樣的話，本發(fā)明的光學(xué)薄膜可以安裝在液晶單元的一面或兩面。當(dāng)在兩面都安裝光學(xué)薄膜時(shí)，光學(xué)薄膜可以為相同或不同類(lèi)型。另外，在液晶顯示器裝配中，適當(dāng)?shù)牟考?，如漫射板、抗眩光層、抗反射層、保護(hù)板、棱鏡陣列、透鏡陣列片、光學(xué)漫射板和背光可以安裝在一層或兩層或更多層中的適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 隨后，將說(shuō)明有機(jī)電致發(fā)光裝置(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)光層和金屬電極依次層疊在透明基質(zhì)上以配置成光源(有機(jī)電致發(fā)光光源)。這里，有機(jī)發(fā)光層是各種有機(jī)薄膜的層疊材料，并且已知很多各種組合的組合物，例如，包含三苯胺衍生物等的空穴注入層的層壓材料、包含熒光有機(jī)固體如蒽的發(fā)光層；包含這樣的發(fā)光層和二萘嵌苯衍生物等的電子注入層的層壓材料；這些空穴注入層、發(fā)光層和電子注入層等的層壓材料。
有機(jī)EL顯示器基于這樣的原理發(fā)射光通過(guò)利用透明電極和金屬電極之間的電壓將正的空穴和電子注入有機(jī)發(fā)光層中，由這些正的空穴和電子重組產(chǎn)生的能量激發(fā)熒光物質(zhì)，隨后，光在被激發(fā)的熒光物質(zhì)返回基態(tài)時(shí)發(fā)光。發(fā)生在中間過(guò)程的稱為重組的機(jī)理與普通二極管中的機(jī)理相同，并且如期望的那樣，通過(guò)對(duì)所施加電壓整流，在電流與發(fā)光強(qiáng)度之間存在強(qiáng)非線性關(guān)系。
在有機(jī)EL顯示器中，為了取出有機(jī)發(fā)光層中的熒光，至少一個(gè)電極必須是透明的。通常用透明導(dǎo)電體如氧化銦錫(ITO)形成的透明電極用作陽(yáng)極。另一方面，為了使電子注入更容易并且提高發(fā)光效率，用具有小功函(work function)的物質(zhì)作為陰極非常重要，通常使用如Mg-Ag和Al-Li的金屬電極。
在這種配置的有機(jī)EL顯示器中，有機(jī)發(fā)光層由大約10nm厚的非常薄的薄膜形成。因此，透射的光象穿過(guò)透明電極那樣幾乎完全穿過(guò)有機(jī)發(fā)光層。從而，由于當(dāng)沒(méi)有發(fā)射光時(shí)，光象從透明基底表面入射的光那樣進(jìn)入透明基底，并且穿過(guò)透明電極和有機(jī)發(fā)光層透射，然后被金屬電極反射，再次出現(xiàn)在透明基底的前表面，因此，如果從外面看，有機(jī)EL顯示器的顯示面看上去象鏡。
在包含有機(jī)電致發(fā)光光源的有機(jī)EL顯示器中，在有機(jī)發(fā)光層的表面裝備了通過(guò)電壓的作用發(fā)射光的透明電極，并且與此同時(shí)，在有機(jī)發(fā)光層的背面裝備了金屬電極，延遲板可以設(shè)置在透明電極與偏振板之間，在透明電極的表面?zhèn)壬现苽淦癜濉?br> 由于延遲板和偏振板具有將如從外部入射的那樣進(jìn)入并且已被金屬電極反射的光進(jìn)行偏振的作用，延遲板和偏振板通過(guò)偏振作用具有使金屬電極的鏡面從外部不可見(jiàn)的效果。如果延遲板設(shè)置為四分之一波片，并且偏振板與延遲板的兩個(gè)偏振方向之間的角度調(diào)整為π/4，金屬電極的鏡面可以被完全覆蓋。
