光學構(gòu)造和采用所述光學構(gòu)造的顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了光學構(gòu)造和采用所述光學構(gòu)造的顯示系統(tǒng)。本發(fā)明所公開的光學構(gòu)造包括反射型偏振器層和設置在所述反射型偏振器層上的光學膜。所述光學膜具有多個空隙和不小于約50％的光霧度，其中所述光學構(gòu)造中每兩個相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。
【專利說明】光學構(gòu)造和采用所述光學構(gòu)造的顯示系統(tǒng)
[0001] 本專利申請是申請?zhí)枮?01080022181.8、申請日為2010年4月15日、發(fā)明名稱為“光學構(gòu)造和采用所述光學構(gòu)造的顯示系統(tǒng)”的專利申請的分案申請。
_2] 相關(guān)專利申請
[0003]本專利申請與以引用方式并入的以下美國專利申請有關(guān):標題為“OpticalFilm”(光學膜)的美國臨時申請N0.61/169466 (代理人案卷號65062US002)；標題為“Retroref lecting Optical Construction”(回射光學構(gòu)造)的美國臨時申請N0.61/169532(代理人案卷號 65355US002);標題為“Optical Film for PreventingOptical Coupling”(防止光學耦合的光學膜)的美國臨時申請N0.61/169549 (代理人案卷號 65356US002);標題為 “Backlight and Display System Incorporating Same”(背光源和采用所述背光源的顯示系統(tǒng))的美國臨時申請N0.61/169555(代理人案卷號65357US002);標題為“Process and Apparatus for Coating with Reduced Defects”(減少缺陷的涂布方法和裝置)的美國臨時申請N0.61/169427(代理人案卷號65185US002)；以及標題為 “Process and Apparatus for Ananovoided Article”(用于 Ananovoid 制品的方法和裝置)的美國臨時申請N0.61/169429(代理人案卷號65046US002)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明整體涉及光學構(gòu)造，所述光學構(gòu)造包括反射型偏振器層和具有低折射率的光學膜或顯示某些類似低折射率性質(zhì)的光學膜。本發(fā)明還適用于采用此類光學構(gòu)造的顯示系統(tǒng)，如液晶顯不器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0005]諸如液晶顯示器(IXD)之類的光學顯示器變得越來越普遍，發(fā)現(xiàn)其用于例如多種應用，如移動電話、范圍從個人數(shù)字助理(PDA)到電子游戲機的手持計算機裝置、到諸如膝上型計算機以及IXD監(jiān)視器和電視屏幕的較大裝置。IXD通常包括一個或多個提高顯示性能的光控膜，如輸出亮度、照明均勻度、視角和總體系統(tǒng)效率。示例性光控膜包括棱柱狀結(jié)構(gòu)化膜、反射型偏振器、吸收型偏振器和漫射膜。
[0006]光控膜通常堆疊在背光源組件與液晶面板之間。從制造的觀點來看，由于處理和裝配若干分立膜元件會引起幾個問題。這些問題包括，特別是從各個光學膜中去除保護襯墊所需的時間過長以及當去除襯墊時膜受損機會增加。另外，將多個單獨的膜元件插入到顯示器框架的步驟耗時，并且疊堆各個膜為這些膜受損提供了機會。所有這些問題可能促使總產(chǎn)量減少或產(chǎn)率減小，這使系統(tǒng)成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]一般來講，本發(fā)明涉及光學構(gòu)造。在一個實施例中，光學構(gòu)造包括光霧度不小于約30%的光學漫射體層、設置在光學漫射體層上的折射率不大于約1.3且光霧度不大于約5%的光學膜，以及設置在光學膜上的反射型偏振器層。光學構(gòu)造中每兩個相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。在一些情況下，光學膜包括粘結(jié)劑、多個互連的空隙和多個顆粒，其中粘結(jié)劑與多個顆粒的重量比不小于約1:2。在一些情況下，反射型偏振器層可以是包括交替的層的多層光學膜，其中交替的層中的至少一者包括雙折射材料。在一些情況下，反射型偏振器層包括線柵反射型偏振器或膽留型反射型偏振器。在一些情況下，光學構(gòu)造中每兩個相鄰主表面的至少50 %或至少70 %或至少90 %彼此直接接觸。在一些情況下，光學構(gòu)造具有不小于約1.2，或不小于約1.3，或不小于約1.4的軸向亮度增益。
[0008]在另一個實施例中，光學構(gòu)造包括反射型偏振器層和設置在反射型偏振器層上的光霧度不小于約50%的光學膜。光學構(gòu)造中每兩個相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。光學構(gòu)造具有不小于約1.2的軸向亮度增益。
[0009]在另一個實施例中，光學構(gòu)造包括反射型偏振器層和設置在反射型偏振器層上的具有多個空隙、且光霧度不小于約50%的光學膜。光學構(gòu)造中每兩個相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。
[0010]在另一個實施例中，光學疊堆包括吸收型偏振器層、具有多個空隙的光學膜和反射型偏振器層。光學疊堆中每兩個相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。在一些情況下，光學膜設置在吸收型偏振器層與反射型偏振器層之間。在一些情況下，光學膜具有不小于約50%的光霧度。在一些情況下，光學膜具有不大于約10%的光霧度。在一些情況下，光學疊堆還包括光霧度不小于約50%的光學漫射體層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]結(jié)合附圖對本發(fā)明的各種實施例所做的以下詳細描述將有利于更完整地理解和領(lǐng)會本發(fā)明，其中:
[0012]圖1為光學構(gòu)造的示意性側(cè)視圖；
[0013]圖2為另一個光學構(gòu)造的示意性側(cè)視圖；
[0014]圖3為另一個光學構(gòu)造的示意性側(cè)視圖；
[0015]圖4A為顯示系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0016]圖4B為另一個顯示系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0017]圖5A為另一個顯示系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0018]圖5B為另個顯不系統(tǒng)的不意性側(cè)視圖；
[0019]圖6為多孔光學膜的光學圖像；
[0020]圖7為另一個多孔光學膜的光學圖像；
[0021]圖8為另一個多孔光學膜的光學圖像；
[0022]圖9為用于測量光學漫射體散射性質(zhì)的光學系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0023]圖10為多孔光學漫射膜和無孔光學漫射膜在空氣中的散射分布；
[0024]圖11為圖10中的兩個膜在高折射率介質(zhì)中的散射分布；
[0025]圖12為光學構(gòu)造的示意性側(cè)視圖；
[0026]圖13為另一個光學構(gòu)造的示意性側(cè)視圖；
[0027]圖14為另一個光學構(gòu)造的示意性側(cè)視圖；
[0028]圖15為另一個光學構(gòu)造的示意性側(cè)視圖；
[0029]圖16為另一個光學構(gòu)造的示意性側(cè)視圖；[0030]圖17為顯示系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；以及
[0031]圖18為另一個顯示系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。
[0032]在說明書中，多個附圖中使用的相同附圖標號是指具有相同或類似特性和功能的相同或類似元件。
