CN100507617C - 偏振器及其制造方法，光学元件和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种薄且轻的，同时具有耐久性的偏振器，和一种能够构成可靠性极好的便携式产品用液晶显示装置的光学元件。根据本发明，提供一种偏振器，其包含在偏振膜的至少一侧上的保护膜，该保护膜包含环氧树脂作为主要成分。该偏振器可以通过在偏振膜至少一侧上涂覆未固化的环氧树脂组合物，然后固化所述组合物以形成保护膜的方法制造。还提供一种光学元件，其包含一个前述的偏振器和显示光学功能的其他光学层的叠层，还提供一种液晶显示装置，其包含安置在液晶单元一侧或两侧上的光学元件。

Description

偏振器及其制造方法，光学元件和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种薄且重量轻，适宜构成用作便携式电话等的液晶显示器的偏振器及其制造方法。本发明还涉及一种使用该偏振器的光学元件和液晶显示装置。
背景技术
偏振器被广泛地用作为液晶显示装置提供偏振光的元件，和检测偏振光的元件。以前一直使用由聚乙烯醇组成的、粘贴有三乙酰纤维素构成的保护膜的偏振膜作为这种偏振器。但是，最近随着像笔记本型个人电脑和便携电话这种移动装置中液晶显示装置的增长，希望得到薄且轻的偏振器。另外，基于移动装置的可携带性，移动装置被使用在各种场所，因此也希望提高耐久性。
但是，在以前的将三乙酰纤维素构成的保护膜粘到偏振膜上的方法中，从生产工序中的处理和耐久性观点来看，难以使保护膜的厚度低于20μm。为了解决这一问题，例如，JP2000—199819 A公开了一种通过在由亲水聚合物构成的偏振膜的至少一侧上涂覆环状聚烯烃的溶液，然后将其干燥而形成薄且具有良好耐久性的保护膜的方法。
本发明的目的是提供一种薄且轻，同时具有耐久性的偏振器，和一种可靠性极好，且能够构成用于移动装置中的液晶显示装置的光学元件。
发明内容
即，根据本发明，提供一种偏振器，该偏振器在偏振膜的至少一侧上具有由环氧树脂作为主要成分构成的保护膜。该偏振器可以通过在偏振膜的至少一侧上涂覆未固化的环氧树脂组合物，然后固化该组合物以形成保护膜的方法而制备。另外，根据本发明提供一种光学元件，该光学元件包含偏振器与一个光学层的叠层，该光学层显示除了偏振功能的其它光学功能，还提供一种包含所述光学元件的液晶显示装置，所述光学元件设置在液晶层的一侧或两侧上。
具体实施方式
下面将具体说明本发明。通常使用在其内和/或其上吸附和定位有二色性着色物质的聚乙烯醇膜作为偏振膜。组成偏振膜的聚乙烯醇通过皂化聚乙酸乙烯酯获得。聚乙酸乙烯酯的例子包括乙烯基乙酸酯的均聚物，乙烯基乙酸酯和其它能与乙烯基乙酸酯共聚的单体的共聚物，等等。其它与乙烯基乙酸酯共聚的单体的例子包括不饱和羧酸，烯烃，乙烯醚，不饱和磺酸，等等。聚乙烯醇的皂化度通常在大约85到大约100mol％范围内，优选大约98到大约100mol％。聚乙烯醇可以进一步被改性，可以使用例如用醛改性的聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯醇缩乙醛等。聚乙烯醇的聚合度通常在大约1,000到大约10,000范围内，优选大约1,500到大约10,000。
偏振膜通过这样一种方法制造，该方法包括单轴拉伸聚乙烯醇膜的步骤，在所述聚乙烯醇膜内和/或上吸附二色性着色物质的步骤，用含水的硼酸溶液处理在其内和/或其上吸附有二色性着色物质的聚乙烯醇膜的步骤，在用含水的硼酸溶液处理后，用水清洗所述薄膜的步骤，以及在通过这些步骤被单轴拉伸的，在其内和/或其上吸附和定位有二色性着色物质的聚乙烯醇膜上形成保护膜的步骤。单轴拉伸可以在用二色性着色物质染色之前进行，或者可以与用二色性着色物质染色同时进行，或者可以在用二色性着色物质染色之后进行。当在用二色性着色物质染色之后进行单轴拉伸时，该单轴拉伸可以在用硼酸处理之前进行，或者可以在用硼酸处理的过程中进行。另外，单轴性拉伸也可以在这多个阶段进行。为了执行单轴拉伸，膜可以在彼此之间具有不同圆周线速度的辊之间被单轴拉伸，或者可以使用热轧辊单轴拉伸。另外，单轴拉伸可以是在空气中进行的干拉伸，或者可以是在用溶剂使膜溶胀的状态下进行的湿拉伸。拉伸率为大约4到8倍。
用二色性着色物质使膜染色的方法包括，例如，将聚乙烯醇膜浸泡在二色性着色物质的水溶液中的方法。可以使用碘或二色性染料作为二色性着色物质。
