光学构造和显示系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光学构造，该光学构造包括反射偏振器和设置在反射偏振器上的光学漫射膜。反射偏振器包括外层，该外层包括从其第一主表面部分地突出以形成结构化主表面的多个第一颗粒。第一光学漫射层共形地设置在结构化主表面上。该光学漫射膜包括第二光学漫射层和结构化层，该第二光学漫射层包括分散在该第二光学漫射层中的多个纳米颗粒，该结构化层包括结构化主表面。对于基本上垂直入射的光和约450nm至约650nm的可见波长范围以及约930nm至约970nm的红外波长范围，第二光学漫射层在可见波长范围内具有平均镜面透射率Vs，并且在红外波长范围内具有平均镜面透射率Is，其中Is/Vs≥2.5。Vs≥2.5。Vs≥2.5。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学构造和显示系统

技术介绍

[0001]液晶显示器(LCD)可以包括位于LCD面板和光导之间的反射偏振器。

技术实现思路

[0002]本专利技术总体上涉及包括反射偏振器和光学漫射膜的光学构造，并且涉及包括该光学构造的显示系统。
[0003]在本说明书的一些方面，光学构造包括反射偏振器和设置在反射偏振器上的光学漫射膜。反射偏振器包括多个聚合物层和第一外层。多个聚合物层的总数可以至少为50，并且该多个聚合物层可以与第一外层共挤出。第一外层包括多个第一颗粒，该多个第一颗粒具有约7微米至约9微米的平均尺寸，并且该多个第一颗粒从第一外层的第一主表面部分地突出以形成第一结构化主表面。反射偏振器还包括第一光学漫射层，该第一光学漫射层共形地(conformably)设置在第一结构化主表面上，使得第一光学漫射层的相背的第一主表面和第二主表面与第一结构化主表面基本上共形。第一光学漫射层包括分散在该第一光学漫射层中的多个纳米颗粒，其中纳米颗粒限定了在该纳米颗粒之间的多个空隙。该光学漫射膜包括：光学基底层(substrate layer)；第二光学漫射层，该第二光学漫射层设置在光学基底层上并面对反射偏振器，并且包括分散在该第二光学漫射层中的多个纳米颗粒；和结构化光学层，该结构化光学层设置在光学基底层上并且背向反射偏振器，并且该结构化光学层包括结构化主表面，该结构化主表面背向光学基底层并且包括沿相同的第一方向伸长的多个间隔开的伸长结构(elongated structure)。多个间隔开的伸长结构可以在结构化光学层的结构化主表面上以基本上均匀的密度布置。对于基本上垂直入射的光和约450nm至约650nm的可见波长范围以及约930nm至约970nm的红外波长范围，第二光学漫射层在可见波长范围内具有平均镜面透射率(average specular transmittance)Vs，并且在红外波长范围内具有平均镜面透射率Is，其中Is/Vs≥2.5。
[0004]在本说明书的一些方面，光学构造包括反射偏振器和设置在反射偏振器上的光学漫射膜。反射偏振器包括多个聚合物层和第一外层。多个聚合物层的总数可以至少为50，并且该多个聚合物层可以与第一外层共挤出。第一外层包括多个第一颗粒，该多个第一颗粒可具有约7微米至约9微米的平均尺寸，并且该多个第一颗粒从第一外层的第一主表面部分地突出以形成第一结构化主表面。反射偏振器还包括第一光学漫射层，该第一光学漫射层共形地设置在第一结构化主表面上，使得第一光学漫射层的相背的第一主表面和第二主表面与第一结构化主表面基本上共形。第一光学漫射层包括分散在该第一光学漫射层中的多个纳米颗粒，其中纳米颗粒限定了在该纳米颗粒之间的多个空隙(void)。在一些实施方案中，反射偏振器还包括与第一外层相背的第二外层，其中第二外层可以与多个聚合物层和第一外层共挤出，并且其中第二外层包括多个第二颗粒，该多个第二颗粒从第二外层的第二主表面部分地突出以形成第二结构化主表面。
[0005]在本说明书的一些方面，提供了一种用于感测施加在显示系统上的用户的手指的显示系统。该显示系统包括：显示面板，该显示面板被配置为生成供用户观看的图像；光导，
该光导用于向显示面板提供照明；本说明书的光学构造，该光学构造设置在显示面板和光导之间，其中该光学构造包括反射偏振器，该反射偏振器包括多个聚合物层并具有设置在显示面板和多个聚合物层之间的第一结构化主表面；传感器，该传感器用于感测用户的手指，该传感器设置为邻近与反射偏振器相背的光导；以及红外光源，该红外光源被配置为朝向用户的手指发射红外光，其中该传感器被配置为接收由手指反射的红外光的至少一部分。在一些实施方案中，显示系统还包括结构化反射镜，该结构化反射镜设置在光导与传感器之间，并且包括光学反射镜以及形成在光学反射镜上并面向光导的离散间隔开的光学凸块(optical bump)的阵列。在一些实施方案中，对于基本上垂直入射的光，光学反射镜对于至少第一偏振态在可见光波长范围内具有大于约30％的平均光学反射率，并且对于第一偏振态和正交的第二偏振态中的每一者，对于红外波长范围内的至少一个波长具有大于约20％的镜面透射率。
[0006]这些和其它方面将从以下详细描述中变得显而易见。但是，在任何情况下，本简要概述都不应解释为限制可要求保护的主题。
附图说明
[0007]图1是例示性反射偏振器的示意性剖视图。
[0008]图2A至图2B是例示性反射偏振器的示意性剖视图。
[0009]图2C是光学膜的示意性剖视图。
[0010]图3A是示例性反射偏振器的示意性剖视图，该反射偏振器具有外层，该外层包括从其主表面部分地突出的颗粒。
[0011]图3B至图3C是例示性反射偏振器的部分的横截面的图像，其中每个图像显示了从反射偏振器的外层部分地突出的颗粒。
[0012]图4A是例示性光学漫射层的示意性剖视图。
[0013]图4B是示例性光学漫射层的扫描电镜(SEM)图像。
[0014]图5A是例示性光学漫射膜的示意性剖视图。
