1267665 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於以分子定向之聚乙烯醇薄片為基礎之合成二 向色性平面偏光物件，且特別是關於高效率内部偏極化薄 片。 【先前技術】 於正常情況下，光波會在環繞光束軸之極大數目平面中振 動。若此波僅在一個平面中振動，則該光線係被稱為平面 偏極化。數種有用光學端部與效果可藉由平面偏極化光達 成。例如，在電光裝置譬如液晶顯示器屏幕之製造上，係 使用正交偏光物件，併用可尋址液晶中間I，以提供成像 《基礎。在照相術之領域中，偏極化濾光鏡已被用以降低 鏡反射之眩耀與亮度。偏極㈣光_形或其他形式亦已 被使用於顯不裝置屏幕中之眩耀降低。 —般而5 ’線性光偏極化薄膜，其選擇性地通過輻射，沿 著特定電磁輻射向量振動及吸收電磁輻射，沿著第二個特 ^電磁輻射向量振動之性質，㈣因於透制介質之各向 ’、!·生特陡—向色性偏光物件係為可吸收線性偏光物件， 在入射光吸收上具有向量各向異性。”二向色性 用於本文中，音如λ仏，1 l 使 w明入射光束成份之差別吸收與透 ，依成份振動之方向而定。一般而士，_ f生貝 沿著一個& ° 一向色偏光物件係 / 口耆個包磁向量透射輻射能，並 能量。入舢伞& ^ 有世置私磁向I吸收 射先束，在進入二向色偏光物 不同吸收#叙 7 曰k過兩個 收係數，-個低及一個高’以致出射光係實質上在 84332 1267665 低吸收（咼透射）方向上振動。 口成一向色性偏光物件之實例為内部偏光物件，例如以聚 次乙缔基為基礎之偏光物件，譬如κ型偏光物件。内部偏光 物件係自其基質之光吸收性f，衍生其二向色性，而非來 木、斗—力对】著色料或懸浮結晶性材料之光吸收性質。 典型上’内部偏光物件係包含具有聚乙缔醇之脫水產物(意 即聚次乙埽)之定向懸浮體之定向聚(乙缔醇)薄片。此種内 邵偏光物件係於脫水觸媒存在下，譬如鹽酸水溶液之蒸氣 ’經由將聚合體薄片加熱’以產生共軛聚次乙烯嵌段，並 在在脫水步驟之前、之後或期間，單向拉伸聚合體薄片， 以使氷（乙％醇）基質排列而形成。經由使聚（乙埽醇）基質單 向地定向，則共輛聚次乙埽嵌段或發色團之轉變力矩亦被 定向，且材料變成可見二向色性。第二個定向步驟或延伸 ” ^脫水步㈣採用，如在美國專利5,666,223 (b_ 寺人）中所述者。 【發明内容】 人〜"方面，本發明之特徵為一種從具有原長且包 "禮基化線性高聚物之聚合體薄片製造偏光物件之方法。 此聚合體薄片係被拉伸至經拉伸長度為大於原長之观至 =_〇倍。適當脫水觸媒係被引進聚合體薄片中。將聚合體 由片與觸媒加熱，以達成聚合體薄片之部份脫水作用，其 中係形成光吸收性次乙缔基嵌段之鍵段。 一般而言，於另一方面 且包含羥基化線性高聚物 本發明之特徵為一種從具有原長 <聚合體薄片製造偏光物件之方 84332 1267665 法。此聚合體薄片係被拉伸至經拉伸長度為約原長之3·5倍 至約7.0倍。適當脫水觸媒係被引進聚合體薄片中。將聚合 體薄片與觸媒加熱，以達成聚合體薄片之部份脫水作用， 其中係形成光吸收性次乙晞基嵌段之鏈段。使聚合體薄片 在大於約80°C之溫度下接受硼化反應處理。聚合體薄片係經 單向延伸，從經拉伸長度之〇%至約7〇%。 本發明之一或多個具體實施例之細節，係在伴隨之附圖及 下文說明中提出。本發明之其他特徵、目的及優點，將由 說明文、附圖及實例，及由申請專利範圍而明瞭。 詳細說明 本發明係關於強化内部偏光物件，及製造方法，其中係獲 得經改良之偏極化性質。此偏光物件包含聚乙烯醇/聚次乙 烯嵌段共聚物材料之分子定向薄片，其具有藉由聚乙晞醇 薄片分子脫水作用所形成之聚次乙烯基嵌段。聚乙烯醇/聚 次乙婦後段共聚物材料之分子定向薄片，係包含均勻分佈 之聚乙稀醇/聚次乙埽嵌段共聚物材料之光偏極化分子，於 氷/入乙烯嵌段共聚物之共軛重複次乙晞基單位之長度⑻上 改變，於整個2至25之範圍内。光偏極化分子之定向度，係 在整個範圍内，隨著增力口聚次乙締嵌段之長度⑻而增加。 再者，各I次乙缔嵌段之濃度，t藉&綠欲段之吸收測 定時，經過此範圍仍然保持相當地固定。分子之定向度伴 Ik著各聚次乙烯嵌段之濃度分佈，係足以對聚合體薄片賦 予適光二向色比（RD )為至少75。 二向色比RD係被定義為： 84332 1267665 = Az /Ay 其中Az與Ay係藉由吸收光譜學，使用偏極光來源測得。 吸收係使用具有被放置在例如試樣束中之偏光物件之 UV/VIS分光光度計度量。關於適光二向色比之度量，白色光 束係通過試樣，經過高效率偏極化分析器，經過適光濾光 器’然後經過光偵測器。關於光譜二向色比之度量，此光 束具有與研究中發色團之共軛長度相當之波長。在兩種情 況中，係考慮400毫微米與700毫微米間之吸收光譜，其中薄 膜試樣之光軸係平行於偏光物件在試樣束中之光軸（Az)，然 後是在旋轉試樣偏光物件超過9〇度後（A》。因此，測定出最 大吸收波長下之吸收，可自其計算出R〇。 -種製造本發明強化内部偏光物件之方法，係涉及使用聚 合體薄片之較高最初拉伸，伴隨著較高拉伸溫度。另一個 延伸步驟可以或可以不採用。此外，高调化反應溫度， 亦可在選用之延伸步驟之前、期間或之後使用。 強化内部偏極化薄片之製造，典型上係由經基化線性高聚 ::聚合體薄片開始，其具有原長，且通常具有厚度在_1 =轉毫米）至_4叫_毫米）之譜。