当使用碘作为二色性着色物质时，将聚乙烯醇膜染色的优选方法是将薄膜浸入含有碘和碘化钾的水溶液中的方法。水溶液中碘的含量为大约0.01到0.5重量份/100重量份的水，碘化钾的含量为大约0.5到10重量份/100重量份的水。所述水溶液的温度通常是大约20到40℃，浸入水溶液的时间通常为大约30到300秒。
另一方面，当使用二色性染料作为所述的二色性着色物质时，将聚乙烯醇膜染色的优选方法是在含有水溶性二色性染料的水溶液中浸入所述膜的方法。每100重量份的水，水溶液中二色性染料的含量为大约1×10-3到1×10-2重量份。所述水溶液可以含有例如硫酸钠这样的无机盐。这种情况下的染色温度(染料水溶液的温度)通常为大约20到80℃，浸入水溶液的时间通常为大约30到300秒。
在用二色性着色物质染色后，通过将被染色的聚乙烯醇膜浸入含水硼酸溶液而执行硼酸处理。每100重量份的水，含水硼酸溶液中硼酸的含量通常为大约2到15重量份，优选大约5到12重量份。当使用碘作为二色性着色物质时，最好这种含水硼酸溶液包含碘化钾。每100重量份的水，含水硼酸溶液中碘化钾的含量通常为大约2到20重量份，优选5到15重量份。浸入含水硼酸溶液中的时间通常为大约100到1,200秒，优选大约150到600秒，更优选大约200到400秒。含水硼酸溶液的温度通常为50℃或更高，优选50到85℃。
用硼酸处理后，聚乙烯醇膜经过水清洗处理。水清洗处理例如通过将硼酸处理的聚乙烯醇膜浸入到水中而执行。水清洗处理时的水温为大约5到40℃，浸入时间为大约2到120秒。在用水清洗后，所述膜经过干燥处理而得到偏振膜。可以使用热空气干燥器或远红外加热器来执行干燥处理。干燥温度通常为40到100℃。干燥处理的时间通常为大约120到600秒。
这样，制造出二色性着色物质被吸附和定位在聚乙烯醇膜内和/或上的偏振膜。在该偏振膜的至少一侧形成保护膜以获得偏振器。在本发明中，保护膜通过这样方法形成，该方法包括涂覆树脂组合物，该树脂组合物包括作为主要组分的环氧树脂，其在透明度，粘合强度，机械强度，热稳定性，防水等方面都极好；并固化该组合物。当偏振器通过以上的方法制造时，从偏振膜遭受形成保护膜的热或活性能量射线影响较小的观点看，优选用染色型偏振，例如二色性着色物质被吸附和定位在聚乙烯醇膜内和/或上的偏振膜。本发明可以同样应用于碘系列偏振膜。本发明中使用的环氧树脂指平均每个分子中具有两个或更多环氧基团的，且通过反应固化的化合物。在本领域中，甚至一个单体可以称作环氧树脂，只要它在一个分子中具有两个或更多个环氧基团。
在本发明中，从耐候性，折射率，阳离子聚合等观点看，优选使用分子中不含芳环的环氧树脂作为主要成分。这种分子中不含有芳环的环氧树脂的例子包括氢化环氧树脂，脂环族环氧树脂，脂肪族环氧树脂，等等。
氢化环氧树脂可以通过在存在催化剂的情况下，在压力下选择性地氢化芳香族环氧树脂中的芳环而获得。芳香族环氧树脂的例子包括双酚型环氧树脂，例如双酚A的二环氧甘油醚，双酚F的二环氧甘油醚，和双酚S的二环氧甘油醚；酚醛型的环氧树脂，例如苯酚酚醛环氧树脂，甲酚酚醛环氧树脂，和羟基苯甲醛二酚酚醛树脂；多官能型的环氧树脂，例如四羟基苯基甲烷的缩水甘油醚，四羟基苯甲酮的缩水甘油醚，环氧化的聚乙烯苯酚，等等。优选使用氢化双酚A的缩水甘油醚。
所述脂环族环氧树脂是一种化合物，该化合物中具有至少一个与脂环结合的环氧基团，就像下面分子式所示：
Figure C200410007414D00061
其中m代表从2到5的整数。
其中在该分子式中通过移除(CH2)m中的一个或多个氢原子而获得的基团与没有芳环的其他化学结构相结合的化合物是脂环族环氧树脂。另外，脂环的氢可以用线型烷基例如甲基和乙基替代。优选使用具有氧杂二环己烷环(上述分子式中m＝3)或氧杂二环庚烷环(上述分子式中m＝4)的化合物。脂环族环氧树脂的结构如下所示，但结构并不限于这些化合物。
(1)对应下述分子式(I)的环氧环己基甲基环氧环己烷羧酸酯：
Figure C200410007414D00062
其中R1和R2分别独立代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基。
(2)对应下述分子式(II)的烷二醇环氧环己烷羧酸酯：
Figure C200410007414D00071
其中R3和R4分别独立代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基，n代表2到20的整数。
(3)对应下述分子式(III)的二羧酸环氧环己基甲基醚：
