CN115136038A - 反射偏振器和显示系统 - Google Patents

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CN115136038A
CN115136038A CN202180015441.7A CN202180015441A CN115136038A CN 115136038 A CN115136038 A CN 115136038A CN 202180015441 A CN202180015441 A CN 202180015441A CN 115136038 A CN115136038 A CN 115136038A
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李西轩
亚当·D·哈格
马丁·E·登克尔
蒂莫西·J·内维特
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Abstract

一种反射偏振器对于实质上垂直的入射光具有实质上相异的蓝色反射带、绿色反射带和红外反射带。一种显示系统包括显示面板，该显示面板包括具有相应的蓝色峰值波长、绿色峰值波长和红色峰值波长以及相应的蓝色FWHM、绿色FWHM和红色FWHM的蓝色发光像素、绿色发光像素和红色发光像素；以及设置在该发光像素上的该反射偏振器。该反射偏振器：对于第一偏振态，针对该蓝色峰值波长和该绿色峰值波长中的每一者，反射该入射光的至少约60％，并且针对该红色峰值波长，反射该入射光的至少约40％；对于正交的第二偏振态，针对该蓝色峰值波长、该绿色峰值波长和该红色峰值波长中的每一者，透射该入射光的至少约60％；并且在该绿色FWHM与该红色FWHM之间的波长处具有吸收峰。

Description

反射偏振器和显示系统
背景技术
有机发光二极管(OLED)显示器通常包括圆形偏振器以减少环境光从显示器的反射。
发明内容
在本公开的一些方面中，提供一种用于向观察者显示图像的显示系统。所述显示系统包括显示面板，所述显示面板包括具有相应的蓝色发射光谱、绿色发射光谱和红色发射光谱的多个至少蓝色发光像素、绿色发光像素和红色发光像素，所述蓝色发射光谱、所述绿色发射光谱和所述红色发射光谱包括在相应的蓝色峰值波长、绿色峰值波长和红色峰值波长处具有相应的蓝色半极大处全宽度(FWHM)、绿色半极大处全宽度和红色半极大处全宽度的相应的蓝色发射峰、绿色发射峰和红色发射峰；和反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述多个所述至少蓝色、绿色和红色发光像素上。对于实质上垂直的入射光，所述反射偏振器具有反射光谱，所述反射光谱包括实质上相异的蓝色反射带、绿色反射带和红外反射带。所述反射偏振器：对于第一偏振态，针对所述蓝色峰值波长和所述绿色峰值波长中的每一者，反射所述入射光的至少约60％，并且针对所述红色峰值波长，反射所述入射光的至少约40％；对于正交的第二偏振态，针对所述蓝色峰值波长、所述绿色峰值波长和所述红色峰值波长中的每一者，透射所述入射光的至少约60％；并且在相应的绿色发射光谱的所述绿色FWHM和相应的红色发射光谱的所述红色FWHM之间的波长处具有吸收峰。对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器的反射率针对所述蓝色峰值波长和所述绿色峰值波长中的每一者减小，并且针对所述红色峰值波长，增大或不减小超过约10％。
在本公开的一些方面，提供了一种显示系统。所述显示系统包括显示面板，所述显示面板包括多个红色发光像素，所述多个红色发光像素各自具有红色发射光谱，所述红色发射光谱包括处于红色峰值波长的红色发射峰；和多个白色发光像素，所述多个白色发光像素各自具有白色发射光谱，所述白色发射光谱包括在所述光谱的相应的大体蓝色区和绿色区中处于相应的第一白色峰值波长和第二白色峰值波长的第一白色发射峰和第二白色发射峰。所述显示系统包括反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述多个白色发光像素和所述红色发光像素上，使得对于实质上垂直的入射光，所述反射偏振器具有反射光谱，所述反射光谱包括实质上相异的蓝色反射带、绿色反射带和红外反射带。所述反射偏振器：对于第一偏振态，针对所述第一白色峰值波长，反射所述入射光的至少约60％，并且针对所述第二白色峰值波长和所述红色峰值波长中的每一者，反射所述入射光的至少约40％；对于正交的第二偏振态，针对所述第一白色峰值波长、所述第二白色峰值波长和所述红色峰值波长中的每一者，透射所述入射光的至少约60％；并且在所述第二白色峰值波长与所述红色峰值波长之间的波长处具有吸收峰。对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器的反射率针对所述第一白色峰值波长和所述第二白色峰值波长中的每一者减小，并且针对所述红色峰值波长，增大或不减小超过约10％。
