CN114556194A - 具有凹口反射偏振器的彩色中性发射显示器 - Google Patents

具有凹口反射偏振器的彩色中性发射显示器 Download PDF

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蒂莫西·J·内维特
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Abstract

本发明公开了一种显示系统，并且该显示系统包括显示器和设置在显示器上的反射偏振器。对于实质上垂直入射光，对于主波长λb，反射偏振器透射至少60％的具有第一偏振状态x的入射光，并且反射至少60％的具有正交的第二偏振状态y的入射光。对于第一波长λuv和第二波长λbg中的每一者，0<λb‑λuv≤100nm，并且0<λbg‑λb≤100nm，反射偏振器对于第一偏振状态和第二偏振状态中的每一者透射至少40％的入射光。

Description

具有凹口反射偏振器的彩色中性发射显示器
背景技术
包括多个聚合物层的反射膜是已知的。此类膜的示例为反射镜和偏振器，偏振器包括交替聚合物层，其中相邻层具有不同折射率。
显示器可以表现出可变的黑色状态反射率特性。
发明内容
在本公开的一些方面，提供了一种显示系统。该显示系统可以包括显示器和设置在显示器上的反射偏振器，显示器包括多个像素并且被配置成发射图像以供观看者观看。对于实质上垂直入射光，对于主波长λb，反射偏振器可以透射至少60％的具有第一偏振状态x的入射光，并且反射至少60％的具有正交的第二偏振状态y的入射光，并且对于第一波长λuv和第二波长λbg中的每一者，0<λb-λuv≤100nm，并且0<λbg-λb≤100nm，反射偏振器对于第一偏振状态和第二偏振状态中的每一者可以透射至少40％的入射光。该显示系统还可以包括延迟器层，该延迟器层设置在反射偏振器与显示器之间，使得当实质上白色入射光以入射角θ1入射在显示系统上时，显示系统反射入射光的至少一部分，在入射光被显示器反射至少两次之后，作为出射光以实质上等于入射角的出射角θ2传播，并且入射光与出射光的对应CIE 1931颜色色度坐标x和y之间的最大差值至少当入射角实质上等于零时可以小于约0.1。
在本公开的一些方面，提供了一种显示系统。该显示系统可以包括被配置成在可见波长范围内发射图像的显示器，并且显示器可以包括被配置成发射蓝光的蓝色像素。所发射的蓝光在可见波长范围内的蓝色波长λb处具有蓝色峰。该显示系统还可以包括设置在显示器上的线性吸收偏振器层、设置在线性吸收偏振器层与显示器之间的反射偏振器，以及设置在反射偏振器与显示器之间的延迟器层，并且延迟器层与四分之一波延迟器具有偏差Δ。对于实质上垂直入射光，对于蓝色波长λb，反射偏振器可以透射至少60％的具有第一偏振状态的光，并且反射至少60％的具有正交的第二偏振状态的光，对于小于λb的至少一个波长λuv，λb-λuv≤50nm，并且对于可见波长范围内的每个波长λ，λ-λb≥50nm，反射偏振器对于第一偏振状态和第二偏振状态中的每一者可以透射至少40％的入射光。Δ在波长λb处为Δb，并且在可见波长范围中的至少一个红色波长λr处为Δr，λr-λb≥100nm，Δb≤Δr，并且对于第一偏振状态，线性吸收偏振器在红色波长λr处具有比在蓝色波长λb处更大的透射率。
在本公开的一些方面，提供了一种显示系统。该显示系统可以包括发射显示器，该发射显示器包括被配置成发射在蓝色波长λb处具有蓝色峰的蓝光的蓝色像素、被配置成发射在绿色波长λg处具有绿色峰的绿光的绿色像素，以及被配置成发射在红色波长λr处具有红色峰的红光的红色像素。该显示系统还可以包括设置在发射显示器上的反射偏振器，以及设置在反射偏振器与发射显示器之间的延迟器层，并且延迟器层与四分之一波延迟器具有偏差Δ。对于实质上垂直入射光：对于蓝色波长λb以及对于至少一个红外波长λir，反射偏振器透射至少60％的具有第一偏振状态的光，并且反射至少60％的具有正交的第二偏振状态的光；对于绿色波长λg和红色波长λr中的每一者，反射偏振器对于第一偏振状态和第二偏振状态中的每一者透射至少40％的入射光，并且Δ在蓝色波长λb和红色波长λr处分别为Δb和Δr，Δb≤Δr。对于以约10度至约60度之间的至少一个入射角入射的光，并且对于红色波长λr，反射偏振器可以透射至少50％的具有第一偏振状态的光，并且反射至少50％的具有第二偏振状态的光。
附图说明
图1是根据本公开的示例性实施方案的显示系统的示意透视图；
图2是根据本公开的示例性实施方案的显示系统的示意透视图，其进一步示出了各种入射、反射和出射光；
图3是根据本公开的示例性实施方案的波长光谱的示意图；
图4是根据本公开的示例性实施方案的波长与延迟的曲线图，并且具体地示出了四分之一波关系和延迟器层关系；
图5是根据本公开的示例性实施方案的划分为多个光敏像素的显示器的示意图；
图6是根据本公开的示例性实施方案的反射率和发射强度与波长的曲线图，并且具体地示出了蓝光、绿光和红光；
图7是第一反射偏振器中光学重复单元的厚度分布的曲线图；
图8至图9是垂直入射和60度入射角下的第一反射偏振器的反射系数曲线图；
图10至图11是结合有第一反射偏振器的圆形偏振器在不同入射角下的环境反射色度曲线图；
