CN117597610A - 多层部分反射镜、背光源和显示系统 - Google Patents
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Abstract
一种多层部分反射镜包括多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，该第一聚合物层和该第二聚合物层总数为至少50，并且设置在相反的第一聚合物表层和第二聚合物表层之间并与该第一聚合物表层和该第二聚合物表层一体形成。对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围和在包括x方向的入射平面中传播的入射光，以及对于s偏振入射光，该多层部分反射镜对于小于约10度的第一入射角具有平均反射率Rs1并且对于大于约45度的第二入射角具有平均反射率Rs2，并且对于p偏振入射光，该多层部分反射镜对于该第一入射角具有平均反射率Rp1并且对于该第二入射角具有平均反射率Rp2。Rs2/Rs1和Rp2/Rp1中的每一者大于约1.15。
Description
技术领域
本公开整体涉及多层部分反射镜。具体地，本公开涉及用于显示面板的背光源的多层部分反射镜。
背景技术
通常，在显示装置中使用准直反射偏振器来消除光学伪影，诸如反射莫尔条纹。然而，此类准直反射偏振器可降低显示装置的轴向亮度。
发明内容
在第一方面，本公开提供了一种多层部分反射镜。该多层部分反射镜包括总数为至少50的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层。多个交替的该第一层和该第二层设置在相反的第一聚合物表层和第二聚合物表层之间并与该第一聚合物表层和该第二聚合物表层一体形成。该第一聚合物层和该第二聚合物层中的每一者具有大于约0.5微米的平均厚度。该第一聚合物层和该第二聚合物层包括沿相同平面内x方向的相应折射率nx1和nx2、沿与该x方向正交的平面内y方向的相应折射率ny1和ny2以及沿该聚合物层的与该x方向和该y方向正交的z方向的相应折射率nz1和nz2。对于从约420纳米(nm)延伸至约680nm的可见光波长范围内的至少一个波长，nx1和ny1彼此相差在约0.05内。对于该可见光波长范围内的该至少一个波长，nz1比nx1和nx2中的每一者小至少0.06。对于该可见光波长范围内的该至少一个波长，以及对于该第一聚合物表层和该第二聚合物表层中的每一者，该聚合物表层与该第一聚合物层和该第二聚合物层中的一者沿该x方向、该y方向和该z方向中的每一者的相应折射率彼此相差在约0.05内。对于该可见光波长范围和在包括该x方向的入射平面中传播的入射光，以及对于s偏振入射光，多个交替的该第一聚合物层和该第二聚合物层对于小于约10度的第一入射角具有平均反射率Rs1，并且对于大于约45度的第二入射角具有平均反射率Rs2。另外，对于该可见光波长范围和在该入射平面中传播的该入射光，以及对于p偏振入射光，多个交替的该第一聚合物层和该第二聚合物层对于该第一入射角具有平均反射率Rp1，并且对于该第二入射角具有平均反射率Rp2。Rs2/Rs1和Rp2/Rp1中的每一者大于约1.15。
在第二方面，本公开提供了一种用于向被配置为形成图像的显示面板提供照明的背光源。该背光源包括扩展光源，该扩展光源被配置为通过该该扩展光源的发射表面发射光。该扩展光源还包括背反射器。该背光源还包括第一方面的多层部分反射镜。该多层部分反射镜设置在该发射表面上，并且被配置为接收所发射的光并使所接收的光的一部分透射穿过该多层部分反射镜。该多层部分反射镜和该背反射器在它们之间形成循环光学腔。
在第三方面，本公开提供了一种显示系统，该显示系统包括显示面板，该显示面板设置第二方面的背光源上。
在第四方面，本公开提供了一种多层部分反射镜。该多层部分反射镜包括总数为至少50的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层。该第一聚合物层和该第二聚合物层中的每一者具有小于约500nm的平均厚度。另外，该第一聚合物层和该第二聚合物层包括沿相同平面内x方向的相应折射率nx1和nx2、沿与该x方向正交的平面内y方向的相应折射率ny1和ny2以及沿该聚合物层的与该x方向和该y方向正交的z方向的相应折射率nz1和nz2。对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围内的至少一个波长，nz1比nx1和nx2中的每一者小至少0.06。对于该可见光波长范围内的该至少一个波长，nx2和((nx1+nz1)/2)之间的差值的量值小于约0.05。另外，对于该可见光波长范围内的该至少一个波长，nx2和nz2彼此相差在约0.05内。对于该可见光波长范围、从约800nm至约1300nm的红外波长范围、在包括该x方向的入射平面中传播的入射光，以及对于小于约10度的第一入射角，多个交替的该第一聚合物层和该第二聚合物层对于沿该x方向偏振的该入射光具有平均反射率Rp1，并且对于沿该y方向偏振的该入射光具有平均反射率Rs1。Rp1和Rs1中的每一者对于该可见光波长范围小于约85％，并且对于该红外波长范围小于约50％。另外，对于该可见光波长范围、该红外波长范围、在该入射平面中传播的该入射光，以及对于大于约45度的第二入射角，多个交替的该第一聚合物层和该第二聚合物层对于相应的p偏振入射光和s偏振入射光具有平均反射率Rp2和Rs2。Rp2和Rs2中的每一者对于该可见光波长范围大于约70％。
在第五方面，本公开提供了一种多层部分反射镜。该多层部分反射镜包括总数介于约50和600之间的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层。多个交替的该第一聚合物层和该第二聚合物层设置在一体形成的相反的第一聚合物表层和第二聚合物表层之间。设置在该第一聚合物表层和该第二聚合物表层之间的每个聚合物层具有小于约500nm的平均厚度。对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围内的至少一个波长，该第一聚合物层和该第二聚合物层中的每一者具有小于约0.05的平面内双折射率。对于该可见光波长范围内的该至少一个波长，该第一聚合物层具有大于约0.06的平面外双折射率。另外，对于该可见光波长范围内的该至少一个波长，该第二聚合物层具有小于约0.02的平面外双折射率。对于该可见光波长范围和在包括相同平面内第一方向的入射平面中传播的入射光，以及在小于约10度的第一入射角下，该多层部分反射镜对于s偏振的该入射光具有平均反射率Rs1，并且对于p偏振的该入射光具有平均反射率Rp1。Rp1/Rs1介于约0.8和约1.2之间。对于该第一入射角以及对于p偏振入射光和s偏振入射光中的每一者，该多层部分反射镜的光学反射率与波长的关系包括介于约760nm和约980nm之间的反射带边缘。
附图说明
考虑到以下结合下图的详细描述，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图中用相同数字标记的部件。
图1图示了根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜的详细示意性剖视图；
图2A图示了描绘根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层的厚度变化的曲线图；
图2B图示了根据本公开的一个实施方案的图2A的曲线图的一部分的放大视图；
图3A和图3B图示了根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜的示意性剖视图；
图4A图示了描绘根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜对于以第一入射角入射的s偏振入射光的光学反射率与波长的关系的曲线图；
图4B图示了描绘根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜对于以第一入射角入射的p偏振入射光的光学反射率与波长的关系的曲线图；
图4C图示了描绘根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜对于以第二入射角入射的s偏振入射光的光学反射率与波长的关系的曲线图；
图4D图示了描绘根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜对于以第二入射角入射的p偏振入射光的光学反射率与波长的关系的曲线图；
图5A图示了根据本公开的一个实施方案的包括多层部分反射镜的显示系统的详细示意性剖视图；
图5B图示了根据本公开的一个实施方案的显示系统的反射偏振器的示意图；
图5C图示了描绘根据本公开的一个实施方案的图5B的反射偏振器的光学特征的曲线图；
图6A图示了根据本公开的一个实施方案的包括多层部分反射镜的光学系统的详细示意性剖视图；
图6B图示了根据本公开的一个实施方案的图6A的光学系统的反射偏振器的示意图；
图6C图示了根据本公开的一个实施方案的离开图6A的光学系统的光的发光分布；
图6D图示了根据本公开的一个实施方案的离开图6A的光学系统的光的相对强度的曲线图；
图7A图示了常规准直多层光学膜(CMOF)以及样品A、B和C的层厚度的示例性曲线图；
图7B图示了图7A的示例性曲线图的一部分的放大视图；
图8A图示了描绘样品A和CMOF对于以第一入射角入射的s偏振入射光的光学反射率与波长的关系的示例性曲线图；
图8B图示了描绘样品B和C对于以第一入射角入射的s偏振入射光的光学反射率与波长的关系的示例性曲线图；
图9A图示了描绘样品A和CMOF对于以第一入射角入射的p偏振入射光的光学反射率与波长的关系的另一示例性曲线图；
图9B图示了描绘样品B和C对于以第一入射角入射的p偏振入射光的光学反射率与波长的关系的另一示例性曲线图；
图10A图示了描绘样品A和CMOF对于以第二入射角入射的s偏振入射光的光学反射率与波长的关系的另一示例性曲线图；
图10B图示了描绘样品B和C对于以第二入射角入射的s偏振入射光的光学反射率与波长的关系的另一示例性曲线图；
图11A图示了描绘样品A和CMOF对于以第二入射角入射的p偏振入射光的光学反射率与波长的关系的另一示例性曲线图；以及
图11B图示了描绘样品B和C对于以第二入射角入射的p偏振入射光的光学反射率与波长的关系的另一示例性曲线图。
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，设想到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。
在以下公开中，采用如下的定义。
如本文所用，应将所有数字视为由术语“约”修饰。如本文所用，“一个”、“一种”、“所述”、“至少一种(个)”以及“一种(个)或多种(个)”可互换使用。
如本文所用，作为对特性或属性的修饰语，除非另外具体地定义，否则术语“大致”意指该特性或属性将能够容易被普通技术人员识别，而不需要绝对精确或完美匹配(例如，对于可量化特性，在+/-20％内)。
除非另外具体地定义，否则术语“基本上”意指高逼近程度(例如，对于可量化特性，在+/-10％内)，但同样不需要绝对精确或完美匹配。
除非另外具体地定义，否则术语“约”意指高逼近程度(例如，对于可量化特性，在+/-5％内)，但同样不需要绝对精确或完美匹配。
如本文所用，术语“第一”和“第二”用作标识符。因此，此类术语不应理解为对本公开的限制。在本公开的实施方案的全文中，术语“第一”和“第二”在与特征部或元件结合使用时可互换。
如本文所用，当第一材料被称为“类似”于第二材料时，第一材料和第二材料的至少90重量％是相同的，并且第一材料和第二材料之间的任何变化占第一材料和第二材料中的每一者的小于约10重量％。
如本文所用，“A和B中的至少一者”应当理解成意指“仅A、仅B或A和B两者”。
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、多层或不同聚合物的共混物。
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，除非另外具体地定义，否则术语“约……之间”通常是指包括端值在内或封闭的范围。例如，如果参数X介于约A和B之间，则A≤X≤B。
如本文所用，除非另外具体地定义，否则术语“折射率”通常是指材料或层的折射率。类似地，除非另外具体地定义，否则术语“折射率”通常是指多个材料或层的折射率。
本公开涉及多层部分反射镜和包括该多层部分反射镜的背光源。包括多层部分反射镜的背光源可用于显示系统或光学系统中。例如，多层部分反射镜可用于显示装置的背光源中。显示装置可结合到电子装置诸如计算机监视器、电视、移动电话、个人数字助理(PDA)、可穿戴装置和其他便携式装置中。一些其他示例可包括光学生物识别扫描器，诸如指纹扫描器、视网膜扫描器等。
在一些示例中，包括液晶显示器(LCD)面板的显示装置还包括背光源，因为LCD面板不是自发光的。由背光源发射的光穿过LCD面板到达观看者。在一些其他示例中，显示装置可包括有机发光显示器(OLED)。在其他示例中，显示装置可包括显示器，诸如硅上液晶(LCoS)显示器、微发光二极管(LED)显示器。在一些示例中，显示装置可用于增强现实(AR)应用或虚拟现实(VR)应用。通常，由显示器发射的光被循环以减少显示装置的功耗。为了循环光，可使用准直反射偏振器，诸如准直多层光学膜(CMOF)。
显示装置还可能易受光学伪影诸如反射莫尔条纹的影响。准直反射偏振器还可用于显示装置中以消除此类光学伪影。具体地，准直反射偏振器可设置在显示装置的漫射器和显示面板之间，以便消除此类光学伪影。然而，漫射器可去偏振由准直反射偏振器偏振的光。在此类情况下，通常使用附加非准直反射偏振器(APF)来重新偏振光。然而，这可降低显示装置的轴向亮度。另外，CMOF通常准直沿一个方向偏振的光，并且基本上反射沿与该一个方向正交的另一个方向偏振的光。因此，沿该另一个方向偏振的光不被准直，从而导致轴向亮度降低。在一些情况下，为了增加轴向亮度，可增加显示装置的功耗。这可不利地影响包括显示装置的电子装置的电池寿命。
