专利名称：制造偏振器的方法、偏振器、偏振板和图像显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造偏振器方法以及通过所述方法获得的偏振器。本发明还涉及使用偏振器和光学薄膜的偏振板以及图像显示器，例如液晶显示器、有机场致发光显示器、等离子体显示器等使用偏振板和光学薄膜显示图像的显示器。此外，本发明还涉及一种湿式拉伸装置，此装置具有处理槽，所述处理槽用于在制造偏振器时进行湿式拉伸操作。
背景技术：
液晶显示器用于个人计算机、电视机、监视器、便携式电话、个人数字助理等等，在此领域，近年来已迅速地实现了彩色、反射式彩色、高清晰度以及高亮度。为了使液晶显示器应用更广泛和提高显示质量，例如高清晰度、高亮度，要求提高用于液晶显示器的偏振板的光学性能(传输因数或偏光度的提高)。
因为其有高的传输因数和高偏光度，经过染色处理的聚乙烯醇基膜通常用于液晶显示设备中的偏振器上。此外，偏振器还用作其一边或两边粘附有保护膜的偏振板。近年来，液晶显示器需要具备更好的性能，偏振器也需提高其传输因数和偏光度，因此，为满足这种需要，随之出现了许多制造偏振器的方法。
作为一种提高偏振器性能等级的方法，需要首先介绍一种制造偏振器时对聚乙烯醇基薄膜进行高比例拉伸的方法。然而，对基于薄膜的聚乙烯醇进行高比例拉伸就会提高所谓的“拉伸时破损”(即在拉伸下薄膜的断裂)产生的可能性，此种情况从制造率角度是不希望发生的。此外，一种对聚乙烯醇分两步或多步进行拉伸的方法可能被提及。然而，第二步以后进行较高比例拉伸很容易产生“拉伸时破损”，这样就不能稳定地得到具有高偏光度的偏振器。
本发明旨在提供一种稳定制造偏振器的方法，所述偏振器具有进行高比率拉伸的聚乙烯醇基薄膜。本发明也提供用此种方法制造的偏振器以及使用偏振器的光学膜和偏振板。此外，本发明还提供具有此偏振板和光学膜的图像显示器。发明还涉及一种湿式拉伸装置，所述装置有一个在制造偏振器时进行湿式拉伸的处理槽。
发明内容
为解决以上题目，本发明进行了大量全面的实验，结果表明，可以通过如下的方法制造偏振器来达到目的，从而导致本发明的完成。
本发明涉及一种偏振器的制造方法，所述方法包括对聚乙烯醇膜进行的拉伸处理过程、染色处理过程和硼化处理的过程。
其中，拉伸处理至少进行两次，以使整体拉伸比率达到5.5倍甚至更高，第二次拉伸处理或以后的处理中，进行湿式拉伸处理，其拉伸比率为1.2倍或更高，所述湿式拉伸处理施加第一夹送辊与第二夹送辊的外围速度差，并且在湿式拉伸过程中，从第一夹送辊出来的膜经过第一导向辊以使在膜首先接触的导向辊处形成120°至175°的固定角(A)。
本发明中，具有总拉伸比率5.5倍或更高的拉伸过程至少由两步实现。上述方法确保高拉伸率并使光学性能得到进一步改进。上述总拉伸率优选地为5.7倍或更高，更优选地为6.1倍或更高。由于过高的拉伸率可能导致拉伸破损，总拉伸率优选地设定为7倍或以下。此外，在第二次或以后的拉伸中，进行拉伸率为1.2倍或更高的拉伸过程，以保证总拉伸率在湿式条件下达到5.5倍或更高。第二次拉伸或以后的拉伸中湿式拉伸优选地为1.5倍或更高，更优选地为2.1倍或更高。因为第二次拉伸或以后的拉伸中湿式拉伸率过高可能导致拉伸破损，所以第二次拉伸或以后的拉伸中湿式拉伸率优选地设为3.5倍或以下。此外，第一次拉伸处理的拉伸率是1.2至4.5倍，优选地为1.7至3.5倍。
此外，在本发明中，在湿式处理中从第一夹送辊出来的薄膜经过第一导向辊，从而在薄膜首先接触的导向辊处形成120°至175°固定角(A)。当传递膜以使固定角在上述范围(A)内时，膜拉伸不要太快，进而防止拉伸破损的发生。上述固定角(A)优选地为150°至170°。
在上述制造偏振器的方法中，从第一夹送辊出来的膜优选地经过第一导向辊下侧。另外，在上述制造偏振器的方法中，当第一夹送辊出来的膜经过第一导向辊的上侧时，膜优选地再经过导向辊的下侧，以在膜首先经过的第一导向辊上形成120°至175°的固定角(B)。
为控制膜的快速拉伸和防止拉伸时破损的发生，优选地，从第一夹送辊输送出的膜在导向辊下侧的膜首先经过的导向辊上形成120°至175°范围内的固定角。因此，当从第一夹送辊输送出的膜经过第一导向辊的上侧时，优选地，导向辊下侧的薄膜首先经过的导向辊上的固定角(B)可以在120°至175°的范围内，上述固定角(B)优选地为150°至170°之间。
此外，在上述制造偏振器的过程中，优选地，第一夹送辊和与其相对的导向辊的接触点(x)与位于第一夹送辊侧的导向辊的中心点(y)之间的辊距(C)是1米或更远，所述导向辊位于第一夹送辊侧，更接近用于湿式拉伸处理的处理槽底部，同时更接近处理槽内第一夹送辊处。
