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CN103282807B - 光学膜叠堆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光学膜叠堆。所述光学膜叠堆可以包括第一反射型偏振器、第二反射型偏振器以及设置在所述第一反射型偏振器与所述第二反射型偏振器之间的延迟层。

Description

光学膜叠堆
技术领域
本说明书涉及光学膜叠堆。具体而言，本说明书涉及包含以下项的光学膜叠堆：双反射型偏振器、延迟层以及可能包含的增亮层。
背景技术
显示装置（例如，液晶显示器（LCD）装置）用于多种应用中，包括（例如）电视机、手持装置、数码静态相机、摄像机以及计算机监视器。这些装置中的一些装置包括LC面板和背光源。通常，背光源将一个或多个源（例如，冷阴极荧光管（CCFT）或发光二极管（LED））产生的光耦合到LC面板上。
一些显示装置还包括设置在背光源与LC面板之间的一个或多个光学膜叠堆。光学膜叠堆可以经设计以提高输出亮度、照明均匀度、视角、像素完整性、对比度以及整体系统效率。
发明内容
一方面，本说明书涉及一种光学膜叠堆。所述光学膜叠堆包括第一反射型偏振器、第二反射型偏振器以及延迟层。所述延迟层设置在两个反射型偏振器之间，并且厚度为d，面内折射率值为nx和ny以及在垂直于膜的平面的方向上折射率为nz。以下性质符合折射率与延迟层厚度之间的关系：0.04<[|（nx-ny）|/|（0.5（nx+ny）-nz）|]<1.00，并且0.25<d×|（nx-ny）|<75。在一些实施例中，数值[|（nx-ny）|/|（0.5（nx+ny）-nz）|]可能大于0.12或大于0.15，并且可能小于0.50或小于0.33。另外，在某些实施例中，数值[d×|（nx-ny）|]可能大于0.75微米，并且可能小于25微米或小于20微米。
另一方面，本说明书涉及另一种光学膜叠堆。所述光学膜叠堆包括第一反射型偏振器、第二反射型偏振器、延迟层以及增亮膜。所述延迟层设置在两个反射型偏振器之间，并且厚度为d，面内折射率值为nx和ny以及在垂直于膜的平面的方向上折射率为nz。以下性质符合折射率与延迟层厚度之间的关系：0.04<[|（nx-ny）|/|（0.5（nx+ny）-nz）|]<1.00，并且0.25微米<d×|（nx-ny）|<75微米。所述增亮膜具有第一主表面和第二主表面。所述第一主表面附接到第二反射偏振膜的在与延迟层相反的一侧上，并且所述第二主表面为包括多个棱柱结构的结构化表面。在一些实施例中，数值[|（nx-ny）|/|（0.5（nx+ny）-nz）|]可能大于0.12或大于0.15，并且可能小于0.50或小于0.33。另外，在某些实施例中，数值[d×|（nx-ny）|]可能大于0.75微米，并且可能小于25微米或小于20微米。
附图说明
图1为光学膜叠堆和背光源的一项实施例的截面图。
图2为延迟层的一项实施例的示意透视图。
图3为光学膜叠堆和背光源的又一项实施例的截面图。
图4为反射型偏振器的一项实施例的示意透视图。
图5为根据本说明书的光学膜叠堆和背光源的又一项实施例的截面图。
图6A-图6B示出对于光学膜叠堆的一项实施例的射线跟踪的建模结果。
图7A-图7B示出对于光学膜叠堆的一项实施例的射线跟踪的建模结果。
图8A-图8B示出对于光学膜叠堆的一项实施例的射线跟踪的建模结果。
图9A-图9B示出对于光学膜叠堆的一项实施例的射线跟踪的建模结果。
图10A-图10B示出对于光学膜叠堆的一项实施例的射线跟踪的建模结果。
图11为膜具有多种面内面外双折射率比的情况下增益与面内双折射率的坐标图。
图12为增益与面内面外双折射率比的图。
具体实施方式
光学膜叠堆在液晶（LC）装置等的显示装置中具有多种不同的用途。例如，一些叠堆可以改善LC显示器的轴向亮度增益和对比度。
本发明提供可以改善这些特性的光学膜叠堆。在一些实施例中，光学膜叠堆包括第一反射型偏振器和第二反射型偏振器，以及位于两个反射型偏振器之间的延迟层。所述延迟层进一步具有最佳面内面外比，该比值定义为面内折射率（x与y）的差值除以面内折射率与面外折射率（x和y与z）之间的差值。所述延迟层还显示最佳延迟量，所述延迟量的定义为延迟层厚度乘以面内折射率的差值。
