包括准直反射偏振片的光学膜的制作方法

包括准直反射偏振片的光学膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了光学膜。更具体地，公开了包括准直反射偏振片的光学膜。光学膜可用于背光源，并且具体地背光源再循环腔。公开了适于侧光式和直下式背光源两者的构造。
【专利说明】包括准直反射偏振片的光学膜
【背景技术】
[0001 ]反射偏振片基本透射具有一个偏振态的光，同时基本反射具有垂直偏振态的光， 并且用于显示装置的背光源。在一些情况下，反射偏振片与其它反射表面联接以创建光再 循环腔。具有多个导光元件的微复制型膜可用于改变光的角分布。

【发明内容】

[0002] 在一个方面，本公开涉及光学膜。光学膜包括准直反射偏振片和设置于该准直反 射偏振片上的凹面微透镜阵列。在一些实施方案中，准直反射偏振片对于P偏振光具有垂直 入射下沿着透光轴的Tpassnormal的透射率并且对于P偏振光具有60度入射下沿着透光轴 的Tpass60的透射，并且Tpass60与Tpassnormal的比率小于0.75。在一些实施方案中， Tpass60与Tpassnormal的比率小于0.60或0.50。在一些实施方案中，随机地布置凹面微透 镜阵列。在一些实施方案中，规则地布置凹面微透镜阵列。在一些实施方案中，凹面微透镜 阵列中的每个微透镜具有约0.5的纵横比。在一些实施方案中，凹面微透镜阵列中的每个微 透镜具有约〇. 3的纵横比。在一些实施方案中，凹面微透镜阵列中的每个微透镜具有小于约 0.5的纵横比。在一些实施方案中，光学膜还包括设置于准直反射偏振片的表面上而不设置 于凹面微透镜阵列上的微特征结构。微特征结构可包括小珠。在一些实施方案中，小珠的平 均直径是约8μπι。在一些实施方案中，微特征结构包括凸面透镜或棱镜。在一些实施方案中， 光学膜具有小于420μπι的厚度。在一些实施方案中，侧光式背光组件包括光学膜和光导，其 中光导邻近凹面微透镜阵列设置。在一些实施方案中，直下式背光组件包括光学膜和一个 或多个光源，其中一个或多个光导邻近凹面微透镜阵列设置。
[0003] 在另一方面，本公开涉及光学膜，光学膜包括:光学基材，该光学基材具有第一主 表面和第二主表面;准直反射偏振片，该准直反射偏振片设置于光学基材的第一主表面上； 以及凹面微透镜阵列，该凹面微透镜阵列设置于光学基材的第二主表面上。在一些实施方 案中，光学膜还包括位于光学基材和准直反射偏振片之间的粘合剂。在一些实施方案中，准 直反射偏振片对于P偏振光具有垂直入射下沿着透光轴的Tpassnormal的透射率并且对于ρ 偏振光具有60度入射下沿着透光轴的Tpass60的透射，并且Tpass60与Tpassnormal的比率 小于0.75。在一些实施方案中，Tpass60与Tpassnormal的比率小于0.60或0.50。在一些实施 方案中，随机地布置凹面微透镜阵列。在一些实施方案中，规则地布置凹面微透镜阵列。在 一些实施方案中，凹面微透镜阵列中的每个微透镜具有约0.5的纵横比。在一些实施方案 中，凹面微透镜阵列中的每个微透镜具有约0.3的纵横比。在一些实施方案中，凹面微透镜 阵列中的每个微透镜具有小于约0.5的纵横比。在一些实施方案中，光学膜还包括设置于准 直反射偏振片的表面上而不设置于光学基材上的微特征结构。微特征结构可包括小珠。在 一些实施方案中，小珠的平均直径是约8μπι。在一些实施方案中，微特征结构包括凸面透镜 或棱镜。在一些实施方案中，光学膜具有小于420μπι的厚度。在一些实施方案中，侧光式背光 组件包括光学膜和光导，其中光导邻近凹面微透镜阵列设置。在一些实施方案中，直下式背 光组件包括光学膜和一个或多个光源，其中一个或多个光导邻近凹面微透镜阵列设置。
【附图说明】
[0004] 图1是多层光学膜的顶部透视图。
[0005] 图2是包括准直反射偏振片的光学膜的侧视截面图。
[0006] 图3是包括准直反射偏振片的另一光学膜的侧视截面图。
[0007] 图4是包括准直反射偏振片的另一光学膜的侧视截面图。
[0008] 图5是包括图2的光学膜的侧光式背光源的一部分的侧视截面图。
[0009] 图6是包括图2的光学膜的直下式背光源的一部分的侧视截面图。
[0010]图7是示出比较例C-2中的准直反射偏振片的层厚度曲线的图。
【具体实施方式】
[0011] 图1是多层光学膜的顶部透视图。多层光学膜10包括第一层12和第二层14。