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明整體涉及光學構(gòu)造，所述光學構(gòu)造包括反射型偏振器和包含多個空隙(如多個互連空隙)的光學膜。在一些情況下，光學膜具有低光霧度和低有效折射率，如小于約5%的光霧度和小于約1.3的有效折射率。在一些情況下，光學膜具有高光霧度和/或高光學漫反射率，同時還顯示某些類似低折射率的光學性質(zhì)，例如支持全內(nèi)反射或增強內(nèi)反射的能力。
[0034]本發(fā)明所公開的光學構(gòu)造可以組裝到各種光學或顯示系統(tǒng)中，例如，液晶顯示器系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)耐久性、降低制造和組裝成本，并減小系統(tǒng)的總厚度，同時提高、保持或基本上保持系統(tǒng)光學性質(zhì)中的至少一些，如同軸亮度和系統(tǒng)顯示的圖像反差。
[0035]本文所公開的光學膜包括多個分散在粘結(jié)劑中的空隙，如多個互連空隙或空隙網(wǎng)。多個互連空隙中的空隙通過中空隧道或中空隧道狀通道彼此相連?？障恫灰欢ㄍ耆珱]有物質(zhì)和/或顆粒。例如，在一些情況下，空隙可以包括一個或多個小纖維狀或線絲狀物體，所述物體包括(例如)粘結(jié)劑和/或納米顆粒。某些本發(fā)明所公開的光學膜包括許多的多個互連空隙或許多空隙網(wǎng)，其中每個所述多個互連空隙或網(wǎng)中的空隙都是互連的。在一些情況下，除了許多的多個互連空隙，本發(fā)明所公開的光學膜還包括多個封閉或不連接的空隙，即空隙未通過隧道與其他空隙相連。
[0036]由于一些本發(fā)明所公開的光學膜包括多個空隙，因此其支持全內(nèi)反射(TIR)或增強內(nèi)反射(EIR)。當在光學透明無孔介質(zhì)中傳播的光入射到具有高孔隙度的層上時，入射光在傾斜角度處的反射率比在垂直入射角度處的反射率高得多。就無霧度或低霧度多孔膜而言，在大于臨界角的傾斜角度處的反射率接近約100%。在此類情況下，入射光發(fā)生全內(nèi)反射(TIR)。就高霧度多孔膜而言，盡管光不會發(fā)生TIR，但類似入射角度范圍內(nèi)的傾斜角度反射率可以接近100%。高霧度膜的這種增強反射率類似于TIR，被稱為增強內(nèi)反射(EIR)。如本文所用，所謂多孔(或有空隙的)光學膜增強內(nèi)反射(EIR)，是指與無空隙的膜或?qū)盈B薄膜相比，有空隙的膜或?qū)盈B薄膜的多孔和無孔層邊界處的反射率較大。
[0037]本發(fā)明所公開的光學膜中的空隙具有折射率~和電容率ε v，其中nv2 = εν，粘結(jié)劑具有折射率nb和電容率eb，其中nb2= ebo通常，光學膜與光的相互作用(如光入射到光學膜上或在其中傳播)取決于多種膜特性，例如膜厚度、粘結(jié)劑折射率、空隙或孔的折射率、孔的形狀和大小、孔的空間分布和光的波長。在一些情況下，入射到光學膜上或在其中傳播的光具有有效電容率ε eff和有效折射率neff，其中neff可以用空隙折射率nv、粘結(jié)劑折射率nb和膜孔隙度或空隙體積分數(shù)“f”表示。在此類情況下，光學膜要足夠厚，空隙要足夠小，從而使光無法分辨單個或孤立空隙的形狀和特征。在此類情況下，至少大部分空隙(如至少60%或70%或80%或90%的空隙)的尺寸不大于約λ/5，或不大于約λ/6，或不大于約λ/8，或不大于約λ/10，或不大于約λ/20，其中λ為光的波長。
[0038]在一些情況下，入射到本發(fā)明所公開的光學膜上的光是可見光，即光的波長在電磁光譜的可見區(qū)內(nèi)。在此類情況下，可見光的波長在約380nm至約750nm,或約400nm至約700nm,或約420nm至約680nm范圍內(nèi)。在此類情況下,如果至少大部分空隙(如至少60%或70%或80%或90%的空隙)的尺寸不大于約70nm,或不大于約60nm,或不大于約50nm,或不大于約40nm，或不大于約30nm，或不大于約20nm，或不大于約10nm，可以合理地指定光
學膜的有效折射率。
[0039]在一些情況下，本發(fā)明所公開的光學膜要足夠厚，從而使光學膜可以合理地具有可以用空隙和粘結(jié)劑的折射率以及空隙或孔體積分數(shù)或孔隙度表示的有效折射率。在此類情況下，光學膜的厚度不小于約lOOnm，或不小于約200nm，或不小于約500nm，或不小于約700nm,或不小于約lOOOnm。
[0040]當本發(fā)明所公開的光學膜中的空隙足夠小，并且光學膜足夠厚時，光學膜具有可以用下式表示的有效電容率erff:
[0041]Eeff = f ev+(l-f) eb(I)
[0042]在此類情況下，光學膜的有效折射率neff可以表示為:
[0043]neff2 = fnv2+(l-f) nb2(2)
[0044]在一些情況下，例如當孔與粘結(jié)劑的折射率差值足夠小時，光學膜的有效折射率可以大致表示為:
[0045]neff = fnv+(l-f)nb(3)
[0046]在此類情況下，光學膜的有效折射率為空隙和粘結(jié)劑的折射率的體積加權(quán)平均數(shù)。例如，空隙體積分數(shù)為約50%、粘結(jié)劑折射率為約1.5的光學膜具有約1.25的有效折射率。
[0047]圖1為光學構(gòu)造100的示意性側(cè)視圖，其包括設置在光學膜120上的反射型偏振器層110，所述光學膜120包括多個折射率為nv的空隙130，所述多個空隙130分散在折射率為nb的粘結(jié)劑170中。反射型偏振器層110包括頂部主表面112和底部主表面114。光學膜120包括頂部主表面122和底部主表面124。
[0048]在一些情況下，空隙130的主要光學效應是影響有效折射率，而不是(例如)散射光。在此類情況下，光學膜120的光霧度不大于約5 %，或不大于約4%，或不大于約3.5 %，或不大于約4%，或不大于約3 %，或不大于約2.5%，或不大于約2 %，或不大于約1.5 %，或不大于約I %。在此類情況下，光學膜的有效折射率不大于約1.35，或不大于約1.3，或不大于約1.25，或不大于約1.2，或不大于約1.15，或不大于約1.1，或不大于約1.05。在此類情況下，光學膜120的厚度不小于約lOOnm，或不小于約200nm，或不小于約500nm，或不小于約700nm，或不小于約1，OOOnm，或不小于約1500nm，或不小于約2000nm。
[0049]對于法向入射到光學膜120上的光而言,如本文所用，光霧度被定義為偏離法向大于4度的透射光與總透射光的比率。用Haze-guard Plus霧度計(BYK-Gardiner, SilverSprings, Md.)按照ASTM D1003中所述的工序測量本文所公開的霧度值。
[0050]在一些情況下，光學膜120可支持或促進全內(nèi)反射(TIR)或增強內(nèi)反射，即反射大于折射率為nb的材料產(chǎn)生的反射。在此類情況下，光學膜120要足夠厚，從而使在光學膜表面發(fā)生全內(nèi)反射的光線的漸消失的尾光不會在光學膜的整個厚度上發(fā)生光學耦合，或光學耦合非常小。在此類情況下，光學膜120的厚度不小于約I微米，或不小于約1.1微米，或不小于約1.2微米，或不小于約1.3微米，或不小于約1.4微米，或不小于約1.5微米，或不小于約1.7微米，或不小于約2微米。足夠厚的光學膜120可以防止或減小在光學膜整個厚度上發(fā)生的光學模式漸消失尾光的不期望光學耦合。
[0051]在一些情況下，光學膜120具有高光霧度。在此類情況下，光學膜的光霧度不小于約40%，或不小于約50%，或不小于約60%，或不小于約70%，或不小于約80%，或不小于約90%，或不小于約95%。
[0052]在一些情況下，光學膜120具有高光學漫反射率。在此類情況下，光學膜的光學漫反射率不小于約30%，或不小于約40%，或不小于約50%，或不小于約60%。
[0053]在一些情況下，光學膜120具有高光學清晰度。對于法向入射到光學膜120上的光而言，如本文所用，光學清晰度是指比率(T1-T2V(TJT2),其中T1為偏離法向1.6與2度之間的透射光，T2為與法向的角度在O與0.7度之間的透射光。用得自BYK-Gardiner的Haze-guard Plus霧度計測量本文所公開的清晰度值。在光學膜120具有高光學清晰度的情況下，清晰度不小于約40%，或不小于約50%，或不小于約60%，或不小于約70%，或不小于約80%，或不小于約90%，或不小于約95%。
[0054]在一些情況下，光學膜120具有低光學清晰度。在此類情況下，光學膜的光學清晰度不大于約10%，或不大于約7%，或不大于約5%，或不大于約4%，或不大于約3%，或不大于約2 %，或不大于約I %。
