背光源和显示系统

技术领域

本公开整体涉及一种用于向显示面板提供照明的背光源，以及包括设置在背光源上的显示面板的显示系统。

背景技术

诸如智能电话、平板电脑、个人计算机、音乐播放器等之类的电子设备通常包括显示器。例如，电子设备可以设置有液晶显示器(LCD)面板。液晶显示器通常使用液晶的光调制特性。液晶不直接发射光，并且背光单元用于照亮LCD面板，从而以彩色或单色产生图像。因此，背光单元为LCD面板提供照明。

发明内容

在第一方面，本公开提供了一种用于向显示面板提供照明的背光源。背光源包括二维地布置在光学反射表面上的多个离散的间隔开的光源。背光源还包括设置在多个离散的间隔开的光源上的反射偏振器。背光源还包括光学膜，该光学膜设置在反射偏振器和多个离散的间隔开的光源之间，并且在长度和宽度上与反射偏振器和多个离散的间隔开的光源基本上共同延伸。反射偏振器和光学膜中的每一者包括总计数为至少10个的多个聚合物层。该多个聚合物层中的每一个具有小于约500nm的平均厚度。对于在入射平面中传播的基本上准直的入射光，对于从约420纳米(nm)延伸到约680nm的可见波长范围，以及对于小于约5度的第一入射角，反射偏振器的多个聚合物层在入射光为p偏振时具有至少60％的平均光学反射率，并且在入射光为s偏振时具有至少60％的平均光学透射率。对于在入射平面中传播的基本上准直的入射光，对于可见波长范围，对于第一入射角，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜的多个聚合物层具有平均光学透射率T1。对于在入射平面中传播的基本上准直的入射光，对于可见波长范围，对于大于约35度的第二入射角，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜的多个聚合物层具有平均光学透射率T2，T1/T2≥1.5。

在第二方面，本公开提供了一种显示系统，该显示系统包括设置在第一方面的背光源上的显示面板。

在第三方面，本公开提供了一种显示系统。显示系统包括二维地布置在光学反射表面上的多个离散的间隔开的光源。显示系统还包括设置在光源上并且被配置为形成图像的显示面板。显示系统还包括设置在显示面板和光源之间的反射偏振器。显示系统还包括光学膜，该光学膜设置在反射偏振器和光源之间，并且在长度和宽度上与反射偏振器和光源基本上共同延伸。反射偏振器和光学膜中的每一者包括总计数为至少10个的多个聚合物层。该多个聚合物层中的每一个具有小于约500nm的平均厚度。可见波长范围从约420nm延伸到约680nm。红外波长范围从约700nm延伸到约780nm。对于在入射平面中传播的基本上准直的入射光，对于小于约5度的第一入射角以及可见波长，反射偏振器的多个聚合物层在入射光为p偏振时具有至少60％的平均光学反射率，并且在入射光为s偏振时具有至少60％的平均光学透射率。对于在入射平面中传播的基本上准直的入射光，对于第一入射角，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜的多个聚合物层在可见波长范围内的至少一个可见波长处具有光学透射率T1a，并且在红外波长范围内的至少一个红外波长处具有光学透射率T1b。对于在入射平面中传播的基本上准直的入射光，对于大于约35度的第二入射角，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜的多个聚合物层在至少一个可见波长下具有光学透射率T1c，并且在至少一个红外波长下具有光学透射率T1d，T1a/T1c≥1.5，T1b/T1d≤0.7。

附图说明

考虑到以下结合附图的详细描述，可更全面地理解本文公开的示例性实施方案。附图未必按比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一个图中用相同数字标记的部件。

图1示出了根据本公开的实施方案的显示系统的示意性侧视图；

图2示出了根据本公开的实施方案的背光源的示意性俯视图；

图3示出了根据本公开的实施方案的反射偏振器的示意性侧视图；

图4是描绘根据本公开的实施方案的入射在反射偏振器上的光的不同偏振态的光学透射率与波长的曲线图；

图5示出了根据本公开的实施方案的光学膜的示意性侧视图；

图6是描绘根据本公开的实施方案的以不同角度入射在光学膜上的光的光学透射率与波长的曲线图；

图7A示出了列出对应于图6的曲线图的对于不同波长范围以及对于以不同角度入射在光学膜上的光的光学膜的平均光学透射率的值的表格；

图7B示出了根据本公开的实施方案的列出基本上垂直入射光的平均光学透射率与对应于入射在光学膜上的光的各种角度的平均光学透射率之比的值的表格；

图8A示出了根据本公开的实施方案的设置在光学反射表面上的多个离散的间隔开的光源的示意性俯视图；

图8B示出了根据本公开的实施方案的多个离散的间隔开的光源和电路板的示意性侧视图；

图9示出了根据本公开的实施方案的示出在透射通过光转换层之后多个光源的亮度与极角的曲线图；

图10A示出了根据本公开的实施方案的光源、第一光学漫射层和光转换部件的示意性侧视图；

图10B示出了根据本公开的另一个实施方案的光源、第一光学漫射层和光转换部件的示意性侧视图；

图11A示出了根据本公开的实施方案的第一光学漫射层的示意性侧视图；

图11B示出了根据本公开的另一个实施方案的第一光学漫射层的示意性侧视图；并且

图12示出了根据本公开的实施方案的光重定向膜的示意性透视图。

具体实施方式

在以下描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出了各种实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，能够设想并作出其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。

如本文所用，术语“膜”通常是指具有非常高的长度或宽度与厚度之比的材料。膜具有由长度和宽度限定的两个主表面。膜通常具有良好的柔性并可用于多种多样的应用，包括显示器。膜还可具有一定的厚度或材料组成，使得它们是半刚性或刚性的。本公开中描述的膜可由各种聚合物材料构成。膜可以是单层或多层或不同聚合物的共混物。

