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偏光元件和起偏振片及其生產(chǎn)方法

文檔序號(hào):2764767閱讀:422來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:偏光元件和起偏振片及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種偏光元件、起偏振片及其新型生產(chǎn)方法。
用于液晶顯示裝置、太陽(yáng)鏡、護(hù)目鏡等等的偏光元件的生產(chǎn)是采用這樣一種方法,其中將二色性分子溶于或吸收在高分子量物質(zhì)如聚乙烯醇上,并將所得薄膜以一個(gè)方向拉伸配列二色性分子。它們也可以通過(guò)將二色性分子吸收在單軸拉伸的聚合物膜上的方法來(lái)生產(chǎn)。不過(guò),由任何這些方法得到的偏光元件的偏光軸固定在一個(gè)方向,而且這些方法只能生產(chǎn)平的偏光元件。為了生產(chǎn)包括液晶顯示元件在內(nèi)的各種顯示元件,需要一種在任意方向具有偏光性以顯示精細(xì)圖案的偏光元件和一種具有彎曲表面的偏光元件。為此,已提出了一種方法,包括對(duì)玻璃或聚合物膜表面進(jìn)行摩擦處理,即沿一個(gè)方向用布、紙或類似物進(jìn)行摩擦,然后在該表面上吸收二色性分子(見J.F.Dreyer,J.Phys.Colloid Ghem.,p.52,808(1948))。按照這種方法,二色性分子沿摩擦方向確定的方向?qū)R。因此,通過(guò)對(duì)基材表面預(yù)先以不同方向進(jìn)行摩擦處理可以生產(chǎn)在不同方向有偏光軸的多軸偏光元件作為單一起偏振片(見J.F.Dreyer,C.W.Ertel,Glass Industry,p.29,197(1948),和Toshiaki Nose,Rumiko Yam-aguchi和Susumu Sato,Collection of Papers in Japan ElectronicIn telligence Society,J71—C,1188(1988))。不過(guò),在這種用摩擦處理生產(chǎn)偏光元件的方法中,以偏光軸不同方向給出圖案的各掩模置于要表面處理的基材上,只有未蓋上掩模的區(qū)域被機(jī)械摩擦。因此,在不同于偏光軸的方向,得不到精細(xì)圖案。另外,在照片的層次顯示圖案等等或復(fù)雜圖案的情況下,不能采用這種方法。此外,在聚合物表面的摩擦處理中,摩擦產(chǎn)生的靜電造成細(xì)塵吸附,結(jié)果表面弄臟。所以,尚未報(bào)道出一種以任意方向精確和微細(xì)地控制偏光軸的方法。
另一方面,為了制造具有彎曲表面的偏光元件或起偏振片,如太陽(yáng)鏡和滑雪用護(hù)目鏡,必須通過(guò)施加熱或力生產(chǎn)平的偏光元件。此外,高級(jí)偏光元件或起偏振片非常昂貴,因?yàn)楸仨氂脴渲獾鹊炔僮骰驀婂儭?br> 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不要求拉伸聚合物膜和能夠得到非常精細(xì)偏光圖案的偏光元件或起偏振片,以及生產(chǎn)這種偏光元件或起偏振片的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明人做了深入研究后發(fā)現(xiàn)當(dāng)在基材上形成一層能易受到因直線偏振光造成的分子軸變化的光活性分子層并在該分子層吸收該直線偏振光的波長(zhǎng)范圍用直線偏振光照射,然后在該光活化分子層上形成一層二色性分子層時(shí),二色性分子被各向異性地配列。


圖1是用于形成光活性分子層的設(shè)備的示意圖。
圖2是可見光的偏振光照射器的示意圖。
圖3是用于形成二色性分子層的設(shè)備的示意圖。
在圖1中,(a)表示膜輥,(b)聚合物溶液用的料盤,(c)浸液輥,(d)卷曲輥。
在圖2中,(a)表示膜輥,(b)超高壓水銀燈,(c)偏光元件,(d)卷曲輥。
在圖3中,(a)表示膜輥,(d)二色性分子水溶液用的料盤,(c)凹印輥,(d)卷曲輥。
當(dāng)在基材上形成一層易受到因直線偏振光造成的分子軸變化的分子層(即,光活性分子層)并且在該分子層吸收直線偏振光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)用該直線偏振光照射,然后在光活性分子層上形成二色性分子層時(shí),二色性分子被各向異性地配列;正是基于這一發(fā)現(xiàn)便完成了本發(fā)明。詳細(xì)地講,本發(fā)明涉及(1)一種偏光元件或起偏振片,它具有一層含光活性分子層和一層與所述層接觸形成的含二色性分子層,(2)一種按照上述1款的偏光元件或起偏振片,其中在基材上形成含光活性分子層,且在含二色性分子層上形成一層保護(hù)層,(3)一種按照上述1或2款的偏光元件或起偏振片,其中光活性分子是含至少一種選自非芳族C=C、非芳族C=N和非芳族N=N雙鍵的分子,(4)一種按照上述1或2款的偏光元件或起偏振片,其中二色性分子為固態(tài),(5)一種按照上述1或2款的偏光元件或起偏振片,其中二色性分子是具有親水取代基的化合物分子。
(6)一種按照上述5款的偏光元件或起偏振片,其中親水取代基是磺酸基、氨基或羥基,(7)一種按照上述2款的偏光元件或起偏振片,其中基材是平面的或具有彎曲的表面,(8)一種生產(chǎn)偏光元件或起偏振片的方法,其特征在于用直線偏振光照射基材上含光活性分子層,然后在含光活性分子層上形成含二色性分子層,(9)一種按照上述8款生產(chǎn)偏光元件或起偏振片的方法,其特征在于將基材上的含光活性分子層進(jìn)行電暈放電處理或紫外線輻照處理,(10)一種層次(gradation)顯示的偏光元件或起偏振片,它具有一層光活性分子層和一層與所述層接觸形成的二色性分子層,(11)一種生產(chǎn)層次顯示的偏光元件或起偏振片的方法,其特征在于用直線偏振光通過(guò)由色澤濃淡不同的部分構(gòu)成的掩模照射基材上的含光活性分子層,然后在光活性分子層上形成含二色性分子層,
(12)一種多軸偏光元件或起偏振片,它具有一層含光活性分子層和與所述層接觸形成的含二色性分子層,(13)一種生產(chǎn)多軸偏光元件或起偏振片的方法,其特征在于用兩種或多種具有不同旋轉(zhuǎn)軸的直線偏振光照射基材上的含光活性分子層,然后在光活性分子層上形成一層含二色性分子層,以及(14)一種立體顯示的偏光元件或起偏振片,它具有一層含光活性分子層和一層與所述層接觸形成的含二色性分子層。