在本公开的一些方面中，提供一种反射偏振器，所述反射偏振器包括多个交替聚合物层。对于实质上垂直的入射光，所述反射偏振器具有反射光谱，所述反射光谱包括具有相应的蓝色半极大处全宽度(FWHM)、绿色半极大处全宽度和红外半极大处全宽度的实质上相异的蓝色反射带、绿色反射带和红外反射带。对于所述实质上垂直的入射光并且对于红色波长、绿色波长和蓝色波长，所述反射偏振器：对于第一偏振态，针对所述蓝色波长和所述绿色波长中的每一者，反射所述入射光的至少约60％，并且针对所述红色波长，反射所述入射光的至少约40％；对于正交的第二偏振态，针对所述蓝色波长、所述绿色波长和所述红色波长中的每一者，透射所述入射光的至少约60％；并且在所述绿色FWHM与所述红外FWHM之间的波长处具有吸收峰。对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到约50度时，所述反射偏振器的反射率针对所述蓝色波长和所述绿色波长中的每一者，减小至少约20％，并且针对所述红色波长，增大或不减小超过约10％。
这些和其它方面将从以下详细描述中变得显而易见。但是，在任何情况下，本简要概述都不应解释为限制可要求保护的主题。
附图说明
图1是说明性显示系统的示意性横截面视图；
图2是示例性显示面板的示意性俯视图；
图3是入射在物体上的光的示意性横截面视图；
图4是反射偏振器的说明性反射带的示意性曲线图；
图5至图6是说明性反射偏振器相对于波长的反射率的曲线图；
图7是说明性反射偏振器的示意性横截面视图；
图8是反射偏振器中所包括的颜料的吸收率相对于波长的示意性曲线图；
图9是延迟量相对于波长的示意性曲线图；并且
图10是吸收偏振器的透射率相对于波长的示意性曲线图。
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，可设想并进行其它实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
已经发现，根据一些实施方案，当本文所述的反射偏振器被设置成接收显示面板的光输出时，该反射偏振器可用于改善显示系统的性能。例如，在一些实施方案中，反射偏振器可用于设置在有机发光二极管(OLED)显示器或其他发射显示器上的圆形偏振器中，以在不引起显著重影或其他图像退化的情况下提高显示器的色域。在美国专利9,773,847(Epstein等人)中描述了在OLED显示器的圆形偏振器中利用宽带反射偏振器由于光循环而增加显示器的亮度。如国际专利申请CN2018/105712(Xu等人)已发现，与使用宽带反射偏振器相比，利用在可见光谱中具有带边缘的陷波反射偏振器可提高显示器的亮度和/或色域，同时产生基本上较少的重影，并且/或者与使用宽带反射偏振器相比，产生减少的环境光反射。根据本说明书的一些实施方案，已发现，与使用不具有吸收率的陷波反射偏振器相比以及/或者与使用不具有吸收率的宽带反射偏振器相比，使用在蓝色反射带与红外反射带之间具有吸收率的蓝色反射带、绿色反射带和红外反射带可提供改善的色域和/或减少的重影。已进一步发现，使用以垂直入射延伸到红外中的红外反射带改善了以偏离垂直视角发射的光的颜色(例如减少具有视角的白点光输出的颜色偏移)。
图1是根据一些实施方案的包括显示面板10和设置在显示面板10上的反射偏振器20的示例性显示系统300的示意性剖视图。显示系统300可适于向观察者330显示图像310。反射偏振器20被设置成接收由显示面板10发射的光331。显示系统300还可包括(例如，间接地)设置在显示面板10上的吸收偏振器50和设置在吸收偏振器50与显示面板10之间的延迟器层40。在一些实施方案中，第一粘合剂层60将吸收偏振器50粘结到反射偏振器20，并且第二粘合剂层70将反射偏振器20粘结到延迟器层40。反射偏振器和吸收偏振器(其可以是线性吸收偏振器)可具有实质上对准的透光轴(例如，对准到20度内、或10度内、或5度内)。在一些实施方案中，防反射涂层与第一粘合剂层60相对地设置在吸收偏振器50上。在一些实施方案中，玻璃层设置在吸收偏振器50上，并且防反射涂层设置在玻璃层上，两者在吸收偏振器50上呈相对关系。例如，附加层(诸如粘合剂层)可设置在延迟器层40与显示面板10之间，或者延迟器层40可直接设置在显示面板10上。
对于本文所述的反射偏振器中的任一个反射偏振器，光学叠堆可以包括：反射偏振器；以及延迟器层和吸收偏振器中的至少一者。在图1中示意性地示出的实施方案中，光学堆叠301包括延迟器层40、吸收偏振器50，以及设置在吸收偏振器50与延迟器层40之间的反射偏振器20。显示系统300包括显示面板10以及设置在显示面板310的发射表面333上的光学堆叠301，其中延迟器层40面向发射表面333。
图2是说明性显示面板10的示意性俯视图。在一些实施方案中，显示面板10包括多个至少蓝色发光像素11b。在一些实施方案中，显示面板10包括多个至少蓝色发光像素11b、绿色发光像素11g和红色发光像素11r。在一些实施方案中，显示面板10还包括多个白色发光像素11w。在一些实施方案中，显示面板10包括多个至少白色发光像素11w和红色发光像素11r。在一些实施方案中，显示面板10可以是或包括例如有机发光二极管(OLED)显示面板。在其他实施方案中，显示面板10例如可以是或包括微LED显示面板。
在一些实施方案中，显示系统的各个层或元件可由层或元件的光学反射率、透射率和/或吸收率来表征。图3是入射在层或元件或系统130上的光30和光34的示意性横截面视图。光30实质上垂直入射在层或元件或系统130上，并且光34以入射角θ入射在层或元件或系统130上。层或元件或系统130可表示例如反射偏振器20或吸收偏振器50或显示系统300。光30的一部分可被透射，光30的一部分可被反射，并且光30的一部分可被吸收。在一些实施方案中，对于实质上垂直的入射光30(例如在垂直入射的20度内，或10度内，或5度内)，对于第一偏振态(例如沿x方向偏振)，反射偏振器20针对至少一个波长，反射入射光30的至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，并且对于正交的第二偏振态(例如沿y方向偏振)，针对至少一个波长透射入射光的至少约50％，或至少约60％，或至少约70％。在一些实施方案中，对于实质上垂直的入射光30，对于第一偏振态(例如沿x方向偏振)，吸收偏振器50针对至少一个波长吸收入射光30的至少60％或至少70％。
