CN116802524A - 光学膜、光学构造体和显示系统 - Google Patents

光学膜、光学构造体和显示系统 Download PDF

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CN116802524A CN202180080278.2A CN202180080278A CN116802524A CN 116802524 A CN116802524 A CN 116802524A CN 202180080278 A CN202180080278 A CN 202180080278A CN 116802524 A CN116802524 A CN 116802524A
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布雷特·J·西特尔
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奎因·D·桑福德
肯特·C·哈克巴特
马修·E·苏泽
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Abstract

光学构造体包括反射偏振器和光学膜。该光学膜包括基质和分散于该基质中的多个第一颗粒。该基质和该多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。对于基本上垂直入射光并且对于第一波长范围内的至少第一波长，该反射偏振器反射第一偏振态的约60％，并且透射正交的第二偏振态的约40％。对于第二波长范围内的至少第二波长，该反射偏振器和该光学膜中的每一者透射该第一偏振态和该第二偏振态中的每一者的入射光的约60％。对于至少该第一波长，光学膜具有光学雾度和去偏振比。该去偏振比与该光学雾度的比率小于0.1。

Description

光学膜、光学构造体和显示系统
技术领域
本公开整体涉及光学膜、包括该光学膜的光学构造体和包括该光学膜的显示系统。
背景技术
诸如智能电话、平板计算机、个人计算机、音乐播放器或导航器之类的电子设备可以配备有诸如指纹传感器之类的生物认证功能。在一些情况下，指纹传感器被结合在电子设备的显示器下方，并且被称为显示器下方指纹传感器。显示器下方指纹传感器将全功能显示器的限定区域转变为指纹传感器，从而消除对单独的物理指纹传感器的需要。
发明内容
在第一方面，本公开提供了一种光学构造体。光学构造体包括反射偏振器，该反射偏振器具有第一主表面和与第一主表面相背的第二主表面。光学构造体还包括设置在反射偏振器的第一主表面上的光学膜。光学膜包括基质和分散于基质中的多个第一颗粒。基质和多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。对于基本上垂直入射光并且对于在从约400纳米(nm)至约700nm的第一波长范围内的至少第一波长，反射偏振器反射第一偏振态的垂直入射光的至少约60％，并且透射正交的第二偏振态的垂直入射光的至少约40％。对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围内的至少第二波长，反射偏振器和光学膜中的每一者透射第一偏振态和第二偏振态中的每一者的入射光的至少约60％。对于至少第一波长，光学膜具有光学雾度和去偏振比。去偏振比与光学雾度的比率小于约0.1。
在第二方面，本公开提供了另一种光学构造体。光学构造体包括反射偏振器，该反射偏振器具有第一主表面和与第一主表面相背的第二主表面。光学构造体还包括设置在反射偏振器的第一主表面上的光学膜。光学膜包括基质和分散于基质中的多个第一颗粒。基质和多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。对于基本上垂直入射光并且对于从约400nm至约700nm的第一波长范围，反射偏振器对第一偏振态具有至少约60％的平均光学反射率且对正交的第二偏振态具有至少约40％的平均光学透射率。对于从约800nm至约1500nm的第二波长范围，反射偏振器和光学膜组合起来对第一偏振态和第二偏振态中的每一者具有至少约60％的平均光学透射率。对于第一波长范围，光学膜具有平均光学雾度和平均去偏振比。平均去偏振比与平均光学雾度的比率小于约0.1。
在第三方面，本公开提供了一种显示系统。显示系统包括反射偏振器，该反射偏振器具有第一主表面和与第一主表面相背的第二主表面。显示系统还包括设置在反射偏振器的第一主表面上的光学膜。光学膜包括基质和分散于基质中的多个第一颗粒。基质和多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。显示系统还包括光学漫射器，该光学漫射器被设置为与反射偏振器的第二主表面相邻。对于基本上垂直入射光并且对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围内的至少第一波长，反射偏振器反射第一偏振态的垂直入射光的至少约60％，并且透射正交的第二偏振态的垂直入射光的至少约40％。对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围内的至少第二波长，反射偏振器和光学膜中的每一者透射第一偏振态和第二偏振态中的每一者的入射光的至少约60％。对于至少第一波长，光学漫射器被配置为发射散射光。反射偏振器被配置为接收散射光并且将散射光的至少一部分透射为透射偏振光。光学膜被配置为接收透射偏振光并且将透射偏振光透射为具有光学雾度和去偏振比的漫射偏振光。去偏振比与光学雾度的比率小于约0.1。
在第四方面，本公开提供了一种光学膜。光学膜包括基质和分散于基质中的多个第一颗粒。基质和多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。第一颗粒与基质相比包含更多的硅，并且基质与第一颗粒相比包含更多的碳。在光学膜的横截面中，第一颗粒具有沿着第一方向的最大的第一尺寸和沿着正交的第二方向的最大的第二尺寸。最大的第一尺寸比最大的第二尺寸大至少10％。
附图说明
考虑到以下结合附图的详细描述，可更全面地理解本文公开的示例性实施方案。附图未必按比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一个图中用相同数字标记的部件。
图1示出了根据本公开的实施方案的显示系统的示意图；
图2示出了根据本公开的实施方案的光学构造体的示意性剖视图；
图3示出了根据本公开的实施方案的光学膜的示意性剖视图；
图4示出了根据本公开的实施方案的反射偏振器的详细示意图；
图5A和图5B分别示出了根据本公开的实施方案的光学漫射器的示意性底部视图和剖视图；
图6示出了根据本公开的实施方案的反射偏振器的示意图；
图7示出了根据本公开的实施方案的光学膜的示意图；
图8示出了根据本公开的实施方案的光学构造体的示意图；
图9示出了根据本公开的实施方案的光学漫射器、反射偏振器、光学膜和吸收偏振器的分解示意图；
图10A和图10B分别示出了根据本公开的实施方案的光学构造体的示意性底部视图和剖视图；
图11示出了根据本公开的实施方案的光学膜的示意性剖视图；
图12示出了根据本公开的实施方案的显示系统的示意图；并且
图13示出了示例性曲线图，该曲线图示出了对于入射在反射偏振器上的光的不同入射角和偏振态的透射百分比与波长的关系。
具体实施方式
在以下描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出了各种实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，能够设想并作出其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
如本文所用，术语“膜”通常是指具有非常高的长度或宽度与厚度之比的材料。膜具有由长度和宽度限定的两个主表面。膜通常具有良好的柔性并可用于多种多样的应用，包括显示器。膜还可具有一定的厚度或材料组成，使得它们是半刚性或刚性的。本公开中描述的膜可由各种聚合物材料构成。膜可以是单层或多层或不同聚合物的共混物。
如本文所用，术语“光学膜”通常是指可用于产生光学效应的膜。光学膜相对于电磁波谱的一些波长(例如，在电磁波谱的可见区域、紫外区域或红外区域中的波长)通常为至少部分透射的、反射的、抗反射的、偏振的、光学清晰的和/或漫射的。
如本文所用，术语“层”通常是指膜内具有相对一致的化学组成的材料厚度。层可以是任何类型的材料，包括聚合物、纤维素、金属或它们的共混物。给定的聚合物层可包含单一聚合物类型或聚合物的共混物，并且可伴有添加剂。给定的层可与其他层组合或连接以形成膜。与相邻层或膜相比，层可以是部分连续的或完全连续的。给定的层可与相邻层部分共延或完全共延。层可包含子层。
如本文所用，术语“粘合剂”通常是指可用于将两个粘附体粘附到一起的聚合物组合物。粘合剂可通过压力、热或它们的组合来激活。合适的粘合剂可包括基于丙烯酸酯、橡胶树脂、氨基甲酸酯或它们的组合的那些粘合剂。
如本文所用，术语“光学雾度”通常是指透射穿过样品的偏离法线方向超过4度的可见光与总透射光的比率。可例如使用Haze-guard Plus雾度计(可得自马里兰州银泉市的BYK-加德纳公司(BYK-Gardiner,Si lver Springs,MD.))根据ASTM D1003中描述的程序测量光学雾度值。当穿过材料的光与材料中的不规则部分(例如，悬浮颗粒、污染物、空隙和/或空气空间)相互作用和/或受到这些不规则部分的影响时，可出现光学雾度。光学雾度可指示穿过材料的光的广角散射程度。
如本文所用，术语“去偏振”通常是指材料对入射光的偏振的加扰。不论入射光的偏振如何，理想的去偏振器都将输出随机偏振光。
如本文所用，术语“去偏振比”通常涉及透射光的偏振态与入射光的偏振态的偏差。去偏振比的值越大可指示透射光的偏振态与入射光的偏振态的偏差越大，反之亦然。
如本文所用，术语“镜面透射光”通常是指在基本上不偏离其入射路径的情况下透射的光。如本文所用，术语“漫射光”、“漫射透射光”或“漫透射光”通常是指在有相当大的散射的情况下透射的光。作为示例而非限制，镜面透射光可以指在其入射路径周围锥角为约8度或更小的锥体内透射的光，而漫射光可以指在其入射路径周围锥角为约8度或更小的锥体外透射的光。
如本文所用，术语“散射率”通常被定义为漫射光强度与总透射光强度的比率。具体地，与部件/膜/层相对应的散射率可以是由部件/膜/层透射的漫射光的强度与由部件/膜/层透射的总光的强度的比率。总光强度可包括由部件/膜/层透射的漫射光强度和镜面透射光强度两者。
如本文所用，术语“原子比”通常是指化学元素的原子数与包含该化学元素的一摩尔物质中的原子总数的比率。
本公开涉及光学构造体。该光学构造体可用于包括显示器的电子设备中，诸如计算机监视器、电视、移动电话、个人数字助理(PDA)、可穿戴设备和其他便携式设备。这种电子设备可以配备有生物认证功能，例如指纹传感器。在一些情况下，可将光学构造体结合到液晶显示器(LCD)系统的背光单元中。
光学构造体包括反射偏振器，该反射偏振器具有第一主表面和与第一主表面相背的第二主表面。光学构造体还包括设置在反射偏振器的第一主表面上的光学膜。光学膜包括基质和分散于基质中的多个第一颗粒。基质和多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。对于基本上垂直入射光并且对于在从约400纳米(nm)至约700nm的第一波长范围内的至少第一波长，反射偏振器反射第一偏振态的垂直入射光的至少约60％，并且透射正交的第二偏振态的垂直入射光的至少约40％。对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围内的至少第二波长，反射偏振器和光学膜中的每一者透射第一偏振态和第二偏振态中的每一者的入射光的至少约60％。对于至少第一波长，光学膜具有光学雾度和去偏振比。去偏振比与光学雾度的比率小于约0.1。
在一些情况下，第一波长范围可对应于可见波长范围，而第二波长范围可对应于红外(IR)波长范围。第一偏振态可与反射偏振器的透光轴正交，而第二偏振态可与反射偏振器的透光轴平行。
本公开还涉及包括反射偏振器和光学膜的显示系统。显示系统还可包括光学漫射器，该光学漫射器被设置为与反射偏振器的第二主表面相邻。显示系统还可包括吸收偏振器，该吸收偏振器被设置为与光学膜相邻并与反射偏振器相背。显示系统还可包括显示面板，该显示面板被设置为与吸收偏振器相邻并与光学膜相背。
通常通过使用电容传感器来执行指纹感测。为了减少或消除显示器的边框，可使用红外光和红外传感器来执行指纹感测。此类红外传感器通常设置在液晶显示器(LCD)面板的背光单元下方。常规背光单元通常包括用于准直光的一个或多个棱镜层。然而，棱镜层也可折射用于指纹感测的红外光。例如，棱镜层可将指纹的初始图像分成多个图像，从而降低指纹感测和识别的准确性。
一些常规背光单元可将棱镜层替换为对红外光基本上透明的准直膜。准直膜通常充当反射偏振器，但以高入射角反射光。然而，准直膜在可见光波长范围内的高反射率可导致光学伪影，诸如反射莫尔条纹。例如，准直膜可生成用于在LCD面板中显示信息的电极的反射图像。电极与它们的反射图像之间的干涉可导致反射莫尔条纹。诸如反射莫尔条纹之类的光学伪影可不利地影响所显示的图像的质量。
减少此类光学伪影的常规方法可包括在反射偏振器与LCD面板之间提供光学雾度。光学雾度可通过各种方法提供，诸如漫射粘合剂、漫射偏振器、防眩光偏振器等。然而，这些方法可对离开准直膜的光的偏振进行加扰或改变，产生去偏振光。去偏振光入射到通常设置在准直膜与LCD面板之间的吸收偏振器上。吸收偏振器吸收与吸收偏振器的透光轴正交的去偏振光的分量，从而降低LCD面板的总亮度。为了解决亮度的降低，可能必须在准直膜与吸收偏振器之间设置附加部件，诸如附加反射偏振膜。这可增加常规显示叠堆的厚度和成本。
本公开的光学膜包括分散于基质中的多个第一颗粒。第一颗粒可散射第一波长范围内的入射光，从而产生光学雾度。光学雾度可足以减少光学伪影，诸如反射莫尔条纹。光学膜可进一步以去偏振比的较低值散射入射光。因此，去偏振比与光学雾度的比率小于约0.1。与常规漫射涂层或膜相比，光学膜在第一波长范围内的去偏振比可显著更低。
由于去偏振比的较低值，基本上保留了离开光学膜的散射光的偏振态。从光学膜接收散射光的吸收偏振器可因此在最少吸收的情况下基本上透射散射光。因此，光学膜的光学雾度可对显示面板的总亮度具有最小影响或没有影响。因此，本公开的光学膜可消除对光学膜与吸收偏振器之间的附加偏振膜的需要。包括光学膜的显示系统可因此具有减小的厚度和成本。
此外，在第二波长范围内，反射偏振器和光学膜中的每一者透射第一偏振态和第二偏振态中的每一者的入射光的至少约60％。在一些实施方案中，反射偏振器和光学膜组合起来透射第一偏振态和第二偏振态中的每一者的入射光的至少约60％。因此，反射偏振器和光学膜中的每一者可允许IR光的基本上镜面透射。具体地，反射偏振器和光学膜中的每一者可对IR光基本上透明。因此，本公开的光学膜可对IR光基本上透明，并且可在光学雾度足以消除光学伪影(诸如反射莫尔条纹)但去偏振比较低的情况下散射可见波长范围内的入射光。
图1示出了根据本公开的实施方案的显示系统100的示意图。具体地，图1示出了显示系统100的剖面侧视图。显示系统100可被配置为显示内容，诸如文本和/或图形。
显示系统100限定互相正交的x轴、y轴以及z轴。x轴和y轴是显示系统100的面内轴，而z轴是沿着显示系统100的厚度设置的横向轴。换句话讲，x轴和y轴沿着显示系统100的平面设置，而z轴垂直于显示系统100的平面。
显示系统100包括反射偏振器110，该反射偏振器具有第一主表面112和与第一主表面112相背的第二主表面114。显示系统100还包括设置在反射偏振器110的第一主表面112上的光学膜120。在一些实施方案中，第一主表面112和第二主表面114中的每一者可以是基本上平面的。此外，第一主表面112和第二主表面114基本上沿着x-y平面设置。反射偏振器110可基本上允许特定偏振的光穿过，同时基本上阻挡正交偏振的光。在一些实施方案中，反射偏振器110可反射以相对于第二主表面114的较高角度入射的光。反射偏振器110和光学膜120构成光学构造体200。