因为上述辊距(C)设为1米或更大，膜拉伸不会太快，从而防止拉伸破损的发生。上述辊距(C)通常优选地为1.5米或更大。上述辊距(C)通常优选地设定为1至5米的范围内。此外，直到上述传送的膜进入处理槽，此距离被设置得较短，从而使从第一夹送辊出来的膜立即被引入湿式处理槽的液体中，所以在处理槽内液体中进行拉伸以产生较大防止拉伸时造成破损。
在上述制造偏振器的方法中，湿式拉伸处理优选地在硼化室中进行。硼化处理与湿式拉伸过程同时进行以产生较大防止拉伸时产生破损。
此外，为了防止薄膜拉伸过程中产生拉伸时破损，拉伸在交联处理槽(硼化处理槽)的降低的浓度下、温度处于50℃或更高和拉伸率设置较低下进行能够显示出更好的效果。如上述本发明，在湿式拉伸处理槽中导向辊的上述布置能够显示更大的防止拉伸时破损的效果。
本发明涉及一种用上述方法得到的偏振器。
本发明涉及一种偏振板，所述偏振板至少在一侧制有透明保护层。
本发明涉及一种光学膜，所述膜上层压有至少一个上述的偏振器或一个上述的偏振板。
此外，本发明涉及一种图像显示器，所述图像显示器至少应用一种上述偏振板或光学膜。
本发明涉及一种湿式拉伸装置，所述装置包括用于制造偏振器时进行湿式拉伸的处理槽，所述处理槽两边有第一夹送辊和第二夹送辊，所述第一夹送辊和第二夹送辊分别有与之相对的导向辊，其中第一导向辊被排列成使从第一夹送辊出来的膜在膜首先接触的第一导向辊上形成120°至175°的固定角(A)。
上述湿式拉伸装置优选地安装成使从第一夹送辊出来的膜传送至第一导向辊下部。
在上述湿式拉伸装置中，当从第一夹送辊出来的膜被传送到第一导向辊的上部时，优选地安装导向辊，以使被传送到第一导向辊下部的膜进一步在膜首先经过的导向辊上形成120°至175°的固定角(B)。
在上述湿式拉伸装置中，优选地，第一夹送辊和与其相对的导向辊的接触点(x)和导向辊的中心点(y)之间的辊距(C)是1米或更远，所述导向辊位于第一夹送辊侧、最接近湿式拉伸处理槽底、同时最接近第一夹送辊。
这些湿式拉伸装置是在本发明的偏振器制造方法中用来进行湿式拉伸处理用。
图1说明在本发明偏振器制造中进行第二次或以后的湿式拉伸处理的处理槽中的导向辊布局图。
图2说明在本发明偏振器制造中进行第二次或以后的湿式拉伸处理的处理槽中的导向辊另一个布局图。
图3说明在本发明偏振器制造中进行第二次或以后的湿式拉伸处理的处理槽中导向辊的又一个布局图。
具体实施例方式
聚乙烯醇及其衍生物是用于本发明偏振器的制造过程中非拉伸膜的一种材料。聚乙烯醇的衍生物，除了聚乙烯醇缩甲醛(polyvinyl formals)、聚乙烯醇缩醛(polyvinyl acetals)等需提到外，烯烃衍生物(derivativesmodified with olefins)，如乙烯、丙烯；不饱和羧基酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸和丁烯酸；上述不饱和羧基酸烷基酯和丙烯酰胺等都应该提到。通常，应用具有大约1000到10000聚合度和80到100摩尔百分比的皂化度的聚乙烯醇。
此外，在上述的聚乙烯醇膜中也可能含有添加剂，如可塑剂。作为可塑剂，多元醇和冷凝物等如甘油、双甘油、三甘油、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇等可能涉及到。虽然可塑剂的用量没有特别限制，但在非拉伸膜中优选地设定为不超过20％的重量百分比。一般，使用厚度为30至150μm的膜。
对上述聚乙烯醇基膜，进行拉伸处理、染色处理和硼化处理过程。
对于拉伸处理，同轴向拉伸处理至少两次，第二次或以后的拉伸处理按下面的湿式拉伸法进行。采用干式拉伸法实现的同轴向拉伸处理方法是没有特别限制的，任何下述的方法都可以采纳，例如日本专利No.1524033、日本专利No.2731813等所述方法；当使用安装于干燥炉内外的轧辊间的张力进行拉伸的方法；用加热辊的方式进行拉伸法；和用拉幅机拉伸机器实现的拉伸法等。在上述提到的干式拉伸法中，非拉伸膜通常处于70至150摄氏度的加热状态下。
在染色处理过程中，碘或二色性染料被吸进入非拉伸膜或上述拉伸膜，并进行定向。染色处理也可在拉伸过程中进行。染色处理前先进行膨胀处理。本发明中，优选地，进行染色处理的拉伸膜是已经过第一拉伸处理的。通常，将上述膜浸入到染色溶液里进行染色过程。作为染色溶液，一般使用碘溶液。在被用做碘溶液的碘的水溶液中，所述碘溶液包括碘和助溶剂，例如，碘酸钾等作为碘离子使用。碘的重量百分比浓度大约为0.01％至0.5％，优选地是0.02％至0.4％之间。碘酸钾重量百分比浓度大约为0.01％至10％，优选地是0.02％至8％之间。在通过碘的染色处理中，碘水溶液的温度大约为20至50℃，优选地是25至40℃之间。浸泡时间通常大约为10至300秒，优选地是20至240秒。
