CN1508576A - 偏光器、光学薄膜和图象显示器 - Google Patents

偏光器、光学薄膜和图象显示器 Download PDF

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Abstract

一种偏光器，包括具有带有分散在由包含碘光吸收材料的半透明水溶树脂形成的基质中的微域的结构的薄膜，在短波长侧提供高偏振度。该偏光器具有高透射率和高偏振度并且可以在黑色显示的情况下控制透射率的不均匀。

Description

偏光器、光学薄膜和图象显示器
技术领域
本发明涉及偏光器。本发明还涉及采用所述偏光器的偏振板和光学薄膜。此外，本发明涉及采用所述偏振板及光学薄膜的图象显示器，例如液晶显示器、有机电致发光显示器、CRT和PDP。
背景技术
液晶显示器正在市场中迅速地发展，例如在钟表、蜂窝电话、PDA、笔记本大小的个人计算机、和个人计算机显示器、DVD播放器、电视机等中。在液晶显示器中，基于通过液晶的切换的偏振态的变化来实现可视，其中，基于其显示原理采用偏光器。特别地，具有更高亮度(高透射率)和更高对比度(高偏振度)的偏光器被发展和引入，用作电视机等日益需要具有高亮度和高对比度的显示器。
例如，由于其具有高透射率和高偏振度，具有碘被吸收并且然后被拉伸的结构的聚乙烯醇，也就是碘基偏光器被广泛用作偏光器(例如，日本专利未审查公开No.2001-296427)。但是，由于碘基偏光器在短波长侧具有相对低的偏振度，会出现色调的问题，例如在短波长侧黑色显示中遗漏蓝色，并且在白色显示中遗漏黄色。
碘基偏光器在碘吸收过程中容易出现不均匀。因此，存在尤其是在黑色显示情况下检测出的透射率不均匀导致可视性下降的问题。为解决该问题已经提出了很多方法，例如，增加碘基偏光器吸收碘的吸收量，从而在黑色显示情况下的透射率设置为不高于人眼感知极限，以及采用自身产生很小不均匀度的拉伸处理。但是，前一种方法存在在降低黑色显示的透射率的同时，降低了在白色显示情况下的透射率，并且从而使显示自身变暗的问题。除此之外，后一种方法本身存在需要更换加工，降低生产率的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种在短波长侧具有高偏振度的碘基偏光器。
此外，本发明旨在提供一种具有高透射率和高偏振度并且可以控制黑色显示情况下透射率不均匀度的碘基偏光器。
除此之外，本发明旨在提供一种采用所述偏光器的偏振板和光学薄膜。另外，本发明旨在提供一种采用所述偏光器、偏振板和光学薄膜的图象显示器。
作为本发明人全身心投入的研究结果，可以解决上述问题，并且发现采用下面示出的偏光器可以实现上述目的，从而实现本发明。
即，本发明涉及一种偏光器，该偏光器包括具有分散在由包含碘光吸收材料的半透明水溶树脂形成的基质中的微域(minute domains)结构的薄膜。
上述偏光器的微域优选由定向双折射(birefringent)材料形成。上述双折射材料优选至少在取向处理步骤中显示液晶性。
上述本发明的偏光器具有由半透明水溶树脂形成并以碘基光吸收材料作为基质的碘基偏光器，并且具有分散在上述基质中的微域。微域优选由具有双折射的定向材料形成，并且特别地微域优选用显示出液晶性的材料形成。因此，碘基光吸收材料除吸收二向色性的作用外，其散射各向异性作用根据两种作用的协同效应改善偏振特性，从而形成同时具有透射率和偏振度，以及良好可视性的偏光器。
碘基光吸收材料指包含碘并吸收可见光的化学物质，通常认为它们由半透明水溶树脂(特别是聚乙烯醇基树脂)和多碘离子(I3 -，I5 -等)之间的交互作用形成。碘基光吸收材料又称为碘络合物。认为多碘离子由碘和碘离子产生。
各向异性散射的散射性源于基质和微域之间的折射率差。例如，如果形成微域的材料为液晶材料，由于它们与作为基质的半透明水溶树脂相比较具有更高的波长色散Δn，在短波长侧沿散射轴的折射率差变得更大，并且因此提供更多的短波长散射量。从而实现在较短波长处大偏振性能作用的改善，补偿短波长侧碘基偏光器的相对低水平的偏振性能，这样，可以实现具有高偏振和中性色彩的偏光器。
在上述偏光器中，优选具有0.02或更大的双折射率的微域。在用于微域的材料中，从获得更大各向异性散射作用的观点来看，优选使用具有上述双折射率的材料。
在上述偏光器中，形成微域的双折射材料与半透明水溶树脂之间在每个光轴方向的折射率差，在轴向的折射率差(Δn1)显示为最大0.03或更大，并且在Δn1方向与垂直于Δn1方向的两个方向的轴向之间的折射率差(Δn2)为Δn1的50％或更小。
将上述在每个光轴方向的折射率差(Δn1)和(Δn2)控制在上述范围内，可以提供能够选择性地只散射在Δn1方向的线偏振光(linearly polarizedlight)作用的散射各向异性薄膜，如美国专利No.2123902的说明书中提出的那样。即，一方面，在Δn1方向具有大折射率差，可以散射线偏振光，并且，另一方面，在Δn2方向具有小折射率差，可以透射线偏振光。此外，优选在垂直于Δn1的两个方向的轴向的折射率差(Δn2)相等。
为了获得高散射各向异性，在Δn1方向的折射率差(Δn1)设置为0.03或更大，优选0.05或更大，最好为0.10或更大。在垂直于Δn1方向的两个方向的折射率差(Δn2)为上述Δn1的50％或更小，并且优选30％或更小。
上述偏光器中的碘基光吸收材料中，所述材料的吸收轴优选取向为Δn1方向。
基质中碘基光吸收材料被如此定向：材料吸收轴可以变为平行于上述Δn1方向，这样在作为散射偏振方向的Δn1方向，线偏振光被选择性吸收。因此，一方面，在Δn2方向的入射光的线偏振光分量(component)不被散射或者几乎未被碘光吸收材料吸收，就像不具备各向异性散射性能的传统碘基偏光器一样。另一方面，Δn1方向的线偏振光分量被散射并且被碘基光吸收材料吸收。通常，吸收作用由吸收系数和厚度决定。在这样的情况下，与不发生散射的情况相比，散射光大大地加长了光程。因此，Δn1方向的偏振分量与传统碘基偏光器相比更多地被吸收。也就是说相同透射率下可以获得更高的偏振度。
以下将给出理想模型的描述。下文将采用线偏光器常采用的两个主透射率(第一主透射率k1(最大透射方向＝Δn2方向线偏振光透射率)，第二主透射率k2(最小透射方向＝Δn1方向线偏振光透射率)进行讨论。
在市场上可以获得的碘基偏光器中，当碘基光吸收材料取向为一个方向时，平行透射率和偏振度可以分别用下式表示：
平行透射率＝0.5×((k1)2+(k2)2)和
偏振度＝(k1-k2)/(k1+k2)
另一方面，假设在本发明的偏光器中，Δn1方向的偏振光被散射并且平均光程增大α(＞1)倍，同时忽略散射去偏振作用，这样，主透射率可以分别用k1和k2’＝10x(其中，x为αlogk2)表示。
也就是说，在这种情况下平行透射率和偏振度分别用下式表示：
平行透射率＝0.5×((k1)2+(k2’)2)和
偏振度＝(k1-(k2’)2)/(k1+(k2’)2)
当本发明的偏光器由与市场上可以获得的碘基偏光器(平行透射率为0.385，偏振度为0.965：k1＝0.877，k2＝0.016)用相同的条件(染色量和生产过程相同)制备时，计算出当α为2倍时，k2小到0.0003，从而偏振度提高到0.999，同时平行透射率保持在0.385。上述结果是计算出的，其作用可能会由散射、表面反射、反向散射等引起的去偏振作用减少一点。如上述公式所示，更高的α值可以得到更好的结果，并且更高的碘基光吸收材料二色性比可以提供更好的作用。为了获得更高的α值，可以实现最大可能的散射各向异性作用并且在Δn1方向的偏振光可以被选择性地大大地散射。此外，优选较少的反向散射，并且反向散射强度与入射光强度的比值优选30％或更小，更优选20％或更小。
