CN103502855A - 具有可变折射率光提取层的背照式透射型显示器 - Google Patents

Abstract

本申请描述了一种背照式透射型显示器，所述背照式透射型显示器包括透射型显示器(620)和光学耦合到光导(630)的可变折射率光提取层(640)。所述可变折射率光提取层具有包含纳米空隙聚合物材料的第一区域(140)以及包含所述纳米空隙聚合物材料和附加材料的第二区域(130)。所述第一区域和所述第二区域被设置为使得对于正在所述光导中以超临界角传输的光而言，所述可变折射率光提取层基于所述第一区域和所述第二区域的几何构造以预定方式来选择性地提取所述光。所述透射型显示器可为透射型显示屏或聚合物膜，例如图形。

Description

具有可变折射率光提取层的背照式透射型显示器

相关专利申请的交叉引用

本专利申请涉及2011年2月25日提交的并且以引用方式并入的下述美国临时专利申请：名称为“Variable Index Light Extraction Layer andMethod of Illuminating With Same”（可变折射率光提取层以及用其照明的方法）的No.61/446642（代理人案卷号67310US002）；名称为“Front-LitReflective Display Device and Method of Front-Lighting Reflective Display”（前照式反射型显示装置以及前照反射型显示器的方法）的No.61/446740（代理人案卷号66858US002）；和名称为“Illumination Article And DeviceFor Front-Lighting Reflective Scattering Element”（用于前照式反射型散射元件的照明制品和装置）的No.61/446712（代理人案卷号67313US002）。

技术领域

本专利申请整体涉及照明显示装置，具体地讲，涉及利用照明装置背照的显示装置。

背景技术

照明系统或装置（例如，用于照亮物体或提供电子显示系统中的照明的那些）采用一个或多个光学层以控制由一个或多个光源发射的光。通常，光学层要求具有所需光学透射率、光学雾度、光学清晰度或折射率。在多种应用中，光学层包括光导，所述光导与空气层和光提取层联合使用，以使得光源发出的光在光导内进行传输，并且空气层和提取层通过支持来自光导的光的全内反射(TIR)和提取来控制光。一直需要下述光学膜，所述光学膜能够控制光并且适用于薄、柔性系统中以及大体积系统中。

发明内容

本专利申请整体涉及背照式透射型显示装置。透射型显示器为使用照明装置的背照式装置，所述照明装置包括与照明制品联合使用的光源。具体地讲，照明制品包括可变折射率光提取层，所述可变折射率光提取层具有不同特性（例如，折射率、雾度、透射率、清晰度、或它们的组合）的区域。照明制品还包括光导，所述光导将来自光源的光递送到可变折射率光提取层。照明制品控制光源发出的光，由此来增加光的空间均匀度，随后将光递送到透射型显示器。这种光通过透射型显示器透射至观察者，使得由透射型显示器提供的图像被照亮。

在一个方面，本专利申请描述了包括透射型显示器和照明制品的背照式透射型显示组件。照明制品包括光导以及光学耦合到光导和透射型显示器的可变折射率光提取层。可变折射率光提取层具有第一和第二区域，所述第一区域包含纳米空隙聚合物材料，所述第二区域包含纳米空隙聚合物材料和附加材料，所述第一和第二区域被设置为使得对于由光源发出的并且注入到光导内的光而言，所述可变折射率光提取层基于所述第一和第二区域的几何构造以预定方式来选择性地提取所述光。

照明制品可充当高性能光学制品，所述高性能光学制品具有被定制用于不同应用的光学特性。例如，第一区域可具有小于约5%的雾度和大于约90%的清晰度，并且/或者该层可具有大于约90%的透光率。又如，该层可具有小于约10%的雾度和大于约90%的清晰度。第一区域和第二区域在该层的整个横向平面上可为连续的，或者它们可为不连续的、设置成图案的、或无规设置的。可变折射率光提取层可通过改变第一区域和第二区域的相对面积而被定制为具有特定的光学特性。例如，第二区域可占该层的整个横向平面上的面积的约5%至约60%。