图4是反射偏振器以垂直入射(RpNorm)和以入射角θ(Rpθ)的反射带的示意图。针对可以是p偏振态的第一偏振态(阻挡偏振态)展示反射率与波长。还展示在垂直入射光(TsNorm)的正交的第二偏振态(通过态)下的透射率。入射角θ可以是至少约50度(例如约50度、约60度或约70度)。在一些实施方案中，入射角θ在约50度至约70度的范围内。对于第一偏振态以及当入射角从零增大到θ时，反射偏振器的反射率在波长λ1处减小，在波长λ2处增大，并且在波长λ3处保持相同。例如，反射带可以是蓝色、绿色或红外反射带。红外反射带包括红色波长(小于700nm)和红外波长(大于700nm)。
图5至图6是说明性反射偏振器的反射率相对于波长的曲线图，其中反射偏振器具有带有吸收峰42的吸收率A，并且其中白色、红色、绿色和蓝色像素的OLED发射光谱展示在曲线图上。吸收A和发射光谱呈任意单位(a.u.)。示意性地示出反射偏振器和像素的发射光谱的反射带的半极大处全宽度。展示处于第一(阻挡)偏振态(Rp,0)的垂直入射光的反射率，以及处于入射角为50度(Rp,50)的第一偏振态的光。吸收率A针对垂直入射的非偏振光(A,0)。
在一些实施方案中，用于向观察者330显示图像310的显示系统300包括显示面板10，所述显示面板包括多个至少蓝色(11b)发光像素、绿色(11g)发光像素和红色(11r)发光像素，以及设置在多个至少蓝色发光像素、绿色发光像素和红色发光像素上的反射偏振器20。多个至少蓝色(11b)发光像素、绿色(11g)发光像素和红色(11r)发光像素具有相应的蓝色(12b)发射光谱、绿色(12g)发射光谱和红色(12r)发射光谱，所述蓝色发射光谱、所述绿色发射光谱和所述红色发射光谱包括在相应的蓝色(14b)峰值波长、绿色(14g)峰值波长和红色(14r)峰值波长处具有相应的蓝色(W1b)半极大处全宽度(FWHM)、绿色(W1g)半极大处全宽度和红色(W1r)半极大处全宽度的相应的蓝色(13b)发射峰、绿色(13g)发射峰和红色(13r)发射峰。反射偏振器20使得对于实质上垂直的入射的光30，反射偏振器具有反射光谱21，所述反射光谱包括具有相应的蓝色(W2b)、绿色(W2g)和红外(W2ri)FWHM的实质上相异的蓝色(21b)、绿色(21g)和红外(21ri)反射带。对于实质上垂直的入射光30，反射偏振器：对于第一偏振态(例如沿x轴偏振)，针对蓝色(14b)峰值波长和绿色(14g)峰值波长中的每一者，反射入射光30的至少约60％，并且针对红色峰值波长14r，反射入射光的至少约40％；对于正交的第二偏振态(例如沿y轴偏振)，针对所述蓝色峰值波长、所述绿色峰值波长和所述红色峰值波长中的每一者，透射所述入射光30的至少约60％；并且在相应的绿色(12g)发射光谱的所述绿色(W1g)FWHM和相应的红色(12r)发射光谱的所述红色(W1r)FWHM之间的波长41处具有吸收峰42。对于所述第一偏振态以及当所述入射角θ从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器20的反射率针对所述蓝色(14b)峰值波长和所述绿色(14g)峰值波长中的每一者减小，并且针对所述红色峰值波长14r增大或不减小超过约10％。在一些实施方案中，对于第一偏振态以及当入射角θ从零增大到至少约50度时，反射偏振器20的反射率针对蓝色(14b)峰值波长和绿色(14g)峰值波长中的每一者，减小超过约20％，或超过约30％，或超过约40％(例如反射率可从0.9(或90％)减小到0.6(或60％)，其为约33.3％减小)。在一些实施方案中，对于第一偏振态以及当入射角θ从零增大到至少约50度时，反射偏振器20的反射率针对红色峰值波长14r增大(例如增大至少约5％或至少约10％)。至少约50度的入射角可以是约50度，或者可以是其他地方描述的角度或范围中的任一者(例如约50度至约70度)。
蓝色反射带21b的FWHM W2b可至少部分地与蓝色发射光谱12b的FWHM W1b重叠。可替代地或另外，绿色反射带21g的FWHM W2g可至少部分地与绿色发射光谱12g的FWHM W1g重叠。可替代地或另外，红外反射带21ri的FWHM W2ri可至少部分地与红色发射光谱12r的FWHM W1r重叠。
实质上相异的反射带可彼此相异或可识别地不同，其中反射光谱具有相对较低反射率区，所述相对较低反射率区分离具有相对较高反射率区的相邻反射带。在一些实施方案中，对于实质上垂直的入射光并且对于第一偏振态(阻挡态)，反射偏振器针对在蓝色反射带、绿色反射带和红外反射带中的至少一个波长具有大于90％的反射率，并且针对在蓝色FWHM与绿色FWHM之间的至少一个波长以及针对在绿色FWHM与红外FWHM之间的至少一个波长具有小于约40％的反射率。
显示面板10还可包括多个白色发光像素11w，所述多个白色发光像素各自具有白色发射光谱12w，所述白色发射光谱包括在光谱的相应的大体蓝色区和绿色区中处于相应的第一(14w1)白色峰值波长和第二(14w2)白色峰值波长的第一(13w1)白色发射峰和第二(13w2)白色发射峰。光谱的大体蓝色区是在约400nm与约500nm之间的区。光谱的大体绿色区是在约500nm与约600nm之间的区。