在一些实施例中，光学膜叠堆可以还包括增亮膜，所述增亮膜位于第二反射型偏振器的与延迟层相反的一侧上。所述增亮膜在其一个表面上可以包括多个棱柱结构。
图1示出光学膜叠堆100的一项实施例。光学膜叠堆100包括第一反射型偏振器102、第二反射型偏振器层106以及设置在第一反射型偏振器与第二反射型偏振器之间的延迟层104。在至少一些实施例中，图1所示的光学膜叠堆100（并且包括第一反射型偏振器102、延迟层104以及第二反射型偏振器106）在本文中可以称为“双反射型偏振器结构”。
第一反射型偏振器和第二反射型偏振器中的每一者都可以具有透光轴和阻光轴。在至少一些实施例中，所述第一反射型偏振器和所述第二反射型偏振器的透光轴和阻光轴平行或至少基本平行。
第一反射型偏振器102和第二反射型偏振器106可以包括一个或多个任何合适的反射型偏振器，例如，多层光学膜（MOF）反射型偏振器；漫反射型偏振膜(DRPF)，如，连续相/分散相偏振器；线栅反射型偏振器；光纤偏振器、线性偏振器或胆甾型反射型偏振器。其中使用胆甾型偏振器，此种偏振器为包括圆形偏振器和四分之一波长膜的线性偏振器结构中的一部分。
图4示出根据本发明的反射型偏振器的一项示例性实施例。所述反射型偏振器为多层光学膜411，其包括第一材料413的第一层，所述第一层设置（例如，通过混合挤压方法）在第二材料415的第二层上。所示光学膜411可以用三个互相垂直的轴x、y和z进行描述。两个垂直的轴x和y处于膜411的平面中（面内，或x和y轴），而第三轴（z轴）则在膜的厚度方向上（或垂直于x和y轴）延伸。第一材料和第二材料中的任何一种或两种均可以为双折射的。
尽管图4中示出的并且通常在本文中描述的仅有两个层，但是本发明的典型实施例包括与两个或更多个第二层交错的两个或更多个第一层。层的总数量可能是数百个或数千个或更多。在一些示例性实施例中，相邻的第一层和第二层可以称为光学重复单元。例如，适用于本发明的示例性实施例的反射型偏振器见述于第5,882,774号、第6,498,683号、第5,808,794号美国专利以及第WO2008/144656号PCT专利公布，各专利的内容以全文引用的方式并入本文中。可商购获得的MOF反射型偏振器的例子包括DBEF-D200和DBEF-D440多层反射型偏振器，该偏振器具有漫射表面，可购自3M公司（3M Company）。
光学膜411可以包括附加层。附加层可以是光学性的，例如，用于实现附加的光学功能，也可以是非光学性的，例如，因其机械性质或化学性质而被选择。如以引用的方式并入本文中的第6,179,948号美国专利所述，这些附加层可以在本文所述工艺条件下取向，并且可以有助于实现膜的整体光学性质和/或机械性质，但是为清晰和简单起见，在本申请案中将不对这些层进行进一步讨论。
考虑到本发明的目的，优选地，厚双轴的双折射外层不会设置在偏振器中面对着显示面板的一侧上。如果安装之后，厚外层需要安装在偏振器中用于面对显示面板的一侧上，那么此类层应为可拆卸的，或者这些层由各向同性的或仅弱双轴双折射的材料制成。
在双折射反射型偏振器中，第一层413的折射率（n1x,n1y,n1z）和第二层415的折射率（n2x,n2y,n2z）沿着一个面内轴（y轴）基本匹配，而沿着另一面内轴（x轴）基本不匹配。匹配的方向（y）形成偏振器的透射（透光）轴或状态，以使得沿着此方向偏振的光优先透射，而失配的方向（x）形成偏振器的反射（阻光）轴或状态，以使得沿着此方向偏振的光优先反射。通常，在反射方向上的折射率失配越大，并且在透射方向上的折射率匹配越接近，偏振器的性能会越好。
适用于根据本发明的双反射型偏振器的其他示例性反射型偏振器也见述于以引用的方式并入本文中的第6,697,195号美国专利。