適當拉伸裝置 或/、他類似機制或系統，可 _ Λ 开万；取初拉伸聚合體薄片，你 佳係在、/jnL度大於3〇〇卞 由提供生熱元件、快速下、仃。拉伸可藉 氏逑輥及減緩輥達成。你 之間旋轉速率上之声1 U，可利用輥 …在其間輸送之薄片區域中產生 84332 1267665 相應張力。當生飫元 更令人滿意地達：？!=加：時，拉伸係被促進，且 〇1 ^, /孤又幺制可猎由控制受熱輥之溫度， 此:技蓺：♦能之添加而達成’例如使用紅外線燈，如 此項技藝中所已知去 _m 、 注λ 知者。可利用溫度控制方法之組合。 薄膜可在機械方向上拉伸，例如 ^ ^ 寬度使用擴幅哭，1、人料 又疋向器，沿著其 醢m 4 角線角度下拉伸。由於定向乙缔 =…相對較弱橫向強度，故可有利地鑄造、層合或 使定向薄片固著至基材’譬如載體薄膜層、受 Π?::，在定向之前或之後。當載體層黏結或以 二耆土氷合體薄膜時’其係提供機械強度並承載 =，、因此其可更容易地處理，及進-步加工。可使用 5 973 去係為此項技蟄中已知，並可參考美國專利 ，’（為等人）、美國專利5,666,223 (b咖 專利4,895,769(Land等人）。 守）及吴國 =是’應明瞭的是’在單向定向中’聚合體薄片可利用擴 巾:：裝置加以限制，而免於在侧向上收縮，但此種限制確 貫田對溥膜加諸小程度之二方向性定向作用。若需要，載 體層可在與乙缔醇聚合體薄片定向方向實質上橫向之方向 上進行定向。所謂實質上橫向’係意謂載體層可在與乙烯 醇聚合體薄膜層之定向方向呈方向±45。上定向。載體層之 此種定向作用’係於橫向上提供比未定向載體層較大I強 度。 實際上，載體層T於固著至乙烯醇聚合體層之前或之後定 向。於-項具體實施例中，乙埽醇聚合體可實質上以單軸 84332 1267665 方式疋向，並黏結至定向載體層，以致使兩層之定向方向 係見貝上為橫向。於另一項具體實施例中，載體層可在 -一 > 、 u上定向，使乙烯醇聚合體黏結或塗覆於其上，及 使複合物件在對第一個定向方向為實質上橫向之第二個方 向上走向。在此具體實施例中，所形成之物件係包含二方 向性足向之載體層，及實質上單向性定向之乙埽醇聚合體 層。 揉論是在黏結至選用載體層之前或之後，使聚合體薄片接 文脫水步驟。脫水步驟可在拉伸步騾之前、之後或其期間 内’其中係將定向薄片處理，以將其一部份”轉化”成偏極 化分子’包括聚（次乙晞基-共-乙烯醇）嵌段共聚物。此脫水 步驟可藉由例如使薄片曝露至適當脫水觸媒，譬如發煙酸 条氣’接著將已經煙燻之聚合體薄片與觸媒，在適合達成 邵份脫水作用之溫度下，典型上係超過12yc，加熱而達成 。於一項具體實施例中，聚合體薄片係被保持與發煙酸之 槽一段短距離，歷經大約二十秒至一分鐘之期間。使用酸 煙霧充作觸媒，然後使定向薄片通過加熱烘箱，於其中使 其接受大約250°F至350T之溫度，歷經約半分鐘或較久，其 中定向薄片係被’f轉化”成所要之脫水產物聚次乙烯。所要 之脫水程度可依所要之對比及薄膜厚度而改變，但典型上 係在0.1至10%之範圍内，較佳係使1至5%可採用之羥基轉 化成次乙烯基，意即-CH2-CHOH- —-CH=CH-。 一般熟諳此項技藝者將明瞭，脫水步騾亦可藉由其他方法 達成，譬如經由以酸塗層塗覆定向薄片，然後使其接受加 84332 -11 - 1267665 ;步二以達成聚合體薄片之脫水作用，或經由以酸供體 + w 專片其中光酸發生劑或熱酸發生劑係被溶解 :刀政在供體層中’而在以輕射能照射時，初始酸會擴散 ::乙缔醇來合體基質中，以達成乙稀醇聚合體之部份 ^ 、為/、軛'入乙婦基[聚（乙炔）]鏈段。輻射能可為鼽能或 紫外光能，依所使用酸發生劑之類型而^。 ’，、、此戍 脫水加熱步驟之溫度與延續時間，可影嚮最後完成偏光物 《光子性貝。於製程參數上存有相當大自由度，而不备 損害共聚物之形成’及其伴隨之偏極化性質。貞明瞭的^ 對種特疋光學性質，在時間、溫度及酸濃度之間有— 種平衡。例如，酸煙霧浸透至薄片中之程纟，可藉由改變 酸在槽中之溫度’改變薄片曝露至煙霧中之時間，及/或改 變位於鄰近薄片之加熱元件之溫度而加以控制。可使用之 ^度係在9(TC至約收之範圍内，而曝露時間涵蓋從數秒鐘 土約五分鐘之範圍。例如，較低透射之偏光物件可於特定 溫度下’矛J用較長曝露時間達A。在一特定曝#時間下， 較低透射可藉由在較高溫度下達成。一般而言，若需要高 透射偏光物件，則較低之槽桶上滯留時間及較低烘箱溫度 係今較佳。若需要較低透射偏光物件，則可使用較高加二 溫度。 … 然後，視情況使聚合體薄片接受第二個定向步驟或延伸步 驟，其中係將定向偏光物件拉伸第二次，從0%至約70%γ 超過在第一次拉伸中所獲得之長度。亦可使聚合體薄片接 叉硼化反應步驟，其中係將定向薄片以硼化反應水溶液處 84332 -12- 1267665 理，以達成鬆弛與交聯。 反應溶液中之前、期間或之後進合體，化 片浸沒在领化反應溶液中，並使其軟化::永::薄 弛，接著移除，然後延伸。 —/合脹，思即鬆 沒於侧化反應溶液中時延伸f，4合體薄片可在仍然浸 硼化反應步驟可採用兩個 n a c f 士 丄 文個/合液。例如，在兩浴该 硼化反應處理中，第—個浴 ㈣洽及 人女工赴n 〇有水’而弟二個浴液可 έ有員獻㈣離子之物種。或者，此順序可逆轉，或 多個浴液可含有不同濃戶，f ^ " 又貝獻硼酸離子之物種及/或Jt混 合物。