[0012] 多层光学膜（即至少部分地通过不同折射率的微层布置以提供期望的透射和/或 反射特性的膜)已为人熟知。众所周知，通过在真空中将一系列无机材料沉积在基底上的光 学薄层（"微层"）中而制备这种多层光学膜。无机多层光学膜描述在教科书中，例如 H.A.Macleod，薄膜滤光器（Thin-Film Optical Filters)，第二版，Macmillan Publishing Co. (1986)和A.Thelan，光学干涉滤波器的设计（Design of Optical Interference Filters)，McGraw_Hill，Inc·(1989)〇
[0013] 也已通过共挤出交替的聚合物层展示多层光学膜。参见如美国专利3，610,729 (Rogers)、美国专利4,446,305(Rogers等人）、美国专利4,540,623(Im等人）、美国专利5， 448,404(Schrenk等人）以及美国专利5,882,774(允11抑等人）。在这些种聚合物多层光学膜 中，聚合物材料主要或专门用于各个层的制备中。此类膜适合高产量制造工艺，并且可制成 大型片材和卷材。
[0014] 多层光学膜包括具有不同折射率特性的各个微层，以使一些光在相邻微层间的界 面上被反射。微层是足够薄的，以使在多个界面处反射的光经受相长干涉或相消干涉作用， 以便赋予多层光学膜以期望的反射或透射特性。对于设计成在紫外线波长、可见波长或近 红外波长反射光的多层光学膜，每个微层通常具有小于约IMi的光学厚度(物理厚度乘以折 射率）。可包括更厚的层，诸如多层光学膜外部表面处的表层，或者设置于多层光学膜内的 将微层的连贯组(本文称为"分组"）分开的保护边界层(PBL)。
[0015] 对于偏振应用（如反射偏振片），至少一些光学层利用双折射聚合物形成，其中聚 合物的折射率沿聚合物的正交笛卡尔轴具有不同值。一般来讲，双折射聚合物微层的正交 笛卡尔轴由层平面的法线(z轴)定义，并且X轴和y轴位于层平面之内。双折射聚合物也可用 于非偏振应用。
[0016] 现在参见图1，示出了多层光学膜的示例性光学重复单元(ORU)的示意性透视图。 图1仅示出多层光学膜10的两个层，该光学膜可包括几十或几百个以一个或多个邻接分组 或叠堆排列的此类层。膜10包括单个微层12、14,其中"微层"是指这样的层，其足够薄，使得 在此类层之间的多个界面处反射的光发生相长干涉或相消干涉，以赋予多层光学膜所需的 反射或透射特性。微层12、14可以一起表示多层叠堆的一个光学重复单元(ORU)，0RU是在整 个叠堆厚度中以重复图案重现的最小层组。这些微层具有不同的折射率特性，以使得一些 光在相邻微层间的界面处被反射。对于设计用于反射紫外、可见或近红外波长光的光学膜 而言，每一微层通常具有小于约1微米的光学厚度(即物理厚度乘以折射率）。
[0017]在一些情况下，微层12、14的厚度和折射率值相当于1/4波长叠加，即微层被布置 成光学重复单元或单位单元的形式，每个光学重复单元或单位单元均具有光学厚度(f_比 率=50 % )相同的两个邻近微层，这类光学重复单元可通过相长干涉有效地反射光，被反射 光的波长1是光学重复单元总光学厚度的两倍。λ其它层布置方式也是已知的，诸如具有2微 层光学重复单元的多层光学膜(其f_比率不同于50% )，或光学重复单元包括两个以上微层 的膜。可以构造这些光学重复单元设计减少或增加某些更高阶反射。参见例如美国专利号 5,360,659(Arends等人)和美国专利号5，103,337(3(*代1^等人）。利用沿膜厚度轴(如2轴） 的厚度梯度可以提供加宽的反射谱带，例如在人的整个可视区域内延伸并进入近红外区的 反射谱带，从而当谱带在倾斜的入射角处转移到较短波长时，微层叠堆继续在整个可见光 谱内反射。通过调整厚度梯度来锐化谱带边缘(即高反射与高透射之间的波长过渡)在美国 专利6，157,490(Wheatley等人）中有所讨论。
[0018]多层光学膜及其相关设计和构造的另外详细信息在美国专利5,882,774(允11似等 人）、美国专利6,531，230('^&61等人）、？(：1'公开10 95/17303(011(1611^迚等人）和10 99/ 39224(0uderkirk等人）以及公开标题为"多层聚合物反射镜中的大型双折射光学装置"， (Weber等人），2000年3月《科学》，第287卷（"Giant Birefringent Optics in Multilayer Polymer Mirrors"，Science，Vol.287，March 2000(Weber et al·))中讨论。多层光学膜和 相关制品可包括根据其光学特性、机械特性和/或化学特性而选择的附加层和涂层。例如， 在膜的入射侧可添加 UV吸收层以保护部件免于UV光引起的。利用UV可固化丙烯酸酯粘合剂 或其它合适材料可以将多层光学膜附接到机械增强层。这些增强层可包含诸如PET或聚碳 酸酯的聚合物，并且也可包括例如通过使用小珠或棱镜提供诸如光漫射或准直的光学功能 的结构化表面。附加层和涂层也可包括抗乱涂层、抗撕裂层和硬化剂。参见例如美国专利6， 368，699(Gilbert等人）。用于制备多层光学膜的方法和装置在美国专利6，783，349(Neavin 等人)中有所讨论。