上述发明内容并不旨在描述本公开的每个公开的实施例或每种实施方式。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明了示例性实施例。

附图说明

在以下的描述中参考了一组附图，这些附图构成本公开的一部分并且其中示出了多种通用和具体的实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围或精神的前提下，可设想并且形成其他实施例。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。附图为示意图，未必按比例绘制。

图1a示出了示例性的可变折射率光提取层的示意性剖视图。

图1b-1c示出了设置在透明相邻层上的示例性的可变折射率光提取层的示意性剖视图。

图2示出了可变折射率光提取层，所述可变折射率光提取层具有可在该层的整个横向平面上变化的折射率。

图3为可变折射率光提取层的第一区域的示意性剖视图。

图4a为可变折射率光提取层的平面图，其中示出了第一区域和第二区域的示例性几何构造。

图4b示出了图4a所示的可变折射率光提取层的折射率分布。

图4c和4d分别示出了图4a所示的可变光提取层的选定光学特性透射率%和清晰度%的分布。

图5a-5b示出了可变折射率光提取层的平面图，其中示出了第一区域和第二区域的示例性几何构造。

图6和7a-7b示出了示例性的背照式透射型显示装置的示意性剖视图，所述背照式透射型显示装置包括与光源和透射型显示器结合的可变折射率光提取层。

图8a-8b、9、和10示出了示例性照明装置的示意性剖视图，所述照明装置包括与光源结合的可变折射率光提取层。

图11a-11c示出了示例性的背照式透射型显示装置的示意性剖视图，所述背照式透射型显示装置包括与光源和透射型显示器结合的可变折射率光提取层。

图12a示出了示例性柔性版印刷工具的无规梯度点图案。

图12b示出了包括设置在透明基底上的可变折射率光提取层的光学膜的卷材。

图13示出了示例性转向膜的示意性剖视图。

图14a示出了二维极坐标图，所述二维极坐标图示出了得自可用于背照透射型显示器的示例性照明装置的光分布。

图14b示出了随图14a的示例性照明装置的位置而变化的轴向亮度曲线图。

具体实施方式

通常，本文所公开的可变折射率光提取层包括至少两个不同的面积或区域，其中以入射到该层上的任何角度的光可得到不同地控制，因为这些区域具有不同的折射率。可变折射率光提取层可用于本文所述的多种光学膜构造、组件、和装置中。

可变折射率光提取层为如下光学层，所述光学层用于提取以超临界角在相邻层中传播的光，同时对于入射到提取层上的亚临界角光具有极少的甚至不具有光散射。可变折射率光提取层从相邻层（例如透明层）提取光，并且可将提取的光递送到制品或元件以使得该制品或元件被照亮。可变折射率光提取层不具有显著地或功能性地散射光的特征。因此，当透过该层观察时，如图12b所示，在该层的相对侧存在图像和物体的极少失真。理想的是，第一区域和第二区域中的材料具有不同的折射率，并且这两个区域为高度透射的且具有极低的雾度。可变折射率光提取层中的第一区域和第二区域可被成形和布置用于在将该层物理地附接到且光学耦合到光导、透射型显示屏、标牌等等时产生具有高清晰度、低雾度、和高透射率的层。

可变折射率光提取层使得光导为透明的，由此在具有和没有照明的情况下均显示具有极低的甚至不具有雾度并且显示具有高清晰度。这使得图形或透射型显示器上的图像的观察不存在显著的分辨率和对比度降低并且不存在由不同区域散射或衍射的光所产生的可见光学伪影。在传统光导中，提取层具有光散射特征以便将正通过TIR在光导内传输的光（以等于或大于临界角的角度）导向出光导。这些光散射特征通常包括设置在光导表面上或蚀刻到光导表面内的漫反射印刷型提取点或结构。

除了光学有益效果之外，可变折射率光提取层还可通过适于高速度、低成本制造的相对简单的涂布和印刷技术来制备。

本公开整体涉及聚合物光学膜或光学层，所述聚合物光学膜或光学层呈现类高折射率特性和类低折射率特性的区域或者说是与光的透射、散射、吸收、折射、或反射相互作用。具有类高折射率特性和类低折射率特性的区域在光学层的整个横向平面上有差别，即，光学层为可变折射率光学层。在整个本公开中，术语“折射率”常取代折射率或折射指数来使用。本文所公开的可变折射率光提取层的横向平面可描述为平行于该层的至少一个主表面的平面。

