TW200819802A - Polymer fiber polarizers with aligned fibers - Google Patents

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200819802 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，係關於光 學顯示薄膜’其含有光學元件’其包含雙折射聚合物纖維， 此纖維係橫向地照射。 【先前技術】 數種不同種類之偏光薄膜係可用於使未經偏極化之光線 偏光。吸收性（二色性）偏光器具有作為加人相之偏極化依 存性吸收物種，經常為含韻，其係被排列在聚合物基質 内。此種薄膜會吸收以其平行於吸收物種排列之電場向量 所偏極化之光線’及透射垂直於吸收物種所偏極化之光線。 另-種類型之偏光薄膜為反射偏光器’其會分離呈不同偏 極化狀態之光線，其方式是透射呈—種狀態之光線，而反 射呈另-種狀態之光線。一種類型之反射偏光器為多層光 學薄膜（MOF)，其係由許多層交替聚合物材料之堆疊所形 成。材料之一為光學上均向性，而另一種為雙折射，具有 其折射率之-符合均向性材料者。以—種偏極化狀態入射 之光線係歷經符合之折射率，且係實質上以鏡面方式被透 射纽過偏光β。但是H種偏極化狀態人射之光線係 在不同層間之界面處歷經多重相干或非相干反射，且係被 偏光器反射。 另一種類型之反射偏光薄膜係建構自被分散在連續相基 質内之加入物。相對於薄膜之寬度與高度，加入物係很小。 此等加入物之特徵可經操控，以對薄膜提供一範圍之反射 124271 200819802 與透射性質。加入物係構成分散聚 内。加入物大小與排列可藉由拉 ，$績相基質 續相或分散相為雙折射，其中雔 …娜疋連 产产人β Τ又折射材料之折射率之一係 付合另一相之折射率，其係為光 ，、 散相用材料之選擇，伴隨著拉伸句向性。供連續與分 連續相間之雙折射折射率失配之程;:度/影響分散相與 以改良光學性能。 Ml他職可經調整 【發明内容】 本發明之一項具體實施例係針對 聚合物基質層，至少第一個夕H 予厚膘其具有 p 弟自多層纖維被包埋在該基質層内。 该弟一個多層纖維具有至少第一 M 種共弟二種聚合物材料 層，苐一種聚合物材料層係經 ^^ 配置在第二種聚合物材料層 笙加“ 材科之至少一種為雙折射0 杆协铯一加七人 稱榀截面，具有較長尺寸平 一、 3 ，與短尺寸平行於正交該第一個方向之第 個:向帛㈤方向係實質上平行於聚合物基 【實施方式】 本發明係可應用於光聲糸 认 九子糸統，而更特定言之，係可應用 於經偏極化之光學系站 ^ ^ ^ 糸、、先。一種新穎類型之反射偏光薄膜為 、義、准偏光薄膜，其係& & ^ 于馮基貝層，含有多重纖維，具有内 又折射界面，意即在雔 任又折射材枓與另一種材料間之界面。 重要的是，纖維偏#哭後 ^ 九裔薄膜中纖維之參數係經選擇，以獲 传經改良之偏極化特徵。 於本文中使用广土 之鏡面反射，，與”鏡面反射度”術語，係指 124271 200819802 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 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，π鏡面透射"與"鏡面透射率”術語係於本文中用 以指稱光之透射經過物體，其中經透射光之角分佈，針對 由於Snell定律所致之任何改變作調整，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。 反射偏光器薄膜100係概要地說明於圖1A與iB中。在本 文所採取之慣用法中，薄膜之厚度方向係被取為2_軸，而x_y 平面係平行於薄膜之平面。當未經偏極化之光線ι〇2係入射 於偏光器薄膜100上時，平行於偏光器薄膜1〇〇之透射軸偏 極化之光線1〇4,係實質上被透射，然而平行於偏光器薄膜 100之反射軸偏極化之光線106，係實質上被反射。經反射 光之角分佈係依賴偏光器100之不同特徵。例如，在一些列 舉具體實施例中，光線106可漫射地反射，其係概要地說明 於圖1A中。在其他具體實施例中，經反射光可包含鏡面與 124271 200819802 漫射兩種成份，然而在一些具體實施例中，反射可實質上 全為鏡面。在圖1A所示之具體實施例中，偏光器之透射軸 係平行於X-軸，且偏光器1〇〇之反射軸係平行於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’例如其係概要地說明於圖1A中，可以漫射方式透 射’例如其係概要地說明於圖1B中，或可以鏡面與漫射成 份之組合被透射。當超過一半之經透射光係以漫射方式透 射時，偏光器係貫質上以漫射方式透射光線，而當超過一 半之經透射光係以鏡面方式透射時，實質上以鏡面方式透 射光線。 根據本發明之舉例具體實施例，經過反射偏光器物體之 剖視圖，係概要地呈現於圖2中。物體200包含聚合物基質 202 ’亦被稱為連續相。聚合物基質可為光學上均向性或光 學上雙折射。例如’聚合物基質可為單軸上或雙軸上雙折 射，意謂聚合物之折射率可為沿著一個方向不同，而在兩 方向上類似(單轴)，或在全部三個正交方向上不同 ,偏光纖維2〇4係被配置於基質2〇2内。偏光纖維珈包含至 >兩種聚合物材料，其中至少一種 a ^ , . l 又折射。在一 4b列舉 具體A例中，材料之—為 -夕』牛 為均向性。在其他且體與…❿另-種或多種材料 材料為雙折射。在—1體 纖权兩種或多種 之纖維，，亦可存在於基質202中。 _ D性材料形成 對第-種纖維材料，在x_、y_及 I折射率，可被 124271 200819802 稱為nlx、nly及niz，而對第二種纖維材料，在χ_、尸及z-方 向上之折射率’可被稱為η"、、及&。在材料為均向性 之情況下，X-、7-及2_折射率係全部實質上符合。在第一種 纖維材料為雙折射之情況下，x_、y_及讀射率之至少一個 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與第二種 纖維材料之間形成。例如’若兩種材料呈現其x-與讀射率 在該界面處’且η1χ关nly，意即第一種材料為雙折射，則該 界面為雙折射。偏光纖維之不同列舉具體實施例係討論於 下文。 纖維204係大致上平行於一個軸配置，於圖中示為&轴。 對平行於X-軸偏極化之光線，在纖維2〇4内，於雙折射界面 處之折射率差，η1χ-η2χ，可不同於對平行於y_轴偏極化光 線之折射率差，niy—n2y。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，△…v其中丨〜· ^丨且岣=卜、卜 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-些舉例情況中，折射率差可小於 0.〇5。此狀態係被視為實質上折射率符合。此折射率差可小 於〇.〇3，小於0.02，或小於〇·〇卜若此偏極化方向係平行於 X-軸，則X-偏極光係通過物體200 ,具有極少或無反射。換 吕之，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。在一些列舉實例中，折射 124271 •10· 200819802 率差可為至少0·05，且可為較大，例如〇丨，或〇 15，或可為 0.2。若此偏極化方向係平行於 >軸，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2⑻反射。若在纖 維204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。另一方面，若在纖維2〇4内之雙折射界面不實質上 互相平订，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5之，係在入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 率符合，在y-方向上具有相對較大折射率差異，但其他列 舉具體實施例包括在y•方向上之折射率符合，在以向上具 有相對較大折射率差異。 聚合物基質202可為實質光學上均向性，例如具有雙折射 n3x-n3y小於約_ ’且較佳為小於㈣，其中在基f中關於 X ” y方向上之折射率係個別為〜與〜。在其他具體實施 例中，聚合物基質202可為雙折射。結果，在一些具體實施 中^^ a物基質與纖維材料間之折射率差可於不同方 向上不同。例如，讀射率差Uh，可不同於折射率 差niy 。在一些具體實施例中，此等折射率差之一可為 另一折射率差之至少兩倍大。 ^在-些具體實施例中，雙折射界面之折射率差、範圍與 形狀’及雙折射界面之相對位置，可造成其中一個入射偏 極化之’又放射大於另一偏極化。此種散射可主要為逆散射 124271 200819802 (漫反射）、 合0 向前散射（漫透射）或逆-與向 前散射兩者之組 \ 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 明°在-些具體實施例中，可特別有用的A，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）丙烯酸 酉曰’包括聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA)與pmma共聚物；乙 氧基化與丙氧基化之（曱基）丙烯酸酯；多官能性（甲基）丙烯 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；丙烯腈丁二烯苯乙稀 (ABS);苯乙烯丙烯腈共聚物（SAN);環氧類；聚（乙烯基環己 烧）；PMMA/聚（I乙烯）摻合物；聚（苯鱗）合金；苯乙烯性嵌 I又共I物，聚醯亞胺；聚職；聚（氯乙烯）；聚（二曱基石夕氧 烧）(PDMS);聚胺基甲酸酯；不飽和聚酯；聚（乙烯），包括 低雙折射聚乙稀；聚（丙浠）（pp);聚（對苯二甲酸烧I旨），嬖 如聚（對苯二甲酸乙二酯）（PET);聚（蕃二甲酸烷酯），譬如聚 (奈一曱酸乙一酯）（PEN)，聚酿胺；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烯酸 124271 -12- 200819802 酉曰或丙烯酸酯化合物。，除了對排PS之外， ^ ^ 此專聚合物可 先予上均向性形式使用 數種此等聚合物當被定向延伸時可變成德 〜又外射。特定t 之，PET、PEN及其共聚物，以及液晶聚合物，。 ,, 田裉疋向延