如本文所用，术语“光学膜”通常是指可用于产生光学效应的膜。光学膜对于电磁波谱的某些波长(例如，在电磁波谱的可见区域、紫外区域或红外区域中的波长)通常为至少部分透射的、反射的、抗反射的、偏振的、视觉上澄清的和/或漫射的。

如本文所用，术语“层”通常是指膜内具有相对一致的化学组成的材料厚度。层可以是任何类型的材料，包括聚合物、纤维素、金属或它们的共混物。给定的聚合物层可包含单一聚合物类型或聚合物的共混物，并且可伴有添加剂。给定的层可与其他层组合或连接以形成膜。与相邻层或膜相比，层可以是部分连续的或完全连续的。给定的层可与相邻层部分共延或完全共延。层可包含子层。

如本文所用，术语“粘合剂”通常是指可用于将两个粘附体粘附到一起的聚合物组合物。粘合剂的示例可包括固化性粘合剂、热活化粘合剂、压敏粘合剂或它们的组合。

如本文所用，术语“漫射器”通常是指设计成散射光的任何膜、层或基板。例如，可以通过使用基板的纹理化表面或者通过其他方式诸如将光散射颗粒掺入到膜基质中来影响这种光漫射。虽然注意到所有的光学制品可以被视为一定程度地散射光，但光学透明或者视觉上澄清的基板和膜并不被视为是“光散射”的，除非为这些基板或膜赋予某种光散射性质。

如本文所用，术语“镜面反射(specularly reflective)”通常是指可参考术语“镜面反射(specular reflection)”来描述的概念。“镜面反射(Specular reflection或specularly reflected)”是指光的镜面反射，其中来自单个入射方向的光从表面反射到单个出射方向，两个方向相对于表面的法线形成相同的角度。“镜面反射率”是指被表面镜面反射的入射光强度的分数，以百分比表示。镜面反射率可以是入射光的波长的函数。

如本文所用，术语“漫反射(diffusely reflective)”通常是指可参考术语“漫反射(diffuse reflection)”来描述的概念。漫反射(Diffuse reflection或diffuselyreflected)是指光的非镜面反射，其中来自单个入射方向的光从表面反射到不包括镜面方向的出射方向。“漫反射率”是指被表面漫反射的入射光强度的分数，以百分比表示。漫反射率可以是入射光的波长的函数。

本公开整体涉及一种用于向显示面板提供照明的背光源，以及包括设置在背光源上的显示面板的显示系统。

背光源可用于包括显示器的电子设备中，诸如计算机监视器、电视、移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑、可穿戴设备和其他便携式设备。背光源也可以与用于汽车应用的显示器一起使用。在一些情况下，背光源可以结合在显示系统中。

当前的显示系统通常可以包括直接照明式背光单元或侧光式背光单元，用于向显示面板提供照明。侧光式背光单元通常包括将光发射到光导设备的边缘中的光源。光导设备引导从光源发射的光并将发射的光导向显示面板。直接照明式背光单元通常包括光源阵列，该光源阵列朝向显示面板垂直地发射光。然而，直接照明式背光单元通常体积大，并且可能产生不均匀的背光照明。

本公开的背光源向显示面板提供照明。背光源包括二维地布置在光学反射表面上的多个离散的间隔开的光源。背光源还包括设置在多个离散的间隔开的光源上的反射偏振器。背光源还包括光学膜，该光学膜设置在反射偏振器和多个离散的间隔开的光源之间，并且在长度和宽度上与反射偏振器和多个离散的间隔开的光源基本上共同延伸。反射偏振器和光学膜中的每一者包括总计数为至少10个的多个聚合物层。该多个聚合物层中的每一个具有小于约500nm的平均厚度。对于在入射平面中传播的基本上准直的入射光，对于从约420纳米(nm)延伸到约680nm的可见波长范围，以及对于小于约5度的第一入射角，反射偏振器的多个聚合物层在入射光为p偏振时具有至少60％的平均光学反射率，并且在入射光为s偏振时具有至少60％的平均光学透射率。对于在入射平面中传播的基本上准直的入射光，对于可见波长范围，对于第一入射角，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜的多个聚合物层具有平均光学透射率T1。对于在入射平面中传播的基本上准直的入射光，对于可见波长范围，对于大于约35度的第二入射角，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜的多个聚合物层具有平均光学透射率T2，T1/T2≥1.5。

因此，对于可见波长范围，光学膜对于在入射平面中传播并以小于约5度的第一入射角入射的基本上准直的入射光(即，基本上垂直入射光或同轴光)的平均透射率大于对于在入射平面P中传播并以大于约35度的第二入射角入射的基本上准直的入射光(即，离轴光)的平均透射率。因此，对于可见波长范围，光学膜对于在入射平面中传播并以第二入射角入射的基本上准直的入射光可以具有更大的反射率。因此，对于可见波长范围，光学膜可将在入射平面中传播并以第二入射角入射的基本上准直的入射光基本上反射回背光源的光学反射表面。光学膜可用作准直多层光学膜(CMOF)，其中同轴光的透射率大于离轴光的透射率。

