CN105190369B - 具有分体式光扩散结构的双面的膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了双面的光学膜，其具有在一个主表面上形成的延伸的分体式扩散结构和在背对设置的主表面上形成的延伸的棱镜。每个分体式扩散结构的一部分具有低光扩散特性，而另一部分具有高光扩散特性。对于每个分体式扩散结构，所述低光扩散部分可以设置在所述高光扩散部分旁边。所述分体式扩散结构可以被布置成与所述棱镜处于一对一对应关系。从给定棱镜的一个倾斜表面进入所述给定棱镜的光可以主要与穿过所述分体式扩散结构的所述低光扩散部分透射的光相关联，并且从所述给定棱镜的另一个倾斜表面进入所述给定棱镜的光可以主要与穿过所述高光扩散部分透射的光相关联。

Description

具有分体式光扩散结构的双面的膜

技术领域

本发明整体涉及微结构化光学膜，具体地涉及其中背对设置的主表面均为结构化的此类膜，以及包含此类膜的制品和系统以及有关此类膜的方法。

背景技术

已知的光学膜在其背对设置的主表面上具有结构化表面，该光学膜在本文中称为双面的光学膜。在一些此类膜中，一个结构化表面具有形成于其中的透镜特征部，并且另一个结构化表面具有形成于其中的棱镜特征部。棱镜特征部与透镜特征部之间存在一对一对应关系，并且单独的棱镜特征部是伸长的特征部并且平行于彼此并平行于单独的透镜特征部而延伸，所述单独的透镜特征部也是伸长的。已公开此类膜在三维自动立体显示系统中用作光学光重定向膜。参见例如美国专利8,035,771(Brott等人)和8,068,187(Huizinga等人)，以及专利申请公开US 2005/0052750(King等人)、US 2011/0149391(Brott等人)和US2012/0236403(Sykora等人)。

发明内容

本公开已经开发了一种新型双面的光学膜，其中在该光学膜的一侧上形成的结构被分离成具有低光扩散特性的一部分，其设置在具有高光扩散特性的另一部分旁边。与相邻高光扩散部分结合的一个低光扩散部分可称为分体式扩散结构。高光扩散特性可以与粗糙的和/或弯曲的表面(例如，一个小透镜或其部分)相关联，并且低光扩散特性可以与平滑的表面相关联，并且在一些情况下表面也可以是平坦的，而在其他情况下表面可以是弯曲的。分体式扩散结构可以是延伸或伸长的，并且与在光学膜的相对侧的结构化表面中的延伸的或伸长的(例如线性的)棱镜特征部结合，例如处于棱镜特征部与分体式扩散结构的一对一对应关系。从给定棱镜的一个倾斜表面进入该给定棱镜的光可以主要与穿过其相关联的分体式扩散结构的低光扩散部分透射的光相关联，并且从给定棱镜的另一个倾斜表面进入该给定棱镜的光可以主要与穿过该结构的高光扩散部分透射的光相关联。当与合适的光导和光源结合时，此类光学膜可以用于提供独特的光学系统，所述光学系统包括具有电子可转换的选择性隐私能力的显示系统，以及具有电子可转换的选择性聚光能力的照明系统。

特别是本申请还公开具有背对设置的第一结构化表面和第二结构化表面的双面的光学膜，所述双面的光学膜具有在第一结构化表面上形成的多个延伸的棱镜和在第二结构化表面上形成的多个延伸的分体式扩散结构，式扩散结构具有设置在低扩散部分旁边的高扩散部分，并且棱镜和分体式扩散结构被布置成处于棱镜与分体式扩散结构的一对一对应关系。

每个棱镜可具有在其一侧的第一倾斜表面和在其另一侧的第二倾斜表面，并且给定分体式扩散结构的高扩散部分可以主要与穿过其相关联的棱镜的第一倾斜表面透射的光相关联。给定分体式扩散结构的低扩散部分可以主要与穿过相关联的棱镜的第二倾斜表面透射的光相关联。

对于每个分体式扩散结构，低扩散部分可以具有平滑表面特性并且高扩散部分可以具有粗糙表面特性。每个分体式扩散结构可以包括第二结构化表面的曲线段，并且每个分体式扩散结构的低扩散部分和高扩散部分可以分别包括曲线段的平滑部分和粗糙部分。

对于每个分体式扩散结构，高扩散部分可以是粗糙部分，并且低扩散部分可以是小透镜。对于每个分体式扩散结构，高扩散部分可以是小透镜，并且低扩散部分可以是平坦部分。每个分体式扩散结构的小透镜可以是发散小透镜。作为另外一种选择，每个分体式扩散结构的小透镜可以是会聚小透镜。

分体式扩散结构可以沿着各自的彼此平行的伸长轴延伸，并且对于每个分体式扩散结构，在平面图中低扩散部分和高扩散部分可以沿着平行于伸长轴的边界相交。棱镜可以沿着各自的彼此平行的第一伸长轴延伸，并且分体式扩散结构可以沿着各自的彼此平行的第二伸长轴延伸，并且第一伸长轴可以平行于第二伸长轴。

光学膜可以限定参考面，棱镜可以具有各自的棱镜光轴，并且每个棱镜光轴可以垂直于参考面。另选地，多个棱镜光轴可以相对于与参考面垂直的法向轴倾斜。此外，每个分体式扩散结构可以具有扩散结构光轴，并且每个扩散结构光轴可以垂直于参考面，或者多个扩散结构光轴可以相对于与参考面垂直的法向轴倾斜。

光学系统可以包括任何此类双面的光学膜和具有适于优先地在斜角处发射光的主表面的光导，其中光学膜设置成接近光导并取向成使得从光导的主表面发射的光穿过第一结构化表面进入光学膜。

本公开还公开了光学系统，所述光学系统包括：具有适于发射光的主表面的光导；第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源被构造成沿着各自的不同的第一方向和第二方向将光注入到光导中；以及双面的光学膜。光学膜具有背对设置的第一结构化表面和第二结构化表面，并且被设置为接近光导并取向成使得从光导的主表面发射的光被光学膜偏转并穿过所述光学膜，以根据所述第一光源和所述第二光源中的哪个光源被通电来提供输出光束。当第一光源通电而第二光源不通电时，输出光束是宽输出光束，并且当第二光源通电而第一光源不通电时，输出光束是窄输出光束。

宽输出光束在给定观察平面内可具有至少40度的光束宽度(FWHM)，并且窄输出光束在给定观察平面内可具有不超过30度的光束宽度(FWHM)。在观察平面内，窄输出光束可以包括在宽输出光束的范围内，即整个包含在宽输出光束内。光学膜可以具有面向光导的第一结构化表面和与第一结构化表面背对设置的第二结构化表面。多个延伸的棱镜可以在第一结构化表面上形成，并且多个延伸的分体式扩散结构可以在第二结构化表面上形成，每个分体式扩散结构具有设置在低扩散部分旁边的高扩散部分，并且棱镜和分体式扩散结构可以被布置成处于棱镜与分体式扩散结构的一对一对应关系。

系统还可包括连接到第一光源和第二光源的开关。该系统可以包括显示器，并且开关可以对显示器提供可转换的隐私/共享功能。该系统可以包括照明设备、工作灯或类似的照明装置，并且开关可以对装置提供可转换的聚光功能。

本公开还公开了显示系统，其包括：显示面板；设置在显示面板后面的背光源，所述背光源包括一个或多个第一光源和一个或多个第二光源；以及开关，所述开关连接到一个或多个第一光源并且连接到一个或多个第二光源以选择性地对此类光源通电；背光源可以被构造成当一个或多个第一光源打开(ON)而一个或多个第二光源关闭(OFF)时提供第一输出光束，并且还可以被构造成当一个或多个第一光源关闭而一个或多个第二光源打开时提供第二输出光束。第一输出光束可以具有比第二输出光束宽的角度扩散，使得开关为显示系统提供可转换的隐私/共享功能。

背光源可以包括具有背对设置的第一结构化表面和第二结构化表面的双面的光学膜，所述光学膜包括：在第一结构化表面上形成的多个延伸的棱镜；以及在第二结构化表面上形成的多个延伸的分体式扩散结构，每个分体式扩散结构具有设置在低扩散部分旁边的高扩散部分。棱镜和分体式扩散结构可以被布置成处于棱镜与分体式扩散结构的一对一对应关系。背光源可以包括光导。

本文还讨论了相关方法、系统和制品。

根据下面的详细描述，本申请的这些及其他方面将是显而易见的。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由所附权利要求限定，如可在审查期间进行修改。

附图说明

图1A是包括双面的光学膜的例示性显示系统的示意性侧视图；

图1B是可以在图1A的显示系统中充当背光源或可以用于其他应用的照明系统的示意性透视图。

图2是光导的示意性透视图，其以放大的方式示出在光导的两个主表面上的示例性表面结构；

图2A是与平行光源结合的图2的光导的视图，其示出光导如何能够根据在光导的给定侧上的哪个光源被打开来有效地细分或划分；

图3是照明系统诸如图1B的照明系统的示意性侧视图，其中一个光源被通电，该光源产生从双面的光学膜出现的宽输出光束；

图4A是图3的照明系统的示意性侧视图，但其中背对设置的光源被通电，该光源产生从双面的光学膜出现的窄输出光束；

图4B是类似于图4A的照明系统的示意性侧视图，但其中双面的光学膜被修饰以产生具有光束腰的修饰过的窄输出光束；

图5是示例性双面的光学膜的一部分的示意性透视图；

图6是具有与图5的设计相同或类似设计的双面的光学膜的一部分的示意性侧视图，该视图示出一个棱镜/分体式扩散结构对；

图6A是图6的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第一倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的高扩散部分；

图6B是图6的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第二倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的低扩散部分；

图7是另一个示例性双面的光学膜的一部分的示意性透视图；

图8是具有与图7的设计相同或类似设计的双面的光学膜的一部分的示意性透视图，该视图示出一个棱镜/分体式扩散结构对；

图8A是图8的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第一倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的高扩散部分；

图8B是图8的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第二倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的低扩散部分；

图9是另一个示例性双面的光学膜的一部分的示意性透视图；

图10是具有与图9的设计相同或类似设计的双面的光学膜的一部分的示意性透视图，该视图示出一个棱镜/分体式扩散结构对；

图10A是图10的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第一倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的高扩散部分；

图10B是图10的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第二倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的低扩散部分；

图11是另一个示例性双面的光学膜的一部分的示意性透视图；

图12是具有与图11的设计相同或类似设计的双面的光学膜的一部分的示意性侧视图，该视图示出一个棱镜/分体式扩散结构对；

图12A是图12的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第一倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的高扩散部分；

图12B是图12的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第二倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的低扩散部分；

图13是另一个示例性双面的光学膜的一部分的示意性透视图；

图14是具有与图13的设计相同或类似设计的双面的光学膜的一部分的示意性侧视图，该视图示出一个棱镜/分体式扩散结构对；

图14A是图14的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第一倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的高扩散部分；

图14B是图14的膜部分的示意性侧视图，其中添加光线以示出进入棱镜的第二倾斜表面的斜光如何被主要导向到分体式扩散结构的低扩散部分；

图15是其中分体式扩散结构与它们各自的棱镜对齐，并且分体式扩散结构的间距与棱镜的间距相同的示例性双面的光学膜或其部分的示意性侧视图；

图16是其中分体式扩散结构的间距与棱镜间距不同的示例性双面的光学膜或其部分的示意性侧视图；

图17是其中分体式扩散结构间距与棱镜间距不同并且棱镜具有根据在膜上的位置而倾斜的光轴的示例性双面的光学膜或其部分的示意性侧视图；

图18是其中元件互相平移地和旋转地对齐的棱镜/分体式扩散结构对的示意性侧视图；

图19是其中元件未互相平移地和旋转地对齐并按不同的量倾斜的棱镜/分体式扩散结构对的示意性侧视图；

图20A是入射到给定双面的光学膜上的斜光的输入光束和由膜产生的宽角度输出光束的可能角分布的简化表示；

图20B是图20A的入射到双面的光学膜上的斜光的不同输入光束和由膜产生的窄角度输出光束的可能角分布的简化表示；

图21是利用示例性双面的光学膜的显示系统的示意性顶视图或侧视图；

图22是利用另一个示例性双面的光学膜的另一个显示系统的示意性顶视图或侧视图；

图23是利用示例性双面的光学膜的照明设备的示意性侧视图；

图24是利用另一个示例性双面的光学膜的另一个照明设备的示意性侧视图；

图25A至图25E是其中展示双面的光学膜和/或光导可具有的一些平面的和非平面的形状的光学系统的示意性透视图；

图26是作为输出光束的极角的函数的模拟亮度的曲线图，其中所述输出光束由与图5和图6的双面的光学膜类似的双面的光学膜产生，该曲线图示出宽角度输出光束和窄角度输出光束；

图27是作为输出光束的极角的函数的模拟亮度的曲线图，其中所述输出光束由与图7和图8的双面的光学膜类似的双面的光学膜产生，该曲线图示出宽角度输出光束和窄角度输出光束；以及

图28A和图28B分别是图27的模拟宽角度输出光束和窄角度输出光束的极性等光强图。

在附图中，类似的附图标号指示类似的元件。

示例性实施例的具体实施方式

在图1A中示出能够利用本公开的双面的光学膜的独特属性的光学系统100。在这种情况下，光学系统100是显示系统，但是也可以考虑其他装置和应用，包括周围照明装置诸如照明设备或工作灯。相对于Cartesian x-y-z坐标系示出系统100，使得可以更容易地讨论所选特征的方向和取向。系统100包括例如液晶显示(LCD)面板的显示面板120和被定位以向显示面板120提供光的背光源130。背光源130包括一个或多个光导150、一个或多个第一光源134以及一个或多个第二光源132。背光源130还包括双面的光学膜140，其细节在下面进一步讨论。坐标系的X-Y平面被假设位于平行于膜140的平面，其通常还平行于光导150和显示面板120的平面。

光源132、134被设置在光导的背对设置的两端上，并且从背对设置的方向将光注入到光导中。每个光源可以发射标称白色的并且是所需色调或色温的光。另选地，每个光源可以发射有色光，例如被认为是红色、绿色、蓝色或另一种已知的非白颜色的光，和/或可以发射紫外和/或红外(包括近红外)光。光源还可以是或者包括单独的光发射装置的群集，其中一些或全部群集可以发射非白色的有色光，但来自单独装置的光的组合可以产生标称白色光，例如来自红光、绿光和蓝光的总和。在光导的背对设置的两端上的光源可以发射不同白色或非白色的光，或它们可以发射相同颜色的光。光源132、134可以是任何已知设计或类型的，例如，一者或两者可以是或包括冷阴极荧光灯(CCFL)，并且一者或两者可以是或包括一种或多种无机固态光源诸如发光二极管(LED)或激光二极管，并且一者或两者可以是或包括一种或多种有机固态光源诸如有机发光二极管(OLED)。用于在附图中表示光源的圆形形状仅仅是示意性的，而不应理解为排除LED，或任何其他合适类型的光源。光源132、134优选是电子可控制的，使得任一个所述光源均可被通电至打开状态(产生最大或其他显著的光输出)，同时使另一个所述光源处于关闭状态(产生很少或没有光输出)，或如果需要，那么两者可以同时处于打开状态，并且在非使用期间两者都可以关闭。在许多情况下，相对于转换速度，光源132、134不必满足关于切换速度的任何特定要求。例如，尽管光源132、134中的任何一者或两者均可以能够在关闭状态和打开状态之间以人眼难以察觉的速率(例如，至少30Hz或60Hz)重复转变，但是这样的能力在许多实施例中是不必要的。(对于无闪烁操作，转变速率可以在从50Hz至70Hz或更大的范围内；对于两边操作，用于显示面板(如果有的话)和光源的转变速率可以是在100Hz至140Hz(或更大)的范围内。)因此，还可以使用在打开状态和关闭状态之间具有慢很多的特性转变时间的光源。

