CN117255958A - 包括光控膜和菲涅耳透镜的光学系统 - Google Patents
包括光控膜和菲涅耳透镜的光学系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117255958A CN117255958A CN202280032679.5A CN202280032679A CN117255958A CN 117255958 A CN117255958 A CN 117255958A CN 202280032679 A CN202280032679 A CN 202280032679A CN 117255958 A CN117255958 A CN 117255958A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- optical
- light control
- major surface
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 186
- 239000012788 optical film Substances 0.000 claims abstract description 179
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 153
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 48
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 22
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 20
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 19
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 17
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 417
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 19
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 17
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 14
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 14
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 12
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 4
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 3
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 239000013047 polymeric layer Substances 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 239000013464 silicone adhesive Substances 0.000 description 3
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(dinaphthalen-2-ylamino)phenyl]phenyl]-n-naphthalen-2-ylnaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N(C=3C=CC(=CC=3)C=3C=CC(=CC=3)N(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=C21 QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000001314 profilometry Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910017107 AlOx Inorganic materials 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000000572 ellipsometry Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N octafluoropropane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000847 optical profilometry Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229960004624 perflexane Drugs 0.000 description 1
- ZJIJAJXFLBMLCK-UHFFFAOYSA-N perfluorohexane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F ZJIJAJXFLBMLCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004065 perflutren Drugs 0.000 description 1
- ZJAOAACCNHFJAH-UHFFFAOYSA-N phosphonoformic acid Chemical class OC(=O)P(O)(O)=O ZJAOAACCNHFJAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B2207/00—Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
- G02B2207/123—Optical louvre elements, e.g. for directional light blocking
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
本发明提供了一种光学系统,该光学系统包括光学膜,该光学膜围绕第一轴线弯曲;和光控膜,该光控膜围绕该第一轴线弯曲并且实质上与该光学膜共同延伸。该光学膜包括第一层,该第一层包括微结构化的第一主表面,其中微结构化的该第一主表面限定线性菲涅耳透镜,该线性菲涅耳透镜包括沿着该第一轴线延伸的多个菲涅耳元件。该光学膜的该第一主表面面向该光控膜。该光控膜包括多个间隔开的光学吸收区域,该光学吸收区域沿着第一轴线并且沿着与该光控膜的主表面实质上垂直的方向延伸。该光学膜或设置在该光学膜与该光控膜之间的至少一个层中的至少一者包括至少一个反射减轻元件。
Description
背景技术
光控膜可包括交替的光学透射区域和光学吸收区域,并且可用于调节透射通过膜的光的定向。
显示表面可以是弯曲的。
发明内容
在一些方面,本公开提供了一种光学系统,该光学系统包括光源;光学膜,该光学膜围绕第一轴线弯曲;和光控膜,该光控膜围绕该第一轴线弯曲并且实质上与该光学膜共同延伸。该光学膜包括第一层,该第一层包括微结构化的第一主表面,其中微结构化的该第一主表面限定线性菲涅耳透镜,该线性菲涅耳透镜包括沿着该第一轴线延伸的多个菲涅耳元件。该光控膜设置在该光源与该光学膜之间。该光学膜的该第一主表面面向该光控膜。该光控膜包括多个间隔开的光学吸收区域,该光学吸收区域沿着第一轴线并且沿着与该光控膜的主表面实质上垂直的方向延伸。该光学膜或设置在该光学膜与该光控膜之间的至少一个层中的至少一者包括至少一个反射减轻元件。
在一些方面,本公开提供了一种光学系统,该光学系统包括光学膜,该光学膜围绕第一轴线弯曲;和光控膜,该光控膜靠近该光学膜设置。该光学膜包括第一层,该第一层包括微结构化的第一主表面,其中微结构化的该第一主表面限定线性菲涅耳透镜,该线性菲涅耳透镜包括沿着该第一轴线延伸的多个菲涅耳元件。每个菲涅耳元件包括光学刻面和在该菲涅耳元件的脊处与该光学刻面相交的侧壁。对于至少大部分菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件,光学吸收层设置在侧壁上并实质上覆盖侧壁。该光学吸收层具有平均厚度t,其中100nm<t<1微米。该光控膜围绕第一轴线弯曲并且实质上与该光学膜共同延伸。该光学膜的该第一主表面面向该光控膜。该光控膜包括多个间隔开的光学吸收区域,该光学吸收区域沿着第一轴线并且沿着与该光控膜的主表面实质上垂直的方向延伸。该光学膜或设置在该光学膜与该光控膜之间的至少一个层中的至少一者包括至少一个反射减轻元件。
在一些方面,本发明提供了一种光学膜,该光学膜包括:第一层,该第一层具有微结构化的第一主表面,其中微结构化的该第一主表面限定包括多个菲涅尔元件的线性菲涅尔透镜;和第二层,该第二层设置在该第一层的第一主表面上,并且具有面向该第一层的第一主表面并且实质上适形于该第一层的第一主表面的主表面。第二层将光学膜粘结到光控膜。在一些实施方案中,对于在约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,第二层具有比第一层低的折射率。光学膜包括至少一个反射减轻元件。
这些和其他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至图3是根据一些实施方案的光学系统的示意性剖视图。
图4至图6是根据一些实施方案的包括光学膜和光控膜的光学叠堆的示意性剖视图。
图7至图8是示意性示出根据一些实施方案的光学膜和光控膜的形状的光学系统的示意性剖视图。
图9是根据一些实施方案的线性菲涅耳透镜的示意性俯视图。
图10是根据一些实施方案的光控膜的示意性俯视图。
图11是根据一些实施方案的包括多个菲涅耳元件的光学膜的示意性剖视图。
图12至图17是根据一些实施方案的包括多个菲涅耳元件的光学膜的部分的示意性剖视图。
图18至图20是根据一些实施方案的菲涅耳元件的示意性剖视图。
图21是根据一些实施方案的平均偏差表面粗糙度的示意图。
图22至图24是根据一些实施方案的各种视角的相对亮度与位置的曲线图。
图25是根据一些实施方案的结构化层的示意性剖视图。
