专利名称：整合型金属式偏光膜/光学膜结构及其制造方法
技术领域：
本发明有关一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构及其制造方法，尤指一种包含金属反射型与吸收型两种偏光膜层并且运用非线性光学理论，整合各膜层的光学效应，将整体偏光度与透光度重新匹配于各膜层的整合型金属式偏光膜/光学膜结构及其制造方法。
背景技术：
偏光膜/光学膜目前已被广泛的应用于各种物品，例如应用于显示器的偏光膜、广视角膜、增亮膜等，也可以应用于各式偏光显微镜、太阳眼镜、遮阳功能、显示功能与照明功能的物件。
尤其液晶显示器一定需要偏光膜/光学膜。液晶显示器主要利用两片偏光膜(Polarizing Film)所产生的线偏光达到显示效果。其主要光源由背光模组提供，背光产生光线经过第一片偏光板后产生线偏光；随着液晶分子的排列扭转，达到第二片偏光板后产生亮暗变化，再到观看者眼内达到显示效果。目前常用的偏光膜为高分子二色性(dichroic)型，其以高分子薄膜(例如PVA，polyvinyl acetate，聚乙烯醇)作为偏光基体，吸附二色性物质(碘系IodineType、染料系Dye Type等)，使碘离子或染料扩散渗入内层PVA中，微热后拉伸PVA膜。然而光源的光线经过许多层材料折射、反射与吸收后，达到观察者眼内已变成不到5％的强度。显示器内的二色性偏光板的吸收与透光为影响亮度主因之一，因此加强光源强度、增加光透过率为显示器主要事项之一。
目前增加整体透光度方法为(1)增加入射光穿透效应；(2)增加背光模组光源。第一种方法主要可分为提高偏光膜穿透度；或者在入射光未进入偏光膜之前，先改变入射光的偏振态，使其入射光偏振态与偏光膜的偏振平行，增加入射光穿透效率。关于提高偏光膜穿透度的作法，目前碘系偏光膜(Iodine TypePolarizing Film)的穿透度为44％至46％的高穿透度，已达难以增加透光率的范围；关于改变入射光偏振态的作法，是为使其与偏光膜偏振平行而达到高穿透光强度的方式，其中以贴合DBEF(3M公司)与胆固醇液晶的反射型偏光片等增亮膜为主；第二种方法是为增加背光源的入射光来源强度或直接在背光源将光偏振化以达到100％偏振光穿透效应。综合上述所言，显示器的对比度、视角与光穿透度，主要为偏光膜所决定，增加偏光膜的透光率则为偏光膜的未来重要发展。
增亮膜主要可分为胆固醇液晶反射型与DBEF多层膜反射型两种。增亮膜主要原理为将未偏极化的可见光分成两种互相垂直的偏振光，将一种偏振光穿透，另一种垂直穿透偏振的偏振光反射后反转成平行偏振，然后二次穿透。
显示器的偏光膜可分成O型与E型两种。目前偏光膜类型主要为O型碘系偏光膜，其主要优点为具有良好的偏光度(99.9％)与透光度(44％-46％)。缺点为(1)大视角有强烈漏光性，必须搭配广视角膜来达到高对比效果；(2)耐候性不良；(3)机械性质不强，需外贴保护膜加强性质；以及(4)只能外贴于显示器外部。E型液晶偏光膜主要以具吸收性的碟状液晶为主，当光通过碟状液晶时，O偏振光(ordinary ray)将被吸收而E偏振光(extraordinary ray)将通过，达到线性偏光效果。此类偏光膜目前最佳的光学效果为偏光度约95％，透光度约40％-44％。E型偏光膜的缺点为(1)偏光度与透光度对TFT-LCD而言略嫌不足；及(2)小视角会产生漏光。优点为(1)轻薄型偏光膜(约0.3-0.8mm)；以及(2)可于显示组织(cell)内制作，请参考下表系为O型偏光膜与E型偏光膜的特性比较表。
第一表《O型偏光膜与E型偏光膜的特性比较表》
目前主流的碘系偏光片，如美国专利号第4591512号「制作偏光板的方法(Method of making light polarizer)」，其以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)为基板，进行单轴延伸后，浸泡碘(Iodine)当吸收因子，制作成偏光膜，但膜层的机械性、耐候性、耐热性等性质不良。此外，碘系偏光膜除本体外，上下表面需贴合TAC膜(triacetyl cellulose，三醋酸纤维)为保护膜，因此目前碘系偏光膜的厚度约200μm。E型偏光片，如美国专利号US6,583,284、US6,563,640、US6,174,394、US6,049,428、US5,739,296等，其偏光膜以涂布式制程制作，将具吸收效果的圆盘状聚分子(supermolecular)涂布于基板表面，完成E型偏光片；其光线穿过偏光膜后，其偏振态与传统O型偏光膜刚好相反，为E光偏振。另一种涂布式O型偏光片乃是将染料涂布于基板表面形成偏光膜，美国专利号第US 5,812,264，US 6,007,745，US 5,601,884和US5,743,9802号...等为染料涂布偏光膜方面的专利。
相较于碘系与E型偏光膜，涂布型偏光膜另一主要研究领域为染料系偏光膜，此类偏光膜主要吸收载体以染料为主。影响偏光膜吸收能力的参数为(1)染料分子本体吸收系数，(2)添加染料的浓度，及(3)偏光膜膜厚。染料系偏光膜主要优点为(1)耐候性较强，(2)涂布方式可多样化选择，如spin涂布、die涂布与dip涂布等制程，及(3)可于显示器显示组织内部制作。染料系偏光膜的缺点则为(1)高吸收度染料的取得不易，(2)高偏光度需高浓度染料成分，成本偏高，以及(3)高膜厚(约3mm)，将造成透光度下降，限制染料系偏光膜的应用。
此外，金属式偏光膜(wire grid polarizer)亦为可反射式的偏光膜。金属式偏光膜的发展已超过100年，其中金属式偏光膜主要偏光与反射作用的主要原理如下，当未偏振态入射光进入一组平行金属线所组成的金属偏光膜时，与金属线平行的偏振光将被反射而垂直金属线偏振方向的光线则通过，未偏振光源经过反射与透过方式将分成两道互相垂直的偏振光线。因此金属偏光膜同时具偏光与反射功能。其主要参考文献为美国专利第US5,986,730、US6,108,131、US6,208,463、US6,122,103、US6,447,120等。
金属式偏光膜的偏光度约为99％，穿透度约为44.49％左右。分析整体显示器的光穿透效应，非偏极化光源透过增亮膜后，转为偏振光再通过偏光膜，整体光学分析可视为多层偏光膜分析。由多层偏光膜光学分析得知，两层偏光膜不经光学匹配堆叠，虽可增加些许偏光度与对比，却大幅降低透光率。如同金属式偏光膜搭配碘系偏光膜(偏光度＝99.8％，透光率＝44％)为例，其光穿透效应为光先经过增亮膜再透过偏光膜的效应，暂不考虑反射光的二次穿透效应，金属偏光膜的穿透效率约44.49％，与碘系偏光膜本身为44％-46％穿透度组合后，整体穿透度将降为40％-41％左右；以偏光度而言，碘系偏光膜本身偏光度已约为99.5％左右，则金属偏光膜对整体偏光度的贡献将不大。