图12是第二反射偏振器中光学重复单元的厚度分布的曲线图；
图13至图14是垂直入射和60度入射角下的第二反射偏振器的反射系数曲线图；
图15至图16是结合有第二反射偏振器的圆形偏振器在不同入射角下的环境反射色度曲线图；
图17是第三反射偏振器中光学重复单元的厚度分布的曲线图；
图18至图19是垂直入射和60度入射角下的第三反射偏振器的反射系数曲线图；
图20至图21是结合有第三反射偏振器的圆形偏振器在不同入射角下的环境反射色度曲线图；
图22是第四反射偏振器中光学重复单元的厚度分布的曲线图；
图23至图24是垂直入射和60度入射角下的第四反射偏振器的反射系数曲线图；并且
图25至图26是结合有第四反射偏振器的圆形偏振器在不同入射角下的环境反射色度曲线图。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明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，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
当部分反射器用于发射显示器的圆形偏振器中时，波长和偏振相关部分反射器可用于改善发射显示器的反射颜色特性或黑色状态特性。部分反射器可以是反射偏振器，因为在一些实施方案中，部分反射器对于两个正交偏振状态具有不同的反射特性。部分反射器可为双折射多层光学膜，其具有受控的谱带边缘和随入射角变化的定制反射率。
图1是光学叠堆200和显示器300的示意横截面图。显示器300可以是发射显示器，并且更具体地可以是有机发光二极管(OLED)背板层或微发光二极管(μLED)背板层。
在一些实施方案中，光学叠堆200包括彼此光学通信的多个元件，包括但不限于延迟器层10、线性吸收偏振器20和反射偏振器30。反射偏振器30可以设置在线性吸收偏振器20与延迟器层10之间或实质上之间。反射偏振器30可以通过第一粘合层60粘结到延迟器层10，并且反射偏振器30可以通过第二粘合层70粘结到线性吸收偏振器30。
第一粘合层60和第二粘合层70中的一者或两者可以是光学透明粘合剂(例如，具有通过ASTM D1003-13标准确定的例如小于约5％或小于约2％的雾度和通过ASTM D1003-13标准确定的例如至少约80％或至少约90％的透光率的粘合剂)。在一些实施方案中，第一粘合剂层60和第二粘合剂层70中的一者或两者可以包括压敏粘合剂、UV固化粘合剂和/或聚乙烯醇型粘合剂。
反射偏振器30可以是多层光学膜，其包括具有多个光学重复单元的光学叠堆。每个光学重复单元可以包括多个聚合物层，诸如第一聚合物层和第二聚合物层。多层光学膜可以包括单独的微层，其中“微层”是指足够薄的层，使得在此类层之间的界面处反射和/或透射的光主要由于相长或相消干涉而赋予多层光学膜所需的反射或透射特性。微层可一起表示多层叠堆的一个光学重复单元(ORU)，ORU是在整个叠堆厚度中以重复图案重现的最小层组。这些微层可具有不同的折射率特性，使得一些光在相邻微层之间的界面处被反射。对于被设计成反射紫外波长光、可见波长光或近红外波长光的光学膜而言，每个微层的光学厚度(即，物理厚度乘以相关的折射率)通常小于约1微米。在一些情况下，每个微层具有实质上等于对应波长的约1/4的光学厚度。然而，也可以包括较厚的层，诸如膜外表面的表层，或设置在膜内的保护性边界层(PBL)，例如，该保护性边界层分离微层组。在一些实施方案中，给定的光学膜中仅包括单个微层组或叠堆。
本公开的线性吸收偏振器20可以实质上透射具有一个偏振状态的光，同时实质上吸收具有正交的偏振状态的光。一种有用类型的线性吸收偏振器20为二向色性偏振器。二向色性偏振器通过例如将染料掺入聚合物片材中然后将片材沿着一个方向拉伸制成。二向色性偏振器也可通过单轴拉伸半晶体聚合物(诸如聚乙烯醇)，然后使用碘络合物或二向色性染料对该聚合物染色或通过使用定向的二向色向染料涂覆聚合物而制成。这些偏振器常常将聚乙烯醇用作染料的聚合物基体。二向色性偏振器一般具有大量的光吸收能力。在一些实施方案中，线性吸收偏振器是具有小于约100:1、10:1或5:1的对比率(通过状态透射与阻光状态透射的比率)的“弱”线性吸收偏振器。
延迟器层10可包括膜、涂层或者膜和涂层的组合。示例性膜包括双折射聚合物膜延迟器，诸如购自科罗拉多州弗雷德里克的百灵光学公司(Meadowlark Optics，Frederick，CO)的那些。用于形成延迟器层的示例性涂层包括在美国专利申请公布No.2002/0180916(Schadt等人)、No.2003/028048(Cherkaoui等人)、No.2005/0072959(Moia等人)和No.2006/0197068(Schadt等人)以及美国专利No.6,300,991(Schadt等人)中描述的线性可光聚合聚合物(LPP)材料和液晶聚合物(LCP)材料。合适的LPP材料包括ROP-131EXP 306LPP，并且合适的LCP材料包括ROF-5185EXP 410LCP，这两者均可购自瑞士奥什维尔落利刻新材料有限公司(ROLIC Technologies，Allschwil，Switzerland)。