由拉伸生产的薄膜适用作上述偏光器。
在上述偏光器中，微域在Δn2方向长度优选为0.05～500μm。
为了强散射在可见光波段内振动平面在Δn1方向的线偏振光，所分散的微域在Δn2方向的长度控制为0.05～500μm，优选0.5～100μm。当微域在Δn2方向的长度与波长相比太短时，不能提供充分散射。另一方面，当微域在Δn2方向的长度太长时，有可能会产生薄膜强度降低或形成微域的液晶材料不能在微域中充分定向的问题。
在上述偏光器中，可以使用吸收带至少在400～700nm波长范围内的碘光吸收材料。
在上述偏光器中，线偏振光在透射方向的透射率为80％或更大，霾值(hazevalue)为5％或更小，并且对于线偏振光在吸收方向的霾值为30％或更大。
具有上述透射率及霾值的本发明的碘偏光器在透射方向对线偏振光具有高透射率和良好的可见度，并且在吸收方向对线偏振光具有强光学扩散性。因此，无需牺牲其它光学特性，用简单的方法就可以显示高透射率和高偏振度，并且可以控制黑色显示情况下透射率的不均匀度。
作为本发明的偏光器，偏光器优选在透射方向也就是线偏振光在垂直于上述碘基光吸收材料的最大吸收方向的方向，对线偏振光具有尽可能高的透射率并且当入射线偏振光的光强设置为100时光透射率为80％或更大。光透射率优选85％或更大，更优选88％或更大。在这里，光透射率等于由根据CIE 1931 XYZ标准色度系统用带有积分球的分光光度计测量的在380nm～780nm的光谱透射率计算的Y值。此外，由于大约8％～10％被偏光器前表面和后表面的空气界面反射，理想极限是从100％中扣除该表面反射部分的值。
从获得清晰可见的显示图象的观点来看，需要偏光器在透射方向不散射线偏振光。因此，偏光器优选在透射方向对线偏振光具有5％或更小的霾值，更优选3％或更小，并且最好为1％或更小。另一方面，从散射产生局部透射率变化引起覆盖不均匀的观点来看，偏光器需要在吸收方向强散射线偏振光，也就是上述碘基光吸收材料的最大吸收方向的线偏振光。因此，吸收方向的线偏振光的霾值优选30％或更大，更优选40％或更大，最好为50％或更大。此外，在这里霾值是根据JIS K 7136(如何获得弹性透明材料的霾值)测量的。
通过散射各向异性作用和偏光器的吸收二向色性作用相结合获得上述光学特性。如美国专利No.2123902的说明书、日本专利未审查公开No.9-274108和日本专利未审查公开No.9-297204中指出的，同样的特性还可以通过将具有选择性地只散射线偏振光作用的散射各向异性薄膜和二向色性吸收型偏光器在轴向层叠的方式获得，这样，具有最大散射的轴与具有最大吸收的轴相互平行。但是，这些方法必需各自形成散射各向异性薄膜，存在层叠时轴向连接精度的问题，另外，简单的层叠方法不能如期望那样增强上述被吸收的偏振光的光程的作用，因此，该方法难以获得高透射和高偏振度。
除此之外，本发明涉及在上述偏光器的至少一侧具有透明保护层的偏振板。
此外，本发明涉及光学薄膜，其特征在于，该光学薄膜与上述偏光器和上述偏振板中的至少一个层叠。
另外，本发明涉及图象显示器，其特征在于，该图象显示器采用了上述偏光器、上述偏振板或上述偏振光学薄膜。
附图的简要说明
图1为示出本发明偏光器的一个实例的总体顶视图；
图2A和图2B为例1和比较例1中的偏光器的偏振光吸收光谱图；和
图3A和图3B为例3和比较例2中的偏光器的偏振光吸收光谱图。
具体实施方式
下文将参照附图描述本发明的偏光器。图1为本发明的偏光器总体顶视图，偏光器具有这样的结构，其中薄膜由包括碘基光吸收材料2的半透明水溶树脂1形成，微域3分散在作为基质的所述薄膜中。
图1示出碘基光吸收材料2定向在微域3和半透明水溶树脂1之间折射率差为最大值的轴(Δn1方向)方向的情况的实例。微域3中，Δn1方向的偏振分量被散射。图1中，沿薄膜平面内一个方向的Δn1方向为吸收轴。在薄膜平面内，垂直于Δn1方向的Δn2方向为透射轴。另一垂直于Δn1方向的Δn2方向为厚度方向。
可使用在可见光波段为半透明并且具有散射及吸收的碘基光吸收材料的树脂作为半透明水溶树脂1，没有特别的限制。例如，可以提及的有常规用于偏光器的聚乙烯醇或其衍生物。聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛等等可以作为聚乙烯醇的衍生物，此外，用烯烃例如乙烯及丙烯改性的衍生物，和不饱和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸，和丁烯酸，不饱和羧基酸的烷基酯、丙烯酰胺等可以作为聚乙烯醇的衍生物。除此之外，例如聚乙烯吡咯烷基树脂、多糖基树脂等可以作为半透明水溶树脂1。上述半透明水溶树脂可以是具有不易由模制变形等产生定向双折射的各向同性的树脂，以及具有易产生定向双折射的各向异性的树脂。
在形成微域3的材料中，不限制材料是否具有双折射或各向同性，但是特别优选具有双折射的材料。另外，作为具有双折射的材料，优选使用至少在取向处理时显示出液晶性的材料(自此以后称作液晶材料)。也就是说，只要在取向处理时显示出液晶相，液晶材料在形成的微域3中就可以显示或丧失液晶性。
作为形成微域3的材料，具有双折射的材料(液晶材料)可以是任何显示出向列液晶性、近晶型液晶性及胆甾型液晶性的材料，或者是显示出溶致液晶性的材料。另外，具有双折射的材料可以具有液晶热塑性树脂，并且由液晶单体聚合形成。当液晶材料具有液晶热塑性树脂时，从最终获得的耐热结构的观点来看，优选具有高玻璃化转变温度的树脂。此外，优选至少在室温下显示玻璃态的材料。通常，液晶热塑性树脂通过加热取向，随后被冷却固定，并且在保持液晶性的同时形成微域3。虽然液晶单体取向后可以通过聚合、交联等在固定状态形成微域3，一些形成的微域3仍然可能丧失液晶性。
可以使用具有主链型、侧链型或者其混合型的各种骨架的聚合物作为上述液晶热塑性树脂，没有特别的限制。例如具有结合包括芳香族单元等内消旋配合基(mesogen groups)结构的缩聚物，例如，聚酯基、聚酰胺基、聚碳酸酯基和聚酯酰亚胺基聚合物可以作为主链型液晶聚合物。苯基、联苯基和萘基可以用作内消旋配合基，并且作为上述芳香族单元，芳香族单元可以具有取代基，例如氰基、烷基、烷氧基和卤基团。
具有例如聚丙烯酸酯基、聚甲基丙烯酸酯基、聚α-卤代丙烯酸酯基、聚α-卤代氰基丙烯酸酯基、聚丙烯酰胺基、聚硅氧烷基的主链，以及聚丙二酸主链作为骨架，并且在侧链具有包括环状单元的内消旋配合基等的聚合物可以作为侧链型液晶聚合物。上述可以用作内消旋配合基的环状单元有联苯基、苯甲酸苯酯基、苯基环己烷基、氧化偶氮苯基、偶氮甲碱基、偶氮苯基、苯基嘧啶基、二苯乙炔基、联苯安息香酸酯基、双环己烷基、环己基苯基、三联苯基单元等。这些环状单元的末端基可以具有取代基，例如氰基、烷基、烯基、烷氧基、卤素基团、卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯烃基。具有卤素基的基团可用于内消旋配合基的苯基。
除此之外，任何液晶聚合物的内消旋配合基可以通过具有弹性的间隔基部分被结合。可以作为间隔基部分的有聚亚甲基链、聚甲醛链等。形成间隔基部分的结构单元的重复单元数由内消旋配合基部分的化学结构适当地确定，并且聚亚甲基链重复单元数为0～20，优选2～12，聚甲醛链重复单元数为0～10，优选1～3。
上述液晶热塑性树脂优选玻璃化转变温度为50℃或更高，更优选80℃或更高。此外，它们具有近似为2,000～100,000的重量平均分子量。
可以作为液晶单体的有在末端基具有可聚合官能团例如丙烯酰基和甲基丙烯酰基的单体，并且还具有内消旋配合基和包括上述环状单元等的间隔物部分。交联结构可以用具有两个或更多丙烯酰基、甲基丙烯酰基等的可聚合官能团引入，并且可以提高耐久性。