综上所述，传统金属偏光膜搭配偏光膜所产生的增亮能实为先降低穿透度，再利用反射光的二次穿透效应增加其穿透度。由此可知，光学效应匹配不良，将损耗光通过率，纵使增加反射增亮作用，亦无法表现百分百增亮效应。
总结的说，目前于LCD显示器中，负责产生偏光部分的偏光膜本身并未有增亮效应，而增亮效果为增亮膜所提供，且各自不同系统，大多以增亮膜与偏光膜搭配贴合方式组合，并未组合成真正增进整体效能的偏光膜。
发明内容
有鉴于上述不同偏光膜的缺点，本发明提供一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构及其制造方法，以解决上述的缺点。
本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构及其制造方法，其以系统组合模型为主，克服传统偏光膜与增亮膜组合后，整体光学效应匹配不良，造成整体穿透度下降，偏光度仅由偏光膜所贡献之光学不匹配缺点。
本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其具有组合搭配的选择性，并且其功能与材料的选择性高，其中偏光度与透光率为设计值，不同于偏光膜与增亮膜组合会提高偏光度而损失透光率。
为达上述的目的，本发明根据于最基本结构提供一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构包括有一第一部份及一第二部份。其中第一部份为一金属式反射型偏光膜层；第二部份形成于该第一部份上，该第二部份为一吸收型偏光膜层，该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。其中上述第一部份及第二部。
为达上述的目的，本发明根据于另一实施例提供一种整合型偏光膜/光学膜结构，包括至少一基板、及至少一层不同材料的整合型偏光膜/光学膜，设置于该些基板的任一侧，其中该些不同材料的整合型偏光膜/光学膜包括有两部份，第一部份为金属式反射型偏光膜层而第二部份为吸收型偏光膜层，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
本发明还提供一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构，包括至少一基板；及至少二层整合型金属式偏光膜/光学膜，其中一层设置于该些基板的任一侧，另一层设置于该些基板的另一侧，其中该些整合型金属式偏光膜/光学膜包括有两部份，第一部份为金属式反射型偏光膜层而第二部份为吸收型偏光膜层与该第一部份相匹配地整合。
为达上述的目的，本发明提供一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，包括下列步骤提供至少一基板；及至少形成一层不同材料的偏光膜于该些基板上，其中该些不同材料的整合型偏光膜包含两部份，第一部份为金属式反射型偏光膜层，第二部份为吸收型偏光膜层，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
本发明提供一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，包括下列步骤提供至少一基板；形成一金属式反射型偏光膜层于该基板上作为该整合型金属式偏光膜的第一部份；及形成一吸收型偏光膜层作为该整合型金属式偏光膜的第二部份，该第二部份贴合于该第一部份且以非线性光学方式与该第一部份相匹配地整合，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，包括下列步骤提供一基板；形成一金属式反射型偏光膜层于该基板的一侧作为该整合型金属式偏光膜的第一部份；及形成一吸收型偏光膜层作为该整合型金属式偏光膜的第二部份，该第二部份以非线性光学方式与该第一部份相匹配地整合并且与该第一部份相对地位于该基板的另一侧。
一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，包括下列步骤提供一金属式反射型偏光膜层；提供一吸收型偏光膜层，贴合于该金属式反射型偏光膜层并且以非线性光学方式与该金属式反射型偏光膜层相匹配地整合，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
本发明还提高一种具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，包括一第一基板及一第二基板；至少一层整合型金属式偏光膜/光学膜，设置于该第一基板或该第二基板之任一侧，其中该些整合型金属式偏光膜/光学膜均包含两部份，第一部份为金属式反射型偏光膜层而第二部份为吸收型偏光膜层，该第二部份与该第一部份相匹配地整合；及多个显示流体介质，填充于该第一基板及该第二基板之间。
本发明将不同膜层的偏光度与透光率重新匹配整合，产生高于偏光膜搭配增亮膜的整体偏光度与透光率，并具反射光效应；并且因为本发明多层偏光膜光学设计，传统金属偏光膜的广视角色偏与全波段(400nm-700nm)偏光能力不足的缺点亦可被克服。本发明的新颖偏光膜因组合匹配，将在不损耗穿透光强下，完全得到一次与二次光穿透效能。亦即本发明同时具有偏光膜与金属偏光膜的优点，并克服两种组合后所产生的缺点。
图1为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于单层基板的第一实施例的示意图。
图2为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于单层基板的第二实施例的示意图。
图3为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的多层膜实施例的示意图。
图4A为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的多层膜且应用于单基板的第一实施例的示意图。
图4B为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的多层膜且应用于单基板的第二实施例的示意图。
图5A为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构应用于两个基板之一图5B为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构由图5A变化的另一实施例。
图5C为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构由图5A变化的第三实施例。
