CN1220401A - 高效率k－薄片偏振器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种光偏振薄片。偏振薄片包含聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物材料,其中聚亚乙烯基块由聚乙烯醇脱水而得。所述共聚物材料包括一光偏振分子的均匀分布,聚亚乙烯基块的结合重复亚乙烯基长度n在2至24的范围内改变。每个聚亚乙烯基块浓度保持相对恒定,光偏振分子的取向程度在所述范围内随所述聚亚乙烯基长度增加而增大;聚亚乙烯基块浓度和分子的取向程度给出适光二向色性比值R_D至少约为45。

Description

高效率K-薄片偏振器

本发明一般涉及以分子取向聚乙烯醇薄片为基的合成二向色性平面偏振器。本发明特别涉及一种具有光吸收发色团均衡浓度的高效率“K-薄片”型光偏振片和它的加工方法。

正常情况下，光波在绕光束轴的大量平面内振动，如果光波只在一个平面内振动，则称光为平面偏振的。由平面偏振光可以实现几种有用的光学效应和光学结果。例如，在电光器件(如液晶显示器)的制造过程中，正交偏振器与一个可寻址液晶中间层连用，以提供图像形成的基础。在摄影领域，用偏振滤光器来减少眩光和镜面反射亮度。也已用偏振滤光器(圆或其他的)来减少CRT显示屏的眩光。

由于几种材料具有一定程度的固有偏振特性，由于比较容易加工和处理、适合特殊目的的能力和比较容易并入需要的终端产品等原因，希望采用以聚合薄膜为基的合成偏振材料。

绕性光偏振薄膜的制备工艺在现有技术中已经有详细的描述。一般，线性光偏振薄膜具有选择性地沿一给定的电磁辐射矢量通过振动辐射(并沿另一个给定的电磁辐射矢量吸收电磁辐射)的性质。这归因于透光薄膜介质的各向异性特征。

二向色性偏振器是一种吸收类型的线性偏振器，其偏光能力归因于吸收入射光波的矢量各向异性。这里，“二向色性”术语是指对一个入射光束分量的不同的吸收特性依赖于所述分量的振动方向。因此，光进入二向色性薄膜将遇到两个不同的吸收系数——一个高的和一个低的。出射光主要是沿低吸收的方向振动。

使用最广泛的合成二向色性薄片偏振器是聚乙烯醇-碘复合偏振器(称为“H-薄片”型偏振器)及其变形。最早的这种偏振器是由Polaroid公司的Edwin H.Land发明的(1948年11月23日颁发的美国专利No.2,454,515，其申请是1938年10月29日提出的)。一般，一个“H-薄片”型偏振器由包含在一个聚乙烯醇母体中的一个光吸收线性聚碘化合物构成。例如，“H-薄片”型偏振器一般是这样制作的，把聚乙烯醇薄膜(或其衍生物)浸入光吸收聚碘化合物(或二向色性染料)的水溶液里，然后加热伸展到原长度的几倍。因此，余下的高分子量分子是单一取向的。通过把聚乙烯醇母体单一方向排列，光吸收聚碘化合物的跃迁矩(transitionmement)相应取向。材料因此也成为可见光二向色性材料。

由于“H-薄片”型偏振器的基底材料是一种水溶液高分子量物质，得到的薄膜经常显示出比较低的抗湿性，且在非保护状态下，当暴露在环境大气湿度下倾向于起皱、脱落或卷起。尽管“H-薄片”型偏振薄膜表现出好的偏振性能(如适光二向色性比值大于80)，但是对于某些应用来讲，它的耐湿性和耐热性是不能满足要求的。

与第一个“H-薄片”型偏振器研制的同时，Polarid公司的Eduin H.Land和Howard G.Rogers进行“K-薄片”偏振器的研究，(参见美国专利No.2,173,304,No.2,255,940和No.2,306,108)而F.J.Binda做了进一步的研制工作(参见美国专利No.2,445,555,No.2,453,186,No.2,554,850和No.2,674,159)。

