采用光导和低折射率膜的光学构造制造技术

本发明专利技术公开了光学构造，所述光学构造利用低折射率层(120)来增加将光限制到所述光学构造的所述低吸收区域的程度，所述低折射率层(120)设置在低吸收层(101)和高吸收层(103)之间。低折射率层可在光学构造中使用，所述光学构造具有多层光限制。在这些构造中，当光在低折射率光学膜的表面处被反射时，形成第一层反射，所述低折射率光学膜被直接或间接设置在光导(110)上。在光重定向膜的表面处，形成第二层反射，所述光重定向膜具有适当取向的折射结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及光学构造以及涉及光源和/或采用此类光学构造的显示系统。
技术介绍
光学显示器(例如，液晶显示器(IXD))正日益普及，并应用于多种应用中，例如移动电话、手持式计算机设备(从个人数字助理(PDA)到电子游戏机到较大设备(例如膝上型计算机))、LCD监视器和电视屏幕。LCD通常包括一个或多个用于提高显示性能的亮照管理膜，所述显示性能包括输出亮度、照明均匀度、视角和整体系统效率。示例性的亮照管理膜包括棱镜形结构化膜、反射型偏振器、吸收型偏振器和扩散膜。显示器行业中的主要趋势包括降低光源的成本、减少光源中的元件数量，以及使光源更薄、效率更高。
技术实现思路
—些实施例描述了包括低折射率层的光学构造，其中低折射率层的折射率Nuli为不大于约I. 35。该光学构造还包括高吸收层和光重定向膜。该光学构造中的两个相邻光重定向膜中的每一个的大部分都彼此物理接触。 一些实施例示出了包括光导的光学构造，其中光导具有第一表面和第二表面，第二表面构成光导的主要出光表面。光学构造还包括光重定向膜。低折射率层设置在光导与光重定向膜之间，低折射率层的折射率为不大于I. 35。低折射率层可以附接到光导的第二表面以及附接到光重定向膜。另一个实施例示出了包括至少一个光导和低折射率层的光学构造，其中光导的折射率为NI，低折射率层的折射率为Nuli，其中Nuli为小于NI。光学构造包括光重定向膜，其中该光学构造中的两个相邻光重定向膜中的每一个的大部分都彼此物理接触。又一个实施例不出了包括光导和低折射率层的光学构造，其中光导具有第一主表面和第二主表面并且折射率为NI，低折射率层具有第一主表面和第二主表面并且折射率为Nuli，其中Nuli为小于NI，其中低折射率层的第一主表面的相当大一部分物理接触光导的第二主表面。光学构造还包括具有第一主表面和第二主表面的高吸收层，其中高吸收层的第一主表面的相当大一部分物理接触低折射率层的第二主表面。光学构造还包括具有第一主表面和第二主表面的棱镜膜，其中第一主表面包括线性棱镜，并且光重定向膜的第一主表面的相当大一部分物理接触高吸收层的第二主表面。低折射率层反射从光导以第一组出射角出射的光，并且光重定向膜被构造为反射从光导以第二组出射角出射的光。附图说明结合附图对本专利技术的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解和体会本专利技术的各种实施例，其中图1A-1J为根据本专利技术实施例的组装了低折射率层的光学构造的示意性侧视图；图2为示意图，示出了根据本专利技术实施例的光学构造中双层反射的操作；图3A为根据本专利技术实施例的低折射率光学膜的示意性侧视图；图3B-3G为根据本专利技术实施例的低梯度折射率光学膜的示意性侧视图；图4A为根据本专利技术实施例的交错式光学构造的示意图；图4B为根据本专利技术实施例的平铺式光学构造的示意图；图4C为具有多个槽的光导的示意图，其中LED光源嵌入槽中；图4D不出了具有表面特征的光导,所述表面特征将从光导表面入射的光重新导向为光导TIR范围内的角度。图5-7为根据本专利技术实施例的多孔低折射率光学膜的光学显微图8A为低梯度折射率光学膜的显微剖视图；图8B为比图8A放大倍率更高的显微图；图9A为实例I中所测试的光学构造的示意性侧视图；图9B为对实例I的光学构造的边缘拍摄的照片，该照片示出了镜厅效应；图IOA为实例2a中所测试的光学构造的示意性侧视图；图IOB为测得的实例2a光学构造的亮度随视角变化的灰度图像；图IOC为测得的实例2a光学构造的亮度随水平方向视角变化的曲线图；图IOD为测得的实例2a光学构造的亮度随垂直方向视角变化的曲线图；图IlA为实例2b的光学构造的示意性侧视图；图IlB为测得的实例2b光学构造的亮度随视角变化的灰度图像；图IlC为测得的实例2b光学构造的亮度随水平方向视角变化的曲线图；图IlD为测得的实例2b光学构造的亮度随垂直方向视角变化的曲线图；图12A为实例3的光学构造的示意性侧视图；图12B为对实例3的光学构造的边缘拍摄的照片，该照片示出了镜厅效应；图13A为实例4的光学构造的示意性侧视图；图13B为测得的实例4光学构造的亮度随视角变化的灰度图像；图13C为测得的实例4光学构造的亮度随水平方向视角变化的曲线图；图13D为测得的实例4光学构造的亮度随垂直方向视角变化的曲线图；图14示出了实例5的构造和光线跟踪建模结果；图15示出了实例6的构造和光线跟踪建模结果；图16示出了实例7的构造和光线跟踪建模结果；图17示出了实例8的构造和光线跟踪建模结果；图18示出了实例9的构造和光线跟踪建模结果；图19示出了实例10的构造和光线跟踪建模结果；图20A为在具有低折射率膜但没有光重定向层的光学构造中引导的光量的曲线图；图20B为在具有低折射率膜和光重定向层的光学构造中引导的光量的曲线图，其中棱镜垂直于光传播的方向；图20C为在具有低折射率膜和光重定向层的光学构造中弓I导的光量的曲线图，其中棱镜平行于光传播的方向；图21A为实例12中所测试的光学构造的示意性侧视图；图21B示出了 32 “和52”背光源的高吸收区域所吸收的光量按低折射率层的折射 率所绘制的曲线图。具体实施例方式本专利技术的多个实施例涉及包括低折射率光学膜的光学构造，所述低折射率光学膜能够支持在低吸收光学层(例如光导)的出射表面处的全内反射。低折射率光学膜可以设置在光导与光重定向膜之间，从而得到双层内反射。低折射率光学膜可以设置在低吸收层与高吸收层之间，从而提高对低吸收层内的光的光限制。将本专利技术所公开的光学构造结合到多种光学系统或显示系统(例如，液晶显示器系统)中的方法可以提高系统耐久性、降低制造成本、提高效率和/或减小系统的总厚度。本文所讨论的光学构造可以用于显示器、手持式应用(例如手机和个人数据助理(PDA))、笔记本电脑和台式电脑显示器、标牌、灯具、投影系统和/或其他应用本文所述的实施例对以下应用进行了说明用一个或多个具有低折射率的光学膜降低光对高吸收材料的暴露和/或用多层反射降低过早的光提取。在某些构造中，低折射率膜设置在高吸收层与低吸收层(如光导)之间，以提高对低吸收材料内的光的限制并降低光中的大部分对较高吸收层的暴露。光从光导边缘传送时，光主要暴露于光导的低吸收材料，并且在以较短路径长度和接近垂直于表面的角度提取光之前不会发生光对高吸收材料的暴露。提高对低吸收材料的光限制的步骤降低光对高吸收材料的暴露，从而提高系统效率。在某些构造中，具有低折射率的膜设置在光导的主出射表面上，从而得到光导内的第一层全内反射(TIR)。在这些构造中，光导中的光中的一些还是会在提取(如通过光导提取结构进行提取)之前从光导中逸出(泄漏)。漏光的程度取决于光导的折射率与低折射率膜的折射率的差值。根据斯涅耳定律，与较低折射率光导相比，较高折射率的光导使边缘入射的光更准直(通过折射)。如果光不够准直，它就不会在TIR限制范围内，并且会从光导的王表面漏出。本文所述的一些光学构造示出了多层TIR方法，该方法可以在光导提取结构提取光之前增强光学构造内容纳的光量。如下文所详述，当光在直接或间接设置在光导上的低折射率光学膜表面处反射时，提供第一层TIR。第二层TIR发生在具有适当取向的折射结构的光重定向膜的表面处。通过组装额外的层还可以提供额外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.08 US 61/267,6311.ー种光学构造，包括 至少ー个光导，所述至少一个光导具有第一表面和第二表面并且折射率为NI，所述第ニ表面为所述光导的主要出光表面； 低折射率层，所述低折射率层的折射率为Nuli，其中Nuli为小于NI ;和 光重定向膜，其中所述光学构造中的两个相邻光重定向膜中的姆ー个光重定向膜的大部分都彼此物理接触。2.根据权利要求I所述的光学构造，还包括高吸收层，所述高吸收层在所述低折射率层和所述光重定向膜之间，其中所述高吸收层的吸收率为所述光导的吸收率的约两倍。3.根据权利要求2所述的光学构造，其中 所述光导包括光提取结构；并且 与不具有所述低折射率层的光学构造相比，所述低折射率层被构造为在光被所述光提取结构提取之前减少进入所述高吸收层的光的量。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·A·惠特利，刘涛，郝恩才，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：