在一些实施方案中，显示系统300包括显示面板10，所述显示面板包括多个红色11r发光像素11r，所述多个红色发光像素各自具有红色发射光谱12r，所述红色发射光谱包括处于红色峰值波长14r的红色发射峰13r；和多个白色发光像素11w，所述多个白色发光像素各自具有白色发射光谱12w，所述白色发射光谱包括在光谱的相应的大体蓝色区和绿色区中处于相应的第一(14w1)白色峰值波长和第二(14w2)白色峰值波长的第一(13w1)白色发射峰和第二(13w2)白色发射峰。所述显示系统300包括反射偏振器20，所述反射偏振器设置在所述多个白色(11w)发光像素和所述红色(11r)发光像素上，使得对于实质上垂直的入射光30，所述反射偏振器具有反射光谱21，所述反射光谱包括实质上相异的蓝色(21b)反射带、绿色(21g)反射带和红外(21ri)反射带。对于实质上垂直的入射光30，所述反射偏振器：对于第一偏振态(例如沿x轴偏振)，针对所述第一白色峰值波长14w1，反射所述入射光的至少约60％，并且针对所述第二白色(14w2)峰值波长和所述红色(14r)峰值波长中的每一者，反射所述入射光的至少约40％；对于正交的第二偏振态(例如沿y轴偏振)，针对所述第一白色(14w1)峰值波长、所述第二白色(14w2)峰值波长和所述红色(14r)峰值波长中的每一者，透射所述入射光的至少约60％；并且在所述第二白色(14w2)峰值波长与所述红色(14r)峰值波长之间的波长41处具有吸收峰42。对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器20的反射率针对所述第一(14w1)白色峰值波长和所述第二(14w2)白色峰值波长中的每一者减小，并且针对所述红色峰值波长14r增大或不减小超过约10％。在一些实施方案中，对于第一偏振态以及当入射角从零增大到至少约50度时，反射偏振器20的反射率针对第一(14w1)白色峰值波长和第二(14w2)白色峰值波长中的每一者，减小超过约20％，或超过约30％，或超过约40％。在一些实施方案中，对于第一偏振态以及当入射角从零增大到至少约50度时，反射偏振器20的反射率针对红色峰值波长增大(例如增大至少约5％或至少约10％)。至少约50度的入射角可以是约50度，或者可以是其他地方描述的角度或范围中的任一者(例如约50度至约70度)。
白色发射光谱12w包括在相应的第一(14w1)白色峰值波长和第二(14w2)白色峰值波长处具有相应的第一(W1w1)FWHM和第二(W1w2)FWHM的第一(13w1)白色发射峰和第二(13w2)白色发射峰。蓝色反射带21b的FWHM W2b可至少部分地与白色发射光谱12w的第一FWHM W1w1重叠。可替代地或另外，绿色反射带21g的FWHM W2g可至少部分地与白色发射光谱12w的第二FWHM W1w2重叠。可替代地或另外，红外反射带21ri的FWHM W2ri可至少部分地与红色发射光谱12r的FWHM W1r重叠。可替代地或另外，红外反射带21ri的FWHM W2ri可部分地与白色发射光谱12w的第二FWHM W1w2重叠。
已发现，包括蓝色、绿色和红外反射带的反射偏振器使得：对于第一偏振态以及当入射角从零增大到至少约50度时，反射偏振器的反射率针对蓝色峰值波长和绿色峰值波长中的每一者和/或针对第一白色峰值波长和第二白色峰值波长中的每一者减小，并且针对红色峰值波长，增大或保持大约相同(例如减小不超过约10％)，导致对于例如发射显示器(例如OLED)的基本上白光输出，颜色偏移随视角而减小。这可能是由于在较高视角下红光回收的相对增加以及蓝光和绿光回收的相对减少。
已发现，包括在绿色峰值波长与红色峰值波长之间和/或在第二白色峰值波长与红色峰值波长之间和/或在相应的绿色反射带的绿色FWHM和相应的红外反射带的红外FWHM之间的吸收峰的反射偏振器使得例如发射显示器(例如OLED)的色域得到改善。这可能是由于突出了光谱的绿色区中的绿色像素发射和/或白色像素发射与红色像素发射之间的差异。
反射偏振器20可以是多层聚合物反射偏振器。多层聚合物反射偏振器是本领域已知的，并且描述于美国专利5,882,774(Jonza等人)；6,179,948(Merrill等人)；6783349(Neavin等人)；6,967,778(Wheatley等人)；9,162,406(Neavin等人)中。图4是根据一些实施方案的反射偏振器20的示意性横截面视图。反射偏振器20可以包括沿着z方向(厚度方向)顺序布置的多个交替的聚合物第一(921)层和第二(922)层。如本领域所公知的，可以选择第一层和第二层的厚度分布(不同层的不同厚度)以提供期望的反射带。在一些实施方案中，反射偏振器20具有小于约50微米或小于约30微米的平均厚度T(在反射偏振器的整个区域上方的未加权平均厚度)。在一些这类实施方案中或在其他实施方案中，平均厚度T大于约10微米，或大于约15微米。在一些实施方案中，多个交替的聚合物第一层和第二层总共至少30个(例如，50个至500个层或50个至300个层)，并且第一层和第二层中的每一者的平均厚度t小于约500nm，或小于约400nm，或小于约300nm。在一些实施方案中，反射偏振器20还包括在反射偏振器20的最外主表面处的表层123、124。例如，表层123、124可具有大于约1微米(例如2至20微米)的厚度。表层123、124中的一个或两个表层可包括染料126。可替代地，染料126可设置在表层123、124中的一个或两个表层上的单独涂层中。在一些实施方案中，反射偏振器20还可包括设置在交替的第一层和第二层的分组之间的保护性边界层。染料可任选地包含在保护边界层中。示意性地示出实质上垂直的入射光30以及以入射角θ入射在反射偏振器上的光34。