图26是根据一些实施方案的光学漫射层的示意性剖视图。
图27是根据一些实施方案的结构化表面或界面的示意性剖视图。
图28至图36是根据一些实施方案的包括各种反射减轻元件的光学系统的示意性剖视图。
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。
可使用也可称为准直膜或隐私滤光片的光控膜来调节透射通过膜的光的定向。光控膜可放置在弯曲显示器上,例如,以过滤显示器的光输出。然而,通常期望与使用放置在弯曲显示表面上的传统光控膜相比改变透射光的方向性(例如,使得光主要朝观察者而不是主要沿显示表面的法线引导)。这可以通过改变光控膜的格栅(例如,光吸收区域)的倾斜来实现,例如,如国际申请公布第WO 2020/261027号(Liu等人)中描述。另选地,线性菲涅耳透镜可放置在常规光控膜上以改变透射光的方向性。然而,已经发现,这可能导致在较高视角处的不期望的亮带。根据本说明书的一些实施方案,已经发现,菲涅耳透镜可定位在光学系统中,使得菲涅耳元件面向光控膜,并且这可减少或实质上消除较高视角处的亮带。
此外,已经发现,根据一些实施方案,光学吸收层可设置在菲涅耳元件的侧壁上,以减少由侧壁引起的不期望的光重定向。已经发现,利用薄的光学吸收层减少光学吸收层的不期望的效应(例如,阻挡入射到层的边缘上的期望被透射的光)。当光学吸收层薄时,其优选地具有相对较高的消光系数以便有效地吸收光。在一些情况下,高消光系数可与侧壁进行交互产生反射性的类金属界面。已经发现,在高消光系数吸收层与侧壁之间添加覆层(例如,消光系数小于光学吸收层的消光系数且大于侧壁材料的光消系数的层)可降低反射率,从而减少不期望的由侧壁引起的光重定向。
此外,已经发现,根据一些实施方案,在一些情况下,环境光的反射可能是令人讨厌的,这部分地是由于光学膜的一个或多个层的分散,这可能导致反射光中的颜色分离(例如,彩虹图案)。例如,用于在光学膜中形成菲涅耳元件的材料对于蓝色波长可具有比红色波长更高的折射率。然而,已经发现,根据一些实施方案,包括一个或多个反射减轻元件可以减少令人讨厌的效应。如本文所使用的,“反射减轻元件”是减少不期望的反射效应的任何元件。根据一些实施方案,反射减轻元件可以是漫射性的,使得反射光较少是镜面反射的并且因此在一些情况下较不令人反感,和/或反射减轻元件可以是抗反射的以减少反射的总体水平。合适的反射减轻元件可包括(例如)一个或多个结构化的(例如,微结构化的)表面或界面、光学漫射层(例如,分散在粘结剂中的小珠或颗粒)或可设置在表面或界面处的抗反射涂层。
图1至图3分别是光学系统100、200和300的示意性剖视图。光学系统100、200、300包括围绕第一轴线(z轴)弯曲的光学膜110和围绕第一轴线弯曲的光控膜120。光控膜120可实质上与光学膜110共同延伸(例如,光控膜120和光学膜110各自的至少约60%、或至少约80%、或至少约90%的面积可彼此共同延伸)。光学膜110包括第一层191,该第一层包括微结构化的第一主表面112。光学膜110还可包括基板164,其中第一层191设置在基板164上,其中第一层191的第一主表面112背离基板164。光学膜可包括与第一主表面112相对的第二主表面114,其中第二主表面114可为基板164背离第一层191的主表面。微结构化的该第一主表面112限定线性菲涅耳透镜111,该线性菲涅耳透镜包括沿第一轴线纵向延伸的多个菲涅耳元件115。光控膜120可靠近光学膜110设置,其中光学膜110的第一主表面112面向光控膜120。在一些实施方案中,光学系统包括光源130。光控膜120可设置在光源130与光学膜110之间,其中光学膜110的第一主表面112面向光控膜120。光控膜120包括沿着第一轴线纵向延伸的多个交替的光学透射区域122和光学吸收区域124,使得在与第一轴线正交的横截面(x-y横截面)中,对于至少大部分光学透射区域122,相邻光学吸收区域之间的中心线126与光控膜120的主表面128和/或129实质上垂直(例如,在法线的20度内、或10度内、或5度内、或3度内、或2度内)。另选地或另外地,光学吸收区域124可被描述为沿着第一轴线(z轴)并沿着与光控膜的主表面实质上垂直的方向(例如,沿着平行于中心线126的方向)延伸。菲涅耳透镜111可被配置成使得从光源130垂直于光源发射表面发射的光866被菲涅耳透镜重定向到实质上相同的重定向方向(y方向)。
如本文别处进一步描述的,光学系统100、200、300可以包括至少一个反射减轻元件。至少一个反射减轻元件可以被配置为减少镜面反射,并且可以实质上与光学膜共同延伸。至少一个反射减轻元件可以包括一个或多个结构化的(例如,微结构化的)表面或界面、光学漫射层(例如,可以包括分散在粘结剂中的小珠的体漫射器(volume diffuser))或抗反射涂层。(i)光学膜或(ii)设置在光学膜与光控膜之间的至少一个层中的至少一者可以包括至少一个反射减轻元件。例如,光学膜110可以包括至少一个反射减轻元件和/或设置在光控膜120的面向光学膜110的一侧上的光控膜120上的层可以包括至少一个反射减轻元件。在一些实施方案中,至少一个反射减轻元件包括多个反射减轻元件,其中光学膜包括反射减轻元件中的至少第一个反射减轻元件,并且设置在光学膜与光控膜之间的至少一个层包括反射减轻元件中的至少不同的第二个反射减轻元件。可用于反射减轻元件的任何微结构化表面或界面的微结构包括例如随机漫射微结构、工程化伪随机(表现为随机但使用确定性工艺制成)漫射微结构以及以重复图案布置的微结构(例如,四分之一波/干涉和/或抗反射微结构)。
微结构化表面通常包括微结构(例如,菲涅耳元件115可以是微结构),其中微观结构是具有至少两个正交维度的结构,诸如小于1mm并且大于100nm的宽度和高度)。微结构可形成在聚合物层中。聚合物层是包括有机聚合物的连续相的层。例如,聚合物层还可包括分散在有机聚合物的连续相中的无机纳米颗粒。可使用本领域已知的浇铸和固化工艺在基板上形成聚合物微结构化层(参见例如美国专利申请公布第2006/0114569号(Capaldo等人)和美国专利第5,175,030号(Lu等人)和第5,183,597号(Lu))。用于制备聚合物结构化层的其他方法包括挤出、机加工和压印。可使用任何合适的材料。例如,可将丙烯酸酯(例如聚甲基丙烯酸甲酯)浇铸并固化到聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)基材上。丙烯酸酯可掺入含有氮或溴的单体,例如以增加其折射率。在一些实施方案中,可包含高折射率纳米颗粒以增加折射率。
光控膜120可为任何合适的光控膜,包括以下中描述的那些光控膜:例如美国专利第8,213,082号(Gaides等人);第9,335,449号(Gaides等人);和第9,063,284号(Jones等人),以及以下中描述的那些光控膜:例如国际专利申请公布第WO 2019/118685号(Schmidt等人);和第WO 2020/026139号(Schmidt等人)。
在一些实施方案中(例如,如针对光学系统100所示),光源130是或包括围绕第一轴线弯曲的有机发光二极管(OLED)显示器132。显示器132可另选地是另一种类型的发射显示器,例如微型发光二极管(microLED)显示器。在一些实施方案中(例如,如针对光学系统200、300所示),光源130包括背光134。在一些实施方案中,背光134包括围绕第一轴线弯曲的光导136。在一些实施方案中,光源130还包括一个或多个发光元件135(例如,发光二极管)。例如,背光134可以是直下式背光或侧光式背光。在一些实施方案中(例如,如针对光学系统200所示),光学系统可包括设置在背光134与光控膜120之间的显示面板139。在一些实施方案中(例如,如针对光学系统300所示),光学系统可包括显示面板139,其中光学膜110设置在显示面板139与光控膜120之间。
在一些实施方案中,气隙178将光学膜110的第一主表面112的至少大部分与光控膜120分开。例如,可通过不将光学膜110和光控膜120粘结在一起,通过仅在一个或多个边缘将这些膜粘结在一起,或通过使用细长间隔构件将这些膜附着在一起,来提供气隙。
图4是包括光学叠堆400的光学系统或光学系统的一部分的示意性剖视图,该光学叠堆包括光学膜110和光控膜120。在一些实施方案中,光学膜110和光控膜120沿着光学膜110的至少一个边缘171或172和光控膜的分别对应的边缘181或282彼此胶粘(例如,用胶带176或177)。在一些实施方案中,光学膜110和光控膜120沿着光学膜110的至少两个边缘171和172和光控膜120的分别对应的边缘181和282彼此胶粘。沿边缘胶粘在一起应理解为包括沿边缘长度的至少一部分(例如,至少大部分)靠近边缘施加胶带。一个或多个反射减轻元件可设置在光控膜120的面向光学膜110的主表面上,如本文别处进一步描述。例如,可将结构化层(参见例如图25)和/或抗反射涂层(例如,图34至图45中示意性示出的抗反射涂层744)施加(例如,经由气相沉积涂覆)到光控膜120的面向光学膜110的主表面上。这种情况下的光学系统可以被描述为包括设置在光学膜110与光控膜120之间的至少一个反射减轻元件。
图5是包括光学叠堆500的光学系统或光学系统的一部分的示意性剖视图,该光学叠堆包括光学膜210和光控膜120。光学膜210可对应于光学膜110,不同的是光学膜210的第一主表面212包括多个细长间隔构件142。在一些实施方案中,光学膜210的第一主表面212包括朝光控膜120延伸并且由设置在光控膜120上的粘合剂层144接收的多个细长间隔构件142。细长间隔构件142可与菲涅耳元件115一起形成,或者可在菲涅耳元件115已经形成之后沉积。细长间隔构件142也可称为光学去耦结构,并且可具有在例如国际申请公布第WO2019/135190号(Pham等人)中描述的光学去耦结构的几何形状中的任一种。层144可包括如本文别处进一步描述的一个或多个反射减轻元件(例如,层144可包括分散在粘结剂中的小珠,例如如图26中示意性示出的)。在这种情况下,图5的光学系统可以被描述为包括设置在光学膜110与光控膜120之间的至少一个反射减轻元件(层144)。