[0055]通常，光學膜120可以具有應用中可能需要的任何孔隙度或空隙體積分數(shù)。在一些情況下，光學膜120中的多個空隙130的體積分數(shù)不小于約20%，或不小于約30%，或不小于約40%，或不小于約50%，或不小于約60%，或不小于約70%，或不小于約80%，或不小于約90%。
[0056]在一些情況下，光學膜120還包括多個分散在粘結(jié)劑170中的顆粒150。顆粒150可以具有應用中可能需要的任何粒度。例如，在一些情況下，至少大部分顆粒(如至少60%或70%或80%或90%或95%的顆粒)具有所需范圍內(nèi)的粒度。例如，在一些情況下，至少大部分顆粒(如至少60%或70%或80%或90%或95%的顆粒)具有不大于約5微米，或不大于約3微米，或不大于約2微米，或不大于約I微米，或不大于約700nm，或不大于約500nm，或不大于約200nm，或不大于約lOOnm，或不大于約50nm的粒度。
[0057]在一些情況下，多個顆粒150具有不大于約5微米，或不大于約3微米，或不大于約2微米，或不大于約I微米，或不大于約700nm，或不大于約500nm，或不大于約200nm，或不大于約lOOnm，或不大于約50nm的平均粒度。
[0058]在一些情況下，顆粒150足夠小，從而使顆粒的主要光學效應影響光學膜120的有效折射率。例如，在此類情況下，顆粒具有不大于約λ/5，或不大于約λ/6，或不大于約入/8，或不大于約λ/10，或不大于約λ/20的平均粒度，其中λ為光的波長。又如，平均粒度不大于約70nm,或不大于約60nm,或不大于約50nm,或不大于約40nm,或不大于約30nm,或不大于約20nm,或不大于約10nm。
[0059]顆粒150可以具有應用中可能需要或可用的任何形狀。例如，顆粒150可以具有規(guī)則或不規(guī)則的形狀。例如，顆粒150可以為大致球形。又如，顆?？梢允羌氶L的。在此類情況下，光學膜120包括多個細長顆粒150。在一些情況下，細長顆粒具有不小于約1.5，或不小于約2，或不小于約2.5，或不小于約3，或不小于約3.5，或不小于約4，或不小于約
4.5，或不小于約5的平均縱橫比。在一些情況下，顆粒可以是串珠的形式或形狀(如得自Nissan Chemical, Houston, TX的Snowtex-PS顆粒)或球形或無定形顆粒的聚合鏈,如熱解法二氧化硅。顆粒150可以是應用中可能需要的任何類型的顆粒。例如，顆粒150可以是有機或無機顆粒。例如，顆粒150可以是二氧化硅、氧化鋯或氧化鋁顆粒。
[0060]顆粒150可以是，也可以不是官能化的。在一些情況下，顆粒150不是官能化的。在一些情況下，顆粒150是官能化的，以使得它們可以分散在所需的溶劑或粘結(jié)劑170中，而沒有或只有極少的結(jié)塊。在一些情況下，顆粒150可以被進一步官能化，以便化學鍵合到粘結(jié)劑170上。例如，顆粒150可以進行表面改性并具有可化學鍵合到粘結(jié)劑170上的反應性功能或基團。在此類情況下，至少大部分顆粒150化學鍵合到粘結(jié)劑上。在一些情況下，顆粒150不具有化學鍵合到粘結(jié)劑170上的反應性功能。在此類情況下，顆粒150可以物理鍵合到粘結(jié)劑170上。
[0061]在一些情況下，一些顆粒具有反應性基團，而另一些不具有反應性基團。例如，在一些情況下，約10%的顆粒具有反應性基團，而約90%的顆粒不具有反應性基團；或約15%的顆粒具有反應性基團，而約85 %的顆粒不具有反應性基團；或約20%的顆粒具有反應性基團，而約80%的顆粒不具有反應性基團；或約25%的顆粒具有反應性基團，而約75%的顆粒不具有反應性基團；或約30%的顆粒具有反應性基團，而約60%的顆粒不具有反應性基團；或約35%的顆粒具有反應性基團，而約65%的顆粒不具有反應性基團；或約40%的顆粒具有反應性基團，而約60%的顆粒不具有反應性基團；或約45%的顆粒具有反應性基團，而約55%的顆粒不具有反應性基團；或約50%的顆粒具有反應性基團，而約50%的顆粒不具有反應性基團；或約55%的顆粒具有反應性基團，而約45%的顆粒不具有反應性基團；或約60%的顆粒具有反應性基團，而約40%的顆粒不具有反應性基團；或約65%的顆粒具有反應性基團，而約35%的顆粒不具有反應性基團；或約70%的顆粒具有反應性基團，而約30%的顆粒不具有反應性基團；或約75%的顆粒具有反應性基團，而約25%的顆粒不具有反應性基團；或約80%的顆粒具有反應性基團，而約20%的顆粒不具有反應性基團；或約85%的顆粒具有反應性基團，而約15%的顆粒不具有反應性基團；或約90%的顆粒具有反應性基團，而約10%的顆粒不具有反應性基團。
[0062]粘結(jié)劑170可以是或包括應用中可能需要的任何材料。例如，粘結(jié)劑170可以是形成聚合物的UV固化型材料，如交聯(lián)聚合物。在一些情況下，粘結(jié)劑170可以是任何可聚合材料，如具有輻射固化性的可聚合材料。
[0063]通常，粘結(jié)劑170與多個顆粒150的重量比可以是應用中可能需要的任何比率。在一些情況下，粘結(jié)劑與多個顆粒的重量比不小于約1:1，或不小于約1.5:1，或不小于約2:1，或不小于約2.5:1，或不小于約3:1，或不小于約3.5:1，或不小于約4:1。
[0064]在一些情況下，光學膜120包括粘結(jié)劑、熱解法金屬氧化物(如熱解法二氧化硅或氧化鋁)和多個互連空隙或互連空隙網(wǎng)。在這種情況下，熱解法金屬氧化物與粘結(jié)劑的重量比在約2:1至約6:1的范圍內(nèi)，或約2:1至約4:1的范圍內(nèi)。在一些情況下，熱解法金屬氧化物與粘結(jié)劑的重量比不小于約2:1，或不小于約3:1。在一些情況下，熱解法金屬氧化物與粘結(jié)劑的重量比不大于約8:1，或不大于約7:1，或不大于約6:1。
[0065]光學膜120可以是包括多個空隙的任何光學膜。例如，光學膜120可以是標題為“OPTICAL FILM”(光學膜)、代理人檔案號為65062US002的美國臨時申請N0.61/169466中所述的光學膜，該專利的公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文中。[0066]在一些情況下，光學膜120可以是或包括多孔聚丙烯和/或聚乙烯膜，如得自Celanese Separation Products of Charlotte, N.C 的 CELGARD 膜)。例如，光學膜 120 可以是或包括厚度為約25微米、孔隙度為55%的CELGARD2500膜。又如，光學膜120可以是或包括厚度為約12微米、孔隙度為38%的CELGARD M824膜。圖6為CELGARD膜的示例性光學圖像。
[0067]在一些情況下，光學膜120可以是或包括通過熱致相分離(TIPS)制成的多孔膜，如按照美國專利4，539，256和5，120，594的教導制成的多孔膜。TIPS膜可以具有寬范圍的微觀孔尺寸。圖7為TIPS膜的示例性光學圖像。
[0068]在一些情況下，光學膜120可以是或包括通過溶劑誘導相分離(SIPS)制成的多孔膜，圖8中示出了 SIPS膜的示例性光學顯微圖。在一些情況下，光學膜120可以是或包括聚偏二氟乙烯(PVDF)多孔膜。
[0069]可以使用應用中可能需要的任何制造方法制備光學膜120，如以下文獻中所述的方法:標題為“PROCESS AND APPARATUS FOR A NAN0V0IDED ARTICLE”(NAN0V0IDED 制品的制備方法和設備)、代理人檔案號為65046US002的美國臨時申請N0.61/169429和標題為“PROCESS AND APPARATUS FOR COATING WITH REDUCED DEFECTS”(減少缺陷的涂布方法和設備)、代理人檔案號為65185US002的美國臨時申請N0.61/169427，所述專利的公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文中。
[0070]反射型偏振器層110基本上反射具有第一偏振態(tài)的光,并基本上透射具有第二偏振態(tài)的光，其中兩種偏振態(tài)是互相正交的。例如，反射型偏振器110對于反射型偏振器基本上反射的偏振態(tài)可見光的平均反射率為至少約50%，或至少約60%，或至少約70%，或至少約80 %，或至少約90 %，或至少約95 %。又如，反射型偏振器110對于反射型偏振器基本上透射的偏振態(tài)可見光的平均透射比為至少約50%，或至少約60%，或至少約70%，或至少約80%，或至少約90%，或至少約95%，或至少約97%，或至少約98%，或至少約99%。在一些情況下，反射型偏振器110基本上反射具有第一線性偏振態(tài)的光(例如，沿著X方向)并基本上透射具有第二線性偏振態(tài)的光(例如，沿著z方向)。
