DE69601621T2

DE69601621T2 - K- polarisationsschicht mit hohem wirkungsgrad

Info

Publication number: DE69601621T2
Application number: DE69601621T
Authority: DE
Inventors: Stewart Concord Ma 01742 Bennett; John J. Upton Ma 01568 Cael; Narendra S. Newton Ma 02158 Kadaba; Giorgio B. Cambridge Ma 02138 Trapani
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2016-11-16
Also published as: CA2207896C; ATE177212T1; EP0807272A1; CA2207896A1; KR987000594A; JP3001984B2; JPH10508123A; US5666223A; KR100241971B1; WO1997021123A1; ES2130858T3; EP0807272B1; DE69601621D1; DK0807272T3

Description

Erfindungsgebiet

Im allgemeinen betrifft die Erfindung synthetische dichroitische planare Polarisatoren auf der Basis von molekular orientierten Polyvinylalkoholfolien. Insbesondere betrifft die Erfindung eine hochwirksame lichtpolarisierende Folie vom "K-Folien"-Typ mit einer ausgewogenen Konzentration von lichtabsorbierenden Chromophoren sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Hintergrund

Normalerweise schwingen Lichtwellen in einer großen Anzahl von Ebenen um die Achse eines Lichtstrahls. Wenn die Wellen nur in einer Ebene schwingen, so sagt man, daß das Licht planar (linear) polarisiert ist. Es können verschiedene optische Ziele und Wirkungen durch planar polarisiertes Licht erreicht werden. Beispielsweise werden bei der Herstellung von elektrooptischen Vorrichtungen, wie Flüssigkristall-Displays, gekreuzte Polarisatoren in Verbindung mit einer ansprechbaren Flüssigkristall-Zwischenschicht verwendet, um die Basis für eine Bilderzeugung zu schaffen. Auf dem Gebiet der Photographie wurden Polarisationsfilter verwendet, um die Blendwirkung und die Helligkeit von Spiegelreflexionen zu vermindern. Polarisationsfilter (zirkular oder andere) wurden ebenfalls für die Verminderung der Blendwirkung auf CRT Monitor-Bildschirmen verwendet.
Obgleich verschiedene Materialien bis zu einem gewissen Grad naturgegebene polarisierende Eigenschaften haben, sind synthetische polarisierende Materialien auf der Basis von dünnen polymeren Filmen erwünscht, da sie verhältnismäßig leicht hergestellt und gehandhabt werden können, da sie bestimmten Zwecken angepaßt werden können und da sie verhältnismäßig leicht in gewünschte Endprodukte eingebaut werden können.
Die Herstellung von linearen lichtpolarisierenden Filmen ist im Stand der Technik gut beschrieben. Lineare lichtpolarisierende Filme verdanken ihre Eigenschaft, Strahlung, die entlang eines gegebenen elektromagnetischen Strahlungsvektors schwingt, selektiv hindurchlassen (und die elektromagnetische Strahlung, die entlang eines zweiten gegebenen elektromagnetischen Strahlungsvektors schwingt, zu absorbieren) im allgemeinen dem anisotropen Charakter des durchlässigen Filmmediums.
Dichroitische Polarisatoren sind lineare Polarisatoren einer absorptionsfähigen Unterart, die ihre lichtpolarisierenden Eigenschaften der vektoriellen Anisotropie der Absorption von einfallenden Lichtwellen verdanken. Der Ausdruck "Dichroismus" wird hier als die Fähigkeit der differentiellen Absorption der Komponenten eines einfallenden Lichtstrahls in Abhängigkeit von den Schwingungsrichtungen dieser Komponenten bezeichnet. Das Licht, das in einen dichroitischen Film eintritt, begegnet also zwei verschiedenen Absorptionskoeffizienten, einem niedrigen und einem hohen. Das austretende Licht schwingt überwiegend in der Richtung der niedrigen Absorption.
Der am häufigsten verwendete Typ von synthetischen dichroitischen Folienpolarisatoren ist der Polyvinylalkohol-Iod-Komplex- Polarisator (d. h. der Polarisator vom Typ der "H-Folie") sowie dessen Varianten, wobei der erste dieser Polarisatoren von Edwin H. Land von Polaroid Corporation (US-Patentschrift 2,454,515, ausgegeben am 23. November 1948) erfunden wurde. Im allgemeinen enthält ein Polarisator vom Typ der "H-Folie" ein lichtabsorbierendes lineares Polyiodid, das in einer Polyvinylalkohol-Matrix enthalten ist. Polarisatoren vom Typ der "H-Folie" werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß z. B. ein Film aus Polyvinylalkohol (oder eines Derivats davon) mit einer wäßrigen Lösung eines lichtabsorbierenden Polyiodids (oder eines ähnlichen dichroitischen Farbstoffs) imprägniert wird, worauf der Film um das Mehrfache seiner Länge thermisch gestreckt wird, so daß die resultierenden Moleküle mit hohem Molekulargewicht in einer Richtung orientiert sind. Durch Orientierung der Polyvinylalkohol-Matrix in einer Richtung werden die Übergangsmomente (transition moments) des lichtabsorbierenden Polyiodids entsprechend orientiert. Das Material wird also sichtbar dichroitisch. Da das Grundmaterial der Polarisatoren vom "H-Folien"-Typ eine wasserlösliche, hochmolekulare Substanz ist, zeigt der erhaltene Film oft eine verhältnismäßig geringe Feuchtigkeitsbeständigkeit und hat - im ungeschützten Zustand - die Neigung, sich zusammenzurollen, abzublättern oder sich anderweitig zu kräuseln, wenn er der umgebenden atmosphärischen Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Obwohl der Polarisationsfilm vom "H-Folien"-Typ gute Polarisationseigenschaften zeigt (z. B. ein photopisches dichroitisches Verhältnis RD von mehr als 80), ist seine Feuchtigkeits- und Hitzebeständigkeit für gewisse Anwendungen geringer als erwünscht.
Gleichzeitig mit der Entwicklung der ersten Polarisatoren vom "H-Folien"-Typ wurden Untersuchungen über einen sogenannten "K- Folien"-Polarisator von Edwin H. Land und Howard G. Rogers bei Polaroid Corporation durchgeführt (vergl. US-Patentschriften 2,173,304, 2,255,940 und 2,306,108), wobei weitere Entwicklungsarbeit von F. J. Binda geleistet wurde (vergl. US-Patentschriften 2,445,555, 2,453,186, 2,554,850 und 2,674,159).
Im Gegensatz zu den Polarisatoren vom Typ der "H-Folien" und von anderen synthetischen dichroitischen planaren Polarisatoren leitet ein Polarisator vom "K-Folien"-Typ seinen Dichroismus von den lichtabsorbierenden Eigenschaften seiner Matrix und nicht von den lichtabsorbierenden Eigenschaften von Farbstoffzusätzen, Färbungen oder suspendiertem kristallinem Material ab. Der erste "K-Folien"-Polarisator enthielt eine orientierte Suspension eines dichroitischen Dehydratisierungsprodukts von Polyvinylalkohol (d. h. "Polyvinylen") in einem molekular orientierten Polyvinylalkoholfilm. Die Herstellung eines solchen Polarisators begann mit den Dehydratisierung von Polyvinylalkohol (PVA)-Folien, vorzugsweise dadurch, daß diese in Gegenwart eines starken sauren Katalysators, wie rauchender Chlorwasserstoffsäure, erhitzt wurden, wodurch Wassermoleküle freigesetzt und konjugierte Blöcke von Polyvinylen gebildet wurden. Dann wurde zur Erzielung der gewünschten anisotropen Eigenschaft die dehydratisierte Folie in einer Richtung gestreckt, wodurch die konjugierten Polyvinylenblöcke ausgerichtet und so ihre dichroitische Momente orientiert wurden. Aufgrund ihrer höheren Hydrophobizität (und der dadurch bedingten Stabilität) konzentrierten sich die früheren Anwendungen derartiger Polarisatoren auf optische Systeme, in denen der Polarisator hohen Temperaturen, weiten Temperaturschwankungen und extremen Feuchtigkeitsschwankungen ausgesetzt war.
