CN117581125A - 用于显示***的光学膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学构造体，该光学构造体包括光学膜，该光学膜包括多个聚合物层；以及光学延迟片，该光学延迟片设置在该光学膜上。对于基本上垂直入射光以及对于约420nm至约680nm的可见光波长范围和约900nm至约1100nm的红外波长范围：对于沿相互正交的平面内第一方向和第二方向中的每一者偏振的该入射光，该多个聚合物层对于该可见光波长范围中的至少一个可见光波长具有大于约60％的光学透射率，并且对于该红外波长范围中的至少一个红外波长具有大于约60％的光学反射率。对于沿该第一方向和该第二方向中的至少一者偏振的该入射光，该光学延迟片在该至少一个可见光波长处具有大于约1000nm的光学延迟量。
Description
技术领域
本公开整体涉及光学构造体，更具体地用于显示***的包括多层光学膜的光学构造体。
背景技术
多层光学膜(MOF)用于显示***和其他应用中。在一些情况下，用于室外显示器(诸如暴露于太阳的公共信息显示器)中的MOF可包括红外(IR)反射聚合物膜，这些IR反射聚合物膜反射红外区域中来自太阳的各种波长的光，同时允许可见光穿过。一些多层光学膜可以是具有增强太阳能性能和最小色移的非金属膜。
发明内容
本公开的一些方面涉及一种光学构造体，该光学构造体包括光学膜，该光学膜包括总计数为至少10个的多个聚合物层。该多个聚合物层中的每个聚合物层具有小于约500nm的平均厚度。光学延迟片设置在该光学膜上。对于基本上垂直入射光以及对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围和从约900nm延伸至约1100nm的红外波长范围，以及对于沿相互正交的平面内第一方向和第二方向中的每一者偏振的该入射光，该多个聚合物层对于该可见光波长范围中的至少一个可见光波长具有大于约60％的光学透射率，并且对于该红外波长范围中的至少一个红外波长具有大于约60％的光学反射率。此外，对于沿该第一方向和该第二方向中的至少一者偏振的该入射光，该光学延迟片在该至少一个可见光波长处具有大于约1000nm的光学延迟量。
本公开的一些其他方面涉及一种被配置为在室外使用并且暴露于太阳的室外显示器。该室外显示器包括被配置为发射偏振图像以供观看者在室外观看的显示器。设置在该显示器上的多层聚合物光学膜包括多个聚合物层，该多个聚合物层中的每个聚合物层具有小于约500nm的平均厚度。该光学膜是基本上偏振不敏感的并且被配置为基本上透射由该显示器发射的该偏振图像并且基本上反射从太阳接收的红外光的至少一部分。光学延迟片设置在该光学膜和该显示器之间，并且在至少一个可见光波长处具有大于约1000nm的延迟量。
本公开的其他方面涉及一种显示***，该显示***包括：显示器，该显示器被配置为发射偏振图像以供观看者观看；以及本公开的一个或多个方面的光学构造体，该光学构造体设置在该显示器上，使得该光学构造体设置在该显示器和该观看者之间。
本公开的一些其他方面涉及室外显示器，这些室外显示器具有根据本公开的一个或多个实施方案的显示***。
附图说明
将参考附图更详细地讨论本公开的各个方面，其中，
图1示意性地示出了根据本公开的一些实施方案的包括多层光学膜的光学构造体；
图2示出了根据本公开的一些实施方案的多层光学膜在不同波长处的光学透射率；
图3A示意性地示出了入射在多层光学膜上的光，其中入射光为s偏振的；
图3B示意性地示出了入射在多层光学膜上的光，其中入射光为p偏振的；
图4A和图4B示意性地示出了根据一些实施方案的包括被配置为发射偏振图像的显示器的显示***；并且
图4C示意性地示出了根据本公开的一些方面的包括显示***的室外显示器；
图未必按照比例绘制。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。
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。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。
基于MOF的IR镜膜通过反射太阳光的红外线来改进热性能。3MTMUCSF(Ultra ClearSolar Film(超透明太阳能膜))是一种这样的基于MOF的IR镜膜：在可见光中具有约90％的透射率而不会影响显示质量，并且在太阳光的NIR(800nm-1200nm)区域中具有约90％的反射率。观察室外显示器的观看者通常使用偏振太阳镜以用于防眩光目的。如果佩戴着偏振太阳镜的观看者观察具有附接到显示器前面的基于MOF的IR镜膜的室外显示器，则观看者可看到不规则的颜色分布，也称为颜色失真，该不规则的颜色分布可引起正被观看的图像缺乏清晰度。本文所公开的实施方案解决这些和其他挑战。
本公开的一些实施方案涉及基于MOF的IR镜膜，该基于MOF的IR镜膜与高延迟膜组合以减少或消除颜色失真并且获得太阳镜兼容性。
包括多层光学膜的光学构造体的一些实施方案在图1中示出。光学构造体(200)可包括具有多个聚合物层(11,12)的光学膜(10)。多个聚合物层(11,12)可包括总计为至少10个、或50个、或100个、或200个、或300个层。多个聚合物层(11,12)中的每个聚合物层的平均厚度可小于约500nm、或小于400nm、或小于300nm、或小于200nm。在一些实施方案中，出于膜厚度、柔性和经济性的原因，可选择光学膜(10)的层数以使用最小层数实现期望的光学特性。在一些情况下，光学膜还可包括设置在多个聚合物层(11,12)上的一个或多个聚合物表层(13)。这些表层(13)中的每个表层可具有大于约500nm、或大于750nm、或大于1000nm、或大于1250nm、或大于1500nm的平均厚度。表层(13)和多个聚合物层(11,12)可使用粘合剂彼此结合。例如，表层(13)可由聚碳酸酯或聚碳酸酯合金、或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、或聚苯乙烯(PS)、或它们的组合制成。
在一些实施方案中，该多个聚合物层可以包括多个交替的聚合物的不同的第一层(11)和第二层(12)。例如，光学膜(10)可以包括交替的聚合物的第一层(11)和第二层(12)，这些聚合物层包括至少一种双折射聚合物(例如取向的半结晶聚合物)和一种第二聚合物。
在其他实施方案中，第一层和第二层(11,12)的材料可由聚合物，诸如聚酯构成。例如，用作第一双折射层(11)的示例性聚合物可以是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。能够适合作为双折射聚合物、作为多层聚合物膜中的第一双折射层(11)的其它半结晶聚酯可包括例如聚2,6-萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。第二层(12)可以由玻璃化转变温度与第一双折射聚合物层(11)的玻璃化转变温度相容并且折射率类似于第一双折射聚合物层(11)的各向同性折射率的各种聚合物制得。能够适用于光学膜(特别是第二聚合物层(12))的其它聚合物的示例可以包括由诸如乙烯基萘、苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯之类的单体制得的烯类聚合物和共聚物。用于第二聚合物层(12)的此类聚合物的示例包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯(诸如，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))以及全同立构或间规立构聚苯乙烯。其它聚合物包括缩聚物，诸如聚砜、聚酰胺、聚氨酯、聚酰胺酸和聚酰亚胺。另外，第二聚合物层(12)可由聚酯、聚碳酸酯、含氟聚合物和聚二甲基硅氧烷的均聚物和共聚物及它们的共混物形成。这些层可被选择为实现特定带宽的电磁辐射的反射。
在一个实施方案中，该多个层(11,12)的材料可以具有不同的折射率。在一些实施方案中，光学膜(10)可包括作为第一光学层(11)的PET和作为第二光学层(12)的PMMA的共聚物(coPMMA)或具有低折射率的任何其它聚合物(包括共聚酯、氟化聚合物)或它们的组合。光学膜(10)的透射和反射特性可以是基于由层(11,12)间的折射率差值和层(11,12)的厚度引起的光的相干干涉。根据一些实施方案，第一层和第二层(11,12)中的每一者可沿相同平面内第一方向(x轴)具有相应折射率nx，沿与第一方向正交的平面内第二方向(y轴)具有相应折射率ny，并且沿与第一方向和第二方向正交的第三方向(z轴)具有相应折射率nz。在一些情况下，第一层(11)的nx可比第二层(12)的nx大至少0.05、或0.07、或0.09、或0.11、或0.13、或0.14。
在一些方面，对于第一层(11)，并且至少在约633nm的波长处，nx和ny之间的差值的量值可小于约0.05、或0.04、或0.03、或0.02、或0.015，并且nx和ny中的每一者可比nz大至少0.05、或0.07、或0.09、或0.11、或0.13、或0.14。在一些情况下，对于第一层(11)，至少在约633nm的波长处，nx和ny中的每一者可介于约1.6和约1.7之间、或介于约1.62和约1.68之间、或介于约1.63和约1.66之间，并且nz可介于约1.45和约1.55之间、或介于约1.47和约1.53之间、或介于约1.49和约1.51之间。
在其他方面，对于第二层(12)，并且至少在约633nm的波长处，nx、ny和nz之间的最大差值的量值可小于约0.03、或0.02、或0.015、或0.01。在一些情况下，对于第二层(12)，至少在约633nm的波长处，nx、ny和nz中的每一者可介于约1.45和约1.54之间、或介于约1.47和约1.52之间、或介于约1.48和约1.5之间。
图2示出了根据本公开的一些实施方案的多层光学膜在不同波长处的光学透射率。入射在光学膜上的光沿相互正交的平面内第一方向(x轴)和第二方向(y轴)中的每一者偏振。
在一些实施方案中，对于基本上垂直入射光(30)以及对于沿相互正交的平面内第一方向(x轴)和第二方向(y轴)中的每一者偏振的入射光，多个聚合物层(11,12)可在可见光波长范围(40)内具有大于约60％、或大于约70％、或大于约80％、或大于约85％、或大于约90％的平均光学透射率(T1)，并且在红外波长范围(41)内具有大于约60％的平均光学反射率(1-T2)。
在其他方面，对于基本上垂直入射光(30)以及对于沿相互正交的平面内第一方向(x轴)和第二方向(y轴)中的每一者偏振的入射光，多个聚合物层(11,12)可对于可见光波长范围(40)内的每个波长具有大于约60％、或大于约70％、或大于约80％、或大于约85％、或大于约90％的平均光学透射率(T1)，并且对于红外波长范围(41)内的每个红外波长具有大于约50％、或大于约55％、或大于约60％的平均光学反射率(1-T2)。
在其他方面，如图2所示，对于基本上垂直入射光(30)以及对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围(40)和从约900nm延伸至约1100nm的红外波长范围(41)，对于沿相互正交的平面内第一方向(x轴)和第二方向(y轴)中的每一者偏振的入射光，多个聚合物层(11,12)可对于可见光波长范围(40)中的至少一个可见光波长(42)具有大于约60％的光学透射率(T1)，并且对于红外波长范围(41)中的至少一个红外波长(43)具有大于约60％的光学反射率(1-T2)。在一些情况下，对于可见光波长范围(40)中的至少一个可见光波长(42)，多个聚合物层(11,12)的光学透射率(T1)可大于约70％、或80％、或85％、或90％。在一些情况下，对于红外波长范围(41)中的至少一个红外波长(43)，多个聚合物层(11,12)的光学反射率(1-T2)可大于约70％、或80％、或85％、或90％。
在一个或多个实施方案中，光学膜(10)可在从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围(40)内具有大于约60％、或大于约70％、或大于约80％的平均光学反射率。在从约900nm延伸至约1100nm的红外波长范围(41)中，光学膜(10)的平均光学反射率可大于40％、或50％、或60％、或70％。
在一些实施方案中，光学构造体(200)包括设置在光学膜(10)上的光学延迟片(20)。光学膜(10)可利用结合层(50)结合到光学延迟片。结合层(50)可以是光学透明粘合剂层，包括例如3MTM光学透明粘合剂(3MTMOptically Clear)8211/8212/8213/8214/8215/9483。光学延迟片(20)和多个聚合物层(11,12)可被共挤出。
在一些实施方案中，光学延迟片(20)可以是在至少一个可见光波长处具有大于约1000nm的延迟量的延迟层。在一些方面，光学延迟片的延迟量可在至少一个可见光波长处大于约1250nm、或大于约1500nm、或大于约1750nm、或大于约2000nm、或大于约3000nm、或大于约4000nm、或大于约5000nm。
如图1和图2中最佳所示，对于基本上垂直入射光(30)以及对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围(40)，以及对于沿第一方向(x轴)和第二方向(y轴)中的至少一者偏振的入射光，光学延迟片(20)可在至少一个可见光波长(42)处具有大于约1000nm、或大于约1250nm、或大于约1500nm、或大于约1750nm、或大于约2000nm、或大于约3000nm、或大于约4000nm、或大于约5000nm的光学延迟量。
在一些情况下，对于沿第一方向(x轴)和第二方向(y轴)中的每一者偏振的入射光(30)，光学延迟片(20)可在至少一个可见光波长(42)处具有大于约1000nm、或约1250nm、或约1500nm、或约1750nm、或约2000nm、或约3000nm、或约4000nm、或约5000nm的光学延迟量。
在一些其他情况下，对于沿第一方向(x轴)和第二方向(y轴)中的至少一者偏振的入射光(30)，光学延迟片(20)可在每个至少一个蓝色波长、至少一个绿色波长和至少一个红色波长处具有大于约1000nm、或大于约1250nm、或大于约1500nm、或大于约1750nm、或大于约2000nm、或大于约3000nm、或大于约4000nm、或大于约5000nm的光学延迟量。
如图1所示，光学延迟片可包括平面内慢轴(21)。延迟片(20)的平面内慢轴是指与在延迟片(20)的平面内方向上的主折射率中的较大主折射率对应的方向上的轴。在一些方面，平面内慢轴(21)可与第一方向(x轴)形成介于约30度至约60度之间的角度(θ)。
在一些方面，如图3A所示，当入射光在包括平面内第一方向(x轴)的入射平面(33)中为s偏振(31)时，对于大于约40度、或大于约45度、或大于约50度、或大于约55度的入射角(α)以及对于至少一个可见光波长(42)，光学膜(10)的多个聚合物层(11,12)可具有大于约50％的光学透射率(T3)。在一些情况下，多个聚合物层(11,12)的光学透射率(T3)可大于约55％、或大于约60％、或大于约65％。
如图3B所示，当入射光在包括平面内第一方向(x轴)的入射平面(33)中为p偏振(32)时，对于大于约40度、或大于约45度、或大于约50度、或大于约55度的入射角(α)以及对于至少一个可见光波长(42)，光学膜(10)的多个聚合物层(11,12)可在入射光为p偏振(32)时具有大于约70％的光学透射率(T4)。在一些情况下，多个聚合物层(11,12)的光学透射率(T4)可大于约75％、或大于约75％、或大于约80％、或大于约85％。
包括具有多层聚合物光学膜(10)和延迟片(20)的光学构造体的显示***(300,300’)在图4A和图4B中示出。显示***(300,300’)包括被配置为发射偏振图像(61)以供观看者(70)观看的显示器(60)。包括光学膜(10)和光学延迟片(20)的光学构造体可设置在显示器(60)上，使得光学构造体设置在显示器(60)和观看者(70)之间。显示器(60)可以是投影可见光束或图像的常规***，并且可包括液晶显示器(LCD)或有机发光显示器(OLED)。
在一些情况下，例如在显示器(60)是位于室外的公共信息显示器的情况下，观看者(70)可通过一副偏振太阳镜(80)观察显示器。该副偏振太阳镜(80)可包括基本上透射具有第一偏振态的光并且基本上吸收具有正交的第二偏振态的光的线性吸收偏振器(81)。该副偏振太阳镜(80)还可包括支撑线性吸收偏振器的基板(82)。对于可见范围内的每个可见光波长，基板可具有至少80％的光学透射率。
在一些情况下，光学延迟片(20)可如图4A所示设置在光学膜(10)和显示器(60)之间。在其他情况下，光学膜(10)可如图4B所示设置在光学延迟片(20)和显示器(60)之间。在一些实施方案中，光学延迟片(20)可包括横向取向的聚对苯二甲酸乙二酯(TDO PET)。在其他实施方案中，光学延迟片(20)可以是诸如购自日本大阪的东洋纺工业膜(TOYOBOindustrial film,Osaka,JP)的COSMOSHINE SRF(Super retardation film(超延迟膜))的膜。图4C示意性地示出了包括显示***(300)的室外显示器(400)。在一些情况下，室外显示器(400)可以是暴露于太阳的室外广告显示器。室外显示器可包括用于容纳显示***(300)的外壳(410)。在一些情况下，室外显示器(400)可以是被配置为在室外使用并且暴露于太阳的公共信息显示器。多层聚合物光学膜(10)可以是基本上偏振不敏感的并且可被配置为基本上透射由图4A所示的显示器(60)发射的偏振图像(61)并且基本上反射从太阳接收的红外光的至少一部分。
根据本公开的一个或多个实施方案的包括与光学延迟片(20)的一个或多个层组合的多层光学膜(10)的显示***(300)可减少颜色失真并且获得太阳镜兼容性。
虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。
Claims (15)
1.一种光学构造体，所述光学构造体包括：
光学膜，所述光学膜包括总计数为至少10个的多个聚合物层，所述多个聚合物层中的每个聚合物层具有小于约500nm的平均厚度；以及
光学延迟片，所述光学延迟片设置在所述光学膜上，使得对于基本上垂直入射光以及对于从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围和从约900nm延伸至约1100nm的红外波长范围：
对于沿相互正交的平面内第一方向和第二方向中的每一者偏振的所述入射光，所述多个聚合物层对于所述可见光波长范围中的至少一个可见光波长具有大于约60％的光学透射率，并且对于所述红外波长范围中的至少一个红外波长具有大于约60％的光学反射率；并且
对于沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一者偏振的所述入射光，所述光学延迟片在所述至少一个可见光波长处具有大于约1000nm的光学延迟量。
2.根据权利要求1所述的光学构造体，其中所述多个聚合物层和所述光学延迟片被共挤出。
3.根据权利要求1所述的光学构造体，其中所述光学延迟片包括与所述第一方向形成介于约30度至约60度之间的角度的平面内慢轴。
4.根据权利要求1所述的光学构造体，其中所述多个聚合物层包括多个交替的聚合物的第一层和第二层，所述第一层和所述第二层中的每一者沿所述第一方向具有折射率nx，沿所述第二方向具有折射率ny并且沿与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向具有折射率nz，其中至少在约633nm的波长处：
对于所述第一层，nx和ny之间的差值的量值小于约0.05，并且nx和ny中的每一者比nz大至少0.05；并且
对于所述第二层，nx、ny和nz之间的最大差值的量值小于约0.03；并且
所述第一层的nx比所述第二层的nx大至少0.05。
5.根据权利要求4所述的光学构造体，其中至少在约633nm的所述波长处：
对于所述第一层，所述nx和所述ny中的每一者介于约1.6和约1.7之间，并且所述nz介于约1.45和约1.55之间；并且
对于所述第二层，所述nx、所述ny和所述nz中的每一者介于约1.45和约1.54之间。
6.根据权利要求1所述的光学构造体，其中对于在包括所述平面内第一方向的入射平面中的入射光，对于大于约40度的入射角以及对于至少一个可见光波长，所述多个聚合物层在所述入射光为s偏振时具有大于约50％的光学透射率，并且在所述入射光为p偏振时具有大于约70％的光学透射率。
7.一种显示***，所述显示***包括：
显示器，所述显示器被配置为发射偏振图像以供观看者观看；以及
根据权利要求1所述的光学构造体，所述光学构造体设置在所述显示器上，使得所述光学构造体设置在所述显示器和所述观看者之间。
8.根据权利要求7所述的显示***，其中所述观看者佩戴着一副偏振太阳镜。
9.根据权利要求8所述的显示***，其中所述一副偏振太阳镜包括基本上透射具有第一偏振态的光并且基本上吸收具有正交的第二偏振态的光的线性吸收偏振器。
10.一种室外显示器，所述室外显示器包括根据权利要求7所述的显示***。
11.根据权利要求1所述的光学构造体，其中对于基本上垂直入射光以及对于沿相互正交的平面内第一方向和第二方向中的每一者偏振的所述入射光，所述多个聚合物层在所述可见光波长范围内具有大于约60％的平均光学透射率，并且在所述红外波长范围内具有大于约60％的平均光学反射率。
12.根据权利要求1所述的光学构造体，其中对于基本上垂直入射光以及对于沿相互正交的平面内第一方向和第二方向中的每一者偏振的所述入射光，所述多个聚合物层对于所述可见光波长范围中的每个波长具有大于约60％的光学透射率，并且对于所述红外波长范围中的每个红外波长具有大于约50％的光学反射率。
13.根据权利要求1所述的光学构造体，其中对于沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一者偏振的所述入射光，所述光学延迟片在每个至少一个蓝色波长、至少一个绿色波长和至少一个红色波长处具有大于约1000nm的光学延迟量。
14.一种被配置为在室外使用并且暴露于太阳的室外显示器，所述室外显示器包括：
显示器，所述显示器被配置为发射偏振图像以供观看者在室外观看；
多层聚合物光学膜，所述多层聚合物光学膜设置在所述显示器上并且包括多个聚合物层，所述多个聚合物层中的每个聚合物层具有小于约500nm的平均厚度，所述光学膜是基本上偏振不敏感的并且被配置为基本上透射由所述显示器发射的所述偏振图像并且基本上反射从太阳接收的红外光的至少一部分；以及
光学延迟片，所述光学延迟片设置在所述光学膜和所述显示器之间并且在至少一个可见光波长处具有大于约1000nm的延迟量。
15.根据权利要求14所述的室外显示器，其中所述光学膜在从约420nm延伸至约680nm的可见光波长范围内具有大于约60％的平均光学反射率，并且在从约900nm延伸至约1100nm的红外波长范围内具有大于40％的平均光学反射率。
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