在一个方面，本公开提供了一种多层部分反射镜。多层部分反射镜包括总数为至少50的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层。多个交替的第一层和第二层设置在相反的第一聚合物表层和第二聚合物表层之间并与该第一聚合物表层和该第二聚合物表层一体形成。第一聚合物层和第二聚合物层中的每一者具有大于约0.5微米的平均厚度。第一聚合物层和第二聚合物层包括沿相同平面内x方向的相应折射率nx1和nx2、沿与该x方向正交的平面内y方向的相应折射率ny1和ny2以及沿该聚合物层的与该x方向和该y方向正交的z方向的相应折射率nz1和nz2。对于从约420纳米(nm)延伸至约680nm的可见光波长范围内的至少一个波长，nx1和ny1彼此相差在约0.05内。对于可见光波长范围内的至少一个波长，nz1比nx1和nx2中的每一者小至少0.06。对于可见光波长范围内的至少一个波长，对于第一聚合物表层和第二聚合物表层中的每一者，聚合物表层与第一聚合物层和第二聚合物层中的一者沿x方向、y方向和z方向中的每一者的相应折射率彼此相差在约0.05内。对于可见光波长范围和在包括x方向的入射平面中传播的入射光，以及对于s偏振入射光，多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层对于小于约10度的第一入射角具有平均反射率Rs1，并且对于大于约45度的第二入射角具有平均反射率Rs2。另外，对于可见光波长范围和在入射平面中传播的入射光，以及对于p偏振入射光，多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层对于第一入射角具有平均反射率Rp1，并且对于第二入射角具有平均反射率Rp2。Rs2/Rs1和Rp2/Rp1中的每一者大于约1.15。
因此，对于可见光波长范围，以及对于s偏振光和p偏振光中的每一者，多层部分反射镜对于以大于约45度的第二入射角入射的光(即，偏轴光)与对于以小于约10度的第一入射角入射的光(即，基本上垂直入射光或轴向光)相比具有更高的平均光学反射率。换句话讲，对于可见光波长范围，以及对于s偏振光和p偏振光中的每一者，多层部分反射镜对于轴向光与对于偏轴光相比具有更大的光学透射率。由于对于可见光波长范围，多层部分反射镜可基本上准直s偏振光和p偏振光两者的偏轴光，因此与通常反射以第二入射角入射的s偏振光和p偏振光中的仅一者的常规准直膜相比，多层部分反射镜可提供改进的准直。另外，对于可见光波长范围，与甚至基本上阻挡沿一个方向偏振的轴向光(s偏振光和p偏振光中的一者)的常规准直膜相比，多层部分反射镜对于轴向光可具有更小的平均光学反射率。对于轴向光的光学反射率通常是不期望的，因为它可降低轴向亮度。因此，对于可见光波长范围，对于轴向光的更小平均光学反射率可改进包括多层部分反射镜的显示系统的轴向亮度。
另外，可调整多层部分反射镜的反射带边缘以允许红外波长范围内的光通过，从而使得包括多层部分反射镜的显示装置能够用于指纹感测应用。
现在参考附图，图1图示了根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜10的详细示意性剖视图。多层部分反射镜10可互换地称为“反射镜10”。反射镜10限定互相正交的x方向、y方向和z方向。x方向和y方向对应于反射镜10的平面内轴，而z方向是沿反射镜10的厚度设置的横向轴。换句话讲，x方向和y方向沿反射镜10的平面(即，x-y平面)，并且z方向垂直于反射镜10的平面，即，沿反射镜10的厚度。z方向可互换地称为“厚度方向”。反射镜10进一步限定互相正交的第一方向和第二方向。在一些实施方案中，第一方向和第二方向沿反射镜10的平面内轴。换句话讲，第一方向和第二方向分别对应于x方向和y方向。
在一些实施方案中，反射镜10包括相反的第一主表面101和第二主表面102。在一些实施方案中，反射镜10的第一主表面101和第二主表面102暴露于外部环境。在此类实施方案中，反射镜10的第一主表面101和第二主表面102可分别与外部环境形成第一反射镜-环境界面和第二反射镜-环境界面。在一些实施方案中，外部环境包括空气。
反射镜10包括多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12。多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12可互换地称为“交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12”或“第一聚合物层11和第二聚合物层12”或“聚合物层11、12”。
多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12总数为至少50。在一些实施方案中，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12总数为至少100、至少200、至少300或至少400。在一些实施方案中，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12总数介于约50和约600之间。在一些实施方案中，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12总数介于约100和约500之间、约200和约450之间或约300和约450之间。如图1所示，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12沿反射镜10的厚度方向以交替构型堆叠。
在一些实施方案中，多层部分反射镜(诸如反射镜10)可以是多层光学膜(MOF)，这些MOF先前已通过交替聚合物层的共挤出来展示。参见例如美国专利3,610,729(Rogers)、4,446,305(Rogers等人)、4,540,623(Im等人)、5,448,404(Schrenk等人)以及5,882,774(Jonza等人)。在这些聚合物多层光学膜中，聚合物材料主要或仅用于各个层(诸如第一聚合物层11和第二聚合物层12)的构成。另外，此类多层光学膜可与高产量制造工艺相兼容，并且可被制造并储存为大型薄片和卷状物品。
多层光学膜包括具有不同折射率特征的多个层，使得入射在该多个层上的光中的至少一些光在相邻层之间的界面处反射。这些层通常足够薄，使得在相邻层之间的多个界面处反射的光经受相长干涉或相消干涉，以便赋予多层光学膜期望的反射特性或透射特性。对于被设计为在紫外波长、可见光波长或近红外波长下反射光的多层光学膜，这些层中的每个层通常具有小于约1μm的光学厚度(层的物理厚度乘以对应折射率)。可包括具有更高光学厚度的层，诸如多层光学膜的外表面处的表层，或设置在多层光学膜内的分离这些层的连贯分组(在本文称为“层组”)的保护性边界层(PBL)。
对于偏振应用，例如对于反射偏振器，这些层中的至少一些层可包含双折射聚合物，其中层的折射率沿聚合物的正交笛卡尔轴具有不同值。双折射聚合物也可用于非偏振应用中。
在一些情况下，这些层具有对应于1/4波堆叠的厚度和折射率，即按光学重复单元或单元格布置，每个光学重复单元或单元格包括具有基本上相等的光学厚度(f比率＝50％)的两个相邻层。这种光学重复单元通过相长干涉来反射波长λ是光学重复单元的总光学厚度的两倍的光。还已知其他层布置，诸如具有f比率不同于50％的两层光学重复单元的多层光学膜或光学重复单元包括多于两个层的多层光学膜。具有此类光学重复单元的多层光学膜可被配置为减少或增加某些更高阶反射，参见例如美国专利5,360,659号(Arends等人)和5,103,337号(Schrenk等人)。沿多层光学膜的厚度方向(诸如z方向)的厚度梯度可用于提供加宽的反射带诸如在可见光波长范围的相当大部分内延伸并且可包括近红外波长范围的反射带，使得当反射带向更短波长移位时，对于以倾斜入射角入射的光，这些层在可见光波长范围内具有反射率。被调制为锐化带边缘(即，高反射和高透射之间的波长过渡)的厚度梯度如美国专利6,157,490(Wheatley等人)中有所讨论。
多层光学膜以及相关设计和构造的另外细节可在美国专利5,882,774(Jonza等人)和6,531,230(Weber等人)、PCT公布WO 95/17303(Ouderkirk等人)和WO 99/39224(Ouderkirk等人)以及2000年3月《科学》第287卷名称为“Giant Birefringent Optics inMultilayer Polymer Mirrors(多层聚合物反射镜中的巨型双折射光学器件)”的公布(Weber等人)中有所讨论。多层光学膜和相关制品可包括针对其光学特性、机械特性和/或化学特性而选择的附加层和涂层。例如，可在多层光学膜的其中光入射在其上的一侧处添加紫外光(UV)吸收层，以保护多层光学膜的部件免受由UV光造成的劣化。多层光学膜可使用可UV固化的丙烯酸酯粘合剂或其他合适的材料来附接到机械加强层。此类加强层可包含聚合物诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯，并且还可包括例如通过使用小珠或棱镜来提供光学功能诸如光漫射或光准直的结构化表面。多层光学膜还可包括附加层和涂层，诸如耐刮擦层、耐撕裂层和硬化剂，参见例如美国专利6,368,699(Gilbert等人)。用于制备多层光学膜的方法和装置在美国专利6,783,349(Neavin等人)中有所讨论。
通常，多层光学膜(诸如反射镜10)的反射特性和透射特性可根据相应层(诸如第一聚合物层11和第二聚合物层12)的折射率(诸如nx1、ny1、nz1、nx2、ny2、nz2)和这些层的平均厚度(诸如平均厚度t)和厚度变化(诸如图2A和图2B所述)来变化。每个层可至少在多层光学膜中的局部位置处由平面内折射率(诸如nx1、ny1、nx2、ny2)和与多层光学膜的厚度方向相关联的折射率(诸如nz1、nz2)来表征。这些折射率可分别表示多层光学膜的层对于沿互相正交的x方向和y方向偏振的光的对应折射率。
在一些情况下，多层光学膜的层可沿多层光学膜的x方向定向，使得nx1和nx2的差值(Δnx)的量值可具有最大值。为便于在本专利申请中解释，除非另外指定，否则x方向、y方向和z方向被假设为适用于多层光学膜上的任何兴趣点的局部笛卡尔坐标，其中这些层平行于x-y平面延伸，并且其中x轴在多层光学膜的平面内定向，以最大化Δnx的量值。在此类情况下，ny1和ny2的差值(Δny)的量值可等于或小于但不大于Δnx的量值。此外，多层光学膜的第一层的材料可通过要求Δnx为非负来规定。换句话讲，用于这些层的材料可被选择成使得nx1等于或大于nx2，从而使得Δnx≥0。实际上，多层光学膜的层的折射率可通过明智的材料选择和加工条件来控制。
多层光学膜可通过以下方式来制作：交替的聚合物A、B的多个(例如，数十或数百)层的共挤出，有时之后使交替的聚合物A、B的多层挤出物穿过一个或多个倍增器，然后拉伸或以其他方式定向多层挤出物以形成最终膜。所得膜通常由多个交替层构成，该多个交替层的厚度和折射率被调制为在电磁光谱的期望区域诸如可见光范围或近红外范围内提供一个或多个反射带。
在一些情况下，为了实现沿一个方向(诸如x方向)偏振的光的目标反射率，多个交替层可被调制为表现出其对于沿一个方向偏振的光的折射率的差值(诸如Δnx)为至少约0.04。在此类情况下，为了进一步实现沿与该一个方向正交的方向(诸如y方向)偏振的光的目标反射率，多个交替层可被调制为表现出其对于沿与该一个方向正交的方向偏振的光的折射率的差值(诸如Δny)为至少约0.05。除其他事项外，上文参考的‘774(Jonza等人)专利描述了nz1和nz2的差值(Δnz)可被调制为实现倾斜入射的p偏振光的期望反射率的方式。在一些情况下，为了维持倾斜入射的p偏振光的高反射率，交替层可被调制为使得Δnz可基本上小于最大平面内折射率差值(即，Δnx)。在一些情况下，Δnz≤0.5*Δnx，或者Δnz≤0.25*Δnx。在一些情况下，Δnz可具有零或接近零的值，这可产生交替层之间的界面，这些界面对于p偏振光的反射率可根据p偏振光的入射角保持基本上恒定。在一些其他情况下，Δnz可小于0，这可产生其对于p偏振光的反射率随p偏振光的入射角增大而增大的界面。在一些情况下，Δnx、Δny和Δnz的值可被类似地调制为实现s偏振光的目标反射率。
‘774(Jonza等人)专利还讨论了与可被配置为偏振器的多层光学膜(称为多层反射式或反射偏振器)相关的某些设计考虑。在许多应用中，理想反射式偏振器可沿一个轴(“消光”或“阻光”轴)具有基本上高的反射率，并且沿另一个轴(“透射”或“透光”轴)具有基本上为零的反射率。为了本专利申请的目的，其偏振态基本上与透光轴或透射轴对准的光被称为透过光，并且其偏振态基本上与阻光轴或消光轴对准的光被称为阻光。除非另外指明，以60°入射角的透过光在p偏振的透过光中测量。如果沿透射轴出现一些反射率，则偏振器在偏离法线角下的效率可能会降低，并且如果反射率对于各个波长不同，则可将颜色引入到透射光中。此外，在一些多层系统中，可能无法准确匹配两个y轴折射率和两个z轴折射率，并且当z轴折射率失配时，对面内折射率n1y和n2y而言，可能期望产生轻微的失配。具体地，通过布置y轴折射率失配以具有与z轴折射率失配相同的符号，在微层界面处产生Brewster效应，以最小化沿多层反射偏振器的透射轴的偏轴反射率，并因此最小化偏轴颜色。
在一些示例中，用于多层的制造方法可包括：(a)提供至少第一树脂流和第二树脂流，该第一树脂流和该第二树脂流对应于要用于成品膜的第一聚合物A和第二聚合物B；(b)使用合适的进料区块将该第一流和该第二流分成多个层，该进料区块诸如可包括以下的进料区块：(i)梯度板，该梯度板包括第一流动通道和第二流动通道，其中该第一通道具有沿该流动通道从第一位置改变到第二位置的横截面面积；(ii)进料管板，该进料管板具有与该第一流动通道流体连通的第一多个导管和与该第二流动通道流体连通的第二多个导管，该第一多个导管和该第二多个导管中的每一者向其自身的相应狭槽模具进料，该第一多个导管和该第二多个导管中的每一者具有第一端部和第二端部，这些导管的该第一端部与这些流动通道流体连通，并且这些导管的该第二端部与该狭槽模具流体连通；以及(iii)任选地轴向杆加热器，该轴向杆加热器位于所述导管近侧；(c)使该复合材料流穿过挤出模具以形成多层辐材，其中每个层基本上平行于相邻层的相应主表面；以及(d)将多层辐材浇注到冷却辊(有时称为浇注轮或浇注鼓)上，以形成浇注的多层膜。该浇注膜可具有与成品膜相同数量的层，但是浇注膜的层通常比成品膜的层厚得多。
在冷却之后，该多层幅材可被预加热并拉延或拉伸以制备接近成品的多层光学膜。拉延或拉伸实现两个目标：其使层薄化到其期望的最终厚度分布；以及其使层取向，使得层中的至少一些变成双折射的层。定向或拉伸可沿横幅方向(例如，经由拉幅机)、沿纵维方向(例如，经由长度定向机)或它们的任何组合(无论同时还是循序地)来实现。如果仅沿一个方向拉伸，则该拉伸可为“无约束的”(其中允许膜在垂直于拉伸方向的平面内方向上在尺寸上松弛)或“受约束的”(其中膜受到约束，并且因而不允许在垂直于拉伸方向的平面内方向上在尺寸上松弛)。如果沿两个平面内方向拉伸，则该拉伸可为对称的(即沿正交的平面内方向相等)或非对称的拉伸。另选地，膜可以通过批量方法进行拉伸。在任何情况下，还可将后续或同时发生的拉延减小、应力或应变平衡、热定形和其他处理操作施加至膜。
