专利名称：偏振器的制备方法,光学薄膜和图像显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种偏振器的制备方法。本发明还涉及通过所述的制备方法得到的偏振器，采用所述偏振器的偏振片和光学薄膜。此外，本发明涉及采用所述偏振片及光学薄膜的图像显示器，例如液晶显示器、有机电致发光显示器、CRT和PDP。
背景技术：
液晶显示器正在市场中迅速地发展，例如在钟表、蜂窝电话、PDA、笔记本大小的个人计算机、和个人计算机显示器、DVD播放器、电视机等中。在液晶显示器中，基于通过液晶的切换的偏振态的变化来实现可视，其中，基于其显示原理采用偏振器。特别地，具有更高亮度(高透射率)和更高对比度(高偏振度)的偏振器被发展和引入，用作电视机等日益需要具有高亮度和高对比度的显示器。
对于偏振器，例如，由于其具有高透射率和高偏振度，广泛地使用具有碘被吸收并且然后被拉伸的结构的聚乙烯醇，也就是碘基偏振器(例如，日本专利公开2001-296427)。在碘基偏振器的制备方法中，通常采用这样一种方法，其中将聚乙烯醇基薄膜浸渍于包含含碘的水溶液的浴槽中，并且染色，作为使聚乙烯醇吸收碘的方法。但是，当聚乙烯醇基薄膜具有高的结晶度时，由于碘不能完全地使薄膜着色，这种方法不能提供具有适宜光学特性的偏振器。
为了克服此问题，建议这样一种方法，其中由包含聚乙烯醇基树脂和事先混合的碘的水溶液制备聚乙烯醇基薄膜，然后拉伸所得到的薄膜(参考日本专利公开08-190017)。根据该参考文件的方法，碘使薄膜完全染色并且可以得到具有目标光学特性的偏振器。但是，对于由该方法得到的偏振器的偏振特性仍然需要进一步的改进。
发明内容
发明概述本发明旨在提供一种具有高偏振度的碘基偏振器的制备方法。
此外，本发明旨在提供一种通过该制备方法得到的偏振器，使用所述偏振器的偏振片和光学薄膜。另外，本发明旨在提供一种采用所述的偏振器、偏振片和光学薄膜的图像显示器。
作为本发明人全身心投入研究的结果，可以解决上面所述的问题，并且发现按照下面所示的偏振器的制备方法可以实现上面所述目的，导致本发明的完成。
即，本发明涉及一种偏振器的制备方法，所述偏振器包含具有这样结构的薄膜，该结构具有分散在基质中的微域，所述基质由包含碘光吸收材料的半透明水溶性树脂形成，该方法包括以下步骤由包括半透明水溶性树脂、碘和形成微域的材料的溶液形成薄膜；和拉伸所述的薄膜。
此外，本发明涉及一种偏振器的制备方法，所述偏振器包含具有这样结构的薄膜，该结构具有分散在基质中的微域，所述基质由包含碘光吸收材料的半透明水溶性树脂形成，该方法包括以下步骤由包括半透明水溶性树脂、碱金属碘化物和形成微域的材料的溶液形成薄膜；将碘化物氧化生成碘；和拉伸所述的薄膜。
在所述偏振器的制备方法中，优选上面所述偏振器的微域由定向双折射(birefringent)材料形成。优选所述双折射材料至少在取向处理步骤中显示液晶性。
在本发明中的偏振器的制备方法中，由于在形成薄膜前，将半透明水溶性树脂与碘或碱金属碘化物混合，形成碘光吸收材料，得到的薄膜被碘光吸收材料充分地染色，由此显示高的偏光性能。碘光吸收材料是指包含碘的化学物质并且吸收可见光，并且通常认为它们由半透明水溶性树脂(特别是聚乙烯醇基树脂)和多碘离子(I3-，I5-等)之间的交互作用形成。碘基光吸收材料又称为碘络合物。认为多碘离子由碘和碘离子产生。
在本发明中的偏振器的制备方法中，偏振器具有由半透明水溶性树脂并作为基质的碘基光吸收材料形成的碘基偏振器，并且具有分散在上面所述基质中的微域。优选具有双折射的定向材料形成微域，并且特别优选微域由显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，其散射各向异性作用的特性根据两种作用的协同效应改善偏振特性，从而形成同时具有透射率和偏振度，以及良好可视性的偏振器。
各向异性散射的散射性源于基质和微域之间的折射率差。例如，如果形成微域的材料为液晶材料，由于它们与作为基质的半透明水溶性树脂相比较具有更高的波长色散Δn，在短波长侧沿散射轴的折射率差变得更大，并且因此提供更多的短波长散射量。从而，实现在较短波长处大的偏振性能作用的改善，补偿短波长侧碘基偏振器的相对低水平的偏振性能，这样，可以实现具有高偏振和中性色彩的偏振器。
在上面所述偏振器的制备方法中，优选微域的双折射率为0.02或更大。在用于微域的材料中，从获得更大各向异性散射作用的观点来看，优选使用具有上面所述双折射率的材料。
在上面所述偏振器的制备方法中，形成微域的双折射材料与半透明水溶性树脂之间在每个光轴方向的折射率差，显示为最大的轴向折射率差(Δn1)为0.03或更大，并且在Δn1方向与垂直于Δn1方向的两个方向的轴向之间的折射率差(Δn2)为Δn1的50％或更小。
将上面所述在每个光轴方向的折射率差(Δn1)和(Δn2)控制在上面所述范围内，可以提供能够选择性地只散射在Δn1方向的线偏振光(linearlypolarized light)作用的散射各向异性薄膜，如美国专利2123902的说明书中提出的那样。即，一方面，在Δn1方向具有大折射率差，可以散射线偏振光，并且另一方面，在Δn2方向具有小折射率差，可以透射线偏振光。此外，优选在垂直于Δn1的两个方向的轴向的折射率差(Δn2)相等。
为了获得高散射各向异性，在Δn1方向的折射率差(Δn1)设置为0.03或更大，优选0.05或更大，并且再优选为0.10或更大。在垂直于Δn1方向的两个方向的折射率差(Δn2)为上面所述Δn1的50％或更小，并且优选30％或更小。
上面所述偏振器的制备方法中的碘基光吸收材料中，优选所述材料的吸收轴取向为Δn1方向。
基质中的碘基光吸收材料被如此定向材料吸收轴可以变为平行于上面所述Δn1方向，这样在作为散射偏振方向的Δn1方向，线偏振光被选择性吸收。结果，一方面，在Δn2方向的入射光的线偏振光分量(component)不被散射或者几乎未被碘光吸收材料吸收，就像不具备各向异性散射性能的传统碘基偏振器一样。另一方面，Δn1方向的线偏振光分量被散射并且被碘光吸收材料吸收。通常，吸收作用由吸收系数和厚度决定。在这样的情况下，与不发生散射的情况相比，散射光极大地加长了光程长度。结果，Δn1方向的偏振分量与传统碘基偏振器相比更多地被吸收。即，相同透射率下可以获得更高的偏振度。
以下将给出理想模型的描述。以下将使用通常用于线偏振器的两个主透射率(第一主透射率k1(最大透射方向＝Δn2方向线偏振光透射率)，第二主透射率k2(最小透射方向＝Δn1方向线偏振光透射率)进行讨论。
可以商购的碘基偏振器中，当碘基光吸收材料取向为一个方向时，平行透射率和偏振度可以分别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，假设在本发明的偏振器中，Δn1方向的偏振光被散射并且平均光程长度增大α(＞1)倍，同时忽略散射去偏振作用时，在这种情况下的主透射率可以分别用k1和k2’＝10x(其中，x为αlogk2)表示。
即，在这种情况下平行透射率和偏振度分别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)当由与可以商购的碘基偏振器(平行透射率为0.385，偏振度为0.965k1＝0.877，k2＝0.016)用相同的条件(染色量和生产过程相同)制备本发明的偏振器时，通过计算，当α为2倍时，k2小到0.0003，从而偏振度提高到0.999，同时平行透射率保持在0.385。上面所述结果是计算出的，其作用可能会由散射、表面反射、反向散射等引起的去偏振作用减少一点。如上面所述公式所示，α值可以得到的结果，并且碘基光吸收材料二色性比越高，可以提供的作用越好。为了获得更高的α值，可以实现最大可能的散射各向异性作用并且在Δn1方向的偏振光可以被选择性地大大地散射。此外，优选较少的反向散射，并且反向散射强度与入射光强度的比值优选30％或更小，更优选20％或更小。