[0019] 多层光学膜的反射性质和透射性质取决于各自微层的折射率与微层的厚度和厚 度分布。每个微层(至少在膜的局部位置处)可以通过面内折射率n x、ny和与膜的厚度轴相关 联的折射率nz来表征。这些折射率分别表示主题材料对于沿着相互垂直的X轴、y轴和z轴偏 振的光的折射率。为便于在本专利申请中说明，除非另外指明，否则假设X轴、y轴和z轴为适 用于在多层光学膜上所关注的任何点的局部笛卡尔坐标，其中微层平行于x-y平面延伸，并 且其中X轴在膜平面内取向以最大化An x的量值。因此，Any的量值可以等于或小于(但不大 于）Δηχ的量值。此外，通过要求Δη χ为非负值来决定在计算差值Δηχ、Any、Δηζ中对于起始 材料层的选择。换句话说，形成界面的两层之间的折射率差值为△ nj = nij-n2j，其中j = X、y、 或z，并且其中选择层标号I、2以使nix 2 n2x，即Δ nx之0。
[0020] 在实践中，折射率是通过审慎的材料选择和加工条件来控制的。多层膜的制备方 法是:将大量(如数十或数百)层的两种交替的聚合物A、聚合物B共挤出，通常接着将该多层 挤出物穿过一个或更多倍增模头，并然后对挤出物进行拉伸或者以其他方式对挤出物进行 取向从而形成最终的膜。所得膜通常由数百个单独的微层组成，调整微层的厚度和折射率， 从而在所期望的光谱区域(如可见光区或近红外光区）中提供一个或更多反射谱带。为了获 得具有适当层数的高反射率，相邻微层通常表现出对于沿着x轴偏振的光的折射率差值（A nx)为至少0.05。在一些实施方案中，选择材料以使对于沿着X轴偏振的光的折射率差值在 进行取向后尽可能高。如果希望对两个正交偏振的光具有高的反射率，那么也可以制备相 邻微层以显示对于沿着y轴偏振的光的折射率差值（An y)至少为0.05。
[0021] 以上引用的'774(Jonza等人)专利描述了，在其它情况中，对沿着z轴偏振的光而 言可如何调整相邻微层之间的折射率差值（△ nz)来实现对斜入射光的p偏振分量期望的反 射特性。为了保持在斜入射角度处P偏振光的高反射率，微层之间的z轴折射率失配△ nz可 以控制基本上小于面内折射率差值Δ nx最大值，以使Δ nz < 〇. 5* Δ nx或Δ nz < 〇. 25* Δ nx。量 值为零或几乎为零的z轴折射率失配产生了微层之间的这样的界面:该界面对P偏振光的反 射率随着入射角的变化为常数或几乎为常数。此外，可以控制z轴折射率失配△ nz以具有相 比于面内折射率差值△ nx相反的极性，即△ nz〈0。该条件会产生这样的界面:该界面对于p偏 振光的反射率随入射角增加而增大，对于s偏振光的情况也一样。
[0022] '774(Jonza等人)专利也讨论了与构造为偏振片的多层光学膜(称为多层反射或 反射性偏振片)相关的某些设计考虑。在许多应用中，理想的反射偏振片沿一个轴（"消光" 或"阻光"轴)具有高反射率，并且沿另一个轴（"透射"或"透光"轴)具有零反射率。为了本专 利申请的目的，其偏振态基本上与透光轴或透射轴对准的光被称为透过光，并且其偏振状 态基本上与阻光轴或消光轴对准的光被称为阻光。除非另外指明，以60°入射角的透过光在 P偏振的透过光中测量。如果沿透射轴出现一些反射率，则偏振片在偏离垂直角度处的效率 可能会降低；并且如果对于多个波长来说反射率不同，则可以将颜色引入至透射光中。此 外，在一些多层系统中，可能无法准确匹配两个y轴折射率和两个z轴折射率，并且当z轴折 射率失配时，对面内折射率nly和 n2y而言，可能期望产生轻微的失配。具体地，通过布置y轴 折射率失配以具有与z轴折射率失配相同的符号，在微层界面处产生Brewster效应，以最小 化沿着多层反射偏振片的透射轴的偏轴反射率，并因此最小化偏轴颜色。
[0023]在'774(Jonza等人）中讨论的另一个设计考虑涉及在多层反射偏振片空气界面处 的表面反射。除非偏振片在两侧均层压至现有玻璃部件或具有透明光学粘合剂的另一个现 有膜，否则这种表面反射将减少光学系统中所需偏振态的光的透射。因此，在一些情况下， 将防反射(AR)涂层添加至反射偏振片上是有用的。
