光源和采用所述光源的显示系统的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:光源和采用所述光源的显示系统的制作方法
技术领域
本发明整体涉及光源,其包括中空光学反射腔和光学膜,所述光学膜显示某些类似低折射率的性质。本发明还涉及照明设备、背光源和采用此类光源的显示系统。
背景技术
背光源在诸如液晶显示器(LCD)之类的显示器中用作扩展区域照明源。背光源通常采用这样的光源,其包括ー个或多个灯,用于通过将光从灯扩展到背光源的输出表面上方而产生扩展区域光源的光导,以及一个或多个光控制层,例如棱镜光重定向层、增强亮度层、反射型偏振器层、漫射体层、反射镜层以及延迟层。光导通常为实心的并且包括用于从光导提取光的装置。

发明内容
总体上,本发明涉及光源。在一个实施例中,光源包括反射腔,该反射腔包括用于接收光的输入口和用于透射光的输出口。光源还包括设置在输入口处的灯。光源还包括设置在输出口处的光学叠堆,并包括设置在输出口处并且光学雾度不小于约20%的基本上向前散射的光学漫射体,设置在光学漫射体上的光学膜,所述光学膜用于增强光学膜和光学漫射体之间的界面处的全内反射。光学膜的折射率不大于约1.3,并且光学雾度不大于约 5%。光学叠堆还包括设置在光学膜上的反射型偏振器层。光学叠堆中每两个相邻主表面的主体主体部分彼此直接接触。在一些情况下,光学反射腔的最大横向尺寸与光学反射腔的最大厚度的比率不小于约20、或不小于约40、或不小于约60。在一些情况下,灯包括LED。 在一些情况下,腔包括位于腔相对侧上的输入口。在一些情况下,腔的输出口位于腔的顶部侧面上。在一些情况下,光学漫射体的传送比不小于约0. 2、或不小于约0. 3、或不小于约 0.4、或不小于约0.5。在一些情况下,光学漫射体为半镜面部分反射器。在一些情况下,光学漫射体的光学雾度不小于约30%、或不小于约40%。在一些情况下,光学漫射体包括表面漫射体、或体漫散体、或体漫散体和表面漫射体的組合。在一些情况下,光学膜的有效折射率不大于约1. 25、或不大于约1. 2、或不大于约1. 15、或不大于约1. 1。在一些情况下,光学膜的光学雾度不大于约4%、或不大于约3%、或不大于约2%。在一些情况下,光学膜包括多个互连的空隙,并且在一些情况下,光学膜还包括颗粒,这些颗粒可以(例如)是或包括热解法ニ氧化硅。在一些情况下,光学膜通过光学粘合剂层层合到光学漫射体。在ー些情况下,光学膜涂覆在反射型偏振器层上。在一些情况下,光学叠堆包括设置在反射型偏振器层上的光学粘合剂层。在一些情况下,反射型偏振器层包括多层光学膜,其中所述层至少一些为双折射的。在一些情况下,反射型偏振器层包括线栅反射型偏振器、或反射光纤偏振器、或胆留反射型偏振器、或漫反射偏振膜(DRPF)。在一些情况下,光学反射腔包括ー个或多个镜面反射侧反射器,用于至少部分地准直从灯发出的光。在一些情况下,腔包括面向输出口的镜面反射后反射器。在一些情况下,光学叠堆中每两个相邻主表面的至少50%或至少70%或至少90%彼此直接接触。在一些情况下,光学膜设置在反射型偏振器层和光学漫射体之间。在一些情况下,显示系统的背光源中包括光源。在另ー个实施例中,光源包括反射腔,该反射腔包括用于接收光的输入口和用于透射光的输出口,光源还包括设置在输入口处的灯,和设置在输出口处的光学叠堆,并包括设置在输出ロ处并且光学雾度不小于约30%的光学膜,以及设置在光学膜上的反射型偏振器层,其中光学叠堆的每两个相邻主表面的主体主体部分彼此直接接触。在一些情况下,腔的最大横向尺寸与腔的最大厚度的比率不小于约20、或不小于约40、或不小于约60。在一些情况下,灯包括LED。在一些情况下,腔包括位于腔相对侧上的输入口。在一些情况下,腔的输出ロ位于腔的顶部侧面上。在一些情况下,光学膜的传送比不小于约0. 2、或不小于约 0. 3、或不小于约0. 4、或不小于约0. 5。在一些情况下,光学膜的光学雾度不小于约40%、 或不小于约50%。在一些情况下,光学膜包括粘结剂、多个互连空隙和多个颗粒,其中所述颗粒可包括热解法ニ氧化硅。在一些情况下,光学膜通过光学粘合剂层层合到反射型偏振器层上。在一些情况下,光学膜直接涂覆在反射型偏振器层上。在一些情况下,光学叠堆包括设置在反射型偏振器层上的光学粘合剂层。在一些情况下,反射型偏振器层包括多层光学膜、或线栅反射型偏振器、或反射光纤偏振器、或胆留反射型偏振器、或漫反射偏振膜 (DRPF)。在一些情况下,腔包括镜面反射侧反射器,其至少部分地准直灯发出的光。在ー些情况下,腔包括面向输出口的镜面反射后反射器。在一些情况下,光学叠堆中每两个相邻主表面的至少50%或至少70%或至少90%彼此直接接触。在另ー个实施例中,光源包括光学反射腔,所述腔包括用于接收光的输入口和用于透射光的输出ロ,光源还包括设置在输入口处的灯,和设置在输出ロ处的光学叠堆,并包括设置在输出ロ处并且光学雾度不小于约20%的光学漫射体,以及设置在光学漫射体上的光学膜,所述光学膜用于增强光学膜与光学漫射体之间的界面处的全内反射。光学膜的折射率不大于约1. 3,并且光学雾度不大于约5%。光学叠堆还包括设置在光学膜上的部分反射部分透射层。光学叠堆中每两个相邻主表面的主体主体部分彼此直接接触。在另ー个实施例中,光源包括光学反射中空腔,所述腔包括用于接收光的输入口、 用于透射光的第一输出口、用于透射光的第二输出口,光源还包括设置在输入口处的灯、设置在第一输出口处的第一光学叠堆、和设置在第二输出ロ处的不同的第二光学叠堆。光学叠堆的至少ー个包括光学雾度不小于约30%的光学膜,和设置在光学膜上的反射型偏振器层,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的主体主体部分彼此直接接触。在一些情况下,显示系统包括设置在第一光学叠堆上的第一液晶面板和设置在第二光学叠堆上的第二液晶面板。


结合附图对本发明的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解和体会本发明,附图中图1为显示系统的示意性侧视图;图2为向前和向后散射的示意图;图3为另ー个显示系统的示意性侧视图;图4为光学叠堆的示意性侧视图;图5为显示系统的示意性侧视图;图6为光源的示意性侧视图;图7为光学叠堆的示意性侧视图;图8为另ー个显示系统的示意性侧视图;图9为显示系统的測定亮度随视角变化的灰度锥光图像;图10为光学叠堆的示意性侧视图;图11为另ー个显示系统的測定亮度随视角变化的灰度锥光图像;图12为显示系统的示意性侧视图;图13为另ー个显示系统的示意性侧视图;图14为另ー个显示系统的示意性侧视图;图15为光学叠堆的示意性侧视图;图16为另ー个光学叠堆的示意性侧视图;图17为显示系统的示意性侧视图18为另ー个显示系统的示意性侧视图;图19为光学构造的示意性侧视图;图20为另ー个光学构造的示意性侧视图;以及图21为光学叠堆的示意性侧视图。在说明书中,多个附图中使用的相同附图标号是指具有相同或类似特性和功能的相同或类似元件。
具体实施例方式本发明整体涉及光源,所述光源包括中空反射腔和光学膜,所述光学膜具有低有效折射率或显示某些类似低折射率的性质。在一些情况下,本发明所公开的光源为扩展光源,并且可有利地安装到显示器,例如液晶显示器(LCD),以向图像形成面板提供扩展照明。 采用本发明所公开的光源的显示器可具有减小的厚度和重量。本发明所公开的光源可使用更少的灯,并且通过有效光混合在扩展区域上提供均勻的照明。本发明所公开的光源包括光学膜,在一些情况下,所述光学膜具有低光学雾度和低有效折射率,例如小于约5%的光学雾度和小于约1. 3的有效折射率。在一些情况下,光学膜具有高光学雾度和/或高光学漫反射率,同时还显示某些类似低折射率的光学性质, 例如(如)支持全内反射或增强内反射的能力。本文所公开的光学膜包括多个分散在粘结剂中的空隙,如多个互连空隙或空隙网。多个互连空隙中的空隙通过中空隧道或中空隧道状通道彼此相连。空隙不一定完全没有物质和/或颗粒。例如,在一些情况下,空隙可以包括一个或多个小纤维状或线丝状物体,所述物体包括(例如)粘结剂和/或纳米颗粒。本发明所公开的ー些光学膜包括许多的多个互连空隙或许多的空隙网,其中多个空隙或空隙网各自的空隙是互连的。在ー些情况下,除了许多的多个互连空隙以外,本发明所公开的光学膜还包括多个闭合或不连接的空隙,意味着这些空隙未通过隧道连接至其他空隙。由于包括多个空隙,本发明所公开的ー些光学膜支持全内反射(TIR)或增强内反射(EIR)。当在光学透明的非多孔介质中行进的光在具有高孔隙率的层上入射时,倾斜角度的入射光的反射率比垂直入射的入射光的反射率高得多。就无雾度或低雾度的有空隙膜而言,在大于临界角度的倾斜角度下的反射率接近约100%。在此类情况下,入射光发生全内反射(TIR)。在高雾度的空隙膜的情况中,即使光可能不发生TIR,在入射角度的类似范围内,倾斜角度反射率可接近100%。高雾度膜的这种增强反射率类似于TIR,被称为增强内反射(EIR)。如本文所用,所谓多孔的或有空隙的光学膜增强内反射(EIR),是指含有空隙时膜或层叠膜的有空隙和无空隙层边界处的反射率要比不含有空隙时大。本发明所公开的光学膜中的空隙具有折射率nv和介电常数ε ν,其中ην2 = ε ν,粘结剂具有折射率nb和介电常数£b,其中nb2= ebo通常,光学膜与光的相互作用(如光入射到光学膜上或在其中传播)取决于多种膜特性,例如膜厚度、粘结剂折射率、空隙或孔的折射率、孔的形状和大小、孔的空间分布和光的波长。在一些情况下,入射到光学膜上或在其中传播的光具有有效介电常数ε rff和有效折射率nrff,其中nrff可以用空隙折射率nv、粘结剂折射率nb和膜孔隙度或空隙体积分数“f”表示。在此类情况下,光学膜要足够厚,空隙要足够小,从而使光无法分辨单个或孤立空隙的形状和特征。在此类情况下,至少大部分空隙(如至少60%或70%或80%或90%的空隙)的尺寸不大于约λ/5,或不大于约λ/6, 或不大于约λ/8,或不大于约λ/10,或不大于约λ/20,其中λ为光的波长。在一些情况下,入射到本发明所公开的光学膜上的光是可见光,即光的波长在电磁光谱的可见区内。在此类情况下,该可见光的波长在约380nm至约750nm、或约400nm至约700nm、或约420nm至约680nm的范围内。在此类情况下,如果至少大部分空隙(如至少 60%或70%或80%或90%的空隙)的尺寸不大于约70nm,或不大于约60nm,或不大于约 50nm,或不大于约40nm,或不大于约30nm,或不大于约20nm,或不大于约10nm,可以合理地指定光学膜的有效折射率。在一些情况下,本发明所公开的光学膜足够厚,以使得该光学膜可合理地具有有效折射率,该有效折射率可以按照空隙和粘结剂的折射率、以及空隙或孔体积分数或孔隙度来表示。在此类情况下,光学膜的厚度不小于约lOOnm,或不小于约200nm,或不小于约 500nm,或不小于约700nm,或不小于约lOOOnm。当本发明所公开的光学膜中的空隙足够小并且光学膜足够厚时,该光学膜具有有效介电常数ε eff,该介电常数可表示为eeff = f ev+(l"f) eb⑴在此类情况下,该光学膜的有效折射率Iirff可表示为neff2 = fnv2+(l-f)nb2(2)在一些情况下,例如当孔与粘结剂的折射率差值足够小吋,光学膜的有效折射率可以大致表示为neff = fnv+(l-f)nb(3)在此类情况下,该光学膜的有效折射率为空隙和粘结剂的折射率的体积加权平均数。例如,空隙体积分数为约50%的光学膜和折射率为约1. 5的粘结剂,其有效折射率为约
