CN102483473A - 光重新定向膜和包括所述光重新定向膜的显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光重新定向膜。所述光重新定向膜包括第一主表面，所述第一主表面包括沿第一方向延伸的多个第一微结构。所述光重新定向膜还包括第二主表面，所述第二主表面背对第一主表面并且包括多个第二微结构。所述第二主表面具有在约4％至约20％范围内的光学雾度和在约20％至约60％范围内的光学清晰度。所述光重新定向膜具有不小于约1.55的平均有效透射比。

Description

光重新定向膜和包括所述光重新定向膜的显示系统
相关专利申请
本专利申请涉及2009年6月2日提交的标题为“Light Redirecting Filmand Display System Incorporating Same”(光重新定向膜和包括所述光重新定向膜的显示系统)的待审的美国专利申请序列号61/183154(代理人案卷号65425US002)，该专利申请全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明整体涉及用于重新定向光的光学膜。本发明还适用于包括此类光学膜的光学系统，例如显示系统。
背景技术
显示系统(例如液晶显示(LCD)系统)用于多种应用和市售的装置中，例如(如)计算机监视器、个人数字助理(PDA)、移动电话、微型音乐播放器、和薄LCD电视。大多数LCD包括液晶面板和用于照射液晶面板的扩展区域光源(通常称为背光源)。背光源通常包括一个或多个灯以及多个光控制膜(例如(如)光导、反射镜膜、光重新定向膜、延迟膜、光偏振膜、和漫射膜)。通常包括漫射膜以隐藏光学缺陷和改善背光源发射的光的亮度均匀性。
发明内容
一般来讲，本发明涉及光重新定向膜。在一个实施例中，光重新定向膜包括第一主表面和第二主表面，所述第一主表面包括沿第一方向延伸的多个第一微结构，所述第二主表面背对第一主表面并且包括多个第二微结构。第二主表面具有在约4％至约20％范围内的光学雾度和在约20％至约60％范围内的光学清晰度。光重新定向膜具有不小于约1.55的平均有效透射比。在一些情况下，多个第一微结构包括沿第一方向延伸的多个线性棱柱。在一些情况下，多个第一微结构中的一个微结构的最大高度不同于多个第一微结构中的另一个微结构的最大高度。在一些情况下，多个第一微结构中的微结构的高度沿第一方向而变化。在一些情况下，多个第二微结构包括多个凸起。在一些情况下，多个第二微结构包括多个凹陷。在一些情况下，多个第二微结构覆盖第二主表面的至少约40％、或至少约50％。在一些情况下，多个第二微结构覆盖第二主表面的约40％至约95％、或约50％至约90％。在一些情况下，多个第二微结构形成规则图案。在一些情况下，多个第二微结构形成不规则图案。在一些情况下，第二主表面的不超过约7％具有大于约9度、或大于约8度、或大于约7度的倾斜度值。在一些情况下，第二主表面的不超过约3％具有大于约10度、或大于约9度、或大于约8度的倾斜度值。在一些情况下，第二主表面具有在约4％至约18％、或约4％至约15％、或约5％至约12％、或约5％至约10％范围内的光学雾度。在一些情况下，第二主表面具有在约25％至约60％、或约30％至约60％、或约30％至约55％范围内的光学清晰度。在一些情况下，光重新定向膜的平均有效透射比不小于约1.58、或不小于约1.6。在一些情况下，第二微结构的主体部分未设置在平均粒度大于约0.5微米的颗粒上。在一些情况下，光重新定向膜不包括平均粒度大于约0.5微米、或大于约0.2微米、或大于约0.1微米的颗粒。在一些情况下，多个第二微结构的平均高度不大于约4微米、或不大于约3微米、或不大于约2微米。在一些情况下，多个第二微结构中的微结构具有半峰半宽(HWHM)在约2度至约6度、或约2.5度至约5.5度、或约3度至约5度范围内的倾斜度分布。在一些情况下，光重新定向膜包括具有相对的第一和第二主表面的基底层、设置在基底层的第一主表面上并且包括光重新定向膜的第一主表面的第一层、以及设置在基底层的第二主表面上并且包括光重新定向层的第二主表面的糙面层。在一些情况下，第一层具有不小于约1.5、或不小于约1.55、或不小于约1.6、或不小于约1.65、或不小于约1.7的折射率。在一些情况下，第一层具有在约1.5至约1.8范围内的折射率。在一些情况下，糙面层具有不小于约1.4、或不小于约1.5的折射率。在一些情况下，糙面层具有在约1.4至约1.6范围内的折射率。在一些情况下，糙面层包括多个颗粒，所述多个颗粒的平均粒度是多个第二微结构的平均粒度的至多1/5、或至多1/10。在一些情况下，如果糙面层包括颗粒，则糙面层的平均厚度比颗粒的平均粒度大至少2微米。在一些情况下，如果糙面层包括颗粒，则糙面层的平均厚度是颗粒的平均粒度的至少2倍。在一些情况下，第二主表面在整个第二主表面上具有倾斜度分布，其中所述倾斜度分布具有在约2度至约6度、或约2度至约5.5度、或约2.5度至约5.5度、或约2.5度至约5度、或约3度至约5度范围内的半峰半宽(HWHM)。在一些情况下，第二主表面的倾斜度值分布具有至少一个峰。在一些情况下，第二主表面的倾斜度值分布具有一个峰，其中在一些情况下，所述一个峰设置成小于约4度、或小于约3.5度的角度。在一些情况下，第二主表面的倾斜度值分布具有至少两个峰，其中在一些情况下，第一峰设置成小于约4度的第一角度并且第二峰设置成在约4度至约8度范围内的第二角度。在一些情况下，第一峰设置成小于约4度的第一角度并且第二峰设置成在约4度至约6度范围内的第二角度。在一些情况下，第一峰设置成小于约2度的第一角度并且第二峰设置成在约6度至约8度范围内的第二角度。
在一些情况下，第二主表面的表面特征的二维傅里叶谱图包括沿第一主方向的多个峰。多个峰包括不对应于零频率的最低频率峰。与最低频率峰相邻的谷限定基线。最低频率峰限定位于最低频率峰和基线之间的第一区域以及位于基线下方的第二区域。第一区域相对第二区域的比率小于约2、或小于约1.75、或小于约1.5、或小于约1.25、或小于约1、或小于约0.8。在一些情况下，背光源包括光源、从光源接收光的第一光重新定向膜、以及设置在第一光重新定向膜上的第二光重新定向膜。用于第一光重新定向膜的第一方向不同于用于第二光重新定向膜的第一方向。在一些情况下，第一和第二光重新定向膜中的每一个的第二主表面面向光源并且第一和第二光重新定向膜中的每一个的第一主表面背向光源。
在另一个实施例中，光重新定向膜包括第一主表面和第二主表面，所述第一主表面包括多个线性微结构，所述第二主表面背对第一主表面并且包括多个第二微结构。第二主表面具有在约4％至约20％范围内的光学雾度和在约20％至约60％范围内的光学清晰度。光重新定向膜与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二主表面的光重新定向膜相比具有不低或低不超过约2％的平均有效透射比。在一些情况下，光重新定向膜与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二主表面的光重新定向膜相比具有低不超过约1.5％的平均有效透射比。
在另一个实施例中，光学叠堆包括第一光重新定向膜，所述第一光重新定向膜包括第一主表面和相对的第二主表面。第一主表面包括沿沿第一方向延伸的第一多个微结构。第二主表面包括第二多个微结构。光学叠堆还包括第二光重新定向膜，所述第二光重新定向膜包括第三主表面和相对的第四主表面。第三主表面面向第一光重新定向膜的第二主表面并且包括沿不同于第一方向的第二方向延伸的第三多个微结构。第二主表面具有在约4％至约20％范围内的光学雾度和在约20％至约60％范围内的光学清晰度。第四主表面具有不大于约0.5％的光学雾度。在一些情况下，第二主表面具有在约4％至约18％、或约4％至约15％、或约5％至约15％、或约5％至约12％范围内的光学雾度。在一些情况下，第二主表面具有在约25％至约60％、或约30％至约60％、或约30％至约55％的光学清晰度。在一些情况下，光学叠堆具有不小于约2.1、或不小于约2.25、或不小于约2.5的有效透射比。