交替层的聚合物可被选择成具有类似流变特性(例如，熔融粘度)，使得它们可进行共挤出而无显著流扰动。可选择挤出条件以便以连续稳定的方式将相应聚合物充分地给料、熔融、混合并作为进料流或熔融流泵送。可将用于形成和保持每一熔融流的温度选择在某一范围内，该范围避免在该温度范围的低端处出现冻结、结晶或不当的高压下降，并且避免在该范围的高端处出现材料退化。
多层光学膜可使用任何合适的透光材料制成，但在许多情况下，使用低吸收率聚合物材料是有益的。利用此类材料，可使这些层对可见光波长和红外波长的吸收率很小或可忽略不计，使得在任何给定的波长下并且对于入射在多层光学膜上的入射光的任何指定入射角和偏振状态，多层光学膜的反射率(R)和透射率(T)的总和为大约100％，即R+T≈100％，或者R≈100％-T。示例性多层光学膜可由聚合物材料构成，并且可使用共挤出、浇铸和定向工艺来制造。参考了美国专利5,882,774(Jonza等)“Optical Film(光学膜)”、美国专利6,179,948(Merrill等人)、“Optical Film and Process for Manufacture Thereof(光学膜及其制备方法)”、美国专利6,783,349(Neavin等人)“Apparatus for MakingMultilayer Optical Films(用于制作多层光学膜的设备)”，以及专利申请公布US2011/0272849(Neavin等人)“Feedblock for Manufacturing Multilayer Polymeric Films(用于制造多层聚合物薄膜的进料区块)”。
在一些实施方案中，聚合物层11、12可包含一种或多种聚合物材料，例如，聚萘二甲酸己基乙二醇酯(PHEN)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、包含PHEN、PEN和/或其他聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或包含二苯甲酸的聚酯)的共聚物、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯(PC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或这些类别的材料的共混物。
在一些实施方案中，第一聚合物层11可包括高折射率光学(HIO)层。在一些示例中，第一聚合物层11可包含PHEN共聚物，其中最终聚合物中的己二醇基于二醇的所得比例为介于约30摩尔％和约70摩尔％之间。
在一些实施方案中，第二聚合物层12可包括低折射率光学(LIO)层。在一些示例中，第二聚合物层12可包含PHEN共聚物，其中最终聚合物中的己二醇基于二醇的所得比例为介于约30摩尔％和70摩尔％之间。在一些示例中，第二聚合物层可包含PHEN共聚物和PET的共混物，其中PET的水平按最终聚合物的重量计为介于30％和70％之间。
第一聚合物层11和第二聚合物层12包括沿相同平面内x方向的相应折射率nx1和nx2。具体地，第一聚合物层11包括沿平面内x方向的折射率nx1，并且第二聚合物层12包括沿相同平面内x方向的折射率nx2。换句话讲，每个第一聚合物层11包括沿x方向的折射率nx1。每个第二聚合物层12包括沿x方向的折射率nx2。
在一些实施方案中，折射率nx1介于约1.6和约1.76之间，即1.6≤nx1≤1.76。在一些示例中，折射率nx1可为约1.690、约1.739或约1.740。
在一些实施方案中，折射率nx2介于约1.55和约1.75之间，即1.55≤nx2≤1.75。在一些示例中，折射率nx2可为约1.620、约1.628或约1.629。
第一聚合物层11和第二聚合物层12包括沿与x方向正交的平面内y方向的相应折射率ny1和ny2。具体地，第一聚合物层11包括沿平面内y方向的折射率ny1，并且第二聚合物层12包括沿平面内y方向的折射率ny2。换句话讲，每个第一聚合物层11包括沿y方向的折射率ny1。每个第二聚合物层12包括沿y方向的折射率ny2。
在一些实施方案中，折射率ny1介于约1.6和约1.76之间，即1.6≤ny1≤1.76。在一些示例中，折射率ny1可为约1.695、约1.739或约1.740。
在一些实施方案中，折射率ny2介于约1.55和约1.75之间，即1.55≤ny2≤1.75。在一些示例中，折射率ny2可为约1.620、1.628或约1.629。
第一聚合物层11和第二聚合物层12还包括沿聚合物层11、12的与x方向和y方向正交的厚度方向的相应折射率nz1和nz2。具体地，第一聚合物层11包括沿厚度方向的折射率nz1，并且第二聚合物层12括沿厚度方向的折射率nz2。换句话讲，每个第一聚合物层11包括沿z方向的折射率nz1。每个第二聚合物层12包括沿z方向的折射率nz2。
在一些实施方案中，折射率nz1介于约1.5和约1.55之间，即1.5≤nz1≤1.55。在一些示例中，折射率nz1可为约1.510、约1.513或约1.514。
在一些实施方案中，折射率nz2介于约1.6和约1.7之间，即1.6≤nz2≤1.7。在一些示例中，折射率nz2可为约1.620、约1.623或约1.624。
在一些实施方案中，对于从约420纳米(nm)延伸至约680nm的可见光波长范围95(图4A至图4D所示)内的至少一个波长，nx1和ny1彼此相差在约0.05内。在一些实施方案中，可见光波长范围95内的至少一个波长是红色波长。在一些实施方案中，可见光波长范围95内的至少一个波长为约633nm。换句话讲，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，nx1和ny1之间的差值的量值可小于或等于约0.05，即|nx1-ny1|≤0.05。因此，在一些情况下，nx1和ny1可基本上彼此相等。换句话讲，第一聚合物层11可具有小于约0.05的平面内双折射率。一般来讲，双折射是指材料中光学各向异性的量度。此外，双折射率被测量为材料的沿两个互相垂直的方向(例如，x方向和y方向)的两个折射率之间的差值。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，nx1和ny1彼此相差在约0.02内、约0.015内、约0.01内、约0.0075内、约0.005内、约0.004内、约0.003内或约0.002内。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，nz1比nx1和nx2中的每一者小至少0.06。换句话讲，nx1和nz1之间的差值可大于或等于0.06，即(nx1-nz1)≥0.06，并且nx2和nz1之间的差值可大于或等于0.06，即(nx2-nz1)≥0.06。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，nz1比nx1和nx2中的每一者小至少0.08、至少0.1、至少0.12、至少0.14、至少0.16、至少0.18、至少0.20、至少0.21或至少0.22。因此，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，第一聚合物层11具有大于约0.06的平面外双折射率。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，nx2、ny2和nz2彼此相差在约0.05内。换句话讲，nx2和ny2之间的差值的量值可小于或等于约0.05，即|nx2-ny2|≤0.05，ny2和nz2之间的差值的量值可小于或等于约0.05，即|ny2-nz2|≤0.05，并且nz2和nx2之间的差值的量值可小于或等于约0.05，即|nz2-nx2|≤0.05。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，nx2、ny2和nz2彼此相差在约0.02内、约0.015内、约0.01内、约0.0075内、约0.005内或约0.0025内。因此，在一些情况下，nx2、ny2和nz2可基本上彼此相等。另外，在一些示例中，第二聚合物层12可以是各向同性的。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，nx2和((nx1+nz1)/2)之间的差值的量值小于约0.05。换句话讲，nx2与nx1和nz1的平均值之间的差值的量值小于约0.05，即|nx2-((nx1+nz1)/2)|＜0.05。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，nx2和((nx1+nz1)/2)之间的差值的量值小于约0.045、小于约0.04、小于约0.035、小于约0.03、小于约0.025、小于约0.02、小于约0.015或小于约0.01。因此，在一些情况下，nx2可基本上等于nx1和nz1的平均值。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，第一聚合物层11和第二聚合物层12中的每一者具有小于约0.05的平面内双折射率。具体地，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，每个第一聚合物层11具有小于约0.05的平面内双折射率，即|nx1-ny1|＜0.05，并且每个第二聚合物层12具有小于约0.05的平面内双折射率，即|nx2-ny2|＜0.05。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，第一聚合物层11和第二聚合物层12中的每一者具有小于约0.4、小于约0.03、小于约0.02或小于约0.01的平面内双折射率。在一些示例中，|nx1-ny1|可为约0.005。在一些示例中，|nx2-ny2|可为约0。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，第一聚合物层11具有大于约0.06的平面外双折射率。具体地，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，第一聚合物层11相对于z方向具有大于约0.06的平面外双折射率，即|nx1-nz1|＞0.6并且|ny1-nz1|＞0.6。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，第一聚合物层11具有大于约0.08、大于约0.12、大于约0.14或大于约0.16的平面外双折射率。在一些示例中，|nx1-nz1|可为约0.18。在一些示例中，|ny1-nz1|可为约0.185。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，第二聚合物层12具有小于约0.02的平面外双折射率。具体地，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，第二聚合物层12相对于z方向具有小于约0.02的平面外双折射率，即|nx2-nz2|＜0.02并且|ny2-nz2|＜0.02。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，第二聚合物层11具有小于约0.015、小于约0.01、小于约0.005或小于约0.002的平面外双折射率。在一些示例中，|nx2-nz2|可为约0。在一些示例中，|ny2-nz2|可为约0。在一些示例中，第二聚合物层12可以是各向同性的。
反射镜10还包括相反的第一聚合物表层13和第二聚合物表层14。第一聚合物表层13和第二聚合物表层14可统称为“聚合物表层13、14”。第一聚合物层11和第二聚合物层12中的每一者设置在第一聚合物表层13和第二聚合物表层14之间。换句话讲，第一聚合物表层13和第二聚合物表层14包括反射镜10的相反的主表面。在一些实施方案中，第一聚合物表层13和第二聚合物表层14包括相应的第一主表面101和第二主表面102。因此，在一些实施方案中，第一聚合物表层13和第二聚合物表层14与外部环境形成相应的第一反射镜-环境界面和第二反射镜-环境界面。在一些情况下，反射镜10包括一体形成的相反的第一聚合物表层13和第二聚合物表层14。多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12设置在一体形成的相反的第一聚合物表层13和第二聚合物表层14之间。在一些情况下，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12设置在相反的第一聚合物表层13和第二聚合物表层14之间，并与该第一聚合物表层和该第二聚合物表层一体形成。
聚合物表层13、14中的每一者具有平均厚度“ts”。聚合物表层13、14中的每一者限定沿z方向的平均厚度“ts”。如本文所用，术语“平均厚度”是指沿层的平面(即，x-y平面)的平均厚度。聚合物表层13、14中的每一者具有大于约0.5微米的平均厚度“ts”。在一些实施方案中，聚合物表层13、14中的每一者具有大于约0.75微米、大于约1微米、大于约2微米、大于约5微米、大于约6微米、大于约7微米、大于约8微米、大于约9微米、大于约10微米、大于约12微米或大于约15微米的平均厚度“ts”。
在一些实施方案中，第一聚合物表层13和第二聚合物表层14基本上包括相同材料组成。在一些实施方案中，第一聚合物层11以及第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的至少一者基本上包括相同材料组成。在一些实施方案中，第二聚合物层12以及第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的至少一者基本上包括相同材料组成。
在一些实施方案中，第一聚合物表层13和第二聚合物表层14可包含一种或多种聚合物材料，例如PHEN、PEN、包含PHEN、PEN和/或其他聚酯(例如，PET或包含二苯甲酸的聚酯)的共聚物、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、PC、PMMA或这些类别的材料的共混物。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，以及对于第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的每一者，聚合物表层13、14与第一聚合物层11和第二聚合物层12中的一者沿x方向、y方向和z方向中的每一者的对应折射率彼此相差在约0.05内。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95内的至少一个波长，以及对于第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的每一者，聚合物表层13、14与第一聚合物层11和第二聚合物层12中的一者沿x方向、y方向和z方向中的每一者的对应折射率彼此相差在约0.02内、约0.015内、约0.01内、约0.0075内、约0.005内或约0.0025内。