再次参考图1，光从背光源108传播，并且入射到第一反射型偏振器102上。通常，第一反射型偏振器透射所有第一偏振态或基本所有第一偏振态的光（例如，沿着x方向偏振的光），并且反射大部分的第二垂直偏振态的光（例如，沿着y方向偏振的光）。背光源可以理解为任何数目的可能光源中的一者，例如，冷阴极荧光灯（CCFL）、外部电极荧光灯（EEFL）、平面荧光灯（FFL）以及发光二极管（LED）。背光源也可以由多个部分以及通常用于背景照明领域的任何其他数目的元件组成，所述多个部分包括（例如）后反射器、光导以及扩散片或扩散板。
由光学膜叠堆反射的光可以返回到背光源108。尽管第二垂直偏振状态光中的大部分光会被反射，但是通常反射型偏振器并不是“完美的”。因此，第二垂直偏振状态的光会泄漏穿过反射型偏振器，以使得10%的光可能不纯。例如，在一些实施例中，透射穿过第一反射型偏振器102的90%的光属于将由典型LC面板的吸收型偏振器所接受的偏振态，即，通过膜叠堆透射的光的偏振态会基本平行于面板的后部吸收型偏振器的透光轴。由于入射到第二反射型偏振器的90%的光具有所需偏振态，因此第二反射型偏振器用于进一步清除此种光。假设第二反射型偏振器106和第一反射型偏振器102的透光轴对齐，那么第二反射型偏振器将会进一步减少具有多余偏振态的光的透射。这相当于入射到偏振器106的光有10%再次泄漏10%。因此，透射穿过第二反射型偏振器106的99%的光属于所需的偏振态光。多余偏振态的光朝着第一反射型偏振器102反射。
由于这种再循环效应，如果第一反射型偏振器102与第二反射型偏振器106之间不存在延迟层104，那么反射光只会在第一反射型偏振器与第二反射型偏振器之间不断反射，最终被吸收，从而会降低叠堆的效率。延迟层104可以使在第一反射型偏振器102与第二反射型偏振器106之间反射的光相位发生偏移，以使得将由第二反射型偏振器反射的光的偏振态会被转换成所需的偏振态。
此外，可以使用多种材料和技术来形成延迟层104。在一些实施例中，延迟层包括同时双轴拉伸的聚合物膜层，所述层基本不吸收或不散射至少一个偏振状态下的可见光，并且具有x、y和z垂直折射率，其中垂直折射率中至少有两个是不相等的。
本文所述的能够拉伸且显示出光学性质的任何聚合物材料都可以用于形成延迟层。例如，这些聚合物可以包括聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚酯、聚碳酸酯、含氟聚合物等。可以组合一种或多种聚合物以形成延迟片。例如，合适的聚烯烃包括聚苯乙烯、降冰片烯等的环状烯烃聚合物；非环状烯烃聚合物，例如，聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚戊烯等等。一种具体的聚丁烯是聚（1-丁烯）。一种具体的聚戊烯是聚（4-甲基-1-戊烯）。例如，合适的聚丙烯酸酯包括例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸等。具体的聚丙烯酸酯的例子包括聚（甲基丙烯酸甲酯）和聚（甲基丙烯酸正丁酯）。具体而言，含氟聚合物包括，但是不限于，聚（偏二氟乙烯）。在一项实施例中，聚合物材料可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
在一项示例性实施例中，如图2所示，延迟层204可以包括两个或更多个双折射延迟子层210和212。所述两个或更多个双折射延迟子层210、212对齐，例如，第一子层210的快光轴可以基本平行于第二子层212的快光轴。在其他实施例中，延迟子层为交叉的（即，相互垂直）。在子层210和212的交叉处，层204中的两个延迟子层的折射率nx、ny以及nz各均可以被独立地确定在面内面外双折射率比值与下文进一步论述的延迟量值范围之内。
在多项实施例中，延迟子层具有对齐的快光轴，因此可以理解为具有单个快光轴。在其他实施例中，延迟片仅由一个具有单个快光轴的延迟层组成。在任何一种情况下，延迟片的快光轴可以在许多情况下与第一反射型偏振器的透光轴平行或几乎平行。例如，第一反射型偏振器的透光轴可以在20度范围内与延迟片的快光轴平行，或在15度范围内，或在10度范围内，或在5度范围内平行。