显示系统100还包括光学漫射器130，该光学漫射器被设置为与反射偏振器110的第二主表面114相邻。光学漫射器130被配置为散射光。在一些实施方案中，光学漫射器130可包括由任何合适的漫射材料制成的漫射膜或板。在一些实施方案中，光学漫射器130可包括PCT专利申请号PCT/CN2019/074629中所述的光学漫射器中的任何一者，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。在一些实施方案中，光学漫射器130包括彼此由聚合物材料粘结的多个纳米颗粒。纳米颗粒可以是或包含二氧化硅。
在一些实施方案中，光学漫射器130和反射偏振器110可借助于例如光学粘合剂、环氧树脂、层压或任何其他合适的附接方法粘结在一起。在一些实施方案中，光学漫射器130可通过使用本领域已知的方法直接涂布在反射偏振器110上，所述方法诸如为模涂、狭缝式涂布、挤压涂布等。
显示系统100还包括光导140，该光导被设置为与光学漫射器130相邻并与反射偏振器110相背。在一些实施方案中，光导140可为透明、实心且相对薄的板，其长度和宽度尺寸基于从显示系统100输出的光的覆盖范围来设计。在一些实施方案中，光导140可由可聚合材料(诸如丙烯酸酯、有机硅或氨基甲酸酯材料)形成。在一些实施方案中，光导140可由光学透明材料制成。光导140的长度可沿着x轴限定，而光导140的宽度可沿着y轴限定。
在一些实施方案中，光导140和光学漫射器130可借助于例如光学粘合剂、环氧树脂、层压或任何其他合适的附接方法粘结在一起。
显示系统100还包括至少一个第一光源144和至少一个第二光源146，该至少一个第一光源被配置为发射第一波长范围R1内的光，并且该至少一个第二光源被配置为发射第二波长范围R2内的光。在一些实施方案中，第一波长范围R1可对应于可见波长范围。在一些实施方案中，第一波长范围R1为约400nm至约700nm。在一些实施方案中，至少一个第一光源144可为可见光源。在一些实施方案中，第二波长范围R2可对应于近红外(IR)波长范围。在一些实施方案中，第二波长范围R2为约800nm至约1500nm。在一些其他实施方案中，第二波长范围R2为约800nm至约2000nm。在一些其他实施方案中，第二波长范围R2为约800nm至约1000nm。在一些实施方案中，至少一个第二光源146可为红外光源。至少一个第一光源144在下文中可互换地称为“第一光源144”。至少一个第二光源146在下文中可互换地称为“第二光源146”。
在一些实施方案中，第一光源144可包括发射可见光的一个或多个光发射器。光发射器可以是例如发光二极管(LED)、荧光灯或任何其他合适的发光装置。LED可以是单色的，或者可包括在不同波长下操作以便产生白光输出的多个发射器。在一些实施方案中，第二光源146包括发光二极管或激光二极管。
第一光源144生成照亮显示系统100的光12和/或光14。第一光源144被配置为将光12和/或光14发射到光导140的发射表面148上。光导140的发射表面148面向光学漫射器130。在一些实施方案中，光导140可被配置为在其中沿着光导140的长度和宽度传播光12。
在图1的例示的实施方案中，第一光源144包括一个或多个第一光源144a和一个或多个第一光源144b。第一光源144a被配置为发射第一波长范围R1内的光12。第一光源144b被配置为发射第一波长范围R1内的光14。第一光源144可包括任何数量的光源。此外，可提供任何数量的第一光源144a、144b。在一些示例中，至少一个第二光源146可包括多个光源。在图1的例示的示例中，第一光源144a和第二光源146以侧光式配置设置在显示系统100的边缘表面147近侧。此外，每个第一光源144b以背光式配置设置在光导140的底侧149近侧并与发射表面148相背。在一些实施方案中，仅可存在第一光源144a和第一光源144b中的一者。
来自第一光源144b的光14通过光导140朝向光学漫射器130传播。此外，光导140引导来自第一光源144a的光12并且朝向光学漫射器130导引光16。在一些实施方案中，光导140可以是具有用于引导光12的多个结构的板。在一些实施方案中，光导140可使用全内反射(TIR)将来自第一光源144a的光12传输或引导跨越光导140的整个长度或宽度，该第一光源位于显示系统100的边缘表面147近侧。在一些情况下，光导140可改善由显示系统100发射的光的均匀性。
显示系统100还包括反射器142，该反射器被设置为与光导140相邻并与光学漫射器130相背。反射器142被配置为基本上反射第一波长范围R1内的光(即，可见光)并且基本上透射第二波长范围R2内的光(即，IR光)。如图1所示，反射器142将离开光导140的光18朝向光导140反射回去。光18由第一光源144a发射。来自反射器142的反射光20朝向发射表面148传播。
在一些实施方案中，光导140和反射器142可借助于例如光学粘合剂、环氧树脂、层压或任何其他合适的附接方法粘结在一起。
在一些实施方案中，反射器142还可用于使光在显示系统100内再循环。例如，反射器142可将未使用的光反射回显示系统100的各层。因此，反射器142使第一光源144产生的光再循环。这可导致具有改善的光使用效率和被增大的亮度。反射器142可以是镜面反射器或漫反射器。在一些实施方案中，反射器142可以是由3M公司生产的增强的漫反射器(EDR)膜。反射器142可包括反射表面(例如，金属表面、一个或多个穿孔镜等)或可具有多层配置(例如，微结构化膜)。
在一些实施方案中，对于第一波长范围R1内的任何偏振的入射光，反射器142可具有至少80％、至少90％、至少95％、至少98％或至少99％的光学反射率。对于基本上垂直入射光，反射器142的光学反射率可以是第一波长范围R1内的平均光学反射率。在一些实施方案中，对于第二波长范围R2内的任何偏振的入射光，反射器142可具有至少80％、至少90％、至少95％、至少98％或至少99％的光学透射率。对于基本上垂直入射光，反射器142的光学透射率可以是第二波长范围R2内的平均光学透射率。
在一些实施方案中，显示系统100还包括吸收偏振器150，该吸收偏振器被设置为与光学膜120相邻并与反射偏振器110相背。在一些实施方案中，吸收偏振器150可基本上透射特定偏振态的光，同时基本上吸收其他偏振态的光。显示系统100还包括显示面板160，该显示面板被设置为与吸收偏振器150相邻并与光学膜120相背。显示面板160可接收来自第一光源144的照明。在一些实施方案中，光学漫射器130可散射从光导140接收的光以照亮显示面板160。因此，光学漫射器130可向显示面板160提供基本上均匀的光分布。用户102可面向显示面板160的顶表面162。
在一些实施方案中，显示面板160可选择性地透射或阻挡光以在显示面板160上形成图像以供用户102观看。在一些实施方案中，显示面板160可为液晶显示器，但可使用任何适当类型的显示器或光调制设备。在一些实施方案中，显示面板160可包括有机发光二极管(OLED)显示器、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器或电致发光显示器。在一些实施方案中，显示面板160可包括多个可单独寻址的像素(未示出)。在一些实施方案中，显示面板160可部分地或完全地是被配置为接收来自用户102的接触输入的触敏显示面板。因此，显示系统100可接收来自用户102的触摸输入。应当理解，显示面板160可包括任何类型的显示器，而不限制本公开的范围。
如图1所示，反射器142、光导140、光学漫射器130、反射偏振器110、光学膜120、吸收偏振器150和显示面板160沿着z轴彼此相邻地设置。在一些实施方案中，反射器142、光导140、光学漫射器130、反射偏振器110、光学膜120、吸收偏振器150和显示面板160中的每一者可基本上透射第二波长范围R2内的光(即，IR光)。换句话讲，显示系统100可表现出红外清晰度。
光学漫射器130面向显示面板160并且包括发射表面132。在一些实施方案中，光学漫射器130可用于漫射由第一光源144发射的光14、16、20。这可增加入射在显示面板160上的照明光的均匀性。因此，用户102感知到的图像可以是亮度均匀。在一些实施方案中，光学漫射器130可包括粘合剂层。在一些实施方案中，光学漫射器130可对入射光的偏振进行加扰。这可实现从反射偏振器110反射的光的再循环。
在一些实施方案中，显示系统100可具有用于通过对用户102的生物特征(例如，指纹)进行成像来向用户102提供安全访问的光学感测能力。
如图1所示，第二光源146被配置为朝向显示系统100的顶表面162发射第二波长范围R2内的光10。在一些实施方案中，第二光源146可设置在合适的位置，使得光10或光10的一部分可以期望的角度投射到预定指纹感测区域172上。顶表面162包括用于供用户102通过手指174(部分示出)触摸的预定指纹感测区域172。此外，第二光源146可因此发射穿过显示面板160以到达预定指纹感测区域172的光10。在一些实施方案中，第二光源146可定位在与光学传感器170相邻的显示器下方，使得来自第二光源146的光10可穿过显示系统100并且照亮预定指纹感测区域172。
来自第二光源146的光10与放置在顶表面162上的预定指纹感测区域172中的手指174相互作用，以生成来自手指174的散射光或反射光22。光22可以是从放置在指纹感测区域172上的手指174反射的光10的一部分。
显示系统100还包括至少一个光学传感器170，该至少一个光学传感器被设置为与反射器142相邻并与光导140相背，使得至少一个光学传感器170接收透射穿过反射器142的光22的至少一部分。在一些实施方案中，光学传感器170可包括光电二极管阵列。在一些实施方案中，光电二极管阵列可为互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、电耦装置(CCD)传感器阵列或有机光电二极管(OPD)或对光敏感的任何合适的光学传感器阵列。在一些实施方案中，光学传感器170包括IR光摄像头，其被配置为捕获IR光。
在一些实施方案中，光学传感器170可接收穿过显示系统100的光22的至少一部分。在一些实施方案中，光学传感器170可相对于光导140适当地定位和对准以接收光22。在一些实施方案中，光学传感器170可被配置为接收来自放置在指纹感测区域172上的多个手指的光。至少一个第二光源146可帮助检测手指174的指纹。在一些实施方案中，可调制来自第二光源146的光10以改善光学感测能力。
可将指纹与注册指纹的数据库进行比较，以进行用户102的身份识别与验证。此类成像生物特征可保护本地存储在包括显示系统100的电子设备上或可由该电子设备访问的信息。此类电子设备的示例可包括但不限于移动电话、平板计算机、腕戴式设备、游戏设备、数字广播终端、消息接发设备、个人数字助理、台式计算机、信息亭、其他可穿戴或便携式设备等。
在一些实施方案中，预定指纹感测区域172可由显示系统100显示的图形来指示。例如，可照射预定指纹感测区域172作为视觉可识别区域，以便用户102放置手指174来进行指纹感测。当不用作预定指纹感测区域172时，预定指纹感测区域172的作用可如显示系统100的其余部分一样。在一些实施方案中，预定指纹感测区域172可具有预定的形状和尺寸。例如，预定指纹感测区域172可为圆形或卵形的形状。
在一些实施方案中，显示系统100的除预定指纹感测区域172之外的剩余部分可以是或可以不是触敏的。在一些实施方案中，显示系统100可包括多个指纹感测区域。此外，在一些实施方案中，预定指纹感测区域172可设计成覆盖显示系统100的整个显示面板160。
在一些实施方案中，显示系统100可包括设置在反射器142与光学传感器170之间的机架(未示出)。在一些实施方案中，机架和反射器142可借助于例如光学粘合剂、环氧树脂、层压和/或任何其他合适的附接方法粘结在一起。在一些实施方案中，机架可限定开口，该开口延伸穿过机架并且与光学传感器170对准，使得由光学传感器170接收的光22穿过开口。在一些实施方案中，显示系统100可包括与机架中的对应开口对准的多个光学传感器170。
在一些实施方案中，显示系统100还可包括其他光管理层。这些层可用于光的空间混合或混色、光源遮蔽和均匀度改善。可用于这些目的的层包括但不限于漫射膜、漫射板、部分反射层、混色光导或膜以及非高斯漫射器(漫射光中具有峰值亮度的光线以与输入光中具有峰值亮度的光线的方向不平行的方向传播的漫射系统)。
在一些实施方案中，这些层可包括一个或多个滤色器层、偏振层、微结构化层等或它们的组合。在一些实施方案中，显示系统100还可包括设置在显示面板160上的覆盖透镜(未示出)。覆盖透镜可对显示系统100内的各层提供保护。覆盖透镜可为基本上透明的，并且可由玻璃、塑料或它们的复合物或任何其他合适的材料(例如，结晶的氧化铝)构成。
图2示出了光学构造体200的示意性剖视图。光学构造体200包括反射偏振器110，该反射偏振器包括第一主表面112和与第一主表面112相背的第二主表面114。第一主表面112与光学膜120相邻，而第二主表面114与光学漫射器130(图1所示)相邻。在一些实施方案中，反射偏振器110可为准直多层光学膜(CMOF)。反射偏振器110可基本上透射特定偏振的光，同时基本上反射具有其他偏振的光。反射偏振器110还可准直光。在一些实施方案中，来自反射偏振器110的反射光可由反射器142(图1所示)再循环。
反射偏振器110还包括至少部分地从第二主表面114突出的多个小珠202。例如，反射偏振器110的第二主表面114可涂布有包括小珠202的低摩擦涂层以提供良好的滑动特性。在一些实施方案中，小珠202具有约2微米与约10微米之间的平均最长尺寸Y1。在一些实施方案中，平均最长尺寸Y1在约5微米与约10微米之间。在一些实施方案中，平均最长尺寸Y1小于约15微米、小于约20微米、小于约25微米或小于约30微米。在一些实施方案中，每个小珠202包含丙烯酸类或聚苯乙烯。在一些实施方案中，小珠202可以是直径为5微米的丙烯酸类小珠(可以商品名MX500得自日本综研化学株式会社(Soken Engineer ing andChemicals Co.Ltd.,Japan))。小珠202可提供抗光耦合(ant i-wet-out)功能，这对于光学漫射器130可能是需要的。
在图2的例示的实施方案中，小珠202具有基本上球形的形状。然而，根据期望的应用属性，小珠202可具有任何形状，例如，基本上椭圆形的形状、基本上卵形的形状、基本上锥形的形状、基本上棱锥形的形状、基本上立方形的形状、基本上多面体形的形状等。在一些实施方案中，小珠202可基本上均匀地分布在反射偏振器110的第二主表面114上。在一些其他实施方案中，小珠202可随机地分布在反射偏振器110的第二主表面114上。
光学构造体200还包括设置在反射偏振器110的第一主表面112上的光学膜120。具体地，反射偏振器110涂布有一层光学膜120。光学膜120包括第一主表面232和第二主表面234。第一主表面232与反射偏振器110的第一主表面112相背。第二主表面234与反射偏振器110的第一主表面112相邻。在例示的实施方案中，第二主表面234与反射偏振器110的第一主表面112直接相邻，使得第二主表面234的至少一部分接触第一主表面112。在一些实施方案中，光学膜120的第一主表面232和第二主表面234中的每一者可以是基本上平面的。此外，第一主表面232和第二主表面234中的每一者可设置在x-y平面中。
在一些实施方案中，光学膜120可具有约1微米至约50微米的厚度TH。沿着z轴测量厚度TH。此外，厚度TH可对应于光学膜120沿着z轴的平均厚度。在一些其他实施方案中，厚度TH为约5微米至约30微米。在一些其他实施方案中，光学膜120可具有小于约55微米、小于约60微米、小于约65微米或小于约70微米的厚度。