形成微域3的材料不完全局限于上述液晶材料，可以使用不同于基质材料的非液晶树脂。可以作为上述树脂的有聚乙烯醇及其衍生物、聚烯烃、聚烯丙基化合物、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸苯乙烯共聚物等。另外，无双折射的粒子可以用作形成微域3的材料。树脂例如聚丙烯酸酯和丙烯酸苯乙烯共聚物可以作为所述微粒。微粒的尺寸没有特别的限制，可以使用直径0.05～500μm的微粒，优选直径0.5～100μm的微粒。尽管形成微域3的优选材料具有上述液晶材料，可以与上述液晶材料混合使用非液晶材料。此外，非液晶材料也可以独立地用作形成微域3的材料。
本发明的偏光器中，在生产用包括碘基光吸收材料2的半透明水溶树脂1形成基质的薄膜的同时，微域3(例如，用液晶材料形成的定向双折射材料)在所述基质中分散。另外，上述Δn1方向的折射率差(Δn1)和Δn2方向的折射率差(Δn2)被控制在薄膜的上述范围内。
本发明的偏光器的生产过程没有特别的限制，例如，本发明的偏光器可以采用下面的生产过程获得：
(1)生产混合溶液的过程，在该溶液中形成微域的材料在形成基质的半透明水溶树脂中分散(下文将参照代表实例，提供对于液晶材料用作形成微域的材料的情况说明。用液晶材料形成微域的情况将应用于用其它材料形成微域的情况。)；
(2)用上述(1)的混合溶液形成薄膜的过程；
(3)定向(拉伸)上述(2)中获得的薄膜的过程；和
(4)碘基光吸收材料在形成上述基质的半透明水溶树脂中分散(染色)的过程。
除此之外，可以适当地确定过程(1)～(4)的顺序。
在上述过程(1)中，首先制备混合溶液，在该混合溶液中形成微域的液晶材料在形成基质的半透明水溶树脂中分散。制备所述混合溶液的方法没有特别的限制，可以采用利用上述基质成分(半透明水溶树脂)与液晶材料之间的相位分离现象的方法。例如有一种方法，选择基质成分间兼容性差的材料作为液晶材料，采用分散剂如表面活性剂，在基质成分的水溶液中分散形成液晶材料的材料溶液。在上述混合溶液的制备中，某些形成基质的半透明材料的组合物和形成微域的液晶材料不需要分散剂。基质中分散的液晶材料的量没有特别的限制，对于按照重量100份的半透明水溶树脂，液晶材料为按照重量0.01～100份，优选依照重量0.1～10份。在溶解或未溶解于溶剂中的状态下使用液晶材料。溶剂的实例，例如，包括：水、甲苯、二甲苯、己烷 环己烷、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烷、三氯乙烯、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、环戊酮、四氢呋喃、乙酸乙酯等。基质成分的溶剂和液晶材料的溶剂可以是相同的溶剂或者是不同的溶剂。
在上述过程(2)中，为了减少薄膜形成后干燥过程中的泡沫，理想的是，在过程(1)中混合溶液的制备中没有使用用于溶解形成微域的液晶材料的溶剂。当不使用溶剂时，例如可以使用液晶材料直接加入形成基质的半透明材料的水溶液，然后加热到高于液晶温度范围以使液晶材料均一地以更小的状态分散。
另外，基质成分溶液、液晶材料溶液、或混合溶液可以包括不同种类的添加剂，例如分散剂、表面活性剂、紫外吸收剂、阻燃剂、抗氧化剂、增塑剂、模润滑剂、其它润滑剂，以及在不妨碍本发明目的范围内的着色剂。
在获得上述混合溶液薄膜的过程(2)中，上述混合溶液被加热及干燥以去除溶剂，从而产生具有分散在基质中的微域的薄膜。可以采用各种方法形成薄膜，例如铸造法、模压法、注模法、碾压成形法及中间铸型法(flow castingmolding method)。在薄膜成形中，薄膜中微域的大小被控制在Δn2方向为0.05～500μm范围内。通过调整混合溶液的粘性、混合溶液溶剂的选择和组合、分散剂以及混合溶剂的热处理(冷却速率)和干燥速率，可以控制微域的大小和分散性。例如，具有高粘性并且产生高剪力和形成基质的半透明水溶树脂和形成微域的液晶材料的混合溶液通过搅拌器，例如均匀混合器被分散，在不小于液晶温度范围的温度被加热，从而微域可以以更小的状态被分散。
对上述薄膜取向的过程(3)可以通过拉伸薄膜进行。在拉伸中，以单轴拉伸、双轴拉伸、斜拉伸作为示例，但是，通常进行单轴拉伸。可以采用任何空气中干燥型拉伸和水系统槽(aqueous system bath)中的湿型拉伸作为拉伸方法。当采用湿拉伸时，水系统槽可以包括适当的添加剂(硼化合物，如硼酸；碱性金属碘等)。拉伸比没有特别的限制，通常优选采用近似2～10倍的拉伸比。
这种拉伸可以将碘基光吸收材料定向在拉伸轴方向。此外，形成双折射材料的液晶材料通过上述拉伸，在微域中沿拉伸方向取向，从而显示双折射。
希望微域能根据拉伸变形。当微域具有非液晶材料时，希望选择近似树脂的玻璃化转变温度的温度作为拉伸温度，当微域具有液晶材料时，希望选择使液晶处于液晶态，如向列相或近晶相或者各向同性相态的温度作为拉伸温度。当通过拉伸加工给出不适当的定向时，可以另外增加加工，例如热定向处理。
除上述拉伸外，外场作用，例如电场和磁场可用于液晶材料的取向。另外，混有光活性物质如偶氮苯混合的液晶材料，以及混入其中的具有光活性基如肉桂酰基的液晶材料被使用，这些材料可以通过用光照射等取向处理来取向。此外，拉伸加工和上述取向处理还可以结合使用。当液晶材料为液晶热塑性树脂时，在拉伸时被取向，在室温被冷却，从而取向被固定并且稳定。由于如果进行取向将确定光学特性指标，液晶单体可能不必要为固化状态。但是，在具有低各向同性转变温度的液晶单体中，很少的温度升高将提供各向同性状态。在这种情况下，由于可能不显示各向异性散射，但相反地偏振光特性恶化，因此优选固化液晶单体。另外，许多液晶单体在室温中结晶，然后，它们将显示各向异性散射并且偏振光特性相反地恶化，优选固化液晶单体。从这些现象的角度来看，为了使取向状态稳定地存在于任何条件下，优选固化液晶单体。在液晶单体固化过程中，例如，液晶单体与光化聚合作用引发剂混合后，在基质成分溶液中分散和定向，在任一时间(在用碘基光吸收材料染色前或染色后)，液晶单体通过用紫外辐射等曝光固化以使取向稳定。理想地，液晶单体在用碘基光吸收材料染色之前固化液晶单体。
通常，上述薄膜浸没于包括用助剂碱性金属碘化物例如碘化钾溶解的碘的水系统槽中的方法可以用于碘基光吸收材料在用于形成上述基质的半透明水溶树脂中分散的过程(4)。如上所述，碘基光吸收材料通过分散在基质中的碘和基质树脂的相互作用形成。浸没的时机可以在上述拉伸过程(3)之前或之后。碘基光吸收材料通常经过拉伸过程被显著地形成。包含碘的水系统槽浓度和助剂如碱性金属碘化物的百分比没有特别的限制，但是可以采用普通的碘染色技术，并且上述浓度等可以任意改变。
另外，获得的偏光器中碘的百分比没有特别的限制，但是，半透明水溶树脂和碘的百分比优选控制在对于按照重量100份的半透明水溶树脂为按照重量0.05～50份，更优选按照重量0.1～10份。
在偏光器的生产中，对于不同目的，可以给出不同于上述过程(1)～(4)的过程(5)。例如，薄膜浸没于水槽中并被溶胀的过程可作为过程(5)，主要用于提高薄膜的碘染色效率。另外，可以采用将薄膜浸没在包含溶解于其中的任意添加剂的水槽中的过程。为实现交联水溶性树脂(基质)，可以采用薄膜浸没在包含添加剂如硼酸和硼砂的水溶液中的过程。此外，将薄膜浸没在包含添加剂如碱性金属碘化物的水溶液中的过程可以主要用于实现调整分散的碘基光吸收材料的量平衡和调整色彩。
对于上述薄膜的取向(拉伸)过程(3)、将碘基光吸收材料分散并染色到基质树脂的过程(4)和上述过程(5)，只要过程(3)和过程(4)中的每一个分别进行了至少一次，可以任意选择过程的数量、顺序和条件(槽温、浸没时间等)，每个过程可以分别进行并且多个过程可以同时进行。例如，过程(5)的交联过程和拉伸过程(3)可以同时进行。
