TWI516811B - 在極性及方位角方向具有輸出限制之反射膜組合及包含該組合之照明系統 - Google Patents

在極性及方位角方向具有輸出限制之反射膜組合及包含該組合之照明系統 Download PDF

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Description

在極性及方位角方向具有輸出限制之反射膜組合及包含該組合之照明系統
概言之本發明係關於光學膜以及該等膜之特定應用，該等膜之反射特徵主要取決於自膜內各微層間之介面反射之光的相長及相消干涉。本發明亦係關於相關系統及方法。
業內已知多層光學膜，其反射及透射特徵排他地或主要基於自膜內複數個光學薄層(「微層」)或其堆棧間之介面反射之光的相長及相消干涉。舉例而言，很久以前即已獲知可藉由將交替無機光學材料層(例如二氧化鈦(TiO2)及二氧化矽(SiO2))真空沈積至基板上來製造高反射率鏡膜。
亦已知可藉由共擠出複數個交替聚合物層並在適合使澆注層變薄並提供某些具有應力誘導雙折射之所得微層之條件下拉伸澆注腹板來提供具有顯著面內雙折射之多層光學膜。例如，參見美國專利第3,610,729號(Rogers)、第4,446,305號(Rogers等人)、及第5,486,949號(Schrenk等人)。所選擇材料特性及製程條件應使應力誘導雙折射可在沿一面內軸之相鄰微層之間提供折射率失配，且沿正交面內軸提供顯著折射率匹配。折射率失配為沿第一軸(阻斷軸)偏振之光提供高反射率，且折射率匹配為沿正交軸(通過軸)偏振之光提供低反射率及高透射，從而形成便捷之反射性偏振器物件。
最近，3M公司之研究者已指出，該等膜沿與膜垂直方向(即z軸)之層間折射率特徵具有顯著性，且展示該等特徵在膜之斜入射角反射率及透射中發揮重要作用之方式。例如，參見美國專利第5,882,774號(Jonza等人)。Jonza等人尤其教示可調整相鄰微層間之z軸折射率失配(更簡言之稱作z折射率失配或Δnz)以使得可構建布魯斯特角(Brewster angle)(介面處p-偏振光之反射接近零之角度)極大或不存在之多層堆棧。此繼而使得可構建p-偏振光之介面反射率隨入射角增加而緩慢降低、或與入射角無關、或隨入射角遠離法線方向而提高之多層鏡及偏振器。因此，可達成在較寬帶寬內，在鏡情形下對任何入射方向之s-及p-偏振光二者皆具有高反射率、且在偏振器情形下對選定方向之s-及p-偏振光二者皆具有高反射率之多層膜。
本文中尤其闡述寬帶多層光學膜與偏振器之組合，其表現該等膜先前從未顯示過之定向透射及反射特徵。
舉例而言，本文闡述對垂直入射光可表現鏡樣特性之多層膜，其在可見範圍或其他目標擴展波長範圍內維持對任何偏振之高反射率(例如至少75%、80%、85%或90%)。然而，在某些斜角下，該等相同膜對擴展波長範圍內之p-偏振光具有高透射性。此伴隨有顯著反射率降低之斜角光漏在第一入射平面(由於對斜角p-偏振光之弱反射性而命名為弱入射平面)發生時強於第二入射平面(由於對相同斜角p-偏振光之較強反射性而命名為強入射平面)。相對於垂直入射而言，第二或強入射平面對斜角p-偏振光可能不表現顯著光漏，或其可表現顯著但小於弱入射平面之光漏。在前一情形下，多層膜對在第一(弱)入射平面中而非在正交第二(強)入射平面中因離軸光漏所致之p-偏振光表現顯著的「蝠翼樣」透射特徵；在後一情形下，多層膜在該兩個正交平面中表現顯著「蝠翼樣」透射特徵。
然後將具有該等特性之多層光學膜與具有通過軸及阻斷軸之偏振器組合。偏振器較佳為或包含反射性偏光膜。偏振器之定位較佳使其阻斷軸與多層膜之強軸(平行於強入射平面之面內軸)實質上對準，在此情形下偏振器之通過軸與多層膜之弱軸(平行於弱入射平面之面內軸)實質上對準。此偏振器/多層光學膜組合在極性及方位角方向上限制光。在極性方向上之限制可藉由多層光學膜對所有偏振之垂直入射光之高反射率以及弱入射平面中之強離軸p-偏振光漏來提供。方位角方向上之限制可藉由多層光學膜對強平面中斜p-偏振光之高反射率以及其對弱平面中斜p-偏振光之較低反射率及強透射來提供，或若多層光學膜對強平面中之斜p-偏振光具有顯著光漏，則方位角限制可藉由偏振器之阻斷軸來提供。在任一情形下，由偏振器/多層光學膜組合提供之極性及方位角限制皆可為入射光提供斜透射波瓣。
令人驚訝的是，已發現方位角方向上斜透射波瓣之準直角寬或角度可主要取決於多層光學膜相對於偏振器之取向。具體而言，面向偏振器之多層光學膜的兩個相對主要表面之選擇可對方位角方向上斜透射波瓣之準直度具有顯著效應。已發現此應為如下情形：多層光學膜含有複數個排列成可反射擴展波長帶之光之光學重複單元的微層，且其中該等光學重複單元沿多層光學膜厚度方向之光學厚度分佈應使得光學重複單元中之較薄者大體上朝向多層膜之一主要表面設置(「薄側」)，且光學重複單元中之較厚者大體上朝向多層光學膜之另一主要表面設置(「厚側」)。此一層厚度排列可出現在(例如)光學重複單元經排列以沿膜厚度方向具有單調遞增或單調遞減厚度梯度時。在某些情形下，偏振器相對於多層光學膜之取向亦可對斜透射波瓣之方位角準直度具有一定效應。
本文中尤其闡述包括微層之多層光學膜，該等微層排列成光學重複單元以反射擴展波長帶(例如400至700nm之人類可見光譜)之光。相鄰微層表現沿x軸之顯著面內折射率失配Δnx及沿y軸之Δny。該等失配之量值足夠大，從而使得對於擴展波長帶中之垂直入射光而言，膜具有針對該等沿x軸偏振之光之反射率及針對該等沿y軸偏振之光之反射率，且及二者皆為至少75%、80%、85%、或90%。然而，相鄰微層亦表現沿面外z軸之顯著折射率失配Δnz。此失配之量值足夠大且具有適宜極性，從而使得對於入射於膜上第一(「弱」)入射平面中之p-偏振光而言，膜之反射率自垂直入射之初始值至角度θ斜之值R1降低至少一半。然而，面內折射率失配Δnx及Δny之差異足夠大，從而使得對於入射於膜上與第一入射平面正交之第二(「強」)入射平面中之p-偏振光而言，膜之反射率R2大於角θ斜之R1。在某些情形下，對於入射於第二入射平面中之p-偏振光而言，所有入射角之R2皆可為至少75%。因此，端視多層光學膜設計，在第二入射平面中僅以較低程度觀察到在第一入射平面中以斜極性角觀察到之p-偏振反射率之顯著降低及所伴隨透射之顯著提高，或可能完全觀察不到。
此一膜通常在兩個不同方向上表現低反射率R1，各方向皆位於第一入射平面中且各方向相對於z軸與極性角θ斜相對，且兩個方向彼此分開之角度為該角度之兩倍，即2*θ斜。藉由組合多層膜與偏振器，與該等獨特方向中之每一者相關之低反射率及高透射維持在有限方向錐內，與垂直入射光或與第二入射平面之入射光相關之高反射率及低透射佔據該方向錐以外之部分，該等錐稱作透射波瓣。因此，此一偏振器/多層光學膜組合可藉由選擇性使光透射至形成蝠翼樣分佈之兩個離軸透射波瓣中及較佳反射任何未透射光來「限制」光。各蝠翼樣波瓣之特徵可為極性角θ中之有限角寬Δθ及方位角Φ中之有限角寬ΔΦ。藉由適當選擇朝向偏振器取向之多層膜主要表面，及在某些情形下朝向多層膜取向之偏振器主要表面，可提供斜透射波瓣不大於120度、或不大於90度、或不大於60度之方位角寬ΔΦ。較佳在(例如) 50至80度範圍內之入射角θ斜下使斜透射波瓣達成此良好方位角限制，較佳亦在入射角θ=60度下達成。
離軸透射波瓣或光漏使得該組合適用於直光式背光及類似照明系統中，其中可將該組合置於燈前且具有或不具有其他中間光學膜或光學體，從而幫助分散燈所發射光以達成更佳空間均勻性並幫助掩蔽或遮蔽燈。該組合亦可用於諸如燈具及工作照明等一般照明系統中以提供平衡之同軸與離軸照明，從而幫助擴寬輸出光之角分佈以達成降低眩光或其他期望設計目標。亦可引入稜鏡膜及類似光管理膜以根據需要將射出多層光學膜之高斜光重定向至系統之觀看軸或其他方向。
由於光漏之不對稱性及與透射波瓣相關之方位角之有限範圍，該組合非常適合與線性光源一起使用，即沿一光源軸發生物理擴展且在垂直於該光源軸之其他軸線上顯著較短或受限之光源。直管式螢光燈泡係此一光源之一實例，且排列成線之複數個單獨LED為另一實例。該組合之取向可有益地使與透射波瓣對準之第一或弱入射平面與該光源軸基本垂直。或者第一入射平面可與該光源軸平行對準。在此替代性組態中，大部分光發生多次反射以重定向為沿弱軸射出，從而導致光在經由該組合射出前更均勻地混合。在此情形下低吸收系統具有維持高效系統之重要作用。
所揭示反射性多層光學膜-以及與該等膜組合使用之實例性偏振器-可製造為在可見區或其他目標波長區具有低吸收損失，從而使得幾乎所有該膜未透射之光皆經該膜反射，且反之亦然；或，其中R半球係指該膜之總半球平均反射率，且T半球係指該膜之總半球平均透射率。因此，所揭示組合可有利地用於採用光循環之照明系統中。例如，可將所揭示組合置於具有後反射器且在後反射器與膜之間設置有一或多個燈之直光式系統中。首次未透射過該組合之光可藉由後反射器反射回該組合以獲得另一次透射機會。
除非另外說明，否則可認為在本文中所提及與多層光學膜相關之反射率及透射值(以及彼等與實例性偏振器相關者及彼等與所揭示偏振器/多層光學膜組合相關者)納入兩個、或一個、或零個膜/空氣介面之效應。引入多少此類膜/空氣介面之問題可取決於所揭示膜之既定應用。舉例而言，若將膜或組合置於已存在背光、燈具、或其他照明系統中，且若該膜或組合之外部主要表面仍保持暴露於空氣中而非使其與另一光學元件進行封閉光學接觸(例如藉由層壓)，則系統設計者可能期望在反射率及透射中引入兩個膜/空氣介面之效應以評價反射膜或組合對系統之影響。另一方面，若首先將稜鏡膜層壓至反射膜或組合之一主要表面上且隨後將所得結構置於已存在照明系統中，則期望系統設計者引入僅一個膜/空氣介面-反射膜或組合中未層壓主要表面之效應。最後，若將反射膜或組合層壓至照明系統之已存在組件上，且已存在組件之折射率與該膜或組合之外表面類似，則鑒於以下事實期望系統設計者在反射率及透射值中不引入膜/空氣介面：向系統中添加反射膜基本上不改變系統中聚合物/空氣介面之總數。
亦論述相關方法、系統及物件。
根據下文詳細說明可瞭解本申請案之該等及其他態樣。然而，在任何情況下均不應將上述歸納內容視為對所主張標的物之限制，該標的物僅受限於隨附申請專利範圍，且該等申請專利範圍在執行過程中可加以修改。
圖1繪示採用反射性多層光學膜112以及偏振器113之照明系統110之簡化透視圖，該等元件之組合分配有參考編號115且具有蝠翼樣透射特徵。系統110亦包括高反射率後反射器114，其與組合115實質上共同擴展且與其相對，以在二者之間形成光循環腔116。因此，組合115所反射之光可由後反射器114朝向組合115再次反射以獲得另一次透射機會，從而改良系統效率並減少損失。
膜112及偏振器113展示為彼此稍微間隔之分開膜以便於說明。在實踐中，若需要該等組件可如此分開，或其可(例如)藉由層壓或經由一或多個中間光學膜或光學體彼此連接，該二者之間較佳無介入氣隙以降低聚合物/空氣介面所致之反射。同樣，該等組件之順序可改變，從而使得偏振器113而非膜112位於頂部。然而，如下文進一步闡釋，該等組件之相對取向(自立足點來看膜112之主要表面應面向偏振器，且偏振器113之主要表面應面向膜)具有重要意義且應根據本文所教示謹慎選擇。
據顯示組合115僅在較大斜角下透射光，參見光線118a、118b。該等光線118a-b係下文進一步闡述之實際組合之實際透射的過度簡化形式，但其可用於展示該組合之重要特徵。所繪示光線引入小雙向箭頭來代表其各自的偏振態。同樣，出於參考目的展示笛卡爾x-y-z座標系。將組合115繪示為實質上平坦的平面，其平行於x-y平面而擴展且具有與z軸法線平行之表面。亦涵蓋照明系統，其中可將組合115彎曲或彎折以符合期望形狀，但甚至在彼等情形下組合115亦可視為局部平坦且在小區域內為平面。在該等情形下，可認為圖1代表較大照明系統中之較小局部部分。
組合115中之多層光學膜112組件具有兩個特徵性面內軸120、122，將其分別對準座標系之y軸及x軸，但當然可採用其他慣例。軸120可稱作「弱」軸且軸122可稱作「強」軸。弱軸及強軸分別類似於偏振器之「通過」軸及「阻斷」軸，但此係對於高斜光而言，對於同軸光而言不一定如此。平行於z軸射至膜112上之擴展波長帶內的同軸光不論偏振如何皆發生強反射，從而使得膜112實質上表現為高反射性寬帶鏡。該沿x軸偏振之光之反射率或為至少75%、或至少80%、85%或90%，且該沿y軸偏振之光之反射率亦為至少75、80、85或90%。在許多實施例中，弱軸120之同軸反射率稍低於強軸122，但並非每個實施例中皆如此，且如上所述在任一事件中弱軸反射率皆為至少75%。換言之，若係與中之較低者，則在許多但非所有實施例中將對應於弱軸，且為至少75、80、85或90%。由於膜112在垂直入射下具有鏡樣特徵，圖1未展示沿z軸經由組合115透射之光線。
在大斜角下，膜112具有強透射性，但實質上僅對於p-偏振光而言，且主要針對入射於「弱平面」(入射平面含有弱軸120)之p-偏振光而非針對入射於「強平面」(入射平面含有強軸122)之p-偏振光。如上所述，膜112可表現或可能不表現顯著量之光漏，例如傾斜入射於強平面之p-偏振光之光漏大於10、15、20或25%透射(但在給定入射角θ斜下之光漏小於以θ斜角入射於弱平面之p-偏振光)。在任一情形下，具有通過軸及阻斷軸之類型之偏振器113較佳取向為使得其阻斷軸實質上對準強軸122。此確保入射於膜112強平面之p-偏振光之任何光漏皆可藉由偏振器113來阻斷，且因此亦可藉由組合115來阻斷。此相同取向亦可確保偏振器之通過軸113實質上對準膜112之弱軸120，從而使得入射於弱平面之強漏p-偏振光可通過組合115。斜光線118a、118b因此在圖1中顯示為位於弱(y-z)平面中，且顯示為p-偏振。透射之增加伴隨著垂直入射反射率之下降。膜112對入射於弱平面之p-偏振光之反射率在至少某些入射角θ斜下下降至最小面內反射率之一半，且較佳下降至甚至更低。此可表示為，其中R1係指膜112對入射於弱平面之p-偏振光在角θ斜下之反射率。在空氣中θ斜通常在50至80度範圍內。在某些實施例中，膜112對入射於強平面之所有入射角之p-偏振光之反射率亦保持較高。此可表示為(或80、85或90%)，其中R2係指入射於強平面之p-偏振光在任一角度下(在所有可能的入射角下)之反射率。滿足此條件之多層光學膜闡述於於2008年11月19日申請之美國專利申請案第61/116291號「Multilayer Optical Film With Output Confinement in Both Polar and Azimuthal Directions and Related Constructions」中，且該專利係以引用方式併入本文中。或者，在所有入射角θ下R2皆可大於或等於。
組合115在介於弱平面與阻斷平面之間之入射平面中、對應於大於0但小於90度之方位角之反射及透射性能的特徵在於透射光之準直度或角度限制，且在下文進一步加以論述。
組合115對弱平面或y-z平面中入射光之透射的提高以及對強平面或x-z平面中入射光之透射未發生相應提高的事實可有益地用於不同照明系統(例如背光、燈具及諸如此類)中，以達成隱蔽燈泡之目的或將光分佈至期望方向及空間模式中。藉由該等光學特徵，組合115可僅沿一個方向(弱軸120)提供通量或亮度均化，此可有益地用於採用線性光源(例如螢光管或緊密間隔LED或磷光體塗佈LED組)之照明系統中。在該等情形下，膜之通量均化方向之取向較佳實質上垂直於線性光源之軸或長維度。膜之角度依賴性反射率及透射可幫助向(例如)背光或燈具之前漫射器提供更均勻之光強度遞送。
組合115中多層光學膜112組件之上述特性可藉由多個微層之適宜選擇及設計來達成，如下文更詳細地闡述。較佳地，微層及其他膜組件係使用低吸收材料(例如低損失光透射性聚合物或其他低損失材料)來製造，從而將膜之單次通過吸收損失保持在極低程度，例如在可見波長範圍內平均小於1%。因此，除非另外說明，否則多層光學膜對給定波長、偏振態及入射方向之反射百分比與透射百分比之和可假定接近100%，或至少99%。換言之，反射率(%)+透射。因此，膜反射率之降低亦可視為透射之提高，且反之亦然。
熟習多層光學膜基本特徵之讀者可瞭解，多層光學膜之給定微層隨著光入射角之改變可反射不同波長之光，且本文所述多層光學膜亦係如此。在某些情形下，此特性可用來構建意欲隨入射角改變而透射或反射不同波長光之「變色」膜。然而，本文所述多層光學膜係設計為反射及透射擴展波長帶(例如400-700nm之人類可見區)中實質上均勻之光，且設計為在較寬入射角範圍內如此作用。如下文進一步論述，此可藉由提供具有足夠數量微層及適宜層厚度梯度之膜112來達成，以提供較寬且實質上平坦之反射帶。反射帶較佳足夠寬且足夠平坦，從而使得其隨入射角及偏振而改變，且在擴展波長帶中維持相對平坦或均勻之光譜透射及反射率。平坦光譜特徵確保可均勻反射或透射白光，從而使得所看到的反射及透射光之顏色與光源顏色相差不大。倘若目標擴展波長帶係可見光譜，且假定該膜具有暴露於空氣中之平坦主要表面，則通常提供在垂直入射及400至900nm下具有平坦反射帶之多層光學膜即足以確保在400-700nm及所有合用角度下之均勻反射率。
