专利名称：具有含偏移棱镜结构的结构化表面的光学薄膜的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种光透射光学薄膜，更具体地说，涉及具有多个以偏移排列布置的棱镜结构的光学薄膜。
背景技术：
液晶显示器(“LCD”)被应用于多种应用，包括例如，电视、便携装置、数码相机、摄影机以及计算机监视器。LCD可提供优于传统阴极射线管的若干优点，诸如减轻重量、个体大小和功耗以及提高亮度。然而，LCD不是自发光的，因此在一些应用中需要背光组件或“背光”。背光通常将来自于大体上线性光源(例如冷阴极荧光灯(“CCFT”))或发光二极管(“LED”)的光线耦合为大体上平面输出。随后该平面输出被耦合到LCD。
通常以它的亮度来评价LCD的性能。可利用更多或更亮的光源来增强LCD的亮度。在大面积显示中，通常需要使用直下式类型的LCD背光来保持亮度，因为可用于光源的空间随着周长线性增长，而被照明的面积随着周长的平方增长。因此，LCD电视通常使用直下式背光而不是导光板侧光式类型的LCD背光。额外的光源和/或更亮的光源消耗更多的能量，这与降低对显示装置的功率分配的能力相矛盾。对于便携式装置，这与降低电池寿命相关。另外，增加显示装置的光源可能提高产品成本并且有时可导致显示装置的可靠性降低。
可通过有效率地利用LCD内部可用的光线来增强LCD的亮度(例如，将显示装置内部更多的可用光线定向为沿着最佳观看轴的方向)。例如，从3M公司可获得的VikuitiTM亮度增强薄膜(“BEF”)具有棱镜表面结构，该结构将观看范围以外的一些光线重定向为大体沿着观看轴的方向，并且通过多次反射介于BEF和背光之间的一些光线来循环利用。这会导致大体沿着观看轴方向的光学增益并且还会导致LCD的亮度的空间均匀度的改善。因此，BEF具有优势，因为它增强亮度和改善空间均匀度。对于电池供电的便携装置，这意味着更长的运行时间或更小的电池尺寸，并且显示器提供更佳的观看体验。
发明内容
本发明涉及具有第一表面和结构化表面的光学薄膜，该结构化表面包括多个棱镜结构。每个结构具有包括至少两个第一边和至少两个第二边的基体。多个棱镜结构中的至少一个棱镜结构的第一和第二边中的至少一个相对于至少一个其它棱镜结构的第一和第二边中的至少一个偏移。
在一个示例实施例中，本发明涉及具有第一表面和结构化表面的光学薄膜，该结构化表面包括多个棱镜结构。每个结构具有包括至少两个第一边和至少两个第二边的基体。多个棱镜结构中的至少一个棱镜结构的第一和第二边中的至少一个相对于至少一个其它棱镜结构的第一和第二边中的至少一个横向偏移。
在另一个示例实施例中，本发明涉及具有第一表面和结构化表面的光学薄膜，该结构化表面包括多个棱镜结构。每个结构具有包括至少两个第一边和至少两个第二边的基体。多个棱镜结构中的至少一个棱镜结构的第一和第二边中的至少一个相对于至少一个其它棱镜结构的第一和第二边中的至少一个角度偏移。
下面参考附图详细地说明本发明的示例实施例，使得本发明所属领域的技术人员更加容易地理解如何制造和使用本发明，其中图1A示意性地表示平面导光板侧光式背光；图1B示意性地表示楔形导光板侧光式背光；图1C示意性地表示利用扩展光源的背光；图1D示意性地表示直下式类型背光；图2示意性地表示根据本发明的被放置在背光之上的光学薄膜的示例实施例；图3A示意性地表示根据本发明的光学薄膜的示例实施例的等轴测视图；图3B示意性地表示图3A中所示的光学薄膜的侧视图；图4A示意性地表示根据本发明的光学薄膜的另一示例实施例的等轴测视图；图4B示意性地表示图4A中所示的光学薄膜的侧视图；图5A示意性地表示根据本发明的光学薄膜的再一示例实施例的等轴测视图；图5B示意性地表示图5A中所示的光学薄膜的侧视图；图6A示意性地表示根据本发明的示例光学薄膜的基于矩形的棱镜结构的顶视图；图6B示意性地表示图6A中所示的棱镜结构的横截面图；图6C示意性地表示图6A中所示的棱镜结构的另一横截面图；图7A示意性地表示被放置在背光上的根据本发明的示例光学薄膜的棱镜结构的横截面图；图7B示意性地表示图7A中所示的棱镜结构的另一横截面图；图8A示意性地表示根据本发明的示例光学薄膜的棱镜结构的顶视图；图8B示意性地表示根据本发明的示例光学薄膜的另一棱镜结构的顶视图；以及图8C示意性地表示根据本发明的示例光学薄膜的另一棱镜结构的顶视图。
具体实施例方式
本发明涉及一种能够对来自光源的光线的分布进行控制的光学薄膜，并且在一些示例实施例中，该光学薄膜被用于控制光线沿着两个不同方向的分布。根据本发明的光学薄膜适用于控制LCD背光的光线分布(即图1A-1D中所示的LCD背光)。
图1A-1D表示光学装置的若干实例，诸如在LCD中使用的背光。图1A表示背光2a。背光2a包括诸如一个或多个冷阴极荧光灯(“CCFT”)或LED阵列之类的光源4a，光源4a从背光的不同边和边缘提供光线；被布置在光源4a周围的灯光反射器4a′；导光板3a，被举例作为大体平面导光板；背面反射器3a′以及光学薄膜3a″，光学薄膜3a″可以是任何合适的光学薄膜。图1B表示背光2b，其包括诸如一个或多个CCFT或LED阵列之类的光源4b、被布置在光源4b周围的灯光反射器4b′、被举例作为楔形导光板的导光板3b、背面反射器3b′以及可以是任何合适光学薄膜的光学薄膜3b″。图1C表示背光2c，其包括扩展光源4c以及任何合适的光学薄膜4c″。示例的合适扩展光源包括表面发射类型的光源。图1D表示背光2d，其包括三个或更多光源(例如CCFT或LED)4d、背面反射器5a、扩散片4d′以及可以是任何合适光学薄膜的光学薄膜4d″。
这样的背光可被应用于多种光学装置，尤其是诸如LCD装置之类的显示装置(例如，电视、监视器等)。正如本领域的技术人员应理解的那样，显示装置可包括具有窗口的外壳、被放置在外壳之内的背光、根据本发明的光学薄膜以及被放置在光学薄膜和光学窗口之间的诸如LCD面板之类的光阀装置排列。根据本发明的光学薄膜也可与本领域内技术人员已知的任何其他光源结合使用，并且该显示装置可包括任何其他合适的元件。
图2表示根据本发明的光学薄膜6a和背光2e的横截面视图。背光2e可包括光源4e、导光板3c以及背面反射器5b。光学薄膜6a可被放置在背光2e之上。根据本发明的光学薄膜6a包括是大体平面表面的第一表面14a、结构化表面10a以及在一些示例实施例中的基板部分12a。可用轴来表征光学薄膜6a，在一些实施例中，光学薄膜的轴与第一表面或基板部分12a大体正交，在其他示例实施例中，该轴向对于第一表面或基板部分12a成不同的角度。由相对于显示器平面的显示器主观看角度来决定该轴相对于第一表面或基板部分的角度。在本发明的典型实施例中，该体轴与其中可使用本发明的光学薄膜的显示装置的预料观看方向大体共线。
结构化表面10a包括多个一般呈金字塔型的棱镜结构8a，在一些示例实施例中棱镜结构8a是基于矩形的棱锥或棱柱。在其他示例实施例中，棱镜结构8a是基于正方形的棱锥或棱柱。在共同拥有的美国专利申请序列号为10/989,161、于2004年11月15日提交的题为“具有基于矩形的棱柱的结构化表面的光学薄膜”的专利申请中也说明了适合应用于本发明的实施例中的示例棱镜结构，该专利申请的内容在这里通过引用结合到本文中，引用的程度不至于与本文相抵触。棱镜结构8a可以被彼此紧密地放置在结构化表面10a中，在一些示例实施例中，彼此大体接触(例如紧邻)。该棱镜结构8a可相对于彼此在一维或二维上横向偏移或者角度偏移。在一些示例实施例中，可以以随机分布的方式对结构8a进行排列。
在一些示例实施例中，只要光学薄膜6a的增益至少在1.1左右，棱镜结构8a可彼此以任何适当的距离留有间隔。例如，结构8a可以被间隔分开到该结构占据结构化表面10a的给定有用区域的至少50％的程度，或者在其它实施例中，结构8a可被进一步间隔分开到该结构占据不少于结构化表面10a的给定有用区域的18％左右的程度。预计一些本发明的示例实施例具有至少1.2左右、至少1.3左右或至少1.5左右的光学增益。
因本发明的目的，术语“增益”指具有根据本发明构造的光学薄膜的光学系统的轴向输出亮度与没有这样光学薄膜的同样光学系统的轴向输出亮度的比。在本发明的典型实施例中，选择棱镜结构的大小、形状和角度来提供至少1.1的光学增益。此外，可根据希望的光线输出分布来选择棱镜结构的间隔、大小、形状和角度，但是该结构不应小到导致衍射并且该结构的至少一维不应大到可以被肉眼看到。后者通常出现在大约100或150微米或更大的结构中。在一些尤其适于使用在直下式背光中的示例实施例中，可选择棱镜结构的间隔、大小、形状和角度使得本发明的光学薄膜有助于对观看者隐藏光源。
进一步参考图2，结构化表面10a可被放置在基板部分12a之上。正如本领域的技术人员所应理解的那样，光学薄膜6a可被应用于改变从背光2e发射的光线的方向，或在一些示例实施例中，改变光线的其它特性。例如，本发明的一些示例实施例允许利用光学薄膜6a的棱镜结构8a来控制光线的角展度。
基板部分12a可包括具有与结构化表面10a的光学特性不同的附加光学特性的光学薄膜。例如，该光学薄膜可以与由结构化表面10a处理光线方式不同的方式来对光线进行处理。这样的处理可包括对进入本发明的光学薄膜的光线进行偏振、扩散或其它的重定向。示例性的具有这样额外特性的合适薄膜包括但不局限于偏光膜、扩散膜、诸如BEF之类的亮度增强薄膜、变向薄膜(turning film)以及它们的任意组合。变向薄膜可以是例如倒棱柱薄膜(例如倒置BEF)或将光线以与倒棱柱薄膜重定向光线的方式大体类似的方式来重定向光线的另一种结构。在一些示例实施例中，基板部分12a可包括线性反射起偏器，例如诸如vikuityTM双亮度增强薄膜(“DBEF”)之类的多层反射起偏器或者具有连续相位和分散相位的诸如VikuityTM扩散反射偏光膜(“DRPF”)之类的扩散反射起偏器，这两者都可从3M公司获得。在其它示例实施例中，基板部分可包括聚碳酸酯层(“PC”)、聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)、聚对苯二甲酸乙二醇酯层(“PET”)或任何其它本领域技术人员已知的合适的薄膜或材料。
图3A和3B表示根据本发明的光学薄膜6c的示例实施例。结构化表面10c和基板部分12c可以是如图3A和3B中所示的单一薄膜。在所示的示例实施例中，该结构化表面10c包括多个基于矩形的棱镜结构8c，每个棱镜结构具有分别被沿着第一和第二主方向相对放置的两对大体平行的边。对示例性的棱镜结构8c进行排列使得至少两个相邻结构的边彼此不平行并且还对棱镜结构8c进行排列使得至少一个棱镜结构的边与X方向或Y方向都不平行。作为替换，至少一个棱镜结构的至少一对边被以相对于至少一个其它棱镜结构的至少一对边呈如图3A所示的Ω角来放置，该角度在结构化表面10c上从一个结构到另一个结构有所变化。在一些示例实施例中，角度Ω在表面10c上随机地变化。
这样的示例实施例被称为具有其边相对彼此角度偏移的棱镜结构。相对于彼此角度偏移的棱镜结构8c的示例性排列有助于加宽沿着特定方向或多个方向的可视角度或者降低或消除莫尔干涉条纹。本领域的技术人员将容易地理解其他配置的棱镜结构可被应用于该示例实施例，例如，基于正方形的棱镜结构。在一些示例实施例中，可使用不同尺寸和/或配置的棱镜结构。
正如本领域内技术人员所将理解的那样，该结构化表面10c和基板部分12c可被形成为单一的部件来制成光学薄膜6c，或者它们可被单独地形成，然后被连接在一起来制成单一的部件。可以通过本领域内技术人员已知的任何方法来制造光学薄膜6c，方法包括但不局限于压纹、铸塑、压膜以及批量处理。
在制造根据本发明的光学薄膜的示例性方法中，可利用微结构成型刀以及可选的中间成型刀来形成光学薄膜(如光学薄膜6c)。可通过例如在合适的基板上双向切割刻槽来制造该微结构成型刀。正如本领域的技术人员将理解的那样，产生的微结构成型刀将包括多个与希望的光学薄膜相类似的棱镜结构。可根据是否希望棱镜结构具有突跳点、扁平状或沿着峰顶的锋利线条以及根据其他相关参数来调整切割的深度和每个切割之间的间隔。
可利用例如电镀方法或聚合物复制从微结构成型刀制造具有与微结构成型刀倒转或相反结构(例如翻转棱镜结构)的中间成型刀。中间成型刀可由包括例如聚亚胺酯、聚丙烯、丙烯酸、聚碳酸酯、聚苯乙烯、UV固化树脂等的聚合物组成。该中间成型刀可被涂覆释放层以利于最终光学薄膜的释放。
正如本领域的技术人员所将理解的那样，可利用该中间成型刀通过直接复制或批量处理来制造光学薄膜(例如光学薄膜6c)。例如，可利用该中间成型刀通过诸如注塑成型、UV固化或诸如压膜之类的热塑成型之类的方法来批处理光学薄膜6c。根据本发明的光学薄膜包括或者可由本领域的技术人员已知的任何合适材料形成，这些材料包括例如诸如基于硅的聚合物的无机材料和诸如聚合物材料之类的有机材料，包括单体、共聚物、接枝聚合物以及它们的混合物或掺合物。在一些示例实施例中，可从折射率比基板部分折射率低的材料中形成具有结构化表面的部分。在这样的示例实施例中，对于折射率大约1.66的聚对苯二甲酸乙二醇酯基板部分，承载结构化表面的部分的折射率的最佳范围是从大约1.55到大约1.65，这正是具有大约1.58折射率的丙烯酸的情况。
图4A和4B表示根据本发明的光学薄膜6d的示例实施例。该示例性光学薄膜6d包括在结构化表面10d上的多个基于正方形的棱镜结构8d。排列该棱镜结构8d使得它们的边大体上彼此平行并且使得两个或更多单独棱镜结构8d的边相对于彼此沿着X轴和Y轴二维横向偏移。在图4A中所示的示例实施例中，示例棱镜结构8d的一个相对于它邻近的棱镜结构中的两个以距离t和1横向偏移，并且距离t和1的一个或它们两者可以在结构化表面10d上从一个结构到另一个结构发生变化。在一些示例实施例中，在表面10d上一个距离或两个距离可随机变化。本领域的技术人员应容易地理解在这个示例实施例中也可使用其它配置的棱镜结构，例如基于正方形的棱镜结构。在一些示例实施例中，可使用大小和/或配置变化的棱镜结构。
图5A和5B表示示例光学薄膜6e，包括多个偏移分布的基于矩形的棱镜结构8e，使得沿着X轴布置的单独的棱镜结构边相对于彼此以距离m横向偏移。此外，排列该示例实施例的棱镜结构8e使得它们的边大体上彼此平行并且使得沿着Y方向布置的边彼此对齐。距离m在结构化表面10e上从一个结构到另一个结构有所变化。在一些示例实施例中，在表面10e上距离可随机变化。本领域的技术人员将容易地理解在该示例实施例中可使用其它配置的棱镜结构，例如基于正方形的棱镜结构。在一些示例实施例中，可使用大小和/或配置变化的棱镜结构。可以将棱镜结构8d/8e彼此分离放置，或者如图5A和5B所示的那样彼此大体紧密接触。在一些示例实施例中，棱镜结构可相对于彼此横向偏移和角度偏移。
如图4A和4B所示，可从两个单独的部分形成光学薄膜6d具有结构化表面10d的部分和基板部分12d。可通过在基板部分上涂固化材料、在固化材料中加入结构化表面并且固化光学薄膜6d来制成该结构。或者，光学薄膜6e的基板部分12e和具有结构化表面10e的部分也可以是用例如如图5A和5B中所示的合适的粘合剂28粘合在一起的两个单独的薄膜。粘合剂28可包括但不局限于压敏粘合剂(PSA)或紫外线(UV)光固化粘合剂。
图6A-6C中表示了根据本发明的棱镜结构8f的示例实施例。图6A表示棱镜结构8f的顶视图。棱镜结构8f的基体可以是四边形，其中两个第一边A1被沿着方向Y彼此相对布置，两个第二边B1被沿着方向X彼此相对布置。在本发明的典型实施例中，两个第一边A1彼此大体平行并且两个第二边B1彼此大体平行。在一些示例实施例中，第一边A1与第二边B1大体正交。因此，棱镜结构8f的基体大体为矩形。一对边的长度大于另一对边的长度，示例纵横比包括1.1、1.4和3。如图6B和6C所示，结构8f还由顶角a和b来描述。顶角中的一个或两个可为90度左右、80度左右到100左右或60度左右到120度左右。
图6B表示如图6A中所示的6B-6B平面中的棱镜结构8f的示例实施例的横截面图。该棱镜结构8f包括两个表面16a。该棱镜结构8f还包括表面16a中的一个与平行于基板部分12f的平面之间所测量的角度α1。图6C表示如图6A中所示的6C-6C平面中棱镜结构8f的示例实施例的横截面图。该棱镜结构8f包括两个表面14a。该棱镜结构8f还包括表面14a中的一个与平行于基板部分12f的平面之间所测量的角度β1。角度α1最好至少和角度β1一样大，并且通常α1较大。在一些示例实施例中，角度α1和β1的一个或两个可位于30度左右到60度左右的范围内。
图6B和6C表示在棱镜结构8f中传播的光线18。根据光线18相对于表面16a或表面14a的法线的入射角δ1或δ2，表面16a与表面14a可反射或折射光线18。正如本领域技术人员从本发明中将理解的那样，选择不同的角度α1和β1使人们可以控制通过光学薄膜6的棱镜结构8f传播的光线的角展度。在一些示例实施例中，相对的表面对与平行于基板部分的平面之间的角度并不彼此相等，这在观察轴相对于基板部分的法线倾斜时可能是有利的。
图7A表示与如图6B中所示的棱镜结构8f类似的棱镜结构8g的示例实施例的横截面图。从背光2g发射的光线20a、光线22a和光线24a在棱镜结构8g中传播。图7B表示与图6C中所示的棱镜结构8f类似的棱镜结构8g的示例实施例的横截面图。具有分别与光线20a、光线22a、光线24a相同方向的光线20b、光线22b、光线24b从背光2g产生并在棱镜结构8g中传播。
下面说明从背光2g产生、通过本发明的示例光学薄膜6的棱镜结构8g的光线20-24每一个的传播。图7A和7B表示光线根据是否碰撞表面16的一个或表面14b的一个而如何表现得不同，并且如何通过选择表面16b的角度α2和表面14b的角度β2来在两个单独方向上控制光线的角展度。应注意没有画出光线20-24来精确地说明光线20-24的反射和折射角度。仅仅表示光线20-24来示意性地说明光线通过棱镜结构8g的大概传播方向。
在图7A中，从背光2g产生的光线20a在棱镜结构8g中以与表面16b正交的方向传播。因此，光线20a以与表面16b正交的(法线)方向相遇表面16b，光线20a相对于表面16b的法线的入射角等于零(0)度。
在光学薄膜6(例如光学薄膜6a-6e)和表面16b以及14b上方的介质可以是例如大体由空气构成。然而，在光学薄膜6和表面16b与14b上方的介质可包括对本领域技术人员已知的任何介质、材料或薄膜。正如本领域内技术人员将理解的那样，空气的折射率小于大多数已知材料的折射率。根据斯涅尔定律(Snell’s Law)的原理，当光线相遇或入射到具有较小折射率的介质时，光线被从法线以大于入射角δ的相对于法线的出射角度θ折射。然而，以表面的法线方向相遇表面的材料-空气边界(例如光线20a)的光线不被折射而是继续以如图7A中所示的直线传播。斯涅尔定律可用如下公式表达ni*sinδ＝nt*sinθ，这里，ni＝入射光一侧材料的折射率，δ＝入射角度，nt＝透射光一侧材料的折射率，以及
θ＝出射角度。
本领域的技术人员应理解一定量的入射光也将被反射回棱镜结构8g。
图7B表示以与光线20a大体相同方向传播的光线20b。光线20b以相对于表面14b的法线成入射角δ3的角度相遇表面14b。如上所述，表面14b的角度β2可小于表面16b的角度α2。这种情况下，光线20b的入射角δ3因此与光线20a的入射角δ不相等。如图7B所示，光线20b的入射角δ3不等于零(0)，光线20b不与表面14b正交的材料-空气边界相遇。根据斯涅尔定律，光线20b以与它碰撞表面14b的入射角δ3不同的出射角θ3被折射。
如图7A所示，光线22a传播进入棱镜结构8g并且以相对于表面16b的法线的入射角δ4相遇表面16b。光线22a的入射角δ4大于表面16b处的临界角δc。光线22a不射出棱镜结构8g，并被反射回棱镜结构8g。这被称为“全内反射”。如上所述，当光线从具有较高反射系数的材料传播到具有较低反射系数的材料时，光线将根据上面阐明的反射公式而表现。根据该公式，随着入射角度的增加，出射角θ将会接近90度。然而，以临界角δc，以及对于所有大于临界角δc的角度，将会发生全内反射(即光线将被反射回棱镜结构8g而不是被折射并且通过表面传播)。正如本领域内技术人员将理解的那样，根据(上述的)斯涅尔定律通过将出射角(折射角)设定为90度并且解出入射角来确定临界角δc。
如图7B所示，以与光线22a大体相同的方向传播的光线22b相遇表面14b。如果表面14b的角度β2小于表面16b的角度α2，光线22b以与光线22a相遇表面16b处的入射角δ4不同的入射角δ5相遇表面14b。光线22b的入射角小于临界角δc并且因此光线22b在表面14b被折射并且通过表面14b传输。
分别如图7A和7B所示，光线24a和光线24b以与基板部分12g正交的方向传输进入棱镜结构8g。光线24a和光线24b分别以小于临界角δc的入射角δ相遇表面16b和表面14b。然而，光线24a相对于表面16b的法线的入射角δ6大于光线24b相对于表面14b的法线的入射角δ7。因此，根据斯涅尔定律，光线24a相对于表面16b的法线的出射角δ6与光线24b相对于表面14b的法线的出射角δ7不同。正如本领域技术人员所理解的那样，光线24a相对于表面16b的法线的出射角δ6将大于光线24b相对于表面14b的法线的出射角δ7。
正如本领域技术人员所理解的那样，与具有较小角度β2的表面16b相比，具有较大角度α2的表面16b通常可将更多的光线“聚焦”到与背光2g正交的方向上。因此，具有如所述棱镜结构8(例如棱镜结构8a-8g)的光学薄膜6(例如光学薄膜6a-6e)可允许光线沿着一个方向上有较大的角展度以及光线沿着另一个方向上有较小的角展度。在一些示例实施例中，通过本发明的示例光学薄膜传播的光线的角展度在沿着与棱镜结构的较长边共线的方向上较大，在沿着与棱镜结构较短的边共线的方向上较小。
本发明的光学薄膜6可被用于LCD电视中来提供光线在第一方向例如水平方向上较宽的角展度以及光线在第二方向例如垂直方向上较小但仍然足够的角展度。这有利于适应水平方向上(例如观看者位于电视的两边)比垂直方向上(例如观看者站立或就坐)通常更宽的视野。在一些实施例中，观看轴可被向下倾斜，例如观看者可能坐在地上。通过减小垂直方向上光线的角展度，可以在希望的观看角度范围内体验到所产生的光学增益。在一些光学薄膜6(例如，具有棱镜结构8d的光学薄膜6d)的示例实施例中，光线的角展度在第一和第二方向上可相同。
图8A-8C进一步说明根据本发明的一个棱镜结构8的示例实施例。图8A表示具有两个相对的第一边A3和两个相对的第二边B3的棱镜结构8h；A3的长度小于B3的长度。棱镜结构8h还包括两个表面14c和两个表面16c。在该示例实施例中，棱镜结构8h还包括占据十分小面积的大体平坦的表面26b来维持至少1.1左右的光学增益。例如，当在结构化表面10(例如结构化表面10a-10e)的棱镜结构8h的顶部粘连附加的光学薄膜或基板的时候，该平坦表面26b可能比较有用。而且，该平坦表面可帮助在与显示器正交的方向上传播更多的光线(即观看者最可能观看屏幕的方向)。该表面26b可被升起或压下。在一些示例实施例中，该表面26b可为圆形。
图8B表示具有两个相对的第一侧面A4和两个相对的第二侧面B4的棱镜结构8i。在该示例实施例中，两个表面14d大体呈三角形，而两个表面16d大体呈梯形。预计该棱镜结构8i可以是具有两个相对的第一表面A4和两个相对的第二侧面B4的任何其它结构。
图8c表示具有两个相对的第一侧面A5和两个相对的第二侧面B5的另一个棱镜结构8p；A5的长度与B5的长度相等。该棱镜结构8p还包括两个表面14e和两个侧面16e。该棱镜结构8p还包括平坦表面26c。在一些示例实施例中，该表面26c可为圆形。
对于本领域的技术人员显而易见的是在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的结构和构造做出多种修改和变化。因此，希望本发明覆盖这里所说明的示例实施例的修改和变化，只要它们进入所附权利要求及等同权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种光学薄膜，其具有第一表面和结构化表面，所述结构化表面包括多个棱镜结构，每个结构具有包括至少两个第一边和至少两个第二边的基体；其中，所述多个棱镜结构的至少一个的第一和第二边中的至少一个相对于至少一个其它棱镜结构的第一和第二边中的至少一个偏移。
2.如权利要求1的光学薄膜，其中所述的两个第一边被沿着第一主方向彼此相对布置，所述的两个第二边被沿着第二主方向彼此相对布置，其中，当入射角位于相对于与所述第一表面成某角度而布置的轴的第一角度之内的时候，所述光学薄膜透射沿着第一主方向入射到所述第一表面的大部分光，并且当入射角在所述第一角度以外的时候，所述光学薄膜反射大部分光，以及其中，当入射角位于相对于所述轴的第二角度之内的时候，所述光学薄膜透射沿着第二主方向入射到所述第一表面的大部分光，并且当入射角在所述第二角度以外的时候，所述光学薄膜反射大部分光。
3.如权利要求2的光学薄膜，其中所述轴通常与所述第一表面呈直角。
4.如权利要求2的光学薄膜，其中所述第一角度与所述第二角度不同。
5.如权利要求1的光学薄膜，其中所述基体具有通常矩形或通常正方形的形状。
6.如权利要求1的光学薄膜，其中还可由位于60度左右到120度左右范围内的顶角来进一步表征所述多个棱镜结构的每一个。
7.如权利要求1的光学薄膜，其中所述多个棱镜结构的每一个可被排列与至少一个其它棱镜结构相接触。
8.如权利要求1的光学薄膜，其中所述光学薄膜还包括具有与所述结构化表面的光学特性不同的附加光学特性的基板部分。
9.如权利要求8的光学薄膜，其中所述基板部分包括偏光膜、扩散膜、亮度增强膜、变向薄膜以及它们的任意组合中的至少一个。
10.如权利要求1的光学薄膜，其中所述多个棱镜结构的每一个包括至少四个表面，并且所述至少四个表面中的至少两个相交。
11.如权利要求1的光学薄膜，其中所述多个棱镜结构的每一个包括五个表面，四个表面被附着到所述基板。
12.一种光学装置，包括光源以及如权利要求1的光学薄膜，所述光学薄膜被布置使得所述结构化表面避开所述光源。
13.如权利要求12的光学装置，还包括被布置在所述光源和所述光学薄膜之间的导光板。
14.如权利要求12的光学装置，还包括被布置以接收通过所述光学薄膜所传播的光线的光阀装置。
15.一种光学薄膜，其具有第一表面和结构化表面，所述结构化表面包括多个棱镜结构，每个棱镜结构具有包括至少两个第一边和至少两个第二边的基体；其中，所述多个棱镜结构的至少一个的第一和第二边中的至少一个相对于至少一个其它棱镜结构的第一和第二边中的至少一个横向偏移。
16.如权利要求15的光学薄膜，其中所述基体具有通常矩形或通常正方形的形状。
17.如权利要求15的光学薄膜，其中多个棱镜结构的基体被布置使得第一和第二边大体彼此平行。
18.如权利要求15的光学薄膜，其中所述光学薄膜还包括具有与所述结构化表面的光学特性不同的附加光学特性的基板部分。
19.如权利要求15的光学薄膜，其中多个棱镜结构的第一和第二边中的至少一个相对于至少一个其它棱镜结构的第一和第二边中的至少一个分别以第一和第二距离横向偏移。
20.如权利要求19的光学薄膜，其中所述第一距离与所述第二距离不同。
21.一种光学薄膜，其具有第一表面和结构化表面，所述结构化表面包括多个棱镜结构，每个结构具有包括至少两个第一边和至少两个第二边的基体；其中，所述多个棱镜结构的至少一个的第一和第二边中的至少一个相对于至少一个其它棱镜结构的第一和第二边中的至少一个角度偏移。
22.如权利要求21的光学薄膜，其中所述基体具有通常矩形或通常正方形的形状。
23.如权利要求21的光学薄膜，其中所述多个棱镜结构的基体被布置使得在所述结构化表面上角度偏移有所变化。
24.如权利要求21的光学薄膜，其中所述光学薄膜还包括具有与所述结构化表面的光学特性不同的附加光学特性的基板部分。
全文摘要
本发明涉及具有第一表面和结构化表面的光学薄膜，该结构化表面包括多个棱镜结构。每个棱镜结构具有包括至少两个第一边和至少两个第二边的基体。多个棱镜结构中的至少一个棱镜结构的第一和第二边中至少一个相对于至少一个其它棱镜结构的第一和第二边中至少一个偏移。
文档编号F21V5/00GK101095068SQ200580045698
公开日2007年12月26日 申请日期2005年11月29日 优先权日2004年12月30日
发明者高秉秀, 马克·E·加迪纳, 蔡东沅 申请人:3M创新有限公司