Obwohl die frühen Polarisationsfilme vom "K-Folien"-Typ bessere Hitze- und Feuchtigkeitsbeständigkeit als die gleichzeitig vorhandenen Polarisationsfilme vom "H-Folien"-Typ hatten, waren ihre optischen Eigenschaften nicht so günstig wie die der "H- Folien"-Variante. Als solche erreichten die frühen "K-Folien" nicht den gleichen breiten Akzeptanzgrad und kommerziellen Erfolg wie die "H-Folien". Dementsprechend richteten sich die folgenden Anstrengungen stärker auf die Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit der Polarisatoren vom "H-Folien"-Typ, anstatt auf eine Verbesserung der optischen Eigenschaften der frühen "K- Folien".
Im allgemeinen wurden zwei Strategien angewendet, die eine mechanischer, die andere chemischer Natur. Bei der mechanischen Vorgehensweise wurde die Wasserbeständigkeit in Polarisatoren vom "H-Folien"-Typ durch Isolierung ihres hygroskopischen Materials von der Umgebung erreicht, beispielsweise in Form einer Schutzhülle oder eines Laminats; vergl. z. B. US-Patentschrift 4,416,946 (Feuchtigkeitssperre auf der Basis von Fluorkohlenwasserstoffen). Bei der chemischen Vorgehensweise waren die Untersuchungen auf die Identifizierung und Implementierung von hydrophoben Alternativen für Polyvinylalkohol gerichtet; z. B. US-Patentschriften 4,842,781 und 5,286,418; US-Patentschrift 2,572,315, ausgegeben für J. E. Campbell am 23. Oktober 1951 und US-Patentschriften 3,621,085, 4,229,498 und 4,230,768 (Dehydrohalogenierung von Polyvinylchlorid). Während die Anstrengungen überwiegend auf die Verbesserung der Polarisatoren vom "H-Folien"-Typ gerichtet waren, wurden die Untersuchungen über Polarisatoren vom "K-Folien"-Typ weniger, und seit den 40er Jahren bis zum heutigen Tag wurde dieses Gebiet praktisch nicht mehr bearbeitet.
Die gewerbliche Aufmerksamkeit ist zur Zeit stark auf die Entwicklung und Verbesserung von ebenen, plattenförmigen Displays, insbesondere von Flüssigkristall-Displays gerichtet. In Zusammenhang mit der beschleunigten technischen Entwicklung derartiger Displays ist die Aufmerksamkeit auf Polarisatoren mit guter Lichtpolarisierungswirkung und verminderten Herstellungskosten gerichtet. Obwohl Polarisatoren vom "H-Folien"-Typ noch in Flüssigkristall-Displays verwendet werden, sucht man nach einer Alternative mit vergleichbaren optischen Eigenschaften, jedoch mit einer Feuchtigkeitsbeständigkeit, die auf billigere Weise erhalten wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Als Reaktion auf das vorstehend angegebene Bedürfnis stellt die vorliegende Erfindung einen verbesserten feuchtigkeitsbeständigen Polarisator vom "K-Folien"-Typ bereit, dessen Polarisations eigenschaften mit denen der Polarisatoren vom "H-Folien"-Typ vergleichbar oder besser sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtpolarisator, wie er in Anspruch 1 definiert ist. Der Polarisator enthält eine molekular orientierte Folie aus einem Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer-Material, dessen Polyvinylenblöcke durch molekulare Dehydratisierung einer Polyvinylalkoholfolie gebildet wurden. Erfindungsgemäß enthält die molekular orientierte Folie aus Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer-Material eine gleichmäßige Verteilung von lichtpolarisierenden Molekülen des Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer- Materials, wobei die Länge (n) der konjugierten, sich wiederholenden Vinyleneinheiten des Polyvinylenblocks des Copolymers über den Bereich von 2 bis 24 variiert. Die Folie wird gestreckt, mit dem Ergebnis, daß die lichtpolarisierenden Moleküle orientiert werden, derart, daß der Orientierungsgrad dieser Moleküle über diesen Bereich mit zunehmender Länge (n) der Polyvinylenblöcke zunimmt. Weiterhin bleibt die Konzentration jedes Polyvinylenblocks - bestimmt durch die Lichtabsorption dieser Blöcke - über diesen Bereich verhältnismäßig konstant (d. h. "ausgewogen"). Der Orientierungsgrad der Moleküle in Verbindung mit der Konzentrationsverteilung jedes Polyvinylenblocks reicht aus, um der Folie ein photopisches dichroitisches Verhältnis (RD) von mindestens 45 zu verleihen.
Dementsprechend besteht das hauptsächliche und spezielle Ziel der Erfindung in der Bereitstellung einer lichtpolarisierenden Folie, die einen molekular orientierten linearen Polyvinylalkohol enthält, wobei in der lichtpolarisierenden Folie ein orientiertes dichroitisches Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer gebildet wird, wobei die Verteilung der Konjugationslängen n der Vinylen-Blocksegmente im wesentlichen im Bereich von n = 2 bis 24 liegt und wobei die lichtpolarisierende Folie so weit gestreckt wird, daß die Folie ein maximales photopisches dichroitisches Verhältnis RD von mehr als etwa 45 erhält.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Polarisators mit einer guten Polarisierungswirkung und einer guten Feuchtigkeitsbeständigkeit.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Polarisators, wie es in Anspruch 7 definiert ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines polarisierenden Folienmaterials, wobei das Verfahren einen ursprünglichen Streckschritt in einer Richtung und einen anschließenden Dehnungsschritt in einer Richtung umfaßt, wobei durch den anschließenden Dehnungsschritt die Länge der Folie über die Länge, die bei dem ursprünglichen Streckschritt erhalten wurde, gedehnt wird.
Die Erfindung umfaßt also die einzelnen Schritte und die Beziehung zwischen einem oder mehreren dieser Schritte und den anderen, sowie das Produkt, das die Merkmale, Eigenschaften und die Beziehung zwischen Elementen enthält, die in der folgenden Detailbeschreibung erläutert ist, wobei der Schutzumfang der Anmeldung durch die Ansprüche definiert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Graph, in welchem das spektrale dichroitische Verhältnis, RD, von drei repräsentativen Proben der erfindungsgemäßen K-Polarisatoren (mit unterschiedlicher ursprünglicher Streckung in einer Richtung und anschließender Dehnung, d. h. EXT) und einer Probe eines bekannten K-Polarisators (in einer Richtung gestreckt ohne anschließende Dehnung) aufgetragen sind.
Fig. 2 ist ein Graph, in welchem die Polarisationswirkung gegen die Transmission KV für eine bekannte Polarisationsfolie und für die Polarisationsfolien gemäß der Erfindung aufgetragen ist.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines hochwirksamen Polarisators vom "K-Folien"-Typ, wobei das Verfahren gemäß der Erfindung angewendet wurde.
Fig. 4 ist ein Graph, in welchem die Absorption (d. h. die spezifische Absorption mal Konzentration, a·c) gegen die Konjugationslängen für eine repräsentative Polarisationsfolie nach dem Stand der Technik und eine repräsentative Polarisationsfolie gemäß der Erfindung aufgetragen ist.