系統110亦包括後反射器114，但讀者應理解，組合115亦可用於不含後反射器114且不含循環腔116之照明系統中。然而，在包括後反射器114時其端視既定應用可採用各種形式。在相對便宜的燈具設計中，後反射器可為或可包含施加至諸如金屬板片等結構構件上之簡單白色漆料塗層。在諸如LCD TV背光或類似顯示器等要求更嚴格之應用中，後反射器114對具有任何偏振之可見光可具有至少90%、95%、98%、99%或更高之同軸平均反射率。該等反射率值涵蓋反射至半球中之所有可見光，即該等數值包括鏡面反射及漫反射。就此而言，後反射器114可主要為鏡面反射器、漫反射器、或組合鏡面/漫反射器，而不論空間上是否均勻或模式化。後反射器114亦可為或可包含PCT專利申請公開案WO 2008/144644「Recycling Backlights With Semi-Specular Components」(代理檔案號63032WO003)中所述之半鏡面反射器，該專利係以引用方式併入本文中。
在某些情形下，後反射器114可自具有高反射率塗層之堅硬金屬基板或層壓至支撐基板上之高反射率膜來製造。適宜高反射率材料包括可自3M公司購得之VikuitiTM增強型鏡面反射器(ESR)多層聚合膜；藉由使用0.4密爾厚丙烯酸異辛基丙烯酸酯壓敏性黏著劑將載有硫酸鋇之聚對苯二甲酸乙二酯膜(2密爾厚)層壓至VikuitiTM ESR膜上來製造之膜，所得層壓膜在本文中稱作「EDR II」膜；可自Toray Industries公司購得之E-60系列LumirrorTM聚酯膜；多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜，例如彼等可自W. L. Gore ＆ Associates公司購得者；可自Labsphere公司購得之SpectralonTM反射材料；可自Alanod Aluminum-Veredlung GmbH ＆ Co.購得之MiroTM陽極化鋁膜(包括MiroTM 2膜)；購自Furukawa Electric有限公司之MCPET高反射率發泡壓片；可自Mitsui Chemicals公司購得之White RefstarTM膜及MT膜；及一或多種使用熱誘導相分離(「TIPS」)製造之多孔聚丙烯膜，如美國專利第5,976,686號(Kaytor等人)中所述。
後反射器114可實質上平坦且平滑，或其可具有與其相連之結構化表面以增強光散射或混合。可在以下位置形成此一結構化表面：(a)後反射器114表面上，或(b)施加至該表面上之透明塗層上。在前一情形下，可將高反射膜層壓至預先形成結構化表面之基板上；或可將高反射膜層壓至平坦基板(例如金屬薄片，如同可自3M公司購得之VikuitiTM耐久性增強型鏡面反射器-金屬(DESR-M)反射器一般)，隨後藉由(例如)衝壓作業來形成結構化表面。在後一情形下，可將具有結構化表面之透明膜層壓至平坦反射性表面上，或可將透明膜施加至反射器上，且隨後可使透明膜頂部形成結構化表面。
對於彼等包括直光式組態(即將一或多個光源直接設置在照明系統110之輸出或發射區域後之組態)之實施例，後反射器可為上面安裝有光源之連續單一完整層，或其可以不連續方式構建為多個分開部分，或其可以不連續方式構建於原本連續之層中，但其中須包括可使光源透過之分隔孔隙。舉例而言，可將反射材料條帶施加至安裝有成列光源之基板上，每一條帶之寬度足以自一列光源擴展至另一列光源且其長度足以跨越背光輸出區域之相對邊界。
照明系統110亦包括圖1視圖中未顯示之一或多個光源，其設置為可將光發射至循環腔中。光源可發射目標擴展波長帶(通常為可見光譜)之光，或可自(例如) LED或雷射器發射狹窄區帶之紫外光、可見顏色光、或紅外光。例如，冷陰極螢光燈(CCFL)在其長窄發射區域提供白光發射，且彼等發射區域之作業亦可散射某些光將其射至CCFL上，例如循環腔內可能發生之情況。CCFL之典型發射之角分佈實質上為朗伯(Lambertian)角分佈，其在某些超低損失背光設計中可能無效或不期望。同樣，CCFL之發射表面儘管稍具漫反射性但通常亦具有在該等應用中可能過度之吸收損失。另一方面，螢光光源在諸如頂燈或工作照明等較高損失系統中完全足夠。
發光二極體(LED)亦適合用作光源。LED管芯以近朗伯方式發光，但由於其尺寸相對於CCFL遠遠較小，可用(例如)整體囊封透鏡、反射器或抽取器容易地改變LED光分佈以使所得封裝LED成為前向發射器、側向發光器、或具有其他非朗伯特性，此在某些應用中可能係有益的。然而，LED光源相對於CCFL之較小尺寸及較高強度亦可使得更難使用LED來產生空間均勻背光輸出。在使用單色LED(例如紅色/綠色/蘭色(RGB) LED之排列)來產生白光之情形下尤其如此，此乃因不能提供該光之足夠側向輸送或混合可形成顯示不期望顏色之區帶或區域。可使用藉由藍色或UV發射LED管芯來激發磷光體以自大致等於LED管芯之較小區域或體積產生強白光之發白光LED來降低該顏色不均勻性。但現有白色LED所提供LCD色域不能寬至彼等單色LED排列可達成者，且因此可能並非適用於所有最終應用。
或者，可藉由在採用本發明膜達成定向光控制或光混合之光循環腔之中或之上遠離LED之位置添加磷光體而自藍色或UV LED生成白光，或一般可自較短波長光源生成任何較長波長光。此排列有時稱作「遠程磷光體」。
無論使用何種光源，皆可將其直接置於系統110之擴展輸出表面後，即直接置於組合115後，或可沿輸出表面邊緣來置放。前一情形稱作「直光式」系統，且後一情形稱作「邊緣發光」系統。在某些情形下，直光式系統亦可在裝置周圍包括一個或某些光源，或邊緣發光系統可包括一個或某些直接位於輸出區域後之光源。在該等情形下，若大部分光直接源自輸出區域後則可將系統視為「直光式」，且若大部分光源自輸出區域周圍則可將系統視為「邊緣發光」。直光式系統易於發生「擊穿」現象，其中在每一光源上方之輸出區域中出現亮點。邊緣發光系統通常包括固體光導，其將光自安裝在邊緣的光源載至或引導至輸出區域之所有部分，光導亦具有光萃取特徵以將光自光導朝向觀看者130定向。若系統110係液晶顯示(LCD)裝置之背光，則在組合115與觀看者130之間通常可包括其他組件，例如一或多個偏振器(包括吸收性偏振器及反射性偏振器)、漫射器、稜鏡膜(包括可自3M公司購得之任一亮度增強膜(BEF)且包括可獲得之轉向膜)、及液晶板。若系統較簡單，例如頂燈或工作燈，則其他組件可包括漫射器膜或板及/或其他光透射性版，可將所揭示偏振器/多層光學膜組合層壓層壓至其上或抵靠其來放置所揭示組合。
現再次參照圖1，出於參照目的亦顯示觀察者132及134以進一步展示多層光學膜112之基礎光學特徵。觀察者132沿強軸122觀察，且觀察到如圖2a之部分示意性側視圖中所示之照明系統110。觀察者134沿弱軸120觀察，且觀察到如圖2b之部分示意性側視圖所示之照明系統110。
在圖2a中，顯示將普通光源210設置在呈直光式組態之組合115與後反射器114之間，其直接位於照明系統之輸出表面後。顯示光源210發射兩束未偏振光線：垂直入射光線212及傾斜入射光線214，其位於y-z(弱)平面中且相對於表面法線或z軸與極性角θ相對。該等光線射至組合115之後主要表面上，該後主要表面在圖2a之排列中對應於偏振器113之主要表面，但若將元件112及113重排其亦可對應於多層光學膜112之主要表面。圖2a繪示具有某些組成組件之多層光學膜，包括微層堆棧112a及(可選)厚光學外表層112b、112c，該等組件意欲不按比例來繪示。為方便起見僅在一部分膜112中顯示該等組成組件，但應理解其可擴展跨越膜112之整個長度及寬度。藉由膜112之適宜設計，該膜作為同軸鏡藉由強反射兩種正交偏振來作業。在實例性反射性偏振器實施例中，偏振器113亦反射垂直入射光中沿其阻斷軸偏振之部分，該阻斷軸較佳實質上對準強軸122(圖2a中之x軸)。因此，組合115將兩種偏振態之光線212作為光線212a強反射回後向反射器114。調整膜112以向在y-z或弱平面中偏振之光提供選擇性離軸光漏，藉此強反射該垂直射至膜上之光(見光線212、212a)，但該以高斜極性角θ出射之光(見光線214中在所繪示平面中偏振之部分)作為光線118b發生強透射，參見上文圖1。此偏振之斜光亦由偏振器113透射，該偏振器之通過軸較佳實質上對準弱軸(圖2a中之y軸)。斜光線214中沿x軸或強軸122偏振之部分由偏振器113(若其為反射性偏振器)及由膜112強反射而產生光線214a。
在圖2a中提供極性角通量包絡線220(標記為其分離的兩半或波瓣220a、220b)以定量繪示膜112對入射於y-z或弱平面中之p-偏振光之透射的角度依賴性。可將此包絡線視為代表組合115所透射光之通量或亮度，或者組合115之透射百分比，其隨特定入射平面中之特定偏振光的極性角θ而改變。入射於弱平面中之正交偏振s-偏振光的類似通量包絡線並未顯示，此乃因該光在所有角度下之透射皆極小，因而此包絡線不令人關注且沒有必要。然而，p-偏振包絡線220顯示，p-偏振光在垂直入射下具有較小或可忽略之透射，其在較大斜角θ斜下提高至最大。此最大透射角亦對應於上述反射率(R1)之最小值。若透射及反射率值包括一或兩個膜/空氣表面反射之效應，則在角θ斜與切入射(θ=90度)之間p-偏振光之透射通常可快速下降，如通量包絡線220所示。結果係入射於弱平面之p-偏振光之蝠翼樣透射特徵，以及對所有偏振之同軸鏡樣特徵(高同軸反射率)。波瓣220a、220b通常表現相對於z軸之軸對稱，且表現相對於y-z平面之鏡面對稱。
圖2b與圖2a類似，但係針對沿y軸或弱軸120觀察之觀察者134。此觀察者亦觀察到光源210發射垂直入射光線212，其兩種正交偏振如上文所述亦發生強反射而產生反射光線212a。光源210亦發射另一斜光線230，其相對於表面法線或z軸與角θ相對且類似於圖2a中之光線214，但不同之處在於該光線設置與正交x-z平面中，即「強」平面。在此入射平面中，兩種偏振態之光線230由組合115以斜角強反射，產生反射光線230a。在此圖中未顯示極性通量包絡線，此乃因入射於強平面中之光之兩種正交偏振在所有入射角下透射皆極小，使得該等包絡線不令人關注且不必要。在某些實施例中，即使膜112自身(無偏振器113)對強(x-z)平面中之p-偏振光可具有與通量包絡線220類似但量值較小之離軸蝠翼樣型通量包絡線，情形亦係如此；在該等情形下，偏振器之阻斷軸113實質上阻止該光透射(較佳藉由反射，但亦可藉由吸收來阻止)，從而使得組合115在強平面中亦不具有顯著極性通量包絡線。
圖2c係自觀察者130之角度來觀察之照明系統110之俯視圖或前視圖。p-偏振光之方位角通量包絡線240重疊在此視圖上，該通量包絡線標記為其分離的兩半或波瓣240a、240b。通量包絡線240代表以特定入射角θ(例如θ=60度或另一選定值)入射於所有可能入射平面中之p-偏振光的亮度或通量(或甚至透射百分比)。s-偏振光之對等通量包絡線不令人關注且不必要，此乃因該等多層光學膜對s-偏振光之通量或透射通常極小，且因此未顯示。注意，由於p-偏振光對組合115之透射係入射角之強函數，選擇不同入射角θ(例如θ=50度或θ=70度)通常可產生形狀稍微不同之通量包絡線，如下文某些實例中所述。波瓣240a、240b通常表現相對於z軸之軸對稱，且表現相對於x-z平面之鏡面對稱。
其可用於量化給定方位角通量包絡線或此一包絡線中給定波瓣之準直度。吾人採用如下方法：其中確定最大通量之主方向(或方位角)，且隨後在主方向之對側確定次要方向(或方位角)，在此方向上通量為最大通量之1/e，其中e係歐拉常數(Euler's constant)()。則準直度(在本文中稱作ΔΦ=ΔΦe，其中「e」在ΔΦe中係指1/e條件)為方位角Φ，其與該兩個次要方向相對。在圖2c中，波瓣240a最大通量之主方向對應於點242，且次要方向對應於點244、246。因此，介於點244、246之間之角ΔΦe根據所述1/e通量標準可視為波瓣240b之準直度-且因對稱亦可視為波瓣240a之準直度。
應注意，量化極性通量包絡線(例如參見圖2a之極性角通量包絡線220)準直度之極性參數Δθe可以與方位角參數ΔΦe完全類似之方式來計算。極性準直或角展度Δθe可容易地自反射率對入射角θ之曲線(例如彼等展示於圖8及9中者)或自透射率對入射角θ之相應曲線來計算。定位透射在斜角θ斜下降低至其最大值之1/e之兩個θ值，且計算該兩個θ值之差，從而產生Δθe。
當然，應理解，光源210可在所有方向發射光(例如使用CCFL光源)，或在立體角之半球內發光(例如對於安裝在後反射器114上之LED)，或在半球內有限角設定下發光(例如對於某些「側向發射」封裝LED)。亦應理解，若將組合114闡釋為其在其整個表面區域上透射光，則可認為通量包絡線220、240代表在該組合表面區域中所有部分或任意部分發射之光。
現更詳細地闡述反射性多層光學膜112，且闡釋如何對其進行設計以使組合115表現上述反射及透射特性。
如上所述，多層光學膜包括個別微層，該等個別微層具有不同折射率特徵從而使得某些光在相鄰微層之間之介面處發生反射。該等微層足夠薄，從而使得在複數個介面處反射之光發生相長或相消干涉，以賦予多層光學膜以期望反射或透射特性。對於經設計以反射紫外光、可見光或近紅外光波長之光的多層光學膜，每一微層一般具有小於約1μm之光學厚度(物理厚度乘以折射率)。然而，亦可包括較厚層，例如位於多層光學膜外表面處之表層、或設置於多層光學膜內以分隔黏附微層群組(稱作「堆棧」或「分組」)之保護性邊界層(PBL)。若需要，可將兩個或更多個單獨多層光學膜與一或多個厚黏著層層壓至一起以形成層壓物。
在一簡單實施例中，微層之厚度及折射率值可對應於波堆棧，即排列成光學重複單元或單元胞體，其各自具有兩個具有相等光學厚度(f比=50%)之相鄰微層，該光學重複單元可藉由相長干涉有效反射波長λ為該光學重複單元總光學厚度兩倍之光。使用沿膜厚度軸(z軸)之厚度梯度來提供加寬反射帶，從而在目標擴展波長帶中亦及在所有目標角度下提供實質上光譜平坦之光透射及反射。亦可使用經調整以在高反射與高透射之間之波長躍遷處銳化區帶邊緣之厚度梯度，如美國專利第6,157,490號(Wheatley等人)中所述。對於聚合多層光學膜，可將反射帶設計為具有銳化區帶邊緣以及「平頂」反射帶，其中反射特性在應用波長範圍內基本恆定。光譜平坦之寬反射帶對本文所述多層光學膜具有特別重要的意義。亦涵蓋其他層排列，例如具有f比不等於50%之兩個微層光學重複單元之多層光學膜，或光學重複單元包括不止兩個微層之膜。該等交替光學重複單元設計可經設置以降低或激發某些多級反射，該等設計可用於期望擴展波長帶擴展至近紅外波長時。例如，參見美國專利第5,360,659號(Arends等人)及第5,103,337號(Schrenk等人)。
適宜多層光學膜及相關設計與構造之其他細節闡述於以下文獻中：美國專利第5,882,774號(Jonza等人)及第6,531,230號(Weber等人)；PCT公開案第WO 95/17303號(Ouderkirk等人)、WO 99/39224(Ouderkirk等人)；及「Giant Birefringent Optics in Multilayer Polymer Mirrors」，Science，第287卷，2000年3月，(Weber等人)。
多層光學膜及膜體可包括根據光學、機械及/或化學特性來選擇之額外層及塗層。舉例而言，可在光學元件之入射側添加UV吸收層以保護組件免受UV光導致之降格。額外層及塗層亦可包括耐擦刮層、耐撕裂層及硬化劑。例如，參見美國專利第6,368,699號(Gilbert等人)。
圖3繪示兩個相鄰微層302、304，其組成多層光學膜300之一個光學重複單元。膜300通常包括數十個、數百個、或數千個該等微層，以及上述光學表層及保護性邊界層，除一對微層外圖中皆未顯示。該等微層足夠薄，從而使得在複數個介面處反射之光發生相長或相消干涉，以賦予該膜以所述反射及透射特性。各微層之特徵可在於至少在膜內局部位置上平面內折射率nx、ny及折射率nz與膜之厚度或z軸相關。該等折射率代表標的材料對分別沿相互正交之x軸、y軸與z軸偏振之光的折射率。反射及透射特性多層光學膜300之隨各微層之該等折射率而改變。相鄰微層間對沿x軸(Δnx)、y軸(Δny)及Z軸(Δnz)偏振之光之折射率差具有尤其重要之意義。另一重要設計參數係所用總微層數及該等微層沿膜z軸之層厚度分佈。
已發現以下設計準則可用於幫助達成上述多層光學膜之期望反射率及透射特徵。一般而言，面內折射率差Δnx、Δny二者應實質上失配，即其應各自具有相對較大量值，但其亦應彼此不同，如下文進一步闡述。給定該等面內折射率失配，則所選微層總數可大至足以提供對沿x軸偏振之垂直入射光及該沿y軸偏振之光之高反射率，例如至少75、80、85或90%。
就面外折射率差而言，出於本發明多層光學膜目的選擇較大Δnz，較佳大致等於或大於至少一個面內折射率差Δny，此與對涉及Δnz之多層光學膜實施的許多先前工作之強調內容相反。亦可選擇與Δny具有相同符號或極性之Δnz。就此而言，若在z-方向上具有較高折射率nz之微層沿y-方向亦具有較高折射率ny且反之亦然：在z-方向上具有較低折射率nz之微層在y-方向上亦具有較低折射率ny，則兩個折射率差Δny、Δnz具有相同極性或符號。藉由選擇大致等於或大於Δny且具有相同符號之面外折射率差Δnz，可確保膜具有至少一個內布魯斯特角，即在y-z平面(稱作弱平面)中具有一個內布魯斯特角，且在某些情形下甚至可自空氣與平坦膜表面達成該布魯斯特角。吾人使此y-z平面布魯斯特角之效應強至足以顯著降低自空氣介質在膜上及入射於y-z平面中之p-偏振光的離軸反射率，從而使得y軸變成上述弱軸。