這意味著，只有作為入射光到達(dá)該有機(jī)EL顯示器的外部光的線偏振光分量由偏振板的作用被透射。通常該線偏振光經(jīng)延遲板產(chǎn)生橢圓偏振光，特別是延遲板為四分之一波片時(shí)，另外，當(dāng)偏振板和延遲板的兩個(gè)偏振方向之間的角度調(diào)整為π/4時(shí)，產(chǎn)生圓偏振光。
該圓偏振光透射穿過(guò)透明基底、透明電極和有機(jī)薄膜，被金屬電極反射，然后再次透射穿過(guò)有機(jī)薄膜、透明電極和透明基底，并用延遲板又恢復(fù)為線偏振光。由于該線偏振光與偏振板的偏振方向成直角，因此不能穿過(guò)偏振板。從而金屬電極的鏡面可以完全被覆蓋。
實(shí)例下文將示出本發(fā)明的實(shí)例并且提供詳盡的描述。另外，在下面的章節(jié)中“份”表示重量份。
實(shí)例1在內(nèi)消旋配合基兩個(gè)端基處具有丙烯?；囊壕误w(向列液晶溫度范圍60～125℃)與表面活性劑(由Kao公司制造的EMASOL L10)以重量比30∶1混合以制備具有重量30％的固體含量的四氫呋喃溶液。具有溶解在其中的聚合度為2400并且皂化度為98.5％的聚乙烯醇樹(shù)脂并具有重量13％的固體含量的聚乙烯醇水溶液，與上述四氫呋喃溶液按照(聚乙烯醇)∶(液晶單體)＝100∶3(重量比)這樣混合，并且用均勻混合器攪拌以獲得混合溶液。然后，在所述混合溶液在90℃保持30分鐘以使四氫呋喃蒸發(fā)后，在室溫(23℃)冷卻，用鑄造的方法涂敷混合溶液，隨后干燥獲得厚度為70μm的渾濁薄膜。該薄膜在110℃被單軸拉伸3次以獲得拉伸薄膜(此時(shí)產(chǎn)生的拉伸薄膜稱為薄膜A)。
薄膜A具有散射各向異性，并且當(dāng)振動(dòng)平面平行于拉伸方向的偏振光入射時(shí)，光發(fā)生散射，在另一方面，當(dāng)振動(dòng)平面垂直于拉伸方向的偏振光入射時(shí)，光不發(fā)生散射。當(dāng)用偏振顯微鏡觀察薄膜A時(shí)，可以看到形成了分散在聚乙烯醇基質(zhì)中的無(wú)數(shù)液晶單體的微域。該液晶單體沿拉伸方向取向，并且在拉伸方向(Δn2方向)的微域平均尺寸為5～10μm。
分別測(cè)量基質(zhì)和微域的折射率。測(cè)量在20℃進(jìn)行。首先，用阿貝(Abb)折射計(jì)(測(cè)量光589nm)測(cè)量用相同拉伸條件(在110℃拉伸3次)拉伸的聚乙烯醇薄膜的獨(dú)立的折射率，以獲得拉伸方向(Δn1方向)折射率＝1.54，及Δn2方向折射率＝1.52。另外，測(cè)量液晶單體的折射率(ne非常光折射率和no尋常光折射率)。用阿貝折射計(jì)(測(cè)量光589nm)測(cè)量取向并且涂敷在進(jìn)行垂直取向處理的高折射率玻璃上的液晶單體得到no。另一方面，液晶單體被引入進(jìn)行水平取向處理的液晶單元，用自動(dòng)雙折射測(cè)量裝置(由Oji科學(xué)儀器(OjiScientific Instrument)制造的自動(dòng)雙折射計(jì)KOBRA 21 ADH)測(cè)量延遲(Δn×d)，用光學(xué)干涉的方法單獨(dú)測(cè)量單元間隙(d)，然后由相位差/單元間隙計(jì)算Δn。Δn與no的和定義為ne。得到ne的值(等于在Δn1方向的折射率)＝1.654，及no的值(等于在Δn2方向的折射率)＝1.523。因此，得到計(jì)算結(jié)果Δn1＝1.654-1.54＝0.114，Δn2＝1.523-1.52＝0.003。
