CN107533188A - 光学膜 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种光学膜。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。

Description

光学膜
背景技术
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。
发明内容
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的基部正交的线从微结构112的峰到微结构112的基部来尽心测量。顶部结构化表面110上的最低点可用于确定微结构112的基部。微结构112也可通过曲率半径R来表征，并且h/R的比率可为任何合适的值。在一些实施方案中，h/R不大于0.4。
顶部结构化表面110可通过任何合适的方法和任何合适的材料形成。例如，可选择性地蚀刻或研磨顶部结构化表面110。在一些实施方案中，顶部结构化表面110可至少部分通过双光子原模制作工艺形成。在一些实施方案中，顶部结构化表面110依赖利用反转成型工具的浇注并固化工艺。在一些情况下，顶部结构化表面可由可紫外线交联或可紫外线固化的树脂形成，使得适当的光暴露导致树脂硬化，与模具或工具分离，并永久保持其形状。在一些实施方案中，顶部结构化表面110可通过增材工艺诸如3D打印形成。在一些实施方案中，顶部结构化表面110可为注模成型的。顶部结构化表面110可被形成在单件材料中，或者可被形成在设置在基底上的材料的顶层中或尺寸上稳定或抗翘曲的层中。一种或多种材料可针对以下各项进行选择：其材料、物理或光学特性，诸如清晰度、耐刮擦性或耐磨性、抗翘曲性、双折射性或缺乏这些特性、微复制能力、雾度、Tg(玻璃化转变温度)、与其他表面结合的可能性、或任何其他合适的特性。
底部结构化表面120包括各自具有第一面122和第二面124的微结构。对于顶部结构化表面110，微结构可为线性微结构；然而，应记得在图1中透视图为拆分的，使得在该图中所示的示例性构造中，顶部结构和底部结构的微结构彼此大致正交地延伸。底部结构化表面120可包括间隔开的相邻结构，在一些实施方案中间距介于0.5μm和3μm之间。
第一面122为大致平坦的，因为在与微结构的长度正交的剖面中，其被显示为直线。第二面124为弯曲的，因为在与微结构的长度正交的剖面中，其被显示为弧或曲线。在一些实施方案中，微结构可包括例如多于两个面，或者两个面和一个峰或接合部分。在一些实施方案中，第二面124可具有恒定曲率，或者其可具有分段曲率。在一些实施方案中，第二面124可具有连续变化的曲率。在一些实施方案中，每个第一面可具有相同或基本上相同的形状和尺寸。在一些实施方案中，每个第二面可具有相同或基本上相同的形状和尺寸。在一些实施方案中，第一面和第二面中的一者或多者可在一个或多个形状或尺寸上变化，变化方式可为周期性的、非周期性的、或渐变的。
光学膜100可由任何合适的材料或材料的组合整体形成，并且具有任何合适的尺寸。在一些实施方案中，光学膜100可针对特定显示或照明应用而设定尺寸或形状。光学膜100的结构化表面上的结构可如所述的那样正交地延伸，或者去可仅在第一方向和第二方向上延伸或行进，其中第一方向和第二方向彼此不同。例如，第一方向和第二方向之间的角度可介于78度和90度之间。在一些实施方案中，顶部结构化表面和底部结构化表面覆盖相同的区域。在一些实施方案中，顶部结构化表面110和底部结构化表面120为相同整体膜的两个侧面。在一些实施方案中，两个结构化表面或其相应基底彼此层合或附接。
图2为另一光学膜的拆分正面侧视横剖视图。光学膜200包括具有微结构212的顶部结构化表面210，以及具有带有第一面222和第二面224并且通过线225来部分地表征的微结构的底部结构化表面222。可包括或不包括中间层230和232。
如针对图1中的光学膜100所述的，光学膜200包括顶部结构化表面210和底部结构化表面220。顶部结构化表面和底部结构化表面的微结构可具有结合图1所述的一些或所有特性。顶部表面和底部表面的结构相对于彼此正交地延伸，如通过该拆分视图的相应取向的坐标系所示的。
设置在顶部结构化表面210与底部结构化表面220之间的为中间层230和232。在一些实施方案中，中间层230和232可为单层。在一些实施方案中，中间层230和232中的一个或两个中间层可能不存在。
在一些实施方案中，中间层230为反射偏振器。反射偏振器可粘附至顶部结构化表面层和底部结构化表面层。反射偏振器的特征在于至少部分地或在许多情况下为基本上反射第一偏振态的光，同时大量透射第二正交偏振态的光。在一些实施方案中，第一偏振可为沿第三方向的线性偏振，并且第二偏振可为沿第四方向的线性偏振。第三方向可与第一方向或第二方向相同，并且第四方向可与第一方向或第二方向中的另一者相同。在一些实施方案中并且对于一些应用，第三方向或第四方向以及第一方向或第二方向成0到12度之间的角度为可接受的。
在一些实施方案中，中间层230可为反射偏振器，并且中间层232可为四分之一波片、四分之一波层、或四分之一波延迟片。四分之一波层和反射偏振器可以任一顺序堆叠或附接，并且可一起被称为偏振管理光学叠堆。在一些实施方案中，可能存在附加层，诸如粘合剂、保护层、或扩散层。中间层230和232的组合可有效地用作圆形反射偏振器，因为该组合至少部分地反射具有第一偏振旋向性的光，同时大量透射其他偏振旋向性的光。在一些实施方案中，四分之一波片可为液晶聚合物或包含液晶聚合物。在一些实施方案中，可能不存在反射偏振器，并且中间层可能仅包括四分之一波层。
反射偏振器可为多层反射偏振器。多层反射偏振器由在经适当取向时具有内部折射率界面的交替高折射率层和低折射率层的共挤出组形成，该内部折射率界面具有合适的厚度，以通过相长干涉来反射特定偏振的光。反射偏振器的示例包括DBEF和APF(可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minn.))。
