光学膜制造技术

本发明专利技术描述了一种光学膜。具体地，描述了一种包括顶部结构化表面和底部结构化表面的光学膜。还描述了适于在背光中用作转向膜或再循环膜的膜。该光学膜可包括反射偏振器和光学双折射基底。

Optical membrane

The present invention describes an optical film. Specifically, an optical film consisting of a structured surface at the top and a structured surface at the bottom is described. A film suitable for use as a steering or recirculating film in a backlight is also described. The optical film can include a reflection polarizer and an optical birefringent base.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学膜
技术介绍
光学膜为适用于照明或显示应用的膜。在一些情况下，光学膜可将入射在膜上的光重定向或再循环(例如结合后反射器)。光学膜可具有一种或多种光学功能，例如增大增益、改善轴向亮度、传播光、漫射或散射光、或者塑形或修改入射在其上的光。
技术实现思路
在一个方面，本公开涉及一种光学膜。该光学膜包括：结构化顶部表面，其具有沿第一方向延伸的多个大致线性平行顶部结构，每个顶部结构具有曲率半径为R并且高度为h、h/R不大于约0.4的圆柱形表面；以及结构化底部表面，其具有沿不同于第一方向的第二方向延伸的多个大致线性平行间隔开的底部结构，每个底部结构包括相对的第一面和第二面，第一面大致平坦，第二面为弯曲的，并且相邻底部结构之间的间距在约0.5微米至约3微米的范围内。在另一方面，本公开涉及包括具有沿第一方向延伸的多个大致线性平行顶部结构的结构化顶部表面的光学膜，其中每个顶部结构包括在结构的峰处相遇并形成峰角的相对的第一大致平坦的面和第二大致平坦的面，并且峰角在约90度至约110度的范围内。该光学膜还包括具有沿不同于第一方向的第二方向延伸的多个大致线性平行底部结构的结构化底部表面，每个底部结构具有从结构的基部的相应的相对的第一端和第二端延伸并在结构的峰处相遇的相对的第一面和第二面，使得在结构化底部表面的垂直于第二方向的方向上的横剖视图中，第一面为大致直线，使得与基部形成约50度至约70度范围内的第一角度，第二面为曲率半径在约40微米至约100微米范围内的弧，并且连接基部的第二端到结构的峰的直线与基部形成约60度至约80度范围内的第二角度。在另一方面，本公开涉及一种背光。该背光包括光源、具有靠近光源的输入表面以及输出表面的光导、以及设置在输出表面上的光学膜。该光学膜包括：底层，其具有沿第一方向延伸并且面向光导的输出表面的多个大致线性平行间隔开的底部结构，相邻底部结构之间的间距在约0.5微米至约3微米的范围内；顶层，其具有沿不同于第一方向的第二方向延伸并且背离光导的输出表面的多个大致线性平行间隔开的顶部结构，相邻顶部结构之间的间距在约0.5微米至约5微米的范围内；以及设置在顶层和底层之间并粘附至顶层和底层的反射偏振器，其基本上反射沿第三方向具有偏振态的光，并且基本上透射沿不同于第三方向的第四方向具有偏振态的光。在另一方面，本公开涉及一种光学膜。该光学膜包括：结构化顶部表面，其包括沿第一方向线性延伸并且以第一间距布置的多个大致平行顶部结构；以及结构化底部表面，其包括沿不同于第一方向的第二方向线性延伸并且以第二间距布置的多个大致平行底部结构，相邻底部结构之间的间距在约0.5微米至约3微米的范围内。