1. 25ο图1为显示系统1200的示意性侧视图,所述显示系统1200包括设置在扩展光源 100上的液晶面板1280。光源100包括设置在光学反射腔1215上并从其接收光的光学叠堆 1290。光学反射腔1215包括至少ー个镜面反射器、用于接收来自灯的光的输入口、用于透射光的输出口、以及用于改进灯发出的光的准直的装置,其中在光学反射腔的xz平面内或沿着其横向方向,例如沿着长度和/或宽度方向实现改进的准直。具体地讲,光学反射腔 1215包括光学腔的一(右)侧上的镜面反射侧反射器1210Α与1210Β和输入口 1204Α、光学腔相对(左)侧上的镜面反射侧反射器1210C与1210D和输入口 1204Β、输入口 1204Α处的灯1201、以及输入口 1204Β处的灯1202。镜面侧反射器1210Α和1210Β使灯1201发出的光大致沿光学反射腔长度⑴方向准直或部分准直。相似地,镜面侧反射器1210C和1210D 使灯1202发出的光大致沿光学反射腔长度(χ)方向准直或部分准直。光学反射腔1215还包括用于透射由灯发出的光的输出口 1204C,以及面向输出口 1204C的、腔背侧或底侧上的背部或底部镜面反射器1212。光学叠堆1290包括设置在输出ロ 1204C的基本上向前散射的光学漫射体1220、设置在光学漫射体上的第一光学粘合剂层1230、设置在第一光学粘合剂层上的光学膜1Μ0、 设置在光学膜上的反射型偏振器层1250、设置在反射型偏振器层上的第二光学粘合剂层
71235、以及设置在第二光学粘合剂层上的基底1260。光学膜1240设置在反射型偏振器层 1250和基本上向前散射的光学漫射体层1220之间。光学膜1240具有足够低的折射率和低的光学雾度,并且足够厚,以促进或增强光学膜1240和第一光学粘合剂层1230之间的界面1242处的全内反射。光学膜的折射率不大于约1. 3、或不大于约1. 25、或不大于约1. 2、或不大于约1. 15、或不大于约1. 1、或不大于约1. 05。光学膜的厚度不小于约0. 7微米、或不小于约0. 8微米、或不小于约0. 9微米、或不小于约1微米、或不小于约1. 1微米、或不小于约1. 2微米、或不小于约1. 3微米、或不小于约1. 4微米、或不小于约1. 5微米、或不小于约1. 7微米、或不小于约2微米。光学膜的光学雾度不大于约5%、或不大于约4%、或不大于约3%、或不大于约2%、或不大于约1%、 或不大于约0.5%。对于法向入射到光学膜1240上的光而言,如本文所用,光学雾度被定义为偏离法向(y)方向大于4度的透射光与总透射光的比率。本文所公开的雾度值是使用Haze-Gard Plus 雾度计(BYK-Gardiner (Silver Springs, Md.)),按照 ASTM D1003 中所述的エ序测得的。光学膜1240具有高光学清晰度。对于法向入射到光学膜120上的光而言,如本文所用,光学清晰度是指比率(T2-T1V(TJT1),其中T1为偏离法向1.6与2度之间的透射光,T2为与法向的角度在0与0. 7度之间的透射光。本文所公开的清晰度值是使用得自 BYK-Gardiner的Haze-Gard Plus雾度计测得的。在光学膜1240具有高光学清晰度的情况下,清晰度不小于约50%、或不小于约60%、或不小于约70%、或不小于约80%、或不小于约90%、或不小于约95%。光学膜1240包括多个分散在粘结剂中的空隙,如互连空隙。粘结剂可以是或包括在应用中可能理想的任何材料。例如,粘结剂可以是形成聚合物的UV固化型材料,例如交联聚合物。通常,粘结剂可为任何可聚合材料,例如具有辐射固化性的可聚合材料。在一些情况下,光学膜1240还包括多个分散在粘结剂和/或光学膜中的颗粒。颗粒可为在应用中可能理想的任何类型的颗粒。例如,光学膜1240中的颗粒可为有机颗粒或无机颗粒。例如,颗粒可为ニ氧化硅、氧化锆或氧化铝颗粒。光学膜1240中的颗粒可具有应用中可能理想的或可用的任何形状。例如,颗粒可具有规则或不规则形状。例如,颗粒可大约为球形。作为另ー实例,颗粒可为细长的。在此类情况下,光学膜1240包括多个细长颗粒。在一些情况下,细长颗粒的平均纵横比不小于约1. 5、或不小于约2、或不小于约 2. 5、或不小于约3、或不小于约3. 5、或不小于约4、或不小于约4. 5、或不小于约5。在ー些情况下,光学膜1240中的颗粒可为串珠状(例如可得自Nissan Chemical (Houston,TX)的 Snowtex-PS颗粒)或者球形或无定形颗粒的聚集链(例如热解法ニ氧化硅)的形态或形状。光学膜1240中的颗粒可以或可以不为官能化的。在一些情况下,颗粒未被官能化。在一些情况下,颗粒被官能化,使得它们可分散于所需溶剂或粘结剂中而无聚集或具有极少聚集。在一些情况下,颗粒可进ー步被官能化以化学键合至宿主粘结剂。例如,颗粒可被表面改性并具有反应性官能团或基团以化学键合至粘结剂。在一些情况下,光学膜1240 中的一些颗粒具有反应基团,而其他颗粒不具有反应基团。例如在一些情况下,约10%的颗粒具有反应基团而约90%的颗粒不具有反应基团,或者约15%的颗粒具有反应基团而约85%的颗粒不具有反应基团,或者约20%的颗粒具有反应基团而约80%的颗粒不具有反应基团,或者约25 %的颗粒具有反应基团而约75 %的颗粒不具有反应基团,或者约30 %的颗粒具有反应基团而约60%的颗粒不具有反应基团,或者约35%的颗粒具有反应基团而约65%的颗粒不具有反应基团,或者约40%的颗粒具有反应基团而约60%的颗粒不具有反应基团,或者约45 %的颗粒具有反应基团而约55 %的颗粒不具有反应基团,或者约50 % 的颗粒具有反应基团而约50%的颗粒不具有反应基团。在一些情况下,一些颗粒可被反应和非反应基团官能化。例如,在一些情况下,主体部分颗粒,如至少约30%、或至少约40%、 或至少约50%、或至少约60%、或至少约70%、或至少约80%的颗粒可被反应和非反应基团官能化。在一些情况下,颗粒的平均直径可大于约0. 5微米、或大于约1微米、或大于约1. 5 微米、或大于约2微米。在一些情况下,颗粒的平均直径可小于约1微米、或小于约0. 7微米、或小于约0. 5微米、或小于约0. 3微米、或小于约0. 2微米、或小于约0. 1微米、或小于约0. 07微米、或小于约0. 05微米。在一些情况下,光学膜可具有平均直径不小于约1微米的第一多个较大颗粒,和平均直径不大于约0. 5微米的第二多个较小颗粒。在此类情况下, 粒度分布可具有位于小于约0. 5微米的第一峰和位于大于约1微米的第二峰。光学膜1240可以是包括多个空隙的任何光学膜。例如,光学膜1240可以是以下专利申请中所述的光学膜提交于2009年4月15日的、标题为“Optical Film”(光学膜)的美国专利申请No. 61/169466(代理人案卷号65062US002),以及提交于2009年4月15日的美国专利申甫No. 61/169521“0ptical Construction and Display System Incorporating Same”(光学构造和采用所述光学构造的显示系统)(代理人案卷号65354US002)。作为另ー 个例子,光学膜1240可以是以下专利申请中所述的光学膜标题为“Voided Diffuse,(空
隙化漫射体)的美国专利申请No._(代理人案卷号65822US002),以及美
国专利申请No. 61/254,243“Optical Construction and Method of Making the Same”(光学构造和制备所述光学构造的方法)(代理人案卷号65619US002),所述专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。光学漫射体1220为基本上向前散射的漫射体,即光学漫射体上的主体部分,如至少约20%、或至少约30%、或至少约40%、或至少约50%、或至少约60%、或至少约70%、 或至少约80%的入射光以前向散射为向前散射的反射光和/或透射光。图2为在入射点225入射到第一介质215和不同的第二介质220之间的界面210 的光线205示意图。入射点225限定了在入射点225处垂直于界面210的法向平面230。平面230将空间分为前向部分235和后向部分M0。向前散射的入射光205的部分位于前向部分235中并在其中传播,向后散射的入射光205的部分位于后向部分240中并在其中传播。 例如,光线205在界面210散射,导致向前散射的透射光245具有通量F1,向前散射的反射光250具有通量F2,向后散射的透射光260具有通量Bi,以及向后散射的反射光255具有通量B2。向前散射的全部光具有通量F = F1+F2,向后散射的全部光具有通量B = B1+B2。 入射光线205通过界面210的向前散射度可通过“传送比” TR来表征,如下式定义TR = (F-B) / (F+B)(4)其中TR通常可具有0至1范围内的值。例如,就镜面反射器而言,F1、B1和B2为 0,导致传送比为1。作为另ー个例子,就朗伯反射器而言,Fl和Bl为0,并且F2 = B2,导致传送比为0。重新参考图1,在一些情况下,例如当光学漫射体层1220为基本上向前散射的光学漫射体时,光学漫射体层的传送比不小于约0. 2、或不小于约0. 3、或不小于约0. 4、或不小于约0. 5、或不小于约0. 6、或不小于约0. 8。光学漫射体层1220透射入射光的一部分并反射入射光的另一部分。在一些情况下,光学漫射体层1220的光反射率为至少40 %、或至少50 %、或至少60 %、或至少70 %、或至少80%、或至少90%。在一些情况下,光学漫射体层1220的光学透射比不大于约30%、或不大于约25%、或不大于约20%、或不大于约15%、或不大于约10%。在一些情况下,例如当光源100提供均勻照明时,基本上向前散射的光学漫射体层1220的光学雾度不小于约20 %、或不小于约30 %、或不小于约40 %、或不小于约50 %、或不小于约60 %、或不小于约70%。光学漫射体层1220可以是作为基本上向前散射光学漫射体的任何光学漫射体。例如,在一些情况下,光学漫射体层1220可为半镜面部分反射器,其反射入射光的一部分并透射入射光的另一部分,其中透射和反射部分的每一部分包括镜面部分和漫射部分。在这种情况下,层1220反射的光的一部分发生镜面反射,而层1220反射的光的另一部分发生漫反射。相似地,在这种情况下,层1220透射的光的一部分发生镜面透射,而层1220透射的光的另一部分发生漫透射。在一些情况下,基本上向前散射的光学漫射体层1220可为或包括基本上向前散射的表面漫射体或基本上向前散射的体漫射体或为表面漫射体和体漫射体组合的基本上向前散射的漫射体。在示例性显示系统1200中,光学漫射体层1220包括设置在光学透明的基底1222上的散射层12M。入射到光学漫射体1220上的光基本上向前散射。例如,入射到光学漫射体上的光线1270基本上向前散射为第一透射光线1274和第一反射光线1272。光线1274在界面1242基本上全内反射为第二反射光线1276,其通过散射层12M基本上向前散射为第二透射光线1278,该第二透射光线在光学腔内传播。基本上向前散射的光学漫射体层1220可提供灯1201和1202发出的光的有效混合,导致光源100均勻地照明液晶面板1280。在一些情况下,灯1201和1202比光学腔中的其他组件(例如各种镜面反射器)更具有光学吸收性。在这种情况下,基本上向前光散射的光学漫射体1220基本上以向前并远离灯的方向散射灯发出的光,这可使光源100发出更亮的光。在一些情况下,尤其是以相对于y方向的大角度传播的光线,设置在光学膜1240顶部的一些层,如反射型偏振器层1250、基底1260、和/或包括一个或多个吸光偏振器的液晶面板1280,可比光学膜1240更具有光学吸收性。