在上面所述偏振器的制备方法中，优选微域在Δn2方向的长度为0.05～500μm。
为了强散射在可见光波段内振动平面在Δn1方向的线偏振光，所分散的微域在Δn2方向的长度控制为0.05～500μm，并且优选控制为0.5～100μm。当微域在Δn2方向的长度与波长相比太短时，不能充分地提供散射。另一方面，当微域在Δn2方向的长度太长时，有可能会产生薄膜强度降低或形成微域的液晶材料不能在微域中充分定向的问题。
在上面所述偏振器的制备方法中，可以使用吸收带至少在400～700nm波长范围内的碘光吸收材料。
本发明还涉及一种通过上面所述的制备方法得到的偏振器。
此外，本发明涉及一种偏振片，其在上面所述偏振器的至少一侧具有透明保护层。
此外，本发明涉及一种光学薄膜，其特征在于，该光学薄膜与上面所述偏振器和上面所述偏振片中的至少一个层叠。
另外，本发明涉及一种图像显示器，其特征在于，该图像显示器采用了上面所述偏振器、上面所述偏振片或上面所述偏振光学薄膜。
图1为所示为本发明偏振器的一个实例的总体图。
优选实施方案描述以下将参考附图描述本发明中得到的偏振器。图1为本发明的偏振器总体顶视图，偏振器具有这样的结构，其中薄膜由包括碘光吸收材料2的半透明水溶性树脂1形成，微域3分散在作为基质的所述薄膜中。
图1所示为碘光吸收材料2定向在微域3和半透明水溶性树脂1之间折射率差为最大值的轴(Δn1方向)方向的情况的实例。在微域3中，Δn1方向的偏振分量被散射。图1中，沿薄膜平面内一个方向的Δn1方向为吸收轴。在薄膜平面内，垂直于Δn1方向的Δn2方向为透射轴。另一垂直于Δn1方向的Δn2方向为厚度方向。
对于半透明水溶性树脂1，可以没有特别限制地使用在可见光波段为半透明性的并且散射及吸收的碘光吸收材料的树脂。例如，可以提及的有常规用于偏振器的聚乙烯醇或其衍生物。对于聚乙烯醇的衍生物，可以提及聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛等，此外，可以提及用下列改性的衍生物烯烃例如乙烯及丙烯，和不饱和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸，和丁烯酸，不饱和羧基酸的烷基酯、丙烯酰胺等。除此之外，对于半透明水溶性树脂1，可以提及例如聚乙烯吡咯烷基树脂、多糖基树脂等。上面所述半透明水溶性树脂可以是具有不易由模制变形等产生定向双折射的各向同性的树脂，以及具有易产生定向双折射的各向异性的树脂。
由碘或碱金属碘化物中制备碘光吸收材料2。作为碱金属碘化物，可以提及的有碘化钾、碘化钠、碘化锂等。氧化碘化物以产生碘光吸收材料2。
在形成微域3的材料中，不限制材料是否具有双折射或各向同性，但是特别优选具有双折射的材料。另外，作为具有双折射的材料，可以优选使用至少在取向处理时显示出液晶性的材料(以下称作液晶材料)。也就是说，只要在取向处理时显示出液晶性，液晶材料在形成的微域3中就可以显示或丧失液晶性。
作为形成微域3的材料，具有双折射的材料(液晶材料)可以是任何显示出向列液晶性、近晶型液晶性及胆甾型液晶性的材料，或者是显示出溶致液晶性的材料。另外，具有双折射的材料可以具有液晶热塑性树脂，并且可以由液晶单体聚合形成。当液晶材料具有液晶热塑性树脂时，从最终获得的耐热结构的观点来看，可以优选具有高玻璃化转变温度的树脂。此外，优选至少在室温下显示玻璃态的材料。通常，液晶热塑性树脂通过加热取向，随后被冷却固定，并且在保持液晶性的同时形成微域3。虽然液晶单体取向后可以通过聚合、交联等在固定状态形成微域3，一些形成的微域3仍然可能丧失液晶性。
对于上面所述液晶热塑性树脂，可以没有特别限制地使用具有主链型、侧链型或者其混合型的各种骨架的聚合物。对于主链型液晶聚合物，可以提及聚合物，例如具有结合包括芳香族单元等内消旋配合基(mesogengroups)结构的缩聚物，例如，聚酯基、聚酰胺基、聚碳酸酯基和聚酯酰亚胺基聚合物。对于用作内消旋配合基的上面所述芳香单元，可以提及苯基、联苯基和萘基，并且芳香族单元可以具有取代基，例如氰基、烷基、烷氧基和卤基团。
对于侧链型液晶聚合物，可以提及具有例如聚丙烯酸酯基、聚甲基丙烯酸酯基、聚α-卤代丙烯酸酯基、聚α-卤代氰基丙烯酸酯基、聚丙烯酰胺基、聚硅氧烷基的主链，以及聚丙二酸主链作为骨架，并且在侧链具有包括环状单元的内消旋配合基等的聚合物。对于上面所述可以用作内消旋配合基的环状单元，可以提及联苯基、苯甲酸苯酯基、苯基环己烷基、氧化偶氮苯基、偶氮甲碱基、偶氮苯基、苯基嘧啶基、二苯乙炔基、联苯安息香酸酯基、双环己烷基、环己基苯基、三联苯基单元等。这些环状单元的端基可以具有取代基，例如氰基、烷基、链烯基、烷氧基、卤素基团、卤代烷基、卤代烷氧基、卤代链烯基。具有卤素基的基团可用于内消旋配合基的苯基。
除此之外，任何液晶聚合物的内消旋配合基可以通过具有弹性的间隔基部分被结合。对于间隔基部分，可以提及聚亚甲基链、聚甲醛链等。形成间隔基部分的结构单元的重复单元数由内消旋配合基部分的化学结构适当地确定，并且聚亚甲基链重复单元数为0～20，优选为2～12，且聚甲醛链重复单元数为0～10，并且优选为1～3。
优选上面所述液晶热塑性树脂的玻璃化转变温度为50℃或更高，并且更优为选80℃或更高。此外，它们的重均分子量约为2,000～100,000。
对于液晶单体，可以提及这样的单体其在端基具有可聚合官能团例如丙烯酰基和甲基丙烯酰基，并且还具有内消旋配合基和包括上面所述环状单元等的间隔物部分。可以用具有两个或更多个的丙烯酰基、甲基丙烯酰基等的可聚合官能团引入交联结构，并且还可以提高耐久性。
形成微域3的材料不完全局限于上面所述液晶材料，可以使用不同于基质材料的非液晶树脂。对于上面所述树脂，可以提及聚乙烯醇及其衍生物、聚烯烃、聚烯丙基化合物、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸苯乙烯共聚物等。另外，可以将无双折射的颗粒用作形成微域3的材料。对于所述的微粒，可以提及树脂例如聚丙烯酸酯和丙烯酸苯乙烯共聚物。微粒的尺寸没有特别的限制，可以使用直径为0.05～500μm，并且优选为0.5～100μm的微粒。尽管优选形成微域3的材料具有上面所述液晶材料，可以与上面所述液晶材料混合使用非液晶材料。此外，也可以将非液晶材料单独地用作形成微域3的材料。
本发明偏振器的制备方法中，在生产其中由包括碘光吸收材料2的半透明水溶性树脂1形成基质的薄膜的同时，微域3(例如，用液晶材料形成的定向双折射材料)被分散在所述基质中。在薄膜中，上面所述Δn1方向的折射率差(Δn1)和Δn2方向的折射率差(Δn2)被控制在上面所述范围内。
虽然不特别限制本发明的偏振器的制备方法，但是，例如，可以采用下面的工序(1)生产混合溶液的工序，其中形成微域的材料被分散在半透明水溶性树脂中，以形成基质(作为典型实例，将描述其中将液晶材料用作形成微域的材料的情况，并且这种情况下，将液晶材料应用于其它材料)和碘；(2)其中将上面所述(1)的混合溶液形成薄膜的工序；(3)其中拉伸上面所述(2)中获得的薄膜的工序。
在上面所述工序(1)中制备混合溶液。作为该混合溶液制备方法中，可以采用下面方法中的任何一种一种方法，其中液晶材料半透明水溶性树脂中分散以形成基质后，与碘混合；和一种方法，其中在半透明水溶性树脂的水溶液中混合碘后，分散液晶材料。但是，后一种方法有下面的倾向根据碘的量或半透明水溶性树脂的结构和分子量等，将碘与半透明水溶性树脂的水溶液混合使溶液成为凝胶。这样理解制备碘光吸收材料，然后它作为半透明水溶性树脂(特别是聚乙烯醇基树脂)的交联点工作。凝胶化使液晶材料在混合溶液中分散困难。加热凝胶的溶液将它变为流相，并且使液晶材料分散更容易，因此可以采用这样一种方法，即加热所述的溶液并将它变为流相后，混合液晶材料。因而，由于后一种方法使方法复杂，为了简化该方法，优选前一种方法，其中首先将液晶材料分散进入半透明水溶性树脂的水溶液。以下将详细描述前一种方法。