吸收峰42可通过在反射偏振器中的表层123或保护边界层中包含(例如黄色吸收)染料来获得，或在反射偏振器的第一(921)层或第二(922)层(包括交替的第一层和第二层)中，或在施加到反射偏振器的外表面的涂层中包含染料来获得。根据一些实施方案，已发现，包括在绿色峰值波长14g或第二白色峰值波长14w2与红色峰值波长14r之间的吸收突出了绿色发射与红色发射之间的差异，并且增加了显示器的色域。根据一些实施方案，染料包含在表层或面向吸收偏振器50的涂层中，因为已发现与将染料设置在反射偏振器20的相对侧上相比，这提供了改善的色域。根据一些其他实施方案，染料包含在表层或面向延迟器层40的涂层中，因为已发现与将染料设置在反射偏振器20的相对侧上相比，这给予了减少的重影。额外吸收峰(例如蓝色峰值发射波长与绿色峰值发射波长之间或第一白色峰值发射波长与第二白色峰值发射波长之间的青色峰；和/或低于蓝色峰值发射波长或低于第一白色峰值发射波长的紫外线(UV)、品红色或亮蓝色峰)也可通过合适的染料选择来包括。在一些实施方案中，染料是二色性染料，当反射偏振器膜被定向成使得染料主要吸收具有第一偏振态但不具有第二偏振态的光时，所述二色性染料可被定向。可替代地，染料可吸收两种偏振态。适用染料可包括基于四氮杂卟啉(TAP)的吸收染料、基于罗丹明(rhodamine-based)的吸收染料、基于南卡因(squaraine)(SQ)的吸收染料以及基于花青(CY)的吸收染料。适用二色性染料包括可从Mitsui Fine Chemicals(Tokyo,Japan)获得的那些二色性染料，诸如PD-325H、PD-335H、PD-104和PD-318H。例如，其他适用染料在美国专利10,466,398(Johnson等人)和9,971,191(Cho等人)中予以描述。
图8是根据一些实施方案的包含在反射偏振器中的染料的吸收率与波长的示意图。可对应于吸收峰42的吸收峰142设置在绿色波长114g与红色波长114r之间，吸收峰242设置在蓝色波长114b与绿色波长114g之间，并且吸收峰342设置在小于蓝色波长114b的波长处。可任选地省略吸收峰中的一个或多个吸收峰。例如，在一些实施方案中，仅包括吸收峰142，而在其他实施方案中，仅包括吸收峰142和242。例如，蓝色波长114b可对应于蓝色峰值波长14b或第一白色峰值波长14w1。例如，绿色波长114g可对应于绿色峰值波长14g或第二白色峰值波长14w2。例如，红色波长114r可对应于红色峰值波长14r。吸收峰的相对强度可如图8中示意性地指示，或相对强度可以不同。在一些实施方案中，反射偏振器吸收在吸收峰142、242和342中的任何一个或多个吸收峰的波长处具有第一偏振态(阻挡态)的至少10％，或至少20％，或至少30％的实质上垂直的入射光。在一些实施方案中，反射偏振器透射在吸收峰142、242和342中的任何一个或多个吸收峰的波长处具有第二偏振态(通过态)的至少10％，或至少20％，或至少30％的实质上垂直的入射光。
在一些实施方案中，反射偏振器20包括多个交替聚合物层(921,922)，其中对于实质上垂直的入射的光30，反射偏振器20具有反射光谱21，所述反射光谱包括具有相应的蓝色(W2b)、绿色(W2g)和红外(W2ri)FWHM的实质上相异的蓝色(21b)、绿色(21g)和红外(21ri)反射带。对于所述实质上垂直的入射光30并且对于红色波长、绿色波长和蓝色波长，所述反射偏振器：对于第一偏振态(例如沿x轴偏振)，针对所述蓝色波长和所述绿色波长中的每一者，反射所述入射光的至少约60％，并且针对所述红色波长，反射所述入射光的至少约40％；对于正交的第二偏振态(例如沿y轴偏振)，针对所述蓝色波长、所述绿色波长和所述红色波长中的每一者，透射所述入射光的至少约60％；并且在所述绿色(W2g)FWHM与所述红外(W2ri)FWHM之间的波长41处具有吸收峰42。对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到约50度时，所述反射偏振器20的反射率针对所述蓝色波长和所述绿色波长中的每一者，减小至少约20％(或至少约30％或至少约40％)，并且针对所述红色波长，增大或不减小超过约10％。在一些实施方案中，对于第一偏振态以及当入射角从零增大到至少约50度时，反射偏振器20的反射率针对红色波长增大(例如增大至少约5％或至少约10％)。至少约50度的入射角可以是约50度，或者可以是其他地方描述的角度或范围中的任一者(例如约50度至约70度)。
蓝色波长可在400nm至500nm的范围内。例如，蓝色波长可以是蓝色峰值波长14b或第一白色峰值波长14w1。绿色波长可在500nm至600nm的范围内。例如，绿色波长可以是绿色峰值波长14g或第二白色峰值波长14w2。红色波长可在600nm至700nm的范围内。例如，红色波长可以是红色峰值波长14r。在一些实施方案中，所述蓝色波长处于所述蓝色FWHM W2b，所述绿色波长处于所述绿色FWHM W2g，并且所述红色波长处于所述红外FWHM W2ri或处于所述绿色(W2g)FWHM与所述红外(W2ri)FWHM之间。在一些这类实施方案中或在其他实施方案中，所述红色波长在600nm至650nm的范围内，所述绿色波长在530nm至580nm的范围内，并且所述蓝色波长在430nm至480nm的范围内。