同“H-薄片”型偏振器和其它的合成二向色性平面偏振器相反，“K-薄片”型偏振器的二向色性来源于母体的光吸收性质，而不是来自于染料添加剂、着色剂或悬浮的结晶材料的光吸收。最早的“K-薄片”偏振器是由在分子取向的聚乙烯醇薄膜中的聚乙烯醇的二向色性脱水产物的一种取向的悬浮体构成的，这种偏振器的加工是由聚乙烯醇(PVA)的脱水薄片开始的，最好是在很强的酸催化剂(如发烟盐酸)存在的情况下加热，释放水分子和产生聚亚乙烯基结合块(conjugatedblock)，然后为实现所需要的各向异性性能，将脱水的薄片沿着单一方向聚亚乙烯基结合块的方向)拉伸，由此使二向色性矩取向排列。由于它的较大疏水性(和固有的稳定性)，这种偏振器的早期应用主要集中在偏振器将承受温度变动范围宽和湿度变化很大的光学系统。

尽管早期的“K-薄片”偏振器比当时的“H-薄片”偏振器提供较好的耐热性和耐湿性，但是它的光学性能不如H-薄片那样合乎要求。因此，早期的“K-薄片”不象“H-薄片”那样获得广泛应用和销售成就。因此，不去提高早期的“K-薄片”的光学性质，在改善“H-薄片”型偏振器的抗湿性方面作了很大努力。

一般，采用两种方法：一种本质上机械的，另一种是化学的。对于机械方法，“H-薄片”型偏振器的耐水性是通过把潮解材料与环境气氛隔离来实现的。例如，用一个保护封套或叠层，例如，参见美国专利No.4,416,946(以碳氟化物为基的防潮层)。对于化学方法，对添加到聚乙烯醇中的疏水性替代物质的鉴别和实施做了研究，例如美国专利No.4,842,781和No.5,286,418，参见美国专利No.2,572,315(1951年10月23日颁给J.E.Campbell的)及美国专利No.3,621,085、4,229,498和4,230,268(聚氯乙烯脱去卤化氢)。在改善“H-薄片”偏振器方面做了很大努力，而对K-薄片偏振器的研究退缩了，直到如今，实质上还是停留本世纪40年代的水平。

当前，许多商业注意力移到研制和改善平面显示器，特别是液晶显示器上来。为与这种技术的加速发展相配合，于是人们就在转向考虑具有良好的光偏振效率和较低的生产成本的偏振器。虽然H-薄片偏振器继续使用在液晶显示器里，但在寻找一种替代物，它具有可比拟的光学性能，而它的抗湿性是通过廉价的机制和方法实现的。

为响应上述需要，本发明提供了一个改进的耐湿的、具有与“H-薄片”型偏振器可比拟或更好的偏振性能的“K-薄片”偏振器。

本发明构思了一种由具有聚亚乙烯基块(通过聚乙烯醇薄片分子脱水形成的)的聚乙烯醇/聚亚乙烯基块聚物材料的分子取向薄片构成的光偏振器。按照本发明，分子取向聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物材料薄片构成聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物材料的光偏振分子的一个均匀分布，其共聚物的聚亚乙烯基块的结合重复亚乙烯基单元的长度(n)在所述范围内的增加而增大。此外，由所述块的光吸收决定的每块聚亚乙烯基的浓度在所述范围内相对保持恒定(即“均衡”)。所述分子的取向程度与每块聚亚乙烯基的浓度分布一起足以给所述薄片一个至少为45的适光二向色性比值R_D。

因此，本发明的一个主要和特别的目的是提供一种包括分子取向的线性聚乙烯醇的光偏振薄片，所述光偏振薄片具有一个在其内形成的取向的二向色性聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物，亚乙烯基块的结合长度n的分布主要在2至24内，其中，光偏振薄片充分拉伸，以使所述薄片有一个近似大于45的适光二向色性比值R_D的峰值。

本发明的另一目的是提供一种既有良好的偏振效率又有良好的耐湿性的偏振器。

本发明的另一目的是提供具有上述特性的光偏振材料的加工工艺。特别，本发明提供制备偏振薄片材料的一种方法，这种方法包括一个起始单一方向拉伸步骤和一个后续单一方向延伸步骤，后续延伸步骤将薄片的长度延伸到超过起始拉伸步骤中得到的长度。

因此，本发明包括几个步骤，以及这些步骤中的一个步骤或多个步骤与其他每个步骤之间的关系，在下面详细的叙述中将说明生产工艺具有特点、性能和元件的关系，而申请的范围将在权利要求书中指出。