图3是波长光谱的示意图，具体地指示范围在约425nm到约475nm的示例性蓝色波长范围40、范围可在约525nm到约575nm的示例性绿色波长范围41和范围可在约625nm到约800nm的示例性红外波长范围42。在一些实施方案中，红外波长范围42可以被划分为红色波长范围43和红外波长范围44。在一些实施方案中，红外波长范围42主要是从约625nm延伸到约675nm的红色波长范围。这些示例性波长范围(40、41、42、43、44)也可以在图4中看到，如下文将更详细地描述。
图4是波长(X轴)与延迟(Y轴)的曲线图。图4示出了由理想四分之一波延迟器体现的波长与延迟之间的关系，其中波长和延迟线性地变化。为了简洁和清楚起见，此关系可以称为四分之一波关系50。还示出了由示例性公开的延迟器层10体现的波长与延迟之间的示例性关系。为了简洁和清楚起见，此关系可以被称为延迟器层关系54。还可以看出，在每个给定波长处，延迟器层关系54与四分之一波关系50之间存在偏差Δ。在图4的示例性曲线图中，偏差Δ在波长范围(40,41,42,43,44)中的每个波长处为非零。在一些实施方案中，Δ在波长范围(40,41,42,43,44)中的一个或多个波长处可以为零或实质上为零。
在紫外波长范围45、蓝色波长范围40、绿色波长范围41、红外波长范围42、红色波长范围43和红外波长范围44内，对于不同的波长λ可以存在相应偏差范围Δ。偏差Δb最小可以是蓝色波长范围40内的偏差范围Δ中波长λb最小处的最小偏差。偏差Δg最小可以是绿色波长范围41内的偏差范围Δ中波长λg最小处的最小偏差。偏差Δri最小可以是红外波长范围42内的偏差范围Δ中波长λri最小处的最小偏差。在一些实施方案中，最小Δb最小值小于最小Δg最小和Δri最小中的一者或两者。
在一些实施方案中，反射偏振器30分别在蓝色波长范围40、绿色波长范围41和红外波长范围42内的波长λb、λg和λri中的一者或多者处发射具有第一偏振状态x的实质上垂直入射光的一部分。在一些实施方案中，第一偏振状态x可以为实质上沿x轴取向的线性偏振，这意味着沿z轴传播的光的电场矢量被限制或实质上限制于xz平面。在各种具体实施中，反射偏振器30可以透射、实质上透射、透射约或透射至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的实质上垂直入射光，该实质上垂直入射光在λb、λg和λri中的一者或多者处具有第一偏振状态x。虽然图1和图2示出了呈线性形式的示例性第一偏振状态x，但是应理解，第一偏振状态x可以是非线性、圆形、椭圆形或任何其他偏振形式。
在一些实施方案中，反射偏振器30反射在波长λb、λg和λri中的一者或多者处具有第二偏振状态y(与第一偏振状态x正交)的实质上垂直入射光的一部分。在一些实施方案中，第二偏振状态y可以为实质上沿y轴取向的线性偏振，这意味着沿z轴传播的光的电场矢量被限制或实质上限制于yz平面。在各种具体实施中，反射偏振器30可以反射、实质上反射、反射约或反射至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的实质上垂直入射光，该实质上垂直入射光在λb、λg和λri中的一者或多者处具有第二偏振状态y。
在一些实施方案中，反射偏振器30透射在λgri和λbg中的一者或多者处具有第一偏振状态x和/或第二偏振状态y的实质上垂直入射光的一部分。λgri可以在λg和λri之间，而λbg可以在λg和λb之间。在各种具体实施中，反射偏振器30可以透射、实质上透射、透射约或透射至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的实质上垂直入射光，该实质上垂直入射光在λgri和λbg中的一者或多者处具有第一偏振状态x和/或第二偏振状态y。
对于实质上垂直入射光，线性吸收偏振器层20在蓝色波长范围40内具有平均透射率Tb，在绿色波长范围41内具有平均透射率Tg，在红外波长范围42内具有平均透射率Tri。在一些具体实施中，Tb小于Tg和Tri中的一者或两者。
转向图1和2，示出了显示系统300和显示器80。显示器80可以被划分为多个光聚集/生成图像元素，或像素81，如图5示意性所示。像素81可以被配置成发射图像82以供观看者90观看。反射偏振器30可以与显示器80光学通信，使得该反射偏振器定位成接收由显示器80发射的图像，并且进一步可以设置在显示器80上、靠近或邻近该显示器。
对于在蓝色波长范围40内的示例性波长λb，在各种具体实施中，反射偏振器可以透射、实质上透射、透射约或透射至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的具有第一偏振状态x的实质上垂直入射光。在一些实施方案中，对于示例性波长λb，在各种具体实施中，反射偏振器可以反射、实质上反射、反射约或反射至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的实质上垂直入射光，该实质上垂直入射光具有与第一偏振状态x正交或实质正交的第二偏振状态y，其中偏振状态x、y之间的角度可以小于2度、4度、6度、8度、10度或20度。