在另一个实施例中，光学叠堆包括第一光重新定向膜，所述第一光重新定向膜包括第一主表面和相对的第二主表面。第一主表面包括沿沿第一方向延伸的第一多个微结构。光学叠堆还包括第二光重新定向膜，所述第二光重新定向膜包括第三主表面和相对的第四主表面。第三主表面面向第一光重新定向膜的第二主表面并且包括沿不同于第一方向的第二方向延伸的第三多个微结构。第二主表面具有在约4％至约20％范围内的光学雾度和在约20％至约60％范围内的光学清晰度。光学叠堆与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二表面的光学叠堆相比具有不低或低不超过约6％的有效透射比。在一些情况下，与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二主表面的光学叠堆相比，平均有效透射比低不超过约5.5％、或不超过约5％、或不超过约4.5％。在一些情况下，第四主表面具有不大于约0.5％的光学雾度。
附图说明
结合附图对本发明的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解和领会本发明，其中：
图1为光重新定向膜的示意性侧视图；
图2为用于测定有效透射比的光学系统的示意性侧视图；
图3A为凹陷微结构的示意性侧视图；
图3B为凸起微结构的示意性侧视图；
图4A为规则设置的微结构的示意性俯视图；
图4B为不规则设置的微结构的示意性俯视图；
图5为微结构的示意性侧视图；
图6为相对表面分数“f”的计算光学雾度；
图7为相对表面分数“f”的计算光学清晰度；
图8为相对光学雾度的计算光学清晰度；
图9为光学膜的示意性侧视图；
图10为另一个光学膜的示意性侧视图；
图11为切削工具系统的示意性侧视图；
图12A-12D为各种切削器的示意性侧视图；
图13A为微结构化表面的三维AFM表面轮廓；
图13B-13C为图13A中的微结构化表面分别沿x-和y-方向的横截面轮廓；
图14A为另一个微结构化表面的三维AFM表面轮廓；
图14B-14C为图14A中的微结构化表面分别沿x-和y-方向的横截面轮廓；
图15A为另一个微结构化表面的三维AFM表面轮廓；
图15B-15C为图15A中的微结构化表面分别沿x-和y-方向的横截面轮廓；
图16A为另一个微结构化表面的三维AFM表面轮廓；
图16B-16C为图16A中的微结构化表面分别沿x-和y-方向的横截面轮廓；
图17A为另一个微结构化表面的三维AFM表面轮廓；
图17B-17C为图17A中的微结构化表面分别沿x-和y-方向的横截面轮廓；
图18A为另一个微结构化表面的三维AFM表面轮廓；
图18B-18C为图18A中的微结构化表面分别沿x-和y-方向的横截面轮廓；
图19和20为微结构化表面沿相应x-和y-方向的倾斜度分布百分比；
图21为各种微结构化表面的倾斜度值分布百分比；
图22为各种微结构化表面的累积倾斜度分布百分比；
图23-28为各种微结构化表面的经计算绝对二维傅里叶谱图；
图29为光学叠堆的示意性侧视图；
图30为显示系统的示意性侧视图；并且
图31为微结构化表面沿重复方向的傅里叶谱图。
在说明书中，多个附图中使用的相同附图标号是指具有相同或类似特性和功能的相同或类似元件。
具体实施方式
本发明整体涉及光重新定向膜，其能够显著增强显示系统的亮度而同时隐藏和/或消除物理缺陷(例如刮痕)和不利的光学缺陷(例如波纹和彩色云纹)。本发明所公开的光重新定向膜消除或降低显示器中对于一个或多个常规膜(例如一个或多个漫射膜)的需要。本发明所公开的光重新定向膜包括用于改善亮度的线性微结构阵列和用于改善显示美观性的糙面表面。糙面表面遮蔽、消除、和/或降低物理缺陷、波纹、彩色云纹的可见性并且基本上消除或降低与糙面表面直接接触的膜的刮痕。糙面表面的光学雾度在基本上保持亮度的范围内，并且糙面表面的光学清晰度在基本上遮蔽和/或消除缺陷的范围内。
图1为用于将入射光重新定向至所需方向的光重新定向膜100的示意性侧视图。光重新定向膜100包括第一主表面110，所述第一主表面110包括沿y-方向延伸的多个微结构150。光重新定向膜100还包括第二主表面120，所述第二主表面120背对第一主表面110并且包括多个微结构160。
光重新定向膜100还包括基底层170，所述基底层170设置在相应的第一和第二主表面110和120之间并且包括第一主表面172和相对的第二主表面174。光重新定向膜100还包括棱柱层130和糙面层140，所述棱柱层130设置在基底层的第一主表面172上并且包括光重新定向膜的第一主表面110，所述糙面层140设置在基底层的第二主表面174上并且包括光重新定向膜的第二主表面120。糙面层具有背对主表面120的主表面142。
示例性的光重新定向膜100包括三层130、170和140。一般来讲，光重新定向膜可具有一个或多个层。例如，在一些情况下，光重新定向膜可具有包括相应的第一和第二主表面110和120的单个层。又如，在一些情况下，光重新定向膜可具有多个层。例如，在这种情况下，基底170可具有多个层。
微结构150主要被设计为沿所需方向(例如沿正z-方向)来重新定向入射到光重新定向膜的主表面120上的光。在示例性的光重新定向膜100中，微结构150为棱柱线性结构。一般来讲，微结构150可为任何类型的微结构，所述微结构能够通过(例如)折射入射光的一部分并且循环利用入射光的不同部分来重新定向光。例如，微结构150的横截面轮廓可为或可包括弯曲和/或分段的线性部分。例如，在一些情况下，微结构150可为沿y-方向延伸的线性圆柱透镜。
各个线性棱柱微结构150均包括顶角152和从公共基准面(例如(如)主平面表面172)测定的高度154。在一些情况下，例如当希望减少光学耦合或浸透并且/或者改善光重新定向膜的耐久性时，棱柱微结构150的高度可沿y-方向变化。例如，棱柱线性微结构151的棱柱高度沿y-方向变化。在这种情况下，棱柱微结构151具有沿y-方向变化的局部高度、最大高度155、和平均高度。在一些情况下，棱柱线性微结构(例如线性微结构153)沿y-方向具有恒定的高度。在这种情况下，微结构具有等于最大高度和平均高度的恒定局部高度。
在一些情况下，例如当希望减少光学耦合或浸透时，线性微结构中的一些为较短的并且线性微结构中的一些为较高的。例如，线性微结构153的高度156低于线性微结构157的高度158。
顶角或二面角152可具有可在应用中需要的任何值。例如，在一些情况下，顶角152可在约70度至约110度、或约80度至约100度、或约85度至约95度的范围内。在一些情况下，微结构150具有可(例如)在约88或89度至约92或91度范围内(例如90度)的相等顶角。
棱柱层130可具有可在应用中需要的任何折射率。例如，在一些情况下，棱柱层的折射率在约1.4至约1.8、或者约1.5至约1.8、或者约1.5至约1.7的范围内。在一些情况下，棱柱层的折射率不小于约1.5、或不小于约1.55、或不小于约1.6、或不小于约1.65、或不小于约1.7。
在一些情况下，例如当光重新定向膜100用于液晶显示系统中时，光重新定向膜100可增加或改善显示器的亮度。在这种情况下，光重新定向膜具有大于1的有效透射比(ET)或相对增益。如本文所用，“有效透射比”为显示系统中存在就位膜的显示系统的亮度与其中不存在就位膜的显示器的亮度的比率。
可利用光学系统200来测定有效透射比，所述光学系统200的示意性侧视图示于图2中。光学系统200以光轴250为中心并且包括中空朗伯光箱210、线性光吸收型偏振器220、和光检测器230，所述中空朗伯光箱210通过发射或离开表面212发射朗伯光215。利用通过光纤270连接至光箱的内部280的稳定宽带光源260来照射光箱210。将有待通过光学系统测定ET的测试样品设置在位于光箱和吸收型线性偏振器之间的位置240处。
可通过将光重新定向膜设置在位置240处来测定光重新定向膜100的ET，其中线性棱柱150面向光检测器并且微结构160面向光箱。然后，通过光检测器来测定透过线性吸收型偏振器的光谱加权轴亮度I1(沿光轴250的亮度)。然后，移除光重新定向膜并且在不存在光重新定向膜设置于位置240处的情况下来测定光谱加权亮度I2。ET为比率I1/I2。ET0为当线性棱柱150沿平行于线性吸收型偏振器220的偏振轴的方向延伸时的有效透射比，并且ET90为当线性棱柱150沿垂直于线性吸收型偏振器的偏振轴的方向延伸时的有效透射比。平均有效透射比(ETA)为ET0和ET90的平均值。
本文所公开的测定有效透射比值是利用用于光检测器230的SpectraScanTMPR-650光谱色度计(得自Photo Research公司(Chatsworth，CA))来测定的。光箱210为具有约85％的总反射率的特氟隆立方体。