光学膜120还包括基质220和分散于基质220中的多个第一颗粒230。基质220和多个第一颗粒230中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。换句话讲，基质220和每个第一颗粒230两者均包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。设置在反射偏振器110上并包括第一颗粒230的光学膜120可改变可见光穿过光学膜120的路径。
基质220中的第一颗粒230可由于在溶剂蒸发期间有机硅聚乙二酰胺聚合物从有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯的溶液中相分离而形成。在一些实施方案中，第一颗粒230与基质220相比包含更多的硅。在一些实施方案中，第一颗粒230与基质220相比可包含多至少10％原子比的硅。在一些其他实施方案中，第一颗粒230与基质220相比可包含多至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％或至少80％原子比的硅。在一些实施方案中，基质220与第一颗粒230相比包含更多的碳。在一些实施方案中，基质220与第一颗粒230相比包含多至少10％原子比的碳。在一些其他实施方案中，基质220与第一颗粒相比包含多至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％或至少80％原子比的碳。
在一些实施方案中，基质220是或包含粘合剂。在一些实施方案中，粘合剂可有利于光学膜120与反射偏振器110的第一主表面112(图1所示)的粘结。此外，基质220还可将第一颗粒230保持在光学膜120中。在一些实施方案中，粘合剂包含环氧树脂、压敏粘合剂和结构粘合剂中的一者或多者。在一些实施方案中，粘合剂可有利于光学膜120与显示系统100的吸收偏振器150(图1所示)的粘结。
基质220的粘合剂可包含基于(甲基)丙烯酸酯和衍生粘合剂的一般组合物的那些。在一些情况下，除(甲基)丙烯酸酯之外，粘合剂还可包含其他材料。此类材料的示例包括但不限于聚乙烯醚；双烯橡胶(诸如天然橡胶、聚异戊二烯、和聚丁二烯)、聚异丁烯；聚氯丁烯、丁基橡胶；丁二烯丙烯腈聚合物；热塑性弹性体、嵌段共聚物，如苯乙烯-异戊二烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯聚合物、和苯乙烯-丁二烯聚合物；聚(α-烯烃)；非晶态聚烯烃；硅氧烷、含乙烯的共聚物，如乙烯醋酸乙烯酯、丙烯酸乙酯、和甲基丙烯酸乙酯；聚氨酯；聚酰胺；聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮共聚物；聚酯；以及以上的混合物或共混物(连续或不连续相)。术语(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。(甲基)丙烯酸酯可为合适的，因为它们往往易于配制且成本适中，且它们的流变性可进行调节以满足本发明的要求。另外，粘合剂可包含添加剂，诸如增粘剂、增塑剂、填充剂、抗氧化剂、稳定剂、颜料、漫射材料、硬化剂、纤维、细丝和溶剂。另外，可任选地通过任何已知方法固化粘合剂。
在一些实施方案中，可通过控制反应条件(例如，通过控制第一颗粒230的尺寸和密度中的一者或多者)来修改光学膜120的光学特性。在一些实施方案中，可通过控制多个膜特性来修改光学膜120的光学特性，该多个膜特性诸如为厚度TH、成分的折射率、多个第一颗粒230的空间分布等。在一些实施方案中，第一颗粒230占光学膜120的小于约30重量％。在一些实施方案中，第一颗粒230可占光学膜120的小于约25重量％、小于约20重量％、小于约15重量％或小于约10重量％。在一些实施方案中，第一颗粒230占光学膜120的约5重量％至约10重量％之间。
在一些实施方案中，基质220具有第一折射率N1并且每个第一颗粒230具有第二折射率N2，使得第一折射率N1与第二折射率N2之间的差值大于约0.05。在一些实施方案中，第一折射率N1与第二折射率N2之间的差值大于约0.06、大于约0.07、大于约0.075或大于约0.08。在一些实施方案中，第一折射率N1与第二折射率N2之间的差值为约0.09。在一些实施方案中，第一折射率N1为约1.49并且第二折射率N2为约1.40。
光学构造体200还包括与第一颗粒230不同的多个第二颗粒236。具体地，光学膜120还包括与第一颗粒230不同的多个第二颗粒236。至少一些第二颗粒236部分地从光学膜120的至少一个主表面232(即，第一主表面232)突出。在图2的例示的实施方案中，至少一些第二颗粒236从光学膜120的第二主表面234朝向光学膜120的至少一个主表面232延伸。此外，至少一些第二颗粒236至少部分地从第一主表面232突出。换句话讲，至少一些第二颗粒236从第二主表面234延伸穿过光学膜120的厚度TH，并且部分地从光学膜120的第一主表面232突出。
在一些实施方案中，第二颗粒236具有与基质220不同的组成。在一些实施方案中，第二颗粒236可在光学膜120的制备期间与光学膜120的组合物混合。在一些实施方案中，第二颗粒236具有约5微米与约50微米之间的平均最长尺寸Y2。在一些实施方案中，第二颗粒236可具有小于约25微米、小于约30微米、小于约35微米、小于约40微米或小于约45微米的平均最长尺寸。在图2的例示的实施方案中，至少一些第二颗粒236的尺寸可大于光学膜120的厚度，使得至少一些第二颗粒236部分地从光学膜120的至少一个主表面232突出。具体地，至少一些第二颗粒236的平均最长尺寸Y2大于光学膜120的厚度TH(即，Y2>TH)。在一些实施方案中，第二颗粒236可包括直径为20微米的丙烯酸类小珠(可以商品名MX2000得自日本综研化学株式会社(Soken Engineering and Chemicals Co.Ltd.,Japan))。
在图2的例示的实施方案中，第二颗粒236具有基本上球形的形状。然而，根据期望的应用属性，第二颗粒236可具有任何形状，例如，基本上椭圆形的形状、基本上卵形的形状、基本上锥形的形状、基本上棱锥形的形状、基本上立方形的形状、基本上多面体形的形状等。在一些实施方案中，第二颗粒236可基本上均匀地分布在光学膜120中。在一些其他实施方案中，第二颗粒236可随机地分布在光学膜120中。
至少一些第二颗粒236可至少部分地与吸收偏振器150(图1所示)接合，使得在光学膜120与吸收偏振器150之间形成间隙(未示出)。在光学膜120与吸收偏振器150之间包括间隙可最小化或防止光学膜120与吸收偏振器150之间的任何接触。该间隙可消除干涉图案(例如，牛顿环或其他干涉条纹)，所述干涉图案原本可能通过在图1的显示系统100中的两个部分反射表面(例如，反射偏振器110和显示面板160)之间反射的光的相干干涉形成。该干涉可表现为显示系统100中的光学缺陷。第二颗粒236可在部分反射表面之间提供间隙，使得在这些表面之间反射的光可不再相干地干涉而引起干涉图案。因此，间隙可最小化或消除显示系统100中的光学缺陷。此外，由于消除了这些光学缺陷，间隙可确保指纹感测的准确性。
图3示出了光学膜120的详细横截面。图3中的光学膜120的横截面是沿着x-z平面截取的。参见图2和图3，在光学膜120的横截面中，多个第一颗粒230具有沿着第一方向P的最大的第一尺寸X1和沿着正交的第二方向Q的最大的第二尺寸X2，使得最大的第一尺寸X1大于最大的第二尺寸X2，即X1>X2。在一些实施方案中，最大的第一尺寸X1比最大的第二尺寸X2大至少10％。换句话讲，X1比X2大至少10％。在一些实施方案中，最大的第一尺寸X1比最大的第二尺寸X2大至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％或至少80％。在一些实施方案中，最大的第一尺寸X1小于约10微米。在一些其他实施方案中，最大的第一尺寸X1可小于约8微米、小于约7微米、小于约6微米、小于约5微米、小于约4微米或小于约3微米。在一些实施方案中，最大的第一尺寸X1在约2微米与约5微米之间。
在一些实施方案中，对于至少大部分第一颗粒230中的每一者，第一颗粒230沿着第一方向P的最大尺寸是D1，并且第一颗粒230沿着正交的第二方向Q的最大尺寸是D2。最大尺寸D1比最大尺寸D2大至少10％。在一些实施方案中，最大尺寸D1比最大尺寸D2大至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％或至少80％。
在图3的例示的实施方案中，每个第一颗粒230可具有基本上卵形的横截面形状。然而，应当理解，基于期望的应用属性，每个第一颗粒230可具有任何横截面形状(例如，多边形、椭圆形等)和尺寸。在一些实施方案中，每个第一颗粒230可具有规则形状或不规则形状(例如，在一些方向上伸长)。每个第一颗粒230可具有与正交的第二方向Q相比在第一方向P上伸长(即，X1>X2)的任何形状。
在一些实施方案中，第一颗粒230的第一方向P彼此偏差在约10度以内。在一些实施方案中，第一颗粒230的第一方向P与光学膜120的至少一个主表面232(即，第一主表面232)形成小于约20度的斜角AN。在一些实施方案中，第一颗粒230的第一方向P与光学膜120的至少一个主表面232形成小于约15度、小于约10度或小于5度的斜角AN。在一些实施方案中，第一颗粒230可基本上与其上设置或涂布有光学膜120的主表面的倾角对准。第一颗粒230的这种特性可用于控制光学膜120的光学特性。
在一些实施方案中，至少一个主表面232是基本上平面的并且位于x-y平面中。因此，至少一些第一颗粒230的第一方向P可相对于x-y平面形成斜角AN。在一些实施方案中，至少一个第一颗粒230的第一方向P可基本上平行于x-y平面，即斜角AN基本上为零。因此，第一方向P可跨第一颗粒230变化。然而，由于第一颗粒230与光学膜120的至少一个主表面232基本上对准的趋势，第一方向P上的最大变化可大致在最大值以内。因此，斜角AN可低于最大值。
在图3的例示的实施方案中，横截面是沿着x-z平面截取的。第一颗粒230在沿着y-z平面截取的横截面中可具有类似的形状和尺寸。具体地，在沿着y-z平面截取的光学膜120的横截面中，每个第一颗粒230可具有沿着第一方向P的最大的第一尺寸X1和沿着正交的第二方向Q的最大的第二尺寸X2。在一些情况下，每个第一颗粒230可具有沿着x轴和y轴的基本上类似的形状和尺寸。在一些情况下，在沿着x-y平面截取的光学膜120的横截面中，每个第一颗粒230可具有基本上圆形的形状。
此外，第一颗粒230的至少一个子集可具有彼此不同的形状、尺寸和组成。在一些实施方案中，可选择第一颗粒230的形状和尺寸，使得仅散射(即，漫射)某些光波长，同时基本上允许其他波长穿过光学膜120而不散射。换句话讲，某些波长的光可通过光学膜120发生漫透射(即，透射光的角分布与入射光的角分布基本上不同)，而其他波长的光可通过光学膜120发生镜面透射(即，透射光的角分布与入射光的角分布基本上相同)。
在一些实施方案中，光学膜120在一个波长的光处的散射率可显著不同于在不同波长的光处的散射率。在一些实施方案中，光学膜120对第一波长范围R1(例如，可见波长范围)内的入射光的散射率可显著大于光学膜120对第二波长范围R2(即，IR波长范围)内的入射光的散射率。
图4示出了反射偏振器110的示意图。在一些实施方案中，反射偏振器110可允许特定偏振的光穿过，同时反射其他偏振的光。在例示的实施方案中，反射偏振器110被配置为CMOF。反射偏振器110包括第一主表面112和与第一主表面112相背的第二主表面114。
反射偏振器110包括多个交替的第一聚合物层204和第二聚合物层206。在一些实施方案中，第一聚合物层204包含具有高折射率的材料，并且第二聚合物层206包含具有低折射率的材料。在一些实施方案中，第一聚合物层204和第二聚合物层206中的至少一者包含双折射材料。第一聚合物层204和第二聚合物层206的折射率对于在一种偏振态下偏振的光可为匹配的，并且对于正交偏振态的光可为不匹配的。在此类情况下，匹配偏振态的入射光基本上透射穿过反射偏振器110，并且不匹配偏振态的入射光基本上由反射偏振器110反射。在一些实施方案中，每个第一聚合物层204的材料为双折射聚酯聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。在一些实施方案中，每个第二聚合物层206的材料为无定形聚酯。
第一聚合物层204和第二聚合物层206可具有特定层轮廓。在一些实施方案中，第一聚合物层204的数量可在50和1000之间。类似地，第二聚合物层206的数量可在50和1000之间。在一些实施方案中，第一聚合物层204和第二聚合物层206的数量可大于约200、大于约400、大于约500、大于约750、大于约900或大于约1000。此外，在一些示例中，第一聚合物层204和第二聚合物层206中的每一者的平均厚度可小于约500nm、小于约300nm、小于约250nm、小于约100nm或小于约50nm。
多个交替的第一聚合物层204和第二聚合物层206包括第一聚合物层204和第二聚合物层206的第一分组208以及第一聚合物层204和第二聚合物层206的第二分组210。在一些实施方案中，反射偏振器110还包括设置在第一分组208与第二分组210之间的至少一个中间层216。在一些实施方案中，至少一个中间层216的平均厚度可为至少约200nm、至少约300nm、至少约400nm、至少约500nm或至少约600nm。在一些实施方案中，中间层216包含具有低折射率的材料。在一些实施方案中，反射偏振器110可包括由中间层(诸如中间层216)分开的交替的第一聚合物层204和第二聚合物层206的多个分组。
在一些实施方案中，反射偏振器110还包括限定第一主表面112的至少一个第一表皮层212和限定第二主表面114的至少一个第二表皮层214，使得多个交替的第一聚合物层204和第二聚合物层206设置在至少一个第一表皮层212与至少一个第二表皮层214之间。在一些实施方案中，光学膜120(图2所示)被设置为与至少一个第一表皮层212相邻，并且光学漫射器130(图1所示)被设置为与至少一个第二表皮层214相邻。第一表皮层212和第二表皮层214可保护第一分组208和第二分组210，并且还可向反射偏振器110提供机械稳定性。在一些情况下，第一表皮层212和第二表皮层214可充当保护性边界层。在一些实施方案中，第一表皮层212和第二表皮层214中的每一者的平均厚度可为至少约200nm、至少约300nm、至少约400nm、至少约500nm或至少约600nm。
在一些实施方案中，第一表皮层212和第二表皮层214、第一分组208和第二分组210以及中间层216具有高红外清晰度，即，第一表皮层212和第二表皮层214、第一分组208和第二分组210以及中间层216基本上透射第二波长范围R2内的光。
反射偏振器110还包括至少部分地从第二主表面114突出的小珠202。在图4的例示的实施方案中，小珠202至少部分地从表皮层214突出。
图5A和图5B示出了光学漫射器130的不同视图。图5A示出了光学漫射器130的第二主表面240的底视图。图5B示出了光学漫射器130在x-z平面中的横截面。光学漫射器130的第二主表面240基本上设置在x-y平面中。光学漫射器130包括可影响光学漫射器130的光学特性的微结构。
