CN117716329A - 使用近红外膜的触摸系统 - Google Patents

Abstract

一种显示系统，包括：衬底；光学反射第一膜，该第一膜限定有跨第一主表面的长度和宽度的多个第一开口；多个可见光发射第一装置、红外光发射第二装置和红外光检测第三装置，该第一装置、该第二装置和该第三装置设置在该第一膜的该第一开口中并且安装在该衬底上；和光学反射第二膜，该第二膜与该衬底相反地设置在多个该第一装置、该第二装置和该第三装置以及光学反射的该第一膜上。对于可见波长范围和红外波长范围，该第一膜对于该可见波长范围和红外波长范围中的每个波长范围具有大于约60％的平均反射率，并且该第二膜对于该可见波长范围具有大于约60％的平均反射率且对于该红外波长范围具有大于约50％的平均透射率。

Description

使用近红外膜的触摸系统

发明内容

在本说明书的一些方面中，提供了一种显示系统，该显示系统包括衬底、光学反射第一膜、多个可见光发射第一装置、红外光发射第二装置和红外光检测第三装置以及光学反射第二膜。光学反射第一膜设置在衬底的第一主表面上，并且限定有跨第一主表面的长度和宽度布置的多个间隔开的第一开口。多个可见光发射第一装置、红外光发射第二装置和红外光检测第三装置设置在第一膜的第一开口中并且安装在衬底上。光学反射第二膜与衬底相反地设置在多个该第一装置、该第二装置和该第三装置以及光学反射的该第一膜上。对于从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围和从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围：第一装置中的每个第一装置被构造为发射具有不在红外波长范围内的至少第一波长的第一光，第二装置中的每个第二装置被构造为发射具有在红外波长范围内的至少第一红外波长的第二光，并且第三装置中的每个第三装置被构造为检测具有至少第一红外波长的第三光。对于基本上垂直入射光并且对于互相正交的第一偏振态和第二偏振态中的每个偏振态：对于第一开口之间的区域，第一膜对于可见波长范围和红外波长范围中的每个波长范围具有大于约60％的平均光学反射率，并且第二膜对于可见波长范围具有大于约60％的平均光学反射率且对于红外波长范围具有大于约50％的平均光学透射率。

在本说明书的一些方面中，提供了一种显示系统，该显示系统包括：第一镜，该第一镜限定有二维阵列的的第一开口；多个可见光发射装置和红外光发射装置，多个该可见光发射装置和该红外光发射装置设置在第一镜的第一开口中；以及第二镜，该第二镜设置在第一镜上并且限定有以一一对应关系与第一开口对准的二维阵列的第二开口。可见光发射装置被构造为发射具有在从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围内的至少一个可见波长的可见光，并且红外光发射装置被构造为发射具有在从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围内的至少一个红外波长的红外光。由可见光发射装置发射的可见光的至少70％、但是由红外光发射装置发射的红外光的不超过约10％通过第二开口。第一镜的在第一开口之间的区域在至少一个可见波长和至少一个红外波长中的每个波长处具有大于约60％的光学反射率。第二镜的在第二开口之间的区域在至少一个可见波长处具有大于约60％的光学反射率，并且在至少一个红外波长处具有大于约50％的光学透射率。

附图说明

图1是根据本说明书的一个实施方案的具有近红外光学膜的显示系统的侧视图；

图2是根据本说明书的一个实施方案的图1近红外光学膜的显示系统的具有开口的的部分的平面图；

图3A和图3B提供根据本说明书的一个实施方案的关于基本上反射可见波长和近红外波长的光学反射第一膜的透射与波长性能的数据；

图4A和图4B提供根据本说明书的一个实施方案的关于允许近红外波长的透射的光学反射第二膜的透射与波长性能的数据；

图5提供根据本说明书的一个实施方案的多层光学膜的分层构造的侧视图；

图6A和图6B提供根据本说明书的一个实施方案的关于光学漫射器的透射与波长性能的数据；并且

图7A和图7B提供根据本说明书的一个替代实施方案的关于光学漫射器的透射与波长性能的数据。

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。

利用近红外光(NIR)来检测对象的存在和状态(例如，读取用户的指纹)的显示和触摸系统正变得越来越流行和可用。然而，这些系统的制造可能是复杂的，并且附加的NIR组分可能显著增加系统的成本。除了用于显示图像的光源(例如，发光二极管)之外，这些触摸系统还需要近红外光源和近红外传感器以能够读取显示器上或附近的对象。这些添加的组件必须被放置成使得它们不干扰显示图像(即，不干扰来自背光源中的光源的光)，这通常意味着增加了光学堆叠的层和制造复杂性。