在一些情况下，例如当光重新定向膜100用于显示系统中以增加亮度并且线性棱柱具有大于约1.6的折射率时，光重新定向膜的平均有效透射比(ETA)不小于约1.5、或不小于约1.55、或不小于约1.58、或不小于约1.6、或不小于约1.65、或不小于约1.7、或不小于约1.75、或不小于约1.8。
糙面层140中的微结构160主要被设计用于隐藏不利的物理缺陷(例如(如)刮痕)和/或光学缺陷(例如(如)得自显示器或照射系统中的灯的不利亮点或“热”点)，其中所述微结构160对光重新定向膜重新定向光和增加亮度的能力不具有或具有极少不利影响。在这种情况下，第二主表面120具有在约3％至约25％、或约3％至约20％、或约4％至约20％、或约4％至约18％、或约4％至约15％、或约5％至约12％、或约5％至约10％范围内的光学雾度；和在约15％至约65％、或约15％至约60％、或约20％至约60％、或约25％至约60％、或约30％至约60％、或约30％至约55％范围内的光学清晰度。
如本文所用，光学雾度被定义为偏离法向大于4度的透射光与总透射光的比率。本文公开的测定光学雾度值是利用Haze-Gard Plus雾度计(可得自BYK-Gardiner，Silver Springs，Md.)根据ASTM D 1003中描述的程序进行测定的。如本文所用，光学清晰度是指表达式(T1-T2)/(T1+T2)，其中T1为偏离法向1.6至2度的透射光，T2为距法向0至0.7度的透射光。本文所公开的测定光学清晰度值是使用得自BYK-Gardiner的Haze-Gard Plus雾度计测得的。
微结构160可为可在应用中需要的任何类型的微结构。在一些情况下，微结构160可为凹陷。例如，图3A为类似于糙面层140并且包括凹陷微结构320的糙面层310的示意性侧视图。在一些情况下，微结构160可为凸起。例如，图3B为类似于糙面层140并且包括凸起微结构340的糙面层330的示意性侧视图。
在一些情况下，微结构160可形成规则图案。例如，图4A为类似于微结构160并且在主表面415中形成规则图案的微结构410的示意性俯视图。在一些情况下，微结构160可形成不规则图案。例如，图4B为类似于微结构160并且形成不规则图案的微结构420的示意性俯视图。在一些情况下，微结构160可形成显得无规的伪无规图案。
一般来讲，微结构160可具有任何高度和任何高度分布。在一些情况下，微结构160的平均高度(即，平均最大高度减去平均最小高度)不大于约5微米、或不大于约4微米、或不大于约3微米、或不大于约2微米、或不大于约1微米、或不大于约0.9微米、或不大于约0.8微米、或不大于约0.7微米。
图5为糙面层140的一部分的示意性侧视图。具体地讲，图5示出了位于主表面120中并且面向主表面142的微结构160。微结构160具有在整个微结构表面上的倾斜度分布。例如，微结构在位置510处具有倾斜度θ，其中θ为法线520与切线530之间的角度，所述法线520垂直于在位置510处的微结构表面(α＝90度)，所述切线530相切于在相同位置处的微结构表面。倾斜度θ也为切线530和糙面层的主表面142之间的角度。
利用类似于市售光线跟踪程序(例如(如)TracePro(得自LambdaResearch公司(Littleton，MA)))的程序来计算糙面层140的光学雾度和清晰度。在实施计算中，假定各个微结构均具有半峰半宽(HWHM)等于s的高斯倾斜度分布。另外还假定糙面层具有等于1.5的折射率。计算结果示于图6、7和8中。图6为针对九种不同的σ值而言相对表面分数“f”的计算光学雾度，其中f为主表面120中由微结构160覆盖的面积百分比。图7为相对f的计算光学清晰度。图8为相对计算光学雾度的计算光学清晰度。在一些情况下，例如当微结构160在未降低或极少降低亮度的情况下有效隐藏物理和/或光学缺陷时，多个微结构160覆盖第二主表面120的至少约40％、或至少约45％、或至少约50％、或至少约55％、或至少约60％、或至少约65％、或至少约70％。在一些情况下，例如当微结构160在未降低或极少降低亮度的情况下有效隐藏物理和/或光学缺陷时，多个微结构160覆盖第二主表面120的约10％至约95％、或约20％至约95％、或约30％至约95％、或约40％至约95％、或约50％至约95％、或约50％至约90％、或约55％至约90％。
在一些情况下，例如当微结构具有高斯或正态倾斜度分布时，该分布的HWHMσ在约2度至约6度、或约2度至约5.5度、或约2.5度至约5.5度、或约2.5度至约5度、或约3度至约5.5度、或约3度至约5度、或约3.5度至约5度的范围内。
在上文所公开的示例性计算中，假定微结构160具有HWHM等于σ的高斯倾斜度分布。一般来讲，微结构可具有在应用中需要的任何分布。例如，在一些情况下，例如当微结构为球形部分时，微结构可具有介于两个临界角之间的均匀分布。其他示例性的倾斜度分布包括洛伦兹分布、抛物线分布、以及不同分布(例如高斯分布)的组合。例如，在一些情况下，微结构可具有结合或合并第二高斯分布的第一高斯分布，其中第一高斯分布具有较小的HWHMσ1，第二高斯分布具有较大的HWHMσ2。在一些情况下，微结构可具有不对称的倾斜度分布。在一些情况下，微结构可具有对称的分布。
图9为光学膜800的示意性侧视图，所述光学膜800包括设置在类似于基底170的基底850上的糙面层860。糙面层860包括附接至基底850的第一主表面810、背对第一主表面的第二主表面820、和分散于粘结剂840中的多个颗粒830。第二主表面820包括多个微结构870。微结构870的主体部分(例如至少约50％、或至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％)设置在颗粒830上，且主要因颗粒830而形成。换句话讲，颗粒830为微结构870形成的主要原因。在这种情况下，颗粒830具有大于约0.25微米、或大于约0.5微米、或大于约0.75微米、或大于约1微米、或大于约1.25微米、或大于约1.5微米、或大于约1.75微米、或大于约2微米的平均粒度。
在一些情况下，糙面层140可类似于糙面层860并且可包括多个颗粒，所述多个颗粒为第二主表面120中形成微结构160的主要原因。
颗粒830可为可在应用中需要的任何类型的颗粒。例如，颗粒830可由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、或可在应用中需要的任何其他材料构成。一般来讲，颗粒830的折射率不同于粘结剂840的折射率，但在一些情况下，它们可具有相同的折射率。例如，颗粒830的折射率可为约1.35、或约1.48、或约1.49、或约1.50，并且粘结剂840的折射率可为约1.48、或约1.49、或约1.50。
在一些情况下，糙面层140不包括颗粒。在一些情况下，糙面层140包括颗粒，但颗粒并非为微结构160形成的主要原因。例如，图10为光学膜900的示意性侧视图，所述光学膜900包括设置在类似于基底170的基底950上的类似于糙面层140的糙面层960。糙面层960包括附接至基底950的第一主表面910、背对第一主表面的第二主表面920、和分散于粘结剂940中的多个颗粒930。第二主表面970包括多个微结构970。尽管糙面层960包括颗粒930，但颗粒并非为微结构970形成的主要原因。例如，在一些情况下，颗粒远小于微结构的平均尺寸。在这种情况下，可通过(例如)微复制结构化工具来形成微结构。在这种情况下，颗粒930的平均粒度小于约0.5微米、或小于约0.4微米、或小于约0.3微米、或小于约0.2微米、或小于约0.1微米。在这种情况下，微结构970的主体部分(例如至少约50％、或至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％)未设置在平均粒度大于约0.5微米、或大于约0.75微米、或大于约1微米、或大于约1.25微米、或大于约1.5微米、或大于约1.75微米、或大于约2微米的颗粒上。在一些情况下，微结构930的平均尺寸是颗粒930的平均粒度的至少约2倍、或至少约3倍、或至少约4倍、或至少约5倍、或至少约6倍、或至少约7倍、或至少约8倍、或至少约9倍、或至少约10倍。在一些情况下，如果糙面层960包括颗粒930，则糙面层960的平均厚度“t”比颗粒的平均粒度大至少约0.5微米、或至少约1微米、或至少约1.5微米、或至少约2微米、或至少约2.5微米、或至少约3微米。在一些情况下，如果糙面层包括多个颗粒，则糙面层的平均厚度比颗粒的平均厚度大至少约2倍、或至少约3倍、或至少约4倍、或至少约5倍、或至少约6倍、或至少约7倍、或至少约8倍、或至少约9倍、或至少约10倍。