在这种情况下,光学膜1240有利地设置在更多吸光层和光学腔1215之间,以通过全内反射光防止或减少光学损失,否则所述光将被光学膜上方的层吸收。在一些情况下,光学漫射体1220充分地进行光学漫射,从而对从液晶面板1280上方(特别是以更大视角)观察显示系统1200的观察者1295基本上隐藏光学反射腔1215中的至少一些详细结构和/或组件,例如灯1201和1202。在一些情况下,光学漫射体1220充分地进行光学漫射,从而消除或显著减轻霍氏镜像效应,该镜像效应可在(例如)镜面反射器1210A-1210D和1212之间的多个镜面反射形成重复的像图时出现并对观察者1295可见。在一些情况下,光学漫射体1220充分地进行光学漫射,以帮助光学腔1215内的光均勻后,以使得具有基本均勻强度的光可递送到液晶面板1280。在示例性显示系统1200中,光学漫射体1220为表面漫射体,意味着薄散射层12M设置在光学透明的非漫射性基底1222上。散射层可以(例如)是设置在基底1222上的多个小珠,其中小珠可以(例如)分散到宿主粘结剂中。作为另一个例子,散射层12M可以是在基底1222底面形成的表面结构。在一些情况下,光学漫射体1220可以是基本上向前散射的体漫射体。通常,光学漫射体1220可以是基本上向前散射的任何类型的光学漫射体或散射体。在一些情况下,侧光反射器1210A-1210D和后反射器1212为基本镜面反射器。例如,在这种情况下,基本镜面反射器的镜面反射率与漫反射率之比为至少约100、或至少约200、或至少约300、或至少约400、或至少约500。在此类情况下,基本镜面反射器的漫反射率不大于约2%、或不大于约1.5%、或不大于约1%、或不大于约0.5%。在一些情况下,侧光反射器1210A-1210D和后反射器1212中的至少一个可以是半镜面反射器,意味着入射光的一部分发生镜面反射而入射光的另一部分发生漫反射。在这种情况下,漫反射部分基本上向前散射。例如,在一些情况下,后反射器1212可以是半镜面反射器。作为另一个例子,在一些情况下,侧反射器1210A-1210D的一个或多个可以是半镜面光反射器。镜面反射器1210A-1210D和1212可以是应用中可能理想的和/或实用的任何类型的镜面反射器。例如,反射器可以是镀铝膜、镀银膜、或多层聚合物型反射膜,例如得自3M公司(M.Paul ,Minnesota)的增强型镜面反射器(ESR)膜。ESR膜在垂直入射下的约400nm至约IOOOnm的波长范围中具有至少约99%的反射率。反射型偏振器层1250基本上反射具有第一偏振态的光,并基本上透射具有第二偏振态的光,其中两种偏振态是互相正交的。在一些情况下,反射型偏振器1250基本上反射具有第一线性偏振态的光(例如,沿χ方向),并基本上透射具有第二线性偏振态的光(例如,沿ζ方向)。任何合适类型的反射型偏振器均可用于反射型偏振器层1250,例如(如),多层光学膜(MOF)反射型偏振器、漫反射偏振膜(DRPF)、线栅反射型偏振器、或胆留反射型偏振器。在一些情况下,反射型偏振器层1250可以是或包括光纤偏振器。在此类情况下,反射型偏振器包括多根基本上平行的光纤,这些光纤形成一个或多个嵌入粘结剂的光纤层,其中粘结剂和光纤中的至少一者包括双折射材料。基本上平行的光纤限定了透光轴和反射轴。光纤偏振器基本上透射平行于透光轴偏振的入射光,并基本上反射平行于反射轴偏振的入射光。光纤偏振器的例子在例如美国专利No. 7,599,592和7,526,164中有所描述,所述专利以引用方式全文并入本文中。在一些情况下,反射型偏振器层1250可以是在传播状态中具有中间同轴平均折射率的部分反射层。例如,部分反射层对于在第一平面(如xy平面)偏振的可见光可以具有至少约90%的同轴平均反射率,对于在垂直于第一平面的第二平面(如xz平面)偏振的可见光具有在约25%至约90%范围内的同轴平均反射率。在一些情况下,反射型偏振器层1250可以是扩展波段反射型偏振器,其能够以较小入射角度偏振光并以较大入射角度基本上反射一个偏振态或两个互相垂直的偏振态,如以下专利申请中所述标题为“Immersed Reflective Polarizer withHigh Off-Axis Reflectivity"(具有高偏轴反射率的浸没式反射型偏振器)的
美国专利申请No._(代理人案卷号65809US002),以及美国专利申请
No._______“Immersed Reflective Polarizer With Angular Confinement in
Selected Planes of Incidence”(角限定在选定入射面内的浸没式反射型偏振器)(代理人案卷号65900US002),两个专利申请均与本专利申请提交于同一天,并且其公开内容以引用方式全文并入本文中。在一些情况下,反射型偏振器层1250可以是基本上透射一个偏振态并基本上漫反射正交偏振态的漫反射型偏振器。漫反射型偏振器膜通常包括设置在连续双折射基质中的聚合物颗粒分散相。该膜通常通过拉伸在一个或多个方向上取向,以形成双折射。漫反射型偏振器的例子在例如美国专利No. 6,999,233和6,987,612中有所描述,所述专利的公开内容以引用方式全文并入本文中。基底1260为光学透明的,并且主要设计用于提供支承和加强光学叠堆1四0。基底1260可为刚性或柔性的。用于基底的示例性材料包括玻璃和聚合物,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯和丙烯酸类树脂。在一些情况下,第一光学粘合剂层1230和第二光学粘合剂层1235主要设计用于将粘合剂一侧上的层粘结到粘合剂另一侧上的层。在此类情况下,第一光学粘合剂层1230的主要目的是将光学膜1240层合到基本上向前散射的光学漫射体层1220,而第二光学粘合剂层1235的主要目的是将反射型偏振器层1250层合到支承基底1260。在此类情况下,光学粘合剂层可具有高镜面光学透射比。例如,在此类情况下,每个粘合剂层的镜面光学透射比不小于约60 %、或不小于约70 %、或不小于约80 %、或不小于约90 %。在一些情况下,粘合剂层1230和1235中的一者或两者可以不存在于显示系统1200中。例如,在一些情况下,显示系统1200可以不包括第一光学粘合剂层1230。在此类情况下,光学漫射体层1220可以直接涂覆到光学膜1240上。在一些情况下,光学膜1240涂覆到反射型偏振器层1250上。在一些情况下,光学膜1240通过粘合剂层(图1中未明确示出)层合到反射型偏振器层1250。在一些情况下,光学粘合剂层1230和/或1235可为光学漫射的。例如,在此类情况下,光学漫射粘合剂层的光学雾度可为至少约5%、或至少约10%、或至少约15%、或至少约20%。在一些情况下,光学漫射粘合剂层的漫反射率可为至少约5%、或至少约10%、或至少约15%、或至少约20%。在此类情况下,粘合剂层可以通过(例如)包括分散在光学粘合性粘结剂的多个颗粒而光学漫射,其中颗粒和光学粘合性粘结剂具有不同折射率。两种折射率之间的失配可以导致光散射。光学粘合剂层1230和1235可以是或包括应用中可能理想的和/或可用的任何光学粘合剂。示例性光学粘合剂包括压敏粘合剂(PSA)、热敏粘合剂、挥发性溶剂型粘合剂和UV固化性粘合剂,如可得自Norland Products, Inc.的UV固化性光学粘合剂。示例性的PSA包括那些基于天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸酯类嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烃和聚(甲基)丙烯酸酯的PSA。如本文所用,(甲基)丙烯酸酯(或丙烯酸酯)是指丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类物质。其他示例性的PSA包括(甲基)丙烯酸酯、橡胶、热塑性弹性体、有机硅、氨基甲酸酯、和它们的组合。在一些情况下,PSA基于(甲基)丙烯酸PSA或至少一种聚(甲基)丙烯酸酯。示例性有机硅PSA包含聚合物或树胶和任选的增粘树脂。其他示例性有机硅PSA包含聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和任选的增粘剂。在一些情况下,光学粘合剂层1230和1235中的一者或两者可为可移除粘合剂,例如,在(例如)美国专利 No. 3,691, 140,4, 166,152、4,968,562、4,994,322、5,296,277、5,362,516中所述的那些,所述专利的公开内容以引用方式全文并入本文中。用于将膜粘附到基底的短语“可移除粘合剂”是指可方便地将膜从基底手工移除而不损坏基底或显示出过量粘合剂从膜转移到基底的粘合剂。在一些情况下,光学粘合剂层1230和1235中的一者或两者可为可重复使用的和/或可重新定位的粘合剂,例如,在(例如)美国专利No. 6,197,397、美国专利公布No. 2007/0000606和PCT公布No. WO 00/56556中所述的那些,所述专利的公开内容均以引用方式全文并入本文中。用于将膜粘附到基底的短语“可重复使用的粘合剂”或“可重新定位的粘合剂”是指这样的粘合剂,其(a)提供膜与基底的暂时、牢靠的连接,同时可方便地将膜从基底手工移除而不损坏基底或显示出过量粘合剂从膜转移到基底,和(b)然后提供膜在(例如)另一个基底上的后续重复使用。光学叠堆1290中每两个相邻主表面的主体部分彼此直接接触。例如,光学叠堆1290中各个相邻层1240和1250的相邻主表面1241和1251的主体部分彼此直接接触。例如,两个相邻主表面的至少50 %、或至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %、或至少95%彼此直接接触。例如,在一些情况下,光学膜1240直接涂覆到反射型偏振器层1250上。通常,光学叠堆1290中每两个相邻层的相邻主表面(彼此面对或彼此相邻的主表面)的主体部分彼此直接接触。例如,在一些情况下,一个或多个附加层(如支持层或粘合剂层)可以设置在反射型偏振器层1250和光学膜1240之间。在此类情况下,光学叠堆1290中每两个相邻层的相邻主表面的主体部分彼此直接接触。在此类情况下,光学叠堆中每两个相邻层的相邻主表面的至少50 %、或至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %、或至少95%彼此直接接触。在示例性光学叠堆1290中,光学膜1240直接接触反射型偏振器层1250。例如,光学膜1240可以直接涂覆在反射型偏振器层1250的底面1251上。在一些情况下,可将一个或多个层设置在这两个层之间。例如,图4为光学叠堆1290的示意性侧视图,其包括设置在光学膜1240和反射型偏振器层1250之间的光学粘合剂层410和基底层420,其中基底层420可为光学膜1240的支持层,并且光学粘合剂层可为用于将光学膜粘结或层合到反射型偏振器层的粘结层。重新参考图1,液晶面板1280包括(图1中未明确示出)设置在两个面板之间的液晶层、设置在液晶层上方的上吸光偏振器层和设置在液晶层下方的下吸光偏振器。上下吸光偏振器以及液晶层一起控制光从反射型偏振器层1250透过液晶面板1280到观察者1295的透射。灯1201和1202可为应用中可能理想和/或实用的任何类型的灯。例如,灯可以是扩展的漫射灯(例如冷阴极荧光灯(CCFL))、较小面积固态灯(例如发光二极管(LED))、或激光器。在一些情况下,灯1201和1202的一个或多个可包括不同类型的灯。例如,灯1201可包括LED和CCFL的组合。在一些情况下,灯可发出不同波长区内的光。例如,灯1201可