除此之外，尽管如上所述通过将薄膜浸没在水溶液中，可以将用于染色的碘基光吸收材料、用于交联的硼酸渗透到薄膜中，但是可以采用在薄膜成形过程(2)之前和混合溶液的制备过程(1)之前或之后增加任意类型和数量的方法来代替这种方法。两种方法可以结合使用。但是，当在拉伸时的过程(3)等中需要高温(例如，不低于80℃)的时候，从碘基光吸收材料热阻的角度来看，希望分散和染色碘基光吸收材料的过程(4)在过程(3)之后进行。
上面的处理得出的薄膜理想地采用适当的条件干燥。干燥按照常规的方法进行。
获得的偏光器(薄膜)的厚度没有特别的限制，但是通常为1μm～3mm，优选5μm～1mm，更优选10～500μm。
用这种方式获得的偏光器在拉伸方向形成微域的双折射材料的折射率和基质树脂的折射率之间的大小没有特别关系，其拉伸方向为Δn1方向，并且垂直于拉伸轴的两个方向为Δn2方向。此外，碘基光吸收材料的拉伸方向为显示出最大吸收率的方向，因此，可以实现具有最大地显示出吸收和散射作用的偏光器。
由于由本发明获得的偏光器具有与现有的吸收型偏振板相当的作用，该偏光器可以无任何改变地用于使用吸收型偏振板的各个应用领域中。
上述偏光器可用作采用普通的方法至少在其一个侧面制备透明保护层的偏振板。该透明保护层可以被制备成聚合物涂敷层或者薄膜层叠层。合适的透明材料可用作形成透明保护层的透明聚合物或薄膜材料，并且优选使用具有突出的透明度、机械强度、热稳定性和突出的水分拦截特性等的材料。例如，聚酯型聚合物，如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯；纤维素型聚合物，如二乙酰基纤维素和三乙酰基纤维素；丙烯酸型聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯；苯乙烯型聚合物，如聚苯乙烯和丙烯腈苯乙烯共聚物(AS树脂)；聚碳酸酯型聚合物可以作为上述保护层的材料。此外，聚烯烃型聚合物如聚乙烯、聚丙烯、具有环或降冰片烯结构的聚烯烃、乙烯丙烯共聚物；氯乙烯型聚合物；酰胺型聚合物，如尼龙及芳族聚酰胺；酰亚胺型聚合物；砜型聚合物；聚醚砜型聚合物；聚醚醚酮型聚合物；聚亚苯基硫化物型聚合物；乙烯醇型聚合物；偏二氯乙烯型聚合物；乙烯丁缩醛型聚合物；烯丙基化型聚合物；聚甲醛型聚合物；环氧型聚合物；或者上述聚合物的混合聚合物可以作为形成保护薄膜的聚合物的实例。由热固化型或紫外射线固化型树脂制成的薄膜有例如丙烯醛(acryl)基、聚氨酯基、丙烯酰基尿烷基、环氧基和硅树脂基等。
另外，如日本专利未审查公开号2001-343529(WO01/37007)中所述，可以提及的聚合物薄膜，例如，包括：(A)在侧链有具有取代的和/或未取代酰亚胺基的热塑性树脂，和(B)在侧链有具有取代的和/或未取代苯基和腈基的热塑性树脂的树脂组合物。由包含异丁烯和N甲基马来酰亚胺的共聚物及丙烯腈苯乙烯共聚物的交替共聚物的树脂组合物制成的薄膜可以作为一个示意性的例子。可以使用包含混合挤压树脂组合物粒子的薄膜等。
如果考虑偏振特性和耐久性，优选纤维素基聚合物，如三乙酰基纤维素，作为透明保护薄膜，三乙酰基薄膜特别适合。通常，透明保护薄膜的厚度为500μm或更薄，优选1～300μm，并且特别优选5～300μm。除此之外，当偏光器的两面都有透明保护薄膜时，前面和后面都可以使用包含相同聚合物材料的透明保护薄膜，并且可以使用包含不同聚合物材料的透明保护薄膜等。
另外，优选具有尽可能少着色的透明保护薄膜。因此，优选薄膜厚度方向用Rth＝[(nx+ny)/2-nz]×d(其中，nx和ny表示薄膜平面的主折射率，nz表示薄膜厚度方向的折射率，d表示薄膜厚度)表示的相差为-90nm～+75nm的保护薄膜。这样，采用在厚度方向具有-90nm～+75nm的相差(Rth)的保护薄膜，很可能消除由保护薄膜引起的偏振板着色(光学着色)。在厚度方向相差(Rth)优选-80nm～+60nm，并且特别优选-70nm～+45nm。
在没有粘附上述透明保护薄膜的偏振膜的表面上可以制备一层坚硬的涂层，或进行抗反射处理，处理的目的在于防止粘合、漫射或抗眩光(anti glare)。
采用坚硬涂层处理的目的是防止偏振板的表面损坏，并且该坚硬涂层薄膜可以采用在用适当的紫外可固化型树脂如丙烯酸型及硅氧烷型树脂的保护薄膜表面添加例如具有出色硬度、滑动特性的可固化涂层薄膜的方法形成。采用抗反射处理的目的是防止照射到偏振板表面的室外日光反射，其可以通过按照常规方法等形成抗反射薄膜来制备。此外，采用防止粘合处理是为了防止与相邻层的粘合。
此处，采用抗眩光处理的目的是防止这样的缺点，即室外日光在偏振板表面反射，干扰通过偏振板的透射光的可视性，并且例如，通过采用适当的方法，如通过喷沙或轧花的粗表面处理法以及结合透明微粒的方法，提供给保护薄膜表面一个精细的凹凸结构应用该处理。为了在上述表面形成精细的凹凸结构，平均微粒大小为0.5～50μm的透明微粒，例如具有导电性的无机微粒包括硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、氧化镉、氧化锑等，和包含非交联聚合物的交联的有机微粒可以用作合成微粒。当在表面形成精细凹凸结构时，使用的微粒数量通常对于在表面形成精细凹凸结构的透明树脂100重量份为大约2～50重量份，优选5～25重量份。抗眩光层可用作用于漫射穿过偏振板的透射光并且扩大视角的漫射层(视角扩大作用等)。
除此之外，上述抗反射层、防止粘合层、漫射层、抗眩光层等可以构建在保护薄膜自身内，也可以作为不同于保护层的光学层制备。
粘合剂用于上述的偏振薄膜和透明保护薄膜的粘合处理。异氰酸盐衍生粘合剂、聚乙烯醇衍生粘合剂、凝胶衍生粘合剂、乙烯聚合物衍生胶乳型、水性聚酯衍生粘合剂等可以作为粘合剂。上述的粘合剂通常被用作包含水溶液的粘合剂，并且通常包含重量百分比0.5～60％的固体。
本发明的偏振板通过使用上述的粘合剂粘合上述透明保护薄膜和偏振薄膜来制造。粘合剂可以施加于透明保护薄膜或偏振薄膜中任何一个，以及对它们两者进行。粘合之后，进行干燥处理并且形成包含所施加的干燥层的粘合层。偏振薄膜和透明保护薄膜的粘合处理可以用辊压层压机等进行。尽管粘合层的厚度没有特别的限制，但通常为近似0.1～5μm。
本发明的偏振板可实际用作层叠有其它光学层的光学薄膜。尽管对于光学层没有特别的限制，可以使用一层或两层或更多的光学层，如反射体、透射反射(transflective)板、延迟板(包括半波片和四分之一波片)，和视角补偿薄膜形成液晶显示器等。特别优选的偏振板是在本发明的偏振板上还层叠了反射体或透射反射板的反射型偏振板或透射反射型偏振板；在偏振板上还层叠了延迟板的椭圆偏振板或圆偏振板；在偏振板上还层叠了视角补偿薄膜的宽视角偏振板；或者在偏振板上还层叠了亮度增强薄膜的偏振板。
在偏振板上制备反射层以获得反射型偏振板，并且该类型的偏振板用于从观看侧(显示侧)的入射光被反射获得显示的液晶显示器。这种板不需要内置的光源，如背光，但是具有液晶显示器容易做得更薄的优点。反射型偏振板可以采用适当的方法形成，例如，如果需要将金属反射层等通过透明保护层等附在偏振板的一面。
如果需要，可以用采用将箔和反射金属如铝的汽相沉积薄膜附着在消光处理的保护薄膜一面上的方法形成的反射层，作为反射型偏振板的实例。另外，可以通过将微粒混合到上述保护薄膜中获得表面具有精细凹凸结构的不同类型的板，在该板上制备了凹凸结构反射层。具有上述精细凹凸结构的反射层通过任意反射漫射入射光以防止定向和眩光出现，并且具有控制亮暗不均匀等优点。另外，包含微粒的保护薄膜具有亮暗不均匀度可以更有效地被控制的优点，因此，入射光及其穿过薄膜透射的反射光被漫射。通过保护薄膜表面精细凹凸结构在表面上具有精细凹凸结构的反射层，可以通过采用适当的方法，例如真空蒸发法如真空沉积法、离子电镀法及溅射法和电镀法等直接将金属附着到透明保护层表面的方法形成。