Figure C200410007414D00072
其中R5和R6分别独立代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基，p代表2到20的整数。
(4)对应下述分子式(IV)的聚乙二醇环氧环己基甲基醚：
Figure C200410007414D00073
其中R7和R8分别独立代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基，q代表2到10的整数。
(5)对应下述分子式(V)的烷二醇环氧环己基甲基醚：
其中R9和R10分别单独代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基，r代表2到20的整数。
(6)对应下述分子式(VI)的二环氧三螺环(diepoxytrispiro)化合物：
Figure C200410007414D00081
其中R11和R12分别单独代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基。
(7)对应下述分子式(VII)的二环氧单螺环(diepoxymonospiro)化合物：
Figure C200410007414D00082
其中R13和R14分别单独代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基。
(8)对应下述分子式(VIII)的乙烯基亚环己基双环氧化合物：
Figure C200410007414D00083
其中R15代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基。
(9)对应下述分子式(IX)的环氧环戊醚：
Figure C200410007414D00084
其中R16和R17分别单独代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基。
(10)对应下述分子式(X)的双环氧三环癸烷：
其中R18代表氢原子或碳原子数为1到5的线型烷基。
在它们中间，适宜的脂环族环氧树脂包括下面的物质：
7-氧杂二环[4.1.0]庚烷-3-羧酸和(7-氧杂-二环[4.1.0]庚-3-基)甲醇的酯[分子式(I)中R1＝R2＝H的化合物]，
4-甲基-7-氧杂二环[4.1.0]庚烷-3-羧酸和(4-甲基-7-氧杂-二环[4.1.0]庚-3-基)甲醇的酯[分子式(I)中R1＝4-CH3，R2＝4-CH3的化合物]，
7-氧杂二环[4.1.0]庚烷-3-羧酸和1，2-乙二醇的酯[分子式(II)中R3＝R4＝H，n＝1的化合物]，
(7-氧杂二环[4.1.0]庚-3-基)甲醇和己二酸的酯[分子式(III)中R5＝R6＝H，p＝2的化合物]，
(4-甲基-7-氧杂二环[4.1.0]庚-3-基)甲醇和己二酸的酯[分子式(III)中R5＝4-CH3，R6＝4-CH3，p＝2的化合物]，
(7-氧杂二环[4.1.0]七-3-基)甲醇和1，2-乙二醇的酯[分子式(V)中R9＝R10＝H，r＝1]。
脂肪族环氧树脂是脂肪族多羟基醇的聚缩水甘油醚或其环氧烷加合物。它的例子包括1，4-丁二醇的二环氧甘油醚，1，6-己二醇的二环氧甘油醚，丙三醇的三缩水甘油醚，三羟甲基丙烷的三缩水甘油醚，聚乙二醇的二环氧甘油醚，丙二醇的二环氧甘油醚，通过将一个或更多个环氧烷(环氧乙烷或环氧丙烷)加入脂肪族的多羟基醇，例如乙二醇，丙二醇和丙三醇等上而得到的聚醚多元醇的聚缩水甘油醚。
这里可以单独使用这些环氧树脂，或者可通过混合使用多种环氧树脂。
本发明中使用的环氧树脂的当量通常为30到3,000克/当量，优选50到1,500克/当量。当环氧树脂的当量小于30克/当量时，会减小固化以后保护膜的挠性，或者会减小粘附强度。另一方面，当环氧树脂的当重超过3,000克/当量时，与其他成分的相容性就会降低。
本发明中，从反应性观点看，优选使用阳离子聚合作为固化环氧树脂的反应。因此，优选将阳离子化聚合引发剂混合进树脂成分中。通过用活性能量射线例如可见光，紫外射线，X-射线和电子束照射或通过加热，阳离子聚合引发剂产生阳离子物质或路易斯(Lewis)酸，由此，引发反应聚合环氧基团。从可使用性观点看，甚至可以优选任何类型的阳离子聚合引发剂。