光导150包括与第一光源134相邻的第一光输入侧150c和与第二光源132相邻的背对设置的第二光输入侧150d。第一光导主表面150b在第一侧面150c和第二侧面150d之间延伸。与第一主表面150b背对设置的第二光导主表面150a在第一侧面150c和第二侧面150d之间延伸。光导150的主表面150b、150a可以基本上彼此平行，或者它们可以是非平行的，使得光导150为楔形的。光可以从光导150的表面150b、150a中的任一者发射或反射，但通常光从表面150a发射并从表面150b反射。在一些情况下，可以在第一表面150b上或与之相邻地提供高度反射表面，以便有助于将光重新导向通过第二表面150a射出。光提取特征部153，例如浅棱镜特征部、透镜特征部、白点、雾度涂层和/或其他特征部，可被设置在光导150的主表面150b、150a中的一者或两者上。下面结合图2讨论用于光导的示例性光提取特征部。光提取特征部153通常被选择使得从主表面150a发射的光优先地以高度倾斜的角度在空气中传播(如在x-z平面内所测量的)，而不是在平行于或仅稍微偏转于z轴的垂直或接近垂直的传播方向上传播(如在x-z平面内再次测量)。例如，从表面150a发射进入到空气中的光可以具有使得相对于表面法线(z轴)的角度为60度或更大、或者70度或更大、或者80度或更大的峰强度方向，其中峰强度方向是指这样的方向：输出光束在x-z平面内沿着所述方向的强度分布是最大的。

光导150可以具有实心形式，即，其在第一主表面150a和第二主表面150b之间可以具有完全实心的内部。固体材料可以是或包括任何合适的透光性材料，诸如玻璃、丙烯酸类树脂、聚酯或其他合适的聚合物或非聚合物材料。另选地，光导150可以是中空的，即，其内部可以是空气或另一种气体或真空。如果是中空的，则光导150在其背对设置的两侧上具有光学膜或类似组件，以提供第一主表面150a和第二主表面150b。中空光导还可以被划分或细分为多个光导。无论是实心还是中空的，光导150可以是基本上平面的，或者其可以是非平面的，例如波浪形的或弯曲的，并且曲率可以微小的(接近平面的)或极大的，包括其中光导自身向内弯曲以形成完整或部分的管的情况。此类管可以具有任何所需的横截面形状，包括弯曲形状诸如圆形或椭圆形，或多边形形状诸如正方形、矩形或三角形，或任何此类形状的组合。就这一点而言，中空管状光导可以由自身向内弯曲以形成中空管的单块光学膜或类似组件(一个或多个)制成，在这种情况下，光导的第一主表面和第二主表面均可理解为由此类光学膜或组件(一个或多个)提供。曲率可以仅在x-z平面内，或仅在y-z平面内，或在这两个平面内。尽管光导和双面的膜可以是非平面的，但是为了简单起见，在附图中将它们示出为平面；在前一种情况下，人们可以将附图解释为示出光导和/或光学膜的足够小的部分，使得其看起来是平面的。无论是实心还是中空的，根据构造的材料(一种或多种)和它们各自的厚度，光导可以是物理地刚性的，或者其可以是柔性的。柔性光导或光学膜可以被弯曲或以其他方式操纵以将其形状从平面形状改为弯曲形状或者反之亦然，或者从在一个平面内弯曲改变为在正交平面内弯曲。

双面的光学膜140被设置在显示面板120和光导150之间。该膜140具有背对设置的结构化表面。在背离光导150取向的结构化表面上形成分体式扩散结构142。在图1A和图1B中，分体式扩散结构142被示出为连续的延伸的小透镜，为简单起见，分体式扩散结构142的更精细的细节被从附图中省略，但在下面进一步描述。另选的设计的分体式扩散结构也在下面进行描述。

棱镜141在膜140的背对设置的结构化表面上形成，该棱镜朝向光导150取向。在该取向中，从光导150的主表面150a发射的光入射到棱镜141上，这有助于使入射光偏转。入射光被膜140偏转并且穿过膜140，以提供从膜140出现的输出光束。如下面进一步所描述，输出光束的属性强烈地受光源132、134中的哪个处于打开状态的影响。当一个光源打开时，输出光束可以是宽角度光束。当背对设置的光源打开时，输出光束可以是窄角度光束。

棱镜141和分体式扩散结构142两者通常都是线性的，或者，在其中一者或两者均不是精确线性(例如不直)的情况下，它们以其他方式沿着特定平面内轴进行延伸或伸长。因此，分体式扩散结构142可以沿着各自的彼此平行的扩散结构轴延伸。一个此类轴在图1B中被示为轴144，其被假设为平行于y轴。棱镜141可沿着各自的彼此平行的棱镜轴延伸。伸长的扩散结构轴通常平行于伸长的棱镜轴。完全平行是不需要的，并且稍微偏转完全平行的轴也可以认为是平行的；然而，错开在双面的膜的工作表面上的沿着给定棱镜/分体式扩散结构对的长度的不同位置处，导致所述给定棱镜/分体式扩散结构对之间的不同对准量-并且在对准程度方面(无论对准程度是否被调控以具有相关顶点或其他基准点的精确对齐或有意错开，如下面所讨论)的此类差值期望为约1微米或更小。在一些情况下，在光导的主表面150b上的提取特征部153可以是线性的，或沿着平行于膜140的分体式扩散结构和棱镜的伸长轴的轴伸长；另选地，此类伸长提取特征部153可以在其他角度取向。

在膜140或其有关部分中，棱镜141与分体式扩散结构142之间存在一对一对应关系。因此，对于每个棱镜141存在独特的分体式扩散结构142，给定棱镜主要与该分体式扩散结构142交互，并且反之亦然。分体式扩散结构142中的一个、一些或全部可以与它们各自的棱镜141基本对准。另选地，膜140可以被设计为包含分体式扩散结构(一个或多个)中的一些或全部相对于它们各自的棱镜(一个或多个)故意错开或未对准。与棱镜和分体式扩散结构的对齐或错开有关的是这些元件的中心至中心间隔或间距。就显示系统而言，分体式扩散结构142的间距和棱镜141的间距可以被选择以减小或消除显示面板120中相对于周期性特征部的叠栅图纹。分体式扩散结构142的间距和棱镜141的间距还可以基于可制造性来确定。因为LCD面板被制造为具有不同的像素间距，所以期望改变光学膜的间距来适应LCD面板的不同像素间距。对于在光学膜140的结构化表面上的各自的元件的可用间距范围，其为例如约10微米到约140微米，但这不应以过度限制的方式来解释。

系统100可以具有任何可用的形状或构型。在许多实施例中，显示面板120、光导150和/或双面的光学膜140可以具有正方形或矩形形状。然而，在一些实施例中，这些元件中的任一个或全部可以具有四个以上的侧面和/或弯曲形状。

可转换驱动元件160电连接到第一光源134和第二光源132。该元件可以包括能够使光源132和134中的一者或两者通电的合适电源，例如，一个或多个电压源和/或电流源。电源可以是单个电源模块或元件，或电源元件的组或网络，例如，用于每个光源的一个电源元件。驱动元件160还可以包括连接到电源并连接到连接到光源的电源线的开关。开关可以是单个晶体管或其他转换元件，转换模块或元件的组或网络。在驱动元件160内的开关和电源可以被构造成具有若干可操作模式。这些模式可以包括下列各项中的两个、三个或全部：其中仅第一光源134打开的模式；其中仅第二光源132打开的模式；其中第一光源和第二光源均打开的模式；以及其中第一光源和第二光源两个都不打开(即，均关闭)的模式。

控制器170连接到可转换驱动元件160并连接到显示面板120。控制器170可以控制或引导驱动元件进入其可操作模式下的一个，以便选择性地对光源通电。控制器170和驱动元件160之间的连接可以是有线的、或无线的、或有线和无线的一些组合。例如，用户可以采用移动电话或其他移动无线装置以激活驱动元件160，并且移动电话或其他无线装置可以被认为是控制器170的一部分。控制器170还可以控制显示面板120，以便显示面板120显示所需的图像或一系列图像。可以任何已知方式从控制器170向显示面板120提供图像信息。图像可以是例如静态图像、图像序列、视频流和/或经渲染计算机图形。

本公开在下面更详细地描述双面的光学膜140可以如何根据驱动元件160对哪个光源通电，来提供具有产生宽角度输出光束或窄角度输出光束的能力的背光源。宽角度输出光束允许通过可在相对于背光源130的一定角度或位置广泛分散的观察者来观看图像。这可以被认为是光学系统100的操作的“公共观看模式”或“共享模式”，因为显示器不仅可被单个用户观看，还可被一组彼此基本上有角度地分开的个体观看。窄角度输出光束仅允许通过在相对于背光源130的一定角度或位置更狭窄地分散(与宽角度输出光束相比)的观察者来观看图像。这可以被认为是光学系统的操作的“私人观看模式”或“非共享模式”，因为显示器可能不容易或易于被除单个主要用户之外的个体看到。因此可以说系统100的显示器具有电子可转换的选择性隐私或选择性共享的能力。通过移除显示面板120和进行任何其他合适的适配，系统100可以被容易地转换为具有电子可转换的选择性聚光能力的照明系统。

图1B是背光源130的示意性透视图，图中示出了光导150、光学膜140和第二光源132。图1A和图1B之间的类似元件具有类似的附图标号，并且不需要进一步讨论。光学膜140包括背离光导150取向的分体式扩散结构142和朝向光导150取向的具有棱峰的棱镜141。分体式扩散结构的伸长轴144(其还可以对应于棱镜141的伸长轴)被示为平行于y轴。就棱镜141而言，伸长轴与棱镜的顶点平行。膜140被示出为相邻于光导150但稍微间隔开。膜140还可以被安装或容纳为使得其在与光导150接触，例如膜140可置于光导150上，同时仍基本维持在棱镜141的小平面或倾斜侧表面处的空气/聚合物界面(具有物理上薄的但光学上厚的空气层)，使得它们的折射特性可以被保存。另选地，低折射率粘结材料可以用于在棱镜141和光导150之间将膜140粘结到光导。就这一点而言，众所周知具有超低折射指数(ULI)的纳米空隙材料的折射率可以一定程度地接近空气并且可用于该目的。参见例如专利申请公开WO 2010/120864(Hao等人)以及WO 2011/088161(Wolk等人)，这些专利申请公开讨论了其折射率(n)在约n≈1.15到n≈1.35的范围内的ULI材料。还可参见专利申请公开WO 2010/120422(Kolb等人)、WO 2010/120468(Kolb等人)、WO 2012/054320(Coggio等人)以及US2010/0208349(Beer等人)。也可以使用气隙间隔技术，例如其中微再现型柱子的阵列用于将两种组件粘结在一起同时基本上维持它们之间的气隙。参见例如专利申请公开US 2013/0039077(Edmonds等人)。

可以各种形式和构型提供本公开的双面的光学膜和相关联的组件。在一些情况下，双面的光学膜可例如单独以块、片或辊的形式被包装、出售或使用。在其他情况下，双面的光学膜可以与光导一起被包装、出售或使用，所述光导的输出光束特性被调控以用于与双面的膜一起使用。在这种情况下，如上所讨论的双面的膜可以被粘结到光导，或者它们不可以粘结到彼此。在一些情况下，双面的光学膜可以同时与光导和LED(一个或多个)或其他光源(一种或多种)一起被包装、出售或使用，其中所述光导受到调控以用于与双面的膜一起使用，所述LED或其他光源适于将光注入到光导中，例如通常从其背对设置的两侧，如图1A所示。双面的膜、光导、和光源(一种或多种)可以被粘结、附接或以其他方式保持以接近彼此以形成照明模块，所述照明模块可为大或小的、刚性的或柔性的、并且基本上平坦/平面的或非平坦/非平面的，并且所述照明模块可以单独使用或与其他组件组合使用。包括双面的光学膜、光导和一个或多个光源的照明系统可以适用于任何所需的最终用途，例如显示器、背光源、照明设备、工作灯或通用照明模块。

图2示出可适于与本公开的双面的光学膜中的一些或全部一起使用的示例性光导250的示意性透视图。光导250可以取代图1A中的光导150，并且结合光导150所讨论的属性、选项和替代形式应理解为等同地适用于光导250。在图2中按照与图1A和图1B的坐标一致的方式提供Cartesianx-y-z坐标。图2中以放大的方式示出在光导250的两个主表面上的示例性表面结构，但可以使用结构化表面(一个或多个)相对于光导的边缘或边界的其他取向。光导250包括：第一主表面250a，从所述第一主表面250a朝向双面的光学膜提取光；第二主表面250b，其与第一主表面背对设置；以及侧表面250d、250c，所述侧表面可以充当用于第一光源和第二光源的光注入表面，如本文其他地方所讨论。例如，一个光源可以沿侧表面250定位，从而提供从光导250发射的第一斜光束，并且类似光源可以沿侧表面250d定位，从而提供从光导250发射的第二斜光束。就这一点而言，斜光束是指其强度分布在x-z平面内具有相对于表面法线(z轴的)的60度或更大、或者70度或更大、或者80度或更大的峰强度方向的光束，如以上所讨论。

优选采用机器加工、模制或以其他方式形成光导的后主表面250b，以提供具有浅棱镜结构252的线性阵列。这些棱镜结构沿着平行于y轴的轴伸长，并且被设计成反射沿着光导的长度(沿着x轴)传播的光的适当部分，使得反射光可以在合适的斜角处折射离开前主表面250a进入到空气中(或适当低折射率的有形材料)，并向前到达双面的光学膜。在许多情况下，期望的是反射光沿着光导250的长度从前主表面250a被相对均匀地提取。表面250b可以涂覆有反射膜诸如铝，或者其可以不具有此类反射涂层。在不存在任何此类反射涂层的情况下，可接近表面250b提供单独的后反射器，以反射经过光导向下传播的任何光，使得此类光被反射回到光导中并穿过光导。棱镜结构252通常具有相对于光导的总厚度较浅的深度和相对于光导的长度较小的宽度或间距。棱镜结构252具有通常比在本公开双面的光学膜中使用的棱镜的顶角大得多的顶角。光导可由任何透明的光学材料制成，通常具有低散射光学材料诸如聚碳酸酯或丙烯酸类聚合物诸如Spartech Polycast材料。在一个示例性实施例中，光导可以由丙烯酸系材料诸如单元浇铸(cell-cast)型丙烯酸制成，并且可具有1.4mm的总厚度和140mm的沿x轴的长度，并且棱镜可具有2.9微米的深度和81.6微米的宽度，对应于约172度的棱镜顶角。读者应理解这些值仅仅是示例性的，而不应理解为过度限制性的。