波长λuv可被定义在紫外波长范围45中，并且波长λbg可被定义在波长范围40或波长范围41内的波长λb和λg之间。在各种具体实施中，0<λb-λuv≤80nm、85nm、90nm、95nm、100nm、105nm、110nm、115nm或120nm，并且0<λbg-λb≤80nm、85nm、90nm、95nm、100nm、105nm、110nm、115nm或120nm，并且对于λuv和λbg中的一者或多者处的第一偏振状态x和第二偏振状态y中的每一者，反射偏振器30透射、实质上透射、透射约或透射至少20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％或65％的实质上垂直入射光。
如图2最佳所示，延迟器层10可以设置在反射偏振器30与显示器80之间。实质上入射白光100能够以入射角θ1入射在显示系统300上。在入射光被显示器80反射至少两次之后，显示系统300将入射白光100的至少一部分反射为以实质上等于入射角θ1的出射角θ2传播的出射光103。实质上白色入射光100可被显示器80反射至少两次，例如，当实质上白色入射光100在被反射偏振器30和延迟器层10透射后被显示器第一次反射为第一反射光101，并且第一反射光101在被反射偏振器30反射并被延迟器层10透射至少一次(例如两次)后被显示器80第二次反射为第二反射光102时，第二反射光102作为出射光103离开显示系统。
在一些具体实施中，入射光100和出射光103具有实质上相同的色坐标，使得出射光103实质上与实质上白色入射光100一样白。在此类具体实施中，至少当入射角θ1实质上等于零时，入射光100与出射光103的对应CIE 1931颜色色度坐标x和y之间的最大差值小于约0.1或小于约0.1。
在一些实施方案中，反射偏振器30和延迟器层10设置在观看者90与显示器80之间。
在一些实施方案中，实质上白色入射光100在被反射偏振器30和延迟器层10透射后被显示器80第一次反射为第一反射光101。第一反射光101可以在被反射偏振器30反射并被延迟器层10透射至少一次之后，可以被显示器80第二次反射为第二反射光102。第二反射光102可以作为出射光103离开显示器80。在各种实施方案中，至少当入射角θ1实质上等于零时，入射光100与出射光103的对应CIE 1931颜色色度坐标x和y之间的最大差值小于或小于约0.08、0.06、0.04或0.02。
在各种实施方案中，对于大于约20度、约30度或约40度的至少一个入射角，入射光100与出射光103的对应CIE 1931颜色色度坐标x和y之间的最大差值小于约0.01。
在一些实施方案中，显示系统300包括延迟器层10。如上详细描述的，图4示出了四分之一波关系50以及延迟器层关系54，并且在每个给定波长处延迟器层关系54与四分之一波关系50之间存在偏差Δ。在一些实施方案中，延迟器层关系54在蓝色波长范围40中具有与四分之一波延迟器50在红色波长范围43中更小的偏差Δ。在一些实施方案中，这通过Δb小于Δr和Δg来举例说明，其中Δb是λb处蓝色波长范围40内延迟器层关系54与四分之一波关系50之间的偏差，Δr是λr处红色波长范围43内延迟器层关系54于四分之一波关系50之间的偏差，并且Δg是λg处绿色波长范围41内延迟器层关系54与四分之一波关系50之间的偏差。在一些实施方案中，这通过延迟器层关系54与四分之一波关系50之间在蓝色波长范围40内的所有波长处的偏差大于延迟器层关系54与四分之一波关系50之间在绿色波长范围41和红色波长范围43内的所有波长处的偏差来举例说明。
显示系统300还可以包括反射偏振器30，并且对于实质上垂直入射光，对于红外波长范围44中的至少一个波长λir，反射偏振器30可以透射至少40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％，75％或80％的具有第一偏振状态x的入射光，并且能够反射至少40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％的具有正交或实质上正交的第二偏振状态y的入射光。
在一些实施方案中，对于红色波长范围43中的每个波长，反射偏振器30对于第一偏振状态x和第二偏振状态y中的每一者透射入射光的一部分。在各种实施方案中，对于红色波长范围43中的每个波长，反射偏振器30对于第一偏振状态x和第二偏振状态y中的每一者透射至少20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％的入射光。
线性吸收偏振器层20也可以包括在显示系统300中。在一些实施方案中，对于第一偏振状态x，线性吸收偏振器层20在红色波长范围43中具有比在蓝色波长范围40中更大的平均透光率。在一些实施方案中，对于第二偏振状态y，线性吸收偏振器层20在红色波长范围43中具有比在蓝色波长范围40中更大的平均透光率。
在一些实施方案中，并且如图1所示，显示系统300包括显示器80，该显示器被配置成在可见波长范围内发射图像82，例如分别对应于蓝色、绿色和红色波长范围40、41、43。如图5最佳所示，显示器300可以包括被配置成发射蓝光110的蓝色像素81b。在一些实施方案中，如图6所示，发射的蓝光110在可见波长范围内(40,41,43)的示例性蓝色波长λb处具有蓝色峰111。