根据本说明书的一些方面，提供了一种将近红外光源和传感器添加到与可见光光源相同的背光后板的显示系统，使得能够实现具有期望功能的简单光学堆叠而不显著增加厚度。在一些实施方案中，一种显示系统可以包括衬底、光学反射第一膜、多个可见光发射第一装置、红外光发射第二装置和红外光检测第三装置以及光学反射第二膜。在一些实施方案中，衬底可以包括电路板，该电路板具有电连接到第一装置、第二装置和第三装置中的至少一个装置上的至少一个导电迹线。

在一些实施方案中，光学反射第一膜可以设置在衬底的第一主表面上，并且可以限定有跨第一主表面的长度和宽度布置的多个间隔开的第一开口(例如，通孔)。在一些实施方案中，多个可见光发射第一装置、红外光发射第二装置和红外光检测第三装置可以设置在第一膜的第一开口中并且安装在衬底上。

在一些实施方案中，多个间隔开的该第一开口可以包括多个间隔开的第一A开口和第一B开口，其中光检测第三装置以一一对应关系设置在第一A开口中，并且成对的第一装置和第二装置以一一对应关系设置在第一B开口中。在一些实施方案中，第一装置可以设置在第一B开口的第一子集中，并且第二装置可以设置在第一B开口的第二子集中。换句话讲，在一些实施方案中，第一装置可以与第二装置协同定位在第一B开口中，并且在其它实施方案中，第一装置可以不与第二装置协同定位(即，每个第一B开口可以具有第一装置或第二装置，但是不具有这两者)。

在一些实施方案中，光学反射第二膜可以与衬底相反地设置在多个该第一装置、该第二装置和该第三装置以及光学反射的该第一膜上。在一些实施方案中，第二膜限定有多个间隔开的第二开口。在此类实施方案中，第二膜可以覆盖第一开口中的包括第三装置中的一个第三装置的每个第一开口，并且第二开口中的每个第二开口可以与第一开口中的包括第一装置中的一个第一装置的对应第一开口对准，使得由对应第一开口发射的第一光通过第二开口。在一些实施方案中，第二膜可以覆盖第二装置，使得由第二装置发射的第二光的不超过约10％、或约8％、或约6％、或约4％、或约2％、或约1％通过第二开口。

在一些实施方案中，对于从约420nm延伸到约680nm的可见(即，人类可见)波长范围和从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围：第一装置中的每个第一装置可以被构造为发射具有不在红外波长范围内的至少第一波长的第一光，第二装置中的每个第二装置可以被构造为发射具有在红外波长范围内的至少第一红外波长的第二光，并且第三装置中的每个第三装置可以被构造为检测具有至少第一红外波长的第三光。

在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光并且对于互相正交的第一偏振态和第二偏振态中的每个偏振态：对于第一开口之间的区域，第一膜对于可见波长范围和红外波长范围中的每个波长范围可以具有大于约60％、或大于约70％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％、或大于约98％的平均光学反射率，并且第二膜对于可见波长范围可以具有大于约60％、或大于约70％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％、或大于约98％的平均光学反射率且对于红外波长范围可以具有大于约50％、或大于约55％、或大于约60％、或大于约65％、或大于约70％、或大于约75％、或大于约80％的平均光学透射率。

在一些实施方案中，第一膜和第二膜中的至少一个膜可以包括总数目为至少10个、或至少20个、或至少50个、或至少75个、或至少100个、或至少150个、或至少200个、或至少250个、或至少300个、或至少400个的多个交替的不同的聚合物的第一层和第二层。在一些实施方案中，聚合物的第一层和第二层中的每个层可以具有小于约500nm、或小于约400nm、或小于约350nm、或小于约300nm、或小于约250nm、或小于约200nm的平均厚度。在一些实施方案中，第一膜和第二膜中的至少一个膜可以还包括具有大于约500nm、或约750nm、或约1000nm、或约1500nm、或约2000nm的平均厚度的至少一个表层。

在一些实施方案中，显示系统可以还包括光学漫射器，该光学漫射器设置在第二膜上并且被构造为散射在可见波长范围的至少一部分内的光，使得对于基本上垂直入射光：在可见波长范围内，光学漫射器可以具有平均镜面透射率Vs，并且在红外波长范围内，光学漫射器可以具有平均总透射率It和平均镜面透射率Is，使得Is/It大于或等于约0.6、或约0.65、或约0.7、或约0.75、或约0.8，并且Is/Vs大于或等于约2.5、或约3、或约3.5、或约4。在此类实施方案中，对于基本上垂直入射光和可见波长范围，光学漫射器具有平均总透射率Vt，使得It/Vt大于约1、或大于约1.5、或大于约2、或大于约2.5。在此类实施方案中，对于基本上垂直入射光和可见波长范围，It/Vt的比率小于约5、或小于约4.5、或小于约4、或小于约3.5、或小于约3。