在一些实施方案中，光学叠堆301包括设置在延迟器层40上的反射偏振器20。在一些实施方案中，光学堆叠301还包括设置在反射偏振器20上与延迟器层40相对的吸收偏振器50。对于在约400nm至约700nm的范围内的至少一个波长)，延迟器层40可基本上是四分之一波延迟器(例如在四分之一波的20％内，或在10％内，或在5％内的延迟)。延迟器层40可具有与第一偏振态(反射偏振器的阻挡轴)成约45度的角度的快速轴。
延迟器层40可以包括膜、涂层或膜和涂层的组合。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美国专利申请公布2002/0180916(Schadt等人)、2003/028048(Cherkaoui等人)、2005/0072959(Moia等人)和2006/0197068(Schadt等人)以及美国专利6,300,991(Schadt等人)中描述的线型可光致聚合的聚合物(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-5185 EXP 410 LCP，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9是延迟量对波长的示意性曲线图，所述曲线图示出由理想四分之一波长延迟器实现的波长与延迟量之间的关系56，其中波长和延迟量线性地变化；并且示出延迟器层40的一些实施方案的波长与延迟量之间的示例性关系54。还可以看出，在延迟器层关系54与理想四分之一波关系56之间存在波长依赖性偏差Δ。在一些实施方案中，延迟器层40在蓝色波长114b(例如对应于蓝色峰值波长14b或第一白色峰值波长14w1)处具有的与四分之一波延迟器的偏差Δ小于在红色波长114r(例如对应于红色峰值波长14r)处具有的与四分之一波延迟器的偏差。在一些实施方案中，延迟器层40在蓝色波长114b处具有的与四分之一波延迟器的偏差Δ小于在绿色波长114g(例如对应于绿色峰值波长14g或第二白色峰值波长14w2)处具有的偏差。已经发现，使延迟器层40对于蓝色波长的偏差Δ小于对于红色波长的该偏差，例如，可能导致从显示器反射的环境光的随视角的色移减小。通过适当地选择延迟器层的厚度，可以选择延迟器层以在蓝色波长处具有与四分之一波长延迟器更小的偏差Δ。合适的延迟器层和包括延迟器层的显示系统进一步描述于美国专利申请62/906852中，该申请于2019年9月27日提交，名称为“COLOR NEUTRAL EMISSIVE DISPLAY WITHNOTCHED REFLECTIVE POLARIZER”。
在一些实施方案中，光学叠堆301包括反射偏振器20，该反射偏振器可以是本文所述的设置在延迟器层40上的任何反射偏振器，其中延迟器层40对于蓝色波长(例如，114b)具有的与四分之一波长延迟器的偏差Δ小于对于红色波长(例如，114r)具有的与四分之一波长延迟器的该偏差。在一些此类实施方案中或在其他实施方案中，光学叠堆301还包括吸收偏振器50，该吸收偏振器与延迟器层40相对地设置在反射偏振器20上，使得对于沿着第一方向偏振的大体上法向入射光30，吸收偏振器对于蓝色(例如，114b)波长、绿色(例如，114g)波长和红色(例如，114r)波长中的每一者吸收入射光的至少60％，并且对于相应的蓝色波长、绿色波长和红色波长具有透射率Tb、Tg和Tr，其中Tr>Tb和Tg。
图10是吸收偏振器50对于具有第一偏振态(例如x轴)的实质上垂直的入射光30的透射率的示意性曲线图。在一些实施方案中，菲涅耳(Fresnel)反射可忽略，并且吸收偏振器的吸收率A约为1(或100％)减去透射率。在一些实施方案中，在整个可见光范围(400nm至700nm)内或对于蓝色波长114b、绿色波长114g和红色波长114r中的每一者，吸收率A为至少60％或至少70％。在一些实施方案中，显示系统300或光学叠堆301包括吸收偏振器50，该吸收偏振器与延迟器层40相对地设置在反射偏振器20上，使得对于具有第一偏振态的大体上法向入射光，吸收偏振器50对于蓝色波长、绿色波长和红色波长中的每一者吸收入射光的至少60％或至少70％，并且对于蓝色波长、绿色波长和红色波长具有透射率Tb、Tg和Tr。在一些实施方案中，Tr>Tb且Tr>Tg(即Tr>Tb且Tr>Tg)。在一些实施方案中，Tr小于约30％，或小于约20％，或小于约10％。在一些实施方案中，Tr-Tg大于约5％(或约0.05)。在一些实施方案中，Tr-Tb大于约5％(或约0.05)或大于约8％(或约0.08)。在一些实施方案中，对于蓝色波长、绿色波长和红色波长中的每一者，对于具有第二偏振态的实质上垂直的入射光的透射率为至少60％，或至少70％，或至少80％。通过吸收偏振器的透射率可以通过适当地选择例如在偏振器中使用的二色性染料的类型和浓度来调整。
示例
使用计算模型来计算反射偏振器的反射和透射特性。所述计算模型由基于布兰森汉姆(Berriman)算法的4×4矩阵求解器例程驱动，其中可针对任意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定义，其中折射率张量的每个主要元素是波长的函数。