[0024]诸如液晶显示器之类的视觉显示系统中常使用反射偏振片。目前可见于诸如手 机、计算机(包括平板计算机、笔记本计算机、小型笔记本计算机)和一些平板电视之类的多 种电子装置中的这些系统使用由伸展区域背光源从背后提供照明的液晶(LC)面板。将反射 偏振片设置在背光源上方或者说是复合在背光源内，以将背光源发出的可被LC面板使用的 一种偏振态的光透射至LC面板。不可被LC面板使用的垂直偏振态的光被反射回背光源，并 在背光源内最终反射回LC面板，并且至少部分地转化为可用的偏振态，从而"循环"通常会 损失的光，并提高显示器的所得亮度和总效率。
[0025]图2是包括准直反射偏振片的光学膜的侧视截面图。光学膜200包括准直反射偏振 片210、包括小透镜222的微透镜阵列220、光学基材230以及粘合剂240。
[0026]准直反射偏振片210可以是任何合适的厚度。在一些实施方案中，准直反射偏振片 210可以是多层准直反射偏振片。对于多层准直反射偏振片，层厚度和折射率可被选择来提 供相对斜入射光的轴向入射光的更好透射。结合背反射器，准直反射偏振片可再循环斜入 射光。在后续透过中，再循环的光可更可能轴向透射，产生准直效应。如所描述的，例如在 PCT公布WO 2013/059225A1 (Weber等人）中，对于来自使用此类膜的再循环背光源的光，其 潜在准直程度的可用指示可通过给定膜的垂直入射(Tpassnormal)下的透射p偏振光与60 度入射（Tpass60)下的透射p偏振光的比率获得。可用准直反射偏振片可具有小于0.75、 0 · 6、0 · 5或更低的Tpass60 与Tpassnormal的比率。
[0027] 微透镜阵列220包括一系列小透镜222。微透镜阵列220(尽管其标签)不需要包括 小透镜，但可相反或另外包括任何其它微特征结构，诸如棱镜或球面。在一些实施方案中， 微透镜阵列220的微特征结构是逆向的；即，特征结构的逆形状是小透镜(如图2所示）、球面 或棱镜。在一些实施方案中，微特征结构可在一个面内方向上延伸;换句话说，微透镜阵列 220可以是一维阵列。在一些实施方案中，微透镜阵列220可以是二维阵列。微透镜阵列220 可规则地、随机地或伪随机地布置并且可具有任何合适的间距。在一些实施方案中，小透镜 222紧密堆积;在一些实施方案中，小透镜222彼此间隔开。在微透镜阵列220上，小透镜222 可甚至部分地彼此重叠。小透镜222包括两个基准尺寸:其宽度a和高度(或高度)b。小透镜 222可通过其纵横比来表征，为了本申请的目的该纵横比通过b/a给出。小透镜222可包括至 少一个弯曲表面。在一些实施方案中，小透镜222可仅包括弯曲表面。至少为了本申请的目 的，如图2示出的小透镜222可考虑为并称为凹面微特征结构。
[0028] 小透镜222的纵横比可在设计具有适当光学特性的叠堆时是重要的。在一些情况 下，纵横比可以是准直效应和漫射之间的权衡。例如，对于小透镜，相对较高的纵横比可提 供相对更好的漫射同时提供更少的准直效应。在一些实施方案中，约0.5的纵横比是合适 的。在一些实施方案中，小于0.5，例如约0.3的纵横比是合适的。微透镜阵列220内的各个透 镜可在纵横比方面具有超出正常制造变化的变化。在此类情况下，平均纵横比可以是小于 0.5，或者任何其它合适的值。
[0029] 微透镜阵列220可通过任何合适工艺形成，包括诸如铸造和固化的微复制工艺。用 于形成微透镜阵列220的树脂可因为其以下特性被选择:处理能力；诸如耐久性、熔融和抗 翘曲性的其它物理特性，以及诸如折射率、透明性和漫射质量的光学特性。在一些实施方案 中，微透镜阵列220的小透镜222之间的区域可被圆整、脱方或以其它方式修改来减少对相 邻膜的潜在划伤。
[0030]光学基材230设置于准直反射偏振片210和微透镜阵列220之间。在一些实施方案 中，微透镜阵列220直接微复制到光学基材230上。光学基材230和微透镜阵列220可以是相 同材料，并且在一些实施方案中，它们可以是同一单片材料的部分。在其它实施方案中，光 学基材230可粘合或层压到微透镜阵列220。光学基材可以是任何合适的材料，包括聚合物 材料，诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA)。光学 基材230可以是任何合适的尺寸，包括任何合适的厚度。在一些实施方案中，适当尺寸可被 选择来提供合适刚度。在一些实施方案中，光学基材230可使其厚度被选择来提供微透镜阵 列220和准直反射偏振片210之间的合适光学路径长度。光学基材230可以是基本透明且光 学惰性的，或者其可具有光学功能，诸如为堆积漫射体或者包括吸收偏振元件或染料。