图1是发明的K-偏振器的三个代表性实例(它们的起始单一方向拉伸和后续延伸不同，即EXT不同)和一个现有技术的K-偏振器例(有单一方向拉伸，没有后续延伸)的光谱二向色性比值R_D的曲线图。

图2是一个现有技术的偏振器片和根据本发明的偏振薄片的偏振效率相对于K_V的曲线图。

图3是制作高效率“K-薄片”型偏振器的一种方法的示意图，该方法按照本发明的做法。

图4是一种代表性的现有技术的偏振器薄片和一个根据本发明的代表性的偏振片的吸收(吸收率×浓度，a*c)对结合长度n的曲线图。

本发明构思了一种包括聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物材料的分子取向薄片的高效率光偏振器。共聚物材料的聚亚乙烯基块是通过聚乙烯醇薄片脱水形成的。聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物材料的分子取向薄片可以初步由所述的聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物材料的均匀分布来鉴别。这里，共聚物的聚亚乙烯基块的结合重复亚乙烯基单元的长度(n)主要在2至24的范围内变化。分子取向薄片的进一步检查是展示，所述光偏振分子的取向程度。(通过考虑光谱二向色性比值来定量)。在所述的范围内是随着所述聚亚乙烯基块的长度n的增加而增加。

参考上述的图1，该图是发明的偏振器的三个代表性实例(它们的起始单方向拉伸和后续延伸不同，即EXT不同)和一现有技术例的K偏振器(单一方向拉伸，没有后续延伸)的二向色性比值R_D的曲线图，由图1可见，发明的每一个K-偏振器的发色团的二向色性比值明显大于代表性的现有技术的K-薄片的相应发色团的二向色性比值，特别对于在近红外波长600至700nm对偏振器性能有贡献的发色团是如此。因此，尽管现有技术的K-薄片的发色团的二向色性比值也随聚亚乙烯基块的结合长度(n)递增而增加，但在本发明的偏振片中观察到了一个非常显著的增加。

除了观察到取向程度有较大增加外，本发明者还观察到确定取向发色团部分(即，结合块的浓度分布的吸收值实际上在波长范围200～700nm内是均匀的，它除了改进偏振性能外，还导致了一个可见的和很令人满意的灰色调。尽管导致这种发色团结构的确切原因还没有搞清楚，但在拉伸和延伸的偏振薄片中能够重复和观察到大体均匀的浓度分布。

相对更均匀，更“平坦”，或者说“均衡的”发色团浓度分布由下表中提供的数据作为说明(透射@42K_V)，所述数据画在图4中。

结合长度	波长	吸收	相对浓度	吸收	相对浓度
						n	nm	a×c(新的“K”)	％	a×c(现有技术“K”)	％
2345678910111213**14**15161718	233276309339-372394420445472492512527543557571584595	0.342900.317430.328190.349580.364660.375220.370920.363190.355370.350060.346860.343950.340750.338240.335210.332370.32981	-----------------	0.376750.329430.317500.330450.348190.365550.366220.363960.359920.357400.354200.350700.347040.343110.338530.332700.32779	-----------------
						192021222324	622637652667681695	0.322620.318240.311190.300760.286340.25191	949391888474	0.308920.295240.271400.239100.202820.14967	898578685843

从表和图4可见，在波长250～700nm之间，由所述块吸收决定的每个聚亚乙烯基块的浓度基本上保持常数(即，约为1/5)。此外，值得注意的是，在n=19至24范围里，由吸收决定的所述每个聚亚乙烯基块的浓度不小于在范围n=14到15之间由吸收决定的任何所述聚亚乙烯基块浓度的大约70％(即，70％±5％)关于这一点，在近红外波长、(即，n=19到24)对偏振性能起影响的每个发色团具有一相对浓度(根据它的吸收大小)不小于在对于最大人眼适光灵敏度的波长(即540～560nm,n=14或15)造成偏振的测量值的70％。

在上表中，相对浓度由下式计算：

                相对浓度_(n=x)=(吸收_(n=x)/吸收_(n=q))100。

这里，x是在19至24之间的结合长度n,q是14或15的结合长度n，(在上表中，为了说明，取q=14，算得的值与q=15的值可比拟)、从表中明显可见，本偏振薄片的发色团分布显著地偏离现有技术的“K-薄片”产品中观察到的发色团分布。特别是，现有技术的K-薄片对于结合长度23和24显出远低于70％的相对浓度。这可能对所谓的“红色泄漏”(red-leak)现象有贡献。除了削弱光学性能外，出现“红色泄漏”的偏振器倾向于有带褐色的特色，从美学观点来看，对某些显示应用来讲是不理想的。