如上文所讨论，在一些实施方案中，第一聚合物层11以及第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的至少一者基本上包括相同材料组成。因此，在一些实施方案中，对于第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的每一者，聚合物表层13、14与第一聚合物层11沿x方向、y方向和z方向中的每一者的对应折射率基本上类似。具体地，对于第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的每一者，聚合物表层13、14与第一聚合物层11沿x方向、y方向和z方向中的每一者的对应折射率彼此相差在约0.05内。在一些实施方案中，对于第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的每一者，聚合物表层13、14与第一聚合物层11沿x方向、y方向和z方向中的每一者的对应折射率彼此相差在约0.02内、约0.015内、约0.01内、约0.0075内、约0.005内或约0.0025内。
如上文所讨论，在一些实施方案中，第二聚合物层12以及第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的至少一者基本上包括相同材料组成。因此，在一些实施方案中，对于第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的每一者，聚合物表层13、14与第二聚合物层12沿x方向、y方向和z方向中的每一者的对应折射率基本上类似。具体地，对于第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的每一者，聚合物表层13、14与第二聚合物层12沿x方向、y方向和z方向中的每一者的对应折射率彼此相差在约0.05内。在一些实施方案中，对于第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的每一者，聚合物表层13、14与第二聚合物层12沿x方向、y方向和z方向中的每一者的对应折射率彼此相差在约0.02内、约0.015内、约0.01内、约0.0075内、约0.005内或约0.0025内。
在一些实施方案中，反射镜10可包括至少一个中间层16。在一些实施方案中，至少一个中间层16具有大于约500nm的平均厚度。在一些实施方案中，至少一个中间层16设置在多个聚合物第一层11和聚合物第二层12之间。具体地，至少一个中间层16可设置在聚合物第一层11和聚合物第二层12的两个堆叠之间。在图1的所示实施方案中，至少一个中间层16设置在第一聚合物层11a和第二聚合物层12a之间。在一些实施方案中，至少一个中间层16的材料组成可基本上类似于第一聚合物表层13和第二聚合物表层14中的至少一者的材料组成。
在一些实施方案中，聚合物表层13、14、聚合物层11、12和至少一个中间层16可基本上彼此共同延伸，或具有相当的平面内尺寸(即，长度和宽度)。换句话讲，聚合物表层13、14、聚合物层11、12和至少一个中间层16在x-y平面中可基本上彼此共同延伸。
在一些实施方案中，反射镜10可包括附加层或中间层，诸如粘合剂层、衬底层等。反射镜10可基于期望应用属性而具有任何合适的厚度。
图2A图示了描绘根据本公开的一个实施方案的反射镜10的多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12的厚度变化的曲线图150。多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12的厚度在纵坐标轴上以纳米(nm)描绘，并且层数在横坐标上描绘。具体地，曲线图150在纵坐标轴上图示了以nm为单位的平均层厚度，并且在横坐标上图示了层数。在图2A的所示实施方案中，曲线图150描绘了反射镜10的多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12从层1至层420的厚度变化。曲线图150包括厚度曲线155，该厚度曲线描绘了反射镜10的多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12的厚度变化。图2B图示了曲线图150的描绘反射镜10的多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12从层100至层150的厚度变化的部分A的放大视图。
现在参考图1、图2A和图2B，第一聚合物层11和第二聚合物层12中的每一者具有平均厚度“t”。具体地，第一聚合物层11和第二聚合物层12中的每一者限定沿z方向的平均厚度“t”。第一聚合物层11和第二聚合物层12中的每一者可互换地称为“每个聚合物层11、12”。第一聚合物层11和第二聚合物层12中的每一者具有小于约500nm的平均厚度“t”。具体地，设置在第一聚合物表层13和第二聚合物表层14之间的每个聚合物层11、12具有小于约500nm的平均厚度“t”。在一些实施方案中，第一聚合物层11和第二聚合物层12中的每一者具有小于约400nm、小于约300nm或小于约200nm的平均厚度“t”。
如从曲线图150显而易见，在一些实施方案中，交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12的最大厚度和最小厚度之间的差异介于约45％和65％之间。在一些实施方案中，交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12的最大厚度和最小厚度之间的差异可介于约50％和约60％之间。
在图2A的所示实施方案中，交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12的最大厚度和最小厚度分别为126.7nm和57.6nm。因此，交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12的最大厚度和最小厚度之间的差异为约54.5％。
另外，在一些实施方案中，第一聚合物层11和第二聚合物层12的厚度通常随层数增大，直到介于350和400之间的阈值层数为止。另外，第一聚合物层11和第二聚合物层12的厚度通常随阈值层数之后的层数减小。
在一些实施方案中，交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12中的相邻聚合物层的厚度之间的最大差值小于约25％。在一些实施方案中，交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12中的相邻聚合物层的厚度之间的最大差值小于约20％、小于约15％或小于约10％。在图2A和图2B的所示实施方案中，交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12中的相邻聚合物层的厚度之间的最大差值为约10％。
相邻聚合物层11、12的厚度的差值在图2B中最佳地图示。具体地，厚度曲线155具有多个V形段，这些V形段指示交替的第一聚合物层11和第二层聚合物层12的厚度的相应值。
交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12中的每一者的厚度是由相应V形段的峰或谷指示的离散值。图2B图示了示例性聚合物层211、212、213、214和215(211-215)的厚度。聚合物层211、212、213、214和215可对应于图2B所示的层数105、106、107、108和109。聚合物层211-215具有对应厚度201、202、203、204、205(201-205)。在该示例中，具有相应厚度201、203、205的聚合物层211、213、215可以是第一聚合物层11，并且具有相应厚度202、204的聚合物层212、214可以是第二聚合物层12，使得第二聚合物层12中的每个第二聚合物层的厚度小于相邻随后第一聚合物层11的厚度。
然而，在一些示例中，具有相应厚度201、203、205的聚合物层211、213、215可以是第二聚合物层12，并且具有相应厚度202、204的聚合物层212、214可以是第一聚合物层11，使得第一聚合物层11中的每个第一聚合物层的厚度小于相邻随后第二聚合物层12的厚度。
图3A和图3B图示了根据本公开的一个实施方案的反射镜10的示意性剖视图。图3A和图3B分别图示了在入射平面22中传播的入射光20、21。
入射平面22包括x方向。入射平面22还可包括反射镜10的法线N。法线N基本上与反射镜10的平面(即，x-y平面)正交。换句话讲，法线N基本上沿反射镜10的z方向。入射平面22基本上对应于反射镜10的x-z平面。在一些实施方案中，入射平面22包括相同平面内第一方向。在一些实施方案中，相同平面内是反射镜10的x-z平面，并且相同平面内第一方向是x方向。
如图3A和图3B所示，入射光20、21中的每一者以相对于法线N的入射角θ入射在反射镜10上。具体地，入射光20、21的每一者在第一主表面101处(即，在第一反射镜-环境界面处)入射在反射镜10上。然而，在一些实施方案中，入射光20、21中的至少一者可在第二主表面102处(即，在第二反射镜-环境界面处)入射在反射镜10上。
在一些情况下，入射角θ可以是小于约10度的第一入射角。在一些实施方案中，第一入射角小于约9度、小于约8度、小于约7度、小于约6度、小于约5度、小于约4度、小于约3度、小于约2度或小于约1度。在一些示例中，第一入射角为约0度。
在一些情况下，入射角θ可以是大于约45度的第二入射角。在一些实施方案中，第二入射角大于约50度或大于约55度。在一些实施方案中，第二入射角为约60度。
现在参考图3A，入射光20是s偏振光。入射光20还可互换地称为“s偏振入射光20”或“s偏振的入射光20”。入射光20沿第二方向偏振。在一些实施方案中，第二方向可沿y方向。因此，入射光20沿y方向偏振。入射光20可互换地称为“沿y方向偏振的入射光20”。
现在参考图3B，入射光21是p偏振光。入射光21还可互换地称为“p偏振入射光21”或“p偏振的入射光21”。具体地，在入射光21以第一入射角入射的情况下，入射光21沿第一方向偏振。在一些实施方案中，第一方向可沿x方向。因此，在入射光21以第一入射角入射的情况下，入射光21可沿x方向偏振。入射光21可互换地称为“沿x方向偏振的入射光21”。
图4A图示了描绘根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜10(图1所示)对于以第一入射角入射的s偏振入射光20(图3A所示)的光学反射率与波长的关系的曲线图400。具体地，曲线图400描绘了多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于以小于约10度的第一入射角入射的s偏振入射光20的光学反射率与波长的关系。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
曲线图400包括对应于多层部分反射镜10对于以第一入射角入射的s偏振入射光20的光学反射率与波长的关系的曲线30。在一些情况下，对于曲线图400，第一入射角为约0度。曲线30可互换地称为“光学反射率与波长的关系30”。光学反射率可互换地称为“反射率”。
参考图1、图3A、图3B和图4A，对于可见光波长范围95、从约800nm至约1300nm的红外波长范围96、在包括x方向的入射平面22中传播的入射光20，以及对于小于约10度的第一入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于沿y方向偏振的入射光20具有平均反射率Rs1。具体地，对于可见光波长范围95、红外波长范围96、在包括相同平面内第一方向(即，x方向)的入射平面22中传播的入射光20，以及在小于约10度的第一入射角下，反射镜10对于s偏振的入射光20具有平均反射率Rs1。换句话讲，对于可见光波长范围95、红外波长范围96和在包括x方向的入射平面22中传播的入射光20，以及对于s偏振入射光20，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于小于约10度的第一入射角具有平均反射率Rs1。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs1小于约85％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs1小于约80％、小于约75％、小于约70％或小于约65％。
另外，在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs1大于约50％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs1大于约55％、大于约60％、大于约65％或大于约70％。因此，在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs1介于约50％和约85％之间。在一些示例中，对于可见光波长范围95，Rs1为约64％或约71.7％。
另外，在一些实施方案中，对于红外波长范围96，对于在包括x方向的入射平面22中传播的s偏振入射光20以及第一入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12具有大于约50％的平均透射率Ts1。在一些实施方案中，对于红外波长范围96，对于在包括x方向的入射平面22中传播的s偏振入射光20以及第一入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12具有大于约60％、大于约70％、大于约75％或大于约80％的平均透射率Ts1。在一些示例中，Ts1为约81％或约83.7％。
另外，如曲线图400所描绘，对于第一入射角以及对于s偏振入射光20，光学反射率与波长的关系30包括介于约760nm和约980nm之间的反射带边缘32。在一些实施方案中，对于第一入射角以及对于s偏振入射光20，光学反射率与波长的关系30包括介于约780nm和约960nm之间或介于约800nm和约940nm之间的反射带边缘32。
