CN101542336A - 碘型偏光片、偏光板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制备具有改善的直交透过率的偏光片的方法。所述用于制备偏光片的方法包括如下步骤：通过将基于PVA的膜浸入碘的水溶液中来用分子碘对基于聚乙烯醇(PVA)的膜染色(染色步骤)；采用硼酸水溶液将分子碘吸收入所述基于PVA的膜内(交联步骤)；通过在特定方向上拉伸基于PVA的膜使分子碘按特定方向排列(拉伸步骤)；以及将其中分子碘被取向的基于PVA的膜在烘箱中干燥；其中，将磷酸盐化合物添加到碘的水溶液(染色步骤)或硼酸水溶液(拉伸步骤)中，使硼酸∶磷酸盐化合物的重量比在1∶0.1～1∶10的范围内。

Description

碘型偏光片、偏光板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备碘型偏光片和偏光板的方法，更具体而言，涉及一种能够实现高亮度和高对比度的具有改善的直交透过率(crosstransmittance)的偏光片和偏光板及其制备方法。
背景技术
偏光片是一种从自然光产生偏振光的器件，其中，偏振光在特定方向上具有振动平面而自然光在所有方向上具有振动平面。偏光片可被分为碘型偏光片、染料型偏光片、金属型偏光片、聚亚乙烯基型偏光片、红外线偏光片等。其中，所述金属型偏光片仍有待研究，而碘型偏光膜和染料型偏光膜是被实际应用的并且是市售可得的。
通过用二向色碘或二向色染料等染色基于聚乙烯醇(PVA)的膜并采用如单轴拉伸等的方法在特定方向上对经染色的基于PVA的膜进行取向来制备碘型偏光膜或染料型偏光膜，并且碘型偏光膜或染料型偏光膜已被广泛用于LCD等工业中。
近来，随着市场上出现了多种LCD产品以及对LCD产品需求的增加，已经进行了多种努力来改善LCD产品的图像质量。
首先，控制屏幕亮度的白场亮度(white brightness)和对比度应该是高的以实现高清晰度。白场亮度是指通过偏光板的光的亮度，因此当白场亮度低时由于屏幕变暗而难以显示高质量的图像。同时，对比度(CR)表示通过图形发生器显示的白态(white state)与黑态(black state)的亮度比值。因此，当对比度增加时就有可能显示与原始色彩接近的图像。在此种情况下，白场亮度是指通过两个平行的偏光板发出的光的亮度，而黑场亮度(black brightness)是指通过两个直交的偏光板发出的光的亮度。为了增加白场亮度，一种通过减少用于对PVA膜染色的染料的量来增加光的透射的方法在本领域内被广泛应用。换言之，随着被吸收入PVA膜的染料量的减少，穿透的光的量随之增加，因此黑场亮度也增加。在此种情况下，由于黑场亮度值的增加范围高于白场亮度值的增加范围，因此由白场亮度与黑场亮度的比值表示的对比度降低。
因此，当白场亮度增加时，由于屏幕的亮度提高而其对比度降低就难以实现清晰的彩色图像。
同时，在本领域内采用增加用于对PVA膜进行染色的染料的量的方法来提高对比度，但该方法存在的问题是：由于增加染料的量而使白场亮度降低，因此整个屏幕变暗。
如上所述，常规方法的缺点在于，由于不能同时提高亮度和对比度，因此难以显示具有高亮度和高对比度的高质量的图像。
发明内容
技术问题
为解决现有技术的上述问题做出了本发明，因此本发明的一个技术方案为通过提供一种制备偏光片和偏光板的方法来提供一种具有高亮度和高对比度的液晶显示器件，所述偏光片和偏光板均能同时改善亮度和对比度。
技术方案