当使用通过活性能量射线辐射而产生阳离子物质或路易斯酸的光化阳离子聚合引发剂时，保护膜可以在室温下形成，且保护膜能被更好地粘附。另外，由于光化阳离子聚合引发剂通过光的辐射而起催化剂的作用，因此即使在混合进环氧树脂中时，存储稳定性和使用性也是非常出色的。光化阳离子聚合引发剂的例子包括例如芳族重氮盐，芳族碘鎓盐(aromat iciodonium salt)和芳族锍盐(aromatic sulfonium salt)这样的鎓盐和铁-丙二烯络合物(iron-allenecomplex)，等等。
芳族重氮盐包括：
六氟锑酸重氮苯盐，
六氟磷酸重氮苯盐，
六氟硼酸重氮苯盐，等。
芳族碘鎓盐(aromatic iodonium salt)包括：
联苯碘鎓四(五氟苯基)硼酸盐，
联苯碘鎓六氟磷酸盐，
联苯碘鎓六氟锑酸盐，
二(4-壬基苯基)碘鎓六氟磷酸盐，等。
芳族锍盐(aromatic sulfonium salt)包括：
三苯锍六氟磷酸盐，
三苯锍六氟锑酸盐，
三苯锍四(五氟苯基)硼酸盐，
4，4’-双[联苯锍基]二苯硫双六氟磷酸盐，
4，4’-双[二(β-羟乙氧基)苯锍基]二苯硫双六氟锑酸盐
4，4’-双[二(β-羟乙氧基)苯锍基]二苯硫双六氟磷酸盐，
7-[二(对-甲苯基)锍基]-2-异丙基噻吨酮六氟锑酸盐，
7-[二(对-甲苯基)锍基]-2-异丙基噻吨酮四(五氟苯基)硼酸盐，
4-苯基羰基-4’-联苯锍基-二苯硫六氟磷酸盐，
4-(对-叔丁基苯基羰基)-4’-联苯锍基-二苯硫六氟锑酸盐，
4-(对-叔丁基苯基羰基)4’-二(对-甲苯基)锍基-二苯硫四(五氟苯基)硼酸盐，等。
铁-丙二烯络合物(iron-allenecomplex)包括：
二甲苯-环戊二烯铁(II)六氟锑酸盐，
异丙基苯-环戊二烯铁(II)六氟锑酸盐，
二甲苯-环戊二烯铁(II)三(三氟甲基磺酰基)甲烷化物，等。
这些光化阳离子聚合引发剂可以单独使用，或者它们中的两种或多种可以混合使用。由于芳族锍盐即使在300nm或更长的波长区域内也具有紫外吸收特性，因此该盐在固化环氧树脂方面非常出色，由于该盐能够提供具有较高机械强度和粘附强度的固化材料，因此优选使用该盐。
这些引发剂在商业上可以轻易得到，商标名分别为例如“Kayarad PCT-220”，”Kayarad PCI-620”(Nippon Kayaku Co.，Ltd生产)，“UVI-6990”(UnionCarbide Corporation生产)，“Adekaoptomer SP-150”，“Adekaopotomer SP-170”(Asahi Denka Co.，Ltd生产)，“CI-5102”，“CIT-1370”，“CIT-1682”，“CIP-1866S”，“CIP-2048S”，“CIP-2064S”(Nipppon Soda Co.，Ltd生产)，“DPI-101”，“DPI-102”，“DPI-103”，“DPI-105”，“MPPI-103”，“MPI-105”，“BBI-101”，“BBI-102”，“BBI-103”，“BBI-105”，“TPS-101”，“TPS-102”，“TPS-103”，“TPS-105”，“MDS-103”，“MDS-105”，“DTS-102”，“DTS-103”(Midori Kagaku Co.，Ltd生产)，“PI-2074”(Rhodia Ltd生产)等。由NipponSoda Co.，Ltd生产的“CI-5102”是一种优选的引发剂。
每100重量份的环氧树脂，光化阳离子聚合引发剂的含量一般是0.5到20重量份，优选1重量份或更大，并优选15重量份或更小。当含量低于0.5重量份树脂时，固化可能不充分，结果机械强度和粘附强度可能降低。另一方面，当含量超过20重量份时，由于固化材料中的离子材料增加，固化材料的吸湿性变大，耐久性就会降低。
另外，如果需要，光敏剂可以一起被使用。通过使用光敏剂提高了反应性，且可以提高固化材料的机械强度和粘附强度。光敏剂的例子包括羰基化合物，有机硫化物，过硫化物，氧化还原系列化合物，偶氮和重氮化合物，卤素化合物，光致还原颜料，等。光敏剂的例子并不限于此，包括例如像苯偶姻甲醚，苯偶姻异丙醚，和α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮这样的苯偶姻衍生物；例如像二苯甲酮，2，4-二氯代二苯甲酮，邻-苯甲酰苯甲酸甲酯，4，4’-双(二乙氨基)二苯甲酮，4，4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮这样的二苯甲酮衍生物；例如像2-氯噻吨酮，和2-异丙基噻吨酮这样的噻吨酮衍生物；例如像2-氯蒽醌，和2-甲基蒽醌这种的蒽醌衍生物；例如像N-甲基吖啶酮，和N-丁基吖啶酮这样的吖啶酮衍生物；和α-α-二乙氧基苯乙酮，苯甲基，芴酮，呫吨酮，铀酰化合物，及卤素化合物，等。这些物质可以单独使用，或者混合使用。每100重量份的光化阳离子聚合环氧树脂化合物，即环氧树脂与上面提到的光化阳离子聚合引发剂的混合物，优选包含0.1到20重量份的光敏剂。