图4B图示了描绘根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜10(图1所示)对于以第一入射角入射的p偏振入射光21(图3B所示)的光学反射率与波长的关系的曲线图410。具体地，曲线图410描绘了多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于以小于约10度的第一入射角入射的p偏振入射光21的光学反射率与波长的关系。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
曲线图410包括对应于多层部分反射镜10对于以第一入射角入射的p偏振入射光21的光学反射率与波长的关系的曲线31。在一些情况下，对于曲线图410，第一入射角为约0度。曲线31可互换地称为“光学反射率与波长的关系31”。
参考图1、图3A、图3B和图4B，对于可见光波长范围95、红外波长范围96、在包括x方向的入射平面22中传播的入射光21，以及对于小于约10度的第一入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于沿x方向偏振的入射光21具有平均反射率Rp1。具体地，对于可见光波长范围95、红外波长范围96和在包括相同平面内第一方向的入射平面22中传播的入射光21，以及在小于约10度的第一入射角下，反射镜10对于p偏振的入射光21具有平均反射率Rp1。换句话讲，对于可见光波长范围95、红外波长范围96和在包括x方向的入射平面22中传播的入射光21，以及对于p偏振入射光21，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于第一入射角具有平均反射率Rp1。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1小于约85％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1小于约80％、小于约75％、小于约70％或小于约65％。
另外，在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1大于约50％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1大于约55％、大于约60％、大于约65％或大于约70％。因此，在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1介于约50％和约85％之间。在一些示例中，对于可见光波长范围95，Rp1为约64％或约71.7％。
另外，在一些实施方案中，对于红外波长范围96，对于在包括x方向的入射平面22中传播的p偏振入射光21以及第一入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12具有大于约50％的平均透射率Tp1。在一些实施方案中，对于红外波长范围96，对于在入射平面22中传播的p偏振入射光21以及第一入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12具有大于约60％、大于约70％、大于约75％或大于约80％的平均透射率Tp1。在一些示例中，Tp1为约81％或约83.7％。
另外，如曲线图410所描绘，对于第一入射角以及对于p偏振入射光21，光学反射率与波长的关系31包括介于约760nm和约980nm之间的反射带边缘33。在一些实施方案中，对于第一入射角以及对于p偏振入射光21，光学反射率与波长的关系31包括介于约780nm和约960nm之间或介于约800nm和约940nm之间的反射带边缘33。
现在参考图4A和图4B，对于可见光波长范围95，Rp1和Rs1中的每一者小于约85％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1和Rs1中的每一者小于约80％、小于约75％、小于约70％或小于约65％。另外，对于红外波长范围96，Rp1和Rs1中的每一者小于约50％。在一些实施方案中，对于红外波长范围96，Rp1和Rs1中的每一者小于约45％、小于约35％、小于约30％或小于约25％。
因此，对于红外波长范围96，对于s偏振入射光20和p偏振入射光21中的每一者以及第一入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12可以是基本上透射的。因此，多层部分反射镜10可适用于IR指纹感测应用。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1/Rs1介于约0.8和约1.2之间。换句话讲，对于可见光波长范围95，Rp1与Rs1的比率介于约0.8和约1.2之间。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1/Rs1介于约0.85和约1.15之间、约0.90和约1.10之间或约0.95和约1.05之间。在一些示例中，对于可见光波长范围95，Rp1/Rs1为约1。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1和Rs1彼此相差在10％内。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp1和Rs1彼此相差在9％内、8％内、7％内、6％内、5％内、4％内、3％内或2％内。
因此，对于可见光波长范围95，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于s偏振入射光20和p偏振入射光21中的每一者以及第一入射角可具有基本上类似的平均光学反射率。
对于p偏振入射光21和s偏振入射光20中的每一者，光学反射率与波长的关系31、30包括介于约760nm至约980nm之间的反射带边缘33、31。
多层部分反射镜10的相应的光学反射率与波长的关系31、30的反射带边缘32、33可基于IR指纹感测应用的期望应用属性来调整。
图4C图示了描绘根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜10(图1所示)对于以第二入射角入射在反射镜10上的s偏振入射光20(图3A所示)的光学反射率与波长的关系的曲线图420。具体地，曲线图420描绘了多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于以大于约45度的第二入射角入射的s偏振入射光20的光学反射率与波长的关系。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
曲线图420包括对应于多层部分反射镜10对于以第二入射角入射的s偏振入射光20的光学反射率与波长的关系的曲线35。在一些情况下，对于曲线图420，第二入射角为约60度。曲线35可互换地称为“光学反射率与波长的关系35”。
参考图1、图3A、图3B和图4C，对于可见光波长范围95、红外波长范围96、在包括x方向的入射平面22中传播的入射光20，以及对于大于约45度的第二入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于沿y方向偏振的入射光20具有平均反射率Rs2。具体地，对于可见光波长范围95、红外波长范围96和在入射平面22中传播的入射光20，以及对于s偏振入射光20，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于大于约45度的第二入射角具有平均反射率Rs2。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs2小于约97％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs2小于约96％、小于约95％或小于约94％。
另外，在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs2大于约70％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs2大于约75％、大于约80％、大于约85％或大于约90％。因此，在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs2介于约70％和约97％之间。在一些示例中，Rs2为约92.4％或约94.8％。
另外，在一些实施方案中，对于红外波长范围96，对于在包括x方向的入射平面22中传播的s偏振入射光20以及第二入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12具有大于约40％的平均透射率Ts2。在一些实施方案中，对于红外波长范围96，对于在入射平面22中传播的s偏振入射光20以及第二入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12具有大于约45％、大于约50％、大于约55％或大于约60％的平均透射率Ts2。在一些示例中，Ts2为约64.2％或约64.6％。
图4D图示了描绘根据本公开的一个实施方案的多层部分反射镜10(图1所示)对于以第二入射角入射在反射镜10上的p偏振入射光21(图3B所示)的光学反射率与波长的关系的曲线图430。具体地，曲线图430描绘了多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于以大于约45度的第二入射角入射的p偏振入射光21的光学反射率与波长的关系。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
曲线图430包括对应于多层部分反射镜10对于以第二入射角入射的p偏振入射光21的光学反射率与波长的关系的曲线36。在一些情况下，对于曲线图430，第二入射角为约60度。曲线36可互换地称为“光学反射率与波长的关系36”。
参考图1、图3A、图3B和图4D，对于可见光波长范围95、红外波长范围96和在包括x方向的入射平面22中传播的入射光21，以及对于p偏振入射光21，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于第二入射角具有平均反射率Rp2。
在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp2小于约98％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp2小于约97％、小于约96％、小于约95％、小于约94％或小于约93％。
另外，在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp2大于约70％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp2大于约75％、大于约80％、大于约85％或大于约90％。因此，在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp2介于约70％和约98％之间。在一些示例中，对于可见光波长范围95，Rp2为约93.3％或约94.8％。
另外，在一些实施方案中，对于红外波长范围96，对于在包括x方向的入射平面22中传播的p偏振入射光21以及第二入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12具有大于约70％的平均透射率Tp2。在一些实施方案中，对于红外波长范围96，对于在入射平面22中传播的p偏振入射光21以及第二入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12具有大于约75％、大于约80％、大于约85％、大于约90％或大于约95％的平均透射率Tp2。在一些示例中，Tp2为约99.5％或约99.7％。
现在参考图4C和图4D，对于可见光波长范围95、红外波长范围96、在包括x方向的入射平面22中传播的入射光20、21，以及对于大于约45度的第二入射角，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于相应的p偏振入射光21和s偏振入射光20具有平均反射率Rp2和Rs2。另外，对于可见光波长范围95，Rp2和Rs2中的每一者大于约70％。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rp2和Rs2中的每一者大于约75％、大于约80％、大于约85％或大于约90％。
因此，对于Rp2和Rs2中的每一者以及对于可见光波长范围95，反射镜10可基本上反射以大于约45度的入射角入射的偏轴光。具体地，对于可见光波长范围95，反射镜10可基本上反射s偏振入射光20和p偏振入射光21中的每一者以及第二入射角。
现在参考图4A至图4D，对于可见光波长范围95，Rs2/Rs1和Rp2/Rp1中的每一者大于约1.15。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95，Rs2/Rs1和Rp2/Rp1中的每一者大于约1.2、大于约1.25、大于约1.3、大于约1.35、大于约1.4或大于约1.45。
因此，对于可见光波长范围95，以及对于s偏振入射光20和p偏振入射光21中的每一者，反射镜10对于以第二入射角入射的光(即，偏轴光)与对于以第一入射角入射的光(即，基本上垂直入射光或轴向光)相比具有更高的平均光学反射率。换句话讲，对于可见光波长范围95，以及对于s偏振入射光20和p偏振入射光21中的每一者，反射镜镜10对于轴向光与对于偏轴光相比具有更大的光学透射率。由于对于可见光波长范围95，反射镜10可基本上准直s偏振入射光20和p偏振入射光21两者的偏轴光，因此与通常反射以第二入射角入射的s偏振光和p偏振光中的仅一者的常规准直膜相比，反射镜10可提供改进的准直。另外，对于可见光波长范围95，与甚至基本上阻挡沿一个方向偏振的轴向光(s偏振光20和p偏振光21中的一者)的常规准直膜相比，反射镜10对于轴向光可具有更小的平均光学反射率。因此，对于可见光波长范围95，对于轴向光的更小平均光学反射率可提供改进的轴向亮度。
另外，对于红外波长范围96，多个交替的第一聚合物层11和第二聚合物层12对于以第一入射角和第二入射角入射的s偏振入射光20和p偏振入射光21中的每一者是基本上透射的。换句话讲，对于红外波长范围96，反射镜10可以是基本上透明的。因此，反射镜10可适用于IR指纹感测应用。