在一些实施方案中，中间层230和232中的一个或两个中间层可为双折射的。在一些实施方案中，中间层230和232中的一个或两个中间层可包括块体散射元件或模糊元件，诸如小珠、颗粒、气泡、或孔。在一些实施方案中，中间层230和232中的一个或两个中间层可为漫反射偏振器。该漫反射偏振器可由两种聚合物的取向不可混溶的共混物形成，其中在拉伸时该聚合物中的至少一种聚合物能够形成双折射。中间层230和232中的一个或两个中间层可彼此层合或粘附。中间层230和232可附接、层合或粘附至包括顶部结构化表面210和底部结构化表面220的层中的一个或两个层。
底部结构化表面220的微结构的面可通过角度来表征。该角度在基部(例如，与厚度方向正交甚至具有底部结构化表面220的最低点(或最高点，这取决于透视图，在任何情况下基部都位于相对于峰的结构化表面的相对侧上)的线或平面)与连接最靠近微结构的面和峰的基部上的点的线225之间测得。在一些实施方案中，该角度对于弯曲的第二面224介于60度和80度之间，并且对于平坦的第一面222介于50度至约70度之间。对于平坦面，线225可大部分或完全与面一致，这取决于峰的几何结构。作为另外一种选择，弯曲面诸如第二面224可通过一个或多个曲率半径来表征。在一些实施方案中，弯曲面对于其曲率半径可具有单个值。在一些实施方案中，弯曲面可具有两个或更多个节段，每个节段对于其曲率半径具有不同的值。在一些实施方案中，弯曲面可具有连续变化的曲率半径。曲率半径的一个或多个值可在约40μm至约100μm或约60μm至约100μm的范围内。
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。该底部微结构具有第一面302、第二面304、和基部306。第二面304为分段弯曲的，并且在第一部分中通过具有第一曲率中心312的第一圆310来表征，并且在第二部分中通过具有第二曲率中心322的第二圆320来表征。线330将第二面304和基部306的交点与微结构的峰连接在一起。平分线340正交地平分该线330。
这两个曲率中心(曲率中心312和第二曲率中心322)从正交地平分该线330的平分线340偏移。在一些实施方案中，存在一个曲率中心，并且其从平分线340偏移。在一些实施方案中，存在两个或更多个曲率中心，并且至少一个曲率中心从平分线340偏移。在一些实施方案中，存在多个曲率中心，并且至少一些曲率中心从平分线340偏移。在一些实施方案中，所有曲率中心从平分线340偏移。
在一些实施方案中，光学膜的结构化表面上的每个微结构具有带有符合本文所述的特定标准的曲率中心的面。在一些实施方案中，光学膜的结构化表面上的多个微结构具有带有符合特定标准的曲率中心的表面。
图4为底部微结构的另一构造的横剖视图。该底部微结构具有第一面402、第二面404、基部406、和峰408。与图1至图3中描述的那些微结构设计相比，图4示出微结构设计可能不一定有尖锐的峰。峰408可为倒圆的、弯曲的或平坦的，并且可通过包括其宽度和曲率半径的其几何形状来表征。峰408在弯曲时可为简单弯曲的，或者可为分段弯曲或连续弯曲的。在一些实施方案中，峰为具有0.1μm至5μm范围内的曲率半径的弧。
图5为另一示例性光学膜的拆分正面侧视横剖视图。光学膜500包括具有微结构的顶部结构化表面510，其包括第一面512和第二面514。底部结构化表面520具有带有第一面522和第二面524的微结构。图5与图1类似，不同的是顶部结构化表面510具有包括第一面512和第二面514的微结构。顶部面为平坦或大致平坦的(例如，在平面度的制造公差范围内)。顶部面、第一面512和第二面514在微结构的峰处相遇，从而在其间形成峰角。在一些实施方案中，峰角在90度正负5度以内。在一些实施方案中，峰角在90度到110度的范围内。顶部结构化表面510的微结构可具有倒圆、小平面化、或成型的峰。
图6为包括光学膜的背光的拆分正面侧视横剖视图。背光600包括光学膜602，该光学膜具有带有微结构612的顶部结构化表面610、带有第一面622和第二面624的底部结构化表面620、以及任选的中间层630。背光600还包括缓冲层640、光导650、反射器660、以及光源670。
光学膜602与图1和图2中描述的那些光学膜类似，其包括具有微结构612的顶部结构化表面610、以及面向光导的输出表面并且包括具有第一面622和第二面624的微结构的底部结构化表面620。光学膜602还包括与如在图2中所示并且结合图2所述的中间层230和232对应的中间层630。从这个意义上来说，图6中的中间层630为简化形式，并且因此可代表四分之一波片和线性反射偏振器两者，尽管这两者在图2中被处理成单独的层。光学膜602可为单一层或可由若干个层合的部分或层形成。本文所述的任何其他光学膜可被替代，或者其特征结构可被结合在光学膜602中。
背光600的其余部分包括被设置在光学膜602与光导650之间的缓冲层640、光导650本身、反射器660、和光源670。
缓冲层640可由光学透明的聚合物材料形成并且可具有任何合适的尺寸。在一些实施方案中，缓冲层640可基本上覆盖光导650或光学膜602的整个区域。在一些实施方案中，可将缓冲层640设计成能够防止对光导650或底部结构化表面620的峰造成物理损坏。该损坏可包括刮擦或甚至结构化表面的部分的弯曲或断裂，例如在经受震动诸如冲击或碰撞之后。在特定应用中，缓冲层640可具有使其有利于吸收震动的物理特性，诸如使其适当缓冲的特性。
在一些实施方案中，缓冲层640可具有结构化表面。在一些实施方案中，缓冲层640可具有两个结构化表面。缓冲层640可包括赋予极低雾度的底部结构化表面，该雾度诸如小于10％、小于5％、或甚至小于1％。本文所使用的雾度为通过正确操作HAZE-GARD PLUS雾度测量仪(可购自马里兰州哥伦比亚的毕克-加特纳公司(BYK-Gardner USA,Columbia MD))而报告的值。在一些实施方案中，该低雾度结构化表面可向在光导对面的缓冲层提供有利的防浸湿特性。