最后，所述分子的取向程度连同每个聚亚乙烯基块的浓度分布导致一个具有适光二向色性比值至少为45的偏振器薄片。本发明者不知道有任何标准市售的“K-薄片”型偏振器那些基于不变的、不结合的聚乙烯醇原料的偏振器能给出更高的二向色性比值。

虽然本发明给出了一个与所附的权利要求书相当的范围，但在一个合适的实施例中，聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物的光偏振分子的取向和由吸收决定的浓度是这样的，从而在特定的波长段，光谱二向色性比值R_D不小于下表中给出的对应值，这些值已画在图1中。

结合长度，n	波长(nm)	二向色性比值，RD
			78910111213141516	392416442465486503522538550574	8.410.917.021.527.133.438.244.747.354.4

1718192021

590606622638653

58.862.865.764.860.3

如上所述，具有所述新的和所要求的光学性能的上述偏振薄片，可以通过包括一个“延伸”步骤的方法来获得。与原先的方法不同，把一个预先拉伸的(因而是分子取向的)聚合薄片，不管在张力下是否松驰或维持原状，作单一方向延伸(即，再拉伸)到超过第一次拉伸的程度。除了改进偏振性能外，这一步骤，当与下面叙述的其它处理相配合时，在防止得到的偏振薄片的褪色和增加抗紫外辐射的稳定性方面是非常有用的。

虽然发明方法可作改变，但为说明本发明，参见发明方法的一个所需的有代表性的实施例。在这方面，参见图3所示的制造偏振薄片10的方法。

如图3所示，制造偏振薄片10是从准备一块具有预定的原长度和一般厚度在0.002到0.004英寸数量级的一块非晶羟基线性高聚合物10u测定聚合薄片开始的。在图3中，作为一个代表性实例，未处理的聚合薄片10u具有长度1英尺(0.304m)和宽4.3英尺(1.307m)。

聚合薄片10u被送到合适的拉伸装置200(或其它相似的机械或系统)，在这里，非晶的未处理的聚合薄片10u被拉伸到预定的原长度的2.0到5.0倍。在图3说明的例子中，聚合薄片10u被拉伸到原长度1英尺(0.304m)的3.6倍，产生一块具有长度3.6英尺(1.094m)和宽度2.6英尺(0.791m)的取向薄片。引起非晶聚合材料的分子取向的这一拉伸步骤一般是在适当热量的影响下进行的，最好是在非晶聚合材料的玻璃相变温度或高于相变温度的温度下进行。如图3所指出的，拉伸可以通过热量产生部件230、快轧辊210和慢轧辊220来完成。利用轧辊210和220的旋转速率之差值以在轧辊之间传送的带14的区域中产生相应的张力、当所述区域同时受到由热量产生部件230产生的热量时，便于带14的拉伸。由于本揭示，拉伸薄片10u的其它方法对于那些本领域的熟练技术人员而言是显然的。拉伸聚合薄片的方法在诸如美国专利No.2,547,736(颁发给R.Blake)，美国专利No.,2,547,763(颁发给Edwin H.Land和W.Ryan的)及美国专利No.2,806,652(颁发给S.Balkan)等专利中已有叙述。

要注意在拉伸后，取向的聚合薄片带有某些纤维性质，而它的抗张强度在拉伸方向的横向减小。在这一情况下，取向聚合薄片易于起皱、变皱和出现其它类似的由处理和操作而产生物理结果。因此，取向聚合薄片最好通过把承载带(arrierweb)12与聚合薄片粘合或层叠来保护聚合薄片。在图3中，为简单起见，不需要把承载带12从带卷轴120送入与拉伸装置合并或结合的装置或系统。

任何一种材料都可以用作承载带12。合适的承载带材料包括已知的聚合薄片，诸如纤维素酯(例如，硝酸纤维、醋酸纤维、醋酸-丁酸纤维)，聚酯、聚碳酸酯、乙烯基聚合物(如丙烯酸)，和其它可以以片状形式提供，透光的支承材料。聚酯是特别有用的，取决于特别的应用和要求。虽然可以采用其它的聚乙烯对酞酸盐材料，但较好的聚酯是商品名称为Mylar和Estar的聚乙烯对酞酸盐；支承材料的厚度随特殊的应用而变化。一般，从制造方面来考虑，支承材料的厚度以约0.5密耳(0.013mm)到约2密耳(0.51mm)为宜。