Detailbeschreibung des Gegenstandes der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen hochwirksamen, feuchtigkeitsbeständigen Lichtpolarisator, der eine molekular orientierte Folie aus Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer-Material enthält, dessen Polyvinylenblöcke durch molekulare Dehydratisierung einer Polyvinylalkoholfolie gebildet würden. Die molekular orientierte Folie aus Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer-Material kann ursprünglich durch ihre gleichmäßige Verteilung von lichtpolarisierenden Molekülen des Polyvinylalkohol/Polyvinylen- Blockcopolymer-Materials gekennzeichnet werden, wobei sich die Länge (n) der konjugierten, sich wiederholenden Vinyleneinheiten des Polyvinylenblocks des Copolymers im wesentlichen über den Bereich von 2 bis 24 erstreckt. Eine weitere Betrachtung der molekular orientierten Folie zeigt, daß der Orientierungsgrad der lichtpolarisierenden Moleküle - quantifiziert unter Berücksichtigung des spektralen dichroitischen Verhältnisses - über den vorstehend erwähnten Bereich der Konjugationslängen inkrementell mit zunehmender Länge (n) der Polyvinylenblöcke zunimmt.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, welche - wie vorstehend angegeben - einen Graphen zeigt, in welchem das dichroitische Verhältnis, RD, von drei repräsentativen Proben des erfindungsgemäßen Polarisators (mit unterschiedlicher ursprünglicher Streckung in einer Richtung und nachfolgender Dehnung, d. h. EXT) und einer Probe eines bekannten K-Polarisators (in einer Richtung gestreckt ohne nachfolgende Dehnung, d. h. keine EXT) aufgetragen ist. Fig. 1 zeigt, daß das dichroitische Verhältnis der Chromophoren in jedem der K-Polarisatoren gemäß der Erfindung wesentlich größer ist als das dichroitische Verhältnis der entsprechenden Chromophoren in der repräsentativen bekannten K-Fo lie, was besonders für die Chromophoren gilt, die für die polarisierenden Eigenschaften in den nahen roten Wellenlängen von 600 nm bis 700 nm verantwortlich sind. Obwohl das dichroitische Verhältnis der Chromophoren bei der bekannten K-Folie ebenfalls inkrementell mit den Konjugationslängen (n) seiner Polyvinylenblöcke zunimmt, beobachtet man eine stärkere Zunahme bei den Polarisationsfolien gemäß der Erfindung.
Zusätzlich zu dem größeren Orientierungsgrad haben die Erfinder auch Absorptionswerte beobachtet, die eine Konzentrationsverteilung von orientierten Chromophorengruppierungen (d. h. den konjugierten Blöcken) anzeigen, die über die Wellenlängen von 200 nm bis 700 nm praktisch gleichmäßig ist, was - zusätzlich zur Verbesserung der Polarisationseigenschaften - zu einem visuell beobachtbaren und sehr erwünschten neutralen Grauton führt. Obwohl die genauen Ursachen, die zu dieser chromophoren Konfiguration führen, noch nicht bekannt sind, wurden praktisch gleichmäßige Konzentrationsverteilungen in den "gestreckten und gedehnten" Polarisationsfolien, die nach den nachstehend angegebenen Verfahren hergestellt wurden, immer reproduziert und beobachtet.
Die verhältnismäßig gleichmäßige, "flachere" oder, anders gesagt, "ausgewogene" chromophore Konzentrationsverteilung wird durch die numerischen Daten in der nachstehenden Tabelle verdeutlicht (Transmission bei 42 Kv), wobei diese Daten auch in Fig. 4 aufgetragen sind.
Wie sich aus der Tabelle und aus Fig. 4 ergibt, bleibt die Konzentration aller Polyvinylenblöcke - bestimmt durch die Absorption dieser Blöcke bei Wellenlängen von 250 nm bis 700 nm - im wesentlichen konstant (d. h. etwa 1 Teil auf 5 Teile). Weiterhin erkennt man besonders, daß die durch Absorption bestimmte Konzentration aller Polyvinylenblöcke im Bereich von n = 19 bis 24 nicht weniger als etwa 70% (d. h. 70% ± 5%) der durch Absorption bestimmten Konzentration aller Polyvinylenblöcke im Bereich von n = 14 bis 15 beträgt. In dieser Hinsicht hat jeder Chromophor, der für die Polarisationseigenschaften bei den Wellenlängen im nahen Rot verantwortlich ist (d. h. n = 19 bis 24), eine relative Konzentration (bezogen auf den Grad seines Absorptionsvermögens), die nicht weniger als etwa 70% des gemessenen Wertes für die Chromophoren, die für die Polarisation von Wellenlängen entsprechend der größten menschlichen photopischen Empfindlichkeit (d. h. 450 nm bis 560 nm; n = 14 bis 15) verantwortlich sind, beträgt.
In der vorstehenden Tabelle wird die relative Konzentration wie folgt berechnet:

Rel. Konz.(n = x) = (Absorption(n = x)/Absorption(n = q) · 100

worin x eine Konjugationslängen von 19 bis 24, und q eine Konjugationslängen von 14 oder 15 bedeuten. (In der vorstehenden Tabelle ist zum Zwecke der Erläuterung q = 14; die berechneten Werte wären für q = 15 vergleichbar.) Wie sich aus der Tabelle ergibt, weicht die chromophore Verteilung der vorliegenden Polarisationsfolie wesentlich von der in dem bekannten "K-Folien"- Produkt beobachteten ab. Insbesondere zeigt die bekannte K-Folie eine relative Konzentration, die für die Konjugationslängen 23 und 24 weit unterhalb 70% liegt, was zu der Erscheinung des sogenannten "Rot-Lecks" ("red-leak") beitragen kann. Neben den schlechteren optischen Eigenschaften haben Polarisatoren mit "Rot-Leck" die Tendenz, eine bräunliche Färbung zu zeigen, die - vom Standpunkt der Ästhetik - für gewisse Display-Anwendungen unerwünscht ist.
Schließlich führt der Orientierungsgrad dieser Moleküle in Verbindung mit der Konzentrationsverteilung jedes Polyvinylenblocks zu einer Polarisationsfolie mit einem photopischen dichroitischen Verhältnis (RD) von mindestens 45. Den vorliegenden Erfindern ist nicht bekannt, daß mit irgendeinem kommerziellen Standardpolarisator vom "K-Folien"-Typ (d. h. solchen auf der Basis von nicht modifiziertem, nicht gepfropftem Polyvinylalkohol-Ausgangsmaterial) ein höheres dichroitisches Verhältnis ereicht wurde.
Obgleich die vorliegende Erfindung einen Schutzumfang haben soll, der mit dem der beigefügten Ansprüche übereinstimmt, sind bei einer erwünschten Ausführungsform die Orientierung und die durch Absorption bestimmte Konzentration der lichtpolarisierenden Moleküle des Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymers so, daß das spezielle dichroitische Verhältnis RD bei segmentspezifischen Wellenlängen nicht weniger als die entsprechenden Werte, wie sie in der folgenden Tabelle dargestellt sind, beträgt, wobei die Werte im Graphen von Fig. 1 aufgetragen sind:
Die vorstehend beschriebenen Polarisationsfolien, die die neuartigen und erwünschten optischen Eigenschaften haben, können nach einem Verfahren erhalten werden, das einen "Dehnungs"-Schritt umfaßt. Abweichend von den bekannten Methoden wird eine zuvor gestreckte (und dadurch molekular orientierte) polymere Folie, ganz gleich ob sie entspannt oder unter Spannung gehalten wird, in einer Richtung gedehnt (d. h. erneut "gestreckt") bis zu einem Grad, der über dem beim ersten Strecken erhaltenen liegt. Zusätzlich zur Verbesserung der Polarisationseigenschaften ist dieser Schritt - wenn er mit anderen, nachstehend beschriebenen Behandlungen verbunden wird - sehr geeignet, um die Verfärbung der erhaltenen Polarisationsfolie zu verhindern und ihre Stabilität gegen Ultraviolettstrahlung zu erhöhen.
Obgleich das erfindungsgemäße Verfahren in der Praxis variiert werden kann, wird zur Erläuterung der Erfindung auf eine erwünschte, repräsentative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. In diesem Zusammenhang wird auf das Verfahren zur Herstellung der schematisch in Fig. 3 dargestellten Polarisationsfolie 10 hingewiesen.
Wie in Fig. 3 dargestellt, beginnt die Herstellung der Polarisationsfolie 10 mit der Bereitstellung einer polymeren Folie eines amorphen hydroxylierten linearen Hochpolymers 1% mit einer vorherbestimmten Ausgangslänge und einer Dicke, die im allgemeinen in der Größenordnung von 0,002 bis 0,004 Zoll (0,051 bis 0,102 mm) liegt. In Fig. 3 ist als ein repräsentatives Beispiel die nicht verarbeitete polymere Folie 10U mit einer Länge von 1 Fuß (0,304 m) und einer Breite von 4,3 Fuß (1,307 m) dargestellt.
Die polymere Folie 10U wird zu einer geeigneten Streckvorrichtung 200 (oder anderen ähnlichen Mechanismen oder Systemen) geleitet, worauf die amorphe, nicht verarbeitete polymere Folie 10u in einer Richtung bis zu etwa dem 2,0- bis 5,0-fachen ihrer vorbestimmten Ausgangslänge gestreckt wird. In dem in Fig. 3 erläuterten Beispiel wird die polymere Folie 10u um das 3,6-fache ihrer ursprünglichen Länge von 1 Fuß (0,304 m) gestreckt, wobei eine orientierte Folie mit einer Länge von 3,6 Fuß (1,094 m) und einer Breite von 2,6 Fuß (0,791 m) erhalten wird. Dieser Streckschritt - der eine molekulare Orientierung des amorphen polymeren Materials bewirkt - wird im allgemeinen unter der Einwirkung einer mäßigen Wärme, vorzugsweise bei einer Temperatur bei oder oberhalb der Glasübergangstemperatur des amorphen polymeren Materials, durchgeführt. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, kann die Streckung durch Bereitstellung von Heizelementen 230, sowie von schnellen Walzen 210 und langsamen Walzen 220 erreicht werden. Der Unterschied in der Rotationsgeschwindigkeit zwischen den Walzen 210 und 220 wird ausgenutzt, um eine entsprechende Spannung im Bereich der dazwischen transportierten Bahn 14 zu bewirken. Wenn dieser Bereich gleichzeitig mit Hilfe der Heizelemente 230 erhitzt wird, wird das Strecken der Bahn 14 erleichtert und in einer erwünschteren Weise durchgeführt. Andere Verfahren zum Strecken der Folie 10U sind dem Fachmann bei Kenntnis der vorliegenden Offenbarung geläufig. Verfahren zum Strecken von polymeren Folien sind in Patentschriften, wie der US-A-2,547,736, ausgegeben für R. Blake, US-A-2,547,763, für Edwin H. Land und W. Ryan, und US-A-2,804,652 für 5. Balkan beschrieben.
Nach dem Strecken erhält die orientierte polymere Folie eine etwas faserige Natur, und ihre Zugfestigkeit quer zur Streckrichtung ist vermindert. In diesem Zustand neigt die orientierte polymere Folie zur Faltenbildung, zum Knittern und anderen ähnlichen physikalischen Erscheinungen, die sich durch die Handhabung und Manipulation ergeben. Deswegen wird die orientierte polymere Folie zweckmäßig geschützt, indem sie mit einer Trägenbahn 12 verbunden oder laminiert wird. (Obgleich es der Einfachheit halber in Fig. 3 so dargestellt ist, ist es nicht nötig, daß die Trägerfolie von der Bahnrolle 120 in einer Einheit oder in einem System transportiert wird, das mit der Streckvorrichtung 200 verbunden oder anderweitig vereinigt ist.)
Es können verschiedene Materialien für die Trägerbahn 12 verwendet werden. Geeignete Materialien für die Trägerbahn umfassen bekannte polymere Folienmaterialien, wie die Celluloseester (z. B. Nitrocellulose, Celluloseacetat, Celluloseacetat-Butyrat), Polyester, Polycarbonate, Vinylpolymere, wie Acrylharze, und andere Trägermaterialien, die in einer folienartigen, lichtdurchlässigen Form bereitgestellt werden können. Polyester sind besonders brauchbar, was von der jeweiligen Anwendung und ihren Anforderungen abhängt. Ein bevorzugter Polyester ist Polyethylenterephthalat, das unter den Markennamen Mylar und Estar erhältlich ist, obwohl auch andere Polyethylenterephthalat-Materialien verwendet werden können. Die Dicke des Trägermaterials hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Im allgemeinen können vom Standpunkt der Herstellungsumstände zweckmäßig Trägermaterialien mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 20 mil (0,013 bis 0,51 mm) verwendet werden.
Zum Laminieren können verschiedene Klebstoffe verwendet werden, z. B. Polyvinylalkohol-Klebstoffe und Polyurethan-Klebstoffe. Da der Polarisator normalerweise bei optischen Anwendungen gebraucht wird, wird im allgemeinen ein Klebstoff verwendet, der keine nachteiligen Wirkungen auf die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften des Polarisators hat. Die Dicke des Klebstoffs hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Im allgemeinen sind Dicken von etwa 0,25 bis etwa 1,25 mil (0,006 bis 0,025 mm) ausreichend.