就用于本發(fā)明的基材而言,只要其上可附著或涂覆光活性分子,任何基材均可使用。例如,可以使用二氧化硅玻璃、硬玻璃等等的玻璃片,石英板;塑料板和各種材料的片材(薄膜)如ABS樹脂,乙縮醛樹脂,(甲基)丙烯酸類樹脂,乙酸纖維素,氯化聚醚,乙烯/乙酸乙烯酯共聚物,氟樹脂,離聚物,甲基戊烯聚合物,尼龍,聚酰胺,聚碳酸酯,聚酯〔例如,聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯〕,聚酰亞胺,聚苯氧,聚苯硫,聚烯丙基砜,聚丙烯酸酯,聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚砜,乙酸乙烯酯樹脂,二氯乙烯樹脂,AS樹脂,氯乙烯樹脂,醇酸樹脂,烯丙基樹脂,氨基樹脂,脲樹脂,蜜胺樹脂,環(huán)氧樹脂,酚醛樹脂,不飽和聚酯樹脂,硅氧烷樹脂,聚氨酯等等;以及通過(guò)用金屬氧化物(如,氧化硅,氧化錫,氧化銦,氧化鋁,氧化鈦,氧化鉻或氧化鋅)、氮化硅、碳化硅或類似物涂覆玻璃板、石英板或塑料板或片材(薄膜)的表面得到的產(chǎn)物。也可以使用表面已涂覆了高反光性金屬薄膜的基材(薄膜)。以上列舉的基材既可以是平的基材,也可以是具有彎曲表面的基材。
用于本發(fā)明的光活性分子指的是其中分子軸定向變化是由于直線偏振光造成的分子。這里所用的術(shù)語(yǔ)“分子軸定向變化”意指一種分子軸的方向通過(guò)直線偏振光能吸收而變化的現(xiàn)象。作為用于這種目的的光活性分子,可以有效地使用含至少一種選自C=C、C=N和N=N非芳族雙鍵的分子。由光活性分子吸收的光波長(zhǎng)不僅包括可見光區(qū),還包括肉眼看不見的紫外光和紅外光區(qū)。當(dāng)用波長(zhǎng)范圍內(nèi)分子吸收直線偏振光的直線偏振光照射光活性分子層時(shí),易造成分子軸定向變化。
以下說(shuō)明因照射直線偏振光造成的分子軸定向變化的現(xiàn)象。也就是說(shuō),以下內(nèi)容是公知的。在乙烯的基態(tài),即具有非芳族雙鍵的最簡(jiǎn)單的分子,兩個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子是在同一平面上。另一方面,在光激發(fā)態(tài)下,由兩個(gè)H—C—H原子團(tuán)構(gòu)成的平面形成了扭型結(jié)構(gòu),其中平面以直角彼此交叉。據(jù)推測(cè),在光激發(fā)態(tài)下,用于本發(fā)明的光活性分子損失了由于上述雙鍵產(chǎn)生的平面度,在借助于因平面度損失形成的扭型結(jié)構(gòu)變回基態(tài)的過(guò)程中造成分子軸定向變化。因此,在沒有因照射光幾何異構(gòu)化造成的被迫分子結(jié)構(gòu)變化的情況下,發(fā)生分子軸定向變化。例如,眾所周知,紫外線使許多具有一個(gè)或多個(gè)非芳族N=N雙鍵的偶氮苯型化合物發(fā)生由反式到順式的幾何光致異構(gòu)化,而較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光幾乎不能發(fā)生幾何光致異構(gòu)化,因?yàn)樵谶@種光的情況下,優(yōu)先發(fā)生順式向反式的轉(zhuǎn)化。還知道,在某些情況下,基本上觀察不到幾何光致異構(gòu)化,因?yàn)槭軣嵫杆侔l(fā)生由順式向反式的轉(zhuǎn)化。在光照射下,具有一個(gè)或多個(gè)非芳族C=N鍵的化合物會(huì)變成幾何異構(gòu)體,但由于異構(gòu)體的不穩(wěn)定性,又回到其熱動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的起始結(jié)構(gòu)。所以,在例如室溫下,化合物基本上不發(fā)生光致異構(gòu)化。另外,許多具有一個(gè)或多個(gè)非芳基的C=C鍵的化合物發(fā)生幾何光致異構(gòu)化,但如同偶氮苯一樣,用波長(zhǎng)范圍適于由順式到反式異構(gòu)化的光不能使它們基本上發(fā)生幾何異構(gòu)化。不過(guò),即使在看來(lái)不發(fā)生光致異構(gòu)化反應(yīng)的情況下,用直線偏振光照射也易于造成分子軸定向變化。所以,具有這類性質(zhì)的化合物也可用作本發(fā)明用的光活性分子。
用于本發(fā)明的光活性分子的具體例子如下給出。就具有一個(gè)或多個(gè)非芳族N=N雙鍵的化合物而言,其例子有芳族偶氮化合物,如偶氮苯、偶氮萘、雙偶氮化合物、甲等等,以及氧化偶氮苯基本骨架的化合物,以下給出這類化合物的例子,但并不限于這些化合物。
就具有一個(gè)或多個(gè)非芳族C=N鍵的化合物而言,可以例舉出芳族席夫堿和芳族腙類。以下給出這些化合物的例子,但并不限于此。
就具有一個(gè)或多個(gè)非芳族C=C鍵的化合物,可以例舉出多烯、芪、芪唑、芪唑鎓、肉桂酸、靛藍(lán)、硫代靛藍(lán)和半硫代靛藍(lán)。以下給出它們的例子,但不限于這些化合物。
在本發(fā)明中,也可以使用室溫光照下基本上不發(fā)生光致異構(gòu)化的化合物,因?yàn)檫@些化合物由于其幾何光致異構(gòu)體的不穩(wěn)定性馬上又回到其初始結(jié)構(gòu);以及根本不發(fā)生幾何光致異構(gòu)反應(yīng)的化合物。以下例舉出花青和部花青,但并不限于這些化合物。
另外,也可使用在螺環(huán)中具有非芳族C=C鍵或C=N鍵且通過(guò)光照分子結(jié)構(gòu)可以可逆改變的化合物的其它光活性化合物,例如以下說(shuō)明的螺吡喃和螺噁嗪。這些光活性分子所具有的分子結(jié)構(gòu)與上述分子結(jié)構(gòu)不同,但可以推斷出由于分子中所含的非芳族C=C鍵或C=N鍵,光照可造成螺環(huán)的可逆開環(huán)和閉環(huán)反應(yīng),結(jié)果造成分子軸定向變化。
以上光活性分子例舉為具有上述雙鍵的化合物的基本骨架。這些骨架上可連接一個(gè)或多個(gè)取代基,選自例如烷基如甲基,乙基,丙基,丁基,己基等等;烷氧基如甲氧基,乙氧基,丙氧基,丁氧基等等;烯丙基;烯丙氧基;氰基;烷氧羰基如甲氧羰基,乙氧羰基等等;羥基;二烷氨基如二甲基氨基,二乙基氨基等等;以及硝基。具體地說(shuō),作為優(yōu)選取代基可以例舉C1—C4烷基,C1—C6烷氧基,氰基和C1—C6烷氧羰基,它們給出的結(jié)構(gòu)與液晶分子的類似。
在本發(fā)明中,為了在基材上形成一層能發(fā)生這種可逆分子軸定向變化的光活性分子層,存在一種根據(jù)基材表面特性的不同而采用物理或化學(xué)方式將光活性分子附著到基材表面上的方法,以及一種預(yù)先制備其上附著了光活性分子的聚合物或其中加入了光活性分子的聚合物并任意將化合物以薄膜形式涂覆到基材上的方法。任何一種這樣的方法均可使用。通過(guò)在基材表面上固定光活性分子形成的涂層,即通過(guò)將光活性分子附著到基材表面上形成的涂層和通過(guò)將其上附著了光活性分子的聚合物以薄膜形式涂覆到基材上形成的涂層,具有穩(wěn)定的光活性分子的定向狀態(tài),因此是優(yōu)選的。
首先,以下介紹將光活性分子附著到基材表面上的方法。為此,例如當(dāng)基材是甲硅烷基硅璃時(shí),可以采用用于液晶定向的方法(見J.Cognard“Molecular Crystals and Liquid Crystals”,Supplement 1(1982),p.1)。