延伸可在任-個或多個此等浴液中進行。 ' 當聚合體薄片被蝴酸化時’硼化反應溶液一般係包含爛酸 及無論是氫氧化納或钾，或一種包括納與抑硼酸鹽種類之 物質，較佳為硼砂。硼酸與蝴砂或其他爛酸鹽在使定向偏 極化薄片接受之—或多種溶液中之濃度，並不重要。硼酸 較佳係比硼砂或其他硼酸鹽，以較高濃度存在，且此溶液 可含有0%至約7%重量比之硼砂，與約5%至約2〇%重量比 之棚故較佳;辰度範圍為約9% -16%重量比之硼酸，與〇% _3 %重量比之硼砂。 偏極化薄片、薄膜或辕係在此等溶液中吸取，歷經約一至 約十二分鐘之期間，且較佳係保持在約8〇。〇或更高。較佳硼 化反應溫度範圍為約8〇°C至約110°C。分子定向聚合體薄片之 化反應係受到相當大之變異。例如，硼化反應溶液之溫 度可以改變’且其濃度可在較高溫度下增加。一般期望將 此溶液加熱到至少80°C或較高，以達成薄片之快速，，溶脹，，與 84332 -13- 1267665 交聯。 可另外將一或多種二向色性染料添加至聚合體薄片中，以 中和，某些=向色性偏光物件之所謂”藍色滲漏”及/或”紅色 4属夕種一向色性染料中之任何一種均可使用。適當染 料已括任何重氮基、璺氮基或多偶氮基染料，或其他直接 或酸染料，譬如”In㈣et黃色dg，，，可得自⑽咖工業著色劑 公司咖wood Park，NJ)，與”伊文斯藍”，可得自Sigma_Aidrich。 里而定車又同/凰度及/或較高濃度可能需要聚合體薄片之較 少滯留時間。可使用之操作溫度係從約室溫至硼化反應溫 度（約或更高）。對二向色性黃色染料，較佳濃度範圍為 約5〇PPm至約600ppm，溫度約阶，㈣留時間為則分鐘 二向色性染料可在製程中之任何階段下，添加至聚合體薄 片中：例如，染料可在最初拉伸之前，禱膜至聚合體薄片 中或塗覆於其上，或其可在脫水、硼化反應或延伸步驟期 間添加。可使用多種時間、溫度及濃度，依所需要染色之 勺5刀4里對一向色性監色染料，較佳濃度範圍為約〇1% 至約3%wt/wt，溫度範圍為約室溫至約135卞，而滞留時間為 約30秒至約5分鐘。可將二向色性染料置相酸水溶液中， 或於個別水溶液中。 於延伸步驟及/或硼化反應步驟之後，可將所形成之強化 内部偏光物件再一次黏結或層合至選用之載體層，此載體 層係與在延伸前_離、煙燻及/或定向之層為相同或不同。 、圖1顯示最初在原長之4.0倍下拉伸之先前技藝内部偏極化 薄片，稱為"4·0Χ”，及最初個別在原長之5.0倍、6 〇倍及6.5 84332 -14- 1267665 倍下拉伸之根據本發明具體實施例製成之三種偏極化薄片 ，稱為”5.0X"、"6.0X，，及"6·5Χ"之吸光率對波長。製造偏光物 件之條件係摘述於表1中。 6.0Χ 6.5Χ 6.0 6.5 360 360 180 190 3 <1 12/3 12/3 4ΌΧ 5.QX 4.0 5.0 275 320 154 175 盔 10 9/3 12/3 拉伸量（X原長） 拉伸溫度（°F) 石朋化反應溫度（°F) 延伸（％) 硼化反應濃度（％硼酸酸/ %石朋砂） 表1 如圖1中所示，於根據本發明具體實施例製成之各偏光物 件中，被發色團之吸光率，係實質上大於代表性先前技藝 内部偏光物件中被其相應發色團之吸光率，而在6〇〇毫微米 至700 *微米之近紅色波長中，對於貢獻偏極化性質之發色 團，特別是如此。 本發明之偏光物件亦具有吸收值，其係界定定向發色團部 份基團（意即共軛嵌段）之濃度分佈，其在整個波長範圍從 約200毫微米至約700毫微米係實質上均勻，其除了改良偏極 化性質以外，會造成視覺上可見及高度令人滿意之中性灰 色調。表2顯示，與兩種先前技藝κ型偏光物件，指稱為，，现，， 與”ΚΝ”，在透光率Κν為42%下比較，本發明偏光物件，指稱 為”新穎ΚΕ”，係具有相當均勻或”平衡，，之發色團濃度分佈。 84332 -15- 1267665 共軛 長度⑻ 波長 (毫微米） 新穎KE 吸光率 相對 濃度 KE 吸光率 相對 濃度 KN 吸光率 相對 濃度 2 233 0.4261 0.3429 0.3768 3 276 0.3821 0.3174 0.3294 4 309 0.3794 0.3282 0.3175 5 339 0.3858 0.3496 0.3305 6 372 0.3874 0.3647 0.3482 7 394 0.3906 0.3752 0.3656 8 420 0.3813 0.3709 0.3662 / 9 445 0.3699 0.3632 0.3640 1 | 10 472 0.3628 0.3554 0.3599 11 492 0.3592 0.3501 0.3574 12 512 0.3586 0.3469 0.3542 13 $27 0.3556 0.3440 0.3507 14 543 0.3535 0.3408 0.3470 15 557 0.3539 0.3382 0.3431 16 571 0.3525 99.6% 0.3352 99.1% 0.3385 98.7% 17 584 0.3490 98.6% 0.3324 98.3% 0.3327 97.0% 18 595 0.3468 98.0% 0.3298 97.5% 0.3278 95.5% 19 622 0.3387 95.7% 