替代其中反射板直接加到上述偏振板的保护薄膜的方法是，反射板还可以用作通过在适当薄膜上制备反射层组成的反射片，用作透明薄膜。除此之外，由于反射层通常由金属制成，从防止氧化降低反射率，长期保持初始反射率并且避免单独制备保护层等的观点来看，在使用时需要反射面用保护薄膜或偏振板等覆盖。
另外，通过将上述反射层制备为透射反射型反射层，如反射并透射光的单向透视镜(half-mirror)等可以获得透射反射型偏振板。反射透射型偏振板通常在液晶单元的背面制备并且可以形成当在光照比较好的环境中通过从观看侧(显示侧)反射的入射光显示图像的液晶显示单元。并且该单元在比较暗的环境中，采用嵌入式光源如置于反射透射型偏振板背面的背光显示图像。也就是，透射反射型偏振板对于获得在光照良好的环境中节省光源能量，如背光的液晶显示器是有益的，并且如果需要在比较暗的环境中可以与内置光源一起使用。
上述偏振板可以用作层叠了延迟板的椭圆偏振板或圆偏振板。在下一段将描述上述椭圆偏振板或圆偏振板。这些偏振板将线偏振光转换为椭圆偏振光或圆偏振光，将椭圆偏振光或圆偏振光转换为线偏振光或者通过延迟板的作用改变线偏振光的偏振方向。可以用所谓的四分之一波片(也称作λ/4片)作为将圆偏振光转换为线偏振光或者将线偏振光转换为圆偏振光的延迟板。通常，当改变线偏振光的偏振方向时用半波片(也称作λ/2片)。
椭圆偏振板通过补偿(防止)由超扭曲向列(STN)型液晶显示器液晶层的双折射产生的着色(蓝色或黄色)有效地用于得到无上述着色的单色显示器。另外，三维折射率被控制的偏振板也优选补偿(防止)当从倾斜方向看液晶显示器的屏幕时产生的着色。例如当调整提供彩色图象的反射型液晶显示器的图象的色调时，圆偏振板有效地使用。并且圆偏振板也具有抗反射的作用。例如，可以使用延迟板以补偿由各种波片或液晶层等的双折射引起的着色和视角等。此外，可以用带有两种或多种根据各自的用途具有适当延迟值的延迟板的层压层来控制光学特性如延迟。通过拉伸包含适当聚合物的薄膜形成的双折射薄膜，如聚碳酸酯、降冰片烯型树脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯；聚烯丙基化物(polyallylates)和聚酰胺；包含液晶材料如液晶聚合物的取向薄膜；和支持液晶材料取向层的薄膜可以作为延迟板。延迟板可以是根据用途具有适当相位差的延迟板，如各种波片和旨在补偿由液晶层的双折射引起的着色和视角的板等，并且可以是层叠两种或多种延迟板以控制光学特性如延迟的延迟板。
上述椭圆偏振板和上述反射型椭圆偏振板为适当地组合偏振板或反射型偏振板与延迟板得到的层压板。这类椭圆偏振板等可以通过组合偏振板(反射型)及延迟板和通过在液晶显示器的制造过程中一个接一个分别层叠偏振板及延迟板来制造。另一方面，预先进行层叠并且作为光学薄膜获得的偏振板，如椭圆偏振板，在稳定特性、层叠的可使用性等方面很出色，并且具有提高液晶显示器生产效率的优点。
视角补偿薄膜是用于扩大视角的薄膜，这样，即使在从倾斜方向而不是从垂直于屏幕方向观看时，图象也可以看得比较清晰。此外，通过单轴拉伸或正交双向拉伸加工的具有双折射特性的薄膜，以及双向拉伸薄膜如倾斜取向薄膜等可以用作这样的视角补偿延迟板。例如，采用将热收缩薄膜粘合到聚合物薄膜，然后结合成的薄膜被加热并且在被收缩力影响的情况下拉伸或收缩的方法获得的薄膜，或者在倾斜方向被取向的薄膜可以作为倾斜取向薄膜。视角补偿薄膜被适当地组合以防止由基于液晶单元等延迟的视角改变所产生的着色，并且扩大具有良好可视性的视角。
此外，从获得具有良好可视性视角的宽角度来看，优选使用具有由三乙酰基纤维素薄膜支撑的由液晶聚合物取向层特别是由discotic液晶聚合物的倾斜取向层组成的光学各向异性层的补偿板。
偏振板和亮度增强薄膜粘合在一起的偏振板通常用在液晶单元背面。当液晶显示器背光或背面反射的自然光等入射时，亮度增强薄膜显示出反射具有预定偏振轴的线偏振光，或反射具有预定方向的圆偏振光并透过其他光，的特征。这样，通过将亮度增强薄膜层叠到偏振板上获得的偏振板不透射非预定偏振态的光，并且反射非预定偏振态的光，同时通过接收来自光源如背光的光获得预定偏振态的透射光。这种偏振板使被亮度增强薄膜反射的光再反向穿过背面的反射层，并且迫使光再次进入亮度增强薄膜，通过透射部分或全部光作为具有预定偏振态的光而增加穿过亮度增强薄膜的透射光量。偏振板同时提供难于被偏振器吸收的偏振光，并且增加可用于液晶图象显示器等的光的数量，从而提高亮度。也就是说，在来自液晶单元背面的没有使用亮度增强薄膜的背光等的光穿过偏光器的情况下，大多数偏振方向不同于偏振器的偏振轴的光被偏振器吸收，并且不透过偏振器。这意味着尽管受所使用偏振器特性的影响，约50％的光被偏振器吸收，可用于液晶图象显示器等的光量减少了很多，并且得到的显示图象变暗。亮度增强薄膜没有使被偏振器吸收的偏振方向的光进入偏振器，而是由亮度增强薄膜将该光反射一次，并且使该光反向穿过设置在背面的反射层等而使该光重新进入亮度增强薄膜。通过上述重复操作，只有当在两者之间反射和反转的光的偏振方向成为可以通过偏振器的偏振方向时，亮度增强薄膜才将该光透射以将其提供给偏振器。因此，来自背光的光可以有效地用于液晶显示器的图象显示以获得明亮的屏幕。
漫射板也可以设置在亮度增强薄膜与上述的反射层等之间。被亮度增强薄膜反射的偏振光到达上述的反射层等，并且安装的漫射板均匀地漫射经过的光并且同时将该光的状态转变为非偏振状态。也就是说，漫射板将偏振光恢复为自然光状态。当光为非偏振状态即自然光状态时，重复这些步骤，光反射穿过反射层等等，并且光穿过漫射板朝着反射层再次到达亮度增强薄膜等等。将偏振光恢复为自然光状态的漫射板安装在亮度增强薄膜与上述反射层之间等等，这样，可以在保持显示屏亮度并且同时控制显示屏亮度不均匀度的同时提供均匀并且明亮的屏幕。通过设置这样的漫射板，认为第一入射光的反射重复数增加到足够的程度以与漫射板的漫射作用相结合提供均匀并且明亮的显示屏。
适当的薄膜可以用作上述亮度增强薄膜。也就是，可以使用介电物质的多层薄膜；具有透射预定偏振轴的线偏振光并反射其它光的特性的层压薄膜，如具有不同折射率各向异性的薄膜的多层层压薄膜(由3M公司制造的D-BEF和其它产品)；胆甾型液晶聚合物取向薄膜；具有反射左旋或右旋圆偏振光并透射其它光的特性的薄膜，如其上支持取向胆甾液晶层的薄膜(由NITTO DENKO公司制造的PCF350，由Merck公司制造的Transmax等)。
因此，在透射具有上述预定偏振轴的线偏振光的亮度增强薄膜中，通过设置透射光的偏振轴并且使光可以没有变化地进入偏振板，可以控制偏振板的吸收损耗并且有效地透射偏振光。另一方面，在象胆甾液晶层那样透射圆偏振光的亮度增强薄膜中，光可以没有变化地到达偏振器，但是希望在通过延迟板将圆偏振光转换为线偏振光，将吸收损耗控制在考虑之中后使光进入偏振器。除此之外，用四分之一波片作为延迟板可以将圆偏振光转换为线偏振光。
在宽波长范围如可见光波段内，具有四分之一波片作用的延迟板可以通过这样的方法获得，该方法中，将作为对于波长550nm的弱彩色光为四分之一波片的延迟层与具有其它延迟特性的延迟层如具有半波片作用的延迟层层叠。因此，位于偏振板与亮度增强薄膜之间的延迟板可以由一层或更多层延迟层组成。
此外，还是在胆甾液晶层中，在宽波长范围如可见光波段内反射圆偏振光的层可以通过采用其中将不同反射波长的两层或更多层层压在一起的配置结构获得。因此，在宽波长范围内透射的圆偏振光可以采用这种类型的胆甾液晶层获得。