[0071]反射型偏振器層110可以使用任何合適類型的反射型偏振器，例如，多層光學膜(MOF)反射型偏振器；具有連續(xù)相和分散相的漫反射偏振膜(DRPF)，如得自3M公司(St.Paul, Minnesota)的Vikuiti?漫反射偏振器膜(“DRPF”)；描述于(例如)美國專利N0.6，719，426中的線柵反射型偏振器；或膽留型反射型偏振器。
[0072]例如，在一些情況下，反射型偏振器層110可以是或包括由交替的不同聚合物材料層形成的MOF反射型偏振器，其中一組交替的層中的一者由雙折射材料形成，其中不同材料的折射率與以一種線性偏振態(tài)偏振的光相匹配，與正交的線性偏振態(tài)的光不匹配。在此類情況下，匹配偏振態(tài)的入射光基本上透射穿過反射型偏振器層110，不匹配偏振態(tài)的入射光基本上被反射型偏振器層110反射。在一些情況下，MOF反射型偏振器層110可以包括無機介質(zhì)層的疊堆。
[0073]又如，反射型偏振器層110可以是或包括在傳播狀態(tài)具有中間同軸平均折射率的局部反射層。例如，局部反射層對于在第一平面(如xy平面)偏振的可見光可以具有至少約90%的同軸平均反射率，對于在垂直于第一平面的第二平面(如XZ平面)偏振的可見光具有在約25%至約90%范圍內(nèi)的同軸平均反射率。此類局部反射層描述于(例如)美國專利公布N0.2008/064133中，該專利的公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文中。
[0074]在一些情況下，反射型偏振器層110可以是或包括圓形反射型偏振器，其中以一種方向圓形偏振的光(可以是順時針或逆時針方向(也稱為右旋或左旋圓形偏振)優(yōu)先透射，以相反方向偏振的光優(yōu)先反射。其中一類圓形偏振器包括膽留型液晶偏振器。
[0075]在一些情況下，反射型偏振器層110可以是通過光學干涉作用反射或透射光的多層光學膜，如以下文獻中所述:提交于2009年11月19日的美國臨時專利申請N0.61/116132 ;提交于2008年11月19日的美國臨時專利申請N0.61/116291 ;提交于2008年11月19日的美國臨時專利申請N0.61/116294;提交于2008年11月19日的美國臨時專利申請N0.61/116295 ;提交于2008年11月19日的美國臨時專利申請N0.61/116295 ;和提交于2008年4月15日、要求提交于2007年5月20日的美國臨時專利申請N0.60/939081的優(yōu)先權(quán)的國際專利申請N0.PCT/US2008/060311;所述專利的全文全部以引用方式并入本文中。
[0076]光學構(gòu)造100中每兩個相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。例如，光學構(gòu)造100中各個相鄰層120和110的相鄰主表面122和114的相當大一部分彼此直接接觸。例如,兩個相鄰主表面的至少50 %，或至少60 %，或至少70 %，或至少80 %，或至少90 %，或至少95%彼此直接接觸。例如，在一些情況下，光學膜120直接涂覆在反射型偏振器層110上。
[0077]通常，光學構(gòu)造100中每兩個相鄰層的相鄰主表面(彼此面對或彼此相鄰的主表面)的相當大一部分彼此直接接觸。例如，在一些情況下，可能存在設置在反射型偏振器層110與光學膜120之間的一個或多個另外的層，例如圖2和3示意性所示。在此類情況下，光學構(gòu)造100中每兩個相鄰層的相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。在此類情況下，光學構(gòu)造中每兩個相鄰層的相鄰主表面的至少50%，或至少60%，或至少70%，或至少80 %，或至少90 %，或至少95 %彼此直接接觸。
[0078]在不例性光學構(gòu)造100中，光學膜120直接接觸反射型偏振器層110。例如,光學膜120可以直接涂覆在反射型偏振器層11的底面144上。在一些情況下，可將一個或多個層設置在這兩個層之間。例如，圖2為光學構(gòu)造200的示意性側(cè)視圖，其包括設置在光學膜120與反射型偏振器層110之間、用于將光學膜粘合到偏振層上的光學粘合劑層140。
[0079]在一些情況下，光學粘合劑層140具有高鏡面光學透射比。例如，在此類情況下，粘合劑層的鏡面光學透射比不小于約60%，或不小于約70%，或不小于約80%，或不小于約 90%。
[0080]在一些情況下，光學粘合劑層140基本上光學漫射，并可以具有白色外觀。例如，在此類情況下，光學漫射粘合劑層140的光霧度不小于約30 %，或不小于約30 %，或不小于約50%，或不小于約60%，或不小于約70%，或不小于約80%，或不小于約90%，或不小于約95 %。在一些情況下,漫射粘合劑層的漫反射率不小于約20%,或不小于約30%,或不小于約40 %，或不小于約50 %，或不小于約60 %。在此類情況下，粘合劑層可以通過包括分散在光學粘合劑中的多個顆粒進行光學漫射，其中顆粒和光學粘合劑具有不同的折射率。兩種折射率之間的失配可以導致光散射。
[0081]光學粘合劑層140可以包括應用中可能需要和/或可用的任何光學粘合劑。示例性光學粘合劑包括壓敏粘合劑(PSA)、熱敏粘合劑、揮發(fā)性溶劑型粘合劑和UV固化性粘合齊U，如可得自Norland Products, Inc.的UV固化性光學粘合劑。示例性的PSA包括那些基于天然橡膠、合成橡膠、苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸類嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烴和聚(甲基)丙烯酸酯的PSA。如本文所用，(甲基)丙烯酸類(或丙烯酸酯)是指丙烯酸類和甲基丙酸烯類物質(zhì)。其他示例性PSA包括(甲基)丙烯酸酯、橡膠、熱塑性彈性體、有機硅、氨基甲酸酯以及它們的組合。在一些情況下，PSA基于(甲基)丙烯酸PSA或至少一種聚(甲基)丙烯酸酯。示例性有機硅PSA包含聚合物或樹膠和可選的增粘樹脂。其他示例性有機硅PSA包含聚二有機硅氧烷-聚乙二酰胺和任選的增粘劑。
[0082]圖3為光學構(gòu)造300的示意性側(cè)視圖，其包括設置在光學粘合劑層140和光學膜120之間的基底160。例如，在一些情況下，光學膜120涂覆在基底160上，光學粘合劑層140將被涂布基底粘合到反射型偏振器層110上。又如，在一些情況下，光學粘合劑層140和光學膜120涂覆在基底的相對主表面上，而粘合劑將雙面被涂布基底層合到反射型偏振器層上。
[0083]基底160可以是或包括可適用于應用的任何材料，如電介質(zhì)、半導體或金屬。例如，基底160可以包括或由玻璃和聚合物(如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯和丙烯酸類樹脂)制成?；?60可以是剛性或柔性的。
[0084]光學構(gòu)造100至300中的每一個都能夠具有較小的總體厚度，同時還能提供高光學增益。如本文所用，光學構(gòu)造的“增益”或“光學增益”被定義為具有所述光學構(gòu)造的光學或顯不系統(tǒng)的軸向輸出亮度與不具有所述光學構(gòu)造的相同光學或顯不系統(tǒng)的軸向輸出亮度的比率。在顯示系統(tǒng)中添加光學構(gòu)造100至300中的任意一個可以減小顯示系統(tǒng)的總體厚度，同時顯示系統(tǒng)的光學增益沒有或只有極小的損耗。在一些情況下，光學構(gòu)造100至300具有不小于約1.1，或不小于約1.2,或不小于約1.2,或不小于約1.25,或不小于約1.3，或不小于約1.35，或不小于約1.4，或不小于約1.45，或不小于約1.5的光學增益。
[0085]圖9為光學系統(tǒng)900的示意性側(cè)視圖，其以光學軸線990為中心，用于測量光學漫射膜的光散射。光學系統(tǒng)900包括具有球形表面905、平底面915且折射率為nh的半球體910、通過光學粘合劑層920層合到底面915上的光學漫射膜930、發(fā)出光945的光源940，以及用于檢測試驗樣本930散射的光的光學檢測器950。
[0086]光源940發(fā)出的光945沿著光學軸線990傳播，并被半球體910內(nèi)的光學漫射膜930散射，其中半球體910是具有折射率nh的高折射率介質(zhì)。因此，在存在半球體的情況下，光學系統(tǒng)900測量光學漫射膜在高折射率介質(zhì)中的散射。另一方面，通過移除半球體，檢測器950檢測和測量光學漫射膜950在低折射率介質(zhì)(空氣)中的光散射。