在一些情况下，用于感测用户的手指的显示系统(未示出)可包括反射镜10(图1所示)。这种显示系统的一个实施方案可如本文所述。该显示系统可包括被配置为生成供用户观看的图像的显示面板和包括用于向显示面板提供照明的光导的背光源。背光源还可包括设置成与光导相邻、与显示面板相反的反射镜10。反射镜10可用作背光源的背反射器，并且可用于从光导朝向显示面板循环光。该显示系统还可包括光学构造体，该光学构造体设置在显示面板和光导之间，其中该光学构造体包括反射偏振器，该反射偏振器包括多个聚合物层并且具有设置在显示面板和多个聚合物层之间的第一结构化主表面。该显示系统还可包括设置成靠近背光源并与反射偏振器相反的红外传感器。显示系统还可包括被配置为朝向显示面板发射红外光的红外光源。用户的手指可放置在显示面板上，并且红外光的一部分可从手指反射并透射穿过背光源和反射镜10，使得红外传感器可检测透射穿过反射镜10的红外光的至少一部分。在一些情况下，显示系统还可包括结构化反射镜，该结构化反射镜设置在反射镜10和红外传感器之间并且包括光学反射镜，以及形成在光学反射镜上并面向光导的离散间隔开的光学凸块的阵列。对于基本上垂直入射光，对于至少第一偏振状态，光学反射镜在可见光波长范围内可具有大于约30％的平均光学反射率，并且对于第一偏振状态和正交的第二偏振状态中的每一者，光学反射镜对于红外波长范围内的至少一个波长可具有大于约20％的镜面透射率。
图5A图示了根据本公开的一个实施方案的包括反射镜10的显示系统60的详细示意性剖视图。具体地，显示系统60包括设置在背光源40上的显示面板41。背光源40向显示面板41提供照明。显示面板41被配置为形成图像42。
在一些实施方案中，显示面板41包括液晶显示器(LCD)面板。背光源40包括扩展光源43，该扩展光源被配置为通过过该扩展光源的发射表面45发射光44。光44可互换地称为“所发射的光44”。
背光源40还包括反射镜10。反射镜10设置在发射表面45上。反射镜10和背反射器46在它们之间形成循环光学腔47。
扩展光源43还包括背反射器46。在一些实施方案中，背反射器46可以是高反射的。例如，背反射器46可具有至少90％、95％、98％、99％或更大的轴向平均反射率。此类反射率值可减少循环光学腔47中的损耗量。另外，此类反射率值可包括镜面反射和漫反射两者。在一些实施方案中，背反射器46可主要是镜面反射器、漫反射器或组合镜面/漫反射器，无论在空间上均匀分布还是呈一定图案。在一些实施方案中，背反射器46可以是半镜面反射器。在一些情况下，背反射器46可包括具有高反射率涂层的刚性金属衬底或者被层压到支撑衬底的高反射率膜。在一些实施方案中，背反射器46可包括一个或多个元素，诸如银、铝、白色涂层、非导电涂层等。
反射镜10被配置为接收所发射的光44。反射镜10被进一步配置为使所接收的光的一部分透射穿过该反射镜。换句话讲，反射镜10被配置为接收入射在反射镜10上的所发射的光44，并且离开反射镜10的光包括所发射的光44的透射穿过反射镜10的部分。
在一些实施方案中，背光源40还包括设置在反射镜10和发射表面45之间的第一光学漫射器48。第一光学漫射器48漫射由扩展光源43发射的光44。
在一些实施方案中，背光源40还包括第二光学漫射器49。第二光学漫射器49设置在反射镜10上、与发射表面45相反。第二光学漫射器49被配置为漫射由反射镜10透射的光。
第一光学漫射器48和第二光学漫射器49中的每一者可包括被配置为漫射或散射光的任何合适的漫射膜或板。例如，第一光学漫射器48和第二光学漫射器49可通过使用衬底的纹理化表面或通过其他方式诸如将光漫射颗粒结合在膜的基质内来漫射光。
在一些实施方案中，背光源40还包括设置在反射镜10上、与发射表面45相反的反射偏振器50。在图5A的所示实施方案中，反射偏振器50设置成与第二光学漫射器49相邻，使得第二光学漫射器49位于反射镜10和反射偏振器50之间。因此，在图5A的所示实施方案中，反射偏振器50被布置为接收由第二光学漫射器49漫射的透射光。
在一些实施方案中，反射偏振器50可以是准直多层光学膜(CMOF)。然而，反射偏振器50可以是任何合适的反射偏振器。在一些实施方案中，反射偏振器50可包括多层聚合物反射偏振器、线栅反射偏振器和漫反射偏振器中的一者或多者。反射偏振器依赖于至少两种材料(通常为聚合物材料)之间的折射率的差值来选择性地反射一种偏振状态的光而透射处于正交偏振状态的光。
图5B图示了根据本公开的一个实施方案的图5A所示的显示系统60的反射偏振器50的示意图。图5B还图示了入射在反射偏振器50上的基本上垂直入射光501，即基本上垂直入射光501相对于反射偏振器50的法线N1以约0度的角度入射。在一些实施方案中，法线N1可基本上平行于法线N(图3A和图3B所示)。基本上垂直入射光501可互换地称为“入射光501”。
在一些情况下，入射光501可沿第一方向偏振。在一些实施方案中，第一方向可以是x方向。另外，在一些其他情况下，入射光501可沿与第一方向正交的第二方向偏振。在一些实施方案中，第二方向可以是y方向。
图5C图示了描绘根据本公开的一个实施方案的反射偏振器50的光学特征的曲线图510。具体地，曲线图510描绘了反射偏振器50的光学反射率和光学透射率。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
现在参考图5B和图5C，曲线图510包括反射率曲线505。反射率曲线505描绘了反射偏振器50对于沿第一方向偏振的基本上垂直入射光501的光学反射率。
曲线图510还包括反射率曲线506。反射率曲线506描绘了反射偏振器50对于沿与第一方向正交的第二方向偏振的基本上垂直入射光501的光学透射率。
如反射率曲线505所描绘，对于可见光波长范围95和基本上垂直入射光501，当入射光501沿第一方向偏振时，反射偏振器50具有大于约60％的平均光学反射率。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95和基本上垂直入射光501，当入射光501沿第一方向偏振时，反射偏振器50具有大于约70％、大于约80％或大于约90％的平均光学反射率。
如反射率曲线506所描绘，对于可见光波长范围95和基本上垂直入射光501，当入射光501沿与第一方向正交的第二方向偏振时，反射偏振器50具有大于约60％的平均光学透射率。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95和基本上垂直入射光501，当入射光501沿与第一方向正交的第二方向偏振时，反射偏振器50具有大于约70％、大于约80％或大于约90％的平均光学透射率。
图6A图示了根据本公开的一个实施方案的光学系统70的详细示意性剖视图。在一些实施方案中，光学系统70通过提供基本上朗伯光源71来形成，该基本上朗伯光源包括背反射器72，并且通过该基本上朗伯光源的扩展发射表面74发射基本上非偏振光73。
朗伯光源是遵循朗伯余弦定律I＝I0cosα的光源，其中α是视角，并且I0是在约0度的视角α下即法向于光源的光强度。对于朗伯光源，在接近90度的视角α下的光强度非常低。发光二极管(LED)近似朗伯源，因为它们往往具有大光束发散度和近似球体的辐射图案。在一些情况下，朗伯光源可通过向非朗伯光源提供靠近非朗伯光源的外耦合光度漫射器(例如，由乙缩醛、二氧化硅等组成或者包含乙缩醛、二氧化硅等)以实现朗伯或类朗伯效应来实现。
在一些实施方案中，背反射器72在可见光波长范围95内的至少一个波长下具有大于约90％的总反射率。在一些实施方案中，背反射器72在可见光波长范围95内的至少一个波长下具有大于约92％、大于约94％、大于约96％、大于约98％或大于约99％的总反射率。光学系统70进一步通过将反射镜10设置在反射偏振器75和发射表面74之间来形成。
光78离开光学系统70。光78可通过反射偏振器75离开光学系统70。
在一些实施方案中，背反射器72可基本上类似于图5A的背反射器46。
图6B图示了根据本公开的一个实施方案的光学系统70的反射偏振器75的示意图。图6B还图示了入射在反射偏振器75上的基本上垂直入射光76，即基本上垂直入射光76相对于反射偏振器75的法线N2以约0度的角度入射。在一些实施方案中，法线N2可基本上平行于法线N(图3A和图3B所示)。基本上垂直入射光76可互换地称为“入射光76”。
在一些情况下，入射光76可沿第一方向偏振。在一些实施方案中，第一方向可以是x方向。另外，在一些情况下，入射光76可沿与第一方向正交的第二方向偏振。在一些实施方案中，第二方向可以是y方向。在一些情况下，入射光76可以是部分偏振光。另外，在一些情况下，入射光76可以是具有未知或任意偏振状态或偏振状态的分布的非偏振光。
在一些实施方案中，反射偏振器75可基本上类似于反射偏振器50(图5A和5B所示)。具体地，反射偏振器75的光学特征可基本上类似于反射偏振器50的光学特征，如曲线图510所示(图5C所示)。因此，在一些实施方案中，对于可见光波长范围95和基本上垂直入射光76，当入射光76沿x方向偏振时，反射偏振器75具有大于约60％的平均光学反射率。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95和基本上垂直入射光76，当入射光76沿x方向偏振时，反射偏振器75具有大于约70％、大于约80％或大于约90％的平均光学反射率。
另外，对于可见光波长范围95和基本上垂直入射光76，当入射光76沿y方向偏振时，反射偏振器75具有大于约60％的平均光学透射率。在一些实施方案中，对于可见光波长范围95和基本上垂直入射光76，当入射光76沿y方向偏振时，反射偏振器75具有大于约70％、大于约80％或大于约90％的平均光学透射率。
图6C图示了根据本公开的一个实施方案的离开光学系统70(图6A所示)的光78(图6A所示)的发光分布77。
图6D图示了根据本公开的一个实施方案的在以相对于z方向的不同角度观察时离开光学系统70(图6A所示)的光78(图6A所示)的相对强度的曲线图600。具体地，曲线图600在左纵坐标上描绘了光78的相对强度，并且在横坐标上以度描绘了相对于z方向的不同角度。曲线图600包括描绘离开光学系统70的光78的相对强度的强度曲线601、强度曲线602和强度曲线603。
现在参考图6A至图6D，通过反射偏振器75离开光学系统70的光78的发光分布77包括与反射偏振器75的法线(即，法线N2)成角度79的至少一个全局峰。在一些实施方案中，至少一个全局峰与反射偏振器75的法线成大于约5度的角度79。在一些实施方案中，反射偏振器75的法线沿z方向。因此，通过反射偏振器75离开光学系统70的光78的发光分布77包括相对于反射偏振器75的z方向成大于约5度的角度79的至少一个全局峰。在图6D的所示实施方案中，角度79为约13度。在一些实施方案中，通过反射偏振器75离开光学系统70的光78的发光分布77包括与反射偏振器75的法线成大于约7度、大于约10度或大于约12度的角度79的至少一个全局峰。
在一些实施方案中，至少一个全局峰位于与x方向成倾斜角β的平面中。在一些实施方案中，倾斜角β介于约30度和约60度之间。在一些实施方案中，倾斜角β介于约35度和约55度之间，或者介于约40度和约50度之间。在图6C的所示实施方案中，倾斜角β为约45度。光78的发光分布77包括与反射偏振器75的法线成大于约5度的角度79的四个全局峰。具体地，发光分布77包括第一全局峰P1、第二全局峰P2、第三全局峰P3和第四全局峰P4。第一全局峰P1和第三全局峰P3位于与x方向成倾斜角β的平面80上。第二全局峰P2和第四全局峰P4位于与x方向成倾斜角β的平面81上。
现在参考图6A至图6D，强度曲线601、602和603分别描绘以0度、45度和90度的倾斜角β离开光学系统70的光78的变化或分布。从图6D的曲线图600可观察到，曲线602包括离开光学系统70的光78的相对强度的峰值。另外，可观察到，峰值相对于z方向成大于约5度的角度79。这对应于发光分布77中的至少一个全局峰的位置。
在一些实施方案中，第一全局峰P1、第二全局峰P2、第三全局峰P3和第四全局峰P4可具有基本上类似的相对强度。
实施例和数据
本公开的多层部分反射镜(“反射镜10”)被构造并与常规准直多层光学膜(CMOF)进行比较。CMOF包括多个第一层和第二层以及第一表层和第二表层。CMOF包括650个层。
下表1提供了CMOF的不同层的折射率。
表1
| 层 | nx | ny | nz |
| 第一层 | 1.840 | 1.625 | 1.490 |
| 第二层 | 1.570 | 1.570 | 1.570 |
| 第一表层 | 1.570 | 1.570 | 1.570 |
| 第二表层 | 1.570 | 1.570 | 1.570 |
反射镜被构造为类似于反射镜10的构造，如图1所述。反射镜包括420个层。
下表2提供了反射镜的不同层的示例性折射率。
表2
该反射镜使用交替的高折射率光学(HIO)膜和低折射率光学(LIO)膜来构造。HIO膜和LIO膜包含聚合物材料，这些聚合物材料包括聚萘二甲酸己基乙二醇酯(PHEN)共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及它们的共混物。用于HIO膜和LIO膜的材料根据沿x方向、y方向和z方向的期望折射率来选择。使用以下成分来制备一系列PHEN共聚物：萘二甲酸二甲酯(NDC)、己二醇(HD)、乙二醇(EG)、醋酸钴(CoAc)和钛酸四丁酯(TBT)。这些成分被添加到配备有热油温度控制、塔顶分离柱和真空泵的室温不锈钢10加仑反应器中，并且在氮气气氛中在约138千帕斯卡(kPa)的压力下加热并以约125每分钟转数(rpm)混合。在约257摄氏度(℃)的温度下持续约2小时来驱动酯交换反应。在反应期间生成的甲醇通过分离柱馏出，并被收集在接收器中。一旦反应完成，反应器中的压力就逐渐降至大气压值，并且然后，对反应器抽真空并在批料粘度所允许的范围内尽量增大真空度。馏出任何过量EG。在约285℃的温度和约1毫米(mm)汞柱(Hg)的真空度下约2小时后，反应进行至期望终点。期望终点可等同于PEN的约0.48分升/克(dL/g)粘度。然后，排空反应器，并且使树脂冷却并将其进一步研磨成小块。确定HD的摩尔％。通过改变用于反应的成分的比例，制备了五批示例性PHEN共聚物(PHEN 30、PHEN 35、PHEN 40、PHEN 50和PHEN 70)。例如，PHEN30具有30摩尔％HD。
下表3提供了用于该五批PHEN的示例性成分比例。
表3
| PHEN 30 | PHEN 35 | PHEN 40 | PHEN 50 | PHEN 70 | |