然后，將薄膜A浸沒(méi)在下面各槽中。也就是說(shuō)，(a)在30℃的水槽中進(jìn)行溶脹；(b)在30℃且溶解了碘∶碘化鉀＝1∶7(重量比)的水溶液中進(jìn)行染色；(c)在重量3％硼酸的水溶液槽中進(jìn)行交聯(lián)；和(d)在30℃的重量3％的碘化鉀水溶液槽中進(jìn)行色調(diào)調(diào)整，從而獲得本發(fā)明的偏光器。
比較例1
除了包含液晶單體的四氫呋喃溶液沒(méi)有與實(shí)例1中的聚乙烯醇水溶液混合，并且單獨(dú)使用聚乙烯醇水溶液之外，重復(fù)與例1相同的方法來(lái)生產(chǎn)薄膜。給薄膜提供與例1相同的拉伸以產(chǎn)生拉伸薄膜。另外，獲得的拉伸薄膜如例1中采用完全相同的(a)～(d)過(guò)程被染色，并且獲得偏光器。
實(shí)例2除了聚乙烯醇水溶液與四氫呋喃溶液按照聚乙烯醇∶液晶單體＝100∶10(重量比)混合之外，重復(fù)與實(shí)例1相同的方法獲得混合溶液。并且除了使用所述混合溶液之外，重復(fù)與實(shí)例1相同的方法獲得拉伸薄膜。
拉伸薄膜如例1那樣具有散射各向異性，當(dāng)振動(dòng)平面平行于拉伸方向的偏振光入射時(shí)，光發(fā)生散射，另一方面，當(dāng)振動(dòng)平面垂直于拉伸方向的偏振光入射時(shí)，光不發(fā)生散射。當(dāng)用偏振顯微鏡觀察拉伸薄膜時(shí)，可以看到形成了分散在聚乙烯醇基質(zhì)中的無(wú)數(shù)液晶單體的微域。該液晶單體沿拉伸方向取向，并且在拉伸方向(Δn2方向)的微域的平均尺寸為3～5μm。隨后，拉伸薄膜如實(shí)例1那樣順序在(a)～(d)每個(gè)槽中浸沒(méi)、進(jìn)行碘染色以獲得本發(fā)明的偏光器。
實(shí)例3具有聚合度為2400并且皂化度為98.5％的聚乙烯醇樹(shù)脂溶解在其中的重量13％的固體含量的聚乙烯醇水溶液；在內(nèi)消旋配合基兩個(gè)端基的每個(gè)處具有丙烯?；囊壕误w(向列液晶溫度范圍40～70℃)；和丙三醇按照聚乙烯醇∶液晶單體∶丙三醇＝100∶3∶15(重量比)混合，并且混合物在大于液晶溫度范圍的溫度被加熱并用均勻混合器攪拌以獲得混合溶液。通過(guò)在室溫(23℃)中留置，將所述混合溶液中存在的泡沫脫氣之后，用鑄造的方法涂敷混合溶液，干燥后獲得厚度為70μm的渾濁混合薄膜?；旌媳∧ぴ?30℃進(jìn)行10分鐘的熱處理。
對(duì)上述混合薄膜進(jìn)行下面的各個(gè)處理，并且在潮濕狀態(tài)拉伸(a)薄膜浸沒(méi)在30℃的水槽中，溶脹并拉伸3次；(b)薄膜在30℃的碘∶碘化鉀＝1∶7(重量比)水溶液(濃縮重量0.32％)中浸沒(méi)并染色；(c)薄膜在30℃重量3％的硼酸水溶液中浸沒(méi)并交聯(lián)；(d)此外，薄膜在60℃重量4％的硼酸水溶液中浸沒(méi)并拉伸兩次(總共拉伸6次)；和(e)獲得的薄膜在30℃重量5％的碘化鉀水溶液槽中浸沒(méi)，并進(jìn)行色調(diào)調(diào)整。然后在50℃干燥4分鐘，獲得本發(fā)明的偏光器。
(各向異性散射表達(dá)的證實(shí)和折射率的測(cè)量)除了在過(guò)程(b)中僅使用水作為水溶液之外(沒(méi)有染色)，上述混合薄膜在與上述濕型拉伸相同的條件下被拉伸?？梢源_認(rèn)所需的散射各向異性通過(guò)象例1那樣獲得的拉伸薄膜被證實(shí)。因此，可以確定上述偏光器可以作為其中吸收各向異性和散射各向異性都被證實(shí)的所需偏光器。
當(dāng)用偏振顯微鏡觀察獲得的偏光器時(shí)，可以看到形成了分散在聚乙烯醇基質(zhì)中的無(wú)數(shù)液晶單體的微域。該液晶單體沿拉伸方向取向，并且在拉伸方向(Δn2方向)的微域的平均尺寸為1～3μm。
