光学元件、其制备方法、粘合剂光学元件和图像显示器的制作方法

专利名称：光学元件、其制备方法、粘合剂光学元件和图像显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有光学薄膜并具有改善的耐水性的光学元件，该薄膜具有由防水材料覆盖的端面。具体而言，本发明涉及一种光学元件，其包含含有其端面被防水材料覆盖的偏振器的偏振片。此外，本发明涉及一种制备该光学元件的方法。此外，本发明涉及一种粘合剂光学元件，其粘合剂层是在光学元件上制备的，并且此外，本发明涉及一种使用该光学元件或粘合剂光学元件的图像显示器，如液晶显示器、有机电致发光显示器和PDP。
背景技术：
在液晶显示器中，由于其图像显示系统，不可避免地需要在液晶板上表面上提供的玻璃基底的双侧沉积偏振器。因此，一般而言，使用向那里层压有保护薄膜的偏振器作为偏振片。而且，为了提高显示器的显示质量，日益增加使用在偏振片上层压各种光学薄膜的光学元件。例如，使用用于防止着色的延迟薄膜，用于改善液晶显示器视角的视角补偿薄膜，并且此外，用于改善显示器对比度的亮度增强薄膜等。
将光学薄膜如偏振片等切割成适宜于图像显示器如液晶显示器的预定尺寸，并且作为制造的物品供给。
对于偏振器，用二色性的物质如碘或染料浸渍由聚乙烯醇作为主要材料制成的薄膜，然后拉伸使用。此外，作为保护薄膜的材料，使用三乙酰纤维素，聚对苯二甲酸乙二醇酯，和丙烯酸基树脂，聚碳酸酯，降冰片烯基树脂等。但是，作为偏振器主要材料的聚乙烯醇是一种具有高亲水性性能的材料，并且在长时间水浸泡期间溶胀和溶解。尽管保护薄膜保护偏振器的双侧表面，但是切割光学薄膜的切割端面(切割平面)暴露裸偏振器。
因此，当包括亲水材料的光学元件如偏振器在高温和高湿度的气氛中长时间放置时，或者当由于露点冷凝等引起的水与光学元件的端面接触时，发生偏振器(特别是亲水材料，如聚乙烯醇)的溶胀、溶解等，并且因而，不能保持光学元件的原始形状。作为结果，其有时会增加缺陷如对于光学元件的透射率增加，脱色等。
作为改善光学元件切割端面的性能的技术，建议了一种解决缺陷的技术，其涉及粘合剂型光学元件的粘合剂层，该元件具有在其中提供的粘合剂层。例如，日本专利公开11-129355、日本专利公开11-254550和日本专利公开2000-258628。日本专利公开11-129355公开了一种用热塑性树脂粉末形成层至粘合剂层的边缘侧的技术，和日本专利公开11-254550公开了一种对没有粘合剂层的光学元件的端面进行涂布的技术。此外，日本专利公开2000-258628公开了一种粘附粉末至粘合剂层的边缘侧的技术。这类技术旨在通过覆盖在端面中公开暴露的粘合剂层，防止由粘合剂的突出和沉积的污染导致的缺陷。
此外，公开了一种液晶显示器，其中用密封剂覆盖在液晶元件的透明基底上粘附的偏振片的周围(日本专利公开8-320485)。但是，在液晶显示板中，其中日益增加要求更窄的边缘和扩大的显示面积，描述于日本专利公开8-320485中的液晶显示器的应用增加了由密封剂覆盖暴露部分的可能性。作为结果，其不能防止由暴露部分密封元件引起的光学元件的缺陷。

发明内容
发明概述本发明旨在提供一种光学元件，其可以抑制在高温和高湿度的气氛下导致的涉及光学薄膜的缺陷的发生，特别是涉及偏振器的缺陷的发生，并且提供制备它的方法。此外，本发明旨在提供具有在其上制备的粘合剂层的粘合剂光学元件，并且还旨在提供一种使用该光学元件或粘合剂光学元件的图像显示器。
本发明人进行了深入细致的研究以解决上面所述的问题，并且发现，本发明的目的可以通过下面所示的光学元件实现，导致本发明的完成。
即，本发明涉及一种光学元件，其包含至少一种光学薄膜，其中所述至少一种光学薄膜的端面被防水材料所覆盖。
对于光学元件，优选一个实施方案，其中光学薄膜包含偏振片，并且偏振片的至少一个端面被防水材料所覆盖。此外，对于光学元件，优选一个实施方案，其中光学薄膜包含含有聚乙烯醇作为主要材料制成的偏振片，并且偏振片的至少一个端面被防水材料所覆盖。
在光学元件中，可以适宜地将氟材料用作防水材料。
此外，本发明涉及一种制备光学元件的方法，该方法包括如下步骤用事先在其上涂布有防水材料的切割刀片冲切光学薄膜，以便在冲切的同时，向光学薄膜的端面上粘附防水材料，以形成覆盖层。
此外，本发明涉及一种粘合剂光学元件，其包含在光学元件至少一侧上的粘合剂层。