图6是包括光学叠堆600的光学系统或光学系统的一部分的示意性剖视图,该光学叠堆包括光学膜110和光控膜120。在一些实施方案中,光学膜110包括设置在基板164上的第一层191,其中第一层191包括微结构化第一主表面112。光学系统或光学叠堆600还包括设置在光学膜110的第一主表面112的至少大部分上并与其接触的第二层148(例如低折射率层),以及设置在第二层148与光控膜120之间的可选的第三层144(例如光学粘合剂)。第三层144可以是将第二层148粘结到光控膜120的光学粘合剂。第二层148的面向第一主表面112的主表面149可实质上适形于第一主表面112(例如,标称适形于或适形于与菲涅耳元件115的高度H相比小的变化(例如,小于约20%、或小于约10%、或小于约5%))。第二层149的与主表面149相对的主表面可以是实质上非结构化的或具有与主表面149的结构实质上不同的结构。在一些实施方案中,第三层包括粘结到光控膜的结构化层,并且其中第二层包括粘结到第一层的第一主表面和结构化层的结构化主表面的粘合剂。对于在约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,第二层可具有比第一层低的折射率。第二层148可以被视为是光学膜110的层。在这种情况下,第三层144也可以被视为是光学膜110的层。另选地,第二层148和第三层144可被视为设置在光学膜110(包括层191和164)与光控膜120之间。在一些实施方案中,第二层148对于约400nm至约700nm范围内的至少一个波长(例如,约532nm、约550nm或约633nm中的至少一个)具有不超过1.45、或不超过1.43、或不超过1.42、或不超过1.41、或不超过1.4、或不超过1.35、或不超过1.25、或不超过1.2的折射率。例如,低折射率层148的折射率可在例如1.05至1.45的范围内,或在1.1至1.35的范围内,或在1.1至1.25的范围内,或在1.05至1.2的范围内,或在1.35至1.43的范围内,或在1.35至1.42的范围内。低折射率层148可以是如美国专利8,808,811(Kolb等人)中所述的纳米空隙聚合物层。通常,纳米空隙聚合物层的折射率可通过合适地选择包括在该层中的纳米空隙(具有至少两个小于一微米的正交尺寸的空隙)的体积来调整。在一些实施方案中,低折射率层148是甲基硅酮。在一些实施方案中,低折射率层148是粘合剂(例如,硅酮粘合剂),并且粘合剂层144被省略。例如,METRICON 2010型棱镜耦合器(新泽西州潘宁顿麦肯公司(METRICONCorporation Inc.,Pennington,N.J.))可用于测量折射率。例如,可根据ASTM D542-14测试标准来确定折射率。
对于在约400nm至约700nm范围内的至少一个波长(例如,约532nm、约550nm或约633nm中的至少一个),光学膜110或包括菲涅耳元件115的光学膜110的第一层191或菲涅耳元件115可具有大于1.5、或大于1.6、或大于1.7的折射率。折射率可例如高达约1.9。在一些实施方案中,第一层191在约420nm处的折射率比第一层191在约680nm处的折射率大例如至少约0.008、或至少约0.01、或至少约0.012、或至少约0.014、或至少约0.016,并且在一些实施方案中,高达约0.05、或高达约0.04、或高达约0.03。
层164、191、148中的任一个层可包括如本文别处进一步描述的反射减轻元件(例如,粘结剂中的小珠或颗粒)。第三层144还可以或另选地包括反射减轻元件(例如,当第三层144具有比光控膜120的折射率更接近第二层148的折射率的折射率时)。光学膜110的第二主表面114、和/或第一层148与基板164之间的界面222、和/或第一层191与第二层148之间的界面223、和/或第二层148与第三层144之间的界面226可包括如本文别处进一步描述的反射减轻元件(例如,结构化表面或界面或抗反射涂层)。另选地或另外地,第三层144与光控膜120之间的界面225可以被结构化或包括抗反射涂层(例如,当第三层144具有比光控膜120的折射率更接近第二层148的折射率的折射率时)。至少一个反射减轻元件可以实质上与光学膜110共同延伸。例如,反射减轻元件可以是或包括实质上均匀地分散在实质上与光学膜共同延伸的层中的多个小珠。在这种情况下,多个小珠可被描述为实质上与光学膜共同延伸。
在一些实施方案中,光学膜110和光控膜120实质上是同心的。例如,光学膜110和光控膜120可具有实质上类似的形状并且可实质上彼此共同延伸。
在一些实施方案中,光学系统(例如,100、200或300)适于向观察者870显示图像888(参见例如图1),其中在与第一轴线正交的横截面中,光学膜110和光控膜120各自朝向观察者870凸起。光学膜110和光控膜120可另选地具有如图7至图8中示意性地示出的不同形状。图7是光学系统700的示意性剖视图,该光学系统包括光学膜810(例如,对应于光学膜110)和光控膜820(例如,对应于光控膜120)并且适于向观察者870显示图像888,其中在与第一轴线(z轴)正交的横截面中,光学膜810和光控膜820各自朝观察者870凹入。图8是光学系统800的示意性剖视图,该光学系统包括光学膜910(例如,对应于光学膜110)和光控膜920(例如,对应于光控膜120),并且适于向观察者870显示图像888,其中在与第一轴线正交的横截面中,光学膜910和光控膜920中的每一者的第一部分(分别为910a和920a)朝观察者870凹入,并且光学膜910和光控膜920中的每一者的第二部分(分别为910b和920b)朝观察者870凸出。
在图1至图10中示意性地示出的实施方案中,光学膜的菲涅耳元件和/或光控膜的光学透射和吸收区可沿第一轴线(z轴)延伸。在一些实施方案中,光学膜110的第一主表面112限定线性菲涅耳透镜111,该线性菲涅耳透镜包括沿第一轴线(z轴)纵向延伸的菲涅耳元件115。图9是根据一些实施方案的当光学膜110平放时线性菲涅耳透镜111的示意性俯视图(面向第一主表面112的视图)。图10是根据一些实施方案的当光控膜120平放时光控膜120的示意性俯视图。在一些实施方案中,光控膜120包括沿第一轴线(z轴)纵向延伸的多个交替的光学透射区122和光学吸收区124。
在一些实施方案中,光学膜110的每个菲涅耳元件115包括光学刻面(opticalfacet)117和在菲涅耳元件的脊119处与光学刻面117相交的侧壁118。在一些实施方案中,至少大部分菲涅耳元件115中的每个菲涅耳元件包括无机光学透明层的至少部分涂层(例如,共形涂层)、光学吸收层、设置在光学吸收层与侧壁之间的第一层和设置在与侧壁相对的光学吸收层上的第二层中的一者或多者,其中该第一层的光学吸收性可小于光学吸收层,其中该第二层的光学吸收性可小于光学吸收层并且可以是保护层或防反射层中的一者或多者。
图11是可对应于光学膜110的光学膜310的示意性剖视图。光学膜310包括设置在基板164上的第一层491。在一些实施方案中,每个菲涅耳元件115包括光学刻面117和在菲涅耳元件的脊119处与光学刻面117相交的侧壁118。在一些实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件,光学吸收层152设置在侧壁118上并实质上覆盖侧壁。在一些实施方案中,多个菲涅耳元件包括至少部分地涂覆(例如,共形涂覆)有无机光学透明层157的多个聚合物菲涅耳元件334(例如,参见图13)。在一些实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件,光学吸收层152设置在设置在侧壁118上的无机光学透明层157上并实质上覆盖该无机光学透明层。
如本文其他地方进一步描述的,无机光学透明层可在从光学刻面移除光学吸收层和/或其他层的过程中用作蚀刻阻挡层。用于无机光学透明层的合适材料包括a-Si、SiOx、SiAlOx、SiCyOx、TiO2和AlOx。该层可足够薄,使得例如大于60%的垂直入射可见光透过该层。如果某一层对在空气中垂直入射到该层上的可见光(波长在约400nm至约700nm范围内)的平均光学透射率(对于非偏振光,在波长上的未加权平均值)为至少60%,则该层可被视为是光学透明的。在一些实施方案中,无机光学透明层的平均光学透射率大于60%、或大于70%、或大于80%、或大于85%、或大于90%。
在一些实施方案中,光学吸收层152具有平均厚度t,其中100nm<t<2微米或100nm<t<1微米。在一些实施方案中,平均厚度t小于500nm。在一些实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件115中的每个菲涅耳元件115a,菲涅耳元件115a的侧壁118具有从相邻菲涅耳元件115b的底部185到菲涅耳元件115a的脊119的高度H,其中H/t>10,或H/t>15,或H/t>18,或H/t>20。
在一些实施方案(例如,光学膜110、210或310)中,对于至少大部分菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件,菲涅耳元件的侧壁118与第二主表面114实质上垂直(例如,在法线的30度内、或20度内、或10度内、或5度内)。在一些实施方案中,光学膜110、210或310包括基板164,其中多个菲涅耳元件115形成在基板164的主表面162上。在一些实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件,菲涅耳元件的侧壁118与基板164的主表面162实质上垂直。在一些实施方案中,侧壁118与主表面162或与主表面114或与菲涅耳元件的底部成85度至90度范围内或本文其它地方描述的其他范围内的角度。
图12是光学膜(例如,对应于光学膜110、210或310)的一部分的示意性剖视图。在一些实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件115,第一层154设置在侧壁118与光学吸收层152之间。可包括可被称为包覆层的第一层154以减少侧壁与光学吸收层152之间的界面处的光反射。在一些实施方案中,第一层154具有消光系数k1,并且光学吸收层152具有消光系数k2。在一些实施方案中,k2>k1。在一些实施方案中,多个菲涅耳元件的消光系数k0<0.05。在一些实施方案中,k2>k1>k0。消光系数k0可被理解为限定菲涅耳元件的第一主表面112处的材料的消光系数。在一些实施方案中,k2-k1大于0.05、0.1、0.15或0.2。在一些实施方案中,k2-k1小于1、或小于0.8、或小于0.5。在一些实施方案中,k1-k0大于0.001、0.005或0.01。在一些实施方案中,k1-k0小于0.15、或小于0.1、或小于0.05。在一些实施方案中,k0小于0.01、或小于0.005、或小于0.002。在一些实施方案中,k1在0.005至0.15、或0.01至0.1的范围内。在一些实施方案中,k2在0.1至0.5、或0.2至0.4的范围内。在一些实施方案中,k1<0.5k2。在一些实施方案中,0.005<k1<0.5k2。代替或除了根据消光系数描述第一层154和光学吸收层152之外,可根据如本文其他地方进一步描述的光学吸收材料的浓度来描述层。