作為將光活性分子附著到基材表面上的第一種方法,可以例舉一種方法,其中具有上述非芳族雙鍵和以下介紹的表面活性基團(tuán)的光活性分子的溶劑液涂覆到基材表面上以通過(guò)吸附方式附著光活性分子。作為表面活性基團(tuán),可以例舉出羧酸殘基、丙二酸殘基、氨基甲?;⑺耐殇@基、烷基吡啶鎓殘基、烷基喹諾啉鎓殘基、羧酸鹽合鉻殘基、酯殘基、腈殘基、脲殘基、氨基、羥基和甜菜堿殘基。當(dāng)光活性分子是液體時(shí),它們可以直接涂覆到基材表面上。
作為第二種方法,可以采用Langmular—Blodgett技術(shù),它包括將具有上述列舉的表面活性基團(tuán)的光活性分子以單分子層的形式撒在水面上,然后將單分子層轉(zhuǎn)移到基材上獲得至少一層。為此,例如優(yōu)選羧基、氨基甲?;?、氨基、銨基、四烷銨基和羥基。
作為第三種方法,可以例舉一種通過(guò)甲硅烷基將光活性分子附著到基材表面上的方法。這種方法的具體例子是將具有取代的甲硅烷基(至少一個(gè)氫原子或烷氧基作為取代基)的光活性分子附著到的基材表面上的方法;以及具有羧基或酰基的光活性分子與用具有氨基的甲硅烷基化試劑處理的基材表面進(jìn)行縮合反應(yīng)或加聚反應(yīng)的方法。在頭一種方法中,將甲硅烷基預(yù)先引入光活性分子中并將二氧化硅玻璃的表面用光活性分子處理。作為具有至少一個(gè)氫原子或烷氧基作為取代基的取代的甲硅烷基,可以例舉三氯甲硅烷基、三甲氧基甲硅烷基和三乙氧基甲硅烷基。在后一種方法中,具有氨基的甲硅烷基化試劑的例子有氨丙基三氯硅烷、氨丁基三氯硅烷、氨丙基三甲氧硅烷和氨丙基三乙氧硅烷。可以在另一種甲硅烷基化試劑存在下進(jìn)行將光活性分子附著到基材表面上的方法。作為此目的使用的甲硅烷基化試劑,可以例舉烷基(聚)烷氧基硅烷,如甲基三乙氧硅烷、二甲基二乙氧硅烷、三甲基氯硅烷、乙基三乙氧硅烷、二乙基二乙氧硅烷、丙基三乙氧硅烷、丁基三乙氧硅烷、丁基甲基二乙氧硅烷、戊基三乙氧硅烷、己基三乙氧硅烷等等。但是,甲硅烷基化試劑并不限于這些。
第四種方法如下。當(dāng)高分子量物質(zhì)自身形成基材或基材的表面層時(shí),將具有以上例舉的表面活性基團(tuán)的光活性化合物通過(guò)吸附的方式附著到基材表面上,或?qū)⒐饣钚苑肿油ㄟ^(guò)共價(jià)鍵合到聚合物表面上存在的活性基上。在后一種情況下,例如當(dāng)高分子量物質(zhì)是聚乙烯醇時(shí),光活性分子通過(guò)乙縮醛鍵、酯鍵或氨基甲酸乙酯鍵附著到基材的表面層上。為此,制備具有共價(jià)鍵形成基如甲?;?、氯代甲?;虍惽杷狨セ墓饣钚苑肿樱缓髮⑦@種分子溶解在不溶于聚乙烯醇的溶劑中,并將具有聚乙烯醇的基材浸入所得溶液進(jìn)行反應(yīng)。為了提高這種處理反應(yīng)的速率,在乙縮醛化的情況下加入酸催化劑如對(duì)甲苯磺酸便足夠了,而在酯化或轉(zhuǎn)化成氨基甲酸乙酯的情況下,為了除去反應(yīng)生成的酸,加入堿(如三乙胺或吡啶)便足夠了。
下面敘述一種預(yù)先制備附著了光活性分子的聚合物或其中加入了活性分子的聚合物,然后將聚合物以薄膜形式涂覆到基材上的方法。首先,以下說(shuō)明制備附著了光活性分子的聚合物的方法。為了將光活性分子連接到聚合物的側(cè)鏈或主鏈上,將具有活性分子的單體進(jìn)行聚合,或者將具有適于該物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性殘基的光活性分子附著到高分子量物質(zhì)上。
在頭一種方法中,即聚合方法,具有自由基聚合性的(甲基)丙烯?;墓饣钚苑肿舆m用作單體,且通過(guò)聚合該單體,可以容易地獲得具有連到側(cè)鏈上的光活性分子的聚合物。在通過(guò)縮聚反應(yīng)得到的聚合物(如聚酯,聚酰胺或聚酰亞胺)或通過(guò)加聚反應(yīng)得到的聚合物(如聚氨基甲酸乙酯)的情況下,制備具有光活性分子的二官能單體便足夠了。作為二官能單體,可以舉例為肉桂酸乙烯酯。聚合得到的連接了光活性分子的聚合物既可以是通過(guò)僅聚合一種具有光活性分子得到的均聚物,也可以是通過(guò)聚合一種具有光活性分子單體和另一種單體得到的共聚物。另一種單體的例子有(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸2—乙基己酯。聚合物中附著的光活性分子的量可通過(guò)改變具有光活性分子的單體與另一種單體的使用比進(jìn)行調(diào)節(jié)。盡管根據(jù)單體的結(jié)構(gòu),用量比范圍為1∶0—1∶100,優(yōu)選1∶0—1∶50。
在后一種方法中(其中將具有適于該物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性殘基的光活性分子達(dá)到高分子量物質(zhì)上),可以使用上述第四種方法。作為使用的聚合物,可以舉例為聚乙烯醇,苯乙烯/馬來(lái)酸酐共聚物,聚甲基丙烯酸縮水甘油醚以及它們的共聚物。但是,聚合物并不限于此。
作為在基材表面上形成在主鏈或側(cè)鏈上具有光活性分子的這樣的聚合物薄膜的方法,優(yōu)選旋涂法。通過(guò)Langmuir—Blodgett法在基材上形成這樣的聚合物也是可能的。另外,基材可浸入這樣的聚合物的溶液中以將聚合物吸附在基材上。作為膜厚,1μm或以下便足夠了。
以下說(shuō)明其中加入了光活性分子的聚合物的使用方法。這種方法包括預(yù)先在聚合物中溶解或均勻分散光活性分子,并將所得分散液涂覆到薄膜形式的基材表面上。在此情況下,聚合物和光活性分子應(yīng)當(dāng)不溶于在以下說(shuō)明的二色性分子溶液中所用的溶劑。例如,優(yōu)選聚酰亞胺作為聚合物,因此它們尤其不溶于水和醇之類的溶劑,但聚合物并不限于此。
下面說(shuō)明用直線偏振光照射基材上形成的光活性分子層的方法。用于照射的偏振光波長(zhǎng)并沒有特殊限制,只要它是光活性分子能吸收偏振光的波長(zhǎng)即可。例如,不僅可以使用可見光,而且可以使用紫外和紅外區(qū)內(nèi)的光。作為光源來(lái)說(shuō),可以使用水銀燈、氙燈、熒光燈、化學(xué)燈、氦—鎘激光、氬激光、氪激光、氦—氖激光、半導(dǎo)體激光、日光等等。根據(jù)光活性分子的吸收波長(zhǎng)、光照時(shí)間、光照區(qū)域等等,可以選擇光源。為了獲得直線偏振光,上述光源的光與直線偏振光的偏光元件或直線偏振光的起偏振片組合使用便足夠了。用于此目的的偏光元件或起偏振片,可以舉出棱鏡型元件(如Glan—Thompson棱鏡),以及由溶解或吸附二色性分子、再進(jìn)行拉伸得到的聚合物膜制成的偏光元件和起偏振片。另外,也可以使用按照本發(fā)明制成的偏光元件(片)。雖然這里使用的直線偏振光的曝光能依光活性分子的波長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)連接狀態(tài)、輻照溫度等等的不同而變化,但最好在1mJ/cm2—10mJ/cm2的范圍內(nèi)。當(dāng)激光用作光源時(shí),如果激光本身是直線偏振光則不需要偏光元件(片)。