布魯斯特角係入射於兩區域間平面邊界上之光的反射為零時的入射角，該兩個區域對該在由傳播方向及表面法線界定之平面中具有電場矢量之光具有不同折射率。換言之，對入射於兩個具有不同折射率之區域間之平面邊界上之光而言，布魯斯特角係對p-偏振光之反射為零時的入射角。在自具有折射率n1之第一各向同性介質向具有折射率n2之第二各向同性介質傳播時，布魯斯特角表示為反正切(n2/n1)。「內布魯斯特角」係指在膜內介面而非與空氣或系統中其他組件之介面處之布魯斯特角，不論是否可使光自外部空氣介質射入膜中而使光以內布魯斯特角傳播。當光學結構中具有兩種不同折射率之相鄰部分之間存在介面時，內布魯斯特角可存於該結構中。一般而言，給定多層光學膜可具有或不具有內布魯斯特角。舉例而言，若多層光學鏡膜中交替層之一者或兩者係雙折射，且該等層之z折射率相對於面內折射率具有一定差異Δnz，則應不存在內布魯斯特角。然而，可以另一方式來選擇折射率以提供不同Δnz，其與面內折射率差一致，從而產生內布魯斯特角。應注意，給定介面一般可具有兩個、一個或零個內布魯斯特角：第一內布魯斯特角針對入射於x-z平面之光，且第二內布魯斯特角針對入射於y-z平面之光；內布魯斯特角僅針對y-z平面中之光；或在x-z平面或y-z平面中不存在內布魯斯特角。
現在再次論述可用於達成期望反射率及透射特徵之設計準則，除選擇彼此實質上失配之Δnx及Δny外，且除選擇相對於Δny較大且具有相同符號之Δnz外，亦可確保其他面內折射率差Δnx與Δny之差異大至足以使選定微層總數之Δnx與Δnz之組合不導致任何高斜角p-偏振光發生強透射。以此方式，x軸變成上述強軸。達成此目的之一種方式係選擇與Δny具有相同符號或極性但具有較大量值之Δnx。在此情形下，Δnx、Δny及Δnz可皆具有相同極性或符號。Δnx相對於Δny之較大量值(對於給定Δnz數及對於給定微層數而言)在x-z平面中產生斜度大於y-z平面中之內布魯斯特角之內布魯斯特角。此使得在空氣中所有入射角之p-偏振光在x-z平面中之反射率皆保持較高(例如高於p-偏振光在y-z平面中之反射率，在某些情形下為至少75%)，即使該反射率在相對於法線之某些斜角下可能因x-z平面布魯斯特角而降低亦係如此。
確保Δnx與Δny之差異大至足以使Δnx與Δnz之組合不導致高斜角p-偏振光發生強透射之另一種方式係選擇與Δny(及Δnz)具有不同符號或極性之Δnx。此可藉由多層堆棧中正雙折射材料與負雙折射材料之組合來達成，但並非每一正負雙折射材料之組合皆可滿足上述使得可達成期望反射及透射特性之其他準則。此方式在x-z平面中不產生內布魯斯特角。此一多層膜因此僅具有一個內布魯斯特角，該內布魯斯特角位於y-z平面中。藉由此方式可使「強軸」折射率差Δnx之量值小於「弱軸」折射率差Δny之量值，且仍維持上述期望反射及透射特性。
應注意，在上文之論述中，任意向各面內軸分配標記，且可使用任何慣例。舉例而言，可選擇將強軸與y軸相關聯，且將弱軸與x軸相關聯。
圖3a-c繪示可滿足上述準則且可用現有可共擠出聚合物材料及已知處理設備經由慎重的材料選擇及處理條件來達成的實例性折射率聯繫。在該等圖中，兩種材料之相對折射率對應於多層光學膜中之兩個相鄰微層，其展示於與每種材料在x-、y-及z-方向上之折射率對應的三欄中，其中使用實心棒來表示一種材料且用虛線棒來表示另一種材料。各圖中之垂直軸並未標記，但其對應於具有較高棒之折射率，該較高棒對應於較高折射率。當然，給定軸之折射率差可藉由比較適宜欄中之實心棒位準與虛線棒位準來容易地確定。
圖3a代表層對之實例性折射率，其中較高折射率材料為正雙折射且較低折射率材料具有各向同性。在此圖中，雙折射材料之z折射率顯示為實心棒序列，以表明Δnz可大致等於或大於Δny且具有相同符號。應注意，Δnz可稍小於Δny且仍「大致等於」Δny，端視Δnx數值及所用微層數而定。在適宜條件下拉伸正雙折射材料導致其在x-方向上之折射率nx升高且其在y-及z-方向上之折射率ny及nz降低。
圖3b代表層對之實例性折射率，其中一種材料為正雙折射(實心棒)且另一種材料為負雙折射(虛線棒)。所繪示折射率代表使用間規聚苯乙烯(sPS)作為負雙折射材料且使用30/70coPEN作為正雙折射材料之實施例。所繪示折射率可藉由於適當條件下在x-方向上拉伸(初始各向同性)共擠出層來達成。與大多數多層堆棧相反，圖3b實施例中之材料皆不能標識為「高折射率」層或「低折射率」層，此乃因在x-方向具有較高折射率之材料在y-方向上具有較低折射率，且反之亦然。
圖3c代表層對之實例性折射率，其中較高折射率材料係負雙折射且較低折射率材料具有各向同性。所繪示折射率代表使用間規聚苯乙烯(sPS)作為負雙折射材料且使用諸如THV等低折射率材料作為各向同性材料之實施例。展示Δnz之實心棒序列以代表不同拉伸條件。應注意，對於此材料組合，多層光學膜之弱軸可對應於x軸而非y軸，且強軸可對應於y軸而非x軸。就此而言，應注意Δnz甚至低於所繪示棒序列但仍大致等於弱軸折射率差(在此情形下為Δnx)之材料仍可提供足夠反射率特徵，只要Δny實質上大於Δnx即可。
當前可獲得多種聚合物材料，可自其中選擇可用已知共擠出及拉幅設備實施共擠出或可以其他方式處理來製造所述多層光學膜，且可達成上述期望折射率聯繫之材料對。在未來可能亦可獲得其他適宜材料。當前可獲得之實例性負雙折射材料係間規聚苯乙烯(sPS)。已發現無規則聚苯乙烯(aPS)與sPS之摻合物可用於改變sPS之雙折射性。可添加大量aPS而不破壞sPS之雙折射性。雙折射性之降低與所添加aPS之百分比大致成比例。藉由此方法，sPS-aPS與選定低折射率聚合物之多層的布魯斯特角及同軸反射率二者可皆不同於單獨用sPS所達成者。
某些用於製造聚酯之基於萘二甲酸及各種其他單體之聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的共聚物或摻合物(稱作「coPEN」)可用作正雙折射聚合物，其係聚對苯二甲酸乙二酯(PET)以及其他聚酯及共聚酯。尤其適宜之coPEN係90% PEN與10% PET之共聚物，稱作「90/10 coPEN」。coPEN可自用於製造單獨聚合物之組成單體的混合物直接聚合，或該共聚物可藉由在擠出機或熔體串聯中摻合足夠時間及溫度來製造。適宜低折射率各向同性材料包括：Neostar彈性體FN007，可自Eastman Chemical公司，Kingsport,Tennessee購得之共聚酯；Kraton G1657，可自Kraton Polymers購得之苯乙烯乙烯/丁二烯苯乙烯嵌段共聚物；聚乙烯；聚丙烯與聚乙烯之共聚物；聚甲基丙烯酸甲酯(「PMMA」)；PMMA共聚物(「coPMMA」)；聚乙烯醇縮丁醛(「PVB」)；聚乙烯醇(「PVA」)；乙烯/辛烯共聚物；聚乳酸(「PLA」)；可自3M公司，st. Paul,Minnesota購得之THVTM氟聚合物；及矽酮聚草醯胺(SPOx)，或更精確而言「聚二有機矽氧烷聚草醯胺嵌段共聚物」，如共同讓予之美國專利申請公開案第US 2007/0177272號(Benson等人)，「Multilayer Films Including Thermoplastic Silicone Block Copolymers」(代理檔案號61494US007)中所述。其他矽酮及氟聚合物亦可用作低折射率材料。實例性正雙折射材料包括70% PET與30% PEN之共聚物，稱作「30/70 coPEN」。
某些具有上述期望透射及反射特性之實例性多層光學膜可參見於2008年4月15日申請之共同讓予之PCT專利申請公開案第WO 2008/144136號「Lamp-Hiding Assembly For a Direct Lit Backlight」(代理檔案號60852WO004)。
當如在背光式顯示器中直接觀察透射光時，或當出於觀看其他物體之目的使用透射光作為一般照明時，反射性多層光學膜中之顏色控制可具有重要意義。此應用與以反射方式觀看(即在僅觀看反射光時)之典型鏡相反。對於具有低透射且在不同波長下透射變化較小之部分反射器(例如在某些波長下具有5%透射且在其他波長下具有10%透射之鏡)可產生相當多彩之膜。藉由反射光譜之形狀來控制顏色。諸如真空沈積等已知方法可精確控制層堆棧中每一單獨層之層厚度值，從而控制具有中間反射之鏡之顏色。然而，在以數百個單獨聚合物層使用聚合物共擠出技術時更難控制單獨層。
美國專利第5,126,880號(Wheatley等人)及第5,568,316號(Schrenk等人)教示使用薄層與極厚層之組合來降低多層干涉反射器之虹色。若期望在某些角度下(例如在垂直入射下)具有高反射率，則此方法需要大量層，且此會產生極厚膜且提高膜中之光損失。
較佳方法係使用所有或大部分四分之一波長膜堆棧。在此情形下，控制光譜需要控制膜堆棧中之層厚度分佈。由於與無機膜相比使用聚合物膜可達成相對較小折射率差，故若各層係聚合層，則寬帶光譜(例如在空氣中於大範圍角度下反射可見光所需者)仍需要大量層。可使用美國專利第6,783,349號(Neavin等人)中所教示之軸向棒器件以及使用顯微技術獲得之層分佈資訊來調節該等膜之層厚度分佈以提供經改良光譜特徵。
具有高層數(大於約250層)之聚合多層光學膜傳統上係使用層倍增器來製造，即，其構建為具有多個分組之層，該等層係自進料段中之單組槽生成層而生成。此方法闡述於美國專利第6,783,349號(Neavin等人)中。儘管該等層倍增器裝置可大大簡化大量光學層之生成，但其賦予每一所得層分組之畸變在每一分組中不盡相同。因此，對進料段中所生成之層之層厚度分佈的任何調整對於每一分組而言皆不相同，此意指所有分組無法同時優化而產生無光譜中斷之均勻平滑光譜。因此，用多分組膜使用倍增器難於製造最適分佈及低透射彩色反射器。若在進料段中直接生成之單一分組中之層數未提供足夠反射率，則可層壓兩個或更多個該等膜以提高反射率，但此方式一般會提高鏡中之損失。
因此用於提供具有淡色或受控顏色光譜之多層光學膜之合意技術如下所述：
1)使用軸向棒加熱器控制共擠出聚合物層之層厚度值，如美國專利第6,783,349號(Neavin等人)所教示。
2)設計進料段，使得在層形成期間堆棧中之所有層皆直接受軸向棒加熱器區控制，即不使用層倍增器。
3)在製造期間自層厚度量測工具(例如原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡、或掃描電子顯微鏡)及時反饋層厚度分佈。
4)實施光學建模以生成期望層厚度分佈。
5)根據所量測層分佈與期望層分佈之間之差異重複實施軸向棒調整。
儘管一般不如AFM精確，但亦可藉由光譜積分來快速估計層分佈(在波長範圍內對-Log(1-R)積分)。此遵循以下一般原則：反射器之光譜形狀可自層厚度分佈之衍生來獲得，前提係層厚度分佈相對於層數單調遞增或遞減。
層厚度分佈控制之基本方法涉及根據目標層厚度分佈與所量測層分佈之間之差異來調節軸向棒區功率設定。首先可根據在給定進料段區中生成之層的所得每奈米厚度變化之熱量輸入瓦特數來校準在該加熱器區中調節層厚度值所需之軸向棒功率增加。使用24軸向棒區可精細控制275層之光譜。在校準後，一旦給出目標分佈及量測分佈即可計算所需功率調節。重複實施該程序直至兩個分佈趨同。
現參照圖4及4a以闡述某些在論述入射光及反射光相對於膜或體之各角度及方向時所涉及幾何因素及慣例。圖4研究入射於「理想」偏光膜上之光之特徵，以闡明必須指定s-及p-偏振光之入射方向才能得出關於其由膜透射或反射之結論。光線410在理想偏光膜402上以入射角θ入射，由此形成入射平面412。膜402包括平行於x軸之通過軸406及平行於y軸之阻斷軸404。光線420之入射平面422平行於阻斷軸404。光線420具有位於入射平面422中之p-偏振分量及正交於入射平面422之s-偏振分量。光線420之p-偏振光至少部分平行於偏振器402之阻斷軸404且因此端視入射角可由偏振器反射，而光線420之s-偏振光平行於偏振器402之通過軸406且至少部分地透射。
此外，圖4闡釋光線410在偏振器402上於入射平面412中入射，該平面平行於偏振器402之通過軸406。因此，光線410之p-偏振光平行於偏振器402之通過軸406，而光線410之s-偏振光平行於偏振器402之阻斷軸404。因此，若偏振器402係「理想」偏振器，即沿阻斷軸偏振之光在所有入射光角度下反射皆為100%，且沿通過軸偏振之光在所有入射光角度下反射皆為0%，則該偏振器透射光線420之s-偏振光及光線410之p-偏振光，同時反射光線420之p-偏振光及光線410之s-偏振光。換言之，偏振器402可透射p-與s-偏振光之組合。
圖4a展示通過x-y-z座標系原點且亦通過p點之任意方向矢量。p點在x-y平面中具有投影p'。方向矢量可對應於入射、反射或透射之方向，相對於z軸與極性角θ相對。矢量在x-y平面中之投影相對於x軸、或相對於x-y平面中某些其他指定軸具有方位角Φ。因此方向矢量之獨特特徵可為角對θ與Φ，其中θ介於0至90度之間且Φ介於0至360度之間，或為(例如)-180至+180度。亦應注意，入射於設置於x-y平面中之膜上之光的入射平面可藉由方位角Φ來指定，其中x-z平面係藉由Φ=0或180度來指定，且y-z平面係藉由Φ=90或-90或270度來指定。
圖5-7之主題係關於用於多層光學膜(及用於多層反射性偏振器)中之層厚度分佈，及用於本文所揭示偏振器/多層光學膜組合中之多層光學膜及偏振器之相對「表面取向」的重要意義。就此而言，「表面取向」係指多層光學膜之兩個主要外表面中何者面向偏振器，及偏振器之兩個主要外表面中何者面向多層光學膜。
在圖5中可見含有200個微層之假設多層光學膜中光學厚度對光學重複單元(ORU)數之曲線。如上所述，多層光學膜中之微層排列為堆棧，且相鄰微層對形成光學重複單元。因此，200個微層形成100個ORU。各ORU之光學厚度等於其組成組份之光學厚度之和。因此，d1*n1+d2*n2代表2層光學重複單元之光學厚度，其中一微層具有物理厚度d1及折射率n1，且另一微層具有物理厚度d2及折射率n2。ORU排列為堆棧沿膜厚度方向或z軸，且在膜中一主要外表面與相對主要外表面之間擴展。應注意，若膜外表面上存在光學厚表層，則各微層將僅擴展至表層之內表面，而非擴展至膜之外表面(對應於表層之外表面)。在任一情形下，ORU皆具有光學厚度分佈，例如實例性單調曲線510，從而使得微層堆棧可反射擴展波長帶之光，例如實質上全部可見波長。在所繪示分佈中，設置在多層光學膜一主要表面上或附近之ORU 1號具有最小光學厚度，且設置在多層光學膜相對主要表面上或附近之ORU 100號具有最大光學厚度。由於光學重複單元中之較薄者一般設置在多層光學膜中毗鄰ORU 1號之主要外表面附近，或由於大多數具有較小光學厚度之ORU距離其比距離膜之相對主要外表面更近，故可將其稱作膜之「薄側」。由於光學重複單元中之較厚者一般設置在多層光學膜中毗鄰ORU 100號之另一主要表面附近，或由於大多數具有較大光學厚度之ORU距離其比距離膜之另一主要外表面(「薄側」)更近，故可將其稱作膜之「厚側」。
如代表性曲線510所示，各層之厚度分佈較佳係單調的，但亦涵蓋大多數具有較大光學厚度之ORU距離一外表面更近，且大多數具有較小光學厚度之ORU距離相對外表面更近之其他分佈。單調分佈一般向寬帶反射器提供最高反射，且對多種照明應用而言更重要的是，其係提供具有淡色或受控顏色之部分反射膜之實例性方法。本文所述不對稱多層光學膜在垂直入射下具有高反射性，但對於接近最小布魯斯特角之各角而言其具有顯著透射性，且透射光之顏色通常對於大多數照明應用很重要。對於在或接近最小布魯斯特角之中性灰透射膜而言，反射/透射光譜較佳盡可能平坦且波長無較大變化。作為中性灰透射之替代，亦可調節層分佈以使透射光呈任何顏色。
在某些實例性實施例中，多層光學膜中各層光學厚度分佈之特徵性函數可具有局部最小值及最大值，其可忽略不計，只要大多數具有較大光學厚度值之層設置在距離膜之一外表面(厚側)比距離另一表面更近之處即可。如下所述，偏振器/多層光學膜組合之透射波瓣之較佳方位角準直度(較小ΔΦe)可藉由確保以下情形來達成：多層光學膜之表面取向應使膜厚側面向偏振器，即，大多數具有較大光學厚度值之層設置在距離偏振器比大多數具有較小光學厚度值之層更近之處。此係累積效應，介於厚層與偏振器之間的薄層愈多，方位角準直度愈差(ΔΦe愈大)。若偏振器係吸收性偏振器，則與厚層面向偏振器之情形相比，當薄層面向偏振器時偏振器吸收更多光。
圖6展示本文所述多層光學膜(「MOF」) 612與偏振器614之組合610，其中偏振器亦具有多層結構且因此係反射性偏振器(「RP」)。在膜612上重疊有其自身ORU層厚度分佈616，且在偏振器614上重疊有其自身ORU層厚度分佈618。出於簡化目的，層厚度分佈展示為單調分佈，但其並非如上文所述之需要。然而，膜612具有主要外表面或「薄側」612a，其組成光學重複單元中之較薄者毗鄰其而設置；且具有另一主要外表面或「厚側」612b，其組成光學重複單元中之較厚者毗鄰其而設置。同樣，偏振器614具有主要外表面或「薄側」614a，其組成光學重複單元中之較薄者毗鄰其而設置；且具有另一主要外表面或「厚側」614b，其組成光學重複單元中之較厚者毗鄰其而設置。應注意，儘管元件612、614為便於闡釋而彼此分開展示，但一般其可藉由(例如)層壓而結合在一起。亦即，外表面612a、612b、614a、614b可皆暴露於空氣中、或僅某些可暴露於空氣中(例如，當將元件612、614層壓在一起時)、或皆不暴露於空氣中(例如，當將元件612、614層壓在一起且隨後將組合之兩側層壓至其他組件上)。
圖7展示膜612與偏振器614之可能表面取向之矩陣。在左上象限中，膜之厚側612b面向偏振器之薄側614a，正如圖6中所示。此繪示為符號「//」且可稱作薄-厚-薄-厚。在右上象限中，翻轉或倒轉偏振器從而使得膜之厚側612b面向偏振器之厚側614b。此繪示為符號「^」且可稱作薄-厚-厚-薄。在左下象限中，相對於膜在圖6之取向將其倒轉，從而使得膜之薄側612a面向偏振器之薄側614a。此繪示為符號「ˇ」且可稱作厚-薄-薄-厚。最後，在右下象限中，相對於膜與偏振器在圖6中之取向將二者皆倒轉，從而使得膜之薄側612a面向偏振器之厚側614b。