可以采用机械加工、模制或其他方式形成光导的前主表面250a，以提供透镜结构或特征部254的线性阵列，所述透镜结构或特征部彼此平行并且平行于透镜伸长轴。与棱镜结构252的伸长轴相比，透镜伸长轴通常平行于x轴。透镜结构254可被成形并取向以增强通过前主表面离开光导的光在y-z平面内的角扩散，并且如果需要，便限制由于从前主表面反射而保留在光导中的光沿y轴的空间扩散。在一些情况下，透镜结构254可具有相对于光导的总厚度较浅的深度和相对于光导的宽度较小的宽度或间距。在一些情况下，透镜结构可相对较强地弯曲，而在其他情况下可较弱地弯曲。在一个实施例中，光导可以由单元浇铸型丙烯酸制成并且可以具有0.76mm的总厚度、141mm的沿x轴的长度和66mm的沿y轴的宽度，并且例如，透镜结构254可各自具有35.6微米的半径、32.8微米的深度和72.6mm的宽度323。在该实施例中，棱镜结构252的深度可以为2.9微米，宽度可以为81.6微米，并且棱镜顶角可以为约172度。再次，读者应理解这些实施例仅仅是示例性的，而不应理解为过度限制性的；例如，除透镜结构之外的结构可以用在光导的前主表面上。

如上所述，透镜结构254可以被成形并取向成限制由于从前主表面反射而保留在光导中的光沿y轴的空间扩散。沿着y轴的有限空间扩散还可以使用在光导的平面(即x-y平面)内准直的(包括基本上准直的)光源来实现或增强。该光源可以是与一个或多个准直透镜、反光镜等结合的相对小面积的一个或多个LED管芯。图2A示出图2的光导250，其与沿着侧表面250d布置的光源232a、232b、232c和沿着侧表面250c布置的光源234a、234b、234c结合。这些光源可以是基本上准直的，或透镜结构254可被成形为限制光沿y轴的空间扩散，或两者兼有。在附图中，光源232a、232b、232c被示为打开，并且其他光源关闭。由于光源的准直，透镜结构254的形状或两者、光源232a、232b、232c照明光导250的各自的条纹或条带250-1、250-2、250-3。条带可以是不同的，具有很少或没有重叠，如图中所示，或者它们可以在某种程度上重叠。每个光源可以是独立地可寻址的，使得光导能够根据在光导的每个侧上的哪个光源被打开来有效地细分或划分。例如，可以照明条带250-1、250-2、250-3中的仅一个，或者可以照明仅两个或可以照明全部的条带。位于光导的相对侧的光源234a、234b、234c可以在侧表面250d处与它们的对应光源对齐，使得它们照明相同的各自的条带250-1、250-2、250-3；另选地，光源234a、234b、234c可以在侧表面250d处沿着相对于光源的y方向进行移位或交错，使得它们照明其他条带，所述其他条带可以或可以不以类似于条带250-1，250-2，250-3的方式彼此重叠。光源232a、232b、232c、234a、234b、234c均可发射白光、或非白色或波长的光，或者光源可以发射不同的颜色。光导250的给定部分，诸如条带250-1、250-2、250-3中的任一个，可以因此用作独立的光导，并且可以根据以下情况而发射三个不同的输出光束，所述情况为：是否只有在一个侧表面(例如表面250d)处的其相关联光源(一个或多个)打开，或是否仅在相对侧表面(例如表面250c)处的其相关联光源(一个或多个)打开、或是否两个此类光源均打开。当双面的光学膜与此类光源一起使用时，光导的空间带状或条纹输出能力基本上转移到双面的光学膜，使得通过对适当的光源(一个或多个)通电，可以使宽角度输出光束从双面的光学膜出现在其输出表面的全部(全部条纹或条带)、或仅一部分(至少一个但少于全部的条纹或条带)上，或者没有出现宽角度输出光束(没有条纹或条带)，并且同时也可以使窄角度输出光束从双面的光学膜出现在其输出表面的全部、或仅一部分上，或无窄角度输出光束。

现在转到图3，我们看到照明系统300的示意性侧视图，所述照明系统300处于与图1A、图1B和图2的坐标系一致的坐标系的背景下。系统300可以与图1A和图1B的背光源130相同或类似，不同的是图3中控制器170未连接到任何显示面板，并且图3的光导150可以具有基本上如结合图2的光导250所描述的设计。除此之外，类似元件用类似的参考标号标记，并且没有必要进一步讨论。此外，在图3中，仅光源134被通电(打开)，而光源132没有被通电(关闭)。由于光导150的特性、光学膜140的特性以及光导与光学膜之间的交互作用，来自光源134的光产生从双面的光学膜出现的第一输出光束310，该第一输出光束310在x-z平面内具有相对较宽的角度扩散。

来自通电光源134的光穿过第一侧面150c进入光导150。该光大体在正x方向上沿着光导150行进，所述光从主表面150a、150b反射以提供第一引导光束134-1。随着光束134-1传播，所述光中的一些从主表面150a折射或以其他方式被提取以提供斜光束134-2，在x-z平面内通过表示最大光强度方向的倾斜取向的箭头表示。斜光束134-2通常在主表面150a的基本上整个表面区域上被发射，即不仅在主表面150a的几何中心中，还在其边缘或接近其边缘，并在两者之间的中间位置处，如通过多个斜箭头所示。斜光束134-2具有与正x方向最紧密对齐的最大光强度方向。光束134-2的最大光强度方向可以按例如30度或更小、或者20度或更小、或者15度或更少、或者10度或更小的角度偏转正x方向。

由于斜光束134-2的方向性，来自光源134的光主要穿过在膜140的较低结构化表面上的每个棱镜141的仅一个小平面或倾斜侧表面进入双面的光学膜140。膜140的较高结构化表面然后被设计成使得该光主要被导向到相关联的分体式扩散结构142的高扩散部分，如下面更详细描述。因此，从膜140出现的光作为宽的/第一输出光束310。宽输出光束310来源于从横穿膜140的每个分体式扩散结构142发射的单独输出光束或“细光束(beamlet)”的总和。在图3中示出三个此类代表性细光束：在膜140的几何中心处或靠近所述中心发射的细光束310-0，在膜140的第一末端或边缘处或靠近所述第一末端或边缘发射的细光束310-1，以及在膜140的第二末端或边缘处或靠近所述第二末端或边缘发射的细光束310-2。在所示实施例中，单独光束或细光束的角度扩散标称与总体输出光束310的角度扩散相同，即细光束各自具有宽角度扩散。宽角度扩散相对于由背对设置的光源产生的输出光束的(较窄)角度扩散是“宽的”；在许多情况下，宽角度扩散在x-z平面内可以具有至少50度的强度分布半峰全角度宽。在其他实施例中，单独的光束或细光束的角度扩散可以一定程度地不同于总体输出光束310的角度扩散。

如果第一光源134被关闭，并且第二光源132被打开，那么系统300产生第二较窄输出光束。在图4A和图4B中示出该较窄输出光束的两种可能不同的情况。这两种不同的情况假设双面的光学膜140的不同设计或实施例，如下面进一步解释，但在每种情况中，当仅第一光源134被打开时光学膜140才产生相对较宽的输出光束310，如图3所示。

在一种情况下，如图4A所示，膜140可以被设计成产生第二输出光束，该第二输出光束比图3的第一输出光束窄。在图4A中，在与图3坐标系一致的坐标系的背景下示出照明系统400a。系统400a可以与照明系统300相同或类似，不同的是光源134未通电(关闭)，而光源132通电(打开)。由于光导150的特性、光学膜140的特性以及光导与光学膜之间的交互作用，来自光源132的光产生从双面的光学膜出现的第二输出光束410a，该第二输出光束410a在x-z平面内具有相对较窄的角度扩散。

来自通电光源132的光穿过第二侧面150d进入光导150。该光通常在负x方向上沿着光导150行进，所述光从主表面150a、150b反射以提供第一引导光束132-1。随着光束132-1传播，所述光中的一些从主表面150a折射或以其他方式被提取以提供斜光束132-2，在x-z平面内通过表示最大光强度方向的倾斜取向的箭头表示。斜光束132-2通常在主表面150a的基本上整个表面区域上发射，即不仅在主表面150a的几何中心，还在其边缘或接近其边缘处，并在两者之间的中间位置处，如通过多个斜箭头所示。斜光束132-2具有与负x方向最密切对齐的最大光强度方向。光束132-2的最大光强度的方向可以按例如30度或更小、或者20度或更小、或者15度或更小、或者10度或更小的角度偏转负x方向。

由于斜光束132-2的方向性，来自光源132的光主要穿过在膜140的较低结构化表面上的每个棱镜141的仅一个小平面或倾斜侧表面进入双面的光学膜140，该小平面或倾斜表面是与结合图3所使用的小平面/表面背对设置的。膜140的较高结构化表面然后被设计成使得该光主要被导向到相关联的分体式扩散结构142的低扩散部分，如下面更详细的描述。因此，从膜140出现的光作为窄的/第二输出光束410a。窄输出光束410a来源于从横穿膜140的每个分体式扩散结构142发射的单独的输出光束或“细光束”的总和。在图4A中示出三个此类代表性的细光束：处于或接近膜140的几何中心发射的细光束410-0a，处于或接近膜140的第一末端或边缘发射的细光束410-1a，以及处于或接近膜140的第二末端或边缘发射的细光束410-2a。在所示出的实施例中，单独的光束或细光束的角度扩散标称与全部输出光束410a的角度扩散相同，即每个细光束具有窄角度扩散。此类角度扩散被说成“窄的”因为它们比当相对光源被单独通电时产生的各自的输出光束的各自的角度扩散较窄；在许多情况下，窄角度扩散可以具有小于宽输出光束至少25度的半峰全角度宽(FWHM)。细光束410-0a、410-1a、410-2a全部在基本相同的方向上进行取向。这导致第二输出光束410a被发散为其从膜140出现。在图4B中示出替代布置。

如上所述，图4B示出图4A的另选的实施例，但其还是与图3相配。换句话讲，双面的光学膜140的一个实施例可以当仅第一光源134打开时产生图3的宽角度输出光束，并且当仅第二光源132打开时产生图4A的窄角度输出光束，同时双面的光学膜140的不同实施例可以当仅第一光源134打开时产生图3的宽角度输出光束，并且当仅第二光源132打开时产生图4B的窄角度输出光束。

因此，在该替代情况下，膜140被设计成产生如图4B所示的第二输出光束，第二输出光束比图3的第一输出光束更窄。在图4B中，在坐标系与图3的坐标系一致的情况下示出照明系统400b。系统400b可以与照明系统300相同或类似，不同的是光源134没有被通电(OFF)，并且光源132被通电(ON)。由于光导150的特性、光学膜140的特性以及在光导和光学膜之间的交互作用，来自光源132的光产生自双面的光学膜出现的第二输出光束410b，第二输出光束410b在x-z平面内具有相对较窄的角度扩散。

正如图4A所示，来自通电的光源132的光穿过第二侧面150d进入光导150。该光通常在负x方向上沿着光导150移动，所述光从主表面150a、150b反射以提供第一引导光束132-1。随着光束132-1传播，所述光中的一些从主表面150a被折射或以其他方式提取以提供斜光束132-2，在x-z平面内通过表示最大光强度方向的倾斜取向的箭头表示。斜光束132-2通常被发射在基本上主表面150a的整个表面区域上，即不仅在主表面150a的几何中心中，而且处于或接近其边缘，并在两者之间的中间位置处，如通过多个斜箭头所示。斜光束132-2具有与负x方向最密切对齐的最大光强度的方向。光束132-2最大光强度的方向可以按例如30度或更少、或20度或更少、或15度或更少、或10度或更少偏转负x方向。

由于斜光束132-2的方向性，来自光源132的光主要穿过在膜140较低的结构化表面上的每个棱镜141的仅一个小平面或倾斜侧表面进入双面的光学膜140，该小平面或倾斜表面是与结合图3所使用的小平面/表面背对设置的。膜140较高的结构化表面然后被设计成使得此类光主要被导向到相关联的分体式扩散结构142的低扩散部分，如下面更详细描述。因此，从膜140出现的光作为窄的/第二输出光束410b。窄输出光束410b来源于从横穿膜140的每个分体式扩散结构142发射的单独输出光束或“细光束”的总和。在图4B中示出三个此类代表性的细光束：在膜140的几何中心处或靠近上述中心发射的细光束410-0b，在膜140的第一末端或边缘处或靠近所述第一末端或边缘发射的细光束410-1b，以及在膜140的第二末端或边缘处或靠近所述第二末端或边缘发射的细光束410-2b。在所示实施例中，单独的光束或细光束(在x-z平面内)的角度扩散各自小于总体输出光束410b的角度扩散，例如单独细光束的角度扩散与总体输出光束的角度扩散之间的差值可以为2或3度或更大。每个单独的细光束在x-z平面内可以具有30度或更小的角度扩展。细光束410-0b、410-1b、410-2b在不同的方向取向，如图所示，这导致第二输出光束410b会聚如同其从膜140出现。第二光束410b在光束腰410b'处实现最小光束宽度(对于在x-z平面内的光分布)，光束410b越过该光束腰410b'发散。光束腰410b'可以比作透镜的焦点，并且本公开可以将距离f限定为从膜140到光束腰410b'的轴向距离。本公开可以通过控制扩散角度和由分体式扩散结构的低扩散部分产生的细光束的倾斜角来调控距离f。这种光束控制在下面进一步讨论。

现在本公开将讨论可以用于本文所讨论的光学系统中的任一个的若干示例性双面的光学膜设计。一般来讲，此类膜具有背对设置的第一结构化表面和第二结构化表面，该第一结构化表面具有形成于其中的多个延伸的棱镜，并且该第二结构化表面具有形成于其中的多个延伸的分体式扩散结构。每个分体式扩散结构具有设置在低扩散部分旁边的高扩散部分。棱镜和分体式扩散结构被布置成处于棱镜与分体式扩散结构的一对一对应关系。

膜的结构化表面可使用任何已知的微再现技术(例如，通过压印或热成形聚合物膜)或使用连续浇铸-固化方法制成。在后一种情况下，可固化的聚合物材料或聚合物前体材料可以被施加在透明载体膜和适当配置的结构化表面工具之间。该材料然后被固化并从工具分离以提供结合到载体膜并且具有所需微结构化外形的层。一个该层可以被施加在载体膜的一侧以形成棱镜(参见图3中的棱镜141)，并且另一个该层可以被施加在载体膜的相对侧以形成分体式扩散结构(参见图3中的分体式扩散结构142)。在一些情况下，增加的表面粗糙度被用于辨别每个分体式扩散结构的高扩散部分与低扩散部分，并且在这种情况下，已知的表面粗糙化技术可以用于选择性地粗糙化结构化表面的部分以限定高扩散部分。粗糙化技术(一种或多种)可以被施加到工具的部分，使得在膜从工具分离后立即产生具有增加的表面粗糙度的部分。另选地或除此之外，选择性粗糙化技术(一种或多种)可以在微再现之前或之后施用于表面，或在一些情况下代替微再现。在微再现技术和/或粗糙化技术用于膜的制作的某种程度上，它们期望以这样的方式进行采用，所述方式为可控制元件在膜的背对设置结构化表面上(例如给定分体式扩散结构和给定棱镜)的相对位置，并且使得它们之间的轴向距离也可以被控制，例如通过适当选择膜厚度和涂层厚度。参考专利申请公开US 2005/0052750(King等人)，其描述微再现结构如何可在制品的相对两侧上对齐等。