硼化处理过程在硼化合物中进行。硼化处理过程中处理顺序没有特别限制。硼化处理可以和拉伸处理同时进行。硼化处理过程可以进行两次或更多次，本发明中，硼化处理优选地在第一次拉伸处理和染色处理之后，而在第二次湿式拉伸处理前进行。此外，硼化处理过程优选地和第二次湿式拉伸处理过程同时进行。作为硼化合物，硼酸、硼砂等都应提到。硼化合物以水溶液或水-有机溶剂混合溶液的方式使用。硼酸水溶液中硼酸的浓度重量百分比约为2％至20％，优选地是3％至15％之间。硼酸水溶液等中可能含有碘酸钾。通常，在硼酸水溶液等中浸泡上述拉伸膜进行硼化处理过程。除了上面提到的处理过程，硼化处理也可以用其它方法来实现，如涂层的方法，喷雾的方法等。硼化处理温度一般是30℃或更高，优选地是50至80℃之间。处理时间通常为10至800秒，优选地是30至500秒。
参照
关于本发明的第二次湿式拉伸处理或以后的处理过程。优选地，染色处理过程和硼化处理过程在湿式拉伸处理之前进行。如图1至图3所示，上述处理过程进行完后，对膜(a)进行湿式拉伸，所述膜靠第一夹送辊21和第二夹送辊22的外围速度差进行传输。分别地，导向辊10设置成与第一夹送辊21相对，导向辊30设置成与第二夹送辊相对的。导向辊31设在导向辊30前面。此外，处理槽(b)包括硼化合物，在所述处理槽(b)中进行湿式拉伸处理，并且在这里优选地同时进行硼化处理过程。
从第一夹送辊21出来的膜(a)被传递以使在第一导向辊11的表面上具有120至175℃的固定角，此膜首先与所述第一导向辊11接触。此外，此固定角(A)代表被第一导向辊11所输送的膜(a)经过第一导向辊11之前和之后通过第一导向辊11所形成的角，如图所示。
在图1和图3中，膜(a)经过第一导向辊11的下部。如图3所示，第一导向辊11之后可以设置导向辊41、42、和43。在图2中，膜(a)经过第一导向辊11的上部。当膜(a)经过第一导向辊11的上部的时候，膜(a)经过导向辊12的下部，此膜首先经过导向辊12。导向辊12是从第一夹送辊21出来的膜首次从下部经过的导向辊。优选地这样设置此辊以形成120°至175°的固定角。
此外，如图1至图3所示，优选地，辊被排列成第一夹送辊21和导向辊10的接触点(x)到导向辊的中心点(y)的辊间距离(C)是1米或更远。作为中心点(y)的基点的导向辊位于处理槽中第一夹送辊21的一侧。也就是说，当处理槽(b)分为左右两侧时，导向辊位于左侧。此外，设有中心点(y)基点的导向辊是距处理槽(b)底部和距第一夹送辊21最近的一个导向辊。也就是说，当多个导向辊设在在处理槽底部时，距第一夹送辊21最近的那个导向辊是设有中心点(y)的基点的导向辊。因此，图1中设有中心点(y)的基点的导向辊是第一导向辊11。图2中设有中心点(y)的基点的导向辊是导向辊12，图3中设有中心点(y)的基点的导向辊是导向辊43。
经过分别处理的聚乙烯醇膜(拉伸膜)按照通常方式再经过水洗和干式处理，进而产生偏振器。此外，在制造本发明的偏振器的方法中，可以任意进行用碘酸钾溶液的碘离子的渗透处理的过程。
上述的偏振器被用来作为一种偏振板，此偏振板至少一边带有用通常方法制备的透明保护层。透明保护层可以预制造为一种聚合物的涂敷层或一种膜的叠片层。只有合适的材料才能作为用于制造透明保护层的透明聚合物或膜的材料，优选地使用具有优良的透明度、机械强度、热稳定性和优良的防水性能等的材料。作为一种用于制造保护层的材料，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脂；纤维素型聚合物，如联乙醯纤维素和三乙酰纤维素；丙烯酸树脂型聚合物，如聚乙烯甲基萘；苯乙烯型聚合物，如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯树脂(AS树脂)；聚苯乙烯型聚合物都应提到。此外，作为形成保护膜的聚合物的一个范例，聚烯烃型聚合物，如聚乙烯，聚丙烯，具有环型或降冰片烯结构的聚烯烃和乙烯-丙烯共聚物；氯乙烯型聚合物；氨基型聚合物，如尼龙和芬芳聚酰胺；酰亚胺型聚合物；砜型聚合物聚醚砜型聚合物；聚醚-酮醚型聚合物；聚乙烯亚苯基硫化物型聚合物；乙烯醇型聚合物；亚乙烯基氯化物型聚合物；乙烯基丁缩醛型聚合物；烯丙基化型聚合物；聚甲醛型聚合物；环氧树脂型聚合物；或以上所说的混合型聚合物都应涉及。热养护型或紫外线养护型树脂，如基于丙烯，基于氨基甲酸乙酯，基于丙烯催化氨基甲酸酯树脂，基于环氧树脂，基于硅树脂等都应涉及。
总的说来，透明保护膜的厚度为500μm或更薄，优选地为1到300μm，特别优选地为5到200μm。
作为透明保护膜，如果考虑到极化性和耐久性，优选地为纤维素基聚合物如三乙酰纤维素，特别是三乙酰纤维素膜是最合适的。此外，当偏振器两边都设有透明保护膜时，在前侧和后侧都可以使用包括同一种聚合物材料的透明保护膜，也可以使用包括不同聚合物材料的透明保护膜。