虽然对形成微域的液晶材料在形成基质的半透明水溶性树脂中分散的方法没有特别的限制，但是可以采用利用上面所述基质成分(半透明水溶性树脂)与液晶材料之间的相位分离现象的方法。例如可以提及这样一种方法，其中选择基质成分间兼容性差的材料作为液晶材料，然后通过分散剂如表面活性剂，在基质成分的水溶液中分散形成液晶材料的材料溶液。根据形成基质的半透明材料和形成微域的液晶材料的组合，在上面所述混合溶液的制备中可以不使用分散剂。对分散在基质中的液晶材料的使用量没有特别的限制，但是对于100重量份的半透明水溶性树脂，液晶材料为0.01～100份，优选0.1～10重量份。可以在溶解或未溶解于溶剂中的状态下使用液晶材料。对于溶剂，例如，可以提及水、甲苯、二甲苯、己烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、环戊酮、四氢呋喃、乙酸乙酯等。基质成分的溶剂和液晶材料的溶剂可以是相同的溶剂或者是不同的溶剂。
在上面所述工序(2)中，为了减少薄膜形成后干燥阶段中的泡沫，不优选将用于溶解形成微域的液晶材料的溶剂用于在工序(1)中混合溶液的制备中。当不使用溶剂时，例如可以提及这样一种方法，其中将液晶材料直接加入形成基质的半透明材料的水溶液，然后加热到不低于液晶温度范围以使液晶材料均匀而更小地分散，以促进分散。
对于将碘加入到溶液的混合方法，通常使用的是混合碘水溶液的方法。为了帮助碘的溶解，等通常在碘水溶液中包含碱金属碘化物如碘化钾。虽然对碘量没有特别限制，因为它适宜地根据光学特性指标决定，但对于100重量份的基质成分(半透明水溶性树脂)，它为0.01～10重量份，优选为0.5～5重量份。而且，对于100重量份的黄，碘化物的量为100～3000重量份，优选为200～1000重量份。
对制备混合溶液的温度没有特别的限制。当温度低时，即特别是40℃或更低，该混合溶液容易胶凝。另一方面，在温度为40℃或更高的情况，混合溶液将容易处于溶胶相。考虑到这种倾向，使用可以实现为采用工序(2)的薄膜形成方法的最佳粘性相的混合溶液的温度。例如，当工序(2)通过溶液铸造方法使用薄膜形成方法时，优选可接受的溶胶相的混合溶液的温度(40℃或更高)。
另外，基质成分溶液、液晶材料溶液、或混合溶液可以包括各种添加剂，例如分散剂、表面活性剂、紫外吸收剂、阻燃剂、抗氧化剂、增塑剂、模润滑剂、其它润滑剂，以及在不妨碍本发明目的范围内的着色剂。
在获得上面所述混合溶液薄膜的工序(2)中，加热并且干燥上面所述混合溶液，以去除溶剂，从而产生具有分散在基质中的微域的薄膜。可以采用各种方法形成薄膜，例如铸造法、模压法、注模法、轧制成型法及流动铸成型法(flow casting molding method)。在薄膜成型中，控制薄膜中微域在Δn2方向的大小为0.05～500μm范围内。通过调整混合溶液的粘性、混合溶液的士溶剂的选择和组合、分散剂以及混合溶剂的热处理(冷却速率)和干燥速率，可以控制微域的大小和分散性。例如，具有高粘性并且产生高剪切力和形成基质的半透明水溶性树脂和形成微域的液晶材料的混合溶液通过搅拌器，例如均匀混合器分散，在不小于液晶温度范围的温度加热，从而可以将微域分散为更小的状态。
用于拉伸上面所述薄膜的工序(3)的目的在于除了定位在拉伸方向的碘光吸收材料外，定位形成微域的液晶材料。对于拉伸方法，可以提及单轴拉伸、双轴拉伸、斜拉伸等，但是，通常采用单轴拉伸。对于拉伸方法，可以采用空气中干燥型拉伸，或水系统槽(aqueous system bath)中的湿型拉伸。虽然对拉伸比没有特别的限制，通常优选采用约2～10倍的拉伸比。
这种拉伸可以将碘光吸收材料定向在拉伸轴方向。此外，形成双折射材料的液晶材料通过上面所述拉伸，在微域中沿拉伸方向取向，从而显示双折射。
希望微域能根据拉伸变形。当微域具有非液晶材料时，希望选择树脂的玻璃化转变温度附近的温度作为拉伸温度，当微域具有液晶材料时，希望选择使液晶处于液晶态，如向列相或近晶相或者各向同性相态的温度作为拉伸温度。当通过拉伸加工给出不适当的定向时，可以单独增加加工例如热定向处理。
除上面所述拉伸外，外场作用，例如电场和磁场的作用可用于液晶材料的取向。另外，可以使用混有光反应性物质如偶氮苯的液晶材料，以及引入其中的具有光反应性基团如肉桂酰基的液晶材料，因此这些材料可以通过用光照射等取向处理来取向。此外，拉伸加工和上面所述取向处理还可以结合使用。当液晶材料为液晶热塑性树脂时，在拉伸时被取向，在室温被冷却，从而固定并且稳定取向。由于如果进行取向，将确定目标光学特性，液晶单体可以不必为固化状态。但是，在具有低各向同性转变温度的液晶单体中，很少的温度升高将提供各向同性状态。在这种情况下，由于可能不显示各向异性散射，但相反地偏振光特性恶化，因此优选将液晶单体固化。另外，许多液晶单体在室温中结晶，然后，它们将显示各向异性散射并且偏振光特性不利地恶化，优选将液晶单体固化。从这些现象的角度来看，为了使取向状态稳定地存在于任何条件下，优选将液晶单体固化。在固化中，例如，液晶单体与光化聚合作用引发剂混合，在基质成分溶液中分散，并接着定向后，通过用紫外辐射等曝光使其固化，由此可以使取向稳定。在取向后不必马上进行光照射处理，并且可以在制备方法的任何阶段进行。
拉伸工序(3)可以进行两倍或多倍。在所述方法中，对将混合的包含在浸泡浴(在湿型拉伸方法中)中的化合物的温度、工序(湿型拉伸方法、干燥型拉伸方法)、种类和量等没有特别限制。对于混合的化合物，可以提及各种类型的交联剂如硼酸，和色彩修饰剂如碱金属碘化物。
对于拉伸方法，例如，可以提及这样一种方法，其中首先使用干燥型拉伸方法进行拉伸，以定向碘光吸收材料和液晶材料，然后固定液晶的取向后，另外进行湿型拉伸方法，以进一步定位碘光吸收剂本身。另外，例如，可以提及这样一种方法，其中仅在碘光吸收材料拉伸和定位之后，在相对热浴中拉伸定向碘光吸收材料和液晶。当然，拉伸方法不限于它们。
在偏振器生产中，可以为了各种目的采用除工序(1)至(3)外的方法。例如，可以提及热处理形成的薄膜以提高其结晶性的方法。热处理方法通常是在薄膜拉伸工序(3)之前进行，并且它还可以在薄膜拉伸工序(3)之后进行。热处理温度为约50至150℃，并且优选为60至120℃。过分高的温度使碘升华和不能开发所需要的光学特性。
此外，例如，可以提及这样一种方法，其中在水浴中浸渍薄膜，以使薄膜溶胀。此外，可以提及在包含任意的添加剂溶解其中的水浴中浸渍薄膜的方法。还可以提及这样的方法，其中为了在水溶性树脂(基质)中交联，在包括添加剂例如硼酸和硼砂的水溶液中浸渍薄膜。此外，可以提及这样的方法，即为了调节在其中分解的碘光吸收材料的量和调节色彩之间的平衡的目的，在包括添加剂例如碱金属碘化物水溶液中浸渍薄膜。这些方法可以在拉伸工序(3)之前或之后以任何顺序加入或结合，并且在所述方法的每次浴中，它们可以与工序(3)同时进行。
上面描述了偏振器的制备方法，其中将通过与形成微域材料一起混合碘而制备的混合溶液用于工序(1)中半透明水溶性树脂的水溶液。在本发明中，可以采用通过使用混合碱金属碘化物得到的混合溶液的工序(1′)代替工序(1)中的半透明水溶性树脂的水溶液中混合碘的方法。还使用所述的混合溶液，可以将碘包含于基质成分(半透明水溶性树脂)中。将与上面所述方法中相同的薄膜形成工序(2)和相同的拉伸工序(3)施用于包括碘化物的混合溶液，并且除这些方法外，单独采用通过碘化物的氧化来制备碘的额外工序(4)。