另外，偏振板可以由偏振板的层叠层与两层或更多层的光学层的多层薄膜组成，作为上述分离式的偏振板。因此，偏振板可以是反射型椭圆偏振板或半透射型椭圆偏振板等，其中上述反射型偏振板或透射反射型偏振板分别与上述延迟板组合。
尽管可以通过其中在液晶显示器等的制造过程中先后分别进行层叠的方法将具有上述光学层的光学薄膜层叠到偏振板上，但是，预先层叠方式的光学薄膜具有出色的质量稳定性和装配可使用性等的突出优点，并且因而提高了液晶显示器等的制造生产能力。适当的粘合手段，如粘合层可用于层叠。在粘合上述偏振板和其它光学薄膜的时候，光轴可以根据目标延迟特性等设置为适当的配置角度。
在上述偏振板和层叠了至少一层偏振板的光学薄膜中，还可以设置用于粘合其它元件如液晶单元等的粘合层。作为形成粘合层的压敏粘合剂没有特别的限制，并且，可以选择例如，丙烯酸型聚合物、硅氧烷型聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、氟型及橡胶型聚合物作为基础聚合物。特别地，优选使用压敏粘合剂如丙烯酸型压敏粘合剂，该粘合剂光学透明度出色，显示出具有适度的润湿性、粘聚性和粘结性的粘合特性，并且具有突出的耐候性、耐热性等。
另外，需要具有低吸湿性和出色耐热性的粘合层。这是因为需要那些特性以防止由水分吸收引起的发泡和脱落现象、为了防止由热膨胀差异等引起的液晶单元的光学特性和曲率的降低，并且为了制造具有高质量耐久性的液晶显示器。
粘合层可以包含添加剂，例如，如天然或合成树脂、粘合树脂、玻璃纤维、玻璃丸、金属粉末、包含其它无机粉末的填充料等、颜料、着色剂和抗氧化剂。另外，可以是包含微粒并且显示出光学漫射特性的粘合层。
可以实施适当的方法以将粘合层粘附到光学薄膜的一面或两面。重量百分比约10～40％的在其中溶解或分散有基础聚合物或其组合物的压敏粘合溶液，例如甲苯或乙酸乙酯或这两种溶剂的混合溶剂可以作为一个实例制备。可以采用用适当的展开方法将溶液直接涂敷于偏振板顶部或光学薄膜顶部的方法，如流动法及涂敷法，或者采用粘合层一旦在分隔物上形成，如上所述，就转移到偏振板或光学薄膜的方法。
粘合层还可以象不同成分或不同种类的压敏粘合剂层叠在一起的层一样设置在偏振板或光学薄膜的一面或两面。另外，当粘合层设置在两面时，具有不同成分、不同种类或厚度等的粘合层还可以用于偏振板或光学薄膜的前面和背面。粘合层的厚度可以适当地由用途或粘合强度等决定，通常为1～500μm，优选5～200μm，更优选10～100μm。
临时隔离物粘附在粘合层的暴露面以防止污染物等，直至实际使用粘合层。因此，可以防止在通常的处理中外部物质接触粘合层。不考虑上述厚度条件，例如，如果需要可使用涂覆有隔离剂如硅氧烷型、长链烷基型、氟型隔离剂和硫化钼的常规片材作为隔离物。塑料薄膜、橡胶薄片、纸、布、无纺织物、网状物、泡沫薄片和金属薄片或其层压薄片可以用作适当的片材。
除此之外，在本发明中，可以采用添加UV吸收剂如水杨酸酯型化合物、苯酚型化合物、苯并三唑型化合物、氰丙烯酸盐型化合物和镍复合物盐型化合物的方法将紫外吸收特性赋予上述每一层，如用作偏振板的偏光器、透明保护薄膜和光学薄膜等和粘合层。
本发明的光学薄膜优选用于制造各种装置，如液晶显示器等。可以按照常规的方法进行液晶显示器的装配。也就是说，液晶显示器通常通过适当地装配多个部件如液晶单元、光学薄膜及如果需要，照明系统和通过包含驱动电路来制造。本发明中，除了使用本发明的光学薄膜之外，可不加限制地使用任何常规方法。同样可以使用任意类型的液晶单元，如TN型、STN型、π型。
可以制造适当的液晶显示器，如具有设置在液晶单元一面或两面的上述光学薄膜的液晶显示器和具有用于照明系统的背光或反射镜的液晶显示器。假如这样的话，本发明的光学薄膜可以安装在液晶单元的一面或两面。当在两面都安装光学薄膜时，光学薄膜可以为相同或不同类型。另外，在液晶显示器装配中，适当的部件，如漫射板、抗眩光层、抗反射层、保护板、棱镜阵列、透镜阵列片、光学漫射板和背光可以安装在一层或两层或更多层中的适当的位置。
随后，将说明有机电致发光装置(有机EL显示器)。通常，在有机EL显示器中，透明电极、有机发光层和金属电极依次层叠在透明基质上以配置成光源(有机电致发光光源)。这里，有机发光层是各种有机薄膜的层叠材料，并且已知很多各种组合的组合物，例如，包含三苯胺衍生物等的空穴注入层的层压材料、包含荧光有机固体如蒽的发光层；包含这样的发光层和二萘嵌苯衍生物等的电子注入层的层压材料；这些空穴注入层、发光层和电子注入层等的层压材料。
有机EL显示器基于这样的原理发射光：通过利用透明电极和金属电极之间的电压将正的空穴和电子注入有机发光层中，由这些正的空穴和电子重组产生的能量激发荧光物质，随后，光在被激发的荧光物质返回基态时发光。发生在中间过程的称为重组的机理与普通二极管中的机理相同，并且如期望的那样，通过对所施加电压整流，在电流与发光强度之间存在强非线性关系。
在有机EL显示器中，为了取出有机发光层中的荧光，至少一个电极必须是透明的。通常用透明导电体如氧化铟锡(ITO)形成的透明电极用作阳极。另一方面，为了使电子注入更容易并且提高发光效率，用具有小功函(work function)的物质作为阴极非常重要，通常使用如Mg-Ag和Al-Li的金属电极。
在这种配置的有机EL显示器中，有机发光层由大约10nm厚的非常薄的薄膜形成。因此，透射的光象穿过透明电极那样几乎完全穿过有机发光层。从而，由于当没有发射光时，光象从透明基底表面入射的光那样进入透明基底，并且穿过透明电极和有机发光层透射，然后被金属电极反射，再次出现在透明基底的前表面，因此，如果从外面看，有机EL显示器的显示面看上去象镜。
在包含有机电致发光光源的有机EL显示器中，在有机发光层的表面装备了通过电压的作用发射光的透明电极，并且与此同时，在有机发光层的背面装备了金属电极，延迟板可以设置在透明电极与偏振板之间，在透明电极的表面侧上制备偏振板。
由于延迟板和偏振板具有将如从外部入射的那样进入并且已被金属电极反射的光进行偏振的作用，延迟板和偏振板通过偏振作用具有使金属电极的镜面从外部不可见的效果。如果延迟板设置为四分之一波片，并且偏振板与延迟板的两个偏振方向之间的角度调整为π/4，金属电极的镜面可以被完全覆盖。
这意味着，只有作为入射光到达该有机EL显示器的外部光的线偏振光分量由偏振板的作用被透射。通常该线偏振光经延迟板产生椭圆偏振光，特别是延迟板为四分之一波片时，另外，当偏振板和延迟板的两个偏振方向之间的角度调整为π/4时，产生圆偏振光。
该圆偏振光透射穿过透明基底、透明电极和有机薄膜，被金属电极反射，然后再次透射穿过有机薄膜、透明电极和透明基底，并用延迟板又恢复为线偏振光。由于该线偏振光与偏振板的偏振方向成直角，因此不能穿过偏振板。从而金属电极的镜面可以完全被覆盖。
实例
下文将示出本发明的实例并且提供详尽的描述。另外，在下面的章节中“份”表示重量份。
实例1
在内消旋配合基两个端基处具有丙烯酰基的液晶单体(向列液晶温度范围：60～125℃)与表面活性剂(由Kao公司制造的EMASOL L10)以重量比30∶1混合以制备具有重量30％的固体含量的四氢呋喃溶液。具有溶解在其中的聚合度为2400并且皂化度为98.5％的聚乙烯醇树脂并具有重量13％的固体含量的聚乙烯醇水溶液，与上述四氢呋喃溶液按照(聚乙烯醇)∶(液晶单体)＝100∶3(重量比)这样混合，并且用均匀混合器搅拌以获得混合溶液。然后，在所述混合溶液在90℃保持30分钟以使四氢呋喃蒸发后，在室温(23℃)冷却，用铸造的方法涂敷混合溶液，随后干燥获得厚度为70μm的浑浊薄膜。该薄膜在110℃被单轴拉伸3次以获得拉伸薄膜(此时产生的拉伸薄膜称为薄膜A)。