重新参考图1，在一些情况下，光重新定向膜100在层的至少一些(例如棱柱层130、基底层170、或糙面层140)中具有小颗粒以用于增加层的折射率。例如，光重新定向膜100中的一个或多个层可包括论述于例如美国专利No.7,074,463(Jones等人)和美国专利公开号2006/0210726中的无机纳米粒子，例如二氧化硅或氧化锆纳米粒子。在一些情况下，光重新定向膜100不包括平均粒度大于约2微米、或约1.5微米、或约1微米、或约0.75微米、或约0.5微米、或约0.25微米、或约0.2微米、或约0.15微米、或约0.1微米的任何颗粒。
可使用可在应用中需要的任何制备方法来制备微结构160。例如，可使用得自工具的微复制来制备微结构，其中所述工具可利用任何可用的制备方法(例如通过使用雕刻或金刚石车削)进行制备。示例性的金刚石车削系统和方法可包括并且利用描述于(例如)PCT已公布的专利申请号WO 00/48037以及美国专利No.7,350,442和No.7,328,638中的快速刀具伺服机构(FST)，上述专利的公开内容以全文引用的方式并入本文。
图11为可用于切削工具的切削工具系统1000的示意性侧视图，所述工具可被微复制以产生微结构160和糙面层140。切削工具系统1000采用螺纹切削车床车削工艺，并包括可通过驱动器1030围绕中心轴1020旋转和/或沿中心轴1020移动的辊1010，以及用于切削辊材料的切削器1040。切削器被安装在伺服机构1050上，并且可通过驱动器1060沿x-方向移动至辊内和/或沿辊移动。通常，切削器1040垂直于辊和中心轴1020安装，并且在辊围绕中心轴旋转的同时被驱动到辊1010的可雕刻材料内。然后平行于中心轴驱动切削器以产生螺纹切削。可同时以高频率和低位移来致动切削器1040以在辊中产生复制时得到微结构160的特征。
伺服机构1050为快速刀具伺服机构(FTS)，并且包括快速调节切削器1040位置的固态压电(PZT)装置(也称为PZT叠堆)。FTS 1050允许切削器1040在x-、y-和/或z-方向上，或在偏轴方向上的高精确和高速移动。伺服机构1050可为能够相对静止位置产生受控移动的任何高品质位移伺服机构。在一些情况下，伺服机构1050可牢靠地且可重复地提供分辨率为约0.1微米或更好的0至约20微米范围内的位移。
驱动器1060可沿平行于中心轴1020的x-方向移动切削器1040。在一些情况下，驱动器1060的位移分辨率优于约0.1微米，或优于约0.01微米。驱动器1030产生的旋转移动与驱动器1060产生的平移移动同步进行，以便精确地控制微结构160的所得形状。
辊1010的可雕刻材料可为能够通过切削器1040进行雕刻的任何材料。示例性的辊材料包括金属(如铜)、各种聚合物、和各种玻璃材料。
切削器1040可为任何类型的切削器，并且可具有可在应用中需要的任何形状。例如，图12A为切削器1110的示意性侧视图，所述切削器1110具有半径为“R”的弧形切削刀头1115。在一些情况下，切削刀头1115的半径R为至少约100微米、或至少约150微米、或至少约200微米、或至少约300微米、或至少约400微米、或至少约500微米、或至少约1000微米、或至少约1500微米、或至少约2000微米、或至少约2500微米、或至少约3000微米。
又如，图12B为切削器1120的示意性侧视图，所述切削器1120具有顶角为β的V形切削刀头1125。在一些情况下，切削刀头1125的顶角β为至少约100度、或至少约110度、或至少约120度、或至少约130度、或至少约140度、或至少约150度、或至少约160度、或至少约170度。作为其他实例，图12C为具有分段线性切削刀头1135的切削器1130的示意性侧视图，并且图12D为具有弯曲切削刀头1145的切削器1140的示意性侧视图。
重新参考图11，当切削辊材料时，辊1010沿中心轴1020的旋转以及切削器1040沿x-方向的移动限定围绕辊的沿中心轴具有间距P1的螺纹路径。当切削器沿垂直于辊表面的方向移动以切削辊材料时，由切削器切削的材料的宽度随切削器移入和移出或者切入和切出而改变。参照例如图12A，切削器的最大穿透深度对应于切削器切削的最大宽度P2。在一些情况下，例如当光重新定向膜100中的微结构160几何对称且足以能够在不降低或极少降低亮度的情况下隐藏或遮蔽物理和/或光学缺陷时，比率P2/P1在约1.5至约6、或约2至约5、或约2.5至约4的范围内。
利用类似于切削工具系统1000的切削工具系统来制备图案化辊并且随后微复制图案化工具以制备类似于糙面层140的糙面层，由此来制备具有类似于微结构160的微结构的若干样品。将所制备样品的表面通过原子力显微镜(AFM)在约200微米×约200微米的区域上进行表征。图13A为利用本文所公开的方法制备的样品MM1的示例性三维AFM表面轮廓。样品具有约95.2％的光学透射比、约9.8％的光学雾度、和约55.9％的光学清晰度。图13B和13C为样品MM1分别沿x-和y-方向的示例性横截面轮廓。利用样品MM1作为糙面层160来制备类似于光重新定向膜100的光重新定向膜。线性棱柱150具有约24微米的间距、约90度的顶角152、和约1.567的折射率。光重新定向膜具有约1.620的平均有效透射比。相比之下，具有相同构造(包括材料组成)但不同的是具有平滑的第二主表面的类似光重新定向膜具有约1.643的平均有效透射比。
图14A为利用本文所公开的方法制备的样品MM2的示例性三维AFM表面轮廓。样品具有约95.5％的光学透射比、约14.5％的光学雾度、和约29.8％的光学清晰度。图14B和14C为样品MM2分别沿x-和y-方向的示例性横截面轮廓。利用样品MM2作为糙面层160来制备类似于光重新定向膜100的光重新定向膜。线性棱柱150具有约24微米的间距、约90度的顶角152、和约1.65的折射率。光重新定向膜具有约1.8的平均有效透射比。相比之下，具有相同构造(包括材料组成)但不同的是具有平滑的第二主表面的类似光重新定向膜具有约1.813的平均有效透射比。
图15A为利用本文所公开的方法制备的样品PP1的示例性三维AFM表面轮廓。样品具有约95.4％的光学透射比、约9.2％的光学雾度、和约37.7％的光学清晰度。图15B和15C为样品PP1分别沿x-和y-方向的示例性横截面轮廓。利用样品PP1作为糙面层160来制备类似于光重新定向膜100的光重新定向膜。线性棱柱150具有约24微米的间距、约90度的顶角152、和约1.567的折射率。光重新定向膜具有约1.601的平均有效透射比。相比之下，具有相同构造(包括材料组成)但不同的是具有平滑的第二主表面的类似光重新定向膜具有约1.625的平均有效透射比。
图16A为利用本文所公开的方法制备的样品PP2的示例性三维AFM表面轮廓。样品具有约95.4的光学透射比、约9.3％的光学雾度、和约37.7％的光学清晰度。图16B和16C为样品PP2分别沿x-和y-方向的示例性横截面轮廓。利用样品PP2作为糙面层160来制备类似于光重新定向膜100的光重新定向膜。线性棱柱150具有约24微米的间距、约90度的顶角152、和约1.65的折射率。光重新定向膜具有约1.761的平均有效透射比。
图17A为利用本文所公开的方法制备的样品SS1的示例性三维AFM表面轮廓。样品具有约95.1％的光学透射比、约18.1％的光学雾度、和约56.6％的光学清晰度。图17B和17C为样品SS1分别沿x-和y-方向的示例性横截面轮廓。利用样品SS1作为糙面层160来制备类似于光重新定向膜100的光重新定向膜。线性棱柱150具有约24微米的间距、约90度的顶角152、和约1.567的折射率。光重新定向膜具有约1.653的平均有效透射比。相比之下，具有相同构造(包括材料组成)但不同的是具有平滑的第二主表面的类似光重新定向膜具有约1.642的平均有效透射比。
图18A为利用本文所公开的方法制备的样品SS2的示例性三维AFM表面轮廓。样品具有约95.4％的光学透射比、约14.9％的光学雾度、和约57.1％的光学清晰度。图18B和18C为样品SS2分别沿x-和y-方向的示例性横截面轮廓。利用样品SS2作为糙面层160来制备类似于光重新定向膜100的光重新定向膜。线性棱柱150具有约24微米的间距、约90度的顶角152、和约1.65的折射率。光重新定向膜具有约1.789的平均有效透射比。相比之下，具有相同构造(包括材料组成)但不同的是具有平滑的第二主表面的类似光重新定向膜具有约1.813的平均有效透射比。