参见图5A和图5B，光学漫射器130包括具有第一主表面238和第二主表面240的基底244。漫射光学膜246设置在光学漫射器130的第一主表面238上。具体地，第一主表面238涂布有一层漫射光学膜246。在一些实施方案中，漫射光学膜246可类似于光学膜110(图1至图3所示)。然而，在其他实施方案中，漫射光学膜246可以是基本上透射第二波长范围R2内的光的任何其他类型的漫射膜。基底244可包含玻璃和/或聚合物或者由玻璃和/或聚合物制成，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、丙烯酸类、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚烯烃、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二酯、乙酸纤维素、聚苯乙烯和聚酰亚胺等。基底244可为刚性的或柔性的。
漫射光学膜246可改变可见光穿过光学漫射器130的路径。在一些实施方案中，光学漫射器130被配置为散射第一波长范围R1内的每个波长的入射光，并且被配置为透射第二波长范围R2内的每个波长的入射光的至少约60％。具体地，漫射光学膜246可仅散射某些光波长(即，第一波长范围R1内的光波长)，同时基本上允许其他波长(即，第二波长范围R2内的光波长)穿过光学漫射器130而不散射。换句话讲，某些波长的光可通过光学漫射器130发生漫透射，而其他波长的光可通过光学漫射器130发生镜面透射。在一些实施方案中，光学漫射器130对第一波长范围R1(例如，可见波长范围)内的入射光的散射率可显著大于光学漫射器130对第二波长范围R2(即，IR波长范围)内的入射光的散射率。在一些实施方案中，包括漫射光学膜246的光学漫射器130对于第一波长范围R1内的入射光具有约60％至约100％的光学雾度。
光学漫射器130的至少一个主表面上包括多个间隔开的伸长结构242。具体地，多个间隔开的伸长结构242设置在光学漫射器130的第二主表面240上。伸长结构242沿着相同的第一方向R伸长。相同的第一方向R可基本上沿着x轴。伸长结构242可以是覆舟形微结构。此外，伸长结构242跨第二主表面240基本上随机地布置。伸长结构242至少部分地从光学漫射器130的第二主表面240突出。伸长结构242可充当抗光耦合结构以最小化或消除光学漫射器130与光导140(图1所示)之间的光耦合。在一些实施方案中，第二主表面240可对应于与光学漫射器130的发射表面132(图1所示)相背的表面。
下文将更详细地讨论显示系统100(图1所示)的各种部件的光学特性。
图6示出了反射偏振器110的示意图。在一些实施方案中，反射偏振器110可充当光准直层。例如，反射偏振器110可重新导引以各种角度入射在第二主表面114上的光的至少一部分，使得从反射偏振器110的第一主表面112离开的光基本上垂直于反射偏振器110的第一主表面112。
如图6所示，光以两个单独的入射角0度(即，基本上垂直于第二主表面114)和45度(即，相对于第二主表面114的法线NR为45度)入射在反射偏振器110上。然而，光可以以各种其他角度进入反射偏振器110，但这两个角度是为了说明的目的而示出的。此外，入射在反射偏振器110的第二主表面114上的光可以是非偏振的(即，具有多个偏振态的光)。然而，在一些其他情况下，入射在第二主表面114上的光可以是至少部分偏振的光。出于讨论的目的，入射在第二主表面114上的光可被视为具有未知或任意偏振态或偏振态分布的光。
具有0度入射角的光(即，基本上垂直入射光)被示出为入射光I0。具有45度入射角的光被示出为入射光I45。入射光I0也可互换地称为基本上垂直入射光I0。入射光I45也可互换地称为斜入射光I45。入射光I0和I45表示第一波长范围R1(即，可见波长范围)内的光。具体地，入射光I0和I45可源自至少一个第一光源144(图1所示)并且因此可位于第一波长范围R1内。此外，入射光IA入射在反射偏振器110的第一主表面112上。入射光IA在第二波长范围R2(即，IR波长范围)内。在一些实施方案中，入射光IA可从放置在预定指纹感测区域172(图1所示)中的手指174(图1所示)反射。
尽管入射光IA被示出为基本上垂直入射光，但是入射光IA可以以相对于法线NR的任何斜角入射。例如，第二波长范围R2内的光可以以相对于法线NR的至少约30度、至少约45度或至少约60度的斜角入射在第一主表面112上。此外，第二波长范围R2内的光也可入射在第二主表面114上。在此类情况下，第二波长范围R2内的光可源自至少一个第二光源146(图1所示)。类似地，第一波长范围R1内的光可以以相对于法线NR的至少约30度、至少约45度或至少约60度的斜角入射在第二主表面114上。此外，第一波长范围R1内的光也可入射在第一主表面112上。如前所述，入射光I0、I45、IA可具有未知的或任意的偏振态或偏振态分布。在一些实施方案中，对于给定的光，不论光入射在第一主表面112上还是入射在第二主表面114上，反射偏振器110的光学特性都可保持相同。
对于第一波长范围R1，反射偏振器110被配置为反射从光学漫射器130(图1所示)接收的一部分光并透射一部分光。入射光I0和入射光I45的某部分分别被反射偏振器110反射为反射光F0和反射光F45。此外，入射光I0、I45的一些部分分别作为透射光T0、T45穿过反射偏振器110。换句话讲，离开反射偏振器110的光被示出为透射光T0，即离开反射偏振器110的光对应于基本上垂直入射光I0。类似地，离开反射偏振器110的光被示出为透射光T45，即离开反射偏振器110的光对应于斜入射光I45。由反射偏振器110反射的光被示出为反射光F0和F45。反射光F0可从入射光I0的入射点反射。为了清楚起见，反射光F0被示出为从初始位置移位。一些光可以以任何数量的出射角离开反射偏振器110，但仅出于示例性目的示出了透射光T0。
对于基本上垂直入射光I0并且对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围R1内的至少第一波长W1，反射偏振器110反射第一偏振态P1的垂直入射光I0的至少约60％，并且透射正交的第二偏振态P2的垂直入射光I0的至少约40％。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I0并且对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围R1内的至少第一波长W1，反射偏振器110反射第一偏振态P1的垂直入射光I0的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I0并且对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围R1内的至少第一波长W1，反射偏振器110透射第二偏振态P2的垂直入射光I0的至少约45％、至少约55％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或至少约95％。在一些实施方案中，透射光T0可包括基本上处于第二偏振态P2的光。在一些实施方案中，反射光F0可包括基本上处于第一偏振态P1的光。反射光F0可被再循环。
在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光I0并且对于从约400nm至约700nm的第一波长范围R1，反射偏振器110对第一偏振态P1具有至少约60％的平均光学反射率Ravg且对正交的第二偏振态P2具有至少约40％的平均光学透射率Tavg。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I0并且对于从约400nm至约700nm的第一波长范围R1，反射偏振器110对第一偏振态P1具有至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％的平均光学反射率Ravg。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I0并且对于从约400nm至约700nm的第一波长范围R1，反射偏振器110对第二偏振态P2具有至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或至少约95％的平均光学透射率Tavg。
第一偏振态P1和第二偏振态P2可以是相互正交的线性偏振态。第一偏振态P1是指与反射偏振器110的透光轴正交的偏振态。换句话讲，在与反射偏振器110的透光轴正交的方向上偏振的光基本上被反射。在图6的例示的实施方案中，第一偏振态P1被示出为基本上平行于y轴。第二偏振态P2是指与反射偏振器110的透光轴平行的偏振态。换句话讲，沿着反射偏振器110的透光轴偏振的光基本上被透射。在图6的例示的实施方案中，第二偏振态P2被示出为基本上平行于x轴。因此，反射偏振器110的透光轴基本上平行于x轴，而阻光轴基本上平行于y轴。
在一些实施方案中，第一偏振态P1可对应于s偏振光，并且第二偏振态P2可对应于p偏振光。在一些其他实施方案中，第一偏振态P1可对应于p偏振态，并且第二偏振态P2可对应于s偏振态。
在一些实施方案中，对于入射角A1为至少约45度的斜入射光I45并且对于至少第一波长W1，反射偏振器110反射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的斜入射光I45的至少约60％。在一些实施方案中，反射光F45包括第一偏振态P1和第二偏振态P2两者。在一些实施方案中，对于入射角A1为至少约45度的斜入射光I45并且对于第一波长范围R1，反射偏振器110对第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者具有至少约60％的平均光学反射率R1avg。在一些实施方案中，入射角A1可为至少约60度。在一些实施方案中，透射光T45可包括主要处于第二偏振态P2的光。
由于反射偏振器110也充当准直膜，因此不论偏振态如何，反射偏振器110都基本上阻挡斜入射光(例如，入射光I45)。换句话讲，反射偏振器110基本上反射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的斜入射光。反射光可被再循环。与垂直入射光(例如，I0)情况下的透射光(例如，透射光T0)的量相比，斜入射光的情况下的透射光的量可显著更少。因此，反射偏振器110可增加透射光T0的量并减少斜透射的光的量。
在一些其他实施方案中，对于入射角A1为至少约45度的斜入射光I45并且对于至少第一波长W1，反射偏振器110反射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的斜入射光I45的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。在一些其他实施方案中，对于入射角A1为至少约45度的斜入射光I45并且对于第一波长范围R1，反射偏振器110对第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者具有至少约70％％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％的平均光学反射率R1avg。
现在参见图1和图6，当第一波长范围R1内的光从光学漫射器130进入反射偏振器110时，第一偏振态P1的光可基本上被反射回光学漫射器130，并且第二偏振态P2的光可基本上透射穿过反射偏振器110。透射穿过反射偏振器110的光的至少一部分(例如，透射光T0)随后可到达显示面板160，该显示面板可选择性地透射或阻挡光以在显示面板160上创建图像、图形或文本。
在一些实施方案中，一个或多个吸收偏振器(例如，吸收偏振器150)可设置在反射偏振器110和显示面板160之间。在一些实施方案中，吸收偏振器150可层压到光学构造体200。吸收偏振器150可基本上吸收不同偏振态(诸如第一偏振态P1)的光，该光可能已从反射偏振器110中泄漏出来。吸收偏振器150可增加显示系统100的对比度。在一些实施方案中，附加反射偏振器(未示出)可设置在吸收偏振器150和光学构造体200之间。在一些情况下，附加反射偏振器可层压到光学构造体200。附加反射偏振器可通过使尚未平行于吸收偏振器的透光轴(即，x轴)的偏振(例如，第一偏振态P1)再循环来增加显示系统100的亮度。附加反射偏振器可使其他偏振再循环，使得光子不损失及以其他方式被吸收偏振器150吸收。
在一些实施方案中，反射偏振器110、吸收偏振器150、光导140和反射器142中的每一者可基本上允许第二波长范围R2内的光(即，IR光)透射。在一些实施方案中，对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，反射偏振器110透射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光IA的至少约60％。在一些其他实施方案中，对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，反射偏振器110透射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光IA的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。
反射偏振器110可对第二波长范围R2内的入射光IA基本上透明。因此，不论入射光IA的偏振态如何，反射偏振器110都可基本上将入射光IA透射为透射光TA。此外，入射光IA可通过反射偏振器110发生基本上镜面的透射。类似地，不论入射光的偏振态和入射角如何，入射在反射偏振器110的第二主表面114上并在第二波长范围R2内的光都可基本上被透射。因此，对于第二波长范围R2内的给定光，不论光入射在第一主表面112上还是入射在第二主表面114上，反射偏振器110都可表现出类似的光学特性。
图7示出了光学膜120的示意图。为了清楚起见，图7中未示出包括基质220、第一颗粒230和第二颗粒236的光学膜120的一些细节。入射光I1入射在光学膜120的第二主表面234上，而入射光I2入射在光学膜120的第一主表面232上。然而，入射光I1、I2可入射在光学膜120的第一主表面232和第二主表面234中的任一者上。尽管入射光I1、I2被示出为基本上垂直入射光，但是在一些其他情况下，入射光I1、I2中的至少一者也可倾斜地入射在光学膜120的相应表面上。例如，在一些情况下，入射光I1、I2中的至少一者可以以相对于法线NF的至少约30度、至少约45度或至少约60度的斜角入射。入射光I1可源自至少一个第一光源144(图1所示)并且可位于第一波长范围R1内。入射光I2可位于第二波长范围R2内。在一些实施方案中，入射光I2可从放置在预定指纹感测区域172(图1所示)中的手指174(图1所示)反射。出于讨论的目的，入射光I1、I2可被视为具有未知或任意偏振态或偏振态分布的光。在一些情况下，第二波长范围R2内的光可入射在光学膜120的第二主表面234上。在此类情况下，第二波长范围R2内的光可源自至少一个第二光源146(图1所示)。
在一些实施方案中，对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学膜120被配置为散射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I1。在一些其他实施方案中，对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围R1内的每个波长，光学膜120被配置为散射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I1。
在一些实施方案中，对于在从约400nm至700nm的第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学膜120具有光学雾度H和去偏振比D。光学膜120的去偏振比D可与透射光的偏振态与入射光的偏振态的偏差有关。去偏振比D的值越大可指示透射光的偏振态与入射光的偏振态的偏差越大，反之亦然。光学膜120的去偏振比D可指示已以与入射光不同的偏振态透射的入射光的百分比或比率。对于涉及包括反射偏振器110和光学膜120的光学构造体200的测量，可能必须考虑穿过反射偏振器110的透射以获得光学膜120的去偏振比D。在一些实施方案中，去偏振比D和光学雾度H中的每一者均以百分比值表示。