另选地或除此之外，本公开双面的光学膜的结构化表面以及本公开光导的结构化表面可以使用已知的增材制造技术制成，有时称为三维打印或3D打印。

图5是一个示例性双面的光学膜540的一部分的示意图；该膜具有背对设置的第一结构化表面543和第二结构化表面544。相对于与前面附图中的坐标系一致的Cartesian x-y-z坐标系示出膜540。第一结构化表面543具有形成于其中的多个棱镜541。棱镜541各自沿着平行于y轴的伸长轴延伸。第二结构化表面544具有形成于其中的多个分体式扩散结构542。这些分体式扩散结构542也沿着平行于y轴的伸长轴延伸。膜540被示出为包括三个构成层或元件545、546、547，但也可以考虑更多或更少的层。层547可以是载体膜，并且层545、547可以是例如使用浇铸-固化过程或其他合适的过程粘结到载体膜的层。膜540及其构成层被假设为包含整个可见光谱内的高光学透射和低吸收的基本上透明的材料，但在一些情况下，膜540或其构成层中的一个或多个可以包含染料(一种或多种)、颜料(一种或多种)和/或其他吸收剂(一种或多种)以对膜540提供着色和/或灰度色调(一种或多种)。用于膜的示例性材料是透光性聚合物材料，但也可以使用其他合适的透光性材料。膜和/或其构成部件中的一些或全部可具有在1.4到1.7、或1.5到1.7的范围内的可见波长折射率(例如载体膜的1.67的折射率以及形成层546和/或545的树脂的1.51的折射率)，但这些范围应认为是示例性的而不是过度限制性的。

在结构化表面543上的每个棱镜541通常具有两个倾斜侧表面或小平面541a、541b。这些倾斜表面中的一些相邻的对相交以形成棱镜顶点，而其他表面相交以形成每个棱镜541的边缘或边界。顶点和边缘/边界在图5中均被示为尖的或V形的；然而，也可以使用非尖的和非V形剖面，例如截顶剖面。倾斜表面541a、541b通常是平坦的，但也可以使用一定程度地弯曲或以其他方式非平坦的表面。每个棱镜541的特征可以在于顶角，即使顶点不是尖锐的。典型的顶角在50度到90度的范围内，例如63.5度，但不应将这理解为过度限制性的。无论顶角如何，顶点往往是相当尖锐的，例如，具有不超过5、或3、或2、或1的曲率半径。棱镜541的共同特征可在于间距p1。间距可以从相邻分体式扩散结构的中心到中心来测量，如图所示，或从边缘到边缘来测量。间距在结构化表面543的范围内通常是一致的，但在一些情况下可以不是一致的。

在结构化表面544上的每个分体式扩散结构542具有设置在彼此旁边的高扩散部分542a和低扩散部分542b。在附图中，高扩散部分被示出为阴影以指示与低扩散部分542b的平滑表面相比的粗糙表面。每个分体式扩散结构542被示为结构化表面544的曲线段或小透镜。然而，由于与高扩散部分542a相关联的选择性粗糙化，每个曲线段作为整体以比常规小透镜更复杂的方式对光进行响应。对于每个分体式扩散结构，高扩散部分542a和低扩散部分542b沿着平行于分体式扩散结构的伸长轴的边缘相交。在图5中标记一个此类边界542c，边界542c平行于y轴。在一些实施例中，边界可以在y-z平面中起伏；因此，更一般地讲，在高扩散部分和低扩散部分之间的边界可被说成是在平面图中平行于伸长轴。边界542c的特征可在于在高扩散部分与低扩散部分之间的尖锐且突变的转变，或者另选地，缓慢而渐变的转变。分体式扩散结构542的共同特征可在于间距p2。间距可以从相邻分体式扩散结构的中心到中心来测量，如图所示，或从边缘到边缘来测量。间距通常在结构化表面543的区域内是一致的，但在一些情况下可以不是一致的。间距p2可以等于p1，于是分体式扩散结构542与棱镜541的对准程度在沿x轴的膜540的相关区域上保持不变或基本不变。另选地，p2可以稍微大于或小于p1，于是结构542与棱镜541的对准程度在沿x轴的膜540的相关区域上改变。

在图6中示出与图5的膜540相同或类似的双面的光学膜640的一部分的示意图。图6的视图与图5的视图相比被放大，以允许更近距离地检测被假设为浸入空气中并被标记为648的单个棱镜/分体式扩散结构对。图6的Cartesian坐标系与图5和前述附图的坐标系一致。膜640被示为一体的，但其可以另选地具有图5的分层结构或不同的分层结构。膜640具有第一结构化表面643，其具有形成于其中的多个棱镜641。表面643和棱镜641可与上面讨论的各自的结构化表面543和棱镜541相同。在这方面，棱镜641具有两个倾斜侧表面或小平面641a、641b，它们可与上面讨论的各自的倾斜表面541a、541b相同。表面641a、641b相交以形成棱镜顶点V棱镜，该顶点可以是平行于y轴延伸的线或脊。

膜640还具有第二结构化表面644，其具有形成于其中的多个分体式扩散结构642。表面644和分体式扩散结构642可以与上面讨论的各自的结构化表面544和分体式扩散结构542相同。分体式扩散结构642因此具有可与上面讨论的部分542a相同的高扩散部分642a，其被设置在低扩散部分642b旁边，该低扩散部分642b可以与上面讨论的部分542b相同。附图指示高扩散部分642a相对于低扩散部分642b具有粗糙表面特性。部分642a、642b合在一起可以被视为形成单个曲线段或小平面。该曲线段的外边缘(其还对应于分体式扩散结构642的边缘)和棱镜641的外边缘被示出为通过垂直虚线段连接，所述垂直虚线段可以被认为是标出棱镜/分体式扩散结构对648的边界。该曲线段的几何中心(也对应于其顶点)被标记为GC，并且曲线段的曲率中心被标记为C。对于每个分体式扩散结构的几何中心是指在作为整体的分体式扩散结构的背对设置的边缘或边界之间中间的结构化表面上的点；在图6中，此类边缘或边界是曲线段的终端。在图6中，几何中心设置在位于高扩散部分642a和低扩散部分642b之间的边缘处，但在另选的实施例中，高扩散部分可以被放大并且低扩散部分被减少，或反之亦然，以使得分体式扩散结构的几何中心在高扩散部分内或在低扩散部分内。几何中心GC和棱镜顶点V棱镜可以用作基准点，用该基准点来表征棱镜641相对于分体式扩散结构642的对齐(或错开)程度。如果曲线段具有均匀的曲率，那么曲率C的中心(通常为平行于y轴的线条)是整个曲线段的曲率中心，包括顶点和外边缘两者。另选地，曲线段具有非均匀的曲率，在这种情况下，曲率C的中心仅适用于顶点，并且曲线段的其他部分将具有不同的曲率中心。

图6A和图6B再现图6的棱镜/分体式扩散结构对648，但在其上叠加光线，该光线指示其在产生宽角度输出光束的模式(参见例如图3)和产生窄角度输出光束的模式(参见例如图4A或图4B)下的操作。具有与如图6中参考标号相同参考标号的项目是指相同的各自的元件，不需要进一步讨论。

在图6A中，入射光线634-2沿着与正x方向最紧密对齐的方向射到膜640的结构化表面643上。这类似于图3。入射光线634-2颇能代表斜光束134-2(参见图3)。光线634-2可以例如表示在x-z平面内传播并且相对于x轴呈约20±10度的角度的光线。光线634-2进入棱镜641的第一倾斜侧表面641a。此后光线穿过膜传播，大致如附图所示。在示例性实施例中，膜640的折射率可以为1.67(对于中心载体膜部分)和1.51(对于棱镜和分体式扩散结构部分)；棱镜顶角可为约60度；曲线段的曲率半径可以是均匀的或非均匀的，并且可以为约40微米；并且分体式扩散结构的几何中心GC与棱镜顶点V棱镜之间的距离可为约110微米。上述值仅代表特定实施例，而不应以过度限制性的方式来解释。使用这些假设，斜光线634-2将趋于穿过膜640传播，大致如附图所示，并且从膜640出现以作为由光线610A表示的输出光束。光线610A提供类似于宽输出光束310(图3)的宽输出光束，或其单独细光束中的任何光束。膜640将倾斜入射的光线634-2主要导向到分体式扩散结构642的高扩散部分642a。即使入射光线中的一些可以被导向到低扩散部分642b，并且即使入射光线中的一些可以被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对648的边界之外的结构化表面644的部分，同样如此。

图6B是针对相反的情况，即针对产生窄角度输出光束的模式。因此，入射光线632-2沿着与负x方向最紧密对齐的方向射到膜640的结构化表面643上。这类似于图4A或图4B。入射光线632-2颇能代表斜光束132-2(参见图4A、4B)。光线632-2可以例如表示在x-z平面内传播并且相对于(负)x轴呈约20±10度的角度的光线。光线632-2进入棱镜641的第二倾斜侧表面641b。此后光线穿过膜传播，大致如图6B所示，假设与如图6A中的设计特征相同。光线632-2因此从膜640出现以作为由光线610B表示的输出光束。光线610B提供类似于窄输出光束410a(图4A)或410b(图4B)的窄输出光束，或它们的单独细光束中的任何光束。膜640将倾斜入射的光线632-2主要导向到分体式扩散结构642的低扩散部分642b。即使入射光线中的一些可以被导向到高扩散部分642a，并且即使入射光线中的一些可以被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对648的边界之外的结构化表面644的部分，也同样如此。

在图7、图8、图8A和图8B中示出另选的设计的示例性双面的光学膜。该膜可由与上述那些材料相同或类似的材料构成，并且可使用与上述那些制造技术和设计特征相同或类似的制造技术和设计特征制成。

图7示出双面的光学膜740。该膜具有背对设置的第一结构化表面743和第二结构化表面744，并且相对于与前面的附图一致的Cartesian x-y-z坐标系示出。第一结构化表面743具有形成于其中的多个棱镜741。棱镜741各自沿着平行于y轴的伸长轴延伸。第二结构化表面744具有形成于其中的多个分体式扩散结构742。这些分体式扩散结构742也沿着平行于y轴的伸长轴延伸。膜740具有三个构成层或元件745、746、747，但考虑更多或更少的层。

在结构化表面743上的每个棱镜741通常具有两个倾斜侧表面或小平面741a、741b。这些倾斜表面中的一些相邻的对相交以形成棱镜顶点，而其他倾斜表面相交以形成每个棱镜741的边缘或边界。顶点和边缘/边界在图7中均被示出为尖的或V形的；然而，也可以使用非尖的和非V形剖面，例如截顶剖面。第一倾斜表面741a是基本上平坦的，而第二倾斜表面741b在x-z平面内具有和缓的曲率。在另选的实施例中，这两个表面均可以是平坦的，或均可以是弯曲的。棱镜741的特征在于间距p1，该间距p1可与根据前述实施例的间距p1相同或不同。

在结构化表面744上的每个分体式扩散结构742具有设置在彼此旁边的高扩散部分742a和低扩散部分742b。在图7的实施例中，高扩散部分742a和低扩散部分742b的特征均可以在于平滑表面。然而，高扩散部分742a相对于低扩散部分742b在x-z平面内是高度弯曲的，所述低扩散部分742b可以是基本上平坦的，如图所示。对于每个分体式扩散结构，高扩散部分742a和低扩散部分742b沿着平行于分体式扩散结构的伸长轴即平行于y轴的边界相交。边界可为突变的或渐变的。分体式扩散结构742的特征在于间距p2，该间距p2可与根据前述实施例的间距p2相同或不同。

在图8中示出可以与图7的膜740相同或类似的双面的光学膜840的一部分的示意图。图8的视图与图7的视图相比被放大，以允许更近距离地检测被假设为浸入空气中并被标记为848的单个棱镜/分体式扩散结构对。图8的Cartesian坐标系与图7和前述附图的坐标系一致。膜840被示为一体的，但它可以另选地具有图7的分层结构或不同的分层结构。膜840具有第一结构化表面843，其具有形成于其中的多个棱镜841。表面843和棱镜841可以与上面讨论的各自的结构化表面743和棱镜741相同。在这方面，棱镜841具有两个倾斜侧表面或小平面841a、841b，它们可以与上面讨论的各自的倾斜表面741a、741b相同。表面841a、841b相交以形成棱镜顶点V棱镜，该顶点可以是平行于y轴延伸的线或脊。

膜840还具有第二结构化表面844，其具有形成于其中的多个分体式扩散结构842。表面844和分体式扩散结构842可以与上面讨论的各自的结构化表面744和分体式扩散结构742相同。分体式扩散结构842因此具有可与上面讨论的部分742a相同的高扩散部分842a，其被设置在低扩散部分842b旁边，该低扩散部分842b可与上面讨论的部分742b相同。高扩散部分842a相对于低扩散部分842b在x-z平面内具有高度弯曲的表面。高扩散部分842a是发散或凹形的小透镜。分体式扩散结构842的外边缘和棱镜841的外边缘被示出为通过垂直虚线段连接，所述垂直虚线段可以被认为是标出棱镜/分体式扩散结构对848的边界。分体式扩散结构842的几何中心(从x-z平面的角度来看)被标记为GC。几何中心GC和棱镜顶点V棱镜可以用作基准点，用该基准点来表征棱镜841相对于分体式扩散结构842的对齐(或错开)程度。

图8A和图8B再现图8的棱镜/分体式扩散结构对848，但在其上叠加光线，该光线指示其在产生宽角度输出光束的模式(参见例如图3)和产生窄角度输出光束的模式(参见例如图4A或图4B)下的操作。具有与如图8中的参考标号相同的参考标号项目是指相同的各自的元件，而不需要进一步讨论。

在图8A中，入射光线834-2沿着与正x方向最紧密对齐的方向射到膜840的结构化表面843上。这类似于图3。入射光线834-2颇能代表斜光束134-2(参见图3)。光线834-2被模拟为在x-z平面内传播并且相对于x轴呈18±10度的角度的光线。光线834-2进入棱镜841的第一倾斜侧表面841a。光学建模被用于确定光线此后将如何穿过膜传播。建模假设：膜840的折射率为1.67(对于中心载体膜部分)和1.51(对于棱镜和分体式扩散结构部分)；棱镜顶角为约63.5度；棱镜表面841b的曲率半径为160微米；高扩散部分842a的曲率半径为30微米；几何中心GC与棱镜顶点V棱镜之间的距离为113微米。使用这些假设，光学建模计算出光线834-2穿过膜840的轨线，并且该结果被示为光线810A。图8A的检测揭示了光线810A提供类似于宽输出光束310(图3)的宽输出光束，或其单独细光束中的任何光束。由于第二倾斜表面841b是弯曲的，使得光线810A的输出光束更宽；该曲率与高扩散部842a的曲率协同工作，从而相比于倾斜表面841b是平坦的情况，以类似于复合透镜的操作的方式提供更多的光扩散。图8A的检测还揭示了膜840将倾斜入射的光线834-2主要导向到分体式扩散结构842的高扩散部分842a。即使入射光线中的一些被导向到低扩散部分842b，并且即使入射光线中的一些被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对848的边界之外的结构化表面844的部分，也同样如此。