图1a示出了示例性的可变折射率光提取层100的示意性剖视图。提取层包括第一区域140a和140b，这两个区域均包含纳米空隙聚合物材料。在一些实施例中，纳米空隙聚合物材料包括多个互连的纳米空隙，如WO2010/120422A1（Kolb等人）和WO2010/120468A1（Kolb等人）中所述。多个互连的纳米空隙为分散在粘结剂中的纳米空隙网，其中至少一些纳米空隙彼此通过中空隧道或中空隧道状通道连接在一起。包括互连的纳米空隙的纳米空隙聚合物材料具有延伸到该材料的一个或多个表面的纳米空隙或孔。

可变折射率光提取层包括设置在第一区域140a和140b之间的第二区域130。第二区域包含纳米空隙聚合物材料和附加材料。在一些实施例中，此附加材料占据纳米空隙聚合物材料的空隙体积的至少一部分。在整个本公开中，剖视图和平面图中的虚线用于指示第一区域和第二区域的一般位置，然而，这些虚线并不旨在描述所述区域之间的任何种类的边界。

图1b示出了设置在透明相邻层上的示例性的可变折射率光提取层的示意性剖视图。光学膜105包括设置在相邻层120（其为透明基底）上的可变折射率光提取层100。可变折射率光提取层100包括第一区域140a和140b、以及设置在第一区域之间的第二区域130。

通常，面积或区域是通过其包含的材料以及该区域的折射率来标识的。第一区域包含纳米空隙聚合物材料并且具有第一折射率。如果某个区域中的基本上全部均包含纳米空隙聚合物材料并且如果该区域在该层的整个连续横向平面上具有±0.02内的折射率，则将该区域标识为第一区域。用于测定该层的整个横向平面上的折射率的方法在下文中有所描述。

第二区域包含纳米空隙聚合物材料和附加材料，并且具有与第一折射率相差至少约0.03的第二折射率。第一区域和第二区域中的纳米空隙聚合物材料为相同的材料。如果某种材料基本上包含在可变折射率光提取层内并且使得第一区域的折射率改变至少约0.03（例如，约0.03至约0.5、约0.05至约0.5、或约0.05至约0.25），则将该材料视为附加材料。

在一些实施例中，附加材料与用于形成纳米空隙聚合物材料的粘结剂不同。在一些实施例中，附加材料与用于形成纳米空隙聚合物材料的粘结剂相同。如果(i)某个区域的全部均包含纳米空隙聚合物材料，(ii)该区域在可变折射率光提取层的整个连续横向平面上具有±0.02内的折射率，并且(iii)该区域具有与第一区域相差至少约0.03的折射率，则将该区域标识为第二区域。

在一些实施例中，可通过将附加材料与已成型为某种理想形状（例如层）的纳米空隙聚合物材料的部分混合来制备可变折射率光提取层。将足够的附加材料与纳米空隙聚合物材料进行混合，以使得折射率产生理想的变化，并且这种理想的变化为至少约0.03，例如，约0.03至约0.5、约0.05至约0.5、或约0.05至约0.25。

可变折射率光提取层包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域相对彼此进行设置以使得对于正在相邻层中以超临界角传输的光而言，可变折射率光提取层基于第一区域和第二区域的几何构造以预定方式来选择性地提取所述光。如本文所用，超临界角取决于第一区域和相邻层之间的折射率差，该角等于或大于由可变折射率光提取层的第一区域和相邻层形成的给定界面的临界角。临界角为可使从一种介质传播到另一种较低折射率介质的光线在这两种介质之间的界面处发生全反射的最小入射角。