為了烘干光活性分子層上的偏光圖案,通過(guò)所需的掩模圖案,用直線偏振光照射光活性分子層。使用透鏡或類似物使直線偏振光分別發(fā)散或稠密可獲得放大的圖案或非常精細(xì)的圖案。當(dāng)激光用作光源且激光束本身是直線偏振光時(shí),通過(guò)使激光與用于偏光的旋轉(zhuǎn)面的元件(如Faraday元件)結(jié)合可隨意描繪非常精細(xì)的圖案。此外,由于由直線偏振光造成的光活性分子的分子軸定向變化是可逆的,因此可以自由描繪圖案,以便通過(guò)不同掩模圖案照射不同偏光軸的直線偏振光,使一種置于另一種之上。在生產(chǎn)具有復(fù)雜圖案的偏光元件(片)之后,使用這種偏光元件(片)作為掩模圖案可以生產(chǎn)大量的具有復(fù)雜圖案的偏光元件(片),這是用簡(jiǎn)單方法,通過(guò)照射直線偏振光很難生產(chǎn)的。
令人驚奇地是,在分子軸以一定方向配列的由此得到的光活性分子層上僅吸附二色性分子,即在光活性分子層上僅形成二色性分子層,使二色性分子的分子軸以光活性分子的排列方向,即投射到光活性分子層上的直線偏振光的偏振軸確定的方向配列,而且通過(guò)固定其偏振軸能展現(xiàn)偏光元件(片)的特性。在傳統(tǒng)方法中,據(jù)推側(cè)當(dāng)玻璃或聚合物膜的表面進(jìn)行摩擦處理時(shí),染料分子沿表面上形成的細(xì)溝紋排齊。但在本發(fā)明中,光分子本身的排列確定了上面吸收的二色性分子排列,不會(huì)形成這樣的細(xì)溝紋。
用于本發(fā)明的二色性分子是通過(guò)分子本身或其聚集體以一定方向排列顯示了偏光性的化合物的分子。例如,優(yōu)選具有芳環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物。作為芳環(huán)結(jié)構(gòu),特別優(yōu)選苯、萘、蒽、菲、雜環(huán)(如噻唑、,吡啶,嘧啶,吡嗪,噠嗪和喹啉)、它們的季銨鹽,以及這些化合物和苯、萘等等的稠合環(huán)。另外,這些芳環(huán)中最好引入親水取代基,如磺酸基、氨基或羥基。
作為二色性分子,可以舉例出染料型化合物,如偶氮染料、芪染料、吡唑啉酮染料、三苯基甲烷染料、喹啉染料、噁嗪染料、噻嗪染料、蒽酮染料,等等。優(yōu)選水溶性化合物,但二色性分子并不限于此。另外,這些二色性分子中最好引入親水取代基,如磺酸基、氨基或羥基。二色性分子的具體例子是C.I.直接藍(lán)67,C.J.直接藍(lán)90、C.I.直接綠59,C.I.直接紫48,C.I.直接紅39,C.I.直接紅79,C.I.直接紅81,C.I.直接紅83,C.I.直接紅89,C.I.直接橙39,C.I.直接橙72,C.I.酸性紅37和JP—A—1—161202,JP—A—172906,JP—A—172907,JP—A—1—183602,JP—A—1—248105和JP—A—1—2650205中介紹的染料。以下示出了這些染料中典型染料的結(jié)構(gòu)C.I.直接藍(lán)67 C.I.直接橙72 C.I.直接紅83 C.I.直接綠59 C.I.直接紫48 C.I.酸性紅37
以下說(shuō)明用直線偏振光照射基材上光活性分子層上的二色性分子各向異性的吸收方法。將一種選自上述二色性分子的化合物或從中選出的兩種或多種化合物的混合物溶于一種親水溶劑如水、甲醇或乙醇或其含水溶劑。濃度最好約0.1—10w/w%,最佳約0.5—5w/w%。所得溶液中可加入一種表面活性劑。作為表面活性劑,可以使用非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑,雖然優(yōu)選非離子表面活性劑。然后,將二色性分子溶液滴加到基材表面上,之后,利用涂布機(jī)或采用旋涂法形成厚度均勻的二色性分子層。另外,也可以將直線偏振光照射過(guò)的具有光活性分子層的基材浸入二色性分子溶液中,然后抽出。為獲得二色性分子的均勻濃度,最好保持抽出速率恒定。從改進(jìn)偏光性的角度看,二色性分子層的厚度最好要小,例如優(yōu)選10μ或以下,特別優(yōu)選0.1一2μ。
將附著了二色性分子的基材干燥,以便形成固態(tài)二色性分子層,從而得到本發(fā)明的偏光元件(片)。雖然依溶劑的種類、二色性分子的種類、涂覆的二色性分子溶液的體積、二色性分子濃度等等的不同,干燥條件可以變化,但溫度為室溫—100℃,優(yōu)選室溫—50℃。濕度為20—80%RH,優(yōu)選約30—70%RH。
通過(guò)各向異性吸收制得的二色性分子層為固態(tài),例如無(wú)定形態(tài)或結(jié)晶態(tài),一般機(jī)械強(qiáng)度較差。所以,在二色性分子層的表面上形成保護(hù)層。保護(hù)層一般是通過(guò)包覆法形成的,例如用紫外光可固化的或熱可固化的透明聚合物膜覆蓋二色性分子層,或在二色性分子層上層壓透明的聚合物膜例如聚酯膜或乙酸纖維素膜。
當(dāng)制備本發(fā)明的偏光元件時(shí),通過(guò)對(duì)光活性分子層進(jìn)行電暈放電處理或紫外光照射可以進(jìn)一步改進(jìn)其偏光性。電暈放電處理光活性分子層最好在照射直線偏振光之前進(jìn)行。但電暈放電處理的時(shí)間并不特別限于照射之前。作為電暈放電處理所用的設(shè)備,可以使用各種市售的電暈放電處理機(jī)。雖然電暈放電處理?xiàng)l件依上面形成了光活性分子層的基材種類、光活性分子層的組成和厚度以及電暈放電處理之后涂覆的二色分子層的組成和厚度的不同可以變化,但每次處理操作,能量密度為20—400w·min·m-2,優(yōu)選約50—300w·min·m-2。當(dāng)處理一次不夠時(shí),可以處理兩次或多次。最好在照射直線偏振光之前,在光活性分子層上進(jìn)行紫外線照射。不過(guò),紫外線輻照時(shí)間并不特別限制在照射直線偏振光之前。雖然所用的紫外線的波長(zhǎng)沒有特別限制,但例如優(yōu)選300nm或以下的紫外線。最好在氧氣流中進(jìn)行紫外線輻照。作為紫外線照射的設(shè)備,可以使用各種市售的紫外線照射設(shè)備。雖然紫外線照射條件依例如上面形成了光活性分子層的基材種類、光活性分子層的組成和厚度以及紫外線照射之后涂覆的二色性分子層的組成和厚度等條件的不同而變化,但至多約幾分鐘的照射時(shí)間便足夠了。
就本發(fā)明的偏光元件(片)而言,可以在任何曲面上不加外應(yīng)力形成具有任意軸的偏光層。例如,具有任意偏光軸的偏光元件如偏光太陽(yáng)鏡或護(hù)目鏡可通過(guò)在太陽(yáng)鏡或護(hù)目鏡的曲面上形成用于本發(fā)明的光活性分子層,用直線偏振光照射光活性層,然后在上面形成二色性分子層而制備。