此外，本发明涉及一种使用至少一种光学元件或粘合剂光学元件的图像显示器。
(功能和作用)在本发明上面所述的光学元件中，用防水材料覆盖常规公开暴露的光学薄膜的端面，其可以改善端面的防水性能，并且可以抑制在高温和高湿度的气氛下引起的涉及光学薄膜的缺陷。而且，由于光学薄膜端面的覆盖抑制了缺陷，光学薄膜平面不应该引起暴露覆盖在光学薄膜平面周围的密封剂的缺陷。光学薄膜可以特别适宜用于由亲水材料制成的偏振片，特别是含有由聚乙烯醇作为主要材料制成的偏振器的偏振片，其由在高温和高湿度的气氛下引起的涉及亲水材料的缺陷被抑制。


图1所示为本发明光学元件(偏振片)的剖面透视图。
优选实施方案描述本发明的光学元件具有含防水材料的覆盖层，所述防水材料涂布光学薄膜端面的至少一部分。本发明的光学薄膜可以包含一层光学薄膜，或多层光学薄膜作为层压产品，只要其具有光学薄膜即可。当光学薄膜是层压产品时，在光学薄膜的端面上形成的覆盖层可以形成在部分光学薄膜的端面上，并且可以形成在层压产品的全部端面上。包含亲水材料的光学薄膜适宜地用于具有覆盖层在其上形成的光学薄膜。
可以将用于形成液晶显示器等的光学薄膜用作应用于本发明的光学元件的光学薄膜，并且其类型没有特别限制。例如，可以提及偏振片作为光学薄膜。本发明可以适宜地应用于利用如上面所述的由聚乙烯醇作为主要原料制成的偏振器作为光学薄膜的光学元件。
图1为本发明使用偏振片作为光学薄膜的光学元件的剖面透视图。在图1中，具有保护薄膜1b在偏振器1a的两侧上的偏振片1的端面具有防水材料的覆盖层2。尽管图1举例说明了偏振片1的左边和右边的端面都具有覆盖层2的情况，但是当然，其前后两个端面也具有覆盖层。此外，覆盖层2形成在偏振器1a和保护薄膜1b的全部端面上，可以只为偏振器1a形成覆盖层2。
作为用防水材料覆盖光学薄膜(偏振片等)的方法，例如，可以提及一种方法，其中当由切割刀片如汤姆森(Thomson)刀片将光学薄膜(偏振片等)切割为预定尺寸时，预先在切割刀片如汤姆森刀片上涂布防水材料，由此用切割方法向端面上粘附防水材料，以形成覆盖层。此外，还可以提及一种方法，其中在将光学薄膜(偏振片等)切割成为预定尺寸时，排列并且重叠两张或多张薄膜(几张至几十张至数百张)，然后使用刷子等涂布或使用喷淋方法，喷枪方法和喷墨方法等喷射防水材料至待粘附的端面(侧面)，由此可以形成覆盖层。在向排列且重叠的光学薄膜(偏振片等)上形成覆盖层的情况下，优选重叠的光学薄膜层是从最上面的部分和下面的部分和/或在某一侧(不是待粘附防水材料的一侧)的侧面向下压。
此外，当光学薄膜是层压产品时，在层压产品中，可以事先只在光学薄膜将要形成覆盖层的端面上形成覆盖层，接着，得到的薄膜可以与其它目前没有形成覆盖层的光学薄膜层压。备选地，可以形成在由层压多张光学薄膜得到的层压产品的全部端面上形成覆盖层。
防水材料没有特别限制，但可以使用各种防水材料。在防水材料中，防水材料改善端面的防水性，并且可以在偏振片中抑制作为偏振器主要材料的聚乙烯醇的降解。例如，作为防水材料，可以提及硅基材料、氟基材料、长链烷基材料等。在这些防水材料中，考虑到涉及诸如图像显示器如液晶显示器线路的污染的问题，在某些情况下不能使用硅基材料。因为氟基材料不具有这些缺点，可以优选使用它。而且，作为防水材料，优选使用预期与光学薄膜的材料具有反应性形成覆盖层的材料。例如，当光学薄膜包括含有由聚乙烯醇作为主要材料制成的偏振片，偏振器的端面将被覆盖时，对于防水材料，可以适宜地使用一种期望其与聚乙烯醇具有反应性的材料，例如硅烷偶联剂。对于硅烷偶联剂，可以适宜地使用含有氟的硅烷偶联剂(例如，三氟丙基三甲氧基硅烷等)。此外，还可以使用这些用挥发性高的溶剂(例如，正己烷、乙醇、异丙醇等)稀释的防水材料。
由光学薄膜的种类、大小等来适宜地调节在光学薄膜端面上形成的覆盖层的厚度，并且其通常优选为约0.5μm或更薄，更优选为0.001至0.5μm，并且再更优选为0.001至0.2μm。
对于用于本发明光学元件的光学薄膜，可以提及偏振片。偏振片通常在偏振器的一侧或两侧上具有保护薄膜。
