专利名称：用于生产偏振片的方法
技术领域：
本发明涉及用于生产显示高对比度的碘型偏振片的方法。
背景技术：
如今，已知一种碘在其中/其上吸附和取向的聚乙烯醇基薄膜(PVA薄膜)、一种二向色染料在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜等通常用作偏振片。这种偏振片通常以起偏振片的形式使用，所述起偏振片包括偏振片和在其至少一个表面、优选两个表面粘附的保护膜。
在这些偏振片中，碘型偏振片通常通过将碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜浸渍在含硼酸水溶液中生产，并且因为其具有更高透光率和更高偏光度，也即其对比度比染料型偏振片更好，所以碘型偏振片广泛用作液晶显示器的一部分。
随着近年来液晶显示器应用范围的扩大以及相关技术的发展，对起偏振片光学性能和特性的要求变得越来越高。也就是说，在液晶显示器用于户外或需要低耗电量的情况下，需要偏振片具有高透明度和高偏光度，即高对比度。但是，现有的碘型偏振片必然不能充分满足这些要求。
发明内容
作为广泛研究解决这些传统碘型偏振片问题的结果，现已发现当用含硼酸水溶液处理碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜时，一种具有高对比度的碘型偏振片可以通过将含硼酸水溶液在450纳米波长下的吸收率减少至某一特定值或更小而生产。
因此，本发明提供一种用于生产偏振片的方法，包括将碘在其中/其上吸附和取向的聚乙烯醇薄膜浸渍在含硼酸水溶液中的步骤，其中该水溶液在450纳米波长下具有0.13或更小的吸收率。
用于本发明的PVA薄膜可以通过由聚乙烯醇，或任选包括少量其它共聚单体的皂化乙烯-醋酸乙烯酯共聚物制成的薄膜得到。其它共聚单体的例子包括不饱和羧酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸甲酯等)、烯烃(如乙烯、丙烯、1-丁烯、2-甲基丙烯等)、乙烯基醚(如乙基乙烯基醚、甲基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚等)、不饱和磺酸(如乙烯基磺酸盐、乙烯基磺酸钠等)等。
PVA树脂通常具有大约1,000至10,000，优选大约1,500至5,000的聚合度。
PVA树脂通常具有大约85至100摩尔％，优选大约98至100摩尔％的皂化度。
PVA薄膜可以通过用于生产PVA树脂薄膜的任何常规方法生产，并且生产方式没有限制。
PVA薄膜的厚度没有限制，可以为大约30微米至大约150微米。
用于本发明的碘型偏振片可以通过任何常规方法由PVA薄膜生产。例如，将未拉伸的PVA薄膜在水溶液中单轴拉伸，然后在含碘和碘化钾的溶液中浸渍；将未拉伸的PVA薄膜在含碘和碘化钾的溶液中浸渍，然后单轴拉伸；将未拉伸的PVA薄膜在含碘和碘化钾的溶液中单轴拉伸；将未拉伸的PVA薄膜在多个浸渍步骤中以适当拉伸比拉伸；或者将未拉伸的PVA薄膜在干燥状态单轴拉伸，然后在含碘和碘化钾的溶液中浸渍。
总拉伸比，即最终拉伸的PVA薄膜的长度与初始未拉伸的PVA薄膜长度的比值，通常为3至7倍，优选4至6倍。
在生产偏振片的工艺中，可以使用如拉幅辊(expender roll)或导布装置的适当设备，在垂直于上述单轴拉伸方向的方向上拉伸PVA薄膜。
含碘和碘化钾的溶液组合物，其水∶碘∶碘化钾重量比为100∶(0.005-0.5)∶(0.5-10)。溶液可任选含有如硼酸、碘化锌等的第三组分。根据本发明，当溶液含有硼酸时，并不认为碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜浸渍在含硼酸水溶液中。