在一些实施方案中，光学漫射器可以设置在第二膜上并且被构造为散射在可见波长范围的至少一部分内的光，使得对于基本上垂直入射光：在可见波长范围内，光学漫射器可以具有平均镜面透射率Vs，并且在红外波长范围内，光学漫射器可以具有平均总透射率It和平均镜面透射率Is，使得比率Is/It大于或等于0.3、或大于或等于0.35、或大于或等于0.4、或大于或等于0.45、或大于或等于0.5、或大于或等于0.55、或大于或等于0.6、或大于或等于0.65、或大于或等于0.7，并且比率Is/Vs大于或等于约3、或约3.5、或约4、或约4.5、或约5.0。在此类实施方案中，对于基本上垂直入射光和可见波长范围，光学漫射器可以具有平均总透射率Vt，使得比率It/Vt大于约0.7、或约0.8、或约0.9、或约1、或约1.1、或约1.2、或约1.25。在此类实施方案中，对于基本上垂直入射光和可见波长范围，比率It/Vt可以小于约2、或约1.9、或约1.8、或约1.7、或约1.6、或约1.5、或约1.4。

在一些实施方案中，显示系统可以还包括反射偏振器，使得对于基本上垂直入射光，反射偏振器对于第一偏振态(例如，被偏振到反射偏振器的x轴的光)可以具有至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％、或至少约95％的平均光学透射率，并且对于第二偏振态(例如，被偏振到反射偏振器的y轴的光)可以具有至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％、或至少约95％的平均光学反射率。

在一些实施方案中，显示系统可以还包括显示面板，该显示面板被构造为生成供用户观看的图像。在一些实施方案中，由第二装置中的至少一个第二装置发射的第二光可以朝向对象(例如，用户的手指、触笔等)传播并且入射在该对象上。在一些实施方案中，第三装置中的至少一个第三装置可以被构造为通过接收由对象反射的第二光的至少一部分来至少感测对象的存在。

在一些实施方案中，显示系统可以包括总共N1个第一装置、总共N2个第二装置和总共N3个第三装置，其中N1、N2和N3中的至少两者彼此不同。在其它实施方案中，N2和N3两者可以小于N1。

根据本说明书的一些方面，一种显示系统可以包括：第一镜(例如，第一反射膜)，该第一镜限定有二维阵列的第一开口；多个可见光发射装置和红外光发射装置，多个该可见光发射装置和该红外光发射装置设置在第一镜的第一开口中；以及第二镜(例如，第二反射膜)，该第二镜设置在第一镜上并且限定有以一一对应关系与第一开口对准的二维阵列的第二开口。在一些实施方案中，可见光发射装置可以被构造为发射具有在从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围内的至少一个可见波长的可见光，并且红外光发射装置可以被构造为发射具有在从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围内的至少一个红外波长的红外光。

在一些实施方案中，至少一对可见光发射装置和红外光发射装置可以彼此一体地形成。

在一些实施方案中，由可见光发射装置发射的可见光的至少约70％、或至少约75％、或至少约80％、或至少约85％、或至少约90％、或至少约95％、但是由红外光发射装置发射的红外光的不超过约10％、或不超过约8％、或不超过约6％、或不超过约4％、或不超过约2％、或不超过约1％可以通过第二开口。在一些实施方案中，第一镜的在第一开口之间的区域在至少一个可见波长和至少一个红外波长中的每个波长处可以具有大于约60％、或大于约70％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％、或大于约98％的光学反射率。在一些实施方案中，第二镜的在第二开口之间的区域在至少一个可见波长处可以具有大于约60％、或大于约70％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％、或大于约98％的光学反射率，并且在至少一个红外波长处可以具有大于约50％、或大于约55％、或大于约60％、或大于约65％、或大于约70％、或大于约75％、或大于约80％的光学透射率。