参见图1b，其为图1a的简化图，由光线150和160表示的光正在相邻层120内通过TIR进行传输。在此实施例中，第一区域140a和140b的折射率远小于相邻层的折射率，由此限定出如图所示的临界角θ_c。由光线150表示的以超临界角传播的光入射到相邻层120和第一区域140b之间的界面处，并且光线150的这种入射角大于θ_c，由此导致所述光中的基本上全部均在界面处进行反射。

另外在此实施例中，第二区域130的折射率大约等于或大于相邻层120的折射率。在这种情况下，在界面处不存在临界角并且由光线160表示的光穿过相邻层120和第二区域130之间的界面，由此从相邻层提取到第二区域130内。

因此，对于图1a和图1b所示的实施例而言，第一区域和第二区域相对彼此进行设置，以使得正在相邻层中以超临界角传输的光可基于第一区域和第二区域的几何构造而被可变折射率光提取层以预定方式来选择性地提取。

图1c示出了光学膜105的示意性剖视图，其中光以亚临界角照射到相邻层上。由光线180和190表示的光以亚临界角照射到相邻层120的表面170上，并且光基本上无偏转地传播穿过层120和100。由光线190表示的光传播穿过第一区域140b，并且由光线180表示的光传播穿过第二区域130。传播穿过可变折射率光提取层100的不同区域的光存在极小的甚至不存在偏转。这产生具有低雾度和高清晰度的光学膜，例如示例性的光学膜105，以使得当透过光学膜观察时，相对侧的图像存在极少的甚至不存在失真。可变折射率光提取层可具有第一区域和第二区域的任何几何构造以产生所需的提取光图案。

通常，只要获得该层的所需光学性能，可变折射率光提取层的折射率分布就可以任何方式变化。图2示出了可变折射率光提取层，所述可变折射率光提取层具有可在该层的整个横向平面上变化的折射率。折射率分布示出了距离d的图线，所述距离d对应于该层的整个横向平面上的距离（对于该层的平面图而言）。图2示出了在该层上的对应于d₀的某个初始位置处，该层具有对应于第一区域的第一折射率n₁。当在该层的整个横向平面上移动时，观察到第一折射率n₁，直至到达d₁，此时该层的折射率突增到对应于第二区域的第二折射率的n₂。当在该层的整个横向平面上继续移动时，观察到第二折射率n₂，直至到达d₂，此时该层的折射率突降到指示第一区域的第二部分的n₁。

分别具有低折射率和高折射率的两个相邻第一区域和第二区域之间的折射率变化可以多种方式来改变。例如，两个相邻区域之间的折射率变化可如同阶跃函数为突变的。又如，折射率变化可为单调的，其中折射率连续地增加或降低（这分别取决于是从第一区域移动到第二区域还是从第二区域移动到第一区域来观察该变化）。在一些情况下，相邻第一区域和第二区域的第一和第二折射率以阶跃函数和单调函数的某种组合来改变。

可变光提取层的第一区域具有小于第二区域的折射率。例如，第一折射率可为小于约1.4、小于约1.3、或小于约1.2。第一折射率可为约1.15至约1.45、约1.2至约1.42、约1.2至约1.40、或约1.2至约1.35。通常，具体的第一和第二折射率、以及这两者间的具体差值取决于可变折射率光提取层的所需光学性能，如下文所述。第一和第二区域之间的折射率差大于约0.03。在一些实施例中，第一区域和第二区域之间的折射率差为大于0.05、大于0.1、大于0.2、或大于0.25。

纳米空隙聚合物材料通常包括分散在粘结剂中的多个互连的纳米空隙或纳米空隙网。多个纳米空隙或纳米空隙网中的至少一些纳米空隙通过中空隧道或中空隧道状通路彼此连接。纳米空隙不一定完全不含物质和/或粒子。例如，在一些情况下，纳米空隙可包括一个或多个小纤维状或线丝状物体，所述物体包括（例如）粘结剂和/或纳米粒子。一些本发明所公开的第一区域包括多个互连的纳米空隙或多个纳米空隙网，其中多个纳米空隙或纳米空隙网中的每一个的纳米空隙均为互连的。在一些情况下，除了多个互连的纳米空隙，本发明所公开的第一区域可包括一部分封闭的或不相连的纳米空隙，即纳米空隙未通过隧道连接到其他纳米空隙。