来自光学膜的反射光可被背光源的光学反射表面再循环。光学反射表面可将反射光朝向光学膜重定向，直到经重定向的光基本上垂直入射在光学膜上(即，沿着更靠近背光源的同轴的方向入射)。因此，本公开的背光源的光学膜可在光学膜和背光源的光学反射表面之间至少部分地准直和再循环由多个离散的间隔开的光源产生的离轴光或由光学反射表面重定向的离轴光。再循环增加可因此改进光利用效率并增加来自背光源的照明的亮度。此外，离轴光的再循环可以进一步改善背光照明的均匀性。这可以进一步有助于减小背光源的厚度，因为与具有类似厚度的其他背光源相比，该背光源在亮度、均匀性和光利用效率之间表现出良好的性能平衡。

图1示出了根据本公开的实施方案的显示系统400的示意性侧视图。具体地，图1示出了显示系统400的剖面侧视图。显示系统400可被配置为显示内容，诸如文本和/或图形。

显示系统400限定互相正交的x轴、y轴以及z轴。x轴和y轴是显示系统400的面内轴，而z轴是沿着显示系统400的厚度设置的横向轴。换句话讲，x轴和y轴沿着显示系统400的平面设置，而z轴垂直于显示系统400的平面。

在一些实施方案中，显示系统400可以是结合导电电容性触摸传感器电极层或其他触摸传感器部件(例如，阻抗触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器。在一些其他实施方案中，显示系统400可以是非触敏的显示器。

显示系统400包括背光源300和显示面板10。背光源300为显示面板10提供照明。显示系统400包括二维地布置在光学反射表面30上的多个离散的间隔开的光源20。具体地，背光源300包括二维地布置在光学反射表面30上的多个离散的间隔开的光源20。在一些实施方案中，多个离散的间隔开的光源20基本上沿着x轴和y轴布置。在一些实施方案中，“多个离散的间隔开的光源20”可互换地称为“光源20”。

在一些实施方案中，显示系统400包括设置在背光源300上的显示面板10。具体地，显示系统400包括设置在光源20上并且被配置为形成图像11的显示面板10。在一些实施方案中，显示面板10可选择性地透射或阻挡光以形成图像11以供用户14观看。在一些实施方案中，显示面板10包括液晶显示(LCD)面板。在一些实施方案中，显示面板10可包括多个可单独寻址的像素(未示出)。在一些实施方案中，显示面板10可部分地或完全地是被配置为接收来自用户14的接触输入的触敏显示面板。因此，显示系统400可接收来自用户14的触摸输入。

在一些实施方案中，光源20可包括发射光的一个或多个光发射器。在一些实施方案中，多个离散的间隔开的光源20中的至少一个光源20包括发光二极管(LED)。在一些其他实施方案中，多个离散的间隔开的光源20中的至少一个光源20可包括任何其他类型的光发射器，例如，荧光灯或任何其他合适的发光设备。在一些实施方案中，光源20可以由显示系统400的控制电路(未示出)一致地控制或者可以单独地控制。

在一些实施方案中，光源20可发射任何合适颜色(例如，蓝色、红色、绿色、白色等)的光。在一些其他实施方案中，光源20可以是单色的，或者可包括在不同波长下操作以便产生白色光输出的多个光发射器。在一些实施方案中，多个离散的间隔开的光源20包括蓝色光发射光源、绿色光发射光源、红色光发射光源和白色光发射光源中的一者或多者。在一些实施方案中，多个离散的间隔开的光源20中的每个光源20是仅发射蓝色光的蓝色光发射光源。在一些实施方案中，光源20可由任何合适的封装剂封装。在一些实施方案中，封装剂可为空气。在一些实施方案中，封装剂还可包括磷光材料或其他颜色转换材料。

在一些实施方案中，背光源300包括电路板120，该电路板包括光学反射表面30。在一些实施方案中，LED可以安装在电路板120上。来自光源20的光可以从光学反射表面30反射。此外，从光反射表面30反射的光可以照亮显示面板10。在一些实施方案中，背光源300可包括侧反射器32，该侧反射器围绕背光源300周边的至少一部分。侧反射器32可以从光学反射表面30反射在背光源300的边缘部分处接收的光。

在一些实施方案中，光学反射表面30主要是镜面反射的，对于从约420纳米(nm)延伸到约680nm的可见波长范围80(图4和图6所示)中的至少一个波长具有大于约70％的镜面光学反射率。在一些实施方案中，光学反射表面30对于可见波长范围80中的至少一个波长具有大于约80％的镜面光学反射率。在一些实施方案中，光学反射表面30主要是漫反射的，对于可见波长范围80中的至少一个波长具有大于约70％的漫射光学反射率。在一些实施方案中，光学反射表面30对于可见波长范围80中的至少一个波长具有大于约80％的漫射光学反射率。在一些实施方案中，光学反射表面30可包括金属表面。在一些实施方案中，光学反射表面30可包含一种或多种元素，诸如银、铝、白色涂层、非导电涂层等。在一些实施方案中，光学反射表面30可用于在显示系统400内循环光。例如，光学反射表面30可以再循环由光源20产生的光。这可导致具有改善的光使用效率和被增大的亮度。

显示系统400还包括设置在显示面板10和光源20之间的反射偏振器40。具体地，背光源300包括设置在多个离散的间隔开的光源20上的反射偏振器40。在一些实施方案中，反射偏振器40可基本上允许特定偏振的光穿过，同时基本上阻挡正交偏振的光。

图2示出了背光源300的示意性俯视图。背光源300沿着x-y平面延伸，长度L基本上沿着y轴，宽度W基本上沿着x轴。显示系统400(图1所示)和背光源300的各种部件可在背光源300的长度L和宽度W上共同延伸。