为解决上述问题本发明人已经进行了多次尝试，并发现了当在制备偏光板的同时添加硼酸和磷酸盐化合物时，改善了该偏光板中作为吸收光组分的碘的取向，因此有可能既改善白场亮度又改善对比度。
当改善了偏光板中吸收光的组分，即分子碘或多碘化合物离子物种(ion species)的取向时，偏振度提高，因此透过两个直交的偏光板的光的亮度，即黑场亮度变低。换言之，由于吸收光的组分的取向提高使得有可能降低黑场亮度而不损失白场亮度，所以有可能在屏幕内既提高亮度又提高对比度。
原则上，应该以透过两个平行偏光板的光的亮度作为测量的白场亮度，而以透过两个直交偏光板的光的亮度作为测量的黑场亮度。但是，对于本发明，为了方便起见，以透过一个偏光板的光的透过率来简单测量白场亮度(即，单体透过率(singleton transmittance))，并以透过两个直交的偏光板的光的透过率来测量黑场亮度(即，直交透过率)从而确定所述偏光板的光学性能。
根据本发明的一个技术方案，提供了一种制备具有改善的直交透过率的偏光片的方法，所述方法包括如下步骤：通过将基于PVA的膜浸入碘的水溶液中来用分子碘对基于聚乙烯醇(PVA)的膜进行染色(染色步骤)；在硼酸水溶液中，所述分子碘被吸收入所述基于PVA的膜中(交联步骤)；通过在特定的方向上拉伸所述基于PVA的膜而使所述分子碘按特定的方向排列(拉伸步骤)；向碘的水溶液或硼酸水溶液中添加磷酸盐化合物，使磷酸盐化合物与硼酸的重量比在1∶0.1～1∶10的范围内；以及在烘箱中干燥其中所述分子碘被取向的基于PVA的膜。
在此种情况下，可在染色、交联和拉伸步骤中的至少一个步骤进行的同时添加磷酸盐化合物，并且所述磷酸盐化合物可为选自由磷酸、磷酸氢钙、磷酸氢镁、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾和磷酸二氢铵组成的组中的至少一种，并且它们可被单独或以其组合使用。
同样地，根据本发明的另一个技术方案，提供了通过在所述偏光片的两面粘附保护膜来制备偏光板的方法。
此外，根据本发明的又一个技术方案，提供了一种根据制备偏光板的方法制备的并包含硼酸和磷酸盐的偏光板。
实施方式
下文中，将更详细地描述根据本发明制备偏光片和偏光板的方法。
偏光片的制备
(1)染色步骤
染色步骤是为了用分子碘对聚乙烯醇膜染色。为此目的，将基于聚乙烯醇(PVA)的膜浸入染色浴中的碘的水溶液中以用分子碘对所述基于PVA的膜染色。
通常，所述碘的水溶液的温度优选在20～50℃的范围内，并且浸泡时间优选在10～300秒的范围内。
在此种情况下，基于100重量份的水，所述碘的水溶液优选包含0.01～0.5重量份的碘。
并且，所述碘的水溶液可进一步包含如碘化物、三碘化物、五碘化物等的碘化物/多碘化合物离子，并且可将如碘化钾的增溶助剂用作碘离子。基于100重量份的水，根据本发明的碘的水溶液优选进一步包含0.01～10重量份的碘化钾。
并且，基于100重量份的水，根据本发明的碘的水溶液优选进一步包含0.01～6重量份的硼酸。向根据本发明的碘的水溶液中添加硼酸是非必需的，但加入硼酸可以促进分子碘的交联以有效且快速的方式进行。然而，当所述硼酸的含量超过6重量份时，取决于温度，硼酸可能不能在水中完全溶解。
当拉伸用分子碘染色的PVA膜或用碘对拉伸的PVA膜染色时，所述分子碘在与PVA膜拉伸方向平行的方向上排列。由于碘具有高度的二向色性，所述PVA膜吸收在拉伸方向上振动的光，并使在与拉伸方向垂直的方向上振动的光透过。结果，由透过偏光板的自然光可以获得在特定方向上振动的偏振光。