13包括发出红光的第一灯、发出绿光的第二灯、和发出蓝光的第三灯。在示例性显示系统1200中,基本上向前散射的光学漫射体层1220设置在光学反射腔1215的输出口 1204C处。在一些情况下,例如当漫射体层的主要功能是帮助光学腔1215内的光混合和均化时,漫射体层1220可以正确取向设置在光学腔内的其他位置。例如,图3为类似于显示系统1200的显示系统1300的示意性侧视图,不同的是显示系统1300中的光学漫射体层1220设置在光学腔1215内部的XZ平面中,以使得光学漫射体向前散射的性质可有助于有效混合灯发出的光。作为另一个例子,光学漫射体1220和/或散射层1224可设置在光学腔中的一个或多个反射器上。例如,图3示出了类似于散射层12M的、设置在后反射器1212上的散射层1324。在示例性显示系统1300中,光学膜1240设置在光学腔1215的输出口 1204C处。光学膜1240的低折射率性质和光学漫射体层1220基本上向前散射的性质可有利地提供紧凑且薄的光学反射腔1215以及改进的光混合。例如,在一些情况下,光学反射腔1215的最大横向尺寸如对角尺寸或长度基本上大于反射腔的最大厚度。例如,在此类情况下,光学反射腔1215的最大横向(XZ平面中)尺寸与光学反射腔的最大厚度(沿y方向)之比不小于约20、或不小于约40、或不小于约60、或不小于约80、或不小于约100。在一些情况下,图1中光学反射腔1215的最大厚度hi在约2mm至约50mm、或约5mm至约40mm、或约7mm至约30mm、或约IOmm至约20mm的范围内。在一些情况下,诸如LCD系统的显示系统可采用背光源以均勻照明液晶面板,其中背光源包括不含附加层的光源100。在一些情况下,背光源可包括光源100和一个或多个附加层,例如一个或多个附加光控制层或膜。光控膜的例子包括反射型偏振器、光重定向膜,如增亮薄膜(例如,得自3M公司(Saint Paul MN)的BEF)、转向薄膜(例如,反向BEF)、光学漫射体、或应用中可能理想的任何其他光控制层。在示例性显示系统1200中,层1250为反射型偏振器。在一些情况下,层1250可以是非偏振部分反射部分透射层,其将入射光的一部分透射为非偏振透射光,并将入射光的一部分(如至少30%或至少40%或至少50%)反射为非偏振反射光。在一些情况下,非偏振部分反射部分透射层还可吸收入射光的一部分。部分反射部分透射层可以是多层光学膜、或金属(如铝或银或镍)镀膜。在一些情况下,非偏振部分反射部分透射层可以是或包括泡沫或微复制结构。在一些情况下,光学反射中空腔1215可包括提取结构,以有助于从腔中提取光。例如,图12为类似于显示系统1200的显示系统1232的示意性侧视图,不同的是图12中的光学反射腔1215包括多个设置在后反射器1212上的提取结构1231。提取结构1231有助于通过输出口 1204C从反射腔中提取光。提取结构1231可以是能够提取或有助于从腔中提取光的任何提取结构。例如,提取结构可以是(例如)印刷、浇铸或压印到后反射器上的结构。在一些情况下,提取结构1231可以被布置用于沿着所需的(如同轴)方向提高或增加亮度。光学反射腔1215可包括一个或多个光学元件(图1中未明确示出)。例如,图18为显示系统1900的示意性侧视图,其中光学反射中空腔1215包括接收灯1202发出的光1920的光学元件1910。光学元件1910可以是或包括反射和/或吸收入射光1920的一部分(如UV部分)的光学滤波器。作为另一个例子,光学元件1910可以是或包括不对称(如一维)光学漫射体,其用于传播更多沿特定方向(如ζ方向)并更少沿其他方向发出的光1920。作为另一个例子,光学元件1910可以是或包括波长转换器,其用于将光1920转换(如向下转换)为不同(如更长)波长的光1930。作为另一个例子,光学元件1910可以是或包括光准直仪,其接收更少的准直光束1920并透射更多的准直光束1930。在一些情况下,光学反射腔1215中的灯发出的光可通过一个或多个中空或实心光导(例如一根或多根光纤)递送到光学腔。例如,在图18中,灯1940发出的光在输入口1204A处通过光纤1950递送到光学反射腔1215。在图1的示例性显示系统1200中,反射型偏振器1250和后反射器1212为平面的,并且相对于彼此不平行。通常,反射型偏振器层和后反射器相对于彼此的取向可以是应用中可能理想的任何取向。例如,在一些情况下,反射型偏振器层可平行于后反射器。在一些情况下,反射型偏振器层可不平行于后反射器。在一些情况下,这两层的一者或两者可以是平面的或非平面的,如曲面的。在一些情况下,光学叠堆1290可粘结到液晶面板并且可具有更少的层。例如,图19为光学构造1900的示意性侧视图,其包括设置在光学叠堆1990上的液晶面板1280。在一些情况下,光学叠堆1990可代替图1中的光学叠堆1四0,并通过光学粘合剂层1235层合或粘结到液晶面板1观0。光学叠堆1990包括设置在输出口 1204C处的光学漫射体层1220、设置在光学漫射体层上的光学膜1对0、设置在光学膜上的反射型偏振器层1250、以及设置在反射型偏振器层上的光学粘合剂层1235。在一些情况下,光学叠堆1990或光学构造1900中的任何两个相邻层之间可存在一个或多个层。在一些情况下,本发明所公开的光学叠堆可包括设置在液晶面板和反射型偏振器层之间的光学膜。例如,图20为光学构造2000的示意性侧视图,其包括设置在光学叠堆2090上的液晶面板1280。在一些情况下,光学叠堆2090可代替图1中的光学叠堆1四0,并通过光学粘合剂层1235层合或粘结到液晶面板1280。光学叠堆2090包括设置在输出口1204C处的光学漫射体层1220、设置在光学漫射体层上的反射型偏振器层1250、设置(如涂覆)在反射型偏振器层上的光学膜1对0、以及设置在光学膜上的光学粘合剂层1235。在一些情况下,光学叠堆2090或光学构造2000中的任何两个相邻层之间可存在一个或多个层。图5为显示系统1201的示意性侧视图,其包括设置在光源500上的液晶面板1280。光源包括接收来自光学反射腔1215的光的光学叠堆1291。光学叠堆1291包括设置在光学反射腔1215的输出口 1204C处的基本上向前散射的光学膜1观5、设置在光学膜上的反射型偏振器层1250、设置在反射型偏振器层上的光学粘合剂层1330、以及设置在光学粘合剂层上的基底1260。反射型偏振器层1250的第一主表面1251面向光学膜1285。光学膜1285包括面向光学反射腔1215的第一主表面1286和面向反射型偏振器层并邻近主表面1251的第二主表面1287。光学叠堆1291中两个相邻的层1250和1285的相邻主表面1251和1287的主体部分彼此直接接触。例如,两个相邻主表面的至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%、或至少95%彼此直接接触。通常,光学叠堆1291中每两个相邻层的相邻主表面(彼此面对或彼此相邻的主表面)的主体部分彼此直接接触。例如,在一些情况下,一个或多个附加层(如粘合剂层和/或基底层,图5中未明确示出)可以设置在反射型偏振器层1250和光学膜1285之间。在此类情况下,光学叠堆1291中每两个相邻层的相邻主表面的主体部分彼此直接接触。在此类情况下,光学构造中的每两个相邻层的相邻主表面的至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%、或至少95%彼此直接接触。基本上向前散射的光学膜1285包括分散在粘结剂中的多个空隙,如互连空隙。在一些情况下,光学膜1285还包括多个分散在粘结剂和/或光学膜中的颗粒。光学膜1285可以是本文所公开的包括空隙并且基本上向前散射的任何光学膜。在一些情况下,光学膜1285具有低光学雾度和漫反射率。在一些情况下,光学膜1285具有高光学雾度。在此类情况下,光学膜的光学雾度不小于约30%、或不小于约40%、或不小于约50%、或不小于约60%、或不小于约70%、或不小于约80%、或不小于约90%。在一些情况下,光学膜1285具有高光学漫反射率。在此类情况下,光学膜的光学漫反射率不小于约30%、或不小于约40%、或不小于约50%、或不小于约60%。在一些情况下,光学膜1285具有低光学清晰度。在此类情况下,光学膜的光学清晰度不大于约70%、或不大于约60%、或不大于约50%、或不大于约40%、或不大于约30%、或不大于约20%、或不大于约10%。在一些情况下,光学膜1285具有高光学雾度并显示出某些类似低折射率的性质。例如,在此类情况下,光学膜1285可支持IlR或增强内反射。例如,以入射角度θ入射到光学膜和反射型偏振器层1250之间的界面上的光线1观9,可发生TIR,因为该光学膜具有低有效折射率。在一些情况下,由于(例如)高光学雾度,可能无法赋予光学膜有效折射率,但光学膜仍可增强内反射,即反射强于光学膜的粘结剂将产生的反射。光学叠堆1291的一个优点是光学膜1285具有高光学雾度并且可基本上散射光,同时其可显示某些低折射率性质。例如,光学叠堆1291可具有可测量的光学增益。例如,光学叠堆1291的光学增益可为至少约1. 1、或至少约1. 2、或至少约1. 2、或至少约1. 25、或至少约1. 3、或至少约1. 35、或至少约1. 4、或至少约1. 45、或至少约1. 5。如本文所用,光学叠堆的“增益”或“光学增益”被定义为具有所述光学叠堆的光学或显示系统的轴向输出亮度与不具有所述光学叠堆的相同光学或显示系统的轴向输出亮度的比率。在示例性显示系统1201中,光学膜1285的主表面1286为结构化的并且可散射光。通常,主表面1286可具有应用中可能理想的任何性质。例如,在一些情况下,主表面1285可为平滑的。光学粘合剂层1330将反射型偏振器层1250粘结到支承基底1沈0。光学粘合剂层可类似于本文所公开的任何光学粘合剂层,例如光学粘合剂层1230和1235。本文所公开的显示系统、光源和光学反射腔可具有应用中可能理想的任何形状和构型。例如,在一些情况下,本发明所公开的显示系统(如显示系统1200)、本发明所公开的光源(如光源100)、和/或本发明所公开的光学反射腔(如腔1215)可为平面的或曲面的。在示例性显示系统1201中,输出口 1204C的尺寸与后反射器1212的尺寸基本上相同。通常,输出口 1204C可具有应用中可能理想的任何尺寸和/或形状。例如,图14为显示系统1500的示意性侧视图,其类似于显示系统1201并包括设置在光学反射腔1515的输出口 1504C处的光学叠堆1291,其中输出口 1504C小于镜面后反射器1212。光学腔1515包括顶部镜面反射器1520Α和1520Β。在一些情况下,顶部反射器1520Α和1520Β的至少一个可为半镜面反射器。重新参考图5,在一些情况下,光学叠堆1291可具有更少的层或一个或多个附加层。例如,图15为光学叠堆1690的示意性侧视图,其可(例如)代替光学叠堆1291。光学叠堆1690通过光学粘合剂层1605粘结到液晶面板1观0。光学叠堆1690包括光学膜1观5、设置在光学膜1285上的反射型偏振器层1250、设置在反射型偏振器层上的结构化光重定向膜1620、设置在光重定向膜上并使光重定向膜平面化的光学膜1610、以及设置在光学膜1610上的光学粘合剂层1605。光重定向膜1620包括结构化顶部表面1621,其包括多个沿ζ方向延伸的线性棱镜1622。光学膜1610使结构化表面1621平面化并通过光学粘合剂层1605光学耦合到液晶面板1280。光学膜1610可以是本文所公开的任何光学膜。例如,在一些情况下,光学膜1610包括分散在粘结剂中的空隙,并且其有效折射率不大于约1.3、或不大于约1. 