在一些实施方案中，第一开口和第二开口可以形成二维规则阵列。在一些实施方案中，第一开口和第二开口可以形成二维正方形、矩形、六边形或多边形阵列。

现在转到附图，图1是根据本说明书的具有近红外光学膜的显示系统的侧视图。在一些实施方案中，显示系统200包括衬底10、光学反射第一膜20(或第一镜20)、和光学反射第二膜60(或第二镜60)、多个可见光发射第一装置(或“第一装置”)30、多个红外光发射第二装置(或“第二装置”)40以及多个红外光检测第三装置(或“第三装置”)50。第一装置30、第二装置40和第三装置50中的每个装置设置在衬底10上并且安装到该衬底。在一些实施方案中，衬底10包括电路板，该电路板具有电连接13到第一装置30、第二装置40和第三装置50中的至少一个装置上的至少一个导电迹线12。

光学反射第一膜20设置在衬底10的第一主表面11上，并且限定有跨第一主表面11的长度(x轴)和宽度(y轴)布置的多个间隔开的第一开口21。在一些实施方案中，第一装置30、第二装置40和第三装置50中的每个装置设置在第一开口21中的一个第一开口(例如，第一开口21b)中。在一些实施方案中，第三装置50设置在与第一装置30和第二装置40分离的第一开口21(例如，第一开口21a)中。在一些实施方案中，第一装置30和第二装置40可以共同定位在相同的第一开口21b中。在其它实施方案中，第一装置30和第二装置40可以为分离的，各自在它们自己的第一开口21中。第一装置30的总数可以为数量N1，第二装置40的总数可以为N2，并且第三装置50的总数可以为N3。在一些实施方案中，N1、N2和N3中的至少两者彼此不同。在其它实施方案中，N2和N3可以小于N1。

在一些实施方案中，第一装置30中的每个第一装置可以被构造为发射具有在从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围内的至少第一波长的第一光31。在一些实施方案中，第二装置40中的每个第二装置可以被构造为发射具有在从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围内的至少第一红外波长的第二光41。在一些实施方案中，第三装置50中的每个第三装置可以被构造为检测包括至少第一红外波长的第三光51。

在一些实施方案中，光学反射第二膜60可以设置在光学反射的该第一膜20以及多个该第一装置30、该第二装置40和该第三装置50上。在一些实施方案中，光学反射第二膜60可以限定有多个间隔开的第二开口64。在一些实施方案中，光学反射第二膜60被设置成使得其覆盖第一开口21中的包括第三装置50的每个第一开口(例如，第一开口21a)(即，光学反射第二膜60的第二开口64中没有一个位于含有第三装置50的第一开口21a之上)。在一些实施方案中，第二开口64中的每个第二开口与第一开口21中的包括第一装置30中的一个第一装置的对应第一开口(例如，21b)对准，使得由第一装置30发射的第一光31可以通过第二开口64。在一些实施方案中，第二开口64中的每个第二开口可以具有与对应第一开口21不同的尺寸。例如，第二开口64可以小于对应第一开口21，如图1所示。在此类实施方案中，光学反射第二膜60可以覆盖第二装置40的至少一部分。在其它实施方案中，第二开口64可以不覆盖第二装置40的至少一部分(即，仅第一装置30需要与第二开口64对准)。

在一些实施方案中，多个第一开口21和多个第二开口64可以形成二维规则阵列。在一些实施方案中，第一开口21和第二开口64可以形成二维正方形、矩形或六边形阵列。

在一些实施方案中，光学反射第一膜20和光学反射第二膜20具有不同的光学特性。这些特性在本文别处更详细地论述(参见例如图3A/3B和图4A/4B的论述)。然而，此处提供简要描述。对于基本上垂直入射光(即，基本上垂直于膜的表面的平面的光)，并且对于互相正交的第一偏振态和第二偏振态(例如，第一偏振态可以为被线性偏振到膜的x轴的光，而第二偏振态可以为被线性偏振到膜的y轴的光)，第一膜20对于可见波长范围和红外波长范围中的每个波长范围可以具有大于约60％、或大于约70％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％、或大于约98％的平均光学反射率。对于垂直入射光以及第一偏振态和第二偏振态，第二膜60(并且具体地，第二膜60的其中没有开口的空间65)对于可见波长范围可以具有大于约60％、或大于约70％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％、或大于约98％的平均光学反射率，并且第二膜60对于红外波长范围可以具有大于约50％、或大于约55％、或大于约60％、或大于约65％、或大于约70％、或大于约75％、或大于约80％的平均光学透射率。换句话讲，第一膜20可以反射可见波长范围和红外波长范围两者内的大部分光，并且第二膜60可以反射大部分可见光但是透射大部分红外光。