Die auf einer Trägerbahn 12 getragene orientierte Folie wird zu einer Dehydratisierungsvorrichtung 300 (oder einem anderen ähnlichen Mechanismus oder System) transportiert, worauf die orientierte Folie behandelt wird, um einen Teil davon in polarisierende Moleküle "umzuwandeln", die aus Blockcopolymeren von Poly(vinylen-co-vinylalkohol) bestehen. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die orientierte Folie einem geeigneten Dehydratisierungskatalysator, vorzugsweise Chlorwasserstoffsäuredämpfen, ausgesetzt wird, worauf die den Dämpfen ausgesetzte (geräucherte) Folie bei Temperaturen von mehr als 125ºC erhitzt wird.
Bei einer speziellen praktischen Ausführungsform wird die orientierte polymere Seite (d. h. die untere Fläche) der von der Bahn getragenen Folie in der Vorrichtung 300 in einem kurzen Abstand von einem Behälter mit rauchender Säure über einen Zeitraum von etwa 1 min gehalten; während dieser Zeit wird sie durch eine beheizte Abdeckung oder äquivalente Mittel (nicht dargestellt), die dicht angrenzend an die Folie angeordnet sind, bei einer Temperatur von etwa 54ºC (130ºF) erwärmt. Indem die Säuredämpfe als Katalysator wirken, wird die orientierte Folie dann durch einen Heizofen geleitet, in welchem sie einer Temperatur von etwa 121 bis 177ºC (250 bis 350ºF) über etwa eine halbe Minute (oder länger) ausgesetzt wird, wodurch die orientierte Folie in das gewünschte Dehydratisierungsprodukt, Polyvinylen, "umgewandelt" wird.
Die speziellen Bedingungen für die Erhitzungszeit, Temperatur und Säurekonzentration sind nicht besonders kritisch. Es besteht eine beträchtliche Breite hinsichtlich der Verfahrensparameter ohne nachteilige Folgen auf die Bildung des Copolymers und seinen damit einhergehenden Polarisationseigenschaften. Beispielsweise kann das Ausmaß des Eindringens der Säureämpfe in die orientierte Folie geregelt werden, indem die Temperatur der Säure im Behälter, die Zeit, während der die orientierte Folie den Dämpfen ausgesetzt ist, und die Temperatur des angrenzend an die Folie angeordneten Heizelements verändert werden. Weiterhin können brauchbare Ergebnisse erhalten werden, wenn zunächst eine ungestreckte Folie aus Polyvinylalkohol dem Dehydratisierungskatalysator ausgesetzt wird, worauf die Folie gleichzeitig erhitzt und gestreckt wird.
Um den hochwirksamen Polarisator vom "K-Folien"-Typ gemäß der Erfindung herzustellen, wird die dehydratisierte, den Säuredämpfen ausgesetzte und orientierte Folie 101 dann dem vorstehend erwähnten Dehnungsschritt ausgesetzt, worauf die Zwischenfolie 101 (die sogenannte "rohe K-Folie") in einer Richtung gedehnt (d. h. "erneut gestreckt") wird, und zwar in einem Ausmaß, das über das bei der ersten Streckung erhaltene hinausgeht, im allgemeinen um zusätzlich 10 bis 160%, wobei der endgültige Streckgrad mindestens das 4,8-fache (vorzugsweise viel höher) der ursprünglich vorbestimmten Länge der Folie beträgt.
Wie in Fig. 3 dargestellt, wird dieser Dehnungsschritt zweckmäßig - jedoch nicht notwendigerweise - in einem Boratisierungsbad 400 durchgeführt. Bei der Durchführung dieses Schrittes wird die Folie 101, die die orientierten Poly(vinylen-co-vinylalkohol)-Moleküle enthält, mit einer wäßrigen Lösung von Borsäure und/oder Borax behandelt, wobei die Folie gleichzeitig oder anschließend weitere 10 bis 160% gedehnt wird, so daß der endgültige Grad der Streckung mindestens das 4,8-fache (vorzugsweise viel höher) der ursprünglichen Länge der Folie beträgt. Wie in dem Beispiel von Fig. 3 dargestellt ist, wird die Zwischenfolie 101 ungefähr um weitere 38% ihrer ursprünglichen gestreckten Länge von 3,6 Fuß (1,094 m) gestreckt, wodurch ein hochwirksamer Polarisator 10 vom "K-Folien-Typ" mit einer Länge von 5 Fuß (1,520 m) und einer Breite von 1,7 Fuß (0,517 m) erhalten wird. In Übereinstimmung mit den angegebenen Verfahrensparametern ist die Länge des Polarisators von 5 Fuß (1,520 m) größer als das 4,8-fache (d. h. das 5-fache) der vorherbestimmten ursprünglichen Länge der nicht verarbeiteten und amorphen Folie 10U.
Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Dehnung der umgewandelten und orientierten Folie 10I in ähnlicher Weise wie die vorstehend erwähnte Streckung der amorphen Folie 10U durchgeführt werden, d. h. durch Verwendung von schnellen und langsamen Walzen 410 und 420. Wie bei dem vorausgegangenen Streckschritt können auch andere Streckverfahren angewendet werden.
Obwohl die Dehnung in Fig. 3 in einem Boratisierungsbad 400 dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Zeit und die Position des Dehnungsschrittes beschränkt, noch ist die Boratisierungsbehandlung in der Praxis absolut kritisch. Beispielsweise kann man die Folie 10I in das Boratisierungsbad 400 eintauchen und erweichen und/oder quellen ("relaxieren") lassen, anschließend entfernen und schließlich dehnen. In ähnlicher Weise kann die Folie 10I gedehnt und dann in das Boratisierungsbad 400 eingetaucht werden. In einem extremen, jedoch noch gangbaren Fall kann die Folie 10I ohne vorherige, nachherige oder gleichzeitige Boratisierungsbehandlung gedehnt werden. Wie der Fachmann erkennt, erleichtert jedoch das vorherige oder gleichzeitige Eintauchen in eine Borionen enthaltende Lösung die Dehnung der Folie 10I beträchtlich, weshalb diese Arbeitsweise für die Dehnung der Folie 10I vorgezogen wird.
Obgleich die Fig. 3 nur ein einziges Bad zeigt, können bei der Boratisierung zwei (oder mehrere) Bäder verwendet werden. Beispielsweise kann bei einer Boratisierung mit zwei Bädern das erste Bad Wasser und das zweite eine Verbindung, die Borationen liefert, enthalten. Die Reihenfolge kann aber auch umgekehrt werden, oder beide Bäder können unterschiedliche Konzentrationen und/oder Mischungen von Verbindungen, die Borationen zur Verfügung stellen, enthalten. Die Dehnung kann in jedem dieser Bäder durchgeführt werden.
Wenn die Folie 10I boratisiert wird, enthält die Boratisierungslösung im allgemeinen Borsäure und entweder Natrium- oder Kaliumhydroxid, oder eine Substanz aus der Klasse, bestehend aus Natrium- und Kaliumborat, vorzugsweise Borax. Die Konzentration an Borsäure und Borax oder einem anderen Borat in der Lösung oder den Lösungen, denen die orientierte Polarisationsfolie ausgesetzt wird, ist nicht kritisch. Vorzugsweise liegt die Borsäure in einer höheren Konzentration als das Borax oder das andere Borat vor, und eine bevorzugte Konzentration umfaßt 9 Gew.-% Borsäure und 3 Gew.-% Borax. Andere befriedigende Konzentrationen können jedoch Lösungen mit einer Borsäurekonzentration von 16 Gew.-% oder höher und einer Boraxkonzentration von etwa 6 Gew.-% oder Lösungen mit einer Konzentration von 9 Gew.-% Borsäure und 1 Gew.-% Borax oder andere Varianten innerhalb der angegebenen Bereiche umfassen. Vorzugsweise sollen die Lösungen 1 bis 6 Gew.-% Borax und etwa 5 bis 20 Gew.-% Borsäure enthalten. Die Polarisationsfolien und/oder -filme werden über einen Zeitraum von 4 min oder etwas länger in diese Lösungen eingetaucht, wobei die Temperatur der Lösungen vorzugsweise bei etwa 60ºC gehalten wird.