图5D为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构由图5A变化的第四实施例。
图5E为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的一实施例的示意图。
图5F为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的第二实施例的示意图。
图5G为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的第三实施例的示意图。
图5H为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的第四实施例的示意图。
图5I为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的第五实施例的示意图。
图5J为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于两个基板并且局部地设置于基板两侧的一实施例的示意图。
图5K为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于两个基板并且局部地设置于基板两侧的第二实施例的示意图。
图5L为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于两个基板并且局部地设置于基板两侧的另一实施例的示意图。
图6为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜基础的结构示意图。
图7A为本发明的第二组实验值中第二层(吸收层)相对应于不同波长时的偏光度及透光度的曲线图。
图7B为本发明的第二组实验值中第一层(金属型反射式)相对应于不同波长时的偏光度及透光度的曲线图。
图7C为本发明的第二组实验值的整合偏光膜相对应于不同波长时的偏光度及透光度的曲线图。
图8A为整合型偏光膜在45度横切面下的透光度比率。
图8B为整合型偏光膜在315度横切面下的透光度比率符号说明〔本发明〕10基板11第一基板12第二基板20整合型金属式偏光膜/光学膜22、22a、22b、22c、22d、24a、24b 多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜201反射型金属式偏光膜 202吸收型偏光膜层30显示流体介质具体实施方式
本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
当光线透过两个叠加偏光膜层时，比透过单一偏光膜层的厚度厚，造成穿透厚度的增加。虽然增加吸收度与偏光度，但损失透光度。两片偏光膜层叠加，除基本膜层问题外，还有两膜层的光轴对位问题，当第一层偏光膜所产生的偏振光进入第二层偏光膜时，因光轴对位偏差角度而会导致部份光强度被吸收，产生透光度下降的现象。因此两片偏光膜的组合虽然可以增加偏光度，但却牺牲宝贵的透光度，这对透光度相当重要的显示器产业而言，无疑是一大伤害。
观察物理光学理论，偏光度与透光率为无法避免的逆向反应，偏光度增加则透光率下降，反之亦然。偏光度与透光率的方程式如下Ep＝(T0-T90)/(T0+T90) (1)T＝(T0+T90)/2 (2)
方程式(1)中Ep为偏光度，T0为非偏振光透过两片平行的偏光片的穿透度，T90为非偏振光透过两片垂直的偏光片的穿透度，而方程式(2)中T为穿透度。当两片偏光膜相叠加时，偏光度与穿透度为非线性光学叠加，整体偏光度与透光度无法使用方程式(1)、(2)所得的个别膜层的偏光度与透光度进行线性叠加。
本发明利用非线性光学(non-linear optical，NLO)进行系统模型组合，将两个低效应的偏光膜整合为单一高偏光度与高透光度的偏光膜。本发明主要将两种不同的偏光膜进行光学系统组合，整合成一偏光膜。所提供的新颖偏光膜的偏光度与透光度将重新分配于各膜层之间，整体偏光膜的偏光度与透光度将由整体膜层所决定。
本发明的整合型偏光膜/光学膜结构的制造方法包括下列步骤首先，提供至少一基板；接着，至少形成一层整合型偏光膜于该些基板上，其中该整合型偏光膜包含两部份，第一部份为金属式反射型偏光膜层，第二部份为吸收型偏光膜层以非线性光学的方式整合于该第一部份，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
本发明整体偏光膜包含吸收型与反射型两部份偏光膜层，其中该金属式反射型偏光膜层可产生反射光源效应。因此新颖偏光膜将在提高偏光度与穿透度同时，亦具反射增亮效应，且整体穿透度并不因多层膜组合而下降；相较于以增亮膜提供相同的光增亮强度的情况下，本发明的新颖偏光膜将产生更高的光穿透效应。
请参考图1及图2，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于单层基板的不同实施例示意图。图1显示一整合型金属式偏光膜/光学膜20设置于一基板10的一侧。其中该整合型金属式偏光膜/光学膜20包含两部份，第一部份为反射型金属式偏光膜201、及第二部份为吸收型偏光膜层202以非线性光学的方式整合于该第一部份。其中该基板10为透光基板或不透光基板，并且该些基板可以是高分子聚合物所组成。
图1显示本发明的基本系统组合。在本发明中，由于整体偏光度与透光度由各膜层共同贡献，因此除图1的基本结构外，还有于显示器内外表面的不同结构组合与多层膜结构，如以下的图面所示的，其中光偏振态为O型、E型、S型、P型、左旋或右旋等偏振光。
图2显示该反射型金属式偏光膜201设置于该基板10的一侧，而该吸收型偏光膜层202以非线性光学的方式与该反射型金属式偏光膜201相配合地设置于该基板10的另一侧。其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层，并且该整合型金属式偏光膜/光学膜20的组合可以为P+O型、P+E型、S+O型、+S+E型、左旋光+O型、右旋光+O型、左旋光+E型、以及右旋光+E型等多种线偏光组合。
请参阅图3，显示本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的多层膜实施例的示意图。该图显示多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22设置于该基板10的同侧。其中该多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22可为同一或不同染料系的组成。也就是说，其中该些基板与该反射式偏光膜层201或该吸收型偏光膜层202之间可以具有多层涂层，形成该多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜。