纳米空隙聚合物材料被设计为因包括多个纳米空隙而支持TIR。当在光学透明的（清晰的和非多孔的）相邻层中传播的光入射到具有高孔隙度的层上时，倾斜角度的入射光的反射率比垂直入射的入射光的反射率高得多。就具有极低的甚至不具有雾度的纳米空隙第一区域而言，大于临界角的倾斜角度下的反射率为接近约100%。在此类情况下，入射光经受TIR。

本发明所公开的第一区域中的纳米空隙具有折射率n_v和介电常数ε_v，其中n_v ²=ε_v，并且粘结剂具有折射率n_b和介电常数ε_b，其中n_b ²=ε_b。通常，纳米空隙聚合物材料层与光（例如，入射到该层上或在该层中传播的光）的相互作用取决于该层的多个特性，例如，层厚、粘结剂折射率、纳米空隙或孔折射率、孔形状和尺寸、孔的空间分布、和光的波长。在一些情况下，入射到纳米空隙聚合物材料层上或在该层内传播的光可“识别”或“体验”有效介电常数ε_eff和有效折射率n_eff，其中n_eff可用纳米空隙折射率n_v、粘结剂折射率n_b、和纳米空隙孔隙度或体积分数“f”来表示。在此类情况下，该层足够厚并且纳米空隙足够小，以使得光无法分辨单个空隙或隔离空隙的形状和特征。在此类情况下，纳米空隙中的至少大部分（如，纳米空隙中的至少60%、或70%、或80%、或90%）的尺寸为不大于约λ/5、或不大于约λ/6、或不大于约λ/8、或不大于约λ/10、或不大于约λ/20，其中λ为光的波长。

在一些实施例中，入射到可变光提取层的本发明所公开的第一区域上的光为可位于约380nm至约750nm、或约400nm至约700nm、或约420nm至约680nm范围内的可见光。在此类情况下，如果纳米空隙中的至少大部分（例如纳米空隙中的至少60%、或70%、或80%、或90%）的尺寸为不大于约70nm、或不大于约60nm、或不大于约50nm、或不大于约40nm、或不大于约30nm、或不大于约20nm、或不大于约10nm，则可变光提取层的第一区域具有有效折射率并包括多个纳米空隙。

在一些情况下，可变折射率光提取层的本发明所公开的第一区域足够厚，使得该层可适当地具有有效折射率，所述有效折射率可用纳米空隙和粘结剂的折射率、以及纳米空隙或孔体积分数或孔隙度来表示。在此类情况下，第一区域的厚度为不小于约100nm、或不小于约200nm、或不小于约500nm、或不小于约700nm、或不小于约1,000nm。

当本发明所公开的第一区域中的纳米空隙足够小并且该区域足够厚时，第一区域具有有效介电常数ε_eff，其可表示为：

ε_eff=fε_v+(1-f)ε_b                         (1)

在此类情况下，第一区域的有效折射率n_eff可表示为：

n_eff ²=fn_v ²+(1-f)n_b ²                         (2)

在一些情况下，例如当孔和粘结剂的折射率之间的差值足够小时，第一区域的有效折射率可通过以下表达式概略估算：

n_eff=fn_v+(1-f)n_b                          (3)

在此类情况下，第一区域的有效折射率为纳米空隙和粘结剂的折射率的体积加权平均值。例如，空隙体积比为约50%的第一区域和折射率为约1.5的粘结剂，其有效折射率为约1.25。

图3为可变折射率光提取层的第一区域的示意性剖视图，所述第一区域包括纳米空隙网或多个互连的纳米空隙以及基本上均匀地分散在粘结剂内的多个粒子。第一区域300包括分散在粘结剂310中的多个互连的纳米空隙320。纳米空隙320包括互连的纳米空隙320A-320C。第一主表面330和第二主表面332为多孔的，如通过表面孔320D-G所示，所述表面孔320D-G可提供或可不提供从一个表面延伸到另一个表面或穿过该区域的厚度的隧道。纳米空隙中的一些（例如纳米空隙320B和320C）位于第一区域的内部并且可贯通到或可不贯通到表面。