仲時，係明示相對較大雙折射值。聚合物可使用不同方、 被定向延伸’包括壓出與拉伸。拉伸為使聚合物定向延伸 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^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I中。

PP 對排PS

1.52

124271 -13- 200819802 PCTG與PETG (二醇改質之聚對笨二甲酸乙二酯）為共聚 酯之類型，可以Eastar1^商標名稱得自例如Eastman化學公司， Kingsport，TN。THV為四氟乙烯、六氟丙烯及二氟亞乙烯之 聚合物，可以商標名稱DyneonTM得自3M公司⑼上吨細）。 PS/PMMA共聚物為共聚物之實μ，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.，，之攔位係含有拉伸比。拉伸比為W意謂㈣ 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，，τ"之襴位表示試樣被拉伸 下之溫度。經拉伸之試樣係被拉伸為薄片。經標識m 及nz之攔位係指材料之折射率。於表中對〜與〜未列示數值7 之情況中，巧與^之數值係與對ηχ相同。 薄片在射率行為，預期會獲得類似關於拉伸 :、、° ’但未必與其相同。聚合物纖維可被拉伸至任 :之丈值’其會產生所要之折射率值。例如，—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-些具體實施例中，聚合物纖维 ：。 至拉伸比高達20或又更多。 更夕，如 關於拉伸以達成雙折射之適當溫度，係為聚 大約祕，以咖-度以=之 該應力係藉由壓出與薄膜 ^引致， 融體流動所引致。雙折、 間所歷經之聚合物熔 雙折射亦可經由與相鄰表面（譬如薄臈物 124271 -14- 200819802 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軸對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。負 雙折射係被定義為當電場軸對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低折射率時。正 性雙折射聚合物之實例包括醜與PET。負性雙折射聚合物 之實例包括對排聚苯乙烯。 基質202及/或聚合物纖維204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㈣、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、阻燃劑 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，譬 ^聚合物珠粒或粒子及聚合物毫微粒子，或無機添加劑， 譬如玻璃、陶瓷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 劑之表面可具有黏合劑，供黏結至聚合物。例如，矽^偶0 合劑可與玻璃添加劑一起使用，以使玻璃添加劑社人^ 合物。 。口爪 在一些具體實施例中，基質2〇2或纖維2〇4之成份可較佳 為不溶性或至少對溶劑具抵抗性。具溶劑抵抗性之適當材 料之實例包括聚丙歸、航及醒。在其他具體實施例中， 基質202或聚合物纖維2〇4之成份可較佳為可溶於有機溶劑 中。例如’由聚苯乙稀形成之基質2〇2或纖維成份係可溶於 124271 -15- 200819802 有機溶劑中，譬如丙酮。在其他具體實施例中，基質可較 佳為水溶性。例如，由聚醋酸乙烯酉旨形成之基質2〇2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χ·方向上改變。例如，此元件可不接 受均句拉伸’但可在一些區域中比在其他區域中被拉伸達 較大程度。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。 於基質内摻人纖維可改良光學元件之機械性質。 特疋5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 ，維之類似尺寸之—較強。纖維2()4可為直的，但並非必須 是直的，例如纖維204可經扭結、螺旋或捲曲。 在-些具體實施例中，存在於偏光器層中之—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，偏光 器亦可含有可由均向性材料形成之纖維，譬如均向性聚合 物或無機材料，譬如玻璃、陶竟或玻璃-陶究。因此，無機 、截、准在薄膜中之利用係更詳細地討論於美國專利申請案公 報2006/G257678巾。無機纖維係對偏光器層提供附加剛性， 及對：在濕度及/或溫度之差別狀態下之捲曲與形狀改變 之抵抗性。 些具體實施例中’無機纖維材料具有折射率，符合 2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， 124271 -16- 200819802 包括高品質玻璃，譬如E_玻璃、s_玻璃、BK7、SK10等。一 些陶瓷材料亦具有足夠小之晶體大小，若其被包埋在具有 折射率適當地符合之基質聚合物中，則其可呈現透明。 NextdTM陶瓷纖維，可得自3M公司（St· paul，_)，係為此類 型材料之實例’且已經可以絲線、紗線及織造蓆取得。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、CaaAl2〇3-Si02、Li2aMg0-Zn0-Al203-Si02、