此外，如日本专利公开出版物No.2001-343529(WO01/37007)中所述，提到了聚合物膜，例如树脂合成物，树脂合成物包括(A)具有在支链的取代和/或非取代亚氨基的热塑树脂和(B)具有在支链的取代和/或非取代苯基和腈基的热塑树脂。作为一个具有说明性的例子，可以使用由树脂合成物制造的膜，树脂合成物包括具有异丁烯与N-甲基顺丁烯二酰亚胺(N-methyl maleimide)的交替共聚物，以及丙烯腈-苯己烯共聚物(acrylonitrile-styrene copolymer)。可以使用包括树脂合成物等的混合物挤叠层品的膜。
此外，优选地，透明保护膜的色彩应尽可能淡。因此，可优选地使用一种保护膜，所述保护膜具有在膜厚度方向上的相差值，所述膜厚度方向上-90nm至+75nm的相差值由式Rth＝[(nx+ny)/2-nz]xd表示，(其中，nx和ny表示在膜平面中主折射率(principal indices of refraction)，nz表示膜厚度方向的折射率，d表示膜厚度方向)。因此，由保护膜所致的偏振器的色彩(光学色彩)可以通过用这种保护膜而大部分被消除，这种保护膜在厚度方向上有-90nm到+75nm的相差值。在厚度方向上的相差值优选地为-80nm到+60nm，特别优选地为-70nm到+45nm。
在还未粘有上述透明保护膜的偏振膜表面(该表面上没有上述的涂布层)制备一硬的外涂层，或进行防反射处理、防附着处理、扩散或防闪光处理。
硬涂层的处理是为了防止偏振板的表面受损，硬涂层膜的形成方法可如，用丙烯酸类树脂或硅酮类树脂等合适的紫外线可固化类树脂，制成硬度高、有滑动(slide)性能等特性的可固化涂层膜，加到保护膜的表面。防反射处理的目的是防止户外的日光在偏振板表面的反射，可根据常规的方法等制备防反射膜。此外，防附着处理是为了防止相邻的层粘着。
另外，防闪光处理是为了防止户外日光在偏振板表面反射，影响穿过偏振板透射光的视觉识别，该处理可使用适当的方法在保护膜的表面形成细微的凹凸结构，该适当的方法例如可使用喷砂处理的或凹凸印的粗糙表面处理方法，还可使用配合透明微粒的方法。作为在上述表面形成细微凹凸结构的微粒，该透明微粒的平均微粒大小为0.5至50μm，可为有传导性的无机类微粒，包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、溴氧化镉、氧化锑等；还可为有机类微粒，有机类微粒包括交联或无交联的聚合物。在表面形成细微凹凸结构时，所使用微粒的总量，相对于在表面形成细微凹凸结构的透明树脂的100重量份，通常约为2至50重量份，最好为5至25重量份。反闪光层作为扩散层(有视角扩大等功能)，用于扩散穿过偏振板的透射光，并扩大视角等。
另外，上述的防反射层、防附着层、扩散层和防闪光层等可为保护膜本身，也可为与保护层不同的光学层。
在上述偏振膜和透明保护膜的粘合处理中使用了粘合剂。该粘合剂可为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类、水溶聚酯衍生的粘合剂等。上述粘合剂通常都为水溶液的粘合剂，通常包含的固体物质为重量比的0.5至60％。
本发明的偏振板是用上述粘合剂，将上述透明保护膜和偏振膜粘合而成的。粘合剂可在任一透明保护膜或偏振膜上使用，也可在两者上都使用。粘合之后进行干燥处理，可得到包含有干燥层的粘合层。可用轧辊层合机(roll laminator)等对偏振膜和透明保护膜进行粘合处理。粘合层的厚度没有特殊的限制，通常约为0.1至5μm。
本发明的偏振板可有特殊的用途，如作为光学膜层叠在其他光学层上。对该光学层没有特殊的限制，可为一层、两层或多层光学层，用于构成液晶显示器等，如可用反射板、透反射(transflective)板、延时板(包括半波长板和四分之一波长板)和视角补偿膜。特别优选的偏振板包括反射型偏振板或透反射型偏振板，在本发明的偏振板上进一步层叠了反射板或透反射反射板；椭圆偏振板或圆形偏振板，在偏振板上进一步层叠了延时板；宽视角偏振板，在偏振板上进一步层叠了视角补偿膜；还有在偏振板上进一步层叠了亮度增强膜的偏振板。
在偏振板上制备反射层得到反射型偏振板，这类板用于液晶显示器，它反射从观看方(显示方)而来的入射光进行显示。这类板无需内置如背光之类的光源，因此将液晶显示器做得更薄是很容易的。可用合适的方法制作反射型偏振板，如，需要时可将金属等反射层通过透明保护层等贴附到偏振板的一边。