Die Boratisierung der molekular orientierten polymeren Folie unterliegt beträchtlichen Variationen. Beispielsweise kann die Temperatur der Borsäurelösung von etwa Raumtemperatur bis zur Siedetemperatur variiert werden, und ihre Konzentration kann bei höheren Temperaturen erhöht werden. Es ist erwünscht, daß die Lösung auf mindestens annähernd 60ºC erhitzt wird, um eine schnelle "Quellung" der Folie zu erreichen, bevor die Vernetzung stattfindet. So hat das vernetzte Material bei Raumtemperatur die Neigung, eine Sperrschicht in der Nähe der Oberfläche der Folie zu bilden, die ein weiteres Eindringen der Lösung wirksam verhindert, obwohl darauf hingewiesen werden soll, daß die so erhaltene Folie eine wesentlich verbesserte Stabilität hat. Andere Boratisierungsverfahren und die damit erzielten Wirkungen sind in der Patentliteratur erläutert. Bezüglich weiterer Einzelheiten über die Boratisierung kann auf die US-Patentschriften 2,445,555, 2,453,186, 2,554,850 und 2,674,159 hingewiesen werden.
Nach dem Dehnschritt kann der erhaltene hochwirksame K-Polarisator 10 wiederum mit einer Trägerbahn verbunden oder damit laminiert werden, wobei die Trägerbahn (die in Fig. 3 auf der Rolle 160 dargestellt ist) die gleiche oder eine andere als die Bahn ist, die von der den Säuredämpfen ausgesetzten, orientierten Folie 101 vor der Dehnung entfernt wird. Die Polarisatorfolie 10, die von der Bahn 12 getragen wird, wird auf der Rolle 110 mit verhältnismäßig großer Leichtigkeit und einer verminderten Häufigkeit von Handhabungsfehlern (z. B. Faltenbildung, Knittern und dergl.) auf der Rolle 110 "aufgenommen".
Es ist natürlich offensichtlich, daß die lichtpolarisierenden Folien, die das Produkt gemäß der Erfindung darstellen, zwischen oder auf Trägerfolien oder -filme laminiert werden können, z. B. auf Glasplatten oder Folien aus anderen organischen Kunststoffmaterialien, und daß die Lichtpolarisatoren gemäß der Erfindung entweder in laminierter oder nicht laminierter Form verwendet werden können, wo immer bisher andere Formen von lichtpolarisierenden Kunststoffmaterialien verwendet wurden, beispielsweise in Verbindung mit Flüssigkristall-Displays, Sonnenbrillen, Sonnen- Mützenschirmen, Fensterglas, blendungsfreien Systemen für CRT- Monitore, Werbedisplays, Blendungsmasken, und Raumteilern. Unabhängig von der Anwendung des Endproduktes sind die Polarisationseigenschaften des Poly(vinylen-co-vinylalkohol)-Komplexes, insbesondere die des mit Borsäure/Borax erhaltenen, wesentlich besser als die entsprechenden Eigenschaften von Polarisatorfolien, die nach den US-Patentschriften 2.,255,940 (Rogers) und 2,445,555 (Binda) hergestellt wurden. Vergl. z. B. Fig. 2.
Obwohl die vorliegende Erfindung hier in erster Linie unter Bezugnahme auf Polarisationsfolien, die von molekular orientiertem Polyvinylalkohol abgeleitet sind, beschrieben ist, soll selbstverständlich auch die Verwendung von anderen molekular orientierten Polymeren als Polyvinylalkohol in Betracht gezogen werden. In dieser Hinsicht kann das polymere Ausgangsmaterial aus jedem hydroxylierten linearen Hochpolymer oder einem Derivat davon oder einer beliebigen Verbindung, die in ein hydroxyliertes lineares Hochpolymer umgewandelt werden kann, ausgewählt werden. Insbesondere berücksichtigen die Erfinder neben Polyvinylalkohol auch die Verwendung von Polyvinylacetalen, Polyvinylketalen, und Polyhydroxyalkanen als Materialien, aus denen die molekular orientierte Folie oder der Film hergestellt werden können. Der Lichtpolarisator gemäß der Erfindung umfaßt daher ein Dehydratisierungsprodukt einer molekular orientierten Polyvinyl-Oxy-Verbindung der beschriebenen Klasse.
Unter dem Ausdruck "Acetale und Ketale von Polyvinylalkohol" versteht man allgemein die Klasse von Harzen, die aus Polyvinylacetat in aufeinanderfolgenden oder kombinierten Schritten durch Hydrolyse und Kondensation mit Aldehyden bzw. Ketonen gebildet wurden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei der Ausführung der Erfindung mit gemischten Polymeren oder Derivaten von Polyvinylalkohol unvollständige Derivate verwendet werden sollen; einige der Hydroxylgruppen des Polyvinylalkohols sollen nicht umgesetzt werden, um die nachfolgende Veresterungsreaktion eingehen zu können.
Das Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders brauchbar als lichtpolarisierender Filter in Displayvorrichtungen, in denen der Filter in der unmittelbaren Nähe einer relativ intensiven Lichtquelle angeordnet ist, die kontinuierlich über einen langen Zeitraum eingeschaltet bleibt. Unter diesen Umständen kann der Polarisationsfilter Temperaturen in Nähe von 52ºC (125ºF) oder sogar höher über längere Zeiten ausgesetzt sein. Der Filter zeigt keine nichtakzeptablen Verluste seiner hochwirksamen Polarisationseigenschaften, keine Verfärbung und kein Dunkelwerden nach einer solchen langen Erhitzung.
Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung sind die folgenden Beispiele angegeben, doch soll die Erfindung nicht auf diese beschränkt sein. Falls nichts anderes angegeben, beziehen sich alle Teile, Prozentangaben und Verhältnisse auf das Gewicht. In den Beispielen werden das dichroitische Verhältnis, die Durchlässigkeit und die Polarisationswirksamkeit nach den folgenden Methoden bestimmt.
Das dichroitische Verhältnis, RD, das als Maß für die polarisierenden optischen Eigenschaften des Films verwendet wird, ist definiert als:
RD = Apar/Aperp,
worin Apar und Aperp durch Absorptionsspektroskopie bestimmt werden.
Die Absorption wird unter Verwendung eines UV/VIS-Spektrophotometers gemessen, wobei ein Polarisator z. B. in den Probenstrahl und in den Referenzstrahl gebracht wird. Zur Messung des photopischen dichroitischen Verhältnisses sind der Proben- und der Referenzstrahl beide Strahlen aus weißem Licht. Zur Messung des spektralen dichroitischen Verhältnisses hatten die Strahlen eine Wellenlänge, die der Konjugationslänge des zu untersuchenden Chromophors entsprach. In beiden Fällen wird ein Absorptionsspektrum zwischen 400 und 700 nm mit der optischen Achse einer Filmprobe parallel zur optischen Achse des Polarisators im Probenstrahl und anschließend nach dem Drehen des Probenpolarisators über 90º betrachtet. So wird die Absorption bei der Wellenlänge der maximalen Absorption in beiden Fällen, mit Apar bzw. Aperp bezeichnet, bestimmt, woraus RD berechnet werden kann.
Die Durchlässigkeit für sichtbares Licht (Wellenlänge 400 bis 700 nm) wird ebenfalls mit einem Spektrophotometer bestimmt. Ein Polarisator wird auf der Seite des einfallenden Lichts angeordnet. Die Transmissionsachse der polarisierenden Filmprobe überlappt sich mit der optischen Achse des Polarisators und wird dann im rechten Winkel dazu angeordnet. Dann wird die Durchlässigkeit des polarisierenden Films für jeden Fall bestimmt.
Das algebraische Mittel aus den Daten wurde als Durchlässigkeit (transmittance) bezeichnet. Die Polarisationswirksamkeit (polarization efficiency) wurde nach der nachstehenden Gleichung berechnet, indem die Durchlässigkeit bei parallelen Achsen (Tpar), die durch Überlappen von zwei polarisierenden Filmen in einer solchen Weise, um deren Achsen parallel zueinander zu stellen, erhalten wurde, und die Durchlässigkeit bei gekreuzten Achsen (Tperp), die durch deren Überlappung in einer solchen Weise, daß die Achsen in einen rechten Winkel zueinander gebracht wurden, erhalten wurde, bestimmt wurde:
Polarisationswirksamkeit (%) = (Tpar - Tperp)/(Tpar + Tperp) · 100.
Die idealen Maxima für die Durchlässigkeit und die Polarisationswirksamkeit eines Polarisationsfilms sind 50% bzw. 100%.
Obgleich ein Polarisationsfilm im allgemeinen mit einem auflaminierten Schutzfilm verwendet wird, wurden in den nachstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen verschiedene Eigenschaften an ungeschützten Polarisationsfilmen bestimmt.