在一个示例中，可通过将光学构造体200和反射偏振器110(没有光学膜120)安装在均匀背光源(MB-BL6x4，可得自宾夕法尼亚州布里斯托尔的Metaphase技术公司(Metaphase Technologies Inc.,Bristol,PA))和Mel les Griot线性偏振器(其安装在旋转台上)之间来测量光学膜120的去偏振比D。可使用放置在距光源58cm处的分光辐射度计(PR650，可得自纽约州锡拉丘兹的Photoresearch公司(Photoresearch Inc.,Syracuse,NY))来测量如通过Mel les Griot线性偏振器观察的背光源的发光度。可如下计算光学膜120的去偏振比D：
去偏振比
其中，
当光学构造体200的透光轴(即，x轴)垂直于线性偏振器的透光轴时测得的发光度。
当反射偏振器110(没有光学膜120)的透光轴(即，x轴)垂直于线性偏振器的透光轴时测得的发光度。
当反射偏振器110(没有光学膜120)的透光轴平行于线性偏振器的透光轴时测得的发光度。
在例示的实施方案中，光学膜120将入射光I1透射为透射光T1。去偏振比D可指示透射光T1的偏振态与入射光I1的偏振态的偏差。在一个示例中，入射光I1可具有第二偏振态P2。去偏振比D可指示已以第一偏振态P1透射的入射光I1的百分比或比率。
光学膜120可进一步将入射光I1散射为透射光T1。入射光I1的漫射可至少由于分散于光学膜120的基质220中的第一颗粒230而发生。然而，光学膜120散射入射光I1，同时基本上保留入射光I1的偏振态。换句话讲，光学膜120以去偏振比D的较低值散射第一波长范围R1(即，可见波长范围)内的入射光I1。光学雾度H可以是入射光I1散射的量度。由于光学膜120的去偏振比D的较低值，去偏振比D与光学雾度H的比率也较低。此外，不论入射光I1的偏振态和入射角如何，光学膜120都可散射第一波长范围R1内的入射光I1。
在一些实施方案中，去偏振比D与光学雾度H的比率小于约0.1。在一些实施方案中，去偏振比D与光学雾度H的比率小于约0.075、小于约0.05、小于约0.025、小于约0.02、小于约0.015或小于约0.01。在一些实施方案中，去偏振比D与光学雾度H的比率在约0.005与约0.01之间。
在一些实施方案中，光学雾度H为至少约25％、至少约35％、至少约45％或至少约65％。在一些实施方案中，去偏振比D小于约5％、小于约3％、小于约2％或小于约1％。
在一些实施方案中，对于第一波长范围R1，光学膜120具有平均光学雾度Havg和平均去偏振比Davg。在一些实施方案中，平均光学雾度Havg为至少约25％、至少约35％、至少约45％或至少约65％。在一些实施方案中，平均去偏振比Davg小于约5％、小于约3％、小于约2％或小于约1％。在一些实施方案中，平均去偏振比Davg与平均光学雾度Havg的比率小于约0.1。在一些实施方案中，平均去偏振比Davg与平均光学雾度Havg的比率在约0.005与约0.01之间。
光学膜120可具有光学雾度H的最小值，以散射第一波长范围R1(即，可见波长范围)内的入射光I1。可在显示系统100(图1所示)中提供光学膜120的这种散射，以减少光学伪影，诸如反射莫尔条纹。然而，由于光学膜120以去偏振比D的较低值散射第一波长范围R1内的入射光I1，因此入射光I1在穿过光学膜120之后可发生偏振态的最小变化或加扰。这可最小化吸收偏振器150对不同偏振态(即，第一偏振态P1)的光的吸收，从而提高显示系统100的总效率。因此，光学膜120可对显示系统100的总亮度具有最小的影响。此外，由于包括光学膜120，因此在光学膜120和吸收偏振器150之间可不需要附加部件，诸如附加反射偏振器。因此，包括光学膜120的显示系统100可具有较低的厚度和降低的成本。
在一些实施方案中，对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，光学膜120透射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I2的至少约60％。在一些其他实施方案中，对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，光学膜120透射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I2的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少98％。不论入射光I2的偏振态和入射角如何，光学膜120都可基本上透射第二波长范围R2内的入射光I2。类似地，不论入射光的偏振态和入射角如何，入射在光学膜120的第二主表面234上并在第二波长范围R2内的光都可基本上被光学膜120透射。因此，对于第二波长范围R2内的给定光，不论光入射在第一主表面232上还是入射在第二主表面234上，光学膜120都可表现出类似的光学特性。
在一些实施方案中，对于约800nm至约1500nm的第二波长R2，光学膜120对第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I2具有至少约60％的平均光学透射率。在一些其他实施方案中，对于约800nm至约1500nm的第二波长R2，光学膜120对第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I2具有至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％的平均光学透射率。
在一些实施方案中，对于第二波长范围R2内的至少第二波长W2，光学膜120具有小于约30％、小于约25％、小于约20％或小于约15％的散射率S。在一些实施方案中，对于预定光波长或预定波长范围并且对于基本上垂直入射光，散射率S可被定义为离开光学膜120的漫透射光与离开光学膜120的总光(包括镜面透射光)的比率。离开光学膜120的总光Ttotal可表示为：
Ttotal＝Tdiff+Tspec[公式1]
其中Tspec是来自镜面透射的总光(以偏离法线小于约5度的角度离开光学膜120的光)，并且Tdiff是来自漫透射的总光(以偏离法线大于约5度的角度离开光学膜120的光)。项Ttotal、Tdiff、Tspec可被测量为相应光的强度。于是散射率S可定义如下：
S＝Tdiff/Ttotal[公式2]
光学膜120对第二波长范围R2(即，IR波长范围)内的入射光I2的散射率S的值可显著低于对第一波长范围R1(即，可见波长范围)内的入射光I1的散射率S的值。因此，光学膜120可在显著较低的散射的情况下基本上透射第二波长R2的光。因此，光学膜120可对第一波长范围R1内的入射光I2基本上透明。此外，第二波长范围R2内的入射光I2可通过光学膜120发生基本上镜面的透射。
在一些实施方案中，对于第二波长范围R2，光学膜120具有小于约30％、小于约25％、小于约20％或小于约15％的平均散射率S1avg。
参见图1和图7，来自第二光源146的光可因此在最小散射的情况下穿过光学膜120朝向预定指纹感测区域172行进。类似地，来自手指174的光可在最小散射的情况下穿过光学膜120行进到光学传感器170。这可允许光学传感器170设置在反射器142(图1所示)下方。光学传感器170的这种放置可进一步使得光学传感器170能够被完全隐藏而不被用户102(图1所示)看到。此外，这可允许显示系统100(图1所示出)的边框尺寸减小并且可使得能够从显示系统100移除其他用户界面设备(例如，可见指纹传感器或控制按钮)。
图8示出了包括反射偏振器110和光学膜120的光学构造体200的示意图。如上所述，光学膜120可散射某些波长(诸如，第一波长范围R1内的波长)的入射光。然而，其他波长(诸如，第二波长范围R2内的波长)的入射光可通过光学膜120发生基本上镜面的透射。此外，反射偏振器110可充当某些波长(诸如，第一波长范围R1内的波长)的准直反射偏振器。
如图8所示，基本上垂直入射光I3入射在反射偏振器110的第二主表面114上，而基本上垂直入射光I4入射在光学膜120的第一主表面232上。具有相对于法线NC的入射角A2的斜入射光I5也入射在反射偏振器110的第二主表面114上。然而，入射光I4可具有任何入射角。在一些实施方案中，入射光I4可从放置在预定指纹感测区域172(图1所示)中的手指174(图1所示)反射。此外，入射光I4可另选地入射在反射偏振器110的第二主表面114上。在此类情况下，入射光I4可源自至少一个第二光源146(图1所示)。此外，入射光I3、I4和I5中的每一者可具有未知的或任意的偏振态或偏振态分布。入射光I3和I5中的每一者位于第一波长范围R1内，而入射光I4位于第二波长范围R2内。
反射偏振器110和光学膜120组合起来被配置为将入射光I3的一部分透射为散射透射光T3。散射透射光T3可基本上处于第二偏振态P2。在一些实施方案中，由于光学膜120的散射，散射透射光T3还可包括第一偏振态P1的光。然而，由于光学膜120的去偏振比D的较低值，与第二偏振态P2的光量相比，第一偏振态P1的光量可能不显著。反射偏振器110和光学膜120组合起来被进一步配置为将入射光I3的一部分反射为反射光R3。反射光R3可基本上处于第一偏振态P1。反射偏振器110和光学膜120组合起来被进一步配置为对于第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者而言基本上将入射光I4透射为透射光T4。反射偏振器110和光学膜120组合起来被进一步配置为对于第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者而言基本上将入射光I5反射为反射光R5。
在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光I3并且对于第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学构造体200反射第一偏振态P1的基本上垂直入射光I3的至少约60％，并且透射和散射第二偏振态P2的垂直入射光I3的至少约40％。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I3并且对于第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学构造体200反射第一偏振态P1的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I3并且对于第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学构造体200被配置为散射第二偏振态P1的入射光I3。光学构造体200可以以去偏振比D的较低值散射垂直入射光I3。
在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光I3并且对于第一波长范围R1，光学构造体200对第一偏振态P1具有至少约60％的平均光学反射率且对第二偏振态P2具有至少约40％的平均光学透射率。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I3并且对于第一波长范围R1，光学构造体200对第一偏振态P1具有至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％的平均光学反射率。
在一些实施方案中，对于入射角A2为至少约45度的基本上斜入射光I5并且对于第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学构造体200反射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的斜入射光I5的至少约60％。在一些其他实施方案中，对于入射角A2为至少约45度的基本上斜入射光I5和第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学构造体200反射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的斜入射光I5的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。
在一些实施方案中，对于入射角A2为至少约45度的基本上斜入射光I5并且对于第一波长范围R1，光学构造体200对第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者具有至少约60％的平均光学反射率。在一些其他实施方案中，对于入射角A2为至少约45度的基本上斜入射光I5并且对于第一波长范围R1，光学构造体200对第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者具有至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％的平均光学反射率。
在一些实施方案中，反射偏振器110和光学膜120组合起来被配置为将入射光I5的一部分透射为散射透射光T5。然而，对于第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者而言，入射光I5的大部分基本上被反射。散射透射光T3可基本上处于第二偏振态P2。在一些实施方案中，由于光学膜120的散射，散射透射光T3还可包括第一偏振态P1的光。然而，由于光学膜120的去偏振比D的较低值，与第二偏振态P2的光量相比，第一偏振态P1的光量可能不显著。
现在参见图1和图8，反射偏振器110和光学膜120(以及其他层，诸如光学漫射器130)可被设计为对第二波长范围R2(即，IR波长范围)内的光具有低散射率(即，低散射)，使得第二波长范围R2内的入射光可基本上透射穿过显示系统100。这可使得光学传感器170能够以高清晰度检测指纹的图像。
在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光I4并且对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，反射偏振器110和光学膜120中的每一者透射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I4的至少约60％。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I4并且对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，反射偏振器110和光学膜120中的每一者透射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I4的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。
在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光I4并且对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，反射偏振器110和光学膜120组合起来透射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I4的至少约60％。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I4并且对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，反射偏振器110和光学膜120组合起来透射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I4的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。在一些实施方案中，入射在反射偏振器110的第二主表面114上并在第二波长范围R2内的光也可基本上被组合起来的反射偏振器110和光学膜120透射。