对于工序(4)的氧化方法，可以提及在氧化浴中例如过氧化氢水溶液、高锰酸钾水溶液浸渍薄膜的方法，(参考日本专利公开07-104126)；和在水溶性多价金属盐例如硫酸铜和柠檬酸铁的水溶液中浸渍薄膜的方法，(参考日本专利公开02-73309)以及其他方法。在这些方法中，碘(I2)的产生量，其是氧化的级别，通过水溶液浓度、浴液的温度、浸渍时间等控制。而且，对于氧化的方法，除上面所述的方法外，可以提及紫外线照射薄膜的方法，并且此外，可以提及这样一种方法，其中在制备包括光氧化催化剂如氧化钛等的薄膜之后照射可见光。所述的氧化工序(4)进行的时间可以为在工序(2)中；在工序(3)之前和工序(2)之后；在工序(3)中。有这样一种可能性，即当氧化工序(4)以液相进行时，该溶液可以形成凝胶并且可以难以形成薄膜，并且当在拉伸之后进行氧化时，碘光吸收材料不能完全地取向。因此，从考虑到实现稳定和优异的偏振特性，特别优选氧化工序(4)在工序(3)之前和工序(2)之后的阶段进行。
适宜地采用适当的条件干燥上面的处理得出的薄膜。干燥按照常规的方法进行。
对获得的偏振器(薄膜)的厚度没有特别限制，但是通常为1μm～3mm，优选为5μm～1mm，更优选为10～500μm。
用这种方式获得的偏振器在拉伸方向形成微域的双折射材料的折射率和基质树脂的折射率之间的大小没有特别关系，其拉伸方向为Δn1方向，并且垂直于拉伸轴的两个方向为Δn2方向。此外，碘光吸收材料的拉伸方向为显示出最大吸收率的方向，因此，可以实现具有最大地显示出吸收和散射作用的偏振器。
由于由本发明获得的偏振器具有与现有的吸收型偏振片相当的作用，其可以无任何改变地用于使用吸收型偏振片的各个应用领域中。
上面所述偏振器可用作采用普通的方法至少在其一个侧面制备透明保护层的偏振片。可以将该透明保护层制备成聚合物涂敷层或者薄膜的层叠层。可以将合适的透明材料用作形成透明保护层的透明聚合物或薄膜材料，并且可以优选使用具有突出的透明度、机械强度、热稳定性和突出的水分拦截特性等的材料。对于上面所述的保护层的材料，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，如二乙酰基纤维素和三乙酰基纤维素；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，对于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，如尼龙及芳族聚酰胺；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；乙烯醇型聚合物；偏二氯乙烯型聚合物；乙烯丁缩醛型聚合物；烯丙基化型聚合物；聚甲醛型聚合物；环氧型聚合物；或者上面所述聚合物的混合聚合物。可以提及由热固化型或紫外射线固化型树脂制成的薄膜，例如丙烯醛(acryl)基、聚氨酯基、丙烯酰基尿烷基、环氧基和硅树脂基等树脂。
另外，如日本专利公开2001-343529(WO 01/37007)中所述，可以提及聚合物薄膜，例如树脂组合物，其包括(A)在侧链有具有取代的和/或未取代酰亚胺基的热塑性树脂，和(B)在侧链有具有取代的和/或未取代苯基和腈基的热塑性树脂。对于示例性的实例，可以提及这样一种薄膜，其是由包含异丁烯和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。可以使用包含树脂组合物的混合物挤出品的薄膜等。
对于透明保护薄膜，如果考虑偏振特性和耐久性，优选纤维素基聚合物如三乙酰基纤维素，并且三乙酰基薄膜是特别适合的。通常，透明保护薄膜的厚度为500μm或更薄，优选为1～300μm，并且特别优选5～300μm。除此之外，当偏振器的两面都提供透明保护薄膜时，可以在前面和后面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的透明保护薄膜等。
另外，优选透明保护薄膜具有尽可能少的着色。因此，优选薄膜厚度方向用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)表示的延迟值为-90nm～+75nm的保护薄膜。这样，采用在厚度方向延迟值(Rth)为-90nm～+75nm的保护薄膜，很可能消除由保护薄膜引起的偏振片着色(光学着色)。优选在厚度方向延迟值(Rth)为-80nm～+60nm，并且特别优选为-70nm～+45nm。
在没有粘附上面所述透明保护薄膜的偏振膜的表面上可以制备一层坚硬的涂层，或进行抗反射处理，处理的目的在于防止粘合、漫射或抗眩光(anti glare)。
采用坚硬涂层处理的目的是防止偏振片的表面损坏，并且该坚硬涂层薄膜可以采用这样一种方法形成其中例如，在用适当的紫外可固化型树脂如丙烯酸型及硅氧烷型树脂的保护薄膜表面添加例如具有出色硬度、滑动特性的可固化涂层薄膜。采用抗反射处理的目的是防止照射到偏振片表面的室外日光反射，其可以通过按照常规方法等形成抗反射薄膜来制备。此外，采用防止粘合处理是为了防止与相邻层的粘合。
此处，采用抗眩光处理的目的是防止这样的缺点，即室外日光在偏振片表面反射，干扰通过偏振片的透射光的可视性，并且例如，通过采用适当的方法，如通过喷沙或轧花的粗表面处理法以及结合透明微粒的方法，提供给保护薄膜表面一个精细的凹-凸结构应用该处理。为了在上面所述表面形成精细的凹-凸结构，对于结合的微粒，可以使用平均微粒大小为0.5～50μm的透明微粒，例如可以具有导电性的无机微粒，其包括二氧化硅、氧化铝、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微粒。当在表面形成精细凹-凸结构时，微粒的使用量通常对于在表面形成精细凹-凸结构的透明树脂100重量份为大约2～50重量份，并且优选为5～25重量份。抗眩光层可用作用于漫射穿过偏振片的透射光并且扩大视角的漫射层(视角扩大作用等)。
除此之外，上面所述抗反射层、防止粘合剂层、漫射层、抗眩光层等可以构建在保护薄膜自身内，也可以作为不同于保护层的光学层制备。
将粘合剂用于上面所述的偏振薄膜和透明保护薄膜的粘合处理。对于粘合剂，可以提及异氰酸盐衍生粘合剂、聚乙烯醇衍生粘合剂、明胶衍生粘合剂、乙烯基聚合物衍生胶乳型、水性聚酯衍生粘合剂等。通常将上面所述的粘合剂用作包含水溶液的粘合剂，并且通常包含0.5～60重量％的固体。
通过使用上面所述的粘合剂粘合上面所述透明保护薄膜和偏振薄膜来制造本发明的偏振片。粘合剂可以涂布于透明保护薄膜或偏振薄膜中任何一个，以及对它们两者进行。粘合之后，进行干燥处理并且形成包含所涂布的干燥层的粘合剂层。偏振薄膜和透明保护薄膜的粘合处理可以用辊式层压机等进行。尽管粘合剂层的厚度没有特别的限制，但通常为约0.1～5μm。
本发明的偏振片可实际用作层叠有其它光学层的光学薄膜。尽管对于光学层没有特别的限制，可以使用一层或两层或更多层的光学层，如反射体、逆反射(transflective)片、延迟片(包括半波片和四分之一波片)，和视角补偿薄膜，其可以用于形成液晶显示器等。特别优选的偏振片是其中在本发明的偏振片上还层叠了反射体或逆反射体的反射型偏振片或逆反射型偏振片；在偏振片上还层叠了延迟片的椭圆形偏振片或圆形偏振片；其中在偏振片上还层叠了视角补偿薄膜的宽视角偏振片；或者其中在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，并且该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。这种片不需要内置光源，如背光，但是具有液晶显示器可以容易做得更薄的优点。反射型偏振片可以采用适当的方法形成，例如这样一种方法，其中如果需要将金属反射层等通过透明保护层等附在偏振片的一面。
