專利名稱：用于生產偏振片的方法
技術領域：
本發明涉及用于生產顯示高對比度的碘型偏振片的方法。
背景技術：
如今，已知一種碘在其中/其上吸附和取向的聚乙烯醇基薄膜(PVA薄膜)、一種二向色染料在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜等通常用作偏振片。這種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個表面、優選兩個表面粘附的保護膜。
在這些偏振片中，碘型偏振片通常通過將碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜浸漬在含硼酸水溶液中生產，并且因為其具有更高透光率和更高偏光度，也即其對比度比染料型偏振片更好，所以碘型偏振片廣泛用作液晶顯示器的一部分。
隨著近年來液晶顯示器應用范圍的擴大以及相關技術的發展，對起偏振片光學性能和特性的要求變得越來越高。也就是說，在液晶顯示器用于戶外或需要低耗電量的情況下，需要偏振片具有高透明度和高偏光度，即高對比度。但是，現有的碘型偏振片必然不能充分滿足這些要求。
發明內容
作為廣泛研究解決這些傳統碘型偏振片問題的結果，現已發現當用含硼酸水溶液處理碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜時，一種具有高對比度的碘型偏振片可以通過將含硼酸水溶液在450納米波長下的吸收率減少至某一特定值或更小而生產。
因此，本發明提供一種用于生產偏振片的方法，包括將碘在其中/其上吸附和取向的聚乙烯醇薄膜浸漬在含硼酸水溶液中的步驟，其中該水溶液在450納米波長下具有0.13或更小的吸收率。
用于本發明的PVA薄膜可以通過由聚乙烯醇，或任選包括少量其它共聚單體的皂化乙烯-醋酸乙烯酯共聚物制成的薄膜得到。其它共聚單體的例子包括不飽和羧酸(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)、烯烴(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、異丙基乙烯基醚等)、不飽和磺酸(如乙烯基磺酸鹽、乙烯基磺酸鈉等)等。
PVA樹脂通常具有大約1,000至10,000，優選大約1,500至5,000的聚合度。
PVA樹脂通常具有大約85至100摩爾％，優選大約98至100摩爾％的皂化度。
PVA薄膜可以通過用于生產PVA樹脂薄膜的任何常規方法生產，并且生產方式沒有限制。
PVA薄膜的厚度沒有限制，可以為大約30微米至大約150微米。
用于本發明的碘型偏振片可以通過任何常規方法由PVA薄膜生產。例如，將未拉伸的PVA薄膜在水溶液中單軸拉伸，然后在含碘和碘化鉀的溶液中浸漬；將未拉伸的PVA薄膜在含碘和碘化鉀的溶液中浸漬，然后單軸拉伸；將未拉伸的PVA薄膜在含碘和碘化鉀的溶液中單軸拉伸；將未拉伸的PVA薄膜在多個浸漬步驟中以適當拉伸比拉伸；或者將未拉伸的PVA薄膜在干燥狀態單軸拉伸，然后在含碘和碘化鉀的溶液中浸漬。
總拉伸比，即最終拉伸的PVA薄膜的長度與初始未拉伸的PVA薄膜長度的比值，通常為3至7倍，優選4至6倍。
在生產偏振片的工藝中，可以使用如拉幅輥(expender roll)或導布裝置的適當設備，在垂直于上述單軸拉伸方向的方向上拉伸PVA薄膜。
含碘和碘化鉀的溶液組合物，其水∶碘∶碘化鉀重量比為100∶(0.005-0.5)∶(0.5-10)。溶液可任選含有如硼酸、碘化鋅等的第三組分。根據本發明，當溶液含有硼酸時，并不認為碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜浸漬在含硼酸水溶液中。