空隙320的尺寸为d₁，可通过选择合适的组成和制造法（例如涂布、干燥和固化条件）进行总体控制。通常，d₁可为在任何所需数值范围内的任何所需的值。例如，在一些情况下，纳米空隙中的至少大部分（例如纳米空隙中的至少60%、或70%、或80%、或90%、或95%）的尺寸在所需范围内。例如，在一些情况下，纳米空隙中的至少大部分（例如纳米空隙中的至少60%、或70%、或80%、或90%、或95%）具有不大于约500nm、不大于400nm、不大于约300nm、不大于约200nm、不大于约100nm、不大于约70nm、或不大于约50nm的尺寸。在一些情况下，纳米空隙中的一些可足够小以使得该区域的折射率得以改变，且其中存在极少的甚至不存在光散射。

粘结剂310可包括任何材料，例如聚合物。粘结剂可为由包括单体的可聚合组合物形成的聚合物，其中所述单体是利用光化辐射（如，可见光、紫外线辐射、电子束辐射、热、以及它们的组合）或者多种常规阴离子、阳离子、自由基、或其他聚合技术（可为化学或热引发的）中的任何一种进行固化的。可利用溶剂聚合法、乳液聚合法、悬浮聚合法、本体聚合法等等来实现聚合。可用的单体包括具有小于约500克/摩尔的分子量的小分子、具有大于500至约10,000克/摩尔的分子量的低聚物、和具有大于10,000至约100,000克/摩尔的分子量的聚合物。

适用于本公开实施的可固化基团的代表性例子包括环氧基、烯键式不饱和基、烯烃碳-碳双键、烯丙氧基、(甲基)丙烯酸酯基、(甲基)丙烯酰胺基、氰酸酯基、乙烯基醚基以及它们的组合等等。这些单体可为单官能的或多官能的并且能够在聚合时形成交联网。如本文所用，(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，并且(甲基)丙烯酰胺是指丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺。

可用的单体包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、取代的苯乙烯、乙烯基酯、乙烯基醚、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、壬基酚乙氧基化(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、二甘醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、单(甲基)丙烯酸丁二醇酯、β-羧乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、脂环族环氧树脂、α-环氧化物、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯腈、马来酸酐、衣康酸、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸、N-乙烯基己内酰胺、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、羟基官能化聚己内酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟甲酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟基异丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、(甲基)丙烯酸羟基异丁酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、它们的组合等等。

在本文中官能化的低聚物和聚合物也可统称为“较高分子量的组分或物质”。可将合适的较高分子量的组分掺入本发明的组合物中。此类较高分子量的组分可提供众多优点，包括粘度控制、固化时减少收缩、耐久性、柔韧性、对多孔和无孔基底的附着性、户外耐侯性等等。掺入到本发明的流体组合物中的低聚物和/或聚合物的量可随例如所得组合物的预期用途、反应性稀释剂的性质、低聚物和/或聚合物的性质和重均分子量等因素在宽范围内变化。低聚物和/或聚合物本身可为直链的、支链的和/或环状的。支链低聚物和/或聚合物往往比分子量相当的直链对应物具有更低的粘度。

示例性可聚合低聚物或聚合物包括脂族聚氨酯、丙烯酸类、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、环氧聚合物、聚苯乙烯（包括苯乙烯共聚物）和取代的苯乙烯、含聚硅氧烷的聚合物、氟化聚合物，它们的组合等等。对于某些应用，聚氨酯和丙烯酸酯低聚物和/或聚合物可具有改善的耐久性和耐侯性。此类材料还往往易溶于由辐射固化型(甲基)丙烯酸官能化单体形成的反应性稀释剂。

由于低聚物和/或聚合物的芳族组分往往具有较差的耐侯性和/或对阳光具有较差的抵抗力，因此可将芳族组分的含量限制到小于5重量%，优选地小于1重量%，并且可基本上从本发明的低聚物和/或聚合物和反应性稀释剂中排除。因此，对于形成要用于户外应用的低聚物和/或聚合物，直链、支链和/或环状的脂族和/或杂环族成分是优选的。