基質(zhì)和微域的折射率分別被單獨(dú)測(cè)量。通過(guò)與實(shí)例1相同的方法進(jìn)行折射率的測(cè)量。首先，除了在過(guò)程(b)中僅使用水作為水溶液之外(沒(méi)有染色)，拉伸在與上述濕型拉伸相同的條件下進(jìn)行以獲得獨(dú)立的聚乙烯醇薄膜的拉伸薄膜。用阿貝折射計(jì)(測(cè)量光589nm)測(cè)量薄膜的折射率以獲得拉伸方向(Δn1方向)折射率＝1.54，及Δn2方向折射率＝1.52。另外，測(cè)量液晶單體的折射率(ne非常光折射率和no尋常光折射率)獲得ne(等于在Δn1方向的折射率)＝1.66，及no(等于在Δn2方向的折射率)＝1.53。因此，得到計(jì)算結(jié)果Δn1＝1.66-1.54＝0.12，Δn2＝1.53-1.52＝0.01。從上面的結(jié)果可以確定所需要的各向異性散射被證實(shí)。
實(shí)例4除了用折射率為1.51的丙烯酸苯乙烯的球狀微粒(平均直徑為2μm)代替實(shí)例3中的液晶單體，并按照聚乙烯醇∶球狀微粒＝100∶2(重量比)之外，重復(fù)與實(shí)例3相同的方法以獲得混合溶液。此外，用所述的混合溶液重復(fù)與實(shí)例3相同的方法以產(chǎn)生混合薄膜。另外，對(duì)獲得的混合薄膜重復(fù)與實(shí)例3相同的方法，并通過(guò)進(jìn)行與(a)～(e)完全相同的濕型拉伸以獲得偏光器。Δn1＝0.03(＝1.54-1.51)，Δn2＝0.01(＝1.52-1.51)。因此，可以確認(rèn)，所需的各向異性散射被證實(shí)。
比較例2除了實(shí)例3中用聚乙烯醇水溶液自身產(chǎn)生薄膜之外，重復(fù)與實(shí)例3相同的操作。另外，對(duì)獲得的混合薄膜重復(fù)與例3相同的方法，并通過(guò)進(jìn)行與(a)～(e)完全相同的濕型拉伸以獲得偏光器。
(評(píng)價(jià))
用帶有積分球的分光光度計(jì)(由Hitachi公司制造的U-4100)測(cè)量實(shí)例和比較例中獲得的偏光器(樣品)的光學(xué)特性。在通過(guò)Glan Thompson棱鏡偏振器獲得完全偏振光的條件下測(cè)得的每個(gè)線偏振光的透射率設(shè)定為100％。透射率基于CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)計(jì)算透射率，并且用進(jìn)行相對(duì)光譜反應(yīng)校正的Y值表示。符號(hào)k1表示線偏振光在最大透射方向的透射率，符號(hào)k2表示線偏振光在垂直該方向的透射率。
偏振度P用公式P＝{(k1-k2)/(k1+k2)}×100計(jì)算。簡(jiǎn)單物質(zhì)的透射率T用公式T＝(k1+k2)/2計(jì)算。
另外用帶有Glan Thompson棱鏡的分光光度計(jì)(Hitachi公司制造的U-4100)測(cè)量實(shí)例1、比較例1、實(shí)例3和比較例2中獲得的偏光器的偏振光吸收光譜。圖2示出實(shí)例1和比較例1中獲得的偏光器的偏振光吸收光譜。圖3示出實(shí)例3和比較例2中獲得的偏光器的偏振光吸收光譜。圖2(a)和圖3(a)中的“MD偏振光”表示當(dāng)振動(dòng)平面平行于拉伸軸的偏振光入射時(shí)的偏振光吸收光譜，圖2(b)和圖3(b)中的“TD偏振光”表示當(dāng)振動(dòng)平面垂直于拉伸軸的偏振光入射時(shí)的偏振光吸收光譜。