藉由使用此術語闡述多層光學膜與偏振器在組合中之表面取向，現闡述某些特定組合並闡明該等組件之相對表面取向如何顯著影響結構中斜透射波瓣或方位角通量包絡線之方位角準直度。具體而言，已發現藉由排列元件以使多層光學膜之厚側面向偏振器可顯著增強組合之方位角準直度(降低ΔΦe)。
首先闡釋第一反射性偏振器實施例。此偏振器具有多層結構。選擇90/10 coPEN作為一種聚合物材料。選擇SA-115作為另一種聚合物材料，其係PETg與聚碳酸酯之摻合物，可自Eastman Chemical公司購得。該等聚合物具有共擠出相容性，且在拉伸時表現可接受之層間黏著。可在適宜條件下使該等材料交替層之擠出物之取向可提供具有以下折射率之反射性偏振器：
對於該等折射率，x-方向上之大折射率差界定偏振器之阻斷軸，且y-方向上之較小折射率差(實質上為零)界定通過軸。此偏振器實施例假定有275個單獨微層排列成無介入保護性邊界層之單一堆棧或分組，約一半微層由90/10 coPEN組成且其餘微層由SA-115組成，其呈交替排列。因此該堆棧基本上由約137個光學重複單元組成，每個重複單元含有一個90/10 coPEN微層及一個SA-115微層。該堆棧亦在膜厚度方向上納入單調層厚度梯度，其中在堆棧一端之最薄光學重複單元的光學厚度為200nm，且在堆棧對端之最厚光學重複單元的光學厚度為450nm。此層分佈提供實質上平坦、較寬的反射帶，其自400nm擴展至900nm。最後，此實施例包括位於堆棧對側之光學厚表層，該等表層具有上表所示之各向同性折射率且代表SA-115材料。各表層接觸微層堆棧之一側且空氣(上表中之「外部」)接觸另一側。
此第一反射性偏振器實施例可闡述為實質上單軸之雙折射偏振器，其係藉助電腦建模且其反射率係根據空氣中之入射方向、偏振及波長來計算。對於各入射方向及偏振而言，在目標波長範圍內(通常為420至680nm)對所計算折射率進行平均，從而提供光譜平均反射率值。如此獲得(且引入表層外表面處兩個膜/空氣介面之效應)之結果展示於圖7a中。
在圖7a中，曲線710針對入射於通過平面(即含有通過軸之y-z平面)中之p-偏振光。曲線712針對入射於阻斷平面(即含有阻斷軸之平面)中之s-偏振光。曲線714針對入射於阻斷平面中之p-偏振光。曲線716針對入射於通過平面中之s-偏振光。應注意，偏振器表現良好偏振特徵。
隨後闡釋第一多層光學膜實施例。選擇90/10coPEN作為此膜之一種材料。選擇THV作為另一種聚合物材料。該等聚合物具有共擠出相容性，且在拉伸時表現可接受之層間黏著。可在適宜條件下使該等材料交替層之擠出物之取向可提供具有以下折射率之多層光學膜：
該等折射率使每個微層介面具有兩個內布魯斯特角，一個位於x-z平面中且另一個位於y-z平面中。該等折射率亦揭示，y軸係弱軸且x軸係強軸。此實施例假定有275個單獨微層排列成無介入保護性邊界層之單一堆棧或分組，約一半微層由90/10coPEN組成且其餘微層由THV組成，其呈交替排列。因此該堆棧基本上由137個光學重複單元組成，每個重複單元含有一個90/10coPEN微層及一個THV聚合物微層。該堆棧亦在膜厚度方向上納入單調層厚度梯度，其中在堆棧一端之最薄光學重複單元的光學厚度為200nm，且在堆棧對端之最厚光學重複單元的光學厚度為450nm。此層分佈提供實質上平坦、較寬的反射帶，其自400nm擴展至900nm。最後，此實施例包括位於堆棧對側之光學厚表層，該等表層具有上表中所示之雙折射折射率且代表90/10 coPEN。各表層接觸微層堆棧之一側且空氣(上表中之「外部」)接觸另一側。
以與第一偏振器實施例類似之方式在電腦幫助下對此第一MOF實施例實施建模。仍使用通常自420至680nm進行平均之波長，且對於此第一MOF實施例而言，在反射率及透射計算中引入兩個膜/空氣介面(兩個表層之外表面)之效應。
圖8繪示第一MOF實施例自身之所計算反射率對空氣中之入射角θ。曲線810針對入射於弱(y-z)平面中之p-偏振光。此實施例之其他特徵性反射率，即入射於強(x-z)平面中之p-偏振光、入射於弱平面中之s-偏振光、及入射於強平面中之s-偏振光之反射率在所有入射角及該圖比例下皆未實質上偏離R=100%線，且因此未加以標記。應注意曲線810中之特徵性布魯斯特相關峽谷(dip)，其對應於在高斜角θ斜下之顯著光漏。此產生一對斜透射波瓣(例如圖2a中所示)，其在極性角θ方面提供一定程度之光限制。反射性多層膜之最小布魯斯特角(在空氣中以兩個平滑平面表面來量測)較佳在極性角θ之50至80度範圍內。
圖8a係第一MOF膜實施例之計算平均透射，即s-與p-偏振光二者之平均值，其在選定斜角θ下隨方位角Φ而變。曲線820、822、824、826及828分別對應於θ=0、30、50、60及70度。應注意在高入射角下沿阻斷軸(Φ=0、180及360)之近零透射率及沿通過軸(Φ=90及270)之高透射，其在方位角Φ方面提供一定程度之光限制。便於在各個方位角Φ下測試及表徵膜之極性角為約θ=60度。在此極性角下，觀察到顯著透射之方位角範圍代表在另一極性角下之方位角透射範圍。曲線826(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約144度。
現藉由組合第一偏振器實施例與第一多層光學膜實施例來構建(使用吾人之建模工具)第一組合偏振器/多層光學膜。對偏振器實施定向以使其通過軸平行於MOF之弱軸，且使其阻斷軸平行於MOF之強軸。
上文闡述第一偏振器實施例及第一MOF實施例二者皆具有單調ORU厚度分佈。因此，兩種元件皆具有厚側及薄側。出於第一組合之目的，首先使用在圖7矩陣中稱作「\\」(即厚-薄-厚-薄)之表面取向，其中MOF之薄側面向偏振器且偏振器之厚側面向MOF。隨方位角Φ而變之計算平均透射繪示於圖8b中，其中曲線830、832、834、836、838及840分別對應於θ=0、30、40、50、60及70度。曲線亦在方位角Φ方面顯示一定程度之光限制，但比較圖8b與圖8a可揭示，在此表面取向中添加偏振器實際上對方位角限制之量無影響。曲線838(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約144度。
現採用由第一偏振器實施例及第一MOF實施例組成之相同的第一組合實施例，且改變各組件之表面取向同時使偏振器之通過軸保持對準MOF之弱軸。具體而言，逐一倒轉MOF及偏振器二者以產生在圖7矩陣中稱作「//」(即薄-厚-薄-厚)之表面取向，其中MOF之厚側面向偏振器，且偏振器之薄側面向MOF。隨方位角Φ而變之計算平均透射繪示於圖8c中，其中曲線850、852、854、856、858及860分別對應於θ=0、30、40、50、60及70度。曲線在方位角Φ方面顯示一定程度之光限制，但限制程度顯著優於圖8b之限制。比較圖8c與圖8d可揭示，僅藉由倒轉各組件之表面取向即已顯著改良組合之方位角光限制。曲線858(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約62度。
圖8d及8e研究此第一組合實施例之其餘兩種表面取向排列。圖8d使用在圖7矩陣中稱作「^」(即薄-厚-厚-薄)之表面取向，其中第一MOF實施例之厚側面向偏振器，且第一偏振器實施例之厚側面向MOF。在圖8d中，曲線870、872、874、876、878及880分別對應於θ=0、30、40、50、60及70度。應注意，斜角透射包絡線之方位角限制與圖8c類似。曲線878(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約62度。
圖8e使用在圖7矩陣中稱作「∨」(即厚-薄-薄-厚)之表面取向，其中第一MOF實施例之薄側面向偏振器，且第一偏振器實施例之薄側面向MOF。在圖8e中，曲線890、892、894、896、898及899分別對應於θ=0、30、40、50、60及70度。應注意，斜角透射包絡線之方位角限制係與圖8b類似之較差限制。曲線898(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約142度。
隨後闡釋第二多層光學膜實施例。選擇間規聚苯乙烯(sPS)作為此膜之一種材料，其係負雙折射材料。選擇THV作為另一種聚合物材料。該等聚合物具有共擠出相容性，且在拉伸時表現可接受之層間黏著。可在適宜條件下使該等材料交替層之擠出物之取向可提供具有以下折射率之多層光學膜：
該等折射率使每個微層介面具有兩個內布魯斯特角，一個位於x-z平面中且另一個位於y-z平面中。該等折射率亦揭示，x軸(而非通常之y軸，此乃因sPS具有負雙折射性)係弱軸且y軸(而非通常之x軸)係強軸。此實施例假定有500個單獨微層排列成無介入保護性邊界層之單一堆棧或分組，一半微層由sPS組成且其餘微層由THV聚合物組成，其呈交替排列。因此該堆棧基本上由250個光學重複單元組成，每個重複單元含有一個sPS微層及一個THV聚合物微層。該堆棧亦在膜厚度方向上納入單調層厚度梯度，其中在堆棧一端之最薄光學重複單元的光學厚度為200nm，且在堆棧對端之最厚光學重複單元的光學厚度為450nm。此層分佈提供實質上平坦、較寬的反射帶，其自400nm擴展至900nm。最後，此實施例包括位於堆棧對側之光學厚表層，該等表層具有上表中所示之雙折射折射率且代表sPS。各表層接觸微層堆棧之一側且空氣(上表中之「外部」)接觸另一側。
以與第一MOF實施例類似之方式在電腦幫助下對此第二MOF實施例實施建模。仍使用通常自420至680nm進行平均之波長，且對於此第二MOF實施例而言，在反射率及透射計算中引入兩個膜/空氣介面(兩個表層之外表面)之效應。
圖9繪示第二MOF實施例自身之所計算反射率對空氣中之入射角θ。曲線910針對入射於弱(x-z)平面中之p-偏振光。曲線912針對入射於強(y-z)平面中之p-偏振光。此實施例之其他特徵性反射率，即入射於弱平面中之s-偏振光及入射於強平面中之s-偏振光之反射率二者在所有入射角及該圖比例下皆如此接近R=100%線，因而未對其加以繪示或標記。應注意曲線910、912二者中之特徵性布魯斯特相關峽谷。曲線910中弱軸之反射率之降低(及透射之升高)大於曲線912中之強軸。因此，第二MOF實施例提供弱平面中p-偏振光之強蝠翼樣透射特徵，且提供強平面中p-偏振光之稍弱之顯著蝠翼樣透射特徵(在最大透射θ斜下入射角大於強蝠翼樣特徵)。
隨後藉由組合第一偏振器實施例與第二多層光學膜實施例來構建(使用吾人之建模工具)第二組合偏振器/多層光學膜。亦對偏振器實施定向以使其通過軸平行於MOF之弱軸，且使其阻斷軸平行於MOF之強軸。為與先前組合之旋轉位置保持一致，亦旋轉所得第二組合以使通過軸對準x軸而非y軸。
計算並繪示此第二組合偏振器/MOF實施例之平均透射(即兩種正交偏振態之平均透射)，其在選定斜角θ下隨方位角Φ而變。首先，對在圖7矩陣中稱作「//」(即薄-厚-薄-厚)之表面取向實施此程序，其中MOF之厚側面向偏振器，且偏振器之薄側面向MOF。所計算隨方位角Φ而變之平均透射繪示於圖9a中，其中曲線920、922、924、926、928及930分別對應於θ=0、30、40、50、60及70度。該等曲線在方位角Φ方面顯示高度光限制。曲線928(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約46度。
圖9b以極性形式再次繪示圖9a之平均透射數據。在圖9b中，曲線940、942、944及946分別對應於θ=40、50、60及70度。
圖9c研究第二組合偏振器/MOF實施例之替代性表面取向排列。對於圖9c，相對於圖9a-b之取向倒轉MOF之表面取向且保持偏振器之表面取向不變，從而產生「ˇ」取向，(即厚-薄-薄-厚)，其中第二MOF實施例之薄側面向第一偏振器實施例之薄側。繪示所得組合隨方位角而變之平均透射，從而產生圖9c，其中曲線950、952、954、956、958及960分別對應於θ=0、30、40、50、60及70度。圖9d以極性形式再次繪示圖9c之數據，其中曲線970、972、974及976分別對應於θ=40、50、60及70度。藉由比較圖9d與圖9b或藉由比較圖9c與圖9a可注意到，不同表面取向提供顯著不同之方位角限制。曲線958(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約148度。
隨後闡釋第二反射性偏振器實施例。此偏振器亦具有多層結構。選擇聚萘二甲酸乙二酯(PEN)作為此膜之一種材料。選擇55/45 coPEN作為另一種材料。該等聚合物具有共擠出相容性，且在拉伸時表現可接受之層間黏著。可在適宜條件下使該等材料交替層之擠出物之取向可提供具有以下折射率之反射性偏振器：
對於該等折射率，x-方向上之大折射率差界定偏振器之阻斷軸，且y-方向上之較小折射率差(實質上為零)界定通過軸。此偏振器實施例假定有400個單獨微層排列成無介入保護性邊界層之單一堆棧或分組，一半微層由PEN組成且其餘微層由55/45 coPEN組成，其呈交替排列。因此該堆棧基本上由200個光學重複單元組成，每個重複單元含有一個PEN微層及一個55/45 coPEN微層。該堆棧亦在膜厚度方向上納入單調層厚度梯度，其中在堆棧一端之最薄光學重複單元的光學厚度為200nm，且在堆棧對端之最厚光學重複單元的光學厚度為450nm。此層分佈提供實質上平坦、較寬的反射帶，其自400nm擴展至900nm。最後，此實施例包括位於堆棧對側之光學厚表層，該等表層具有上表中所示之雙折射折射率且代表PEN材料。各表層接觸微層堆棧之一側且空氣(上表中之「外部」)接觸另一側。
如上所述在電腦幫助下對此可闡述為雙軸雙折射偏振器之第二反射性偏振器實施例實施建模，且計算其隨空氣中之入射方向及偏振而變之反射率(通常自420至680nm進行平均，且引入兩個膜/空氣介面之效應)。結果展示於圖10中。在該圖中，曲線1010針對入射於通過平面(即y-z平面)中之p-偏振光。曲線1012針對入射於阻斷平面(即x-z平面)中之s-偏振光。此偏振器之其他特徵性反射率，即入射於阻斷平面中之p-偏振光、及入射於通過平面中之s-偏振光具有極高反射率且彼此幾乎一致，且未加以標記。應注意，此第二偏振器表現良好偏振特徵。
隨後藉由組合此第二偏振器實施例與第二多層光學膜實施例(由sPS及THV微層組成)來構建(使用吾人之建模工具)第三組合偏振器/多層光學膜。亦對偏振器實施定向以使其通過軸平行於MOF之弱軸，且使其阻斷軸平行於MOF之強軸。為與先前組合之旋轉位置保持一致，旋轉所得第三組合以使通過軸對準x軸。
計算並繪示此第三組合偏振器/MOF實施例之平均透射(即兩種正交偏振態之平均透射)，其在選定斜角θ下隨方位角Φ而變。首先，對在圖7矩陣中稱作「//」(即薄-厚-薄-厚)之表面取向實施此程序，其中MOF之厚側面向偏振器，且偏振器之薄側面向MOF。所計算隨方位角Φ而變之平均透射繪示於圖10a中，其中曲線1020、1022、1024、1026、1028及1030分別對應於θ=0、30、40、50、60及70度。該等曲線在方位角Φ方面顯示高度光限制。曲線1028(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約46度。
圖10b以極性形式再次繪示圖10a之平均透射數據。在圖10b中，曲線1040、1042、1044及1046分別對應於θ=40、50、60及70度。
圖10c研究第三組合偏振器/MOF實施例之替代性表面取向排列。對於圖10c，相對於圖10a-b之取向倒轉反射性偏振器之表面取向且保持MOF之表面取向不變，從而產生「^」取向(即薄-厚-厚-薄)，其中第二MOF實施例之厚側面向第二偏振器實施例之厚側。繪示所得組合隨方位角而變之平均透射，從而產生圖10c，其中曲線1050、1052、1054、1056、1058及1060分別對應於θ=0、30、40、50、60及70度。藉由比較圖10c與圖10a可注意到，不同表面取向提供顯著不同方位角限制。在圖10c中曲線1058(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約50度。然而應注意，在較大角度下大量光透射。
圖10d研究圖10c中曲線所代表透射光之線性偏振度。為實施此程序，(使用吾人之建模工具)將吸收性偏振器添加至第三組合中(仍呈「^」取向)，其位置使得反射性偏振器介於MOF與吸收性偏振器之間，且用第二反射性偏振器實施例之通過軸對吸收性偏振器之通過軸實施定向。然後計算吸收性偏振器所吸收光量，其隨方位角及入射角而變。圖10d繪示在每個入射角θ=0、10、20、30、40、50、60及70度下之曲線，但僅標記70度曲線(曲線1070)。低量吸收表明，射出組合之光在斜通量包絡線中發生顯著偏振。
圖10e以極性形式再次繪示圖10c之平均透射數據。在圖10e中，曲線1080、1082、1084及1086分別對應於θ=40、50、60及70度。