作为反射型偏振板的一个实例，需要时该板上有反射层，该反射层是通过将铝等反射金属的箔或蒸汽沉积膜贴附到处理后表面粗糙(matte)的保护膜一边形成的。此外，表面有细微凹凸结构的不同类型的板是将微粒混合入上述保护膜，并在其上制备凹凸结构的反射层得到的。上述细微凹凸结构的反射层通过随意反射来扩散入射光，防止方向性和闪光出现，并可控制光的不匀度和暗度等。而且，对于含有微粒的保护膜，可更有效地控制光的不匀度和暗度，因此可扩散入射光和经膜传播的反射光。由保护膜表面细微凹凸结构引起的表面有细微凹凸结构的反射层，可用真空沉积法、离子喷镀法、溅射法和喷镀法等适当的真空蒸发的方法，将金属直接贴附到透明保护层的表面得到。
除了将反射板直接贴附到上述偏振板的保护膜上的方法外，反射板还可为反射片，是在适当的膜上制备反射层形成透明膜而得到的。此外，由于反射层通常是由金属制成的，从防止因氧化引起的反射比降低、将最初的反射比维持一段较长的时间以及避免单独制备保护层的观点出发，能够想到使用时用保护膜或偏振板等将反射侧覆盖。
此外，可通过将上述反射层制备成透反射型的反射层，如透射和反射光线的半反射镜等，得到透反射型偏振板。透反射型偏振板通常制备在液晶盒的后方，可形成液晶显示单元，当在光线较好的环境中使用时，通过从图像侧(显示侧)反射入射光显示图像。在较暗的环境中，该单元用内置型的光源，如置入透反射型偏振板后方的背光，来显示图像。也就是说，透反射型偏振板有助于获得这样一种液晶显示器，它在光线较好的环境中节约如背光等光源的能量，并且在较暗等环境中应需要使用内置的光源。
上述偏振板可为椭圆偏振板或圆偏振板，其上层叠延时板。下面对上述椭圆偏振板或圆偏振板进行说明。这些偏振板通过延时板的作用将线偏振光变为椭圆偏振光或圆偏振光，将椭圆偏振光或圆偏振光变为线偏振光，或改变线偏振的偏振方向。将圆偏振光变为线偏振光或将线偏振光变为圆形偏振光的延时板，使用的是四分之一波长板(也叫λ/4板)。当改变线偏振光的偏振方向时，通常使用半波板(也叫λ/2板)。
椭圆偏振板有效用于没有经过超扭曲向列型液晶显示器的液晶层中双折射产生的补偿(防止)色彩(蓝或黄色)得到上述色彩的单色显示器。而且，控制三维折射率的偏振板也可较好的补偿(防止)由斜向看液晶显示器屏幕产生的色彩。当调整彩色图像的反射型液晶显示器图像的色调时，采用圆偏振板，它还有防反射的功能。作为例子，延时板用于补偿各种波长板或液晶层等双折射产生的色彩或视角等。此外，可根据各自的目的使用适当延时值的两种或多种延时板层叠，来控制延时等光学特性。作为延时板，由拉伸膜形成的双折射膜包括合适的聚合物，如聚碳酸酯、降冰片烯类树脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯；聚烯丙基酯(polyallylates)和聚酰胺；取向膜包含有液晶材料，如液晶聚合物；以及含有液晶材料取向层的膜。延时板根据使用目的可有适当的相位差异，如各种波长板和用于补偿液晶层双折射产生的色彩和视角等的板，还可以叠有两种或多种延时板，用于控制延时等光学性能。
上述椭圆偏振板和上述反射型椭圆偏振板是叠层的板，是将合适的偏振板或反射型偏振板组合延时板得到的。可将偏振板(反射型)结合延时板生产出这类椭圆偏振板，并在生产液晶显示的过程中将它们一个接一个地分别层叠在一起。另一方面，预先制好了叠层并用作光学膜的偏振板，如椭圆偏振板，在稳定性、薄层的使用性方面都很不错，并且还能够提高液晶显示器的生产效率。
视角补偿膜是用于扩大视角的膜，从而即使不从垂直于屏幕的方向，而从斜的方向看，也能够比较清晰地看见图像。此外，作为这种视角补偿延时板，使用了经同轴向拉伸或正交双向拉伸处理、有双折射特性的膜和用作斜向取向膜的双向拉伸膜等。作为斜向取向膜，可由热缩膜贴附于聚合膜的方法得到，然后在收缩力的影响下加热、拉伸或收缩组合膜，或者该膜为在斜方向取向的膜。适当地组合视觉补偿膜的目的是为了防止着色和扩大视角，得到较好的可见度，该着色是由液晶单元等的延时使视角改变而引起的。
除此之外，从获得宽视角、高可见度的观点出发，最好使用补偿板，在该补偿板中，由液晶聚合物对准层组成的光学各向异性层，特别是盘状(discotic)液晶聚合物的斜向对准层组成的光学各向异性层，是由三酰胺纤维素膜支撑的。