作为反射型偏振片的实例，可以提及这样一种片，在其上如果需要，可以用采用将箔片和反射金属如铝的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的反射层。另外，可以提及通过将微粒混合到上面所述保护薄膜中获得表面具有精细凹-凸结构的不同类型的片，在该片上制备了凹-凸结构反射层。具有上面所述精细凹-凸结构的反射层通过任意反射来漫射入射光，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，包含微粒的保护薄膜具有可以更有效地控制亮暗不均匀度的优点，因此，入射光及其穿过薄膜透射的反射光被漫射。通过保护薄膜表面精细凹-凸结构在表面上作用具有精细凹-凸结构的反射层，可以通过采用适当的方法，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。
替代其中反射片直接加到上面所述偏振片的保护薄膜的方法是，反射片还可以用作通过在适当薄膜上制备反射层组成的反射片，用作透明薄膜。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，在使用时反射面需要用保护薄膜或偏振片等覆盖。
另外，通过将上面所述反射层制备为逆反射型反射层，如反射并透射光的单向透视镜(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单元的背面制备，并且可以形成这样一种类型的液晶显示单元，其中当用于光照比较好的环境中时，通过从观看侧(显示侧)反射的入射光来显示图像。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来显示图像。即，逆反射型偏振片对于获得在光照良好的环境中节省光源能量，如背光的液晶显示器是有益的，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。
上面所述偏振片可以用作层叠了延迟片的椭圆形偏振片或圆形偏振片。在下一段将描述上面所述的椭圆形偏振片或圆形偏振片。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通过延迟片的作用改变线偏振光的偏振方向。可以用所谓的四分之一波片(也称作λ/4片)作为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。通常，当改变线偏振光的偏振方向时，使用的是半波片(也称作λ/2片)。
椭圆形偏振片通过补偿(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)，来有效地用于得到无上面所述着色的单色显示器。另外，其中三维折射率被控制的偏振片也优选补偿(防止)当从倾斜方向看液晶显示器的屏幕时产生的着色。例如，当调整提供彩色图像的反射型液晶显示器的图像的色调时，有效地使用圆形偏振片。并且它也具有抗反射的作用。例如，可以使用延迟片，以补偿由各种波片或液晶层等的双折射引起的着色和视角等。此外，可以用带有两种或多种根据各自的用途具有适当延迟值的延迟片的层压层来控制光学特性如延迟。对于延迟片，可以提及通过拉伸包含适当聚合物的薄膜形成的双折射薄膜，所述的聚合物如聚碳酸酯、降冰片烯型树脂、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；和其上承载液晶材料取向层的薄膜。延迟片可以是根据用途具有适当延迟的延迟片，如各种波片和旨在补偿由液晶层的双折射引起的着色和视角的片等，并且可以是层叠两种或多种延迟片以控制光学特性如延迟的延迟片。
上面所述椭圆形偏振片和上面所述反射型椭圆形偏振片为适当地组合偏振片或反射型偏振片与延迟片得到的层压片。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，来制造这类椭圆形偏振片等。另一方面，其中预先进行层叠并且作为光学薄膜获得的偏振片，如椭圆形偏振片，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，这样，即使在从倾斜方向而不是从垂直于屏幕方向观看时，图像也可以看得比较清晰。此外，对于这样的视角补偿延迟片，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，可以提及例如，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。视角补偿薄膜被适当地组合，以防止由基于液晶单元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，从获得具有良好可视性的宽视角的角度来看，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discotic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。
通常使用的偏振片是把偏振片和亮度增强膜粘附在一起的，是在液晶槽的背面制备出来的。亮度增强膜显示一种特征即反射具有预定偏振轴的线性偏振光，或者反射具有预定方向的圆偏振光，并当自然光通过液晶显示器的背景光或通过背后反射等进来时，透射其它光。通过把亮度增强膜层压在偏振片上而制得的偏振片，在没有预定的偏振状态下并不透射光而反射光，然而通过从光源例如背景灯接受光的方式获得具有预定的偏振状态的透射光。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，当光通过后部光等从液晶槽的背后进入偏振器而不使用亮度增强膜的这种情况下，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，更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，可以将来自背后光源的光有效地用于显示液晶器的图像以获得一个亮的屏幕。
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，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；能透射具有预定偏振轴的线性偏振光并能反射其它光的层压膜，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以及其它制品)；胆甾醇型液晶聚合物的排列膜；能够反射左旋或右旋圆偏振光的并能透射其它光的膜，例如承载排列的胆甾醇液晶层的膜(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不变样地进入偏振片，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，在作为胆甾醇液晶层的透射圆偏振光的这种类型的亮度增强膜中，光可以不变样地进入到偏振器中，但是所需要的是在考虑到控制吸收损失下，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，可以使用四分之一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，作为四分之一波片工作的延迟片是用这种方法获得的对于波长为550nm的浅色光用作为四分之一波片的延迟层，与具有其它延迟特性的延迟层如用作为半波片的延迟层层压。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，也是在胆甾醇液晶层中，可以采用把具有不同反射波长的两层或多层层压在一起的结构，来获得在一个宽波长范围如可见光区域内能反射圆偏振光的层。因此使用这种类型的胆甾醇液晶层可以获得在宽波长范围内透射的圆偏振光。