在一些实施方案中，对于从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2，反射偏振器110和光学膜120组合起来对第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者具有至少约60％的平均光学透射率T1avg。在一些其他实施方案中，对于从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2，反射偏振器110和光学膜120组合起来对第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者具有至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％的平均光学透射率T1avg。在一些实施方案中，对于第二波长范围R2，反射偏振器110和光学膜120组合起来具有小于约30％、小于约25％、小于约20％或小于约15％的平均散射率Savg。
包括反射偏振器110和光学膜120的光学构造体200可充当准直反射偏振器，其以去偏振比D的较低值散射朝向显示面板160(图1所示)透射的光。光的散射可最小化或防止光学伪影，诸如反射莫尔条纹。此外，去偏振比D的较低值可最小化对显示系统100的总亮度的影响。此外，光学构造体200可对第二波长范围R2内的光基本上透明，从而对指纹感测和识别具有最少干扰。
图9示出了光学漫射器130、反射偏振器110、光学膜120和吸收偏振器150的示意性分解图。如图9所示，光学漫射器130接收入射光249。在一些实施方案中，入射光249可在第一波长范围R1内。光学漫射器130可接收来自光导140的入射光249。对于第一波长范围R1内的第一波长W1，光学漫射器130被配置为发射散射光250。光学漫射器130可散射入射光249以发射散射光250。入射光249可以以任何入射角入射在光学漫射器130上。光学漫射器130被设置为与反射偏振器110的第二主表面114相邻。入射光249和散射光250可具有未知或任意的偏振态或偏振态分布。在一些实施方案中，光学漫射器130被配置为散射第一波长范围R1内的每个波长的入射光249。在一些情况下，入射光249可附加地或另选地包括第二波长范围R2内的一个或多个波长。在一些实施方案中，光学漫射器130被配置为透射第二波长范围R2内的每个波长的入射光249的至少约60％。在一些实施方案中，光学漫射器130被配置为透射第二波长范围R2内的每个波长的入射光249的至少约70％、至少约80％、至少约90％或至少约95％。
反射偏振器110被配置为接收散射光250并且将散射光250的至少一部分透射为透射偏振光252。反射偏振器110在第二主表面114处接收到散射光250。透射偏振光252从反射偏振器110的第一主表面112离开。透射偏振光252可基本上包括第二偏振态P2的光。散射光250的一部分(未示出)可被反射偏振器110反射以进行再循环。反射偏振器110可透射基本上垂直入射在第二主表面114上的散射光250。与透射偏振光252相对应的反射光可基本上包括第一偏振态P1的光。在一些实施方案中，对于第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者，反射偏振器110还可基本上反射以至少约45度的入射角倾斜地入射在第二主表面114上的散射光250。与斜入射的散射光250相对应的反射光可包括处于第一偏振态P1和第二偏振态P2两者的光。
光学膜120设置在反射偏振器110的第一主表面112上。光学膜120被配置为接收透射偏振光252并且将该透射偏振光透射为具有光学雾度H和去偏振比D的漫射偏振光254。光学雾度H可称为透射雾度。漫射偏振光254可基本上具有第二偏振态P2。漫射偏振光254还可包括第一偏振态P1的光，然而，由于去偏振比D的较低值，与第二偏振态P2的光量相比，第一偏振态P1的光量可能不那么显著。在一些实施方案中，去偏振比D与光学雾度H的比率小于约0.1。
由光学膜120接收和透射的光也可包括镜面透射。然而，为了说明的目的，仅示出了漫射偏振光254。另外，反射偏振器110被配置为充当准直层，并且离开反射偏振器110的光可基本上垂直于第一主表面112。因此，散射光250的一部分可被透射为透射偏振光252。
本公开的光学膜120可表现出去偏振比D的较低值。因此，入射在光学膜120上的透射偏振光252的偏振态在以漫射偏振光254的形式透射穿过光学膜120之后可保持基本上不变。在一些实施方案中，光学膜120可保留透射偏振光252的偏振态，同时提供最小化或消除光学伪影(例如，反射莫尔条纹)所需的光学雾度H。
在一些实施方案中，吸收偏振器150被配置为接收来自光学膜120的漫射偏振光254并且将漫射偏振光254的至少一部分透射为透射偏振光256。透射偏振光256可由显示面板160(图1所示)接收。透射偏振光256可基本上具有第二偏振态P2。
由于光学膜120的去偏振比D的较低值，离开光学膜120的漫射偏振光254基本上处于第二偏振态P2。因此，吸收偏振器150可仅吸收最小量的从光学膜120接收的漫射偏振光254。因此，由光学膜120提供的光学雾度H可对显示系统100的总亮度具有最小的影响。这可防止光学膜120和吸收偏振器150之间需要附加反射偏振器。因此，包括光学膜120的显示系统100可具有降低的厚度和成本。
此外，不论入射光258的偏振态和入射角如何，光学漫射器130、反射偏振器110、光学膜120和吸收偏振器150中的每一者都可基本上透射第二波长范围R2内的入射光258。因此，由光学膜120提供的光学雾度H可能不会干扰显示系统100的指纹成像和感测。在例示的实施方案中，入射光258在从吸收偏振器150到光学漫射器130的方向上行进。在一些实施方案中，入射光I258可从放置在预定指纹感测区域172(图1所示)中的手指174(图1所示)反射。在一些实施方案中，第二波长范围R2内的光也可入射在光学漫射器130上并且在与入射光258的方向相反的方向上行进。不论偏振态和入射角如何，这种光也可基本上被光学漫射器130、反射偏振器110、光学膜120和吸收偏振器150透射。此外，这种光可源自至少一个第二光源146(图1所示)。
反射偏振器110可充当准直膜，从而替换常规的基于微结构的准直膜，诸如棱镜膜。此类基于微结构的准直膜还可折射第二波长范围R2内的光，从而干扰指纹成像和感测。相比之下，反射偏振器110可对第二波长范围R2内的光基本上透明。光学膜120可使得反射偏振器110能够用于显示系统100中而不产生光学伪影，诸如反射莫尔条纹。
在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光并且对于第一波长范围R1内的第一波长W1，吸收偏振器150吸收第一偏振态P1的入射光的至少约60％，并且透射第二偏振态P2的入射光的至少约40％。在一些实施方案中，对于第二波长范围R2内的第二波长W2，吸收偏振器150透射第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光的至少约60％。在一些实施方案中，吸收偏振器150可由聚合物材料制成。
图10A和图10B示出了光学构造体260的不同视图。图10A示出了光学构造体260的示意性底视图。图10B示出了光学构造体在x-z平面中的示意性剖视图。在一些实施方案中，光学构造体260可对应于图1的光学漫射器130。此外，光学构造体260在结构上可基本上类似于图5A和图5B的光学漫射器130。
参见图10A和图10B，光学构造体260包括具有第一主表面264和第二主表面266的基底层262。第一主表面264和第二主表面266基本上沿着x-y平面设置。光学构造体260还包括设置在基底层262的第一主表面264上的光学膜268。光学膜268可类似于漫射光学膜246(图5B所示)。在一些实施方案中，光学膜268包括单层。
光学构造体260还包括设置在基底层262的第二主表面266上的光学层274。在一些实施方案中，光学层274被涂布在基底层262的第二主表面266上。光学层274的至少一个主表面278上包括多个间隔开的伸长结构276。至少一个主表面278基本上沿着x-y平面设置。伸长结构276可基本上类似于光学漫射器130的伸长结构242(图5A和图5B所示)。伸长结构276沿着相同的第一方向R伸长并且以基本上均匀的密度跨主表面278布置。
对于基本上垂直入射光I6并且对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学膜268具有至少约60％的光学雾度。光学膜268可将入射光I6透射为透射光T6。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I6并且对于第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学膜268具有至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％的光学雾度。
对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，基底层262、光学膜268和光学层274中的每一者将第一偏振态P1和正交的第二偏振态P2中的每一者的入射光I7的至少约60％透射为透射光T7。在一些其他实施方案中，对于第一偏振态P1和正交的第二偏振态P2中的每一者并且对于第二波长范围R2内的至少第二波长W2，光学膜268透射入射光I7的至少约70％、至少约80％、至少约90％或至少约95％。应当理解，入射光I6、I7可入射在光学膜268的任何主表面上。
图11示出了光学膜268的详细横截面。光学膜268包括基质272和分散于基质272中的多个颗粒270。基质272和多个颗粒270中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。在一些实施方案中，颗粒270是基本上球形的。在一些其他实施方案中，颗粒270是基本上盘形的。在一些其他实施方案中，颗粒270是不规则形的。然而，根据期望的应用属性，颗粒270可具有任何形状，例如，基本上椭圆形的形状、基本上卵形的形状、基本上锥形的形状、基本上棱锥形的形状、基本上立方形的形状、基本上多面体形的形状等。
在一些实施方案中，颗粒270具有平均厚度T1和最大面内尺寸T2。可沿着x-y平面测量最大平面内尺寸T2。此外，最大面内尺寸T2比平均厚度T1大至少10％。在一些其他实施方案中，最大面内尺寸T2比平均厚度T1大至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％或至少70％。
图12示出了显示系统280的示意图。显示系统280可基本上类似于图1的显示系统100。显示系统280限定互相正交的x轴、y轴以及z轴。x轴和y轴是显示系统280的面内轴，而z轴是沿着显示系统280的厚度设置的横向轴。
显示系统280包括光学构造体282，该光学构造体包括设置在第一光学膜286和第二光学膜288之间的反射偏振器284(例如，反射偏振器110)。第一光学膜286和第二光学膜288可基本上类似于图1的光学膜120。第一光学膜286和第二光学膜288中的每一者包括基质(例如，基质272)和分散于基质中的多个颗粒(例如，颗粒270)。基质和多个颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物。在一些实施方案中，第一光学膜286被涂布在反射偏振器284上。
在一些实施方案中，显示系统280还包括吸收偏振器290(例如，吸收偏振器150)，该吸收偏振器被设置为与第一光学膜286相邻并与反射偏振器284相背。在一些实施方案中，显示系统280还包括显示面板292(例如，显示面板160)，该显示面板被设置为与吸收偏振器290相邻并与第一光学膜286相背。显示系统280同样还可包括其他部件，例如，光导、反射器、一个或多个光源等。
显示系统280还包括基底层294(例如，基底层262)，该基底层被设置为与第二光学膜288相邻并与反射偏振器284相背。在一些实施方案中，第二光学膜288被涂布在基底层294上。显示系统280还包括光学层296(例如，光学层274)，该光学层被设置为与基底层294相邻并与第二光学膜288相背。在一些实施方案中，光学层296被涂布在基底层294上。光学层296的至少一个主表面299上包括多个间隔开的伸长结构298(例如，伸长结构276或伸长结构242)。第二光学膜288、基底层294和光学层296可构成光学漫射器258(例如，光学漫射器130)。
对于基本上垂直入射光I8并且对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学构造体282将第一偏振态P1的垂直入射光I8的至少约60％反射为反射光R8并且将正交的第二偏振态P2的垂直入射光I8的至少约40％透射为透射光T8。在图12的例示的示例中，为了清楚起见，反射光R8被示出为从初始位置移位。
在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I8并且对于第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学构造体282反射第一偏振态P1的垂直入射光I8的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。在一些其他实施方案中，对于基本上垂直入射光I8并且对于第一波长范围R1内的至少第一波长W1，光学构造体282透射第二偏振态P2的垂直入射光I8的至少约45％、至少约55％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或至少约95％。
对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围R2内的至少第二波长W2，光学构造体282将第一偏振态P1和第二偏振态P2中的每一者的入射光I9的至少约60％透射为透射光T9。在一些其他实施方案中，对于第二波长范围R2内的至少第二波长W2，光学构造体282可透射入射光I9的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。
对于至少第一波长W1，光学构造体282具有至少约60％的光学雾度。在一些其他实施方案中，对于至少第一波长W1，光学构造体282具有至少约70％、至少约80％或至少约90％的光学雾度。应当理解，入射光I8、I9可入射在光学构造体282的任何主表面上。
图13示出了示例性曲线图300，该曲线图示出了对于入射在反射偏振器110上的光的不同入射角和偏振态的透射百分比与波长的关系。跨第一波长范围R1和第二波长范围R2的波长以纳米(nm)表示。具体地，第一波长范围R1对应于可见波长范围，并且第二波长范围R2对应于IR波长范围。可以注意到，如图13所示的第一波长范围R1和第二波长范围R2本质上是示例性的，并且第一波长范围R1和第二波长范围R2可基于期望的应用属性而变化。例如，在图13中，第二波长范围R2为约800nm至约1200nm。在一些其他实施方案中，第二波长范围R2可从约800nm延伸到约1500nm。
