专利名称：高耐久性偏振片和液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于液晶显示器的具有优异耐久性的偏振器。本发明还涉及使用该偏振器的液晶显示器。
背景技术：
近来，通常将液晶显示器用于汽车和移动电话，并且要求液晶显示器在高温或高的温度和湿度的环境下具有可靠性。特别是，当它们用于汽车时，需要在非常严酷的环境下的耐久性，使得它们的性能即使在夏天的高温暴露下也不引起劣化。
液晶显示器通常是如下构成的将具有透明电极的两个电极基板以它们的透明电极彼此面对的安排方式安置，在它们之间插入液晶，以形成液晶元件，然后将偏振器添加在液晶元件的一面或两面上。至于这样的偏振器，通常如下制造偏振器将碘或二色性染料吸附入聚乙烯醇中，将聚乙烯醇膜进行拉伸和取向，以形成偏振膜，然后用纤维素树脂的膜贴合得到的偏振膜的两面，所述的纤维素树脂典型地如三乙酰纤维素(TAC)。
由于它们因为它们通常高的水蒸气渗透性而容易被水渗透，由纤维素树脂制成的偏振膜的颜色被延迟，以及在湿热(anti wet-heat)环境的暴露下，它们的色调改变，或它们的极性降低。
因此，对降低偏振器保护膜的水蒸气渗透性进行了尝试例如，使用比纤维素树脂的水蒸气渗透性低的树脂，或通过对纤维素树脂的暴露表面提供表面处理而降低保护膜的水蒸气渗透性。
下面是用低水蒸气渗透性的树脂构成保护膜的技术日本专利S59-159109A(专利文献1)公开了偏振器耐久性的改善，其中在水含量为5％或更低的聚乙烯醇偏振膜的两个面上，安置作为保护膜的水蒸气渗透性为10g/m2·天或更低的单取向聚合物膜，特别是单取向的高密度聚乙烯膜或聚丙烯膜；并且日本专利S60-159704A(专利文献2)还公开了偏振器耐久性的改善，其中在聚乙烯醇偏振膜的至少一侧，安置水蒸气渗透性在80℃、95％相对湿度下为55g/m2·hr或更低并且在100℃加热30分钟之后的尺寸改变率为-0.3至0％的透明保护膜，特别是树脂膜，所述的树脂如聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜或聚碳酸酯。日本专利H7-77608A(专利文献3)还公开了偏振器耐久性的改善，其中在聚乙烯醇偏振膜的至少一侧，贴合水蒸气渗透性在80℃、90％相对湿度下为200g/m2·24小时·100μm或更低并且光弹性系数为1×10-11cm2/达因或更低的保护膜，特别是热塑性饱和降冰片烯树脂膜。
日本专利2003-183417A(专利文献4)公开了一种纤维素酯膜，其中通过掺混增塑剂如松香树脂、环氧树脂、酮树脂或甲苯磺酰胺树脂，使纤维素酯在80±5℃、90±10％的相对湿度下处理48小时后的质量变化率为0至2％，并且其水蒸气渗透性为50至250g/m2·24小时。
下面是对纤维素树脂的暴露表面提供表面处理以降低保护膜的水蒸气渗透性的技术日本专利2004-53797A(专利文献5)公开了，将硬质有机树脂层和多种具有不同折射率的无机化合物的抗反射层以此顺序层叠在塑性树脂基板上，以形成抗反射膜，从而使得到的抗反射膜在60℃、95％相对湿度下的水蒸气渗透速率的值是塑性树脂基板的水蒸气渗透速率的一半或更低，并且该值为500g/m2/天或更低；和日本专利2004-341541A(专利文献6)公开了一种具有优异抗湿性等的光学功能膜，其中用CVD(化学气相淀积)法在透明基板膜上形成氧化硅膜。
将水蒸气渗透性低的这类保护膜中的任何一个安置到聚乙烯醇偏振膜的至少一侧，或者特别是最外侧，这显示出在湿热环境下优异的耐久性；但是，如果将其在低湿度的高温环境下暴露，这导致其外观的劣化，如产生具皱的表面缺陷，导致诸如对液晶显示器显示性能的不利影响之类的问题。
例如，日本专利2000-321428A(专利文献7)注意到，当偏振器在其保护膜的表面上安置有抗反射层时，其耐热性通常变得不足，并且注意到，这是由于安置抗反射层使水蒸气渗透性降低而引起的，因此，在该文献中，提供了一种偏振器，即使该偏振器具有抗反射层，其水蒸气渗透性为10g/m2·24小时或更高。