延迟层204可以理解为具有标记为d的厚度（在垂直于膜主要平面的方向上）。延迟层在x方向上具有折射率nx，在y方向上具有折射率ny，以及在z方向上具有折射率nz。执行多次模拟来确定延迟层透射“封套”以及条纹密度的效果。
本说明书提供具有特定延迟量值的延迟层，当与第一反射型偏振器和第二反射型偏振器一起使用时，所述延迟层使得显示器的增益和对比度较高。
当膜或箔片之类的增益部件添加到背光源时，本文中称为增益的非相干光学增益是亮度放大的无量纲测量。增益要求的是能将光限制在后反射器与半透反射器之间的光共振腔，所述半透反射器优选地透射来自优选方向的光以及反射来自不同优选方向的光，或者透射优选偏振状态的光以及反射不同优选偏振状态的光。此类半透反射器为增益部件，它可以叠堆在一起用以放大增益，例如，棱柱增益膜和反射型偏振器。进一步要求是后反射器能另外使入射光的状态混合。
增益公式为半透反射的无穷级数之和，其中优选的反射光在增益腔中循环，并且提供优选的透射方向或偏振态。在完美朗伯反射器和反射型偏振器以及接着为理想吸收型偏振器的简单情况下，增益公式为：
G=TAxial/（1-R’×RHemi），
其中，TAxial为轴向方向上优选偏振状态的透射率，R’为朗伯反射器的反射率，以及RHemi为朗伯照明下反射型偏振器的总反射率。在棱柱增益膜的情况下，优选输入方向不同于优选输出方向，但是RHemi具有相同意义。增益公式是良好近似值的前提条件是反射器基本漫射和/或偏振散射。
增益通常限定在轴上，但是任何方向上（Θ，Φ）的形式描述都十分有意义，其中在增益公式中，T（Θ，Φ）取代TAxial。增益的定向性质通常在极坐标图中表示，极坐标图有时称为锥光图，例如图6A，其中图坐标为Θ和Φ，并且显示的数量为增益或透射或仅为亮度。
在反射型偏振器的情况下，极坐标图可以为基本平坦或缓慢变化的，而BEF等结构化增亮膜显示出方向和高增益的邻接中心区的显著变化。通常，近轴增益与中央极大的立体角数量成反比。在任何情况下，优选的是邻接和平滑变化的性质。
通过考察面内延迟量差值|（nx-ny）|、平均面内延迟量和面外延迟量（即，|0.5（nx+ny）-nz|））以及与其相关的比值的具体实质，很显然，延迟层中选择用于nx、ny以及nz的折射率值对于实现给定系统的所需增益和对比度是极其重要的。在面内折射率差值最小（零）的位置，存在最大强度的大量结点以及光透射很少或光不透射的结点。在面内折射率差值较大（例如，0.10)的位置，可以看到更大的亮度均匀度而不会看到亮度最小值，这样可以非常有利于显示器目的。
然而，尽管具有较好的亮度均匀度，但是在膜较薄的位置，显示器可以显示出亮度波瓣缓慢而显著地振荡。膜构造得越厚，图像中波瓣的振荡就越快。最终，在给定厚度处，人眼无法察觉高强度振荡和相关的彩色条纹。在一些情况下，较弱的漫射器足够将残余条纹打乱。然而，漫射也会降低光学增益。
因此，本发明提供所发现区域，在所述所发现区域中延迟层的最有利折射率值（彼此相关）下降，以使得亮度波瓣或条纹较小，而图像的中央亮度区域较大。本发明还提供一种系统，其中波瓣或条纹振荡够快，使人眼无法察觉。
透射或亮度波瓣的整体可以理解为透射“封套”。本质上，条纹尺寸和位置，以及封套尺寸和形状的重要尺度可以根据面内面外比以及延迟量的相关值（本文中会进一步进行定义）来进行测量。因此，包括在偏振器之间的上述一个或多个延迟层的双反射型偏振器结构可以提供高亮度、高对比度的显示器，同时可观察到的缺陷最少。在图像中不产生问题振荡的情况下，能够实现较大的高亮度透射封套，这样可以提高光学增益和对比度。
为了实现LC面板显示器的最高增益和对比度，延迟层落入特定的“面内面外比”值和“延迟量”值的范围内。面内面外比的定义为面内折射率差值与面外折射率差值之比，其中面外折射率差值为nx和ny的平均数与nz之间的差值。
面内面外比的公式为
面内面外比=0.04<[|（nx-ny）|/|（0.5（nx+ny）-nz）|]<1.00。
在写此公式时，应注意，条件|（nx-ny）|和|（0.5（nx+ny）-nz）|都取数值的绝对值。因此，面内面外比总是为正数。面内延迟量的值在本文中称为延迟量，它的定义为厚度乘以面内双折射率的积，并且可以通过以下公式来理解：