通常使用偏振板和亮度增强膜贴附到一起形成的偏振板，制备在液晶盒背部。亮度增强膜的特性是，当液晶显示器的背光或从背部反射等的自然光进入时，反射预定偏振轴的线偏振光，或反射预定方向的圆偏振光，并且透射其他的光。将亮度增强膜叠层到偏振板上得到偏振板，在通过从光源，如背光，接收光得到有预定的偏振状态的透射光时，不透射没有预定的偏振状态的光只反射光。该偏振板使亮度增强膜反射的光进一步通过制备在背部的反射层反向，并使光线再次进入亮度增强膜，通过透射部分或全部的光作为有预定偏振状态的光线，从而增强穿过亮度增强膜的透射光的数量。偏振板同时可提供偏振器难于吸收的偏振光，增强用于液晶图像显示等光线的数量，提高发光度。也就是说，当光线由背光等从液晶盒的背部穿过偏振器进入的情况下，如果不使用亮度增强膜，偏振器会吸收偏振方向不同于偏振器偏振轴的大多数光线，这些光线不能透过偏振器。这就意味着，受所用的偏振器特性受影响，偏振器吸收了约百分之五十的光线，用于液晶图像显示等的光线数量减少了很多，显示的图像就会变暗。亮度增强膜不会使偏振器吸收的偏振方向的光线进入偏振器，而是由亮度增强膜将光线反射一次，再进一步使光线通过制备于后方的反射层等反向，再次进入亮度增强膜。通过上述反复的操作，只有当在两者间反射和反向的光线的偏振方向变为可通过偏振器的偏振方向时，亮度增强膜才将透射光提供给偏振器。结果，可将从背光来的光线有效地用于液晶显示器图像的显示，获得明亮的屏幕。
还可在亮度增强膜和上述反射层等之间设置漫射板。由亮度增强膜反射的偏振光到达上述反射层等，所安置的漫射板均匀地扩散通过的光线，同时将光线状态变为非偏振状态。也就是说，漫射板将偏振光返回到了自然光的状态。重复步骤，非偏振状态即自然光状态的光从反射层等处反射，通过漫射板朝着反射层等的方向再次进入亮度增强膜。将偏振光返回为自然光状态的漫射板设置于亮度增强膜和上述反射层等之间，通过这种方法，维持显示屏幕的亮度，并控制显示屏幕亮度的不均匀性，得到均匀和明亮的屏幕。制备这样的漫射板，可认为第一入射光反射的重复次数增加到足够的程度，就可通过漫射板的扩散功能得到均匀和明亮的显示屏幕。
选用合适的膜作为上述亮度增强膜。如，电介质多层薄膜；有在预定偏振轴方向传播线偏振光并反射其他光特性的叠层膜，如有不同折射率各向异性的薄膜的多层叠层膜(3M有限公司制造的D-BEF和其他产品)；胆甾醇型液晶聚合物的对准膜；有反射左旋或右旋圆偏振光并透射其他光特性的膜，如其上支撑有对准的胆甾醇型液晶层的膜(NITTODENKO CORPORATION制造的PCF350，Merck Co.，Ltd.制造的Transmax，等)；等等。
因此，在传播有上述预定偏振轴的线偏振光类的亮度增强膜中，通过设置透射光的偏振轴，使光线进入偏振板，可控制偏振板的吸收损失并有效传播偏振光。另一方面，在作为胆甾醇液晶层传播圆偏振光类的亮度增强膜中，光线进入到偏振器，考虑到控制吸收损失，最好通过延时板将圆偏振光变为线偏振光之后，光线再进入偏振器。此外，用四分之一波长板作延时板可使圆偏振光转换为线偏振光。
可通过这样一种方法得到在宽波长范围内，如可见光范围内，作为四分之一波长板的延时板。在该方法中，对于波长为550nm的淡色光，用作四分之一波长板的延时层层叠在有例如用作半波长板之类的其他延时特性的延时层上。因此，位于偏振板和亮度增强膜之间的延时板可由一个或多个延时层构成。
此外，在胆甾醇液晶层中，也可采用不同反射波长的两层或多层叠制在一起的配置结构，得到在宽波长范围内，如可见光范围内，反射圆偏振光的层。这样，用这种类型的胆甾醇液晶层可得到在宽波长范围内透射的圆偏振光。
另外，作为上述分离类型的偏振板，可由偏振板和两个或多个光学层叠层的多层膜构成。因此，偏振板可以是反射型椭圆偏振板或半透射型椭圆偏振板等，其中上述反射型偏振板或透反射型偏振板分别与上述延时板相组合。
虽然，一种附有与偏振板叠层在一起的上述光学涂层的光学膜可以这样形成在液晶显示器的制造过程中有顺序的分别进行叠层，被预先叠层的光学膜有突出的优点，质量和装配工作稳定性好，等，因此在制造过程中，液晶显示器的性能可能被提高。叠层时可使用适当的粘合手段，如粘合剂层。在上述偏振板和其他光学膜粘合的时候，可根据目标延时特性等对光轴设置适当的配置角。
在上述偏振板和至少叠有一层偏振板的光学膜中，粘合剂层还可粘合其他元件，如液晶显示盒等。形成粘合剂层的压敏粘合剂没有特殊的限制，如，丙烯酸类聚合物；硅酮类聚合物；聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚；氟类和橡胶类聚合物都可用作原料聚合物。最好使用丙烯酸树脂类压敏粘合剂做压敏粘合剂，它有很好的光学透明度，显示出适度的可湿性、粘结性和粘合性能等的粘合特性，并且抗天气、抗热等特性也很突出。
另外，粘合剂层还应有低的吸湿性和高的抗热性。因为需要这些特性来防止吸潮引起的起沫和剥离现象，防止热膨胀不同等引起的液晶显示盒的光学特性和曲率下降，以及制造高质量、耐久性的液晶显示器。
粘合剂层还可包含添加物，如，自然树脂或合成树脂、粘合剂树脂、玻璃纤维、玻璃微珠、金属粉末、由其他无机粉末等组成的填料、颜料、着色剂或抗氧化剂。另外，粘合剂层可含有细粉颗粒，显示出光学漫散性能。