圖11a研究圖9c中曲線所代表透射光之線性偏振度。為實施此程序，(使用吾人之建模工具)將吸收性偏振器添加至第二組合(呈「ˇ」取向，正如圖9c中所示)中，其位置使得反射性偏振器介於MOF與吸收性偏振器之間，且用第一反射性偏振器實施例之通過軸對吸收性偏振器之通過軸實施定向。圖11a繪示所得此三組件結構之平均透射，其中曲線1110、1112、1114、1116、1118及1120分別對應於θ=0、30、40、50、60及70度。應注意與圖9c中曲線之顯著類似性，此表明添加吸收性偏振器之較小效應。此結構之吸收性偏振器所吸收光量繪示於圖11b中，對於角θ=50、60及70度分別標記為1030、1032及1034。少量吸收證實，射出第二組合(呈「ˇ」取向)之光在斜通量包絡線中發生顯著偏振。
出於比較目的，隨後闡釋比較性第三多層光學膜實施例。此膜具有對稱性設計，從而使得其組成微層不論面內方向如何皆具有相同折射率，即每一組成層之nx=ny。因此，該膜不具有明顯弱軸及強軸，但其在x-z平面及y-z平面二者中確實具有內布魯斯特角。選擇間規聚苯乙烯(sPS)作為此膜之一種材料。選擇SPOx作為另一種材料。該等聚合物具有共擠出相容性，且在拉伸時表現可接受之層間黏著。可在適宜條件下使該等材料交替層之擠出物之取向可提供具有以下折射率之多層光學膜：
如上所述，該等折射率提供x-z平面中之布魯斯特角及y-z平面中之布魯斯特角，但因旋轉對稱而不提供明顯弱軸或強軸。此實施例假定有400個單獨微層排列成無介入保護性邊界層之單一堆棧或分組，一半微層由sPS組成且其餘微層由SPOx組成，其呈交替排列。因此該堆棧基本上由200個光學重複單元組成，每個重複單元含有一個sPS微層及一個SPOx微層。該堆棧亦在膜厚度方向上納入單調層厚度梯度，其中在堆棧一端之最薄光學重複單元的光學厚度為200nm，且在堆棧對端之最厚光學重複單元的光學厚度為450nm。此層分佈提供實質上平坦、較寬的反射帶，其自400nm擴展至900nm。最後，此實施例包括位於堆棧對側之光學厚表層，該等表層具有上表中所示之雙折射折射率且代表sPS。各表層接觸微層堆棧之一側且空氣(上表中之「外部」)接觸另一側。
以與其他MOF實施例類似之方式在電腦幫助下對此第三MOF實施例實施建模。仍使用通常自420至680nm進行平均之波長，且對於此第三MOF實施例而言，在反射率及透射計算中引入兩個膜/空氣介面(兩個表層之外表面)之效應。
圖12繪示第三MOF實施例自身之所計算反射率對空氣中之入射角θ。曲線1210針對因膜之對稱性而可入射於任何入射平面中之p-偏振光。應注意曲線中之特徵性布魯斯特相關峽谷，其在極性方向上提供一定程度之限制。然而，在方位角方向上亦因膜之旋轉對稱而未提供限制。
隨後藉由組合第三MOF實施例與結合圖7a所述之第一偏振器實施例來構建(使用吾人之建模工具)比較性第四組合偏振器/多層光學膜。偏振器相對於MOF之旋轉取向因MOF之旋轉對稱而無關。使反射性偏振器之通過軸對準座標系之y軸。
計算並繪示此第四組合偏振器/MOF實施例之平均透射(即兩種正交偏振態之平均透射)，其在選定斜角θ下隨方位角Φ而變。首先，對在圖7矩陣中稱作「//」(即薄-厚-薄-厚)之表面取向實施此程序，其中MOF之厚側面向偏振器，且偏振器之薄側面向MOF。所計算隨方位角Φ而變之平均透射繪示於圖12a中，其中曲線1220、1222、1224及1226分別對應於θ=0、50、60及70度。該等曲線在方位角Φ方面顯示低程度光限制。曲線1224(θ=60)之方位角限制ΔΦe為約138度。
隨後改變此第四組合中各組件之表面取向以符合圖7矩陣中稱作「\\」(即厚-薄-厚-薄)之取向，其中MOF之薄側面向偏振器，且偏振器之厚側面向MOF。亦繪示隨方位角Φ而變之平均透射，但相對於圖12a僅顯示較小改變。數據亦在方位角Φ方面顯示低程度之光限制，且θ=60度之方位角限制ΔΦe為約148度。在使用對稱鏡/RP組合作為基準時，不對稱多層光學膜/RP組合可顯示顯著改良之膜之顯著透射的方位角範圍限制。除非另外說明，否則針對所有實例所列的透射值皆係針對未偏振光。因此，根據熟知光學原理，各種膜組合對入射於任一外表面上之光之透射值皆相同。
所揭示偏振器/多層光學膜組合提供之方位角準直度可有益地用於有效光管理膜組合之結構中之線性稜鏡結構中。舉例而言，可將線性稜鏡膜1310施用至本文所揭示組合1312以幫助將斜透射光定向至實質上垂直之方向，或定向至其他期望方向。此一排列展示於圖13中。稜鏡膜可反射朝向法線方向之斜光線且亦可壓縮透射角範圍。藉由將稜鏡膜1310層壓至組合1312，可消除兩個聚合物/空氣介面。為達成最優效率，使組合1312之弱軸取向為與稜鏡之長軸垂直。當與稜鏡結構組合使用時，維持狹窄方位角準直度可提供圍繞x-z平面中之z軸之準直。
稜鏡陣列之形狀可與習用BEF結構極為不同。對於所揭示多層光學膜而言，針對垂直及近垂直入射光提供之反射率程度可取決於多層膜而非稜鏡陣列。稜鏡陣列可僅用於重定向多層膜在一般介於30至90度之間之高入射角下之透射光。若期望，在稜鏡頂點處之夾角可介於約40至幾乎180度之間。相比之下，習用BEF膜之夾角為約90度。在某些系統中，多層膜可遞送大部分約50至80度之光。稜鏡夾角之選擇取決於折射光相對於x-z平面之期望方向。在不使用稜鏡時(例如180度夾角)，多層膜及光循環腔產生寬角蝠翼樣分佈。若將稜鏡添加至如圖8所述之膜上方，則蝠翼樣波瓣定向至垂直方向(z軸方向)。稜鏡夾角愈小(且稜鏡折射率愈大)，所折射蝠翼樣波瓣距離x-z平面愈近。對於較大夾角(例如約90至180度)，可對蝠翼樣分佈實施可用改變以用於各種照明應用中之燈具中。對於較小夾角(例如約90度至約40度)，所折射蝠翼樣波瓣距離x-z平面較近，從而導致小夾角限制之準直輸出。針對最大準直之實際稜鏡角取決於膜之最小布魯斯特角及稜鏡折射率。y-z平面中之準直度取決於透射光之方位角準直度ΔΦe，其取決於多層膜設計。
亦可將另一結構添加至稜鏡之某些或所有小平面上。此另一結構可具有繞射性或折射性。亦可將彌散顆粒添加至稜鏡膜主體中。或者，可採用完全繞射膜而非折射稜鏡膜。稜鏡膜之稜鏡可皆具有相同形狀及尺寸，或稜鏡間可以有序方式或隨機方式變化。稜鏡小平面可包括子結構，且其亦可為彎曲的，且稜鏡頂點可為圓形或平坦。
圖14a在示意性側視圖中展示照明系統1410，其包含諸如實心或中空光導等擴展光源1412，其在所有方向或在選定方向發光。本文所揭示偏振器/多層光學膜組合1414選擇性透射蝠翼樣分佈中之光，且將其他光反射回光源1412中以供循環。在第二偏振器/MOF組合實施例情形下，稜鏡膜1416將斜發射光定向至狹窄錐(例如+/- 15度)中之法線方向。如圖14b中所示，所得發射光分佈類似於「聚光」分佈，但係使用更薄、更隱蔽之物理結構來達成。
圖15a展示與圖14a中照明系統類似之照明系統1510，其中相同元件使用相同參考編號，但其中用不對稱稜鏡膜1516來替代對稱稜鏡膜1416。藉由適當設計不對稱稜鏡，可將大部分光定向為自一側射出，例如左側或右側，端視稜鏡之傾斜而定。此效應係由於射至稜鏡近垂直面之光的全內反射(TIR)所致，如圖15a中所示。所得光分佈模式之一般形式展示於圖15b中。
因此可將所揭示偏振器/多層光學膜組合與稜鏡膜組合，或與類似稜鏡表面塗層組合，以製造較薄、平坦且具有相對較佳準直度之照明系統，或表現蝠翼樣分佈之照明系統，其中可在(例如)160度至0度之寬範圍中選擇之蝠翼樣分佈之相對波瓣之間具有極性分離。該等系統可以LED實施邊緣發光，或直接發光，且仍在膜表面上提供相對均勻之光輸出。照明系統可具有類似於習用聚光燈或甚至閃光燈之定向特性，但具有與平板手提電腦或雜誌類似之形狀因子。此形式及所得光線模式展示於圖16中。
此準直照明系統與習用準直系統之主要差異在於，可使自此系統表面發射之光看起來均勻，即使僅存在數個諸如高亮度LED等內部光源亦係如此。以此方式可製造低眩光、大面積「聚光」，其具有令人喜愛的外觀及高光輸出。
亦可以彎曲形式來製造此結構，例如圖17中所繪示之凹面形或凸面形(例如其中可將該結構包裹在具有環狀橫切面之立柱周圍)。圖17之凹面結構可具有聚光特性，使用任何其他設計之薄邊緣發光燈具皆難以達成此特性。
其他討論
上述布魯斯特角膜亦可用於各種照明系統中，並不限於直光式LCD背光。涵蓋室內及空間照明用燈具、路燈、背光式看板及其他照明目的。本文所述照明系統可包含此處所列及下文更詳細地闡述的若干個關鍵元件：
1)一或多個光源及其佈局(上文多個實例)；
2)主要由以下所界定之光循環腔：
(2a)高效後反射器，及
(2b)部分透射性前反射器(例如一種本文所述或以引用方式併入之膜)；
3)一或多個位於前反射器與後反射器之間之漫射元件(其可為元件2之一部分，或單獨存在)；及
4)位於前反射器出射側之光重定向層。
腔邊緣可設計為前或後反射器之一部分，端視邊緣處之期望光輸出而定。
循環腔及漫射器元件之關鍵功能係向光重定向層之輸入表面提供均勻或其他經設計通量之光。然後光重定向層為系統所發射之光提供期望定向性。上述四種元件可具有眾多種屬性，可選擇該等屬性之適宜組合以解決照明工業當前對大面積薄照明系統之均勻性及定向性之廣泛需求。下文更詳細地論述每一組件之相關態樣。
1.　光源
可將光源置於側光式系統之邊緣上，或可以上述直光式方式來置放。光源之佈局、及自光源所發出光之定向性、及其與系統中反射器及漫射器之角度性能之關聯可對照明系統之效率及均勻性產生巨大影響。
能否成功將該等特徵納入背光中部分取決於背光照明所用光源類型。例如，CCFL在其長窄發射區域內提供白光發射，且彼等發射區域之運轉亦可散射某些射至CCFL之光，例如在循環腔中所發生之情形。然而，CCFL之典型發射具有實質上朗伯性角分佈，且此在給定背光設計中可能係無效或不期望的。同樣，CCFL之發射表面儘管稍具漫反射性，但通常亦具有吸收損失，若期望高度循環腔則該損失可較顯著。LED管芯亦以朗伯方式發光，但由於其尺寸相對於CCFL遠遠較小，故LED光分佈可容易地使用(例如)整體囊封透鏡或反射器或萃取器來改變以使所得封裝LED成為前向發射器、側發光器、或其他非朗伯特性。該等非朗伯特性可向所揭示背光提供重要優勢。然而，LED光源相對於CCFL之較小尺寸及較高強度亦可使得使用LED更難產生空間均勻背光輸出區域。在使用單色LED(例如紅色/綠色/藍色(RGB) LED之排列)來產生白光之情形下尤其如此，此乃因不能提供該光之足夠側向輸送或混合可易於形成顯示不期望顏色之區帶或區域。可使用藉由藍色或UV發射LED管芯來激發磷光體以自大致等於LED管芯之較小區域或體積產生強白光之發白光LED來降低該顏色不均勻性，但現有白色LED不能提供與用單色LED排列可達成者等寬之LCD色域，且因此可能不適用於所有最終應用。磷光體基LED一般產生朗伯定向輸出。不含磷光體之LED可具有朗伯性、蝠翼樣或側發射性特性，可使用其來優化系統性能。
作為磷光體LED之替代物，可在腔內其他元件上塗佈或附接磷光體層，或在前反射器之出射側上塗佈磷光體層。
2.　光循環腔及漫射器
有效光循環腔意欲有效混合射入腔內或在腔內循環之光的定向性與偏振方向二者。此需要低損失反射器及位於兩個反射器之間之光重定向元件二者。在循環光學腔中，大部分光在實質上共同擴展之前反射器與後反射器之間發生多次反射，之後自前反射器射出，該前反射器具有部分透射性及部分反射性。
前反射器對該合用光具有足夠高反射率以根據需要支持光之側向輸送或傳播，且其對任意角度光線具有足夠高反射率以達成背光輸出之可接受空間均勻性；且在適宜應用的合用角度下可具有足夠高透射以確保照明系統具有應用亮度。藉由(例如)以下方式使循環腔中光傳播之總損失保持極低：提供實質上閉合之低吸收損失腔(其包括低損失前反射器及後反射器以及側反射器)，及藉由(例如)確保所有光源之累積性發射區域佔背光輸出區域比例較小而使與光源相關之損失保持極低。
在直光式背光中可能存在朗伯性發射LED因製造成本或效率原因而較佳之情形。個別光偏轉裝置可能因類似原因而較不佳。使用本文所述膜仍可達成良好均勻性及「擊穿」之降低。若前反射器具有高反射性，例如在垂直入射下透射低於約10%或低於5%，則當在垂直入射下觀看系統時LED可見性較差。儘管本文所述膜在斜角下可具有較高透射，但諸如LED等給定點光源之光強度可隨1/R^2值而降低，其中R係LED與前反射器上之點之距離。因此在斜角下觀看時，擊穿因此強度中之距離因素而降低。當甚至在斜角下與膜之部分反射率組合時，擊穿甚至進一步降低。此外，當藉由下文所述適宜漫射元件散射在法角下反射之光時，其分佈可進一步提高系統之均勻性。
3.　漫射元件
循環光學腔含有一或多個向腔提供平衡鏡面與漫射特徵之組件，該組件具有足夠鏡面性以支持期望程度之側向光輸送，但亦具有足夠漫射性以實質上提供穩態光在腔內之期望角度及空間分佈。對於偏振照明系統而言，腔內循環較佳包括反射光偏振相對於入射光偏振態之一定程度之隨機化，此使得可存在一種機制來將非合用偏振光轉化為合用偏振光。前反射器及後反射器與漫射元件之組合產生光導，其控制將光自個別光源輸送至前反射器表面。現論述控制此過程之機制。
純鏡面反射器(有時稱作鏡)根據光學規則來作用，該規則闡述「入射角等於反射角」。具有純鏡面前反射器及後反射器之中空腔設計提供跨越腔之最大光側向輸送，此乃因循環光線在其腔內側向傳輸中未受阻礙。然而，在腔內未發生角度混合，此乃因不存在將以給定入射角傳播之光轉化為其他入射角之機制。另一方面，純朗伯反射器在所有方向上均等地重定向光線。此可參見圖18之中空腔設計，其中前反射器及後反射器二者皆具有純朗伯性。前反射器在所有方向上立即散射相同初始發射斜光線，大部分散射光反射回腔中，但某些透射穿過前反射器。某些反射光「前向」(如圖中所示一般向右)傳播，但有等量光「後向」(一般向左)傳播。前向散射係指反射光之側向或面內(在平行於所述散射表面之平面中)傳播分量。在重複實施時，此過程可在若干次反射後顯著減小光線之前向定向分量。光束快速分散，從而產生相對於鏡面系統顯著降低之側向輸送。
半鏡面反射器提供平衡之鏡面與漫射特性。在圖19之中空腔設計中，前反射器具有純鏡面性但後反射器具有半鏡面性。相同初始發射斜光線之反射部分射至後反射器，且實質上以受控量前向散射。然後光之反射錐部分透射但大多數反射(鏡面方式)回後反射器，同時全部光仍然以較高程度在「前向」方向上傳播。
因此可觀察到半鏡面反射器促進光跨越循環腔側向傳播，同時其仍提供光線方向與偏振之充分混合。部分漫射但具有實質上前向定向分量之反射器可跨越更大距離輸送更多光，且光線總反射較小。可以定量方式將半鏡面反射器闡述為所提供前向散射實質上多於反向散射者。可將半鏡面漫射器定義為不反轉實質上大部分入射光線方向之法線分量者，即光線實質上在前向(z)方向上透射且以一定程度在x及y方向上散射。關於半鏡面之量化程度更高之說明闡述於2008年5月19日申請之共同讓予的PCT申請公開案第WO 2008/144644號「Recycling Backlights With Semi-Specular Components」(代理檔案號63032WO003)中。
作為圖19二組件系統之替代物，可將其他光學組件插入循環腔中前反射器與後反射器之間，且可調整該等其他組件以向腔提供期望半鏡面度。儘管經常期望將腔中之組件數最小化，但第三組件之使用有時可藉由容許前或後反射器之最小損失設計來提供具有較高效率之腔。
在具有散射元件之腔中可以若干種方式來達成光線混合。其可藉由漫射元件來達成，該漫射元件係前或後反射器之整體性部分或可層壓至前或後反射器上；或可藉由使用置於前與後反射器之間任一位置之單獨漫射片來達成。亦可使用該等選件中任一者之組合。選擇取決於諸如光學損失、組件成本、及製造便利性等因素之相對重要性。可將漫射元件附接至前或後反射器上或其可為前或後反射器之整體性部分，或可在漫射器與反射器之間之提供氣隙。
不論漫射器係任一反射器之整體性部分，或將其層壓至任一反射器上，或將其作為單獨組件置於腔中，期望總光學性能皆為控制光線角展功能者，該光線完成自後反射器傳至前反射器且再傳回後反射器之往返傳播通路。半鏡面反射器可具有鏡面及朗伯反射器兩種特徵，或可為明確界定之圍繞鏡面方向之高斯(Gaussian)錐。或者，漫射器可具有顯著後向散射特性，例如對於後反射膜或塗層而言。應牢記，漫射器組件亦可與反射器分開，且存在若干種可能結構來產生具有受控程度之漫射之後反射器：
(1)位於高反射漫射後反射器上之部分透射鏡面反射器；
(2)覆蓋高反射鏡面後反射器之部分朗伯漫射器；
(3)位於高反射鏡面後反射器上之前向散射漫射器；
(4)位於鏡面後反射器上之部分後反射塗層；
(5)褶皺狀高反射鏡面反射器；
(6)漫反射器。
對於每種結構而言，所列第一元件排列為面向腔內側。結構(1)至(4)之第一元件可在後反射器區域上連續或不連續。此外，第一元件可具有漸變漫射器特性，或可印刷或塗佈有其他漸變漫射器模式。漸變漫射器係可選的，但可期望其優化各種背光系統之效率。術語「部分朗伯」係指元件僅散射某些入射光。藉由此一元件散射之光部分幾乎均勻定向在所有方向上。在結構(1)中，部分鏡面反射器係與前反射器中所用不同之組件。在此情形下，部分反射器可為具有中等反射率之空間均勻膜，或其可為空間不均勻反射器，例如穿孔多層或金屬樣反射器。可藉由改變穿孔之尺寸及數量或藉由改變膜之基礎反射率或同時採用兩種方式來調節鏡面度。
結構(5)可藉由熱浮雕多層聚合鏡膜或藉由以物理方式使此一膜起皺來製造。此外，具有該等形狀之任何表面皆可塗佈有金屬樣或增強金屬反射膜。此外，(1)至(4)之半鏡面結構可經起皺或浮雕以優化其光輸送特性。
某些該等組合對前(部分)反射器而言亦係可能的，例如(2)、(3)、(4)及(5)中之漫射元件，或其與任一本發明前反射器之任一組合。同樣，所列第一元件排列在循環腔內側。所有三種結構之第一元件皆可在部分反射器區域上連續或不連續，且第一元件可具有漸變漫射器特性，或可印刷或塗佈有其他漸變漫射器模式。