在TD偏振光(＝偏光器的透射軸)中，在整個(gè)可見(jiàn)波段范圍，當(dāng)實(shí)例1和比較例1的偏光器的吸光率示出幾乎相等的值時(shí)，在MD偏振光(＝偏光器吸收+散射軸)中，在更短的波長(zhǎng)側(cè)，實(shí)例1的偏光器吸光率超過(guò)比較例1的偏光器吸光率。也就是說(shuō)，上述結(jié)果顯示，在短波長(zhǎng)側(cè)，實(shí)例1的偏光器的光偏振特性超過(guò)比較例1的偏光器的特性。由于實(shí)例1和比較例1中的所有條件，如拉伸和染色都相同，可以認(rèn)為碘基光吸收材料的取向也相同。因此，如上所述，實(shí)例1的偏光器的MD偏振光吸光率的增加表明通過(guò)增加碘的吸收而產(chǎn)生的各向異性散射作用引起的效果改善了光偏振特性。同樣，在實(shí)例3獲得的偏光器和比較例2獲得的偏光器中，如上述結(jié)果，顯示出實(shí)例3與比較例2相比光偏振特性得到改善。
在霾值中，一個(gè)霾值是對(duì)于在最大透射方向的線偏振光，一個(gè)霾值是對(duì)于在吸收方向(垂直方向)的線偏振光。用霾值計(jì)(由Murakami Color研究院制造的HM-150)根據(jù)JIS K7136(如何獲得塑料透明材料的霾值)進(jìn)行霾值的測(cè)量。將市場(chǎng)上可以得到的偏光器(NITTO DENKO CORP.生產(chǎn)的NPF-SEG1224DU43％的簡(jiǎn)單物質(zhì)透射率，99.96％的偏振度)設(shè)置在樣品的測(cè)量光入射一側(cè)的平面上，使市場(chǎng)上可以獲得的偏光器和樣品(偏光器)的拉伸方向垂直相交，并且測(cè)量霾值。但是，當(dāng)使用市場(chǎng)上可以獲得的霾值計(jì)的光源時(shí)，由于在成直角相交時(shí)的光量少于檢測(cè)元件的靈敏度的界限，使具有高光強(qiáng)的鹵素?zé)魡为?dú)提供的光在光纖的幫助下入射，這樣，光量設(shè)置在檢測(cè)靈敏度范圍內(nèi)，并且，隨后手動(dòng)進(jìn)行快門(mén)的開(kāi)和關(guān)動(dòng)作以獲得要計(jì)算的霾值。
在不均勻度的評(píng)價(jià)中，在黑暗的房間里，樣品(偏光器)設(shè)置在用于液晶顯示器的背光的上表面，另外，市場(chǎng)上可以獲得的偏光器(由NITTO DENKO公司生產(chǎn)的NPF-SEG1224DU)層疊為分析儀，使它們的偏振光軸垂直相交。使用該設(shè)置用下面的標(biāo)準(zhǔn)視覺(jué)評(píng)價(jià)不均勻度。
×不均勻度可以被視覺(jué)識(shí)別的水平。
○不均勻度不可以被視覺(jué)識(shí)別的水平。
表1

在實(shí)例1、2和比較例1中，盡管單個(gè)物質(zhì)透射率彼此幾乎相等，但是實(shí)例1和2具有更高的偏振度，并且顯示出優(yōu)異的偏振光特性，如上述表1中所示。同樣在實(shí)例3、4和比較例2中，盡管單個(gè)物質(zhì)透射率彼此幾乎相等，但是實(shí)例3和4具有更高的偏振度，并且顯示出優(yōu)異的偏振光特性。
另外，實(shí)例中的偏光器當(dāng)成直角相交時(shí)具有更高的透射率霾值，而且不均勻度的變化被散射掩蓋，并且與比較例的偏光器相比較不能清晰地識(shí)別。