對(duì)于本發(fā)明的偏光元件(片),在偏光元件(片)的生產(chǎn)過(guò)程中可以提供因偏光元件(片)本身或具有大量的偏光軸的圖案的色澤濃淡的變化而產(chǎn)生層次。在烘干光活性分子層上的偏光元件時(shí),采用穿過(guò)由色澤濃淡不同的部分或底片構(gòu)成的掩模圖案的直線偏振光,可以制造具有某種層次的層次顯示偏光元件(片)。在烘干光活性分子層上的偏光圖案時(shí),用偏光軸不同的直線偏振光照射光活性分子的不同區(qū)域可以生產(chǎn)具有許多偏光軸的多軸偏光元件(片)。
利用本發(fā)明的偏光元件(片)可制備立體顯示偏光元件(片)。術(shù)語(yǔ)“立體顯示”意指通過(guò)特殊方法,二維像片、畫、圖片等的三維表示。舉例來(lái)說(shuō),這種特殊方法包括通過(guò)由分別著紅和藍(lán)的左和右透鏡構(gòu)成的鏡片觀看紅和藍(lán)印制的物質(zhì)的方法;和通過(guò)轉(zhuǎn)移視焦獲得三維圖像的方法。還有一種獲得三維投像的方法,即使借助于偏光投影儀獲得的圖像通過(guò)一種在其左右部分分別具有不同偏光軸的偏光元件(片)。不過(guò),沒有通過(guò)另一偏光元件(片)觀看平面上的偏光元件(片)而獲得三維圖像的方法。為了顯示數(shù)字或圖案,必須僅給某一限制區(qū)賦予偏光性或在一平面上給出兩個(gè)或多個(gè)偏光軸。由于本發(fā)明的偏光元件(片)能繪制出其偏光軸相同或不同的精細(xì)圖案,因此所述偏光元件(片)適用于制造立體顯示偏光元件(片)。為了制造立體顯示偏光元件,分別為左右眼的偏光元件是必須的。為了制造每種這樣的偏光元件(片),將偏光圖案借助于穿過(guò)掩模圖案或底片的直線偏振光曝光在光活性分子層上烘干便足夠了。在這種情況下,當(dāng)左眼和右眼的直線偏振光偏光軸不同時(shí),可以制造出分別相應(yīng)于偏光軸的偏光元件(片)。偏光軸之間的角度最好是例如±45°,±90°或±135°。通過(guò)將上述偏光元件(片)以彼此間一定距離并排放置或把它們一個(gè)放在另一個(gè)上可制造出立體顯示偏光元件(片)。當(dāng)使用已通過(guò)利用微細(xì)點(diǎn)制成的左眼眼罩和右眼眼罩時(shí),可將偏光軸不同的左眼圖像和右眼圖像在偏光元件(片)上烘干。
實(shí)施例以下用實(shí)施例具體說(shuō)明本發(fā)明,包括具有光活性分子的化合物的合成方法,但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。在實(shí)施例中,份數(shù)均以重量計(jì),除外另外注明。偏光率以下面計(jì)算公式計(jì)算偏光率(%)={(Y2-Y1)/Y2+Y1)}1/2×100(Y2平行透射率(%),Y1垂直透射率(%)))實(shí)施例1將4—甲基丙烯酰氧偶氮苯溶于苯中得到20wt.%溶液,并采用偶氮雙異丁腈作為引發(fā)劑,將溶液于60℃脫氣聚合12小時(shí)。將由10份所得的具有偶氮苯的聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在硬玻璃上。將這種基材于105℃干燥10分鐘。
一個(gè)500W/h超高壓水銀燈用作光源,利用截止濾光器將發(fā)出光的轉(zhuǎn)化成可見光(>400nm),再通過(guò)起偏振片轉(zhuǎn)化成直線偏振光。將與起偏振片的偏光軸平行放置的上述基材的涂覆面用距離50cm的直線偏振光于室溫照射1分鐘。
往10份C.I.直接藍(lán)67中加入1份Emalgen108(非離子表面活性劑,Kao公司產(chǎn)),并用89份蒸餾水稀釋所得混合物,得到一種水溶液。將這種染料水溶液旋涂在用直線偏振光照射過(guò)的上述基材表面上,然后在25℃和50%RH條件下干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。
當(dāng)通過(guò)起偏振片觀察這種基材時(shí),出現(xiàn)明暗反差。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)起偏振片,即明和暗每90°反轉(zhuǎn)時(shí),基材表現(xiàn)了與傳統(tǒng)的起偏振片相同的行為。偏光元件(片)的各波長(zhǎng)下的單片透射率和平均單片透射率(Ys各波長(zhǎng)下單片透射率的平均值),和當(dāng)兩個(gè)偏光元件(片)的偏光軸彼此平行(Y2)或垂直(Y1)時(shí)得到的透射率、偏光率和平均偏光率(p各波長(zhǎng)下的偏光率平均值)如下
表1
實(shí)施例2將4—甲基丙烯酰氧偶氮苯和甲基丙烯酸甲酯以1∶9的比率溶于苯中得到20wt.%溶液,以實(shí)施例1同樣方式對(duì)溶液進(jìn)行聚合。由10份所得聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在硬玻璃上,于105°干燥10分鐘,然后以實(shí)施例1同樣方式照射直線偏振光。然后,將混合5份C.I.直接藍(lán)67與5份C.I.直接橙72,再往里加1份E-malgen108,然后用89份蒸餾水稀釋得到的染料水溶液旋涂在用直線偏振光照射過(guò)的表面上,然后在25°和50%RH條件下干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。該偏光元件(片)在各波長(zhǎng)下的單片透射率和平均單片透射率,以及當(dāng)兩個(gè)偏光元件(片)的偏光軸彼此平行或垂直時(shí)得到的透射率、偏光率和平均偏光率如下
表2
<p>實(shí)施例3以實(shí)施例1同樣方式合成側(cè)鏈中具有亞芐基苯胺的甲基丙烯酸酯聚合物,并將由10份聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在硬玻璃上,于105℃加熱干燥10分鐘。用組合截止濾光器(>340nm)和起偏器與來(lái)自超高壓水銀燈的光得到的直線偏振光照射基材的涂覆面。之后,涂覆染料液,然后以實(shí)施例2同樣方式干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。
實(shí)施例4使用具有茋的聚合物膜制造偏光元件(片)合成側(cè)鏈上有6—己氧基茋的甲基丙烯酸酯聚合物,并將10份聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在硬玻璃上,于105℃干燥10分鐘。以實(shí)施例3同樣方式進(jìn)行直線偏振光照射,之后,涂覆染料液,在以實(shí)施例2同樣方式干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。
實(shí)施例5使用具有螺吡喃的聚合物合成偏光元件合成側(cè)鏈上有6—硝基二氫吲哚并螺苯并吡喃的甲基丙烯酸酯聚合物,并將由10份聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在硬玻璃上,于105℃加熱干燥10分鐘。以實(shí)施例3同樣方式,用直線偏振光照射基材的涂覆表面,之后,以實(shí)施例2同樣方式涂覆染料液,然后干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。