基于这些光学特性，光学反射第二膜60的多个间隔开的第二开口64被设置成使得它们与第一装置30的位置具有一一对应关系，这允许可见第一光31透射通过其中以为显示器100提供照明。另一方面，第二装置40可以被设置成使得它们不与第二开口64中的一个第二开口重合，因为由第二装置40发射的第二光41在红外波长范围内并且因此基本上透射通过光学反射第二膜60。即，在一些实施方案中，第二膜60可以覆盖第二装置40，使得由第二装置40发射的第二光41的不超过约10％、或约8％、或约6％、或约4％、或约2％、或约1％通过第二开口64。

在另一个实施方案中，第二装置40可以设置在第二开口64中的一个第二开口下方，使得第二光41通过第二开口64。然而，第三装置50可以被放置成使得它们不与第二开口64共同定位，使得仅允许红外波长范围内的光到达第三装置50。在一些实施方案中，至少一对可见光发射第一装置30和红外光发射第二装置40可以彼此一体地形成。

例如，第二装置40a可以发射第二光41a。第二光41a可以包含在红外波长范围内的波长的光，该光基本上透射通过第二膜60。在一些实施方案中，显示系统200可以还包括显示面板100，该显示面板被构造为生成供用户110观看的图像101。第二光41a最终通过显示器100并且入射在对象111(例如，用户的手指、触笔等)上，其中该第二光被反射为反射的第二光41b。反射的第二光41b基本上由第二膜60透射，并且因此反射的第二光41b的至少一部分入射在第三装置50a上，该第三装置被构造为至少感测对象111的存在。可见波长范围内的反射光基本上由第二膜60反射，不到达第三装置50a，并且因此不妨碍反射的第二光41b。

在一些实施方案中，显示系统200可以还包括设置在第二膜60上的光学漫射器80。光学漫射器80可以被构造为散射在可见波长范围的至少一部分内的光。在一些实施方案中，光学漫射器80对于可见波长范围内的波长可以具有与对于红外波长范围内的波长的平均镜面透射率Is不同的平均镜面透射率Vs。即，光学漫射器80可以被构造为将可见光的波长漫射到比红外光的波长高的程度。在一些实施方案中，例如，Is/Vs的比率可以大于或等于约2.5、或约3、或约3.5、或约4。在一些实施方案中，光学漫射器80可以具有平均总透射率It，使得比率Is/It大于或等于约0.6、或约0.65、或约0.7、或约0.75、或约0.8。在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光和可见波长范围，光学漫射器可以具有平均总透射率Vt，使得比率It/Vt大于约1、或约1.5、或约2、或约2.5。在一些实施方案中，比率It/Vt还可以小于约5、或约4.5、或约4、或约3.5、或约3。可在图6A至图6B中找到关于上述光学漫射器实施方案的光学特性的附加细节，包括Vt(平均总透射率，可见)、Vs(平均镜面透射率，可见)、Vd(平均漫透射率，可见)、It(平均总透射率，红外)、Is(平均镜面透射率，红外)和Id(平均漫透射率，红外)的值。

在一些实施方案中，光学漫射器80可以具有不同的光学特性，诸如图7A至图7B所示的那些光学特性。在此另选实施方案中，Is/It的比率可以大于或等于约0.3、或约0.35、或约0.4、或约0.45、或约0.5、或约0.55、或约0.6、或约0.65、或约0.7，并且Is/Vs的比率大于或等于约3、或约3.5、或约4、或约4.5、或约5.0。在此实施方案中，光学漫射器还可以具有平均总透射率Vt，使得比率It/Vt大于约0.7、或约0.8、或约0.9、或约1、或约1.1、或约1.2、或约1.25，并且比率It/Vt还小于约2、或约1.9、或约1.8、或约1.7、或约1.6、或约1.5、或约1.4。

在一些实施方案中，显示系统200可以还包括反射偏振器90。在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光，反射偏振器对于第一偏振态(例如，被偏振到x轴的光)可以具有至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％的平均光学透射率，并且对于第二偏振态(例如，被偏振到y轴的光)可以具有至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％的平均光学反射率。

图2是图1的显示系统的一部分的平面图，示出了设置在衬底10上的包括第一开口21的第一膜20的一个实施方案。在此实施方案中，第一开口21包括一组第一A开口(21a)和第一B开口(21b)。在此实施方案中，第三装置50设置在A开口21a中，并且成对的第一装置30和第二装置40设置在B开口21b中。开口21之间的空间23在可见波长范围和红外波长范围两者内是基本上反射的。换句话讲，第一膜20(并且特别是其中没有开口21的空间23)是基本上反射可见波长范围和红外波长范围两者内的光的波长的反射镜膜。

图3A和图3B提供关于图1的第一膜20的一个实施方案的透射与波长性能的数据，该第一膜基本上反射包括可见波长和近红外波长两者的光的波长和偏振。图3A的图表上的四条曲线可以描述如下。