本发明的整体膜层的偏光度与透光度虽然是唯一定值，但膜层组合具多种变化，因此可随不同环境与材料成分进行调整组合。偏光度与透光度分散组合，膜层叠加时并不会损耗所需的透光度，却可提高偏光度。
请参阅图4A及图4B，显示本发明以图3为基础进一步加上多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜的示意图。图4A，显示进一步加上一吸收型偏光膜层202于该多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22上，并且加上一反射型金属式偏光膜201于该基板10的一侧，其与该多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22相对。图4B，显示该基板10的两侧各设置有该多层膜之整合型金属式偏光膜/光学膜22。
请参阅图5A至图5L，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构以多层膜的形式应用于显示器的示意图。由于本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构组合具有多样性，不仅可以应用为显示器中的偏光膜、广视角膜、或一般光学膜，并且两片新颖偏光膜于显示器制作搭配时，更可灵活搭配组合。
图5A为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构应用于两个基板之一实施例的示意图。此实施例具有两个基板，然而本发明可以应用于多个基板上，并不限制于两个基板。此实施例包括有平行地排列的第一基板11及第二基板12，该第一基板11及第二基板12之间充填有显示流体介质30。该第一基板11靠近光源的一侧设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22a；而该第二基板12靠近光源的一侧也设置有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b。其中该些显示流体介质30可以是液晶、电泳、自我发光物体或其他易于显示的流体介质。
图5B为本发明由图5A变化的另一实施例。此实施例中，该第一基板11远离该显示流体介质30的一侧设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22a；而该第二基板12远离该显示流体介质30的一侧设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b。
图5C显示本发明由图5A变化的第三实施例。此实施例中该第一基板11及该第二基板12各自设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22a、22b位于远离光源的一侧。
图5D显示本发明由图5A变化的第四实施例。此实施例中该第一基板11及该第二基板12各自设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22a、22b位于靠近该显示流体介质30的一侧。
本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜的组合更可以因不同材料的偏光膜更具有多样性。请参阅图5E，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的一实施例的示意图。该实施例包括有第一基板11、第二基板12、以及显示流体介质30位于该第一基板11及第二基板12之间。该第一基板11具有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22a设于靠近光源的一侧、以及多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜24a设于远离光源的一侧；同样地，该第二基板12具有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b设于靠近光源的一侧、以及多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜24b设于远离光源的一侧。其中该多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22与该多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜24为不同材质。
请参阅图5F，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的第二实施例的示意图。此实施例中，该第一基板11具有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22a设于靠近光源的一侧、以及多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜24a设于远离光源的一侧；而该第二基板12仅设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b于靠近光源的一侧。
请参阅图5G，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的第三实施例的示意图。此实施例中，该第一基板11具有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22a设于靠近光源的一侧、以及多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜24a设于远离光源的一侧；而该第二基板12仅设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b于远离光源的一侧。
请参阅图5H，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的第四实施例的示意图。此实施例中，该第一基板11仅设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22a于远离光源的一侧；而该第二基板12具有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b设置于靠近光源的一侧、以及多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜24b设置于远离光源的一侧。
请参阅图5I，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用不同材料于两个基板的第五实施例的示意图。此实施例中，该第一基板11仅设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22a于靠近光源的一侧；而该第二基板12具有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b设置于靠近光源的一侧、以及多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜24b设置于远离光源的一侧。
本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜可在局部地设置于基板的两侧，由此有助于由两侧观看显示器。请参阅图5J至图5L，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于两个基板并且局部地设置于基板两侧的示意图。
请参阅图5J，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于两个基板并且局部地设置于基板两侧之一实施例的示意图。此实施例具有第一基板11、第二基板12、以及显示流体介质30位于该第一基板11及第二基板12之间。该第一基板11的两侧各局部设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22c及22d，而该第二基板12具有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b设置于靠近光源的一侧、及多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜24b设置于远离光源的一侧。其中该多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b及24b为不同材质(亦即含不同的吸收型偏光膜层，因此以不同的剖线表示)。
请参阅图5K，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于两个基板并且局部地设置于基板两侧的第二实施例的示意图。此实施例中，该第一基板11的两侧各局部设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22c及22d，而该第二基板12仅具有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22b设置于靠近光源的一侧。
请参阅图5L，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜应用于两个基板并且局部地设置于基板两侧的第三实施例的示意图。此实施例中，该第一基板11的两侧各局部设有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜22c及22d，而该第二基板12仅具有多层膜的整合型金属式偏光膜/光学膜24b设置于远离光源的一侧。
本发明上述的各种实施例结构配合多层偏光膜设计，不但可以解决基本金属偏光膜的缺点，并且更可以配合涂布制程，达成偏光膜直接涂布于显示器cell内部的制造。甚至可配合贴合制程而具有不同制造方法。
举例一，其中该反射型偏光膜层可以于一显示组织(cell)内或外制作，并且该吸收型偏光膜以涂布方式于该显示组织(cell)内制作。
举例二，该吸收型偏光膜层可以涂布的方式设于一显示组织(cell)外，并且与该反射式偏光膜层贴合。
举例三，该吸收型偏光膜层可以涂布的方式设于该反射式偏光膜层上，并且与一显示组织(cell)贴合。
举例四，该整合型偏光膜/光学膜可以于一显示组织(cell)外制作，并且其中该吸收型偏光膜层为染料系偏光膜层或E型偏光膜层。配合此例子，其中该吸收型偏光膜层涂布于该显示组织(cell)外，并且与该反射式偏光膜层贴合。或者，其中该吸收型偏光膜层涂布于该反射式偏光膜层后，再与该显示组织(cell)贴合。
更仔细的说明，关于本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其中制程为涂布方式时，该涂布的步骤可以为狭缝模具式涂布法(Slot-dieCoating)、挤压式模具涂布法(Extrusion Coating)、绕线棒涂布法(Mayer RodCoating)或刮刀涂布法。
值得一题的，本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，不一定需要设置于基板上，可以包括下列步骤形成至少一层不同材料的整合型偏光膜/光学膜，其中该些不同材料的整合型偏光膜/光学膜包含两部份，第一部份为金属式反射型偏光膜，第二部份为吸收型偏光膜层以非线性光学的方式整合于该第一部份，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
请参阅图6，为本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜基础的结构示意图。该基础的整合型金属式偏光膜/光学膜20包括一第一部份，为一金属式反射型偏光膜层201；以及一第二部份形成于该第一部份上，该第二部份为一吸收型偏光膜层202，该吸收型偏光膜层202可以是O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
由上述得知，由于本发明的整合型金属式偏光膜/光学膜结构具高偏光度、高透光度及具有反射光的效应，因此本发明不仅可应用于显示器的偏光膜、广视角膜、或增亮膜等，更可以应用于各式偏光显微镜、太阳眼镜、遮阳功能、显示功能与照明功能的物件等的物品上。
更仔细地说，其中该整合型偏光膜/光学膜结构可以涂布应用为一遮阳隔热膜，该遮阳隔热膜例如可应用于建筑物的遮阳隔热纸、遮阳眼镜、遮阳雨伞、或汽车玻璃的遮阳隔热纸等。
另一举例，其中该整合型偏光膜/光学膜结构可以涂布应用为一纺织用品的反射膜，例如，由将体热反射而不外泄以产生保温的功能，以制造成保暖衣物，甚至可以于外层具有抗紫外线的功能。或者可应用为具抗紫外线的雨伞。甚至，借着利用本发明搭配不同材料特性，制成可吸收红外线的膜层，以应用于反红外线侦测类型的衣物，使反射膜外露于外层，由此以反射侦测的红外线，而具有如同隐形衣的功能。此种特性甚至可应用于防止其他类型侦测的材料，而可以应用于军事用途上，例如飞机的反侦测材料。
再一举例，本发明还可以利用该整合型金属式偏光膜/光学膜结构的吸收特性，可以涂布应用于鞋垫上，提供具反射膜的鞋垫，具凉爽的功能。
甚至由于本发明内具有金属式反射型偏光膜层，可以应用于导电的材料。例如可以应用于导热线，以传导电能或热能。
《验证实例》验证实例如下列第二表所示，第二表中显示系统模型达到碘系偏光膜的光学效应值时，双层膜所需分配的偏光度与透光度的其中一组解。另一组为与验证实例相较的设计，设计值为整体偏光度须达到95％，透光度为40％。其中第一层偏光膜之偏光度为98.34％，透光度为43.8％，第二层偏光度为53.26％与透光度59.87％。
《第二表》
第一组实验值(新颖偏光膜实验值1)其中第1层偏光片的偏光度为98.369％，透光度为43.843％(500nm波长)，第2层偏光膜为偏光度59.4％，透光度53.48％，整合后的偏光度为99.58％，透光度为37.58％。第二组实验值(新颖偏光膜实验值2)其中第1层偏光片的偏光度为99.1％，透光度为44.49％(500nm波长)，第2层偏光膜为偏度86.33％，透光度50.83％，整合后之偏光度为99.93％，透光度为41.96％。其中第二组的实验结果如图7A至图7C所示，其中图7A显示第二层(吸收层)相对应于不同波长时的偏光度曲线202E、以及透光度曲线202T。图7B为第一层(金属型反射式)相对应于不同波长时的偏光度曲线201E、以及透光度曲线201T。图7C为整合偏光膜相对应于不同波长时的偏光度曲线20E、以及透光度曲线20T。
上述结果显示，当实验膜层的偏光度与透光度举理论模越接近，则结果越准；结果亦显示其偏光度与透光度分散效应可使两层低光学效果的膜层以非线性光学整合后成为高偏光度及高透光度的偏光膜。结果证明，当光学效应分散设计，不但不会损原来需要的透光度，更可达到增加偏光度效果。假设增亮膜层由金属偏光膜负责，在光学计算分析后，只需搭配偏光度为86.33％与透光度50.83％的低效应偏光膜，其组合后整体偏光度与透光度将与传统碘系偏光片搭配增亮膜的效应一致，且金属偏光膜膜厚约百奈米，约碘系偏光膜的百分之一膜厚，并且具有耐高温的优势，可以于LCD制作。新颖偏光膜因具有反射光性，比较一般碘系偏光膜，增加反射增亮效果。
请参阅图8A及图8B，其中图8A为整合型偏光膜在45度横切面下的透光度比率；图8B为整合型偏光膜在315度横切面下的透光度比率。本发明与碘系偏光膜的穿透度相比较。由图8A、图8B所示，新颖偏光膜在偏光度上与一般碘系一致或更优越以外，其更具有广视角与高穿透度。同时图8A、图8B也显示，新颖偏光膜同时具有反射增亮与广视角效果。
权利要求
1.一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，包括下列步骤提供至少一基板；形成一金属式反射型偏光膜层于该基板上作为该整合型金属式偏光膜的第一部份；及形成一吸收型偏光膜层作为该整合型金属式偏光膜的第二部份，该第二部份贴合于该第一部份且以非线性光学方式与该第一部份相匹配地整合，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
2.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该反射型偏光膜层于一显示组织内或外制作。
3.如权利要求2所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜以涂布方式于该显示组织内制作。
4.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜以涂布方式于一显示组织内制作。
5.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于一显示组织外，并且与该反射式偏光膜层贴合。
6.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该反射式偏光膜层上，并且与一显示组织贴合。
7.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该整合型偏光膜/光学膜于一显示组织外制作，该吸收型偏光膜层为染料系偏光膜层或E型偏光膜层。
8.如权利要求7所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该显示组织外，并且与该反射式偏光膜层贴合。
9.如权利要求7所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该反射式偏光膜层后，再与该显示组织贴合。
10.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该些基板与该反射式偏光膜层或该吸收型偏光膜层之间具多层涂层。
11.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该些基板为透光基板或不透光基板。
12.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该些基板为高分子聚合物所组成。
13.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，制程为涂布方式时，该涂布的步骤为狭缝模具式涂布法、挤压式模具涂布法、绕线棒涂布法或刮刀涂布法。
14.如权利要求1所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该整合型金属式偏光膜/光学膜结构应用为一显示器的偏光膜、增亮膜、广视角膜或一般光学膜。
15.一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，包括下列步骤提供一基板；形成一金属式反射型偏光膜层于该基板的一侧作为该整合型金属式偏光膜的第一部份；及形成一吸收型偏光膜层作为该整合型金属式偏光膜的第二部份，该第二部份以非线性光学方式与该第一部份相匹配地整合并且与该第一部份相对地位于该基板的另一侧。
16.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
17.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该金属式反射型偏光膜层于一显示组织内或外制作。
18.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜以涂布方式于一显示组织内制作。
19.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于一显示组织外，并且与该金属式反射式偏光膜层贴合。
20.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该反射式偏光膜层上，并且与一显示组织贴合。
21.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该整合型偏光膜/光学膜于一显示组织外制作，该吸收型偏光膜层为染料系偏光膜层或E型偏光膜层。
22.如权利要求21所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该显示组织外，并且与该金属式反射式偏光膜层贴合。
23.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该反射式偏光膜层后，再与该显示组织贴合。
24.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该些基板与该反射式偏光膜层或该吸收型偏光膜层之间具多层涂层。
25.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该些基板为透光基板或不透光基板。
26.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该些基板为高分子聚合物所组成。
27.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，制程为涂布方式时，该涂布的步骤为狭缝模具式涂布法、挤压式模具涂布法、绕线棒涂布法或刮刀涂布法。
28.如权利要求15所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该整合型金属式偏光膜/光学膜结构应用为一显示器的偏光膜、增亮膜、广视角膜或一般光学膜。
29.一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，包括下列步骤提供一金属式反射型偏光膜层；提供一吸收型偏光膜层，贴合于该金属式反射型偏光膜层并且以非线性光学方式与该金属式反射型偏光膜层相匹配地整合，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
30.如权利要求29所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该金属式反射型偏光膜层于一显示组织内或外制作。
31.如权利要求30所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜以涂布方式于该显示组织内制作。
32.如权利要求29所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜以涂布方式于一显示组织内制作。
33.如权利要求29所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于一显示组织外，并且与该金属式反射式偏光膜层贴合。
34.如权利要求29所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该金属式反射式偏光膜层上，并且与一显示组织贴合。
35.如权利要求29所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该金属式反射式偏光膜层与该吸收型偏光膜层之间具多层涂层。
36.如权利要求29所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该整合型偏光膜/光学膜形成于至少一基板上，该些基板为透光基板或不透光基板。
37.如权利要求36所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该些基板为高分子聚合物所组成。
38.如权利要求29所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，制程为涂布方式时，其中该涂布的步骤为狭缝模具式涂布法、挤压式模具涂布法、绕线棒涂布法或刮刀涂布法。
39.如权利要求29所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构的制造方法，其特征在于，该整合型金属式偏光膜/光学膜结构应用为一显示器的偏光膜、增亮膜、广视角膜或一般光学膜。
40.一种整合型金属式偏光膜/光学膜，其特征在于，包括一第一部份，为一金属式反射型偏光膜层；及一第二部份，为一吸收型偏光膜层，并且以非线性光学方式与该第一部份相匹配地整合，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
41.一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构，包括至少一基板；及至少一层整合型金属式偏光膜/光学膜，其设置于该些基板的任一侧，其中该些整合型金属式偏光膜/光学膜均包括有两部份一金属式反射型偏光膜层作为第一部份、及一吸收型偏光膜层作为第二部份与该第一部份相匹配地整合，其中该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
42.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该些基板为透光基板或不透光基板。
43.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，更包含一导电层，该导电层设置于该基板上、该吸收型偏光膜层上或该反射型偏光膜层上。
44.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该反射型偏光膜层位于一显示组织内或外。
45.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该吸收型偏光膜层位于一显示组织内或外。
46.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该吸收型偏光膜层位于该显示组织外，并且与该反射型偏光膜层贴合。