显示系统300可以包括设置在显示器80上、靠近或邻近该显示器的线性吸收偏振器层20，并且反射偏振器30可以设置在线性吸收偏振器层20与显示器80之间。延迟器层10可以设置在反射偏振器30与显示器80之间或实质上之间。如上所述，图4示出了在给定波长处延迟器层关系54与四分之一波关系50之间的示例性偏差Δ。
在一些实施方案中，对于实质上垂直入射光，对于示例性蓝色波长λb，反射偏振器30透射具有第一偏振状态x的光的至少一部分，并且反射具有第二偏振状态y的光的至少一部分。在一些实施方案中，对于实质上垂直入射光，对于示例性蓝色波长λb，反射偏振器30透射至少40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％的具有第一偏振状态x的光，并且反射至少40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％的具有第二正交或实质上正交的偏振状态y的光。
示例性波长λuv和λb在图4中示出，并且λuv可以小于λb或者沿x轴在其左侧。进一步地，在各种实施方案中，λb-λuv≤70nm、65nm、60nm、55nm、50nm、45nm、40nm、35nm或30nm。在各种实施方案中，对于可见波长范围内的每个波长λ，λ-λb≥70nm、65nm、60nm、55nm、50nm、45nm、40nm、35nm或30nm。在一些实施方案中，对于至少一个波长λuv以及对于可见波长范围40、41、43中的每个波长λ，反射偏振器30对于第一偏振状态x和第二偏振状态y中的每一者透射至少20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％的入射光。
如上详细描述的，图4示出了四分之一波关系50以及延迟器层关系54，并且在每个给定波长处延迟器层关系54与四分之一波关系50之间存在偏差Δ。在一些实施方案中，在波长λb处的偏差Δ为Δb，并且在可见波长范围40、41、43中的至少一个红色波长λr处的偏差Δ为Δr。在各种实施方案中，λr-λb≥80nm、85nm、90nm、95nm、100nm、105nm、110nm、115nm或120nm。在一些实施方案中，Δb≤Δr。
此外，在一些实施方案中，对于第一偏振状态y，线性吸收偏振器20在红色波长λr处具有比在蓝色波长λb处更大的透射率。在一些实施方案中，可见波长范围从约420nm延伸至约650nm。
在一些实施方案中，如图1和图5中最佳所示，显示系统300包括发射显示器80，该发射显示器包括被配置成发射蓝光110的蓝色像素81b、被配置成发射绿光112的绿色像素81g和被配置成发射红光114的红色像素81r。如图4所示，蓝光100可在蓝色波长λb处具有蓝色峰111，绿光112可在绿色波长λg处具有绿色峰113，并且红光114可在红色波长λr处具有红色峰115。
反射偏振器30可以设置在发射显示器80上，并且延迟器层10可以设置在反射偏振器30与发射显示器80之间或实质上之间。如上详细描述的，图4示出了四分之一波关系50以及延迟器层关系54，并且在给定波长处延迟器层关系54与四分之一波关系50之间存在偏差Δ。
对于实质上垂直入射光，对于蓝色波长λb以及对于至少一个红外波长λir，反射偏振器30可以透射具有第一偏振状态x的入射光的一部分，并且可以反射具有正交的第二偏振状态y的入射光的一部分。在一些实施方案中，对于实质上垂直入射光，对于蓝色波长λb以及对于至少一个红外波长λir，反射偏振器30可以透射至少40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％的具有第一偏振状态x的入射光，并且可以反射至少40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％的具有正交的第二偏振状态y的入射光。如上所述，具有第一偏振状态x的光可以与具有第二偏振状态y的光正交或实质上正交地偏振。
在一些实施方案中，对于绿色波长λg和红色波长λr中的每一者，反射偏振器30对于第一偏振状态x和第二偏振状态y中的每一者透射入射光的一部分。在一些实施方案中，对于绿色波长λg和红色波长λr中的每一者，反射偏振器30对于第一偏振状态x和第二偏振状态y中的每一者透射至少20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％的入射光。
如上所述，图4示出了四分之一波关系50以及延迟器层关系54，并且在给定波长处延迟器层关系54与四分之一波关系50之间存在偏差Δ。在一些实施方案中，在波长λb处的偏差Δ为Δb，并且在可见波长范围40、41、43中的至少一个红色波长λr处的偏差Δ为Δr。在一些实施方案中，Δb≤Δr。在各种实施方案中，对于以约10度至约60度之间的至少一个入射角入射的光，并且对于红色波长λr，反射偏振器30透射至少30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％的具有第一偏振状态x的光，并且反射至少30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％的具有第二偏振状态y的光。