使用适当的方法在光学膜的一边或两边贴附粘合剂层。如，制备重量比为约10至40％的压敏粘合剂溶液，其中溶解或分散了原料聚合物或其成分，如甲苯、乙酸乙酯或这两种溶剂的混合溶剂。一种方法中，使用适当的显影方法，如延续流动法或涂覆法，将溶液直接用于偏振板或光学膜的顶部；另一种方法中，如上所述，粘合剂层在分离器中一次成形，然后转移至偏振板或光学膜上。
粘合剂层也可制备于偏振板或光学膜的一侧或两侧，其中有不同成分或不同种类等的压敏粘合剂层叠在一起。另外，当粘合剂层制备于两侧时，也可在偏振板或光学膜的前侧或背部使用不同成分、不同种类或厚度等的粘合剂层。粘合剂层的厚度取决于使用的目的或粘合强度等，通常为1至500μm，最好为5至200μm，更好为10至100μm。
临时的分离器附着于粘合剂层暴露的一侧，防止污染等，直到使用的时候为止。因此，可防止在通常操作中外物接触到粘合剂层。分离器不用考虑上述厚度的情况，需要时可使用常规的薄片材料，涂敷有脱模剂，如硅树脂类、长链烷基类、或氟类脱模剂，和硫化钼。合适的薄片材料可用塑料膜、橡胶薄片、纸、布、无纺布、网、泡沫薄片、金属箔或叠层薄片。
此外，在本发明中，上述各层中都可具有吸收紫外线的性能，如偏振板中的偏振器、透明保护膜和光学膜等，粘合剂层可在其中添加UV吸收剂，如水杨酸酯类化合物、苯酚(benzophenol)类化合物、苯并三唑类化合物、氰基丙烯酸酯类化合物或镍配盐(nickel complex salt)类化合物。
本发明的光学膜可很好地用于制造各种设备，如液晶显示器等。可根据常规方法装配液晶显示器。也就是说，通常由适当地装配液晶盒、光学膜，需要时还有照明系统等几部分，以及引入驱动励电路，来制造液晶显示器。在本发明中，除了使用本发明中的光学膜之外，没有限制使用任何其他常规的方法。也可使用任意类型的液晶盒，如TN类、STN类或π类。
可制造适当的液晶显示器，如在液晶盒一侧或两侧有上述光学膜的液晶显示器，或者背光或反射板用作照明系统的液晶显示器。此时，本发明的光学膜置于液晶盒的一侧或两侧。当在两侧安置光学膜时，它们可以是同类型的，也可以是不同类型的。此外，在装配液晶显示器时，可在一层、两层或多层中的适当位置安置适当的部分，如漫散板、防闪光层、防反射膜、保护板、棱镜阵列、透镜阵列薄片、光学漫散板或背光。
接下来介绍有机电致发光设备(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层叠在透明基底上，形成光源(有机电致发光光源)。在此，有机发光层是各种有机薄膜材料的叠层，各种组合的许多成分都是已知的，如包括三苯胺衍生物等的空穴注入层的叠层材料，包括例如蒽之类的荧光有机固体的发光层；由这样的发光层和二萘嵌苯衍生物等组成的电子注入层的叠层材料；这些空穴注入层、发光层、电子注入层等的叠层材料。
有机EL显示器的发光原理是，在透明电极和金属电极之间外施电压，将正的空穴和电子注入到有机发光层中，这些正空穴和电子的复合产生的能量激励荧光物质，随后被激励的荧光物质返回到基态时发射光线。中间过程中产生的复合的机理与普通二极管的机理一样，我们希望，电流与施加电压整流特性产生的发光强度间是很强的非线性关系。
在有机EL显示器中，为了在有机发光层中得到发光效果，至少一个电极必须是透明的。透明电极通常由透明电导体形成，如将氧化铟锡(ITO)用作阳极。另一方面，为了使电子注入更容易并增加发光效率，应当选用功函数小的物质作阴极，用Mg-Ag、或Al-Li作金属电极。
在这种结构的有机EL显示器中，有机发光层由厚度约10nm的薄膜形成。因此，象透过透明电极一样，光几乎全部透过了有机发光层。所以，当光没有发射时，光线从透明物质的表面作为入射光进入，透过了透明电极和有机发光层，然后由金属电极反射，又来到了透明物质的前表面，如果从外部来看，有机EL显示器的显示侧看起来象镜子一样。
在含有有机电致发光光源的有机EL显示器中，在有机发光层的表面装备透明电极，通过施加电压发光，同时在有机发光层的背面装备金属电极，在透明电极的表面制备偏振板时，将延时板安装在透明电极和偏振板之间。
延时板和偏振板能够使从外部作为入射光进入并由金属电极反射的光线偏振，结果由于偏振作用，使金属电极的镜面从外部不可见。如果延时板用四分之一波长板构成，并且偏振板的两个偏振方向与延时板间的角度调为π/4，就可完全覆盖金属电极的镜面。
这就意味着，由于偏振板的作用，作为入射光进入到有机EL显示器的外部光线中只有线偏振光的成分可透过。延时板通常将该线偏振光变为椭圆偏振光，特别是延时板为四分之一波长板时，此外，当偏振板的两个偏振方向与延时板之间的角度为π/4时，得到圆偏振光。
该圆偏振光通过透明物质、透明电极和有机薄膜传输，由金属电极反射，然后再次穿过有机薄膜、透明电极和透明物质，经延时板再变为线偏振光。由于该线偏振光与偏振板的偏振方向成直角，所以不能通过偏振板。结果就完全覆盖了金属电极的镜面。