47.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该反射型偏光膜层上，并且与一显示组织贴合。
48.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该整合型偏光膜/光学膜结构涂布应用为一显示器的偏光膜、增亮膜、广视角膜或一般光学膜。
49.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该整合型偏光膜/光学膜结构应用于具遮阳隔热的产品。
50.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该整合型偏光膜/光学膜结构应用于人体配戴的产品。
51.如权利要求41所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该整合型偏光膜/光学膜结构应用于军事用品上。
52.一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，包括至少一基板；及至少二层整合型金属式偏光膜/光学膜，其中一层设置于该些基板的任一侧，另一层设置于该些基板的另一侧，其中该些整合型金属式偏光膜/光学膜包括有两部份，第一部份为金属式反射型偏光膜层而第二部份为吸收型偏光膜层与该第一部份相匹配地整合。
53.如权利要求52所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
54.如权利要求52所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该些基板为透光基板或不透光基板。
55.如权利要求52所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，更包含一导电层，该导电层设置于该基板上、该吸收型偏光膜层上或该反射型偏光膜层上。
56.如权利要求52所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该反射型偏光膜层位于一显示组织内或外。
57.如权利要求52所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该吸收型偏光膜层位于一显示组织内或外。
58.如权利要求52所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该吸收型偏光膜层位于该显示组织外，并且与该反射型偏光膜层贴合。
59.如权利要求52所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该反射型偏光膜层上，并且与一显示组织贴合。
60.如权利要求52所述的整合型金属式偏光膜/光学膜结构，其特征在于，该整合型偏光膜/光学膜结构涂布应用为一显示器的偏光膜、增亮膜、广视角膜或一般光学膜。
61.一种具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，包括一第一基板及一第二基板；至少一层整合型金属式偏光膜/光学膜，设置于该第一基板或该第二基板之任一侧，其中该些整合型金属式偏光膜/光学膜均包含两部份，第一部份为金属式反射型偏光膜层而第二部份为吸收型偏光膜层，该第二部份与该第一部份相匹配地整合；及多个显示流体介质，填充于该第一基板及该第二基板之间。
62.如权利要求61所述的具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，该吸收型偏光膜层为O型染料系偏光膜或E型偏光膜层。
63.如权利要求61所述的具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，该第一基板及该第二基板为透光基板或不透光基板。
64.如权利要求61所述的具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，该整合型偏光膜/光学膜位于一显示组织外，该吸收型偏光膜层为染料系偏光膜层或E型偏光膜层，且该反射型偏光膜层为金属式反射型偏光膜层。
65.如权利要求61所述的具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，该反射型偏光膜层位于一显示组织内或外。
66.如权利要求61所述的具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，该吸收型偏光膜层可于一显示组织内或外制作。
67.如权利要求61所述的具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，该吸收型偏光膜层位于该显示组织外，并且与该反射型偏光膜层贴合。
68.如权利要求61所述的具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，该吸收型偏光膜层涂布于该反射型偏光膜层，并且与一显示组织贴合。
69.如权利要求61所述的具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，该些显示流体介质为液晶、电泳、自我发光物体或其他易于显示的流体介质。
70.如权利要求61所述的具有整合型金属式偏光膜/光学膜结构的显示单元，其特征在于，该些整合型金属式偏光膜/光学膜其中之一分成二个部份各自部份地设置于该第一基板或该第二基板相对的二侧，该二个部份是相交错地设置。
全文摘要
一种整合型金属式偏光膜/光学膜结构及其制造方法，用以解决传统偏光膜/光学膜光学效应匹配不良的问题，其运用非线性光学理论整合各膜层的光学效应，将整体偏光度与透光度重新匹配于各膜层。该整合型偏光膜包含金属反射型与吸收型两种偏光膜层。其中金属反射型偏光膜层可反射与金属线平行的偏振态入射光，将其转成垂直偏光膜偏振穿透的二次穿透功能，整合多层膜结构为具有高偏光度、高透光度与具反射光效应的偏光膜。本发明可应用于显示器的偏光膜、广视角膜、增亮膜等，也可以应用于各式偏光显微镜、遮阳功能等。
文档编号G02B27/28GK1912659SQ20051009022
公开日2007年2月14日 申请日期2005年8月10日 优先权日2005年8月10日
发明者郑岳世, 陈育翔, 刘韦志, 王宗雄, 吴昱勋, 简维谊 申请人:台湾薄膜电晶体液晶显示器产业协会, 中华映管股份有限公司, 友达光电股份有限公司, 广辉电子股份有限公司, 瀚宇彩晶股份有限公司, 奇美电子股份有限公司, 财团法人工业技术研究院, 统宝光电股份有限公司