然后，将解释热阳离子聚合引发剂。热阳离子聚合引发剂是一种通过加热产生阳离子物质或路易斯酸的化合物。该化合物的例子包括苯甲基锍盐，噻吩盐(thiophenium salt)，硫羟盐(thiolanium salt)，苯甲基铵，吡啶盐，肼盐，羟基酸酯，磺酸酯，胺酰亚胺(amineimide)，等。这些引发剂在商业上很容易得到，诸如商标名分别为“Adekaptone CP77”和“Adekaptone CP66”(Asahi DenkaCo.，Ltd生产)，“CI-2639”和“CI-2624”(Nippon Soda Co.，Ltd生产)，“SunaidSI-60L”，“Sunaid SI-80L”和“Saneid SI-100L”(Sanshin Chemical IndustryCo.，Ltd生产)，等。
一起使用上面所解释的光化阳离子聚合和热阳离子催化聚合是很有用的技术。
形成本发明中保护膜的环氧树脂组合物可包含一种促进阳离子聚合的化合物，例如氧杂环丁烷(oxetanes)和多羟基化合物。
氧杂环丁烷是分子中具有4元环醚的化合物，它的例子包括：
3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷，
1，4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基(oxetanyl))甲氧基甲基]苯，
3-乙基-3-(苯氧基甲基)氧杂环丁烷，
二[(3-乙基-3-氧杂环丁基(oxetanyl))甲基]醚，
3-乙基-3-(2-乙基己氧基甲基)氧杂环丁烷，苯酚酚醛氧杂环丁烷，等。这些氧杂环丁烷化合物商业上很容易得到，诸如商标名分别为“AllonoxetaneOXT-101”，“Allonoxetane OXT-121”，“Allonoxetane OXT-211”，“Allonoxetane OXT-221”，和“Allonoxetane OXT-212”(Toagosei Co.，Ltd生产)。这些含有氧杂环丁烷环的化合物在环氧树脂组合物中通常以5到95重量％，优选30到70重量％的量使用。
优选除酚羟基以外不具有酸性基团的多羟基化合物，它的例子包括不具有除羟基以外功能团的多羟基化合物，聚酯多羟基化合物，聚己内酯多羟基化合物，具有酚羟基的多羟基化合物，聚碳酸酯多羟基化合物，等。这些多羟基化合物的分子量通常为48或更大，优选62或更大，更优选100或更大，进一步优选1,000或更小。在环氧树脂组合物中这些多羟基化合物的含量通常为50wt％或更小，优选30wt％或更小。
另外，其他添加剂例如铁捕集剂(iron trapping agent)，抗氧化剂，链转移剂，敏化剂，增粘剂(tacking fire)，热塑性树脂，填料(filler)，流动调节剂(flowadjusting agent)，增塑剂和反成形剂(anti-forming agent)可以加入到环氧树脂组合物中。铁捕集剂包括粉末状无机化合物例如铋系列，锑系列，镁系列，铝系列，钙系列，钛系列和它们的混合物系列。抗氧化剂包括受阻酚系列抗氧化剂等。
本发明中的保护膜通过在偏振器的至少一侧上涂覆未固化的环氧树脂组合物而形成，然后通过用活性能量射线例如可见光，紫外线，X射线，电子束等照射和/或加热而固化涂覆层。
涂覆偏振膜的方法并没有特别限定，而是可以使用各种涂覆装置例如刮粉刀(doctor blade)，拉丝锭(wire bar)，塑模涂覆器(die coater)，逗点涂覆器(comma coater)，和照相凹版涂覆器。由于每种涂覆装置具有各自最佳的粘性范围，因此还使用溶剂来调整粘性。因此使用不损坏偏振器的光学性能，且能良好地溶解环氧树脂化合物的溶剂作为所用的溶剂，溶剂的种类没有特别限制。例如，可以使用有机溶剂例如以甲苯为代表的碳氢化合物，和以乙酸乙酯为代表的酯。