对于偏振器没有特别限制，但是可以使用各种偏振器。对于偏振器，例如可以提及这样的薄膜，其是在将二色性的物质如碘和二色性染料吸收到亲水性的高分子量聚合物薄膜后单轴拉伸的，所述的亲水性的高分子量聚合物薄膜如聚乙烯醇型薄膜，部分缩甲醛化的聚乙烯醇型薄膜，以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物型部分皂化的薄膜；聚烯型取向薄膜，如脱水聚乙烯醇和脱氯化氢聚氯乙烯等。在这些当中，适合使用的是拉伸后在薄膜上吸附和定向了二色性物质(碘，染料)的聚乙烯醇型薄膜。尽管对偏振器的厚度没有特别限定，但是通常采用的厚度大约为5至80μm。
聚乙烯醇型薄膜用碘染色之后单轴拉伸的偏振器，是通过将聚乙烯醇薄膜在碘水溶液中浸渍并染色之后，将该薄膜拉伸到其原长度的3至7倍得到的。如果需要，也可以将薄膜浸渍于如硼酸和碘化钾的水溶液中，其可以包含硫酸锌，氯化锌。此外，如果需要，在染色前，可以将聚乙烯醇型薄膜浸渍于水中并漂洗。通过用水漂洗聚乙烯醇型薄膜，使聚乙烯醇型薄膜溶胀，除了可以冲掉聚乙烯醇型薄膜表面上的污物和粘合抑制剂外，有望达到预防例如染色不均匀性的不均匀性的效果。拉伸可以在碘染色之后或同时进行，或相反地，可以在拉伸之后进行碘染色。可以在如硼酸和碘化钾的水溶液中以及水浴中进行拉伸。
对于在偏振器的一侧或双侧制备的保护薄膜，可以优选使用在下列方面是优异的材料透明性，机械强度，热稳定性，水屏蔽性，各向同性等。对于上面所述保护层的材料，可以提及例如聚酯型聚合物，如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯；纤维素型聚合物，如二乙酰纤维素和三乙酰纤维素；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树脂)；聚碳酸酯型聚合物。此外，作为形成保护薄膜的聚合物的实例，可以提及聚烯烃型聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、具有环状或降冰片烯结构的聚烯烃、乙烯-丙烯共聚物；氯乙烯型聚合物；酰胺型聚合物，如尼龙和芳香聚酰胺；二酰亚胺型聚合物；砜型聚合物；聚醚砜型聚合物；聚醚-醚酮型聚合物；聚苯硫型聚合物；乙烯基醇型聚合物，偏氯乙烯型聚合物；乙烯缩丁醛型聚合物；烯丙酯型聚合物；聚甲醛型聚合物；环氧型聚合物；或者上面所述聚合物的共混聚合物。可以提及由热固型或紫外线固化型树脂制成的薄膜，例如丙烯酸基，氨基甲酸乙酯基，丙烯酰基氨基甲酸乙酯基，环氧基和硅氧烷基薄膜等。
此外，如在日本专利公开出版2001-343529(WO 01/37007)中所述，可以提及例如包含下面两种热塑性树脂的树脂组合物的聚合物膜(A)在侧链中具有取代的和/或未取代的亚氨基的热塑性树脂，和(B)在侧链中具有取代的和/或未取代的苯基和腈基的热塑性树脂。作为解释性的实例，可以提及由含有包含异丁烯和N-甲基马来酰亚胺的交替共聚物及丙烯腈-苯乙烯共聚物的树脂组合物制成的薄膜。可以使用包含树脂组合物等的混合挤出制品的薄膜等。
一般而言，考虑到强度、工作处理和薄层，保护薄膜可以任意确定的厚度为500μm或更薄，优选为1至300μm，并且特别优选5至300μm。
另外，优选具有尽可能少着色的保护薄膜。因此，可以优选使用在薄膜厚度方向由Rth＝[(nx+ny)/2-nz]×d表示的相差值为-90nm至+75nm的保护薄膜(其中，nx和ny表示薄膜平面内的主折射率，nz表示薄膜厚度方向的折射率，d表示薄膜厚度)。这样，使用在厚度方向相差值(Rth)为-90nm至+75nm的保护薄膜，可以大部分地消除由保护薄膜引起的偏振片的着色(光学着色)。优选厚度方向的相差值(Rth)为-80nm至+60nm，并且特别优选-70nm至+45nm。
对于保护薄膜，如果考虑偏振性能和耐久性，优选纤维素基聚合物如三乙酰纤维素，并且特别适宜的是三乙酰纤维素薄膜。此外，当在偏振器的两侧都提供保护薄膜时，可以在正面和背面上都使用包含相同聚合物材料的透明保护薄膜，并且可以使用包含不同聚合物材料等的保护薄膜。
将粘合剂用于上面所述偏振器和保护薄膜的粘合处理。对于粘合剂，可以提及异氰酸酯衍生的粘合剂，聚乙烯醇衍生的粘合剂，明胶衍生的粘合剂，乙烯基聚合物衍生的胶乳型，水性聚氨酯基粘合剂，水性聚酯衍生的粘合剂等。
可以向还没有粘附有上面所述的保护薄膜的偏振膜的表面上制备硬涂层，或者进行抗反射处理，针对防粘附、散射或防眩的处理。
为了保护偏振片的表面不受损害，进行硬涂层处理，并且可以用下列方法形成此硬涂层薄膜一种方法，其中例如使用合适的紫外固化型树脂例如丙烯酸型和硅氧烷型树脂，将具有优异硬度、滑动性等的可固化涂敷薄膜添加到保护薄膜的表面上。为了在偏振片表面上抗户外光线的反射，进行抗反射处理，并且其可以通过根据常规方法等形成抗反射膜来制备。此外，为了防止与邻接层粘附，进行防粘附处理。
另外，为了防止户外光线在偏振片表面上的反射破坏透过偏振片的透射光的视觉识别的缺点，进行防眩处理，并且可以通过例如使用合适的方法，如采用喷砂或压花的粗糙表面处理以及结合透明微粒的方法，在保护薄膜的表面上给出精细凸-凹结构来进行处理。作为为了在上述表面上形成精细凸-凹结构所结合的微粒，可以使用平均粒径为0.5至50μm的透明微粒，例如可以具有传导性的无机型微粒，其包含二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉、氧化锑等；和包含交联或非交联聚合物的有机型微粒。当在表面上形成精细凸-凹结构时，相对于在表面上形成精细凸-凹结构的100重量份透明树脂而言，微粒的使用量通常为约2至50重量份，并优选为5至25重量份。防眩层可以作为散射层(视角扩大功能等)，以散射通过偏振片的透射光并扩大观测角等。
此外，可以在保护薄膜本身中构造上面所述的防反射层，防粘合层，散射层，防眩层等，并且也可以将它们作为不同于保护层的光学层来制备。
本发明的光学膜没有特别限于可以用于形成液晶显示器等的光学层，例如反射器、逆反射(transflective)片、延迟片(包括半波片和1/4波片)，和视角补偿薄膜等。
特别优选的偏振片是向本发明的偏振片上还层叠了反射器或逆反射型反射器的反射型偏振片或逆反射型偏振片；向偏振片上还层叠了延迟片的椭圆偏振片或圆偏振片；向偏振片上还层叠了视角补偿薄膜的宽视角偏振片；或者向偏振片上还层叠了亮度增强薄膜的偏振片。
在偏振片上制备反射层以获得反射型偏振片，并且此类型的偏振片用于从观看侧(显示侧)的入射光被反射获得显示的液晶显示器。此类型的偏振片不需要内置的光源，如背光，但是具有液晶显示器容易做得更薄的优点。可以采用适当的方法形成反射型偏振片，例如，如果需要，将金属反射层等通过透明保护层等粘附在偏振片的一侧。
作为反射型偏振片的实例，可以提及一种偏振片，其中在其上如果需要，采用将反射金属如铝的箔片和气相沉积薄膜附着在消光处理的保护薄膜一面上的方法形成反射层。另外，可以提及不同类型的偏振片，其在通过将微粒混合到上述保护薄膜中得到的表面上具有精细的凹-凸结构，在其上上制备了凹-凸结构的反射层。具有上述精细凹-凸结构的反射层通过任意反射散射入射光以防止定向和眩光出现，并且具有控制亮暗不均匀等优点。另外，含有微粒的保护薄膜具有可以更有效地控制亮暗不均匀的优点，作为结果，入射光及其穿过薄膜透射的反射光被散射。在通过保护薄膜表面精细凹-凸结构影响的表面上具有精细凹-凸结构的反射层，可以通过采用适宜的方法，例如真空蒸发法如真空沉积法、离子电镀法及溅射法和电镀法等直接将金属附着到透明保护层表面的方法形成。
替代其中将反射片直接给予到上述偏振片的保护薄膜上的方法，还可以将反射片用作通过在用于透明薄膜的适当薄膜上制备反射层组成的反射片。除此之外，由于反射层通常由金属制成，从防止氧化降低反射率，长期保持初始反射率并且避免单独制备保护层等的观点来看，在使用时需要反射面用保护薄膜或偏振片等覆盖。
另外，通过将上述反射层制备为逆反射型反射层，如反射并透射光的半透明反射镜(half-mirror)等可以获得逆反射型偏振片。逆反射型偏振片通常在液晶槽的背面制备并且可以形成当在光照比较好的环境中通过从观看侧(显示侧)反射的入射光显示图像的液晶显示单元。并且该单元在比较暗的环境中，采用嵌入式光源如置于逆反射型偏振片背面的背光显示图像。即，逆反射型偏振片用于在光照良好的环境中得到节省光源如背光的能量的液晶显示器，并且如果需要，在比较暗的环境中可以与内置光源一起使用。
上述偏振片可以用作其上层叠了延迟片的椭圆偏振片或圆偏振片。在下一段将描述上述椭圆偏振片或圆偏振片。通过延迟片的作用，这些偏振片将线偏振光转换为椭圆偏振光或圆偏振光，将椭圆偏振光或圆偏振光转换为线偏振光或者改变线偏振光的偏振方向。对于将圆偏振光转换为线偏振光或者将线偏振光转换为圆偏振光的延迟片，使用的是所谓的1/4波片(也称作λ/4片)。通常，当改变线偏振光的偏振方向时，使用半波片(也称作λ/2片)。