(2)交联步骤
交联步骤是为了在基于聚乙烯醇的膜的聚合物基体上吸收分子碘。当所述分子碘没有被适当地吸收到聚合物基体上时，由于偏振度降低该偏光板可能不能发挥其作用。通常，硼酸和硼酸盐等已经被广泛用作分子碘的交联剂，但在现有技术中硼酸的使用是非必需的。然而，在本发明的交联步骤中必须使用硼酸。如上所述，当以特定的重量比加入硼酸和随后描述的磷酸盐化合物时，改善了吸收光的组分的取向，这引起直交透过率改善。所述硼酸和磷酸盐化合物的重量比优选在约1∶0.1～1∶10的范围内。
通常采用将用分子碘染色的PVA膜浸入硼酸水溶液中的浸渍技术作为交联方法，但在此也可采用涂布或喷涂法。
并且，基于100重量份的水，所述硼酸水溶液优选包含2～10重量份，并更优选包含约3～6重量份的硼酸。
除硼酸外，基于100重量份的水，所述硼酸水溶液优选进一步包含0.1～15重量份的碘化钾。当在此使用添加了所述含量范围的碘化钾的硼酸水溶液时，有可能获得轻度着色的偏光片，即，对可见光的所有波长范围而言具有大体上恒定的吸光度的中性灰色的偏光片。
所述硼酸水溶液的温度为20℃或更高，并特别优选在30～85℃的范围内。所述浸泡时间通常在100～1200秒的范围内，并且特别优选在200～500秒的范围内。
(3)拉伸步骤
拉伸是为了使分子碘按特定方向排列，并且通过在特定方向上拉伸PVA膜来进行拉伸步骤。拉伸法主要被分成湿拉伸法和干拉伸法。在此，所述干拉伸法被细分为辊间拉伸法、加热辊拉伸法、压缩拉伸法、拉幅机拉伸法等，而湿拉伸法被细分成拉幅机拉伸法和辊间拉伸法等。所述湿和干拉伸法均可被用于本发明中，并且必要时也可以将其组合使用。
可以与所述染色步骤或交联步骤分开进行或一起进行所述拉伸步骤。当与染色步骤一起进行该拉伸步骤时，优选在碘溶液中进行该拉伸步骤，当与交联步骤一起进行该拉伸步骤时，优选在硼酸水溶液中进行该拉伸步骤。
(4)添加磷酸盐化合物的步骤
根据本发明制备偏光板的方法的特征在于，添加硼酸和磷酸盐化合物以改善偏光板的直交透过率。可以分别在染色步骤、交联步骤和拉伸步骤中添加所述磷酸盐化合物，并且优选在至少一个上述步骤中添加所述磷酸盐化合物。
当在上述步骤的各步骤中制备水溶液时，可将磷酸盐化合物添加到为上述步骤中的各步骤预制备的水溶液(碘的水溶液或硼酸水溶液)中，或者将其与碘、碘化钾或硼酸一起添加。在此种情况下，相对于向水溶液中添加的硼酸的总量，优选添加0.1～10倍的量的磷酸盐化合物。换言之，优选添加磷酸盐化合物以使在水溶液中硼酸∶磷酸盐化合物的重量比能够在1∶0.1～1∶10的范围内。如随后在实施例中所述，当单独使用硼酸或磷酸盐化合物时，并不改善直交透过率，但仅当按适当的重量比添加硼酸和磷酸盐化合物时可改善直交透过率。相对于硼酸的总重量，当磷酸盐化合物的重量比低于0.1倍时，直交透过率被轻度改善，而相对于硼酸的总重量，当磷酸盐化合物的重量比超过10倍时，该磷酸盐化合物可能不能溶解在水中，或者直交透过率可能会更加劣化。
并且，所述磷酸盐化合物可为选自由磷酸、磷酸氢钙、磷酸氢镁、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵等组成的组中的至少一种，并且可将它们单独或以其组合使用。
(5)干燥步骤
当完成上述步骤时，将所述PVA膜放入烘箱中干燥从而获得偏光片。
