TW200817738A - Optical devices containing birefringent polymer fibers - Google Patents

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200817738 九、發明說明： / 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於光學顯示系統，而更特定言之，係關於含 有偏光薄膜之光學顯示薄膜。 【先前技術】 液晶顯示器（LCD)裝置典型上係以背光組裝，此背光會產 生知明光線’經配置於液晶面板後面。由於重要的是液晶 面板係被均勻地照射，故經常使用擴散器板以使照明光線 /哭射。這在光源，其係為延伸橫越Lcd之習用上細長之螢 光燈，係被配置於顯示板後面之情況下，係為特別重要的。 擴散器板經常為數毫米厚，且會將許多入射光之可觀部份 逆散射返回燈。經配置於燈後面之反射鏡係用以更改經逆 散射光線朝向顯示板之方向。因此，"腔穴"係在擴散器板 ”反射鏡之間形成’其係允許多重反射/散射事件，以致光 線可在燈之間擴散開來。擴散器板可使用反射或擴散油墨 3有p刷特被，以增加光線之均句性。典㈣散器板係 製自極透明塑膠，譬如職A、聚碳酸醋、甲基苯乙稀、 聚苯乙埽聚合物或此種聚合物之摻合物，其係被充填漫射 二此等塑膠具有優越光學性質，但經常為亞最適宜機 (升可見^性質。其可在高熱負载下變形，易在得自燈之強光 :二或紫外光)下轉變成黃色，且會在差別濕度與溫度之 要作H。所有此等作用均會造成顯示器影像中之不想 =用。因此’需要具有經改良之熱、機械及尺寸安定性 而仍保有所要光學性質之LCD組件。第二種擴散器 124270 200817738 材料薄片典型上係被置於德4哭也μ 士 Τ τ汉直义擴政夯板上方，供進一步使光輸 出成形。 典型上係使用許多不同光處理薄膜，在擴散器板與光線 面板之間。一種此類薄膜係為稜形亮度增㈣膜，其會更 改以遠離法線方向傳播光線之方向，成為更接近法狀方 向。因此，更多光線係經準直進人由觀看者所見及之角度 空間中’且影像呈現較明亮。反射偏光薄膜典型上係被: 於亮度增強薄膜上方。此反射偏光板僅會透射被顯示板所 使用之呈偏極化狀態、之光線，S反射呈正交偏極化狀態之 光線返回朝向燈。經反射光係被反射鏡再循環，並以偏極 化狀態返回反射偏光板，其係至少部份被改變，以致最初 經反射光之一部份可送至顯示板。反射偏光薄膜在高熱與 照射條件下可能不安定；當被置於熱背光系統中時，其可 月&極度地翹曲。在大尺寸中，反射偏光板當以鬆弛薄片置 於背光中時，可能不足夠硬挺以保持扁平，導致在顯示器 中之可見不均勻性。增加之剛性亦會導致組裝期間之容易 處理性與薄膜傷害之較小可能性。用以製造反射偏光板之 材料可能對UV光具敏感性。為嘗試克服此等基本問題，經 常將偏光薄膜層合在兩片厚重光學塑膠之間，典型上為 125-250微米厚之聚碳酸酯。此層合步驟會對該構造增添附 加成本與重量。 一般期望降低顯示系統中所使用薄膜之數目，且使得顯 示系統中之薄膜更能夠在顯示器於操作時所經歷之熱與濕 度條件下操作。 124270 200817738 【發明内容】 本發明之一項具體實施例係針對光學顯示系統，其具有 顯示板，與至少-個光源，供產生光線以照射顯示板。一 或多個光處理薄膜係經配置在光源與顯示板之間。一種此 類薄膜為#光板薄膜’其具有被包埋在基質内之偏光纖維。 至^、種偏光纖維具有多重内部雙折射界面，在第一種聚 合物材料與第二種聚合物材料之間。 本發明之另一項具體實施例係針對光學薄膜，其具有聚 合物基質層與被包埋在基質層内之偏光纖維。至少一種偏 光纖維具有多重内部雙折射界面，在第—種聚合物材料與 第二種聚合物材料之間。該光學薄膜係實質上反射呈第一 種偏極化狀態之垂直入射光，且實質上透射呈正交於第一 種偏極化狀態之第二種偏極化狀態之垂直入射光，具有濁 度值為至少10%。 本發明之上文摘述並非意欲描述本發明之每一項所示之 具體實施例或每一項實施。下文附圖與詳細說明係更特定 地舉例說明此等具體實施例。 【實施方式】 本發明係可應用於光學系統，而更特定言之，係可應用 於經偏極化之光學系統。 於本文中使用之”鏡面反射，，與"鏡面反射度"術語，係指 來自物體之光線之反射，其中反射之角度係實質上等於入 射角，其中角度係相對於對物體表面之法線度量。換言之， 當光線係以特定角分佈入射於物體上時，經反射光具有實 124270 200817738 質上相同角分佈。，，漫反射，，或’，漫反射度”術語係指射線之 反射，其中一部份經反射光之角度並不等於入射角。結果， 當光線係以特定角分佈入射於物體上時，•經反射光之角分 佈係不同於入射光者。”總反射度”或”總反射”術語係指全 部光線之合併反射，鏡面與漫射。 同樣地，鏡面透射”與”鏡面透射率”術語係於本文中使 用，關於光之透射經過物體，其中經透射光之角分佈，係 實質上與入射光之角分佈相同。”漫透射，，與，，漫透射率"術 語係用以描述光之透射經過物體，其中經透射光具有角分 佈，其係不同於入射光之角分佈。”總透射”或”總透射率，， 術語係指全部光線之合併透射，鏡面與漫射。 反射偏光板薄膜100係概要地說明於圖1A與1B中。在本 文所採取之慣用法中，薄膜之厚度方向係被取為△軸，而 平面係平行於薄膜之平面。當未經偏極化之光線102係入射 於偏光板薄膜100上時，平行於偏光板薄膜100之透射軸偏 極化之光線104係被透射，然而平行於偏光板薄膜ι〇〇之反 射軸偏極化之光線106係被反射。經反射光之角分佈係依賴 偏光板100之不同特徵。例如，光線106可漫射地被反射， 其係概要地說明於圖1A中。在偏光板薄膜100含有偏光纖維 之情況下，漫射反射光係一般性地在垂直於纖維軸之方向 上不對稱性地散射。 在圖1A所示之具體實施例中，偏光板之透射軸係平行於 V軸，且偏光板100之反射軸係平行於y-軸。在其他具體實 施例中，此等可被逆轉。經透射光104可以鏡面方式透射， 124270 200817738 例如其係概要地說明於圖1A中，可以漫射方式透射，例如 ^概要地㈣於圖1时，或可以鏡面與漫射成份之組合 身 、、二透射先係以漫射方式透射時，偏 光板係貫質上以漫射方式透射光線，而當超過一半之細透 射光係以鏡面方式透射時，實質上以鏡面方式透射㈣。 根據本發明之舉例具體實施例’經過反射偏光板物體之 剖視圖，係概要地呈現於圖2中。物體包含聚合物基質 Γ上雔亦ΓΓ為連續相。聚合體基f可為料上均向性或光 子又，。例如，聚合物基質可為單轴上或 二=合物之折射率可為沿著一個方向不同，而在兩 (雙^方向上類似（單軸），或在全部三個正交方向上不同 偏光纖維204係被配置於基質2〇2内。偏光纖維 材料，其中至少-種為雙折射。在-些列舉 具體K施例中，材料之一為雔批 為均向性。在其他且體，二 種或多種材料 材料為雙折射。在 一，、體λ轭例中，由均向性材 之纖維，亦可存在於基質2〇2中。 何抖^成 偏光纖維2〇4可以單—纖維被編制在基質202内，如戶斤_ 多其他排列。一些舉例排列係包括紗線，纖維= 4或紗線），在-個方向上經排列於聚合物基質内，編織物 ^織造物、短纖維、短纖㈣（具有無規則或有規則林式） 或此專格式之組合。短纖㈣或非織造物可被拉伸、力^ 或定向延伸，以提供纖維在非織造物或短物内之二 124270 200817738 排列’而非具有纖維之無規則排列。