相反，存在这样的情况，即，在纤维素树脂的透明载体的表面上，涂布液晶化合物以形成光学补偿层，然后将该光学补偿层安置在偏振膜的一侧上作为保护膜。在此情况下，通常预先在透明载体上形成取向膜，以使液晶化合物定位在预定的方向上。例如，日本专利H9-179125A(专利文献8)公开了，在透明载体上提供取向膜，从而得到具有取向膜的载体，然后在取向膜上提供由碟形化合物构成的光学各向异性层(光学补偿层)，以形成光学补偿片。
用于取向膜的材料必须考虑到它们的定位性能、涂布性能、光学性质和耐久性而适宜地选择；但是，通常选择耐水性不足的材料，原因在于需要定位性能和涂布性能。例如，上面提及的专利文献8推荐聚乙烯醇作为取向膜的材料。当取向膜或涂层是耐水性不足的材料构成时，得到的偏振器在含有大量水的环境下的耐久性不足，从而经常使液晶显示器在高温和高湿度条件下出现故障。具体而言，当构成偏振器的层中的任何一层由于水而使它们期望的粘合强度劣化时，在余下的层在随着热或湿气的吸附-解吸作用而膨胀或收缩的同时，产生外应力，因此，所述的应力通常使层之间产生分层或使它们本身破坏。
发明内容
本发明的目的之一在于开发一种用于液晶显示器的偏振器，所述的偏振器具有低的水蒸气渗透性，能够保护偏振膜即使在湿热环境下也不受湿气影响，以及不引起其外观的劣化，并且在高温与低湿度的环境下保持有利的显示质量。
本发明的另一个目的在于开发一种偏振器，即使该偏振器含有耐水性低的层，也较少受水影响。
本发明的第一方面提供一种偏振器，其包括偏振膜、第一透明保护膜和第二透明保护膜，所述的偏振膜在第一透明保护膜和第二透明保护膜之间，其中第一透明保护膜在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性为50g/m2·24小时或更低，并且偏振器的水含量为2.0重量％或更低。
第一透明保护膜优选具有与偏振膜相反的表面处理过的表面。当第一透明保护膜原先具有高水蒸气渗透性时，第一透明保护膜可以进行表面处理，以具有如上所述的值的水蒸气渗透性。在此情况下，第一透明保护膜可以是纤维素树脂如三乙酰纤维素。此透明保护膜通常含有3至10重量％作为增塑剂的磷酸三苯酯，以改善模压性。此外，当第一透明保护膜进行表面处理时，可以通过溅射在表面上提供金属化合物的抗反射层，以降低水蒸气渗透性。
与第一透明保护膜一起夹着偏振膜的第二透明保护膜可以具有与偏振膜相反的光学补偿层，以补偿视角。
本发明的第二方面还提供一种偏振器，其包括偏振膜、第一透明膜和第二透明保护膜，所述的偏振膜在第一透明保护膜和第二透明保护膜之间，其中第一透明保护膜在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性为50g/m2·24小时或更低，并且第二透明保护膜依次具有包括纤维素树脂的透明载体层、亲水性取向膜和液晶化合物涂层，并且在其透明载体侧贴合于所述的偏振膜上。
在此偏振器中，第一透明保护膜也优选具有与偏振膜相反的表面处理过的表面。
第一透明保护膜优选具有与偏振膜相反的表面处理过的表面。当第一透明保护膜原先具有高水蒸气渗透性时，第一透明保护膜可以进行表面处理，以具有如上所述的值的水蒸气渗透性。在此情况下，第一透明保护膜可以是纤维素树脂如三乙酰纤维素。此透明保护膜通常含有3至10重量％作为增塑剂的磷酸三苯酯，以改善模压性。此外，当第一透明保护膜进行表面处理时，可以通过溅射在表面上提供金属化合物的抗反射层，以降低水蒸气渗透性。
此外，第二透明保护膜的亲水性取向膜可以由聚乙烯醇树脂构成。构成第二透明保护膜的液晶化合物涂层可以是包括碟形液晶的光学补偿层。光学补偿层可以是负双折射层，其包含具有碟形结构单元的液晶化合物，其中所述的碟形结构单元的碟面相对于透明载体的平面可以倾斜，并且由所述的碟形结构单元的碟面与透明载体的平面形成的角度可以沿着所述光学补偿层的厚度方向而改变。优选由所述的碟形结构单元的碟面与透明载体的平面形成的角度沿着光学补偿的厚度方向随着光学补偿层离透明载体的距离增大而增大。
此外，可以在构成第二透明保护膜的液晶化合物涂层的外侧上提供压敏粘合剂层，目的在于贴合至液晶元件。
本发明的第三方面还提供一种液晶显示器，其包含液晶元件，并且包括上述偏振器中的任何一种，其中偏振器以其第二透明保护膜侧通过压敏粘合剂层贴合于液晶元件。