接下來(lái)，用水溶性粘合劑將三乙?；w維素薄膜(80μm厚)粘合到實(shí)例和比較例中的偏光器的兩面、干燥并且將粘合的薄膜用作偏振板。將獲得的偏振板與市場(chǎng)上可以獲得的扭曲向列液晶平板的背光側(cè)的偏振板交換，并且并排安裝。這是在黑暗的房間中黑色顯示的狀態(tài)設(shè)置并且可以觀察不均勻度水平，實(shí)際上根本沒(méi)有觀察到不均勻度，但是與用比較例中的偏光器制備的偏振板相比較，當(dāng)安裝了用實(shí)例中的偏光器制備的偏振板時(shí)，證實(shí)其具有非常出色的可視性。
作為具有象本發(fā)明偏光器結(jié)構(gòu)那樣的類(lèi)似結(jié)構(gòu)的偏光器，其中液晶雙折射材料和吸收二向色性材料的混合相分散在樹(shù)脂基質(zhì)中的偏光器在日本專(zhuān)利未審查公開(kāi)No.2002-207118中披露，其效果與本發(fā)明相似。但是，與日本專(zhuān)利未審查公開(kāi)No.2002-207118中吸收二向色性材料存在于分散相中的情況相比較，由于本發(fā)明中吸收二向色性材料存在于基質(zhì)層中的情況下，通過(guò)散射的偏振光穿過(guò)吸收層而實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的光程，更多的散射光被吸收。因此，本發(fā)明可以顯示更高的光偏振特性改善效果。本發(fā)明可以用簡(jiǎn)單的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)。
盡管二向色性染料加入連續(xù)相或分散相的光學(xué)系統(tǒng)都已經(jīng)在日本專(zhuān)利未審查公開(kāi)No.2000-506990中披露，本發(fā)明在不使用二向色性染料而是使用碘這一點(diǎn)具有很大的特殊特征。當(dāng)不使用二向色性染料而是使用碘時(shí)可以實(shí)現(xiàn)下面的優(yōu)點(diǎn)(1)用碘證實(shí)的吸收二向色性高于用二向色性染料。因此，如果碘用于獲得的偏光器，偏振光特性也將變得更高。(2)在被添加到連續(xù)相(基質(zhì)相)之前，碘不顯示吸收二向色性，在分散在基質(zhì)中后，通過(guò)拉伸形成顯示二向色性的碘基光吸收材料。這點(diǎn)不同于在被添加到連續(xù)相之前具有二向色性的二向色性染料。也就是說(shuō)，當(dāng)分散在基質(zhì)中時(shí)，碘作為碘自身存在。在這種情況下，通常碘與二向色性染料相比較在基質(zhì)中具有顯著更有效的可擴(kuò)散性。因此，碘基光吸收材料比二向色性染料更出色地被分散到薄膜的所有角落。從而，由散射各向異性引起光程增大的作用可以最大限度地被利用，增強(qiáng)偏振光作用。
日本專(zhuān)利未審查公開(kāi)No.2000-506990中，Aphonin等指出液晶的液滴設(shè)置在聚合物基質(zhì)中的拉伸薄膜的光學(xué)特性，作為本發(fā)明的背景。但是，Aphonin等已經(jīng)提到的包含基質(zhì)相和分散相(液晶成分)的光學(xué)薄膜，沒(méi)有使用二向色性染料，并且由于液晶成分不是液晶聚合物或聚合的液晶單體，在所述薄膜中的液晶成分具有典型的依賴溫度的靈敏雙折射。另一方面，本發(fā)明提供了一種偏光器，該偏光器包含具有微域分散在由包含碘基光吸收材料的半透明水溶樹(shù)脂形成的基質(zhì)中的結(jié)構(gòu)的薄膜，此外，在本發(fā)明的液晶材料中，在液晶聚合物的情況下，在其在液晶溫度范圍內(nèi)取向之后，在室溫被冷卻，從而確定取向，在液晶單體的情況下，類(lèi)似地，在取向之后，通過(guò)紫外固化等確定取向，由液晶材料形成的微域的雙折射不隨溫度變化而改變。
權(quán)利要求