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形偏振片或者逆透射型椭圆形偏振片等，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。
可以用常规方法组装液晶显示器。即，液晶显示器通常是通过合适的组合几种部件，例如液晶单元、光学薄膜、以及如果必要的照明系统，并且加入驱动线路制造出来的。在本发明中，除了使用本发明的椭圆形光学薄膜外，对使用任何常规方法没有特别限制。也可以使用任何任意类型的液晶单元，例如TN型，STN型，π型。
可以制造合适的液晶显示器，例如上述椭圆形偏振片安置在液晶显示槽的一面或两面，并带有作为照明系统的背景光或反射片的液晶显示器。在这种情况下，本发明的光学薄膜可以安装在液晶单元的一面或两面上。当把光学薄膜安装在两面上时，它们可以是同种类型也可以是不同种类型。此外，在组装液晶显示器时，合适的部件如散射片，防刺眼层，抗反射膜，保护片，棱镜组，透镜组片，光散射片以及背景灯可以安装在一层或两层或多层的合适位置。
下面，将解释有机电致发光设备(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按顺序被层压到透明基片上，构成一个发光体(有机电致发光体)。这里，有机发光层是各种有机薄膜的层压材料，并且具有各种组合的很多组合体是已知的，例如，含有三苯胺衍生物等的空穴注射层的层压材料；含有荧光有机固体如蒽的发光层；含有如发光层和苝衍生物等的电子注射层的层压材料；以及这些空穴注射层，发光层和电子注射层等的层压材料。
有机EL显示器发射光的原理是这样的空穴和电子通过在透明电极和金属电极之间施加电压而注射到有机发光层中，这些空穴和电子的重新组合产生的能量激发出荧光物质，随后当被激发的荧光物质返回基态时就发出了光。一种发生在中间过程称做重组的机理与在常用二极管中的机理是相同的，并且正如所期望的那样，伴随对施加电压的整流性质，在电流和发光强度之间存在强的非线性关系。
在有机EL显示器中，为了从有机发光层中取得发光，至少一个电极必须是透明的。通常使用由透明电导体例如铟锡氧化物(ITO)形成的透明电极作为阳极。另一方面，为了使电子注射更容易并增加发光效率，重要的是用小功函数(work function)的物质作阴极，并且通常使用如Mg-Ag和Al-Li的金属电极。
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片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，再在透明基片的前表面一端出现，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物的有机EL显示器中，有机电致发光物在有机发光层的表面端装备有透明电极，其中有机发光层在电压作用下会发光，有机电致发光物同时也在有机发光层的背面装备有金属电极，当在透明电极的表面一侧制备偏振片时，延迟片可以安装在这些透明电极和偏振片之间。
由于延迟片和偏振片有这种功能使从外部作为入射光进入的并被金属电极反射的光偏振，它们通过偏振作用具有使金属电极的镜表面从外部看不到的效果。如果用四分之一波片构成延迟片，并将偏振片和延迟片间的两个偏振方向之间的角度调节为π/4，金属电极的镜面可完全被隐蔽起来。
这意味着在偏振片的作用下，只有作为入射光进入该有机EL显示器的外部光的线性偏振光组分被透射了。这种线性偏振光一般通过延迟片给出椭圆偏振光，特别是延迟片是四分之一波片时，此外当偏振片和延迟片的两个偏振方向之间的角度调节到π/4时，它给出圆偏振光。
这种圆偏振光透射通过透明基片，透明电极和有机薄膜，并被金属电极反射，然后再次透射通过有机薄膜，透明电极和透明基片，再用延迟片转化成线性偏振光。并且，由于这种线性偏振光与偏振片的偏振方向成直角，它不能透射过偏振片。结果，金属电极的镜面可以被完全隐蔽起来。
通常使用的偏振片是把偏振片和亮度增强膜粘附在一起的，是在液晶槽的背面制备出来的。亮度增强膜显示这种一种特性即反射具有预定偏振轴的线性偏振光，或者反射具有预定方向的圆偏振光，并当自然光通过液晶显示器的背景光或通过背后反射等进来时，透射其它光。通过把亮度增强膜层压在偏振片上而制得的偏振片，在没有预定的偏振状态下并不透射光而反射光，然而通过从光源例如背景灯接受光的方式获得具有预定的偏振状态的透射光。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，当光通过后部光等从液晶槽的背后进入偏振器而不使用亮度增强膜的这种情况下，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，更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，可以将来自背后光源的光有效地用于显示液晶器的图像以获得一个亮的屏幕。
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，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；能透射具有预定偏振轴的线性偏振光并能反射其它光的层压膜，如具有不同折射指数各向异性的薄膜的多层层压膜(由3M Co.，Ltd.制造的D-BEF以及其它制品)；胆甾醇型液晶聚合物的排列膜；能够反射左旋或右旋圆偏振光的并能透射其它光的膜，例如承载排列的胆甾醇液晶层的膜(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不变样地进入偏振片，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，在作为胆甾醇液晶层的透射圆偏振光的这种类型的亮度增强膜中，光可以不变样地进入到偏振器中，但是所需要的是在考虑到控制吸收损失下，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，可以使用四分之一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，作为四分之一波片工作的延迟片是用这种方法获得的对于波长为550nm的浅色光用作为四分之一波片的延迟层，与具有其它延迟特性的延迟层如用作为半波片的延迟层层压。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，还是在胆甾醇液晶层中，可以采用把具有不同反射波长的两层或多层层压在一起的结构，来获得在一个宽波长范围如可见光区域内能反射圆偏振光的层。因此使用这种类型的胆甾醇液晶层可以获得在宽波长范围内透射的圆偏振光。
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形偏振片或者逆反射型椭圆形偏振片等，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。
尽管可以通过其中在液晶显示器等的制造过程中先后分别进行层叠的方法，将具有上面所述光学层的光学薄膜层叠到偏振片上，但是，预先层叠方式的光学薄膜具有出色的质量稳定性和装配可使用性等的突出优点，因而可以提高液晶显示器等的制造生产能力。可以将适当的粘合手段，如粘合剂层用于层叠。在粘合上面所述偏振片和其它光学薄膜时，光轴可以根据目标延迟特性等设置为适当的配置角度。