图8B是针对相反的情况，即针对产生窄角度输出光束的模式。因此，入射光线832-2沿着与负x方向最紧密对齐的方向射到膜840的结构化表面843上。这类似于图4A或图4B。入射光线832-2颇能代表斜光束132-2(参见图4A、4B)。光线832-2被模拟为在x-z平面内传播并且相对于(负)x轴呈18±10度的角度的光线。光线832-2进入棱镜841的第二倾斜侧表面841b。光学建模用于确定光线此后将如何穿过膜传播。建模假设与图8A中的设计特征相同的设计特征。使用这些假设，光学建模计算出光线832-2穿过膜840的轨线，并且该结果被示出为光线810B。图8B的检测揭示了光线810B提供类似于窄输出光束410a(图4A)或410b(图4B)的窄输出光束，或它们的单独细光束中的任何光束。图8B的检测还揭示了膜840将倾斜入射的光线832-2主要导向到分体式扩散结构842的低扩散部分842b。即使入射光线中的一些被导向到高扩散部分842a，并且即使入射光线中的一些被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对848的边界之外的结构化表面844的部分，也同样如此。

在图9、图10、图10A和图10B中示出另选的设计的示例性双面的光学膜。该膜可以由与上面讨论的那些材料相同或类似的材料构成，并且可以使用与上面讨论的那些制造技术和设计特征相同或类似的制造技术和设计特征制成。

图9示出双面的光学膜940。该膜具有背对设置的第一结构化表面943和第二结构化表面944，并且相对于与前面的附图一致的Cartesian x-y-z坐标系示出。第一结构化表面943具有形成于其中的多个棱镜941。棱镜941各自沿着平行于y轴的伸长轴延伸。第二结构化表面944具有形成于其中的多个分体式扩散结构942。这些分体式扩散结构942也沿着平行于y轴的伸长轴延伸。膜940具有三个构成层或元件945、946、947，但考虑更多或更少的层。

在结构化表面943上的每个棱镜941通常具有两个倾斜侧表面或小平面941a、941b。这些倾斜表面中的一些相邻的对相交以形成棱镜顶点，而其他倾斜表面相交以形成每个棱镜941的边缘或边界。顶点和边缘/边界均在图9中被示出为尖的或V形的；然而，还可以使用非尖的和非V形剖面，例如截顶剖面。第一倾斜表面941a和第二倾斜表面942b均是基本上平坦的。在另选的实施例中，表面中的一者或两者可以在x-z平面内平缓地弯曲。棱镜941的特征在于间距p1，该间距p1可以与根据前述实施例的间距p1相同或不同。

在结构化表面944上的每个分体式扩散结构942具有设置在彼此旁边的高扩散部分942a和低扩散部分942b。在附图中，高扩散部分942a被示为阴影以指示相比于低扩散部分942b的平滑表面的粗糙表面。在图9的实施例中，高扩散部分942a和低扩散部分942b均可以是基本上平坦的并且平行于x-y平面，但低扩散部分942b的特征在于与高扩散部分942a相比的平滑表面(其提供很少或无光散射)，所述高扩散部分942a的特征在于粗糙表面以提供显著的光散射。对于每个分体式扩散结构，高扩散部分942a和低扩散部分942b沿着平行于分体式扩散结构的伸长轴即平行于y轴的边界相交。边界可为突变的或渐变的。分体式扩散结构942的特征在于间距p2，该间距p2可以与根据前述实施例的间距p2相同或不同。

在图10中示出可以与图9的膜940相同或类似的双面的光学膜1040的一部分的示意图。图10的视图与图9的视图相比被放大，以允许更近距离地检测被假设为浸入空气中并被标记为1048的单个棱镜/分体式扩散结构对。图10的Cartesian坐标系与图9和前述附图的坐标系一致。膜1040被示出为是一体的，但其可以另选地具有图9的分层结构或不同的分层结构。膜1040具有第一结构化表面1043，其具有形成于其中的多个棱镜1041。表面1043和棱镜1041可以与上面讨论的各自的结构化表面943和棱镜941相同。在这方面，棱镜1041具有两个倾斜侧表面或小平面1041a、1041b，它们可以与上面讨论的各自的倾斜表面941a、941b相同。表面1041a、1041b相交以形成棱镜顶点V棱镜，该顶点可以是平行于y轴延伸的线或脊。

膜1040还具有第二结构化表面1044，其具有形成于其中的多个分体式扩散结构1042。表面1044和分体式扩散结构1042可以与上面讨论的各自的结构化表面944和分体式扩散结构942相同。分体式扩散结构1042因此具有可以与上面讨论的部分942a相同的高扩散部分1042a，其被设置在低扩散部分1042b旁边，该低扩散部分1042b可以与上面讨论的部分942b相同。高扩散部分1042a相对于低扩散部分1042b在x-z平面内具有粗糙表面特性，所述低扩散部分1042b相比之下是平滑的。分体式扩散结构1042的外边缘和棱镜1041的外边缘被示出为通过垂直虚线段连接，所述垂直虚线段可以被认为是标出棱镜/分体式扩散结构对1048的边界。分体式扩散结构1042的几何中心(从x-z平面的角度来看)被标记为GC。几何中心GC和棱镜顶点V棱镜可以用作基准点，用该基准点来表征棱镜1041相对于分体式扩散结构1042的对齐(或错开)程度。

图10A和图10B再现图10的棱镜/分体式扩散结构对1048，但在其上叠加光线，该光线指示其在产生宽角度输出光束的模式(参见例如图3)和产生窄角度输出光束的模式(参见例如图4A或图4B)下的操作。具有与如图10中参考标号相同的参考标号的项目是指相同的各自的元件，而不需要进一步讨论。

在图10A中，入射光线1034-2沿着与正x方向最紧密对齐的方向射到膜1040的结构化表面1043上。这类似于图3。入射光线1034-2颇能代表斜光束134-2(参见图3)。光线1034-2可以例如表示在x-z平面内传播并且相对于x轴呈约20±10度的角度的光线。光线1034-2进入棱镜1041的第一倾斜侧表面1041a。光线此后穿过膜传播，大体如图所示。在示例性实施例中，膜1040的折射率可以为1.67(对于中心载体膜部分)和1.51(对于棱镜和分体式扩散结构部分)；棱镜顶角可以为约60度；高扩散部分1042a的粗糙度(Ra)可以是基本上大于低扩散部分1042b的粗糙度的值；并且几何中心GC与棱镜顶点V棱镜之间的距离可以为约113微米。上述值仅仅代表特定实施例，而不应以过度限制性的方式来解释。使用这些假设，斜光线1034-2将趋于穿过膜1040传播，大体如附图所示，并且从膜1040出现以作为由光线1010A表示的输出光束。光线1010A提供类似于宽输出光束310(图3)的宽输出光束，或其单独细光束中的任何光束。膜1040将倾斜入射的光线1034-2主要导向到分体式扩散结构1042的高扩散部分1042a。即使入射光线中的一些可以被导向到低扩散部分1042b，并且即使入射光线中的一些可以被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对1048的边界之外的结构化表面1044的部分，也同样如此。

图10B是针对相反的情况，即针对产生窄角度输出光束的模式。因此，入射光线1032-2沿着与负x方向最紧密对齐的方向射到膜1040的结构化表面1043上。这类似于图4A或图4B。入射光线1032-2颇能代表斜光束132-2(参见图4A、图4B)。光线1032-2可以例如表示在x-z平面内传播并且相对于(负)x轴呈约20±10度的角度的光线。光线1032-2进入棱镜1041的第二倾斜侧表面1041b。此后光线穿过膜传播，大体如图10B所示，假设与如图10A中的设计特征相同的设计特征。光线1032-2因此从膜1040出现以作为由光线1010B表示的输出光束。光线1010B提供类似于窄输出光束410a(图4A)或410b(图4B)的窄输出光束，或它们的单独细光束中的任何光束。膜1040将倾斜入射的光线1032-2主要导向到分体式扩散结构1042的低扩散部分1042b。即使入射光线中的一些可以被导向到高扩散部分1042a，并且即使入射光线中的一些可以被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对1048的边界之外的结构化表面1044的部分，也同样如此。

在图11、图12、图12A和图12B中示出另选的设计的示例性双面的光学膜。该膜可以由与上面讨论的那些材料相同或类似的材料构成，并且可以使用与上面讨论的那些制造技术和设计特征相同或类似的制造技术和设计特征制成。

图11示出双面的光学膜1140。该膜具有背对设置的第一结构化表面1143和第二结构化表面1144，并且相对于与前面的附图一致的Cartesian x-y-z坐标系示出。第一结构化表面1143具有形成于其中的多个棱镜1141。棱镜1141各自沿着平行于y轴的伸长轴延伸。第二结构化表面1144具有形成于其中的多个分体式扩散结构1142。这些分体式扩散结构1142也沿着平行于y轴的伸长轴延伸。膜1140具有三个构成层或元件1145、1146、1147，但考虑更多或更少的层。

在结构化表面1143上的每个棱镜1141通常具有两个倾斜侧表面或小平面1141a、1141b。这些倾斜表面中的一些相邻的对相交以形成棱镜顶点，而其他倾斜表面相交以形成每个棱镜1141的边缘或边界。顶点和边缘/边界在图11中均被示出为尖的或V形的；然而，也可以使用非尖的和非V形剖面，例如截顶剖面。第一倾斜表面1141a和第二倾斜表面1142b均是基本上平坦的。在另选的实施例中，这一个或两个表面可以在x-z平面内平缓地弯曲。棱镜1141的特征在于间距p1，其可与根据前述实施例的间距p1相同或不同。

在结构化表面1144上的每个分体式扩散结构1142具有设置在彼此旁边的高扩散部分1142a和低扩散部分1142b。在附图中，高扩散部分1142a被示出为阴影以指示与低扩散部分1142b的平滑表面相比的粗糙表面。在图11的实施例中，高扩散部分1142a和低扩散部分1142b两者可以是基本上平坦的并且平行于x-y平面，但低扩散部分1142b的特征在于与高扩散部分1142a相比的平滑表面(其提供很少或无光散射)，所述高扩散部分1142a的特征在于粗糙表面以提供显著的光散射。此外，高扩散部分1142a相对于低扩散部分1142b是凸起的，这样可用于促进选择性粗糙化。例如，结构化表面1144可以初始形成为使得部分1142a是凸起但平滑的，并且然后可以在结构化表面上进行粗糙化操作，但由于部分1142b的凹陷性质，仅部分1142a被粗糙化，而部分1142b保持平滑。(在其中部分1142a、1142b的作用是相反的另选实施例中，凸起部分可以保持平滑，并且漫射或散射材料可以被印刷或以其他方式沉积在凹槽内但不在凸起部分上。在这种情况下，部分1142a然后将成为低扩散部分，并且部分1142b将成为高扩散部分。)对于每个分体式扩散结构，高扩散部分1142a和低扩散部分1142b沿着平行于分体式扩散结构的伸长轴即平行于y轴的边界相交。边界可为突变的或渐变的。分体式扩散结构1142的特征在于间距p2，其可以与根据前述实施例的间距p2相同或不同。

在图12中示出可与图11的膜1140相同或类似的双面的光学膜1240的一部分的示意图。图12的视图与图11的视图相比被放大，以允许更近距离地检测被假设为浸入空气中并被标记为1248的单个棱镜/分体式扩散结构对。图12的Cartesian坐标系与图11和前述附图的坐标系一致。膜1240被示为一体的，但其可以另选地具有图11的分层结构或不同的分层结构。膜1240具有第一结构化表面1243，其具有形成于其中的多个棱镜1241。表面1243和棱镜1241可与上面讨论的各自的结构化表面1143和棱镜1141相同。在这方面，棱镜1241具有两个倾斜侧表面或小平面1241a、1241b，它们可以与上面讨论的各自的倾斜表面1141a、1141b相同。表面1241a、1241b相交以形成棱镜顶点V棱镜，该顶点可以是平行于y轴延伸的线或脊。

膜1240还具有第二结构化表面1244，其具有形成于其中的多个分体式扩散结构1242。表面1244和分体式扩散结构1242可以与上面讨论的各自的结构化表面1144和分体式扩散结构1142相同。分体式扩散结构1242因此具有可以与上面讨论的部分1142a相同的高扩散部分1242a，其被设置在低扩散部分1242b旁边，该低扩散部分1242b可以与上面讨论的部分1142b相同。高扩散部分1242a相对于低扩散部分1242b在x-z平面内具有粗糙表面特性，所述低扩散部分1242b相比之下是平滑的，并且部分1242a相对于部分1242b凸起。分体式扩散结构1242的外边缘和棱镜1241的外边缘被示为通过垂直虚线段连接，所述垂直虚线段可被认为是标出棱镜/分体式扩散结构对1248的边界。分体式扩散结构1242的几何中心(从x-z平面的角度来看)被标记为GC。几何中心GC和棱镜顶点V棱镜可以用作基准点，用该基准点来表征棱镜1241相对于分体式扩散结构1242的对齐(或错开)程度。

图12A和图12B再现图12的棱镜/分体式扩散结构对1248，但在其上叠加光线，该光线指示其在产生宽角度输出光束的模式(参见例如图3)和产生窄角度输出光束的模式(参见例如图4A或图4B)下的操作。具有与图12中参考标号相同的参考标号的项目是指相同的各自的元件，而不需要进一步讨论。

在图12A中，入射光线1234-2沿着与正x方向最紧密对齐的方向射到膜1240的结构化表面1243上。这类似于图3。入射光线1234-2颇能代表斜光束134-2(参见图3)。光线1234-2可以例如表示在x-z平面内传播并且相对于x轴呈约20±10度的角度的光线。光线1234-2进入棱镜1241的第一倾斜侧表面1241a。光线此后穿过膜传播，大体如图所示。在示例性实施例中，膜1240的折射率可以为1.67(对于中心载体膜部分)和1.51(对于棱镜和分体式扩散结构部分)；棱镜顶角可以为约60度；高扩散部分1242a的粗糙度(Ra)可以是基本上大于低扩散部分1242b的粗糙度的值；高扩散部分1242a与低扩散部分1242b之间的垂直间隔可以为25微米；并且几何中心GC与棱镜顶点V棱镜之间的距离可以为113微米。上述值仅仅代表特定实施例，而不应以过度限制性的方式来解释。使用这些假设，斜光线1234-2将趋于穿过膜1240传播，大体如图所示，并且从膜1240出现以作为由光线1210A表示的输出光束。光线1210A提供类似于宽输出光束310(图3)的宽输出光束，或其单独细光束中的任何光束。膜1240将倾斜入射的光线1234-2主要导向到分体式扩散结构1242的高扩散部分1242a。即使入射光线中的一些可以被导向到低扩散部分1242b，并且即使入射光线中的一些可以被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对1248的边界之外的结构化表面1244的部分，也同样如此。