[0031] 粘合剂240任选地设置于准直反射偏振片210和光学基材230之间。粘合剂240可以 是任何合适的粘合剂，包括光学透明的粘合剂(OCA)、压敏粘合剂(PSA)或者可热或UV固化 的粘合剂。在一些实施方案中，可期望粘合剂240是光学惰性的，即，透明的。在其它实施方 案中，粘合剂240可包括改变或修改进行穿过光学膜200的光的色素、漫射粒子或其它光学 活性部件。
[0032] 图2中示出的光学膜200的总体构造可以是任何合适尺寸并且可具有任何合适尺 寸。在一些实施方案中，光学膜200的层可以是同一尺寸，并且可甚至以卷筒形式制造或存 储以便转化成具有期望尺寸的部分。一般来讲，光学膜200具有两个外部表面:第一与准直 反射偏振片210相邻，并且第二与微透镜阵列220相邻。光学膜200可包含其它膜和光学部 件，诸如转向膜、吸收偏振片或者附接到与准直反射偏振片210相邻的第一外部表面的漫射 器。
[0033] 通常，凹面微透镜不结合反射偏振片用于再循环背光源中。具体地，凹面微透镜阵 列被认为具有太强且不期望的背光效率的漫射效应。然而，
【申请人】已惊喜地发现，凹面微透 镜阵列结合准直反射偏振片可提供期望的整体准直效应，其中用于隐藏背光缺陷的漫射足 够。这允许在背光源涉及中的更大灵活性并且使具有可比或优越性能的更薄构造能够作为 标准背光源再循环腔。此外，更薄的基部构造实现在背光源内添加更多光学特征、部件或层 同时保持可接受的总厚度方面的设计灵活性。
[0034]图3是包括准直反射偏振片的另一光学膜的侧视截面图。光学膜300包括准直反射 偏振片310以及包括小透镜322的微透镜阵列320。图3示出光学膜的替代构造，通常对应于 图2的光学膜200,然而，微透镜阵列320微复制或以其它方式直接形成到准直反射偏振片 310 上。
[0035]光学膜300可以是自然更薄的构造，因为其不包括光学基材。该厚度在包括手持和 移动显示器的一些应用中可以是合乎期望的。另外，微透镜阵列320和准直反射偏振片310 的选择和设计可考虑与以上针对图2中的对应元件210和220描述的相同考虑和特征。
[0036]图4是包括准直反射偏振片的另一光学膜的侧视截面图。光学膜400包括:包括小 珠412A、棱镜412B和透镜412C的准直反射偏振片410;包括小透镜422的微透镜阵列420;光 学基材430以及粘合剂440。图4中的光学膜400通常对应于图2中的光学膜200,然而，图4示 出可提供在某些实施方案上的多种顶表面微结构和微特征结构。
[0037]小珠412A可设置于与准直反射偏振片410相邻的表面上，并且可执行若干功能。在 一些实施方案中，小珠412A可用作抗浸润、抗反射或抗牛顿环层。本领域技术人员将显而易 见基于期望功能的适当小珠尺寸和密度。在一些实施方案中，可使用8μπι的小珠(具有8μπι平 均直径的小珠）。在一些实施方案中，更小的小珠，甚至小至1 μπι或更小的小珠可以是适当 的。小珠可沉积在粘结剂或溶液或溶剂中，该粘结剂或溶液或溶剂在一些情况下可蒸发掉， 使小珠设置于或粘合到光学膜400的表面。小珠412Α还可为准直反射偏振片410提供抗划伤 性或保护作用。小珠412Α可以是透明的或不透明的并且可以是任何合适的材料。
[0038]在光学膜400上示出棱镜412Β和透镜412C来展示在本文描述的光学膜的实施方案 中可能的表面结构的多样性。例如，棱镜412Β可用于另外的准直光。结合光学膜400设想这 些微特征结构的任何合适间距和布置。尽管图4为了说明便利在同一光学膜上示出小珠 412Α、棱镜412Β和透镜412C，并且不旨在一定建议不同微特征结构的离散部分，但在一些实 施方案中，多于一种类型的微特征结构可设置于光学膜400上。
[0039]图5是包括图2的光学膜的侧光式背光源的一部分的侧视截面图。光学叠堆500包 括:准直反射偏振片510、包括小透镜522的微透镜阵列520、光学基材530、粘合剂540、一个 或多个光源550、反射器552以及光导554。
[0040] 光学叠堆500不出本质上对应于图2中的光学膜200的光学膜，包括:准直反射偏振 片510、包括小透镜522的微透镜阵列520、光学基材530以及粘合剂540。此外，光学叠堆500 包括一个或多个光源550、反射器552以及光导554。
