用于在水平平面中增强视图的具有转向膜和透镜状匀光片的光控制膜制造技术

本公开涉及光学系统，该光学系统包括光导；转向膜，该转向膜包括垂直于显示轴线的第一平滑表面，以及包括多个第一微观结构的第一结构化表面，所述多个第一微观结构限定第一多个平行凹槽，其中转向膜光学耦合到光导，其中转向膜输出在平行于显示轴线的第一平面中准直的光；以及透镜状匀光片，该透镜状匀光片包括垂直于显示轴线的第二平滑表面，以及包括多个第二微观结构的第二结构化表面，所述多个第二微观结构限定第二多个平行凹槽，所述第二多个平行凹槽沿垂直于显示轴线的平面延伸，其中透镜状匀光片光学耦合到转向膜，其中透镜状匀光片朝向垂直于第一平面的第二平面反射或折射准直的光；其中所述第一多个平行凹槽垂直于第二多个平行凹槽。

Optical control film with steering film and lenticular homogenizer for enhancing view in horizontal plane

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在水平平面中增强视图的具有转向膜和透镜状匀光片的光控制膜
本专利技术涉及光控制膜以及包括光控制膜的光学系统。此类光控制膜和光学系统可用于例如汽车显示器中。
技术介绍
光学系统广泛用于手提电脑、手提式计算器、数字手表、汽车触摸屏显示器等。熟悉的液晶显示器(LCD)就是此类光学系统的常见示例。在LCD显示器中，液晶的部分通过应用电场来使它们的光学状态改变。该工艺生成显示信息的像素所需的对比度。在一些示例中，LCD显示器可包括各种光控膜(LCF)的组合，以改变光学系统的光特性，包括例如亮度或光输出分布。
技术实现思路
所述LCF和包括转向膜和透镜状匀光片的光学系统，可用于改善对LCD显示器输出分布的控制并增强显示器亮度。在一些示例中，本公开描述了一种光学系统，其包括背光光导，其中所述背光光导输出基本准直的光；转向膜，包括第一基本平滑表面，该第一基本平滑表面基本垂直于显示轴线；以及包括多个第一微观结构的第一结构化表面，该多个第一微观结构限定第一多个基本平行的凹槽，其中该转向膜邻近所述背光光导，其中转向膜输出在第一平面中基本准直的光；以及透镜状匀光片，该透镜状匀光片包括基本垂直于显示轴线的第二基本平滑表面；以及包括多个第二微观结构的第二结构化表面，该多个第二微观结构限定第二多个基本平行的凹槽，第二多个基本平行的凹槽沿基本垂直于显示轴线的平面延伸，其中透镜状匀光片光学耦合到转向膜，透镜状匀光片朝向基本垂直于第一平面的第二平面反射或折射准直的光；其中第一多个基本平行的凹槽基本垂直于所述第二多个基本平行的凹槽。在一些示例中，本公开描述了一种光学系统，包括转向膜，包括第一基本平滑表面，其中第一基本平滑表面限定垂直于第一基本平滑表面延伸的显示轴线；以及包括多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜的第一结构化表面，该多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜包括具有第一折射率的第一材料，其中多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜限定基本垂直于显示轴线延伸的位于第一结构化表面上的第一多个基本平行的凹槽；以及具有第二折射率的第二材料，其中第二材料与多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜相邻，其中第一折射率大于第二折射率；以及透镜状匀光片，该透镜状匀光片包括第二基本平滑表面，其中第二基本平滑表面与显示轴线基本垂直；以及第二结构化表面，其中第二结构化表面包括多个第二微观结构，多个第二微观结构各自包括弓形棱镜，弓形棱镜包括具有第三折射率的第三材料，其中每个弓形棱镜的横截面在从第二基本平滑表面至顶点的方向上沿基本平行于显示轴线的平面延伸，其中多个第二微观结构限定位于第二结构化表面上的第二多个基本平行的凹槽，第二多个基本平行的凹槽沿基本垂直于显示轴线的平面延伸；以及具有第四折射率的第四材料，其中第四材料与多个第二微观结构相邻，其中第三折射率与第四折射率之间的差值在约0.1和约0.3之间，其中透镜状匀光片光学耦合到转向膜；其中第一多个凹槽与第二多个凹槽基本正交，其中透镜状匀光片被配置为从小于约±20度半峰半宽(HWHM)的输入光束提供大于约±40度的HWHM亮度。