在上面所述偏振片和其中层叠了至少一层偏振片的光学薄膜中，还可以设置用于粘合其它元件如液晶单元等的粘合剂层。对于形成粘合剂层的压敏粘合剂没有特别的限制，并且，可以选择例如，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，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剂层。这是因为需要那些特性以防止由水分吸收引起的发泡和脱落现象、以防止由热膨胀差异等引起的液晶单元的光学特性和曲率的降低，并且以制造具有高质量耐久性的液晶显示器。
粘合剂层可以包含添加剂，例如，如天然或合成树脂、粘合树脂、玻璃纤维、玻璃珠、金属粉末、包含其它无机粉末的填料等、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漫射特性的粘合剂层。
可以采用适当的方法，将粘合剂层粘附到光学薄膜的一面或两面。约10～40重量％的在其中溶解或分散有基础聚合物或其组合物的压敏粘合剂溶液，例如甲苯或乙酸乙酯或这两种溶剂的混合溶剂可以作为一个实例制备。可以采用用适当的展开方法将溶液直接涂敷于偏振片顶部或光学薄膜顶部的方法，如流动法及涂敷法，或者采用粘合剂层一旦在如上所述的隔离物上形成，然后转移到偏振片或光学薄膜的方法。
粘合剂层还可以设置在偏振片或光学薄膜的一面或两面，作为其中不同成分或不同种类的压敏粘合剂层叠在一起的层。另外，当粘合剂层设置在两面时，还可以将具有不同成分、不同种类或厚度等的粘合剂层用于偏振片或光学薄膜的前面和背面。粘合剂层的厚度可以适当地由用途或粘合强度等决定，通常为1～500μm，优选为5～200μm，更优选为10～100μm。
将临时隔离物粘附在粘合剂层的暴露面，以防止污染等，直至实际使用。因此，可以防止在通常的处理中外部物质接触粘合剂层。对于隔离物，不考虑上面所述厚度条件，可以使用例如，如果需要可使用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常规片材。对于适宜的片材，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。
除此之外，在本发明中，可以采用添加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、氰丙烯酸盐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面所述每一层，如用作偏振片的偏振器、透明保护薄膜和光学薄膜等和粘合剂层。
优选将本发明的光学薄膜用于制造各种装置，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，液晶显示器通常通过适当地装配多个部件如液晶单元、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。本发明中，除了使用本发明的光学薄膜之外，可以不加限制地使用任何常规方法。同样可以使用任意类型的液晶单元，如TN型、STN型、π型。
可以制造合适的液晶显示器，例如上述椭圆形偏振片安置在液晶显示槽的一面或两面，并带有作为照明系统的背景光或反射片的液晶显示器。在这种情况下，本发明的光学薄膜可以安装在液晶单元的一面或两面上。当把光学薄膜安装在两面上时，它们可以是同种类型也可以是不同种类型。此外，在组装液晶显示器时，合适的部件如散射片，防刺眼层，抗反射膜，保护片，棱镜组，透镜组片，光散射片以及背景灯可以安装在一层或两层或多层的合适位置。
下面，将解释有机电致发光设备(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按顺序被层压到透明基片上，构成一个发光体(有机电致发光体)。这里，有机发光层是各种有机薄膜的层压材料，并且具有各种组合的很多组合体是已知的，例如，含有三苯胺衍生物等的空穴注射层的层压材料；含有荧光有机固体如蒽的发光层；含有如发光层和苝衍生物等的电子注射层的层压材料；以及这些空穴注射层，发光层和电子注射层等的层压材料。
有机EL显示器发射光的原理是这样的空穴和电子通过在透明电极和金属电极之间施加电压而注射到有机发光层中，这些空穴和电子的重新组合产生的能量激发出荧光物质，随后当被激发的荧光物质返回基态时就发出了光。一种发生在中间过程称做重组的机理与在常用二极管中的机理是相同的，并且正如所期望的那样，伴随对施加电压的整流性质，在电流和发光强度之间存在强的非线性关系。
在有机EL显示器中，为了从有机发光层中取得发光，至少一个电极必须是透明的。通常使用由透明电导体例如铟锡氧化物(ITO)形成的透明电极作为阳极。另一方面，为了使电子注射更容易并增加发光效率，重要的是用小功函数(work function)的物质作阴极，并且通常使用如Mg-Ag和Al-Li的金属电极。
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片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，再在透明基片的前表面一端出现，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物的有机EL显示器中，有机电致发光物在有机发光层的表面端装备有透明电极，其中有机发光层在电压作用下会发光，有机电致发光物同时也在有机发光层的背面装备有金属电极，当在透明电极的表面一侧制备偏振片时，延迟片可以安装在这些透明电极和偏振片之间。
由于延迟片和偏振片有这种功能使从外部作为入射光进入的并被金属电极反射的光偏振，它们通过偏振作用具有使金属电极的镜表面从外部看不到的效果。如果用四分之一波片构成延迟片，并将偏振片和延迟片间的两个偏振方向之间的角度调节为π/4，金属电极的镜面可完全被隐蔽起来。
这意味着在偏振片的作用下，只有作为入射光进入该有机EL显示器的外部光的线性偏振光组分被透射了。这种线性偏振光一般通过延迟片给出椭圆偏振光，特别是延迟片是四分之一波片时，此外当偏振片和延迟片的两个偏振方向之间的角度调节到π/4时，它给出圆偏振光。
这种圆偏振光透射通过透明基片，透明电极和有机薄膜，并被金属电极反射，然后再次透射通过有机薄膜，透明电极和透明基片，再用延迟片转化成线性偏振光。并且，由于这种线性偏振光与偏振片的偏振方向成直角，它不能透射过偏振片。结果，金属电极的镜面可以被完全隐蔽起来。
具体实施例方式
实施例以下，参考本发明的实施例将更详细地描述本发明。此外，在下面的描述中，术语“份”代表“重量份”。
实施例1固含量为13重量％的聚乙烯醇水溶液，其中聚乙烯醇(由KURARAY公司制备，皂化度为98.5％，聚合度为2400)并且包括1重量％的Irgacure 369(由Ciba Specialty Chemicals制备)的液晶单体(各向同性相转化温度为46℃，由Dainippon Ink and Chemicals，Inc.制备的UCL-001)，与作为光聚引发剂的UCL-001混合，以便(聚乙烯醇)∶(液晶单体)＝100∶3(重量比)。将得到的溶液在均匀混合器中以6000rpm的速度搅拌10分钟，并得到溶液。在60℃的恒温箱中加热所得到的溶液，将包括碘和碘化钾的水性溶液60℃滴加到该溶液中，同时保持该温度，并且搅拌，得到混合溶液。同时，调节比率，以便可以得到(聚乙烯醇)∶(碘)∶(碘化钾)＝100∶1.54∶10.8(重量比)。在混合溶液中没有发现凝胶化。铸浇该混合溶液，用涂抹器涂布后慢慢冷却。将得到的涂布薄膜在室温下放置6小时，然后在60℃下干燥30分钟。由此，得到其中在聚乙烯醇中混合液晶单体的微域和碘的薄膜。接着，将得到的混合薄膜在30℃下在3重量％的硼酸水溶液浴保持30秒，接着，在此水浴中将薄膜拉伸5倍。此外，在将得到的混合薄膜在30℃的5重量％的碘化钾水溶液浴中浸渍10秒后，于50℃干燥4分钟。然后，使用金属卤化物灯以100mJ/cm2的紫外线辐射照射该薄膜，并且固定液晶单体的取向，得到偏振器。