Beispiele

Beispiel 1 bis 4

Folien (etwa 50,8 um (2 mits) dick) aus einem hochmolekularen Polyvinylalkohol (Hydrolysegrad 98,0% oder höher) wurden in einer Richtung um das 3,6-fache ihrer ursprünglichen Länge unter der Einwirkung von mäßiger Wärme (etwa 125ºC) gestreckt. Um die Erzeugung von konjugierten Blöcken von Polyvinylen zu fördern, wurden die gestreckten Folien einem Dehydratisierungskatalysator, d. h. rauchenden Chlorwasserstoffdämpfen, ausgesetzt, und dann auf eine Temperatur von mehr als 125ºC erhitzt. Anschließend wurden die Folien in eine wäßrige Lösung von Borsäure und Borax eingetaucht. Schließlich wurden die Folien, um den gewünschten hochwirksamen K-Folien-Polarisator zu erhalten, in einer Richtung um weitere 10 bis 60% (basierend auf ihrer Länge nach der Boratisierungsbehandlung) gedehnt, so daß der endgültige Streckgrad für jede Folie mindestens das 4,8-fache der ursprünglichen Länge betrug.
Vor der Boratisierung und der Dehnung in einer Richtung wurden Proben des Zwischenproduktes ("rohes K") quantitativ analysiert; sie hatten eine Durchlässigkeit (KV) von 21,5%, eine Polarisationswirksamkeit von 97,6%, und ein photopisches dichroitisches Verhältnis (RD) von 7,0. Zum Vergleich wurden ähnliche Analysen von Proben der hochwirksamen K-Folie und einer Kontrolle (A) durchgeführt; die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1: Polyvinylalkoholfolien Zunächst um das 3,6-fache der ursprünglichen Länge gestreckt
Wie Tabelle 1 zeigt, sind die Durchlässigkeit KV und das photopische dichroitische Verhältnis RD bei allen Proben, die der Dehnung ausgesetzt waren (d. h. Beispiele 1 bis 4), deutlich besser.