0.3226 95.4% 0.3089 90.0% 20 637 0.3343 94.5% 0.3182 94.1% 0.2952 86.0% 21 652 0.3270 92.4% 0.3112 92.0% 0.2714 79.1% 22 667 0.3178 89.8% 0.3008 88.9% 0.2391 69.7% 23 681 0.3109 87.9% 0.2863 84.7% 0.2028 59.1% 24 695 0.3007 85.0% 0.2519 74.5% 0.1497 43.6% 25 709 0.2363 66.8% 0.1763 52.1% 0.0904 26.4% 1 1 26 728 0.1214 34.3% 0.1180 34.9% 0.0503 14.6% 27 743 0.0763 21.5% 0.0750 22.2% 0.0341 9.9% 28 759 0.0368 10.4% 0.0430 12.7% 0.0262 7.6% 29 774 0.0245 6.9% 0.0260 7.7% 0.0228 6.6% 30 789 0.0090 2.5% 0.0090 2.7% 0.0143 4.2% 表2 製造偏光物件之條件，係摘述於表3中。 新穎KE KE KN 拉伸量（X原長） 6.0 4.5 3.6-3.9 拉伸溫度（°F) 360 275 250 硼化反應溫度（°F) 180 160-165 145 延伸（％) 1 25 無 硼化反應濃度硼酸/ %硼砂） 12/3 9/3 9/3 表3 -16- 84332 1267665 圖2為表2中數據之圖形表示圖，具有相對於共軛長度所 繪製之吸光率。如表2與圖2中所示之，當在波長範圍從約25〇 *微米至約700毫微米，藉由被該嵌段之吸收測定時，各聚 次乙晞嵌段之濃度係保持實質上恒定。再者，應特別指出 的疋，各違聚次乙締後段在n = 19至25範圍内之吸收測得之 k度’係不低於任何該聚次乙烯嵌段在η = 14至15範圍内之 吸收測得濃度之大約65%。關於此點，負責偏極化性質之各 發色團，在近紅色波長中，意即η= 19至25，具有相對濃度 以其吸收把力之度量為基礎，係不低於負責相應於最大 人類適光感光度波長，意即540毫微米至56〇毫微米，14 至15之偏極化之發色團所度量值之大約65%。 於上文表中，相對濃度係按下述計算： 相對濃度（η = χ广（吸收（η = χ) /吸收（")）χ1〇〇 其中X為共軛長度η為16至3〇，且9為共軛長度11為14或15。 於上又表中，對說明之目的而言，q，14。在q為Η之情況 下，計算值係為相當。 如由表2所証實，本發明偏極化薄片之發色團分佈，係偏 離先可技#内部偏光物件中所發現者，特別是對共輛長度^ 至25而言，其可助長所謂，，紅色滲漏，，現象。除了減低光學 性質之外，顯示”紅色滲漏"之偏光物件易於具有褐色鑄膜 這對於木二_不态應用而言，從美觀之觀點看來，是不 期望的。 山本發明《偏光物件具有分子之定向度，且伴隨各聚次乙缔 嵌段之濃度分怖，其會造成偏極化薄片具有適光二向色比(Rd) 84332 -17- 1267665 為至少75。 製:了之譬:上:之單一偏極化薄片以外’可放置根據本發明 對偏光物件，其個別偏極化㈣交叉（亦被稱為” 物件”)。於此情況中’通過此配對之第一個偏光物 件之偏極光，可被”扭曲，，而未盥 固偏先物 轴對準，因此阻斷光透射經過其間。偏光物件之偏極化 圖3與圖4顯示被指稱為"4X”之先前技藝正交偏光物件之透 先率與吸光率百分比，與被指稱為，與，，6χ"之根據本發明 具體《例製成之正交偏光物件’對於透光率Κν442%作比 較。製備正交偏錢件薄片之條件，係摘述於表4中。 拉伸量（X原長） 拉伸溫度（°F) 硼化反應溫度（°F) 延伸（％) 4X 4.0 275 160-165 25表4 5.0 320 165 <1 6X6.0 360 180 6 透光率亦使用UV/VIS分光光度計測定。>圖3與圖4中所示 ，對一特定透光率，本發明之正交偏光物件，於藍色光譜 區，意即400毫微米，與紅色光譜區，意即7〇〇毫微米中，係 在光吸收（降低透射）上提供顯著改良。特定言之，對任何 特足透光率Kv，吸光率⑽毫微米）對吸光率⑺。毫微米）之比例 ，係低於3·75。在550毫微米下之吸光率，係相應於有最大 人類適光感光度下之波長。 圖5與圖6個別顯示根據本發明具體實施例，使用與未使 用二向色性黃色染料製成之偏極化薄片之吸光率與光譜二 84332 -18 - 1267665 向色比。偏極化薄片係首先在32〇卞拉伸溫度及173下_179卞硼 化反應溫度下，拉伸為原長之5·〇倍，及另外1〇%延長拉伸 。如圖5中所示，摻入黃色染料至本發明之内部偏光物件中 ，於.藍色光譜區（Az光譜）中，會造成光吸收上之顯著增加， 而在Ay或透射成份上無類似增加。如圖6中所示，摻入黃色 染料至本發明之内部偏光物件中，亦會造成光譜二向色比 上之改良’尤其是在藍色光譜區中。 按上迷使用與未使用二向色性黃色染料製成之偏極化薄片 ，係用以形成正交偏光物件。圖7顯示所形成偏光物件之透 光率百分比對波長。根據本發明製成之内部偏光物件，在 正又偏光物件狀態中’具有實質上降低之所有藍色光渗漏 。針對使用二向色性黃色染料製成之内部偏光物件（試樣⑼ 及未使用二向色性黃色染料製成之内部偏光物件（對照試樣） 二對於單-偏極化薄片與交又偏極化薄片，施行比色法度 :。施照體C常用光源係用於此比色度量法。 b=:，a*值係表示在紅色/綠色轴上之顏色度量值二 色藍色/黃色軸上之顏色度量值。在此類型之顏 ’、 巾性顏色，譬如白色或黑色，度量值為零。 色相