含碘和碘化钾的溶液的温度通常为大约20℃至大约50℃。
然后通过将PVA薄膜浸渍在含硼酸水溶液中，用该水溶液处理碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜。
含硼酸和碘化钾的水溶液组合物，其水∶硼酸∶碘化钾重量比通常为100∶(2-15)∶(2-20)，优选100∶(4-12)∶(5-15)，更优选100∶(5-12)∶(6-12)。该水溶液可以任选含有氯化锌、碘化锌等。此外，一种或多种不同于碘化钾的金属碘化物，如碘化锌，可以用于加入或代替碘化钾。
含硼酸水溶液的温度通常为至少50℃，优选55℃至85℃，更优选60℃至80℃。
用含硼酸水溶液处理PVA薄膜的时间没有限制，可以为60至1,200秒，优选120至600秒，更优选150至500秒。
在用含硼酸水溶液处理的过程中，碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜可以任选进一步单轴拉伸。
用含硼酸水溶液的处理过程可以使用多个处理池在多个步骤中进行。在这种情况下，多个处理步骤中的条件，如温度、溶液浓度和/或拉伸比可以相同或不同。
当用含硼酸水溶液连续处理碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜时，由于从碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜上洗提出碘，而将水溶液染色。
根据本发明，含硼酸水溶液优选在450纳米波长下具有更低吸收率。含硼酸水溶液的吸收率通常为0.13或更小，优选0.08或更小，更优选0.05或更小。
含硼酸水溶液的吸收率可以用物理方法、化学方法或电化学方法加以减少。
物理方法的例子包括一种方法，包括使含硼酸水溶液在含有活性炭或吸附树脂(如购自Sumitomo Chemical Co.，Ltd的吸附树脂DUOLITE S-872、S-873、S-876和S-877)的柱中流动，以使碘吸附于活性炭或吸附树脂上；一种方法，包括将如氮气或氩气的不活泼气体吹送过含硼酸水溶液，以使在该不活泼气体中具有相对低蒸发压力的碘升华；及其它方法。
化学方法的例子包括一种方法，包括使含硼酸水溶液在离子交换树脂(如购自Sumitomo Chemical Co.，Ltd的阴离子交换树脂DUOLITE A-116PLUS、A-113PLUS、A-161和A-162)中流动，以除去碘；一种方法，包括添加还原剂以减少和除去含硼酸水溶液中的碘，与碘-碘化物离子的氧化还原电位(E＝+0.54伏vs.标准氢电极NHE)相比，所述还原剂的氧化还原电位更负(如亚硫酸、亚硫酸盐、铜、镍、钴、锌、铁、铬、铅、抗坏血酸或其盐、硫代硫酸盐等)；及其它方法。
电化学方法的例子包括一种方法，包括在含硼酸水溶液中插入电极并将电极电势控制在引发碘还原的充足水平，以在电极上减少和除去含硼酸水溶液中的碘；及其它方法。在这种情况下，优选将离子交换膜与上述方法结合使用。
PH调节如硫酸可以任选加入溶液。
优选用氮气或树脂球阻止溶液与空气之间的接触，以抑制由水溶液中碘化物离子的自动氧化引起的碘析出。
在本发明的方法中，当溶液的吸收率在450纳米波长下维持在0.13或更小时，可以循环利用已经用过的含硼酸水溶液。
当在多个浸渍池中进行含硼酸水溶液处理时，所有浸渍池中的水溶液优选具有0.13或更小的吸收率。