通过补偿(防止)由超扭曲向列(STN)型液晶显示器液晶层的双折射产生的着色(蓝色或黄色)，有效地将椭圆偏振片用来得到没有上述着色的单色显示器。另外，三维折射率被控制的偏振片也可以优选补偿(防止)在从倾斜方向观察液晶显示器的屏幕时产生的着色。例如当调整提供彩色图象的反射型液晶显示器的图象的色调时，有效地使用圆偏振片。并且圆偏振片也具有抗反射的作用。
对于延迟片，可以提及通过单轴或双轴拉伸聚合物材料得到的双折射薄膜，液晶聚合物的取向薄膜，和目前用薄膜支持的液晶聚合物的取向层。延迟片的厚度也没有特别限制，并且一般而言，它约为20至150μm。
对于聚合物材料，例如，可以提及聚乙烯醇、聚乙烯缩丁醛、聚甲基乙烯基醚、聚丙烯酸羟乙酯、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、聚碳酸酯、聚烯丙基化物(polyallylates)、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚苯硫、聚苯醚、聚烯丙基砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃、聚氯乙烯、纤维素型聚合物和降冰片烯基树脂、或二元或三元共聚物、接枝共聚物及其掺混物。拉伸这些聚合物材料得到拉伸膜的拉伸物。
对于液晶聚合物，例如，可以提及各种主链型和侧链型聚合物，其中将赋予液晶取向的共轭的线性芳基(mesogens)结构引入聚合物的主链和侧链中。对于主链型液晶聚合物的实例，可以提及具有由赋予挠性的间隔基部分连接mesogen基结构的聚合物，例如，具有向列取向性能的聚酯基液晶聚合物，蝶型(discotic)聚合物、胆甾型(cholesteric)聚合物等。对于侧链型液晶聚合物的实例，可以提及具有聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯或聚丙二酸酯作为主链骨架，并且具有包含赋予向列取向性能的对-取代的环状化合物单元的mesogen部分作为侧链和包含共轭的芳基的间隔基部分的聚合物。例如通过在取向处理的表面上显影液晶聚合物溶液，其中对形成在玻璃板上的薄膜如聚酰亚胺和聚乙烯醇的表而进行打磨处理，或其中通过倾斜蒸发方法沉积氧化硅，然后加热处理，来将这些液晶聚合物排列。
可以使用根据使用的目的具有适宜相差的延迟片，该目的如旨在使用双折射，例如各种波片和液晶层进行颜色或视角补偿。此外，可以使用两种或多种延迟片重叠在一起的延迟片，以控制光学性能如相差。
上述椭圆偏振片和上述反射型椭圆偏振片为适宜地组合偏振片或反射型偏振片与延迟片而得到的层压片。这类椭圆偏振片等可以通过组合偏振片(反射型)及延迟片和通过在液晶显示器的制造过程中一个接一个分别层叠偏振片及延迟片来制造。另一方面，预先进行层叠并且作为光学薄膜获得的偏振片，如椭圆偏振片，在稳定特性、层叠的可使用性等方面很出色，并且具有提高液晶显示器生产效率的优点。
视角补偿薄膜是用于扩大视角的薄膜，以便即使在从倾斜方向而不是从垂直于屏幕方向观看时，也可以比较清晰观看图象。此外，对于这种视角补偿延迟片，可以使用通过单轴拉伸或正交双向拉伸加工的具有双折射特性的薄膜，以及双向拉伸薄膜如倾斜取向薄膜等。对于倾斜取向薄膜，例如，可以提及采用将热收缩薄膜粘合到聚合物薄膜，然后结合成的薄膜被加热并且在被收缩力影响的情况下拉伸或收缩的方法获得的薄膜，或者在倾斜方向被取向的薄膜。适宜地组合视角补偿薄膜以防止由基于液晶槽等延迟的视角改变所产生的着色，并且扩大具有良好可视性的视角。
此外，考虑到获得具有良好可视性的宽视角，可以优选使用具有由三乙酰基纤维素薄膜支撑的由液晶聚合物取向层，特别是由蝶形液晶聚合物的倾斜取向层组成的光学各向异性层的补偿片。