在一些实施方案中，缓冲层640可具有漫射光或赋予一些雾度的结构化表面。在一些实施方案中，模糊结构化表面可覆盖顶部表面的一部分。在一些实施方案中，模糊结构化表面可仅覆盖距离最靠近光源的边缘最近的顶部表面的小部分(在一些实施方案中，不超过10％)。小边缘部分的雾度可大于30％、50％、或70％。在一些实施方案中，结构化表面具有覆盖表面的小部分的模糊部分，以及覆盖表面的其余部分的一部分或全部的雾度更低的另一部分。
结构化表面可由任何合适方法形成，包括利用工具的浇注并固化方法。该工具可由任何工艺或工艺的组合形成，包括例如掩膜和蚀刻、反应离子蚀刻、金刚石车削、电镀、对工具覆珠、或包括单光子和双光子工艺的光刻法。
在一些实施方案中，缓冲层640可层合或附接到光导650和光学膜602中的一者或多者。缓冲层640可例如利用压敏层或光学透明粘合剂层或者通过一件或多件边带或衬带而被附接到光导650。在一些实施方案中，缓冲层640可利用低折射率粘合剂层而被粘结到光导650。此类低折射率粘合剂层可包括多个空隙。
在一些实施方案中，缓冲层640可在一面或两面上包括防反射涂层或表面结构(诸如，蛾眼结构)。具体地，在缓冲层640与一个或多个相邻层之间存在气隙的构造中，此类抗反射处理可减少菲涅耳反射并且可增大背光600的整体亮度。
缓冲层640可在多种构造中选用，并且移除该缓冲层可自然地减小背光设计的厚度。在没有缓冲层的情况下，光可从光导650的输出表面镜面透射到光学膜602的底部结构化表面。
光导650可为任何合适的尺寸或形状，并且可由任何合适的材料形成。在一些实施方案中，光导650可例如由注模的单件丙烯酸类树脂形成，或者其可由任何其他合适的材料形成。光导650可具有针对有利光学特性而选择的材料，该有利的光学特性诸如高透射率、低吸收率、低散射率、或者物理特性(诸如刚度、柔韧性、或耐温性和抗翘曲性)。在一些实施方案中，光导650可为楔形光导。在一些实施方案中，光导650可包括或包含提取特征结构，诸如印制点、负向微特征结构(即压痕，其中空气/光导界面倾向于通过以亚临界角散射或反射光来抑制全内反射，从而随后穿过光导的其他表面)、或正向微特征结构。提取特征结构可排列成梯度图案，使得在光导的区域上(并且最终在整个背光600上)均匀地提取光。换句话讲，提取特征结构在光导具有更多总体光的部分诸如靠近光源的区域中可以较低的密度堆积。作为另外一种选择，对于一些应用，提取特征结构在需要更大光输出的区域诸如手机键盘等上的数字或按钮下方可以较高的密度堆积。提取特征结构可在尺寸、形状和数目上以周期性、渐变或非周期性方式变化。
反射器660为作为光的宽带反射器的任何合适的层。在一些实施方案中，反射器660为金属反射器，诸如铝或银，或者为其上沉积有金属反射表面的基底。在一些实施方案中，反射器660为多层光学膜。
类似于本文所述的多层光学膜反射偏振器，多层光学膜反射器包括经仔细选择并且能够在进行取向时形成双折射的交替的高折射率聚合物材料层和低折射率聚合物材料层。这些层为共挤出的并进行取向，使得广谱光通过相长干涉而由层之间的界面反射。每个层对的光学厚度被设计，使得不同的层对有助于反射不同波长的光。示例性多层光学膜反射器为增强型镜面反射器(即ESR，可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minn.))。合适的反射器可反射至少90％、95％、98％、或甚至99％的光。反射器可提供被表征为漫射(或甚至为朗伯曲线)、镜面、或半镜面的反射图案。
光源670可为任何合适的光源或光源的组合。可使用传统光源，诸如发光二极管(LED)、冷阴极荧光灯(CCFL)，以及甚至白炽灯。在一些实施方案中，尽管在图6中将光源670描述为单个对象，也可使用LED的组合来提供足够的白输入光，但根据应用，可利用任何合适的光谱或光谱的组合。在一些实施方案中，LED可使用荧光体或其他降频转换元件。光源670可包括合适的注入或准直光学器件，以有助于将光耦合到光导650中或帮助使光导的光输入成型。光源670可设置在光导650的任一侧上：例如，其可设置成使得从光导射出的来自光源670的光首先入射在平坦的第一面上，或者从光导射出的来自光源670的光首先入射在弯曲的第二面上。可相应地调节背光600的其余部件。
根据应用，背光600的整体设计的某些特性可能对其性能有显著影响。具体地为光学膜602的底部结构化表面620以及光导650的输出分布的设计。光导650的设计可考虑到光学膜602可具有提供比特定的其他输入角更理想的输出的特定输入角；换句话讲，光导和背光整体可被设计成提供具有这些输入角的光学膜602。相反的设计也是可能的：可将光学膜602设计成使光导的输出角为提供理想输出的输入角。
在一些实施方案中，一定程度的漫射或雾度对于隐藏制造、装配中的或通过使用或环境暴露而造成的可见缺陷或者对于视觉干扰诸如叠栅图案为可取的。光学膜602可包括底部结构化表面或顶部结构化表面上的表面漫射结构。此类表面漫射结构可位于所有或仅一些结构化表面上；例如，表面漫射结构可仅位于结构的一侧上。在一些实施方案中，表面漫射结构可介于结构化表面和下面的基底之间。另选地或除此之外，结构化表面的结构中的任一结构、其基底、或任何中间层可具有块体漫射元件或块体散射元件。在一些实施方案中，光学膜602可包括嵌入式哑光层；即，结构化表面和下面的基底之间的漫射层，该下面的基底的折射率不同于结构化表面层及其下面的基底中的至少一者。
用于表征任一表面漫射结构的数量为表面的斜度分布。在需要具有相对较小的斜度(例如，大多数斜度小于40度)的实施方案中，斜度分布提供特别有用的表面漫射结构表征。在一些实施方案中，不超过约20％、或不超过约10％、或不超过约7％、或不超过约5％、或不超过约3％的表面漫射结构具有大于约20度、大于约15度、大于约10度、或大于约7度、或大于约5度或大于约3.5度的斜度量值。在一些实施方案中，表面漫射结构可具有更陡的斜度。例如，在一些实施方案中，不超过约20％、不超过约10％、不超过约7％的表面漫射结构具有大于约20度、或大于约30度、或大于约35度或大于约40度的斜度量值。在一些实施方案中，相当大一部分表面漫射结构具有大于1度的斜度量值，并且相当大一部分第二主表面具有小于10度或小于15度的斜度量值。在一些实施方案中，至少约50％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约85％、或至少约90％的表面漫射结构具有大于1度的斜度量值。在一些实施方案中，不超过约85％或不超过约80％的表面漫射结构具有大于约15度或大于约10度的斜度量值。