用可商购的紫外线-可见光分光光度计，使用优选用石英制造的具有1平方厘米横截面积的测定池测量含硼酸水溶液的吸收率。当测定池的横截面积不是1平方厘米时，假设吸收率遵循Lambert定律，含硼酸水溶液在450纳米波长下的吸收率被转换成每1厘米的值。
吸收率优选在当450纳米波长下的吸收率不随含硼酸水溶液中的碘的升华或含硼酸水溶液中的碘化物离子的自动氧化而改变时，或当硼酸不随含硼酸水溶液温度的降低而沉淀时进行取样之后快速测量。例如，在至少40℃液体温度下，由溶液样品在两分钟之内进行测定。测量可以间歇地或连续地进行。优选连续测量。
已经用含硼酸水溶液处理的拉伸的PVA薄膜可以用如水洗、干燥等常规方法进行后处理，从而得到偏振片。
然后，将保护膜层压在用上述步骤得到的偏振片的至少一个表面上，提供起偏振片。保护膜的例子包括乙酸纤维素薄膜(如三醋酸纤维素、二醋酸纤维素等)、聚环烯烃薄膜(如聚降冰片烯薄膜等)、丙烯酸树脂薄膜、聚酯树脂薄膜、聚烯烃树脂薄膜、聚碳酸酯树脂薄膜、聚芳酯树脂薄膜、聚醚砜树脂薄膜等。
保护膜可以具有延迟膜的功能、反射偏振片(如购自3M公司的DBEF)的功能等。这种保护膜可以粘附于偏振片的一个或两个表面。
根据本发明，可以很容易地生产出比传统碘型偏振片具有更高对比度的碘型偏振片。此外，本发明的方法可以方便地连续进行并且可以以良好的生产率稳定地生产偏振片。
实施例本发明通过以下实施例得以说明，这些实施例并不以任何方式限制本发明的范围。
通过下列方法评价实施例中得到的偏振片在此定义平行位置透射率Tp，为通过一对各自的两个表面粘附有保护膜的偏振片的透射率，所述偏振片彼此重叠，并将吸收轴校准至同一方向；同时，定义正交位置透射率Tc，为通过一对偏振片的透射率，所述偏振片彼此重叠，并将吸收轴校准至彼此正交。定义单一透射率Ts为通过单个偏振片的透射率。
在此，根据以下公式(1)，在400纳米和700纳米之间，由每10纳米测量的光谱透射率τ(λ)计算透射率TT=∫400700P(λ)y(λ)τ(λ)dλ∫400700P(λ)y(λ)dλ---(1)]]>其中p(λ)为标准光(C光源)的光谱分布，y(λ)为两级光学纵列等色函数(two-degree visual filed isochromatic function)。
用分光光度计(Shimadzu公司制造的紫外线-2200)测量光谱透射率τ(λ)。将光谱透射率赋予Tp、Tc或Ts而分别得到的τ(λ)中的T，分别为Tp、Tc或Ts。
从得到的平行透射率Tp和正交透射率Tc，根据以下公式(2)计算收缩(contract)CrCr＝Tp/Tc用分光光度计(Shimadzu公司制造的紫外线-2200)，通过将含硼酸水溶液倾注在具有1平方厘米(1厘米×1厘米)横截面的测定池中，测量该溶液在450纳米波长下的吸收率。
实施例1将平均聚合度为2,400、皂化度为99.9摩尔％或更多以及厚度为75微米的PVA薄膜在干燥状态下，以5倍拉伸比单轴拉伸，得到拉伸的PVA薄膜。然后，将拉伸的PVA薄膜的连续网膜，所述PVA薄膜保持拉伸状态，连续浸渍在60℃纯水中60秒，在28℃具有0.05∶5∶100的碘∶碘化钾∶水重量比的水溶液中60秒，然后在73℃具有6∶7.5∶100的碘化钾∶硼酸∶水重量比的水溶液中300秒，用15℃纯水洗涤10秒，然后在50℃干燥约4分钟，从而得到碘型偏振片。
在该实施例中，含硼酸水溶液在450纳米波长下的吸收率为0.05。
在以下步骤应用没有裁剪的偏振片的连续网膜在前述步骤中制备的偏振片的两个表面施加PVA基粘合剂，然后将表面皂化的各自具有80微米厚度的三醋酸纤维素保护膜(购自FujiPhoto Film Co.，Ltd的“FUJITACK UV80”)粘附于偏振片的各个表面，然后在50℃干燥5分钟，得到Ts为43.9％和对比度为2,047的起偏振片。