任何一种粘结剂都可以用于叠层，包括聚乙烯醇粘结剂和聚氨基甲酸酯粘结材料。由于偏振器一般用于光学应用，通常采用对偏振器的透光特性不产生无法接受影响的粘结剂。粘结剂的厚度随特殊的应用而变化，一般地，厚度约为0.25密耳(0.006mm)到约1.0密耳(0.025mm)比较满意。

支承在承载带12上，取向薄片被输运到脱水设备300(或其它的相似机构或系统)，取向薄片经过处理，其一部分转换成包含亚乙烯基/乙烯醇共聚物偏振分子，这是可以实现的，例如，把取向薄片浸入合适的脱水催化剂中，最好是盐酸烟雾中，接着把烟熏的薄片加热到125℃以上。

在实践的一种特殊方式里，在装置300中装在带上的薄片的取向聚合物一侧(下表面)离盛有发出烟雾的酸的桶一段短距离并在装置300中保持约1分钟，并且在这段期间由放在与薄片很近的加热的盖或等效装置(未示出)来加热并保持温度约为130°F。采用酸的烟雾的作为催化剂，然后使取向薄片经过加热炉，在那里经受近似250°F到350°F的温度，时间1分半钟，由此取向薄膜片“变成”所需的脱水产物——乙烯基。

加热时间、温度和酸浓度的规定条件并不是非常严格的。工艺参数存在大的变化余地，并没有破坏共聚物的形成和随之而产生的偏振性能。酸的烟雾透入取向片的程度是通过改变桶中酸的温度、改变取向薄片暴露在烟雾中的时间、和改变放置在薄片附近的加热装置的温度实现的。此外，首先把一块没有拉伸过的聚乙烯醇薄片暴露在脱水催化剂里，接着同时加热和拉伸薄片，也可以得到合适的结果。

为产生本发明的高效率的“K-薄片”偏振器，经脱水、烟熏和取向的薄片10_I经受前面提到的拉伸步骤，那里中间(所谓的“原始-K”)薄片10_I被单方向延伸到超过第一次拉伸的长度，一般地可增加10％到160％，且最后拉伸程度至少是原先预定长度的4.8倍(最好更大些)。

如图3所示，这一拉伸步骤希望，但不是必需在一个含硼的槽400内进行。在进行这一步骤的过程中，含有取向的乙烯/乙烯醇共聚物分子的薄片10_I经硼酸的水溶液和/或硼砂处理的同时或接着把薄片延伸到增加10％到160％的长度，从而最后的延伸程度至少是薄片原先长度的4.8倍(最好更大些)。如图3给出的例子所示，中间薄片10_I被拉伸比原先拉伸长度3.6英尺增加38％，导致一个具有5英尺(1.520m)长和1.7英尺(0.517m)宽的高效率“K-薄片”型偏振器10。与所述方法的参数一致，偏振器10的长度5英尺(1.520m)大于没经处理和非晶的聚合薄片10_U的原先预定的长度4.8倍以上(即大5倍)。

如图3所示，经转换和取向的薄片10_I的延伸可以以一种类似于前面讨论的非晶薄片10_U的拉伸方式来实现，即，使用快轧辊和慢轧辊410和420、如前面的拉伸步骤那样，可以采用另外的拉伸方法。

尽管在图3中描述了发生在硼槽400中的拉伸过程，然而本发明并不对延伸步骤的时间和场所作出限制，对实践中加硼也并不要求极其严格例如，薄片10_I可以选浸在硼槽400内使之软化和/或膨胀(“松弛”)，接着移开，再延伸。同样，薄片10_I也可以先延伸然后浸在硼槽400内在一个极端但仍可行的情形中，薄片10_I可以在没有经任何预先、事后或同时加硼的处理而延伸。但是，如实践者注意到的，预先浸入或同时浸入含有硼离子的溶液中，大大便于延伸薄片10_I，因而在延伸薄片10_I时是希望这样进行的。