25、或不大于约1. 2、或不大于约1. 15、或不大于约1. 1、或不大于约1. 05。在一些情况下,光学膜1610的光学雾度不大于约5%、或不大于约4%、或不大于约3%、或不大于约2%、或不大于约1%、或不大于约0.5%。光学叠堆1690中每两个相邻层的相邻主表面(彼此面对或彼此相邻的主表面)的主体部分彼此直接接触。在一些情况下,一个或多个附加层(如粘合剂层和/或基底层,图15中未明确示出)可以设置在(例如)反射型偏振器层1250和光学膜1285之间。在此类情况下,光学叠堆1690中每两个相邻层的相邻主表面的主体部分彼此直接接触。在此类情况下,光学叠堆中每两个相邻层的相邻主表面的至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%、或至少95%彼此直接接触。光重定向膜1620可以是包括能够使光重定向的结构的任何膜。光重定向膜的例子包括增亮薄膜(例如,得自3M公司(Saint Paul MN)的BEF)和转向薄膜(例如,反向BEF)。作为另一个例子,图21为光学叠堆2100的示意性侧视图,其可代替光学叠堆1291或本文所公开的任何其他光学叠堆。光学叠堆2100包括第一光重定向膜2110、设置在第一光重定向膜上并使第一光重定向膜平面化的第一光学膜2120、设置在第一光学膜上的第一光学粘合剂层2130、设置在第一光学粘合剂层上的光学漫射体层2140、设置在光学漫射体层上并使光学漫射体层平面化的第二光学膜2150、设置在第二光学膜上的第二光学粘合剂层2160、设置在第二光学粘合剂层上的第二光重定向层2170、以及设置在第二光重定向层上并使第二光重定向层平面化的第三光学膜2180。第一光重定向膜2110和第二光重定向膜2170可以是应用中可能理想的任何光重定向膜。例如,在一些情况下,光重定向膜2110和2170可类似于光重定向膜1620。在一些情况下,光重定向膜2110和2170包括线性棱镜膜,其中一个光重定向膜中的线性棱镜沿第一方向取向,而另一个光重定向膜中的线性棱镜沿正交于第一方向的第二方向取向。例如,在一些情况下,光重定向膜2110中的线性棱镜可沿χ方向延伸或取向,而光重定向膜2170中的线性棱镜可沿ζ方向延伸或取向。在此类情况中,当光学叠堆2100设置在(例如)输出口 1204C处时,第一或较低光重定向膜2110中的棱镜可有效地全内反射光源1201和1202发出并沿大致χ方向传播的光的主体部分。光学膜2120、2150和2180可以是本文所公开的任何光学膜,例如光学膜1240和1观5。例如,在一些情况下,光学膜包括分散在粘结剂中的空隙,如互连空隙,并且其有效折射率不大于约1. 3、或不大于约1. 25、或不大于约1. 2、或不大于约1. 15、或不大于约1. 1、或不大于约1.05。在一些情况下,光学膜的光学雾度不大于约5%、或不大于约4%、或不大于约3 %、或不大于约2 %、或不大于约1%、或不大于约0. 5%。光学粘合剂层2130和2160可以是本文所公开的任何光学粘合剂层,例如光学粘合剂层1230、1235和1330。光学漫射体层2140可类似于本文所公开的任何光学漫射体层,例如光学漫射体层1220。在一些情况下,光学漫射体层包括多个分散在粘结剂中的小珠,其中小珠形成顶部结构化表面。在一些情况下,粘结剂和小珠的折射率基本相同。在此类情况下,光学漫射体层2140基本上为表面漫射体,并且在体漫射体处不散射或散射非常少的光。在此类情况下,光学漫射体层2140可提高光学叠堆2100的光学增益。光学叠堆2100中每两个相邻层的相邻主表面(彼此面对或彼此相邻的主表面)的主体部分彼此直接接触。在一些情况下,一个或多个附加层(如粘合剂层和/或基底层,图21中未明确示出)可以设置在(例如)第一光学膜2120和第一光重定向膜2110之间。在此类情况下,光学叠堆2100中每两个相邻层的相邻主表面的主体部分彼此直接接触。在此类情况下,光学叠堆中每两个相邻层的相邻主表面的至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%、或至少95%彼此直接接触。作为另一个例子,图16为光学叠堆1790的示意性侧视图,其可代替光学叠堆12910光学叠堆1790通过光学粘合剂层1710粘结到液晶面板1观0,并且包括光学膜1观5、设置在光学膜1285上的光学膜1730、设置在光学膜1730上的光重定向膜1620、设置在光重定向膜1620上并使光重定向膜平面化的光学膜1610、设置在光学膜1610上的光学粘合剂层1720、设置在光学粘合剂层1720上的反射型偏振器层1250、以及设置在反射型偏振器层1250上的光学粘合剂层1710。光学膜1730可以是本文所公开的任何光学膜。例如,在一些情况下,光学膜1730包括分散在粘结剂中的空隙,并且其有效折射率不大于约1. 3、或不大于约1. 25、或不大于约1. 2、或不大于约1. 15、或不大于约1. 1、或不大于约1. 05。在一些情况下,光学膜1730的光学雾度不大于约5%、或不大于约4%、或不大于约3%、或不大于约2%、或不大于约1%、或不大于约0.5%。光学叠堆1790中每两个相邻层的相邻主表面(彼此面对或彼此相邻的主表面)的主体部分彼此直接接触。在一些情况下,一个或多个附加层(如粘合剂层和/或基底层,图16中未明确示出)可以设置在(例如)光重定向膜1620和光学膜1730之间。在此类情况下,光学叠堆1790中每两个相邻层的相邻主表面的主体部分彼此直接接触。在此类情况下,光学叠堆中每两个相邻层的相邻主表面的至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80 %、或至少90 %、或至少95 %彼此直接接触。图13为显示系统1400的示意性侧视图,其包括为观察者1450A可见的第一液晶面板1440A和第二观察者1450B可见的第二液晶面板1440B提供照明的光源1401。光源1401包括光学反射腔1405,该光学反射腔包括接收来自灯1402的光的输入口 1403、用于朝第一液晶面板1440A透射光并对其照明的第一输出口 1404A、以及用于朝第二液晶面板1440B透射光并对其照明的第二输出口 1404B。光源1401还包括设置在第一输出口 1404A处的第一光学叠堆1490A和设置在第二输出口 1404B处的第二光学叠堆1490B。光学反射腔包括相应的第一镜面侧反射器1410A和第二镜面侧反射器1410B以及镜面末端反射器1410C。光学叠堆1490A和1490B的每一个包括设置在光学膜上的反射型偏振器层。具体地讲,第一光学叠堆1490A包括设置在第一输出口 1404A处的第一光学膜1420A和设置在第一光学膜1420A上的第一反射型偏振器层1430A,并且第二光学叠堆1490B包括设置在第二输出口 1404B处的第二光学膜1420B和设置在第二光学膜1420A上的第二反射型偏振器层1430B。在一些情况下,第一光学膜1420A和第二光学膜1420B中至少一者为基本上向前散射的光学膜。在此类情况下,光学膜的传送比不小于约0. 2、或不小于约0. 3、或不小于约0. 4、或不小于约0. 5、或不小于约0. 6、或不小于约0. 8。光学膜1420A和1420B的每一个透射入射光的一部分并反射入射光的另一部分。在一些情况下,光学膜1420A和1420B中至少一者的光学反射率为至少40%、或至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%。在一些情况下,光学膜1420A和1420B中至少一者的光学透射比不大于约30%、或不大于约25%、或不大于约20%、或不大于约15%、或不大于约10%。在一些情况下,例如当光源1401提供均勻照明时,基本上向前散射的光学膜1420A和1420B中至少一者的光学雾度不小于约20%、或不小于约30%、或不小于约40%、或不小于约50%、或不小于约60%、或不小于约70%。光学叠堆1490A和1490B的每一个中的每两个相邻层的相邻主表面(彼此面对或彼此相邻的主表面)的主体部分彼此直接接触。例如,在光学叠堆1490A中,第一反射型偏振器层1430A的主底部表面和第一光学膜1420A的主顶部表面的主体部分彼此直接接触。在此类情况下,每两个相邻主表面的至少50 %、或至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90%、或至少95%彼此直接接触。通常,光学叠堆1490A和1490B的每一个中的每两个相邻层的相邻主表面(彼此面对或彼此相邻的主表面)的主体部分彼此直接接触。例如,在一些情况下,一个或多个附加层(如粘合剂层和/或基底层,图13中未明确示出)可以设置在(例如)反射型偏振器层1430A和光学膜1420A之间。在此类情况下,光学叠堆1490A中每两个相邻层的相邻主表面的主体部分彼此直接接触。在此类情况下,光学叠堆中每两个相邻层的相邻主表面的至少50 %、或至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %、或至少95 %彼此直接接触。光学膜1420A和1420B的每一个包括多个分散在粘结剂中的空隙,如互连空隙。在一些情况下,光学膜1420A和1420B中至少一者还包括多个分散在粘结剂和/或光学膜中的颗粒。光学膜1420A和1420B可以是本文所公开的包括空隙并且基本上向前散射的任何光学膜。在一些情况下,光学膜1420A和1420B中至少一者具有低光学雾度和漫反射率。在一些情况下,光学膜1420A和1420B中至少一者具有高光学雾度。在此类情况下,光学膜的光学雾度不小于约30%、或不小于约40%、或不小于约50%、或不小于约60 %、或不小于约70 %、或不小于约80 %、或不小于约90 %。在一些情况下,光学膜1420A和1420B中至少一者具有高光学漫反射率。在此类情况下,光学膜的光学漫反射率不小于约30%、或不小于约40%、或不小于约50%、或不小于约60%。在一些情况下,光学膜1420A和1420B中至少一者具有低光学清晰度。在此类情况下,光学膜的光学清晰度不大于约70%、或不大于约60%、或不大于约50%、或不大于约40%、或不大于约30%、或不大于约20%、或不大于约10%。在一些情况下,光学膜1420A和1420B中至少一者具有高光学雾度并显示出某些类似低折射率的性质。例如,在此类情况下,第一光学膜1420A和第二光学膜1420B的每一个可支持IlR或增强内反射。在一些情况下,由于(例如)高光学雾度,可能无法赋予光学膜有效折射率,但光学膜仍可增强内反射,即反射强于光学膜的粘结剂将产生的反射。光学叠堆1490A和1490B的一个优点是光学膜可具有高光学雾度并且可基本上散射光,同时其可显示出某些低折射率性质。例如,光学叠堆1490A可具有可测量的光学增益。例如,光学叠堆1490A的光学增益可为至少约1. 1、或至少约1. 2、或至少约1. 2、或至少约1. 25、或至少约1. 3、或至少约1. 35、或至少约1. 4、或至少约1. 45、或至少约1. 5。在示例性显示系统1400中,光学膜1420A的主表面1421A为结构化的并可散射光,并且光学膜1420B的主表面1421B为结构化的并可散射光。通常,主表面1421A和1421B的每一个可具有应用中可能理想的任何性质。例如,在一些情况下,主表面1421A和1421B中至少一者可以是平滑的。在一些情况下,第一反射型偏振器层1430A可通过(例如)光学粘合剂层粘结到第一液晶面板1440A,并且第二反射型偏振器层1430B也可通过(例如)光学粘合剂层(图13中未明确示出)粘结到第二液晶面板1440B。