图12B是针对相反的情况，即针对产生窄角度输出光束的模式。因此，入射光线1232-2沿着与负x方向最紧密对齐的方向射到膜1240的结构化表面1243上。这类似于图4A或图4B。入射光线1232-2颇能代表斜光束132-2(参见图4A、图4B)。光线1232-2可以例如表示在x-z平面内传播并且相对于(负)x轴呈约20±10度的角度的光线。光线1232-2进入棱镜1241的第二倾斜侧表面1241b。此后光线穿过膜传播，大体如图12B所示，假设与如图12A中的设计特征相同的设计特征。光线1232-2因此从膜1240出现，作为由光线1210B表示的输出光束。光线1210B提供类似于窄输出光束410a(图4A)或410b(图4B)的窄输出光束，或它们的单独细光束中的任何光束。膜1240将倾斜入射的光线1232-2主要导向到分体式扩散结构1242的低扩散部分1242b。即使入射光线中的一些可以被导向到高扩散部分1242a，并且即使入射光线中的一些可以被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对1248的边界之外的结构化表面1244的部分，也同样如此。

在图13、图14、图14A和图14B中示出另选的设计的示例性双面的光学膜。该膜可以由与上面讨论的那些材料相同或类似的材料构成，并且可以使用与上面讨论的那些制造技术和设计特征相同或类似的制造技术和设计特征制成。

图13示出双面的光学膜1340。该膜具有背对设置的第一结构化表面1343和第二结构化表面1344，并且相对于与前面的附图一致的Cartesian x-y-z坐标系示出。第一结构化表面1343具有形成于其中的多个棱镜1341。棱镜1341各自沿着平行于y轴的伸长轴延伸。第二结构化表面1344具有形成于其中的多个分体式扩散结构1342。这些分体式扩散结构1342也沿着平行于y轴的伸长轴延伸。膜1340具有三个构成层或元件1345、1346、1347，但考虑更多或更少的层。

在结构化表面1343上的每个棱镜1341通常具有两个倾斜侧表面或小平面1341a、1341b。这些倾斜表面中的一些相邻的对相交以形成棱镜顶点，而其他倾斜表面相交以形成每个棱镜1341的边缘或边界。顶点和边缘/边界在图13中均被示为尖的或V形的；然而，也可以使用非尖的和非V形剖面，例如截顶剖面。第一倾斜表面1341a和第二倾斜表面1342b两者是基本上平坦的。在另选的实施例中，这一个或两个表面可以在x-z平面内平缓地弯曲。棱镜1341的特征在于间距p1，其可以与根据前述实施例的间距p1相同或不同。

在结构化表面1344上的每个分体式扩散结构1342具有设置在彼此旁边的高扩散部分1342a和低扩散部分1342b。在附图中，高扩散部分1342a和低扩散部分1342b两者的特征均可以在于平滑表面。然而，高扩散部分1342a相对于低扩散部分1342b在x-z平面内是高度弯曲的，所述低扩散部分1342b可以是基本上平坦的并且平行于x-y平面，如图所示。(应注意，高扩散部分1342a的曲率与图7中高扩散部分742a的曲率是相反的-扩散部分1342a为正的或聚焦小透镜，而扩散部分742a为负的或散焦小透镜。)高扩散部分1342a是会聚或凸面的小透镜。对于每个分体式扩散结构，高扩散部分1342a和低扩散部分1342b沿着平行于分体式扩散结构的伸长轴即平行于y轴的边界相交。边界可为突变的或渐变的。分体式扩散结构1342的特征在于间距p2，其可以与根据前述实施例的间距p2相同或不同。

在图14中示出可以与图13的膜1340相同或类似的双面的光学膜1440的一部分的示意图。图14的视图与图13的视图相比被放大，以允许更近距离地检测被假设为浸入空气中并被标记为1448的单个棱镜/分体式扩散结构对。图14的Cartesian坐标系与图13和前述附图的坐标系一致。膜1440被示为一体的，但其可以另选地具有图13的分层结构或不同的分层结构。膜1440具有第一结构化表面1443，其具有形成于其中的多个棱镜1441。表面1443和棱镜1441可以与上面讨论的各自的结构化表面1343和棱镜1341相同。在这方面，棱镜1441具有两个倾斜侧表面或小平面1441a、1441b，它们可以与上面讨论的各自的倾斜表面1341a、1341b相同。表面1441a、1441b相交以形成棱镜顶点V棱镜，该顶点可以是平行于y轴延伸的线或脊。

膜1440还具有第二结构化表面1444，其具有形成于其中的多个分体式扩散结构1442。表面1444和分体式扩散结构1442可以与上面讨论的各自的结构化表面1344和分体式扩散结构1342相同。分体式扩散结构1442因此具有可以与上面讨论的部分1342a相同的高扩散部分1442a，其被设置在低扩散部分1442b旁边，该低扩散部分1442b可以与上面讨论的部分1342b相同。高扩散部分1442a相对于低扩散部分1442b在x-z平面内具有高度弯曲的表面。分体式扩散结构1442的外边缘和棱镜1441的外边缘被示出为通过垂直虚线段连接，所述垂直虚线段可以被认为是标出棱镜/分体式扩散结构对1448的边界。分体式扩散结构1442的几何中心(从x-z平面的角度来看)被标记为GC。几何中心GC和棱镜顶点V棱镜可以用作基准点，用该基准点来表征棱镜1441相对于分体式扩散结构1442的对齐(或错开)程度。

图14A和图14B再现图14的棱镜/分体式扩散结构对1448，但在其上叠加光线，所述光线指示其在产生宽角度输出光束的模式(参见例如图3)和产生窄角度输出光束的模式(参见例如图4A或图4B)下的操作。具有与图14中参考标号相同的参考标号的项目是指相同的各自的元件，而不需要进一步讨论。

在图14A中，入射光线1434-2沿着与正x方向最紧密对齐的方向射到膜1440的结构化表面1443上。这类似于图3。入射光线1434-2颇能代表斜光束134-2(参见图3)。光线1434-2被模拟为在x-z平面内传播并且相对于x轴呈18度的角度的光线。光线1434-2进入棱镜1441的第一倾斜侧表面1441a。光学建模用于确定光线此后将如何穿过膜传播。建模假设：膜1440的折射率为1.67(对于中心载体膜部分)和1.51(对于棱镜和分体式扩散结构部分)；棱镜顶角为约60度；高扩散部分1442a的曲率半径为22.3微米；并且几何中心GC与棱镜顶点V棱镜之间的距离为113微米。使用这些假设，光学建模计算出光线1434-2穿过膜1440的轨线，并且该结果被示为光线1410A。图14A的检测揭示了光线1410A提供类似于宽输出光束310(图3)的宽输出光束，或其单独细光束中的任何光束。图14A的检测还揭示了膜1440将倾斜入射的光线1434-2主要导向到分体式扩散结构1442的高扩散部分1442a。即使入射光线中的一些被导向到低扩散部分1442b，并且即使入射光线中的一些被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对1448的边界之外的结构化表面1444的部分，也同样如此。

图14B是针对相反的情况，即针对产生窄角度输出光束的模式。因此，入射光线1432-2沿着与负x方向最紧密对齐的方向射到膜1440的结构化表面1443上。这类似于图4A或图4B。入射光线1432-2颇能代表斜光束132-2(参见图4A、图4B)。光线1432-2被模拟为在x-z平面内传播并且相对于(负)x轴呈18±5度的角度的光线。光线1432-2进入棱镜1441的第二倾斜侧表面1441b。光学建模用于确定光线此后将如何穿过膜传播。建模假设与图14A中的设计特征相同的设计特征。使用这些假设，光学建模计算出光线1434-2穿过膜1440的轨线，并且该结果被示出为光线1410B。图14B的检测揭示了光线1410B提供类似于窄输出光束410a(图4A)或410b(图4B)的窄输出光束，或它们的单独细光束中的任何光束。图14B的检测还揭示了膜1440将倾斜入射的光线1432-2主要导向到分体式扩散结构1442的低扩散部分1442b。即使入射光线中的一些被导向到高扩散部分1442a，并且即使入射光线中的一些被导向到位于特定棱镜/分体式扩散结构对1448的边界之外的结构化表面1444的部分，也同样如此。

目前已经描述了包含分体式扩散结构和棱镜的若干双面的光学膜，现在本公开更详细讨论各种方式，在这些方式中，这些元件可以结合在膜中以在照明系统中产生所需输出光束。特别要注意其中产生窄角度输出光束但宽角度输出光束也受到影响的操作模式。在膜中每个棱镜/分体式扩散结构对的设计细节，包括棱镜和分体式扩散结构的垂直间隔、这些元件的相对横向位置(它们是否横向对齐)、棱镜的倾斜量(如果有的话)以及分体式扩散结构的倾斜量(如果有的话)，确定关于给定输入光束的由给定棱镜/分体式扩散结构对产生的输出光束或细光束的形状和其他属性。在一些情况下，设计参数诸如相对横向位置和/或倾斜量随膜的表面的改变，具有在膜中心的一个值并且朝向膜的外边缘或末端单调增大或减小。此类空间变化可以用于产生输出光束，诸如图4B的输出光束410b。在其他情况下，相关的设计参数在膜的表面上可以是基本上完全相同的，以使得由全部棱镜/分体式扩散结构对所产生的光束或细光束基本上是相同的。此类空间均匀性可以用于产生输出光束，诸如图4A的输出光束410a。

在图15中示意性地示出双面的光学膜1540。膜1540具有第一结构化表面1543和第二结构化表面1544，该第一结构化表面1543具有形成于其中的多个棱镜1541，并且该第二结构化表面1544具有形成于其中的多个分体式扩散结构1542。概括地讲，分体式扩散结构1542被非常示意性地示出为细框或矩形，它们一起形成结构化表面。读者应理解这些细框可以表示本文所公开的分体式扩散结构中的任一个。相对于与前面附图一致的Cartesianx-y-z坐标系示出膜1540。

每个棱镜1541包括在顶点V棱镜处相交的两个倾斜侧表面或小平面。每个棱镜1541还具有棱镜光轴1549-1。棱镜光轴1549-1位于x-z平面中，穿过棱镜顶点，并且对分棱镜顶角使得其离两个倾斜侧表面的距离相等。棱镜1541的特征在于沿着x轴从中心到中心(例如棱镜顶点到棱镜顶点)的棱镜间距p1，为减少杂乱未在图15中标出间距p1。

每个分体式扩散结构1542具有高扩散部分和低扩散部分，图15中未示出。每个分体式扩散结构1542的特征在于如上面讨论的几何中心GC，以及扩散结构光轴1549-2。扩散结构光轴1549-2穿过几何中心GC，并且：如果分体式扩散结构是基本上对称的(参见例如分别在图6和10中的分体式扩散结构642和1042)，则扩散结构光轴1549-2是分体式扩散结构1542的对称轴；另外，如果分体式扩散结构中不存在基本对称性，但是如果高扩散部分或低扩散部分中的一者或两者是平坦的(参见例如分别在图8、图12、和14中的分体式扩散结构842、1242、1442)，则扩散结构光轴1549-2垂直于此类平坦表面(可为多个)；另外，如果分体式扩散结构中不存在基本对称性，并且高扩散部分和低扩散部分均不是平坦的，则扩散结构光轴1549-2垂直于最贴合分体式扩散结构1542的外形的平面。分体式扩散结构1542的特征在于沿着x轴从中心到中心(例如GC到GC)的扩散结构间距p2，为减少杂乱未在图15中标出间距p2。

在膜1540中，结构化表面1543、1544被构造成使得p1＝p2，并且每个棱镜顶点V棱镜与其各自的分体式扩散结构的GC垂直对齐，并且棱镜光轴1549-1平行于彼此并平行于z轴，并且扩散结构光轴1549-2也平行于彼此并平行于z轴。在膜1540中的全部棱镜光轴1549-1和全部扩散结构光轴1549-2因此具有零倾斜。在另选的实施例中，p1可以再次等于p2，但棱镜顶点V棱镜可以从它们各自的分体式扩散结构GC错开所需的量，以便在特定的方向上控制输出光束。

在图16中按照与图15的膜相同的示意性形式示出另一个双面的光学膜1640。膜1640具有第一结构化表面1643和第二结构化表面1644，该第一结构化表面1643具有形成于其中的多个棱镜1641，并且该第二结构化表面1644具有形成于其中的多个分体式扩散结构1642。相对于与前面附图一致的Cartesian x-y-z坐标系示出膜1640。

每个棱镜1641包括在顶点V棱镜处相交的两个倾斜侧表面或小平面，以及棱镜光轴1649-1，如上面所讨论。棱镜1641的特征在于棱镜间距p1，为减少杂乱未在图16中标出间距p1。

每个分体式扩散结构1642具有高扩散部分和低扩散部分，图16中未示出。每个分体式扩散结构1642的特征在于几何中心GC和扩散结构光轴1649-2，如上面所讨论。分体式扩散结构1642的特征在于扩散结构间距p2，为减少杂乱未在图16中标出扩散结构间距p2。

在膜1640中，结构化表面1643、1644被构造成使得p1>p2，并且棱镜光轴1649-1平行于彼此并平行于z轴，并且扩散结构光轴1649-2也平行于彼此并平行于z轴。在膜1640中的全部棱镜光轴1649-1和全部扩散结构光轴1649-2因此具有零倾斜。对于位于膜中心(离膜左末端的第五顶点和离膜右末端的第五顶点)的棱镜/分体式扩散结构对，棱镜顶点V棱镜与其各自的分体式扩散结构的GC垂直对齐。然而，对于膜上的剩余棱镜/分体式扩散结构对，不发生此类垂直对齐，并且错开的量随着离膜1640的中心的距离的增加而单调增加。使用在图16中示出的技术或更通常地其中p1≠p2的技术制成的膜可以产生这样的效果，所述效果为输出光的中心分布可以指向或定向向内以产生会聚效果，如图4B所示。更大的错开程度产生更高电平的串扰，并且对于特定应用，最大可接受未对准程度可通过最大可接受串扰电平来限制。当标称对齐的特征结构对(棱镜/分体式扩散结构对)开始与它们最临近的特征结构对重叠时，产生串扰。在一些情况下，指向光的该接近可以被限制于约10度或更小的在膜的法线方向(z轴)与各棱镜/分体式扩散结构对的中心输出角度之间的角度。对该偏转角度的限制可取决于膜的几何结构方面，诸如厚度(参见图18中的Dz)、间距、基底、棱镜夹角等，并且受光导的输出分布的影响。

在图17中按照与图15和图16的膜相同的示意性形式示出另一个双面的光学膜1740。膜1740具有第一结构化表面1743和第二结构化表面1744，该第一结构化表面1743具有形成于其中的多个棱镜1741，并且该第二结构化表面1744具有形成于其中的多个分体式扩散结构1742。相对于与前面附图一致的Cartesian x-y-z坐标系示出膜1740。

每个棱镜1741包括在顶点V棱镜处相交的两个倾斜侧表面或小平面，以及棱镜光轴1749-1，如上面所讨论。棱镜1741的特征在于棱镜间距p1，为减少杂乱未在图17中标出棱镜间距p1。