[0087]使用Imaging Sphere (成像球體，得自 Radiant Imaging Inc.，Duvall, WA)測量各種多孔和無孔光學漫射膜在低折射率(空氣)和高折射率(nh)介質(zhì)中的散射性質(zhì)。ImagingSphere與光學系統(tǒng)900類似。將直徑為63mm的固體丙烯酸類樹脂半球體放入ImagingSphere中，其中平底面緊靠樣本口，在該樣本口處可以將膜樣本粘附到半球體的中心。半球的折射率為約1.49。入射光945為光束直徑約4mm的白光。對于每個光學漫射膜而言，首先測量膜在空氣中的散射。接著，通過光學粘合劑層920 (光學透明的粘合劑0CA8171，得自3M公司(St.Paul MN))將膜層合到半球體910的底面915上，并測量在丙烯酸類樹脂介質(zhì)中的散射。
[0088]圖10示出了測量的多孔光學漫射膜和無孔光學漫射膜在空氣中的散射分布。圖10中的水平軸線為從光學軸線990測量的散射角度0，垂直軸線為散射光的強度。曲線1010為對實例13中所描述的無孔光學漫射膜OF7進行測量后的已測量散射分布，曲線1020為也在實例13中描述的多孔光學膜OF3的已測量散射分布。兩種膜具有相同的散射寬度I。
[0089]圖11示出了測量的兩種膜在高折射率介質(zhì)中的散射分布。曲線1110為對無孔光學漫射膜進行測量后的已測量散射分布，曲線1120為多孔光學漫射膜的已測量散射分布。無孔漫射膜的散射分布寬度W2顯著大于多孔漫射膜的散射分布寬度W3。因此，盡管具有類似透射比和反射性質(zhì)的多孔和無孔光學漫射膜在空氣中具有類似的散射分布性質(zhì)，但多孔光學漫射膜在高折射率介質(zhì)中的散射寬度顯著窄于無孔光學漫射膜。
[0090]圖4A為顯示系統(tǒng)400的示意性側(cè)視圖，其包括通過光學粘合劑層420層合到光學構(gòu)造405上的液晶面板410，以及朝向光學構(gòu)造405發(fā)出光462的光源480。
[0091]光學構(gòu)造405包括光學漫射體層450、設置在光學漫射體層上的光學膜440，以及設置在光學膜上的反射型偏振器層430。光源480包括多個面向光學構(gòu)造405的燈460和光反射腔470，其中光反射腔包括后反射器474以及側(cè)反射器472和476。燈460中的至少一個至少部分地封裝在光反射腔470中。光反射腔470收集燈460以除沿著光學構(gòu)造(正y方向)之外的方向發(fā)出的光，如沿著X或負y方向發(fā)出的光，并沿著正y軸朝光學構(gòu)造405重新導向此類光。其中燈460面向系統(tǒng)中多個層的主表面的顯示系統(tǒng)(例如顯示系統(tǒng)400)通常稱為直接照明式顯示系統(tǒng)。
[0092]光學膜440在電磁光譜可見光范圍內(nèi)的折射率小于約1.4，或小于約1.35，或小于約1.30，或小于約1.2，或小于約1.15，或小于約1.1。光學膜440具有較小的光霧度。例如，光學膜440的光霧度不大于約10 %，或不大于約8 %，或不大于約6 %，或不大于約5 %，或不大于約4%，或不大于約3%，或不大于約2%，或不大于約1%，或不大于約0.5%。光學膜440在可見光中具有高平均鏡面光學透射比。例如，光學膜的平均鏡面光學透射比大于約70 %，或大于約75 %，或大于約80 %，或大于約85 %，或大于約90 %，或大于約95 %。
[0093]光學膜440可以是包括多個空隙并具有低霧度和低折射率的任何光學膜。例如，光學膜440可以是或包括本文所公開的任何光學膜或光學膜的任何組合。例如，光學膜440可以類似于光學膜120。
[0094]光學膜440促進反射型偏振器層430主表面432處的全內(nèi)反射。例如，在一些情況下，光學膜促進入射角度為Θ、作為反射光線436的入射光線434的全內(nèi)反射，其中在不存在光學膜的情況下，入射光線434的至少相當大一部分會作為泄漏的光線435穿過或透過反射型偏振器層430泄漏。
[0095]光學漫射體450的主要功能是隱藏或遮蔽燈460并均勻化光源480發(fā)出的光462。光學漫射體層450具有高光霧度和/或高光學漫反射率。例如，在一些情況下，光學漫射體的光霧度不小于約40%，或不小于約50%，或不小于約60%，或不小于約70%，或不小于約80%，或不小于約85%，或不小于約90%，或不小于約95 %。又如，光學漫射體的光學漫反射率不小于約30%，或不小于約40%，或不小于約50%，或不小于約60%。
[0096]光學漫射體450可以是或包括應用中可能需要和/或可用的任何光學漫射體。例如，光學漫射體450可以是或包括表面漫射體、體積漫散體，或它們的組合。例如，光學漫射體450可以包括具有第一折射率Ii1的多個顆粒，所述顆粒分散在具有不同折射率n2的粘結(jié)劑或宿主介質(zhì)中，其中兩個折射率的差值為至少約0.01，或至少約0.02，或至少約0.03，或至少約0.04，或至少約0.05。
[0097]反射型偏振器層430基本上反射具有第一偏振態(tài)的光，并基本上透射具有第二偏振態(tài)的光，其中兩種偏振態(tài)是互相正交的。反射型偏振器層430可以使用任何合適類型的反射型偏振器。例如，反射型偏振器層430可以類似于反射型偏振器層110。
[0098]光學構(gòu)造405中每兩個相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。例如，光學構(gòu)造中每兩個相鄰主表面的至少50%，或至少60%，或至少70%，或至少80%，或至少90%，或至少95%彼此直接接觸。例如，在一些情況下，光學構(gòu)造405中的層可以層合或涂覆到相鄰層上。
[0099]通常，光學構(gòu)造405中每兩個相鄰層的相鄰主表面(彼此面對或彼此相鄰的主表面)的相當大一部分彼此直接接觸。例如，在一些情況下，一個或多個附加層可以設置在反射型偏振器層430與光學膜440之間，但是，在此類情況下，光學構(gòu)造405中每兩個相鄰層的相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。在此類情況下，光學構(gòu)造中每兩個相鄰層的相鄰主表面的至少50 %，或至少60 %，或至少70 %，或至少80 %，或至少90 %，或至少95 %彼此直接接觸。
[0100]液晶面板410包括(圖4A中未明確示出)設置在兩個面板之間的液晶層、設置在液晶層上方的上吸光偏振層和設置在液晶層下方的下吸光偏振器。上下吸光偏振器以及液晶層一起控制光從反射型偏振器層430透過液晶面板410到觀察者490的透射。
[0101]顯示系統(tǒng)400能夠具有較小的整體厚度，同時還能提供高光學增益。添加光學膜440可以減小顯示系統(tǒng)400的總體尺寸，同時顯示系統(tǒng)的光學增益沒有或只有極小的損耗。在一些情況下，顯示系統(tǒng)400具有至少約1.1，或至少約1.2，或至少約1.2，或至少約1.25，或至少約1.3，或至少約1.35，或至少約1.4，或至少約1.45，或至少約1.5的光學增益。
[0102]圖4B為顯示系統(tǒng)401的示意性側(cè)視圖，其類似于顯示系統(tǒng)400，不同的是光學構(gòu)造405換成了包括設置在光學膜445上的反射型偏振器層430的光學構(gòu)造406。反射型偏振器層430包括第一主表面441,光學膜445包括第二主表面442。光學構(gòu)造406中各個相鄰層430與445的相鄰主表面441和442的相當大一部分彼此直接接觸。例如，兩個相鄰主表面的至少50 %，或至少60 %，或至少70 %，或至少80 %，或至少90 %，或至少95 %彼此直接接觸。
[0103]通常，光學構(gòu)造406中每兩個相鄰層的相鄰主表面(彼此面對或彼此相鄰的主表面)的相當大一部分彼此直接接觸。例如，在一些情況下，一個或多個附加層(如粘合劑層和/或基底層，圖4B中未明確不出)可以設置在反射型偏振器430和光學膜445之間。在此類情況下，光學構(gòu)造406中每兩個相鄰層的相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。在此類情況下，光學構(gòu)造中每兩個相鄰層的相鄰主表面的至少50%，或至少60%，或至少70 %，或至少80 %，或至少90 %，或至少95 %彼此直接接觸。