在一些实施方案中,光学吸收层152具有折射率n1,并且第一层154具有折射率n2,其中|n1-n2|小于0.5、或小于0.3、或小于0.2、或小于0.1。
消光系数可表示为复折射率的虚部,并且折射率可表示为复折射率的实部。当未指示另一波长时,消光系数和折射率可理解为在550nm的波长下进行评估。
例如,薄膜涂层的消光系数k可通过例如椭圆光度法或光谱法来确定。k可表示为αλ/(4π),其中α为吸收系数并且λ为波长。对于透明基板上的薄膜涂层,可使用光谱法来将吸收率A测量为100%–T–R,其中T为透射率并且R为反射率。可针对基板的A对测量的A进行适当校正,以获得薄膜本身的A。然后可使用所得A根据等式α=-ln[(100%-A)/100%]/h来确定α,其中h为薄膜涂层的厚度;当R相对较小且A相对较大时,该α的公式为所用的近似值。厚度h可例如通过触针轮廓术或横截面扫描电子显微术来测量。
用于光学吸收层152和/或第一层154的吸光材料可以是染料、颜料或颗粒(例如,纳米颗粒)中的一种或多种。合适的吸光材料包括炭黑纳米颜料和其他纳米颜料,例如可以CAB-O-JET商品名购自马萨诸塞州波士顿的卡博特公司(Cabot Corporation(Boston,MA))的那些。其它合适的吸光材料包括国际专利申请公布第WO 2019/118685号(Schmidt等人)中描述的那些吸光材料。
在一些实施方案中,第一层154具有吸光材料184的浓度C1,并且光学吸收层152具有吸光材料182的浓度C2,其中C2>C1。在一些实施方案中,C1<0.7C2,或者C1<0.5C2。
光学吸收层中吸光材料(例如,吸光纳米颗粒)的浓度可以是光学吸收层的至少10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、40重量%、45重量%或50重量%。在一些实施方案中,光学吸收层中吸光材料的浓度为光学吸收层的至少55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%或95重量%。在一些实施方案中,光学吸收层中吸光材料的浓度为100重量%。在一些实施方案中,光学吸收层中吸光材料的浓度为光学吸收层的30重量%-100重量%或75重量%-90重量。
第一层(覆层)中吸光材料的浓度优选地小于光学吸收层中的吸光材料的浓度。第一层中吸光材料的浓度通常为第一层的至少0.5重量%、1重量%、5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、40重量%或45重量%。在一些实施方案中,第一层中吸光材料的浓度不超过第一层的20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、40重量%、45重量%、50重量%、55重量%、60重量%、70重量%或75重量%。在一些实施方案中,第一层中吸光材料的浓度为第一层的0.5重量%-50重量%或25重量%-45重量%。
在一些实施方案中,光控膜120大致描述于例如国际专利申请公布第WO 2019/118685号(Schmidt等人)中。在一些此类实施方案中,格栅的光学吸收层包括光学吸收芯层和在光学吸收芯层的每一侧上的覆层。光学吸收芯层可如针对光学吸收层152所描述的,并且覆层可如针对第一层154所描述的。使用覆层可降低格栅的反射率,从而减少高角度光泄漏和重影。包括芯层和覆层的光控膜描述于国际专利申请第IB2019/056489号(Schmidt等人)中。
图13至图17是光学膜(例如,对应于光学膜110、210或310)的部分的示意性剖视图。在一些实施方案中,如图13中示意性地示出,例如,多个菲涅耳元件115包括共形涂覆有无机光学透明层157的微结构化聚合物层333。无机光学透明层157可包括相对的第一主表面167和第二主表面166,其中第二主表面166面向聚合物层333。聚合物层333具有面向基板层164的主表面113。在一些实施方案中,如图14中示意性地示出,例如,对于至少大部分菲涅耳元件115中的每个菲涅耳元件,光学吸收层152设置在设置在侧壁118上的无机光学透明层157上并实质上覆盖该无机光学透明层。在一些实施方案中,如图15中示意性地示出,例如,对于至少大部分菲涅耳元件115中的每个菲涅耳元件,第一层154设置在侧壁118与光学吸收层152之间。在一些实施方案中,如图14中示意性地示出,例如,第一层154被省略。在一些实施方案中,如图16中示意性地示出,例如,对于至少大部分菲涅耳元件115中的每个菲涅耳元件,第二层156设置在与侧壁118相对或与第一层154相对的光学吸收层152上。例如,第二层156可以是保护层和/或抗反射层。第二层可如对第一层154的一般描述(例如,具有在对第一层154描述的范围内的平均厚度和/或消光系数和/或吸光材料的浓度)。可任选地省略无机光学透明层157。
在一些实施方案中,如图17中示意性地示出,例如,微结构化表面168仅部分地涂覆有无机光学透明层157(例如,仅在侧壁上)。例如,无机光学透明层可共形涂覆到微结构化表面168上,然后随后从光学刻面移除(或至少部分地移除)。例如,在图13至图16示出的任何实施方案中,无机光学透明层157可任选地从光学刻面移除或部分移除(例如,可保留薄层)。在一些实施方案中,光学膜的第一主表面112可包括无机光学透明层157的主表面(例如,多个侧壁118的表面167)。在一些实施方案中,至少部分地涂覆的微结构化表面的菲涅耳元件115可包括作为聚合物层333的微结构化表面168的一部分的光学刻面,并且可包括作为无机光学透明层157的主表面的一部分的侧壁。另选地,菲涅耳元件115可被认为包括光学刻面和侧壁,它们是聚合物层333的微结构化表面168的部分,并且无机光学透明层157可被认为是聚合物微结构侧壁上的涂层。
在一些实施方案中,光学膜包括聚合物层333,该聚合物层包括至少部分地涂覆有无机光学透明层157的微结构化表面168。至少部分地涂覆的微结构化表面177(其可包括光学刻面117和在侧壁上的无机光学透明层157的表面167)包括多个菲涅耳元件115。每个菲涅耳元件115包括光学刻面117和在菲涅耳元件115的脊119处与光学刻面117相交的侧壁118。光学刻面117和侧壁118可在其间限定倾斜角。对于至少大部分菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件115,光学吸收层152设置在侧壁118上并实质上覆盖侧壁。
在一些实施方案中,光学膜包括聚合物层333,该聚合物层包括主表面168,该主表面包括多个菲涅耳元件。每个菲涅耳元件包括光学刻面(例如,117)和侧壁(例如,主表面168的面向无机光学透明层157的侧壁部分的部分),该侧壁在菲涅耳元件的脊处与光学刻面相交。该光学刻面和该侧壁可在其间限定倾斜角。对于至少大部分菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件:无机光学透明层157设置在侧壁上并实质上覆盖侧壁;并且光学吸收层152设置在无机光学透明层157上,与光学吸收层152实质上覆盖无机光学透明层157的侧壁相对。
在一些实施方案中,无机光学透明层157可与其他层诸如如下的光学吸收层一起设置在侧壁上。可将无机光学透明层共形涂覆到微结构化聚合物层上,可将光学吸收层(和任选地其他层)共形涂覆到无机光学透明层上,可在第一蚀刻步骤中从光学刻面移除光学吸收层(和任选的其他层),然后可在第二蚀刻步骤中从光学刻面移除或部分移除无机光学透明层。例如,第一蚀刻步骤和第二蚀刻步骤可利用不同的蚀刻剂(例如,用于第一蚀刻步骤的仅氧等离子体和用于第二蚀刻步骤的氟化气体或其他卤化气体),以便在对应的蚀刻步骤中移除期望的层。
在一些实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件115中的每个菲涅耳元件,第一层154具有平均厚度t1,并且光学吸收层152具有平均厚度t2。在一些实施方案中,t1和t2各自大于100nm且小于2微米或小于1微米或小于500nm。在一些实施方案中,t1和t2各自小于500nm。在一些实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件115中的每个菲涅耳元件,菲涅耳元件的侧壁118具有从相邻菲涅耳元件的底部到菲涅耳元件的脊119的高度H。在一些实施方案中,H/t1>10,或H/t1>12,或H/t1>15,或H/t1>18,或H/t1>20。在一些实施方案中,H/t1<100。在一些实施方案中,H/t2>10,或H/t2>12,或H/t2>15,或H/t2>18,或H/t2>20。在一些实施方案中,H/t2<100。例如,在一些实施方案中,H/t1>15并且H/t2>15。
在一些实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件,光学刻面117是平面的(例如,如在典型的常规菲涅耳透镜中)。图18是具有平面光学刻面217的菲涅耳元件的示意图,其中菲涅耳元件的侧壁218与菲涅耳元件的底部285成一角度在其他实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件115中的每个菲涅耳元件,光学刻面117是弯曲的。例如,刻面可以是弯曲的以调整各种光学特性,如例如美国法定发明注册号H423(Mohon等人)中所述。例如,光学刻面117可以是弯曲的,如图19中针对弯曲的光学刻面317示意性地描绘的(朝侧壁218和/或朝底部285和/或朝主表面114凹入(例如,参见图1)),或者如图20中针对弯曲的光学刻面417示意性地描绘的(朝侧壁218和/或朝底部285和/或朝主表面114凸出)。图18至图20中的角度/>例如可在80度至90度或85度至90度的范围内。在一些实施方案中,例如,由于制造限制,/>小于90度(例如,85至89.5度)。