如上所述，通过一起添加硼酸和磷酸盐化合物制得的偏光片显示出具有高度改善的直交透过率而不损失单体透过率。这就是通过添加硼酸和磷酸盐化合物改善了吸收光的组分的取向的原因。当如上所述使用具有改善了取向的偏光片时，白场亮度增加而黑场亮度没有增加，因此有可能显示具有高亮度和高对比度的图像。
偏光板的制备
当所述偏光片完全干燥后，通过使用粘合剂在该偏光片的两面层压保护膜来制备偏光板。
术语“保护膜”是指粘附在偏光片的两面来保护该偏光片的透明膜。此处，可将如三乙酰纤维素(TAC)的基于乙酸酯的树脂膜、基于聚酯的树脂膜、基于聚醚砜的树脂膜、基于聚碳酸酯的树脂膜、基于聚酰胺的树脂膜、基于聚酰亚胺的树脂膜、基于聚烯烃的树脂膜用作所述保护膜。并且，可将基于聚乙烯醇的水溶粘合剂用作所述粘合剂。
具体实施方式
下文中，将详细描述本发明的示例性实施方式。然而，应该理解的是仅以例证的方式给出表明本发明的优选实施方式的详细说明和具体实施例。
比较实施例1
将聚乙烯醇膜浸入含有0.1重量份碘、1重量份碘化钾和3重量份硼酸的碘的水溶液中并染色(A.染色步骤)。在50℃下将经染色的聚乙烯醇膜浸入含有5重量份碘化钾的3重量份的硼酸溶液中，并且将其拉伸5次(B.交联和拉伸步骤)。将这样制得的PVA偏光片放入烘箱中并在80℃下干燥5分钟。
接着，通过用PVA粘合剂在该PVA偏光片的两面粘附TAC膜(Fuji)来制备偏光板。
比较实施例2
除了在整个制备过程中添加相同等效量的磷酸来代替添加的硼酸(步骤A和B)外，以同比较实施例1中相同的方式制备偏光板。
比较实施例3
除了在整个制备过程中添加相同等效量的磷酸氢镁来代替添加的硼酸(步骤A和B)外，以同比较实施例1中相同的方式制备偏光板。
实施例1
除了在染色步骤(A)中向碘的水溶液中添加1重量份的磷酸二氢钾(硼酸∶磷酸二氢钾＝1∶0.33)外，以同比较实施例1中相同的方式制备偏光板。
实施例2
除了在交联和拉伸步骤(B)中向硼酸水溶液中进一步添加7重量份的磷酸二氢钾(硼酸∶磷酸二氢钾＝1∶2.33)外，以同比较实施例1中相同的方式制备偏光板。
实施例3
基于各种水溶液的总重量，除了在染色步骤(A)中向碘的水溶液中进一步添加5重量份的磷酸二氢铵，并且在交联和拉伸步骤(B)中向硼酸水溶液中添加5重量份的磷酸二氢铵(硼酸∶磷酸二氢铵＝1∶1.66)外，以同比较实施例1中相同的方式制备偏光板。
实施例4
除了在交联和拉伸步骤(B)中向硼酸水溶液中进一步添加3重量份的磷酸(硼酸∶磷酸＝1∶1)外，以同比较实施例1中相同的方式制备偏光板。
实施例5
除了在染色步骤(A)中向碘的水溶液中添加0.5重量份的磷酸，并且在交联和拉伸步骤(B)中向硼酸水溶液中添加0.5重量份的磷酸(硼酸∶磷酸＝1∶0.17)外，以同比较实施例1中相同的方式制备偏光板。
实施例6
除了在交联和拉伸步骤(B)中向硼酸水溶液中添加4重量份的磷酸二氢铵(硼酸∶磷酸二氢铵＝1∶1.33)外，以同比较实施例1中相同的方式制备偏光板。
并且，通过调节碘的水溶液中碘的浓度(步骤A)，根据如比较实施例和实施例所述的方法来制备偏光片。在此种情况下，所有制得的偏光片具有42.0～42.5％的单体透过率和-a＝1.14～1.0且b＝2.5～3.5的色调。
将按比较实施例1的方法制备的偏光板的直交透过率设定为Tc，o＝1.0，然后测量按比较实施例2～3和实施例1～6制备的偏光板的直交透过率的比值(＝Tc/Tc，o)。该结果显示在下表1中。在此，Tc表示各偏光板的直交透过率，而Tc，o表示比较实施例1的偏光板的直交透过率。在相同的单体透过率(Ts.)条件下测量实施例和比较实施例的偏光板的直交透过率Tc。直交透过率相对于相同的单体透过率低的现象表明改善了吸收光的组分的取向。