参照图1和图2，显示系统400还包括光学膜50，该光学膜设置在反射偏振器40和光源20之间，并且在长度L和宽度W上与反射偏振器和光源基本上共同延伸。具体地，背光源300包括光学膜50，该光学膜设置在反射偏振器40和多个离散的间隔开的光源20之间，并且在长度L和宽度W上与反射偏振器和多个离散的间隔开的光源基本上共同延伸。后面将参照图3和图5详细描述反射偏振器40和光学膜50。反射偏振器40和光学膜50中的每一者包括总计数为至少10个的多个聚合物层(图1中未示出)。在一些实施方案中，反射偏振器40和光学膜50中的每一者包括总计数为至少50个、至少100个、至少200个、至少300个、至少400个或至少500个的多个聚合物层。

在一些实施方案中，背光源300还包括设置在光学膜50和多个离散的间隔开的光源20之间的光转换部件100。在一些实施方案中，光转换部件100是在长度L和宽度W上与多个离散的间隔开的光源20基本上共同延伸的光转换膜100。在一些实施方案中，“光转换部件100”在下文中可互换地用作“光转换膜100”。在一些实施方案中，第一粘结层110将光转换膜100粘结到光学膜50。在一些实施方案中，第一粘结层110可包括用于将光转换膜100粘结到光学膜50的视觉上澄清的粘合剂层或环氧树脂层。

在一些实施方案中，光转换部件100可被配置为将来自光源20的光从一种颜色转换为不同颜色。在一些实施方案中，光转换部件100被配置为将由蓝色光发射光源(例如，光源20中的一个或多个光源)发射的蓝色光的至少一部分转换为绿色光并且将由蓝色光发射光源发射的蓝色光的至少一部分转换为红色光。在一些实施方案中，光转换部件100包括荧光体、荧光染料和量子点中的一者或多者。例如，当光源20发射蓝色光时，光转换部件100中的荧光体(例如，荧光体材料层或其他光致发光材料)可以将蓝色光的至少一部分转换为绿色光或者将蓝色光的至少一部分转换为红色光。

在一些实施方案中，背光源300还包括第一光学漫射层130，该第一光学漫射层设置在光学膜50和多个离散的间隔开的光源20之间，并且在长度L和宽度W上与光学膜和多个离散的间隔开的光源基本上共同延伸。在一些实施方案中，第一光学漫射层130被配置为散射光。在一些实施方案中，第一光学漫射层130包括设置在第一基板131上的多个离散的间隔开的光学漫射部分132。在一些实施方案中，漫射部分132设置在第一基板131和光源20之间。在一些实施方案中，漫射部分132和光源20以一对一的对应关系彼此对准。在一些实施方案中，第一光学漫射层130可漫射从光源20接收的光。具体地，光源20发射的光被第一光学漫射层130接收，并被第一光学漫射层130的漫射部分132散射。因此，第一光学漫射层130可以改善由多个离散的间隔开的光源20发射的光的均匀性。

在一些实施方案中，光转换部件100和第一光学漫射层130设置在光学膜50和光源20之间。在一些实施方案中，第二粘结层111将光转换部件100粘结到第一光学漫射层130。在一些实施方案中，第二粘接层111可包括用于将光转换部件100粘结到第一光学漫射层130的视觉上澄清的粘合剂层或环氧树脂层。在一些实施方案中，第二粘接层111基本上类似于第一粘结层110。

在一些实施方案中，背光源300还包括设置在反射偏振器40和光学膜50之间的光学漫射层140。在一些实施方案中，第二光学漫射层140可以基本上类似于第一光学漫射层130。在一些实施方案中，背光源300还包括将第二光学漫射层140粘结到光学膜50的第三粘结层112。在一些实施方案中，第三粘结层112可包括用于将第二光学漫射层140粘结到光学膜50的光学粘合剂层或环氧树脂层。在一些实施方案中，第三粘结层112可以基本上类似于第一粘结层110和/或第二粘接层111。

在一些实施方案中，背光源300还包括设置在反射偏振器40和光学膜50之间的至少一个光重定向膜150、151。在图1的例示的实施方案中，至少一个光重定向膜150、151包括两个光重定向膜150、151。在一些实施方案中，至少一个光重定向膜150、151重定向从光学膜50接收的再循环光和准直光中的至少一者。在一些实施方案中，至少一个光重定向膜150、151中的至少一者(例如，光重定向膜150)包括沿着第一方向延伸并且沿着不同的第二方向布置的多个基本上平行的线性棱镜152。在一些实施方案中，第一方向可以基本上沿着y轴，第二方向可以基本上沿着x轴。在一些实施方案中，至少一个光重定向膜150、151中的至少一者可增强由显示面板10形成的图像(例如，图像11)的亮度。在一些实施方案中，两个光重定向膜150、151可以是交叉棱镜膜。因此，光重定向膜151的线性棱镜152可基本上正交于光重定向膜150的线性棱镜(未示出)。

在一些实施方案中，显示系统400和背光源300的各种部件沿着z轴设置。在一些实施方案中，显示系统400还可包括其他光管理层。这些层可用于光的空间混合或混色、光源遮蔽和均匀度改善。可用于这些目的的层包括但不限于漫射膜、漫射板、部分反射层、混色光导设备或膜以及非高斯漫射器(漫射光中具有峰值亮度的光线以与输入光中具有峰值亮度的光线的方向不平行的方向传播的漫射系统)。在一些实施方案中，这些层可包括一个或多个滤色器层、偏振层、微结构化层等或它们的组合。在一些实施方案中，显示系统400还可包括设置在显示面板10上的覆盖层(未示出)。覆盖层可对显示系统400的各层提供保护。