具有偏光纖維一 排列之偏光板之形成，係更完整地描述於美㈣心 公報2006/0193577中。 明茶 對第-種纖維材料，在x_、y•紅方向上之折射率，可被 ，、一 Z，而對第二種纖維材料，在x_、y切 向=之折射率，可被稱為n2x、n2y及n2z。在材料為均向性 之情況下，X-、y-及^折射率係全部實質上符合。在 纖維材料為雙折射之情況下，χ_υζ·折射率之至少 係與其他不同。 在各纖維204内，有多重界面在第一種纖維材料 纖維材料之間形成。當第一種與第二種纖維材料之至少一 種為雙折射時，界面可被稱為雙折射界面。例如，若 材料呈現其x’y_折射率在該界面處，且ηΐχ〜，意即第 —種材料為雙折射’則該界面可為雙折射。含有雙折射界 面之聚合物纖維之不同列舉具體實施例係討論於下文。1 纖維204係大致上平行於一個軸配置，於圖中示為七轴。 對平行於X-軸偏極化之光線，在纖維2〇4内，於雔 處之折射率差’ ηΐχ_ η2χ，可不同於對平行於軸偏極化： 、、友之折射率差，屮y _巧〆當在界面處，於折射率上之差異， 對不同方向為不同時，界面係被稱為雙折射。因此，對一 個雙折射界面，一岣，其中、叫ηΐχ，χ丨且△ _ n2y|。 Υ 對一種偏極化狀態，於纖維204中，在雙折射界面處之折 射率差可相對較小。在一些舉例情況中，折射率差可小於 124270 200817738 0.05。此狀悲係被視為實質上折射率符合。此折射率差可小 於0·03，小於0.02，或小於0·01。若此偏極化方向係平行於 X-軸，則X-偏極光係通過物體2〇〇，具有極少或無反射。換 言之’ X-偏極光係高度地透射經過物體2〇〇。 於纖維中，在雙折射界面處之折射率差，對於呈正交偏 極化狀態之光線，可相對較高。在一些 率差可為至少。.。5,且可為較大，例如。一中或= 0.2。若此偏極化方向係平行於y·轴’則y_偏極光係在雙折射 界面處被反射。因此’ y偏極光係被物體反射。若在纖 維綱内之雙折射界面係實質上互相平行，則反射可為基本 上鏡面。另-方面，若在纖維2〇4内之雙折射界面不實質上 互相平行，則反射可為實質上漫射。一些雙折射界面可為 平行’而其他界面可為非平行，其可導致含有鏡面與漫射 兩成份之經反射光。雙折射界面亦可為彎曲，或相對較小， 換言之，係在人射光波長之數量級内，其可導致漫散射。 雖然剛才所述之舉例具體實施例係針對χ_方向上之折射 實在y_方向上具有相對較大折射率差異，但其他列 有相對較大折射率差異。彳射羊付卜在心方向上具 聚合物基質202可為實質弁璺卜& + α 例如具有雙折射 ⑼小於約〇〇5，且較佳為小於 X-盥V-方6 l 1 〆、中在基質中關於 例中，^人^ 係個別為〜與⑹。在其他具體實施 “物基質202可為雙折射。結果 例中，於取 二具體貝施 4合物基質與纖維材料間之折射率差可於不同方 124270 200817738 向上不同。例如，讀射率 差nw可不同於㈣射率 另一折射率差之至少兩倍大。 了為 折射率差之量、雔新身 之相斟… &折射界面之程度與形狀、雙折射界面 定^射曰&雙折射界面之密度’全部均會影響散射，測 種L μ主要為向前、向後或兩種之組合。在對於第一 種偏極化狀態之折射率 千產14弟一種偏極化狀態比較為小 、下s第一種偏極化狀態之光線可主要以鏡面方式 或以漫射方式（向前散射）透射，然而呈第二種偏極化狀態 之光線係主要以漫射方式反射（逆散射）。 供使用於聚合物基質中及/或於纖維中之適當材料，包括 熱塑性與熱固性聚合物，其係涵蓋所要範圍之光波長為透 在-些具體實施例中，可特別有用的是，聚合物應不 溶於水中。再者’適當聚合物材料可為非晶質或半結晶性， 且可包括均聚物、共聚物或其摻合物。聚合物材料實例包 括但不限於聚（碳酸酯）（pc);對排與同排聚（苯乙烯）（PS); C1-C8烷基苯乙烯；含烷基、芳族及脂族環之（甲基）丙稀酸 酉曰’包括聚（甲基丙晞酸甲酯）（PMMA)與PMMA共聚物；乙 氧基化與丙乳基化之（甲基）丙浠酸酯；多官能性（p基）丙稀 酸酯；丙烯酸化之環氧類；環氧類；及其他乙烯系不飽和 材料；環狀烯烴與環狀烯烴共聚物；丙烯腈丁二稀苯乙稀 (ABS)，本乙沐丙沐腊共聚物（SAN);環氧類；聚（乙稀基環己 烷）；PMMA/聚（氟乙烯）摻合物；聚（苯醚）合金；苯乙稀性後 段共聚物，聚酿亞胺，聚戚，聚（氯乙稀）；聚（二甲基碎氧 124270 -13 - 200817738 烷）（PDMS);聚胺基甲酸酯；不飽和聚酯；聚（乙烯），包括 低雙折射聚乙烯；聚（丙烯）（pp);聚（對苯二甲酸烷酯），譬 如聚（對苯二曱酸乙二酯）（PET);聚（莕二甲酸烷酯），譬如聚 (莕二甲酸乙二酯）（PEN);聚醯胺；離子鍵聚合物；醋酸乙 烯酯/聚乙烯共聚物；纖維素醋酸酯；纖維素醋酸丁酸酯； 氟聚合物；聚（苯乙烯）-聚（乙烯）共聚物；PET與PEN共聚物， 包括聚烯烴PET與PEN ;及聚（碳酸酯）/脂族pet摻合物。（甲 基）丙烯酸酯一詞係被定義為無論是其相應之甲基丙稀酸 西旨或丙烯酸酯化合物。除了對排PS之外，此等聚合物可以 光學上均向性形式使用。 數種此等聚合物當被定向延伸時可變成雙折射。特定言 之，PET、PEN及其共聚物，以及液晶聚合物，當被定向延 伸時，係明示相對較大雙折射值。聚合物可使用不同方法 被定向延伸，包括壓出與拉伸。拉伸為使聚合體定向延伸 之特別有用方法，因其允許高度定向延伸作用，且可藉由 許多容易地可控制之外部參數加以控制，譬如溫度與拉伸 比。關於許多經定向延伸與未經定向延伸之舉例聚合物之 折射率，係提供於下表j中。 口

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CoPEN 6 135 1.82 1.56 1.56 PMMA 1 - 1.49 PC，CoPET摻合物 1 - 1.56 THV 1 - 1.34 PETG 1 - 1.56 SAN 1 - 1.56 PCTG 1 - 1.55 PS，PMMA 共聚^ 1 - 1.55-1.58 PP 1 - 1.52 對排PS 6 130 1.57 1.61 1.61 PCTG與PETG (二醇改質之聚對苯二甲酸乙二酯）為共聚 醋之類型’可以EastarT M商標名稱得自例如Eastman化學公司