图21是表面517的平均偏差表面粗糙度Ra的示意图,该表面可以是光学刻面的表面。平均偏差表面粗糙度Ra是表面高度与平均表面高度的偏差的绝对值的平均值(例如,穿过刻面的横截面(例如,与刻面的长度正交的横截面)的长度上的平均值)。在弯曲刻面的情况下,可相对于平均或标称弯曲表面来定义表面高度的偏差。在一些实施方案中,对于至少大部分菲涅耳元件115中的每个菲涅耳元件,光学刻面117具有<250nm的平均偏差表面粗糙度Ra。在一些实施方案中,Ra小于200nm、150nm、100nm、70nm、50nm、30nm或20nm。在一些实施方案中,Ra大于50nm、70nm、90nm。例如,在一些实施方案中,50nm<Ra<200nm或70nm<Ra<200nm。对于一些应用,期望光学刻面117是光学平滑的(例如,Ra<50nm)。对于其他应用,可能需要一定程度的表面粗糙度(例如,50nm<Ra<250nm或90nm<Ra<200nm)。例如,具有一定程度的用于防反射的表面粗糙度可能是有用的,用于提供(例如弱的)光学漫射和/或用于改善粘结。已经发现,使用在国际专利申请第WO 2019/118685号(Schmidt等人)中描述的方法将光学吸收层从倾斜刻面沉积和移除,导致许多应用的表面粗糙度高于期望的表面粗糙度(例如,Ra大于300nm或大于400nm),即使施加到水平刻面的相同方法导致低表面粗糙度。然而,已经发现,例如,通过仔细控制光学刻面在反应离子蚀刻工艺中暴露于等离子体的时间,可降低表面粗糙度(例如,Ra)(例如,降低至小于250nm或小于200nm)。此外,已经发现,在施加光学吸收层(和/或其他层)之前施加无机光学透明层作为蚀刻阻挡层可进一步降低表面粗糙度,并且可产生光学平滑的光学刻面(例如,Ra<50nm),即使蚀刻时间较长。均方根表面粗糙度Rq也可被确定,并且可处于针对Ra所描述的任何范围内。
在一些实施方案中,至少一个反射减轻元件包括除微结构化的第一主表面之外的结构化表面、抗反射涂层或体漫射器中的至少一者。结构化表面可以是暴露表面(例如,暴露于空气的最外主表面)或可以是界面处的表面。此外,微结构化的第一主表面可为抗反射的或漫射的,如本文别处进一步描述。体漫射器(也可称为主体漫射器)是通过漫射器的体积内的散射而发生光学漫射的漫射器。表面漫射器是一种其中通过在漫射器的主表面处的散射而发生光学漫射的漫射器。除了体漫射之外,体漫射器还可采用表面漫射(例如,体漫射器可具有用于额外漫射的微结构化主表面)。在一些实施方案中,体漫射器包括分散在粘结剂中的多个小珠。
表面粗糙度可由经由例如原子力显微镜(AFM)、触针轮廓术或光学轮廓术测量的表面轮廓来确定。对于小的表面粗糙度(例如,小于50nm),AFM通常是优选的。
可使用任何合适的沉积技术沉积无机光学透明层、第一层(例如,包覆层)、光学吸收层和/或第二层(例如,保护层)(例如,作为整个结构化表面上的共形涂层)。可使用的各种涂覆方法包括例如逐层(LbL)涂覆、化学气相沉积(CVD)、溅射、反应溅射和原子层沉积(ALD)。随后可从光学刻面基本上移除沉积层中的至少一些沉积层(例如,所有层,或除任选的无机光学透明层外的所有层)(例如,至少移除到剩余在光学刻面上的沉积层中的至少一些沉积层的任何材料不会显著影响光学性能的程度)。
在一些实施方案中,第一层和光学吸收层中的至少一者包括由通常称之为“逐层自组装工艺”而沉积的至少两个双层。该工艺通常用于静电地组装带相反电荷的高分子电解质的膜或涂层,但其它功能诸如氢键供体/受体、金属离子/配体以及共价键部分可以是膜组装的驱动力。合适的工艺的一些示例包括描述于以下中的那些工艺:美国专利第8,234,998号(Krogman等人)和第8,313,798号(Nogueira等人);美国专利申请公布第2011/0064936号(Hammond-Cunningham等人);以及国际专利申请第WO 2019/118685号(Schmidt等人)。例如,逐层浸涂可使用StratoSequence VI(佛罗里达州塔拉哈西的nanoStrata公司(nanoStrata Inc.,Tallahassee,FL))浸涂机器人进行。
在一些实施方案中,通过逐层自组装沉积的多个双层是包括包含吸光材料(例如,颜料)的有机聚合物聚离子(例如,阳离子)和抗衡离子(例如,阴离子)的高分子电解质叠堆。阳离子层的至少一部分、阴离子层的至少一部分或它们的组合的至少一部分可包括离子地粘结到高分子电解质的吸光材料(例如,颜料)。吸光化合物可分散在高分子电解质层的至少一部分内。可利用各种高分子电解质,包括无机化合物诸如二氧化硅或硅酸盐,以及各种膦酰基羧酸及其盐(其中的一些描述于美国专利10,365,415(Schmidt)中)。
可选择双层的厚度和双层的数量以实现期望的光学特性(例如,在光学吸收层的情况下的光吸收,或在第一层的情况下侧壁与光学吸收层之间的反射减少)。在一些实施方案中,使用最小总厚度的自组装层和/或最少数目的逐层沉积步骤选择双层的厚度和/或双层的数目以实现期望的光学特性。每个双层的厚度通常在约5nm至350nm的范围内。双层的数目通常为至少5个、6个、7个、8个、9个或10个。在一些实施方案中,每个叠堆的双层的数目为不大于150个或100个。应当理解,最终制品中的各个双层可能无法通过本领域中的常见方法诸如扫描电子显微术(SEM)或透射电子显微术(TEM)彼此区分。在一些实施方案中,选择双层的厚度和双层的总数,使得第一层和光学吸收层的总厚度小于2微米。
在将光学吸收层和任选的第一层和/或第二层和/或无机光学透明层施加到膜的(例如,整个)微结构化表面上并干燥之后,光学吸收层以及第一和第二层(当存在时)可从光学刻面移除,并且也可从相邻菲涅耳元件之间的平台区域(如果有的话)移除。可用作蚀刻阻挡层的无机光学透明层通常不被移除,但可任选地在随后的蚀刻步骤中被移除。
可使用任何合适的方法来选择性地从光学刻面移除层。在一些实施方案中,通过反应离子蚀刻移除层。反应离子蚀刻(RIE)是利用离子轰击来除去材料的定向蚀刻工艺。RIE系统用于通过蚀刻在离子轰击方向上的表面来移除有机或无机材料。反应离子蚀刻与各向同性等离子体蚀刻之间最显著的差异是蚀刻方向。反应离子蚀刻的特征在于竖直蚀刻速率与侧向蚀刻速率的比率大于1。用于反应离子蚀刻的系统通常围绕耐用真空室构建。在开始蚀刻工艺之前,通常将室抽空至低于1托、100mTorr、20mTorr、10mTorr或1mTorr的基础压力。通常,电极保持待处理的材料并与真空室电隔离。电极可为圆柱形状的可旋转电极。反电极通常也设置在室内,并且可包括真空反应器壁。包含蚀刻剂的气体通常通过控制阀进入室。可通过真空泵连续抽空室气体来维持工艺压力。所用气体的类型取决于蚀刻工艺。例如,蚀刻剂可包括氧气、氟化气体或其他卤化气体中的一种或多种。四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、八氟丙烷(C3F8)、全氟己烷(C6F14)、三氟甲烷(CHF3)、三氯化硼(BCl3)、溴化氢(HBr)、三氟化氮(NF3)、氯、氩和氧通常用于蚀刻。将射频(RF)功率施加到电极以生成等离子体。反应离子蚀刻在本领域中是已知的,并且进一步描述于例如美国专利第8,460,568号(David等人)和国际专利申请第WO 2019/118685号(Schmidt等人)中。
样品可在受控的时间段内通过等离子体在电极上传送,以实现特定的蚀刻深度或限制蚀刻,使得蚀刻不会穿透到期望被移除的层之下。例如,如果期望移除光学吸收层,并且不包括无机光学透明层,则可调整时间段以使光学刻面可以暴露于等离子体的时间最小化。如其他地方所述,这可降低光学刻面的表面粗糙度(例如,使得Ra<250nm)。
在一些实施方案中,通过激光烧蚀(例如,脉冲激光烧蚀)移除光学吸收层(和/或其他层)。脉冲激光烧蚀(PLA)是利用光子通量生成足够光子能量密度以通过氧化和/或溅射移除材料的定向烧蚀工艺。PLA系统用于通过蚀刻在光子能量密度方向上的表面来移除有机或无机材料,该光子能量密度可在生成等离子体羽时蒸发靶。PLA取决于激光的波长,以及在吸光材料中在该波长处存在的吸收量。激光脉冲的吸收生成用于热、化学或机械蒸发、烧蚀和/或等离子体形成的能量。激光脉冲位置中氧化气体的存在可能会改变PLA工艺期间发生的化学氧化的量。可通过光学配置改变能量密度以改变焦点的尺寸和位置,并且可通过激光系统的功率设定值改变能量密度。激光能量密度和样品的相对取向可允许本领域技术人员烧蚀以倾斜角涂覆在结构化表面上的光学吸收层。
包括微结构的光学膜的示例(每个微结构具有光学刻面和在微结构的脊处与光学刻面相交的侧壁,其中光学吸收层设置在侧壁上而不在光学刻面上)描述于2019年11月8日提交并且标题为“光学膜(OPTICAL FILM)”的美国申请第62/932578号和国际专利申请第PCT/IB2020/060184号中。
对如图1中一般描述的光学系统和对比光学系统进行光学建模,其中菲涅耳透镜设置在光控膜上,其中菲涅耳刻面背离光源130。光源表面被取得在与z轴正交的横截面中具有抛物线形状,其中参考图1的x-y-z坐标系,形状由y=1/20.00645x2给出,其中y和x以mm为单位。在x=0处的曲率半径为约155mm。菲涅耳透镜被设计成使得垂直于光源表面发射的光线被菲涅耳透镜折射到y方向。针对各种视角(90度为轴上)和沿光源表面的各种位置(x坐标)计算亮度分布。图22示出了对比光学系统的结果。图23示出了在侧壁上没有光学吸收层的图1的光学系统的结果。图24示出了在侧壁上具有光学吸收层(例如,如图11所示)的图1的光学系统的结果。对比光学系统对于约60度的视角和约-40mm的x坐标示出亮带。在图1和图23的光学系统中,该亮带实质上被消除。然而,对于约50度的视角和约55mm的x坐标存在光泄漏,这在一些应用中可能是令人不悦的。通过如图24所示在侧壁上包括光学吸收层,实质上消除了这种光泄漏。
图25为根据一些实施方案的结构化(例如,微结构化)层320的示意性剖视图,该结构化层可包括在光学膜中或可设置在光学膜与光控膜之间。结构化层320可包括粘结剂338中的颗粒或小珠332。在一些实施方案中,结构化层320是光学漫射层。在一些实施方案中,光学漫射层320包括涂层,该涂层包括限定涂层的结构化(例如,微结构化)主表面331的小珠332。结构化层320可以是施加到例如光学膜110、210或310或本文别处描述的另一光学膜的主表面114上的涂层,或者可以是施加到例如光控膜120上并粘结到例如第二层148上的涂层。例如,结构化层320可通过涂覆粘结剂和溶剂中的颗粒层,然后干燥掉溶剂来形成。另选地,例如,可将粘结剂338层涂覆到表面上,然后可将小珠施加到粘结剂上。制造结构化层320的合适方法描述于例如美国专利申请公布第2008/0002256号(Sasagawa等人)中。
图26是根据一些实施方案的包括分散在粘结剂438中的颗粒或小珠432的光学漫射层420的示意性剖视图。层164、191、148或144中的任一个层例如可以对应于光学漫射层420并且可以包括分散在粘结剂438中的小珠432。光学漫射层420可以通过将小珠432混合在粘结剂438中,然后任选地固化粘结剂438来形成。另选地,可将小珠432在高于其熔点的温度下混合在粘结剂438中,然后可将粘结剂冷却以形成层420。
小珠332、432可以是例如玻璃小珠或聚甲基丙烯酸甲酯小珠,并且粘结剂338、438可以包括例如硅酮或光学透明粘合剂。例如,小珠可具有在1微米至10微米或2微米至5微米范围内的平均直径。