当通过用活性能量射线照射而进行聚合时，所使用的光源没有特别限制，可使用具有400nm或更短发射波长分布的光源，例如低压汞灯，中压汞灯，高压汞灯，超高压汞灯，化学灯，黑光灯，微波激励汞灯，金属卤化物灯等。照射环氧树脂组合物的光强取决于所使用的组合物，并没有特别限制，但是，优选有效激活引发剂的波长区域的辐射强度为0.1到100mW/cm2。当照射树脂脂组合物的光强小于0.1mW/cm2时，反应时间会变的太长，当强度超过100mW/cm2时，则灯辐射或组合物放热聚合产生的热量会导致环氧树脂组合物泛黄和偏振膜损坏。根据待固化的组合物决定对组合物的光照射时间，其并没有特别限制，但是，优选设定所述时间，使由辐射强度和辐射时间的乘积得到的累计光量为10到5,000mJ/cm2。当对环氧树脂组合物的累计光量小于10mJ/cm2时，来源于引发剂的活性物质的产生就会不充分，结果保护膜的固化会不充分。另一方面，当累计光量超过5,000mJ/cm2时，辐射时间变得非常长，由此就不能充分提高生产率。
当通过加热进行聚合时，一般通过公知方法来执行加热，因此条件等没有特别地限定。通常，加热在这样的温度下进行，即环氧树脂组合物中所含有的热阳离子聚合引发剂产生阳离子物质或路易斯酸的温度，或更高温度，温度通常从大约50到大约200℃。
当用活性能量射线照射或加热任何一种条件执行固化时，优选在不降低各种性能例如偏振膜偏振度和透射率的范围内执行固化。从薄和轻重量，保护功能，处理等观点看，保护膜的厚度优选为40μm或更小，更优选20μm或更小。当偏振膜的两侧都提供保护膜时，可以在一侧使用与另一侧组成不同的保护膜。
在本发明中，在其上提供有包含上述环氧树脂组合物的保护膜的偏振器中，如果需要，可以在保护膜上形成各种层，例如硬涂层(hard coating layer)，抗反射层(anti-reflectiong layer)，和抗眩光层(anti-glare layer)。
可以获得一光学元件，在该光学元件中，借助于本发明中的保护膜层提供具有除偏振功能以外的光学功能的光学层。设置在偏振器上用以形成光学元件的光学层的例子包括反射层，半透过型反射层，光扩散层，相位延迟板，聚光板，亮度提升膜等，这些光学层用于构成液晶显示装置等。当形成包含有反射型或半透过型，扩散型或组合型偏振片的光学元件时，使用上述反射层，半透过反射型层和光扩散层。
反射型偏振片被用在例如这样类型的液晶显示装置中，即反射来自识别侧的入射光以将其显示，而省略光源例如背光，由此，液晶显示装置很容易变薄。另外，半透过型偏振片被用在这样类型的液晶显示装置中，即在亮的地方作为反射型显示，而在暗的地方通过光源例如背光显示。在作为反射型偏振器的光学元件中，反射层脂例如通过在偏振器上的保护膜上提供一金属如铝的薄片或沉积物膜而形成。另外，通过将上述反射层转换成半透明反射镜，或将含有珠光颜料等且具有光透过性的反射片粘附到偏振器上而形成作为半透过型偏振器的光学元件。另一方面，在作为扩散型偏振器的光学元件中，例如，通过各种方法例如在偏振器上的保护膜上进行消光处理(mat treatment)的方法，涂覆含有微小粒子树脂的方法，和粘附含有微小粒子的薄膜的方法，在其表面上形成微小的粗糙结构。
另外，例如在扩散型偏振器的微小表面粗糙结构上形成一呈现出粗糙结构的反射层，可以形成作为反射和扩散偏振器的光学元件。具有微小粗糙结构的反射层具有通过不规则反射而漫射入射光，阻止定向性和眩光，从而抑制亮暗不均匀性的优点。含有微小粒子的树脂层或膜具有漫射从所述层通过的入射光和反射光，由此抑制亮暗不均匀性的优点。可通过在具有微小粗糙结构的表面上直接提供金属，例如，通过像真空沉积，离子电镀法，溅射法等这样的沉积方法，电镀等，形成呈现微小表面粗糙结构的反射层。能使用由硅石，氧化铝，氧化钛，氧化锆，氧化锡，氧化铟，氧化镉，氧化锑等组成的无机微小粒子，和由交联，未交联的聚合物组成的有机微小粒子等，作为为形成微小表面粗糙结构而包含的微小粒子，它们具有0.1到30μm的平均粒子直径。
另一方面，前述的作为光学层的相位延迟片是用于补偿液晶单元等产生的相位差。它的例子包括由各种塑料等的拉伸膜组成的双折射膜，其内定向有碟片式(discotheque)液晶或向列液晶的膜，和其上形成有前述液晶层的薄膜基片等。这种情况下，优选使用纤维素系列膜例如三乙酰基纤维素作为支撑定向液晶层的薄膜基片。
用于形成双折射膜的塑料的例子包括聚碳酸酯，聚乙烯醇，聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚烯烃例如聚丙烯，多芳基化合物，聚酰胺等。所述拉伸的膜可以是适当地单轴或双轴拉伸的膜。另外，可以使用这样的双折射膜，在该双折射膜中，通过在热收缩膜之间粘着的状态下施加收缩力和/或拉伸力，可以控制膜厚度方向上的折射率。为了控制光学特性例如谱带增宽，可以结合使用两个或多个延迟片。