Beispiele 5 und 6

Folien aus Polyvinylalkohol, die um das 4,0-fache ihrer ursprünglichen Länge in einer Richtung gestreckt waren, wurden nach der Arbeitsweise der Beispiele 1 bis 4 dehydratisiert. Eine Zwischenprobe "rohes K" zeigte eine Durchlässigkeit KV von 16,7, eine Polarisationswirksamkeit von 98,80 und ein photopisches dichroitisches Verhältnis RD von 8. Die Proben wurden anschließend wie nach den Beispielen 1 bis 4 boratisiert und in einer Richtung gedehnt. Die Analysenergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2: Polyvinylalkoholfolien Zunächst um das 4,0-fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt
Wie sich aus Tabelle 2 ergibt, sind die Durchlässigkeit KV und das photopische dichroitische Verhältnis RD bei allen Proben, die gedehnt wurden, d. h. bei den Beispielen 5 und 6, deutlich besser.

Beispiele 7 und 8

Folien aus Polyvinylalkohol, die um das 4,5-fache ihrer ursprünglichen Länge in einer Richtung gestreckt waren, wurden wie nach den Beispielen 1 bis 4 dehydratisiert. Diese Zwischenprobe "rohes K" zeigte eine Durchlässigkeit KV von 19,63, eine Polarisationswirksamkeit von 99,69 und ein photopisches dichroitisches Verhältnis RD von 8,5. Die Proben wurden anschließend wie nach den Beispielen 1 bis boratisiert und in einer Richtung gedehnt. Die Analysenergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3: Polyvinylalkoholfolien Zunächst um das 4,5-fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt
Wie sich aus Tabelle 3 ergibt, sind die Durchlässigkeit KV und das photopische dichroitische Verhältnis RD bei allen Proben, die gestreckt wurden, d. h. bei den Beispielen 7 und 8, deutlich besser.
Wie sich zusammenfassend aus den Beispielen 1 bis 8 ergibt, können deutlich verbesserte Polarisationseigenschaften erhalten werden, wenn bei der Herstellung einer K-Folie ein Dehnschritt vorgenommen wird. Da aber gewisse Änderungen und Modifikationen im Produkt und im Verfahren, die Gegenstand der Erfindung sind, durchgeführt werden können, sollen alle Angaben in den Beispielen nur zur Erläuterung und nicht zur Einschränkung dienen.

Claims

1. Lichtpolarisator, enthaltend eine molekular orientierte Folie (10) aus einem Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer-Material, dessen Polyvinylenblöcke durch molekulare Dehydratisierung einer Polyvinylalkohol-Folie gebildet wurden;

wobei die molekular orientierte Folie aus Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer-Material eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung von lichtpolarisierenden Molekülen des Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer-Materials enthält, das in der Längen der konjugierten, sich wiederholenden Vinyleneinheit des Polyvinylenblocks des Copolymers über den Bereich von 2 bis 24 variiert;

wobei der Orientierungsgrad der lichtpolarisierenden Moleküle, gemessen durch das spektrale dichroitische Verhältnis RD der Blöcke über diesen Bereich mit zunehmender Längen der Polyvinylenblöcke zunimmt;

wobei die Konzentration jedes Polyvinylenblocks, bestimmt durch die Absorption der Wellenlängen von 200 bis 700 nm durch diese Blöcke so ist, daß die durch die Absorption bestimmte Konzentration aller Polyvinylenblöcke im Bereich von n = 19 bis 24 nicht weniger als etwa 70% der durch die Absorption bestimmten Konzen tration aller dieser Polyvinylenblöcke im Bereich von n = 14 oder 15 liegt;

wobei die Lichtpolarisatorfolie ein photopisches dichroitisches Verhältnis RD von mindestens etwa 45 aufweist.

2. Polarisator nach Anspruch 1, worin ein Teil der Folie zusätzlich einen Feuchtigkeitsbeständigkeit verleihenden Komplex des Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymers mit Borsäure enthält.

3. Polarisator nach Anspruch 1, worin ein Teil der Folie zusätzlich einen Feuchtigkeitsbeständigkeit verleihenden Komplex des Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymers mit Borax enthält.

4. Polarisator nach Anspruch 1, worin die Orientierung und die durch die Absorption bestimmte Konzentration der Moleküle so sind, daß das spektrale dichroitische Verhältnis RD bei segmentspezifischen Wellenlängen nicht weniger als die entsprechenden Werte, die in der folgenden Tabelle dargestellt sind, beträgt:

5. Polarisator nach Anspruch 1, worin die Folie aus Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer-Material eine gestreckte und verlängerte Folie darstellt.

6. Polarisator nach Anspruch 1, worin die Folie aus Polyvinylalkohol/Polyvinylen-Blockcopolymer-Material eine gestreckte, boratisierte und verlängerte Folie darstellt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Polarisators (10) aus einer polymeren Folie (10U), mit einer vorbestimmten ursprünglichen Länge, und enthaltend ein hydroxyliertes lineares Hochpolymer, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

a) Strecken der polymeren Folie in einer Richtung von etwa dem 2,0-fachen bis etwa dem 5,0-fachen ihrer ursprünglichen Länge;

b) Behandlung der gestreckten Folie (101> mit rauchenden Säuredämpfen;

c) Erhitzen der geräucherten orientierten Folie bei einer Temperatur, die geeignet ist, um eine Dehydratisierung der geräucherten Folie zu bewirken und auf diese Weise lichtabsorbierende Vinylen-Blöcke zu bilden; und

d) Strecken der dehydratisierten, geräucherten und orientierten Folie in einer Richtung um weitere 10 bis 160%, so daß der gesamte Streckungsgrad mindestens 4, 8 mal so groß wie der der vorbestimmten ursprünglichen Länge ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das hydroxylierte lineare Hochpolymer Polyvinylalkohol darstellt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin die dehydratisierte, geräucherte und orientierte Folie in einer Borionen enthaltenden Lösung in einer Richtung gestreckt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die dem Räuchern und dem Erhitzen ausgesetzte polymere Folie auf einer Trägerbahn (12) getragen ist, wobei die Unterstützung durch die Trägerbahn vor der in einer Richtung erfolgenden Dehnung unterbrochen und nach der in einer Richtung erfolgenden Dehnung fortgesetzt wird.