图27是根据一些实施方案的结构化(例如,微结构化)表面或界面824的示意性剖视图。表面或界面114、222、223、225、226(参见例如图6)中的任一者例如可以对应于结构化表面或界面824。结构化表面或界面824可通过压花或微复制(例如,浇铸和固化)形成,例如,如本领域已知的。合适的微复制技术描述于美国专利第7,510,462号(Bryan等人);第8,657,472号(Aronson等人);和第10,605,965号(Pham等人)中。
图28至图36是根据本说明的一些实施方案的光学系统或光学堆叠的示意性剖视图。示出的光学系统或光学叠堆中的每一者包括光学膜(510、610、710、810、910、1010、1110或1210)和光控膜(220或520),该光控膜可围绕轴线弯曲,如本文别处进一步描述。例如,光学膜510、610、710、810、910、1010、1110或1210可对应于光学膜110、210或310。例如,光控膜220或520可对应于光控膜120。
光控膜220包括在基板123上形成的结构化(例如,微结构化)层121,其中结构化层121包括多个间隔开的光学吸收区域124。基板123可设置在光学膜与结构化层121之间,或者结构化层121可设置在光学膜与基板123之间。光控膜520包括在基板523上形成的结构化(例如,微结构化)层121,其中基板523具有面向光学膜的结构化(例如,微结构化)主表面。另选地,基板523可以被视为光学膜的层或者被视为设置在光学膜与光控膜121之间的层。
图30至图36示意性地示出了可以被包括在图28至图29的实施方案中的各种反射减轻元件。在图28中,层164、191、148、123中的任一个层可以是光学漫射层(例如,如图26中示意性示出的可以包括粘结剂中的小珠的体漫射器)和/或表面或界面114、222、223和324中的任一者可以被结构化或包括抗反射涂层。在图29中,层164、191、148、123中的任一个层可以是光学漫射层(例如,如图26中示意性地示出的包括粘结剂中的小珠)和/或表面或界面114、222、223和325中的任一者可以被结构化或包括抗反射涂层。这种结构化表面或界面或光学漫射层可以是适于减轻环境光654的不期望的反射效应的反射减轻元件,该环境光在图28中被示意性地示出为从层148与层123之间的界面反射。界面229和/或光控膜的背离光学膜的主表面241、341可任选地被微结构化(例如,如图27中示意性示出的表面或界面824)。此类结构化表面或界面可用于例如缺陷隐藏。例如,光控膜的主表面241、341可包括用于抗刮擦的硬涂层(例如,具有哑光表面的硬涂层)。类似地,可任选地在主表面114上包括硬涂层。
在一些实施方案中,光学膜包括设置在第一层191、291、391的第一主表面的至少大部分上并与其接触的第二层148。在一些实施方案中,第一主表面的至少大部分包括第一主表面的总面积的至少80%或至少90%或至少95%。在一些实施方案中,第二层148设置在第一层191、291、391的第一主表面上,并且具有面向第一层的第一主表面并实质上适形于第一层的第一主表面的主表面149(参见例如图6)。在一些实施方案中,第二层148将光学膜粘结到光控膜。在一些实施方案中,对于在约400nm至约700nm、或约420nm至约680nm、或约450nm至约650nm范围内的至少一个波长(例如,532nm、550nm、或633nm),第二层148具有比第一层低的折射率(例如,低至少0.05、或至少0.1、或至少0.15,并且在一些实施方案中,高达0.5、或高达0.4)。例如,波长范围可以是λ1至λ2(参见例如图28),其中λ1可以是约400nm、约420nm或约450nm,并且λ2可以是约700nm、或约680nm、或约650nm。
光学膜610包括设置在第二层148与光控膜220之间的结构化层320。另选地,结构化层320可被视为设置在光学膜与光控膜之间。光学膜710包括在第二层248(例如,对应于第二层148但具有结构化表面)与光控膜520的界面处的结构化表面424。光学膜810包括在第一层291与基板264之间的结构化界面322。光学膜910包括设置在第二层148与光控膜220之间的光学漫射层644。另选地,光学漫射层644可以被视为设置在光学膜与光控膜220之间。光学膜1010包括设置在第二层148与光控膜220之间的抗反射涂层744。另选地,抗反射涂层744可被视为设置在光学膜与光控膜220之间。如图35至图36所示,例如,光学系统可以包括多于一个反射减轻元件。光学膜1110包括设置在光学漫射层364上的第一层191。光学膜1110还包括光学漫射第二层348,该光学漫射第二层可对应于第二层148,但可以包括例如分散在粘结剂中的小珠。光学膜1110还包括抗反射涂层744。另选地,抗反射涂层744可被视为设置在光学膜与光控膜220之间。光学膜1210包括光学漫射第一层391(例如,对应于第一层191但包括粘结剂中的小珠),并且包括基板464的结构化表面466并且包括第二层248的结构化表面424。另选地,层248和523可以被视为设置在光学膜(包括层391、464)与光控膜121之间。在一些实施方案中,至少一个反射减轻元件包括分散在第一层391中的多个小珠,如图36中示意性地指示的。在第一层391包括小珠的实施方案中,可限制小珠的量(例如浓度)以避免干扰该层的期望折射特性。
抗反射涂层744可包括一个或多个层(例如,一个或多个1/4波层或1/4和1/2波层的组合),该一个或多个层可被气相沉积,例如,如本领域中已知的。
在一些实施方案中,至少一个反射减轻元件包括微结构化界面(例如,322、424、431)。在一些实施方案中,光学膜还包括:第二层(例如,148、248、348),该第二层设置在第一层的第一主表面上,其中对于在约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,第二层具有比第一层低的折射率;和第三层(例如320、523),该第三层设置在第二层与光控膜之间,其中第二层与第三层之间的界面(例如424、431)包括微结构化界面。在一些实施方案中,第二层接触第一层的第一主表面的至少大部分和/或具有面向第一层的第一主表面并实质上适形于第一层的第一主表面的主表面。在一些实施方案中,第三层是将第二层粘结到光控膜的光学粘合剂。在一些实施方案中,第三层包括粘结到光控膜的结构化层,其中第二层包括粘结到第一层的第一主表面和结构化层的结构化主表面的粘合剂。在一些实施方案中,粘合剂是或包括硅酮粘合剂。在一些实施方案中,光学膜还包括:第二层,该第二层设置在第一层的第一主表面上,其中第二层将光学膜粘结到光控膜,并且对于在约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,第二层具有比第一层低的折射率。第二层与光控膜之间的界面可包括微结构化界面(例如,424),和/或至少一个反射减轻元件可包括第二层的面向248光控膜520的微结构化主表面424。在一些实施方案中,光控膜包括在基板123、523上形成的结构化层121,其中结构化层121包括多个间隔开的光学吸收区域224,并且基板523设置在光学膜与结构化层121之间。在一些实施方案中,光控膜包括在基板123、523上形成的结构化层121,其中结构化层121包括多个间隔开的光学吸收区域224,并且结构化层121设置在光学膜与基板之间。在一些实施方案中,微结构化层与基板之间的界面被结构化(例如,图28至图29中的界面229可如图27中界面824所示那样被结构化)。
在一些实施方案中,至少一个反射减轻元件包括微结构化界面322,其中光学膜包括基板264,第一层291设置在基板上,其中第一层的第一主表面312背离基板,并且第一层291与基板264之间的界面322包括微结构化界面。
在一些实施方案中,光学膜(例如,图36中示意性示出的光学膜1210)包括基板,其中第一层设置在基板上,其中第一层的第一主表面背离基板,并且其中至少一个反射减轻元件包括基板背离第一层的微结构化主表面466。
在一些实施方案中,至少一个反射减轻元件包括光学漫射层。在一些实施方案中,光学漫射层包括分散在粘结剂(例如,438)中的小珠(例如,432)。在一些实施方案中,光学漫射层包括涂层320,该涂层包括限定涂层的结构化主表面331的小珠332。在一些实施方案中,光学漫射层包括微结构化主表面331、824。在一些实施方案中,光学漫射层(例如,层348)设置在光学膜的第一主表面的至少大部分上并与其接触。在一些实施方案中,光学漫射层设置在第一层的第一主表面上并且具有面向第一层的第一主表面并且实质上适形于第一层的第一主表面的主表面。在一些实施方案中,第一层191设置在基板364上,其中基板是或包括光学漫射层。在一些实施方案中,光学膜还包括设置在第一层的第一主表面上的第二层,其中对于约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,第二层具有比第一层低的折射率,并且其中光学漫射层320、644设置在第二层与光控膜之间。第二层可接触光学膜的第一主表面的至少大部分,和/或第二层可具有面向光学膜的第一主表面并实质上适形于光学膜的第一主表面的主表面。
在一些实施方案中,至少一个反射减轻元件包括抗反射涂层744。在一些实施方案中,光学膜还包括第二层,该第二层设置在第一层的第一主表面上,其中对于约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,第二层具有比第一层低的折射率;和第三层,该第三层设置在第二层与光控膜之间,其中抗反射涂层设置在第二层与第三层之间(例如,图35中的基板123可以被视为是光学膜1110的第三层,或者光控膜可以省略基板层并且层123可以是粘合剂层)。在一些实施方案中,第三层是将第二层粘结到光控膜的光学粘合剂。例如,粘合剂可以是或包括硅酮粘合剂。在一些实施方案中,光学膜还包括第二层,该第二层设置在第一层的第一主表面上,其中第二层将光学膜粘结到光控膜,其中对于约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,第二层具有比第一层低的折射率,并且其中抗反射涂层744设置在第二层与光控膜之间。第二层可接触光学膜的第一主表面的至少大部分,和/或第二层可具有面向光学膜的第一主表面并实质上适形于光学膜的第一主表面的主表面。抗反射涂层744可以设置在光控膜面向光学膜的主表面上,并且实质上适形于光控膜面向光学膜的主表面。