實(shí)施例6使用聚偏氟乙烯膜的偏光元件(片)將由0.1份與實(shí)施例1所用的相同的含偶氮苯的聚合物和99。9份甲苯的溶液旋涂在聚偏氯乙烯膜上并于105℃加熱干燥。以實(shí)施例1同樣方式,對(duì)該基材用直線偏振光照射,涂覆染料液,然后在25℃和50%RH條件下干燥,之后,將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜層壓到涂覆的表面上,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。
實(shí)施例7層次顯示偏光元件(片)將由10份與實(shí)施例1得到的具有偶氮苯基的相同聚合物和90份甲苯的溶液旋涂在硬玻璃上,并于105℃加熱干燥10分鐘。將反差逐漸變化的掩模圖案置于基材的涂覆的表面上,并用組合截止濾光器(>340nm)和偏振器與來(lái)自超高壓水銀燈的光獲得的直線偏振光距離50cm通過(guò)掩模圖案室溫照射涂覆的表面1分鐘,以實(shí)施例1同樣方式涂覆染料液,然后干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。當(dāng)通過(guò)單獨(dú)制得的起偏振片觀看該元件時(shí),獲得的圖像具有與掩模圖案相應(yīng)的逐漸的反差。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)起偏振片時(shí),每90°獲得明暗已反轉(zhuǎn)的圖像。
實(shí)施例8層色顯示偏光元件(片)將由10份與實(shí)施例1得到的具有偶氮苯基的相同聚合物和90份甲苯的溶液旋涂在硬玻璃上,并于105℃加熱干燥10分鐘。將底片放在上述基材上,然后用以實(shí)施例1同樣方式獲得可見光的偏振光距離50cm于室溫照射1分鐘。以實(shí)施例1同樣方式涂覆染料液,然后干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。當(dāng)通過(guò)單獨(dú)制得的起偏振片觀看該基材時(shí),獲得相應(yīng)于底片的圖像。當(dāng)起偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)90。時(shí),明暗反轉(zhuǎn),由此得到正像。
實(shí)施例9多軸偏光元件(片)將三乙酰纖維素膜浸入由1份與實(shí)施例1得到的具有偶氮苯基的同樣聚合物和99份甲苯構(gòu)成的溶液中,然后抽出。在空氣中自然干燥之后,將上述與起偏振片的偏光軸平行放置的基材用以實(shí)施例1同樣方式獲得的直線偏振光距離90cm于室溫照射1分鐘。接著,將偏光軸轉(zhuǎn)動(dòng)90°,之后,掩模圖案放在上述基材上,然后用可見光的偏振光距離50cm照射1分鐘。將與實(shí)施例1相同的紫色染料水溶液旋涂在上述基材上,然后在25℃和50%RH條件下干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。當(dāng)通過(guò)單獨(dú)制得的起偏振片觀看該基材時(shí),獲得的圖像的明暗之間的反差相應(yīng)于掩模圖案的。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)起偏振片時(shí),每90°獲得的明暗已反轉(zhuǎn)的圖像。
實(shí)施例10多軸偏光元件(片)將三乙酰纖維素膜浸入由1份與實(shí)施例1獲得的具有偶氮苯基的相同聚合物和99份甲苯的溶液中,然后抽出。在空氣中自然干燥后,將上述與起偏振片的偏光軸平行放置的基材用以實(shí)施例1相同方式獲得的直線偏振光距離50cm室溫照射1分鐘。接著,偏光軸轉(zhuǎn)動(dòng)45°,之后,將條狀掩膜放在上述基材的右部,左部遮掩起來(lái)以便不曝光,然后用可見光的偏振光距離50cm室溫照射1分鐘。然后,偏光軸轉(zhuǎn)動(dòng)45°,之后,將幾何掩模圖案放在上述基材的左部,右部遮掩起來(lái),然后用直線偏振光照射1分鐘。將與實(shí)施例1相同的紫色染料水溶液旋涂在上述基材上,并于25℃和50%RH條件下干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。當(dāng)通過(guò)單獨(dú)制得的起偏振片觀看這種基材時(shí),在右部上得到條狀圖像。當(dāng)起偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)45°時(shí),條狀圖像消失且在其原位,右部獲得幾何圖案。當(dāng)起偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí),左部上幾何圖案的圖像消失,在右部上作為反像獲得條狀圖像。當(dāng)起偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)135°時(shí),右部上的條狀圖案消失,在左部上作為反像獲得幾何圖案的圖像。當(dāng)起偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)180°,左部上的幾何圖案的圖像消失,在右部上得到條狀圖像,即得到與初始圖像相同的圖像。
實(shí)施例11多軸偏光元件(片)使用圖1—圖3所示的設(shè)備制造帶狀連續(xù)的多軸偏光元件(片)。圖1是用于形成光活性分子層的設(shè)備的示意圖。三乙酰纖維素膜固定在膜輥上,浸液輥(c)浸入料盤(b)中的聚合物溶液(由1份與實(shí)施例1中獲得的同樣聚合物和99份甲苯構(gòu)成),同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。將薄膜空氣干燥,然后繞在卷曲輥(d)上。
圖2是可見光的偏振光照射器示意圖。上面形成了光活性分子層的薄膜固定到(a)上,用采用超高壓水銀燈(b)和起偏振片(c)得到的可見光的偏振光照射,然后繞在卷曲輥(d)上。起偏振片(c)可發(fā)出寬2cm的直線偏振光,并且以使平行方向和垂直方向之間變動(dòng)的偏光軸對(duì)準(zhǔn)薄膜一側(cè),每次薄膜移動(dòng)2cm。
圖3是用于形成二色性分子層的設(shè)備的示意圖。上面形成的光活性分子層用偏振光照射過(guò)的薄膜固定到(a)上,然后利用浸入料盤(b)中的二色性分子水溶液中的照相凹板輥(c)將薄膜轉(zhuǎn)移。將薄膜于25℃原樣風(fēng)干,然后繞在卷曲輥(d)上。就料盤(b)中的二色性分子水溶液而言,可以使用通過(guò)將1份Emalgen108加到10份紫色染料(C.I.直接藍(lán)67)并用89份蒸餾水稀釋所得混合物得到的溶液。