延迟量=0.25微米<d×|（nx-ny）|<75微米。
在写此公式时，（nx-ny）的值再次为绝对值。因此，本说明书中所定义的延迟量值总是为正数。随后，可以确定实现光学增益和对比度的值。在一项实施例中，面内面外比值大于0.04。在另一项实施例中，面内面外比值大于0.12。在另一项实施例中，面内面外比值大于0.15。在一项实施例中，面内面外比值小于1.00。在另一项实施例中，面内面外比值小于0.50。在另一项实施例中，面内面外比值小于0.33。
还可以确定必要的延迟量。在一项实施例中，d×|（nx-ny）|大于0.25微米且小于75微米。在另一项实施例中，d×|（nx-ny）|大于0.75微米且小于25微米。在另一项实施例中，d×|（nx-ny）|大于0.75微米且小于20微米。
使用3M公司（明尼苏达州圣保罗市）内部开发和使用的“Hamster”射线跟踪应用程序来执行模拟。射线跟踪应用程序是一种和其他射线跟踪程序提供同等功能的软件代码，所述其他射线跟踪程序例如，TracePro（来自马萨诸塞州立托顿的电盛兰达研究公司（Lambda Research Corp.,Littleton,MA））或LightTools（来自加利福尼亚州的光学研究协会（Optical Research Associates,CA））。膜叠堆参数进入基于Microsoft-Excel的电子表格，其中VBA宏将参数插入HAMSTER、开始射线跟踪，并且在极坐标图中显示结果。
反射型偏振器在HAMSTER中作为基础反射型偏振器进行建模（即，在射线跟踪程序中具有指定透射和反射系数的层，其中对于一种偏振态，透射（反射）系数相对大（小），而对于垂直偏振态，反射（透射）系数相对大（小）），其中表层（即，具有指定折射率和厚度的薄层）添加到该基础反射型偏振器的顶部和底部。参数经过选择，以使得光学性能基本匹配DBEF-Q（可购自3M公司的反射型偏振器）的结果。
双反射型偏振器膜叠堆经建模成介于两个反射型偏振器（每个均如上所述进行建模）之间的一个延迟层，其中延迟片通过折射率为1.5且厚度为10微米的粘合层耦合到反射型偏振器上。延迟片通过确定厚度、吸收系数以及以下三个折射率进行建模：nx、ny、nz。
射线跟踪模拟针对表1所示的各种模型参数进行模拟。这些实例的吸收系数取为0.09mm-1，这是PET或PEN等一些拉伸膜的典型值。增益从模拟中计算出，并且针对0度的快光轴记录在表1中。相比较而言，仅DBEF-Q时的增益为1.66，这与典型的LCD背光源中获得的值一致。应了解，增益取决于有效的背光源反射率R’。此处，R’取84.6%。增益也取决于增益膜吸收作用。因此，减小延迟片的吸收系数能用来提高增益。
每个实例的散射程度根据锥光图来确定，并且这在表1中用高/低级别来描述。表1中还描述了锥光图中具有高增益的立体角度的等级。
表1
图6A-图6B示出比较例C1A的光学膜叠堆的建模结果。图6A为零度快光轴的锥光图，而图6B为90度快光轴的锥光图。图6A-图6B均示出45度极角附近的极低亮度区域。在图6B中，这些低亮度区域由高亮度区域环绕。图7A-图7B示出比较例C1B的光学膜叠堆的建模结果，其通过在光学膜叠堆中引入60%的雾度而与比较例C1A不同。再一次，这两个图针对0度快光轴（图7A）和90度快光轴（图7B）。可以看到，雾度减少了条纹量，但是此种情况下条纹程度仍很高。
类似地，图8A-图8B示出比较例C3的建模结果。再一次，这两个图针对0度快光轴（图8A）和90度快光轴（图8B）。高亮度波瓣群集在各单独部分中，其中这些亮波瓣之间的是亮度极低的区域。亮度较高的锥光图中具有相对较小的总立体角度。
相反地，图9A-图9B示出实例4的建模结果。再一次，这两个图针对0度快光轴（图9A）和90度快光轴（图9B）。这两个图都示出集中的高亮度波瓣，所述高亮度波瓣是邻接的，并且不会被低亮度区域分成多个部分。图10A-图10B示出实例2的建模结果。此处针对0度快光轴的图（图10A）示出集中的高亮度波瓣，所述高亮度波瓣是邻接的，并且不会被低亮度区域分成多个部分，而针对90度快光轴的图（图10B）示出相对较大的中央波瓣，并且在较大极角处具有分开的较小波瓣。