本发明的偏振器具有优异的封闭湿气的性能，这可以使偏振器在湿热环境下保持其光学质量，并且通过控制偏振器中的水含量，即使在干燥和高温环境下也避免其外观的劣化，如产生具皱的缺陷。因此，该偏振器可以适宜地用于液晶显示器，从而有效地提高显示器的图像显示质量和可靠的耐久性。
此外，根据本发明第二方面的偏振器，尽管它在第二透明保护膜中具有亲水性取向膜，但是依靠降低第一透明保护膜水蒸气渗透性，可以急剧地抑制在取向膜上的亲水性的效果。
图1是描绘本发明偏振器一种层结构的一个实例的截面示意图。
图2是描绘本发明偏振器另一种层结构的一个实例的截面示意图。
图3是描绘制备实施例1中的偏振器的方法的截面示意图。
图4是描绘制备比较例1中的偏振器的方法的截面示意图。
图5是描绘实施例2和比较例2中测量透水性的测试方法的示意图。
图6是描绘实施例2中的水蒸气渗透状态的曲线图。
图7是描绘比较例2中的水蒸气渗透状态的曲线图。
图8是描绘比较例3观察到的隧穿的参考图片。
1偏振膜2第一透明保护膜3第二透明保护膜3a透明载体4表面处理层5硬质涂层
6溅射形成的抗反射层7光学补偿层8取向膜9液晶化合物涂层10压敏粘合剂层20偏振器21玻璃容器22温度湿度仪25偏振器表面上观察到的隧穿具体实施方式
本发明偏振器的层结构的一个实例示于图1的截面示意图中。图1(A)所示为基本层结构，其中偏振膜1插入在透明保护膜2和3之间构成偏振器。本发明中，作为夹着偏振膜1的两个透明保护膜之一，第一透明保护膜2在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性为50g/m2·24小时或更低，并且在由第一方面限定的偏振器的情况下，整个偏振器的水含量为2.0重量％或更低。图1(B)所示为这样一个实例，即图1(A)中所示的基本层结构提供有优选的附加层。如上面的图中所示，可以在第一透明保护膜2的外侧，换言之，在与偏振膜1相反的侧，提供表面处理层4。第二透明保护膜3可以提供有光学补偿层7，特别在其外侧上提供有光学补偿层7。光学补偿层7可以通过取向膜提供。当将具有图1中所示的层结构的偏振器应用到显示器时，将第二透明保护膜3或光学补偿层7安置在液晶元件侧，并且将第一透明保护膜2或表面处理层4安置在观看侧。因此，在第二透明保护膜3或光学补偿层7的外侧，即，在与偏振膜1相反的侧，可以提供压敏粘合剂层10，用于贴合液晶元件。图1中所示的每一层解释如下。
偏振膜1是透射在特定方向的平面内振动的线性偏振光并且吸收在与前一平面垂直的平面内振动的另一线性偏振光的光学器件。作为具体实例，包括的是吸附和取向二色性染料的聚乙烯醇树脂膜。偏振膜包括吸附和取向作为二色性染料的碘元素的碘偏振膜，或吸附和取向作为二色性染料的二色性有机染料的染料偏振膜，并且可以使用它们中的任何一种。
透明保护膜2和3可以使用常规使用的任何树脂膜。本发明中，使它们之一的透明保护膜2在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性为50g/m2·24小时或更低。可以根据标准JIS Z 0208测定水蒸气渗透性的值。根据该标准，应当在25℃或40℃的任一温度下测量水蒸气渗透性；因此，在本说明书中采用40℃的温度。并且，测量也是基于28.3cm3(直径为6cm)的面积并且膜本身的厚度用抽样的膜进行的，并且得到的水蒸气渗透性用在这些条件下测定的值表示。
至于水蒸气渗透性低的透明保护膜，可以使用其水蒸气渗透性原先低的热塑性树脂的膜，例如，诸如聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、环状-烯属树脂(降冰片烯树脂)的树脂。作为备选，可以使用这样的树脂膜，其水蒸气渗透性原先高，但可以依靠表面处理等而包含在本发明限定的范围内。水蒸气渗透性原先高的树脂膜可以包括纤维素树脂的膜，所述的纤维素树脂如三乙酰纤维素和二乙酰纤维素。三乙酰纤维素膜本身的原始水蒸气渗透性取决于其种类，在约80μm的膜厚度下为约300至约550g/m2·24小时。
透明保护膜2和3，特别是纤维素树脂膜如三乙酰纤维素膜，通常掺混有3至10重量％作为增塑剂的磷酸三苯酯，以提高模压性。在将所含的磷酸三苯酯从样品中洗脱出来并再沉淀分离，接着浓缩和干燥后，由气相色谱的绝对校准曲线法定量地测定磷酸三苯酯的含量。当夹着偏振膜的透明保护膜中的至少一个含有作为增塑剂的磷酸三苯酯并且降低保护膜的水蒸气渗透性时，偏振器在高温环境下可能引起其外观的劣化，如具皱的缺陷。因此，当使用这样的保护膜时，本发明的方式，即，降低整个偏振器的水含量以抑制在高温环境下的外观劣化，是有效的。