可藉由比較前向與後向散射光分量(分別稱作F及B)之通量以定量方式來有效表徵半鏡面度(給定反射器或其他組件之鏡面對朗伯對後反射特徵)。前向及後向散射通量可得自所有立體角下之積分反射強度(或在光透射性組件情形下得自積分透射強度)。隨後可藉由「輸送比」T來表徵半鏡面度，T係藉由以下來獲得：
T=(F-B)/(F+B)。
在自純後反射變至純鏡面反射時，T介於-1至1之間。使用完美後反射器時，所有光後向散射，從而使得F=0且B=1。對於純朗伯反射器而言，前向及後向散射通量相同(F=B)，且因此T=0。對於純鏡面反射器而言，無後向散射(B=0)，且因此T=F/F=1。具有實驗量測值之實例闡述於2008年5月19日申請之共同讓予之PCT申請公開案第2008/144644號「Recycling Backlights With Semi-Specular Components」(代理檔案號63032WO003)中。任何實際反射性或透射性組件之輸送比皆隨入射角而變。此合乎邏輯，此乃因可預測近垂直入射光線與切入射光線之前向散射光量可(例如)各不相同。
漫反射器之表徵係用可自autronic-MELCHERS GmbH(Germany)購得之Autronics Conoscope以反射模式來實施。將樣品置於距離錐光鏡透鏡2mm之焦點處。藉由儀器以準直白光及選定入射角照亮樣品。藉由錐光鏡透鏡收集自樣品反射之光，且將其成像至二維檢測器陣列(CCD相機)上。使用校準文件將此圖像轉化為角分佈函數。儀器提供各種半鏡面及漫反射器角反射特性之極有用比較。反射器之顯著鏡面分量可導致檢測器在鏡面角附近飽和，但此數值可在具有較低敏感度之機器設定上單獨量測。
光線在一角度下與反射器或漫射器之單一交互作用具有明確界定之輸送比。良好循環腔使光線在所有角度下皆與至少兩個反射或漫射組件、且可能三個或更多個該等組件發生多重交互作用。由於單一交互作用之輸送比隨入射角而變，因此關於總腔輸送比之說明比單一組件更複雜。「有效腔輸送比」或更通常所言之「腔輸送值」應為腔可將射入光自射入點傳播至腔中之遠點且仍能將其充分隨機化以使光均勻朝向使用者之效果之量度。可使用估計相對腔輸送值之簡單方法來判斷各種鏡面、半鏡面及朗伯組件之組合的比較性優勢。出於此目的定義各組件之前向輸送量fT，其表示為：
fT=F/(F+B)
其中F及B如本文所述加以定義及量測，但現在單一交互作用之所有角度下進行平均。以約10度之間隔自10至80度實施量測即足以獲得適宜平均值。F及B係前向及後向散射光之相對比例且藉由界定F+B=1簡單地得出fT=F，其係前向散射光之比例。則腔輸送CT係腔中前反射器與後反射器之F值的乘積：
CT=F前*F後
舉例而言，若前反射器係鏡面性且具有F前=1且半鏡面後反射器具有F後=0.75(輸送比T=0.5)，則總腔輸送值係藉由CT=1*0.75=0.75來得出。
對於最常見漫射器，如上所述T介於0與1之間且fT介於0.5至1.0之間。然而，若採用具有一定後反射特性之材料作為漫射器，則此一材料之T可為負數且可介於0至-1之間，且F可介於0至0.5之間。後反射玻璃珠係一實例，其為具有90度或接近90度角形小平面之稜鏡結構。
作為另一實例，若前反射器具有朗伯性而使F前=0.5(T=0)且後反射器具有半鏡面性而使F後=0.75(T=0.5)，則總腔輸送值係CT=0.5*0.75=0.375。可預期後一腔自射入點經給定距離輸送之光遠遠少於第一實例腔。此預期可藉由本文所述實驗來證實。
在某些應用中，前反射器可由若干個組件之堆棧組成，例如鏡面或半鏡面反射器，之後為光重定向層或一或多個漫射器，其可彼此層壓在一起或不層壓。前反射器及後反射器可各自定義為以特定順序裝配之組件集合。構成前反射器或後反射器之所有組件之集合輸送特性可藉由一次量測來確定。個別組件(例如膜)對組件堆棧之輸送特性之效應取決於組件在堆棧中之順序及取向以及堆棧中其他組件之特性。至少由於該等原因，堆棧可作為一整體加以量測。可將前反射器之組件置於量測裝置中，例如由Autronics及Radiant Imaging(Duvall,Washington,USA)製造之裝置，其具有面向所量測光束之內腔表面。
半鏡面反射器之上述F及B之量測係以反射模式來實施，其意指入射光束中兩次通過漫射層或自漫射層反射一次之部分。若漫射器係位於腔中前反射器與後反射器之間某處之中間組件，則光線在輸送過程期間形成前後循環時兩次通過該漫射器。因此，將中間組件之F及B值定義為彼等以與塗佈在鏡上之漫射器相同之方式量測者。可將中間組件與前或後反射器集中在一起，且中間組件與選定反射器之組合輸送特性可一起量測。若大部分光射入腔中之中間組件上方(或自下方射入其中之通孔)，則可將中間組件與底部反射器集中在一起。若大部分光射至中間組件之下方，則可將中間組件與前反射器集中在一起以供輸送量測。
4.　光重定向層
在使用所揭示組合作為光腔中之前反射器時，光重定向層接受來自腔之光通量。入射於重定向層上之光通量之角分佈集中在預定值之θ0及φ0(即膜最大光透射之極性及方位角)周圍。藉由Δθe及Δφe得出之角範圍Δθ及Δφ使得微結構設計可將大部分光有效重定向至期望角範圍中。光重定向層可為用於朗伯輸出之體漫射器或稜鏡或用於特定角控制之全像結構。
為重定向射出循環腔之光，可將某些結構化形式置於光出射前反射器之表面上或表面上方。該等結構可為稜鏡，或可為球形或部分球體或其他規則或不規則形狀。亦可控制該等結構之尺寸以折射光或繞射光，或達成二者之組合。多層光學膜對入射於不同平面上之光之透射的定向對稱程度可決定是否將一維或二維結構添加至多層膜中以重定向透射光。某些膜實質上僅沿膜中一軸進行透射，即其產生實質上狹窄之定向光錐。該等「1D」反射器可更有效地利用1D(例如線性表面結構)，其中將該線性結構以通常垂直於此透射軸之角度置於主要透射平面上。其他膜可在較寬角度範圍內透射，且可更有效地利用二維結構來重定向光。
可在照明系統中使用上述膜與微結構之組合以提供實質上隨機定向光之不同準直度。當光源光具有高度隨機性或朗伯性(即達成均勻性通常所需之條件)時，較難壓縮射出背光之光的角度範圍。
二維結構可為隨機或有序陣列。可在對稱及不對稱反射器二者上使用二維結構，例如珠粒、球體、棱錐等之陣列。其可為用黏合劑塗佈上之完成結構，或可經浮雕，即藉由對固體表面層實施熱浮雕、或藉由澆鑄及固化方法、或藉由擠出熔體塗佈及浮雕來實施複製。該等結構可緊密聚集或彼此間隔。或者，可對含有該等表面結構之膜實施層壓。
2D結構可為圓形或棱錐形，或二者之組合。尤其有用之結構係類似於「頭椎體」之圓錐形結構。此結構減少出現在球形結構頂部上之平坦區域。個別元件可為旋轉實體或可具有多個小平面。
射出腔之光之準直度取決於結構形狀，結構之特徵一般在於表面法線矢量相對於表面之分佈。
美國專利第3,829,680號(Jones)中所揭示用於產生蝠翼樣分佈之結構可結合所揭示修改其蝠翼樣分佈之膜及組合來使用。此結構藉由後反射以近垂直入射射至出射平面之各光線來產生蝠翼樣分佈。此一結構可與所揭示膜一起充分發揮作用，此乃因該等膜已阻斷大部分彼等近法線光線，且此一結構可遞送更多較高角度光線，該等光線隨後經結構化表面彎折而更接近法線。以此方式，可使膜之最大輸出角(接近60或70度)重定向至較小角度。然而，由於多層膜可阻斷近法線光線，微結構不再需要後反射性且可自Jones之結構加以修改以提高更多斜光線之折射角。
一般而言，諸如本文所述多層膜等在有限半球角度範圍中選擇性透射光線之光學元件可用於增強曲射光重定向層之性能。結構化表面在控制自朗伯性光源發出之光之定向性中具有有限效用。然而，此處膜僅透射選定部分之朗伯性分佈，使得可設計可更有效地重定向該光之特異性表面結構。
實例性結構係具有可將多層膜透射之大角度光線折射至更接近法線之角度之表面法線分佈者。稜鏡小平面表示為連續表面法線範圍而非僅一個表面法向角。此結構可為具有彎曲小平面之稜鏡的線性陣列，或可為諸如「頭椎體」結構等旋轉對稱結構，或其可為長形2D結構。
照明系統
實例性照明系統之示意圖展示於圖20中。使用上述原理，可構建具有經設計準直光輸出角度分佈2α及2β之較薄大面積有效照明系統。角α及β可分別衍生自基礎膜特徵性輸出角Δθe及Δφe，且可藉由使用標準光學設計及光線跟蹤工具來設計光重定向層。光分佈2α及2β定義為光強度降低至中心值之1/e之角度範圍。若2α係由θe及微結構決定之角度範圍，則其可大至180度或窄至20度。亦可容易地達成30、45、60、90及120度之中間值。若2β係由方位角範圍Δφe及微結構決定之角度範圍，則其可大至180度或小至45度。亦可容易地達成60、90及120度之中間值。多層膜及稜鏡之主軸可以相對於燈具或其他照明裝置邊緣之任一角來取向。在圖20中，僅出於說明目的而使軸對準。除直線形外，照明系統可具有任何形狀。分佈可極薄，但亦可容易地構建厚(深)腔。
照明系統可為側光式、直光式、或二者之組合。
可將前反射器附接至光重定向層上，或可將二者附接至諸如玻璃或剛性聚合物板等板上。玻璃或板可為另一系統之組件，通常該系統藉由照明系統來照亮。實例係LCD板。
具有燈泡隱蔽及區域控制之直光式中空照明系統
為增強側光式中空腔照明系統中之光輸送，所選擇腔輸送比CT、及由此所選擇前反射器及後反射器之前向輸送比fT應可達成高光輸送值以跨越腔中之較遠距離有效傳播光，從而促進均勻性。然而，在LCD之直光式區域化背光中，需要限制自給定小面積光源、如(例如)自局部照明區域中之一個或幾個LED傳播之光的範圍。然而，仍必須藉由某些方式來達成區域內之均勻性，且製造成本及便利性二者係主要考慮因素。由於最後所述該等原因，期望不使用介於系統中各區域之間之壁或其他反射性障壁即可限制來自給定局部光源之光。
為在開放式系統內達成均勻性及有限光傳播二者，應並行使用若干組件。該等組件為：
(1)位於前板上之角選擇性部分透射反射器；
(2)漫射組件；
(3)前反射器及後反射器，其組合以產生低或負腔輸送比；
(4)局部光源，其所選發射模式可增強前反射器之角選擇性；及
(5)光重定向層。
此外，前反射器與後反射器二者應可在高度循環腔中高效提供低損失。
上文已以一定詳細程度論述了該等組件。第一組件可為本發明角選擇性反射器。對於小面積光源之二維(2D)陣列而言，若在系統中兩個面內方向上期望光透射，則可選擇在空氣中沿正交面內軸之布魯斯特角小於90度之反射器。對於光源之1D陣列(例如螢光燈泡或例如LED之線性陣列)而言，可選擇方位角選擇性反射器，其亦具有至少一個在空氣中布魯斯特角小於90度之軸。燈泡隱蔽係直光式系統中之主要問題。為降低或消除小面積亮光源之可見性(擊穿)，所選擇前反射器在垂直入射下可具有高反射率，其透射率隨入射角增大而逐漸升高。R垂直可大於80%、大於90%或大於95%。若小面積光源具有能大大降低垂直發光量之改良輸出分佈，則所選擇頂部反射器之反射率與角度之關係可為反射率恆定或隨入射角之增大而增加，前提係其總T半球低至足以提供顯著光循環。出於此目的可使用30%、20%、10%及甚至5%之T半球。可使用在反射中具有顯著最小布魯斯特角之前反射器，即使在空氣中布魯斯特角大於90度亦係如此。然而，在最小布魯斯特角下反射率應為垂直入射下反射率之約50%或小於垂直入射下之反射率。可將第一組件層壓至剛性板上，該剛性板可為諸如LCD板等另一系統之一部分。
上文已論述了組件(2)及(3)之腔輸送。腔輸送比愈低，自點光源傳播出光所需反射性愈強。在具有顯著漫射機構時，此一系統可經由多次光反射來提供混合，但大部分光可在局部幾何結構中來回地反射，如同光在頂部板中緩慢地射出一般。然而，置於前反射器上以修改其鏡面特性之任何塗層皆應不顯著干擾其角選擇性反射特性。或者，可將具有選定輸送比之光散射層抵靠具有氣隙之前反射器來置放。若後反射器之高度後反射性能將所有光直接發送回光源中，則較佳可添加一定漫射以傳播光從而使大部分光不返回可吸收光之光源中。後反射器在與將光限制在一區域中之頂部鏡面或半鏡面反射器之組合中的作用係自腔中任一局部光源重複發送出光且隨後將其發送回該光源。對於諸如高折射率玻璃珠等一般後反射器，可出現大量漫射，從而可在光源附近區域中因重複反射而提供更均勻之光分佈。
輸送比為0.25或更低之漫反射器或單獨漫射器可用於此應用中。可使用T小於0.1或小於0之漫射組件。CT<0.5之腔輸送值係合意的。為提高光限制，可使用CT<0.3或甚至<0.2之腔輸送值。
第四組件小面積光源應具有適宜的發射模式，其視需要可選擇為增強上述位於前板上之角選擇性反射器之角度透射特徵。小面積光源應不具有側向發射模式，該模式可使大量光平行於前或後反射器來定向。該發射光可傳播較遠距離並逸出該局部區域。該光源可視需要具有不對稱方位角輸出，亦即僅向一側發射。
為增強均勻性，單獨LED之影響區域內可存在一或多個光源。端視系統設計標準，可期望相鄰LED影響區域之間具有較小或較大程度之重疊。舉例而言，具有較低重疊使得能使部分顯示器顯著模糊。此可在區域化系統中提供使對比度最大化及節能之優勢，然而其亦使系統易於因個別LED失效而受損。可能確實期望某些系統特意具有重疊影響區域，以達成系統魯棒性與仍然可用程度之節能性及對比度之更有利平衡。
影響區域可視為局部光源(即單一LED或LED之局部集群)之光強度降低至區域中心處光強度之1/e之區域。(集群=安裝在同一晶片或散熱片上且彼此僅相距數mm之多個LED)。局部光源之影響區域可與最近相鄰區域或第二近相鄰區域或甚至第三近相鄰區域重疊，端視均勻度及所需區域尺寸而定。局部光源可以線形、正方形、矩形、六角形或其他模式來排列，包括隨機陣列。
可期望具有一或多個光學感測器來檢測背光中特定點之輸出，且可期望根據控制方案經由反饋電路來調節個別LED之輸出。
儘管空間不變方案較佳，但亦可具有空間可變方案，且具有(例如)直接位於各光源上方之經印刷漫射或反射點或補片以幫助減少「擊穿」。
除非另有指示，否則本說明書及申請專利範圍中用於表示數量、特性量測等之所有數值皆應理解為經術語「大約」修飾。因此，除非指示相反含義，否則本說明書及申請專利範圍中所述之數值參數皆為近似值，該等近似值可端視熟習此項技術者欲利用本申請案之教示內容來獲得之期望特性而改變。並非試圖將等效理論之應用限制於申請專利範圍之範疇內，因此至少應根據所報告有效數位之數目且藉由應用一般舍入法來解釋每一數字參數。儘管闡述本發明之廣泛範疇之數值範圍及參數係近似值，但在任何數值皆闡述於本文所述具體實例中之程度上，合理且盡可能精確地報告該等數值。然而，任一數值皆可確實含有與測試或量測限制相關之誤差。
在不背離本發明範圍及精神之前提下，熟習此項技術者應明瞭本發明之各種修改及改變，且應理解本發明並不限於本文所述之說明性實施例。本文所提及之所有美國專利、專利申請公開案及其他專利及非專利文件皆係以引用方式併入本文中，併入程度如同其與上述揭示內容一致一般。
110．．．照明系統
112．．．多層光學膜
112a．．．微層堆棧
112b．．．厚光學外表層
112c．．．厚光學外表層
113．．．偏振器
114．．．高反射率後反射器
115．．．元件組合
116．．．光循環腔
118a．．．光線
118b．．．光線
120．．．軸
122．．．軸
130．．．觀看者
132．．．觀察者
134．．．觀察者
210．．．普通光源
300．．．多層光學膜
302．．．微層
304．．．微層
402．．．理想偏光膜
610．．．組合
612．．．多層光學膜
614．．．偏振器
1310．．．稜鏡膜
1312．．．組合
1410．．．照明系統
1412．．．擴展光源
1414．．．偏振器/多層光學膜組合
1416．．．稜鏡膜
1510．．．照明系統
1516．．．稜鏡膜
圖1係包括偏振器/多層光學膜組合之照明系統之示意性透視圖，該組合具有本文所述蝠翼樣透射特徵；
圖2a及2b係圖1之照明系統沿正交觀看方向之示意性側視圖；
圖2c係圖1之照明系統之示意性俯視圖；
圖3係多層光學膜之一部分之透視圖；
圖3a-c繪示可用於幫助達成多層光學膜之期望反射及透射特徵之實例性折射率聯繫；
圖4係理想偏光膜之透視圖，其一方面展示固定x、y、z笛卡爾(Cartesian)座標系且另一方面展示s-及p-偏振方向之間之差異，其中後者依賴於光之入射平面，因此除非指定光之入射平面，否則不相對於x、y及z軸加以指定；
圖4a係笛卡爾座標軸x、y、z之透視圖，其展示任意點或矢量相對於其之極性角θ及方位角Φ；
圖5係微層光學膜之典型層厚度分佈曲線圖；
圖6係偏振器/多層光學膜組合之示意性側視圖，其展示膜相對於彼此之一種可能取向；
圖7繪示多層光學膜及偏振器相對於彼此之四種可能取向之矩陣，包括圖6之取向；
圖7a係第一反射性偏振器之反射率對入射角之曲線圖；
圖8係第一多層光學膜之反射率對空氣中之入射角θ之曲線圖，其具有兩個內布魯斯特角，但其僅在弱入射平面而非強入射平面中具有顯著p-偏振光漏；
圖8a係圖8多層光學膜中針對多個入射角θ之透射對方位角Φ之曲線圖；
圖8b係圖8多層光學膜以及圖7a反射性偏振器中針對特定(厚-薄-厚-薄)相對取向及針對多個入射角θ之透射對方位角Φ之曲線圖；
圖8c係與圖8b類似之相同偏振器/多層光學膜組合中針對兩個膜之不同相對取向(薄-厚-薄-厚)之曲線圖；
圖8d係與圖8c類似之相同偏振器/多層光學膜組合中針對兩個膜之另一種相對取向(薄-厚-厚-薄)之曲線圖；
圖8e係與圖8d類似之相同偏振器/多層光學膜組合中針對兩個膜之又一種相對取向(厚-薄-薄-厚)之曲線圖；
圖9係第二多層光學膜之反射率對空氣中之入射角θ之曲線圖，其亦具有兩個內布魯斯特角，且其在弱入射平面及強入射平面二者中皆具有顯著p-偏振光漏；
圖9a係圖9多層光學膜以及圖7a反射性偏振器中針對特性(薄-厚-薄-厚)相對取向及針對多個入射角θ之透射對方位角Φ之曲線圖；
圖9b係圖9a透射數據之極化圖；
圖9c係與圖9a類似之相同偏振器/多層光學膜組合中針對兩個膜之不同相對取向(厚-薄-薄-厚)之曲線圖；
圖9d係圖9c透射數據之極化圖；
圖10係第二反射性偏振器之反射率對入射角之曲線圖；
圖10a係第二多層光學膜(見圖9)以及第二反射性偏振器(見圖10)中針對特定(薄-厚-薄-厚)相對取向之透射對方位角Φ之曲線圖；
圖10b係圖10a透射數據之極化圖；
圖10c係與圖10a類似之相同偏振器/多層光學膜組合中針對兩個膜之不同相對取向(薄-厚-厚-薄)之曲線圖；
圖10d係圖10c中相同偏振器/多層光學膜組合之吸收率對方位角Φ之曲線圖，但其中將吸收性偏振器添加至結構中；
圖10e係圖10c透射數據之極化圖；
圖11a係與圖9c類似之第二多層光學膜與第一反射性偏振器之相同組合之曲線圖，且其具有相同(厚-薄-薄-厚)取向，但其中將吸收性偏振器添加至結構中；
圖11b係圖11a結構之吸收率對方位角Φ之曲線圖，其顯示吸收性偏振器所吸收光量隨方位角而變化；
圖12展示比較性第三多層光學膜之反射率對空氣中之入射角θ之曲線圖，該膜係對稱膜從而使得其組成微層在任何面內方向上皆具有相同折射率，即每個組成層之nx=ny；
圖12a係第三多層光學膜以及第一反射性偏振器(見圖7a)中針對特定(薄-厚-薄-厚)相對取向之透射對方位角Φ之曲線圖；
圖13係本文所揭示多層光學膜以及線性稜鏡膜之示意性側視圖，該稜鏡膜之取向可將離開多層膜之高斜光重定向至其他方向；
圖14a及15a係不同照明系統之示意性側視圖，其包括擴展光源、多層光學膜、及不同稜鏡膜；且圖14b及15b繪示其各自所得光輸出之角分佈；
圖16及17展示可採用所揭示多層光學膜之不同隱蔽照明系統之示意性側視圖；
圖18係一背光實施例之一部分的示意性剖視圖，其包括漫反射性前反射器及漫反射性後反射器；
圖19係一背光實施例之一部分的示意性剖視圖，其包括鏡面反射前反射器及半鏡面後反射器；及
圖20係在正交平面中具有不同輸出散度或準直之燈具之透視圖。
在該等圖中，相同參考編號標示相同元件。
110．．．照明系統
112．．．多層光學膜
113．．．偏振器
114．．．高反射率後反射器
115．．．元件組合
116．．．光循環腔
118a．．．光線
118b．．．光線
120．．．軸
122．．．軸
130．．．觀看者
132．．．觀察者
134．．．觀察者

Claims (23)

  1. 一種反射膜組合，其包含：多層光學膜，其具有複數個排列為光學重複單元以反射擴展波長帶內之光之微層，相鄰微層之折射率差界定第一及第二面內軸，從而使得該膜對所有偏振態之垂直入射光之反射率為至少75%，該等折射率差亦可使得對於入射於該膜上包括該第一軸之第一入射平面內之p-偏振光而言，該膜之反射率自垂直入射下之初始值至入射角θ斜下之值R1降低至少一半，但對於入射於該膜上包括該第二軸之第二平面中之p-偏振光而言，該膜之反射率R2>在入射角θ斜下之R1；及具有通過軸及阻斷軸之偏振器，該偏振器及該多層光學膜經設置以界定斜透射波瓣；其中該等光學重複單元在該多層光學膜之整個厚度上具有光學厚度分佈，該厚度分佈界定該多層光學膜之薄側及厚側，該等光學重複單元中之較薄者設置為大體上朝向該薄側且該等光學重複單元中之較厚者設置為大體上朝向該厚側；且其中該等多層光學膜之薄側及厚側相對於該偏振器之取向可提高該透射波瓣之方位角準直度△Φe。
  2. 如請求項1之組合，其中該等反射率R1及R2各自引入兩個膜/空氣介面之效應。
  3. 如請求項1之組合，其中該等反射率R1及R2各自未引入任何膜/空氣介面之效應。
  4. 如請求項1之組合，其中該擴展波長帶係可見光譜，且其中該等反射率R1及R2各自係該可見光譜內之平均值。
  5. 如請求項1之組合，其中該偏振器包含反射性偏振器。
  6. 如請求項1之組合，其中該偏振器之通過軸實質上對準該多層光學膜之第一軸。
  7. 如請求項1之組合，其中該斜透射波瓣係由該多層光學膜-偏振器組合所界定兩個斜透射波瓣之一。
  8. 如請求項1之組合，其中該斜透射波瓣之方位角實質上對準該第一軸。
  9. 如請求項1之組合，其中θ斜為至少50度，且其中該斜透射波瓣係與空氣中介於50至70度範圍內之入射角θ相關。
  10. 如請求項9之組合，其中該斜透射波瓣係與空氣中60度之入射角θ相關。
  11. 如請求項1之組合，其中△Φe不超過120度。
  12. 如請求項11之組合，其中△Φe不超過90度。
  13. 如請求項12之組合，其中△Φe不超過60度。
  14. 如請求項1之組合，其中該多層光學膜之厚側面向該偏振器。
  15. 如請求項1之組合，其中各光學重複單元包括由負雙折射材料構成之第一微層。
  16. 如請求項15之組合，其中各光學重複單元包括由各向同性材料構成之第二微層。
  17. 如請求項15之組合，其中各光學重複單元包括由正雙折 射材料構成之第二微層。
  18. 如請求項1之組合，其中該膜在該第一及第二入射平面中表現內布魯斯特(Brewster)角。
  19. 如請求項1之組合，其中該膜在該第一入射平面中表現內布魯斯特角，但在該第二入射平面中不表現內布魯斯特角。
  20. 如請求項1之組合，其中該多層光學膜及該偏振器彼此連接且無顯著介入氣隙。
  21. 一種照明系統，其包含如請求項1之組合。
  22. 如請求項21之系統，其另外包含：光源，其沿長軸擴展且設置在反射膜後；其中該反射膜之取向使得該長軸實質上垂直於第一入射平面。
  23. 如請求項1之組合，其另外包含與該組合偶聯之線性稜鏡膜，其中該等稜鏡平行於稜鏡軸擴展，且其中該稜鏡軸實質上垂直於該反射膜之該第一入射平面。
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Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5426687B2 (ja) 2008-11-19 2014-02-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 照明器具及び他の照明システムにおける光管理のためのブリュースター角フィルム
US8988776B2 (en) 2008-11-19 2015-03-24 3M Innovative Properties Company Multilayer optical film with output confinement in both polar and azimuthal directions and related constructions
KR101613758B1 (ko) * 2008-11-19 2016-04-19 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 극 방향과 방위각 방향 둘 모두에서 출력 구속을 갖는 반사 필름 조합체 및 관련 구조체
CN102460125B (zh) 2009-04-15 2015-11-25 3M创新有限公司 防止光学耦合的光学膜
TWI605276B (zh) 2009-04-15 2017-11-11 ３Ｍ新設資產公司 光學結構及包含該光學結構之顯示系統
US8891038B2 (en) 2009-04-15 2014-11-18 3M Innovative Properties Company Lightguide with optical film containing voids and blacklight for display system
US9291752B2 (en) 2013-08-19 2016-03-22 3M Innovative Properties Company Retroreflecting optical construction
WO2010141261A2 (en) 2009-06-02 2010-12-09 3M Innovative Properties Company Light redirecting film and display system incorporating same
KR20120061911A (ko) 2009-08-25 2012-06-13 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광 방향 전환 필름 및 이를 포함하는 디스플레이 시스템
US20110063846A1 (en) * 2009-09-14 2011-03-17 Alexander Rizkin Extended source light module
EP2491440A4 (en) 2009-10-24 2018-05-02 3M Innovative Properties Company Voided diffuser
US9279918B2 (en) 2009-10-24 2016-03-08 3M Innovative Properties Company Gradient low index article and method
KR101769171B1 (ko) 2009-10-24 2017-08-17 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광원 및 이를 포함하는 디스플레이 시스템
US8950924B2 (en) 2009-12-08 2015-02-10 3M Innovative Properties Company Optical constructions incorporating a light guide and low refractive index films
CN102822247B (zh) 2010-04-14 2016-06-08 3M创新有限公司 图案化梯度聚合物膜和方法
EP2558288B1 (en) 2010-04-15 2019-01-02 3M Innovative Properties Company Retroreflective articles including optically active areas and optically inactive areas
MX341955B (es) 2010-04-15 2016-09-08 3M Innovative Properties Co Articulos retrorreflectantes que incluyen areas opticamente activas y areas opticamente inactivas.
EP2558290B1 (en) 2010-04-15 2019-01-23 3M Innovative Properties Company Retroreflective articles including optically active areas and optically inactive areas
KR101842728B1 (ko) 2010-05-07 2018-03-27 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 미세구조화 표면을 포함하는 반사방지 필름
KR101775746B1 (ko) * 2010-05-21 2017-09-06 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 색상이 감소된 부분적으로 반사하는 다층 광학 필름
CN102401921B (zh) * 2010-09-13 2015-05-27 宏腾光电股份有限公司 高遮蔽反射膜与其制造工艺
US8773477B2 (en) 2010-09-15 2014-07-08 Dolby Laboratories Licensing Corporation Method and apparatus for edge lit displays
CN102402015B (zh) * 2011-11-07 2014-01-08 中国人民银行印制科学技术研究所 薄膜装置及其制作方法
CN102588835B (zh) * 2012-02-08 2016-01-13 苏州晶智科技有限公司 一种用于液晶显示器的新型背光模组
GB2500055A (en) * 2012-03-09 2013-09-11 Design Led Products Ltd Lighting panel with prisms and encapsulated light emitting diode
US9389355B2 (en) 2012-03-20 2016-07-12 3M Innovative Properties Company Structured optical film
KR101383959B1 (ko) * 2012-06-25 2014-04-10 엘지전자 주식회사 미러 효과를 갖는 외장 필름
US8944662B2 (en) 2012-08-13 2015-02-03 3M Innovative Properties Company Diffractive luminaires
US8834004B2 (en) 2012-08-13 2014-09-16 3M Innovative Properties Company Lighting devices with patterned printing of diffractive extraction features
US9625637B2 (en) 2012-08-13 2017-04-18 3M Innovative Properties Company Diffractive lighting devices with 3-dimensional appearance
US8807817B2 (en) 2012-08-13 2014-08-19 3M Innovative Properties Company Colorful diffractive luminaires providing white light illumination
US9229141B2 (en) 2012-12-13 2016-01-05 3M Innovative Properties Company Optical assembly
US20140182177A1 (en) * 2013-01-01 2014-07-03 He Wang Advertising lightbox including led array positioned in front of a multiple prismatic dielectric reflector
KR102241661B1 (ko) * 2013-02-20 2021-04-19 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 흡수, 반사 및 시준 편광기 스택과 이를 포함하는 백라이트
CN103268913B (zh) * 2013-05-17 2016-01-27 浙江福森电子科技有限公司 Led光源荧光粉剂配置方法和检测荧光粉均匀度的方法
CN105849595B (zh) 2013-12-30 2018-06-29 3M创新有限公司 包括准直反射偏振片的光学膜
SG11201608892PA (en) 2014-04-25 2016-11-29 3M Innovative Properties Co Textured coating for optical products
CN111856634B (zh) * 2015-12-18 2022-08-09 3M创新有限公司 宽带可见光反射器
KR102169582B1 (ko) * 2016-09-13 2020-10-23 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 경사 각도에서의 낮은 색에 대해 조정된 두께 프로파일을 갖는 단일 패킷 반사 편광기
WO2018091150A1 (en) * 2016-11-19 2018-05-24 Coelux S.R.L. Tunability in sun-light imitating lighting systems
US20180164493A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 Rambus Delaware Llc Cluster-shaped light-extracting element
WO2018130926A1 (en) * 2017-01-16 2018-07-19 3M Innovative Properties Company Faceted microstructured surface
CN113640911A (zh) 2017-03-06 2021-11-12 3M创新有限公司 显示器组件、光学叠堆、光学系统及偏振分束器
JP6736763B2 (ja) * 2017-03-31 2020-08-05 東洋紡フイルムソリューション株式会社 多層積層フィルム