图19和20示出了所制备样品沿相应x-和y-方向的倾斜度分布百分比Sx和Sy。倾斜度Sx和Sy是利用下述两个表达式计算的：
S x = ∂ H ( x , y ) / ∂ x - - - ( 1 )
S y = ∂ H ( x , y ) / ∂ y - - - ( 2 )
其中H(x，y)为表面轮廓。倾斜度Sx和Sy是利用0.5度的倾斜度面元(bin size)来计算的。如图19所指出的那样，样品MM1、MM2和PP2沿x-方向具有基本上不对称的倾斜度分布，并且样品PP1、SS1和SS2沿x方向具有基本上对称的倾斜度分布。如图20所指出的那样，样品MM1、MM2、PP1、PP2、SS1和SS2沿y方向具有基本上对称的倾斜度分布。
图21示出了所制备的示例性样品的倾斜度值百分比Sm，其中倾斜度值Sm是利用下述表达式计算的：
S m = [ ∂ H / ∂ x ] 2 + [ ∂ H / ∂ y ] 2 - - - ( 3 )
如图21所指出的那样，所制备样品的倾斜度值分布具有至少一个峰。在一些情况下，第二主表面120的倾斜度值分布可具有至少一个峰、或至少两个峰、或至少三个峰。在一些情况下，第二主表面120的倾斜度值分布可不具有峰、或者具有一个峰、或两个峰、或三个峰。例如，样品MM2的倾斜度值分布具有两个峰。在一些情况下，第二主表面120的倾斜度值分布可具有设置成下述角度的峰，所述角度小于预定角度，例如小于约4度、或约3.5度、或约3度、或约2.5度、或约2度、或约1.5度、或约1度。例如，样品MM1的倾斜度值分布具有设置成小于约4度的角度的峰。又如，样品SS2的倾斜度值分布具有设置成小于约1度的角度的峰。
在一些情况下，第二主表面120的倾斜度值分布可具有设置成第一角度的第一峰和设置成第二角度的第二峰，所述第一角度小于第一预定角度，所述第二角度在第一预定角度至第二预定角度的范围内、或者在第二预定角度至第三预定角度的范围内。例如，样品MM2的倾斜度值分布具有设置成小于约4度的第一角度的第一峰和设置成在约4度至约8度范围内的第二角度的第二峰。又如，样品MM1的倾斜度值分布具有设置成小于约4度的第一角度的第一峰和设置成在约4度至约6度范围内的第二角度的第二峰。又如，样品SS2的倾斜度值分布具有设置成小于约2度的第一角度的第一峰和设置成在约6度至约8度范围内的第二角度的第二峰。
图22示出了所制备样品的累积倾斜度分布百分比Sc(θ)，其中Sc(θ)是利用下述表达式计算的：
S c ( θ ) = ∫ θ ∞ S m / ∫ 0 ∞ S m - - - ( 4 )
如图22所指出的那样，所制备样品的表面的约100％具有小于约12度的倾斜度值，所制备样品的表面的约80％具有小于约4度的倾斜度值，并且所制备样品的表面的约40％具有小于约2度的倾斜度值。在一些情况下，本文所公开的第二主表面120的不超过约7％具有大于约9度、或约8度、或约7度的倾斜度值。在一些情况下，本文所公开的第二主表面120的不超过约3％具有大于约10度、或约9度、或约8度的倾斜度值。
图23-28为图13A-18A中所示的相应样品轮廓的表面特征的经计算绝对二维傅里叶谱图。例如，图23为图13A中所示的轮廓的经计算绝对二维傅里叶谱图(FS)并且图25为图15A中所示的轮廓的经计算绝对二维FS。所制备样品的FS在非零频率下具有一个或多个峰，这表明样品中存在一个或多个重复结构或图案。例如，样品SS1(图27)沿第一主方向2710具有多个峰，这表明样品SS1沿第一主方向具有重复图案。图31为样品SS1沿第一主方向2710的傅里叶谱图3110。FS 3110具有第一峰3120、第二峰3122、第三峰3124、和第四峰3126，其中第一峰3120为不对应于零频率的最低频率峰。与每个峰相邻的谷限定该峰的基线。例如，谷3160和3162为与峰3120相邻的谷并且限定基线3130，谷3162和3164为与峰3122相邻的谷并且限定基线3132，谷3164和3166为与峰3124相邻的谷并且限定基线3134，并且谷3166和3168与峰3126相邻的谷并且限定基线3135。各个频率峰限定位于该峰和其相应基线之间之间的第一区域以及位于基线下方的第二区域。例如，第一峰3120限定位于该峰和基线3130之间的第一区域3140以及位于基线下面或下方的第二区域3150。在一些情况下，第一区域相对第二区域的比率RR1小于约3、或小于约2.5、或小于约2、或小于约1.75、或小于约1.5、或小于约1.25、或小于约1、或小于约0.9、或小于约0.8、或小于约0.7。比率RR1表征样品中的相应重复图案的强度。较大的比率RR1表征较显著的重复图案并且较小的比率RR1表征不太显著的重复图案。
一般来讲，本文所公开的第二主表面120的经计算FS可沿一个或多个方向不包括或可包括任何数量的频率峰。例如，在一些情况下，本文所公开的第二主表面120的FS可具有沿第一轴线性排列的多个峰。在这种情况下，第二主表面包括沿第一轴的重复图案。又如，在一些情况下，本文所公开的第二主表面120的FS可具有沿两个相互正交方向排列的多个峰。在这种情况下，第二主表面包括沿两个相互正交方向的重复图案。
重新参考图1，当用于诸如液晶显示器之类的光学系统中时，光重新定向膜100能够隐藏或遮蔽显示器的光学和/或物理缺陷以及增加显示器的亮度。在一些情况下，光重新定向膜100与具有与光重新定向膜100相同的构造但不同的是具有平滑的第二主表面120的光重新定向膜相比，具有低不超过约10％、或不超过约9％、或不超过约8％、或不超过约7％、或不超过约6％、或不超过约5％、或不超过约4％、或不超过约3％、或不超过约2％、或不超过约1.5％、或不超过约1％、或不超过约0.75％、或不超过约0.5％的平均有效透射比。在一些情况下，所述光重新定向膜与具有相同构造但不同的是具有平滑的第二主表面的光重新定向膜相比具有高不小于约0.2％、或约0.3％、或约0.4％、或约0.5％、或约1％、或约1.5％、或约2％的平均有效透射比。
基底层170可为或包括可适于应用的任何材料，例如电介质、半导体、或金属。例如，基底层170可包括玻璃和聚合物(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、和丙烯酸类树脂)，或由其制成。基底170可为刚性或柔性的。基底170可具有可在应用中需要的任何厚度和/或折射率。例如，在一些情况下，基底层170可为PET并且具有约50微米或约175微米的厚度。
图29为光学叠堆2800的示意性侧视图，所述光学叠堆2800包括设置在第二光重新定向膜2855上的第一光重新定向膜2805。光重新定向膜中的一者或两者可类似于光重新定向膜100。第一光重新定向膜2805包括第一主表面2810和相对的第二主表面2815。第一主表面包括沿y-方向延伸的第一多个微结构2820，并且第二主表面包括第二多个微结构2825。第二光重新定向膜2855包括第三主表面2860和相对的第四主表面2865。第三主表面2860面向第一光重新定向膜的第二主表面2815并且包括沿不同于y-方向的方向(例如x-方向)延伸的第三多个微结构2870。第四主表面2865包括第四多个微结构2875。
在一些情况下，第一光重新定向膜2805包括糙面层2880，所述糙面层包括第二主表面2815。类似地，在一些情况下，第二光重新定向膜2855包括糙面层2885，所述糙面层2885包括第四主表面2865。
在一些情况下，例如当光学叠堆2800包括在液晶显示器的背光源中时，线性微结构2820和/或2870可产生波纹。在一些情况下，两个光重新定向膜并且具体地讲顶部光重新定向膜可产生彩色云纹。彩色云纹起因于光重新定向膜的折射率色散。第一级彩色云纹通常在靠近光重新定向膜的视角极限处可见，而较高级的彩色云纹通常在较大角处可见。在一些情况下，例如当第二主表面2815具有在约4％至约20％范围内的光学雾度和在约20％至约60％范围内的光学清晰度时，光学叠堆可在未显著降低显示器亮度的情况下有效地遮蔽或消除波纹和彩色云纹。在这种情况下，第四主表面2865可具有不大于约2％、或不大于约1.5％、或不大于约1％、或不大于约0.75％、或不大于约0.5％、或不大于约0.3的光学雾度和不小于约60％、或不小于约70％、或不小于约80％、或不小于约85％、或不小于约90％、或不小于约95％的光学清晰度。