薄膜A具有散射各向异性，并且当振动平面平行于拉伸方向的偏振光入射时，光发生散射，在另一方面，当振动平面垂直于拉伸方向的偏振光入射时，光不发生散射。当用偏振显微镜观察薄膜A时，可以看到形成了分散在聚乙烯醇基质中的无数液晶单体的微域。该液晶单体沿拉伸方向取向，并且在拉伸方向(Δn2方向)的微域平均尺寸为5～10μm。
分别测量基质和微域的折射率。测量在20℃进行。首先，用阿贝(Abb)折射计(测量光：589nm)测量用相同拉伸条件(在110℃拉伸3次)拉伸的聚乙烯醇薄膜的独立的折射率，以获得拉伸方向(Δn1方向)折射率＝1.54，及Δn2方向折射率＝1.52。另外，测量液晶单体的折射率(ne：非常光折射率和no：寻常光折射率)。用阿贝折射计(测量光：589nm)测量取向并且涂敷在进行垂直取向处理的高折射率玻璃上的液晶单体得到no。另一方面，液晶单体被引入进行水平取向处理的液晶单元，用自动双折射测量装置(由Oji科学仪器(OjiScientific Instrument)制造的自动双折射计KOBRA 21 ADH)测量延迟(Δn×d)，用光学干涉的方法单独测量单元间隙(d)，然后由相位差/单元间隙计算Δn。Δn与no的和定义为ne。得到ne的值(等于在Δn1方向的折射率)＝1.654，及no的值(等于在Δn2方向的折射率)＝1.523。因此，得到计算结果Δn1＝1.654-1.54＝0.114，Δn2＝1.523-1.52＝0.003。
然后，将薄膜A浸没在下面各槽中。也就是说，(a)在30℃的水槽中进行溶胀；(b)在30℃且溶解了碘∶碘化钾＝1∶7(重量比)的水溶液中进行染色；(c)在重量3％硼酸的水溶液槽中进行交联；和(d)在30℃的重量3％的碘化钾水溶液槽中进行色调调整，从而获得本发明的偏光器。
比较例1
除了包含液晶单体的四氢呋喃溶液没有与实例1中的聚乙烯醇水溶液混合，并且单独使用聚乙烯醇水溶液之外，重复与例1相同的方法来生产薄膜。给薄膜提供与例1相同的拉伸以产生拉伸薄膜。另外，获得的拉伸薄膜如例1中采用完全相同的(a)～(d)过程被染色，并且获得偏光器。
实例2
除了聚乙烯醇水溶液与四氢呋喃溶液按照聚乙烯醇∶液晶单体＝100∶10(重量比)混合之外，重复与实例1相同的方法获得混合溶液。并且除了使用所述混合溶液之外，重复与实例1相同的方法获得拉伸薄膜。
拉伸薄膜如例1那样具有散射各向异性，当振动平面平行于拉伸方向的偏振光入射时，光发生散射，另一方面，当振动平面垂直于拉伸方向的偏振光入射时，光不发生散射。当用偏振显微镜观察拉伸薄膜时，可以看到形成了分散在聚乙烯醇基质中的无数液晶单体的微域。该液晶单体沿拉伸方向取向，并且在拉伸方向(Δn2方向)的微域的平均尺寸为3～5μm。随后，拉伸薄膜如实例1那样顺序在(a)～(d)每个槽中浸没、进行碘染色以获得本发明的偏光器。
实例3
具有聚合度为2400并且皂化度为98.5％的聚乙烯醇树脂溶解在其中的重量13％的固体含量的聚乙烯醇水溶液；在内消旋配合基两个端基的每个处具有丙烯酰基的液晶单体(向列液晶温度范围：40～70℃)；和丙三醇按照聚乙烯醇∶液晶单体∶丙三醇＝100∶3∶15(重量比)混合，并且混合物在大于液晶温度范围的温度被加热并用均匀混合器搅拌以获得混合溶液。通过在室温(23℃)中留置，将所述混合溶液中存在的泡沫脱气之后，用铸造的方法涂敷混合溶液，干燥后获得厚度为70μm的浑浊混合薄膜。混合薄膜在130℃进行10分钟的热处理。
对上述混合薄膜进行下面的各个处理，并且在潮湿状态拉伸：(a)薄膜浸没在30℃的水槽中，溶胀并拉伸3次；(b)薄膜在30℃的碘∶碘化钾＝1∶7(重量比)水溶液(浓缩重量0.32％)中浸没并染色；(c)薄膜在30℃重量3％的硼酸水溶液中浸没并交联；(d)此外，薄膜在60℃重量4％的硼酸水溶液中浸没并拉伸两次(总共拉伸6次)；和(e)获得的薄膜在30℃重量5％的碘化钾水溶液槽中浸没，并进行色调调整。然后在50℃干燥4分钟，获得本发明的偏光器。
(各向异性散射表达的证实和折射率的测量)
除了在过程(b)中仅使用水作为水溶液之外(没有染色)，上述混合薄膜在与上述湿型拉伸相同的条件下被拉伸。可以确认所需的散射各向异性通过象例1那样获得的拉伸薄膜被证实。因此，可以确定上述偏光器可以作为其中吸收各向异性和散射各向异性都被证实的所需偏光器。
当用偏振显微镜观察获得的偏光器时，可以看到形成了分散在聚乙烯醇基质中的无数液晶单体的微域。该液晶单体沿拉伸方向取向，并且在拉伸方向(Δn2方向)的微域的平均尺寸为1～3μm。
基质和微域的折射率分别被单独测量。通过与实例1相同的方法进行折射率的测量。首先，除了在过程(b)中仅使用水作为水溶液之外(没有染色)，拉伸在与上述湿型拉伸相同的条件下进行以获得独立的聚乙烯醇薄膜的拉伸薄膜。用阿贝折射计(测量光：589nm)测量薄膜的折射率以获得拉伸方向(Δn1方向)折射率＝1.54，及Δn2方向折射率＝1.52。另外，测量液晶单体的折射率(ne：非常光折射率和no：寻常光折射率)获得ne(等于在Δn1方向的折射率)＝1.66，及no(等于在Δn2方向的折射率)＝1.53。因此，得到计算结果Δn1＝1.66-1.54＝0.12，Δn2＝1.53-1.52＝0.01。从上面的结果可以确定所需要的各向异性散射被证实。
实例4
除了用折射率为1.51的丙烯酸苯乙烯的球状微粒(平均直径为2μm)代替实例3中的液晶单体，并按照聚乙烯醇∶球状微粒＝100∶2(重量比)之外，重复与实例3相同的方法以获得混合溶液。此外，用所述的混合溶液重复与实例3相同的方法以产生混合薄膜。另外，对获得的混合薄膜重复与实例3相同的方法，并通过进行与(a)～(e)完全相同的湿型拉伸以获得偏光器。Δn1＝0.03(＝1.54-1.51)，Δn2＝0.01(＝1.52-1.51)。因此，可以确认，所需的各向异性散射被证实。
比较例2
除了实例3中用聚乙烯醇水溶液自身产生薄膜之外，重复与实例3相同的操作。另外，对获得的混合薄膜重复与例3相同的方法，并通过进行与(a)～(e)完全相同的湿型拉伸以获得偏光器。
(评价)
用带有积分球的分光光度计(由Hitachi公司制造的U-4100)测量实例和比较例中获得的偏光器(样品)的光学特性。在通过Glan Thompson棱镜偏振器获得完全偏振光的条件下测得的每个线偏振光的透射率设定为100％。透射率基于CIE 1931标准色度系统计算透射率，并且用进行相对光谱反应校正的Y值表示。符号k1表示线偏振光在最大透射方向的透射率，符号k2表示线偏振光在垂直该方向的透射率。
偏振度P用公式P＝{(k1-k2)/(k1+k2)}×100计算。简单物质的透射率T用公式T＝(k1+k2)/2计算。
另外用带有Glan Thompson棱镜的分光光度计(Hitachi公司制造的U-4100)测量实例1、比较例1、实例3和比较例2中获得的偏光器的偏振光吸收光谱。图2示出实例1和比较例1中获得的偏光器的偏振光吸收光谱。图3示出实例3和比较例2中获得的偏光器的偏振光吸收光谱。图2(a)和图3(a)中的“MD偏振光”表示当振动平面平行于拉伸轴的偏振光入射时的偏振光吸收光谱，图2(b)和图3(b)中的“TD偏振光”表示当振动平面垂直于拉伸轴的偏振光入射时的偏振光吸收光谱。
在TD偏振光(＝偏光器的透射轴)中，在整个可见波段范围，当实例1和比较例1的偏光器的吸光率示出几乎相等的值时，在MD偏振光(＝偏光器吸收+散射轴)中，在更短的波长侧，实例1的偏光器吸光率超过比较例1的偏光器吸光率。也就是说，上述结果显示，在短波长侧，实例1的偏光器的光偏振特性超过比较例1的偏光器的特性。由于实例1和比较例1中的所有条件，如拉伸和染色都相同，可以认为碘基光吸收材料的取向也相同。因此，如上所述，实例1的偏光器的MD偏振光吸光率的增加表明通过增加碘的吸收而产生的各向异性散射作用引起的效果改善了光偏振特性。同样，在实例3获得的偏光器和比较例2获得的偏光器中，如上述结果，显示出实例3与比较例2相比光偏振特性得到改善。