Al2 03 -Si02 與 ZnO-Al2 〇3 -Zr02 -Si02 、 Li2 OAl2 03 -Si02 及

MgO-Al^ 〇3 -Si〇2 o 偏光器層可包含偏光纖維，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。亦可使用其他較規則之橫截面排列。例如，在概要 地示於圖2之舉例具體實施例中，纖維204係以單次元陣列 排列在基質202内，於相鄰纖維204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204間之間距不必 對所有纖維204均相同。在所示之具體實施例中，纖維2〇4 之單層係被定位於元件200之兩個表面206, 208間之中途。並 非必須是此種情況，纖維204層可被定位為較接近表面206, 208之任一個。 在另一項舉例之具體實施例中，概要地以橫截面說明於 圖3A中，偏光器薄膜300包含兩層纖維304a，304b，位在基質 302内。在此項具體實施例中，在上層中之纖維3〇4a係彼此 間隔分開，具有與下層中之纖維304b相同之中心至中心間 距。而且，在上層中之纖維304a係被放置，與下層之纖維 124271 -17 - 200819802

304b對齊（在y_方向上對準）。這並非必須是此種情況，且中 心至中心間距可為不同及/或广對準可為不同。例如，在偏 光盗310之具體實施例中，概要地示於圖北中，在上岸 於纖維314a間之中心至中心間距，係與關於下層之纖 相同。但是，纖維3〇4a係在y-方向上偏離纖維3〇4b。此項具 體實施例之一種可能優點是上層纖維3丨4a可”填入”下層; 纖維314b間之間隙内，且因此是正交傳播光線316橫斷:維 304a或304b及因此變成偏光之機會係被增加。 、 可使用纖維之附加層。例如，在概要地示於圖圯中之偏 光薄膜320之具體實施例中，基質322含有三層纖維2如 324b及324e。在此特定具體實施例中，中間層纖維_係在’ y-方向上偏離上層與下層纖維324a，324ce而且，此項具體實 施例顯示在y-方向上纖維間之間距，可與z_方向上纖維間2 間距不同。 偏光纖維可以單一纖維被編制在基質内，或呈許多其他 排列。在一些舉例排列中，纖維可被包含在偏光器中，呈 紗線，纖維束（纖維或紗線）之形式，在一個方向上經排列 於t δ物基貝内，編織物、非織造物、短纖維、短纖維蓆（具 有無規則或有規則格式）或此等格式之組合。短纖維属或非 織造物可被拉伸、加壓或定向延伸，以提供纖維在非織造 物或短纖維蓆内之某種排列，而非具有纖維之無規排列。 具有偏光纖維在基質内排列之偏光器之形成，係更完整地 描述於美國專利申請案公報2〇〇6/0193577中。 纖維可被包含在基質中，呈一或多種纖維編織物形式。 124271 -18- 200819802 編織物400係概要地說明於圖4中。偏光纖維可 紗4〇2及/或部份緯紗彻。無機纖維可被包含= 且亦可形成部份經紗402及/或緯紗404。此外，經紗 緯紗404之-部份纖維可為均向性聚合物纖維。圖* 之編織物400具體實施例，係為五綜锻紋編織物，惟可使: 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。 、 在些具體實施例中，超過一種編織物可被包含在美質 内。例如’偏光器薄膜可包含一或多種含有偏光纖維^ 織物，與-或多種僅含有無機纖維之編織物。在其他具體 實知例中，不同編織物可包含偏光纖維與無機纖維兩者。 #有4纖維之偏光器32〇可例如以纖維之三個織造層形 成。 偏光器亦可具有在一或兩個表面上之結構，例如，如更 詳細地在美國專利申請案公報鳩/019助中所討論者。此 種表面可包括例如亮度增強表面、透鏡狀表面、漫射表面 等。而且’偏光纖維及/或其他纖維之密度在整個偏光器之 體積上並非必須是均勾’而是可改變。於說明上一纖 維可用以提供漫射，無論是在反射或透射中，例如，以降 低橫越偏光器之光照度之不均句性。可如此進行，以隱藏 被放置在偏光器背後之光源，其中纖維之密度在光源上方 係較大，而遠離光源係被降低。 在一項列舉具體實施例中，於纖維中使用之雙折射材料 為在定向延伸時於折射率上遭受改變之類型。結果，當纖 124271 -19- 200819802 ，折射率符合或失配可沿著定向延伸之方

負雙折射可用以引致沿著特定軸之一 維被定向延伸時， 向產生，且亦可^ 操控，雙折射材料之正 之一或兩個偏極化光線 之反射或透射。在透射與漫反射間之相對比例，係依許多 因素而定’譬如但不限於纖維中雙折射界面之濃度、纖維 之尺寸在雙折射界面處於折射率上差異之平方、雙折射 界面之大小與幾何形狀及入射輻射之波長或波長範圍。 &著特疋軸之折射率符合或失配之量，會影響沿著該軸 偏極化之光線之散射程度。一般而言，散射力會以折射率 失配之平方改’炎。因此，於沿著特定軸之折射率上之失配 愈大，沿著該軸偏極化之光線之散射愈強。反之，當沿著 特疋軸之失配报小時，沿著該軸偏極化之光線係被散射， 達較小程度，且經過物體體積之透射逐漸地變成鏡面。 若非雙折射材料之折射率沿著某軸符合雙折射材料之折 射率，則以平行於此軸之電場偏極化之入射光，將通過纖 維未經散射，而不管雙折射材料部份之大小、形狀及密度 為何。此外’若沿著該軸之折射率亦實質上符合偏光器物 體之聚合物基質之折射率，則光線係通過物體而實質上未 經散射。於兩個折射率間之實質符合，係當折射率間之差 異低於至多0·05 ’且較佳係低於〇 〇3、〇 〇2或〇 〇1時發生。 反射及/或散射之強度，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 大約；1/30之尺寸，其中λ為偏光器中入射光之波長。失配 124271 •20- 200819802 界面之確實大小、形狀及排列，在決定有多少光線自該界 面被散射或反射至各種方向中，係扮演一項角色。 在使用於偏光器中之前，纖維可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，而沿著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。

向前散射對向後散射之比例係依雙折射與非雙折射材料 間之折射率上之差異，雙折射界面之濃度，雙折射界面之 大小與形狀’及纖維之整體厚度而定。一般而言，橢圓形 漫射體，於雙折射與非雙折射材料之間，在折射率上具有 相對較小差異。 根據本發明，經選擇使用於纖維之材料，及此等材料之 定向延伸度，較佳係經選擇以致在最後完成纖維中之雙折 射與非雙折射材料具有至少一個軸，有關聯折射率對其係 實質上相等。與該軸有關聯折射率之符合，該軸典型上但 未必是橫斷定向延伸方向之軸，會造成實質上無光反射在 该偏極面中。

具有内部雙折射界面且適用於本發明—些具體實施例之 偏光纖維之一項舉例具體實施例，係為多層偏光纖維。多 層纖維為含有多層不同聚合物材料之纖維，其中至少—種 為雙折射。在一些列舉具體實施例中，多層纖維含有第— 種材料與第二種材料之一系列交替層，其中至少一種材料 為雙折射。在一些具體實施例中，第一種材料具有沿著L 124271 -21 - 200819802 二種材料相同，而沿著正交軸之折射 。其他材料層亦被使用於多層纖維中。

502與弟二種材料504之交替層。 個軸之折射率約與第_ 率不同於第二種材料。 同心多 。經過 免面，係 種材料 第二種材料可為無論是雙折射或均向性，以致在相鄰層間

’ ’’ 八，〇 娜平 < 不令、物丞買之材料或某 種其他材料。此包層可於機能上有助於整體裝置之性能， t父替層。第一種材料為雙折射，而 或包層可無功能表現。包層可於機能上改良反射偏光器之 光學，譬如經由使光線在纖維與基質之界面處之去極化作 用降至最低。視情況，包層可以機械方式加強偏光器，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。 在一些具體實施例中，包層508可用以提供抗反射功能，例 如藉由在纖維500與圍繞聚合物基質之間提供若干折射率 符合。 纖維500可以不同數目之層及以不同大小形成，依纖維 500之所要光學特徵而定。例如，纖維5〇〇可以約十層至數 百層形成，具有有關聯之厚度範圍。纖維寬度之數值可落 在5祕米至約5000微米之範圍内，惟纖維寬度亦可落在此範 圍外。在一些具體實施例中，層5〇2, 504可具有一厚度，其 124271 -22- 200819802 係為特定波長之四分之-波長厚度，或波長範圍，惟這並 非本發明之必要條件。四分之一波長層之排列係提供相干 散射及/或反射，且因此大反射/散射作用，相較於其中散 射/反射為非相干之情況，可以較少層獲得。這會增加偏光 盗之效率’及降低為獲得所要偏極化程度所必須之材料量。 當厚度t等於四分之—波長除以折射率，因此Η，㈣時， 其中η為折射率，且λ為波長，一層係被稱為具有四分之一 波長厚度。 同心多層纖維500可藉由共壓出多層材料成為多層纖 維，接著為後續拉伸步驟，以使雙折射材料定向延伸，及 產生雙折射界面而製成。可作為雙折射材料使用之適當聚 合物材料之一些實例包括ΡΕΤ、卿及其各種共聚物，如上 文所討論者。可作為非雙折射材料使用之適#聚合物材料 之-些實例’包括上文所討論之光學上均向性材料。一般 而言’已發現當使用於纖維中之聚合物材料龍至彼此， 且具有可相容加工處理溫度時，多層纖維係更容易地被製 造。 具有不同類型橫截面之多層纖維亦可使用。例如，同心 纖維並非必須是_，而可具有某種其他形狀，譬如橢圓 形、矩形或其類似形狀。例如，多層纖維51〇之另一項舉例 具體實施例’概要地以橫截面示於圖犯中，可以交替之第 種材料512與第二種材料514之同心層形成，其中第一種 材料512為雙折射，而第二種材料5M可為無論是均向性或 又折射。在此舉例之具體實施例中，纖維51〇包含同心雙折 124271 -23 - 200819802 射界面516，在交替層512, 514之間，其係沿著纖維52〇之長 度延伸。在此項具體實施例中，纖維51〇為非圓形對稱，且 係沿著一個方向細長。使用此圖之座標系統，纖維橫截面 係在y-方向上細長，而因此，在y_方向上之尺寸dy，係大於 Z-方向上之尺寸dz。 在同心多層纖維之一些具體實施例中，可提供多層環繞 中心纖維核芯。此係概要地說明於圖5C中，其顯示纖維 520，具有交替材料層522, 524環繞核芯526。核芯526可由與 層522, 524之任一個相同之材料形成，或可由不同材料形 成。例如，核芯526可由不同聚合物材料或無機材料譬如玻 璃形成。 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2006年3月31日提出申請之美國專利申 睛案序號11/278,348中。螺旋纏繞纖維之舉例具體實施例係 概要地說明於_中。在此項具體實施例中，纖維53〇係被 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a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 材料可在开/成纖維之前或之後經定向延伸。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 被邊為是雙折射界面。螺旋纏繞纖維係於此處被認為是同 ^夕層纖維。螺旋纏繞纖維可以數種不同方式製造。例如， 螺旋纏繞纖維可藉由屢出或藉由親壓含有二或多層之薄片 而形成此等方法係更詳細地討論於美國專利申請案序號 124271 -24- 200819802 11/278,348 中。 另種類型之多層纖維為經堆疊之多層纖維，其中數層 係=堆S形成。經堆疊多層纖維則之—項舉例具體實施例 々毛、截φ係概要地說明於圖SE中。在此項具體實施例中， 第-種聚合物材料之層542係經配置在第二種聚合物材料 層544之間。纖維540可包含選用覆蓋層546。在此項具體實 4J中層542, 544為平面狀。纖維層542, 544並非必須是平 面狀，而可呈現某種其他形狀。 在些具體實施例中，於多層纖維中之層可全部具有相 同厚度。在其他具體實施例中，於多層纖維中之層並非全 部具有相同厚度。例如，一般可能需要偏光器在偏極化光 線下有效，涵蓋整個可見光波長範圍，大約4〇〇毫微米_7〇〇 毫微米。因此，偏光ϋ可具有不同纖維，其中各纖維具有 均勻厚度層，但其中一些纖維具有比其他較厚之層，以致 不同纖維係在使一些波長而非其他波長偏光下更有效。提 供寬廣帶寬有效性之另一途徑係為提供具有其厚度於一範 圍内改變之層之纖維。例如，多層纖維可具有許多層，其 中層厚係隨著纖維内之位置改變。此種纖維55〇之一項舉例 具體實施例係概要地以橫截面說明於圖5F中。在此項具體 實施例中，層厚t係隨著距纖維底部之距離s而降低。因此， 層552，其係比層554距纖維550之底側更遠，係比層554薄。 具有不同厚度層之纖維560之另一項舉例具體實施例，係 概要地以橫截面說明於圖5G中。在此項具體實施例中，較 接近纖維560中心之層562具有厚度t，其係大於遠離該中心 124271 -25- 200819802 之層564之厚度。換言之，在此特定具體實施例中，層厚（ 係lie者層之半徑Γ而降低。 夕層纖維570之另一項具體實施例之橫截面，係概要地說 明於圖5H中。在此項具體實施例中，較接近纖維57〇之核芯 576之層572具有厚度t，其係小於遠離纖維57〇中心之層574 之厚度。換言之，在此特定具體實施例中，層厚1係隨著層 之半徑r而增加。 纖、、隹之層厚可以不同方式改變。例如，層厚可逐漸地從 纖維之内側增加或降低至外側，具有穩定梯度。在其他具 體實施例中，纖維可具有數組群之層，例如其中在第一組 中之層具有第-個厚度’在第二組中之層具有第二個厚 度不同於第一個厚度，等等。現在參考圖6八姻描述許多 不同層厚刀佈形悲。此等圖顯示舉例之層厚分佈形態，作 為光學厚度01之函數，或作為距纖維起點之距離d之函數。 纖：起點為自其度量距層之距離之位置。在經堆疊多層膜 之情況中’起點係被取為堆疊之一個侧自，以致距離d僅口 是經過堆疊之距離。在同心纖維之情況中，起點係被取為 纖維之中〜。當同心纖維在橫截面上為圓形時，距離d係等 於半徑。光學厚声，甘# & a , X其係為層之物理厚度與折射率之乘 可用於描述一此n pi 二此寺不同具體實施例，因為多層纖維可具 有:之波長層，以使對於一種偏極化狀態之反射效率 、】取大私度。因在匕，層之光學厚度為在瞭解 特性卜夕_絲^ ^ ^ 一 °使用參數。此處所示之層厚分佈形態可表 不整體纖維或部份纖維之層分佈形態。 124271 -26 - 200819802 於圖6A與6B中，層之光學厚度係線性地隨著與纖維起點 之距離而個別地增加與降低。於圖6C與6D中，層之光學庠 度係非線性地隨著與纖維起點之距離而個別地增加與降 低。非線性之形狀可不同於所示者，依對纖維之所要設計 參數而定。

於圖6E中，層之光學厚度係在纖維起點與纖維邊緣間之 中間區域中之某處來到最低值。因此，在此項具體實施例 中，一層，例如第一種聚合物材料層，伴隨著距纖維起點 之第一個距離，i)具有比第一種聚合物材料之第二層之光 學厚度較小之光學厚度，該第二層具有距纖維起點之第二 ㈣離小於第-個距離，與π)具有比第—種聚合物材料之 第三層之光學厚度較小之光學厚度，該第三層具有距纖維 起點之第二個距離大於第一個距離。 於圖6F中’層之光學厚度係在纖維起點與纖維邊緣間之 中間區域中之某處來到最高值。因此，在此項具體實施例 中’第-種聚合物材料之—層，伴隨著距纖維起點之第〆 個距離，i)具有比第-種聚合物材料之第二層之光學厚度 較大，光予厚度’該第二層具有距纖維起點之第二個距離 小於第-個距離，與Π)具有比第_種聚合物材料之第三層 之光學厚度較大之光學i声 ^ 九子厚度该第三層具有距纖維起點之 第二個距離大於第一個距離。 社一坚具體實施例中 ρ π 1丨夕取，具中相同 光予厗度之許多層係被群集在_ π ^ 甘起。不同袋可伴隨著不同 光學厚度。具有許多層袋之 %孕之貝例，係不於圖6G之分 124271 -27- 200819802 佈形態中，其中當袋位置從纖維之起點向外移動時，袋係 伴隨著漸増光學厚度之層。另一項實例係示於圖6H中，其 中關於漸增與纖維起點分隔之袋，該袋係交替地伴隨著較 大與較小光學厚度之層。此處所描述之不同層厚分佈形雖 係為代表性，而非被視為無遺漏地。許多其他不同層厚分 佈形態係為可能。 光線在多層偏光纖維邊緣處之入射，現在係參考圖7A進 行討論，其係概要地說明單一同心多層偏光纖維7〇4，被包 埋在偏光器薄膜700之基質702中。本發明討論只考慮正交 地入射在偏光器700上之光線。應明瞭的是，此處所討論之 概念可被擴大至其他角度下入射於偏光器上之光線。光線 706係被導引在纖維7〇4之中心，以致能夠正交地入射於纖 維704層上。因此，呈一種偏極化狀態之光線7〇8係自纖維 704反射，具有第一個反射光譜，而呈該偏極化狀態之光線 之其餘部份係被透射。但是，對纖維704層以非正交入射角 入射在纖維704上之光線710，會造成光線712自纖維704反 射，具有光譜不同於反射光708之第一個反射光譜。當增加 多層結構上之入射角時，多層結構之反射光譜典型上係移 轉至藍色。因此，經反射光線712之光譜，相對於反射光708 之光譜，係被藍色移轉。這可導致被偏光器透射與反射光 線之光譜上之不均勻性。例如，在多層纖維具有供反射層， 涵蓋可見光區400毫微米-700毫微米之情況下，對正交入射 光而言’在高角度下入射之紅色光可比藍色光被影響達較 小程度，此係由於反射光譜之藍移所致。 124271 -28- 200819802 可使用各種途徑以降低藍移之作用。例如，在一項途經 中’多層纖維可具有數層，其係為四分之一波長層，供具 有比入射於偏光器上之光線範圍較長波長之光線用。在偏 光器正被使用於顯示系統中時，吾人感興趣光線之波長範 圍，典型上為約400毫微米-700毫微米。因此，多層纖維7〇4 可具有數層，其係為四分之一波長層，供波長大於7〇〇毫微 米用’在近紅外範圍中之波長下，例如高達9⑻毫微米或超 過。若光線係在會使光譜移轉達例如低於2⑻毫微米之角度 下入射’則此纖維仍然可有效使紅色光偏光，即使是在高 入射角下。 降低藍移作用之另一種途徑係為降低纖維上之入射角。 這可例如藉由降低基質722之折射率“至低於不同纖維層 724材料折射率之數值而達成，如對於偏光器720概要地說 月於圖7B中者。在從基質722之相對較低折射率材料通過進 入纖維724之相對較高折射率材料中時，入射光726係被折 射朝向對纖維層之法線，且因此光線在纖維多層結構内傳 播之角度係被降低。光線728顯示透射經過纖維724之光線 方向而光線730顯示被纖維724反射之光線。可用於基質 722之低折射率聚合物之實例，包括PMMA (參考折射率約 ) 種說化聚合物，可得自3M公司（St. Paul，

Minnesota) ’具有參考折射率約134 ;低分子量雙官能性胺基 甲酸醋丙烯酸_，典型上具有折射率在約147_15之範圍 内；及一些聚矽氧，其可具有折射率約141。 降低藍移作用之另—種途徑係為提供具有低折射率塗層 124271 -29- 200819802 之纖維。此途徑係概要地說明於圖8中，其顯示偏光器goo， 具有多層纖維804，被包埋在基質802内。各纖維804係具有 塗層806 ’具有相對較低折射率，低於基質802與纖維804中 所使用材料之折射率。塗層8〇6可製自列示於前文段落中之 低折射率材料之一。在此項具體實施例中，光線8〇8係入射 於偏光器800上，其方向係致使傳播朝向纖維804之邊緣區 域。在未具有低折射率塗層8〇6下，光線8〇8將接近邊緣橫 斷纖維804，在非正交之入射角下。但是，光線8〇8係在低 折射率塗層806與基質8〇2間之界面處入射。在丨）基質802與 塗層806間之折射率上之差異與u)入射角係足夠大之情況 下，光線808可完全内部反射。在所示之具體實施例中，完 全内部反射光係被引導朝向鄰近纖維8〇4，其中光線係完全 内部反射第二次。依完全内部反射之角度及其他纖維之位 置而定，完全内部反射光可在其他纖維處反射或透射經過 其他纖維。 降低藍移作用之另一種途徑係為設定層厚中梯度之適當 方2。此途徑係進一步針對圖9_Π作描述。發展一種全I 數字模式，以藉由同心多層偏光纖維，研究光線之散射（反 射）。此模式係示於圖9中。纖維900係被假定為具有1〇微米 之核芯’ 2以一種材料之五十個四分之一波長層形成，以 =一種材料之五十個四分之一波長層交織。材料層之光學 厚度係線性地以四分之—波長層涵蓋其範圍，針^範圍: 5〇〇毫微米至6〇〇毫微米之波長。光線係之 鱼+ t W 丨不t方向入 、，〃反射與透射之散射橫截面係對整個纖維寬度計 124271 -30- 200819802 算’涵蓋波長範圍300毫微米-800毫微米。散射橫截面係對 呈兩種偏極化狀態（通過與阻斷偏極化狀態）之光線計算。 圖10A與10B係呈現對纖維計算之結果，該纖維具有數層， 經排列而具有較接近核芯之較厚層，與較接近纖維外側之 較薄層。曲線1002表示對纖維以通過狀態偏極化光線之透 射。經過此纖維之透射係相對較平坦橫越整個光譜。曲線 1004表示對以纖維之阻斷狀態偏極化之光線經過纖維之透 射。此曲線顯示經過纖維之透射對於低於約4〇〇毫微米與高 於約650毫微米之波長係相對較高，而對於約4〇〇毫微米與 650宅微米間之波長，係嚴重地被降低。此行為係被預期： 因為多層堆疊對於在500-600毫微米範圍内之波長係為四分 之一波長疊層，纖維之有效性在此範圍外係相對較差。 於圖10B中之曲線1012表示對纖維呈通過狀態偏極化光 線之反射。此反射橫越整個光譜係很低，在圖1〇A中所示之 尚透射下，其正如預期。曲線1〇14表示對以纖維之阻斷狀 態偏極化之光線，被纖維之反射。此曲線係實質上為曲線 之互補正如可自此等圖表所見及者，即使層厚自5〇〇 毫微米至60G毫微米之四分之_^皮長下均句土也改變，反射率 係在稍微低於500毫微米之波長下㈣最高峰，而反射率係 單調地在500毫微米與600毫微米之間降低。此係為對於在 非正交角度下入射於纖維之光線之反射率光譜藍移之結 果。 當層厚中之梯度被逆轉，且較薄層係較接近纖維核芯， 而較厚層係較接近纖維之外㈣，纖維之行為係為不同。 124271 •31 - 200819802 圖11A中之曲線11〇2顯不對纖維以通過狀態偏極化光線之 埠射，然而曲線1104表示對以纖維之阻斷狀態偏極化光線 之經過纖維之透射。圖11B中之曲線1112表示對纖維以通過 狀態偏極化光線之反射。曲線1114表示對以纖維之阻斷狀 態偏極化之光線被纖維之反射。曲線1114係實質上為曲線 1104之互補。具有較薄層朝向纖維核芯之纖維之反射率， 係顯著地較均勻，涵蓋範圍500-600毫微米，然後當較厚層 係朝向纖維核芯時，其會在偏光器中造成經改良之偏極化 特徵。咸認此改良係源自入射角對反射光譜之較正確符 合。在纖維邊緣處之層具有高角度反射光譜，其係較適當 地集中環繞對反射帶所意欲之設計波長，然而在纖維核芯 處之層具有正交反射光譜，其係同樣較適當地集中環繞所 意欲之設計波長。 垂直於纖維偏極化之向前散射光對平行於纖維偏極化之 向前散射光之比例，係被稱為透射偏極化函數（TPF)。平行 於纖維偏極化之向後散射光對垂直於纖維偏極化之向後散 射光之比例，係被稱為反射偏極化函數（处巧。圖12A顯示 TPF(曲線^02)與RPF(曲線1204)之數值作為波長之函數，關 於其中纖維層之厚度隨著增加半徑而降低之情況。圖1沈 顯示TPF (曲線1212)與rpF (曲線1214)之數值作為波長之函 數，關於其中纖維層之厚度係隨著增加半徑而增加之情況 RPF曲線1202在500毫微米與6〇〇毫微米之間，顯示如圖1阳 中反射光譜之相同傾斜行為，然而聊曲線1212顯示如圖 11B中反射光譜之相同實質上均勻行為，涵蓋相同範圍。因 124271 -32 - 200819802 ，具有分級層厚之多層纖維之偏極化特徵，當層厚係隨 著半徑而增加時，係更均勻。 降低對於偏光㈣徵之藍移作狀另-種途徑，係為使 用對入射光呈現較少横截面面積之纖維，丨中纖維係在高 入射角下’及呈現較多橫截面面積之纖維，其中纖維係在 低入射角下。一種達成此情況之方式係為使用其橫截面係 在一個方向上相對於另一方向為細長之纖維，例如，如圖 5B與5C申所示者。此種偏光器13〇〇之實例係概要地說明於 圖13中。纖維1304係被包埋在基質13〇2内。纖維13〇4係在平 行於偏光器1300表面之方向上細長。相較於例如具有環狀 橫截面之纖維，此型態係對低入射角下之入射光呈現較多 纖維表面積。 實例-單一纖維 多層同心偏光纖維係使用下述方法製造。包含χ聚合物 與γ聚合物之多重交替同心環之纖絲，係利用包含952個各 0.005" (125微米）厚之填隙片之孔模製成。使用兩個填隙片以 產生一個環，因此，此952個填隙片孔模係經設計以產生包 含476個環之纖絲。此等環之一半係製自χ聚合物，而一半 係製自Y聚合物。此孔模具有兩個入口； 一個供熔融態X 聚合物用，而一個供熔融態Y聚合物用。 X聚合物為LMPEN，一種製自9〇%PEN/1〇%pet之共聚物， 可得自3M公司。Y聚合物為下列實質上均向性材料之一： i) Eastar 0763 PETG，得自 Eastman 化學公司，Kings_ Tennessee ； 124271 -33- 200819802 ii) SA115 PC/PCT-G摻合物，得自Eastman化學公司； iii) Xylex 7200 PC/PCCT-G 摻合物，得自 G.E.塑膠，Pittsfield Massachusetts ;及 iv) NAS 30 PS/PMMA摻合物，得自Nova化學品公司，Calgary Alberta，Canada 〇 所形成層之數目可藉由改變孔模中填隙片之數目，及藉 由改變處理條件（譬如流率與溫度）而加以控制。填隙片在 堆疊中之設計可以改變，以調整纖維環之厚度分佈形態。 在紡絲板組合件中之填隙片係使用雷射切割形成。纖維孔 模係經特殊設計，以提供層厚梯度與層厚比例，其在特殊 形成與拉伸方法後，會造成寬帶可見之Bragg干涉反射。 將兩種聚合物之經固化顆粒個別地餵至兩個雙螺桿壓出 機之一中。此等壓出機係在溫度範圍為260°C -300°C下，且 在螺桿速度範圍為40-70 rpm下操作。典型壓出壓力範圍為 約2.1xl06Pa至約2.1xl07Pa。各壓出機係裝有齒輪計量泵，其 係供應精確量之熔融態聚合物至纖絲紡絲板。各齒輪計量 泵之大小為0.16 cc/迴轉，且此等齒輪泵係一般性地在相同 速度範圍10-80 rpm下操作。溶融態聚合物係使用加熱不銹 鋼頸部管件從計量泵被轉移至孔模。 熔融態聚合物流係進入孔模，並流經填隙片。第一個填 隙片對係產生纖絲之核芯，第二個填隙片對係形成第一個 環，環繞該核芯，第三個填隙片對係形成第二個環，於第 一個環之外側，等等，直到高達476個環已被形成為止。此 熔融態多環纖絲於是離開孔模，且在水之槽桶中驟冷。將 124271 -34- 200819802 纖絲使用拉輥抽取至水中。纖絲離開拉輥，並使用水平卷 取裝置捲繞於核芯上。計量泵速度與捲繞速度之組合係控 制纖絲之直徑。此方法之典型速度範圍為約0.5ms-i-4ms]。 於壓出後，將多層纖維拉伸且定向延伸，以發展雙折射 與反射偏光性質，及降低層厚至適當大小（對可見光之大約 四分之一波長光學厚度）。 於此步驟中，將纖絲退繞並餵至拉輥站，然後至經加熱 之懸臂式熱板上，然後至另一個拉輥站，及最後至卷取裝 置。熱板溫度一般範圍為12〇〇c _182t：。第二個拉輥站一般 係以第個拉輥站速度之約6-8倍操作，且當其在熱板上加 熱_時造成纖絲被拉伸。第一個拉輥站之典型速度為約〇.2 ms ，而第二個拉輥站範圍為12ms-1_丨上⑽丨。卷取裝置係 在與第二個拉輥站相同之速度下操作。 使用剛才所述技術製成纖維之部份橫截面圖，係示於圖 14中。此纖維具有約4〇0層交替材料，具有經設計之層厚分 佈形悲與梯度，而造成寬帶偏極化相干反射。此纖維係使 =Xylex作為聚合物γ。極良好短範圍次序性與均勻性，在 κ見相干反射上為重要的，其會降低光線與纖維材料之交 互作用長度，使光吸收之機會降至最低，且因此使效率達 到最大程度。 ，發ΐ —項技術’以度量單一拉伸纖維之偏極化選擇性。 來自、田射之向前與向後散射光（來自光軸之低於7。圓錐體） 係對平行⑨纖維之偏極化光線與對垂直於纖維之偏極化光 線進行度量。對多層偏光纖維之TPF與咖之數值係在奶 124271 -35- 200819802 宅微米下個別經度量為2.3與5·6。均向性纖維之ρρρ與τρρ 係在1與2之間。這註實來自單一纖維之明顯偏極化_選擇性 反射與散射。 實例-裸露纖維陣列 將使用上述方法製成之裸露纖維陣列在寬廣波長譜帶下 分析，以特徵鑒定經拉伸纖維之光學性質。將懸浮於空氣 中之纖維陣列，在PerkinElmer UV-Vis光譜儀中，分析寬帶偏 極化透射與反射，使用積分球以捕獲實質上所有經透射或 反射之光。得自一系列纖維之結果，係示於圖與16中。 此等圖不僅証實經拉伸纖維之偏極化_選擇性反射，而且其 亦言正實藉由改變纖維層厚以移轉阻斷狀態偏極化之反射帶 之能力。在增加纖維層厚與增加反射波長間之符合（與通過 軸偏極化之相對較不可變反射結合）係為來自多層纖維結 構之相干干涉為基礎之反射之明顯指標。 再者’此等結果註實可使用纖維，即使呈未經包覆狀態， 以產生反射偏光器。因此，纖維之陣列或織物可被製成反 射偏光物件，而未使用包覆樹脂基質。在一些情況中，此 等纖維布塊或陣列可具有一些優點，因其係對呈通過狀態 偏極化之光線提供一些漫射，對於通過狀態具有高透射， 此係由於在纖維表面上之Brewster氏角作用所致。不管纖維 被包覆與否，其可與在橫方向上織造之均向性纖維合併， 呈多種編織物，譬如席紋、紗羅、斜紋等。 圖15顯不反射，而圖16顯示透射，其係關於自LMpEN與 PETG材料拉伸之一陣列纖維，對所有纖維使用極類似處理 124271 -36 - 200819802

將為熟諳本發明所針對之技藝者， 卜奶力應用之許多結構， 在審視本專利說明書後 所顯而易見。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說 明，連同伴隨之附圖，而更完全地明瞭，其中·· 圖1A與1B係概要地說明偏光器薄膜之操作； 圖2係概要地說明根據本發明原理之聚合物層具體實施 例之剖視圖； 圖3A-3C係概要地說明根據本發明原理，經過偏光器薄膜 具體實施例之橫截面圖； 圖4係概要地說明可能使用於本發明一些具體實施例中 之纖維編織物； 圖5A-5H係概要地說明根據本發明原理，經過多層偏光纖 維之不同具體實施例之橫截面圖； 圖6A-6H係呈現圖表，顯示多層偏光纖維之不同具體實施 例之舉例層厚分佈形態。 124271 -37- 200819802 圖7A-7B係概要地說明偏光器具體實施例之橫截面圖，顯 示入射光與多層偏光纖維之交互作用； 圖8係概要地說明根據本發明原理，具有低折射率塗層 圍繞多層偏光纖維之偏光器之橫截面圖； 圖9係概要地說明用於分析多層偏光纖維行為之模式之 參數； ' $ 圖10A與10B係呈現圖表，顯示自具有層厚梯度為隨著增 加半徑而降低層厚之多層偏光纖維之透射與反射； 圖11A與11B係呈現圖表，顯示自具有層厚梯度為隨著增 加半徑而增加層厚之多層偏光纖維之透射與反射； 曰 圖12A係呈現圖表，顯示具有層厚梯度為隨著增加半徑而 降低層厚之多層偏光纖維之偏光特徵； 圖⑽係呈現圖表，顯示具有層厚梯度為隨著增加半徑而 降低層厚之多層偏光纖維之偏光特徵； 圖13係概要地說明纖維偏光器之橫截面圖，其中纖 有非圓形對稱橫截面’具有較長尺寸平行於偏Μ之表面、; 圖14顯示多層偏光纖維之部份橫截面圖之昭片.及 圖_個別顯示對不同層厚之多層偏光纖維度量之反 射與透射之圖表。 雖然本發明係易於接受各種修正與#代形式，但复特定 ::已例顯示於附圖中已詳細描述，但應明瞭 反將本發明限制於所述之特定具體實施例。 蓋落在本!明精神與範圍内之所有修正、 曰厂方式’如错由隨文所附請求項所界定者。 124271 -38- 200819802 【主要元件符號說明】 100 偏光器薄膜 102 未經偏極化之光線 104 光線 106 光線 200 物體 202 聚合物基質 204 偏光纖維 206 表面 208 表面 300 偏光器薄膜 302 基質 304a 纖維 304b 纖維 310 偏光器 312 基質 314a 纖維 314b 纖維 316 正交傳播光線 320 偏光器薄膜 322 基質 324a 纖維 324b 纖維 324c 纖維 124271 -39- 200819802 400 402 404 500 502 504 506 508 510 512 514 516 520 522 524 526 530 532 550 552 554 560 562 564 編織物 經紗 緯紗 同心多層偏光纖維 第一種材料 第二種材料 界面 包覆層 多層纖維 第一種材料 第二種材料 界面 纖維 材料層 材料層 核芯 纖維 兩層薄片 纖維 層 層 纖維 層 層 124271 -40 - 200819802 570 多層纖維 572 層 574 層 576 核芯 700 偏光器薄膜 702 基質 704 單一同心多層偏光纖維 706 光線 708 光線 710 光線 712 光線 720 偏光器 722 基質 724 纖維層 726 入射光 728 光線 730 光線 800 偏光器 802 基質 804 多層纖維 806 塗層 808 光線 900 纖維 1002 曲線 124271 -41 · 200819802 1004 曲線 1012 曲線 1014 曲線 1102 曲線 1104 曲線 1112 曲線 1114 曲線 1202 曲線 1204 曲線 1212 曲線 1214 曲線 1300 偏光器 1302 基質 1304 纖維 124271 -42

Claims (1)

1. 200819802 十、申請專利範圍： l 一種光學薄膜，其包含： 聚合物基質層；# 至少第一個多層論給 ..^ 芦#维七人$ I、^、、，被匕埋在基質層内，第一個多 =維包含至少第1與第二種聚合 合物材料層係經配置名 種t 盘箸 人仏置在第二種聚合物材料層之間，第一種 種聚合物材料之至少-種為雙折射； 長尺寸中:::第多二纖維具有非圓形對稱橫截面，具有較 方向之第二二：向個=尺寸平行於正交該第-個 質層。 弟—個方向係實質上平行於聚合物基 2.如請求们之光學薄膜，其進—步包含至 維，具有非圓形對稱樺截面 ^ 一夕曰纖 長尺寸平行於第二:截面’此非圓形對稱橫截面具有較 ，第此第三個方向係實質上平行於 該弟—個方向。 丁仃 項1之光學薄膜，其中該層係呈堆疊排列。 &如二灰項1之光學薄膜，其中該層係呈同心排列。 °月，項1之光學薄膜，其中較為接近第-個多層纖维外 2之弟-個與第二個聚合物材料之至少—θ起車 接近第_個容厣鑣 比起較為 之一些層係較厚。 料合物材料 如吻求項1之光學薄膜，其中 而在… 纖維層係經排列 在層居上具有梯度，聚合物之最外層 聚合物層為最薄。 而最内側 124271 200819802 7. :請求項1之光學薄膜，其中至少-些第-種與第二種聚 "* _ 對於在大約400宅微米_ 700宅微米波長範圍内之 光、線’具有厚度相應於四分之一波長厚度。 8. 如請求項1之光學薄膜，其中至少一些聚合物層，對於具 有波長大於700毫微米之光線，具有厚度相應於四分之一 波長厚度。 9·如清求項丨之光學薄膜，其進一步包含塗層，圍繞第一個 多層纖維。 10·如請求項9之光學薄膜，其中塗層包含一層第一種與第二 種聚合物材料之一。 U·如請求項9之光學薄膜，其中塗層包含一層第三種聚合物 材料，具有折射率小於第一種與第二種聚合物材料之折射 率。 、 月求項1之光學薄膜，其進一步包含聚合物基質，第— 個多層纖維係被包埋在此聚合物基質内，且進一步包含至 v第一個與第三個多層纖維，被包埋在此聚合物基質内。 124271