透明保护膜可以包括不同于磷酸三苯酯的增塑剂，如其它的磷酸酯增塑剂和邻苯二甲酸酯增塑剂，并且还包括添加剂，如二苯甲酮或苯并三唑紫外吸收剂。
提供给透明保护膜强度以及低水蒸气渗透性的表面处理方法包括用于提供光滑度或不均匀性的硬质涂布处理。对硬质涂层没有特别限制，由树脂材料本身如有机硅树脂、丙烯酸类树脂和氨基甲酸酯-丙烯酸酯树脂，或掺混有填料的上述树脂的混合物示例。可以用已知方法如旋涂和微型照相凹板式涂布进行涂布，然后固化，来形成这些硬质涂层。硬质涂层的厚度为约1至约30μm，优选大于等于3μm且小于等于20μm。其折射率通常为1.65或更低，并且优选在1.45至1.65的范围内。
为了提供抗反射功能以及精确降低水蒸气渗透性，硬质涂层表面可以用已知方法如微型照相凹板式涂布、气相沉积或溅射提供有以下物质的层有机材料、金属或金属化合物。为了降低水蒸气渗透性，特别优选的是由溅射在硬质涂层表面上形成金属化合物膜的方法。
用于形成或涂布膜的有机材料包括含有一个或多个氟原子的聚合物。至于金属，优选使用铝、银等。金属化合物通常为无机态，并且可以使用无机氧化物、无机硫化物和无机氟化物。无机氧化物的实例可以包括氧化硅、氧化锌、氧化钛、氧化铌、氧化铈、氧化铟-锡，氧化钨、氧化钼、氧化锑、氧化铝、氧化锆等。无机硫化物的实例可以包括硫化锌、硫化锑等。无机氟化物的实例可以包括氟化铝、氟化钡、氟化钙、氟化铈、氟化铝、氟化镧、氟化铅、氟化锂、氟化镁、氟化铌、氟化钐、氟化钠、氟化锶、氟化钇等。当提供抗反射层时，需要至少一层，但根据需要，可以是多层。
具有适宜表面处理的保护膜的实例包括具有双层的膜，其中下层是透明的丙烯酸类硬质涂层以提供强度和抗反射功能，并且上层是用溅射形成的由金属化合物组成的抗反射层。
第二透明保护膜3可以具有高或低的水蒸气渗透性，并且通常，优选具有相对高的水蒸气渗透性；具体地，优选是具有在40℃、90％的相对湿度下大于50g/m2·24小时的值的保护膜。应用到此透明保护膜3的成分可以与应用到第一透明保护膜2的成分相同或不同。
第二透明保护膜3可以提供有光学补偿层7，以补偿通过将偏振器安装在液晶显示器上而引起的相差。
光学补偿层包括例如下列拉伸树脂膜的具有面内方向性相差的膜，所述的树脂如聚碳酸酯树脂、聚砜树脂、多芳基化合物树脂、三乙酰纤维素、二乙酰纤维素、环状聚烯烃树脂；具有厚度方向性相差的膜，其是通过形成无机层化合物的涂层而表示的；和由液晶化合物涂层形成的光学补偿膜。具有液晶化合物涂层的可商购光学补偿膜包括由Fuji Photo Film Co.，Ltd.制造的“Wide View”膜(通常称作“WV膜”)和由Nippon Oil Corporation制造的“Nippon Oil NH Film”。作为备选，光学补偿层7可以通过将光学补偿层7直接贴合于偏振膜1上而起透明保护膜的作用。由于涂布型光学补偿层通常根据需要直接或通过取向膜形成在由纤维素树脂构成的透明载体上，该层可以以透明载体侧贴合于偏振膜1。
对由光学补偿层7的慢轴和偏振膜1的吸收轴形成的角度没有特别限制，并且根据使用的液晶显示器的规范而适宜地调节。优选的是，与常规层叠偏振器和延迟膜的方法相比，贴合光学补偿层7可以更有效地抑制颜色缺失(dropout)的形成。
透明保护2和3可以是满足本发明中限定的水蒸气渗透性标准的膜，并且优选是还具有高透明度和耐热性的膜，并且透明度按透光率计为80％或更高，优选为85％或更高；并且耐热性按玻璃化转变温度计为100℃或更高，优选为120℃或更高。因此，优选的保护膜包括例如塑料膜，所述塑料如三乙酰纤维素(TAC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
在由本发明第一方面限定的偏振器中，将整个偏振器的水含量调节为2.0重量％或更低，该偏振器是通过将偏振膜1插入在第一透明保护膜2和第二透明保护膜3之间而构成的。尽管偏振器中的水含量通常显示出高的值，如约2.5重量％，但是在本发明中，通过消除在偏振器中含有的水，该偏振器即使在高温下暴露也不会引起其外观的劣化。
为了将偏振器的水含量抑制到如上所述的低水平，采用的是将偏振膜在其制造步骤中充分地干燥的方法，在成为偏振器后消除水的方法等。在成为偏振器后消除水的方法可以采用常规的方式，例如真空干燥和高温干燥。
本文限定的偏振器的水含量是基于通过在100℃的气氛下暴露0.5小时而干燥偏振器之前或之后测量的偏振器的重量，根据下面的等式(I)计算的值 压敏粘合剂层10可以由粘合剂树脂如丙烯酸类树脂构成，所述的粘合剂树脂已知为压敏粘合剂，也称作粘合剂。
如下解释由上述第二方面限定的偏振器。由第二方面限定的偏振器的基本结构示于图2(A)，其中通过在第一透明保护膜2和第二透明保护膜3之间插入偏振膜1而构成偏振器。第一透明保护膜2的解释与上面对于由第一方面限定的偏振器所述的解释相同，并且如图2(B)所示，优选在其外侧，即与偏振膜1相反的侧安置表面处理层4。由于除了将表面处理层4安置在第一透明保护膜2的外侧外，图2(B)与图2(A)相同，所以图2(B)对应于图2(A)的那些部分用相同的数字符号表示，以避免重复解释。在第二透明保护膜的外侧，即液晶化合物涂层9的外侧，可以提供压敏粘合剂层10，该压敏粘合剂层10与上面参考图1所解释的相同，从而可以贴合液晶元件。
第一透明保护膜2可以是原先水蒸气渗透性低的膜，该膜典型地由环-烯属或烯属树脂的膜表示；或这样的膜，其本身原先具有高的水蒸气渗透性，典型地如三乙酰纤维素，通过提供在图2(B)中所示例的表面处理层4而降低其作为整个膜的水蒸气渗透性。由纤维素树脂如三乙酰纤维素构成的膜通常掺混有3至10重量％作为增塑剂的磷酸三苯酯。
第二透明保护膜3是通过将包括纤维素树脂的透明载体3a、亲水性取向膜8和液晶化合物涂层9以此顺序层叠而形成的，并且在透明载体的3a侧贴合于偏振膜1上。
取向膜8由亲水性树脂如聚乙烯醇树脂构成。聚乙烯醇树脂可以是改性聚乙烯醇，例如，被引入烷基而改性的聚乙烯醇。取向膜8通常是通过在透明载体3a上形成由这种亲水性树脂构成的涂层，然后对该层的表面进行摩擦处理而制备的。
液晶化合物涂层9可以是光学补偿层，其中涂布含有碟形液晶的涂布溶液并且取向。光学补偿层优选是负双折射层，其包含具有碟形结构单元的液晶化合物，其中所述的碟形结构单元的碟面相对于透明载体的平面倾斜，并且由所述的碟形结构单元的碟面与透明载体的平面形成的角度沿着所述光学补偿层的厚度方向而改变。在这种角形成中，所谓的混合定位也可以是有效的，其中在光学补偿的厚度方面上，由所述的碟形结构单元的碟面与透明载体的平面形成的角度随着光学补偿层离透明载体的距离的增加而增大。在这种形成中，由所述的碟形结构单元的碟面与透明载体的平面形成的角度可以从透明载体侧开始在约5至约50度的范围内顺序地增加。在透明载体上形成取向膜和碟形液晶涂层的光学补偿膜的具体实例包括由Fuji Photo Film Co.，Ltd.制造的“Wide View”膜(通常称作“WVfilm”)等。
偏振器是通过将光学补偿膜贴合于偏振膜的一侧并且将由普通三乙酰纤维素构成的透明保护膜贴合于偏振膜的另一侧而形成的，其中所述的光学补偿膜是通过在由纤维素树脂如三乙酰纤维素构成的透明载体上形成亲水性取向膜，再在前面形成的膜上形成液晶化合物涂层而构成的；在此偏振器中，已经可以观察以这样的现象，即当暴露于高温度和湿度条件下时，湿气对亲水性取向膜产生影响，并且使部分取向膜在偏振器的边缘从液晶化合物涂层中起泡，从而隧道形状的泡(孔隙)在边缘开始，并且传播进入偏振器内部。以下，这种现象可以称作隧穿。
本发明通过使用偏振器实现了防止偏振器产生上面所述的隧穿，其中偏振器是通过下面的方法形成的制备将亲水性取向膜和液晶化合物涂层按此顺序层叠在由纤维素树脂构成的透明载体上的膜，将该膜贴合于偏振膜的一侧上作为第二透明保护膜，并且还将另一第一透明保护膜贴合于偏振膜的另一侧上，其中第一透明保护膜在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性等于或低于预定值。因此，不管上述整个偏振器的水含量的量，这种隧穿也停止。因此，本发明中，由第二方面限定的偏振器不需要调节整个偏振器的水含量。
但是，如在由第一方面限定的偏振器所解释的，由于更低的水含量可以通常是在高温环境下引起的抑制外观的劣化，如具皱的缺陷，因此即使对于由第二方面限定的偏振器，也优选整个偏振器的水含量更低。
实施例本发明将参考实施例更详细地解释，但应当理解的是本发明不限于此。因为实施例中的水蒸气渗透性的任何值都是在40℃、90％的相对湿度下测定的，在其中省略温度和湿度的描述。
实施例1如图3(A)中所示，通过将由碘染料-聚乙烯醇的取向膜构成的偏振膜1插入在由三乙酰纤维素构成的两个透明保护膜2和3之间来制备偏振器。安置在偏振膜1一侧上的第一透明保护膜是在三乙酰纤维素膜2的一侧上提供由TOPPAN PRINTING CO.，LTD.制造的硬质涂层5的膜；安置在偏振膜1另一侧上的第二透明保护膜是在三乙酰纤维素膜3的一侧上通过聚乙烯醇取向膜(未显示)提供由碟形液晶取向涂层构成的光学补偿层7的膜，光学补偿层7是由Fuji Photo Film Co.，Ltd.制造的，其商品名为“WV-SA”；并且将每个保护膜通过粘合剂以其三乙酰纤维素膜2或3侧分别贴合于偏振膜1。偏振膜1的厚度为约25μm，具有硬质涂层5的三乙酰纤维素膜2的厚度为85μm，并且具有光学补偿层7的三乙酰纤维素膜3的厚度为约83μm。
在将偏振器进行真空干燥处理后，如图3(B)中所示，将由金属氧化物膜构成的抗反射层6用溅射法形成在硬质涂层5的表面上，以提供抗反射功能和低的水蒸气渗透性。在此处理中，尽管三乙酰纤维素膜2本身的水蒸气渗透性的原始值为420g/m2·24小时，其水蒸气渗透性值在三乙酰纤维素膜2上提供硬质涂层5和抗反射层6之后变为2.40g/m2·24小时。三乙酰纤维素膜2在提供硬质涂层5之前含有6.7重量％的磷酸三苯酯，并且具有光学补偿层7(“WV-SA”)的三乙酰纤维素膜3也含有6.5重量％的磷酸三苯酯。得到的偏振器的水含量为1.74重量％。因此，得到的是这样的偏振器，其中保护膜之一具有2.40g/m2·24小时的低水蒸气渗透性，两个透明保护膜分别含有低于7重量％作为增塑剂的磷酸三苯酯，并且作为整体的水含量为约1.7重量％。
比较例1如图4(A)中所示，通过下面的方法制备一个透明保护膜将由TOPPANPRINTING CO.，LTD.制造的硬质涂层5提供在三乙酰纤维素膜2的一侧上，然后用溅射法在硬质涂层5的表面上形成由金属氧化物膜构成的抗反射层6，以提供抗反射功能和低的水蒸气渗透性。另一透明保护膜采用与实施例1中使用的第二透明保护膜相同的膜，其是通过在三乙酰纤维素膜3的一侧上通过取向膜提供由碟形液晶取向涂层构成的光学补偿层7(商品名“WV-SA”)而制备的。然后，将这两个透明保护膜通过粘合剂以其三乙酰纤维素膜2或3侧分别贴合于由碘染料-聚乙烯醇的取向膜构成的偏振膜1的任一侧，如图4(B)中所示，由此制备出偏振器，其具有与实施例1相同的层结构，并且偏振膜1插入在两保护膜之间。每层的厚度与实施例1中的相同。
三乙酰纤维素膜2的层在提供有硬质涂层5和抗反射层6之后的水蒸气渗透性为2.40g/m2·24小时。三乙酰纤维素膜2在提供有硬质涂层5之前含有6.7重量％的磷酸三苯酯，并且具有光学补偿层7(“WV-SA”)的三乙酰纤维素膜3含有6.5重量％的磷酸三苯酯，得到的偏振器的水含量为2.78重量％。
评估试验的实施例(a)用于评估的试样的制备从实施例1和比较例1中得到的相应偏振器切割出尺寸为30mm×30mm或100mm×100mm的片，接着分别由压敏粘合剂贴合于玻璃板上，以形成评估用试样。
(b)偏振器在湿热环境下耐久性的评估将在上面(a)制造的尺寸为30mm×30mm的试样在60℃、90％的相对湿度下放置750小时的基础上进行耐湿热性试验，接着测量偏振器在试验前后的光学性质。通过下面的方法进行测量使用由SHIMADZUCorporation制造的用于紫外和可见光区的分光光度计“UV-2450”，通过采用其可选的附件“与偏振膜一起的膜固定器”，在偏振器的透射和吸收方向上，测量在380nm至700nm的波长范围内的透射光谱，并且根据JIS Z8729测定透射光的色坐标a*和b*，并且使用配备给上述分光光度计的软件“UV-Probe”确定偏振度Py。
基于在耐湿热性试验之后的偏振度Py和初始(耐湿热性试验之前)的偏振度Py，根据下式(II)计算偏振度的变化ΔPy；并且基于在耐湿热性试验之后的a*和b*和初始(耐湿热性试验之前)的a*和b*，根据下式(III)计算色调变化Δa*b*
ΔPy＝|试验后的Py-初始Py| (II)Δa*b*＝[(试验后的a*-初始a*)2+(试验后的b*-初始b*)2]1/2(III)根据所得到的结果，实施例1和比较例1的偏振器的偏振度变化ΔPy按偏振度之差(以百分比表示)分别为0.05点或更低，并且色调变化Δa*b*为2或更低。这些结果证明任何一种偏振器在湿热环境下显示出有利的耐久性。
(c)偏振器在干燥和高温环境下的耐久性评估将在上面(a)制造的尺寸为100mm×100mm的试样在85℃、干燥-高温环境下放置750小时的基础上进行耐热性试验，接着观察试验后的样品外观。根据观察，实施例1中得到的样品外观没有劣化，得到有利的结果；另一方面，比较例1中得到的样品在其表面上出现具皱的缺陷，从而不能进行关于光学性质如偏振度的测量。
实施例2和比较例2制备下面的两种膜作为第一透明保护膜。
实施例2膜是通过下面的方法制备的将由TOPPAN PRINTING CO.，LTD.制造的硬质涂层提供在三乙酰纤维素膜的一侧上，然后用溅射法在硬质涂层的表面上形成由金属氧化物膜构成的抗反射层，以具有抗反射功能和低的水蒸气渗透性。低的水蒸气渗透性的值为2.4g/m2·24小时。
比较例2膜是通过下面的方法制备的将由TOPPAN PRINTING CO.，LTD.制造的硬质涂层提供在三乙酰纤维素膜(即，在给上述的实施例2中制备的膜提供抗反射层之前的膜)的一侧上。该膜的水蒸气渗透性值为296g/m2·24小时。通常将该膜用作将要安置在偏振器的显示侧的透明保护膜。
用于第二透明保护膜的膜是通过下面的方法制备的在三乙酰纤维素膜的一侧上形成由聚乙烯醇基树脂构成的取向膜，然后在取向膜上形成碟形液晶涂层(光学补偿层)(商品名“WV-SA”，由Fuji Photo Film Co.，Ltd.制造；该膜与实施例1和比较例1中使用的膜相同)。
根据图4中所描绘的程序，通过使用这样的第一透明保护膜和第二透明保护膜，制备偏振器。即，如图4(A)中所示，在由碘染料-聚乙烯醇的取向膜构成的偏振膜1的一侧上，通过粘合剂贴合上述第一透明保护膜的三乙酰纤维素膜2侧；并且在偏振膜1的另一侧上，也通过粘合剂贴合上述第二透明保护膜的三乙酰纤维素膜3侧。由此，如图4(B)中所示，制造出通过将偏振膜1插入在两保护膜之间而构成的偏振器。
将丙烯酸类压敏粘合剂(由Lintec Corporation制造，商品名“P236JP”)的层安置在由此得到的偏振器的第二透明保护膜的光学补偿层7侧上，以制备具有压敏粘合剂层的偏振器。将该具有压敏粘合剂层的偏振器通过在23℃、50％的相对湿度的气氛下放置3天或更长时间而湿润。
对于此湿润的具有压敏粘合剂层的偏振器，观察透水性。图5示出了此透水性观察方法的略图。即，将温度湿度仪22安置于玻璃容器21中，所述的玻璃容器21的壁仅在其上开口边缘厚，并且玻璃容器21通过用上述湿润的偏振器20的压敏粘合剂层侧贴合该上开口边缘而密封。将此状态下的玻璃容器放置于调节在60℃、相对湿度为90％的烘箱中。随着时间的流逝而观察玻璃容器21中的湿度变化，并且实施例2的结果示于图6，比较例2的结果示于图7。
根据这些图，证明如下在使用具有水蒸气渗透性为2.4g/m2·24小时的第一透明保护膜的偏振器的实施例2(图6)的情况下，在经过1至2小时之后，玻璃容器中的湿度即使过去更长的时间也没有增大太多，从而抑制了水通过偏振器表面的渗透；另一方面，在使用具有水蒸气渗透性为296g/m2·24小时的第一透明保护膜的偏振器的比较例2(图7)的情况下，在刚开始试验后的早期阶段，玻璃容器中的湿度就达到与外面的气氛差不多的水平，由此大量的水通过偏振器的表面渗透。
实施例3将实施例2中制备的具有压敏粘合剂层的偏振器切割成对角宽约8英寸(200mm)的切片，切割方式是切片的吸收轴相对于其长边以逆时针旋转45度的角度，将所切割的切片用其压敏粘合剂层侧贴合于1.1mm厚的玻璃板上，以形成试样；然后，将该样品用50℃、5个大气压的条件压制20分钟，然后放置24小时。然后，将试样放置在调节在65℃、相对湿度为90％的高温度和湿度的烘箱中，接着，在过去65小时之后从烘箱中取出，进行外观观察，从而在试样上没有发现缺陷如剥离或起泡的产生。