在一些示例中，本公开描述了一种光学系统，包括转向膜，包括第一基本平滑表面，其中第一基本平滑表面限定垂直于第一基本平滑表面延伸的显示轴线；以及包括多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜的第一结构化表面，该多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜包括具有第一折射率的第一材料，其中多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜限定基本垂直于显示轴线延伸的位于第一结构化表面上的第一多个基本平行的凹槽；以及具有第二折射率的第二材料，其中第二材料为空气，第二材料与多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜相邻，其中第一折射率大于第二折射率；以及透镜状匀光片，该透镜状匀光片包括第二基本平滑表面，其中第二基本平滑表面与显示轴线基本垂直；以及第二结构化表面，其中第二结构化表面包括多个第二微观结构，多个第二微观结构各自包括弓形棱镜，该弓形棱镜包括具有第三折射率的第三材料，其中每个弓形棱镜的横截面在从第二基本平滑表面至顶点的方向上沿基本平行于显示轴线的平面延伸，其中多个第二微观结构限定位于第二结构化表面上的第二多个基本平行的凹槽，第二多个基本平行的凹槽沿基本垂直于显示轴线的平面延伸；以及具有第四折射率的第四材料，其中第四材料与多个第二微观结构相邻，其中第三折射率与第四折射率之间的差值在约0.1和约0.3之间，其中透镜状匀光片光学耦合到转向膜；其中第一多个凹槽与第二多个凹槽基本正交，其中第一基本平滑表面与第二基本平滑表面相邻，其中透镜状匀光片被配置为从小于约±20度半峰半宽(HWHM)的输入光束提供大于约±50度的HWHM亮度。在一些示例中，本公开描述了一种光学系统，该光学系统包括一种液晶显示器、背光光导、设置在背光光导和液晶显示器之间的光控膜，光控膜包括转向膜，包括第一基本平滑表面，该第一基本平滑表面基本垂直于显示轴线；以及包括多个第一微观结构的第一结构化表面，多个第一微观结构限定第一多个基本平行的凹槽，其中转向膜输出在第一平面中基本准直的光；以及透镜状匀光片，该透镜状匀光片包括基本垂直于显示轴线的第二基本平滑表面；以及包括多个第二微观结构的第二结构化表面，每个微观结构包括混合透镜状棱镜，其中每个混合透镜状棱镜的横截面在从第二基本平滑表面至顶点的方向上沿基本平行于显示轴线的平面延伸，其中多个第二微观结构限定位于第二结构化表面上的第二多个基本平行的凹槽，第二多个基本平行的凹槽沿基本垂直于显示轴线的平面延伸；以及具有第一折射率的第一材料，其中第一材料形成多个第二微观结构，其中透镜状匀光片与转向膜光学耦合；其中第一多个基本平行的凹槽基本垂直于第二多个基本平行的凹槽。在一些示例中，本公开描述了一种安装在车辆中的光学系统，包括车辆；以及安装在车辆中的显示器系统，显示器系统包括背光光导，转向膜，包括第一基本平滑表面，该第一基本平滑表面基本垂直于显示轴线；以及包括多个第一微观结构的第一结构化表面第一结构化表面，多个第一微观结构限定第一多个基本平行的凹槽，其中转向膜邻近背光光导，其中转向膜输出在第一平面中基本准直的光；以及透镜状匀光片，透镜状匀光片包括基本垂直于显示轴线的第二基本平滑表面；以及包括多个第二微观结构的第二结构化表面，每个微观结构包括混合透镜状棱镜，其中每个混合透镜状棱镜的横截面在从第二基本平滑表面至顶点的方向上沿基本平行于显示轴线的平面延伸，其中多个第二微观结构限定位于第二结构化表面上的第二多个基本平行的凹槽，第二多个基本平行的凹槽沿基本垂直于显示轴线的平面延伸；以及具有第一折射率的第一材料，其中第一材料形成多个第二微观结构，其中透镜状匀光片与转向膜光学耦合；以及与透镜状匀光片光学耦合的液晶显示器，其中第一多个基本平行的凹槽基本垂直于第二多个基本平行的凹槽。在一些示例中，本公开描述了一种光学系统，光学系统包括(a)转向膜、(b)透镜状匀光片。转向膜包括第一基本平滑表面，第一基本平滑表面基本垂直于显示轴线，以及包括多个第一微观结构的第一结构化表面，多个第一微观结构限定第一多个基本平行的凹槽，其中转向膜输出在第一平面中基本准直的光。