在一些实施方案中，可沿两个正交方向来单独测量斜度分布。这些斜度可沿一个方向具有非常小的量值，并且沿第二正交方向具有更大的量值。换句话讲，斜度分布可为不对称的。在一些实施方案中，沿一个方向的斜度可具有如上所述的量值分布(适用于整个表面的情况除外，在本文中沿单个方向)。在一些实施方案中，可能存在约为零或其他一些常量的非常窄的斜度分布，或者沿一个方向没有斜度(例如，平坦或恒定斜度)。在一些实施方案中，沿一个方向的斜度量值的至少50％、至少70％、至少80％、至少85％、或至少90％小于0.5度、或小于0.1度。在一些实施方案中，沿一个方向的斜度量值的至少50％、至少70％、至少80％、至少85％、或至少90％相对于相同的非零斜度小于0.5度、或小于0.1度。在一些实施方案中，非对称地更大的斜度分布方向可与顶部结构或底部结构的线性延伸方向的方向正交(即沿x-或y-轴)，或者更大的斜度分布方向可平行于顶部结构或底部结构的线性延伸方向的方向。
结构化表面的斜度可使用例如原子力显微镜(AFM)或激光扫描共焦显微镜(CSLM)来表征，以确定表面轮廓H(x,y)(即，参考平面上方的表面高度H为正交面内坐标x和y的函数)。沿相应x方向和y方向的斜度Sx和Sy可随后从以下两个表达式计算得出：
斜度量值Sm可从以下表达式计算得出：
用于切割可被微复制以形成表面漫射结构的工具的切割工具系统可采用螺纹切割车床车削工艺，并且包括可通过驱动器围绕中心轴线旋转和/或沿中心轴线移动的辊、以及用于切割辊材料的切削器。切削器被安装在伺服器上，并且可通过驱动器沿x方向移动至辊内和/或沿辊移动。一般来讲，切削器垂直于辊和中心轴线安装，并且在辊围绕中心轴线旋转时被驱动到辊的可雕刻材料中。然后平行于中心轴线来驱动切削器，以产生螺纹切削。可同时以高频率和低位移来致动切削器，以在被微复制而得到表面漫射结构时在辊中形成特征结构。切削器可为任何类型的切削器，并且在应用中可具有期望的任何形状。合适的切削器在美国专利8,657,472(Aronson等人)或8,888,333(Yapel等人)中有所描述。
光学膜602可被构造成使得最终射出背光600的由光源670发射的至少一些光由顶部结构化表面610再循环。所谓再循环，其意指光被反射回到或以其他方式重定向回到光导650。此类光可被反射器660反射回到并且被定向回到光学膜602。由于由顶部结构化表面610重定向的至少一些光不处于优选的视角下或者可能不以其他方式处于可用或期望的角度下，因此重定向可被称为再循环，因为光穿过背光而被再循环。在一些实施方案中，由光源670发射的至少10％的光由顶部结构化表面610再循环。在一些实施方案中，由光源670发射的至少20％的光由顶部结构化表面610再循环。
图7为另一光学膜的拆分正面侧视横剖视图。光学膜700包括：具有微结构712的顶部结构化表面710，该微结构通过第一顶部线714和第二顶部线716来表征；具有微结构的底部结构化表面720，该微结构具有第一面722和第二面724并且通过第一底部线726和第二底部线728来表征。光学膜700还可包括中间层730。
图7的光学膜700类似于图2的光学膜200或图6的光学膜602，不同的是微结构712通过第一顶部线714和第二顶部线716来表征，并且底部结构化表面720的微结构具有两个面，这些面为弧或以其他方式弯曲并且通过第一底部线726和第二底部线728来表征。在一些实施方案中，顶部结构化表面710的微结构可具有两个面，这些面为弧或以其他方式弯曲，如针对底部结构化表面720的微结构所示和所述的。顶部结构或底部结构的弯曲面可具有相同的曲率半径，或者它们可具有不同的曲率半径。在一些实施方案中，顶部结构或底部结构的弯曲面可具有相同的曲率中心，但在一些实施方案中，它们可具有不同的曲率中心。在一些实施方案中，它们可具有分段曲率或变化的曲率。在一些实施方案中，顶部结构化表面710的每个微结构712的每个面可具有介于20μm和40μm之间的曲率半径。在一些实施方案中，底部结构化表面720的每个微结构的每个面可具有介于40μm和80μm之间或介于60μm和80μm之间的曲率半径。在一些实施方案中，跨结构延伸方向截取的结构的面的所有剖面的曲率中心可在一起被考虑并被称为曲率“轴线”。在一些实施方案中，具有分段曲率的面对于每个面可具有多个曲率轴线。在一些实施方案中，弯表面的曲率轴线不同。在一些实施方案中，每个弯曲面的每个曲率轴线不同。
第一顶部线714和第二顶部线716为将微结构712的基部的第一端和第二端的交点与微结构的峰连接在一起的线。在一些实施方案中，第一顶部线714和第二顶部线716可与自身形成角度，该角度在约60度和120度的范围内。第一顶部线和第二顶部线可在其自身与微结构的基部之间形成角度，该角度可介于5度和60度之间，或介于35度和45度之间。线与基部之间的角度对于两条顶部线可相同或不同。
第一底部线726和第二底部线728类似地为将底部微结构的第一端和第二端的交点(即，其中第一面722和第二面724与微结构的基部相交)与微结构的峰连接在一起的线。第一底部线726和第二底部线728可在其自身形成60度至130度范围内的角度。第一底部线和第二底部线可在其自身与微结构的基部形成角度，该角度可介于25度和88度之间，或介于55度和65度之间。线与基部之间的角度或线本身之间的角度对于两条基部线可相同或不同。
在一些峰为倒圆的或弯曲的实施方案中，可优选地表征例如被形成在第一底部线726与第二底部线728之间的角度，不同的是第一底部线和第二底部线分别连接第一端和第二端，并且相反与其弯曲峰的相应侧相切延伸。在其最终相交的点处形成的角度可在50度和70度的范围内。在一些实施方案中，顶部微结构和底部微结构的峰的任何曲率半径小于该特定微结构的面或侧面中的任一者(不包括峰)的曲率半径。