[0104]光學膜445包括多個空隙，并具有高光霧度，在高折射率介質(zhì)中具有窄散射分布寬度。例如，光學膜445具有不小于約20%，或不小于約30%，或不小于約40%，或不小于約50%，或不小于約60%，或不小于約70%，或不小于約80%，或不小于約90%，或不小于約95%的光霧度。光學膜445可以是本文所公開的任何光學膜。例如，光學膜445可以類似于光學膜120。[0105]光學膜445可以有利地降低顯示系統(tǒng)401的總體厚度和制造成本。同時，光學膜445具有高光霧度和反射率。此外，光學膜由于在高折射率介質(zhì)中具有窄散射分布寬度，因此可以提供較大的光學增益。例如，光學構(gòu)造406的光學增益為至少約1.1，或至少約1.15，或至少約1.2，或至少約1.25，或至少約1.3，或至少約1.35，或至少約1.4，或至少約1.45，或至少約1.5。
[0106]圖5A為顯不系統(tǒng)500的不意性側(cè)視圖,其包括液晶面板517和通過光學粘合劑層520層合到光源或背光源580上的光學構(gòu)造505。
[0107]光學構(gòu)造505包括類似于光學漫射體層450的光學漫射體層550、類似于光學膜440并設置在光學漫射體層上的光學膜540，以及類似于反射型偏振器層530并設置在光學膜上的反射型偏振器層530。光源580包括光導510、沿著光導的邊緣514放置并封裝在側(cè)反射器572中的燈560,以及后反射器570。通常,背光源580可以包括一個或多個沿著光導510的一個或多個邊緣放置的燈。
[0108]燈560發(fā)出的光562通過光導的邊緣514進入光導510。進入的光通過在主表面516和518處的反射(如全內(nèi)反射)以大致X方向在光導510中傳播。主表面518包括多個光提取器512，這些光提取器能夠提取在光導中傳播的光。一般來講，在主表面518不同位置上的相鄰光提取器之間的間距可以不同。此外，不同的光提取器可以具有不同的形狀、各自的高度和/或尺寸?？梢岳么祟惒町悂砜刂圃谥鞅砻?18的不同位置上提取的光量。
[0109]后反射器570接收光導遠離光學構(gòu)造505沿著負y方向發(fā)出的光，并朝向光學構(gòu)造反射接收到的光。顯示系統(tǒng)(如顯示系統(tǒng)500，其中燈560沿著光導的邊緣放置)通常稱為側(cè)光型或背光型顯示器或光學系統(tǒng)。
[0110]光學膜540包括多個空隙，并具有小于約1.4，或小于約1.35，或小于約1.30，或小于約1.2，或小于約1.15，或小于約1.1的有效折射率。光學膜540具有較小的光霧度。例如，光學膜540的光霧度不大于約20%，或不大于約15%，或不大于約10%，或不大于約8%，或不大于約6%，或不大于約5%，或不大于約4%，或不大于約3%，或不大于約2%。光學膜540在可見光中具有高平均鏡面透射比。例如，光學膜的平均鏡面透射比至少大于約70%，或至少大于約75%，或至少大于約80%，或至少大于約85%，或至少大于約90%，或至少大于約95%。
[0111]光學膜540可以是或包括本文所公開的任何一種或多種光學膜。例如，光學膜540可以類似于光學膜120。光學膜540促進反射型偏振器層530主表面532處的全內(nèi)反射。例如，在一些情況下，光學膜促進作為反射光線536、具有大入射角度Θ i的入射光線534的全內(nèi)反射，其中在不存在光學膜的情況下，入射光線534的至少相當大一部分會作為泄漏的光線535穿過或透過反射型偏振器層530泄漏。
[0112]光學漫射體550的主要功能是有效隱藏燈560和提取器512以及均勻化離開光導510的光。光學漫射體層550具有高光霧度和/或高光學漫透射率。例如，在一些情況下，光學漫射體的光霧度不小于約40%，或不小于約50%，或不小于約60%，或不小于約70%，或不小于約80%，或不小于約85%，或不小于約90%，或不小于約95%。
[0113]光學漫射體550可以是或包括應用中可能需要和/或可用的任何光學漫射體。例如，光學漫射體450可以類似于光學漫射體450。
[0114]顯示系統(tǒng)500能夠具有較小的總體厚度，同時還能提供高光學增益。添加光學膜540可以減小顯示系統(tǒng)500的總體尺寸，同時顯示系統(tǒng)的光學增益沒有或只有極小的損耗。在一些情況下，顯示系統(tǒng)500具有至少約1.1，或至少約1.2，或至少約1.2，或至少約1.25，或至少約1.3，或至少約1.35，或至少約1.4，或至少約1.45，或至少約1.5的光學增益。
[0115]圖5B為顯示系統(tǒng)501的示意性側(cè)視圖，其包括光學構(gòu)造506，所述光學構(gòu)造包括光導510、設置在光導上的光學膜555以及設置在光學膜上的反射型偏振器430。反射型偏振器層530包括面向光學膜555的第一主表面531,光學膜555包括面向光導的第一主表面557和面向反射型偏振器層的第二主表面556,并且光導510包括面向光學膜的出射表面511。光學構(gòu)造506中兩個各自相鄰的層530和555的相鄰主表面531和556的相當大一部分彼此直接接觸。例如，兩個相鄰主表面的至少50%，或至少60%，或至少70%，或至少80 %，或至少90 %，或至少95 %彼此直接接觸。
[0116]光學構(gòu)造506中兩個各自相鄰的層555和510的相鄰主表面557和511的相當大一部分彼此直接接觸。例如，兩個相鄰主表面的至少50%，或至少60%，或至少70%，或至少80 %，或至少90 %，或至少95 %彼此直接接觸。
[0117]通常，光學構(gòu)造506中每兩個相鄰層的相鄰主表面(彼此面對或彼此相鄰的主表面)的相當大一部分彼此直接接觸。例如，在一些情況下，一個或多個附加層(如粘合劑層和/或基底層，圖5B中未明確不出)可以設置在反射型偏振器530和光學膜555之間。在此類情況下，光學構(gòu)造506中每兩個相鄰層的相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。在此類情況下，光學構(gòu)造中每兩個相鄰層的相鄰主表面的至少50%，或至少60%，或至少70 %，或至少80 %，或至少90 %，或至少95 %彼此直接接觸。
[0118]光學膜555可以是本文所公開的任何光學膜。例如，光學膜555可以類似于光學膜445。光學膜具有高光霧度，并且由于在高折射率介質(zhì)中具有窄散射分布，因此能夠保留或維持顯示系統(tǒng)501的光學增益。例如，光學構(gòu)造506的光學增益為至少約1.1，或至少約1.2，或至少約1.2，或至少約1.25，或至少約1.3，或至少約1.35，或至少約1.4，或至少約1.45，或至少約1.5。
[0119]光學膜555顯示具有某些類似低折射率的性質(zhì)。例如，光學漫射體555可以支持TIR或增強內(nèi)反射。例如，以入射角Q1A射到光學漫射體層與反射型偏振器層之間的界面上的光線512會發(fā)生TIR或增強反射。又如，以入射角92入射到光學膜與光導之間的界面上的光線511會發(fā)生TIR或增強反射。
[0120]圖17為顯示系統(tǒng)1700的示意性側(cè)視圖，該顯示系統(tǒng)包括后反射器570、與后反射器之間通過空氣間隙1710分開的光導510、設置在光導上并與光導之間通過空氣間隙1720分開的轉(zhuǎn)向薄膜、設置在轉(zhuǎn)向薄膜上的光學粘合劑層1740、設置在光學粘合劑層上的光學膜1750、設置在光學膜上的反射型偏振器層1760、設置在反射型偏振器層上的光學粘合劑層1770，以及設置在光學粘合劑層上的液晶面板517。
[0121]轉(zhuǎn)向薄膜1730可重新導向它從光導510接收到的光。在一些情況下，例如當顯示系統(tǒng)1700包括傾斜照明的背光源時，轉(zhuǎn)向薄膜1730具有使顯示系統(tǒng)的亮偏軸瓣(brightoff-axis lobe)朝顯示器的觀察軸重新導向的光學效應。轉(zhuǎn)向薄膜1730包括多個面向光導1732并設置在基底1734上的結(jié)構(gòu)1732。在一些情況下，結(jié)構(gòu)1732可以是棱柱。例如，在一些情況下，轉(zhuǎn)向薄膜1730可以是倒置的棱柱增亮膜。
[0122]光學膜1750可以是本文所公開的任何光學膜。例如，光學膜1750可以類似于光學膜555或540。通常，光學膜1750可以具有應用中可能需要的任何光霧度。例如，在一些情況下，光學膜1750可以具有約5%至約70%、或約10%至約60%、或約10%至約50%、或約10%至約40%、或約15%至約35%、或約20%至約30%范圍內(nèi)的光霧度。在一些情況下，光學膜的霧度不大于約20%。在一些情況下，光學膜的霧度不小于約20%。
[0123]通常，光導510可由任何材料制成，并可具有應用中可能需要的任何形狀。例如，光導510可由聚碳酸酯或丙烯酸類樹脂制成，橫截面可以是矩形和楔形。光導510可以包括圖17中未明確示出的提取特征。在一些情況下，提取特征和光導可以在注模工藝過程中模制而成。