在一些情况下，例如当光学叠堆2800用于显示系统中以增加亮度时，光学叠堆的平均有效透射比(ETA)不小于约2.1、或不小于约2.15、或不小于约2.2、或不小于约2.25、或不小于约2.3、或不小于约2.35、或不小于约2.4、或不小于约2.45、或不小于约2.5。在一些情况下，光学叠堆2800与具有相同构造(包括材料组成)但不同的是具有平滑的第二主表面且在一些情况下具有平滑的第四主表面的光学叠堆相比具有低不超过约10％、或约9％、或约8％、或约7％、或约6％、或约5％的平均有效透射比。在一些情况下，光学叠堆2800的平均有效透射比不低于具有相同构造但不同的是具有平滑的第二主表面且在一些情况下具有平滑的第四主表面的光学叠堆的平均有效透射比。在一些情况下，光学叠堆2800与具有相同构造但不同的是具有平滑的第二主表面且在一些情况下具有平滑的第四主表面的光学叠堆相比具有高至少约0.1％、或约0.2％、或约0.3％的平均有效透射比。
在一些情况下，第四主表面2865不包括微结构2875并且为平滑表面。在这种情况下，第四主表面2865的光学雾度不大于约0.5％、或不大于约0.4％、或不大于约0.3％、或不大于约0.2％、或不大于约0.1％，并且第二主表面2815为足够模糊的并且具有足够低的光学清晰度以在未显著降低光学增益的情况下来降低或消除光学缺陷的可见性。例如，在这种情况下，第二主表面具有在约4％至约20％范围内的光学雾度和在约20％至约60％范围内的光学清晰度。
图30为用于向观察者2999显示信息的显示系统2900的示意性侧视图。显示系统包括设置在背光源2920上并且由背光源2920照射的液晶面板2910。液晶面板2910包括设置在线性光吸收型偏振器2935和2940之间的液晶单元2930。在一些情况下，例如当显示系统2900向观察者2999显示图像时，液晶面板2910可进行像素化。
背光源2920包括光导2970、背反射器2980、光学漫射体2960、和得自图29的光学叠堆2800，所述光导2970通过光导的端面从容纳在侧反射器2995中的灯2990接收光，所述背反射器2980用于将入射到背反射器上的光反射至观察者2999，所述光学漫射体2960用于匀化从光导的发射表面2975离开的光2985，所述光学叠堆2800设置在光学漫射体和反射型偏振器2950之间。
光学叠堆2800包括光重新定向膜2805和2855。在一些情况下，两个光重新定向膜的线性棱柱相对彼此呈正交取向。例如，线性棱柱2820可沿y-方向延伸并且线性棱柱2870可为沿x-方向取向。微结构2825和2875面向光导2970并且棱柱微结构2820和2870背向光导。
光学叠堆2800增加显示系统的亮度，例如同轴亮度。同时，光学叠堆的第二主表面2815具有足够低的光学清晰度以遮蔽物理缺陷(例如刮痕)并且隐藏和/或消除光学缺陷(例如波纹和彩色云纹)。
反射型偏振器2950基本上反射具有第一偏振态的光，并基本上透射具有第二偏振态的光，其中两种偏振态是互相正交的。例如，反射型偏振器2950对于反射型偏振器基本上反射的偏振态可见光的平均反射率为至少约50％、或至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％、或至少约95％。又如，反射型偏振器2950对于反射型偏振器基本上透射的偏振态可见光的平均透射比为至少约50％、或至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％、或至少约95％、或至少约97％、或至少约98％、或至少约99％。在一些情况下，反射型偏振器2950基本上反射具有第一线性偏振态的光(例如，沿x-方向)并基本上透射具有第二线性偏振态的光(例如，沿着y-方向)。
反射型偏振器层2950可以使用任何合适类型的反射型偏振器，例如，多层光学薄膜(MOF)反射型偏振器；具有连续相和分散相的漫反射偏振膜(DRPF)，如得自3M公司(St.Paul，Minnesota)的VikuitiTM漫反射偏振器膜(“DRPF”)；描述于(例如)美国专利No.6,719,426中的线栅反射型偏振器；或胆甾型反射型偏振器。
例如，在一些情况下，反射型偏振器2950可为或包括由交替的不同聚合物材料层形成的MOF反射型偏振器，其中交替的层组中的一组由双折射材料形成，其中不同材料的折射率与以一种线性偏振态偏振的光相匹配，与正交的线性偏振态的光不匹配。在此类情况下，匹配偏振态的入射光基本上透射穿过反射型偏振器2950，不匹配偏振态的入射光基本上被反射型偏振器2950反射。在一些情况下，MOF反射型偏振器2950可包括无机介电层的叠堆。
又如，反射型偏振器2950可为或包括在通过状态具有中间同轴平均反射率的局部反射层。例如，局部反射层对于在第一平面(如xy平面)偏振的可见光可以具有至少约90％的同轴平均反射率，对于在垂直于第一平面的第二平面(如xz平面)偏振的可见光具有在约25％至约90％范围内的同轴平均反射率。此类局部反射层描述于(例如)美国专利公布No.2008/064133中，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
在一些情况下，反射型偏振器2950可为或包括圆反射型偏振器，其中以一种方向圆偏振的光(可以是顺时针或逆时针方向(也称为右旋或左旋圆偏振)优先透射，以相反方向偏振的光优先反射。其中一类圆形偏振器包括胆甾型液晶偏振器。
在一些情况下，反射型偏振器2950可为通过光学干涉作用反射或透射光的多层光学膜，如以下文献中所述的那些：提交于2009年11月19日的美国临时专利申请号61/116132；提交于2008年11月19日的美国临时专利申请号61/116291；提交于2008年11月19日的美国临时专利申请号61/116294；提交于2008年11月19日的美国临时专利申请号61/116295；提交于2008年11月19日的美国临时专利申请号61/116295；和提交于2008年5月19日、要求提交于200年4月15日的美国临时专利申请号60/939085的优先权的国际专利申请号PCT/US 2008/060311；所述专利均全文以引用方式并入本文中。
光学漫射体2960的主要功能是隐藏或遮蔽灯2990并且匀化光导2970发射的光2985。光学漫射体2960具有高光学雾度和/或高光学漫反射率。例如，在一些情况下，光学漫射体的光学雾度不小于约40％，或不小于约50％，或不小于约60％，或不小于约70％，或不小于约80％，或不小于约85％，或不小于约90％，或不小于约95％。又如，光学漫射体的光学漫反射率不小于约30％，或不小于约40％，或不小于约50％，或不小于约60％。
在一些情况下，例如当第二主表面2815具有在约4％至约20％范围内的光学雾度和在约20％至约60％范围内的光学清晰度，并且第四主表面2865为平滑的或具有不大于约0.5％的光学雾度时，可从显示系统2900移除光学漫射体2960而不会显著增加(例如)缺陷(例如波纹、云纹和刮痕)的可见性。
光学漫射体2960可为或包括可在应用中需要和/或可用的任何光学漫射体。例如，光学漫射体2960可为或包括表面漫射体、体积漫散体、或它们的组合。例如，光学漫射体2960可包括具有第一折射率n1的多个颗粒，所述颗粒分散在具有不同折射率n2的粘结剂或宿主介质中，其中两个折射率的差值为至少约0.01、或至少约0.02、或至少约0.03、或至少约0.04、或至少约0.05。
背反射器2980接收光导远离观察者2999沿负z-方向发射的光并且将所接收光反射至观察者。其中灯2990沿光导的端面设置的显示系统(如显示系统2900)通常称为侧光型或背光型显示器或光学系统。在一些情况下，背反射器可为部分反射和部分透射的。在一些情况下，背反射器可为结构化的，例如，具有结构化表面。
背反射器2980可为可在应用中需要和/或实用的任何类型的反射器。例如，背反射器可为镜面反射器、半镜面或半漫射反射器、或者漫射反射器，例如公开于2008年5月19日提交的、要求2007年5月20日提交的美国临时专利申请号60/939085的优先权的国际专利申请号PCT/US2008/064115中的那些，上述两个专利申请以全文引用的方式并入本文中。例如，反射器可为镀铝膜或多层聚合物反射膜，例如增强型镜面反射器(ESR)膜(得自3M公司(St.Paul，MN))。又如，背反射器2980可为具有白色外观的漫反射器。
如本文所用，术语例如“垂直”、“水平”、“上面”、“下面”、“左”、“右”、“上”及“下”、“顺时针”及“逆时针”以及其他类似的术语是指如附图中所示的相对位置。通常，物理实施例可具有不同的取向，在这种情况下，所述术语意在指修改到装置的实际取向的相对位置。例如，即使图1中的图像与该图中的取向相比发生翻转，也仍将第一主表面110视为顶部主表面。