根据应用，特定几何特征具体地结构化表面的几何特征可能特别适合本文所述的光学膜。例如，在图7中，光学膜的顶部和底部上的每个结构可具有垂直于结构的线性范围的横剖视图中为不具有相同曲率中心的弧第一面和第二面。在一些实施方案中，结构利用从例如峰到峰测得的特定间距间隔开。在一些实施方案中，顶部结构化表面的第一间距和底部结构化表面的第二间距介于10μm和100μm之间，或介于10μm和50μm之间。在一些实施方案中，顶部结构化表面或底部结构化表面中的任一者具有可变间距。在一些实施方案中，该间距可相对于对应结构化表面上的结构的每个面的曲率半径而被表示。在一些实施方案中，结构化表面的结构的第一面和第二面的曲率半径与结构化表面的间距的比率介于0.8和10之间、1.5和20之间、1和3之间、或2和5之间。在一些实施方案中，该比率对于顶部结构化表面可介于0.8和10之间，并且对于底部结构化表面介于1.5和20之间。在一些实施方案中，该比率对于顶部结构化表面可介于1和3之间，并且对于底部结构化表面介于2和5之间。在一些实施方案中，该结构中的至少一个结构的高度沿结构的线性范围变化。
实施例
实施例1：(比较例：)
开发了用于评估对针对转向光所设计的膜的输入光分布的响应的计算机模型。所使用的软件为非顺序光跟踪套件，其类似于Trace Pro(购自Lambda研究公司(LambdaResearch Corporation))或LightTools(购自Synopsis)的套件。所考虑的第一膜为在其底侧上具有带有线性小平面的倒转棱镜的常规转向膜，其底侧具有24微米的间距、64度的顶角、以及1.5的折射率。在膜的顶侧上，与棱镜相对的为哑光表面。在所有模拟实施例中，包括位于光源下方的镜面反射器。
计算机模型使用光输入角度分布，对输出光的垂直扫描被显示为图8中的线810，并且输出光的所计算的水平扫描和垂直扫描穿过在图9中所示的膜。
结果表明水平方向和垂直方向的视角范围的显著差异。这对于在手机显示屏中使用常规转向膜可成为苛刻的限制，因为在手机显示屏中希望纵向取向和横向取向在视角上尽可能相等。
执行其他计算机模型，从而模拟光导顶部表面上的缺陷。生成透过膜看到的缺陷的图像，以识别膜漫射缺陷图像的能力。在该实施例中，该缺陷清晰可见。
实施例2：
如实施例1中那样采用计算机模型，其中常规转向膜由膜替代，该膜的顶部结构具有带有40度的弦底角(与连接小平面曲线的端点的线的膜的平面的角度)的对称弯曲棱镜，小平面的曲率半径为30微米，间距为24微米，并且折射率为1.565。
该底部膜具有带有弯曲小平面的对称倒转棱镜，这些弯曲的小平面具有61度的弦底角，小平面曲率半径为75微米，棱镜之间的间隙为2微米，并且折射率为1.5。底部膜的棱镜垂直于顶部膜的结构延伸。
使用与实施例1相同的输入角度分布，计算由模型确定的水平光输出扫描和垂直光输出扫描并被显示在图10中。
与常规转向膜相比，该结果表明查看显示屏的对称性得到显著改善。
执行其他计算机模型，从而模拟光导顶部表面上的缺陷。生成透过膜看到的缺陷的图像，以识别膜漫射缺陷图像的能力。在该实施例中，缺陷的可见性显著低于实施例1。
实施例3：
如实施例2那样采用计算机模型，不同的是顶部膜的结构具有由圆弧界定的弯曲剖面，其中圆弧的高度与曲率半径的比率为0.4，并且间距为24微米。
水平光输出和垂直光输出与之前一样被计算并被显示在图11中。
与常规转向膜相比，该结果表明查看显示屏的对称性得到显著改善。
执行其他计算机模型，从而模拟光导顶部表面上的缺陷。生成透过膜看到的缺陷的图像，以识别膜漫射缺陷图像的能力。在该实施例中，缺陷的可见性显著低于实施例1。
实施例4：
如实施例2那样采用计算机模型，不同的是顶部膜的结构为具有线性小平面、100度的顶角(即夹角)和24微米的间距的棱镜。
水平光输出和垂直光输出与之前一样被计算并被显示在图12中。
与常规转向膜相比，该结果表明查看显示屏的对称性得到显著改善。
执行其他计算机模型，从而模拟光导顶部表面上的缺陷。生成透过膜看到的缺陷的图像，以识别膜漫射缺陷图像的能力。在该实施例中，缺陷的可见性显著低于实施例1，但是可见性与实施例2和3明显不同。
实施例5：
如实施例2那样采用计算机模型，不同的是底部上的结构为倒转非对称棱镜，该倒转非对称棱镜具有一个弦底角为70度的平坦小平面、一个弦底角为60.5度的第二弯曲小平面、和一个曲率半径为70微米的小平面。底部上的结构被取向成使得平坦小平面面向来自光导的入射光。
水平光输出和垂直光输出与之前一样被计算并被显示在图13中。
与常规转向膜相比，该结果表明查看显示屏的对称性得到显著改善。
实施例6：
与之前一样采用计算机模型，但使用实施例3的顶部结构和实施例5的底部结构。
水平光输出和垂直光输出与之前一样被计算并被显示在图14中。
与常规转向膜相比，该结果表明查看显示屏的对称性得到显著改善。
实施例7：
与之前一样采用计算机模型，但使用实施例4的顶部结构和实施例5的底部结构。
水平光输出和垂直光输出与之前一样被计算并被显示在图15中。
与常规转向膜相比，该结果表明查看显示屏的对称性得到显著改善。
以下为根据本公开的示例性实施方案：
项目1：一种光学膜，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，该第一面大致平坦，该第二面为弯曲的，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。
项目2：根据项目1的光学膜，还包括设置在结构化顶部表面和结构化底部表面之间的反射偏振器，该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第三方向的第四方向具有偏振态的光。
项目3：根据项目1的光学膜，其中该第三方向沿第一方向和第二方向中的一者，并且该第四方向沿第一方向和第二方向中的另一者。
项目4：一种包括结构化表面的光学膜，该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，使得在光学膜的垂直于第一方向的方向上的横剖视图中，该第一面为具有多个曲率中心的分段弯曲弧，其中至少一个曲率中心从将基部的第一端连接到结构的峰的线的垂直平分线偏移。
项目5：一种背光，包括：
光源；