此外，尽管图3只描述了一个槽，加硼可以使用两个(或更多个)槽。例如，在用两个槽的加硼，第一个槽可以含有水，而第二个槽，含有提供硼离子的物质。换一种做法，次序可以反过来，或两个槽中含有不同浓度和/或提供硼离子的混合物。延伸可以在任何一个槽中进行。

当薄片10_I加硼时，加硼的溶液一般包含硼酸和钠或钾的氢氧化物，或由包含钠和钾硼酸盐的物质(最好是硼砂)组成。取向偏振薄片遇到的硼酸和硼砂或其它在溶液里的硼酸盐浓度并不是很临界的。最好硼酸比硼砂或其它硼盐的浓度高，较佳的浓度包括重量9％的硼酸和重量3％的硼砂。其它满意的浓度包括硼酸浓度为16％重量或更高而硼砂浓度为约为6％重量，或溶液具有硼酸重量为9％和硼砂重量为1％或在指明范围内其它变化的浓度。溶液最好应含有重量为1％到6％的硼砂和重量从约5％到约20％的硼酸。偏振薄片或薄膜浸入溶液里的时间约4分钟或略长一些，而且溶液的温度最好保持在60℃。

对于分子取向聚合薄片的加硼是可以作较大变化的。例如，硼酸溶液的温度可以从室温变化到沸点，而浓度在较高温度时可以增加。最理想的是溶液温度加热到至少接近60℃，目的是在交联发生以前实现快速“膨胀”。因此在室温下交联物质倾向于在靠近薄片的表面上形成一隔层，能够有效地阻止溶液的进一步透入，尽管应注意的是，形成的薄片已显著地改进了稳定性。

其它可选择的加硼方法和由此获得的作用可以在专利文献中说明。关于加硼的进一步论述，参见美国专利2,445,555、2,453,186、2,554,850和2,674,159。

在延伸步骤后，得到的高效率K-偏振器10可以再被粘接或叠层到承载带12上，承载带(示于图3的卷轴160上)可以与在延伸前从经过烟熏的取向薄板10I上剥除的带相同或不同，支承在带12上的偏振器10是较易收在绕轮110上并减少处理缺陷(例如起皱、变皱等)的频度。

当然，很显然，实施本发明产品的光偏振薄片可以在支承薄片或薄膜之间叠层或叠层至支承薄片或薄膜，诸如玻璃薄片或其它有机塑性材料，还很显然，本发明的成层或不成层的光偏振器可以在其他形式的光偏塑性材料已使用的地方，例如，与液晶显示板、太阳镜、遮光板，窗格玻璃，CTR监示器眩光消除系统，广告显示，遮光罩和房间隔板。不管最终产品的应用，乙烯/乙烯醇共聚物复合物特别是与硼酸/硼砂复合的材料的偏振性能比根据美国专利No.2,255,940和(Rogers)和No.2,245,555(Binda)制备的薄片偏振器的性能有显著的改进。例如，参见图2。

虽然这里叙述的本发明主要是参照从分子取向的聚乙烯醇得出的偏振薄片。可以懂得，可考虑使用分子取向的聚合物而不用聚乙烯醇。在这点上，聚合的原始材料可以从任何羟基化合物线性高聚合物或其衍生物，或任何可以转化成羟基线性高聚合物的化合物中选择。具体说来，除了聚乙烯醇外，发明者构思了使用能够形成分子取向薄片或薄膜的聚乙烯醇缩醛、聚乙烯酮缩醇和聚羟基烯烃材料等。因此，可以说本发明的光偏振器由上述类型的分子取向的聚乙烯烃基化合物的脱水产物构成的。

术语“聚乙烯醇的缩醛和缩酮”可以理解为一类树脂的总称，这类树脂是分别经过连续的和组合的由乙炔和酮水解和浓缩步骤形成的。然而应该指出，当本发明用聚乙烯醇的混合的聚合物或衍生物来实现时，应该用不完全的衍生物，某些聚乙烯醇的羟基团应保持不反应，目的是进入后续的酯化反应。

本发明的产品在显示器里作为光偏振滤光器是非常有用的，在那里滤光器放在接近保持长时间连续照明的较强的光源之处。在这些情况下，偏振滤光器可以在较长时间承受125°F附近或更高的温度。经长时间受热后它的高效率偏振性能没有不能接受的损失，滤光器没有退色和变暗。

为进一步说明本发明，提供了下述实例，但是本发明不限于这些实例，除非另外指明，所有部分、百分比和比值都以重量计算。在这些例子中，二向色性比值，透射和偏振效率是由下列方法决定的。