实例本发明通过实例和对比实例的方法进行详细说明。在这些实例中，“％”代表重量百分比。
实例1厚度为75μm的聚乙烯醇膜(由KURARAY有限公司制造的维尼纶平均聚合度2400，99.9％的皂化度)在35℃的水池中进行水洗和膨胀处理。将此膜在含0.3％碘化钾和0.05％的碘且温度为30℃左右的水溶液中浸泡60秒，染色时进行3.7倍单轴向拉伸。此外，对膜的交联处理(没有拉伸)是在含8％硼酸的且温度为34℃的硼酸水溶液中进行的。
随后，上述拉伸膜(图1中的膜(a))被传送到槽(b)，槽(b)中安置有图1中所示的导向辊，第二次拉伸采用湿式拉伸处理，拉伸率为1.7倍以使整体拉伸率达到6.3倍。在槽(b)中，使用处于60℃含有7％硼酸的硼酸水溶液，交联处理过程同时进行拉伸。安置每个导向辊使产生160°的固定角(A)，辊间距离(C)达到2米，如图1示。然后，10秒钟的水洗处理在25℃的纯净水中进行。得到的膜在60℃下干燥4分钟，提供给偏光器。
上述偏光器的制造过程需连续5个小时，薄膜上观察到第二次拉伸处理中出现的破裂(拉伸时破损)的数量。结果表1所示。
例2至5和对比实例1至4除了应用于处理槽(b)中进行的第二拉伸过程的方案外，重复如实例1中相同的方法，如表1所示，改变固定角(A)、固定角(B)和辊间距离(C)以制造偏光器。表1说明了拉伸过程中发生的破损数。
表1
权利要求
1.一种制造偏振器的方法，包括对聚乙烯醇膜的拉伸处理、染色处理、和硼化处理，其中，拉伸处理进行至少两次以使总的拉伸率达到5.5倍或更多，在第二次拉伸或以后的拉伸中，进行拉伸率为1.2倍或更高的湿式拉伸处理，施加第一夹送辊与第二夹送辊的外围速度差，并且在湿式拉伸处理中，从第一夹送辊传出的膜经过第一导向辊，从而在膜首先接触的第一导向辊上形成120°至175°的固定角(A)。
2.根据权利要求1所述的制造偏振器的方法，其中从第一夹送辊传出的膜传送至第一导向辊的下面。
3.根据权利要求1所述的制造偏振器的方法，其中从第一夹送辊传出的膜传送至第一导向辊的上面，被传送至第一导向辊上的膜进一步传至导向辊的下面，以使膜在膜首先通过的导向辊上形成120°至175°的固定角(B)。
4.根据权利要求1至3任何一个权利要求所述的制造偏振器的方法，其中第一夹送辊和与其相对的导向辊的接触点(x)与位于第一夹送辊侧的导向辊的中心点(y)之间的辊距(C)是1米或更远，所述导向辊位于第一夹送辊侧，最接近用于湿式拉伸处理的处理槽底，同时最接近处理槽内第一夹送辊处。
5.根据权利要求1至4任何一个权利要求所述的制造偏振器的方法，其中湿式拉伸处理在硼化合物处理槽中进行。
6.通过根据权利要求1至5任何一个权利要求所述的制造偏振器的方法获得的偏振器。
7.制在根据权利要求6所述的偏振器至少一侧上的具有透明保护层的偏振板。
8.一种光学膜，其上层压至少一个根据权利要求6的所述偏振器或根据权利要求7所述的偏振板。
9.一种图像显示器，使用至少一个根据权利要求7的偏振板或一个根据权利要求8的光学膜。
10.一种湿式拉伸装置，其包括用于制造偏振器时进行湿式拉伸的处理槽，所述处理槽两边有第一夹送辊和第二夹送辊，所述第一夹送辊和第二夹送辊分别具有与之相对的导向辊，其中第一导向辊被排列成使从第一夹送辊出来的膜在膜首先接触的第一导向辊上形成120°至175°的固定角(A)。
11.根据权利要求10所述的湿式拉伸装置，其中从第一夹送辊传出的膜经过第一导向辊的下部。
12.根据权利要求10所述的湿式拉伸装置，其中从第一夹送辊出来的膜被传送到第一导向辊的上部，设置了导向辊，以使被传送到第一导向辊下部的膜进一步在膜首先经过的导向辊上形成120°至175°的固定角(B)。
13.根据权利要求10至12的任意之一所述的湿式拉伸装置，其中第一夹送辊和与其相对的导向辊的接触点(x)和导向辊的中心点(y)之间的辊距(C)是1米或更远，所述导向辊位于第一夹送辊侧、最接近于用于湿式拉伸处理的槽底，同时最接近于第一夹送辊。
全文摘要
一种偏振器，其包括以高拉伸率进行拉伸被稳定地被制造的聚乙烯醇基膜；一种制造方法，包括对聚乙烯醇进行拉伸处理、染色处理和硼化处理，其中拉伸处理进行至少两次以使总的拉伸率达到5.5倍或更多，在第二次拉伸或以后的拉伸中，进行拉伸率为1.2倍或更高的湿式拉伸处理，施加第一夹送辊和第二夹送辊的外围速度差，湿式拉伸处理中，从第一夹送辊传出的膜经过第一导向辊以在第一导向辊上形成120°到175°的固定角(A)，此膜首先接触所述第一导向辊。
文档编号G02F1/1335GK1484047SQ0312770
公开日2004年3月24日 申请日期2003年8月8日 优先权日2002年8月8日
发明者滨本英二 申请人:日东电工株式会社