光导，其具有靠近光源的输入表面以及输出表面；以及
根据项目4的光学膜，该光学膜设置在输出表面上，该结构化表面面向输出表面。
项目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，该峰角在约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。
项目7：一种背光，包括：
光源；
光导，其具有靠近光源的输入表面以及输出表面；以及
光学膜，其设置在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，其设置在顶层和底层之间并粘附至顶层和底层，该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第三方向的第四方向具有偏振态的光。
项目8：根据项目7的背光，其中该第三方向沿第一方向和第二方向中的一者，并且该第四方向沿第一方向和第二方向中的另一者。
项目9：根据项目7的背光，其中该第三方向大致垂直于第四方向。
项目10：根据项目7的背光，其中该第一方向大致垂直于第二方向。
项目11：根据项目7的背光，还包括光学漫射器，该光学漫射器用于漫射由该光源发射的光并且设置在光学膜与该光导相对的侧上。
项目12：根据项目7的背光，还包括缓冲层，该缓冲层设置在光学膜和光导之间。
项目13：根据项目12的背光，其中该缓冲层包括顶部结构化表面。
项目14：根据项目13的背光，其中该缓冲层的结构化表面为表面漫射结构。
项目15：根据项目14的背光，其中该缓冲层的结构化表面具有较高雾度部分和较低雾度部分，并且该高雾度部分设置为最靠近缓冲层的近接该光源的边缘。
项目16：根据项目15的背光，其中该高雾度部分覆盖缓冲层的不超过10％的顶部表面。
项目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，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。
项目18：根据项目17的光学膜，其中该结构化顶部表面包括表面漫射结构。
项目19：根据项目18的光学膜，其中该表面漫射结构具有沿第一方向测量的第一斜度分布和沿第二方向测量的第二斜度分布，并且其中该第一斜度分布的至少50％的量值大于1度。
项目20：根据项目19的光学膜，其中该第二斜度分布的至少50％的量值小于0.1度。
项目21：根据项目17的光学膜，其中在结构的垂直于结构的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，将每个结构的基部的第一端和第二端连接到结构的峰的直线在其间形成约60度至约130度范围内的角度。
项目22：根据项目17的光学膜，其中该第一方向和第二方向之间的角度为约78度至约90度。
项目23：根据项目17的光学膜，还包括设置在结构化顶部表面和结构化底部表面之间的反射偏振器，该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第三方向的第四方向具有偏振态的光。
项目24：根据项目23的光学膜，其中该第一方向大致垂直于第二方向，该第三方向大致垂直于第四方向，并且第一方向和第二方向中的一者与第三方向和第四方向中的一者形成介于约0至12度之间的角度。
项目25：根据项目17的光学膜，使得在每个底部结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，该结构的峰为曲率半径在约0.1微米至约5微米范围内的弧。
项目26：根据项目25的光学膜，其中在每个底部结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，经过结构的基部的相应的第一端和第二端并且与结构的弯曲峰的相应侧相切的第一直线和第二直线在其间形成在约50度至约70度范围内的角度。
项目27：根据项目17的光学膜，其中在每个结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，将结构的基部的每一端连接到结构的峰的直线与结构的基部形成角度，对于每个顶部结构形成介于约5度至60度之间，并且对于每个底部结构，该角度形成介于约25度至88度之间。
项目28：根据项目17的光学膜，其中在每个结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，将结构的基部的每一端连接到结构的峰的直线与结构的基部形成角度，对于每个顶部结构，该角度形成介于约30度至50度之间，并且对于每个底部结构，该角度形成介于约50度至70度之间。
项目29：根据项目17的光学膜，其中在每个顶部结构和底部结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，将结构的基部的第一端和第二端连接到结构的峰的直线与结构的基部形成相同的角度。
项目30：根据项目17的光学膜，其中在每个结构的垂直于结构的线性范围的方向上的每个横剖视图中，将结构的基部的每一端连接到结构的峰的直线与结构的基部形成角度，对于每个顶部结构，该角度形成介于约35度至45度之间，并且对于每个底部结构，所属角度形成介于约55度至65度之间。
项目31：根据项目17的光学膜，使得在每个顶部结构和底部结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，该结构的峰处的任何曲率半径小于结构的第一面和第二面的曲率半径。
项目32：根据项目17的光学膜，使得在每个顶部结构和底部结构的垂直于结构的线性范围的方向上的每个横剖视图中，该结构的第一面和第二面为不具有相同曲率中心的弧。
项目33：根据项目17的光学膜，其中第一间距和第二间距中的每一者介于约10至100微米之间。
项目34：根据项目17的光学膜，其中第一间距和第二间距中的每一者介于约10至50微米之间。
项目35：根据项目17的光学膜，其中在每个结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，结构的第一面和第二面具有相同的曲率半径。