以上引用的所有专利、专利申请以及其它出版物均以如同全文复制的方式并入本文以供参考。尽管上面详细描述了本发明的具体实例以有利于说明本发明的各个方面，但是应该理解的是，并不意图将本发明限于这些实例的具体描述。相反，本发明的目的在于涵盖所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。

Claims (90)

1.一种光重新定向膜，包括：
第一主表面，包括沿第一方向延伸的多个第一微结构；和
背对所述第一主表面的第二主表面，包括多个第二微结构，所述第二主表面具有在4％至20％范围内的光学雾度和在20％至60％范围内的光学清晰度，其中所述光重新定向膜具有不小于1.55的平均有效透射比。
2.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第一微结构包括沿所述第一方向延伸的多个线性棱柱。
3.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第一微结构中的微结构的最大高度不同于所述多个第一微结构中的另一个微结构的最大高度。
4.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第一微结构中的微结构的高度沿所述第一方向而改变。
5.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构包括多个凸起。
6.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构包括多个凹陷。
7.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构覆盖所述第二主表面的至少40％。
8.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构覆盖所述第二主表面的至少50％。
9.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构覆盖所述第二主表面的40％至95％。
10.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构覆盖所述第二主表面的50％至90％。
11.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构形成规则图案。
12.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构形成不规则图案。
13.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的不超过7％具有大于9度的倾斜度值。
14.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的不超过7％具有大于8度的倾斜度值。
15.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的不超过7％具有大于7度的倾斜度值。
16.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的不超过3％具有大于10度的倾斜度值。
17.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的不超过3％具有大于9度的倾斜度值。
18.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的不超过3％具有大于8度的倾斜度值。
19.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面具有在4％至18％范围内的光学雾度。
20.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面具有在4％至15％范围内的光学雾度。
21.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面具有在5％至12％范围内的光学雾度。
22.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面具有在5％至10％范围内的光学雾度。
23.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面具有在25％至60％范围内的光学清晰度。
24.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面具有在30％至60％范围内的光学清晰度。
25.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面具有在30％至55％范围内的光学清晰度。
26.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述光重新定向膜的所述平均有效透射比不小于1.58。
27.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述光重新定向膜的所述平均有效透射比不小于1.6。
28.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二微结构的主体部分未设置在平均粒度大于0.5微米的颗粒上。
29.根据权利要求1所述的光重新定向膜，不包括平均粒度大于0.5微米的颗粒。
30.根据权利要求1所述的光重新定向膜，包括平均粒度大于0.2微米的多个颗粒。
31.根据权利要求1所述的光重新定向膜，包括平均粒度大于0.1微米的多个颗粒。
32.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构的平均高度不大于4微米。
33.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构的平均高度不大于3微米。
34.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构的平均高度不大于2微米。
35.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构中的所述微结构具有半峰半宽(HWHM)在2度至6度范围内的倾斜度分布。
36.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构中的所述微结构具有半峰半宽(HWHM)在2.5度至5.5度范围内的倾斜度分布。
37.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述多个第二微结构中的所述微结构具有半峰半宽(HWHM)在3度至5度范围内的倾斜度分布。
38.根据权利要求1所述的光重新定向膜，包括：
基底层，具有相对的第一和第二主表面；
第一层，设置在所述基底层的所述第一主表面上并且包括所述光重新定向膜的所述第一主表面；和
糙面层，设置在所述基底层的所述第二主表面上并且包括所述光重新定向层的所述第二主表面。
39.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述第一层具有不小于1.5的折射率。
40.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述第一层具有不小于1.55的折射率。
41.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述第一层具有不小于1.6的折射率。
42.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述第一层具有不小于1.65的折射率。
43.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述第一层具有不小于1.7的折射率。
44.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述第一层具有在1.5至1.8的范围内的折射率。
45.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述糙面层具有不小于1.4的折射率。