在一些实施方案中，发射显示器为有机发光二极管(OLED)显示器。在一些实施方案中，发射显示器为微发光二极管(μ-LED)显示器。
实施例
实施例1和比较例C1
使用计算模型来计算反射偏振器的反射和透射特性。该计算模型由基于Berriman算法的4×4矩阵求解器例程驱动，其中可以针对任意1维层叠堆计算反射和透射矩阵元素，其中每个层由其物理厚度和色散折射率张量限定，其中折射率张量的每个主要元素都是波长(λ)的函数。利用该计算模型，限定了表示发射显示器的1维叠堆结构，并且计算了其反射和透射特性。
根据图1所示的一组笛卡尔轴线x、y和z限定了计算模型的坐标系，其中出于计算模型的目的，该x轴是与任何吸收偏振器的高消光轴以及任何反射偏振器的高反射轴重合的“阻光轴”，并且y轴是与吸收偏振器的弱吸收、高透射轴线以及任何反射偏振器的弱反射轴重合的“通过轴”。方位角
Figure BDA0003564668290000121
从x轴测量，并且极性角θ从z轴测量。
通过该计算叠堆模型，利用覆盖四分之一波(λ/4)延迟器的圆形偏振器顶部上方的玻璃层叠堆结构(显示器的外表面)模拟了有机LED(OLED)显示器的观看者侧反射特性，该圆形偏振器由显示质量碘系吸收偏振器构成，其中该延迟器具有位于吸收偏振器的主要平面内轴线之间的中间的非常轴。此外，在该延迟器层下方为介电层，表示薄膜密封剂(TFE)，其继而覆盖OLED发射表面，该OLED发射表面包括电压驱动的蓝色、绿色和红色发射“像素”区域的空间组织阵列，被类似金属的晶体管元件和导电元件包围，这些元件用作构成显示器的发射像素的驱动器。
使用来自计算叠堆模型的输入执行计算，以预测从OLED发射表面发射光的蓝色、绿色和红色像素强度的亮度增加程度。这些预测基于对叠堆模型计算的反射和透射系数光谱的分析，并结合对OLED发射表面反射光谱的理解。导出分析表达式以预测当反射偏振器包含在建模的OLED显示叠堆的圆形偏振器中时导致的像素发射颜色和亮度变化。
对包括总共44个光学重复单元(ORU)的多层光学膜反射偏振器进行建模，这些ORU被建模为由90/10coPEN和低折射率各向同性微层的交替微层构成。各向同性层建模如下。如美国专利No.10,185,068(Johnson等人)中所述制备聚碳酸酯和共聚酯(PCTg)的共混物，使得折射率为约1.57并且使得在膜的单轴取向时各层保持实质上各向同性。PC:PCTg摩尔比为约85mol％PC和15mol％PCTg。然后将PC:PCTg以85:15重量比((PC:PCTg):PETg)与PETg混合。高折射率材料90/10coPEN称为材料A，并且低折射率材料称为材料B。
以数学方式生成了微层A和B对或ORU的厚度分布。第一A/B层对的相厚度规定为1/2λ0(波长)，其中λ0为深蓝色，波长为约420nm。相邻A/B ORU的物理厚度被调整为具有1/2λi的相厚度，其中λi递增地大于λ。进一步邻接的A/B层对的相厚度被调整为1/2λi+1，依此类推，穿过整个光学膜叠堆，直到到达最后一个A/B层对，其中相厚度为1/2λN，其中λN为约580nm。对于该计算示例，膜叠堆总共包括44个A/B层对，呈单调的非线性A/B ORU分布。此外，在每个A/B层对内，A层和B层两者均具有1/4λi的单独相厚度。
ORU的物理厚度分布如图7所示。ORU厚度分布在两侧由厚度为1500nm的低折射率材料的保护边界层界定。
OLED可以包括被配置成发射在约450nm的蓝色波长处具有蓝色峰的蓝光的蓝色像素、被配置成发射在约530nm的绿色波长处具有绿色峰的绿光的绿色像素，以及被配置成发射在约630nm的红色波长处具有红色峰的红光的红色像素。
高折射率光学(HIO)层(双折射90/10coPEN)的折射率代表性值，分别沿x、y、z轴表示为Nx、Ny、Nz，并且对于各向同性低折射率光学(LIO)层(Niso用于表示各向同性折射率)，如下表所示：
Figure BDA0003564668290000131
此外，模型设置限定了400微米玻璃层，然后是多层光学膜反射偏振器上方的显示器吸收偏振器。OLED发射表面正上方的玻璃和介电层的折射率如下表所示。
Figure BDA0003564668290000141
吸收偏振器仿照Sanritz显示偏振器进行建模，并且假定为10微米厚。吸收偏振器的折射率(Niso)和损耗(Kx,Ky,Kz)如下表所示。
Figure BDA0003564668290000142
在该模型中，四分之一波延迟器层位于反射偏振器下方，其非常轴线No在x轴与y轴之间以45度居中对准。下表示出了延迟器的折射率值，以及在代表性波长下与四分之一波的偏差值Δ(以纳米为单位)。比较例C1使用在绿色波长处约四分之一波的延迟器，并且实施例1使用在蓝色波长处约四分之一波的延迟器。通过改变延迟器厚度，在模型中操纵这些延迟器特性。
Figure BDA0003564668290000143
OLED发射表面在模型中被定义为在反射时具有类似金属的相旋转特性并且具有如下表所示的反射系数值。
λ 反射系数
450nm 0.3336