现在参见图1和图13，曲线302示出了对于基本上垂直入射光并且对于第一偏振态P1的透射百分比与波长的关系。从曲线图300可以明显看出，对于基本上垂直入射光并且对于第一波长范围R1内的至少第一波长W1，反射偏振器110反射第一偏振态P1的基本上垂直入射光的至少约60％。换句话讲，反射偏振器110透射第一偏振态P1的基本上垂直入射光的小于约40％。在一些实施方案中，对于第一偏振态P1并且对于第一波长范围R1，反射偏振器110可反射基本上垂直入射光的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。
曲线304示出了对于基本上垂直入射光并且对于第二偏振态P2的透射百分比与波长的关系。从曲线图300可以明显看出，对于基本上垂直入射光和第一波长范围R1内的至少第一波长W1，反射偏振器110透射第二偏振态P2的垂直入射光的至少约40％。在一些其他实施方案中，对于第二偏振态P2并且对于第一波长范围R1，反射偏振器110可透射垂直入射光的至少约45％、至少约55％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或至少约95％。
曲线306示出了对于入射角为至少约45度的斜入射光并且对于第一偏振态P1的透射百分比与波长的关系。具体地，曲线306描绘了对于入射角为约60度的斜入射光并且对于第一偏振态P1的透射百分比与波长的关系。从曲线图300可以明显看出，对于入射角为至少约45度的斜入射光并且对于至少第一波长W1，反射偏振器110反射第一偏振态P1的斜入射光的至少约60％。在一些实施方案中，对于第一偏振态P1并且对于第一波长范围R1，反射偏振器110可反射斜入射光的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。
曲线308示出了对于入射角为至少约45度的斜入射光并且对于第二偏振态P2的透射百分比与波长的关系。具体地，曲线306描绘了对于入射角为约60度的斜入射光并且对于第二偏振态P2的透射百分比与波长的关系。从曲线图300可以明显看出，对于入射角为至少约45度的斜入射光并且对于至少第一波长W1，反射偏振器110反射第二偏振态P2的斜入射光的至少约60％。换句话讲，反射偏振器110透射第二偏振态P2的垂直入射光的小于约40％。在一些实施方案中，对于第二偏振态P2并且对于第一波长范围R1，反射偏振器110可反射斜入射光的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。
此外，反射偏振器110可在第二波长范围R2内表现出基本上较高的清晰度。从曲线图300可以明显看出，对于第二波长范围R2内的至少第二波长W2，不论入射角如何，折射偏振器110都透射第一偏振状态P1和第二偏振状态P2中的每一者的入射光的至少约60％。因此，对于曲线302、304、306、308，折射偏振器110透射第二波长范围R2内的入射光的至少约60％。在一些实施方案中，反射偏振器110可透射第二波长范围R2内的入射光的至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或至少约98％。
实例和方法
以下方法和实施例仅出于说明性目的而提供，并非旨在以任何方式限制本公开的范围。实际上，除了本文示出和描述的那些之外，本公开的各种修改对于本领域技术人员而言根据前述描述和以下实施例将变得显而易见，并且落入所附权利要求的范围内。
I.合成方法
本部分提供各种聚合物组合物的合成方法。各种示例性组合物和试剂用数字/字母数字符号表示。这些聚合物组合物可用于制备上述光学膜120。
下文所示的表1提供了用于制备下述聚合物的试剂的概述。
表1：试剂概述
1.合成有机硅聚乙二酰胺弹性体：
a.合成未官能化的有机硅聚乙二酰胺弹性体(1-A)：
所使用的聚二硅氧烷聚乙二酰胺弹性体具有约20,000g/mol的数均分子量(胺当量为约10,000g/mol)，诸如美国专利号8,765,881的实施例12中所描述的那些，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。最终弹性体组合物1-A包含约18％固体。
b.合成末端链官能化的有机硅聚乙二酰胺弹性体(1-B)：
向12L树脂烧瓶中加入26.05g亚乙基-双-草氨酸三氟乙酯(如美国专利号8,765,881的实施例3中制备)、1478.85g聚(二甲基硅氧烷)二胺(胺当量等于10,191g/mol)和3464.59g乙酸乙酯。将反应混合物在约70℃和N2气氛下搅拌约16小时。然后将所得粘稠溶液冷却至50℃，并进一步用2485.08g乙酸乙酯稀释。然后将7.46g甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯加入到树脂烧瓶中，并在约50℃和N2气氛下搅拌约2小时。然后将所得反应混合物用111.83g甲醇淬灭，并进一步用750.49g乙酸乙酯稀释以获得澄清的粘稠溶液(IV等于0.99dL/g)。最终聚合物溶液1-B包含约18％固体。
c.合成中链官能化的有机硅聚乙二酰胺弹性体(1-C)：
向12升(L)树脂烧瓶中加入24.04克(g)亚乙基-双-草氨酸三氟乙酯(如美国专利号8,765,881的实施例3中制备)、1433.24g聚(二甲基硅氧烷)二胺(胺当量等于10,540g/mol)和3357.30g乙酸乙酯。将反应混合物在约70℃和N2气氛下搅拌约16小时。然后将所得粘稠溶液冷却至50℃，并进一步用2407.78g乙酸乙酯稀释。然后将0.87g环己基异氰酸酯加入到树脂烧瓶中，并在约50℃和N2气氛下搅拌约一小时。然后将7.22g甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯加入到树脂烧瓶中，并在约50℃和N2气氛下搅拌约2小时。然后将所得反应混合物用108.35g甲醇淬灭，并进一步用731.13g乙酸乙酯稀释以获得澄清的粘稠溶液(IV等于1.01dL/g)。最终聚合物溶液1-C包含约18％固体。
下文所示的表2提供了使用上文提供的方法制备的有机硅聚乙二酰胺弹性体的概述。
表2：有机硅聚乙二酰胺弹性体的种类的概述
实施例# 弹性体组合物的类型
1-A 未官能化的有机硅聚乙二酰胺弹性体
1-B 末端链官能化的有机硅聚乙二酰胺弹性体
1-C 中链官能化的有机硅聚乙二酰胺弹性体
2.合成丙烯酸酯基础聚合物(2-A)：
向反应器中加入239.4g丙烯酸甲酯(MA)、360g甲基丙烯酸甲酯(MMA)、1.2g 4-(2-丙烯酰氧基-乙氧基)二苯甲酮(AEBP)(乙酸乙酯中的50％固体)和713.3g乙酸乙酯。将溶液混合并加热至70℃。然后，将0.75g引发剂Vazo-67(预先溶解在10g乙酸乙酯中)加入到反应器中。通过将N2吹扫经过溶液数次来去除氧，直到聚合开始。将该反应混合物在70℃下保持3小时。然后将另外1.5g Vazo-67(预先溶解在10g乙酸乙酯中)加入到溶液中。向反应混合物中吹扫N2三次。将反应混合物在70℃下再保持9小时(总反应时间＝12小时)，然后将反应混合物加热至80℃并保持一小时以上(总反应时间＝13小时)。将反应在80℃下再保持7小时(总时间20小时)。反应完成后，通过添加1202.4g 1-甲氧基-2-丙醇和469.07g乙酸乙酯来将溶液稀释至20％固体以获得2-A。
下文所示的表3提供了使用上文提供的方法制备的丙烯酸酯基础聚合物的概述。
表3：丙烯酸酯基础聚合物的概述
3.合成丙烯酸酯/有机硅聚乙二酰胺杂化聚合物：
a.使用未官能化的有机硅聚乙二酰胺(3-A)合成丙烯酸酯/有机硅聚乙二酰胺杂 化聚合物：
向反应器中加入33.3g未官能化的有机硅聚乙二酰胺溶液(乙酸乙酯中的18％固体)、89.7g丙烯酸丁酯(BA)、30g MA、180g MMA、0.6g AEBP(乙酸乙酯中的50％固体)和412g乙酸乙酯。将溶液混合并加热至70℃。然后，将0.3g引发剂Vazo-67(预先溶解在10g乙酸乙酯中)加入到反应器中。通过将N2吹扫经过溶液数次来去除氧，直到聚合开始。将反应混合物在70℃下保持12小时，然后加热至80℃并保持一小时以上。然后将反应混合物在80℃下再保持7小时(总反应时间＝20小时)。反应完成后，通过添加613g 1-甲氧基-2-丙醇和163g乙酸乙酯来将溶液稀释至20％固体以获得3-A。
下文所示的表4提供了使用上文提供的方法制备的丙烯酸酯/有机硅聚乙二酰胺杂化聚合物的概述。
表4：丙烯酸酯/有机硅聚乙二酰胺杂化聚合物的概述
b.使用末端链官能化的有机硅聚乙二酰胺(3-B)合成丙烯酸酯/有机硅聚乙二酰 胺杂化聚合物：
向反应器中加入83.3g末端链官能化的有机硅聚乙二酰胺溶液(乙酸乙酯中的18％固体)、89.7g BA、30g MA、180g MMA、0.6g AEBP(乙酸乙酯中的50％固体)和412g乙酸乙酯。将溶液混合并加热至约70℃。然后，将0.3g引发剂Vazo-67(预先溶解在10g乙酸乙酯中)加入到反应器中。通过将N2吹扫经过溶液数次来去除氧，直到聚合开始。将反应混合物在70℃下保持12小时，然后加热至80℃并保持一小时以上。然后将反应混合物在80℃下再保持7小时(总反应时间＝20小时)。反应完成后，通过添加562.87g 1-甲氧基-2-丙醇和161.21g乙酸乙酯来将溶液稀释至20％固体以获得3-B。
下文所示的表5提供了使用上文提供的方法制备的丙烯酸酯/有机硅聚乙二酰胺杂化聚合物的概述。
表5：使用末端链官能化的有机硅聚乙二酰胺的杂化聚合物的概述
c.使用中链官能化的有机硅聚乙二酰胺(3-C-1)合成丙烯酸酯/有机硅聚乙二酰 胺杂化聚合物：
向反应器中加入50g中链官能化的有机硅聚乙二酰胺溶液(乙酸乙酯中的18％固体)、89.7g BA、30g MA、180g MMA、0.6g AEBP(乙酸乙酯中的50％固体)和399g乙酸乙酯。将溶液混合并加热至70℃。然后，将0.3g引发剂Vazo-67(预先溶解在10g乙酸乙酯中)加入到反应器中。通过将N2吹扫经过溶液数次来去除氧，直到聚合开始。将反应混合物在70℃下保持12小时，然后加热至80℃并保持一小时以上。然后将反应混合物在80℃下再保持7小时(总反应时间＝20小时)。反应完成后，通过添加554.23g1-甲氧基-2-丙醇和152.14g乙酸乙酯来将溶液稀释至20％固体以获得3-C-1。
使用相同量的中链官能化的有机硅聚乙二酰胺，同时改变丙烯酸酯聚合物组合物中BA、MA、MMA的比例，来制备聚合物3-C-1、3-C-2、3-C-3、3-C-4和3-C-5。按照与制备3-C-1类似的反应程序制备3-C-1、3-C-2、3-C-3、3-C-4和3-C-5。聚合物3-C-6具有与3-C-5相同的丙烯酸酯聚合物组合物，同时将中链官能化的有机硅聚乙二酰胺的量减少至2％。
使用相同的酰化物聚合物组合物(2-A)，同时改变中链官能化的有机硅聚乙二酰胺的量，来制备聚合物3-C-7、3-C-8、3-C-9、3-C10和3-C-11。按照与制备3-C-1类似的反应程序制备聚合物3-C-7、3-C-8、3-C-9、3-C10和3-C-11。
下文所示的表6提供了上文制备的丙烯酸酯/有机硅聚乙二酰胺杂化聚合物的概述。
表6：使用中链官能化的有机硅聚乙二酰胺的杂化聚合物的概述
本发明所公开的膜、层、构造、以及系统的一些优点通过以下实例进一步示出。以下实施例中详述的特定材料、量和尺寸以及其他条件和细节不应理解为对本发明的不当限制。
II.制备准直多层膜(CMOF)：
如PCT专利申请号PCT/CN2019/074629中所述的那样制备CMOF膜，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。PCT专利申请号PCT/CN2019/074629的示例性膜1用作基础CMOF。
在一个示例中，用具有低折射率聚合物的芯层将高折射率聚合物和低折射率聚合物的交替层的两个分组分开。每层具有小于约300nm的厚度。此外，每个分组的交替层具有特定层轮廓。在外部高折射率层的每一侧上，几微米厚的低折射率材料层形成为表皮层(例如，第一表皮层212和第二表皮层214)以保护多层并提供必要的机械稳定性。所使用的一些CMOF膜的一侧涂布有5微米直径的丙烯酸类小珠(得自日本综研化学株式会社(SokenEngineering and Chemicals Co.Ltd.,Japan)的MX500)以提供对于漫射膜(例如，上述光学漫射器130)所需的抗光耦合功能，并且另一侧涂布有MZ-5HN小珠(可得自日本综研化学株式会社(Soken Engineering and Chemicals Co.Ltd.,Japan))。两侧均涂布有小珠的这些CMOF膜被指定为D-CMOF(对照实施例)。在下文所述的实施例中使用的一些CMOF膜涂布有5微米直径的小珠(得自日本综研化学株式会社(Soken Engineering and ChemicalsCo.Ltd.,Japan)的MX500)以提供对于漫射膜(例如，上述光学漫射器130)所需的抗光耦合功能，并且另一侧保持未涂布。一侧涂布有小珠的这些CMOF膜被指定为S-CMOF。S-CMOF膜可对应于上述反射偏振器110。上述图10中示出了用于实施例和比较例的基础CMOF膜的透射光谱。使用配备有偏振器的分光光度计测量这些光谱，该偏振器的透光轴平行于CMOF膜的透光轴并且垂直于CMOF膜的透光轴，并且入射光相对于表面法线处于0°和60°取向。
III.实施例
根据本说明书的实施方案制备若干示例性膜(等同于光学构造体200)。通过将上文制备的聚合物(3-C-1至3-C-11)涂布在基础S-CMOF膜(等同于反射偏振器110)上而制备实施例1至26。使用上述组分和制备方法合成这些聚合物。使用不同条件制备这些聚合物以产生包括如上所述的3-C-6、3-C-11、3-C-5、3-C-8和2-A的聚合物。
使用模涂机将聚合物溶液涂布在溶剂涂布机上。通过使涂布的幅材穿过加热的烘箱来蒸发溶剂。通过调节溶液中有机硅聚乙二酰胺的浓度，获得具有若干雾度水平的不同干厚度。
通过将聚合物3-C-6涂布在基础S-CMOF膜上而制备实施例1至3。通过将聚合物3-C-11涂布在基础S-CMOF膜上而制备实施例4至6。通过将聚合物3-C-5涂布在基础S-CMOF膜上而制备实施例7至9。通过用不同比例的聚合物2-A(0％有机硅聚乙二酰胺)和聚合物3-C-8(10％有机硅聚乙二酰胺)的共混物涂布基础S-CMOF膜以在最终聚合物溶液中获得不同百分比的有机硅聚乙二酰胺来制备实施例10至26。
下表7示出了对应实施例1至26中的有机硅聚乙二酰胺的浓度。例如，实施例12包括25重量％的聚合物3-C-8(10％有机硅聚乙二酰胺)和75重量％的丙烯酸酯聚合物2-A(0％有机硅聚乙二酰胺)，使得最终聚合物溶液中的总有机硅聚乙二酰胺组合物为2.5重量％。
表7：实施例1至26中的有机硅聚乙二酰胺的浓度
实施例 有机硅聚乙二酰胺的重量％ 实施例 有机硅聚乙二酰胺的重量％
实施例1 2.0 实施例14 5.0
实施例2 2.0 实施例15 8.5
实施例3 2.0 实施例16 7.5
实施例4 5.0 实施例17 7.5
实施例5 5.0 实施例18 5.0
实施例6 5.0 实施例19 10.0
实施例7 3.0 实施例20 5.0
实施例8 3.0 实施例21 5.0
实施例9 3.0 实施例22 7.5
实施例10 5.0 实施例23 5.0
实施例11 5.0 实施例24 5.0
实施例12 2.5 实施例25 8.5
实施例13 7.5 实施例26 7.5
比较例1
按照如PCT专利申请号PCT/CN2019/074629中所述的方案，通过将聚合物或扩散溶液涂布在其上涂布有MZ-5HN小珠(可得自日本综研化学株式会社(Soken Engineering andChemicals Co.Ltd.,Japan))的基础D-CMOF膜的表面上而制备比较例1。如上所述，基础D-CMOF膜还包括涂布在另一表面上的直径为5微米的丙烯酸类小珠(可以商品名MX500得自日本综研化学株式会社(Soken Engineering and Chemicals Co.Ltd.,Japan))。调节加工参数，诸如二氧化硅纳米颗粒的质量负载、光引发剂、紫外光强度、固化速率、湿膜厚度等，以获得大约44％的总可见雾度。所得膜具有由丙烯酸类聚合物粘结在一起的二氧化硅纳米颗粒，它们之间具有较大的空气空隙。该膜在散射中心和主体的折射率之间表现出较大的差异。