含碘和碘化鉀的溶液的溫度通常為大約20℃至大約50℃。
然后通過將PVA薄膜浸漬在含硼酸水溶液中，用該水溶液處理碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜。
含硼酸和碘化鉀的水溶液組合物，其水∶硼酸∶碘化鉀重量比通常為100∶(2-15)∶(2-20)，優選100∶(4-12)∶(5-15)，更優選100∶(5-12)∶(6-12)。該水溶液可以任選含有氯化鋅、碘化鋅等。此外，一種或多種不同于碘化鉀的金屬碘化物，如碘化鋅，可以用于加入或代替碘化鉀。
含硼酸水溶液的溫度通常為至少50℃，優選55℃至85℃，更優選60℃至80℃。
用含硼酸水溶液處理PVA薄膜的時間沒有限制，可以為60至1,200秒，優選120至600秒，更優選150至500秒。
在用含硼酸水溶液處理的過程中，碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜可以任選進一步單軸拉伸。
用含硼酸水溶液的處理過程可以使用多個處理池在多個步驟中進行。在這種情況下，多個處理步驟中的條件，如溫度、溶液濃度和/或拉伸比可以相同或不同。
當用含硼酸水溶液連續處理碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜時，由于從碘在其中/其上吸附和取向的PVA薄膜上洗提出碘，而將水溶液染色。
根據本發明，含硼酸水溶液優選在450納米波長下具有更低吸收率。含硼酸水溶液的吸收率通常為0.13或更小，優選0.08或更小，更優選0.05或更小。
含硼酸水溶液的吸收率可以用物理方法、化學方法或電化學方法加以減少。
物理方法的例子包括一種方法，包括使含硼酸水溶液在含有活性炭或吸附樹脂(如購自Sumitomo Chemical Co.，Ltd的吸附樹脂DUOLITE S-872、S-873、S-876和S-877)的柱中流動，以使碘吸附于活性炭或吸附樹脂上；一種方法，包括將如氮氣或氬氣的不活潑氣體吹送過含硼酸水溶液，以使在該不活潑氣體中具有相對低蒸發壓力的碘升華；及其它方法。
化學方法的例子包括一種方法，包括使含硼酸水溶液在離子交換樹脂(如購自Sumitomo Chemical Co.，Ltd的陰離子交換樹脂DUOLITE A-116PLUS、A-113PLUS、A-161和A-162)中流動，以除去碘；一種方法，包括添加還原劑以減少和除去含硼酸水溶液中的碘，與碘-碘化物離子的氧化還原電位(E＝+0.54伏vs.標準氫電極NHE)相比，所述還原劑的氧化還原電位更負(如亞硫酸、亞硫酸鹽、銅、鎳、鈷、鋅、鐵、鉻、鉛、抗壞血酸或其鹽、硫代硫酸鹽等)；及其它方法。
電化學方法的例子包括一種方法，包括在含硼酸水溶液中插入電極并將電極電勢控制在引發碘還原的充足水平，以在電極上減少和除去含硼酸水溶液中的碘；及其它方法。在這種情況下，優選將離子交換膜與上述方法結合使用。
PH調節如硫酸可以任選加入溶液。
優選用氮氣或樹脂球阻止溶液與空氣之間的接觸，以抑制由水溶液中碘化物離子的自動氧化引起的碘析出。
在本發明的方法中，當溶液的吸收率在450納米波長下維持在0.13或更小時，可以循環利用已經用過的含硼酸水溶液。
當在多個浸漬池中進行含硼酸水溶液處理時，所有浸漬池中的水溶液優選具有0.13或更小的吸收率。