适用于本发明的辐射固化型低聚物和/或聚合物包括（但不限于）：(甲基)丙烯酸酯化氨基甲酸酯（即氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯）、(甲基)丙烯酸酯化环氧树脂（即环氧(甲基)丙烯酸酯）、(甲基)丙烯酸酯化聚酯（即聚酯(甲基)丙烯酸酯）、(甲基)丙烯酸酯化(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯化硅树脂、(甲基)丙烯酸酯化聚醚（即聚醚(甲基)丙烯酸酯）、乙烯基(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸化油。

可用于韧化纳米空隙层300的材料包括具有高拉伸强度和高伸长率的树脂，例如可从沙多玛公司（Sartomer Company）商购获得的CN9893、CN902、CN9001、CN961、和CN964；以及可从氰特（Cytec）商购获得的EBECRYL4833和Eb8804。合适的韧化材料还包括“硬”低聚丙烯酸酯和“软”低聚丙烯酸酯的组合。“硬”丙烯酸酯的例子包括聚氨酯丙烯酸酯（例如EBECRYL4866）、聚酯丙烯酸酯（例如EBECRYL838）、以及环氧丙烯酸酯（例如EBECRYL600、EBECRYL3200、和EBECRYL1608（可从氰特（Cytec）商购获得）；以及CN2920、CN2261、和CN9013（可从沙多玛公司（Sartomer Company）商购获得））。“软”丙烯酸酯的例子包括可从氰特（Cytec）商购获得的EBECRYL8411；以及可从沙多玛公司（Sartomer Company）商购获得的CN959、CN9782、和CN973。这些材料以总固体（不包括溶剂部分）的5-25重量%范围添加到涂层配方中时对韧化纳米空隙结构化层是有效的。

纳米空隙聚合物材料可包含或可不包含粒子。粒子340的尺寸为d₂，其可为任何所需范围内的值中的任何所需值。例如，在一些情况下，粒子中的至少大部分（例如粒子中的至少60%或70%或80%或90%或95%）的尺寸在所需范围内。例如，在一些情况下，粒子中的至少大部分（例如粒子中的至少60%、或70%、或80%、或90%、或95%）具有不大于约5um、或不大于约3um、或不大于约2um、或不大于约1微米、或不大于约700nm、或不大于约500nm、或不大于约200nm、或不大于约100nm、或不大于约50nm的粒度。

在一些情况下，粒子340具有不大于约5um、不大于约3um、不大于约2um、不大于约1um、不大于约700nm、不大于约500nm、不大于约200nm、不大于约100nm、或不大于约50nm的平均粒度。在一些情况下，粒子中的一些可足够小以使得该区域的折射率得以改变，且其中存在极少的甚至不存在光散射。

在一些情况下，d₁和/或d₂足够小以使得该区域的折射率得以改变，且其中存在极少的甚至不存在光散射。例如，在此类情况下，d₁和/或d₂为不大于约λ/5、不大于约λ/6、不大于约λ/8、不大于约λ/10、不大于约λ/20，其中λ为光的波长。又如，在此类情况下，d₁和d₂为不大于约70nm、不大于约60nm、不大于约50nm、不大于约40nm、不大于约30nm、不大于约20nm、或不大于约10nm。

用于纳米空隙聚合物层中的粒子的其他特性包括形状。粒子可具有规则的形状（例如球形）或不规则的形状。粒子可为细长的，且具有不小于约1.5、不小于约2、不小于约3、不小于约4、或不小于约5的平均纵横比。在一些情况下，粒子可为串珠状（例如可得自日产化学（NissanChemical）的SNOWTEX-PS粒子）或者球形或无定形粒子的聚集链（例如热解法二氧化硅）的形态或形状。