46.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述糙面层具有不小于1.5的折射率。
47.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述糙面层具有在1.4至1.6的范围内的折射率。
48.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述糙面层包括多个颗粒，所述多个颗粒的平均粒度是所述多个第二微结构的平均尺寸的至多1/5。
49.根据权利要求48所述的光重新定向膜，其中所述多个颗粒的平均粒度是所述多个第二微结构的平均尺寸的至多1/10。
50.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中如果所述糙面层包括颗粒，则所述糙面层的平均厚度比所述颗粒的平均粒度大至少2微米。
51.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中如果所述糙面层包括颗粒，则所述糙面层的平均厚度是所述颗粒的平均粒度的至少2倍。
52.根据权利要求38所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面在整个所述第二主表面上具有倾斜度分布，所述倾斜度分布具有在2度至6度范围内的半峰半宽(HWHM)。
53.根据权利要求52所述的光重新定向膜，其中所述HWHM在2度至5.5度范围内。
54.根据权利要求52所述的光重新定向膜，其中所述HWHM在2.5度至5.5度范围内。
55.根据权利要求52所述的光重新定向膜，其中所述HWHM在2.5度至5度范围内。
56.根据权利要求52所述的光重新定向膜，其中所述HWHM在3度至5度范围内。
57.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的倾斜度值分布具有至少一个峰。
58.根据权利要求57所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的倾斜度值分布具有一个峰。
59.根据权利要求58所述的光重新定向膜，其中所述一个峰设置成小于4度的角度。
60.根据权利要求58所述的光重新定向膜，其中所述一个峰设置成小于3.5度的角度。
61.根据权利要求57所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的倾斜度值分布具有至少两个峰。
62.根据权利要求61所述的光重新定向膜，其中所述至少两个峰中的第一峰设置成小于4度的第一角度并且所述至少两个峰中的第二峰设置成在4度至8度范围内的第二角度。
63.根据权利要求61所述的光重新定向膜，其中所述至少两个峰中的第一峰设置成小于4度的第一角度并且所述至少两个峰中的第二峰设置成在4度至6度范围内的第二角度。
64.根据权利要求61所述的光重新定向膜，其中所述至少两个峰中的第一峰设置成小于2度的第一角度并且所述至少两个峰中的第二峰设置成在6度至8度范围内的第二角度。
65.根据权利要求1所述的光重新定向膜，其中所述第二主表面的二维傅里叶谱图包括沿第一主方向的多个峰，所述多个峰包括不对应零频率的最低频率峰，与所述最低频率峰相邻的谷限定基线，所述最低频率峰限定位于所述最低频率峰和所述基线之间的第一区域以及位于所述基线下方的第二区域，所述第一区域相对所述第二区域的比率小于2。
66.根据权利要求65所述的光重新定向膜，其中所述第一区域相对所述第二区域的比率小于1.75。
67.根据权利要求65所述的光重新定向膜，其中所述第一区域相对所述第二区域的比率小于1.5。
68.根据权利要求65所述的光重新定向膜，其中所述第一区域相对所述第二区域的比率小于1.25。
69.根据权利要求65所述的光重新定向膜，其中所述第一区域相对所述第二区域的比率小于1。
70.根据权利要求65所述的光重新定向膜，其中所述第一区域相对所述第二区域的比率小于0.8。
71.一种背光源，包括：
光源；
根据权利要求1所述的第一光重新定向膜，其接收来自所述光源的光；和
根据权利要求1所述的第二光重新定向膜，其设置在所述第一光重新定向膜上，其中用于所述第一光重新定向膜的第一方向不同于用于所述第二光重新定向膜的第一方向。
72.根据权利要求71所述的背光源，其中所述第一和第二光重新定向膜中的每一个的所述第二主表面面向所述光源并且所述第一和第二光重新定向膜中的每一个的所述第一主表面背向所述光源。
73.一种光重新定向膜，包括：
第一主表面，包括多个线性微结构；和
背对所述第一主表面的第二主表面，包括多个第二微结构，所述第二主表面具有在4％至20％范围内的光学雾度和在20％至60％范围内的光学清晰度，其中所述光重新定向膜与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二主表面的光重新定向膜相比具有不低或低不超过2％的平均有效透射比。
74.根据权利要求73所述的光重新定向膜，与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二主表面的光重新定向膜相比具有低不超过1.5％的平均有效透射比。
75.一种光学叠堆，包括：
第一光重新定向膜，包括第一主表面和相对的第二主表面，所述第一主表面包括沿第一方向延伸的第一多个微结构，所述第二主表面包括第二多个微结构；和
第二光重新定向膜，包括第三主表面和相对的第四主表面，所述第三主表面面向所述第一光重新定向膜的第二主表面并且包括沿不同于所述第一方向的第二方向延伸的第三多个微结构，其中：
所述第二主表面具有在4％至20％范围内的光学雾度和在20％至60％范围内的光学清晰度；并且
所述第四主表面具有不大于0.5％的光学雾度。
76.根据权利要求75所述的光学叠堆，其中所述第二主表面具有在4％至18％范围内的光学雾度。
77.根据权利要求75所述的光学叠堆，其中所述第二主表面具有在4％至15％范围内的光学雾度。
78.根据权利要求75所述的光学叠堆，其中所述第二主表面具有在5％至15％范围内的光学雾度。
79.根据权利要求75所述的光学叠堆，其中所述第二主表面具有在5％至12％范围内的光学雾度。
80.根据权利要求75所述的光学叠堆，其中所述第二主表面具有在25％至60％范围内的光学清晰度。
81.根据权利要求75所述的光学叠堆，其中所述第二主表面具有在30％至60％范围内的光学清晰度。
82.根据权利要求75所述的光学叠堆，其中所述第二主表面具有在30％至55％范围内的光学清晰度。
83.根据权利要求75所述的光学叠堆，具有不小于2.1的有效透射比。
84.根据权利要求75所述的光学叠堆，具有不小于2.25的有效透射比。
85.根据权利要求75所述的光学叠堆，具有不小于2.5的有效透射比。
86.一种光学叠堆，包括：
第一光重新定向膜，包括第一主表面和相对的第二主表面，所述第一主表面包括沿第一方向延伸的第一多个微结构；和
第二光重新定向膜，包括第三主表面和相对的第四主表面，所述第三主表面面向所述第一光重新定向膜的所述第二主表面并且包括沿不同于所述第一方向的第二方向延伸的第三多个微结构，其中所述第二主表面具有在4％至20％范围内的光学雾度和在20％至60％范围内的光学清晰度，并且其中所述光学叠堆与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二表面的光学叠堆相比具有不低或低不超过6％的有效透射比。
87.根据权利要求86所述的光学叠堆，与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二主表面的光学叠堆相比具有低不超过5.5％的平均有效透射比。
88.根据权利要求86所述的光学叠堆，与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二主表面的光学叠堆相比具有低不超过5％的平均有效透射比。
89.根据权利要求86所述的光学叠堆，与具有相同构造但不同的是包括平滑的第二主表面的光学叠堆相比具有低不超过4.5％的平均有效透射比。
90.根据权利要求86所述的光学叠堆，其中所述第四主表面具有不大于0.5％的光学雾度。
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