當(dāng)通過(guò)單獨(dú)制得的起偏振片觀看由此制得的膜狀多軸偏光元件時(shí),得到具有2cm亮帶的和暗帶的圖像。當(dāng)起偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí),得到明暗已反轉(zhuǎn)的條帶圖像??梢钥闯?,多軸偏光元件(片)是彼此垂直交叉的軸寬2cm的雙軸偏光元件(片)。
實(shí)施例12立體顯示偏光元件(片)將由1份與實(shí)施例1制得的具有偶氮苯基的相同的聚合物和99份甲苯的溶液旋涂在兩個(gè)三乙酰纖維素(TAC)膜上并于105℃加熱干燥10分鐘。500w/h超高壓水銀燈用作光源,利用截止濾光器將由此發(fā)出的光轉(zhuǎn)化成可見光(>400nm),然后通過(guò)偏光軸角-45°的起偏振片轉(zhuǎn)化成直線偏振光。將與起偏振片的偏光軸平行放置的上述基片之一的涂覆面用直線偏振光距離50cm室溫照射1分鐘。將偏光軸的角度改變45°,之后,放上左眼罩,然后照射1分鐘。以實(shí)施例1同樣方式,涂覆染料液,然后干燥,得到用于本發(fā)明左眼的偏光元件(片)。
之后,將起偏振片的偏光軸角度改變成0°,并將另一基材用可見光的偏振光距離50cm照射1分鐘。接著,將偏光軸的角度改變成90°并放上右眼罩,然后用可見光的偏振光照射1分鐘。以實(shí)施例1同樣方式涂覆染料液,然后干燥,得到用于本發(fā)明右眼的偏光元件(片)。
當(dāng)這兩個(gè)基材一個(gè)放在另一個(gè)之上得到立體顯示偏光元件并通過(guò)由分別將—45°起偏振片和0°起偏振片裝到眼鏡的左、右透鏡得到的產(chǎn)品時(shí),圖像看起來(lái)非常生動(dòng),也就是說(shuō),得到三維圖像。
實(shí)施例13曲面偏光元件(片)將硬玻璃制成的鐘表玻璃浸在由10份與實(shí)施例1獲得的具有偶氮苯基的相同聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液中,于105℃加熱干燥10分鐘,然后,以實(shí)施例1同樣方式用直線偏振光照射。然后,由1份Emalgen108加到10份黑染料(黑1)(由C.I.直接橙72,C.I.直接藍(lán)67和C.I.直接綠51構(gòu)成)中并用89份蒸餾水稀釋得到的水溶液旋涂在鐘表玻璃上,并在25℃和50%RH條件下干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。當(dāng)這種基材通過(guò)起偏振片觀看時(shí),出現(xiàn)明暗反差。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)起偏振片時(shí),每90°明暗反轉(zhuǎn),即基材顯示出與傳統(tǒng)的起偏振片相同的行為。這種偏光元件(片)的平均單片透射率Ys為30%,平均偏光率ρ為78.8%。
實(shí)施例14曲面偏光元件(片)將由10份與實(shí)施例1獲得的具有偶氮苯的相同聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在市售眼鏡上并于105℃加熱干燥10分鐘。來(lái)自40w/h黑燈(BL)的光通過(guò)起偏振片得到直線偏振光,上述與起偏振片的偏光軸平行放置的眼鏡的涂覆面用直線偏振光室溫照射10分鐘。將與實(shí)施例13中相同的染料水溶液旋涂在照射過(guò)的表面上,然后于25℃和50%RH條件下干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。這種偏光元件(片)的平均單片透射率Ys為32%,平均偏光率ρ為77.1%。
實(shí)施例15曲面偏光元件(片)由10份與實(shí)施例2中獲得的相同聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在市售眼鏡的鏡片上,并于105℃加熱干燥10分鐘。以實(shí)施例13的同樣方式照射直線偏振光并涂覆和干燥染料液,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。這種偏光元件(片)的平均單片透射率Ys為42.1%,平均偏光率ρ為75.6%。
實(shí)施例16曲面偏光元件(片)將2—甲基丙烯酰氧偶氮苯溶于苯中得到20wt.%溶液,使用偶氮雙異丁腈作為引發(fā)劑,于60℃脫氣聚合該溶液12小時(shí)。由10份具有偶氮苯的所得聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在市售眼鏡上并于105℃加熱干燥10分鐘。然后,以實(shí)施例13同樣方式,將眼鏡的鏡片的涂覆面用直線偏振光照射,涂覆染料水溶液,然后干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。這種偏光元件(片)的平均單片透射率Ys為29.5%,平均偏光率ρ為70.2%。
實(shí)施例17曲面偏光元件(片)將(4′—甲基丙烯酰氧基)—4—氰基偶氮苯溶于苯中,得到20wt.%溶液,并使用偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑于60℃脫氣聚合該溶液。由10份具有氰基偶氮苯的所得聚合物和90份THF構(gòu)成的溶液旋涂在市售的眼鏡鏡片上,并于105℃加熱干燥10分鐘。之后,以實(shí)施例13同樣方式,將眼鏡片片的涂覆面用直線偏振光照射,涂覆染料水溶液然后干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。這種偏光元件(片)的平均單片透射率Ys為28.1%,平均偏光率ρ為68.9%。
實(shí)施例18曲面偏光元件(片)將4—甲基丙烯酰氧茋溶于苯中得到20wt.%溶液,利用偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑于60℃脫氣聚合該溶液。由10份具有偶氮苯的所得聚合物和90份甲苯的溶液旋涂在市售眼鏡鏡片上并于105℃加熱干燥10分鐘。之后,以實(shí)施例13同樣方式,將眼鏡片片的涂覆面用直線偏振光照射,涂覆染料水溶液,然后干燥,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。這種偏光元件(片)的平均單片透射率Ys為32.4%,平均偏光率ρ為76.3%。
實(shí)施例19電暈放電處理由10份與實(shí)施例1獲得含偶氮苯的相同聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在TAC薄膜上,然后于105℃加熱干燥10分鐘。以12米/秒的移動(dòng)速率和150W·min·m—2的預(yù)置能對(duì)薄膜進(jìn)行電暈放電處理。以實(shí)施例13同樣方式,用直線偏振光照射并涂覆和干燥染料水溶液,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。這種偏光元件(片)的平均單片透射率Ys為35%,平均偏光率ρ為93%。