透镜状匀光片包括基本垂直于显示轴线的第二基本平滑表面，以及包括多个透镜状棱镜的第二结构化表面，透镜状棱镜限定第二多个基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，包括：背光光导，其中所述背光光导输出基本准直的光；转向膜，所述转向膜包括：第一基本平滑表面，所述第一基本平滑表面基本垂直于显示轴线；和第一结构化表面，所述第一结构化表面包括多个第一微观结构，所述多个第一微观结构限定第一多个基本平行的凹槽，其中所述转向膜邻近所述背光光导，其中所述转向膜输出在第一平面中基本准直的光；以及透镜状匀光片，所述透镜状匀光片包括：第二基本平滑表面，所述第二基本平滑表面基本垂直于所述显示轴线；和第二结构化表面，所述第二结构化表面包括多个第二微观结构，所述多个第二微观结构限定第二多个基本平行的凹槽，所述第二多个基本平行的凹槽沿基本垂直于所述显示轴线的平面延伸，其中所述透镜状匀光片光学耦合到所述转向膜，其中所述透镜状匀光片朝向基本垂直于所述第一平面的第二平面反射或折射所述第一平面中基本准直的光；其中所述第一多个基本平行的凹槽基本垂直于所述第二多个基本平行的凹槽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.04 US 62/442,332;2017.12.20 US 62/608,5131.一种光学系统，包括：背光光导，其中所述背光光导输出基本准直的光；转向膜，所述转向膜包括：第一基本平滑表面，所述第一基本平滑表面基本垂直于显示轴线；和第一结构化表面，所述第一结构化表面包括多个第一微观结构，所述多个第一微观结构限定第一多个基本平行的凹槽，其中所述转向膜邻近所述背光光导，其中所述转向膜输出在第一平面中基本准直的光；以及透镜状匀光片，所述透镜状匀光片包括：第二基本平滑表面，所述第二基本平滑表面基本垂直于所述显示轴线；和第二结构化表面，所述第二结构化表面包括多个第二微观结构，所述多个第二微观结构限定第二多个基本平行的凹槽，所述第二多个基本平行的凹槽沿基本垂直于所述显示轴线的平面延伸，其中所述透镜状匀光片光学耦合到所述转向膜，其中所述透镜状匀光片朝向基本垂直于所述第一平面的第二平面反射或折射所述第一平面中基本准直的光；其中所述第一多个基本平行的凹槽基本垂直于所述第二多个基本平行的凹槽。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述透镜状匀光片还包括具有第一折射率的第一材料，其中所述第一材料形成所述多个第二微观结构。3.根据权利要求2所述的光学系统，其中所述多个第二微观结构各自包括混合透镜状棱镜，其中每个混合透镜状棱镜的横截面在从所述第二基本平滑表面至顶点的方向上沿基本平行于所述显示轴线的平面延伸，其中所述多个第二微观结构限定所述第二多个基本平行的凹槽。4.根据权利要求3所述的光学系统，其中所述透镜状匀光片还包括具有第二折射率的第二材料，其中所述第二材料与所述第一材料相邻，其中所述第一折射率大于所述第二折射率。5.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的差值在约0.05和约0.6之间。6.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的差值在约0.1和约0.3之间。7.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述第一折射率和所述第二折射率之间的差值在约0.15和约0.25之间。8.根据权利要求3所述的光学系统，其中所述混合透镜状棱镜包括连续的曲面棱镜。9.根据权利要求3所述的光学系统，其中所述混合透镜状棱镜包括弓形棱镜。10.根据权利要求3所述的光学系统，其中所述多个第一微观结构包括多个两侧的、直面棱镜。11.根据权利要求3所述的光学系统，其中所述多个第一微观结构包括多个多面棱镜。12.根据权利要求1-11中任一项所述的光学系统，其中所述第一基本平滑表面与所述第二基本平滑表面相邻。13.根据权利要求1-11中任一项所述的光学系统，其中所述第一基本平滑表面与所述第二结构化表面相邻。14.根据权利要求13所述的光学系统，其中所述多个第二微观结构的至少一部分至少部分地嵌入所述第一基本平滑表面中。15.