在霾值中，一个霾值是对于在最大透射方向的线偏振光，一个霾值是对于在吸收方向(垂直方向)的线偏振光。用霾值计(由Murakami Color研究院制造的HM-150)根据JIS K7136(如何获得塑料透明材料的霾值)进行霾值的测量。将市场上可以得到的偏光器(NITTO DENKO CORP.生产的NPF-SEG1224DU：43％的简单物质透射率，99.96％的偏振度)设置在样品的测量光入射一侧的平面上，使市场上可以获得的偏光器和样品(偏光器)的拉伸方向垂直相交，并且测量霾值。但是，当使用市场上可以获得的霾值计的光源时，由于在成直角相交时的光量少于检测元件的灵敏度的界限，使具有高光强的卤素灯单独提供的光在光纤的帮助下入射，这样，光量设置在检测灵敏度范围内，并且，随后手动进行快门的开和关动作以获得要计算的霾值。
在不均匀度的评价中，在黑暗的房间里，样品(偏光器)设置在用于液晶显示器的背光的上表面，另外，市场上可以获得的偏光器(由NITTO DENKO公司生产的NPF-SEG1224DU)层叠为分析仪，使它们的偏振光轴垂直相交。使用该设置用下面的标准视觉评价不均匀度。
×：不均匀度可以被视觉识别的水平。
○：不均匀度不可以被视觉识别的水平。
表1
    线偏振光透射率(％) 单个物质透射率(％) 偏振度(％)         霾值(％) 不均匀度SS
  最大透射方向(k1)   垂直方向(h2)   最大透射方向     垂直方向
  例1     82.80     1.40     42.10     96.70     2.7     47.0     ○
比较例1     83.00     1.65     42.30     96.10     0.4     0.3     ×
  例2     84.20     1.20     42.70     97.20     1.9     54.1     ○
  例3     87.00     0.035     43.52     99.92     1.8     61.0     ○
  例4     86.50     0.087     43.29     99.80     4.2     70.5     ○
比较例2     87.00     0.043     43.52     99.90     0.3     0.2     ×
在实例1、2和比较例1中，尽管单个物质透射率彼此几乎相等，但是实例1和2具有更高的偏振度，并且显示出优异的偏振光特性，如上述表1中所示。同样在实例3、4和比较例2中，尽管单个物质透射率彼此几乎相等，但是实例3和4具有更高的偏振度，并且显示出优异的偏振光特性。
另外，实例中的偏光器当成直角相交时具有更高的透射率霾值，而且不均匀度的变化被散射掩盖，并且与比较例的偏光器相比较不能清晰地识别。
接下来，用水溶性粘合剂将三乙酰基纤维素薄膜(80μm厚)粘合到实例和比较例中的偏光器的两面、干燥并且将粘合的薄膜用作偏振板。将获得的偏振板与市场上可以获得的扭曲向列液晶平板的背光侧的偏振板交换，并且并排安装。这是在黑暗的房间中黑色显示的状态设置并且可以观察不均匀度水平，实际上根本没有观察到不均匀度，但是与用比较例中的偏光器制备的偏振板相比较，当安装了用实例中的偏光器制备的偏振板时，证实其具有非常出色的可视性。
作为具有象本发明偏光器结构那样的类似结构的偏光器，其中液晶双折射材料和吸收二向色性材料的混合相分散在树脂基质中的偏光器在日本专利未审查公开No.2002-207118中披露，其效果与本发明相似。但是，与日本专利未审查公开No.2002-207118中吸收二向色性材料存在于分散相中的情况相比较，由于本发明中吸收二向色性材料存在于基质层中的情况下，通过散射的偏振光穿过吸收层而实现更长的光程，更多的散射光被吸收。因此，本发明可以显示更高的光偏振特性改善效果。本发明可以用简单的生产过程实现。
尽管二向色性染料加入连续相或分散相的光学系统都已经在日本专利未审查公开No.2000-506990中披露，本发明在不使用二向色性染料而是使用碘这一点具有很大的特殊特征。当不使用二向色性染料而是使用碘时可以实现下面的优点：(1)用碘证实的吸收二向色性高于用二向色性染料。因此，如果碘用于获得的偏光器，偏振光特性也将变得更高。(2)在被添加到连续相(基质相)之前，碘不显示吸收二向色性，在分散在基质中后，通过拉伸形成显示二向色性的碘基光吸收材料。这点不同于在被添加到连续相之前具有二向色性的二向色性染料。也就是说，当分散在基质中时，碘作为碘自身存在。在这种情况下，通常碘与二向色性染料相比较在基质中具有显著更有效的可扩散性。因此，碘基光吸收材料比二向色性染料更出色地被分散到薄膜的所有角落。从而，由散射各向异性引起光程增大的作用可以最大限度地被利用，增强偏振光作用。
日本专利未审查公开No.2000-506990中，Aphonin等指出液晶的液滴设置在聚合物基质中的拉伸薄膜的光学特性，作为本发明的背景。但是，Aphonin等已经提到的包含基质相和分散相(液晶成分)的光学薄膜，没有使用二向色性染料，并且由于液晶成分不是液晶聚合物或聚合的液晶单体，在所述薄膜中的液晶成分具有典型的依赖温度的灵敏双折射。另一方面，本发明提供了一种偏光器，该偏光器包含具有微域分散在由包含碘基光吸收材料的半透明水溶树脂形成的基质中的结构的薄膜，此外，在本发明的液晶材料中，在液晶聚合物的情况下，在其在液晶温度范围内取向之后，在室温被冷却，从而确定取向，在液晶单体的情况下，类似地，在取向之后，通过紫外固化等确定取向，由液晶材料形成的微域的双折射不随温度变化而改变。

Claims (13)

1.一种偏光器，包括具有这样的结构的薄膜，该结构具有分散在基质中的微域，所述基质由包含碘光吸收材料的半透明水溶树脂形成。
2.根据权利要求1的偏光器，其中，微域由定向的双折射材料形成。
3.根据权利要求2的偏光器，其中，双折射材料至少在取向处理步骤中显示液晶性。
4.根据权利要求2或3的偏光器，其中，微域具有0.02或更大的双折射率。
5.根据权利要求2～4中任何一项的偏光器，其中，在每个光轴方向，形成微域的双折射材料与半透明水溶树脂之间存在折射率差，
轴向的折射率差(Δn1)显示为最大为0.03或更大，和
Δn1方向与垂直于Δn1方向的两个方向的轴向之间的折射率差(Δn2)为Δn1的50％或更小。
6.根据权利要求1～5中任何一项的偏光器，其中，碘光吸收材料的吸收轴定向在Δn1方向。
7.根据权利要求1～6中任何一项的偏光器，其中，薄膜通过拉伸制造。
8.根据权利要求1～7中任何一项的偏光器，其中，微域在Δn2方向长度为0.05～500μm。
9.根据权利要求1～8中任何一项的偏光器，其中，碘光吸收材料具有至少在波段400～700nm波长范围的吸收波段。
10.根据权利要求1～9中任何一项的偏光器，其中，线偏振光在透射方向的透射率为80％或更大，
霾值为5％或更小，和
线偏振光在吸收方向的霾值为30％或更大。
11.一种偏振板，具有在根据权利要求1～10中任何一项的偏光器的至少一面形成的透明保护层。
12.一种光学薄膜，具有根据权利要求1～10中任何一项的偏光器或根据权利要求11的偏振板中的至少一种。
13.一种图象显示器，包括从根据权利要求1～10中任何一项的偏光器、根据权利要求11的偏振板和根据权利要求12的光学薄膜组成的组中选择的至少一种。
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