二向色性比值R_D，作为薄膜的偏振性能的一个量度定义如下：

                  R_D=Apar/Aperp

这里Apar和Aperp是由吸收光谱学决定的。

吸收是用放置偏振器的UV/VIS分光光度计对于例如，采样和参考光束测量的。为测量二向色性，采样和参考光束都是白色光束。为作光谱二向色性比值的测量，光束波长为对应于在研究的发色团结合长度的波长。在这两种情况下，考虑在400～700nm之间的吸收光谱，薄膜样品的光轴平行于采样光束中的偏振器的光轴，然后旋转样品偏振器90°。这样，在两种情况下由Apar和Aperp表示的在最大吸收的波长处吸收可分别确定，由此可以计算R_D。

可见光(波长400到700nm)的透射同样是由分光光度计决定的。把一个偏振器放置在入射光一侧。一块偏振薄膜样品的透射轴先与偏振器的光轴重叠，然后与之成直角。于是，在每一情况下偏振薄膜的透射就可以确定了。

数据的代数平均称为透射。偏振效率是根据下列公式，通过确定轴平行时的透射(Tpar)和轴正交时的透射(Tperp)来计算的，轴平行时的透射是通过使轴相之平行的方式重叠两偏振膜来决定的。轴正交的透射是通过以使轴成直角的方式重叠两偏振膜来决定的：

        偏振效率(％)=(Tpar-Tperp)/(Tpar+Tperp)×100

一块偏振薄膜的理想透射和偏振效率分别为50％100％。

尽管一块偏振薄膜经常以层叠一块保护膜的方式来使用，但在下面的例子和比较的实例中所确定的是不加保护偏振薄膜的各种性能。实例1～4

在适当热量(～125℃)影响下，高分子量聚乙烯醇(98％或更高水解薄片(约2密耳厚)单方向拉伸到原长度的3.6倍。为在其中产生聚亚乙烯基结合块，将被拉伸的薄片放到脱水催化剂里，即发烟的盐酸烟雾里然后加热到125℃。接着，把薄片浸入硼酸和硼砂的水溶液里。最后，为获得所需的高效率K-薄片偏振器，把薄片单一方向延伸10％到60％的长度(根据加硼处理结果的长度)，从而每一薄片的最终拉伸程度至少是比原长度大4.8倍。

在加硼和单一方向延伸步骤之前，对中间的(“原始-K”)样品做了定量分析，表示具有21.5％的透射(kv)和97.6％的偏振效率，以及7.0的适光二向色性比值(R_D)。为进行比较，对高效率K-薄片的样品的一个控制(A)做了类似分析，结果在表1中给出。

                         表1聚乙烯醇薄片

                       起始拉伸3.6倍原长度

控制A		例1	例2	例3	例4
						温度(℃)硼酸(％)硼砂(％)延伸(％)透射，KV(％)偏振效率(％)适光二向色性比值RD	7793038.3499.8239	809337.540.5199.4647	779343.841.0999.3450	9021750.041.7099.0453	8515343.841.2399.3953

从表1可见，透射K_V和适光二向色性比值R_D，在所有经延伸的样品(即例子1～4)中都得到了改进。实例5和6

把聚乙烯醇薄片单一方向拉伸到原长度的4倍，再以实施例1～4的方式脱水。一个中间的“原始-K”样品显示透射K_V为16.7，偏振效率为98.80，适光二向色性比值R_D为8，对样品接着以实例1～4的方式进行加硼和单方向延伸，分析的结果在下表2中列出。

                               表2聚乙烯醇薄片

                             起始拉伸4.0倍原长度

控制B		例5	例6
				温度(℃)硼酸(％)硼砂(％)延伸(％)透射，KV(％)偏振效率(％)适光二向色性比值RD	7093035.8199.9736	709325.038.6299.9145	709350.042.5998.1455

从表2可见，透射K_V和适光二向色性比值R_D在经延伸后的所有样品(即例5和6)中都得到了改善。实例7和8

把乙烯醇薄片单一方向拉伸到原长度的4.5倍，再以实例1到4的方式脱水。中间的“原始-K”样品显示出透射K_V为19.63，偏振效率为99.69，适光二向色性比值为R_D为8.5。