曲线xTp0示出被偏振到第二膜60的x轴并以与垂线成0度的入射角(即，基本上垂直于第一膜20的表面)入射在第一膜20上的光的光透射百分比。

曲线yTp0示出被偏振到第一膜20的y轴并以与垂线成0度的入射角(即，基本上垂直于第一膜20的表面)入射在第一膜20上的光的光透射百分比。

曲线xTp60示出被偏振到第一膜20的x轴并以与垂线成约60度的入射角入射在第一膜20上的光的光透射百分比。

曲线yTp60示出被偏振到第一膜20的y轴并以与垂线成约60度的入射角入射在第一膜20上的光的光透射百分比。

图3B是示出上述四条曲线中的每条曲线的平均透射百分比与波长范围的表。如本文别处所述，对于基本上垂直入射光(入射角为约0度的光)并且对于互相正交的第一偏振态和第二偏振态中的每个偏振态(被偏振至到x轴或y轴的光)，图3A所示的第一膜20的实施方案对于在从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围内的光具有对于xTp0为0.59％且对于yTp0为0.44％的平均光学反射率。类似地，对于基本上垂直入射光(入射角为约0度的光)并且对于互相正交的第一偏振态和第二偏振态中的每个偏振态(被偏振到x轴或y轴的光)，图3A所示的第一膜20的实施方案对于在从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围内的光具有对于xTp0为1％且对于yTp0为0.66％的平均光学反射率。

图4A和图4B提供关于图1的第二膜60的一个实施方案的透射与波长性能的数据，该第二膜允许包括近红外波长的光的至少一些波长和偏振的透射。图4A的图表上的四条曲线可以描述如下。

曲线xTp0示出被偏振到第二膜60的x轴并以与垂线成0度的入射角(即，基本上垂直于第二膜60的表面)入射在第二膜60上的光的光透射百分比。

曲线yTp0示出被偏振到第二膜60的y轴并以与垂线成0度的入射角(即，基本上垂直于第二膜60的表面)入射在第二膜60上的光的光透射百分比。

曲线xTp60示出被偏振到第二膜60的x轴并以与垂线成约60度的入射角入射在第二膜60上的光的光透射百分比。

曲线yTp60示出被偏振到第二膜60的y轴并以与垂线成约60度的入射角入射在第二膜60上的光的光透射百分比。

图4B是示出上述四条曲线中的每条曲线的平均透射百分比与波长范围的表。如本文别处所述，对于基本上垂直入射光(入射角为约0度的光)并且对于互相正交的第一偏振态和第二偏振态中的每个偏振态(被偏振至到x轴或y轴的光)，图4A所示的第二膜60的实施方案对于在从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围内的光具有对于xTp0为0.42％且对于yTp0为0.50％的平均光学反射率。另一方面，对于基本上垂直入射光(入射角为约0度的光)并且对于互相正交的第一偏振态和第二偏振态中的每个偏振态(被偏振到x轴或y轴的光)，图4A所示的第二膜60的实施方案对于在从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围内的光具有对于xTp0为82.82％且对于yTp0为85.09％的平均光学反射率。

图5提供多层光学膜的分层构造的侧视图，包括图1的实施方案的第一膜20和第二膜60。在一些实施方案中，第一膜20和第二膜60中的至少一个膜包括总数目为至少10个、或至少20个、或至少50个、或至少75个、或至少100个、或至少150个、或至少200个、或至少250个、或至少300个、或至少400个的多个交替的不同的聚合物的第一层61和第二层62。在一些实施方案中，聚合物的第一层61和第二层62中的每个层可以具有小于约500nm、或约400nm、或约350nm、或约300nm、或约250nm、或约200nm的平均厚度。在一些实施方案中，聚合物的第一层61可以具有与聚合物的第二层62的折射率不同的折射率。通过构造交替的聚合物的第一层61和聚合物的第二层62的折射率、厚度和取向，有可能产生具有诸如图3A和图4A所示的特性的光学膜。如本文别处所述，基于入射角θ的值，这些特性对于入射光70可以为不同的。例如，图3A和图4A中的线xTp60和yTp60(具有60度的θ值)的绘图与线xTp0和yTp0(具有0度的θ值)的绘图不同。在一些实施方案中，第一膜20和第二膜60中的至少一个膜可以还包括可以具有大于约500nm、或约750nm、或约1000nm、或约1500nm、或约2000nm的平均厚度的至少一个表层63。

图6A和图6B提供关于光学漫射器(诸如图1的光学漫射器80)的第一实施方案的透射与波长性能的数据。图7A和图7B提供关于光学漫射器80的第二实施方案的透射与波长性能的数据。