a* b* 0.6576 1.1946 1.9995 6.976 -1.257 5.3589 •0.4683 3.7342 交叉 a* b* 9.4201 -12.5171 1.0743 0.4928 1.1376 0.4152 1.2473 0.1485 試樣 對照物 2 3 84332 -19- 1267665 4 5 -0.03694 3.7804 _〇·1638 3.1442表5 1.039 1.5398 0.0076 -0.4191 如表5中所示，正交偏光物件之顏 ^ ju ^ , t 丨、言一向色性頁色 木枓“…系從暗藍黑色(對照試樣)改變成真實中性黑 m，惟單一薄片顏色仍然保持與未使用二向色性 只色染料製成之偏極化薄片幾乎不能區別。 圖8顯示根據本發明具體實施例使用與未使^。 :染料製成：偏極化薄片之吸光率。偏極化薄：係：：關 …向色性5色染科試樣所述之相同方式製成。如圖8中所 示’摻入藍色染料至本發明之〖偏光物件中’會造成顯著增 加在紅色光譜區（Az光譜）中之光吸收，其中在〜或透射成份 中只有較少增加。 本發明係於本文中使用衍生自分子定向聚乙缔醇之聚合體 薄片進行描述。乙烯醇聚合體包括任何線性丨，3-多羥基化聚 合體或共聚物’或其衍生物，其可被脫水成線性共^乙^ 基性聚合體。可使用之乙埽醇聚合體包括下式單位之聚合 體與共聚物： -(CH2- R)- R， 其中R為Η、Cl_Q烷基或芳基；且&’為H或可水解官能基， 譬如q-Q醯基。R與R，較佳為Η。除了聚（乙缔醇）聚^體與 共聚物以外，聚乙烯基縮醛與縮酮及酯類，係作為可自其 形成分子定向薄片或薄膜之材料。可血乙餘_时 I、G /布醇早體聚合以 84332 -20- 1267665 產生乙烯醇共聚物之可使用共單體，可包括任何可以自由 基方式聚合之單體，包括烯烴，譬如乙烯、丙浠及丁輝Γ， 丙烯酸酯類與甲基丙烯酸酯類，譬如（甲基）丙烯酸甲酯、醋 酸乙烯酯，及苯乙烯。特別意欲使用於本發明中者，係為 乙烯與乙晞醇之共聚物。一般而言，共單體之量係低於30 莫耳％，且較佳係低於10莫耳％。較高含量可能會妨害共 輛次乙烯基嵌段（聚（乙炔）嵌段）之形成，且有害地影嚮偏光 物件之性能。 較佳乙烯醇聚合體為聚乙烯醇之均與共聚物。最佳為聚乙 烯醇均聚物。市購可得之聚乙烯醇，譬如可以商標名CELVOL 得自Celanese化學品公司（Dallas，TX.)者，係藉由黏度與水解百 分比分類。具有低黏度之聚乙烯醇係為較佳，因易於塗覆 ，而同時具有足夠高分子量，以提供適當抗濕性與良好機 械性質。 可熔融加工之聚乙稀醇，亦可使用於本發明中。可熔融加 工之乙烯醇聚合體係經塑化，以強化其熱安定性，及允許 其被壓：出或溶融加工。增塑劑可以外部方式添加，或加入 乙晞醇聚合體鏈中，意即增塑劑係被聚合或接枝至乙晞醇 聚合體主鏈上。 可以外部方式經塑化之乙烯醇聚合體，包括市購可得之產 物，譬如"Mowior 26-88與nMowi〇r 23-88乙烯醇聚合體樹脂，可 得自Clariant公司（Charlotte，N.C·)。此等’’Mowiol”乙烯醇聚合體樹 脂具有水解度為88%。’’Mowiol” 26-88乙烯醇聚合體樹脂具有 聚合度為2100，且分子量約103,000。 84332 -21 - 1267665 可用於外部塑化乙烯醇聚合體之增塑劑，係為具有羥基之 高彿點水溶性有機化合物。此種化合物之實例包括甘油， 聚乙二醇類，譬如三乙二醇與二乙二醇，三羥甲基丙烷， 及其組合。水亦可作為增塑劑使用。被添加之增塑劑量， 會隨著乙烯醇聚合體之分子量而改變。一般而言，增塑劑 係以約5%至約30%間之量添加，且較佳係在約7%至約25% 之間。較低分子量乙晞醇聚合體，比較高分子量乙晞醇聚 合體，典型上需要較少增塑劑。用於摻配外部塑化乙烯醇 聚合體之其他添加劑，包括加工助劑，意即MowiUthDS樹脂 ，得自Hoechst A.G.，防黏連劑，意即硬脂酸、疏水性矽石等。 經外部塑化之乙晞醇聚合體係經由將有機增塑劑及典型上 為水，慢慢添加至乙烯醇聚合體粉末或丸粒中，於恒定混 合下摻配，直到增塑劑被摻入乙晞醇聚合體中為止，其係 在批料達到約82°C (180°F)至約121°C (250°F)之溫度時發生。乙 烯醇聚合體樹脂之分子量愈低，則摻入增塑劑所需要之最 高批料溫度愈低。批料係在該溫度下保持約5至6分鐘。然 後，使批料冷卻至約71°C (160°F)與93°C (200°F)之間，此時可 添加防黏連劑。使批料進一步冷卻至約66°C (150°F)，此時可 將乙烯醇聚合體顆粒移離混合器，並壓出。 一 當製成内部塑化之乙烯醇聚合體時，用以使乙晞醇聚合體 外部塑化之摻配步驟可以免除，除非其中期望添加著色劑 等。可使用之内部塑化乙烯醇聚合體係為市購可得。此種 產物包括’’Vinex” 2034與’’Vinex” 2025兩者，可得自空氣產物公 司。 84332 -22- 係代表熱塑性、水溶性聚乙烯 明確言之，包含”Vinex” 2034與 ，係代表内部塑化之冷與熱水 此種内部塑化之乙缔醇共聚物 中’併於本文供參考。此種共 1267665 得自Celanese之Vinex商標， 醇樹脂之一種獨特族群。