通常在液晶槽背面制备偏振片和亮度增强薄膜粘合在一起的偏振片。当液晶显示器背光或背面反射的自然光等入射时，亮度增强薄膜显示出反射具有预定偏振轴的线性偏振光，或反射具有预定方向的圆偏振光并透过其他光的特征。因此，通过将亮度增强薄膜层叠到偏振片上获得的偏振片不透射非预定偏振态的光，并且反射非预定偏振态的光，同时通过接收来自光源如背光的光获得预定偏振态的透射光。这种偏振片使得由亮度增强膜反射的光再通过在背部制备的反射层反射回来，强迫光再次进入亮度增强膜，并通过透射部分或全部具有预定偏振状态的光的方式，增加通过亮度增强膜的透射光的数量。偏振片同时提供了难以在偏振器中吸收的偏振光，并增加了可用于液晶图像显示器等的光的数量，作为结果，改善了发光度。即，当光通过背光等从液晶槽的背后进入偏振器而不使用亮度增强膜的情况下，偏振方向不同于偏振器的偏振轴的大部分光被偏振器吸收而不通过偏振器透射。这意味着，尽管受所使用的偏振器的特征的影响，但是大约50％的光被偏振器吸收，可用于液晶图像显示器等的光的数量被极大地降低，得到的显示图像变暗了。亮度增强膜不输入被偏振器吸附到偏振器的偏振方向的光，但是光被亮度增强膜反射一次，进一步使得通过在背面制备的反射层等反转回来的光再次进入亮度增强膜。通过上述反复操作，只有当在二者之间反射和反转的光的偏振方向变为具有可以通过偏振器的偏振方向时，亮度增强膜透射光将其提供给偏振器。作为结果，可以将来自背光的光有效地用于显示液晶器的图像以获得一个明亮的屏幕。
也可以在亮度增强膜和上述反射层之间制备散射片等。由亮度增强膜反射的偏振光转到上述反射层等中，并且所安置的散射片均匀地散射透过光，并同时将光的状态改变为消偏振。即，散射片使偏振光返回到自然光状态。重复进行这样的步骤使处于非偏振状态即自然光状态的光经过反射层等进行反射，并再次通过朝向反射层等的散射片进入亮度增强膜。以这种方式将使偏振光返回到自然光状态的散射片安置在亮度增强膜和上述反射层等之间，并且由此可以提供均匀并且明亮的屏幕，而保持显示屏的亮度且同时控制显示屏亮度的不均匀性。通过制备这样的散射片，认为，第一次入射光反射的重复次数增加到足够程度，可以提供与散射片的散射功能相结合的均匀并且明亮的显示屏。
将适当的薄膜用作上面所述的亮度增强膜。即，可以提及介电物质的多层薄膜；具有透射具有预定偏振轴的线性偏振光并能反射其它光的特性的层压膜，如具有不同折射指数各向异性的薄膜的多层层压膜(由3M有限公司制造的D-BEF等)；胆甾型液晶聚合物的排列膜；具有反射左旋或右旋圆偏振光的并能透射其它光特性的膜，例如承载排列的胆甾型液晶层的膜(由NITTO DENKO CORPORATION生产的PCF350，由Merck Co.，Ltd.生产的Transmax，等)等。
因此，在透射具有上面所述预定偏振轴的线性偏振光的这种类型的亮度增强膜中，通过排列透射光的偏振轴并使光原样进入偏振片，可以控制偏振片的吸收损失并可以有效地透射偏振光。另一方面，在作为胆甾型液晶层的透射圆偏振光的这种类型的亮度增强膜中，光可以原样地进入到偏振器中，但是理想的是考虑到控制吸收损失，把圆偏振光通过延迟片变成线性偏振光后，使光进入偏振器。此外，可以使用1/4波片作为延迟片来将圆偏振光转化成线性偏振光。
在一个宽的波长范围，例如可见光区，作为1/4波片工作的延迟片是用这种方法获得的对于波长为550nm的浅色光用作为1/4波片的延迟层，与具有其它延迟特性的延迟层如用作为1/2波片的延迟层层压。因此，位于偏振片和亮度增强膜之间的延迟片可以由一个或多个延迟层组成。
此外，也是在胆甾型液晶层中，可以通过采用把具有不同反射波长的两层或多层层压在一起的构型结构，来获得在一个宽波长范围如可见光区域内反射圆偏振光的层。因此，使用这种类型的胆甾型液晶层可以在宽波长范围内获得透射的圆偏振光。
此外，偏振片可以由偏振片层压层的多层膜和两个或多个上述分离型偏振片的光学层组成。因此，偏振片可以是反射型椭圆偏振片或者半透射型椭圆偏振片等，其中上述反射型偏振片或逆反射型偏振片与上述延迟片分别地组合起来。
在上述偏振片和光学薄膜中，还可以制备用于粘合其它元件如液晶槽等的粘合层。作为形成粘合层的压敏粘合剂没有特别的限制，并且，可以适宜选择例如，丙烯酸型聚合物；硅氧烷型聚合物；聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚；氟型及橡胶型聚合物作为基础聚合物。特别地，可以优选使用压敏粘合剂如丙烯酸型压敏粘合剂，该粘合剂光学透明度出色，显示出具有适度的润湿性、粘聚性和粘结性的粘合特性，并且具有突出的耐候性、耐热性等。
另外，需要具有低吸湿性和出色耐热性的粘合层。这是因为需要那些特性以防止由吸湿引起的发泡和剥离现象、以防止由热膨胀差异等引起的液晶槽的光学特性和曲率的降低，和以制造具有高质量耐久性的液晶显示器。