在示例性显示系统1400中,光源1401为液晶面板1440A和1440B提供照明,所述液晶面板用于向(例如)观察者1450A和1450B显示图像和/或信息。在一些情况下,光源1401可在一般照明应用中提供照明。图17为用于向观察者1850显示图像和/或数据的显示系统1800的三维示意图。该显示系统包括接收来自背光源1810的光的液晶面板1280。背光源1810包括形成阵列(如规则阵列)的多个光源1820。光源1820可以是本文所公开的任何光源,例如光源100或500。在一些情况下,可以独立地控制每个光源1820。例如,在此类情况下,可以独立地控制每个光源发出的光的亮度。在一些情况下,可以独立地控制光源的行或列。在一些情况下,可以通过(例如)降低与所显示图像阴暗部分对应的光源1820区域的亮度,来主动和局部地控制背光源1810。光源1820的此类主动区域控制可降低功耗并提高显示对比度。在一些情况下,背光源1810可以是拼接背光源或拼接光源,其包括多个光源拼接块1820,其中光源拼接块中的至少一个包括本文所公开的光源。在一些情况下,光源拼接块可以交错,即相邻拼接块部分重叠。在一些情况下,液晶面板1280可以是一体化图像形成面板或包括多个图像形成拼接块的拼接图像形成面板。示例性显示系统1800具有矩形的显示器。通常,显示器尺寸和形状可以是应用中可能理想的任何尺寸和形状。例如,在一些情况下,显示器可具有规则形状,如圆形或椭圆形。作为另一个例子,在一些情况下,显示器可具有不规则形状。本发明所公开的光学膜、层、叠堆和系统的一些优点通过如下实例进一步进行说明。在这些实例中引用的特定材料、数量和尺寸以及其他条件和细节不应当解释为不当地限制本发明。实例A 制备涂布溶液“A”。首先,在配备有冷凝器和温度计的2升三颈烧瓶内,在迅速搅拌下将360g Nalco 2327胶态二氧化硅(40重量%的固体)(得自Nalco Chemical公司(Naperville IL))和300g 1_甲氧基_2_丙醇溶剂混合在一起。接着,加入22. 15克Silquest A-174 硅烧(得自 GE Advanced Materials (Wilton CT))。将混合物搅拌 10 分钟。然后,再添加400g 1-甲氧基-2-丙醇。使用加热套在85°C下对混合物加热6小时。让所得的溶液冷却至室温。接着,在60°C水浴下使用旋转蒸发器除去大部分水和1-甲氧基-2-丙醇溶剂(约700g)。所得的溶液为分散在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,将70. Ig此溶液、20. 5g SR 444(得自Sartomer公司(Exton PA))、1. 375g 光引发剂 Irgacure 184(得自 Ciba Specialty Chemicals 公司(High Point NC))、和80. 4g异丙醇通过搅拌混合在一起,以形成均勻涂布溶液A。实例B 实施涂布工序“B”。首先,用注射器以2. 7cc/min的速率将涂布溶液泵送至20. 3cm宽的狭槽式涂布模具。狭槽式涂布模具均勻地将20. 3cm宽的涂层分布到以152cm/min的速率移动的基底上。随后,通过使涂布的基底经过UV-LED固化室而聚合涂层,所述固化室包括用以通过UV辐射的石英窗。所述UV-LED排灯包括352个UV-LED的矩形阵列,所述矩形阵列为16个幅材顺维X 22个幅材横维(大约覆盖20. 3cmX 20. 3cm的区域)。UV-LED被置于两个水冷散热器上。LED (得自Cree,Inc. (Durham NC))在395nm的标称波长下工作,并在45伏、10安培下运行,得到每平方厘米0. 108焦耳的UV-A剂量。通过Lambda GENH 60-12. 5_U电源(得自TDK-Lambda(N印tune NJ))对UV-LED阵列供电并吹风制冷。UV-LED以离基底大约2. 54cm的距离而被置于固化室石英窗之上。UV-LED固化室提供有流量为46. 7升/分钟(100立方英尺/小时)的氮气流,从而在固化室中产生大约150ppm的氧气浓度。在通过UV-LED聚合之后,通过将涂层传输至在150 °F下运行的干燥烘箱,来去除固化的涂层中的溶剂。然后,使用配备H-灯泡的Fusion System Model I300P(得自FusionUV Systems (Gaithersburg MD))后固化干燥的涂层。向UV Fusion室中提供氮气流,使室中的氧气浓度达到约50ppm。实例1 制备光源观00,图6示意性地示出了它的侧视图。光源观00包括光学反射中空腔2810和光学叠堆观90,该光学叠堆设置在反射腔的开放的前接口观22处。光学腔为楔形并且包括近侧反射器观对、远侧反射器观20、底部反射器观22、和容纳在抛物面反射器观40中的灯观30。光学腔具有以下尺寸=I1 = 1mm、I2 = 16mm、I3 =400mm、I4 = 17mm、以及I5 = 21mm。灯沘30包括12个白色LED (以商品名Luxeon Rebel得自 Philips Lumiled Lighting 公司(San Jose, California))。LED 设置在散热器上(图6中未明确示出)。抛物面反射器、侧反射器和底部反射器的内部衬有ESR反射镜膜(得自3M公司(St. Paul MN)),其具有99. 5%可见光反射率。光学反射腔观10具有开放的输出口 2826,用于透射灯观30发出的光。光学叠堆观90包括涂覆在反射型偏振器层观60上的光学漫射体观50。反射型偏振器通过光学粘合剂层观70层合到基底观80。基底观80为1. 5mm厚的聚碳酸酯(PC)片材。光学透明的粘合剂2870为粘合剂0CA8173 (得自3M公司(St. Paul MN))。反射型偏振器层观60具有沿χ轴的透光轴和沿y轴的阻光轴。反射偏振器层对于沿X轴(透光轴)偏振的入射光的平均同轴(沿Z方向)反射率为约68%,反射偏振器层对于沿y轴(阻光轴)偏振的入射光的平均同轴(沿Z方向)反射率为约99.2%。反射型偏振器层按照国际公开No. W02008/144656 (代理人案卷号63274W0004,提交于2008年5月19日)中所述的方法制备,该专利的公开内容以引用方式全文并入本文中。反射型偏振器层包括双折射90/10coPEN材料和Eastman NeostarElastomerFN007 (得自Eastman Chemical, Kingsport TN)的274个交替微层。274个交替微层设置成1/4波长层对的序列,其中层的厚度梯度被设计用于在从大约400nm至1050nm的整个带宽上对于一个偏振轴广泛且均一地提供强反射谐振,并且在从大约400nm至900nm的整个带宽上对于正交轴广泛且均一地提供较弱反射谐振。将两个5微米厚的PET-G表层设置在相干交替微层叠堆的外表面上。包括交替微层、保护性边界层和表层的反射型偏振器层的总厚度为大约40微米。在633nm下测得,90/10coPEN的138个交替微层的折射率为nxl =1. 805、nyl = 1. 620、且 nzl = 1. 515 ;并且 FN007 的 138 个微层的折射率为 nx2 = ny2 = nz2 =1. 506。使用国际公开No. WO 2008/144656中所述的方法制备光学漫射体观50。漫射体包括多个分散在粘结剂中的小颗粒。具体地讲,平均直径为约18微米的PMMA珠(MBX-20,得自 kkisui)分散在 Iragacure 142437-73-01、IPA和 Cognis Photomer 6010 (得自 CognisNorth America (Cincinnati, OH))的溶液中。将该溶液涂覆到反射型偏振器层观60上并UV固化,得到厚度为大约40微米的干燥涂层。PMMA珠的分散体形成在空间上随机分布的部分半球表面结构。平均表面上的PMMA珠凸起的平均半径估计为平均珠半径的约60%。干燥基质被配置为具有与PMMA珠大致相同的折射率,从而最小化涂层内的体积散射。使用 Autronic 锥光镜 Conostage 3 (Autronic Conoscope Conostage 3)(得自Autronic-Melchers GmbH(Karlsruhe,Germany))测量光源沘00的光学性能。测定过程中在50mA下驱动LED观30。测量轴向亮度、最大亮度、沿χ轴(顺光导方向)和ζ轴(横跨光导方向)相对于y方向的最大亮度角(单位为度)以及累积强度,并归纳于表I中。表I 实例1和2测得的光学性质
实例轴向亮度 (cd/m2)最大亮度 (cd/m2)最大亮度角 (ζ轴) (度)最大亮度角 (X轴) (度)累积强度 (lm/m2)11201.11214.8632702589.921274.41352.7632732890.8实例2 制备类似于光源观00的光源,不同的是光学叠堆观90替换为光学叠堆四00,图7示意性地示出了它的侧视图。光学叠堆四00包括1. 5mm厚的PC基底^80、0CA 8173光学透明粘合剂层观70、具有与光学叠堆观90中的反射型偏振器层相同光学性质的反射型偏振器层观60、涂覆到偏振器层观60上的光学膜四40、类似于光学漫射体观50并涂覆到基底四20上的光学漫射体四10、以及将基底四20层合到光学膜四40的光学粘合剂层四30。光学叠堆四00设置在图6中的光学反射腔观10的输出口观沈处。使用实例B中所述的涂布方法(不同的是注射器泵送速率为6cc/min并且UV-LED在13安培下运行(得到0. 135焦耳/平方厘米的UV-A剂量))将得自实例A的涂布溶液涂布在反射型偏振器层观60上,由此来制备光学膜四40。光学膜的折射率为约1. 22,厚度为约5微米。使用国际公开No. WO 2008/144656中所述的方法制备光学漫射体四10。漫射体包括多个分散在粘结剂中的小颗粒。具体地讲,将平均直径为约8微米的PMMA珠(MB30X-8,得自 Soken Chemical Company, Ltd (Tokyo Japan) Μ22· 5 重量% )与 Cognis 6010 树脂(15 重量%)(以商品名 Photomer 6010 得自 Cognis North America (Cincinnati OH))、光引发剂 Esacure (0· 1 重量 % )(得自 Lamberti S. p. A. (Gallarate,Italy))、辐射固化有机硅添加剂 iTego Rad 2250 (0. 1 重量%)(得自 Evonik Goldschmidt Corporation (HopewellVA))、以及溶剂 Dowanol PM (61. 9 重量 % )(得自 Dow Chemical 公司(Midland MI))混合。在高剪切搅拌器中混合各组分,最后添加小珠。将该溶液涂覆到0. 051mm厚的PET基底四20上、干燥并UV固化,得到厚度为大约8微米的干燥涂层。使用实例1中所述的工序测量光源洲00的光学性能。结果归纳于表I中。实例3 制备显示系统800,图8示意性地示出了它的侧视图。显示系统800包括设置在扩展光源801上的矩形液晶面板820。液晶面板820的长度(χ方向)为约895mm,宽度(ζ方向)为约515mm。扩展光源801具有705mm长(χ方向)和400mm宽(ζ方向)的矩形发射或发光区域。扩展光源801照明液晶面板820的类似尺寸区域,所述区域小于面板尺寸。光源801包括光学叠堆890,其设置在光学反射中空腔810上并接收来自该光学反射中空腔的光。光学腔具有近侧反射器824、远侧反射器820、底部反射器822、和包括6个光引擎的灯源组件870。