根据权利要求1-14中任一项所述的光学系统，其中所述透镜状匀光片被配置为从小于约±30度半峰半宽(HWHM)的输入光束提供大于约±40度的HWHM亮度。16.根据权利要求1-15中任一项所述的光学系统，其中所述透镜状匀光片被配置为从小于约±20度半峰半宽(HWHM)的输入光束提供大于约±50度的HWHM亮度。17.一种光学系统，包括：转向膜，所述转向膜包括：第一基本平滑表面，其中所述第一基本平滑表面限定垂直于所述第一基本平滑表面延伸的显示轴线；和第一结构化表面，所述第一结构化表面包括多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜，所述多个两侧的、直面棱镜或所述多个多面棱镜包括具有第一折射率的第一材料，其中所述多个两侧的、直面棱镜或所述多个多面棱镜限定基本垂直于所述显示轴线延伸的位于所述第一结构化表面上的第一多个基本平行的凹槽；和具有第二折射率的第二材料，其中所述第二材料与所述多个两侧的、直面棱镜或所述多个多面棱镜相邻，其中所述第一折射率大于所述第二折射率；以及透镜状匀光片，所述透镜状匀光片包括：第二基本平滑表面，其中所述第二基本平滑表面与所述显示轴线基本垂直；和第二结构化表面，其中所述第二结构化表面包括多个第二微观结构，所述多个第二微观结构各自包括弓形棱镜，所述弓形棱镜包括具有第三折射率的第三材料，其中每个弓形棱镜的横截面在从所述第二基本平滑表面至顶点的方向上沿基本平行于所述显示轴线的平面延伸，其中所述多个第二微观结构限定位于所述第二结构化表面上的第二多个基本平行的凹槽，所述第二多个基本平行的凹槽沿基本垂直于所述显示轴线的平面延伸；和具有第四折射率的第四材料，其中所述第四材料与所述多个第二微观结构相邻，其中所述第三折射率与所述第四折射率之间的差值在约0.1和约0.3之间，其中所述透镜状匀光片光学耦合到所述转向膜；其中所述第一多个凹槽与所述第二多个凹槽基本正交，其中所述透镜状匀光片被配置为从小于约±20度半峰半宽(HWHM)的输入光束提供大于约±40度的HWHM亮度。18.根据权利要求17所述的光学系统，其中所述多个第二微观结构的至少一部分至少部分地嵌入所述第一基本平滑表面中，其中所述透镜状匀光片被配置为从小于约±20度半峰半宽(HWHM)的输入光束提供大于约±50度的HWHM亮度。19.一种光学系统，包括：转向膜，所述转向膜包括：第一基本平滑表面，其中所述第一基本平滑表面限定垂直于所述第一基本平滑表面延伸的显示轴线；和第一结构化表面，所述第一结构化表面包括多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜，所述多个两侧的、直面棱镜或多个多面棱镜包括具有第一折射率的第一材料，其中所述多个两侧的、直面棱镜或所述多个多面棱镜限定基本垂直于所述显示轴线延伸的位于所述第一结构化表面上的第一多个基本平行的凹槽；具有第二折射率的第二材料，其中所述第二材料为空气，其中所述第二材料与所述多个两侧的、直面棱镜或所述多个多面棱镜相邻，其中所述第一折射率大于所述第二折射率；以及透镜状匀光片，所述透镜状匀光片包括：第二基本平滑表面，其中所述第二基本平滑表面与所述显示轴线基本垂直；和第二结构化表面，其中所述第二结构化表面包括多个第二微观结构，所述多个第二微观结构各自包括弓形棱镜，所述弓形棱镜包括具有第三折射率的第三材料，其中每个弓形棱镜的横截面在从所述第二基本平滑表面至顶点的方向上沿基本平行于所述显示轴线的平面延伸，其中所述多个第二微观结构限定位于所述第二结构化表面上的第二多个基本平行的凹槽，所述第二多个基本平行的凹槽沿基本垂直于所述显示轴线的平面延伸；和具有第四折射率的第四材料，其中所述第四材料与所述多个第二微观结构相邻，其中所述第三折射率与所述第四折射率之间的差值在约0.1和约0.3之间，其中所述透镜状匀光片光学耦合到所述转向膜；其中所述第一多个凹槽与所述第二多个凹槽基本正交，其中所述第一基本平滑表面与所述第二基本平滑表面相邻，其中所述透镜状匀光片被配置为从小于约±20度半峰半宽(HWHM)的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯·A·爱泼斯坦，尼古拉斯·A·约翰逊，罗伯特·M·埃蒙斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US