每个顶部结构和底部结构具有从结构的基部的相应的相对的第一端和第二端延伸并在结构的峰处相遇的相对的第一面和第二面，使得在结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，第一面和第二面为具有曲率半径的弧，并且该曲率半径与结构的间距的比率对于每个顶部结构而言是在约0.8至约10微米的范围内，并且对于每个底部结构而言是在约1.5至约20微米的范围内。在另一方面，本公开涉及一种背光。该背光包括光源、具有靠近光源的输入表面以及输出表面的光导、以及设置在输出表面上的光学膜。该光学膜包括：第一结构化表面，其包括沿第一方向延伸并且面向光导的输出表面的多个大致线性平行第一结构；第二结构化表面，其包括沿不同于第一方向的第二方向延伸并且背离光导的输出表面的多个大致线性平行第二结构，其中每个第一结构和第二结构具有从结构的基部的相应的相对的第一端和第二端延伸并在结构的峰处相遇的相对的弯曲的第一面和第二面，并且弯曲的第一面和第二面具有不同的曲率轴线。该光学膜还包括基本上反射沿第三方向具有偏振态的光，并且基本上透射沿不同于第三方向的第四方向具有偏振态的光，使得由光源发射并射出背光源的至少10％的光在射出背光源之前被第二结构化表面再循环。在另一方面，本公开涉及一种多层光学膜。该多层光学膜包括：光学双折射基底；设置在光学双折射基底上并且沿第一方向线性延伸的多个大致平行顶部结构；设置在与顶部结构相对的光学双折射基底上并沿不同于第一方向的第二方向线性延伸的多个大致平行底部结构；设置在顶部结构和双折射基底之间的反射偏振器，其基本上反射沿第三方向具有偏振态的光，并且基本上透射沿不同于所述第三方向的第四方向具有偏振态的光；以及设置在顶部结构和反射偏振器之间的四分之一波长层。每个顶部结构和底部结构包括从结构的基部的相应的相对的第一端和第二端延伸并在结构的峰处相遇的相对的弯曲的第一面和第二面，该弯曲的第一面和第二面具有不同的曲率轴线。附图说明图1为示例性光学膜的拆分正面侧视横剖视图。图2为另一光学膜的拆分正面侧视横剖视图。图3为图1和图2的光学膜的底部微结构的示例性构造的横剖视图。图4为底部微结构的另一构造的横剖视图。图5为另一示例性光学膜的拆分正面侧视横剖视图。图6为包括光学膜的背光的拆分正面侧视横剖视图。图7为另一光学膜的拆分正面侧视横剖视图。图8为示出模拟光导的输入亮度与极角的曲线图。图9为示出实施例1(对比物)的水平扫描和垂直扫描的曲线图。图10为示出实施例2的水平扫描和垂直扫描的曲线图。图11为示出实施例3的水平扫描和垂直扫描的曲线图。图12为示出实施例4的水平扫描和垂直扫描的曲线图。图13为示出实施例5的水平扫描和垂直扫描的曲线图。图14为示出实施例6的水平扫描和垂直扫描的曲线图。图15为示出实施例7的水平扫描和垂直扫描的曲线图。具体实施方式图1为示例性光学膜的拆分正面侧视横剖视图。光学膜100包括具有微结构112的顶部结构化表面110，以及具有带有第一面122和第二面124的微结构的底部结构化表面120。在图1中，结构化表面(顶部结构化表面110和底部结构化表面120)被设置成使得微结构的长度方向大致不平行。在一些实施方案中，微结构的长度方向彼此正交取向。然而，为了更方便地示出顶部结构化表面和底部结构化表面两者的同时的剖面，图1(以及本专利申请中如此注释的其他图示)为拆分正面侧视剖面图；即，如每个结构化表面左侧的参考坐标系所指示的，这些图实际为两个拼接在一起的透视图。根据需要来描述参考这些结构化表面的其他组件的取向。顶部结构化表面110包括微结构112。在一些实施方案中，结构化顶部表面包括多个平行微结构。在一些实施方案中，平行微结构可为线性微结构。所谓线性意指一个微结构的峰为跨顶部结构化表面的线(例如，当从顶部平面图查看时)。在一些实施方案中并且出于包括制造工艺的限制的实际原因，线性微结构可包括偏离精确线性的小偏差。在一些实施方案中，微结构可为线性的，但在间距方面周期性或非周期性地变化。在一些实施方案中，微结构可为线性的，但可在高度方面周期性或非周期性地变化。在一些实施方案中，在相邻微结构之间可存在空间或“基体”。