对具有图5至图6中所描绘的反射光谱的第一反射偏振器(示例1)进行建模。第一反射偏振器包括反射偏振器的底侧面(当包含在圆形偏振器堆叠中时为面向延迟器层的侧面)上的染料以产生吸收峰42。第二反射偏振器(示例2)被建模为类似于第一反射偏振器，但包含在反射偏振器的顶侧面而不是底侧面上的染料，并且处于示例1中所使用的浓度的约1.3倍。为了比较，不具有任何染料的相同反射偏振器(比较示例C1)也被建模为宽带反射偏振器(可从明尼苏达州圣保罗(St.Paul,MN)的3M公司(3MCompany)获得的DBEF)，所述宽带反射偏振器如示例2中那样包含在反射偏振器的顶侧面(比较示例C2)上的染料。
第一反射偏振器和第二反射偏振器被建模为包括90/10coPEN的高折射率层和低折射率各向同性层的光学重复单元(ORU)。90/10coPEN是由90％聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和10％聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成的聚合物。如美国专利10,185,068(约翰逊(Johnson)等人)中所描述，各向同性层被建模为由聚碳酸酯与共聚酯(PCTg)的共混物制成，使得折射率在630nm处为约1.57，并且所述层在单轴定向时保持基本上各向同性。PC:PCTg摩尔比为约85mol％PC和15mol％PCTg。在数学上产生微层的厚度曲线以产生图5至图6中所展示的反射光谱。厚度分布在两侧由厚度为2000nm的低折射率材料的保护边界层界定。高折射率光学(HIO)层(90/10coPEN)的折射率的代表性值展示在下表中，所述代表性值分别沿x、y、z轴被表示为Nx、Ny、Nz，并且对于低折射率光学(LIO)层(PC:PCTg)，针对各向同性折射率被表示为Niso：
Figure BDA0003804352150000151
使用原始圆形偏振器(在下表中被表示为Ref)对LG OLED TV进行建模，并且使用包括上文所描述的反射偏振器的光学堆叠替换圆形偏振器，所述反射偏振器设置在吸收偏振器与四分之一波延迟器之间。白色发射、蓝色发射、绿色发射和红色发射的亮度增益；实质上垂直入射的基本上白色环境光的反射；当视角从0变化到60度时确定的基本上白光输出的最大颜色偏移；以像素亮度的百分比形式将重影级别定义为第1白色重影影像亮度和第2白色重影影像亮度和绿色重影影像亮度；并且计算REC2020色域百分比。颜色偏移被确定为CIE(Commission Internationale de l′Eclairage)中的欧几里得距离(Euclideandistance)1976u'v'颜色坐标。第1重影影像和第2重影影像分别出现在约23度和45度的视角处。REC 2020色域由国际电信联盟(ITU)建议BT.2020定义。结果报告于下表中：
Figure BDA0003804352150000152
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”应用于表达特征大小、数量和物理特性的量的使用不清楚，则“约”将被理解为是指在指定值的10％以内。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0.9和1.1之间的值，并且该值可为1。
上述所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文据此以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。
除非另外指出，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样适用于其它附图中的对应元件。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或组合。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (15)

1.一种用于向观察者显示图像的显示系统，所述显示系统包括：
显示面板，所述显示面板包括具有相应的蓝色发射光谱、绿色发射光谱和红色发射光谱的多个至少蓝色发光像素、绿色发光像素和红色发光像素，所述蓝色发射光谱、所述绿色发射光谱和所述红色发射光谱包括在相应的蓝色峰值波长、绿色峰值波长和红色峰值波长处具有相应的蓝色半极大处全宽度(FWHM)、绿色半极大处全宽度和红色半极大处全宽度的相应的蓝色发射峰、绿色发射峰和红色发射峰；和
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述多个所述至少蓝色发光像素、绿色发光像素和红色发光像素上，使得对于实质上垂直的入射光，所述反射偏振器包括反射光谱，所述反射光谱包括实质上相异的蓝色反射带、绿色反射带和红外反射带，其中所述反射偏振器：
对于第一偏振态，针对所述蓝色峰值波长和所述绿色峰值波长中的每一者，反射所述入射光的至少约60％，并且针对所述红色峰值波长，反射所述入射光的至少约40％；
对于正交的第二偏振态，针对所述蓝色峰值波长、所述绿色峰值波长和所述红色峰值波长中的每一者，透射所述入射光的至少约60％；并且
在所述相应的绿色发射光谱的所述绿色FWHM和所述相应的红色发射光谱的所述红色FWHM之间的波长处具有吸收峰；
其中对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器的反射率针对所述蓝色峰值波长和所述绿色峰值波长中的每一者减小，并且针对所述红色峰值波长，增大或不减小超过约10％。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述显示面板包括有机发光二极管(OLED)显示面板。