Vinex’, 2025 之 ”Vinex” 2〇〇〇 系列 溶性聚乙烯醇共聚物樹脂。 ，係描述於美國專利4,948,857 聚物具有下列通式：
'(CH2-^H)x—(CH2-CH)y—(c OH A
(i) 其中R為氫或甲基； R1為c6-c18醯基； y為0至30莫耳％ ; ζ為0.5至8莫耳％ ;及 X為70至99.5莫耳％。 此等共聚物係保留聚（乙缔醇）之強度性質，同時亦顯示增 加之撓性。於上式中表示之丙晞酸酯單體，係對共聚物賦 予其内部增塑作用。共聚物之聚合度範圍，可為約⑽至高 達4000，但較佳係在約2000與4〇〇〇之間。聚合度係被定義為 全部聚合體之分子量對如在式〗中所指稱單位之分子量之比 例。其他内部塑化聚（乙烯醇）共聚物樹脂及此等樹脂之製 備，係討論於美國專利4,772,663中。，’VINEX” 2034樹脂具有溶 融指數典型上為約8.0克/ 10分鐘，且玻璃轉移溫度為約 (86°F) ° nVinexf’ 2025樹脂具有熔融指數典型上為24克/ 1〇分鐘 84332 -23- 1267665 ’且玻璃轉移溫度為約29°c (84T )。 聚乙婦醇及其共聚物係為市購可得，具有不同水解度，例 如從约m至99.5+%。較佳聚乙婦醇具有水解度為約_至99 % °:般而言’水解度愈高，則偏光物件性質愈良好。具 有較高水解度之聚乙缔醇，亦具有較$好之抗濕性。較高 分子量聚乙料亦具有較良好抗濕性，但增加黏度。於本 發明之實施上，-般期望發現性f之平衡，其中聚乙缔醇 具有足夠抗濕性’可容易地在塗覆或铸膜製程中處理，且 可容易地定向。大部份商用級聚（乙㈣）含有數百分比之 殘留水及未經水解之聚（醋酸乙埽酯）。 分散液/溶液之塗覆可藉由多種已知方法達成，包括例如 使用:些技術塗覆基材，譬如鞋式塗覆、壓出塗覆、辕塗 、廉塗覆、刮刀塗覆、孔模塗覆等，或任何其他能夠提供 均勾塗層之塗覆方法。基材可以底塗劑塗覆或以電晕放電 處理’，以幫助錯定聚乙晞醇薄膜至基材。以底塗劑為基礎 <通當溶液’係為常用於底塗聚對苯二甲酸乙二酿薄膜之 水冷性共聚酉旨’譬如在美國專利4,659,523中所述者。於塗覆 後’_使聚乙晞醇薄膜在典型上約卿。C至請。c之溫度下乾燥 :經乾燥塗層之厚度，可依所要之光學特性而改變，但二 型上為約25微米至125微米（1-5密爾）。 、 口或者’乙料聚合體層可經溶融加工。與溶液塗覆—樣， =包含乙晞醇之溶融體鑄造於基材上，譬如載體網片\ 在:層。乙烯醇聚合體薄膜亦可經溶噴。乙烯醇聚合物熔 融體亦可使用此項技藝中所習知之多種設備及多種熔融力： 84332 -24- 1267665 工技術’纟型上為壓出技術’與基材共壓出。例如，單一 或多歧管孔模、滿月型進料區段或其他類型之炫融加工机 備，均可使用，依被壓出材科之類型而定。 < ^種材料中《任何-種，可用於載體網片或載體層。適各 材料包括已知之聚合體薄片材料，譬如纖維素酿類，例： 硝基纖維素、酷酸纖維素、醋酸了酸纖維素，聚㈣、取 碳酸酯類，乙缔基聚合體，譬如丙缔酸系樹脂，及並他二 以薄片狀、透光形式提供之載體材料。聚酿係為特別有用 的，依特定應用及其要求條件而定。較佳聚@旨為聚對苯二 甲m，可以Myl_Estai^標名取得，惟可採用其他 聚對苯二甲酸乙二酯材料。載體材料之厚度將隨著特定應 用而改變。-般而言，從製造考量之觀點看來，可合宜地 採用具有厚度約0.5密爾_13毫米）至約2〇密爾（αΜ毫米 載體。 -般熟諳此項技藝者將明瞭的是’具體化表現本發明產物 之光偏極化薄片’可被層合於承載薄片或薄膜之間或至其 上，譬如破璃片或其他有機塑膠材料之薄片，且本發明^ 偏光物件’無論是呈層合或未層合形 <，可被採用：其他 形式之光偏極化塑膠材料已被使用之任何處所，例如伴隨 著太陽眼鏡、遮陽板、窗板玻璃、眩耀罩蓋、室隔板，及 顯不裝置，譬如液晶顯示器面板、發射顯示裝置、陰極射 線管或廣告顯示器。 多種黏著劑中之任何一種，可用於使偏極化薄片層合至其 他層或基材上，包括聚乙烯醇黏著劑與聚胺基甲酸酿黏著 84332 -25- 1267665 劑物質。由於偏光物件係於正常情況下被採用於光學應用 中故對於偏光物件之透光性質未具有無法令人接受影嚮 之黏著劑物質，通常將被採用。黏著劑物質之厚度將隨著 特疋應用而改變。一般而言，約0·20密爾（〇 〇〇5毫米）至約1〇 贫爾（0.025毫米）之厚度，係為令人滿意的。 本發明之產物尤其可作為顯示裝置中之光偏極化濾光鏡使 用，其中濾光鏡係被放置於緊密相鄰相對較強烈照射源， /、係保持連續發光，歷經一段長時間。在此等狀況下，可 使偏極化濾光鏡接受125卞附近之溫度或甚至更高，歷經延 長翊間。本發明之偏光物件，在此種延長曝露至熱後，於 其高效率偏極化性質上，未顯示無法令人接受之損失，無 褪色及未變暗。 為進一步說明本發明，故提供下述實例，但本發明並不欲 被解釋為受其所限。除非另有指λ，否則所有份數、百分 、及比例均為重1比。