[0124]光學粘合劑層1770和1740可以類似于光學粘合劑層420。在一些情況下，光學粘合劑層1770和/或1740可為光學漫射的。反射型偏振器層可以類似于反射型偏振器層430。
[0125]圖18為顯示系統(tǒng)1800的示意性側(cè)視圖，該系統(tǒng)包括面向光導510的光學疊堆1810。光學疊堆1810包括光學漫射體層510、反射型偏振器層530、光學膜540、光學粘合劑層520以及液晶面板517。
[0126]液晶面板517包括(圖18中未明確示出)設置在兩個面板之間的液晶層、設置在液晶層上方的上吸光偏振層和設置在液晶層下方的下吸光偏振器。上下吸光偏振器和液晶層一起控制光從反射型偏振器層530透過液晶面板410到面向顯示系統(tǒng)的觀察者的透射。
[0127]光學疊堆1810包括至少一個作為液晶面板517—部分的吸光偏振層，并具有與反射型偏振器層530的通軸方向相同的通軸。
[0128]通常，光學膜540、反射型偏振器層530和光學漫射體層550可按應用中可能需要的任何順序設置在光學疊堆1810中。此外，光學膜540和光學漫射體層550可以具有應用中可能需要的任何光霧度或漫反射率。例如，在一些情況下，反射型偏振器層可以設置在液晶面板(或線性吸收型偏振器)與光學膜之間。在此類情況下，光學膜可以具有低或高光霧度。例如，光學膜可以具有不大于約20%、或不大于約15%、或不大于約10%、或不大于約5%、或不大于約4%、或不大于約3%、或不大于約2%、或不大于約I %的光霧度。又如，光學膜可以具有不小于約20%、或不小于約30%、或不小于約40%、或不小于約50%、或不小于約60%、或不小于約70%、或不小于約80%、或不小于約90%、或不小于約95%的光霧度。
[0129]在一些情況下，光學膜可以設置在吸收型偏振器(或液晶面板)液晶面板與反射型偏振器層之間。在此類情況下，光學膜可以具有低或高光霧度。例如，光學膜可以具有不大于約20%、或不大于約15%、或不大于約10%、或不大于約5%、或不大于約4%、或不大于約3 %、或不大于約2 %、或不大于約I %的光霧度。又如，光學膜可以具有不小于約20 %、或不小于約30%、或不小于約40%、或不小于約50%、或不小于約60%、或不小于約70%、或不小于約80%、或不小于約90%、或不小于約95%的光霧度。
[0130]在一些情況下，光學膜可以設置在反射型偏振器層與光學漫射體層之間。在一些情況下，反射型偏振器層設置在光學膜與光學漫射體層之間。
[0131]光學疊堆1810中每兩個相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。例如，光學疊堆1810中各個相鄰層540和530的相鄰主表面1820和1815的相當大一部分彼此直接接觸。例如,兩個相鄰主表面的至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%、或至少95%彼此直接接觸。例如，在一些情況下，光學膜540被直接涂覆到反射型偏振器層530上。
[0132]通常，光學疊堆1810中每兩個相鄰層的相鄰主表面(彼此面對或彼此相鄰的主表面)的相當大一部分彼此直接接觸。例如，在一些情況下，一個或多個另外的層可以設置在反射型偏振器層530與光學膜540之間，但圖18中未明確示出。在此類情況下，光學疊堆1810中每兩個相鄰層的相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。在此類情況下，光學構(gòu)造中每兩個相鄰層的相鄰主表面的至少50 %，或至少60 %，或至少70 %，或至少80 %，或至少90%，或至少95%彼此直接接觸。
[0133]本發(fā)明所公開的膜、層、構(gòu)造和系統(tǒng)的某些優(yōu)點還通過以下實例進行說明。本實例中列出的特定材料、量和尺寸以及其他條件和細節(jié)不應被解釋為不當?shù)叵拗票景l(fā)明。
[0134]在實例中，折射率用Metricon2010型棱鏡耦合器(得自MetriconCorp.，Pennington, NJ)測量。光學透射比和霧度用Haze-guard Plus霧度計(得自BYK-Gardiner, Silver Springs, MD)測量。
[0135]實例A:
[0136]制備涂布溶液“A”。首先獲得“906”組合物(得自3M Company, St.Paul, Minnesota)。906組合物包含:18.4重量％的用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(丙烯酸酯硅烷)表面改性的20nm二氧化硅顆粒(Nalco2327)、25.5重量％的季戊四醇三/四丙烯酸酯(PETA)、4.0重量％的N，N-二甲基丙烯酰胺(0獻)、1.2重量％的1找&(:1^184、
1.0重量％的Tinuvin292、46.9重量％的異丙醇溶劑和3.0重量％的水。906組合物的固含量為約50重量％。然后，用溶劑1-甲氧基2-丙醇將906組合物稀釋至35重量％的固含量，得到涂布溶液A。
[0137]實例B:
[0138]制備涂布溶液“B”。首先，在快速攪拌下，在裝有冷凝器和溫度計的2升三頸燒瓶中，將360g Nalco2327膠態(tài)二氧化硅顆粒(40重量％的固體，平均粒徑為約20納米)(得自Nalco Chemical Company, Naperville IL)和 300g 溶劑 1-甲氧基 _2_ 丙醇一起混合。然后，添加 22.15g Silquest A-174 硅烷(得自 GE Advanced Materials, Wilton CT)。將混合物攪拌10分鐘。然后，再添加400gl-甲氧基-2-丙醇。用加熱套將混合物在85°C下加熱6小時。讓所得的溶液冷卻至室溫。然后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在60°C水浴中除去大部分水和1-甲氧基-2-丙醇溶劑(約700g)。所得的溶液為分散在1-甲氧基-2-丙醇中的44重量％的A-174改性的20nm 二氧化硅透明溶液。然后，通過攪拌將70.1g該溶液、20.5g SR444(得自 Sartomer Company, Exton PA)、1.375g 光引發(fā)劑 Irgacurel84 (得自 Ciba SpecialtyChemicals Company, High Point NC)和80.4g異丙醇混合在一起,形成均勻的涂布溶液B。
[0139]實例C:
[0140]制備涂布溶液“C”。首先，將100g Cabot PG002熱解法二氧化硅(得自CabotCorporation, Billerica MA)加入裝有冷凝器、`攪拌棒和攪拌板、溫度控制器以及加熱套的500ml3頸燒瓶中。然后，將3.08g Silquest A174和100gl-甲氧基_2_丙醇的預混物加入燒瓶中。將混合物在80°C下攪拌約16小時。所得的混合物具有低粘度，并具有渾濁的半透明外觀。然后將混合物冷卻到室溫。
[0141]接下來，將混合物轉(zhuǎn)移到500ml單頸蒸餾燒瓶中。通過交替的真空蒸餾和使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(得自BUCHI Corporation, New Castle, DE的Rotavapor)除去混合物中的水，再加入160gl-甲氧基-2-丙醇。通過真空蒸餾進一步濃縮混合物，得到78.4g具有25.6重量％固體的低粘度、渾濁、半透明分散體。
[0142]然后，混合并攪拌78.4g A-174改性的熱解法二氧化硅、13.38gSR444、0.836g光引發(fā)劑Irgcurel84和19.7g異丙醇，得到均勻的涂布溶液“C”。
[0143]實例P:
[0144]制備涂布溶液“D”。首先，在裝有冷凝器和溫度計的2升三頸燒瓶中，在快速攪祥下混合 960g IPA-ST-UP 有機娃細長顆粒(得自 Nissan Chemical Inc., Houston, TX) >
19.2g去離子水和350gl-甲氧基-2-丙醇。細長顆粒的直徑在約9nm至約15nm的范圍內(nèi)，長度在約40nm至約IOOnm的范圍內(nèi)。將顆粒分散在15.2重量％的IPA中。然后，向燒瓶中加入 22.8g Silquest A-174 硅烷(得自 GE Advanced Materials, Wilton, CT) ? 將所得的混合物攪拌30分鐘。
[0145]然后，將混合物保持在81°C下16小時。接著，讓溶液冷卻至室溫。然后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在40°C的水浴中除去溶液中的約950g溶劑，得到在1-甲氧基-2-丙醇中41.7重量％的A-174-改性的細長二氧化硅透明分散體。