粘合层可以含有添加剂，例如，如天然或合成树脂、粘合剂树脂、玻璃纤维、玻璃珠、金属粉末、包含其它无机粉末的填充料等、颜料、着色剂和抗氧化剂。另外，它可以是包含微粒并且显示出光学散射特性的粘合层。
可以采用适宜的方法以将粘合层粘附到光学薄膜。作为实例，制备了约10至40重量％的压敏粘合溶液，其中基础聚合物或其组合物溶解或分散在，例如甲苯或乙酸乙酯或这两种溶剂的混合溶剂中。可以提及一种方法，其中使用适宜的展开方法，如流动法及涂敷法，将溶液直接涂敷于偏振片顶部或光学薄膜顶部，或者一种方法，其中采用粘合层一旦在分隔物上形成，如上所述，就转移到偏振片或光学薄膜上。粘合层还可以作为这样的层制备，其中具有不同成分或不同种类的压敏粘合剂层叠在一起。粘合层的厚度可以适宜地由用途或粘合强度等决定，通常为1至500μm，优选5至200μm，并且更优选10至100μm。
临时隔离物粘附在粘合层的暴露面以防止污染等，直至实际使用时为止。因此，它可以防止在通常的处理中杂质接触粘合层。对于隔离物，不考虑上述厚度条件，例如可以使用其如果需要涂覆有隔离剂，如硅氧烷型、长链烷基型、氟型隔离剂和硫化钼的适宜的常规片材。对于适宜的常规片材，可以使用塑料薄膜、橡胶薄片、纸、布、无纺织物、网状物、泡沫薄片和金属薄片或其层压薄片。
尽管可以通过下面的方法形成具有层压至偏振片的上述光学层的光学薄膜在制备液晶显示器等的方法中，顺序地单独进行层压，但是预先层压形式的光学薄膜具有下面的益处优异的质量稳定性，装配可操作性，因而可以提高液晶显示器等的加工处理性。可以将适宜的粘合方式如粘合剂层用于层压。在粘合上面所述的偏振片和其它光学薄膜中，可以将光轴根据目标延迟特性等设置为适宜的构造角。
除此之外，在本发明中，可以采用加入UV吸收剂如水杨酸酯型化合物、苯酚型化合物、苯并三唑型化合物、氰丙烯酸酯型化合物和镍复合物盐型化合物的方法，将紫外吸收特性赋予上述每一层，如光学薄膜等和粘合层。
本发明的光学薄膜优选用于制造各种装置，如液晶显示器等。可以按照常规的方法进行液晶显示器的装配。即，通常通过适宜地装配多个部件如液晶槽、光学薄膜及如果需要，照明系统和通过包含驱动电路来制造液晶显示器。本发明中，除了使用本发明的光学薄膜之外，对使用任何的常规方法没有特别限制。还可以使用任意类型的液晶槽，如TN型、STN型、π型。
可以制造适宜的液晶显示器，如在液晶槽一侧或双侧安装有上述光学薄膜的液晶显示器和具有用于照明系统的背光或反射镜的液晶显示器。在此情况下，可以将本发明的光学薄膜安装于液晶槽的一侧或双侧。当在两侧都安装光学薄膜时，它们可以为相同的类型或不同的类型。另外，在装配液晶显示器中，在一层或两层或更多层中的合适位置，可以安装适宜的部件，如散射片、抗眩光层、抗反射薄膜、保护片、棱镜阵列、透镜阵列片、光学散射片和背光。
接着，将解释有机电致发光装置(有机EL显示器)。通常，在有机EL显示器中，透明电极、有机发光层和金属电极依次层叠在透明基质上以配置成光源(有机电致发光光源)。这里，有机发光层是各种有机薄膜的层叠材料，并且已知很多各种组合的组合物，例如包含三苯胺衍生物等的空穴注入层的层压材料、包含荧光有机固体如蒽的发光层；包含这样的发光层和苝衍生物等的电子注入层的层压材料；这些空穴注入层、发光层和电子注入层等的层压材料。
有机EL显示器基于这样的原理发射光通过在透明电极和金属电极之间施加电压将正的空穴和电子注入有机发光层中，由这些正的空穴和电子重组产生的能量激发荧光物质，随后，光在被激发的荧光物质返回基态时发光。发生在中间过程的称为重组的机理与普通二极管中的机理相同，并且如期望的那样，通过对所施加电压整流，在电流与发光强度之间存在强非线性关系。
在有机EL显示器中，为了去掉有机发光层中的荧光，至少一个电极必须是透明的。通常将用透明导电体如氧化铟锡(ITO)形成的透明电极用作阳极。另一方面，为了使电子注入更容易并且提高发光效率，重要的是将具有小功函(work function)的物质用于阴极，通常使用金属电极，如Mg-Ag和Al-Li。
在这种结构的有机EL显示器中，用约10nm厚的非常薄的薄膜形成有机发光层。因此，正如通过透明电极一样，光几乎完全透射通过有机发光层。从而，当光不发射时，由于光从一个透明基底的表面作为入射光进入并透射通过透明电极和有机发光层，然后被金属电极反射，再在透明基底的前表面一端出现，有机EL显示器的显示一端从外面看像是镜子。