[00411 一个或多个光源550、反射器552以及光导554的构造是典型的侧光式系统。在这种 系统中，光从一个或多个光源550注入并且进入光导554。光从一个或多个光源550注入到光 导554中可利用注入或准直光学。光通过一个或多个界面处的全内反射在光导554内传送。 在图5中，光导554的顶表面被示出为暴露于空气。以超过临界角（根据著名的斯涅尔 (Snell)定律计算)入射在光导/空气界面上的光被全内反射。反射器552也用于传送光并且 可以是镜面或半镜面反射。在一些实施方案中，光导554、反射器552或两者均可包括漫射或 提取特征结构，特征结构帮助使传送的光脱离光导554并且引起光以小于临界角入射在光 导/空气界面上。以此方式，来自一个或多个光源550的光入射在光学叠堆500的包括等同于 结合图2描述的光学膜200的膜的部分上。可由准直反射偏振片510反射的光通过光导554向 下反射回，并且在向上朝向光学膜反射回之前入射在反射器552上。以此方式，当光否则可 以不可用或不期望的视角发射(从最终背光源或观看装置)或者由背光源内的其它部件吸 收时，光再循环到更可用的偏振态或入射角。
[0042] 一个或多个光源550可以是任何数量的光源，包括CCFL、LED、白炽灯泡或其任何组 合。在一些实施方案中，一个或多个光源550可在有限波长范围内发射;在一些实施方案中， 一个或多个光源的不同光源可在不同波长范围内发射。在一些实施方案中，一个或多个光 源550可基本发射白光。在一个或多个光源550包括LED的实施方案中，一个或多个光源550 可发射基本呈朗伯(Lambertian)型分布的光。
[0043]光导554可由任何合适的材料构造而成并且可以是任何合适的形状或尺寸。例如， 光导可由丙烯酸形成并且可以是平面、楔形或弯曲的。反射器552可以是任何合适的反射 器。在一些实施方案中，反射器552可以是多层反射膜，诸如购自明尼苏达州圣保罗的3M公 司（3M Company，St ·Paul ,MN)的增强镜面反射器(ESR) 〇
[0044] 光学叠堆500取向成由此使得微透镜阵列520邻近光导554。例如，一个或多个光源 550和小透镜552或光导554以及准直反射偏振片510的相对不出的尺寸是为了便于说明，并 且不应理解为显示那些部件的实际相对尺寸。
[0045]图6是包括图2的光学膜的直下式背光源的一部分的侧视截面图。光学叠堆600包 括:准直反射偏振片610、包括小透镜622的微透镜阵列620、光学基材630、粘合剂640、一个 或多个光源650以及反射器652。
[0046] 光学叠堆600不出本质上对应于图2中的光学膜200的光学膜，包括:准直反射偏振 片610、包括小透镜622的微透镜阵列620、光学基材630以及粘合剂640。此外，光学叠堆600 包括一个或多个光源650和反射器652。
[0047] 一个或多个光源650和反射器652的构造是典型的直下式系统。在这种系统中，通 常不使用光导，相反，在图6中，来自一个或多个光源的光直接入射在例如对应于图2中的光 学膜200的光学膜上。在此类情况下，如果光源未充分地漫射，则亮斑点是可能的。光入射在 光学膜上。由准直反射偏振片610反射的光反射回到反射器652,并随后导向回到光学膜。如 在图6的构造中，光再循环在此背光源腔内。微透镜阵列620被构造成由此使得其邻近一个 或多个光源650。
[0048] 实施例
[0049] 比较例C-I
[0050]膜叠堆通过在棱镜膜（320微米BEF)顶部上放置反射偏振片（DBEF-D2-400)来制 备，该棱镜膜放置在具有7%的雾度的含珠 PET漫射膜顶部上(均购自明尼苏达州圣保罗的 3M公司）。膜被测试为背光源膜，其中漫射层最接近背光源。增益是使用购自加利福尼亚彻 沃兹照片研究公司（Photo Reasearch,Inc· ,Chatsworth,CA)的SPECTRASCAN PR-650测量 的。雾度是使用HAZE-GARD PLUS 4725雾度计（购自马里兰州银泉市的BYK-加德纳公司 (BYK-Gardiner Silver Springs ,MD))测得的。轴向量度是使用EUHM EZ CONTRAST 160R (购自法国艾尔迪姆公司（ELDIM Corp. ,France))测得的。结果列于表1中。膜叠堆放置在 LED背光源上方，其中分散层最接近背光源，并且视觉估计膜能够隐藏LED的程度。据发现膜 叠堆提供良好的热斑点隐藏。
[0051 ] 比较例C-2