样品以实例1到4的方式接着加硼和单一方向延伸，

分析的结果在表3中列出。

                          表3聚乙烯醇薄片

控制C		例7	例8
				温度(℃)硼酸(％)硼砂(％)延伸(％)0透射，KV(％)偏振效率(％)适光二向色性比值RD	709330.036.8199.9538	709335.040.8399.8561	709341.4899.8872

从表3可见，透射K_V和适光二向色性比值R_D在经延伸后所有样品(即例子7和8)中都得到了显著改进。

总而言之，从实例1到8可见，通过在K-薄片加工工艺中作一个延伸步骤，可以大大改进偏振性能。然而，由于对实施本发明的物品和方法可做某些变化和修改，因而认为包括在实例中的所有内容是说明性的而非限定性的。

Claims (10)

1．一种光偏振器，其特征在于包括一个分子取向的聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物材料的薄片，所述共聚物材料中的聚亚乙烯基块是通过聚乙烯醇薄片脱水形成的；

所述聚乙烯醇/聚亚乙烯基共聚物材料的分子取向薄片包括有聚乙烯/聚亚乙烯基块共聚物材料的光偏振分子的基本上均匀的分布，所述共聚物材料的聚亚乙烯基块的结合的重复亚乙烯基单元的长度n在2至24的的范围内变化；

由所述聚亚乙烯基块在200至700nm波长的吸收所确定的每块所述聚亚乙烯基块的浓度是这样的，即在n=19至24范围内每个的所述聚亚乙烯基块的所述由吸收确定的浓度不小于任何一个在n=14或15范围内的所述聚亚乙烯基块的由吸收确定的浓度的大约70％。

2．如权利要求1的偏振器，其特征在于，所述薄片的一部分进一步包括由所述聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物和硼酸构成的耐湿的复合物。

3．如权利要求1的偏振器，其特征在于，所述薄片的一部分进一步包括由所述聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物和硼砂构成的耐湿的复合物。

4．如权利要求1的偏振器，其特征在于，所述分子的取向和由吸收决定的浓度是这样的：当聚亚乙烯基块的结合长度n为7，在392nm波长段，二向色性比值R_D不小于8.4；当n为8，在416nm波长段，R_D不小于10.9；当n为9，在442nm波长段，R_D不小于17.0；当n为10，在465nm波长段，R_D不小于21.5；当n为11，在486nm波长段，R_D不小于27.1；当n为12，在503nm波长段，R_D不小于33.4；当n为13，在522nm波长段，R_D不小于38.2；当n为14，在538nm波长段，R_D不小于44.7；当n为15，在550nm波长段，R_D不小于47.3；当n为16，在574nm波长段，R_D不小于54.4；当n为17，在590nm波长段，R_D不小于58.8；当n为18，在606nm波长段，R_D不小于62.8；当n为19，在622nm波长段，R_D不小于65.7；当n为20，在638nm波长段，R_D不小于64.8；当n为21，在653nm波长段，R_D不小于60.3。

5．如权利要求1的偏振器，其特征在于，所述的聚乙烯醇/聚亚乙烯块共聚物材料的薄片是一个经拉伸和延伸的薄片。

6．如权利要求的偏振器，其特征在于，所述聚乙烯醇/聚亚乙烯基块共聚物材料薄片是一个经拉伸、加硼和延伸的薄片。

7．一种制作偏振器中的方法，该方法采用具有预定原长度和包含羟基线性高聚合物的聚合薄片，其特征在于，所述方法包括下述：

(a)单一方向拉伸聚合薄片到2倍至5倍于原长度；

(b)把伸展的薄片暴露在发烟浓酸的烟雾中；

(c)合适温度下加热经过烟熏的取向薄片，使之脱水及形成光吸收的亚乙烯基块。

(d)单一方向延伸经脱水、烟熏和取向的薄片，再增加10％至160％，从而即总拉伸的程度至少是原长度的4.8倍。

8．如权利要求7的方法，其特征在于，羟基化线性高聚合物是聚乙烯醇。

9．如权利要求8的方法，其特征在于，经脱水、烟熏和取向的薄片在含硼离子溶液中沿单一方向延伸展。

10．如权利要求9的方法，其特征在于，把受所述酸烟熏和加热的聚合薄片支承在承载带上，由承载带的支承在所述单一方向延伸之前是不连续的，而在所述单一方向延伸之后是连续的。

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