用可商購的紫外線-可見光分光光度計，使用優選用石英制造的具有1平方厘米橫截面積的測定池測量含硼酸水溶液的吸收率。當測定池的橫截面積不是1平方厘米時，假設吸收率遵循Lambert定律，含硼酸水溶液在450納米波長下的吸收率被轉換成每1厘米的值。
吸收率優選在當450納米波長下的吸收率不隨含硼酸水溶液中的碘的升華或含硼酸水溶液中的碘化物離子的自動氧化而改變時，或當硼酸不隨含硼酸水溶液溫度的降低而沉淀時進行取樣之后快速測量。例如，在至少40℃液體溫度下，由溶液樣品在兩分鐘之內進行測定。測量可以間歇地或連續地進行。優選連續測量。
已經用含硼酸水溶液處理的拉伸的PVA薄膜可以用如水洗、干燥等常規方法進行后處理，從而得到偏振片。
然后，將保護膜層壓在用上述步驟得到的偏振片的至少一個表面上，提供起偏振片。保護膜的例子包括乙酸纖維素薄膜(如三醋酸纖維素、二醋酸纖維素等)、聚環烯烴薄膜(如聚降冰片烯薄膜等)、丙烯酸樹脂薄膜、聚酯樹脂薄膜、聚烯烴樹脂薄膜、聚碳酸酯樹脂薄膜、聚芳酯樹脂薄膜、聚醚砜樹脂薄膜等。
保護膜可以具有延遲膜的功能、反射偏振片(如購自3M公司的DBEF)的功能等。這種保護膜可以粘附于偏振片的一個或兩個表面。
根據本發明，可以很容易地生產出比傳統碘型偏振片具有更高對比度的碘型偏振片。此外，本發明的方法可以方便地連續進行并且可以以良好的生產率穩定地生產偏振片。
實施例本發明通過以下實施例得以說明，這些實施例并不以任何方式限制本發明的范圍。
通過下列方法評價實施例中得到的偏振片在此定義平行位置透射率Tp，為通過一對各自的兩個表面粘附有保護膜的偏振片的透射率，所述偏振片彼此重疊，并將吸收軸校準至同一方向；同時，定義正交位置透射率Tc，為通過一對偏振片的透射率，所述偏振片彼此重疊，并將吸收軸校準至彼此正交。定義單一透射率Ts為通過單個偏振片的透射率。
在此，根據以下公式(1)，在400納米和700納米之間，由每10納米測量的光譜透射率τ(λ)計算透射率TT=∫400700P(λ)y(λ)τ(λ)dλ∫400700P(λ)y(λ)dλ---(1)]]>其中p(λ)為標準光(C光源)的光譜分布，y(λ)為兩級光學縱列等色函數(two-degree visual filed isochromatic function)。
用分光光度計(Shimadzu公司制造的紫外線-2200)測量光譜透射率τ(λ)。將光譜透射率賦予Tp、Tc或Ts而分別得到的τ(λ)中的T，分別為Tp、Tc或Ts。
從得到的平行透射率Tp和正交透射率Tc，根據以下公式(2)計算收縮(contract)CrCr＝Tp/Tc用分光光度計(Shimadzu公司制造的紫外線-2200)，通過將含硼酸水溶液傾注在具有1平方厘米(1厘米×1厘米)橫截面的測定池中，測量該溶液在450納米波長下的吸收率。
實施例1將平均聚合度為2,400、皂化度為99.9摩爾％或更多以及厚度為75微米的PVA薄膜在干燥狀態下，以5倍拉伸比單軸拉伸，得到拉伸的PVA薄膜。然后，將拉伸的PVA薄膜的連續網膜，所述PVA薄膜保持拉伸狀態，連續浸漬在60℃純水中60秒，在28℃具有0.05∶5∶100的碘∶碘化鉀∶水重量比的水溶液中60秒，然后在73℃具有6∶7.5∶100的碘化鉀∶硼酸∶水重量比的水溶液中300秒，用15℃純水洗滌10秒，然后在50℃干燥約4分鐘，從而得到碘型偏振片。
在該實施例中，含硼酸水溶液在450納米波長下的吸收率為0.05。
在以下步驟應用沒有裁剪的偏振片的連續網膜在前述步驟中制備的偏振片的兩個表面施加PVA基粘合劑，然后將表面皂化的各自具有80微米厚度的三醋酸纖維素保護膜(購自FujiPhoto Film Co.，Ltd的“FUJITACK UV80”)粘附于偏振片的各個表面，然后在50℃干燥5分鐘，得到Ts為43.9％和對比度為2,047的起偏振片。