每个分体式扩散结构1742具有高扩散部分和低扩散部分，图17中未示出。每个分体式扩散结构1742的特征在于几何中心GC和扩散结构光轴1749-2，如上面所讨论。分体式扩散结构1742的特征在于扩散结构间距p2，为减少杂乱未在图17中标出间距p2。

在膜1740中，结构化表面1743、1744被构造成使得p1>p2，并且扩散结构光轴1749-2平行于彼此并平行于z轴。膜1740中的全部扩散结构光轴1749-2因此具有零倾斜(但在另选的实施例中它们可具有非零倾斜，参见例如图19)。然而，棱镜光轴1749-1根据在膜上的位置而倾斜，其中中心棱镜(离膜左端或右端的第五顶点)具有零倾斜(平行于z轴)，棱镜到中心棱镜的左边具有正倾斜，所述正倾斜随着离中心棱镜的距离的增加而单调地增加，并且棱镜到中心棱镜的右边具有负倾斜，所述负倾斜也随着离中心棱镜的距离的增加而单调地增加(在量级上)。就这一点而言，正倾斜是指顺时针方向倾斜，并且负倾斜是指逆时针方向倾斜。对于中心棱镜，棱镜顶点V棱镜与其各自的分体式扩散结构的GC垂直对齐，但对于膜上的剩余棱镜/分体式扩散结构对，未发生此类垂直对齐，并且错开的量随着离膜1740中心的距离的增加而单调地增加。使用图17所示技术制成的膜或更通常地其中棱镜和/或分体式扩散结构倾斜的膜可以产生这样的效果，所述效果为输出光的中心分布可以指向或定向向内以产生会聚效应，如图4B所示。更大的错开程度产生更高电平的串扰，并且对于特定的应用，最大可接受未对准程度可通过最大可接受串扰电平来限制，如上所讨论。在一些情况下，指向光的该接近可以被限制于约35度或更小的在膜的法线方向(z轴)与各棱镜/分体式扩散结构对的中心输出角度之间的角度。对该偏转角度的限制可以取决于膜的几何结构方面，诸如厚度(参见图18中的Dz)、间距、基底、棱镜夹角等，并且受光导的输出分布的影响。针对该对齐技术的进一步细节还参考了专利申请公开US 2012/0236403(Sykora等人)。

在其他另选的设计中，在图15、图16和图17中的任一个中的分体式扩散结构可以任何所需的方式倾斜，例如以根据在膜上位置而改变的方式，例如在膜中心具有零倾斜，从膜的中心向左边缘逐渐正倾斜，以及从膜的中心向右边缘逐渐负倾斜。

图18和图19示出可存在于双面的光学膜中的不同棱镜/分体式扩散结构对的放大描绘。在图18中，所述对的元件平移地并旋转地彼此对齐。在图19中，元件平移地并旋转地彼此错开，并倾斜不同的量。在这两个特征部中，概括地讲，分体式扩散结构由细框或矩形示意性地表示，正如图15至图17。

在图18中，棱镜/分体式扩散结构对1848具有一个棱镜1841和一个分体式扩散结构1842。棱镜1841具有在顶点V棱镜处相交的倾斜侧表面或小平面1841a、1841b。棱镜1841还具有棱镜光轴1849-1，如上所讨论。分体式扩散结构1842具有几何中心GC和扩散结构光轴1849-2，如上所讨论。通过膜厚度和/或涂层厚度的适当选择，棱镜顶点与结构1842的GC之间的垂直距离Dz可被控制以提供所需的输出光束的光学性能。确定用于Dz的最佳值通常还考虑到光学膜的折射率。光轴1849-1、1849-2平行于彼此并平行于z轴，并且彼此对齐。

在图19中，棱镜/分体式扩散结构对1948具有一个棱镜1941和一个分体式扩散结构1942。棱镜1941具有在顶点V棱镜处相交的倾斜侧表面或小平面1941a、1941b。棱镜1941还具有棱镜光轴1949-1，如上所讨论。分体式扩散结构1942具有几何中心GC和扩散结构光轴1949-2，如上所讨论。通过膜厚度和/或涂层厚度的适当选择，棱镜顶点与结构1942的GC之间的垂直距离Dz可被控制以提供所需的输出光束的光学性能，还考虑到光学膜的折射率。分体式扩散结构沿着x轴1942以位移量Dx与棱镜1941平移地错开。分体式扩散结构1942还与棱镜1941旋转地错开：扩散结构光轴1949-2在x-z平面内相对于棱镜光轴1949-1倾斜，并且此外，扩散结构光轴1949-2和棱镜光轴1949-1两者相对于z轴倾斜。角度α和β可以用来指扩散结构光轴和棱镜光轴的倾斜角，如附图所示。本文所公开的双面的光学膜可以适当地使用设计参数Dz、Dx、α和β，所述设计参数在膜的区域上可以是均匀的(对于所有的棱镜/分体式扩散结构对)或在该区域上可以是非均匀的，以便当一个光源打开时提供宽角度输出光束，并且当不同光源打开时提供窄角度输出光束。

图20A和图20B是示出与所公开的双面的光学膜相关联的理想化角分布的图。这些图中的曲线不是真实数据，而是以理想化的方式示出包含经适当调控的双面的光学膜的光学系统的可能操作。这些附图在x-z平面内绘制作为极角θ的函数的相对光强度，其中θ是光在空气中的传播方向与z轴之间的角度。在图20A中，光学系统的一个光源诸如图3中的光源134打开，并且另一个光源关闭。来自光源的光被提供给光学膜作为高度倾斜的光的输入光束2034-2。参见例如图3的斜光束134-2。该输入光束穿过棱镜的第一倾斜表面进入双面的光学膜，该第一倾斜表面主要与分体式扩散结构的高扩散部分相关联。因此，光束从膜出现，作为宽角度输出光束2010A。曲线2010A表示在双面的光学膜的整个区域上的光输出，但也可表示从膜的每对棱镜/分体式扩散结构出现的每个单独的光束或细光束。

在图20B中，背对设置的光源诸如图4A或图4B中的光源132打开。来自该光源的光被提供给光学膜，作为高度倾斜的光的输入光束2032-2。参见例如图4A或图4B的斜光束132-2。该输入光束穿过棱镜的第二倾斜表面进入双面的光学膜，该第二倾斜表面主要与分体式扩散结构的低扩散部分相关联。因此，光束从膜出现，作为窄角度输出光束2010B。曲线2010B表示在双面的光学膜的整个区域上的光输出，但也可表示从膜的每对棱镜/分体式扩散结构出现的每个单独的光束或细光束。通过倾斜棱镜和/或分体式扩散结构的光轴，和/或通过将棱镜与它们相关联的分体式扩散结构错开，窄输出光束可以被调控以沿着非正交于膜的主方向从膜出现，参见例如另选的窄角度输出光束2010B'和2010B”。

图21是利用示例性双面的光学膜的显示系统2100的示意图。该系统包括一个或多个第一光源2134、一个或多个第二光源2132、背光源封装件2130以及显示面板(未示出)。光源2134、2132可与上面讨论的光源134、132相同或类似。背光源包封件2130包含至少光导和双面的光学膜，布置成诸如图1A和图1B的布置。双面的光学膜可以具有本文讨论的、被适当调控以用于该应用的设计特性中的任何设计特性。根据那些设计特性的上述讨论，双面的光学膜被设计成当第一光源2134打开并且第二光源2132关闭时在第一操作模式下提供宽角度输出光束2110A，以及以当第二光源2132打开并且第一光源2134关闭时在第二操作模式下提供窄角度输出光束2110B。系统2100有利地包括用户能够启动以从第一操作模式改变为第二操作模式或反之亦然的开关。在第一操作模式下，提供宽角度输出光束2110A，这不仅允许位于中心的观察者2102观看显示器，还允许位于周边的观察者2103、2104观看显示器。这可以被认为是系统2130的公共观看操作模式。在第二操作模式下，提供窄角度输出光束2110B，这仅允许位于中心的观察者2102而不允许位于周边的观察者2103、2104观看显示器。这可以被认为是系统2130的私人观看操作模式。系统2100可以因此具有电子可转换的隐私能力。

图22的显示系统2200类似于图21的显示系统，但双面的光学膜被调控以便窄角度输出光束在其从光学膜出现时会聚。系统2200因此利用示例性双面的光学膜，并且包括一个或多个第一光源2234、一个或多个第二光源2232、背光源封装件2230以及显示面板(未示出)。光源2234、2232可以与图21的光源2134、2132相同或类似；背光源封装件2230可以与图21的背光源封装件2130类似，不同的是双面的光学膜被构造成使得单独的棱镜/分体式扩散结构对产生在不同方向上取向的横穿光学膜的输出区域的光束或细光束，参见例如图4B。在第一操作模式下，当第一光源2234打开并且第二光源2232关闭时，双面的光学膜提供宽角度输出光束2210A。在第二操作模式下，当第二光源2232打开并且第一光源2234关闭时，双面的光学膜提供窄角度输出光束2210B。如图所示，窄角度输出光束初始在其离开光学膜时会聚，在光束腰2210B'处实现最小光束宽度，光束2210B越过光束腰2210B'发散。类似于系统2100，系统2200有利地包括用户能够启动以从第一操作模式改变为第二操作模式或反之亦然的开关。第一操作模式的宽角度输出光束2210A不仅允许位于中心的观察者2202观看显示器，还允许位于周边的观察者2203、2204观看显示器。第二操作模式的窄角度输出光束2210B仅允许位于中心的观察者2202而不允许位于周边的观察者2203、2204观看显示器。系统2200可以因此还具有电子可转换的隐私能力。要注意的是，位于中心的观察者2202可以在其他观看位置继续观看显示器(参见例如观察者2202')，只要该观察者没有太多的偏转于系统2200的中心观看轴，这可以由输出光束2210B限定。

图21和图22的特征和原理还可以应用于除显示系统之外的照明系统。在图23和图24中，这些原理被应用于照明系统，所述照明系统的功能是照明房间、办公室或其他生活场所。图23的照明系统2300可以与图21的显示系统2100类似，不同的是显示面板被移除。因此，系统2300包括一个或多个第一光源、一个或多个第二光源、光导以及双面的光学膜。该光源可以与上面讨论的其他光源相同或类似。双面的光学膜可以具有本文讨论的、被适当地调控以用于该应用的设计特性中的任何特性。双面的光学膜被设计成当第一光源打开并且第二光源关闭时在第一操作模式下提供宽角度输出光束2310A，以及当第二光源打开并且第一光源关闭时在第二操作模式下提供窄角度输出光束2310B。系统2300有利地包括用户能够启动以从第一操作模式改变为第二操作模式或反之亦然的开关。在第一操作模式下，提供宽角度输出光束2310A，其广泛地照明房间或生活场所的广泛区域。在具有地板2305和居住者2302的房间内，系统2300被示出为顶置的。在第二操作模式下，提供窄角度输出光束2310B，其照明房间的基本上较小的部分。与第一模式的广泛照明相比，较窄照明可以被认为是提供聚光输出。系统2300可以因此具有电子可转换聚光能力。

图24的照明系统与图23的照明系统类似，但双面的光学膜受到调控以使得窄角度输出光束在其从光学膜出现时会聚。这可以为第二操作模式提供甚至更多的聚光效应。系统2400因此利用一个或多个第一光源、一个或多个第二光源、光导以及双面的光学膜。这些项目可以与系统2300中的各自的项目相同或类似，不同的是双面的光学膜被构造成使得单独的棱镜/分体式扩散结构对产生在不同方向上取向的横穿光学膜的输出区域的光束或细光束，参见例如图4B。在第一操作模式下，当第一光源打开并且第二光源关闭时，双面的光学膜提供宽角度输出光束2410A。在第二操作模式下，当第二光源打开并且第一光源关闭时，双面的光学膜提供窄角度输出光束2410B。如图所示，窄角度输出光束初始在其离开光学膜时会聚，在光束腰2410B'处实现最小光束宽度，光束2410B越过光束腰2410B'发散。类似于系统2300，系统2400有利地包括用户能够启动以从第一操作模式改变为第二操作模式或反之亦然的开关。在第一操作模式下，宽角度输出光束2410A广泛地照明房间或生活场所的广范区域。在具有地板2405、桌子或其他升高表面2406和居住者2402的房间内，系统2400被示出为顶置的。在第二操作模式下，窄角度输出光束2410B照明房间的基本上较小的部分。与第一模式的广泛照明相比，较窄照明可以被认为是提供聚光输出。光束腰2410B'与系统2400相距轴向距离f，并且双面的光学膜可以受到调控使得光束腰2410B'被定位在所需轴向位置，例如在地板2405上或在桌子2406的水平。系统2400可以因此具有电子可转换聚光能力。

可以对所公开的双面的光学膜、光导和相关组件进行多个修改并且将多个特征部结合到其中。例图，双面的光学膜或光导的任何给定结构化表面可以是空间上均匀的，即结构化表面的单独元件或结构可以形成占据组件的整个主表面的重复图案。参见例如图1B和图2。另选地，任何该结构化表面均可以这样的方式被图案化，所述方式为：结构化表面的部分(一个或多个)不包含此类单独元件或结构，或者所述部分(一个或多个)包含此类单独元件或结构，但已提供的此类元件或结构完全或部分不起作用。在结构化表面的部分(一个或多个)上不存在此类单独元件或结构可以通过以下实现：在整个主表面上形成元件或结构，并且然后通过任何合适的技术例如施加足够的热和/或压力以使元件或结构平坦，而在所需部分(一个或多个)中选择性地(图案状的)破坏或以其他方式移除它们。另选地，单独元件或结构的不存在可以通过以下来实现：当在结构化表面的其他区域中形成元件或结构(例如使用合适的图案化工具)时，不在结构化表面的所需部分(一个或多个)中形成它们。在其中所提供的单独元件或结构在结构化表面的所需部分(一个或多个)中完全或部分地起作用的情况下，结构化表面初始可以是空间均匀的，但可以然后用粘合剂、印刷介质或其他合适的材料以图案状方式来涂覆或以其他方式覆盖单独元件或结构，所述粘合剂、印刷介质或其他合适的材料的折射率匹配(包括基本上匹配)元件或结构的折射率，或至少具有不同于空气或真空的折射率。此类图案状施加材料，其可以在施加到结构化表面后固化或交联，可以使结构化表面的所需部分(一个或多个)齐平。单独元件或结构是否被省略或被提供为不起作用，光学系统可以被设计成使得仅一个结构化表面(例如，光导的结构化表面，或双面的膜的结构化表面)被图案化，或者仅两个结构化表面被图案化，或者仅三个结构化表面被图案化，或者四个结构化表面被图案化。如果多于两个结构化表面被图案化，那么可以对任意两个图案化表面使用相同的图案，或可以使用不同图案。

在其他替代方案中，通过适当设计的光导，两个双面的光学膜可以用在光导的相对两侧上。光导可以被构造成以从每个其两个背对设置的主表面提供斜光束，并且在光导的每个主表面处可以提供一个双面的膜，以将斜光束会聚为宽角度输出光束或窄角度输出光束，如上面所讨论，这取决于哪个光源(一个或多个)打开。例如，在图1B中，双面的膜(即膜140的镜像)(相对于x-y平面)可以放置在光导150的相对面上，使得光导设置在两个镜像双面的光学膜之间。