图3示出了根据本公开的实施方案的反射偏振器40的示意性侧视图。在一些实施方案中，反射偏振器40是高级偏振滤光器(APF)。然而，反射偏振器40可以是任何合适的反射偏振器。在一些实施方案中，反射偏振器40可包括多层聚合物反射偏振器、线栅反射偏振器以及漫反射偏振器中的一者或多者。在一些实施方案中，从反射偏振器40反射的光可由光学反射表面30(图1所示)再循环。

反射偏振器40包括总计数为至少10个的多个聚合物层60、61。在一些实施方案中，反射偏振器40包括总计数为至少50个、至少100个、至少200个、至少300个、至少400个或至少500个的多个聚合物层60、61。在图3所示的实施方案中，反射偏振器40包括以交替构造设置的多个聚合物层60、61。具体地，聚合物层60、61沿着z轴形成交替的聚合物层。聚合物层60、61中的每一者具有小于约500nm的平均厚度。在一些实施方案中，聚合物层60、61中的每一者具有小于约400nm、小于约300nm或小于约200nm的平均厚度。沿着z轴测量平均厚度。

在一些实施方案中，聚合物层60、61中的一者包含相对于另一者具有高折射率的材料。在一些实施方案中，聚合物层60、61中的至少一者包含双折射材料。在一些实施方案中，反射偏振器40还可包括设置在多个聚合物层60、61之间的至少一个中间层(未示出)。在一些实施方案中，中间层可包含具有低折射率的材料。

在一些实施方案中，反射偏振器40还包括至少一个设置在其多个聚合物层60、61上的表皮63。在图3的例示的实施方案中，反射偏振器40包括位于反射偏转器40的两个主表面上的表皮63。具体地，多个聚合物层60、61设置在表皮63之间。至少一个表皮63可保护多个聚合物层60、61，并且还可向反射偏振器40提供机械稳定性。在一些情况下，至少一个表皮63可以充当保护性边界层(PBL)。在一些实施方案中，至少一个表皮63具有大于约500nm的平均厚度。在一些实施方案中，至少一个表皮63具有大于约750nm或大于约1000nm的平均厚度。

如图3所示，在入射平面P中传播的基本上准直的入射光70以相对于主表面41的法线N

“基本上准直的入射光70”可互换地称为“入射光70”。

图4是描绘对于入射光的不同偏振态的反射偏振器40(图3所示)的光学透射率与波长的示例性曲线图90。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。波长包括可见波长范围80和从约700nm延伸到约780nm的红外波长范围81。光学透射率表示为左纵坐标中的透射率百分比。反射率表示为右纵坐标中的反射率百分比。反射率百分比与透射率百分比互补，即反射率百分比＝(100-透射率百分比)。

曲线图90包括曲线172和曲线174。曲线172描绘了当入射光70为p偏振时的光学透射率与反射偏振器40的波长。曲线174描绘了当入射光70为s偏振时的光学透射率与反射偏振器40的波长。

参照图3和图4，如从曲线172显而易见的，对于在入射平面P中传播的基本上准直的入射光70，对于可见波长范围80，以及对于小于约5度的第一入射角α1，当入射光70为p偏振时，反射偏振器40的多个聚合物层60、61具有至少60％的平均光学反射率R

如从曲线174显而易见的，对于在入射平面P中传播的基本上准直的入射光70，对于可见波长范围80，以及对于小于约5度的第一入射角α1，当入射光70为s偏振时，反射偏振器40的多个聚合物层60、61具有至少60％的平均光学透射率T

图5示出了光学膜50的示意性侧视图。光学膜50包括总计数为至少10个的多个聚合物层64、65。在一些实施方案中，光学膜50包括总计数为至少50个、至少100个、至少200个、至少300个、至少400个或至少500个的多个聚合物层64、65。在图5所示的实施方案中，光学膜50包括以交替构造设置的多个聚合物层64、65。具体地，聚合物层64、65沿着z轴形成交替的聚合物层。聚合物层64、65中的每一者具有小于约500nm的平均厚度。在一些实施方案中，聚合物层64、65中的每一者具有小于约400nm、小于约300nm或小于约200nm的平均厚度。

在一些实施方案中，聚合物层64、65中的一者包含相对于另一者具有高折射率的材料。在一些实施方案中，聚合物层64、65中的至少一者包含双折射材料。在一些实施方案中，光学膜50还可包括设置在多个聚合物层64、65之间的至少一个中间层(未示出)。在一些实施方案中，中间层可包含具有低折射率的材料。

在一些实施方案中，光学膜50还包括至少一个设置在其多个聚合物层64、65上的表皮66。在图5的例示的实施方案中，光学膜50包括位于光学膜50的两个主表面上的表皮66。具体地，多个聚合物层64、65设置在表皮66之间。至少一个表皮66可保护多个聚合物层64、65，并且还可向光学膜50提供机械稳定性。在一些情况下，至少一个表皮66可以PBL。在一些实施方案中，至少一个表皮66具有大于约500nm的平均厚度。在一些实施方案中，至少一个表皮66具有大于约750nm或大于约1000nm的平均厚度。

如图5所示，在入射平面P中传播的入射光70可以相对于光学膜50的主表面51的法线N

图6是描绘对应于不同入射角的光学膜50(图5所示)的光学透射率与波长的示例性曲线图91。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。波长包括可见波长范围80和红外波长范围81。光学透射率表示为左纵坐标中的透射率百分比。

曲线图91包括曲线182、曲线184、曲线186、曲线188和曲线190。参照图5和图6，曲线182描绘了对于相对于光学膜50的主表面51的法线N

图7A和图7B分别示出了表格200和250。表200列出了对应于图6所示的曲线图91的、在入射在光学膜50(图1和图5所示)上的光的不同角度下对于可见波长范围80以及对于红外波长范围81的平均光学透射率的示例性值。表200在行202中包括多个列标题。行202中的列标题包括入射在光学膜50上的光的不同角度。列203指示可见波长范围80(约420nm至约680nm)和红外波长范围81(约700nm至约780nm)。表200还包括对应于在入射在光学膜50上的光的不同角度下对于可见波长范围80以及对于红外波长范围81的平均光学透射率的不同值的多个单元格。