530nm 0.4895
630nm 0.5570
除吸收偏振器外，OLED模型中的所有层的吸收系数都被认为是非常小的。
图8至图9示出了多层光学膜反射偏振器在空气中对于分别与x轴和y轴对齐的电场以及0度和60度的极性角计算的反射系数(入射光反射的分数)。
建立计算模型来计算圆形偏振器的环境反射。在计算中加入了D65光源。D65光源的CIE 1931xy色度坐标为x＝0.3127且y＝0.3291。环境D65入射光的垂直入射适光反射率为7.66％。对于零到85度的极性角，计算了反射光的色度曲线图，并且分别示出在图10至图11的比较例C1和实施例1中。正方形表示D65光源的色度坐标。较大的圆圈表示为零度的极性角的色度坐标。实施例1的圆形偏振器具有与D65色点几乎相同的近垂直角反射颜色，其中CIE x和y颜色坐标在距D65颜色坐标约0.10的距离内。
实施例2和比较例C2
对于实施例2和比较例C2，除了反射偏振器中使用的光学重复单元的物理厚度具有图12中描绘的物理厚度分布之外，反射偏振器和包括反射偏振器的圆形偏振器分别如实施例1和比较例C1进行建模。
图13至图14示出了多层光学膜反射偏振器在空气中对于分别与x轴和y轴对齐的电场以及0度和60度的极性角计算的反射系数。
建立计算模型来计算圆形偏振器的环境反射，如实施例1所述。环境D65入射光的垂直入射适光反射率为6.81％。对于零到85度的极性角，计算了反射光的色度曲线图，并且分别示出在图15至图16的比较例C2和实施例2中。正方形表示D65光源的色度坐标。较大的圆圈表示为零度的极性角的色度坐标。
实施例3和比较例C3
对于实施例3和比较例C3，除了反射偏振器中使用的光学重复单元的数量减少到24个并且光学重复单元的物理厚度具有图17中描绘的物理厚度分布之外，反射偏振器和包括反射偏振器的圆形偏振器分别如实施例1和比较例C1进行建模。
图18至图19示出了多层光学膜反射偏振器在空气中对于分别与x轴和y轴对齐的电场以及0度和60度的极性角计算的反射系数。
建立计算模型来计算圆形偏振器的环境反射，如实施例1所述。环境D65入射光的垂直入射适光反射率为8.06％。对于零到85度的极性角，计算了反射光的色度曲线图，并且分别示出在图20至图21的比较例C3和实施例3中。正方形表示D65光源的色度坐标。较大的圆圈表示为零度的极性角的色度坐标。实施例3的圆形偏振器具有与D65色点几乎相同的近垂直角反射颜色，其中CIE x和y颜色坐标具有距D65颜色坐标小于约0.10的距离。
实施例4和比较例C4
对于实施例4和比较例C4，除了反射偏振器中使用的光学重复单元的数量减少到32个并且光学重复单元的物理厚度具有图22中描绘的物理厚度分布之外，反射偏振器和包括反射偏振器的圆形偏振器分别如实施例1和比较例C1进行建模。
图23至图24示出了多层光学膜反射偏振器在空气中对于分别与x轴和y轴对齐的电场以及0度和60度的极性角计算的反射系数。
建立计算模型来计算圆形偏振器的环境反射，如实施例1所述。环境D65入射光的垂直入射适光反射率为8.06％。对于零到85度的极性角，计算了反射光的色度曲线图，并且分别示出在图25至图26的比较例C4和实施例4中。正方形表示D65光源的色度坐标。较大的圆圈表示为零度的极性角的色度坐标。
诸如“约”的术语将在本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中理解。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“约”应用于表达特征尺寸、数量和物理性质的量的使用不清楚，则“约”将被理解为指定值的5％以内的平均值。给定为约指定值的量可精确地为指定值。例如，如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对其不清楚，则具有约1的值的量是指该量具有介于0.95和1.05之间的值，并且该值可为1。
除非另外指明，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其他附图中的对应的元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (15)

1.一种显示系统，包括：
显示器，所述显示器包括多个像素并且被配置成发射图像以供观看者观看；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述显示器上；对于实质上垂直入射光：
对于主波长λb，所述反射偏振器透射至少60％的具有第一偏振状态x的所述入射光，并且反射至少60％的具有正交的第二偏振状态y的所述入射光；并且
对于第一波长λuv和第二波长λbg中的每一者，0<λb-λuv≤100nm，并且0<λbg-λb≤100nm，所述反射偏振器对于所述第一偏振状态和所述第二偏振状态中的每一者透射至少40％的所述入射光；和