图6A示出了示出光学漫射器80的第一实施方案的总透射百分比、漫射透射百分比和镜面透射百分比的曲线。在从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围内的光的总透射(Vt)、漫透射(Vd)和镜面透射(Vs)的平均值由图6A中的水平虚线示出，并且总结在图6B中的表中。类似地，在从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围内的光的总透射(It)、漫透射(Id)和镜面透射(Is)的平均值由图6A中的附加水平虚线示出，并且也总结在图6B的表中。

使用图6B中的平均透射值，可以确定Is/Vs的比率是58.71除以13.95，或者近似4.2。而且，可以确定Is/It的比率是58.71除以69.93，或者近似8.4，并且It/Vt的比率是69.93除以24.83，或者近似2.8。

图7A示出了示出光学漫射器80的第二另选实施方案的总透射百分比、漫射透射百分比和镜面透射百分比的曲线。在从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围内的光的总透射(Vt)、漫透射(Vd)和镜面透射(Vs)的平均值由图7A中的水平虚线示出，并且总结在图7B中的表中。类似地，在从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围内的光的总透射(It)、漫透射(Id)和镜面透射(Is)的平均值由图7A中的附加水平虚线示出，并且也总结在图7B的表中。

使用图7B中的平均透射值，可以确定Is/Vs的比率是60.24除以11.82，或者近似5.1。而且，可以确定Is/It的比率是60.24除以85.09，或者近似0.71，并且It/Vt的比率是85.09除以65.51，或者近似1.3。

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。

本领域普通技术人员将在本说明书中使用和描述的上下文中理解术语诸如“基本上”。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“基本上相等”的使用不清楚，则“基本上相等”将指约大致为如上所述的约的情况。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“基本上平行”的使用不清楚，则“基本上平行”将指在平行的30度以内。在一些实施方案中，描述为彼此基本上平行的方向或表面可以在平行的20度以内或10度以内，或者可以是平行的或标称平行的。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“基本上对准”的使用不清楚，则“基本上对准”将指在对准对象的宽度的20％以内对准。在一些实施方案中，描述为基本上对准的对象可在对准对象的宽度的10％以内或5％以内对准。

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 (23)

1.一种显示系统，包括：

衬底；

光学反射第一膜，所述第一膜设置在所述衬底的第一主表面上，并且限定有跨所述第一主表面的长度和宽度布置的多个间隔开的第一开口；

多个可见光发射第一装置、红外光发射第二装置和红外光检测第三装置，所述第一装置、所述第二装置和所述第三装置设置在所述第一膜的所述第一开口中并且安装在所述衬底上；和

光学反射第二膜，所述第二膜与所述衬底相反地设置在多个所述第一装置、所述第二装置和所述第三装置以及光学反射的所述第一膜上，使得对于从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围和从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围：

所述第一装置中的每个第一装置被构造为发射具有不在所述红外波长范围内的至少第一波长的第一光；

所述第二装置中的每个第二装置被构造为发射具有在所述红外波长范围内的至少第一红外波长的第二光；

所述第三装置中的每个第三装置被构造为检测具有至少所述第一红外波长的第三光；并且

对于基本上垂直入射光并且对于互相正交的第一偏振态和第二偏振态中的每个偏振态：

对于所述第一开口之间的区域，所述第一膜对于所述可见波长范围和所述红外波长范围中的每个波长范围具有大于约60％的平均光学反射率；并且

所述第二膜对于所述可见波长范围具有大于约60％的平均光学反射率，并且对于所述红外波长范围具有大于约50％的平均光学透射率。

2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述衬底包括电路板，所述电路板包括电连接到所述第一装置、所述第二装置和所述第三装置中的至少一个装置上的至少一个导电迹线。

3.根据权利要求1所述的显示系统，其中多个间隔开的所述第一开口包括多个间隔开的第一A开口和第一B开口，其中所述第三装置以一一对应关系设置在所述第一A开口中，并且成对的所述第一装置和所述第二装置以一一对应关系设置在所述第一B开口中。

4.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述第一膜和所述第二膜中的至少一个膜包括总数目为至少10个的多个交替的不同的聚合物的第一层和第二层，所述聚合物的第一层和第二层中的每个层具有小于约500nm的平均厚度。

5.根据权利要求4所述的显示系统，其中所述第一膜和所述第二膜中的至少一个膜还包括具有大于约500nm的平均厚度的至少一个表层。

6.根据权利要求1所述的显示系统，还包括光学漫射器(80)，所述光学漫射器设置在所述第二膜上并且被构造为散射在所述可见波长范围的至少一部分内的光，使得对于所述基本上垂直入射光(70)：