[0052]准直多层光学膜（CMOF)被制备，如以引用方式并入本文的PCT专利申请号US 2012/060485的实施例3中描述的。具体地，使用2011年5月6日提交的名称为"用于制造多层 聚合物膜的送料区块（Feedblock for Manufacturing Multilayer Polymeric Films)" 的 美国专利申请公布2011/0272849中所述的送料区块方法，将各自具有交替低折射率聚合物 层和高折射率聚合物层的275个层的两个分组作为浇注料片共挤出，然后在连续膜生产线 上在拉幅机中进行拉伸。高折射率材料为90/10c 〇PEN(90%萘二甲酸酯单元和10%对苯二 曱酸酯单元）。低折射率材料在微层的分组1与分组2之间不同。封包1的低折射率材料为 PETg(来自美国田纳西州金斯波特的伊士曼化工公司（Eastman Chemical ,Kingsport，TN) 的EASTARGN071共聚酯）和无定形55/45coPEN(55%萘二甲酸酯单元和45%对苯二曱酸酯单 元)的共混物。调整共混比以获得折射率1.589。分组2的低折射率材料为得自美国田纳西州 金斯波特伊士曼化学公司（Eastman Chemical ,Kingsport ,Tennessee)的TRITAN FXl50共 聚酯，并具有1.554的测得折射率。所有的折射率均在633nm处测量。
[0053] CMOF膜的层厚度值使用原子力显微术(AFM)测得，并且分组1和2各自的层厚度分 布13a和13b在图7中示出。
[0054]当与再循环背光源一起使用时，在60度下透射的透光轴光与在0度下的透射率值 的比率是膜的准直潜力的良好指标。针对0度和60度的入射角来确定对于P偏振入射光和S 偏振入射光的透射光谱。针对每次测量的平均透射率值（％T)通过对每个光谱在420nm与 680nm之间的透射率值进行平均来估计。未使用明视加权(photopic weighting)，但在需要 时可应用明视加权。CMOF膜的平均％以直为如下：对于p偏振：0度下为75 %，60度下降至 46% ;以及对于s偏振而言，0度下为75%，60度下降至36% 4偏振光和s偏振光的Tpass60/ Tpassnormal值的比率分别为0 · 62和0 · 48。
[0055] 增益、雾度和量度在比较例C-I中确定并且记录于表1中。膜能够隐藏LED的程度如 在比较例C-I中评估并且被发现为非常差。
[0056] 比较例C-3
[0057]如比较例C-2中制备CMOF膜，并且含珠漫射层(涂覆有具有7 %雾度的188微米厚的 PET膜的珠，以商品名CH003U0购自SKC哈斯显示薄膜公司（韩国首尔（Seoul，Korea)))附接 到使用0CA8171 CL (购自明尼苏达州圣保罗的3M公司的光学透明粘合剂）的CMOF，其中珠侧 背离CM0F。膜被测试为背光源膜，其中含珠层最接近背光源。增益、雾度和量度在比较例C-I 中确定并且记录于表1中。膜能够隐藏LED的程度如在比较例C-I中评估并且被发现为差的。
[0058] 实施例1
[0059] CMOF膜如比较例C-I制备。在一个表面上具有凹面微透镜的PET膜购自MNTch公司 (韩国首尔）。微透镜具有约30微米的间距和约10微米的高度。微透镜膜使用OCA 8171 CL (购自明尼苏达州圣保罗的3M公司）层压到CMOF膜，其中微透镜侧背离CM0F。膜被测试为背 光源膜，其中微透镜层最接近背光源。增益、雾度和量度如比较例C-I确定。膜能够隐藏LED 的程度如在比较例C-I中评估并且被发现为提供良好热斑点隐藏。
[0060] 实施例2
[00611膜如实施例1制造，除了微透镜具有约50微米的间距和约25微米的高度。膜被测试 为背光源膜，其中微透镜层最接近背光源。增益、雾度和量度如比较例C-I确定。膜能够隐藏 LED的程度如在比较例C-I中评估并且被发现为提供良好热斑点隐藏。
[0062]
[0064]以下是根据本公开的示例性实施例：
[0065] 项目1. 一种光学膜，包括：
[0066] 准直反射偏振片;和
[0067] 凹面微透镜阵列，所述凹面微透镜阵列设置于所述准直反射偏振片的主表面上。 [0068] 项目2. -种光学膜，包括：
[0069]光学基材，所述光学基材具有第一主表面和第二主表面；
[0070]准直反射偏振片，所述准直反射偏振片设置于所述光学基材的所述第一主表面 上;和
[0071] 凹面微透镜阵列，所述凹面微透镜阵列设置于所述光学基材的所述第二主表面 上。
[0072] 项目3 .根据项目2所述的光学膜，还包括位于所述光学基材和所述准直反射偏振 片之间的粘合剂。