实施例2用和实施例1一样的方法生产起偏振片，除了含硼酸水溶液的吸收率为0.08。起偏振片的Ts为44.0％和对比度为1,773。
实施例3将平均聚合度为2,400、皂化度为99.9摩尔％或更多以及厚度为75微米的PVA薄膜(KURARAY CO.，LTD制造的VF-PS#7500)，以1.56倍拉伸比单轴拉伸，同时将薄膜浸渍在30℃纯水2分钟，然后在23℃空气中以1.49倍拉伸比拉伸。其后，将薄膜以1.72的拉伸比拉伸，同时将薄膜浸渍在30℃具有0.08∶3∶100的碘∶碘化钾∶水重量比的水溶液中60秒，然后进一步以1.44的拉伸比拉伸，同时将薄膜浸渍在61℃具有8.3∶5.1∶100的碘化钾∶硼酸∶水重量比的水溶液中300秒。在该处理步骤中，含硼酸水溶液在450纳米波长下的吸收率为0.04。
其后，用6℃纯水洗涤薄膜10秒，然后在50℃干燥，得到碘型偏振片。
在前述步骤中制备的偏振片的两个表面施加PVA基粘合剂，然后将表面皂化的各自具有80微米厚度的三醋酸纤维素保护膜(购自FujiPhoto Film Co.，Ltd的“FUJITACK UV80”)粘附于偏振片的各个表面，然后在50℃干燥5分钟，得到Ts为43.7％和对比度为3,827的起偏振片。
对比实施例1用和实施例1一样的方法生产起偏振片，除了含硼酸水溶液的吸收率为0.2。起偏振片的Ts为43.7％和对比度为696。
对比实施例2
用和实施例3一样的方法生产起偏振片，除了含硼酸水溶液的吸收率为0.15。起偏振片的Ts为43.8％和对比度为689。
权利要求
1.一种用于生产偏振片的方法，包含将碘在其中/其上吸附和取向的聚乙烯醇薄膜浸渍在含硼酸水溶液中的步骤，其中该水溶液在450纳米波长下具有0.13或更小的吸收率。
2.根据权利要求1的方法，当含硼酸水溶液在450纳米波长下的吸收率保持在0.13或更小时，循环利用该含硼酸水溶液。
3.根据权利要求1的方法，其中通过用活性炭连续地或间歇地处理含硼酸水溶液，使所述含硼酸水溶液在450纳米波长下的吸收率保持在0.13或更小。
4.根据权利要求1的方法，其中在所述含硼酸水溶液中的水∶硼酸∶碘化钾重量比通常为100∶(2-15)∶(2-20)。
5.根据权利要求1的方法，其中所述含硼酸水溶液的温度为55℃到85℃，浸渍时间为90秒到1,200秒。
6.根据权利要求1的方法，其中所述聚乙烯醇具有1,500到5,000的聚合度。
7.根据权利要求1的方法，其中碘在其中/其上吸附和取向的聚乙烯醇薄膜是一种薄膜，其通过在水中单轴拉伸未拉伸的聚乙烯醇薄膜，然后在含碘和碘化钾的溶液中浸渍以生产；是一种薄膜，其通过在含碘和碘化钾的溶液中浸渍未拉伸的聚乙烯醇薄膜，然后对其单轴拉伸生产；是一种薄膜，其通过在含碘和碘化钾的溶液中单轴拉伸未拉伸的聚乙烯醇薄膜来生产；是一种薄膜，其通过在多个浸渍步骤中单轴拉伸未拉伸的聚乙烯醇薄膜生产；或者是一种薄膜，其通过在干燥状态单轴拉伸未拉伸的聚乙烯醇薄膜，然后在含碘和碘化钾的溶液中浸渍生产。
全文摘要
一种用于生产偏振片的方法，包含将碘在其中/其上吸附和取向的聚乙烯薄膜浸渍在含硼酸水溶液中的步骤，其中该水溶液在450纳米波长下具有0.13或更小的吸收率。所生产的偏振片具有高对比度。
文档编号G02B5/30GK1708701SQ0283002
公开日2005年12月14日 申请日期2002年12月12日 优先权日2002年12月12日
发明者松元浩二, 林成年, 藏田信行 申请人:住友化学株式会社