图11所示为各种面内面外双折射率比以及快光轴为0度的情况下的增益与面内双折射率的图。此图示出，对于固定的面内面外双折射率比，只要该比值大于约0.1，那么增益很大程度上与面内折射率无关。对于足够大的面内双折射率和足够小的面内面外双折射率比，图11示出增益与面内折射率的某种相关性。然而，图中发生此种情况的区域不会表示出nx、ny以及nz的可实现值。图12示出增益与面内面外双折射率比的图，其中可以看出，增益随着该比值的增加而减少，直到比值约达到1为止，在该处，增益处于平稳状态并且随后缓慢减少。用于生成图11和图12的所有样本厚度都为76.2微米，并且吸收量取为0.09mm-1。
应了解，在本发明范围内所揭示的任何其他实施例中，延迟层可能显示出本文中所揭示的性质，即使在光学膜叠堆包括其他层或元件的情况下也是如此。
本文所述的光学膜叠堆包括至少第一反射型偏振器和第二反射型偏振器，其中延迟层位于这两个偏振器之间。此种结构中，延迟层显示出上述面内面外比，而延迟层的延迟量值可以实现光学增益的提高。具体而言，光学膜叠堆可以实现至少1.5，或至少1.6，或至少1.7，或至少1.8的光学增益。在一些实施例中，光学增益可能大于1.85。
在一些实施例中，除了第一反射型偏振器、第二反射型偏振器以及延迟层以外，光学膜叠堆可以包括其他层。图3示出一个这种膜300的实例。光学膜叠堆300包括第一反射型偏振器302、延迟层304和第二反射型偏振器306。本文中关于图1的光学膜叠堆100和背光源108的所有设计考虑和可能性同样适用于图3的光学膜叠堆300和背光源308。叠堆300还包括漫射器板320，其附接到第一反射型偏振器302的与延迟层304相反的一侧324上。漫射器板320可以附接到第一反射型偏振器302上，方式是通过任何数目的技术，包括机械耦合这两层。例如，漫射器板320和第一反射型偏振器302可以通过粘合层连接。在一些实施例中，粘合剂为光学透明的。漫射器板320通过光学耦合层322连接到第一反射型偏振器302上，所述光学耦合层322可以是任何合适的光学耦合粘附材料。在至少一些实施例中，此种光学耦合层322具有低折射率，例如，小于1.5或小于1.2。举例来说，光学耦合层可以由硅树脂（n=1.41）、氟化镁（n=1.39）、气凝胶（n=1.1）或纳米多孔聚合物凝胶（n=1.15–1.3）组成，仅举几例。
漫射器板320用于漫射从背光源308接收到的光，这样会提高照明光的均匀度，所述照明光离开第二反射型偏振器306之后，最终会入射到LC面板上。漫射器板320可以基于聚合物基质，例如，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）或环烯烃而形成为刚性薄片。该薄片包含扩散颗粒，例如，有机颗粒、无机颗粒或空隙（气泡）。在其他实施例中，漫射器板可以包括刚性有机或无机基板和聚合物体积扩散薄片，所述聚合物体积扩散薄片具有直接与基板一侧相邻的特定的透射和雾度水平，其中如所共有的第7,446,827号美国专利所述，板的结构和光学功能分成两片。
在又一实施例中，本说明书中的光学膜叠堆可以包含有助于提高增益和对比度的其他元件。图5示出将光导向光学膜叠堆500的背光源508。在本实施例中，光学膜叠堆包括第一反射型偏振器502、第二反射型偏振器506以及设置在所述第一反射型偏振器与所述第二反射型偏振器之间的延迟层504。本文中关于图1的光学膜叠堆100和背光源108的所有设计考虑和可能性同样适用于图5的光学膜叠堆500和背光源508。与图3中的实施例一样，叠堆可以任选地包括漫射器板520，所述漫射器板520位于第一反射型偏振器502的与延迟层504相反的一侧上。漫射器板520可以通过光学耦合层522连接到第一反射型偏振器502上，其中在一些实施例中，光学耦合层522可以具有小于1.5或小于1.2的折射率，并且可以由任何数目的合适材料制成，例如，相对于光学耦合层322所述的材料。（参见上文）