1.一種偏光器，包括具有這樣的結(jié)構(gòu)的薄膜，該結(jié)構(gòu)具有分散在基質(zhì)中的微域，所述基質(zhì)由包含碘光吸收材料的半透明水溶樹(shù)脂形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的偏光器，其中，微域由定向的雙折射材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的偏光器，其中，雙折射材料至少在取向處理步驟中顯示液晶性。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的偏光器，其中，微域具有0.02或更大的雙折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2～4中任何一項(xiàng)的偏光器，其中，在每個(gè)光軸方向，形成微域的雙折射材料與半透明水溶樹(shù)脂之間存在折射率差，軸向的折射率差(Δn1)顯示為最大為0.03或更大，和Δn1方向與垂直于Δn1方向的兩個(gè)方向的軸向之間的折射率差(Δn2)為Δn1的50％或更小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)的偏光器，其中，碘光吸收材料的吸收軸定向在Δn1方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)的偏光器，其中，薄膜通過(guò)拉伸制造。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)的偏光器，其中，微域在Δn2方向長(zhǎng)度為0.05～500μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)的偏光器，其中，碘光吸收材料具有至少在波段400～700nm波長(zhǎng)范圍的吸收波段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任何一項(xiàng)的偏光器，其中，線偏振光在透射方向的透射率為80％或更大，霾值為5％或更小，和線偏振光在吸收方向的霾值為30％或更大。
11.一種偏振板，具有在根據(jù)權(quán)利要求1～10中任何一項(xiàng)的偏光器的至少一面形成的透明保護(hù)層。
12.一種光學(xué)薄膜，具有根據(jù)權(quán)利要求1～10中任何一項(xiàng)的偏光器或根據(jù)權(quán)利要求11的偏振板中的至少一種。
13.一種圖象顯示器，包括從根據(jù)權(quán)利要求1～10中任何一項(xiàng)的偏光器、根據(jù)權(quán)利要求11的偏振板和根據(jù)權(quán)利要求12的光學(xué)薄膜組成的組中選擇的至少一種。
全文摘要
一種偏光器，包括具有帶有分散在由包含碘光吸收材料的半透明水溶樹(shù)脂形成的基質(zhì)中的微域的結(jié)構(gòu)的薄膜，在短波長(zhǎng)側(cè)提供高偏振度。該偏光器具有高透射率和高偏振度并且可以在黑色顯示的情況下控制透射率的不均勻。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1508576SQ20031012095
公開(kāi)日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
發(fā)明者上條卓史, 宮武稔, 二村和典, 典 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社