所述聚光片是用于光程控制等的目，它可以形成为棱镜阵列片(prism arraysheet)，透镜阵列片(lens array sheet)，点提供片(dot-provided sheet)等。
所述亮度改善膜是用于提高液晶显示装置等中的亮度的目的，它的例子包括反射型偏振分离片，该分离片是层叠多个不同的折射率各向异性薄膜以产生反射率各向异性，胆甾型液晶聚合物定向膜，圆偏振分离片，在该圆偏振分离片中，它的定向液晶层被支撑在薄膜基片上，等等。
所述光学元件能够通过将偏振器与从前述的反射层或半透过反射层，光扩散层，延迟层，聚光片，亮度改善膜等，依据使用目的选出的一个或更多个光学层结合，得到两层或更多层的层叠而制造出。在这种情形中，两个或更多个光学层例如光扩散层，延迟层，聚光片和亮度改善层可以分别设置。每个光学层的设置没有特别的限定。
形成光学元件的各种光学层通过使用粘合剂结合起来，这里使用的粘合剂没有特别地限定，只要粘合层形成良好就可以。从粘合作业的简易性，阻止发生光学失真等观点看，优选使用自粘合剂(也称压敏粘合剂(pressure-sensitiveadhesive))。可以使用那些用丙烯酸聚合物，硅树脂聚合物，聚酯，聚氨酯，聚醚等作为基料聚合物的粘合剂作为自粘合剂。优选丙烯酸聚合物自粘合剂，因为丙烯酸聚合物自粘合剂在光学透明度，保持适当可湿性和粘着力方面极好，与基板的粘附性也极好，更具有耐候性，抗热性等，不会导致像在热和潮湿环境下的隆起和剥落这样的剥落问题。在丙烯酸聚合物自粘合剂中，优选通过使(甲基)丙烯酸的烷基酯与含有官能团的丙烯酸单体共聚合而得到的具有100,000或更大重均分子量的丙烯酸共聚物，其中(甲基)丙烯酸烷基酯具有20或更少碳原子数的烷基，例如甲基，乙基和丁基，且含有官能团的丙烯酸单体包含(甲基)丙烯酸，羟乙基(甲基)丙烯酸酯等，以使得玻璃化温度变为优选25℃或更低，更优选0℃或更低。
在偏振器上形成自粘合剂层可通过在有机溶剂例如甲苯或乙酸乙酯中溶解或分散自粘合剂组合物来配制10到40wt％的溶液，并将所述溶液直接涂覆在偏振器上以形成自粘合剂层而进行，或通过提前在保护膜上形成自粘合剂层，并将该层转移到偏振器上以形成自粘合剂层而进行。自粘合剂层的厚度依靠它的粘合力等而确定，通常在大约1到大约50μm的范围内。
如果需要，由玻璃纤维，玻璃珠，树脂珠，金属粉末，其他无机粉末等，颜料，着色剂，抗氧化剂，紫外线吸收剂等组成的填料可以被混合进自粘合剂层。紫外线吸收剂的例子包括水杨酸酯系列化合物，二苯甲酮(benzofenone)系列化合物，苯并三唑系列化合物，氰基丙烯酸酯系列化合物，和镍络合物盐系列化合物，等。
光学元件可以设置在液晶单元的一侧或两侧。使用的液晶单元是任意的。例如，液晶显示装置可以通过使用各种液晶单元例如以薄膜晶体管型为代表的有源矩阵驱动型，和以超扭曲向列型为代表的简单矩阵驱动型而形成。设置在液晶单元两侧的光学元件可以相同或不同。
实施例
下面将说明本发明的实施例，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
将10.0克的商标名为“Epicoat YX8000”，其是由日本Epoxy Resins Co.，Ltd.生产的氢化环氧树脂，4.0克的商标名为“CI5102”，其是由Nippon Soda Co.，Ltd.生产的聚合引发剂，和1.0克的商标名为“CS7001”，其是由Nippon Soda Co.，Ltd.生产的光敏剂，称量进100ml的一次性杯子中，所述材料被混合，并除去泡沫，使用100μm间隙的涂覆器(applicator)将所述混合物涂覆在骤乙烯醇-染料型偏振器的表面上。涂覆以后，该偏振膜以行1.0m/min的线速度一次通过紫外线辐射装置，该装置由日本Storage Battery Co.，Ltd.生产(使用80W的紫外线灯“HAL400NL”，辐射距离是50cm)。于是发现环氧树脂化合物的固化性良好。另外，用JIS K 5400中所述的栅格方法评价与偏振膜的粘着性，未剥落的栅格数相对于形成的栅格数为100/100，证明粘着性较好。另外，使用Shimadzu Coporation生产的分光光度计(商标名“UV2200”)测定偏振性能，发现简单透光率为38.9％，偏振度为99.98％，在固化反应后也保持了极好的偏振性能。