表200包括单元格204和206，其分别指示对应于可见波长范围80(约420nm至约680nm)和红外波长范围81(约700nm至约780nm)的平均光学透射率T1和平均光学透射率T3的值，并且用于基本上垂直的入射光(入射角小于约5度)。此外，表200包括指示对于红外波长范围81以及对于相对于法线N

表250列出了基本上垂直入射光(入射角小于约5度)的平均光学透射率与对应于入射在光学膜50上的光的各种角度的平均光学透射率之比的示例性值。表250在行252中包括多个列标题。行252中的列标题包括可见波长范围80(约420nm至约680nm)和红外波长范围81(约700nm至约780nm)。列254指示对于可见波长范围80和红外波长范围81基本上垂直入射光(入射角小于约5度)的平均光学透射率与对应于入射在光学膜50上的光的各种角度的平均光学透射率之比。表250还包括多个单元格，这些单元格对应于基本上垂直入射光的平均光学透射率与对应于可见波长范围80和红外波长范围81的入射在光学膜50上的光的各种角度的平均光学透射率之比的不同值。

表250包括指示可见波长范围80的平均光学透射率T1与平均光学透射率T2之比的单元格256、指示红外波长范围81的平均光学透射率T3与平均光学透射率T4之比的单元格258、以及指示红外波长范围81的平均光学透射率T3与平均光学透射率T5之比的单元格260。

现在参照图5至图7B以及曲线182，对于在入射平面P中传播的基本上准直的入射光70，对于第一入射角α1(约0度)，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜50的多个聚合物层64、65在可见波长范围80内的至少一个可见波长82处具有光学透射率T1a，并且在红外波长范围81内的至少一个红外波长83处具有光学透射率T1b。此外，对于在入射平面P中传播的基本上准直的入射光70，对于可见波长范围80，对于第一入射角α1，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜50的多个聚合物层64、65具有平均光学透射率T1。此外，对于在入射平面P中传播的p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，以及对于红外波长范围81，光学膜50的多个聚合物层64、65对于第一入射角α1具有平均光学透射率T3。

参照曲线184、186，对于在入射平面P中传播的p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，以及对于红外波长范围81，光学膜50的多个聚合物层64、65对于第三入射角α3具有在约20度和约40度之间或在约25度和约35度之间的平均光学透射率T4。

此外，参照曲线188，对于在入射平面P中传播的基本上准直的入射光70，对于大于约35度的第二入射角α2，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜50的多个聚合物层64、65在红外波长范围81中在至少一个可见波长82处具有光学透射率T1c并且在至少一个红外波长83处具有光学透射率T1d。此外，对于在入射平面P中传播的基本上准直的入射光70，对于可见波长范围80，对于大于约35度的第二入射角α2，以及对于p偏振入射光和s偏振入射光的平均值，光学膜50的多个聚合物层64、65具有平均光学透射率T2。

参照曲线188、190，对于在入射平面P中传播的p偏振入射光和s偏振入射光的平均值以及对于红外波长范围81，光学膜50的多个聚合物层64、65对于第四入射角α4具有大于约45度、大于约50度或大于约55度的平均光学透射率T5。

如从曲线图91显而易见的，光学透射率T1a为光学透射率T1c的1.5倍以上，即T1a/T1c≥1.5。在一些实施方案中，T1a/T1c≥1.8、T1a/T1c≥2、T1a/T1c≥2.5、T1a/T1c≥3、T1a/T1c≥3.5、T1a/T1c≥4、T1a/T1c≥4.5或T1a/T1c≥5。此外，光学透射率T1b小于或等于光学透射率T1d的0.7倍，即T1b/T1d≤0.7。在一些实施方案中，T1b/T1d≤0.6或T1b/T1d≤0.5。

此外，如从曲线图91以及表200和250显而易见的，平均光学透射率T1大于或等于平均光学透射率T2的1.5倍，即T1/T2≥1.5。在一些实施方案中，T1/T2≥1.8、T1/T2≥2、T1/T2≥2.5、T1/T2≥3、T1/T2≥3.5、T1/T2≥4、T1/T2≥4.5或T1/T2≥5。此外，平均光学透射率T3大于或等于平均光学透射率T4，即T3/T4≥1。在一些实施方案中，T3/T4≥1.1、T3/T4≥1.2或T3/T4≥1.3。此外，平均光学透射率T3小于或等于平均光学透射率T5的0.7倍，即T3/T5≤0.7。在一些实施方案中，T3/T5≤0.6或T3/T5≤0.5。

现在参照图1、图5至图7B，对于可见波长范围80，光学膜50因此对于在入射平面P中传播并且以小于约5度的第一入射角α1入射的基本上准直的入射光70(即，基本上垂直入射光或同轴光)具有平均透射率T1。此外，对于可见波长范围80，光学膜50对于在入射平面P中传播并且以大于约35度的第二入射角α2入射的基本上准直的入射光70(即，离轴光)具有平均透射率T2。平均透射率T1大于平均透射率T2。因此，对于可见波长范围80，光学膜50对于在入射平面P中传播并以第二入射角α2入射的基本上准直的入射光70可以具有更大的反射率。因此，对于可见波长范围80，光学膜50可将在入射平面P中传播并以第二入射角α2入射的基本上准直的入射光70基本上反射回背光源300的光学反射表面30。光学膜50可用作准直多层光学膜(CMOF)，其中同轴光的透射率大于离轴光的透射率。