在貫例中，偏極化效率係根據下列 万程式計算而#，其方式是測定其中軸平行之透光率 ’其係經由將試樣偏光物件與高效率偏極化分析器，以造 成其軸互相平行之方式重疊而測得，及其中軸交叉之透光 率（Tpeip)，其係經由使彼等以造成其軸彼此呈直角之方式重 ®而測得： 偏極化效率⑹=(v_Tperp)/(Tpar+T卿)x娜 偏極化薄膜之透光率與偏極化效率之最大值之理相設定， 係個別為50%與100%。 ^ 除非另有指出，否則所有實例係使用具有9%_靡酸濃 84332 -26- 1267665 度與3%硼砂濃度之硼化反應水溶液，及具有聚合度約26〇〇 之聚乙婦醇薄膜。 【實施方式】 實例 tMlz5 將高分子量聚乙缔醇（98〇%或較高水解）大約2密爾厚之薄 片，在三種不同拉伸溫度24〇卞、275卞及32〇卞下，經單向拉 伸為薄片原長之5.G倍。然後，使已拉伸之薄片曝露至發煙 鹽酸蒸氣，並加熱到325下至35〇卞。接著，將薄片浸沒在硼 酸與删砂之水溶液中，於崎之溫度下。在移離溶液時， 使薄片單向延伸另外霸至15%，以致使對各薄片之最後拉 伸度為原長之5.5至5.7倍。圖9顯示關於所形成之偏光物件 :在三種不同拉伸溫度下之效率對透光率&。表“系對於特 定偏極化效率，比較偏光物件之性質。 透光率κν(%) 偏極化效率（％) 適光二向色比rd 拉伸溫度（°F) 延伸（％ ) 實例 41.2 99.82 63.8 240 10 f η 2 42.1 99.83 79 275 15 表6 實例 42.1 99.82 77.4 275 10 實例4 42.7 99.83 94 320 15 實例5 42.7 99.83 93.6 320 10 、如由圖9與表6所註f，當拉伸溫度增加時，透光率&與 C光向色比RD係改良。但是’不同量之後續延伸，與增 加拉伸溫度相車交，顯示對於薄片之偏極化性質具有較 用。 84332 -27- 1267665 實例6-9 將聚乙晞醇薄片單向拉伸為薄片原長之5〇倍，對三個試 樣係在275°F之拉伸溫度下，而對一個試樣在32(rF下。然後 ’以類似實例1_5之方式處理此等薄片，惟對硼酸與硼砂之 水溶液’使用三種不同硼化反應溫度，154卞、165下及18〇卞 。圖10顯示在三種不同硼化反應溫度下，關於所形成偏光 物件之效率對透光率Kv。表7係針對特定偏極化效率，比較 偏光物件之性質。 實例6 透光率Kv(%) 41.4 偏極化效率（％) 99.79 適光二向色比rd 65.2 硼化反應溫度（°F) 154 延伸（％ ) 10 拉伸溫度（°F) 275 實例7 實例8 實例9 42.2 42.1 42.5 99.82 99.82 99.87 79.5 77.4 90.6 166 166 180 15 10 10 275 275 320 表7 如由圖10與表7所証實，當硼化反應溫度增加時，透光率 Κν與適光二向色比Rd係改良。這意謂對一特定效率，透光 率與二向色比會增加，因此產生較明亮偏光物件。再一次 ，改變後續延伸之量，與增加硼化反應溫度相較，顯示對 於薄片之偏極化性質具有較小作用。 ^NlO-15 將聚乙烯醇之薄片在拉伸溫度36〇下下，經單向拉伸為薄片 原長之5·5倍與6.5倍。然後，以類似實例u之方式處理此等 薄片，惟在硼化反應溶液中之滯留時間，係針對三種不同 84332 -28 - 1267665 硼化反應溫度 82°C (180T)、95°C (203T)及 101°C (214T)而改變 。薄片並未接受進一步延伸超過最初所獲得之拉伸長度， 意即0%延伸。圖11與圖12顯示關於兩種不同拉伸量之適光 二向色比對硼化反應溶液中之滯留時間。圖13顯示在兩種 不同拉伸量與三種不同硼化反應溫度下，關於所形成偏光 物件所獲得之最大適光二向色比。如由圖U -圖13所証實， 當硼化反應溫度增加，且在硼化反應溶液中之滯留時間增 加時，適光一向色比rd係改良。但是，對一些試樣觀察最 大適光二向色比，其中增加硼化反應溶液中之滯留時間， 不會在適光二向色比上造成進一步改良。 f 例 16-19 將聚乙烯醇之薄片在拉伸溫度36〇下下，經單向拉伸為薄片 原長之5.0倍、6.0倍及6.5倍。然後，以類似實例1-5之方式處 理此等薄片’惟硼化反應溫度係從18〇卞改變至19〇卞，並改 變延伸百分比，從約1%至約1〇%。圖14顯示關於所形成之 偏光物件，在不同處理參數下之效率對透光率心。表8係針 對特定偏極化效率，比較偏光物件之性質。 透光率Kv(%) 偏極化效率（％ ) 適光二向色比rd 硼化反應溫度（°F) 拉伸量（X原長） 延伸（％) 實例16 實例 41.7 42.3 99.90 99.90 77.7 88.3 180 180 5 6 10 6 表8 實例18 實例19 42.3 42.5 99.90 99.90 97.1 93.3 190 190 6 6.5 <1 <1 84332 -29- 1267665 如由圖14與表8所証實，當最初拉伸增加時，關於特定偏 極化效率之透光率Kv與適光二向色比RD係改良。如所示， 經改良之偏極化性質可在硼化反應溫度範圍内，使用或未 使用後續延伸步騾獲得。 實例20-25 將聚乙烯醇薄片在320卞之拉伸溫度下單向拉伸為薄片原長 之5.0倍。然後，使已拉伸之薄片曝露至發煙鹽酸蒸氣，並 加熱到325°F至350°F。將已脫水薄片自其塑膠載體脫層，並 浸泡在含有80 ppm二向色性黃色染料之硼化反應水溶液中， 於135°F下，歷經大約2-4分鐘。對照試樣並未接受類似硼化 反應洛液’使用染料，而僅只是進行至下一步驟。