在其他替代方案中，光学系统还可以包括二级结构，以限制或降低由双面的光学膜产生的输出光束(一个或多个)的光扩散程度。例如，在双面的膜的输出处可以提供常规的百叶窗式隐私膜和/或覆盖物(例如，包括一个或多个遮光构件)。这些二级结构可以通过将给定初始输出光束的一部分锢囚在x-z平面内和/或在y-z平面内(是指例如图3、图4A、图4B的x-y-z坐标取向)来操作，以提供修改的输出光束，所述修改的输出光束在咬合平面(一个或多个)内比初始输出光束窄。

光导和双面的光学膜两者的整体形状可以是基本上平面的，或者其中的一者或两者可以是非平面的。在图25A至图25E中示意性地示出示例性照明系统实施例。在每个这些附图中，沿着延伸的本体的背对设置的边缘提供第一光源2534和第二光源2532。光源2534、2532可以与上面讨论的光源134、132相同或类似。延伸的本体，其在图25A中被标记为EBa、在图25B中为EBb、在图25C中为EBc、在图25D中为EBd以及在图25E中为EBe，可以表示光导、双面的光学膜或两者。相对于与前面附图一致的Cartesian x-y-z坐标系示出这些附图的延伸的本体。平面性偏转可指示灵活的延伸的本体或以非平面方式形成的物理上刚性的延伸的本体。延伸的本体EBa是基本上平面的，平行于x-y平面延伸。延伸的本体EBb是非平面的，具有在y-z平面内但不在x-z平面内的曲率。延伸的本体EBc也是非平面的，但具有在x-z平面内而不在y-z平面内的曲率。另选的实施例可以具有在x-z平面和y-z平面两者内的曲率。延伸的本体EBd是非平面的，具有在y-z平面内但不在x-z平面内的曲率，并且在y-z平面内的曲率使得本体自身闭合以形成管状结构。该管状结构可以包括纵向狭槽或间隙，如图所示。管状结构可以具有基本上圆形形状的横截面(例如，在y-z平面的横截面)，或另选地为椭圆形或其他非圆形形状。延伸的本体EBd是非平面的，但具有在x-z平面内而不在y-z平面内的曲率，并且在x-z平面内的曲率使得本体自身闭合以形成管状结构。该管状结构可以包括纵向狭槽或间隙，如图所示。该管状结构可以具有基本上圆形形状的横截面(例如，在x-z平面的横截面)，或另选地为椭圆形或其他非圆形形状。具有图25A至图25E的形状中的任何形状的照明系统可以任何所需的形状因数进行构造，所述形状因数包括与常规灯泡类似的形状因数，并且可以取代常规灯泡使用，具有增加的可转换宽/窄输出光束分布的功能。

实例

利用光学设计软件对类似于图5和图6所示的双面的光学膜进行模拟。膜被假设为具有上面结合图6A和图6B所描述的设计特性，即：膜的折射率为1.67(对于中心载体膜部分)和1.51(对于棱镜和分体式扩散结构部分)；棱镜顶角为约60度；曲线段(其中一半被粗糙化)的标称曲率半径为约41微米；分体式扩散结构的几何中心GC和棱镜顶点V棱镜之间的距离为111微米；并且高扩散部分的表面粗糙度(Ra)为0.588微米。与该双面的膜相邻的光导被模拟为与仅对第一光源通电相关联的第一输入光束和与仅对第二光源通电相关联的第二输入光束，这些输入光束射在双面的膜的棱镜侧面上。这些输入光束中的一个被模拟为在x-z平面内传播(坐标系取向参见图5和图6)并且相对于(正)x轴呈20±10度的角度的光线，另一个输入光束被模拟为在x-z平面内传播并且相对于(负)x轴成20±10度的角度的光线。随着第一光源被打开并且第二光源被关闭，系统产生输出光束，该输出光束在x-z平面内的分布是作为极角(即相对于z轴的角度)的函数，其在图26中被示出为曲线2601。随着第一光源被关闭并且第二光源被打开，系统产生的输出光束在x-z平面内的分布被示出为曲线2602。曲线2601的输出光束比曲线2602的输出光束宽。本公开预期可通过适当地优化双面的膜的设计细节，进一步修改曲线2601的形状，以提供具有单个宽钟形轮廓的分布。

利用光学设计软件对另一个双面的光学膜进行模拟。该膜的设计类似于图7和图8中所示的设计。该膜被假设为具有上面结合图8A和图8B所描述的设计特性，即：膜的折射率为1.67(对于中心载体膜部分)和1.51(对于棱镜和分体式扩散结构部分)；棱镜顶角为约63.5度；棱镜表面的曲率半径为160微米；高扩散部分的曲率半径为30微米；并且几何中心GC与棱镜顶点V棱镜之间的距离为113微米。通过将光线注入到棱镜的倾斜侧表面之一中来模拟第一斜输入光束(类似于第一光源打开并且第二光源关闭)。所注入的光线在如下的角度范围扩散：光线在x-z平面内的投影(坐标取向参见图7和8)具有正x分量并且相对于z轴的角度为62度至82度(72±10度)；光线在y-z平面的投影具有正z分量并且相对于z轴角度为-40度至+40度(0±40度)。双面的光学膜将该第一斜输入光束汇聚为第一输出光束，该第一输出光束在x-z平面内的分布是作为极角的函数，在图27的相对强度图中被示出为曲线2701。然后通过将光线注入到棱镜的另一倾斜表面中来模拟第二斜输入光束(类似于第一光源关闭并且第二光源打开)。所注入的光线在如下的角度范围内扩散：光线在x-z平面内投影具有负x分量并且相对于z轴的角度为62度至82度(72±10度)；光线在y-z平面的投影具有正z分量并且相对于z轴角度的为-40度至+40度(0±40度)。双面的光学膜将该第二斜输入光束汇聚为第二输出光束，该第二输出光束在x-z平面内的分布是作为极角的函数，在图27中被示出为曲线2702。应注意，与第二输出光束(曲线2702)相比，第一输出光束(曲线2701)的光传播较宽。第一输出光束具有在x-z平面内以半峰全角宽度(FWHM)测得的55度的角度扩散，并且第二输出光束具有11度的角度扩散(以相同的方式测得)。

锥光图便于示出光如何通过双面的膜发射，既作为极角的函数又作为方位角的函数进行发射。与锥光图密切相关的是极性等光强图，其提供类似的便利角度信息，不同的是极性等光强图中的强度值没有被余弦校正；然而，通过用极角的余弦除以强度值，可获得相对亮度数据。在图28A中提供该模拟双面的光学膜的第一输出光束的极性等光强图，并在图28B中提供第二输出光束的极性等光强图。在这些图中，z轴对应于在圆形刻度的中心处的点，极角(相对于z轴)对应于离中心的径向距离，以及方位角(相对于y轴)由在圆形刻度周边的数字0、15、30、45、...345指示。用阴影灰度在每个点处示出所计算的相对光强度，其中图上较暗的点指示较亮的光，如通过左侧表示相对强度的线性刻度提供的。应注意，与第二输出光束(图28B)相比，由第一输出光束(图28A)提供的光传播在x-z平面内较宽(90度到270度的方位角)。

除非另外指明，否则本说明书和权利要求中用来表示量、属性测量等的所有数值都应当理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则在本说明书和权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域技术人员利用本申请的教导内容想要获得的所需属性而改变。并不企图限制将等同原则应用于权利要求书的范围，每个数字参数都应该至少根据所报告的有效数字以及采用普通的四舍五入技术来理解。虽然给出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体的实施例中所报告的数值是尽可能精确的。然而，任何数值都可以很好地包含与测试或测量限制相关联的误差。

在不脱离本发明的实质和范围的前提下，对本发明进行的各种修改和更改对于本领域技术人员来说将显而易见，并且应当理解，本发明不限于本文所列出的示例性实施例。除非另外指明，否则读者应假设一个所公开的实施例的特征部也可以应用于全部其他所公开的实施例。应当理解，全部本文引用的美国专利、专利申请公开及其他专利和非专利文献都以它们不与上述公开抵触的程度通过引用的方式并入。

本文公开多个实施例，包括但不限于以下：

项目1是具有背对设置的第一结构化表面和第二结构化表面的光学膜，所述光学膜包括：

在第一结构化表面上形成的多个延伸的棱镜；以及

在第二结构化表面上形成的多个延伸的分体式扩散结构，每个分体式扩散结构具有设置在低扩散部分旁边的高扩散部分；

其中棱镜和分体式扩散结构被布置成处于棱镜与分体式扩散结构的一对一对应关系。

项目2是根据项目1所述的膜，其中每个棱镜具有在其一侧的第一倾斜表面和在其另一侧的第二倾斜表面，并且其中给定分体式扩散结构的低扩散部分主要与穿过其相关联棱镜的第一倾斜表面透射的光相关联。

项目3是根据项目2所述的膜，其中给定分体式扩散结构的低扩散部分主要与穿过相关联棱镜的第二倾斜表面透射的光相关联。

项目4是根据项目1所述的膜，其中，对于每个分体式扩散结构，低扩散部分具有平滑表面特性并且高扩散部分具有粗糙表面特性。

项目5是根据项目1所述的膜，其中每个分体式扩散结构包括第二结构化表面的曲线段，并且其中每个分体式扩散结构的低扩散部分和高扩散部分分别包括曲线段的平滑部分和粗糙部分。

项目6是根据项目1所述的膜，其中对于每个分体式扩散结构，高扩散部分是粗糙部分，并且低扩散部分是小透镜。

项目7是根据项目1所述的膜，其中对于每个分体式扩散结构，高扩散部分是小透镜，并且低扩散部分是平坦部分。

项目8是根据项目7所述的膜，其中每个分体式扩散结构的小透镜是发散小透镜。

项目9是根据项目7所述的膜，其中每个分体式扩散结构的小透镜是会聚小透镜。

项目10是根据项目1所述的膜，其中分体式扩散结构沿着各自的彼此平行的伸长轴延伸，并且其中，对于每个分体式扩散结构，在平面图中，低扩散部分和高扩散部分可以沿着平行于伸长轴的边界相交。

项目11是根据项目1所述的膜，其中棱镜沿着各自的彼此平行的第一伸长轴延伸，并且分体式扩散结构沿着各自的彼此平行的第二伸长轴延伸。

项目12是根据项目11所述的膜，其中第一伸长轴可以平行于第二伸长轴。

项目13是根据项目1所述的膜，其中光学膜限定参考面，其中棱镜具有各自的棱镜光轴，并且其中每个棱镜光轴垂直于参考面。

项目14是根据项目1所述的膜，其中光学膜限定参考面，其中棱镜具有各自的棱镜光轴，并且其中多个棱镜光轴相对于垂直于参考面的法向轴倾斜。

项目15是根据项目1所述的膜，其中光学膜限定参考面，其中每个分体式扩散结构具有扩散结构光轴，并且其中每个扩散结构光轴垂直于参考面。

项目16是根据项目1所述的膜，其中光学膜限定参考面，其中每个分体式扩散结构具有扩散结构光轴，并且其中多个扩散结构光轴相对于垂直于参考面的法向轴倾斜。

项目17是光学系统，其包括：

根据项目1所述的光学膜；以及

光导，其具有适于优先地以斜角发射光的主表面；

其中光学膜设置为邻接光导并取向，使得从光导的主表面发射的光穿过第一结构化表面进入光学膜。

项目18是光学系统，其包括：

光导，其具有适于发射光的主表面；

第一光源和第二光源，它们被构造成沿着各自的不同的第一方向和第二方向将光注入到光导中；以及

光学膜，其具有背对设置的第一结构化表面和第二结构化表面，所述光学膜被设置为邻接光导并取向，使得从光导的主表面发射的光被光学膜偏转并穿过光学膜，以根据所述第一光源和所述第二光源中的哪个光源被通电来提供输出光束；

其中当第一光源通电而第二光源不通电时，输出光束是宽输出光束，并且其中当第二光源通电而第一光源不通电时，输出光束是窄输出光束。

项目19是根据项目18所述的系统，其中宽输出光束在给定观察平面内具有至少40度的光束宽度(FWHM)，并且窄输出光束在给定观察平面内可具有不超过30度的光束宽度(FWHM)。

项目20是根据项目18所述的系统，其中在给定观察平面内，窄输出光束被包括在宽输出光束内。

项目21是根据项目18所述的系统，其中光学膜具有面向光导的第一结构化表面和与第一结构化表面背对设置的第二结构化表面。

项目22是根据项目21所述的系统，其中多个延伸的棱镜在第一结构化表面上形成，并且多个延伸的分体式扩散结构在第二结构化表面上形成，每个分体式扩散结构具有设置在低扩散部分旁边的高扩散部分，并且其中棱镜和分体式扩散结构可以被布置成处于棱镜与分体式扩散结构的一对一对应关系。

项目23是根据项目18所述的系统，还包括：

连接到第一光源和第二光源的开关。

项目24是根据项目23所述的系统，其中系统包括显示器，并且开关向显示器提供可转换的隐私/共享功能。

项目25是根据项目23所述的系统，其中系统包括照明设备，并且开关向照明设备提供可转换的聚光功能。

项目26是显示系统，其包括：

显示面板；

设置在显示面板后面的背光源，所述背光源包括一个或多个第一光源和一个或多个第二光源；以及

开关，其连接到一个或多个第一光源并且连接到一个或多个第二光源以选择性地对此类光源通电；

其中背光源被构造成当一个或多个第一光源打开而一个或多个第二光源关闭时提供第一输出光束，并且还被构造成当一个或多个第一光源关闭而一个或多个第二光源打开时提供第二输出光束；以及

其中第一输出光束具有比第二输出光束宽的角度扩散，使得开关向显示系统提供可转换的隐私/共享功能。

项目27是根据项目26的所述系统，其中背光源包括具有背对设置的第一结构化表面和第二结构化表面的双面的光学膜，所述光学膜包括：

在第一结构化表面上形成的多个延伸的棱镜；以及

在第二结构化表面上形成的多个延伸的分体式扩散结构，每个分体式扩散结构具有设置在低扩散部分旁边的高扩散部分；

其中棱镜和分体式扩散结构被布置成处于棱镜与分体式扩散结构的一对一对应关系。

项目28是项目26的系统，其中背光源包括光导。

Claims (3)

1.一种具有背对设置的第一结构化表面和第二结构化表面的光学膜，所述光学膜包括：

在所述第一结构化表面上形成的多个延伸的棱镜；以及

在所述第二结构化表面上形成的多个延伸的分体式扩散结构，

每个分体式扩散结构具有设置在低扩散部分旁边的高扩散部分；

其中所述棱镜和所述分体式扩散结构被布置成处于棱镜与分体式扩散结构的一对一对应关系，并且

其中对于每个分体式扩散结构，所述高扩散部分是小透镜，并且所述低扩散部分是平坦部分。

2.根据权利要求1所述的膜，其中每个分体式扩散结构的所述小透镜是发散小透镜。

3.根据权利要求1所述的膜，其中每个分体式扩散结构的所述小透镜是会聚小透镜。