實施例2用和實施例1一樣的方法生產起偏振片，除了含硼酸水溶液的吸收率為0.08。起偏振片的Ts為44.0％和對比度為1,773。
實施例3將平均聚合度為2,400、皂化度為99.9摩爾％或更多以及厚度為75微米的PVA薄膜(KURARAY CO.，LTD制造的VF-PS#7500)，以1.56倍拉伸比單軸拉伸，同時將薄膜浸漬在30℃純水2分鐘，然后在23℃空氣中以1.49倍拉伸比拉伸。其后，將薄膜以1.72的拉伸比拉伸，同時將薄膜浸漬在30℃具有0.08∶3∶100的碘∶碘化鉀∶水重量比的水溶液中60秒，然后進一步以1.44的拉伸比拉伸，同時將薄膜浸漬在61℃具有8.3∶5.1∶100的碘化鉀∶硼酸∶水重量比的水溶液中300秒。在該處理步驟中，含硼酸水溶液在450納米波長下的吸收率為0.04。
其后，用6℃純水洗滌薄膜10秒，然后在50℃干燥，得到碘型偏振片。
在前述步驟中制備的偏振片的兩個表面施加PVA基粘合劑，然后將表面皂化的各自具有80微米厚度的三醋酸纖維素保護膜(購自FujiPhoto Film Co.，Ltd的“FUJITACK UV80”)粘附于偏振片的各個表面，然后在50℃干燥5分鐘，得到Ts為43.7％和對比度為3,827的起偏振片。
對比實施例1用和實施例1一樣的方法生產起偏振片，除了含硼酸水溶液的吸收率為0.2。起偏振片的Ts為43.7％和對比度為696。
對比實施例2
用和實施例3一樣的方法生產起偏振片，除了含硼酸水溶液的吸收率為0.15。起偏振片的Ts為43.8％和對比度為689。
權利要求
1.一種用于生產偏振片的方法，包含將碘在其中/其上吸附和取向的聚乙烯醇薄膜浸漬在含硼酸水溶液中的步驟，其中該水溶液在450納米波長下具有0.13或更小的吸收率。
2.根據權利要求1的方法，當含硼酸水溶液在450納米波長下的吸收率保持在0.13或更小時，循環利用該含硼酸水溶液。
3.根據權利要求1的方法，其中通過用活性炭連續地或間歇地處理含硼酸水溶液，使所述含硼酸水溶液在450納米波長下的吸收率保持在0.13或更小。
4.根據權利要求1的方法，其中在所述含硼酸水溶液中的水∶硼酸∶碘化鉀重量比通常為100∶(2-15)∶(2-20)。
5.根據權利要求1的方法，其中所述含硼酸水溶液的溫度為55℃到85℃，浸漬時間為90秒到1,200秒。
6.根據權利要求1的方法，其中所述聚乙烯醇具有1,500到5,000的聚合度。
7.根據權利要求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種薄膜，其通過在水中單軸拉伸未拉伸的聚乙烯醇薄膜，然后在含碘和碘化鉀的溶液中浸漬以生產；是一種薄膜，其通過在含碘和碘化鉀的溶液中浸漬未拉伸的聚乙烯醇薄膜，然后對其單軸拉伸生產；是一種薄膜，其通過在含碘和碘化鉀的溶液中單軸拉伸未拉伸的聚乙烯醇薄膜來生產；是一種薄膜，其通過在多個浸漬步驟中單軸拉伸未拉伸的聚乙烯醇薄膜生產；或者是一種薄膜，其通過在干燥狀態單軸拉伸未拉伸的聚乙烯醇薄膜，然后在含碘和碘化鉀的溶液中浸漬生產。
全文摘要
一種用于生產偏振片的方法，包含將碘在其中/其上吸附和取向的聚乙烯薄膜浸漬在含硼酸水溶液中的步驟，其中該水溶液在450納米波長下具有0.13或更小的吸收率。所生產的偏振片具有高對比度。
文檔編號G02B5/30GK1708701SQ0283002
公開日2005年12月14日 申請日期2002年12月12日 優先權日2002年12月12日
發明者松元浩二, 林成年, 藏田信行 申請人:住友化學株式會社