在一些实施方案中,光学膜(例如,图30中示意性示出的610)还包括:第二层148,该第二层设置在第一层191的第一主表面412上,其中对于在约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,第二层148具有比第一层低的折射率;和第三层,该第三层设置在第二层与光控膜之间,其中第三层包括粘结到光控膜220的结构化层320,并且其中第二层148包括粘结到第一层191的第一主表面和结构化层320的结构化主表面431的粘合剂。如本文别处进一步描述,第二层可接触光学膜的第一主表面的至少大部分,和/或第二层可具有面向光学膜的第一主表面并实质上适形于光学膜的第一主表面的主表面。
在一些实施方案中,至少一个反射减轻元件设置在光控膜的面向光学膜的一侧上。例如,图35的实施方案可被描述为包括光学膜,该光学膜包括设置在光控膜上的层191和364,该光控膜包括层123和121,其中层348和744设置在光学膜与光控膜之间。作为另一个示例,图36的实施方案可被描述为包括光学膜,该光学膜包括设置在包括层121的光控膜上的层464和391,其中层248和523设置在光学膜与光控膜之间。
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他附图中的对应元件。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。因此,本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。
Claims (15)
1.一种光学系统,所述光学系统包括:
光源;
光学膜,所述光学膜围绕第一轴线弯曲并且包括第一层,所述第一层包括微结构化的第一主表面,微结构化的所述第一主表面限定线性菲涅耳透镜,所述线性菲涅耳透镜包括沿着所述第一轴线延伸的多个菲涅耳元件;和
光控膜,所述光控膜围绕所述第一轴线弯曲并且实质上与所述光学膜共同延伸,所述光控膜设置在所述光源与所述光学膜之间,所述光学膜的所述第一主表面面向所述光控膜,所述光控膜包括沿着所述第一轴线并且沿着与所述光控膜的主表面实质上垂直的方向延伸的多个间隔开的光学吸收区域,
其中所述光学膜或设置在所述光学膜与所述光控膜之间的至少一个层中的至少一者包括至少一个反射减轻元件。
2.根据权利要求1所述的光学系统,其中每个菲涅耳元件包括光学刻面和在所述菲涅耳元件的脊处与所述光学刻面相交的侧壁,其中对于至少大部分所述菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件,光学吸收层设置在侧壁上并实质上覆盖所述侧壁,所述光学吸收层具有平均厚度t,100nm<t<1微米。
3.一种光学系统,所述光学系统包括:
光学膜,所述光学膜围绕第一轴线弯曲并且包括第一层,所述第一层包括微结构化的第一主表面,微结构化的所述第一主表面限定线性菲涅耳透镜,所述线性菲涅耳透镜包括沿着所述第一轴线延伸的多个菲涅耳元件,每个菲涅耳元件包括光学刻面和在所述菲涅耳元件的脊处与所述光学刻面相交的侧壁,其中对于至少大部分所述菲涅耳元件中的每个菲涅耳元件,光学吸收层设置在所述侧壁上并实质上覆盖所述侧壁,所述光学吸收层具有平均厚度t,100nm<t<1微米;和
光控膜,所述光控膜邻近所述光学膜设置,所述光控膜围绕所述第一轴线弯曲并且实质上与所述光学膜共同延伸,所述光学膜的所述第一主表面面向所述光控膜,所述光控膜包括沿着所述第一轴线并且沿着与所述光控膜的主表面实质上垂直的方向延伸的多个间隔开的光学吸收区域,
其中所述光学膜或设置在所述光学膜与所述光控膜之间的至少一个层中的至少一者包括至少一个反射减轻元件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统,其中所述至少一个反射减轻元件包括除微结构化的所述第一主表面之外的结构化表面、抗反射涂层或体漫射器中的至少一者。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学系统,其中所述至少一个反射减轻元件包括微结构化界面。
6.根据权利要求5所述的光学系统,其中所述光学膜还包括:
第二层,所述第二层设置在所述第一层的所述第一主表面上并且具有面向所述第一层的所述第一主表面并且实质上适形于所述第一层的所述第一主表面的主表面,对于在约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,所述第二层具有比所述第一层低的折射率;和
第三层,所述第三层设置在所述第二层与所述光控膜之间,其中所述第二层与所述第三层之间的界面包括所述微结构化界面。
7.根据权利要求5所述的光学系统,其中所述光学膜包括基板和设置在所述基板上的所述第一层,所述第一层的所述第一主表面背离所述基板,其中所述第一层与所述基板之间的界面包括所述微结构化界面。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学系统,其中所述光学膜还包括:
第二层,所述第二层设置在所述第一层的所述第一主表面上并且具有面向所述第一层的所述第一主表面并且实质上适形于所述第一层的所述第一主表面的主表面,所述第二层将所述光学膜粘结到所述光控膜,对于在约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,所述第二层具有比所述第一层低的折射率,
其中所述至少一个反射减轻元件包括所述第二层的面向所述光控膜的微结构化主表面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学系统,其中所述光学膜包括基板和设置在所述基板上的所述第一层,所述第一层的所述第一主表面背离所述基板,其中所述至少一个反射减轻元件包括所述基板的背离所述第一层的微结构化主表面。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学系统,其中所述至少一个反射减轻元件包括光学漫射层。
11.根据权利要求10所述的光学系统,其中所述光学漫射层设置在所述第一层的所述第一主表面上,并且具有面向所述第一层的所述第一主表面并且实质上适形于所述第一层的所述第一主表面的主表面。
12.根据权利要求10所述的光学系统,其中所述第一层设置在基板上,所述基板包括所述光学漫射层。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的光学系统,其中所述光学漫射层包括分散在粘结剂中的多个小珠。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的光学系统,其中所述至少一个反射减轻元件包括抗反射涂层。
15.根据权利要求14所述的光学系统,其中所述光学膜还包括:
第二层,所述第二层设置在所述第一层的所述第一主表面上并且具有面向所述第一层的所述第一主表面并且实质上适形于所述第一层的所述第一主表面的主表面,所述第二层将所述光学膜粘结到所述光控膜,对于在约400nm至约700nm范围内的至少一个波长,所述第二层具有比所述第一层低的折射率,
其中所述抗反射涂层设置在所述第二层与所述光控膜之间。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202163186288P | 2021-05-10 | 2021-05-10 | |
US63/186,288 | 2021-05-10 | ||
PCT/IB2022/053553 WO2022238781A1 (en) | 2021-05-10 | 2022-04-14 | Optical system including light control film and fresnel lens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117255958A true CN117255958A (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=81384785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202280032679.5A Pending CN117255958A (zh) | 2021-05-10 | 2022-04-14 | 包括光控膜和菲涅耳透镜的光学系统 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240210600A1 (zh) |
CN (1) | CN117255958A (zh) |
WO (1) | WO2022238781A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024121757A1 (en) * | 2022-12-09 | 2024-06-13 | 3M Innovative Properties Company | Light control film with random nanostructured etch stop |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USH423H (en) | 1982-05-20 | 1988-02-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fresnel lens in an improved infinity image display system |
US5175030A (en) | 1989-02-10 | 1992-12-29 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Microstructure-bearing composite plastic articles and method of making |
US5183597A (en) | 1989-02-10 | 1993-02-02 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method of molding microstructure bearing composite plastic articles |
US20040045419A1 (en) | 2002-09-10 | 2004-03-11 | Bryan William J. | Multi-diamond cutting tool assembly for creating microreplication tools |