[0015]图5B是例示性结构化主表面的示意性平面图。
[0016]图6A至图6C示意性地示出了例示性伸长结构的形状和构型。
[0017]图7A至图7B示意性地示出了例示性光学层的表面特征。
[0018]图7C是光学层的图像；
[0019]图8A至图8C是光学层的具有伸长结构的例示性结构化表面的功率谱密度的曲线图。
[0020]图9A至图9B是光学层的具有伸长结构的例示性结构化表面的自相关的曲线图。
[0021]图10A至图10B是层或膜的示意性剖视图，示出了基本上垂直入射的光以及漫射和镜面透射的光。
[0022]图11是例示性光学构造的示意性剖视图。
[0023]图12A至图12B是例示性结构化反射镜的示意性剖视图。
[0024]图13A、图13B和图14是透射率与波长关系的示意性曲线图。
[0025]图15是在聚合物层的例示性层组中的层厚度与层数的关系的曲线图。
[0026]图16A是例示性反射偏振器的透射率与波长关系的曲线图。
[0027]图16B至图16C是图16A的曲线图的部分。
[0028]图17是例示性反射偏振器的基本上垂直入射光的透射率与波长关系的曲线图。
[0029]图18是例示性光学漫射膜的基本上垂直入射光的透射率与波长关系的曲线图。
[0030]图19至图21是例示性显示系统的示意性分解剖视图。
[0031]图22A是s偏振光和p偏振光的例示性反射偏振器的透射率与波长关系的曲线图。
[0032]图22B是图22A的反射偏振器的层厚度分布。
[0033]图23至图25是s偏振光和p偏振光的例示性反射偏振器的透射率与波长关系的曲线图。
具体实施方式
[0034]在以下说明中参考附图，该附图形成本专利技术的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学构造，所述光学构造包括：反射偏振器，所述反射偏振器包括：多个聚合物层，所述多个聚合物层的总数至少为50，并且所述多个聚合物层与第一外层共挤出，所述第一外层包括多个第一颗粒，所述多个第一颗粒具有约7微米至约9微米的平均尺寸，并且所述多个第一颗粒从所述第一外层的第一主表面部分地突出以形成第一结构化主表面；和第一光学漫射层，所述第一光学漫射层共形地设置在所述第一结构化主表面上，使得所述第一光学漫射层的相背的第一主表面和第二主表面与所述第一结构化主表面基本上共形，所述第一光学漫射层包括分散在所述第一光学漫射层中的多个纳米颗粒，所述纳米颗粒限定了在所述纳米颗粒之间的多个空隙；和光学漫射膜，所述光学漫射膜设置在所述反射偏振器上并且包括：光学基底层；第二光学漫射层，所述第二光学漫射层设置在所述光学基底层上并面对所述反射偏振器，并且包括分散在所述第二光学漫射层中的多个纳米颗粒，其中对于基本上垂直入射的光和约450nm至约650nm的可见波长范围以及约930nm至约970nm的红外波长范围，所述第二光学漫射层在所述可见波长范围内具有平均镜面透射率Vs，并且在所述红外波长范围内具有平均镜面透射率Is，Is/Vs≥2.5；和结构化光学层，所述结构化光学层设置在所述光学基底层上并且背向所述反射偏振器，并且所述结构化光学层包括结构化主表面，所述结构化主表面背向所述光学基底层并且包括多个间隔开的伸长结构，所述多个间隔开的伸长结构沿着相同的第一方向伸长并且以基本上均匀的密度布置在所述结构化光学层的所述结构化主表面上。2.根据权利要求1所述的光学构造，其中对于基本上垂直入射的光以及对于互相正交的第一偏振态和第二偏振态中的每一者，所述光学基底层在所述可见波长范围和所述红外波长范围中的每一者中具有大于约70％的平均镜面透射率。3.根据权利要求1或2所述的光学构造，其中所述反射偏振器还包括与所述第一外层相背的第二外层，所述第二外层与所述多个聚合物层和所述第一外层共挤出，所述第二外层包括多个第二颗粒，所述多个第二颗粒从所述第二外层的第二主表面部分地突出以形成第二结构化主表面。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学构造，其中在所述第一光学漫射层的沿所述第一光学漫射层的厚度方向的横截平面中：所述第一光学漫射层的所述纳米颗粒具有在约20nm和约150nm之间的平均尺寸；并且所述空隙占据所述横截平面的面积的约5％至约50％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学构造，其中所述第二光学漫射层还包括聚合物材料，所述聚合物材料将所述第二光学漫射层的所述纳米颗粒彼此粘结以形成多个纳米颗粒聚集体，所述多个纳米颗粒聚集体限定了在所述多个纳米颗粒聚集体之间的多个空隙。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学构造，其中每个伸长结构包括峰，使得在所述伸长结构的平行于所述第一方向并包括所述峰的横截平面中，所述伸长结构具有长度La并且在具有长度d的基本上平坦的顶部区域上具有小于约5％的高度变化，d/La≥0.05。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学构造，其中所述伸长结构具有沿所述第一方向的平均长度和沿正交的第二方向的平均宽度，所述平均长度为所述平均宽度的至少约2倍。8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学构造，其中对于基本上垂直入射的光和预先确定的波长范围，所述反射偏振器对于第一偏振态具有至少约40％的平均光学透射率，并且对于正交的第二偏振态具有至少约70％的平均光学反射率。9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴拉特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：