延迟器层，所述延迟器层设置在所述反射偏振器与所述显示器之间，使得当实质上白色入射光以入射角θ1入射在所述显示系统上时，所述显示系统反射所述入射光的至少一部分，在所述入射光被所述显示器反射至少两次之后，作为出射光以实质上等于所述入射角的出射角θ2传播，所述入射光与所述出射光的对应CIE 1931颜色色度坐标x和y之间的最大差值至少当所述入射角实质上等于零时小于约0.1。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述反射偏振器和所述延迟器层设置在所述观看者与所述显示器之间。
3.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述实质上白色入射光在被所述反射偏振器和所述延迟器层透射后被所述显示器第一次反射为第一反射光，并且所述第一反射光在被所述反射偏振器反射并被所述延迟器层透射至少一次后被所述显示器第二次反射为第二反射光，所述第二反射光作为所述出射光离开所述显示器。
4.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述显示器为有机发光显示器(OLED)。
5.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述入射光与所述出射光的对应CIE 1931颜色色度坐标x和y之间的所述最大差值至少当所述入射角实质上等于零时小于约0.08。
6.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述入射光与所述出射光的对应CIE 1931颜色色度坐标x和y之间的所述最大差值至少当所述入射角实质上等于零时小于约0.02。
7.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述入射光与所述出射光的对应CIE 1931颜色色度坐标x和y之间的所述最大差值对于大于约20度的至少一个入射角小于约0.1。
8.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述入射光与所述出射光的对应CIE 1931颜色色度坐标x和y之间的所述最大差值对于大于约30度的至少一个入射角小于约0.1。
9.一种显示系统，包括：
显示器，所述显示器被配置成在可见波长范围内发射图像，所述显示器包括被配置成发射蓝光的蓝色像素，所发射的蓝光在所述可见波长范围内的蓝色波长λb处具有蓝色峰；
线性吸收偏振器层，所述线性吸收偏振器层设置在所述显示器上；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述线性吸收偏振器层与所述显示器之间；和
延迟器层，所述延迟器层设置在所述反射偏振器与所述显示器之间，并且与四分之一波延迟器具有偏差Δ；使得对于实质上垂直入射光：
对于所述蓝色波长λb，所述反射偏振器透射至少60％的具有第一偏振状态的光，并且反射至少60％的具有正交的第二偏振状态的光；
对于小于λb的至少一个波长λuv，λb-λuv≤50nm，并且对于所述可见波长范围内的每个波长λ，λ-λb≥50nm，所述反射偏振器对于所述第一偏振状态和所述第二偏振状态中的每一者透射至少40％的所述入射光；
Δ在所述波长λb处为Δb，并且在所述可见波长范围中的至少一个红色波长λr处为Δr，λr-λb≥100nm，Δb≤Δr；并且
对于所述第一偏振状态，所述线性吸收偏振器在所述红色波长λr处具有比在所述蓝色波长λb处更大的透射率。
10.根据权利要求9所述的显示系统，其中所述可见波长范围从约420nm延伸至约650nm。
11.根据权利要求9所述的显示系统，其中所述反射偏振器通过相应第一粘合剂层和第二粘合剂层粘结到所述延迟器层和所述线性吸收偏振器层。
12.根据权利要求9所述的显示系统，其中发射显示器为有机发光显示器(OLED)。
13.一种显示系统，包括：
发射显示器，所述发射显示器包括被配置成发射在蓝色波长λb处具有蓝色峰的蓝光的蓝色像素、被配置成发射在绿色波长λg处具有绿色峰的绿光的绿色像素，以及被配置成发射在红色波长λr处具有红色峰的红光的红色像素；
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述发射显示器上；和
延迟器层，所述延迟器层设置在所述反射偏振器与所述发射显示器之间，并且与四分之一波延迟器具有偏差Δ；使得对于实质上垂直入射光：
对于所述蓝色波长λb以及对于至少一个红外波长λir，所述反射偏振器透射至少60％的具有第一偏振状态的光，并且反射至少60％的具有正交的第二偏振状态的光；
对于所述绿色波长λg和所述红色波长λr中的每一者，所述反射偏振器对于所述第一偏振状态和所述第二偏振状态中的每一者透射至少40％的所述入射光；并且
Δ在所述蓝色波长λb和所述红色波长λr处分别为Δb和Δr，Δb≤Δr；并且
对于以约10度至约60度之间的至少一个入射角入射的光，并且对于所述红色波长λr，所述反射偏振器透射至少50％的具有所述第一偏振状态的光，并且反射至少50％的具有所述第二偏振状态的光。
14.根据权利要求13所述的显示系统，其中所述发射显示器为有机发光显示器(OLED)。
15.根据权利要求13所述的显示系统，其中所述发射显示器为微型发光二极管(μ-LED)显示器。
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