每个光引擎包括容纳于抛物面反射器840内的灯830。每个灯830包括12个以间距约9. 8mm的线性阵列排列的冷白LED(以商品名Luxeon Rebel得自Philips Lumiled Lighting 公司(San Jose,California))。光引擎附接到铝散热器,以进行热管理。光学腔具有以下尺寸=I1 = 1_、I2 = 17mm, I3 = 400mm、I4 = 17_、以及I5 =21mm。抛物面反射器、侧反射器和底部反射器的内部衬有ESR反射镜膜(得自3M公司(St.Paul MN)),其具有99. 5%可见光反射率。光学反射中空腔810具有开放的输出口 826,用于透射灯830发出的光。光学叠堆890包括涂覆在反射型偏振器层860上的光学漫射体850。反射型偏振器通过光学粘合剂层870粘结到液晶面板820。反射型偏振器层860类似于反射型偏振器层观60并根据实例1所述制备。按如下方式制备光学漫射体850 在快速搅拌下将15kg Photomer 6010(得自Cognis USA (Cincinnati, Ohio))禾 Π 62. Ikg 1-甲氧基 _2_ 丙醇混合,直到 Photomer 6010完全溶解。然后,添加 0. IKg Tego Rad 2250 (得自 Evonik Goldschmidt Corp. (Hopewell,VA))、0· 53kg Esacure ONE (得自 Lamberti(Conshohocken, PA))、和 22. 5kg MB30X-8 (得自Sekisui Plastics Co,Ltd. (Tokyo, Japan))并快速搅拌,直到获得均勻的涂布溶液。然后使用泵送速率为约800g/min的涂布泵并使反射型偏振器层以约30. 5m/min移动,来将所得溶液涂布到反射型偏振器层860上。接下来,将涂层通过160 T的第一烘箱和200 T的第二烘箱,使其干燥。然后使用Light Hammer 6UV光源UV固化干燥涂层,所述光源包括H灯泡(得自 Fusion UV Systems, INC. (Gaithersburg,Maryland))并在 100% UV 和氮气下运行。所得涂覆的反射型偏振器层通过光学粘合剂层870(粘合剂OCA 8173,得自3M公司(St. Paul MN))层合到液晶面板820。使用EZ Contrast XL 88W 锥光镜(EZ Contrast XL 88W Conoscope)(型号XL88W-R-111124,得自 Eldim-Optics (H6rouvilie Saint-Clair France))测量显示系统800的光学性能。显示系统的轴向亮度为约93尼特、最大亮度为约100尼特、对比度为约146、沿χ轴的视角为约63度并且沿ζ轴的视角为约30度。图9为显示系统800的测定亮度随视角变化的灰度锥光图像。出于参考目的,提供交叠图像的网格以便示出范围为0至360度的方位角Φ和范围为从中心处的0度到周边处的约88度的极角θ,其中针对每20度的θ增量提供同心圆。实例4 制备类似于显示系统800的显示系统,不同的是光学叠堆890被替换为光学叠堆1090,图10示意性地示出了它的侧视图。光学叠堆1090包括涂覆到反射型偏振器层860的底部主表面上的光学漫射体850、涂覆到反射型偏振器层860的顶部主表面上的光学膜1010、和光学粘合剂层870。按照如下步骤制备光学膜1010并将其涂覆到反射型偏振器层860上。在配备有冷凝器和温度计的2升三颈烧瓶中,在快速搅拌下混合960克IPA-ST-UP有机二氧化硅细长颗粒(得自 Nissan Chemical Inc. (Houston, TX)) ,19. 2 克去离子水、和 350 克 1-甲氧基-2-丙醇。细长颗粒具有约9nm至约15nm的直径和约40nm至约IOOnm的长度。将颗粒分散于15. 2重量%的IPA中。然后,将22.8克Silquest A-174硅烷(得自GE AdvancedMaterials (Wilton, CT))加入到烧瓶中。将所得的混合物搅拌30分钟。将混合物在81°C下保持16小时。然后,使溶液冷却至室温。随后,使用旋转蒸发仪在40°C水浴下去除溶液中的约950克溶剂,从而得到在1-甲氧基-2-丙醇中的42. 1重量%的A-174-改性的细长二氧化硅的透明分散体。接着,将95克该透明分散体、26. 8克SR 444(得自Sartomer公司(Exton,PA))、102克异丙醇、0. 972克光引发剂Irgacure 184和0. 167克光引发剂Irgacure 819 (均得自Ciba Specialty Chemicals公司(High Point NC))混合在一起并搅拌,得到固体含量为30. 4重量%的均勻涂布溶液。接着,使用如下所述的涂布方法将涂布溶液涂布到反射型偏振器层860的顶部主表面上用注射器以2. 5cc/min的速率将涂布溶液泵送至20. 3cm宽的狭槽式涂布模具。狭槽式涂布模具均勻地将20. 3cm宽的涂层分布到以152cm/min的速率移动的基底上。接着,通过使涂布的反射型偏振器层经过UV-LED固化室而聚合该涂层,所述固化室包括用以通过UV辐射的石英窗。UV-LED排灯包括352个UV-LED(得自Cree,Inc. (Durham, NC))的矩形阵列,所述矩形阵列为16个幅材顺维(涂布方向)X22个幅材横维(大约覆盖20. 3cmX20. 3cm的区域)。UV-LED被置于两个水冷散热器上。UV-LED在395nm的标称波长下工作,并在45伏、13安培下运行,得到每平方厘米约0. 1352焦耳的UV-A剂量。通过Lambda GENH 60-12. 5-U 电源(得自 TDK-Lambda(N印tune NJ))对UV-LED 阵列供电并吹风制冷。将UV-LED设置在固化室的石英窗口上方,与反射型偏振器层相距大约2. Mem。以46. 7升/分钟的流速为UV-LED固化室供应氮气流,使固化室中的氧气浓度为大约150ppm。在通过UV-LED聚合之后,通过以约152cm/min的幅材速度将幅材上的涂层传输至在150下下运行的干燥烘箱2分钟而去除固化的涂层中的溶剂。然后,使用配备H-灯泡的Fusion System Model I300P (得自 Fusion UV Systems (Gaithersburg MD))后固化干燥的涂层。向UV Fusion室中提供氮气流,使室中的氧气浓度达到约50ppm。使用Metricon 2010 型棱镜耦合器(Metricon Model 2010Prism Coupler)(得自Metricon Corp. (Pennington, NJ))测得,所得光学膜1010的厚度为约5微米,并且有效折射率为 1. 16。使用 Haze-Gard Plus 雾度计(Haze-Gard Plus haze meter)(得自BYK-Gardiner (Silver Springs MD)测得,涂覆到0. 05Imm厚PET基底上的类似光学膜1010的总光学透射比为约94.9%,并且光学雾度为约1. 1%。显示系统的轴向亮度为约302尼特、最大亮度为约312尼特、对比度为约555,上述值均超过实例3中所记录的对应测量值的三倍。显示系统沿χ轴的视角为约63度,沿ζ轴的视角为约35度。图11为显示系统的测定亮度随视角变化的灰度锥光图像。项目1为光源,其包括光学反射中空腔,所述中空腔包括一个或多个用于接收光的输入口和用于透射光的输出口 ;和一个或多个设置在一个或多个输入口处的灯;和设置在输出口处的光学叠堆,所述光学叠堆包括设置在输出口处的基本上向前散射的光学漫射体,其光学雾度不小于约20% ;设置在基本上向前散射的光学漫射体上的光学膜,用于增强光学膜和基本上向前散射的光学漫射体之间的界面处的全内反射,所述光学膜的折射率不大于约1. 3并且光学雾度不大于约5% ;以及设置在光学膜上的反射型偏振器层,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的主体部分彼此直接接触。项目2为项目1的光源,其中光学反射中空腔的最大横向尺寸与光学反射腔的最大厚度之比不小于约20。项目3为项目1的光源,其中光学反射中空腔的最大横向尺寸与光学反射中空腔的最大厚度之比不小于约40。项目4为项目1的光源,其中光学反射中空腔的最大横向尺寸与光学反射中空腔的最大厚度之比不小于约60。项目5为项目1的光源,其中一个或多个灯包括一个或多个LED。项目6为项目1的光源,其中一个或多个输入口位于光学反射中空腔的相对侧上,输出口位于光学反射中空腔的顶部侧面上。项目7为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体的传送比不小于约0. 2。项目8为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体的传送比不小于约0. 3。项目9为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体的传送比不小于约0. 4。项目10为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体的传送比不小于约0. 5。
项目11为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体包括半镜面部分反射器。项目12为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体的光学雾度不小于约30%。项目13为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体的光学雾度不小于约40%。项目14为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体包括基本上向前散射的表面漫射体。项目15为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体包括基本上向前散射的体漫射体。项目16为项目1的光源,其中基本上向前散射的光学漫射体包括设置在光学透明基底上的光散射层。项目17为项目1的光源,其中光学膜的有效折射率不大于约1. 25。项目18为项目1的光源,其中光学膜的有效折射率不大于约1. 2。项目19为项目1的光源,其中光学膜的有效折射率不大于约1. 15。项目20为项目1的光源,其中光学膜的有效折射率不大于约1. 1。项目21为项目1的光源,其中光学膜的光学雾度不大于约4%。项目22为项目1的光源,其中光学膜的光学雾度不大于约3%。项目23为项目1的光源,其中光学膜的光学雾度不大于约2%。项目M为项目1的光源,其中光学膜包括多个互连空隙。项目25为项目1的光源,其中光学膜包括粘结剂和多个互连空隙。项目沈为项目1的光源,其中光学膜包括粘结剂、多个互连空隙和多个颗粒。项目27为项目1的光源,其中光学膜通过光学粘合剂层层合到基本上向前散射的光学漫射体。项目观为项目1的光源,其中光学膜被涂覆到反射型偏振器层上。项目四为项目1的光源,其中光学叠堆包括设置在反射型偏振器层上的光学粘合剂层。项目30为项目1的光源,其中反射型偏振器层包括多层光学膜,所述多层光学膜包括交替的层,其中所述交替的层的至少一者包含双折射材料。项目31为项目1的光源,其中反射型偏振器层包括线栅反射型偏振器。项目32为项目1的光源,其中反射型偏振器层包括多根基本上平行的光纤,这些光纤包含双折射材料。项目33为项目1的光源,其中反射型偏振器层包括胆留反射型偏振器。项目34为项目1的光源,其中反射型偏振器层包括漫反射偏振膜(DRPF)。项目35为项目1的光源,其中光学反射中空腔包括一个或多个镜面反射侧反射器,所述一个或多个镜面反射侧反射器使一个或多个灯发出的光沿光学反射中空腔横向准直。项目36为项目1的光源,其中光学反射中空腔包括面向输出口的镜面反射器。项目37为项目36的光源,其中输出口小于镜面反射器。