[0146]然后，將407g 該透明分散體、165.7g SR444 (得自 Sartomer Company, Exton, PA)、8.28g 光引發(fā)劑 Irgacurel84 和 0.828g 光引發(fā)劑 Irgacure819 (均得自 Ciba SpecialtyChemicals Company, High Point NC)和258.6g異丙醇混合在一起并攬拌，得到40%固含量的均勻涂布溶液。然后，將300g該溶液與100g異丙醇混合，得到30%固含量的涂布溶液。
[0147]實例E:`
[0148]建立涂布工序“E”。首先，用注射器以3cc/min的速率將涂布溶液泵入10.2cm(4英寸)寬的狹槽式涂布模具。狹槽式涂布模具均勻地將10.2cm寬的涂層分布到以152cm/min(5英尺/分鐘)的速率移動的基底上。
[0149]然后，讓涂布的基底穿過包括石英窗口以允許紫外線輻射通過的UV-LED固化室使涂層聚合。UV-LED排燈包括由160個UV-LED(8個順維X20個橫維(約覆蓋
10.2cmX 20.4cm 的區(qū)域)組成的矩形陣列。LED (得自 Cree, Inc., Durham NC)在 385nm 標稱波長、45V和8A條件下運行，產(chǎn)生0.212焦耳/平方厘米的UV-A劑量。UV-LED陣列由TENMA72-6910(42V/10A)電源(得自 Tenma, Springboro 0H)供電并風冷。將 UV-LED 設置在固化室的石英窗口上方，與基底相距大約2.5cm。向UV-LED固化室以46.7升/分鐘(100立方英尺/小時)的流速提供氮氣流，使固化室中的氧氣濃度達到約150ppm。
[0150]通過UV-LED聚合后，將涂布的基底轉(zhuǎn)移至干燥烘箱中，在150 T下以5英尺/分鐘的幅材速度干燥2分鐘，從而除去固化涂層中的溶劑。然后，用裝有H型燈泡的FusionSystem I300P 型設備(得自 Fusion UV Systems, Gaithersburg MD)對干燥的涂層進行后固化。向UV Fusion室中提供氮氣流,使室中的氧氣濃度達到約50ppm。
[0151]實例F:
[0152]建立涂布工序“F”。首先，用注射器以5.4cc/min的速率將涂布溶液泵入20.3cm(8英寸)寬的狹槽式涂布模具。狹槽式涂布模具均勻地將20.3cm寬的涂層分布到以5英尺/分鐘(152cm/min)的速率移動的基底上。[0153]然后，讓涂布的基底穿過包括石英窗口以允許紫外線輻射通過的UV-LED固化室使涂層聚合。UV-LED排燈包括由352個UV-LED(16個順維X22個橫維(約覆蓋
20.3cmX 20.3cm的區(qū)域)組成的矩形陣列。將UV-LED設置在兩個水冷式散熱器上。LED (得自Cree，Inc., Durham NC)在395nm標稱波長、45V和IOA條件下運行，產(chǎn)生0.108焦耳/平方厘米的 UV-A 劑量。UV-LED 陣列由 TENMA72-6910(42V/10A)電源(得自 Tenma, Springboro0H)供電并風冷。將UV-LED設置在固化室的石英窗口上方，與基底相距大約2.54cm。向UV-LED固化室以46.7升/分鐘(100立方英尺/小時)的流速提供氮氣流，使固化室中的氧氣濃度達到約150ppm。
[0154]通過UV-LED聚合后，將涂層轉(zhuǎn)移至干燥烘箱中，在150 T下以5英尺/分鐘的幅材速度干燥2分鐘，從而除去固化涂層中的溶劑。然后，用裝有H型燈泡的Fusion SystemI300P型設備(得自Fusion UV Systems, Gaithersburg MD)對干燥的涂層進行后固化。向UV Fusion室中提供氮氣流,使室中的氧氣濃度達到約50ppm。
[0155]實例G:
[0156]使用表I中所列的疏水性樹脂制備涂布溶液I至9。對于每種涂布溶液，將樹脂和熱解法二氧化娃(以TS-530得自Cabot Corporation, Billerica MA)按表I中指定的重量比與也在表I中指定的相應溶劑混合。樹脂的重量份為I。例如，對于涂布溶液1，樹脂F(xiàn)C2145與熱解法二氧化硅的重量比為1:5。
[0157]涂布溶液1、2和9中所用的樹脂為Dyneon含氟彈性體共聚物FC2145(得自Dyneon LLC, Oakdale MN)。涂布溶液3和4中所用的樹脂為SPU_5k，它是由α，ω氨丙基聚二甲基硅氧烷與m-四甲基二甲苯二異氰酸酯之間的反應形成的有機硅聚脲，如美國專利N0.6，355，759的實例#23中所述。涂布溶液5和6中所用的樹脂為SR-351，它是一種紫外固化型單體(得自Sartomer Company, Exton PA)。涂布溶液7和8中所用的樹脂為 Ebecryl8807 (EB-8807),它也是一種紫外固化型單體(得自 Cytec Corporation, WestPaterson NJ)。樣品5至8可通過紫外線固化,并包含在甲基乙基酮中的I重量％的EsacureKB-1 光引發(fā)劑(得自 Lamberti USA, Conshohocken PA)。
[0158]對于每種涂布溶液，溶劑為異丙醇(IPA)或甲醇(MeOH)。在300mL不銹鋼燒杯中混合樹脂、熱解法二氧化硅和溶劑。用具有單級槽式轉(zhuǎn)頭的RosslOO-LC單級高剪切攪拌器(得自Charles Ross and Sons, Hauppauge NY)以1200rpm的速度運行約3分鐘從而將熱解法二氧化硅分散在樹脂中。然后，讓所得的泡沫消散。接著，通過加入更多的相同溶劑將固體重量百分比調(diào)至12%，得到涂布溶液I至9。
[0159]然后，建立每種涂布溶液的涂布方法。首先，用圓線棒(以Meyer棒得自RDSpecialties, Webster NY)將涂布溶液涂覆到PVC乙烯基有機溶膠基底(以Geonl78得自PolyOne, Avon Lake OH)上,其中棒的尺寸示于表I中。濕涂層厚度由線棒編號決定。編號為30的線棒形成厚度為約75.2微米的濕涂層，編號為15的線棒形成厚度為約38.1微米的濕涂層。
[0160]在室溫下將涂覆的樣品I至4和9干燥25分鐘。用裝有500瓦H型燈泡的FusionSystems Light Hammer UV 系統(tǒng)(得自 Fusion Systems Inc, Gaithersburg, MD)通過紫外線輻射使涂覆的樣品5至8固化。以40英尺/分鐘(12.3米/分鐘)的速度通過單次曝光固化涂層，其對應于約49千焦耳/平方厘米的UV-B劑量。[0161]表1:實例G的配方和凃布參數(shù)
[0162]
【權(quán)利要求】
1.一種光學構(gòu)造，包括: 反射型偏振器層；以及 光學膜，所述光學膜設置在所述反射型偏振器層上，并具有多個空隙和不小于約50%的光霧度，其中所述光學構(gòu)造中每兩個相鄰主表面的相當大一部分彼此直接接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學構(gòu)造，其中所述光學膜具有不小于約60%的光霧度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學構(gòu)造，其中所述光學膜具有不小于約70%的光霧度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學構(gòu)造，其中所述光學膜具有不小于約80%的光霧度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學構(gòu)造，具有不小于約1.2的軸向亮度增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學構(gòu)造，具有不小于約1.3的軸向亮度增益。
【文檔編號】G02B5/02GK103885107SQ201410171356
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2009年4月15日
【發(fā)明者】郝恩才, 呂菲, 威廉·布雷克·科爾布, 布萊恩·W·奧斯特雷, 亞當·D·哈格, 邁克爾·本頓·弗里, 威廉·D·科焦, 邁克爾·L·斯坦納, 蘇曼特里·維達格多, 陳葵, 劉蘭虹, 羅伯特·F·卡姆拉特, 斯科特·M·塔皮奧, 約翰·A·惠特利, 查爾斯·D·霍伊爾, 邁克爾·F·韋伯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司