US20060056031A1 (en) | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Capaldo Kevin P | Brightness enhancement film, and methods of making and using the same |
US20080002256A1 (en) | 2006-06-30 | 2008-01-03 | 3M Innovative Properties Company | Optical article including a beaded layer |
EP2082075B1 (en) | 2006-09-08 | 2017-05-17 | Massachusetts Institute of Technology | Automated layer by layer spray technology |
US8313798B2 (en) | 2009-05-18 | 2012-11-20 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Structural colors having UV reflectance via spray layer-by-layer processing |
CN104375224A (zh) | 2007-10-16 | 2015-02-25 | 3M创新有限公司 | 透射率更高的光控膜 |
CN101903809B (zh) | 2007-12-21 | 2012-02-29 | 3M创新有限公司 | 光控膜 |
KR101615787B1 (ko) | 2008-12-30 | 2016-04-26 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 나노구조화 표면의 제조 방법 |
WO2010120468A1 (en) | 2009-04-15 | 2010-10-21 | 3M Innovative Properties Company | Process and apparatus for a nanovoided article |
KR101683938B1 (ko) | 2009-06-02 | 2016-12-07 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 광 방향 전환 필름 및 이 필름을 사용한 디스플레이 |
KR101714807B1 (ko) | 2009-06-18 | 2017-03-09 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 광 제어 필름 |
US20110064936A1 (en) | 2009-09-17 | 2011-03-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Method of Asymmetrically Functionalizing Porous Materials |
CN108051879B (zh) * | 2012-11-21 | 2020-09-08 | 3M创新有限公司 | 光学扩散膜及其制备方法 |
WO2015095317A1 (en) | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 3M Innovative Properties Company | Articles comprising self-assembled layers comprising nanoparticles with a phosphorous surface treatment |
CN107728892B (zh) | 2017-09-20 | 2020-09-25 | 平安科技(深圳)有限公司 | 图片展示方法、装置、终端和存储介质 |
EP3724719A4 (en) | 2017-12-13 | 2021-08-25 | 3M Innovative Properties Company | HIGH TRANSMISSION LIGHT CONTROL FILM |
WO2019135190A1 (en) | 2018-01-08 | 2019-07-11 | 3M Innovative Properties Company | Optical film assemblies |
EP3830615A4 (en) | 2018-08-01 | 2022-04-13 | 3M Innovative Properties Company | HIGH TRANSMISSION CONTROL FILM |
US10983256B2 (en) * | 2018-08-10 | 2021-04-20 | Apple Inc. | Privacy films for curved displays |
CN112740680A (zh) | 2018-09-19 | 2021-04-30 | 韩国电子通信研究院 | 图像编码/解码方法和设备以及存储比特流的记录介质 |
JP7348750B2 (ja) * | 2019-05-31 | 2023-09-21 | マクセル株式会社 | 情報表示システムとそれを利用した車両用情報表示システム |
EP3987505A4 (en) | 2019-06-24 | 2023-08-09 | 3M Innovative Properties Company | CURVED DISPLAY DEVICE WITH LIGHT CONTROL FILM |
WO2021090129A1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-05-14 | 3M Innovative Properties Company | Optical system including light control film and fresnel lens |
-
2022
- 2022-04-14 US US18/557,199 patent/US20240210600A1/en active Pending
- 2022-04-14 CN CN202280032679.5A patent/CN117255958A/zh active Pending
- 2022-04-14 WO PCT/IB2022/053553 patent/WO2022238781A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022238781A1 (en) | 2022-11-17 |
US20240210600A1 (en) | 2024-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Toyota et al. | Fabrication of microcone array for antireflection structured surface using metal dotted pattern | |
JP4228058B2 (ja) | 発色体とその製造方法 | |
JP4346680B2 (ja) | 発光装置 | |
JP5402101B2 (ja) | 偏光素子、投射型表示装置、液晶装置、電子機器 | |
US20190369294A1 (en) | Enhancing optical transmission of multlayer composites with interfacial nanostructures | |
US9488762B2 (en) | Polarizing element with moth eye structure between projection portions and a method for manufacturing the same | |
CN112513686A (zh) | 高透射率光控膜 | |
JP5082097B2 (ja) | 反射防止構造および該反射防止構造を有する発光素子 | |
US20130077164A1 (en) | Wire grid polarizer with multiple functionality sections | |
KR20190063470A (ko) | 나노구조화된 물품 | |
JP2008083657A (ja) | ワイヤグリッド偏光板及びそれを用いた液晶表示装置 | |
CN218272766U (zh) | 光学膜 | |
US12004410B2 (en) | Optical system including light control film and fresnel lens | |
US20230184996A1 (en) | Reflective optical metasurface films | |
TW202036042A (zh) | 呈角度的光柵的形成 | |
CN117255958A (zh) | 包括光控膜和菲涅耳透镜的光学系统 | |
US20120170113A1 (en) | Infrared transmission optics formed with anti-reflection pattern, and manufacturing method thereof | |
CN114631041B (zh) | 光学膜及其制造方法 | |
JP2023507843A (ja) | 高透過率の光制御フィルム | |
Toyota et al. | Design and fabrication of guided-mode resonant grating filter with antireflection structured surface | |
WO2019082106A1 (en) | PATTERNED OPTICAL RETARDATORS AND METHODS OF MAKING SAME | |
JP2004219532A (ja) | 凹凸構造体およびその製造方法 | |
JP7207833B2 (ja) | 装飾部材用フィルムの製造方法 | |
US20240061152A1 (en) | Method for producing anti-reflective textured surface using additive thin film | |
JP5045236B2 (ja) | 多層シート |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |