CN118176444A - 光控膜 - Google Patents

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CN118176444A CN202280072672.6A CN202280072672A CN118176444A CN 118176444 A CN118176444 A CN 118176444A CN 202280072672 A CN202280072672 A CN 202280072672A CN 118176444 A CN118176444 A CN 118176444A
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雷蒙德·J·肯尼
耶胡达·E·阿尔塔贝特
约翰·M·德叙泰
肯尼思·A·P·梅尔
尼古拉斯·C·埃里克森
马丁·B·沃克
詹姆斯·M·纳尔逊
丹尼尔·J·施密特
凯莱布·T·纳尔逊
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Abstract

一种光控膜包括跨越光控膜布置的突起部的二维阵列。突起部的傅里叶变换频谱的量值的平方包括由一个或多个谷分开的多个相异峰。该峰和该一个或多个谷具有相应的平均值Pavg和Vavg，Pavg/Vavg≥5，使得当来自基本上朗伯光源的光入射在光控膜上时，该光控膜透射入射光，所透射的光沿着透射轴线传播并且具有强度分布，该强度分布在强度分布的包括透射轴线的每个截面中具有小于约120度的半峰全宽。

Description

光控膜
背景技术
光控膜通常可以理解为这样的膜，该膜被配置为控制透射穿过该膜的光的角分布。光控膜可以包括多个百叶窗(louver)，并且可以控制光在垂直于百叶窗的方向上的分布。光控膜可用作防窥片。
发明内容
在一些方面，本发明提供了一种光控膜，该光控膜包括跨越该光控膜布置的突起部的二维阵列。突起部的傅里叶变换频谱的量值的平方包括由一个或多个谷分开的多个相异峰。峰和一个或多个谷可以具有相应的平均值Pavg和Vavg，Pavg/Vavg≥5，使得当来自基本上朗伯光源的光入射在光控膜上时，光控膜透射入射光，所透射的光沿着透射轴线传播并且具有强度分布，该强度分布在强度分布的包括透射轴线的每个截面中具有小于约120度的半峰全宽(FWHM)。
在一些方面，本发明提供了一种光控膜，该光控膜包括跨越该光控膜布置的突起部的二维阵列。突起部的傅里叶变换频谱的量值的平方可以包括由一个或多个谷分开的多个规则地布置的相异峰，使得当来自基本上朗伯光源的光入射在光控膜上时，光控膜透射入射光，所透射的光沿着透射轴线传播并且具有强度分布，该强度分布在强度分布的包括透射轴线的每个截面中具有小于约120度的半峰全宽。
这些和其他方面将从以下详细描述中变得显而易见。但是，在任何情况下，本简要概述都不应解释为限制可要求保护的主题。
附图说明
图1A是根据一些实施方案的光控膜的示意性截面图。
图1B是根据一些实施方案的光控膜和基本上朗伯光源的示意性截面图。
图2是根据一些实施方案的突起部的示意性透视图。
图3是示出根据一些实施方案的相邻突起部的示意性截面图。
图4是根据一些实施方案的光吸收环形壁的示意性透视图。
图5是根据一些实施方案的环形壁的各种示例性形状的示意图。
图6是根据一些实施方案的光控膜的一部分的示意性透视截面图。
图7是根据一些实施方案的光控膜的示意性俯视图。
图8A是根据一些实施方案的光控膜的示意性俯视图以及光控膜的在基本上垂直于光控膜的平面中的截面。
图8B是根据一些实施方案的跨越总方位角α1+α2+α3+α4的截面的示意图。
图9至图10是根据一些实施方案的光控膜的在基本上垂直于光控膜的截面中的示意性截面图。
图11A至图11B是根据一些实施方案的光控膜的突起部的阵列的部分的示意性俯视图。
图12A至图12B分别是根据一些实施方案的透射穿过图11A至图11B的光控膜的光的强度的锥光镜图。
图13A至图13B分别是根据一些实施方案的图11A至图11B的光控膜的突起部的傅里叶变换频谱的量值的平方的图。
图14是根据一些实施方案的图13A的傅里叶变换频谱的量值的平方的峰的图。
图15是示出根据一些实施方案的针对沿着第一方向的空间频率的图13A的傅里叶变换频谱的量值的平方的两个峰的图。
图16是示出根据一些实施方案的针对二维空间频率空间中的空间频率的图13B的傅里叶变换频谱的量值的平方的多个峰的图。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
根据本说明书的一些实施方案，光控膜包括同时在基本上所有方向(例如，沿着多个截面中的每个截面的方向，这些方向组合起来覆盖至少350度的总方位角)上提供光管理的结构和涂层，这与仅沿着一个维度提供从一侧到另一侧的光隔断的传统防窥膜不同。在一些实施方案中，通过由微复制工具在基材上产生截头锥体(frusta)的阵列来形成膜。在一些实施方案中，例如使用层-层(LbL)组装涂覆所得膜以提供光吸收涂层，接着例如通过反应离子蚀刻(RIE)从膜的水平表面选择性地去除涂层。根据一些实施方案，所得膜例如在放置在显示器前面时，提供直接轴上(on-axis)的高透射率，但限制在超出特定角度(例如，预先确定的半视角)在基本上所有方向上的光输出。
图1A至图1B是根据一些实施方案的光控膜200的示意性截面图。图1A示意性地示出了基本上法向地入射在光控膜200上的光70，而图1B示意性地示出了从光源40入射在光控膜200上的光41，该光源可以是基本上朗伯光源。在一些实施方案中，光控膜200包括跨越光控膜200布置的突起部20的二维阵列10。图2是根据一些实施方案的突起部20的示意性透视图。在一些实施方案中，突起部中的每个突起部是基本上透光的并且包括基部21、顶部22和将顶部22连接至基部21的一个或多个侧面23(例如，对应于图2中示意性示出的侧面23a或图7中示意性示出的侧面23a至23d)。突起部的侧面可以被基本上吸收光的材料50涂覆。在一些实施方案中，对于至少50％、或60％、或70％、或80％、或90％、或95％、或98％、或99％、或99.5％的突起部中的每个突起部，突起部的一个或多个侧面的总面积的至少80％被基本上吸收光的材料50涂覆。在一些实施方案中，对于至少50％的突起部中的每个突起部，突起部的该一个或多个侧面的总面积的至少85％、或90％、或95％被基本上吸收光的材料50涂覆。在一些实施方案中，对于至少60％、或70％、或80％、或90％、或95％、或98％、或99％、或99.5％的突起部中的每个突起部，突起部的该一个或多个侧面的总面积的至少80％、85％、或90％、或95％被基本上吸收光的材料50涂覆。在一些实施方案中，对于至少50％、或60％、或70％、或80％、或90％、或95％、或98％、或99％、或99.5％的突起部中的每个突起部，突起部的该一个或多个侧面被基本上吸收光的材料50涂覆以限定光吸收环形壁55(参见例如图4)，如本文别处进一步描述的。
当光基本上法向地入射在光控膜上时(例如，在法线的20度、15度、10度或5度内)，当入射在元件上的可见波长范围(例如，在图1A中示意性示出的范围λ1至λ2)内的光(例如，光70)的大于50％透射穿过光控膜的元件时，该元件是基本上透光的。可见波长范围可为约400nm至约700nm或约420nm至约680nm。例如，波长λ1可为约400nm或约420nm，并且波长λ2可为约700nm或约680nm。当光基本上法向地入射在光控膜上时，当入射在元件上的可见波长范围内的光(例如，光70)的大于50％被光控膜的元件吸收时，该元件是基本上吸收光的。在一些实施方案中，对于突起部中的每个突起部，基本上法向地入射在光控膜上和入射在突起部上的可见波长范围内的光的大于60％、70％或80％透射穿过该突起部。在一些实施方案中，对于具有被基本上吸收光的材料50涂覆的侧面的突起部中的每个突起部，基本上法向地入射在光控膜上和入射在光吸收涂层上的可见波长范围内的光的大于60％、70％或80％被光吸收涂层吸收。
突起部20可以形成在基材142上，并且基体层(land layer)27可以形成有突起部。例如，可使用例如美国专利4,374,077号；4,576,850号；5,175,030号；5,271,968号；5,558,740号；和5,995,690号中大致描述的铸造和固化工艺来形成突起部20。突起部20和基体层27的材料可以是丙烯酸酯材料，而基材142可以是聚酯基材诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材。例如，涂层50可经由层-层(LbL)自组装来沉积，并且可包括聚电解质叠堆，该聚电解质叠堆包含有机聚合物聚离子(例如，阳离子)和抗衡离子(例如，阴离子)，包括光吸收材料(例如，颜料)。涂层50可包括包层(cladding layer)以减少来自涂层的反射。合适的包层例如描述于国际申请号WO 2020/026139(Schmidt等人)和WO 2021/130637(Liu等人)中。例如，涂层的沉积在突起部20的顶部22上和/或突起部20之间的区域25中的部分可以经由反应离子蚀刻(RIE)去除。LbL和RIE通常描述于例如美国专利申请公布号2020/0400865(Schmidt等人)中。
任选层145可以设置在基材142上，使得基体层27形成在任选层145上。例如，任选层145可以是底漆层。附加的基材141(例如，PET层)可设置在设置于突起部20上的平面化层60的基本上平面化(例如，标称平面化或平面化至与凸起20的平均高度相比小的变化(例如，小于20％、15％、10％或5％))的主表面62上。保护性涂层(例如，硬涂层)143和144可设置在相应的基材141和142上，其中基材141和142设置在保护性涂层143与144之间。
在一些实施方案中，对于420nm至680nm的波长范围中的至少一个波长(例如，图1A中示意性示出的波长λ，其可以是例如532nm、550nm或633nm)，平面化层60可具有可在凸起20和基体层27中的每一者的折射率的0.05、0.04或0.03内的折射率。例如，平面化层60、凸起20和基体层27可以由相同的基本上透射性材料形成。例如，合适的透射性材料包括聚合物诸如丙烯酸酯或通常用于浇铸和固化工艺的其他聚合物。在其他实施方案中，对于420nm至680nm的波长范围内的至少一个波长，平面化层60具有与凸起20的折射率不同的折射率。例如，对于该至少一个波长，平面化层60可具有比凸起20的折射率小至少0.06、0.08或0.1的折射率。
图3是示出根据一些实施方案的相邻突起部20的示意性截面图。在一些实施方案中，突起部的顶部22的总面积的不超过约20％、或15％、或10％、或5％被任何基本上吸收光的材料覆盖。例如，如图3中示意性地示出的，只有顶部22的靠近顶部22的边缘的一小部分24可以被基本上吸收光的材料50覆盖。在一些实施方案中，突起部20在其间限定有多个基本上平坦的区域25，并且基本上平坦的区域25的总面积的不超过约20％、或15％、或10％、或5％被任何基本上吸收光的材料覆盖。例如，如图3中示意性地示出的，平坦区域25的与突起部20相邻的仅一小部分26可被基本上吸收光的材料50覆盖。在一些实施方案中，光控膜还包括设置在突起部的基部侧上并连接突起部的连续基体层27。在一些实施方案中，突起部20和基体层27具有相同的基本上透光的成分。在一些实施方案中，突起部之间的基体区的区域25的不超过约20％、或15％、或10％、或5％被任何基本上吸收光的材料覆盖。
突起部的光吸收涂层可以形成跨越光控膜布置的多个间隔开的基本上吸收光的环形壁。图4是根据一些实施方案的光吸收环形壁55的示意性透视图。在一些实施方案中，环形壁55中的每个环形壁与光控膜200的法线90(沿z方向)成小于约10度、或8度、或6度、或5度、或4度、或3度、或2度、或1.5度、或1度的角度β。图5示意性地示出了根据一些实施方案的在与光控膜200的厚度方向(z方向)正交的截面(xy平面)中的环形壁的各种示例性形状。例如，环形壁可具有圆形形状(参见例如图4)、多边形形状(例如，50a或50c)、六边形形状(例如，50a)、大致曲线形状(例如50b)、分段线性形状(例如，50a或50c)或分段弯曲形状(例如50d)。
在一些实施方案中，环形壁中的每个环形壁跨越至少350度、或355度、或357度、或358度、或359度、或359.5度的总方位角(xy平面中的角度)。例如，在环形壁可能不跨越完整360度方位角的程度上，环形壁可以省略小于10度跨度。在一些实施方案中，环形壁中的每个环形壁是闭合的并且跨越360度的总方位角。在一些实施方案中，环形壁中的每个环形壁限定有在环形壁的相对的第一开口端53与第二开口端54之间延伸的中空内部52。在一些实施方案中，环形壁中的每个环形壁的壁具有小于约2微米、或1.75微米、或1.5微米、或1.25微米、或1微米、或0.9微米、或0.8微米、或0.7微米、或0.6微米、或0.5微米的平均厚度t。例如，平均厚度t可以大于约25nm、50nm或100nm。
在一些实施方案中，平均壁厚t小于约2微米或在本文别处所述的另一范围内并且角度β小于约10度或在本文别处所述的另一范围内可有助于高轴上透射率(例如，大于约75％、80％或85％)。
图6是根据一些实施方案的光控膜的一部分的示意性透视截面图。在一些实施方案中，一种或多种基本上透光的材料60、63、64完全包封并完全填充环形壁55中的每个环形壁的中空内部52。例如，凸起20可在基体层27上由透光材料64形成，该基体层由可具有与透光材料64相同的成分的透光材料63形成。凸起然后可以被光吸收材料50涂覆，可以从顶部22去除该光吸收材料。然后可以用透明材料60回填凸起，该透明材料可以形成平面化层。在一些实施方案中，光控膜200包括设置在突起部20上并形成基本上平面化的主表面62的平面化层60。
图7是根据一些实施方案的光控膜200的示意性俯视图。示出了具有顶部22的突起部20的二维阵列10。二维阵列10可以是规则的(例如，重复的)或不规则的(例如，随机的或伪随机的)。在一些实施方案中，当从突起部的顶侧观察光控膜200时，突起部中的每个突起部的顶部被不同的对应闭合环51围绕，并且闭合环中的每个闭合环完全被同一公共区域61围绕。在一些实施方案中，光控膜200包括跨越光控膜布置的多个间隔开的基本上吸收光的环形壁50、55，使得环形壁在光控膜200的主表面(参见例如图1A至图1B中示意性示出的主表面28)上的总投影面积小于主表面的总面积(例如，主表面的沿xy平面的总面积)的约40％、或35％、或30％、或25％、或20％、或15％、或10％、或7.5％、或5％。例如，投影面积可小至主表面的总面积的1％或0.5％。
在一些实施方案中，对于基本上法向地入射的光70和约420nm至约680nm的可见波长范围，光控膜具有如下的平均光学透射率：在光控膜的与突起部20的顶部22对应的区域中大于约60％；在光控膜的对应于闭合环51的区域中小于约20％；并且在光控膜的对应于同一公共区域61的区域中大于约60％。在一些此类实施方案中，或在其他实施方案中，光控膜的与突起部20的顶部22对应的区域中的平均光学透射率大于约70％、80％或90％。在一些此类实施方案中，或在其他实施方案中，光控膜的对应于闭合环51的区域中的平均光学透射率在光控膜的对应于闭合环51的区域中小于约15％、10％、5％、1％或0.5％。在一些此类实施方案中，或在其他实施方案中，光控膜的对应于同一公共区域61的区域中的平均光学透射率大于约70％、80％或90％。
图8A是根据一些实施方案的光控膜200的示意性俯视图以及在基本上垂直于光控膜200(例如，与垂直成20、15、10或5度内)的平面CS中的光控膜的截面。在一些实施方案中，光控膜200包括间隔开的柱形件120的二维阵列10。柱形件120可以是在凸起的侧面上具有涂层50的凸起20。在一些实施方案中，对于光控膜的在基本上垂直于光控膜的平面(例如，平面CS)中截取的多个截面(其中这些截面组合起来覆盖至少350度、或355度、或357度、或358度、或359度、或359.5度的总方位角，或覆盖360度的总方位角)，这些截面中的每个截面包括柱形件阵列的多个截面柱形件120'。例如，平行于z方向(光控膜的厚度方向)的每个截面(可能除了跨越总共小于10度的截面之外)可包括至少两个截面柱形件120'。图8B是跨越α1+α2+α3+α4的总方位角的截面的示意性表示，该总方位角可为例如至少350度，或可在上述任何范围内。
在一些实施方案中，柱形件阵列中的柱形件的最大侧向尺寸D的平均值为D1，柱形件阵列中的相邻柱形件之间的最小间隔S的平均值为S1，并且多个截面柱形件中的相邻截面柱形件之间的最小间隔W的最大值为W1，并且(D1+S1)可以为W1的约20倍、或18倍、或16倍、或14倍、或12倍、或10倍、或8倍、或6倍、或5倍、或4倍、或3倍、或2倍。W1可以为(D1+S1)的例如1倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍或1.4倍。在一些实施方案中，D1在约1微米至约100微米、或约2微米至约50微米、或约5微米至约25微米的范围内。在一些此类实施方案中，或在其他实施方案中，柱形件具有在约5微米至约200微米、或约10微米至约150微米、或约20微米至约100微米范围内的平均高度。在一些此类实施方案中，或在其他实施方案中，柱形件具有在约1至约20、或约1.5至约15、或约2至约10范围内的平均纵横比(高度除以D的平均值)。
图9是根据一些实施方案的光控膜200的示意性截面图。在一些实施方案中，光控膜在基本上垂直于光控膜的每个平面中具有小于约120度、110度、100度、90度、80度、70度、60度或40度的全视角(例如，2θc)。例如，全视角可以大于约15度、20度或25度。在图9中，角度θeff由三角关系Tan(θeff)＝G/Hmin限定，其中Hmin是H1和H2中较小的一者，H1和H2是所示截面中的柱形件120b和120d的最大高度。第一截面柱形件和第二截面柱形件可被选择为使得第一截面柱形件至少与第二截面柱形件一样高(即，使得H1不小于H2，在这种情况下，Hmin等于H2)。角度θc可以按照斯涅尔定律(Snell's law)与角度θeff相关。
在一些实施方案中，光控膜200包括间隔开的柱形件20、120的二维阵列10，在间隔开的柱形件20、120之间限定有多个谷80(参见例如图1、图7、图8A)。在一些实施方案中，多个谷中的至少一些谷是互连的。谷80可以用基本上光学透明的材料(例如材料60；参见例如图6)填充，该基本上光学透明的材料在约420nm至约680nm的可见波长范围内的至少一个可见波长下具有折射率n1。在一些实施方案中，光控膜的在基本上垂直于光控膜的平面(例如，平面CS1)中的每个截面包括柱形件阵列的多个截面柱形件(例如，柱形件120a至120e)。在一些实施方案中，对于多个截面柱形件中的至少第一截面柱形件(例如，120b)和第二截面柱形件(例如，120d)，第一截面柱形件和第二截面柱形件具有相应的最大高度H1和H2，其中：H1不小于H2；G是第一截面柱形件的底部与第二截面柱形件的顶部之间的最小侧向距离；Tan(θeff)是G/H2；θc是Arc Sin[n1×Sin(θeff)]；并且θc≤60度、或55度、或50度、或45度、或40度、或35度、或30度、或25、或20、或15度。角度θc可以大于例如约7.5度、10度或12.5度。最小侧向距离是指在平面(例如，平面CS1)中沿着与第一截面柱形件和第二截面柱形件的高度方向基本上正交的方向(x'方向)在第一截面柱形件的底部与第二截面柱形件的顶部之间的最小距离。在一些实施方案中，截面柱形件的侧壁是基本上竖直的(例如，与光控膜的厚度方向成小于约10度或在本文别处所述范围内的角度β)，并且距离G可取为第一截面壁与第二截面壁之间的距离(参见例如图10)。截面柱形件的高度方向可以沿着光控膜的厚度方向(z方向)。第一截面柱形件和第二截面柱形件的底部以及在一些实施方案中多个截面柱形件的底部可基本上沿着同一平面438。第一截面柱形件(例如，120b)和第二截面柱形件(例如，120d)可彼此相邻，其间没有其他柱形件，或者一个或多个其他截面柱形件(例如，120c)可设置在第一截面柱形件与第二截面柱形件之间。
图10是根据一些实施方案的光控膜200的示意性截面图。所示的截面CS2垂直于光控膜200(平行于z方向)。在所示的截面中，光控膜200包括环形壁50、55的多个间隔开的光吸收截面壁56。截面壁56沿着光控膜的厚度方向(z方向)延伸。截面壁56可以在长度方向(x'方向)上延伸一定程度，同时主要沿着厚度方向延伸。在一些实施方案中，截面壁56与厚度方向(z方向)形成小于约10度、或8度、或6度、或5度、或4度、或3度、或2度、或1.5度、或1度的角度β(参见例如图4)。
在一些实施方案中，光控膜200包括光吸收环形壁50、55的二维阵列10，并且在基本上垂直于光控膜的多个截面中的每个截面(例如，CS2)中具有小于约60度、55度、50度、45度、40度、35度、30度、25度或20度的预期半视角a1。在一些实施方案中，该多个截面组合起来覆盖至少350度、或355度、或357度、或358度、或359度、或359.5度的总方位角或覆盖360度的总方位角。在一些实施方案中，在截面中的每个截面中，光控膜200包括环形壁的沿光控膜的厚度方向(z方向)延伸并且沿光控膜的长度(x’方向)布置的多个间隔开的光吸收截面壁56，其中截面壁之间的区域用基本上光学透明的材料57填充，该基本上光学透明的材料在约420nm至约680nm的可见波长范围中的至少一个可见波长下具有折射率n1。光控膜沿着其长度具有总长度L1。在一些实施方案中，对于该多个截面壁中的每对光吸收截面第一壁(例如，56a)和光吸收截面第二壁(例如，56b)，第一截面壁和第二截面壁分开距离G(参见例如图10)并且具有相应的最大高度H1和H2(参见例如图9)。以下量可用于定义：Hmin是H1和H2中的较小一个；Gt是Hmin×Tan(θeff)；θeff是Arc Sin[(Sin(a1))/n1]；Gextra是0和(G-Gt)中的较大的一者；L2是该多个截面壁中的所有成对的光吸收截面壁的Gextras的总和；并且L1sum和L2sum是针对该多个截面的相应L1和L2的总和。Gextra表示沿长度方向(x'方向)的距离，沿该距离以角度θeff传播的光可以在第一截面壁与第二截面壁之间通过。当G<Gt时，以角度θeff传播的光72被壁阻挡，并且因此Gextra被设置为零。在一些实施方案中，L2sum/L1sum小于约0.25、0.225、0.20、0.175、0.15、0.125、0.10、0.08、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02或0.01。例如，L2sum/L1sum可以小到0.005或0.0025。可以选择L2sum/L1sum以在预期的半视角a1处提供合适的强度。可以为足够大数量的(例如，至少10个，或至少20个，或至少30个)代表性截面确定L1sum和L2sum，使得当针对较大数量的截面确定时，L2sum/L1sum不会显著改变。
在一些实施方案中，光控膜200包括光吸收环形壁50、55的二维阵列10，并且该二维阵列在基本上竖直的于光控膜200的多个截面中的每个截面(例如，CS2)中具有小于约60度、55度、50度、45度、40度、35度、30度、25度或20度的预期半视角a1。该多个截面可以组合起来覆盖至少350度、355度、357度、358度、359度或359.5度的总方位角，或者可以覆盖360度。在一些实施方案中，在截面中的每个截面中，光控膜200包括环形壁50、55的沿光控膜的厚度方向(z方向)延伸并且沿光控膜的长度(x'方向)布置的多个间隔开的光吸收截面壁56，其中光控膜沿着其长度具有总长度L1。在一些实施方案中，当在截面中传播并且与光控膜形成预期半视角a1的基本上平面的(例如，在x'z平面的20度、15度、10度或5度内入射)基本上准直的(例如，发散/会聚角小于20度、15度、10度或5度)光束170入射在光控膜上时，则光束填充光控膜的总长度的总第一长度部分L2(例如，L2a+L2b+L2c+L2d)，光束中的光线71沿着该总第一长度部分由光控膜透射而不遇到任何光吸收截面壁。在一些实施方案中，对于L1sum和L2sum是多个截面的相应L1和L2的总和的情况，L2sum/L1sum小于约0.25、0.225、0.20、0.175、0.15、0.125、0.10、0.08、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02或0.01。
图11A至图11B是根据一些实施方案的光控膜的突起部20的阵列的部分的示意性俯视图。在例示的实施方案中，突起部20具有基本上六边形形状并且布置在六边形网格(lattice)上。六边形在相应的图11A至图11B中具有尺寸(最大直径)h1和h2，其中h1>h2。图12A至图12B分别是根据一些实施方案的透射穿过图11A至图11B的光控膜的光的强度的锥光偏振仪图。图13A至图13B分别是根据一些实施方案的图11A至图11B的突起部20的傅里叶变换频谱30、30'的量值的平方的图。在一些实施方案中，通过测量突起部的作为x坐标和y坐标的函数的高度(当突起部从诸如z＝0的同一平面延伸时)并且然后对高度进行傅里叶变换来获得傅里叶变换。傅里叶变换可以表示为kx和ky的函数，kx和ky是相应x方向和y方向的空间频率。傅里叶变换频谱的量值的平方可以被称为功率谱密度(PSD)。图14是根据一些实施方案的具有半峰全宽(FWHM)33的图13A的PSD的峰31的图。图15是示出根据一些实施方案的针对沿着第一方向(例如，kx方向)的空间频率的图13A的PSD的两个峰31以及针对沿着两个其他方向(例如，ky方向和与kx方向和ky方向成45度的方向)的空间频率的谷32中没有或基本上没有峰的图。图16是示出根据一些实施方案的针对二维空间频率空间(kx,ky)中的空间频率a的图13B的PSD的多个峰31的图。图12A至图16的图是使用标准光学建模技术计算的，其中h1为12.3微米，h2为11.2微米，并且突起部具有45微米的高度。
在一些实施方案中，光控膜200包括跨越光控膜200(例如，在x轴和y轴上)布置的突起部20的二维阵列10。在一些实施方案中，突起部的傅里叶变换频谱30、30'的量值的平方包括由一个或多个谷32分开的多个相异峰31。峰和一个或多个谷可具有相应的平均值Pavg和Vavg，其中Pavg/Vavg≥5、10、50、100、500或1000，使得当来自基本上朗伯光源40(参见图1B)的光41入射在光控膜200上，光控膜透射入射光，其中所透射的光42沿着透射轴线43传播并且具有强度分布44、44’(参见例如图12A至图12B)，该强度分布在强度分布的包括透射轴线的每个截面(例如，截面44a、44b、44c)中具有小于约120度的半峰全宽(FWHM)。在一些实施方案中，FWHM小于约110度、100度、90度、80度、70度、60度、40度。例如，FWHM可大于约25度、20度或15度。在一些实施方案中，Pavg/Vavg可以最多至例如约107、106或105。基本上朗伯光源产生可能与理想朗伯光源具有微小的偏差的大致朗伯发射。
在一些实施方案中，强度分布44、44'在强度分布的包括透射轴线的不同截面(例如，44a和44c)中具有不同的FWHM。在一些实施方案中，沿着至少一个角方向(例如，0度方位角或沿着kx方向)，突起部的傅里叶变换频谱的量值的平方包括多个相异峰31中分开至少0.1弧度/微米、或0.15弧度/微米、或0.2弧度/微米、或0.25弧度/微米、或0.3弧度/微米、或0.35弧度/微米、或0.4弧度/微米、或0.45弧度/微米、或0.5弧度/微米、或0.55弧度/微米、或0.6弧度/微米、或0.65弧度/微米、或0.7弧度/微米、或0.75弧度/微米、或0.8弧度/微米的两个相异峰(参见例如图15)。例如，该间隔可以最多至约5弧度/微米、3弧度/微米、2弧度/微米或1弧度/微米。PSD中峰的间距和一般图案通常由突起部20的阵列的间距和一般图案确定。
在一些实施方案中，突起部20布置在(x,y)空间中，并且突起部的傅里叶变换频谱的量值的平方在对应的(kx,ky)空间中(例如，突起部20可以由作为x坐标和y坐标的函数的高度来描述)，其中kx和ky是相应x方向和y方向的对应空间频率。该多个相异峰中的峰可以规则地(例如，相邻峰之间基本上等间距地)布置在(kx,ky)空间中。例如，峰可以布置在正六边形或其他正多边形的顶点上，并且可以间隔开同一最近邻距离D1。傅里叶变换频谱的量值的平方可以包括在比正六边形的顶点的空间频率高的空间频率处的附加峰。
在一些实施方案中，对于(kx,ky)空间中的kx和ky每者均为0的原点，原点与该多个相异峰中的相异峰之间的最小距离D0大于约0.025弧度/微米、或0.05弧度/微米、或0.075弧度/微米、或0.1弧度/微米、或0.15弧度/微米、或0.2弧度/微米、或0.3弧度/微米、或0.4弧度/微米、或0.5弧度/微米。例如，D0可以最多至约4弧度/微米、3弧度/微米、2弧度/微米或1弧度/微米。
在一些实施方案中，光控膜200包括跨越光控膜200(例如，在x轴和y轴上)布置的突起部20的二维阵列10。在一些实施方案中，突起部的傅里叶变换频谱30、30'的量值的平方包括由一个或多个谷32分开的多个相异峰31，使得当来自基本上朗伯光源40的光41入射在光控膜上时，光控膜透射入射光，其中所透射的光42沿着透射轴线43传播并且具有强度分布44、44’，该强度分布在强度分布的包括透射轴线的每个截面(例如，截面44a至44c)中具有小于约120度的半峰全宽(FWHM)。在一些实施方案中，强度分布44、44'的FWHM小于约110度、100度、90度、80度、70度、60度、40度。例如，强度分布44、44'的FWHM可以大于约25度、20度或15度。相异峰31可以规则地布置(例如，如本文别处所述，在kx、ky空间中相邻峰之间的基本上相等的间距)。在一些实施方案中，峰中的至少一个峰具有大于约0.005弧度/微米、0.01弧度/微米、0.015弧度/微米、0.02弧度/微米、0.03弧度/微米、0.04弧度/微米、0.05弧度/微米、0.06弧度/微米、0.07弧度/微米、0.08弧度/微米、0.09弧度/微米、0.1弧度/微米、0.11弧度/微米、0.12弧度/微米、0.13弧度/微米、0.14弧度/微米、0.15弧度/微米、0.16弧度/微米、0.17弧度/微米、0.2弧度/微米或0.3弧度/微米的对应半峰全宽(FWHM)33(参见例如图14)。例如，峰中的至少一个峰的FWHM可以最多至约2弧度/微米、1弧度/微米、0.8弧度/微米或0.6弧度/微米。例如，可以通过使凸起20的布置部分地无序化以加宽峰来控制峰的FWHM。例如，可能期望加宽峰的FWHM以提供更均匀的光学透射。
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”。如果在本说明书中使用和描述的上下文中，对于本领域的普通技术人员来说，关于性质或特性的“基本上”的使用不是很清楚，并且当本领域的普通技术人员清楚该性质或特性的相反含义时，术语“基本上”将被理解为是指该性质或特性的展示程度大于该性质或特性的相反含义。
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或组合。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (15)

1.一种光控膜，所述光控膜包括跨越所述光控膜布置的突起部的二维阵列，所述突起部的傅里叶变换频谱的量值的平方包括由一个或多个谷分开的多个相异峰，所述峰和所述一个或多个谷具有相应的平均值Pavg和Vavg，Pavg/Vavg≥5，使得当来自基本上朗伯光源的光入射在所述光控膜上时，所述光控膜透射入射光，所透射的光沿着透射轴线传播并且具有强度分布，所述强度分布在所述强度分布的包括所述透射轴线的每个截面中具有小于约120度的半峰全宽(FWHM)。
2.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述强度分布在所述强度分布的包括所述透射轴线的不同截面中具有不同的FWHM。
3.根据权利要求1所述的光控膜，其中沿着至少一个角方向，所述突起部的所述傅里叶变换频谱的所述量值的所述平方包括所述多个相异峰中的分开至少0.1弧度/微米的两个相异峰。
4.根据权利要求1所述的光控膜，其中所述突起部布置在(x,y)空间中，并且所述突起部的所述傅里叶变换频谱的所述量值的所述平方在对应的(kx,ky)空间中，其中kx和ky是相应的x方向和y方向的对应空间频率，并且其中所述多个相异峰中的峰规则地布置在所述(kx,ky)空间中。
5.根据权利要求4所述的光控膜，其中对于所述(kx,ky)空间中的kx和ky每者均为0的原点，所述原点与所述多个相异峰中的所述相异峰之间的最小距离大于约0.025弧度/微米。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光控膜，其中所述突起部中的每个突起部是基本上透光的，并且包括基部、顶部和将所述顶部连接至所述基部的一个或多个侧面。
7.根据权利要求6所述的光控膜，其中对于至少50％的所述突起部中的每个突起部，所述突起部的所述一个或多个侧面的总面积的至少80％被基本上吸收光的材料涂覆。
8.根据权利要求7所述的光控膜，其中当从所述突起部的顶侧观察所述光控膜时，所述突起部中的每个突起部的所述顶部被不同的对应闭合环围绕，并且其中所述闭合环中的每个闭合环完全被同一公共区域围绕。
9.根据权利要求8所述的光控膜，其中对于基本上法向地入射的光和约420nm至约680nm的可见波长范围，所述光控膜具有如下的平均光学透射率：
在所述光控膜的与所述突起部的所述顶部对应的区域中大于约60％；
在所述光控膜的对应于所述闭合环的区域中小于约20％；并且
在所述光控膜的对应于所述同一公共区域的区域中大于约60％。
10.一种光控膜，所述光控膜包括跨越所述光控膜布置的突起部的二维阵列，所述突起部的傅里叶变换频谱的量值的平方包括由一个或多个谷分开的多个规则地布置的相异峰，使得当来自基本上朗伯光源的光入射在所述光控膜上时，所述光控膜透射入射光，所透射的光沿着透射轴线传播并且具有强度分布，所述强度分布在所述强度分布的包括所述透射轴线的每个截面中具有小于约120度的半峰全宽。
11.根据权利要求10所述的光控膜，其中所述突起部中的每个突起部是基本上透光的，并且包括基部、顶部和将所述顶部连接至所述基部的一个或多个侧面，其中对于至少50％的所述突起部中的每个突起部，所述突起部的所述一个或多个侧面被基本上吸收光的材料涂覆以限定光吸收环形壁，所述环形壁中的每个环形壁跨越至少350度的总方位角并且限定有在所述环形壁的相对的第一开口端与第二开口端之间延伸的中空内部，所述环形壁中的每个环形壁的壁具有小于约2微米的平均厚度，使得所述环形壁的在所述光控膜的主表面上的总投影面积小于所述主表面的总面积的约40％。
12.根据权利要求11所述的光控膜，其中所述环形壁中的每个环形壁与所述光控膜的法线成小于约10度的角度。
13.根据权利要求10所述的光控膜，其中所述突起部中的每个突起部是基本上透光的，并且包括基部、顶部和将所述顶部连接至所述基部的一个或多个侧面，并且其中对于至少50％的所述突起部中的每个突起部，所述突起部的所述一个或多个侧面的总面积的至少80％被基本上吸收光的材料涂覆。
14.根据权利要求13所述的光控膜，其中当从所述突起部的顶侧观察所述光控膜时，所述突起部中的每个突起部的所述顶部被不同的对应闭合环围绕，并且其中所述闭合环中的每个闭合环完全被同一公共区域围绕。
15.根据权利要求14所述的光控膜，其中对于基本上法向地入射的光和约420nm至约680nm的可见波长范围，所述光控膜具有如下的平均光学透射率：
在所述光控膜的与所述突起部的所述顶部对应的区域中大于约60％；
在所述光控膜的对应于所述闭合环的区域中小于约20％；并且
在所述光控膜的对应于所述同一公共区域的区域中大于约60％。
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JP2009162836A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Hitachi Ltd プラズマディスプレイ装置
CN106662743A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 3M创新有限公司 360度保密膜
WO2019070072A1 (ja) * 2017-10-06 2019-04-11 デクセリアルズ株式会社 光学体、光学体の製造方法、発光装置、及び画像表示装置
EP3724704A4 (en) * 2017-12-13 2021-12-22 3M Innovative Properties Company CONTROL FILM WITH HIGH LIGHT TRANSMISSION

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