WO2019073329A1 (en) * 2017-10-10 2019-04-18 3M Innovative Properties Company CURVED REFLECTIVE POLARIZER FILMS AND METHODS OF STRUCTURING
CN111670317A (zh) * 2018-01-30 2020-09-15 亮视技术公司 用于将具有朗伯分布的光变换成蝙蝠翼分布的微结构
WO2021024078A1 (en) * 2019-08-02 2021-02-11 3M Innovative Properties Company Backlight for uniform illumination

Family Cites Families (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3069974A (en) 1959-11-12 1962-12-25 Alvin M Murks Multi-layered light polarizers
US3438691A (en) 1964-05-14 1969-04-15 Polaroid Corp Birefringent polarizer
US3610729A (en) 1969-06-18 1971-10-05 Polaroid Corp Multilayered light polarizer
US3829680A (en) 1972-11-24 1974-08-13 Carroll J & Sons Lighting panel
US4247498A (en) 1976-08-30 1981-01-27 Akzona Incorporated Methods for making microporous products
US4218727A (en) 1978-07-03 1980-08-19 Sylvan R. Shemitz And Associates, Inc. Luminaire
US4446305A (en) 1981-03-02 1984-05-01 Polaroid Corporation Optical device including birefringent polymer
US4539256A (en) 1982-09-09 1985-09-03 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Microporous sheet material, method of making and articles made therewith
US4726989A (en) 1986-12-11 1988-02-23 Minnesota Mining And Manufacturing Microporous materials incorporating a nucleating agent and methods for making same
US4867881A (en) 1987-09-14 1989-09-19 Minnesota Minning And Manufacturing Company Orientied microporous film
US5486949A (en) 1989-06-20 1996-01-23 The Dow Chemical Company Birefringent interference polarizer
US5103337A (en) 1990-07-24 1992-04-07 The Dow Chemical Company Infrared reflective optical interference film
US5126880A (en) 1990-12-18 1992-06-30 The Dow Chemical Company Polymeric reflective bodies with multiple layer types
TW594115B (en) 1992-10-09 2004-06-21 Asahi Glass Co Ltd A liquid crystal display device and an illumination device for a direct viewing type display element
KR950704701A (ko) 1992-10-29 1995-11-20 스티븐 에스. 그레이스 성형가능한 반사 다층제(Formable reflective multilayer body)
US5360659A (en) 1993-05-24 1994-11-01 The Dow Chemical Company Two component infrared reflecting film
EP0735952B1 (en) * 1993-12-21 2000-03-22 Minnesota Mining And Manufacturing Company Multilayered optical film
US20070091230A1 (en) 1993-12-21 2007-04-26 3M Innovative Properties Company Display incorporating reflective polarizer
JP3448626B2 (ja) * 1993-12-21 2003-09-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 反射偏光子ディスプレイ
US5882774A (en) 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
US6101032A (en) 1994-04-06 2000-08-08 3M Innovative Properties Company Light fixture having a multilayer polymeric film
US6080467A (en) 1995-06-26 2000-06-27 3M Innovative Properties Company High efficiency optical devices
CN1119674C (zh) 1995-06-26 2003-08-27 美国3M公司 透明的多层装置及包含该装置的制品
EP0871923A1 (en) * 1995-06-26 1998-10-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Transflective displays with reflective polarizing transflector
BR9609314A (pt) 1995-06-26 1999-07-06 Minnesota Mining & Mfg Película de multicamadas
US5825543A (en) 1996-02-29 1998-10-20 Minnesota Mining And Manufacturing Company Diffusely reflecting polarizing element including a first birefringent phase and a second phase
JPH10293212A (ja) 1997-02-18 1998-11-04 Dainippon Printing Co Ltd バックライト及び液晶表示装置
US5976686A (en) 1997-10-24 1999-11-02 3M Innovative Properties Company Diffuse reflective articles
US6808658B2 (en) 1998-01-13 2004-10-26 3M Innovative Properties Company Method for making texture multilayer optical films
US6157490A (en) * 1998-01-13 2000-12-05 3M Innovative Properties Company Optical film with sharpened bandedge
US6531230B1 (en) 1998-01-13 2003-03-11 3M Innovative Properties Company Color shifting film
US6157486A (en) * 1998-01-13 2000-12-05 3M Innovative Properties Company Retroreflective dichroic reflector
EP1569015A3 (en) 1998-01-28 2006-03-29 Minnesota Mining And Manufacturing Company An optical detector system
US6243199B1 (en) 1999-09-07 2001-06-05 Moxtek Broad band wire grid polarizing beam splitter for use in the visible wavelength region
AU2515200A (en) 1999-09-20 2001-04-24 3M Innovative Properties Company Optical films having at least one particle-containing layer
US6738349B1 (en) 2000-03-01 2004-05-18 Tektronix, Inc. Non-intrusive measurement of end-to-end network properties
US6853413B2 (en) 2000-04-18 2005-02-08 Honeywell International Inc. Polarized display with wide-angle illumination
US6916440B2 (en) 2001-05-31 2005-07-12 3M Innovative Properties Company Processes and apparatus for making transversely drawn films with substantially uniaxial character
US6909473B2 (en) * 2002-01-07 2005-06-21 Eastman Kodak Company Display apparatus and method
US6785050B2 (en) 2002-05-09 2004-08-31 Moxtek, Inc. Corrosion resistant wire-grid polarizer and method of fabrication
US6811274B2 (en) 2002-12-04 2004-11-02 General Electric Company Polarization sensitive optical substrate
US6952312B2 (en) 2002-12-31 2005-10-04 3M Innovative Properties Company Head-up display with polarized light source and wide-angle p-polarization reflective polarizer
US7091661B2 (en) 2003-01-27 2006-08-15 3M Innovative Properties Company Phosphor based light sources having a reflective polarizer
US7320531B2 (en) 2003-03-28 2008-01-22 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Multi-colored LED array with improved brightness profile and color uniformity
US20060091412A1 (en) 2004-10-29 2006-05-04 Wheatley John A Polarized LED
US7903194B2 (en) 2005-06-24 2011-03-08 3M Innovative Properties Company Optical element for lateral light spreading in back-lit displays and system using same
EP1963899B1 (en) 2005-12-23 2013-08-28 3M Innovative Properties Company Films including thermoplastic silicone block copolymers
KR101309394B1 (ko) 2005-12-23 2013-09-17 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 열가소성 실리콘 블록 공중합체를 포함하는 다층 필름
US20080037127A1 (en) 2006-03-31 2008-02-14 3M Innovative Properties Company Wide angle mirror system
US7906202B2 (en) 2006-09-27 2011-03-15 3M Innovative Properties Company Tear resistant solar control multilayer film
US7826009B2 (en) * 2006-12-21 2010-11-02 3M Innovative Properties Company Hybrid polarizer
JP5336474B2 (ja) 2007-05-20 2013-11-06 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 半鏡面構成要素を備えたリサイクル型バックライト
EP2153275A4 (en) 2007-05-20 2010-09-08 3M Innovative Properties Co LAMP COVER ASSEMBLY FOR A DIRECT LIGHTING TAIL LIGHT
CN101681057B (zh) 2007-05-20 2012-07-04 3M创新有限公司 光循环型薄壁中空腔体背光源
KR101464795B1 (ko) 2007-05-20 2014-11-27 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광 재순환 중공 공동형 디스플레이 백라이트
EP2602647A1 (en) 2008-03-31 2013-06-12 3M Innovative Properties Company Low layer count reflective polarizer with optimized gain
US20110222263A1 (en) 2008-11-19 2011-09-15 Weber Michael F High transmission flux leveling multilayer optical film and related constructions
JP5426687B2 (ja) 2008-11-19 2014-02-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 照明器具及び他の照明システムにおける光管理のためのブリュースター角フィルム
US8988776B2 (en) 2008-11-19 2015-03-24 3M Innovative Properties Company Multilayer optical film with output confinement in both polar and azimuthal directions and related constructions
KR101613758B1 (ko) * 2008-11-19 2016-04-19 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 극 방향과 방위각 방향 둘 모두에서 출력 구속을 갖는 반사 필름 조합체 및 관련 구조체
CN102612664A (zh) 2009-11-17 2012-07-25 3M创新有限公司 偏振敏感型前投影屏幕

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