比较例3将在比较例2中制备的具有压敏粘合剂层的偏振器以与实施例3中相同的方式进行试验。图8示出了试验后取出的偏振器在其边缘处的特写照片。在第二透明保护膜与聚乙烯醇取向膜(“WV-SA”)的层之间产生起泡；具体地，在偏振器的边缘观察到大量的隧穿25。
权利要求
1.一种偏振器，其包括偏振膜、第一透明保护膜和第二透明保护膜，所述的偏振膜在第一透明保护膜和第二透明保护膜之间，其中第一透明保护膜在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性为50g/m2·24小时或更低，并且所述偏振器的水含量为2.0重量％或更低。
2.根据权利要求1所述的偏振器，其中第一透明保护膜具有表面处理过的表面，该表面处理过的表面与偏振膜相反。
3.根据权利要求2所述的偏振器，其中第一透明保护膜的表面处理过的表面在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性为50g/m2·24小时或更低。
4.根据权利要求3所述的偏振器，其中第一透明保护膜包含纤维素树脂。
5.根据权利要求4所述的偏振器，其中第一透明保护膜含有3至10重量％的磷酸三苯酯。
6.根据权利要求1所述的偏振器，其中第一透明保护膜具有抗反射层，该抗反射层与偏振膜相反。
7.根据权利要求1至6中任何一项所述的偏振器，其中第二透明保护膜具有光学补偿层，该光学补偿层与偏振膜相反。
8.一种偏振器，其包括偏振膜、第一透明膜和第二透明保护膜，所述的偏振膜在第一透明膜和第二透明保护膜之间，其中第一透明保护膜在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性为50g/m2·24小时或更低，并且第二透明保护膜依次具有包括纤维素树脂的透明载体层、亲水性取向膜和液晶化合物涂层，并且在其透明载体侧贴合于所述的偏振膜上。
9.根据权利要求8所述的偏振器，其中第一透明保护膜具有表面处理过的表面，该表面处理过的表面与偏振膜相反。
10.根据权利要求9所述的偏振器，其中第一透明保护膜的表面处理过的表面在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性为50g/m2·24小时或更低。
11.根据权利要求10所述的偏振器，其中第一透明保护膜包含纤维素树脂。
12.根据权利要求11所述的偏振器，其中第一透明保护膜含有3至10重量％的磷酸三苯酯。
13.根据权利要求8所述的偏振器，其中第一透明保护膜具有抗反射层，该抗反射层与偏振膜相反。
14.根据权利要求8至13中任何一项所述的偏振器，其中亲水性取向膜包含聚乙烯醇树脂。
15.根据权利要求8至13中任何一项所述的偏振器，其中所述的涂层是包括碟形液晶的光学补偿层。
16.根据权利要求15所述的偏振器，其中所述的光学补偿层是负双折射层，其包含具有碟形结构单元的液晶化合物，其中所述的碟形结构单元的碟面相对于透明载体的平面倾斜，并且由所述的碟形结构单元的碟面与透明载体的平面形成的角度沿着所述光学补偿层的厚度方向而改变。
17.一种光学补偿片，其包含权利要求16所述的偏振器，其中由所述的碟形结构单元的碟面与透明载体的平面形成的角度沿着光学补偿的厚度方向随着光学补偿层离透明载体的距离增大而增大。
18.根据权利要求8所述的偏振器，其中压敏粘合剂层在第二透明保护膜的液晶化合物涂层的外侧上。
19.一种液晶显示器，其包含液晶元件和根据权利要求1或8中任何一项所述的偏振器，其中偏振器以其第二透明保护膜侧通过压敏粘合剂层贴合于液晶元件。
全文摘要
本发明提供一种偏振器，其包括偏振膜、第一透明保护膜和第二透明保护膜，所述的偏振膜在第一透明保护膜和第二透明保护膜之间，其中第一透明保护膜在40℃、90％的相对湿度下的水蒸气渗透性为50g/m
文档编号G02F1/13GK1928593SQ200610128139
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月5日 优先权日2005年9月7日
发明者松野健次, 井上登士哉 申请人:住友化学株式会社