Kingsport，TN。THV為四氟乙烯、六氟丙稀及二 聚合物，可以商標名稱DyneonTM得自3M公司（St. Paul，MN) PS/PMMA共聚物為共聚物之實例，其折射率可藉由改變共 聚物中組成單體之比例作"調整”，以達成所要之折射率值。 經標識"S.R."之攔位係含有拉伸Λ。拉#比為】係意謂材料 為未被拉伸且未定向延伸。拉伸比為6係意謂試樣被拉伸至 其原長之六倍。若在正確溫度條件下拉伸，則聚合分子係 被定向延伸，且材料變成雙折射。但是，有可能拉伸材料 而不會使分子定向延伸。經標識，’T”之攔位表示試樣被拉伸 下之溫度。經拉伸之試樣係被拉伸為薄片。經標識m 及nz之欄位係指材料之折射率。於 y 丰於表中對^與^未列示數值 之情況中，七與112之數值係與對〜相同 在拉伸纖維下之折射率行為， ^ ρ ^ ^ .. 頂期會獲得類似關於拉伸 薄片之、、、口果，仁未必與其相同。取 來δ物纖維可被拉伸至任 124270 15 200817738 何所要之數值，其會產生所要之折射率值。例如，一些聚 合物纖維可被拉伸，以產生拉伸比為至少3,且可為至 在一些具體實施例中，聚合物纖維可被拉伸又更多，^如 至拉伸比高達2〇或又更多。 口 關於拉伸以達成雙折射之適當溫度，係為聚合物溶點之 大約_ ’以Keivin溫度表示。雙折射亦可藉由應力引致， 該應力係藉由壓出與薄膜形成方法期間所歷經之聚人物户 融體流動所引致。雙折射亦可經由與相鄰表面(譬如薄膜: 件中之纖維）之排列而被發展。雙折射可無論是正或負。正 雙折射係被定義為當電場㈣線性偏極光之方向係歷經當 其平行於聚合物之取向或排列表面時之最高折射率時。2 雙折射係被定義為當電場軸對線性偏極光之方向係歷經洛 其平行於聚合物之取向或排列表面時之最低折射率時。： 性雙折射聚合物之實例包括醜與PET。負性雙折 之實例包括對排聚苯乙烯。 基質202及/或聚合物纖維2〇4可具有各種添加劑，以對物 體200提供所要之性質。例如，添加劑可包括下列之—或多 種：抗候劑、UV吸收劑、位阻胺光安定劑、抗氧化劑、分 散劑、、潤滑劑、抗靜電劑、顏料或染料、成核劑、阻燃： 及發泡劑。可提供其他添加劑，以改變聚合物之折射率或 增加材料之強度。此種添加劑可包括例如有機添加劑，链 如聚合物珠粒或粒子及聚合物毫微粒子，或無機添加劑： 譬如破璃、陶究或金屬氧化物毫微粒子，或經研磨、粉末 狀珠粒、薄片或微粒子玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷。此等添加 124270 -16 - 200817738 劑之表面可呈古孝!》人+丨 ^ti 〃有黏合劑，供黏結至聚合物。例如， 合物。 起便用，以使玻璃添加劑結合至聚 在:些具體實施例中，基質搬或纖維綱之成份可較佳 二不’合性或至少對溶劑具抵抗性。具溶劑抵抗性之適當材 包括聚丙稀、附及醜。在其他具體心 :。貝202或聚合物纖維綱之成份可較佳為可溶於有機溶劑 。例如’由聚苯乙烯形成之基質2〇2或纖維成份係可溶於 :機洛劑+，譬如丙酮。在其他具體實施例中，基質可較 ;、合丨生例如，由聚醋酸乙烯酯形成之基質202或纖維 成份係可溶於水。 在光學元件之一些具體實施例中，材料之折射率可沿著 纖維之長度方向，在X-方向上改變。例如，此元件可不接 又句勻拉伸，但可在一些區域中比在其他區域中被拉伸達 車乂大耘度。結果，可定向延伸材料之定向延伸度沿著元件 亚不均勻，且因此雙折射可於空間上沿著元件改變。 再者於基貝内摻入纖維可改良光學元件之機械性質。 特定a之，一些聚合材料，譬如聚酯，呈纖維形式係比呈 薄膜形式較強，且因此，含有纖維之光學元件可比未含有 纖維之類似尺寸之一較強。 纖維204可為直的，但並非必須是直的，例如纖維2〇4可 經扭結、螺旋或捲曲。 會透射一種偏極化光線，無論是以鏡面方式、以漫射方 式或兩者，且會反射正交偏極化狀態光線之偏光板層，可 124270 -17- 200817738

被使用於各種類型之顯示系統中。可使用此種偏光板之一 種類型之顯示系統300係為直接發亮顯示系統，概要地示於 圖3A中。此種顯示系統3〇〇可例如被使用於LCD監視器或 LCD-TV中。顯示系統300可以LC面板302之使用為基礎，其 典型上包含經配置在面板306間之LC層304。板306係經常由 玻璃形成，且可在其内部表面上包含電極結構與定位層， 供控制液晶在LC層304中之取向。電極結構通常係經排列， 以界定LC面板像素，其係為其中液晶之取向可經控制而與 相鄰區域無關之LC層區域。濾色片亦可與一或多個板3〇6 一起被加入，供加諸顏色於所顯示之影像上。 上層吸收偏光板308係位於LC層304上方，而下層吸收偏 光板310係位於LC層304下方。LC層3〇4之不同像素藉由例 如經連接控制請之選擇性活化作用，會造成光線自顯示 系統300送出’在特定所要之位置上，因此形成由觀看者所 見及之衫像。控制器314可包含例如接收與顯示電視影像之 電腦或電視控制器。可提供一或多個選用層獅在上層吸收 光板上例如以對顯示器表面提供機械及/或環境保 護。在-列舉具體實施例中，層3〇9可包含硬塗層在吸收偏 光板308上。 月光312係於LC面板302後面對顯示系統3〇〇提供光線。在 此項具體實施例中，香忠m & —人 甲月先312係包含許多經配置在面板 302後面之光源316，g %二田，丨士从 呈所明直接發壳"型態。經常使用於 LCD-TV或LCD監視器中之光源316，係為沿著顯示系統· 之南度延伸之線性冷陰極螢光管。但是，可使用其他類型 124270 -18 - 200817738 之光源，譬如纖絲或弧光燈、發光二極體（LED)、扁平榮光 面板或外部螢光燈。此光源清單並不意欲成為限制或無遺 漏地，而僅為舉例。 背光312可包含反射鏡318，供在遠離LC面板302之方向上 反射自光源316向下傳播之光線。反射鏡318亦可用於再循 環顯示系統300内之光線，其係解釋於下文。反射鏡318可 為鏡面反射鏡或可為漫反射鏡。鏡面反射鏡之一項實例為 ViknitiTM增強鏡面反射（ESR)薄膜，可得自3M公司⑼p㈣ Minnesota)。適當漫反射鏡之實例包括聚合物，譬如ρΕτ、 PC、ΡΡ、PS，經裝填漫射反射粒子，譬如二氧化鈦、硫酸 鋇、碳酸角或其類似物。 光處理薄膜之配置320，其亦可被稱為光處理單元，係位 在背光312與LC面板302之間。光處理薄膜會影響自背光312 傳播之光線，以致能夠改良顯示系統300之操作。例如，光 處理薄膜之配置320包含擴散器板322。擴散器板322係用以 没射自光源所接收之光線’其會造成增加LC面板3〇2上入 射之照明光線之均勻性。 光處理單元320亦可包含反射偏光板層324。光源316典型 上係產生未經偏極化之光線，但下層吸收偏光板31〇僅透射 單一偏極化狀態，且因此約一半之藉由光源316產生之光線 不會透射至LC層304。但是，反射性偏光板324可用以反射 在其他情況下會被吸收在下層吸收偏光板中之光線，且因 此’此光線可藉由偏光板324與反射鏡318間之反射而被再 循環。藉由反射性偏光板324反射之光線之至少一部份可被 124270 -19- 200817738 去極化，且接著以偏極化狀態返回反射偏光板324，其係經 過反射偏光板324與下層吸收偏光板31〇透射至lc層304。依 此方式，反射偏光板324可用以增加藉由光源316所發射而 抵達LC層304之光線部份，且因此藉由顯示系統3〇〇所產生 之影像係較明亮。反射偏光板層可為例如類似圖丨八或比中 所示之層’且可以鏡面方式、漫射方式或使用鏡面與漫射 兩種成份透射光線。 偏極化控制層326可被提供於一些列舉具體實施例中，例 如在擴散器層322與反射偏光板324之間。偏極化控制層326 之實例包括四分之一波長阻滯層與偏極化旋轉層，譬如液 晶偏極化旋轉層。偏極化控制層326可用以改變自反射偏光 板324反射之光線之偏極化，以致經再循環光線之增加部份 係經過反射偏光板324透射。 光處理層之配置320亦可包含一或多個亮度增強層。亮度 增強層係為包含-種表面結構者，該表面結構會以更接近 顯示器軸之方向，更改軸外光線之方向。這會增加經過lc 層304之軸上傳播之光線量’因此增加由觀看者所見及影像 之亮度。-項實例為稜形亮度增強層，其具有許多棱形背 脊，其會經過折射與反射更改照明光線之方向。可被使用 於顯示裝置中之稜形亮度增強層之實例，包括稜形薄膜之 VikuiPBEFn與BEFm族群，可得自3M公司⑼p蛾⑹麵㈣ ’包括卿11 90/24、BEFII 90/50、bEFIIIM9()/5()及BEFIIIT。 舉例之具體實施例係顯示經配置在反射#光板32^lc 面板302間之第-個亮度增強層迪。棱形亮度增強層典型 124270 -20· 200817738 上係提供光學增進，在一個尺寸上。第二個亮度增強層328b 亦可被包含在光處理層之配置320中，具有其對第一個亮度 增強層328a之稜形結構正交地指向之稜形結構。此種型態 係提供顯示器單元之光學增進上之増加，在兩個尺寸上。 在其他列舉具體實施例中，亮度增強層328a, 328b可位在背 光312與反射偏光板324之間。 另一種顯示系統350係概要地說明於圖3B中。在此顯示系 統中，背光352係包含經定位至顯示器邊緣之光源356，且 光導358係將得自光源3%之光線導引至Lc面板3〇2後面之 位置。此背光型態係經常被稱為”邊緣發亮"型態。反射鏡 357可用以增加藉由光源357所產生光線之量，該光源係結 合至光導358中。可提供提取器，例如呈光導上之漫射 小片塊之形式，以提取來自光導358之光線。此光線可無論 是直接地朝向LC面板302提取，或可向下導引，以藉由反 射鏡318朝向LC面板302反射。 光處理薄膜之配置354可包含類似直接發亮型態中所使 用之數層，惟一些層可被省略。例如，僅單一亮度增強層 328可被使用。擴散器層322亦可被省略。此外，邊緣發亮 顯不器350可包含轉動薄膜36〇，供導引藉由光導358所發射 之光線成為朝向LC面板302之方向。 偏光板層可包含纖維，其係以許多不同方式被排列在基 質内。例如’纖維可橫越基質之橫截面區域無規則地放置， 例如’其係顯示關於在基質2〇2中之纖維2〇4，顯示於圖2 中。可使用其他橫截面排列。例如，在概要地示於圖4A之 124270 -21 - 200817738 舉例具體實施例中’其係顯示經過反射偏光板400之橫截 面’纖維404係以單次元陣列被排列在基質402内，於相鄰 纖維404之間具有規則間距。在此具體實施例之一些變型 中’於相鄰纖維404間之間距不必對所有纖維404均相同。 在所示之具體實施例中，纖維4〇4之單層係被定位於元件 400之兩個表面4〇6, 4〇8間之中途。這並非必須是此種情況， 且纖維404層可被定位為較接近表面406, 408之任一個。 Γ 在另一項舉例之具體實施例中，概要地以橫截面說明於 圖4Β中，兩層纖維414係位在基質412内。上層纖維414a係 被定位為較接近上方表面416，然而下層纖維41牝係被定位 為較接近下方表面418。在此特定具體實施例中，於相鄰纖 維414之間，在y_方向上之中心至中心分隔〜，係與於相鄰 、截維414之間，在z-方向上之中心至中心分隔^不同。這並 非必須是此種情況，且在z-方向上之分隔距離^可與在六方 向上之分隔距離hy相同。 („ 在光學元件420之另一項具體實施例中，概要地說明於圖 —層纖維424係經顯示被包埋在基質422内。可使用 不同數目之纖維層。此外，於不同層中之纖維424可在z—方 向上對準’例如圖4B中所示，或可不在心方向上對準。不 在方向上對準之纖維424之一項實例係為元件，其顯示 在一層中之纖維424係在y_方向上偏離相鄰層中之纖維424。 :…、、、戴維可全部實質上平行於心軸，但這並非必須是此 種情況，而是一些纖維可對X-軸以較大或較小角度定位。 例如’在圖4D所示之實例光學元件中，纖維咖係被包 124270 -22- 200817738 埋在基質432内。纖維434之第一個橫列伽可較向，以致 纖維434係互相平行位在平行於y_z平面之平面中，但在相 對於x_軸之第一個角度以下。在第二個橫列43沾中之纖維 434亦可互相平行位在平行於y_z平面之平面β，但在對& 軸之第二個角度Θ2下’其未必等於第一個角度。在第三個 橫列436c中之纖維434亦可互相平行位在平行於y_z軸之平 面中，但在相對於X-軸之第三個角度03下。第三個角度可 以或可以不等於無論是第一個或第二個角&。在所示之具 體實施例中，Θ3之值係等於零，且在第三個橫列杨中之 纖維434係平行於χ-軸。但是，&、…及θ3之不同值可達 到至高90°。 在-個橫列中之纖維對第一個波長請帶中之光線為有 效，且另一個橫列中之纖維對與第一個波長譜帶不同之第 二個波長譜帶中之光線為有效之情況下，此種排列可為有 用的。考慮說明例，#中第一個橫列43如中之纖維434係在 反射偏光之光線下，於紅色譜帶寬度中為有效，而第二個 $列436b中之纖維434係在反射偏光之光線下，於藍色譜帶 寬度中為有效。因此，在光學元件43〇係以紅色與藍色光之 混^光照射之情況下，纖維434之第一個橫列他會通過所 有藍色光，同時透射在角度下偏極化之紅色光。纖維434 之第二個橫列436a會透射在角度Θ1下偏極化之紅色光，同 時亦透射平行於角度Θ2偏極化之藍色光。在角度⑴與的 被90。分隔之情況下，元件會透射呈一種偏極化狀態之 紅色光與呈正交偏極化狀態之藍色光。同樣地，經反射之 124270 -23- 200817738 監色光係對經反射紅色光以正交方式偏極化。應明瞭的 是’不同橫列數目之纖維434可在各角度下對準，且可用於 各顏色譜帶。 在一些具體實施例中，纖維之密度可在光學元件内為恒 疋’或可在光學元件内改變。例如，纖維之密度可自光學 元件之一個側面降低，或可以某種其他方式改變。在概要 地不於圖4E之具體實施例中，其中偏光板元件44〇係具有被 包埋在基質442内之偏光纖維444，於相鄰纖維444之間，在 y-方向上之中心至中心間距係於一個區域中，在圖之中心 處降低，相對於任一側上之相鄰區域。因此，充填因數， 思即被纖維444佔用之元件440之橫截面面積之分率，係在 該區域中被增加。纖維之密度亦可正好在y-方向上。例如， 在偏光板元件440中，偏光纖維444係在較接近偏光板44〇之 下方表面，面向光源446處，比在偏光板元件44〇之上方表 面處較稠密地裝填。 此種在充填因數中之變異’可例如用以改良自光源446 經過元件440透射之光線之均勻性。這可為重要的，例如在 元件440係被包含在藉由分立光源所點亮之直視屏幕中之 情況下：在此種裝置中，重要的是以均勻照射之影像呈現 給觀看者。當光源係被置於均勻擴散器後面時，經過擴散 裔透射之光線το度係為光源上方最局。示於圖4E中之充填 因數上之變異可用以增加光源446正上方之擴散量，因此降 低經透射光之強度上之不均勻性。 在其他具體實施例中，一些纖維光學性質可橫越光學元 124270 -24 - 200817738 件而改艾口此，代替橫越光學元件改變之纖維密度或除 此以外，纖維之某種其他性質可以改變。例如，以漫射方 式透射較多光線之偏光纖維，可被使用於光學元件之一些 區域中，然而以度射方式透射較少光線之偏光纖維，可被 使用於光學元件之其他部份中。於其他實例中，在光學元 件之-個位置處，藉由纖維所逆散射之光線量，或藉由纖 維所逆散射光線之光譜，可與在光學元件之另一位置處之 纖維之 < 多種此等性質不同。因此，可橫越光學元件改 .欠之纖維光學性質，包括漫透射量、逆散射量及逆散射光 譜。 光學元件可具有爲平表面，例如平行於x_y平面之爲平表 面，如圖1A與1B中所示。此元件亦可包含經結構化之一或 多個表面，以提供所要之光學作用，供光透射經過偏光板， 或藉其反射。例如，在概要地示於圖4F之舉例具體實施例 中’以含有聚合物纖維454之基質452形成之光學元件45〇， 可具有稜形地結構化之表面456，被稱為亮度增強表面。亮 度增強表面通常被使用於例如背光液晶顯示器中，以降低 照射顯示板之光線之錐角，且因此增加對觀看者之轴上亮 度。此圖係顯示兩條光線458與459之實例，其係非垂直地 射在元件450上。光線458係呈偏極化狀態，其係藉由元 件450透射，且亦藉由經結構化之表面4%改道朝向轴。光 線459係呈偏極化狀態，其係、藉由元件以漫射方式反 射。免度增強表面可經排列，以致棱鏡結構係平行於纖維 454，其亦平行於χ_軸’如所示。在其他具體實施例中，棱 124270 -25- 200817738 鏡結構可相對於纖維之方向， 稜紋可位在平行於7_軸，垂直 某種角度下。 位於某種其他角度下。例如， 於纖維’或在X-軸與y_軸間之 457内 經結構化之表面可在基質上，使用任何適當方法形成。 例如，基質可經熟化’而其表面係與工具之表面接觸，链 如微複製工具’其工具表面會在聚合物基質之表面上產： 所要之开y狀卩者’偏光纖維454可被定位於棱形表面結構

另項舉例具體實施例係概要地說明於圖4G， 其中元件460係具有被包埋在基質462中之聚合物纖維464。 在此特定具體實施例中，一部份穿透元件杨係經過基質 上方表面468牙透。在一些具體實施例中，穿透元件 466可為、纖維，$可採取其他幵錄，譬如球體。穿透元件條 可導引光線467朝向元件46〇之軸4的，因此增加軸上亮度。 光板之不同具體貫施例中，於偏光板内之不同纖維 可，設計，以優先地在不同波長範圍内反射呈-種偏極化 ' 光線例如，在偏光板内之一組偏光纖維可在第一 個波長下’反射具有反射率尖峰之光線，而在偏光板内之 第一組纖維係在與第一個波長不同之第二個波長下，反射 ^有反射率尖峰之光線。為了說明，一組纖維可對藍色及/ 或、、彔、色波長具有寬廣反射率尖峰，而另一組纖維係對綠色 及/或紅色波長具有寬廣反射率尖峰。在此種情況中，兩組 纖維一起可在寬廣波長範圍内提供經偏極化之反射。 此外，不同纖維組之反射光譜可經設定，以在藉由顯示 124270 -26- 200817738 糸先中所使用光源所產生光線光譜之不同強度吸收峰下反 射光線。例如，在光源於兩種不同波長下產生具有強度吸 收峰之光之情況下，一組纖維之反射度光譜可符合一個強 度吸收峰’而另-組纖維之反射度光譜係符合第二個強度 吸收峰。 \

在上文所討論偏光板之不同具體實施例及藉本發明所涵 盍之其他具體實施例中，存在於偏光板層中之一部份或全 部纖維可為聚合物偏光纖維。在其他具體實施例中，一部 份纖料由均向性材料形成，譬如均向性聚合物或無機材 广· /々玻璃肖究或玻璃_陶究。無機纖維在薄膜中之利 用係更詳細地討論於美國專财請案純20_2湖中。 無機纖維係對偏光㈣提供附加剛性，及對於在濕度及/ 或度度之差別狀態下之捲曲與形狀改變之抵抗性。 在一些具體實施财’無機纖維材料具有折射率，符合 基質之折射率’而在其他具體實施例中’無機纖維具有: 射率，不同於基質之折射率。可使用任何透明類型之玻璃， 包括高品質玻璃，譬如E•玻璃、S_玻璃、BK7、SK1G等。— 些陶瓷材料亦具有足夠小之晶體大小，若其被包埋在且有 折射率適當地符合之基質聚合物中，則其可呈現透明。 NexteP陶竟纖維，可得自说公司⑼._，麵），係為此類 型材料之實例’且已經可以絲線、紗線及織造廣取得。吾 人感興趣之玻璃-陶瓷材料具有之組成包括但不限於

Li20-Al203-Si02 ^ CaO-Al2〇3-Si〇2 . Li2 0-Mg0-Zn0-Al2 〇3-Si〇2 , Al2〇3-Si02 與 Zn0_Al2〇3_Zr〇2_Si〇2 、Li2〇Ai2〇3_si〇22 及 124270 -27- 200817738

MgO-Al2〇3-Si02。 在一項列舉具體警# v丨丄 ^ 、⑪列中，雙折射材料係為在定向延伸 時於折射率上遭受改 、外 時，折射率符合或失=結果’當纖維被定向延伸 係沿著定向延伸之方向產生。藉由 疋向延伸參數及其他加工 .. 處理條件之小心操控，雙折射材 料之正或負雙折射可 β 引致沿著特定軸之一或兩個偏極 化光線之漫反射或透粉 y 遷射。在透射與漫反射間之相對比例， 係依許多因素而定，丝 吕如但不限於纖維中雙折射界面之濃 度、纖維之尺寸、在雙軿 又折射界面處於折射率上差異之平方、 雙折射界面之大小鱼幾/ /、成打形狀及入射輻射之波長或波長範 圍0 /口者特疋軸之折射率符合或失配之量，會影響沿著該轴 偏極化之光線之政射程度。—般而言，散射力會以折射率 失配之平方改，交。因此，於沿著特定轴之折射率上之失配 愈大’沿著該軸偏極化之光線之散射愈強。反之，當沿著 特定軸之失配很小時，沿著該軸偏極化之光線係被散射， 達較小程度，隸過物體體積之透射逐漸地變成鏡面。擴 散透射係關於濁度，其可藉由許多市購可得之濁度計度量， 且根據ASTMD 1003定義。關於度量濁度之一種常用工具為 BYK Gardner Haze-Gard Plus (目錄編號4725)，其係將濁度定義 為經透射而於8。圓錐體外側散射之光，除以經透射光總量 之分率。在根據本發明之一些偏光板薄膜中，濁度為至少 10%，且可為至少30%或至少50%。 若非雙折射材料之折射率沿著某軸符合雙折射材料之折 124270 -28 - 200817738 Π二:平行於此軸之電場偏極化之入射光，將通過纖 靜”人礼，…亥軸之折射率亦實質上符合偏光板物 ϋ基質之折射率，則光線係通過物體 經散射。為達本揭示内容之目的，於兩個折射率間之實質 :夺合，係當折射率間之差異低於至多。.05,且較佳係低於 〇·〇3、〇.〇2 或 〇·〇ι 時發生。 形狀及排列’ I決定有多少㈣將自該界面散射或反射至 各種方向+，係扮演一項角色。若散射層之密度與厚度為 足夠’則根據多重散射理論，入射光將無論是被反射或吸 缺若在雙折射材料與非雙折射材㈣之折射率未沿著某軸 付合’則纖維係沿著此軸散射或反射經偏極化之光線。散 射之強度係至少部份決定於對具有特定橫截面面積之散射 體之折射率失配之量，該散射體具有大於約又觸之尺寸， 其中λ為偏光板中人射光之波長。失配界面之確實大小、 收’但不會被透射，而不管散射體大小與形狀為何 在使用於偏光板中之前，纖維較佳係藉由拉伸且允許在 交叉拉伸平面内方向上之一些尺寸鬆弛進行處理，以致在 雙折射材料與非雙折射材料間之折射率差，沿著第一個軸 係相對較大，而沿者另兩個正交軸相對較小。這會造成對 不同偏極化作用之電磁輻射之大光學各向異性。 在本發明範圍内之一些偏光板係為橢圓形地漫射偏光 板。一般而言，橢圓形地漫射偏光板係使用具有雙折射與 非雙折射材料間之折射率差異之纖維，沿著拉伸與未拉伸 124270 -29- 200817738 兩種方向，p a ^ 光線。於纖ίΓΓ方式透射或反射-種偏極化作用之 之雔折身:： 射材料亦可形成與聚合物基質材料 之又折射界面’於此種情況令 與交又h Α 此寺界面亦可包含對拉伸 、乂j拉伸兩種方向之折射率失配。 二射I:::射::广雙:射與非雙折射材料 大小盥形狀Μ X丨界面之浪度，雙折射界面之 漫射體及纖維之整體厚度而定。-般而言，橢圓形 义射體，於雙折射盥非雔 相對較小差異。/、’材枓之間，在折射率上具有 :據本發明’經選擇使用於纖維之材料，及此等材料之 射與一 4八有至〉、一個軸，有關聯折射率對其係 :貝相等。與該軸有關聯折射率之符合，該軸典型上作 2是橫斷定向延伸方向之軸，會造成在該偏極面中於 1維界面上實質上無光反射。但是，對此平面折射率 故意失配程度可用以吝& 述 產生某種程度之光漫射，如別處所 —:有，内。P雙折射界面’且可使用於上文所討論偏光板之 /、體貝％例中之偏光纖維之一項舉例具體實施例，係 纖層偏光纖維。多層纖維為含有多層不同聚合物材料之 夕維/、中至 > 一種為雙折射。在一些列舉具體實施例中， :層纖維含有第-種材料與第二種材料之一系列交替層， 至夕種材料為雙折射。在一些具體實施例中，第一 種材料具有沿著—個軸之折射率約與第二種材料相同，而 124270 -30 - 200817738 沿^正交軸之折射率不同於第二種材料。此種結構係較詳 細地时淪於例如美國專利5,882,774中。 經過多層偏光纖維500之一項舉例具體實施例之橫截 面:係概要地說明於圖5A中。、纖維5〇〇含有第一種材料如 與第二種材料5〇4之交替層。第一種材料為雙折射， 種材料係為實質上均向性，以致在相鄰層間之界面娜為錐 折射^此特定具體實施例中，界面係為實質上平面狀二 且沿著纖維500之長度延伸。 纖請可被包覆層508圍繞。包覆層可製自第—種材 料、第二種材料、其中包埋纖維之聚合物基質之材料或某 種其他材料。&包層可於機能上有助於整體裝置之性能， 或包層可無功能表現。包層可於機能上改良反射偏光板之 光學’，如經由使光線在纖維與基f之界面處之去極化作 科至最低。視情況，包層可以機械方式加強偏光板，譬 如藉由在纖維與連續相材料之間提供所要程度之黏著性。 在-些具體實施例中’包層可用以提供抗反射功能，例 如藉由在纖維400與圍繞聚合物基質之間提供若干折射率 符合。 纖維駕可以不同數目之層及以不同大小形成，依纖維 500 t #光學㈣β例如’纖維可以約十層至數 百層形成，具有有關聯之厚度範圍。對纖維500之寬度沒有 制准車又么覓度值可洛在5微米至約5000微米之範圍内， 惟纖維寬度亦可落在此範圍外。 多層纖維500可藉由共壓出多層材料成為多層膜，接著為 124270 -31 - 200817738 後續拉伸步驟，以使雙折射材料定向延伸， 界面而製成。多層纖维可經由將多層：斤射 造含有雙折射界面之多層薄片之—此途/ 片切片而獲仔。製 於例如美國專利案號5卿95;5389=僅，係進一步描述 可作為雙折射材料使用之適當聚：物’：5,612,82”。 括ΡΕΤ ρ.χΤ 、田♦合物材料之一些實例包 括PET ' ΡΕΝ及其各種共聚物， 上文所纣淪者。可作為非 雙折射材料使用之適當聚合物材 ^ ^ ^ U « 心些貝例包括上文所 时觸之光學上均向性材料。 :使用多層纖維之其他型態。例如，多層纖維520之另一 項牛例具體實施例可以交替之第一種材料522與第二種材 料524之同心層形成’其中第一種材料切為雙折射，而第 :#材料524可為無論是均向性或雙折射。在此舉例之具體 貫施例中，纖維520包含同心雙折射界面從，在交替層取 524之間，其係沿著纖維52()延伸。 纖維520之外層528可由第一種與第二種材料之一形成， 與被使用於偏光板之聚合物基質中之聚合材料相同，或一 些其他材料。 纖維520可以任何適當數目之層與層厚形成，以提供所要 之光冬特彳玫，譬如反射率與波長依存性。例如，同心纖維 520可含有約十層至數百層。同心纖維可藉由共壓出多 層形式，接著拉伸，以使雙折射材料定向延伸而形成。上 文列示之供使用於扁平多層纖維5〇〇中之任何材料亦可使 用於同心纖維520中。 具有不同類型橫截面之多層纖維亦可使用。例如，同心 124270 -32- 200817738 纖維並非必須是圓形，而可具有某種其他形狀，譬如摘圓 形。 多層偏光纖維之另一項舉例具體實施例為螺旋纏繞纖 維，更詳細地描述於美國專利申請案序號11/278,348中。螺 方疋纏繞纖維之舉例具體實施例係概要地說明於圖sc中。在 此項具體實施例中，纖維530係被形成例如兩層薄片532， 其係環繞本身纏繞以形成螺旋。此兩層薄片含有一層第一 種聚合物材料，其係為雙折射，與第二層第二種材料，其 可為均向性或雙折射。雙折射聚合物材料可在形成纖維之 雨或之後經定向延伸。於相鄰層間之界面534為在雙折射材 料與另一種材料間之界面，且因此被認為是雙折射界面。 在其他具體實施例中，超過兩層可以螺旋形成。此種纖維 可使用數種不同方法形成，包括捲繞多層薄片與共壓出。

具有内#雙折射界面之偏光纖維之另一項舉例具體實施 例為複合物偏光纖維，其含有以聚合物填料浸潤之多重散 射纖維。經過舉例複合物偏光纖維540之橫截面之實例，係 :既要地說明於圖5D中。複合物偏光纖維54〇包含多重散射纖 維542，具有填料544在散射纖維⑷之間。^ 一些具體實施 例中’散射纖維542或填料544之至少一種為雙折射。例如， 在-些列舉具體實施例中，至少—部份散射纖維⑷可由雙 折射材料形成’且填充材料544可為非雙折射。在其他列舉 ::實施例中，散射纖維542可為非雙折射，而填充材料Μ ，、-、又折射。在其他具體實施例中，散射纖維542與填料W 兩者可均為雙折射。於此装 母了於此#不冋鉍型中，在散射纖維材 124270 -33- 200817738 料與填充材料544間之各界面546係為在雙折射材料與另一 種材料間之界面’意即為雙折射界面，且可有助於呈經選 擇偏極化狀態之光線之優先反射或散射。 複合物偏光纖維係進一步描述於美國專利申請案公報 2006/0193577中。複合物偏光纖維可呈現不同橫截面形狀， 且可為例如圓形’如圖5D中所示，或可為橢圓形、方形、 矩形或某種其他形狀。此外，散射纖維542在橫截面上並非 必須是圓形。複合物纖維可視情況具有外層548，其可因如 上文所討論之理由而被使用。 在複合物纖維橫截面内之散射纖維542之位置可為無規 則，惟可使用散射纖維542之其他橫截面排列。例如，散射 纖維542可規則地經排列在複合物偏光纖維54〇之橫截面 内例如在美國專利申請案公報2006/0193577與美國專利申 請案公報20_193589中所討論者。在—些具體實施例中， 散射纖維542可經排列，以形成光子結晶，供光線入射在偏 、 此外，政射纖維542及/或複合物纖維540並非全部 必須為相同大小，或可沿著其長度在大小上改變。 產生在纖維中含有聚合物雙折射界面之所要内部結構之 另種方法，係為使用不可溶混之兩種聚合物，其中至少 種，合物為雙折射。聚合物可經共壓出、鑄造或以其他 方式製f纖維。於加工處理時，係產生連續相與分散相。 t只加工處理或定向延伸，分散相可呈棒狀或層狀結 構，依聚合物纖維之内部結構而定。再者，聚合物 = 經定向延伸，從心 乂致對一種偏極化方向，在兩種材料之間有 124270 -34 - 200817738 實質折射率符合，而對另-偏極化有相對較大之折射率失 配。分散相在薄膜基質中之產生係更詳細地描述於美國專 利 6，141，149 令。 、 此類型之雙折射聚合物纖維可被稱為分散相偏光纖維。 分散相偏光纖維550之實例係概要地說明於圖5£中，分散相 552係被定位在連續相554内。橫截面係顯示分散相部 橫越纖維550之橫截面之無規則分佈。在基質554與分散相 552間之界面為雙折射界面，且因此偏極化敏感性反射或散 射係發生在界面上。 分散相亦可由液晶液滴、液晶聚合物或聚合物形成。或 者’分散相T包含空氣（微空隙）。於任何情況下，在分散 相纖維内，於分散與連續相間之界面可 質’包括反射偏極化。 在形成雙折射聚合物纖維之另—種途徑中，纖維可以類 似複口物准之方^形成，&中第_種聚合物係作為填料 使用，但其中第二種與第三種聚合物係被使用於散射纖維。 在-些具體實施例中，第二種與第三種聚合物係不可與彼 此溶混，i第二種與第三種聚合物之至少一種為雙折射。 第二種與第三種聚合物可被混合，譬如經壓出成散射纖維 在複合物纖維中。於加工處理時，第—種聚合物係形成複 :物、截維之填料部份，且散射纖維含有個別得自第二種與 々 κ 5物之連績相與分散相兩者。此類型之纖維係被 稱為分散相複合物、纖維。分散相複合物纖維56〇之實例係概 要地5兄明於圖5F中’顯示包含分散相564之散射纖維562。 124270 -35- 200817738 散射纖維562係被填料566圍繞。在其他具體實施例中，散 射纖維可由第二種聚合物與第三種材料形成#中第三種 材料為液晶物質、液晶聚合物或聚合物。 同樣地，同心多層纖維與非同心多層纖維可製自交替層， 其中層類型之一係包含第一種聚合物，而第二種層類型： 包含不可溶混之兩種聚合物或材料之混合物。在此等情況 中加工處理時’交替層係以包含第_種聚合物之—些^與 ,含分散相與連續相兩者之一些其他層製成。連續相與分 散相之ϋ者較佳為雙折射。使用後續加卫處理或= 延伸’在第二種類型層中之分散相可呈棒狀或層狀結構。 關於在層狀纖維中之散射纖維或雙折射區域之大小要求 條件，於所有各種具體實施例中均為類似。在多層裝置中 之纖維大小或層厚度可適當地按比例增加或降低，以對包 括含有連續與分散相之層或纖維之系統達成所要之大小= 模，視所要之操作波長或波長範圍而定。在包括四分之一 波長多層纖維之一些具體實施例中，反射率與波長I要求 條件可決定纖維之橫截面大小。 ’ 可被使用於本發明偏光板中之另一種聚合物纖維類型， 現在係參考圖6加以描述。纖維係以紗線6〇〇形成。 600之一些具體實施例中，纖維係由許多纖維602加柃在一 起而形成，例如，經由將許多多層纖維、分散相纖維、複 合物纖維、分散相複合物纖維及/或無機纖維加捺在一起 紗線600可經由將一或多個經定向延伸之纖維加捻以形、 紗線而形成，或可經由將均向性聚合物纖維加捻在— ^ 一"^起而 124270 -36 - 200817738 、〃中識维係製自可定向延伸材料，然後拉伸紗線 ’以使該可定向延伸材料定向延伸。 合"線_可包含數種長度之纖維，常被稱為短纖維，其不 =伸超過紗線_之整個長度。紗線咖可被包覆在聚合 ，質内，其中基質係充填纖維之間包含紗線㈣之間 隙。在其他具體實施財，紗線6G0可具有填料在纖維6〇2 之間。 ^ ρ ^ 3物纖維之雙折射界面為細長，在沿著纖 、、隹之方向上延伸。在—些列舉之具體實施例中，雙折射纖 維係位在平行於V軸上，且因此漫射反射光係大部份被散 射進入垂直於纖維之平面y_z平面中，而在x_z_平面上極少散 ,々、線700之另一項具體實施例，概要地示於圖7中，其特 徵^環繞中心纖維核芯7〇4包覆之許多聚合物纖維7〇2。中 、截維704可為無機纖維或有機纖維。紗線，譬如紗線70〇， 其包含無機與聚合物兩種纖維，可用以提供與聚合物纖維 7〇2有關聯之特定光學性質，同時亦提供無機中心纖維704 之強度。例如，此聚合物纖維可為偏光纖維。 、截、准可被包含在聚合物基質中，呈纖維束之形式，其為 =連續之纖維或紗線之平行類型排列。在纖維束中之纖維 可為複合物纖維、多層纖維、纖維紗線、任何其他適當類 31之、截維、無機纖維或其組合。特定言之，一或多個纖維 束可形成實質上互相平行之一組纖維或紗線。纖維束8㈨之 具體貫施例係概要地說明於圖8中。交叉構件8〇4可存在以 124270 -37- 200817738 對纖維802提供載體，及在被包埋於基質内之前，使纖維802 保持在所要之相對於其相鄰纖維之間距下。交叉構件8〇4可 使用其他纖維、黏著劑之珠粒或其類似物形成。 、纖維亦可被包含在基質中，呈一或多種纖維編織物之形 式。編織物900係概要地說明於圖9中。偏光纖維可形成部 伤經紗902及/或部份緯紗9〇4。無機纖維可被包含在編織物 中，且亦可形成部份經紗902及/或緯紗904。此外，經紗9〇2 或4、v 904纖維之一部份可為均向性聚合物纖維。編織物 9〇〇係採用五綜緞紋編織物，惟可使用不同類型之編織物， 例如其他類型之緞紋編織物、平紋編織物等。 在二具體貝施例中，超過一種編織物可被包含在基質 内。例如，偏光板薄膜可包含一或多種含有偏光纖維之編 、、哉物，與一或多種僅含有無機纖維之編織物。在其他具體 實施例中，不同編織物可包含偏光纖維與無機纖維兩者。 本發明不應被視為受限於上述特定實例，而是應明瞭係 涵蓋本發明之全部面，如相當地詳述於隨文所附之請求項 中者。各種修正、等效方法以及本發明可應用之許多結構， 將為熟諳本發明所針對之技藝者，在審視本專利說明書後 所㉝而易見。請求項係意欲涵蓋此種修正與裝置。 【圖式簡單說明】 本發明可在考量本發明不同具體實施例之上文詳細气 明，連同伴隨之附圖，而更完全地明瞭，其中： 况 圖1A與1B係概要地說明偏光板薄膜之操作； 圖2係概要地說明根據本發明原理之聚合物層具體實施 124270 -38- 200817738 例之剖視圖； 圖3A與3B係概要地說明能夠使用根據本發明原理之偏 光板之顯示系統； 圖4A-4G係概要地說明根據本發明原理之偏光板薄膜不 同具體實施例之橫截面圖； 圖5A-5D係概要地說明可使用於根據本發明原理之偏光 板薄膜中之偏光纖維不同列舉具體實施例之橫截面圖； 圖5E與5F係概要地說明可使用於根據本發明原理之偏 光板薄膜中之偏光纖維之其他列舉具體實施例； 圖6係概要地說明呈紗線形式之偏光纖維之具體實施 之具體實施 圖7係概要地說明呈電纜形式之偏光纖維

之具體實施 施例；及 雖然本發明係易於接受各種修正與替代形式， 但其牿宗

【主要元件符號說明】 1〇〇 反射偏光板薄膜 102 未經偏極化之光線 124270 -39- 200817738 104 光線 106 光線 200 物體 202 聚合物基質 204 偏光纖維 300 顯示系統 302 LC面板 304 LC 層 306 面板 308 上層吸收偏光板 309 選用層 310 下層吸收偏光板 312 背光 314 控制器 316 光源 318 反射鏡 320 光處理薄膜之配置 322 擴散器板 324 反射偏光板層 326 偏極化控制層 328a第一個亮度增強層 328b第二個亮度增強層 350 邊緣發亮顯示器 352 背光 124270 -40 200817738 354 光處理薄膜之配置 356 光源 357 反射鏡 358 光導 360 轉動薄膜 400 反射偏光板 402 基質 404 纖維 408 表面 410 反射偏光板 412 基質 414 纖維 414a 纖維 414b 纖維 416 上方表面 418 下方表面 420 光學元件 422 基質 424 纖維 430 光學元件 432 基質 434 纖維 436a 第一個橫列 436b 第二個橫列 124270 -41 200817738 436c第三個橫列 440 偏光板元件 442 基質 444 偏光纖維 446 光源 450 光學元件 452 基質 454 聚合物纖維 456 稜形地結構化之表面 457 稜形表面結構 458 光線 459 光線 460 元件 462 基質 464 聚合物纖維 466 穿透元件 467 光線 468 上方表面 469 軸 500 纖維 502 第一種材料 504 第二種材料 506 界面 508 包覆層 124270 -42- 200817738 520 多層纖維 522 第一種材料 524 第二種材料 526 同心雙折射界面 528 外層 530 纖維 532 兩層薄片 540 複合物偏光纖維 ί 1 542 多重散射纖維 544 填料 546 界面 548 外層 550 分散相偏光纖維 552 分散相 554 連續相 £ 560 分散相複合物纖維 562 散射纖維 564 分散相 566 填料 600 紗線 602 纖維 700 紗線 702 聚合物纖維 704 中心纖維核芯 124270 -43 - 200817738 800 纖維束 802 纖維 808 交叉構件 900 編織物 902 經紗 904 緯紗 124270 -44-