[0073] 项目4.根据项目1或2所述的光学膜，其中对于p偏振光来说，所述准直反射偏振片 在垂直入射下沿着透光轴的透射率为Tpassnormal并且在60度入射下沿着透光轴的透射率 为 Tpass60，并且 Tpass60 与 Tpassnormal 的比率小于 0 · 75。
[0074] 项目5.根据项目4所述的光学膜，其中Tpass60与Tpassnormal的所述比率小于 0.60〇
[0075] 项目6.根据项目5所述的光学膜，其中Tpass60与Tpassnormal的所述比率小于 0.50〇
[0076]项目7.根据项目1或2所述的光学膜，其中随机地布置所述凹面微透镜阵列。
[0077]项目8.根据项目1或2所述的光学膜，其中规则地布置所述凹面微透镜阵列。
[0078] 项目9.根据项目1或2所述的光学膜，其中所述凹面微透镜阵列中的每个微透镜具 有约0.5的纵横比。
[0079] 项目10.根据项目9所述的光学膜，其中所述凹面微透镜阵列中的每个微透镜具有 约0.3的纵横比。
[0080] 项目11.根据项目1或2所述的光学膜，其中所述凹面微透镜阵列中的每个微透镜 具有小于约0.5的纵横比。
[0081] 项目12.根据项目1所述的光学膜，还包括设置于所述准直反射偏振片的表面上而 不设置于所述凹面微透镜阵列上的微特征结构。
[0082] 项目13.根据项目2所述的光学膜，还包括设置于所述准直反射偏振片的表面上而 不设置于所述光学基材上的微特征结构。
[0083]项目14.根据项目12或13所述的光学膜，其中所述微特征结构包括小珠。
[0084] 项目15.根据项目14所述的光学膜，其中所述小珠的平均直径为约8μπι。
[0085] 项目16.根据项目12或13所述的光学膜，其中所述微特征结构包括凸面透镜。
[0086] 项目17.根据项目12或13所述的光学膜，其中所述微特征结构包括棱镜。
[0087] 项目18.据项目1或2所述的光学膜，其中所述光学膜具有小于420μπι的厚度。
[0088] 项目19. 一种侧光式背光组件，包括：
[0089] 根据项目1或2所述的光学膜;以及
[0090] 光导；
[0091 ]其中所述光导邻近凹面微透镜阵列设置。
[0092]项目20.-种直下式背光组件，包括：
[0093]根据项目1或2所述的光学膜；以及 [0094] 一个或多个光源；
[0095] 其中所述一个或多个光源邻近凹面微透镜阵列设置。
[0096] 除非另外指明，否则图中元件的描述应理解为同等应用到其它图中的对应元件。 不应当将本发明视为限于上述的特定实施例，因为详细描述此类实施例是为了有助于说明 本发明的各个方面。相反，本发明应被理解为涵盖本发明的所有方面，包括落在所附权利要 求书及其等同物所定义的本发明的范围内的各种修改、等同工艺和替代装置。
【主权项】
1. 一种光学膜，包括： 准直反射偏振片;和 凹面微透镜阵列，所述凹面微透镜阵列设置于所述准直反射偏振片的主表面上。2. -种光学膜，包括： 光学基材，所述光学基材具有第一主表面和第二主表面； 准直反射偏振片，所述准直反射偏振片设置于所述光学基材的所述第一主表面上;和 凹面微透镜阵列，所述凹面微透镜阵列设置于所述光学基材的所述第二主表面上。3. 根据权利要求1或2所述的光学膜，其中对于p偏振光来说，所述准直反射偏振片在垂 直入射下沿着透光轴的透射率为Tpassnormal并且在60度入射下沿着透光轴的透射率为 Tpass60，并且 Tpass60 与 Tpassnormal 的比率小于 0 · 75。4. 根据权利要求1或2所述的光学膜，其中所述凹面微透镜阵列中的每个微透镜具有约 0.5的纵横比。5. 根据权利要求1或2所述的光学膜，其中所述凹面微透镜阵列中的每个微透镜具有小 于约0.5的纵横比。6. 根据权利要求1所述的光学膜，还包括设置于所述准直反射偏振片的表面上而不设 置于所述凹面微透镜阵列上的微特征结构。7. 根据权利要求2所述的光学膜，还包括设置于所述准直反射偏振片的表面上而不设 置于所述光学基材上的微特征结构。8. 根据权利要求6或7所述的光学膜，其中所述微特征结构包括小珠。9. 一种侧光式背光组件，包括： 根据权利要求1或2所述的光学膜;和 光导； 其中所述光导邻近所述凹面微透镜阵列设置。10. 一种直下式背光组件，包括： 根据权利要求1或2所述的光学膜;和 一个或多个光源； 其中所述一个或多个光源邻近所述凹面微透镜阵列设置。
【文档编号】F21V8/00GK105849595SQ201480071437
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月19日
【发明人】辛宗锡
【申请人】3M创新有限公司