| NDC(#) | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| HD(#) | 5.81 | 6.78 | 7.74 | 9.68 | 13.55 |
| EG(#) | 20.33 | 19.83 | 19.32 | 18.30 | 16.27 |
| CoAc(g) | 2.72 | 2.72 | 2.72 | 2.72 | 2.72 |
| TBT(g) | 0.91 | 1.36 | 1.36 | 1.29 | 1.73 |
使用示例性PHEN共聚物制备了一系列双层膜。第一挤出机被制作为供给一系列PHEN共聚物，并且第二挤出机被制作为供给0.64IV聚酯树脂。这些材料被挤出并浇铸在冷却辊上以制备24密耳浇铸料片膜。浇铸料片膜以初始膜尺寸的350％×350％的比率双轴定向。在约100℃至约105℃下进行拉伸，预热时间为约45秒(s)。然后，定向膜在约225℃下退火，持续约15s。测量这些定向膜中的每个定向膜的顶层的折射率。
下表4提供了定向膜沿x方向、y方向和z方向的折射率(分别为nx、ny、nz)。
表4
| nx | ny | nz | |
| PHEN 30 | 1.6985 | 1.6985 | 1.552 |
| PHEN 35 | 1.6395 | 1.6395 | 1.622 |
| PHEN 40 | 1.629 | 1.629 | 1.624 |
| PHEN 50 | 1.628 | 1.628 | 1.626 |
| PHEN 70 | 1.625 | 1.625 | 1.623 |
结果表明，40％或更高的HD适用于各向同性LIO膜。
将PHEN共聚物进一步与不同水平的PET共混。它们被浇铸成膜，并且被拉伸、定向并退火。测量这些定向膜中的每个定向膜的顶层的折射率。
下表5提供了PHEN 40与不同水平的PET的共混物的定向膜沿x方向、y方向和z方向的折射率(分别为nx、ny、nz)。
表5
| PET(重量％) | nx | ny | nz |
| 0 | 1.629 | 1.629 | 1.624 |
| 20 | 1.617 | 1.617 | 1.614 |
| 40 | 1.6065 | 1.6065 | 1.605 |
| 50 | 1.6045 | 1.6045 | 1.602 |
| 60 | 1.6225 | 1.6225 | 1.577 |
| 70 | 1.61 | 1.61 | 1.607 |
| 80 | 1.646 | 1.646 | 1.529 |
基于HIO层和LIO层(例如，表2的膜)的期望折射率，选择PHEN或PHEN与PET共聚物共混。
构造了本公开的反射镜的三个样品A、B、C，每个样品具有不同厚度剖面。
图7A图示了描绘CMOF和样品A、B、C的不同层的层厚度变化的示例性曲线图700。样品A基本上类似于本公开的“反射镜10”。厚度在纵坐标轴中以纳米(nm)描绘，并且层数在横坐标上描绘。曲线图700包括描绘CMOF的相邻层的厚度变化的厚度曲线701。曲线图700还包括分别描绘样品A、B、C的相邻层的厚度变化的厚度曲线705、706、707。图7B进一步图示了曲线图700的部分B的放大视图。
表6提供了CMOF和样品A、B、C的示例性厚度剖面。
表6
参考图7A和图7B，对于CMOF，第一层和第二层的最大厚度和最小厚度分别为131.2nm和47.1nm。因此，对于CMOF，第一层和第二层的最大厚度和最小厚度之间的差异为约64.1％。另外，对于CMOF，第一层和第二层的厚度之间的最大差值为约31.1％。CMOF的第一层和第二层的厚度的差值在图7B中最佳地图示。
对于样品A，第一层和第二层的最大厚度和最小厚度分别为126.7nm和57.6nm。因此，对于样品A，第一层和第二层的最大厚度和最小厚度的差值为约54.5％。另外，对于样品A，第一层和第二层的厚度之间的最大差值为约10.1％。样品A的第一层和第二层的厚度的差值在图7B中最佳地图示。
对于样品B，第一层和第二层的最大厚度和最小厚度分别为131.1nm和55.6nm。因此，对于样品B，第一层和第二层的最大厚度和最小厚度之间的差异为约57.6％。另外，对于样品B，第一层和第二层的厚度之间的最大差值为约6.6％。样品B的第一层和第二层的厚度的差值在图7B中最佳地图示。
对于样品C，第一层和第二层的最大厚度和最小厚度分别为132.2nm和56.3nm。因此，对于样品C，第一层和第二层的最大厚度和最小厚度之间的差异为约57.4％。另外，对于样品C，第一层和第二层的厚度之间的最大差值为约6.6％。样品C的第一层和第二层的厚度的差值在图7B中最佳地图示。
参考图7A和图7B，观察到曲线701、705、706、707中的每一者具有指示第一层和第二层的厚度的相应值的多个V形段。V形段的峰和谷表示各个层的厚度。
观察到厚度曲线705、706、707(分别对应于样品A、B、C)的变化彼此相当，而厚度曲线701(对应于CMOF)的变化大于厚度曲线705、706、707的变化。这意味着CMOF的相邻层之间的厚度变化大于样品A、B、C的相邻层之间的厚度变化。
图8A图示了样品A和CMOF的光学特征的示例性曲线图800。参考图1、图3A、图3B和图8A，曲线图800包括描绘样品A对于以小于约10度的第一入射角入射的s偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线805。另外，曲线图800包括描绘CMOF对于以小于约10度的第一入射角入射的s偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线806。s偏振光可以是沿与第一方向(例如，x方向)正交的第二方向(例如，y方向)偏振的光。在该示例中，s偏振入射光可入射在CMOF和样品A的相应反射镜-环境界面上，其中外部环境可包括空气。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
如反射率曲线805所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22(图3A所示)中传播的s偏振入射光，以及对于小于约10度的第一入射角，样品A的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约64％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约84％的平均光学透射率。
如反射率曲线806所描绘，对于在包括第一方向的相同入射平面22中传播的s偏振入射光，以及对于小于约10度的第一入射角，CMOF的多个交替的第一层和第二层在可见光波长范围95内具有约48％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约88％的平均透射率。
图8B图示了样品B和C的光学特征的示例性曲线图810。曲线图810包括分别描绘样品B和C对于以小于约10度的第一入射角入射的s偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线815、816。在该示例中，s偏振入射光可入射在样品B和C的相应反射镜-环境界面上。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
如反射率曲线815所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22(图1所示)中传播的s偏振入射光，以及对于小于约10度的第一入射角，样品B的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约71％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约82％的平均光学透射率。
如反射率曲线816所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22中传播的s偏振入射光，以及对于小于约10度的第一入射角，样品C的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约72％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约81％的平均光学透射率。
图9A图示了样品A和CMOF的光学特征的示例性曲线图900。曲线图900包括描绘样品A对于以小于约10度的第一入射角入射的p偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线905。另外，曲线图900包括描绘CMOF对于以小于约10度的第一入射角入射的p偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线906。以小于约10度的第一入射角入射的p偏振光可以是沿第一方向偏振的光。在该示例中，p偏振入射光可入射在CMOF和样品A的相应反射镜-环境界面上，其中外部环境可包括空气。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
如反射率曲线905所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22(图3B所示)中传播的P偏振入射光，以及对于小于约10度的第一入射角，样品A的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约64％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有大于约84％的平均光学透射率。
如反射率曲线906所描绘，对于在包括第一方向的相同入射平面22中传播的p偏振入射光，以及对于小于约10度的第一入射角，CMOF的多个交替的第一层和第二层在可见光波长范围95内具有约98％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约71％的平均透射率。
图9B图示了样品B和C的光学特征的示例性曲线图910。曲线图910包括分别描绘样品B和C对于以小于约10度的第一入射角入射的p偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线915、916。在该示例中，p偏振入射光可入射在样品B和C的相应反射镜-环境界面上，其中外部环境可包括空气。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
如反射率曲线915所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22(图3B所示)中传播的p偏振入射光，以及对于小于约10度的第一入射角，样品B的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约71％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约82％的平均光学透射率。
如反射率曲线916所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22中传播的p偏振入射光，以及对于小于约10度的第一入射角，样品C的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约72％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约81％的平均光学透射率。
如从图8A至图9B显而易见，对于可见光波长范围，CMOF基本上透射以第一入射角入射的s偏振光，同时基本上阻挡以第一入射角入射的p偏振光。另一方面，样品A、B和C中的每一者基本上透射以第一入射角入射的s偏振光和p偏振光。因此，对于可见光波长范围，与CMOF相比，样品A、B和C中的每一者对于轴向光具有更小的平均光学反射率。对于可见光波长范围，对于轴向光的更小平均光学反射率提供了改进的轴向亮度。
图10A图示了样品A和CMOF的光学特征的示例性曲线图1000。曲线图1000包括描绘样品A对于以大于约45度的第二入射角入射的s偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线1005。另外，曲线图1000包括描绘CMOF对于以大于约45度的第二入射角入射的s偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线1006。s偏振光可以是沿第二方向偏振的光。在该示例中，s偏振入射光可入射在CMOF和样品A的相应反射镜-环境界面上。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
如反射率曲线1005所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22(图3A所示)中传播的s偏振入射光，以及对于大于约45度的第二入射角，样品A的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约92％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约65％的平均光学透射率。
如反射率曲线1006所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22中传播的s偏振入射光，以及对于大于约45度的第二入射角，CMOF的多个交替的第一层和第二层在可见光波长范围95内具有约86％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约67％的平均光学透射率。
图10B图示了样品B和C的光学特征的示例性曲线图1010。曲线图910包括分别描绘样品B和C对于以大于约45度的第二入射角入射的s偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线1015、1016。在该示例中，s偏振入射光可入射在样品B和C的相应反射镜-环境界面上。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
如反射率曲线1015所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22(图3A所示)中传播的s偏振入射光，以及对于大于约45度的第二入射角，样品B的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约94％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约64％的平均光学透射率。
如反射率曲线1016所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22中传播的s偏振入射光，以及对于大于约45度的第二入射角，样品C的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约93％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约64％的平均光学透射率。
图11A图示了样品A和CMOF的光学特征的示例性曲线图1100。曲线图1100包括描绘样品A对于以大于约45度的第二入射角入射的p偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线1105。另外，曲线图1100包括描绘CMOF对于以大于约45度的第二入射角入射的p偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线1106。在该示例中，p偏振入射光可入射在CMOF和样品A的相应反射镜-环境界面上。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
如反射率曲线1105所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22中传播的p偏振入射光，以及对于大于约45度的第二入射角，样品A的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约93％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约99％的平均光学透射率。
如反射率曲线1106所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22中传播的p偏振入射光，以及对于大于约45度的第二入射角，CMOF的多个交替的第一层和第二层在可见光波长范围95内具有约99％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约99％的平均光学透射率。
图11B图示了样品B和C的光学特征的示例性曲线图1110。曲线图1110包括分别描绘样品B和C对于以大于约45度的第二入射角入射的p偏振光的光学反射率与波长的关系的反射率曲线1115、1116。在该示例中，p偏振入射光可入射在样品B和C的相应反射镜-环境界面上。波长在横坐标中以纳米(nm)表示。光学反射率在左纵坐标轴中表示为反射率百分比。光学透射率在右纵坐标轴上表示为透射率百分比。透射率百分比与反射率百分比近似互补，即透射率百分比＝(100-反射率百分比)。
如反射率曲线1115所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22(图3B所示)中传播的p偏振入射光，以及对于大于约45度的第二入射角，样品B的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约95％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有约99％的平均光学透射率。
如反射率曲线1116所描绘，对于在包括第一方向的入射平面22中传播的p偏振入射光，以及对于大于约45度的第二入射角，样品C的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层在可见光波长范围95内具有约94％的平均光学反射率，并且在红外波长范围96内具有大于约99％的平均光学透射率。
如从图8A至图11B显而易见，对于可见光波长范围，以及对于s偏振光和p偏振光两者，样品A、B、C对于以大于约45度的第二入射角入射的光(即，偏轴光)与对于以小于约10度的第一入射角入射的光(即，基本上垂直入射光或轴向光)相比具有更高的平均光学反射率。换句话讲，对于可见光波长范围以及s偏振光和p偏振光中的每一者，样品A、B、C对于轴向光与对于偏轴光相比具有更大的光学透射率。由于对于可见光波长范围，样品A、B、C基本上准直s偏振光和p偏振光两者的偏轴光，因此与基本上反射轴向p偏振光的CMOF相比，样品A、B、C提供了改进的准直。因此，对于可见光波长范围，与CMOF相比，样品A、B、C对于轴向光具有更小的平均光学反射率。对于轴向光的光学反射率通常是不期望的，因为它可降低轴向亮度。因此，对于可见光波长范围，对于轴向光的更小平均光学反射率改进了由样品A、B、C提供的轴向亮度。
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 (15)
1.一种多层部分反射镜，所述多层部分反射镜包括：多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层总数为至少50，并且设置在相反的第一聚合物表层和第二聚合物表层之间并与所述第一聚合物表层和所述第二聚合物表层一体形成，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层中的每一者具有小于约500nm的平均厚度，所述聚合物表层中的每个聚合物表层具有大于约0.5微米的平均厚度，所述第一聚合物层和所述第二聚合物包括沿相同平面内x方向的相应折射率nx1和nx2、沿与所述x方向正交的平面内y方向的相应折射率ny1和ny2以及沿所述聚合物层的与所述x方向和所述y方向正交的z方向的相应折射率nz1和nz2，使得对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围内的至少一个波长：
nx1和ny1彼此相差在约0.05内；
nz1比nx1和nx2中的每一者小至少0.06；
nx2、ny2和nz2彼此相差在约0.05内；并且
对于所述第一聚合物表层和所述第二聚合物表层中的每一者，所述聚合物表层与所述第一聚合物层和所述第二聚合物层中的一者沿所述x方向、所述y方向和所述z方向中的每一者的对应折射率彼此相差在约0.05内；
其中，对于所述可见光波长范围和在包括所述x方向的入射平面中传播的入射光：
对于s偏振入射光，多个交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层对于小于约10度的第一入射角具有平均反射率Rs1，并且对于大于约45度的第二入射角具有平均反射率Rs2；并且
对于p偏振入射光，多个交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层对于所述第一入射角具有平均反射率Rp1并且对于所述第二入射角具有平均反射率Rp2，Rs2/Rs1和Rp2/Rp1中的每一者大于约1.15。
2.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中对于所述第一聚合物表层和所述第二聚合物表层中的每一者，所述聚合物表层与所述第一聚合物层沿所述x方向、所述y方向和所述z方向中的每一者的对应折射率彼此相差在约0.05内。
3.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中所述第二聚合物层以及所述第一聚合物表层和所述第二聚合物表层中的至少一者基本上包括相同材料组成。
4.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中：
交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层的最大厚度和最小厚度之间的差异介于约45％和约65％之间；并且
交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层中的相邻聚合物层的厚度之间的最大差异小于约25％。
5.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中Rp2小于约98％且大于约70％。
6.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中Rp1和Rs1彼此相差在10％内。
7.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中对于从约800nm至约1300nm的红外波长范围，对于在包括所述x方向的所述入射平面中传播的所述s偏振入射光以及所述第一入射角，多个交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层具有大于约50％的平均透射率Ts1。
8.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中对于从约800nm至约1300nm的红外波长范围，对于在包括所述x方向的所述入射平面中传播的所述s偏振入射光以及所述第二入射角，多个交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层具有大于约40％的平均透射率Ts2。
9.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中对于从约800nm至约1300nm的红外波长范围，对于在包括所述x方向的所述入射平面中传播的所述p偏振入射光以及所述第一入射角，多个交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层具有大于约50％的平均透射率Tp1。
10.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中对于从约800nm至约1300nm的红外波长范围，对于在包括所述x方向的所述入射平面中传播的所述p偏振入射光以及所述第二入射角，多个交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层具有大于约70％的平均透射率Tp2。
11.一种用于向被配置为形成图像的显示面板提供照明的背光源，所述背光源包括：
扩展光源，所述扩展光源被配置为通过所述扩展光源的发射表面发射光并且包括背反射器；以及
根据权利要求1所述的多层部分反射镜，所述多层部分反射镜设置在所述发射表面上，并且被配置为接收所发射的光并使所接收的光的一部分透射穿过所述多层部分反射镜，所述多层部分反射镜和所述背反射器在它们之间形成循环光学腔。
12.根据权利要求1所述的多层部分反射镜，其中当光学系统通过以下方式形成时：
提供基本上朗伯光源，所述基本上朗伯光源包括背反射器并且通过所述基本上朗伯光源的扩展发射表面发射基本上非偏振光，所述背反射器在所述可见光波长范围内的至少一个波长下具有大于约90％的总反射率；并且
将根据权利要求1所述的多层部分反射镜设置在反射偏振器和所述发射表面之间，使得对于所述可见光波长范围和基本上垂直入射光，所述反射偏振器在所述入射光沿所述x方向偏振时具有大于约60％的平均光学反射率，并且在所述入射光沿所述y方向偏振时具有大于约60％的平均光学透射率；
则，通过所述反射偏振器离开所述光学系统的光的发光分布包括与所述反射偏振器的法线成大于约5度的角度的至少一个全局峰。
13.根据权利要求12所述的多层部分反射镜，其中所述至少一个全局峰位于与所述x方向成倾斜角的平面中。
14.一种多层部分反射镜，所述多层部分反射镜包括：多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层总数为至少50，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层中的每一者具有小于约500nm的平均厚度，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层包括沿相同平面内x方向的相应折射率nx1和nx2、沿与所述x方向正交的平面内y方向的相应折射率ny1和ny2以及沿所述聚合物层的与所述x方向和所述y方向正交的z方向的相应折射率nz1和
nz2，使得对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围内的至少一个波长：
nz1比nx1和nx2中的每一者小至少0.06；
nx2和((nx1+nz1)/2)之间的差值的量值小于约0.05；并且
nx2、ny2和nz2彼此相差在约0.05内；
其中，对于所述可见光波长范围、从约800nm至约1300nm的红外波长范围和在包括所述x方向的入射平面中传播的入射光：
对于小于约10度的第一入射角，多个交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层对于沿所述x方向偏振的所述入射光具有平均反射率Rp1，并且对于沿所述y方向偏振的所述入射光具有平均反射率Rs1，Rp1和Rs1中的每一者对于所述可见光波长范围小于约85％并且对于所述红外波长范围小于约50％；并且
对于大于约45度的第二入射角，多个交替的所述第一聚合物层和所述第二聚合物层对于相应的p偏振入射光和s偏振入射光具有平均反射率Rp2和Rs2，Rp2和Rs2中的每一者对于所述可见光波长范围大于约70％。
15.一种多层部分反射镜，所述多层部分反射镜包括：多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层总数介于约50和约600之间，并且设置在一体形成的相反的第一聚合物表层和第二聚合物表层之间，设置在所述第一聚合物表层和所述第二聚合物表层之间的每个聚合物层具有小于约500nm的平均厚度，使得对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围内的至少一个波长：
所述第一聚合物层和所述第二聚合物层中的每一者具有小于约0.05的平面内双折射率；
所述第一聚合物层具有大于约0.06的平面外双折射率；并且
所述第二聚合物层具有小于约0.02的平面外双折射率；
其中，对于所述可见光波长范围和在包括相同平面内第一方向的入射平面中传播的入射光，并且在小于约10度的第一入射角下，所述多层部分反射镜对于s偏振的所述入射光具有平均反射率Rs1，并且对于p偏振的所述入射光具有平均反射率Rp1，Rp1/Rs1介于约0.8和约1.2之间；并且
其中，对于所述第一入射角以及对于p偏振的所述入射光和s偏振的所述入射光中的每一者，所述多层部分反射镜的光学反射率与波长的关系包括介于约760nm和约980nm之间的反射带边缘。
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