Claims (1)

1. 200817738 十、申請專利範圍： 1· 一種光學顯示系統，其包含： 顯示板； 至少-個光源，供產生光線以照射顯示板；及 -或多個光處理薄膜，經配置在光源與顯示板之間， 該一或多個光處理薄膜包含至少一個偏光板薄膜，該偏光 板薄膜包含被包埋在基質内之偏光纖維，至少—種偏光纖 維包含多重内部雙折射界面，在第一種聚合物材料與第二 種聚合物材料之間。 2.如請求们之系統，其中顯示板包含液晶顯示面板，與聯 結至該顯示板之控制器，供控制藉由顯示板顯示之影像。 3·如°月求項1之系統，其中偏光板層係實質上以漫射方式透 射第—種偏極化狀態之光線，且實質上反射呈正交於第一 種偏極化狀態之第二種偏極化狀態之光線。 4.如:青求項1之系統’其中偏光板層係實質上以鏡面方式透 射第—種偏極化狀態、之光線，且實質上反射呈正交於第一 種偏極化狀恶之第二種偏極化狀態之光線。 月长項1之系統，其中包含多重内部雙折射界面之至少 種偏光纖維包括多層纖維。 X月长項5之系統，其中多層纖維係包含第一種與第二種 聚合物材料之實質上平面狀層與第一種與第二種聚合物 材料之同心層之—。 7 口 古 、貝1之系統，其中包含多重内部雙折射界面之至少 種偏光纖維包括螺旋纏繞纖維。 124270 200817738 8.如請求们之系統’其中包含多重 一#治 丨又诉射界面之至少 一種偏光纖維包括複合物偏光纖維， 姑料叱4 具有由第一種聚合物 材枓形成之多重散射纖維，經配置在填充材料内。 士 °月求項1之系統’其中包含多重内部 一插 啊射界面之至少 種偏光纖維包括分散纖維，具有第一種 散相，經配置在第二種聚合物材料内。 之为 之系統’其中偏光纖維包括聚合物纖維紗線。 11·如靖求之系統，其進一步包 ^ . 4,k 6、、二配置在聚合物基質内 之”、、機纖維。 12.如請求項1之系統，其進一步 、 a、截、、隹編織物與纖維束之 夕—種’經配置在聚合物基質内 铷命她 該至少一種纖維編織 物/、、截維束係包含偏光纖維。 13·^求項i之系統，其進一步包含短纖維蓆與短纖維之至 二：，經配置在聚合物基質内’該至少-種短纖維廣與 知·、義維係包含偏光纖維。 H·如咕求们之系統，其中偏光纖維在平行於偏光板薄膜表 面之方向上並未均勻地間隔分開。 15·如請求们之系、统’其中偏光纖維在偏光板薄膜内之密 义，於接近光源之偏光板薄膜區域上，係相對較高。 16.如明求項1之系統，其進—步包含背光，此背光包含該至 少一個光源。 17·如：求項i之系統’其中偏光板薄膜包含經結構化之表面。 18·如明求項17之系統’其中偏光板之經結構化表面為亮度增 強表面。 124270 200817738 19·如請求工苜1令么 — 、之糸統，其中偏光纖維包含在第一個方向上經 疋κ申之第一組偏光纖維，在基質内，及在與 向不同之楚_ 弟一個方向上經定向延伸之第二组偏光纖維，在 基質内。 20·::求項1之系統，其中偏光纖維包含第-組偏光纖維， 其具有對第一個波長所選擇之反射率尖峰，與第二組纖 、准/、具有對與第一個波長不同之第二個波長所選擇之反 射率尖峰。 21.如叫求項2〇之系統，其中該至少一個光源係在第一種與第 二種波長下產生光。 22·如凊求項2〇之系統，其中該至少一個光源係產生光，具有 在大約第一個波長下之第一個強度吸收峰，與在大約第二 個波長下之第二個強度吸收峰。 23.如請求項2〇之系統，其中第一與第二組偏光纖維係對光線 之一種偏極化狀態具反射性，該光線具有波長範圍重疊藉 由該至少一個光源所產生光線之波長範圍。 24_如請求項1之系統，其中至少第一種偏光纖維具有與至少 第二種偏光纖維不同之纖維光學性質，該纖維光學性質包 括漫透射量、逆散射量及逆散射光譜。 25.如請求項1之系統，其中偏光板薄膜係實質上反射呈第一 種偏極化狀態之垂直入射光，且實質上透射呈正交於第一 種偏極化狀態之第二種偏極化狀態之垂直入射光，具有濁 度值為至少10%。 26· —種光學薄膜，其包含： 124270 200817738 維，至少一種偏光纖維 種聚合物材料與第二種 聚合物基質層；與 被包埋在此基質層内之偏光纖 包含多重内部雙折射界面，在第一 聚合物材料之間； 其中光學薄膜係實質上反射呈第一種偏極化狀態之垂 直入射光，且實質上透射呈正交於第一種偏極化狀態之第 —種偏極化狀態之垂直入射光，具有濁度值為至少·。 27·如請求項26之光學薄膜，豆φ白人夕 尤子潯膜其中包含多重内部雙折射界面之 至少一種偏光纖維包括多層纖維。 28.如請求項27之光學薄膜，其中多層纖維包含第_種與第二 種聚合物材料之實質上平面狀層與同心層之一。 攻如請求項26之光學薄膜’其中包含多重内部雙折射界面之 至少一種偏光纖維包括螺旋纏繞纖維。 30.如請求項26之光學薄膜，其中包含多重内部雙折射界面之 至少一種偏光纖維包括複合物偏光纖維，具有由第一種$ 合物材料所形成之多重散射纖維，經配置在填充材料内。 31·如請求項26之光學薄膜，其中包含多重内部雙折射界面之 至少一種偏光纖維包括分散纖維，其具有第一種聚合物材 料之分散相，經配置在第二種聚合物材料内。 32.如請求項26之光學薄膜，其中偏光纖維包括聚合物纖維紗 線。 33·如請求項26之光學薄膜，其進一步包含經配置在聚合物基 質層内之無機纖維。 34·如请求項26之光學薄膜，其進一步包含纖維編織物與纖維 124270 200817738 束之至少一種，經配置在聚合物基質層内，該至少一種纖 維編織物與纖維束係包含偏光纖維。 35.如請求項26之光學薄膜，其進一步包含短纖維蓆與短纖維 之至少一種，經配置在聚合物基質層内，該至少一種短纖 維蓆與短纖維係包含偏光纖維。 36·如請求項26之光學薄膜，其中偏光纖維在平行於偏光板薄 膜表面之方向上並未均勻地間隔分開。 37. 如請求項26之光學薄膜，其中基質層具有經結構化之表 面0 38. 如請求項26之光學薄膜，其中偏光纖維包含在第一個方向 上經定向延伸之第一組偏光纖雄，在基質内，及在與第一 個方向不同之第二個方向上經定向延伸之第二組偏光纖 維，在基質内。 39·如請求項26之光學薄膜，其中偏光纖維包含第一組偏光纖 維，其具有對第一個波長所選擇之反射率尖峰，與第二組 纖維，其具有對與第一個波長不同之第二個波長所選擇之 反射率尖峰。 40·如請求項26之光學薄膜，其中至少第一種偏光纖維具有與 至少第二種偏光纖維不同之纖維光學性質，該纖維光學性 質包括漫透射量、逆散射量及逆散射光譜。 124270