然後， 將薄片在175°F之溫度下浸沒在個別硼化反應溶液中。最後 ’將薄片單向延伸另外15%，以致使各薄片之最後拉伸度為 原長之5.7倍。表9顯示所形成試樣之偏極化效率與透光率。 實例20實例21實例22實例23實例24實例25 (對照物)________ 透光率 Kv (% ) 42.4 42.5 42.1 42.7 42.4 42.9 偏極化效率（％) 99.83 99.83 99.81 99.82 99.9 99.82 表9 如在表9中所証實及先前於圖5·圖7中所示，以二向色性 黃色染料所製成之偏極化薄片，在藍色光譜區中，顯示光 吸收上之顯著增加，及藍色光滲漏之顯著降低，而未犧牲 偏極化性質。 實例26-28 84332 -30- 1267665 將聚乙烯醇薄片在320T之拉伸溫度下單向拉伸為薄片原長 之5.0倍。然後，使已拉伸之薄片曝露至發煙鹽酸蒸氣，並 加熱到325Τ至350Τ。將已脫水薄片自其塑膠載體脫層，並 浸泡在含有1% wt/wt藍色二向色性染料之水溶液中，在室溫 下歷經大約1分鐘。對照試樣並未接受類似步驟，而僅只是 進行至下一步騾。然後，使薄片浸沒在硼化反應溶液中， 在82°C (180°F)之溫度下歷經大約5分鐘。最後，使薄片單向 延伸另外ίο%，以致使各薄片之最後拉伸度為原長之5·5倍。 如則又於圖8中所示，以二向色性藍色染料製成之偏極化 薄片，在紅色光譜區（Αζ光譜）中顯示光吸收上之顯著增加， 而不會犧牲偏極化性質。 AJL29-30 將具有聚合度為2000與4000之聚乙晞醇薄片，在拉伸溫度 為360°F下，個別經單向拉伸為薄片原長之6〇倍與55倍。然 後，使已拉伸之薄片曝露至發煙鹽酸蒸氣，並加熱到卞 至350°F。接著將薄片㈣奸之溫度下，浸泡在硼酸與棚砂 水溶液中。在移離溶液時，將薄片個別單向延伸另外1〇%與 之已拉伸長度。圖15顯示在兩種不同聚合度下，關於所 形成偏光物件之效率對透光率Ky。表1〇係針對特定透光率 ’比較偏光物件之性質。
透光率Κν(%) 偏極化效率（％ ) 適光二向色比rd 聚合度DP 實例29 43.0 99.80 101 2000 實例30 43.0 99.84 104 4000 84332 -31 - 1267665 拉伸量（χ原長） 6.0 55 延伸（％) 10 3 表10 如圖15與表10所証實，當聚合度增加時，對特定透光率之 偏極化效率與適光二向色比RD係改良。如所示，經改良之 偏極化性質，即使具有較少最初拉伸亦可獲得。 實例31-40 將聚乙烯醇之薄片在拉伸溫度360卞下，經單向拉伸為薄片 原長之6.5倍。然後，以類似實例1-5之方式處理薄片，惟· 化反應溫度為約l〇rC (214T )，並改變硼化反應溶液濃度。 侧酸濃度係從0重量％改變至約21重量％，而硼砂之濃度係 從〇重量％改變至約6重量％。薄片並未接受進一步延伸超 過最初所獲得之拉伸長度。圖16顯示在三種不同硼砂濃度 下’關於所形成偏光物件之適光二向色比對硼酸濃度。 如由本文中所述之實例所証實者，可証明經改良之偏極化 性質，可於K薄片製程中，在較高拉伸溫度下，藉由施行較 南最初拉伸而獲得。但是，由於在具體化表現本發明之物 件與方法中，可施行某些改變與修正，故所意欲的是，被 包含在實例中之全部事項，應被認為是說明性，而非確定 性。 應明瞭的是，本文所述之具體實施例僅只是本發明原理之 說明例。各種及其他修正、變更及變型，可由熟諳此藝者 施行，其將具體化表現本發明之原理，且落在隨文所附申 請專利範圍之精神與範疇内。 84332 -32- 1267665 【圖式簡單說明】 圖1為-圖表，顯示先前技藝偏極化薄片與根據本 體貫施例製成之偏極化薄片之吸光率對波長； ” 明ΓΛ—圖表’顯示兩種先前技藝偏極化薄片與根據鄉 月八缸5施例製成之偏極化薄片之吸光率對共軛長度；又 圖3為1表，顯示先前技藝正交偏光物件與根^本 具體貫施例製成之正交偏光物件之透光率對波長；' 圖4為一圖表，顯示先前技藝正交偏光物件與根據本 具體貫施例製成之正交偏光物件之吸光率對波長； 圖5為一圖表，顯示根據本發明之具體實施例，使用與未 ”、向色丨生只色染料製成之偏極化薄片之吸光率對波長· 圖6為-圖表，顯示根據本發明之具體實施例，使用與未 使用一向色性黃色染料製成之偏極化薄片之光 對波長； & 圖7為-圖表，顯示根據本發明之具體實施例，使用與未 使用-向色性黃色染料製成之正交偏光物件之透光率對波 長； 圖^-圖表，顯示根據本發明之具體實施例，使用與未 用皇色一向色性染料製成之偏極化薄片之吸光率對波長； 、圖9為-圖表’顯示拉伸溫度對於具有最初拉伸為原長五 倍之代表性試樣之作用； 圖為圖表，_不硼化反應溫度對於具有最初拉伸為原 長五倍之代表性試樣之作用； 圖U與圖12為圖表，顯示根據本發明具體實施例製成之偏 84332 -33 - 1267665 極化薄片之適光二向色比對硼化反應溶液中之滯留時間； 圖13為一圖表，顯示根據本發明具體實施例製成之偏極化 薄片之最大週光二向色比對硼化反應溫度； 圖14為-圖表’顯示根據本發明具體實施例製成之偏極化 薄片，在不同處理參數下之偏極化效率對透光率. ’圖16為1:同聚合度下之偏極化效率對透光率；及 151 6為圖表，顯示根據本發明且f#每、 薄片之二向色比對硼酸濃度。/、製成之偏極化 84332 34-