这里使用的商标名“Epicoat YX8000”的氢化环氧树脂是核氢化双酚A的二环氧甘油醚，且具有大约205克/当量的环氧当量。
实施例2
7.0克的氢化环氧树脂“Epicoat YX8000”，3.0克的商标名为“AllonoxetaneOXT-121”、由Toagosei Co.，Ltd.生产的氧杂环丁烷树脂，4.0克光化阳离子聚合引发剂“CI5102”和1.0克光敏剂“CS7001”，被称量进100ml的一次性杯子中，所述材料被混合，并除去泡沫，使用100μm间隙的涂覆器将所述混合物涂覆在聚乙烯醇染料型偏振膜的表面上。涂覆以后，该偏振器以1.0m/min的线速度一次通过如实施例1中使用的紫外线辐射装置。由此环氧树脂化合物的固化性是比较好的。另外，用JIS K 5400中所述的栅格方法评价与偏振膜的粘着性，未剥落的栅格数相对于形成的栅格数为100/100，证明粘着性较好。另外，像实施例1中的一样来测定偏振性能，发现简单透过率为38.6％，偏振度为99.96％，在固化反应后也保持了极好的偏振性能。
这里使用的氧杂环丁烷树脂“Allonoxetane OXT-121”是一种包含1，4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基甲基]苯为主要成分与十几个百分比的二(3-乙基-3-氧杂环丁基甲基)醚的混合物，其中二(3-乙烷基-3-氧杂环丁基甲基)醚是对-亚二甲苯基二醇的二聚物或更高多聚物。
实施例3
7.0克的由日本Epoxy Resins Co.，Ltd.生产的商标名为“Epicoat YX8034”的氢化环氧树脂，3.0克的由Asahi Denka Co.，Ltd.生产的商标名为“AdekaoptomerKRM2199”的脂环族环氧树脂，和1.5克的由Asahi Denka Co.，Ltd.生产的商标名为“Adekaoptone CP77”的thiolanium salt系列热阳离子聚合引发剂，被称量进100ml的一次性杯子中，所述材料被混合，并除去泡沫，使用100μm间隙的涂覆器将所述混合物涂覆在聚乙烯醇-染料型偏振器的表面上。涂覆以后，将这个偏振膜在130℃的干烤箱中放置10分钟。因此环氧树脂化合物的固化性较好。另外，用JIS K 5400中所述的栅格方法评价与偏振膜的粘着性，未剥落的栅格数相对于形成的栅格数为100/100，证明粘着性较好。另外，偏振性能通过像实施例1中的一样来测定，发现简单透过率为37.1％，偏振度为99.97％，在固化反应后也保持了极好的偏振性能。
这里使用的氢化环氧树脂“Epicoat YX8034”是核氢化的双酚A的二环氧甘油醚，且具有大约290克/当量的环氧当量。
对比实施例1
制备30wt％的商标名为“Arton”的甲苯溶液，其是由JSR Corporation生产的环聚烯烃树脂，并使用100μm间隙的涂覆器将该溶液涂覆在聚乙烯醇-碘型偏振膜上。涂覆以后，使这个偏振膜在100℃的干烤箱中干燥10分钟。干燥以后，用JIS K 5400中所述的栅格方法评价与偏振膜的粘着性，未剥落的栅格数相对于形成的栅格数为0/100，证明与偏振膜没有粘着能力。
根据本发明，很容易能够获得具有耐久性，薄而且轻，同时与偏振膜保持较好粘着性的偏振器。结果，获得了薄而且轻的偏振器和光学元件，其能够很好地经受装置组装时的热处理和装置使用时的外界环境；并且能够通过使用这些元件构成用于移动装置的极可靠的液晶显示装置。

Claims (5)

1.一种偏振器，包含偏振膜和在所述偏振膜的至少一侧上的保护膜，该保护膜的膜厚为40μm以下，并且包含环氧树脂作为主要成分，其中环氧树脂不含芳环，并且该保护膜通过至少使用活性能量射线对该环氧树脂进行阳离子聚合和硬化而得到，其中所述偏振膜是一种聚乙烯醇树脂膜，在该聚乙烯醇树脂膜内和/或上吸附定位有二色性染料。
2.一种光学元件，该元件包含权利要求1所述的偏振器和其他显示光学功能的光学层的叠层体。
3.权利要求2所述的光学元件，其中所述光学层是相位延迟片。
4.一种液晶显示装置，包含液晶单元和权利要求2的光学元件，该光学元件被设置在所述液晶单元的一侧或两侧上。
5.一种液晶显示装置，包含液晶单元和根据权利要求3的光学元件，该光学元件被设置在所述液晶单元的一侧或两侧上。
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