在一些实施方案中，顶部结构化表面110在相邻微结构之间包括在0.5μm至约5μm范围内的间距。该间距可为恒定的或变化的。微结构112可为大致弯曲的。在一些实施方案中，微结构112具有大致圆柱形或半圆柱形的形状。在一些实施方案中，微结构112沿与微结构长度正交的剖面为半圆形或半椭圆形。在一些实施方案中，微结构112通过高度h来表征，该高度沿与微结构112本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学膜，包括：结构化顶部表面，其包括沿第一方向延伸的多个大致线性平行顶部结构，每个顶部结构具有曲率半径为R并且高度为h、h/R不大于约0.4的圆柱形表面；以及结构化底部表面，其包括沿不同于所述第一方向的第二方向延伸的多个大致线性平行间隔开的底部结构，每个底部结构包括相对的第一面和第二面，所述第一面大致平坦，所述第二面为弯曲的，相邻底部结构之间的间距在约0.5微米至约3微米的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.24 US 62/152,4861.一种光学膜，包括：结构化顶部表面，其包括沿第一方向延伸的多个大致线性平行顶部结构，每个顶部结构具有曲率半径为R并且高度为h、h/R不大于约0.4的圆柱形表面；以及结构化底部表面，其包括沿不同于所述第一方向的第二方向延伸的多个大致线性平行间隔开的底部结构，每个底部结构包括相对的第一面和第二面，所述第一面大致平坦，所述第二面为弯曲的，相邻底部结构之间的间距在约0.5微米至约3微米的范围内。2.根据权利要求1所述的光学膜，还包括设置在所述结构化顶部表面和所述结构化底部表面之间的反射偏振器，所述反射偏振器基本上反射沿第三方向具有偏振态的光，并且基本上透射沿不同于所述第三方向的第四方向具有偏振态的光。3.根据权利要求1所述的光学膜，其中所述第三方向沿所述第一方向和所述第二方向中的一者，并且所述第四方向沿所述第一方向和所述第二方向中的另一者。4.一种包括结构化表面的光学膜，所述结构化表面包括沿第一方向延伸的多个大致线性平行结构，每个结构包括从所述结构的基部的相应的相对的第一端和第二端延伸并在所述结构的峰处相遇的相对的第一面和第二面，使得在所述光学膜的垂直于所述第一方向的方向上的横剖视图中，所述第一面为具有多个曲率中心的分段弯曲弧，其中至少一个所述曲率中心从将所述基部的所述第一端连接到所述结构的所述峰的线的垂直平分线偏移。5.一种背光，包括：光源；光导，其具有靠近所述光源的输入表面以及输出表面；以及根据权利要求4所述的光学膜，所述光学膜设置在所述输出表面上，所述结构化表面面向所述输出表面。6.一种光学膜，包括：结构化顶部表面，其包括沿第一方向延伸的多个大致线性平行顶部结构，每个顶部结构包括在所述结构的峰处相遇并形成峰角的相对的第一大致平坦的面和第二大致平坦的面，所述峰角在约90度至约110度的范围内；以及结构化底部表面，其包括沿不同于所述第一方向的第二方向延伸的多个大致线性平行底部结构，每个底部结构包括从所述结构的基部的相应的相对的第一端和第二端延伸并在所述结构的峰处相遇的相对的第一面和第二面，使得在所述结构化底部表面的垂直于所述第二方向的方向上的横剖视图中，所述第一面为大致直线，使得与所述基部形成约50度至约70度范围内的第一角度，所述第二面为曲率半径在约40微米至约100微米范围内的弧，并且连接所述基部的所述第二端到所述结构的所述峰的直线与所述基部形成约60度至约80度范围内的第二角度。7.一种背光，包括：光源；光导，其具有靠近所述光源的输入表面以及输出表面；以及光学膜，其设置在所述输出表面上并且包括：底层，其包括沿第一方向延伸并且面向所述光导的所述输出表面的多个大致线性平行间隔开的底部结构，相邻底部结构之间的间距在约0.5微米至约3微米的范围内；顶层，其包括沿不同于所述第一方向的第二方向延伸并且背离所述光导的所述输出表面的多个大致线性平行间隔开的顶部结构，相邻顶部结构之间的间距在约0.5微米至约5微米的范围内；以及反射偏振器，其设置在所述顶层和所述底层之间并粘附至所述顶层和所述底层，所述反射偏振器基本上反射沿第三方向具有偏振态的光，并且基本上透射沿不同于所述第三方向的第四方向具有偏振态的光。