在所述可见波长范围内，所述光学漫射器具有平均镜面透射率Vs；并且

在所述红外波长范围内，所述光学漫射器具有平均总透射率It和平均镜面透射率Is，Is/It≥0.6，Is/Vs≥2.5。

7.根据权利要求6所述的显示系统，其中对于所述基本上垂直入射光和所述可见波长范围，所述光学漫射器具有平均总透射率Vt，It/Vt>1。

8.根据权利要求7所述的显示系统，其中对于所述基本上垂直入射光和所述可见波长范围，It/Vt<5。

9.根据权利要求1所述的显示系统，还包括反射偏振器，使得对于所述基本上垂直入射光，所述反射偏振器对于所述第一偏振态具有至少60％的平均光学透射率并且对于所述第二偏振态具有至少60％的平均光学反射率。

10.根据权利要求1所述的显示系统，还包括显示面板，所述显示面板被构造为生成供用户观看的图像，由所述第二装置中的至少一个第二装置发射的所述第二光朝向对象传播并且入射在所述对象上，所述第三装置中的至少一个第三装置被构造为通过接收由所述对象反射的所述第二光的至少一部分来至少感测所述对象的存在。

11.根据权利要求10所述的显示系统，其中所述对象包括所述用户的手指。

12.根据权利要求10所述的显示系统，其中所述对象包括触笔。

13.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述第二膜限定有多个间隔开的第二开口，其中：

所述第二膜覆盖所述第一开口中的包括所述第三装置中的一个第三装置的每个第一开口；并且

所述第二开口中的每个第二开口与所述第一开口中的包括所述第一装置中的一个第一装置的对应第一开口对准，使得由所述对应第一开口发射的所述第一光通过所述第二开口。

14.根据权利要求13所述的显示系统，其中所述第二膜覆盖所述第二装置，使得由所述第二装置发射的所述第二光的不超过约10％通过所述第二开口。

15.根据权利要求1所述的显示系统，还包括光学漫射器，所述光学漫射器设置在所述第二膜上并且被构造为散射在所述可见波长范围的至少一部分内的光，使得对于所述基本上垂直入射光：

在所述可见波长范围内，所述光学漫射器具有平均镜面透射率Vs；并且

在所述红外波长范围内，所述光学漫射器具有平均总透射率It和平均镜面透射率Is，Is/It≥0.3，Is/Vs≥3。

16.根据权利要求15所述的显示系统，其中对于所述基本上垂直入射光和所述可见波长范围，所述光学漫射器具有平均总透射率Vt，It/Vt>0.7。

17.根据权利要求16所述的显示系统，其中对于所述基本上垂直入射光和所述可见波长范围，It/Vt<2。

18.根据权利要求1所述的显示系统，包括总共N1个第一装置、总共N2个第二装置和总共N3个第三装置，其中N1、N2和N3中的至少两者彼此不同。

19.根据权利要求18所述的显示系统，其中N2和N3小于N1。

20.一种显示系统，包括：

第一镜，所述第一镜限定有二维阵列的第一开口；

多个可见光发射装置和红外光发射装置，多个所述可见光发射装置和所述红外光发射装置设置在所述第一镜的所述第一开口中，所述可见光发射装置被构造为发射具有在从约420nm延伸到约680nm的可见波长范围内的至少一个可见波长的可见光，所述红外光发射装置被构造为发射具有在从约850nm延伸到约1050nm的红外波长范围内的至少一个红外波长的红外光；和

第二镜，所述第二镜设置在所述第一镜上并且限定有以一一对应关系与所述第一开口对准的二维阵列的第二开口，使得由所述可见光发射装置发射的所述可见光的至少70％、但是由所述红外光发射装置发射的所述红外光的不超过约10％通过所述第二开口；

其中所述第一镜的在所述第一开口之间的区域在所述至少一个可见波长和所述至少一个红外波长中的每个波长处具有大于约60％的光学反射率；并且

其中所述第二镜的在所述第二开口之间的区域在所述至少一个可见波长处具有大于约60％的光学反射率，并且在所述至少一个红外波长处具有大于约50％的光学透射率。

21.根据权利要求20所述的显示系统，其中所述第一开口和所述第二开口形成二维规则阵列。

22.根据权利要求20所述的显示系统，其中所述第一开口和所述第二开口形成二维正方形、矩形或六边形阵列。

23.根据权利要求20所述的显示系统，其中至少一对可见光发射装置和红外光发射装置彼此一体地形成。