IV.测量和测试
下面提供对上述实施例进行的各种测量和测试的细节。
1.膜和涂层的厚度的测量：使用来自Mitutoyo落下高度仪(drop gauge)(可得自日本三丰株式会社(Mitutoyo Corporation,Japan))的落下高度(drop gauge)进行厚度测量。为了测量漫射涂层(等同于光学膜120)的厚度，首先测量未涂布的基础CMOF(例如，S-CMOF或D-CMOF)的厚度，然后从带漫射涂层的CMOF的总厚度中减去该厚度。
2.可见雾度的测量：使用Hazeguard Plus(可得自中国台湾BYK仪器公司(BYKInstrument,Taiwan,China))测量实施例的可见雾度，其中漫射涂层面向仪器的积分球。
3.IR透射和散射横截面的测量：通过按漫射涂层面向分光光度计(UltraScanPro，可得自瑞典的亨特立公司(Hunter Labs,Sweden))的积分球的方式放置实施例来测量实施例的总透射率和漫透射率。通过从总透射率中减去漫透射率来计算镜面透射率。然后如下计算散射横截面：
4.去偏振比的测量：通过将基础CMOF安装在均匀背光源(可以商品名MB-BL6x4得自宾夕法尼亚州布里斯托尔的Metaphase技术公司(Metaphase Technologies Inc.,Bristol,PA))和Melles Griot线性偏振器(其安装在旋转台上)之间来测量去偏振比。使用放置在距背光源58cm处的分光辐射度计(可以商品名PR650得自纽约州锡拉丘兹的Photoresearch公司(Photoresearch Inc.,Syracuse,NY))来测量如通过线性偏振器观察的背光源的发光度。在基础CMOF(涂布的或未涂布的)处于适当位置的情况下，旋转线性偏振器直到线性偏振器的透光轴垂直于反射偏振器的透光轴，如在观察者处于2°的情况下由分光辐射计测量的最小发光度所指示。通过测量具有或不具有漫射涂层的CMOF的发光度来计算去偏振比：
其中，
当具有漫射涂层的CMOF的透光轴垂直于线性偏振器的透光轴时测得的发光度。
当未涂布的基础CMOF的透光轴垂直于线性偏振器的透光轴时测得的发光度。
当未涂布的基础CMOF的透光轴平行于线性偏振器的透光轴时测得的发光度。
5.亮度、对比度和莫尔条纹的光学测量：通过在智能电话(Redmi，可得自小米公司(Xiaomi Corporat ion))中使用涂布的CMOF
(等同于光学构造体200)来测量使用具有漫射涂层的CMOF的显示设备的亮度和对比度。为了比较，将初始正交棱镜替换为背光单元中的3M高级结构化光学复合膜(可得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St Paul,MN))叠堆。在观察者处于2度的情况下使用距显示设备0.5m的分光辐射度计(可以商品名PR750得自纽约州锡拉丘兹的Photoresearch公司
(Photoresearch Inc.,Syracuse,NY))将显示设备的亮度测量为最大亮度设置的显示设备上的白色屏幕的发光度。将对比度计算为用显示设备上的白色屏幕测得的发光度与用黑色屏幕测得的发光度之间的比率。为了确定高级偏振膜的效果，在有和没有高级偏振膜(可以商品名APFv3得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St Paul,MN))层压在液晶模块的吸收偏振器上的情况下进行测量。
通过使用两种定性方法来评估CMOF上的漫射涂层消除光学伪影(例如，莫尔条纹)的程度。在第一方法中，对莫尔条纹进行视觉评估并以0至5的等级分级(0为无莫尔条纹，5为清晰可见的莫尔条纹)。通过使用Eldim80(可得自法国的艾尔迪姆公司(ELDIM,France))记录显示设备的等高线图来确认视觉评估。
下表8提供了上述参数的实施例1至26和比较例1的光学测量数据。
表8：光学测量数据
在表8中，SP是指有机硅聚乙二酰胺，940nm处的％T是指在940nm波长的光下的透射百分比，并且D是指去偏振比。上面给出的数据显示，与结合有本公开的漫射涂层的实施例(实施例1至26)相比，针对高IR透射率优化的比较例1具有显著较高的去偏振比，并且对于大致相同的可见雾度(例如，实施例22)，镜面IR透射率略微降低(<10％)。
因此，本公开(实施例1至26)的光学构造体(例如，光学构造体200)表现出基本上较高的镜面IR透射(低IR散射)和基本上较高的可见雾度，同时保持较低的去偏振。基本上较高的镜面IR透射可允许本公开的光学构造体用于指纹感测，并且足够高的可见雾度可帮助消除光学伪影，诸如莫尔条纹。另外，由于去偏振较低，光学构造体可保留离开光学构造体的光的偏振。
下表9提供了上文提供的一些实施例的光学测量数据。
表9：光学测量数据
高级结构化光学复合膜可得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,StPaul,MN))。表9中的数据显示，涂布有本公开的光学膜(即涂布有漫射涂层的CMOF)的反射偏振器(实施例13、15、19、22、25)在没有高级偏振滤波器(APF)的情况下在显示面板上产生与具有APF的比较例1相同水平的亮度，同时保持高IR透射率。为本公开的光学构造体添加APF可进一步增强显示面板的亮度。此外，上面给出的数据显示，通过使用在反射偏振器上涂布的可见雾度约为34％的光学膜(充当漫射涂层)，可以消除莫尔条纹。
下表10提供了与本公开相关的一些其他实施例的光学测量数据。
表10：光学测量数据
实施例 雾度(％) D(％) D/雾度
1431-0l0A 48.1 6.33 0.1315
1431-010B 46.0 6.23 0.1353
1431-010C 49.7 5.96 0.1200
HT-10 35.2 0.29 0.0084
HT-11 37.0 0.33 0.0090
1556-005 38.8 0.34 0.0088
HT-15 28.7 0.21 0.0074
HT-16 31.2 0.21 0.0068
HT-17 33.4 0.26 0.0077
HT-18 35.4 0.28 0.0080
HT-19 36.9 0.29 0.0080
HT-20 39.1 0.32 0.0082
HT-21 41.1 0.37 0.0091
HT-22 42.8 0.39 0.0090
HT-39 44.8 0.42 0.0094
HT-40 42.5 0.36 0.0085
HT-41 39.9 0.32 0.0080
HT-42 36.4 0.31 0.0085
HT-43 33.5 0.28 0.0083
在表10中，1431-010A、1431-010B和1431-010C是如上所述制备的作为比较例提供的常规膜。HT-10、HT-11、1556-005、HT-15至HT-22、HT-39至HT 43对应于基于本公开制备的实施例。如下制备这些实施例。
使用先前概述的方法制备如上所述的聚合物溶液。在聚合物溶液中，添加0.6重量％的丙烯酸类小珠(例如，第二颗粒236)(可以商品名MX2000得自日本综研化学株式会社(Soken Engineering and Chemicals Co.Ltd.,Japan))并充分混合。然后使用溶剂涂布机将最终混合物涂布在S-CMOF膜上。通过使涂布的幅材穿过加热的烘箱来蒸发溶剂。通过调节溶液中有机硅聚乙二酰胺的浓度，获得具有如表10所示的若干雾度水平的不同干厚度。
此外，表10中的D是指去偏振比。表10中提供的数据显示，基于本公开制备的实施例表现出显著较低的去偏振比，同时保持足够高的光学雾度。因此，与常规膜相比，去偏振比与光学雾度的比率更低。
除非另有说明，否则在说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字应理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。
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 (10)

1.一种光学构造体，包括：
反射偏振器，所述反射偏振器包括第一主表面和与所述第一主表面相背的第二主表面；以及
设置在所述反射偏振器的所述第一主表面上的光学膜，所述光学膜包括基质和分散于所述基质中的多个第一颗粒，所述基质和所述多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物，使得：
对于基本上垂直入射光并且对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围内的至少第一波长，所述反射偏振器反射第一偏振态的所述垂直入射光的至少约60％，并且透射正交的第二偏振态的所述垂直入射光的至少约40％；
对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围内的至少第二波长，所述反射偏振器和所述光学膜中的每一者透射所述第一偏振态和所述第二偏振态中的每一者的入射光的至少约60％；并且
对于至少所述第一波长，所述光学膜具有光学雾度和去偏振比，其中所述去偏振比与所述光学雾度的比率小于约0.1。
2.根据权利要求1所述的光学构造体，其中对于至少所述第二波长，所述光学膜具有小于约30％的散射率。
3.根据权利要求1所述的光学构造体，其中对于入射角为至少约45度的斜入射光并且对于至少所述第一波长，所述反射偏振器反射所述第一偏振态和所述第二偏振态中的每一者的所述斜入射光的至少约60％。
4.一种光学构造体，包括：
反射偏振器，所述反射偏振器包括第一主表面和与所述第一主表面相背的第二主表面；并且
设置在所述反射偏振器的所述第一主表面上的光学膜，所述光学膜包括基质和分散于所述基质中的多个第一颗粒，所述基质和所述多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物，使得：
对于基本上垂直入射光并且对于从约400nm至约700nm的第一波长范围，所述反射偏振器对第一偏振态具有至少约60％的平均光学反射率且对正交的第二偏振态具有至少约40％的平均光学透射率；
对于从约800nm至约1500nm的第二波长范围，所述反射偏振器和所述光学膜组合起来对所述第一偏振态和所述第二偏振态中的每一者具有至少约60％的平均光学透射率；并且
对于所述第一波长范围，所述光学膜具有平均光学雾度和平均去偏振比，其中所述平均去偏振比与所述平均光学雾度的比率小于约0.1。
5.根据权利要求4所述的光学构造体，其中对于至少大部分所述第一颗粒中的每一者，所述第一颗粒沿着第一方向的最大尺寸是D1，并且所述第一颗粒沿着正交的第二方向的最大尺寸是D2，D1比D2大至少10％。
6.一种显示系统，包括：
反射偏振器，所述反射偏振器包括第一主表面和与所述第一主表面相背的第二主表面；
设置在所述反射偏振器的所述第一主表面上的光学膜，所述光学膜包括基质和分散于所述基质中的多个第一颗粒，所述基质和所述多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物；以及
光学漫射器，所述光学漫射器被设置为与所述反射偏振器的所述第二主表面相邻，使得：
对于基本上垂直入射光并且对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围内的至少第一波长，所述反射偏振器反射第一偏振态的所述垂直入射光的至少约60％，并且透射正交的第二偏振态的所述垂直入射光的至少约40％；
对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围内的至少第二波长，所述反射偏振器和所述光学膜中的每一者透射所述第一偏振态和所述第二偏振态中的每一者的入射光的至少约60％；并且
对于至少所述第一波长，所述光学漫射器被配置为发射散射光，所述反射偏振器被配置为接收所述散射光并且将所述散射光的至少一部分透射为透射偏振光，并且所述光学膜被配置为接收所述透射偏振光并且将所述透射偏振光透射为具有光学雾度和去偏振比的漫射偏振光，其中所述去偏振比与所述光学雾度的比率小于约0.1。
7.一种光学膜，所述光学膜包括基质和分散于所述基质中的多个第一颗粒，所述基质和所述多个第一颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二
酰胺和丙烯酸酯聚合物，其中所述第一颗粒与所述基质相比包含更多的硅，并且所述基质与所述第一颗粒相比包含更多的碳，其中在所述光学膜的横截面中，所述第一颗粒具有沿着第一方向的最大的第一尺寸X1和沿着正交的第二方向的最大的第二尺寸X2，并且其中X1比X2大至少10％。
8.根据权利要求7所述的光学膜，所述光学膜还包括与所述第一颗粒不同的多个第二颗粒，至少一些所述第二颗粒部分地从所述光学膜的至少一个主表面突出。
9.一种光学构造体，包括：
基底层，所述基底层包括第一主表面和第二主表面；
设置在所述基底层的所述第一主表面上的光学膜，所述光学膜包括基质和分散于所述基质中的多个颗粒，所述基质和所述多个颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物；以及
设置在所述基底层的所述第二主表面上的光学层，所述光学层的至少一个主表面上包括多个间隔开的伸长结构，其中所述伸长结构沿着相同的第一方向伸长并且以基本上均匀的密度跨所述主表面布置，使得：
对于基本上垂直入射光并且对于在从约400nm至约700nm
的第一波长范围内的至少第一波长，所述光学膜具有至少约60％的光学雾度；并且
对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围内的至少第二波长，所述基底层、所述光学膜和所述光学层中的每一者透射第一偏振态和正交的第二偏振态中的每一者的入射光的至少约60％。
10.一种显示系统，包括：
光学构造体，所述光学构造体包括设置在第一光学膜和第二光学膜之间的反射偏振器，所述第一光学膜和所述第二光学膜中的每一者包括基质和分散于所述基质中的多个颗粒，所述基质和所述多个颗粒中的每一者包含有机硅聚乙二酰胺和丙烯酸酯聚合物，使得：
对于基本上垂直入射光并且对于在从约400nm至约700nm的第一波长范围内的至少第一波长，所述光学构造体反射第一偏振态的所述垂直入射光的至少约60％，并且透射正交的第二偏振态的所述垂直入射光的至少约40％；
对于在从约800nm至约1500nm的第二波长范围内的至少第二波长，所述光学构造体透射所述第一偏振态和所述第二偏振态中的每一者的入射光的至少约60％；并且
对于至少所述第一波长，所述光学构造体具有至少约60％的光学雾度。
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JP4695509B2 (ja) * 2005-12-28 2011-06-08 三菱レイヨン株式会社 光拡散フィルム及びそれを用いた複合光学素子
US20110116167A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Skc Haas Display Films Co., Ltd. Diffusely-reflecting polarizer having substantially amorphous nano-composite major phase
TWI534458B (zh) * 2010-10-20 2016-05-21 ３Ｍ新設資產公司 經保護之低折射率光學元件
CN113640911A (zh) * 2017-03-06 2021-11-12 3M创新有限公司 显示器组件、光学叠堆、光学系统及偏振分束器
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