项目36：根据项目17的光学膜，其中在每个结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，该曲率半径对于每个顶部结构介于约20至40微米之间，并且对于每个底部结构介于约60至80微米之间。
项目37：根据项目17的光学膜，其中在每个结构的垂直于结构的线性范围的方向上的横剖视图中，该结构的第一面和第二面的曲率半径与结构的间距的比率对于每个顶部结构介于约1至约3之间，并且对于每个底部结构介于约2至约5之间。
项目38：根据项目17的光学膜，其中该多个顶部结构和底部结构中的至少一个结构的高度沿结构的线性范围变化。
项目39：根据项目17的光学膜，其中多个大致平行的顶部结构以可变的第一间距布置。
项目40：根据项目17的光学膜，其中多个大致平行的底部结构以可变的第二间距布置。
项目41：根据项目17的光学膜，还包括用于漫射光的光学漫射器。
项目42：根据项目17的光学膜，还包括四分之一波长层。
项目43：根据项目42的光学膜，其中该四分之一波长层设置在结构化顶部表面和结构化底部表面之间。
项目44：根据项目42的光学膜，其中该四分之一波长层设置在与结构化底部表面相对的结构化顶部表面上。
项目45：根据项目17的光学膜，还包括偏振管理光学叠堆，该偏振管理光学叠堆包括：
反射偏振器，其设置在顶部结构和双折射基底之间，该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第三方向的第四方向具有偏振态的光；以及
四分之一波长层。
项目46：根据项目45的光学膜，其中反射偏振器被附着到该四分之一波长层。
项目47：根据项目45的光学膜，其中该偏振管理光学叠堆设置在与结构化底部表面相对的结构化顶部表面上，该四分之一波长层设置在反射偏振器和结构化顶部表面之间。
项目48：根据项目45的光学膜，其中偏振管理光学叠堆设置在结构化顶部表面和结构化底部表面之间，该四分之一波长层设置在反射偏振器和结构化顶部表面之间。
项目49：根据项目45的光学膜，其中偏振管理光学叠堆设置在结构化顶部表面和结构化底部表面之间，该四分之一波长层设置在反射偏振器和结构化底部表面之间。
项目50：根据项目45的光学膜，还包括设置在结构化顶部表面和结构化底部表面之间的光学双折射基底。
项目51：一种背光，包括：
光源；
光导，其具有靠近光源的输入表面以及输出表面；以及
根据项目17所述的光学膜，该光学膜设置在外表面上，该结构化底部表面面向输出表面。
项目52：一种背光，包括：
光源；
光导，其具有靠近光源的输入表面以及输出表面；以及
光学膜，其设置在输出表面上并且包括：
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，每个第一结构和第二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；以及
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，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。
项目53：根据项目52的背光，其中该光导包括与输出表面相对的背部表面，并且其中该背光还包括邻近光导的背部表面设置的反射层。
项目54：一种多层光学膜，包括：
光学双折射基底；
多个大致平行顶部结构，其设置在光学双折射基底上并沿第一方向线性延伸；
多个大致平行底部结构，其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；
反射偏振器，其设置在顶部结构和双折射基底之间，该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第三方向的第四方向具有偏振态的光；以及
四分之一波长层，其设置在顶部结构和反射偏振器之间；其中
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。
除非另外指明，否则针对图中元件的描述应被理解为同样应用到其他图中的对应元件。不应将本发明视为对上述特定实施例和实施方案的限定，因为详细描述此类实施方案是为了有助于说明本发明的各个方面。相反，本发明应被理解为涵盖本发明的所有方面，包括落在由所附权利要求书及其等同物限定的本发明的范围内的各种修改、等同方法和替代装置。

Claims (54)

1.一种光学膜，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，经过所述结构的所述基部的相应的第一端和第二端并且与所述结构的所述弯曲峰的相应侧相切的第一直线和第二直线在其间形成在约50度至约70度范围内的角度。
27.根据权利要求17所述的光学膜，其中在每个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，将所述结构的所述基部的每一端连接到所述结构的所述峰的直线与所述结构的所述基部形成角度，对于每个顶部结构，所述角度形成介于约5度至60度之间，并且对于每个底部结构，所述角度形成介于约25度至88度之间。
28.根据权利要求17所述的光学膜，其中在每个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，将所述结构的所述基部的每一端连接到所述结构的所述峰的直线与所述结构的所述基部形成角度，对于每个顶部结构，所述角度形成介于约30度至50度之间，并且对于每个底部结构，所述角度形成介于约50度至70度之间。
29.根据权利要求17所述的光学膜，其中在每个顶部结构和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，将所述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与所述结构的所述基部形成相同的角度。
30.根据权利要求17所述的光学膜，其中在每个结构的垂直于所述结构的所述线性范围的方向上的每个横剖视图中，将所述结构的所述基部的每一端连接到所述结构的所述峰的直线与所述结构的所述基部形成角度，对于每个顶部结构，所述角度形成介于约35度至45度之间，并且对于每个底部结构，所述角度形成介于约55度至65度之间。
31.根据权利要求17所述的光学膜，使得在每个顶部结构和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，所述结构的所述峰处的任何曲率半径小于所述结构的所述第一面和所述第二面的所述曲率半径。
32.根据权利要求17所述的光学膜，使得在每个顶部结构和底部结构的垂直于所述结构的所述线性范围的方向上的每个横剖视图中，所述结构的所述第一面和所述第二面为不具有相同曲率中心的弧。
33.根据权利要求17所述的光学膜，其中所述第一间距和所述第二间距中的每一者介于约10至100微米之间。
34.根据权利要求17所述的光学膜，其中所述第一间距和所述第二间距中的每一者介于约10至50微米之间。
35.根据权利要求17所述的光学膜，其中在每个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，所述结构的所述第一面和所述第二面具有相同的曲率半径。
36.根据权利要求17所述的光学膜，其中在每个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，所述曲率半径对于每个顶部结构介于约20至40微米之间，并且对于每个底部结构介于约60至80微米之间。
37.根据权利要求17所述的光学膜，其中在每个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，所述结构的所述第一面和所述第二面的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介于约1至约3之间，并且对于每个底部结构介于约2至约5之间。
38.根据权利要求17所述的光学膜，其中所述多个顶部结构和底部结构中的至少一个结构的高度沿所述结构的线性范围变化。
39.根据权利要求17所述的光学膜，其中所述多个大致平行的顶部结构以可变的第一间距布置。
40.根据权利要求17所述的光学膜，其中所述多个大致平行的底部结构以可变的第二间距布置。
41.根据权利要求17所述的光学膜，还包括用于漫射光的光学漫射器。
42.根据权利要求17所述的光学膜，还包括四分之一波长层。
43.根据权利要求42所述的光学膜，其中所述四分之一波长层设置在所述结构化顶部表面和所述结构化底部表面之间。
44.根据权利要求42所述的光学膜，其中所述四分之一波长层设置在与所述结构化底部表面相对的所述结构化顶部表面上。
45.根据权利要求17所述的光学膜，还包括偏振管理光学叠堆，所述偏振管理光学叠堆包括：
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
四分之一波长层。
46.根据权利要求45所述的光学膜，其中所述反射偏振器被附着到所述四分之一波长层。
47.根据权利要求45所述的光学膜，其中所述偏振管理光学叠堆设置在与所述结构化底部表面相对的所述结构化顶部表面上，所述四分之一波长层设置在所述反射偏振器和所述结构化顶部表面之间。
48.根据权利要求45所述的光学膜，其中所述偏振管理光学叠堆设置在所述结构化顶部表面和所述结构化底部表面之间，所述四分之一波长层设置在所述反射偏振器和所述结构化顶部表面之间。
49.根据权利要求45所述的光学膜，其中所述偏振管理光学叠堆设置在所述结构化顶部表面和所述结构化底部表面之间，所述四分之一波长层设置在所述反射偏振器和所述结构化底部表面之间。
50.根据权利要求45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光学双折射基底。
51.一种背光，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17所述的光学膜，所述光学膜设置在所述外表面上，所述结构化底部表面面向所述输出表面。
52.一种背光，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：
第一结构化表面，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第一结构；
第二结构化表面，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第二结构，每个第一结构和第二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弯曲的第一面和第二面，所述弯曲的第一面和第二面具有不同的曲率轴线；以及
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，使得由所述光源发射并射出所述背光源的至少10％的光在射出所述背光源之前被所述第二结构化表面再循环。
53.根据权利要求52所述的背光，其中所述光导包括与所述输出表面相对的背部表面，并且其中所述背光还包括邻近所述光导的所述背部表面设置的反射层。
54.一种多层光学膜，包括：
光学双折射基底；
多个大致平行顶部结构，其设置在所述光学双折射基底上并沿第一方向线性延伸；
多个大致平行底部结构，其设置在与所述顶部结构相对的所述光学双折射基底上并沿不同于所述第一方向的第二方向线性延伸；
反射偏振器，其设置在所述顶部结构和所述双折射基底之间，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；以及
四分之一波长层，其设置在所述顶部结构和所述反射偏振器之间；
其中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弯曲的第一面和第二面，所述弯曲的第一面和第二面具有不同的曲率轴线。
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