项目38为项目1的光源,其中光学反射中空腔包括一个或多个镜面反射器。项目39为项目38的光源,其中一个或多个镜面反射器包括一个或多个增强型镜面反射器(ESR)。项目40为项目1的光源,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的至少50%彼此直接接触。项目41为项目1的光源,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的至少70%彼此直接接触。项目42为项目1的光源,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的至少90%彼此直接接触。项目43为项目1的光源,其中光学膜设置在反射型偏振器层和基本上向前散射的光学漫射体之间。项目44为用于在显示系统中提供照明的背光源,该背光源包括项目1的光源。项目45为显示系统,其包括项目1的光源和设置在光学叠堆上的液晶面板。项目46为项目45的显示系统,其中光学叠堆通过可移除粘合剂粘结到液晶面板。项目47为项目45的显示系统,其中光学叠堆通过可重新定位粘合剂粘结到液晶面板。项目48为项目1的光源,其中光学反射中空腔还包括设置在一个或多个输入口中一个输入口附近的光学元件,该光学元件包括光学滤波器、不对称光学漫射体、波长转换器、或光准直仪。项目49为包括多个光源拼接块的拼接光源,所述多个光源拼接块中的至少一个包括项目1的光源。项目50为包括项目49的拼接光源的显示系统。项目51为项目50的显示系统,其包括一体化图像形成面板。项目52为项目50的显示系统,其包括拼接图像形成面板。项目53为光源,其包括光学反射中空腔,所述中空腔包括一个或多个用于接收光的输入口和用于透射光的输出口 ;和一个或多个设置在一个或多个输入口处的灯;和设置在输出口处的光学叠堆,所述光学叠堆包括设置在输出口处的基本上向前散射的光学膜,其光学雾度不小于约30% ;以及设置在光学膜上的反射型偏振器层,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的主体部分彼此直接接触。项目M为项目53的光源,其中光学反射中空腔的最大横向尺寸与光学反射中空腔的最大厚度之比不小于约20。项目55为项目53的光源,其中光学反射中空腔的最大横向尺寸与光学反射中空腔的最大厚度之比不小于约40。项目56为项目53的光源,其中光学反射中空腔的最大横向尺寸与光学反射中空腔的最大厚度之比不小于约60。项目57为项目53的光源,其中一个或多个灯包括一个或多个LED。
项目58为项目53的光源,其中一个或多个输入口位于光学反射中空腔的相对侧上,输出口位于光学反射中空腔的顶部侧面上。项目59为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜的传送比不小于约0.2。项目60为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜的传送比不小于约0. 3。项目61为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜的传送比不小于约0. 4。项目62为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜的传送比不小于约0. 5。项目63为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜的光学雾度不小于约40%。项目64为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜的光学雾度不小于约50%。项目65为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜包括多个互连空隙。项目66为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜包括粘结剂和多个互连空隙。项目67为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜包括粘结剂、多个互连空隙、和多个颗粒。项目68为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜通过光学粘合剂层层合到反射型偏振器层。项目69为项目53的光源,其中基本上向前散射的光学膜被涂覆到反射型偏振器层上。项目70为项目53的光源,其中光学叠堆包括设置在反射型偏振器层上的光学粘合剂层。项目71为项目53的光源,其中反射型偏振器层包括多层光学膜,所述多层光学膜包括交替的层,其中所述交替的层的至少一者包含双折射材料。项目72为项目53的光源,其中反射型偏振器层包括线栅反射型偏振器。项目73为项目53的光源,其中反射型偏振器层包括多根基本上平行的光纤,这些光纤包含双折射材料。项目74为项目53的光源,其中反射型偏振器层包括胆留反射型偏振器。项目75为项目53的光源,其中反射型偏振器层包括漫反射偏振膜(DRPF)。项目76为项目53的光源,其中光学反射中空腔包括一个或多个镜面反射侧反射器,所述一个或多个镜面反射侧反射器使一个或多个灯发出的光沿光学反射中空腔横向准直。项目77为项目53的光源,其中光学反射中空腔包括面向输出口的镜面反射器。项目78为项目53的光源,其中光学反射中空腔包括一个或多个镜面反射器。项目79为项目53的光源,其中一个或多个镜面反射器包括一个或多个增强型镜面反射器(ESR)。项目80为项目53的光源,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的至少50%彼此直接接触。项目81为项目53的光源,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的至少70%彼此直接接触。
项目82为项目53的光源,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的至少90%彼此直接接触。项目83为用于在显示系统中提供照明的背光源,该背光源包括项目53的光源。项目84为显示系统,其包括项目53的光源和设置在光学叠堆上的液晶面板。项目85为光源,其包括光学反射中空腔,所述中空腔包括一个或多个用于接收光的输入口和用于透射光的输出口 ;和一个或多个设置在一个或多个输入口处的灯;和设置在输出口处的光学叠堆,所述光学叠堆包括设置在输出口处的基本上向前散射的光学漫射体,其光学雾度不小于约20% ;设置在基本上向前散射的光学漫射体上的光学膜,用于增强光学膜和基本上向前散射的光学漫射体之间的界面处的全内反射,所述光学膜的折射率不大于约1. 3并且光学雾度不大于约5% ;以及设置在光学膜上的部分反射部分透射层,其中光学叠堆中每两个相邻主表面的主体部分彼此直接接触。项目86为光源,其包括光学反射中空腔,所述中空腔包括一个或多个用于接收光的输入口 ;用于透射光的第一和第二输出口 ;和一个或多个设置在一个或多个输入口处的灯;和设置在相应第一和第二输出口处的第一和第二光学叠堆,每个光学叠堆包括光学膜,其光学雾度不小于约30% ;和设置在光学膜上的反射型偏振器层,光学叠堆中每两个相邻主表面的主体部分彼此直接接触。项目87为显示系统,其包括设置在项目86的光源的第一光学叠堆上的第一液晶面板;和设置在项目86的光源的第二光学叠堆上的第二液晶面板。如本文所用,术语(例如“竖直,,、“水平,,、“上面”、“下面,,、“左,,、“右,,、“上部”和
“下部”、“顶部”和“底部”、“顺时针”和“逆时针”以及其他类似的术语)是指如附图所示的相对位置。通常,物理实施例可具有不同的取向,在这种情况下,所述术语意在指修改到装置的实际取向的相对位置。例如,即使图1的显示系统1200相对于图中的取向翻转,仍将反射器1212视为“底部”反射器。以上引用的所有专利、专利申请以及其他出版物均以如同全文复制的方式并入本文以供参考。尽管上面详细描述了本发明的具体实例以有利于说明本发明的各个方面,但是应该理解的是,并不意图将本发明限于这些实例的具体描述。相反,本发明的目的在于涵盖所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。
权利要求
1.ー种光源,其包括光学反射中空腔,所述中空腔包括ー个或多个用于接收光的输入口和用于透射光的输出口 ;和一个或多个设置在所述ー个或多个输入口处的灯;和设置在所述输出口处的光学叠堆,并且所述光学叠堆包括设置在所述输出口处的向前散射的光学漫射体,并且其光学雾度不小于20% ;设置在所述向前散射的光学漫射体上的光学膜,用于增强所述光学膜和所述向前散射的光学漫射体之间的界面处的全内反射,所述光学膜的折射率不大于1. 3并且光学雾度不大于5% ;以及设置在所述光学膜上的反射型偏振器层,其中所述光学叠堆中每两个相邻主表面的主体部分彼此直接接触。
2.根据权利要求1所述的光源,其中所述光学反射中空腔的最大横向尺寸与所述光学反射中空腔的最大厚度之比不小于40。
3.根据权利要求1所述的光源,其中所述ー个或多个输入口位于所述光学反射中空腔的相对侧上,并且所述输出ロ位于所述光学反射中空腔的顶部侧面上。
4.根据权利要求1所述的光源,其中所述向前散射的光学漫射体的传送比不小于0.2。
5.根据权利要求1所述的光源,其中所述向前散射的光学漫射体包括半镜面部分反射器。
6.根据权利要求1所述的光源,其中所述向前散射的光学漫射体包括设置在光学透明基底上的光散射层。
7.根据权利要求1所述的光源,其中所述光学膜的所述有效折射率不大于1.25。
8.根据权利要求1所述的光源,其中所述光学反射中空腔包括一个或多个镜面反射侧反射器,所述ー个或多个镜面反射侧反射器使所述ー个或多个灯发出的光沿所述光学反射中空腔横向准直。
9.根据权利要求1所述的光源,其中所述光学叠堆中每两个相邻主表面的至少70%彼此直接接触。
10.一种显示系统,所述显示系统包括权利要求1所述的光源和设置在所述光学叠堆上的液晶面板,其中所述光学叠堆通过粘合剂粘结到所述液晶面板。
全文摘要
本发明公开了光源。本发明所公开的光源包括光学反射腔、灯和光学叠堆,所述光学反射腔包括用于接收光的输入口和用于透射光的输出口,所述灯设置在所述输入口处,所述光学叠堆设置在所述输出口处。所述光学叠堆包括设置在所述输出口处并且光学雾度不小于约20%的向前散射的光学漫射体,和设置在所述光学漫射体上的光学膜。所述光学膜增强所述光学膜和所述光学漫射体之间的所述界面处的全内反射。所述光学膜的折射率不大于约1.3,并且光学雾度不大于约5%。所述光学叠堆还包括设置在所述光学膜上的反射型偏振器层。所述光学叠堆中每两个相邻主表面的主体部分彼此直接接触。
文档编号G02B6/00GK102576119SQ201080048048
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月24日
发明者刘涛, 威廉·布雷克·科尔布, 约翰·A·惠特利, 迈克尔·本顿·弗里, 郝恩才 申请人:3M创新有限公司

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