3.根据权利要求1或2所述的显示系统，其中对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器的所述反射率针对所述蓝色峰值波长和所述绿色峰值波长中的每一者，减小超过约20％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示系统，其中对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器的所述反射率针对所述红色峰值波长增大。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示系统，其中所述显示面板还包括多个白色发光像素，所述多个白色发光像素各自具有白色发射光谱，所述白色发射光谱包括在所述光谱的相应的大体蓝色区和绿色区中处于相应的第一白色峰值波长和第二白色峰值波长的第一白色发射峰和第二白色发射峰。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示系统，还包括设置在所述反射偏振器与所述显示面板之间的延迟器层，以及设置在所述反射偏振器上与所述延迟器层相对的吸收偏振器。
7.一种显示系统，所述显示系统包括：
显示面板，所述显示面板包括：
多个红色发光像素，所述多个红色发光像素各自具有红色发射光谱，所述红色发射光谱包括处于红色峰值波长的红色发射峰；和
多个白色发光像素，所述多个白色发光像素各自具有白色发射光谱，所述白色发射光谱包括在所述光谱的相应的大体蓝色区和绿色区中处于相应的第一白色峰值波长和第二白色峰值波长的第一白色发射峰和第二白色发射峰；和
反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述多个白色发光像素和所述红色发光像素上，使得对于实质上垂直的入射光，所述反射偏振器包括反射光谱，所述反射光谱包括实质上相异的蓝色反射带、绿色反射带和红外反射带，其中所述反射偏振器：
对于第一偏振态，针对所述第一白色峰值波长，反射所述入射光的至少约60％，并且针对所述第二白色峰值波长和所述红色峰值波长中的每一者，反射所述入射光的至少约40％；
对于正交的第二偏振态，针对所述第一白色峰值波长、所述第二白色峰值波长和所述红色峰值波长中的每一者，透射所述入射光的至少约60％；并且
在所述第二白色峰值波长与所述红色峰值波长之间的波长处具有吸收峰；
其中对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器的所述反射率针对所述第一白色峰值波长和所述第二白色峰值波长中的每一者减小，并且针对所述红色峰值波长，增大或不减小超过约10％。
8.根据权利要求7所述的显示系统，其中对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器的所述反射率针对所述第一白色峰值波长和所述第二白色峰值波长中的每一者，减小超过约20％。
9.根据权利要求7或8所述的显示系统，其中对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器的所述反射率针对所述红色峰值波长增大。
10.一种反射偏振器，所述反射偏振器包括多个交替聚合物层，其中对于实质上垂直的入射光，所述反射偏振器包括反射光谱，所述反射光谱包括具有相应的蓝色半极大处全宽度(FWHM)、绿色半极大处全宽度和红外半极大处全宽度的实质上相异的蓝色反射带、绿色反射带和红外反射带，其中对于所述实质上垂直的入射光并且对于红色波长、绿色波长和蓝色波长，所述反射偏振器：
对于第一偏振态，针对所述蓝色波长和所述绿色波长中的每一者，反射所述入射光的至少约60％，并且针对所述红色波长，反射所述入射光的至少约40％；
对于正交的第二偏振态，针对所述蓝色波长、所述绿色波长和所述红色波长中的每一者，透射所述入射光的至少约60％；并且
在所述绿色FWHM与所述红外FWHM之间的波长处具有吸收峰；
其中对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到约50度时，所述反射偏振器的所述反射率针对所述蓝色波长和所述绿色波长中的每一者，减小至少约20％，并且针对所述红色波长，增大或不减小超过约10％。
11.根据权利要求10所述的反射偏振器，其中对于所述第一偏振态以及当所述入射角从零增大到至少约50度时，所述反射偏振器的所述反射率针对所述红色波长增大。
12.根据权利要求10或11所述的反射偏振器，其中所述蓝色波长处于所述蓝色FWHM，所述绿色波长处于所述绿色FWHM，并且所述红色波长处于所述红外FWHM或处于所述绿色FWHM与所述红外FWHM之间。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的反射偏振器，其中所述红色波长在600nm至650nm的范围内，所述绿色波长在530nm至580nm的范围内，并且所述蓝色波长在430nm至480nm的范围内。
14.一种光学堆叠，所述光学堆叠包括延迟器层、吸收偏振器以及根据权利要求10至13中任一项所述的反射偏振器，所述反射偏振器设置在所述吸收偏振器与所述延迟器层之间。
15.一种显示系统，所述显示系统包括显示面板以及根据权利要求14所述的光学堆叠，所述光学堆叠设置在所述显示面板的发射表面上，所述延迟器层面向所述发射表面。
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