實(shí)施例20—24電暈放電處理用甲基丙烯酰氯酯化具有羥基的光活性分子以制備單體,并以實(shí)施例1同樣方式對(duì)單體進(jìn)行自由基聚合,得到聚合物。以實(shí)施例1同樣方式,將聚合物溶液涂覆到膜基材的表面上并干燥,得到薄膜,之后,在表3介紹的條件下,在薄膜上進(jìn)行電暈放電處理。之后,以實(shí)施例13同樣方式,用直線偏振光照射并涂覆和干燥染料水溶液,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。由此制得的偏光元件(片)的平均單片透射率Ys和平均偏光率ρ示于表3。在該表中,PET代表聚對(duì)苯二甲醇乙二醇酯,TAC為三乙酰纖維素,PP為聚丙烯,p—HAB為p—羥基偶氮苯,o—HAB為o—羥基偶氮苯,HCA為羥基氰基偶氮苯,HS為p—羥基茋。
表3
實(shí)施例25紫外線處理由10份與實(shí)施例1獲得的含偶氮苯的相同聚合物和90份甲苯構(gòu)成的溶液旋涂在玻璃片上并于105℃加熱干燥10分鐘。將玻璃片放在UV臭氧清潔器NL—UV253(Nippon Laser&amp;ElectronicLab)的箱中(燈輸出功率0.7W,主峰波長(zhǎng)185nm和254nm,照射距離10cm),并用氧氣流處理5分鐘。然后,以實(shí)施例13的同樣方式,用直線偏振光照射并涂覆和干燥染料水溶液,得到本發(fā)明的偏光元件(片)。這種偏光元件(片)的平均單片透射率Ys為32%,平均偏光率ρ為89%。
按以下方法獲得本發(fā)明的偏光元件(片)將光活性分子預(yù)先附著或分散在基材的表面層上,然后用具有光活性分子能吸收直線偏振光的波長(zhǎng)的直線偏振光照射,之后,一種或兩種或多種二色性分子被吸收在光活性分子層上。據(jù)信,為什么偏光元件(片)可通過(guò)這種光化學(xué)法獲得的原因是其分子軸通過(guò)用直線偏振光照射以一定方向配列的光活性分子確定了以固態(tài)吸收在光活性分子上的二色性分子軸的對(duì)齊方向。另外,通過(guò)對(duì)光活性分子層進(jìn)行電暈放電處理或紫外線輻照可進(jìn)一步提高透射率和偏光率。
按照本發(fā)明,僅在輻照了直線偏振光的光活性分子上吸收二色性分子可獲得偏光元件。因此,不經(jīng)過(guò)拉伸工序便可容易地生產(chǎn)出具有大面積的偏光元件。不僅可以生產(chǎn)平的偏光元件,而且可以生產(chǎn)出曲面偏光元件。另外,所用的二色性分子的結(jié)構(gòu)包括多種結(jié)構(gòu),而且具有任意一種色調(diào)的偏光元件可通過(guò)選擇一種或兩種或多種二色性分子的混合物而制造。此外,由于生產(chǎn)偏光元件的方法是光化學(xué)法,可以很容易地制造出具有非常精細(xì)和復(fù)雜圖案的偏光元件,而這是傳統(tǒng)方法不可能生產(chǎn)出的。具體地說(shuō),在二色性分子吸附之前,光活性分子的定向是可逆的,因此通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)直線偏振光元件可任意改變光活性分子軸的對(duì)齊方向。所以,通過(guò)用偏光軸不同的多個(gè)直線偏振光照射重復(fù)繪制,可在光活性分子上烘干所需圖案,而且可以很容易改性。當(dāng)一層固態(tài)二色性分子層在光活性分子上形成時(shí),即使用具有不同偏光軸的直線偏振光照射,也不改變光活性分子的分子對(duì)齊方向,而且長(zhǎng)期穩(wěn)定。
本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的生產(chǎn)方法可大量生產(chǎn)例如層次顯示偏光元件(片)、多軸偏光元件(片)和曲面偏光元件(片),以及通過(guò)將上述偏光元件(片)彼此結(jié)合或與用于直線偏振光的常規(guī)起偏光片結(jié)合可生產(chǎn)各種可視顯示裝置,如立體顯示偏光元件(片)。
權(quán)利要求
1.一種偏光元件或起偏振片,它具有一層含活性分子層和一層與所述層接觸形成的含二色性分子層。
2.按照權(quán)利要求1的偏光元件或起偏振片,其中光活性分子層在基材上形成,且保護(hù)層在含二色性分子層上形成。
3.按照權(quán)利要求1或2的偏光元件或起偏振片,其中光活性分子是含至少一種選自非芳族C=C、非芳族C=N和非芳族N=N雙鍵的分子。
4.按照權(quán)利要求1或2的偏光元件或起偏振片,其中二色性分子為固態(tài)。
5.按照權(quán)利要求1或2的偏光元件或起偏振片,其中二色性分子是具有親水取代基的化合物的二色性分子。
6.按照權(quán)利要求5的偏光元件或起偏振片,其中親水取代基是磺酸基、氨基或羥基。
7.按照權(quán)利要求2的偏光元件或起偏振片,其中基材是平的或具有彎曲的表面。
8.一種制造偏光元件或起偏振片的方法,其特征在于用直線偏振光照射基材上的含光活性分子層,然后在光活性分子層上形成含二色性分子層。
9.按照權(quán)利要求8的制造偏光元件或起偏振片的方法,其特征在于對(duì)基材上的光活性分子層進(jìn)行電暈放電處理或紫外線輻照處理。
10.一種層次顯示偏光元件或起偏振片,它具有光活性分子層和與所述層接觸形成的含二色性分子層。
11.一種制造層次顯示偏光元件或起偏振片的方法,其特征在于用直線偏振光通過(guò)由不同顏色深度部分構(gòu)成的掩模照射基材上的含光活性分子層,然后在光活性分子層上形成含二色性分子層。
12.一種多軸偏光元件或起偏振片,它具有一層含光活性分子層和與所述層接觸形成的含二色性分子層。
13.一種制造多軸偏光元件或起偏振片的方法,其特征在于用兩種或多種具有不同旋轉(zhuǎn)軸的直線偏振光照射基材上的含光活性分子層,然后在光活性分子層上形成一層含二色性分子層。
14.一種立體顯示的偏光元件或起偏振片,它具有一層含光活性分子層和一層與所述層接觸形成的含二色性分子層。
全文摘要
一種偏光元件或起偏振片,它包括一層含光活性分子層和一層與所述層接觸形成的含二色性分子層,而且不用拉伸工序便可容易地制造,從而具有復(fù)雜的圖案、彎曲的表面或大的面積;以及一種制造所述偏光元件或起偏振片的方法,其特征在于用直線偏振光照射基材上的含光活性分子層,然后在照射過(guò)的層上形成二色性分子層。
文檔編號(hào)G02B5/30GK1114512SQ9419067
公開日1996年1月3日 申請(qǐng)日期1994年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月10日
發(fā)明者市村國(guó)宏, 石月紀(jì)男, 戶田順治 申請(qǐng)人:日本化藥株式會(huì)社
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