沿吸收轴线以0°和90°的切割角度切开两个偏光板，并将得到的两个膜交迭从而使两个膜的吸收轴线能够形成一个直角，然后采用透射光谱法(transmission spectroscope)、N&K分析仪(N&K Technology Inc.)测量直交透过率(Tc)。
表1
Figure A20088000018100131
如表1中所示，其表明了：当相对于相同的单体透过率测量实施例和比较实施例的偏光板的直交透过率时，与比较实施例的偏光板相比，通过按一定的重量比添加硼酸和磷酸盐化合物制得的实施例的偏光板的直交透过率被改善。并且，在比较实施例2和3中仅添加磷酸盐化合物而未添加硼酸制备偏光板的情况下，可以看出直交透过率明显地恶化。
工业实用性
如上所述，通过以特定比值添加硼酸和磷酸盐化合物来制备偏光片，根据本发明制备偏光片的方法可用于改善吸收光的组分的取向。因此，通过降低直交透过率的值而不损失单体透过率，根据本发明的方法可用于提供具有极佳的对比度的高亮度LCD。

Claims (11)

1、一种用于制备具有改善的直交透过率的偏光片的方法，该方法包括如下步骤：
通过将基于PVA的膜浸入碘的水溶液中来用分子碘对基于聚乙烯醇(PVA)的膜进行染色的染色步骤；
采用硼酸水溶液使所述分子碘被吸收入所述基于PVA的膜中的交联步骤；
通过在特定方向上拉伸所述基于PVA的膜来使所述分子碘按特定方向排列的拉伸步骤；以及
在烘箱中干燥其中所述分子碘被取向的基于PVA的膜；
其中，将磷酸盐化合物添加到染色步骤的碘的水溶液中或者拉伸步骤的硼酸水溶液中，使硼酸∶磷酸盐化合物的重量比在1∶0.1～1∶10的范围内。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，基于100重量份的水，所述碘的水溶液包含0.01～0.5重量份的碘。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，基于100重量份的水，所述碘的水溶液进一步包含0.01～10重量份的碘化钾。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，基于100重量份的水，所述碘的水溶液进一步包含0.01～6重量份的硼酸。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，基于100重量份的水，所述硼酸水溶液包含2～10重量份的硼酸。
6、根据权利要求1所述的方法，其中，基于100重量份的水，所述硼酸水溶液进一步包含0.1～15重量份的碘化钾。
7、根据权利要求1所述的方法，其中，在染色、交联和拉伸步骤中的至少一个步骤进行的同时添加所述磷酸盐化合物。
8、根据权利要求1所述的方法，其中，所述磷酸盐化合物为选自由磷酸、磷酸氢钙、磷酸氢镁、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾和磷酸二氢铵组成的组中的至少一种，并且将其单独或以其组合使用。
9、一种根据前述权利要求1～8中任一项所述的方法制备的偏光片。
10、一种制备偏光板的方法，所述方法包括如下步骤：在如权利要求9中所述的偏光片的两面粘附保护膜。
11、一种根据权利要求10中所述的方法制备的偏光板。
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