使用偏振显微镜观察得到的偏振器，因此识别在聚乙烯醇基质中形成的无数液晶单体的分散微域。观察在拉伸方向取向的液晶单体，并且微域在拉伸方向(Δn2方向)的平均尺寸为1至3μm。
分别测量基质和微域的折射率。首先，用阿贝(Abb)折射计(测量光589nm)测量用相同拉伸条件拉伸的聚乙烯醇薄膜的单独折射率，得到拉伸方向(Δn1方向)的折射率＝1.54，及Δn2方向的折射率＝1.52。另外，测量液晶单体(UCL-001)的折射率(ne非常光折射率和no寻常光折射率)。用阿贝折射计(测量光589nm)测量取向并且涂敷在进行垂直取向处理的高折射率玻璃上的液晶单体得到no。另一方面，将液晶单体引入进行水平取向处理的液晶单元，用自动双折射率测量装置(由Oji ScientificInstrument制造的自动双折射率计KOBRA 21 ADH)测量延迟(Δn×d)，用光干涉法单独测量单元间隙(d)，然后由(延迟)/(单元间隙)来计算Δn。将Δn与no的和定义为ne。得到ne的值(等于在Δn1方向的折射率)＝1.662，及no的值(等于在Δn2方向的折射率)＝1.51。因此，得到Δn1＝0.12，Δn2＝0.01的计算结果。另外，折射率差由绝对值表示。从上面所述的结果，证实出现理想的散射各向异性。
另外，尽管光聚引发剂的添加和通过紫外线辐射固化稍微改变了液晶单体的折射率，但其改变是小的。当它被固化时，上面所述的各向异性散射没有任何困难的满意地进行。
比较例1除了在实施例1中制备的混合溶液中不混合液晶单体外，重复实施例1中相同的操作，并制备偏振器。
实施例2分别将聚乙烯醇(由KURARAY公司生产，皂化度为98.5％，聚合度为2400)、碘化钾、丙三醇以100份、30份、15份的比例混合，并制备包括10重量％的聚乙烯醇的水溶液。在得到的水溶液中混合内消旋配合基(向列的液晶温度为40至70℃)的两个端基各有一个丙烯酰基的液晶单体，以便相对于聚乙烯醇100重量份，液晶单体可以为3重量份。加热得到的混合物不低于液晶温度范围，将得到的溶液在均匀混合器中以6000rpm的速度搅拌10分钟，并得到混合溶液。通过在室温(23℃)下放置而脱除在所述混合溶液中存在的气泡后，使用浇铸方法涂敷混合溶液。接着，于120℃干燥，并且得到厚度为70μm的不透明的微白混合薄膜。
将得到的混合薄膜浸渍于10％的过氧化氢溶液浸渍中30秒，接着，浸渍于在30℃的3重量％硼酸水溶液中30秒，并且使薄膜交联。在薄膜于4重量％的硼酸水溶液浴中浸渍的同时，将它拉伸5倍。接着，将其浸渍于30℃的5重量％碘化钾水溶液浴中，并且进行色彩调整。在上面所述湿型拉伸过程后，在50℃下干燥4分钟，得到偏振片。
使用偏振显微镜观察得到的偏振器，因此识别在聚乙烯醇基质中形成的无数液晶单体的分散微域。观察在拉伸方向取向的液晶单体，并且微域在拉伸方向(Δn2方向)的平均尺寸为1至3μm。
分别测量基质和微域的折射率。首先，用阿贝(Abb)折射计(测量光589nm)测量用相同拉伸条件拉伸的聚乙烯醇薄膜的单独折射率，得到拉伸方向(Δn1方向)的折射率＝1.54，及Δn2方向的折射率＝1.52。另外，使用与实施1相同的方法测量液晶单体的折射率(ne非常光折射率和no寻常光折射率)，并且得到ne(Δn1方向的折射率相等)＝1.66，no(Δn2方向的折射率相等)＝1.53。因此，得到Δn1＝0.12，Δn2＝0.01的计算结果。从上面所述的结果，证实出现理想的散射各向异性。
比较例2除了在实施例2中不混合液晶单体外，重复实施1中相同的操作，并制备偏振器。
(评估)使用有积分球的分光光度计(由Hitachi Ltd.制造的U-4100)测量实施例1至2和比较例1至2中得到的偏振器(样品)的光学特性。在其中将通过Glan Thompson棱镜得到的完全偏振光设置为100％的条件下，测量每一种线性偏振光的透光率。基于CIE 1931标准色度体系计算透光率，并用Y值表示，由此进行相对光谱响应率校正。符号k1表示在最大透光率方向的线性偏振光的透光率，并且符号k2表示垂直于该方向的线性偏振光的透光率。
用等式P＝{(k1-K2)/(k1+k2)}×100计算偏振度P。用等式T＝(k1+k2)/2计算单种物质的偏振度T。
表1
表1的结果表明与比较例1的偏振器相比，实施例1中的偏振器具有更改善的光偏振性能。在相同的条件下拉伸两者，并理解为聚乙烯醇的取向度几乎相等。因此，理解为光偏振性能的改善源于上面描述的作用。此外，表1的结果类似地表明，与比较例2的偏振器相比，实施例2中的偏振器具有更改善的光偏振性能。
权利要求
1.一种偏振器的制备方法，所述偏振器包含具有这样结构的薄膜，该结构具有分散在基质中的微域，所述基质由包含碘光吸收材料的半透明水溶性树脂形成，该方法包括以下步骤由包括半透明水溶性树脂、碘和形成微域的材料的溶液形成薄膜；和拉伸所述的薄膜。
2.一种偏振器的制备方法，所述偏振器包含具有这样结构的薄膜，该结构具有分散在基质中的微域，所述基质由包含碘光吸收材料的半透明水溶性树脂形成，该方法包括以下步骤由包括半透明水溶性树脂、碱金属碘化物和形成微域的材料的溶液形成薄膜；将碘化物氧化生成碘；和拉伸所述的薄膜。
3.根据权利要求1或2的偏振器的制备方法，其中微域由定向的双折射材料形成。
4.根据权利要求3的偏振器的制备方法，其中所述的双折射材料至少在取向处理步骤中显示液晶性。
5.根据权利要求3或4的偏振器的制备方法，其中微域的双折射率为0.02或更大。
6.根据权利要求3～5中任何一项的偏振器的制备方法，其中在每个光轴方向，形成微域的双折射材料与半透明水溶性树脂之间存在折射率差，显示为最大的轴向折射率差(Δn1)为0.03或更大，和Δn1方向与垂直于Δn1方向的两个方向的轴向之间的折射率差(Δn2)为Δn1的50％或更小。
7.根据权利要求1～6中任何一项的偏振器的制备方法，其中碘光吸收材料的吸收轴定向在Δn1方向。
8.根据权利要求1～7中任何一项的偏振器的制备方法，其中微域在Δn2方向长度为0.05～50μm。
9.根据权利要求1～8中任何一项的偏振器的制备方法，其中碘光吸收材料具有至少在波段400～700nm波长范围的吸收波段。
10.一种根据权利要求1～9中任何一项的偏振器的制备方法得到的偏振器。
11.一种偏振片，其具有在根据权利要求10的偏振器的至少一面上形成的透明保护层。
12.一种光学薄膜，其具有根据权利要求10的偏振器或根据权利要求11的偏振片中的至少一种。
13.一种图像显示器，其包含根据权利要求10的偏振器、根据权利要求11的偏振片或根据权利要求12的光学薄膜。
全文摘要
一种制备偏振器的方法，所述偏振器包含具有这样结构的薄膜，该结构具有分散在基质中的微域，所述基质由包含碘光吸收材料的半透明水溶性树脂形成，该方法包括以下步骤由包括半透明水溶性树脂、碘和形成微域的材料的溶液形成薄膜；和拉伸所述的薄膜。得到的碘基偏振器具有高偏振度。
文档编号B29K307/00GK1573374SQ200410061630
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年6月24日
发明者上条卓史, 宫武稔 申请人:日东电工株式会社