此外，光学膜叠堆500可以包括增亮膜530。增亮膜可以具有第一主表面534和第二主表面536。第一主表面可以为附接到第二反射型偏振器上的平滑表面。第一主表面536可以附接到第二反射型偏振器506的与延迟层504相反的一侧538上。在至少一些实施例中，增亮膜530的第一主表面536通过粘合层532附接到第二反射型偏振器506上。粘合层532通常可以具有低的折射率，例如，小于1.5或小于1.2，或者所述粘合层532可以为折射率匹配层。增亮膜的第二主表面536通常可以为结构化表面，其包括多个棱柱结构540或小透镜或其他突出部分，例如，圆锥或弯曲侧面圆锥。
增亮膜530通常可以对应于可购自3M公司的增亮膜，例如，可购自3M公司的棱柱膜的VikuitiTMBEF II和BEF III系列，包括BEF II90/24、BEF II90/50、BEF IIIM90/50以及BEF IIIT。
更具体地查看棱柱结构540，每个结构通常都可以理解为具有第一面542a和第二面542b，所述第一面542a和所述第二面542b在峰543处相交。峰角θ可以在约80度与110度之间，或者在约85度与约95度之间，或者大约为90度。棱柱结构的峰（例如，543）距膜530的相邻峰之间具有接近常数的位移。该间隔可以理解为间距544。膜530的棱柱结构540的间距可以介于约20微米与约60微米之间。在一些实施例中，该结构的面可以为弯曲的，并且峰可以成圆角。在一些实施例中，该结构不是棱柱结构而是透镜状或半球形的突出部分，例如，珠状增益漫射器的小珠。在不同实施例中，棱柱结构可以为弯曲侧面圆锥，例如，共同拥有及转让的第2010/0128351号美国专利申请中所述的棱柱结构。所述结构也可以为，例如，角锥体状。
与图2所述的延迟层204一样，延迟层504可以由两个或更多个对齐或交叉的PET子层组成。与不包括BEF的光学膜叠堆一样，图5所示的叠堆可以实现至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8的光学增益水平。在一些实施例中，光学增益甚至可以大于1.85并且接近1.9。
本文中所引用的所有参考文献和出版物均明确地以全文引用方式并入本发明中，但它们可能会与本发明直接冲突的部分除外。本文讨论了本发明所涉及的各种示例性实施例，并提及本发明范围内可能的变型。在不脱离本发明范围的前提下，本领域内的技术人员将显而易见本发明的这些和其他变化和修改形式，而且应当理解，本发明不受限于本文阐述的示例性实施例。因此，本发明仅受限于下文提供的权利要求书。

Claims (32)

1.一种光学膜叠堆，其包括：
第一反射型偏振器，其具有透光轴；
第二反射型偏振器；以及
延迟层，其具有快光轴并且设置在所述第一反射型偏振器与所述第二反射型偏振器之间，所述延迟层厚度为d，并且面内折射率值为nx和ny以及在垂直于所述膜的平面的方向上折射率为nz，其中0.04<|(nx-ny)/(0.5(nx+ny)-nz)|<1.00，并且0.75微米<d×|(nx-ny)|<25微米，
其中，所述第一反射型偏振器的透光轴在20度范围内与所述延迟层的快光轴平行。
2.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中0.12<|(nx-ny)/(0.5(nx+ny)-nz)|<0.50。
3.根据权利要求2所述的光学膜叠堆，其中0.15<|(nx-ny)/(0.5(nx+ny)-nz)|<0.33。
4.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中0.75微米<d×|(nx-ny)|<20微米。
5.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其还包括漫射器板，所述漫射器板附接到所述第一反射型偏振器的与所述延迟层相反的一侧上。
6.根据权利要求5所述的光学膜叠堆，其中所述漫射器板和所述第一反射型偏振器通过光学耦合层进行光学耦合，所述光学耦合层具有小于1.2的折射率。
7.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中穿过所述光学膜叠堆传播的光具有至少1.5的光学增益。
8.根据权利要求7所述的光学膜叠堆，其中穿过所述光学膜叠堆传播的光具有至少1.7的光学增益。
9.根据权利要求8所述的光学膜叠堆，其中穿过所述光学膜叠堆传播的光具有至少1.8的光学增益。
10.根据权利要求1所述光学膜叠堆，其中所述第一反射型偏振器的透光轴基本平行于所述第二反射型偏振器的透光轴。
11.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述第一反射型偏振器和所述第二反射型偏振器为线性偏振器。
12.根据权利要求1所述的光学膜叠堆，其中所述延迟层包括第一延迟子层和第二延迟子层。
13.根据权利要求12所述的光学膜叠堆，其中所述第一延迟子层具有第一快光轴，而所述第二延迟子层具有第二快光轴，所述第一快光轴和所述第二快光轴基本平行。
14.根据权利要求12所述的光学膜叠堆，其中所述第一延迟子层具有第一快光轴，而所述第二延迟子层具有第二快光轴，所述第一快光轴和所述第二快光轴基本垂直。
15.一种光学膜叠堆，其包括：
第一反射型偏振器，其具有透光轴；
第二反射型偏振器；以及
延迟层，其具有快光轴并且设置在所述第一反射型偏振器与所述第二反射型偏振器之间，所述延迟层具有相垂直的面内折射率值nx及ny和垂直于所述膜的平面的方向上的折射率nz，其中0.04<|(nx-ny)/(0.5(nx+ny)-nz)|<1.00，并且0.75微米<d×|(nx-ny)|<25微米；以及
增亮膜，其具有第一主表面和第二主表面，所述第一主表面为平滑表面，并且附接到所述第二反射型偏振器的与所述延迟层相反的一侧上，而所述第二主表面为结构化表面，其包括多个棱柱结构，
其中，所述第一反射型偏振器的透光轴在20度范围内与所述延迟层的快光轴平行。
16.根据权利要求15所述的光学膜叠堆，其中0.12<|(nx-ny)/(0.5(nx+ny)-nz)|<0.50。
17.根据权利要求16所述的光学膜叠堆，其中0.15<|(nx-ny)/(0.5(nx+ny)-nz)|<0.33。
18.根据权利要求15所述的光学膜叠堆，其中0.75微米<d×|(nx-ny)|<20微米。
19.根据权利要求15所述的光学膜叠堆，其还包括漫射器板，所述漫射器板附接到所述第一反射型偏振器的与所述延迟层相反的一侧上。
20.根据权利要求19所述的光学膜叠堆，其中所述漫射器板和所述第一反射型偏振器通过光学耦合层进行光学耦合，所述光学耦合层具有小于1.2的折射率。
21.根据权利要求15所述的光学膜叠堆，其中所述多个棱柱结构中的每个棱柱结构都具有在峰处相交的两个面，所述峰具有为90度的峰角。
22.根据权利要求15所述的光学膜叠堆，其中穿过所述光学膜叠堆传播的光具有大于1.5的光学增益。
23.根据权利要求22所述的光学膜叠堆，其中穿过所述光学膜叠堆传播的光具有大于1.7的光学增益。
24.根据权利要求23所述的光学膜叠堆，其中穿过所述光学膜叠堆传播的光具有大于1.8的光学增益。
25.根据权利要求15所述的光学膜叠堆，其中所述多个棱柱结构具有在20微米与60微米之间的间距。
26.根据权利要求15所述的光学膜叠堆，其中所述延迟层包括第一延迟子层和第二延迟子层。
27.根据权利要求26所述的光学膜叠堆，其中所述第一延迟子层具有第一快光轴，而所述第二延迟子层具有第二快光轴，所述第一快光轴和所述第二快光轴基本平行。
28.根据权利要求26所述的光学膜叠堆，其中所述第一延迟子层具有第一快光轴，而所述第二延迟子层具有第二快光轴，所述第一快光轴和所述第二快光轴基本垂直。
29.根据权利要求26所述的光学膜叠堆，其中PET子层对齐。
30.根据权利要求26所述的光学膜叠堆，其中PET子层交叉。
31.根据权利要求15所述的光学膜叠堆，其中所述第一反射型偏振器的透光轴基本平行于所述第二反射型偏振器的透光轴。
32.根据权利要求15所述的光学膜叠堆，其还包括将所述增亮膜的所述第一主表面和所述第二反射型偏振器附接起来的粘合层，所述粘合层具有小于1.2的折射率。
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