来自光学膜50的反射光可被背光源300的光学反射表面30再循环。光学反射表面30可将反射光朝向光学膜50重定向，直到经重定向的光基本上垂直入射在光学膜50上(即，沿着更靠近背光源300的同轴的方向入射)。因此，背光源300的光学膜50可在光学膜50和背光源300的光学反射表面30之间至少部分地准直和再循环由多个离散的间隔开的光源20产生的离轴光或由光学反射表面30重定向的离轴光。再循环增加可因此改进光利用效率并增加来自背光源300的照明的亮度。此外，离轴光的再循环可以进一步改善背光照明的均匀性。这可以进一步有助于减小背光源300的厚度，因为与具有类似厚度的其他背光源相比，背光源300在亮度、均匀性和光利用效率之间表现出良好的性能平衡。

此外，对于红外波长范围81，光学膜50对于在入射平面P中传播并且以小于约5度的第一入射角α1入射的基本上准直的入射光70具有平均透射率T3。对于红外波长范围81，光学膜50对于在入射平面P中传播并且以约20度和约40度之间的第三入射角α3入射的基本上准直的入射光70具有平均透射率T4。对于红外波长范围81，光学膜50对于在入射平面P中传播并且以大于约45度的第四入射角α4入射的基本上准直的入射光70具有平均透射率T5。平均透射率T3大于平均透射率T4。然而，平均透射率T5大于平均透射率T3。因此，光学膜50在红外波长范围81中的平均透射率可从基本上垂直入射(例如，第一入射角α1)减小至约20度和约40度之间的入射角(例如，第三入射角α3)。然而，光学膜50在红外波长范围81中的平均透射率可以随着45度以上的入射角(例如，第四入射角α4)的增加而增加。因此，光学膜50在红外范围81中的平均透射率可以在入射角的各种范围内增大或减小。

图8A示出了设置在光学反射表面30上的多个离散的间隔开的光源20的示意性俯视图。在图8A的例示的实施方案中，光源20布置在光源20的规则二维阵列中，从而形成光源20的行21和列22。在一些实施方案中，源可以以六边形阵列或其他不规则图案布置。通常，多个光源20中的每个光源20可包括单个LED、一对LED、2个至10个LED或任何数量的LED。在图8A的例示的实施方案中，示出了表示每个光源20的单个LED。此外，光源20被示出为基本上圆形形状。然而，光源20可以具有任何合适的形状，例如正方形、矩形、椭圆形、多边形等。在一些实施方案中，光源20可以基于期望的应用属性而具有相同或不同的尺寸。

在一些实施方案中，每个光源20可由不同形状的封装剂或具有不同掺杂物的封装剂覆盖。在一些实施方案中，封装剂可包括颜色转换材料，诸如磷光材料或量子点。在一些实施方案中，多个离散的间隔开的光源20中的一些光源20可以具有不同的特性以调谐从光源20发射的光。在一些实施方案中，多个离散的间隔开的光源20中的一些光源20可以发射红色光、蓝色光、绿色光或白色光。

在一些实施方案中，电路板120(图1所示)可包括光学反射表面30。光源20可以通过任何合适的附接机构(例如，焊接)安装在电路板120上，并且可以基于期望的应用属性使用任何合适的布置来布置。

图8B示出了光源20和电路板120的示意性侧视图。在一些实施方案中，由多个光源20发射并入射在光学膜50上的光在以基本上正交于光学反射表面30的光轴B为中心的发射光锥24内具有最小亮度L1(在图9中示为L最小)和最大亮度L2(在图9中示为L最大)，其中半锥角CA为至少40度。在一些实施方案中，半锥角CA为至少45度、至少50度、至少55度或至少60度。

图9示出了包括曲线162的示例性曲线图92，该曲线描绘了多个光源20在透射通过漫射器130(图1所示)和颜色转换膜100(图1所示)之后的亮度与极角。该结果是在部分光学叠堆上获得的，以测量背光源300(图1所示)在进入光学膜50(图1所示)之前的照明均匀性。极角在横坐标中以度表示。亮度在左纵坐标中以坎每平方米(cd/m

如从曲线162显而易见的，对于基本上在约-40度至约40度的范围内的极角，亮度为基本上恒定的。对于至少±40度的半锥角CA，亮度在最小亮度L1和最大亮度L2之间变化。最小亮度L1大于或等于最大亮度L2的0.5倍，即L1/L2≥0.5。在一些实施方案中，L1/L2≥0.55、L1/L2≥0.6、L1/L2≥0.65、L1/L2≥0.7或L1/L2≥0.75。

图10A示出了光源20、第一光学漫射层130和光转换部件100a的示意性侧视图。光转换部件100a基本上封装多个离散的间隔开的光源20。在一些实施方案中，光转换部件100a可以具有与图1的光转换部件100基本上类似的光学性质。在一些实施方案中，光转换部件100a可以基本上适形于布置在电路板120的光学反射表面30上的光源20。在一些实施方案中，光转换部件100a可以基于期望的应用属性而具有任何厚度。

图10B示出了光源20、第一光学漫射层130和光转换部件100b的示意性侧视图。在一些实施方案中，光转换部件100b可以具有与图1的光转换部件100基本上类似的光学性质。光转换部件100b包括多个离散的光转换部件部分101。光转换部件部分101中的每个光转换部件部分基本上封装光源20中的对应一个光源。因此，光转换部件部分101中的每个光转换部件部分可以与光源20中的对应一个光源相关联。在一些实施方案中，多个离散的光转换部件部分101可以基于期望的应用属性而具有任何厚度。