在含有有机电致发光光源的有机EL显示器中，其在有机发光层的表面装备了通过电压的作用发射光的透明电极，并且与此同时，在有机发光层的背面装备了金属电极，可以在透明电极与偏振片之间设置延迟片，而在透明电极的表面侧上制备偏振片。
由于延迟片和偏振片具有将从外部作为入射光进入的并且已被金属电极反射的光进行偏振的作用，它们通过偏振作用具有使金属电极的镜面从外部不可见的效果。如果延迟片与1/4波片配置，并且偏振片与延迟片的两个偏振方向之间的角度调整为π/4，可以完全覆盖金属电极的镜面。
这意味着，只有作为入射光到达该有机EL显示器的外部光的线偏振光分量由偏振片的作用被透射。通常该线偏振光经延迟片产生椭圆偏振光，特别是延迟片为1/4波片时，另外，当偏振片和延迟片的两个偏振方向之间的角度调整为π/4时，产生圆偏振光。
该圆偏振光透射穿过透明基底、透明电极和有机薄膜，并且被金属电极反射，然后再次透射穿过有机薄膜、透明电极和透明基底，并用延迟片又恢复为线偏振光。由于该线偏振光与偏振片的偏振方向成直角，因此不能透射穿过偏振片。作为结果，可以完全覆盖金属电极的镜面。
具体实施例方式
实施例尽管以下通过使用实施例将给出对本发明的详细描述，但本发明并不完全限于这些实施例。
实施例1对于偏振片，使用一种薄膜，其中使用厚度为1μm的聚乙烯醇基粘合剂，将厚度为80μm的保护膜(三乙酰纤维素基薄膜)粘附在厚度为25μm的偏振器(由聚乙烯醇作为主要材料制备的)的双侧。
将100张上面所述的偏振片，冲切成15-英寸大小，重叠在一起。用力将层压的偏振片从上表面和下表面夹紧。将氟基材料(由Sumitomo 3M制备的Fluorad FC-722)作为防水材料涂布在整个侧面并且干燥，形成厚度为0.1μm的覆盖层。在涂布端面的偏振片(每一张)的一侧上，层压厚度为25μm的丙烯基粘合剂，并且制备粘合剂型偏振片。
实施例2除了使用三氟丙基三甲氧硅烷(LS-1090，Shin-etsu Silicone Co.，Ltd)作为实施例1中的防水材料外，使用与实施例1相同的方法制备涂布端面的偏振片。此外，使用得到的偏振片，与实施例1一样层压粘合剂，制备粘合剂型偏振片。
实施例3在实施例1描述的偏振片(冲切之前)上，与实施例1一样，层压厚度为25μm的丙烯酸基粘合剂，以制备粘合剂型偏振片。使用涂布有与实施例1相同的氟基材料的汤姆森刀片，将此冲切为15-英寸大小。
比较例1如实施例1一样，在偏振片(在其端面上没有形成覆盖层)上层压粘合剂，以制备粘合剂型偏振片。
对在实施例和比较例得到的粘合剂型偏振片，进行防水测试。在防水测试中，在玻璃板上粘附粘合剂型偏振片之后，将每种得到的样品浸渍于60℃的温水中。测量每种偏振片直到其端面再次脱色为止的期限。结果示于表1。
表1

权利要求
1.一种光学元件，其包含至少一种光学薄膜，其中所述的至少一种光学薄膜的端面被防水材料所覆盖。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述的光学薄膜包含偏振片并且所述偏振片的至少一个端面被防水材料所覆盖。
3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中所述的光学薄膜包含含有由聚乙烯醇作为主要原料制成的偏振器的偏振片，并且所述偏振器的至少一个端面被防水材料所覆盖。
4.根据权利要求1至3任何一项所述的光学元件，其中所述的防水材料是氟材料。
5.一种制备根据权利要求1至4任何一项所述的光学元件的方法，该方法包括如下步骤用事先在其上涂布有防水材料的刀片冲切光学薄膜，以便在冲切的同时，向光学薄膜的端面上粘附防水材料，以形成覆盖层。
6.一种粘合剂光学元件，其包含在根据权利要求1至4任何一项所述的光学元件至少一侧上的粘合剂层。
7.一种图像显示器，其使用至少一种根据权利要求1至4任何一项所述的光学元件或根据权利要求6所述的粘合剂光学元件。
全文摘要
一种光学元件，其包含至少一种光学薄膜，其中所述的至少一种光学薄膜的端面被防水材料所覆盖，用来抑制涉及该光学薄膜在高温和高湿度的气氛下导致的缺陷的发生，特别是涉及偏振器的缺陷的发生。
文档编号G02F1/1335GK1525195SQ20041000669
公开日2004年9月1日 申请日期2004年2月25日 优先权日2003年2月25日
发明者佐竹正之, 小笠原晶子, 晶子 申请人:日东电工株式会社