8.根据权利要求7所述的背光，其中所述第三方向沿所述第一方向和所述第二方向中的一者，并且所述第四方向沿所述第一方向和所述第二方向中的另一者。9.根据权利要求7所述的背光，其中所述第三方向大致垂直于所述第四方向。10.根据权利要求7所述的背光，其中所述第一方向大致垂直于所述第二方向。11.根据权利要求7所述的背光，还包括光学漫射器，所述光学漫射器用于漫射由所述光源发射的光并且设置在所述光学膜与所述光导相对的侧上。12.根据权利要求7所述的背光，还包括缓冲层，所述缓冲层设置在所述光学膜和所述光导之间。13.根据权利要求12所述的背光，其中所述缓冲层包括顶部结构化表面。14.根据权利要求13所述的背光，其中所述缓冲层的所述结构化表面为表面漫射结构。15.根据权利要求14所述的背光，其中所述缓冲层的所述结构化表面具有较高雾度部分和较低雾度部分，并且所述高雾度部分设置为最靠近所述缓冲层的近接所述光源的边缘。16.根据权利要求15所述的背光，其中所述高雾度部分覆盖所述缓冲层的不超过10％的所述顶部表面。17.一种光学膜，包括：结构化顶部表面，其包括沿第一方向线性延伸并且以第一间距布置的多个大致平行顶部结构；以及结构化底部表面，其包括沿不同于所述第一方向的第二方向线性延伸并且以第二间距布置的多个大致平行底部结构，相邻底部结构之间的间距在约0.5微米至约3微米的范围内，每个顶部结构和底部结构包括从所述结构的基部的相应的相对的第一端和第二端延伸并在所述结构的峰处相遇的相对的第一面和第二面，使得在所述结构的垂直于所述结构的线性范围的方向上的横剖视图中，所述第一面和所述第二面为具有曲率半径的弧，所述曲率半径与所述结构的所述间距的比率对于每个顶部结构而言是在约0.8至约10微米的范围内，并且对于每个底部结构而言是在约1.5至约20微米的范围内。18.根据权利要求17所述的光学膜，其中所述结构化顶部表面包括表面漫射结构。19.根据权利要求18所述的光学膜，其中所述表面漫射结构具有沿所述第一方向测量的第一斜度分布和沿所述第二方向测量的第二斜度分布，并且其中所述第一斜度分布的至少50％的量值大于1度。20.根据权利要求19所述的光学膜，其中所述第二斜度分布的至少50％的量值小于0.1度。21.根据权利要求17所述的光学膜，其中在所述结构的垂直于所述结构的所述线性范围的方向上的横剖视图中，对于每个顶部结构和底部结构，将每个结构的所述基部的第一端和第二端连接到所述结构的所述峰的直线在其间形成约60度至约130度范围内的角度。22.根据权利要求17所述的光学膜，其中所述第一方向和所述第二方向之间的角度为约78度至约90度。23.根据权利要求17所述的光学膜，还包括设置在所述结构化顶部表面和所述结构化底部表面之间的反射偏振器，所述反射偏振器基本上反射沿第三方向具有偏振态的光，并且基本上透射沿不同于所述第三方向的第四方向具有偏振态的光。24.根据权利要求23所述的光学膜，其中所述第一方向大致垂直于所述第二方向，所述第三方向大致垂直于所述第四方向，并且所述第一方向和所述第二方向中的一者与所述第三方向和所述第四方向中的一者形成介于约0至12度之间的角度。25.根据权利要求17所述的光学膜，使得在每个底部结构的垂直于所述结构的所述线性范围的方向上的横剖视图中，所述结构的所述峰为曲率半径在约0.1微米至约5微米范围内的弧。26.根据权利要求25所述的光学膜，其中在每个底部结构的垂直于所述结构的所述线性范围的方向上的横剖视图中，经过所述结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·T·博伊德，罗伯特·M·埃蒙斯，肯尼斯·A·爱泼斯坦，
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