图11A和图11B示出了根据本公开的不同实施方案的第一光学漫射层130的示意性侧视图。第一光学漫射层130包括设置在第一基板131上的多个离散的间隔开的光学漫射部分132。参照图11A，漫射部分132中的至少一个漫射部分主要是体积漫射器133。通常，在体积漫射器中，不同折射率的小颗粒或球体嵌入体积漫射器的主要材料中。嵌入的小颗粒或球体充当光散射元件。在一些其他实施方案中，体积漫射器133的材料的折射率在体积漫射器133的主体上变化，因此使得穿过材料的光在不同点处被折射或散射。

参照图11B，漫射部分132中的至少一个漫射部分主要是表面漫射器132a。通常，表面漫射器利用表面粗糙度在多个方向上折射或散射光。表面扩散器132a的粗糙表面可暴露于空气或周围介质，并且可导致入射光的最大角展度。在一些实施方案中，漫射部分132中的至少两个漫射部分主要是表面漫射器132a、132b并且包括两个不同的表面结构。应当理解，如图11B所示的表面扩散器132a、132b的形状和构造是示例性的，并且可以根据期望的应用属性而变化。

图12示出了光重定向膜150、151的示意性透视图。在一些实施方案中，至少一个光重定向膜150、151包括第一棱镜膜150a和第二棱镜膜151a。在一些实施方案中，第一棱镜膜150a包括沿着第一方向延伸并且沿着不同的第二方向布置的多个基本上平行的线性第一棱镜152a。第二棱镜膜151a包括沿着不同于第一方向的第三方向延伸并且沿着不同的第四方向布置的多个基本上平行的线性第二棱镜153a。在一些实施方案中，第一方向和第四方向可以基本上沿着y轴设置。在一些实施方案中，第二方向和第三方向可以基本上沿着x轴设置。因此，第一棱镜膜150a和第二棱镜膜151a可呈交叉构造(即，第二棱镜膜151a可相对于第一棱镜膜150a旋转90度)。换句话说，第一棱镜152a和第二棱镜153a被布置成彼此垂直。

在一些实施方案中，第一棱镜膜150a和第二棱镜膜151a可通过至少部分地准直和再循环由光源20发射的光来增强由显示系统400发射的图像(例如，图像11)的亮度。第一棱镜152a和第二棱镜153a可在更靠近显示系统400的同轴的方向上重定向离轴光。

实施例

根据本说明书的实施方案制备用于反射偏振器40和光学膜50的示例性膜。

如下制备反射偏振器40。共挤出单个多层光分组。该分组包括275个以下物质的交替层：90/10coPEN、由90％聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和10％聚对苯二甲酸乙二酯(PET)组成的聚合物以及由聚碳酸酯和共聚酯的共混物(PC:coPET)制成的低折射率各向同性层。低折射率各向同性层具有约1.57的折射率，并且基本上保留各向同性的单轴取向。PC:coPET的摩尔比为大约42.5摩尔％的聚碳酸酯(PC)和57.5摩尔％的coPET，并且该材料具有105℃的玻璃化转变温度(Tg)。选择这种各向同性材料，使得在拉伸之后，各向同性材料在两个非拉伸方向上的折射率与双折射材料在非拉伸方向上的折射率实质上保持匹配，而在拉伸方向上，双折射层和非双折射层之间的折射率实质上不匹配。

将90/10PEN和PC:coPET聚合物从单独的挤出机送料到多层共挤出送料区块中，在该送料区块中，这些聚合物被组装成具有275个交替的光学层的组，并且每侧上较厚的PC:coPET聚合物保护边界层，产生总共277层。在送料区块之后，添加表层，其中用于表层的聚合物是第二PC:coPET，其摩尔比为50摩尔％的聚碳酸酯和50摩尔％的coPET，并且具有110℃的Tg。然后，以用于聚酯膜的传统方式将多层熔体通过膜模头浇注到冷却辊上，在该冷却辊上对其进行淬火。然后在如美国专利号7,104,776(Merrill等人)中所述的抛物线拉幅机中以类似于美国专利申请公开号2007/0047080(Stover等人)的实施例2A中所述的温度和拉伸比(约6.0)拉伸浇铸料片。

在多层膜的生产过程中，单个分组的线性层分布的目标是最佳地平衡光学性能和生产效率。目标斜率约为0.24nm/层。如由电容表所测量，该膜具有大约26.5微米的最终厚度。

如下制备光学膜50。光学膜50使用2010年5月7日提交的名称为“Feedblock forManufacturing Multilayer Polymeric Films”(用于制备多层聚合物膜的送料区块)的美国专利申请61/332,401(代理人案卷号64248US002)中所述的送料区块方法来制备。将各自具有交替的低折射率聚合物层和高折射率聚合物层的275个层的两个封包共挤出作为浇铸料片，并且随后在连续膜生产线上于拉幅机中进行拉伸。高折射率材料为90/10coPEN(90％萘二甲酸酯单元和10％对苯二曱酸酯单元)。低折射率各向同性层由聚碳酸酯和共聚酯(PC:coPET)的共混物制成。低折射率层具有约1.57的折射率，并且基本上保留各向同性的单轴取向。PC:coPET摩尔比为大约42.5摩尔％的聚碳酸酯和57.5摩尔％的coPET并且该材料具有105℃的Tg。

每个分组中的325个交替微层以1/4波长层对的序列布置，以产生图6所示的透射光谱。膜的总体厚度为大约76微米。

除非另有说明，否则在说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字应理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。

虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。