纳米粒子可为无机物、或有机物、或者它们的组合。在一些实施例中，纳米粒子可为多孔粒子、中空粒子、实心粒子、或者它们的组合。合适的无机纳米粒子的例子包括二氧化硅和金属氧化物，例如氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、氧化铝、氧化铁、氧化钒、氧化锑、氧化锡、氧化铝/二氧化硅、二氧化硅/氧化锆以及它们的组合。纳米粒子可进行表面改性以使它们化学地和/或物理地粘合到粘结剂。在前一种情况下，表面改性的纳米粒子具有与粘结剂发生化学反应的官能团。通常，表面改性为熟知的并且可利用如上文引用的参照文献中所述的常规材料和技术来实现。

粘结剂与纳米粒子的重量比可为在约30:70、40:60、50:50、55:45、60:40、70:30、80:20或90:10或更大比值的范围内，具体取决于纳米空隙聚合物层的所需性质。纳米粒子重量%的优选范围为在约10重量%至约60重量%的范围内，并可取决于所用纳米粒子的密度和粒度。

在空隙320的网和粒子340的主要光学效应为影响有效折射率并且最大程度地降低散射光的情况下，因存在空隙320和粒子340而使光学层300的光学雾度为不大于约5%、或不大于约4%、或不大于约3.5%、或不大于约4%、或不大于约3%、或不大于约2.5%、或不大于约2%、或不大于约1.5%、或不大于约1%。在此类情况下，光学层的有效介质的有效折射率为不大于约1.40、或不大于约1.35、或不大于约1.3、或不大于约1.25、或不大于约1.2、或不大于约1.15。

除粘结剂310和粒子340之外，第一区域300还可具有其他材料。例如，第一区域300可包含一种或多种添加剂（例如耦合剂），以帮助润湿在其上形成纳米空隙聚合物材料的基底的表面，该基底未在图3中明确示出。第一区域300中的其它示例性材料包括引发剂，如一种或多种光引发剂、抗静电剂、紫外线吸收剂、和脱模剂。

纳米空隙聚合物材料通常形成为层。制备纳米空隙聚合物材料层的方法在上文引用的Kolb等人的参考文献中有所描述。在一种方法中，首先制备溶液，该溶液包括多个粒子（例如纳米粒子）以及溶于溶剂中的可聚合材料，其中可聚合材料可包括例如一种或多种类型的单体。然后，（例如）通过施加热或光来聚合可聚合材料，以在溶剂中形成不可溶聚合物基体。在一些情况下，经过聚合步骤之后，溶剂仍可包括一些可聚合材料，但浓度较低。接下来，通过干燥或蒸发溶液除去溶剂而得到第一区域300，该第一区域包括分散在聚合物粘结剂310中的空隙320的网或多个空隙320。第一区域还包括分散在聚合物中的多个粒子340。这些粒子结合至粘结剂，其中结合可以是物理的或化学的。

通常，纳米空隙聚合物层可被形成为具有所需的孔隙度或空隙体积，这可取决于可变折射率光提取层的第一区域的所需特性。例如，第一区域可具有约20%至约70%、约30%至约70%、或约40%至约70%的空隙体积。在一些情况下，空隙体积为不小于约20%、不小于约30%、不小于约40%、不小于约50%、不小于约60%、不小于约70%、不小于约80%、或不小于约90%。

在一些实施例中，第一区域300具有低光学雾度。在此类情况下，光学层的光学雾度为不大于约10%。或者不大于约7%、或不大于约5%、或不大于约4%、或不大于约3.5%、或不大于约4%、或不大于约3%、或不大于约2.5%、或不大于约2%、或不大于约1.5%、或不大于约1%。整个第一区域上的光学雾度可为在约1-5%、约1-3%、约1-2%、或小于1%的范围内。在此类情况下，光学膜可具有不大于约1.40、或不大于约1.35、或不大于约1.3、或不大于约1.2、或不大于约1.15、或不大于约1.1、或不大于约1.05的减小的有效折射率。对于垂直入射到光学层300上的光而言，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。本文所公开的雾度值是使用Haze-Gard Plus雾度计(BYK-Gardiner(Silver Springs,Md.))，按照ASTM D1003中所述的工序测得的。

在一些实施例中，第一区域300具有高光学清晰度。对于垂直入射到第一区域300上的光而言，如本文所用，光学清晰度是指比率(T₁-T₂)/(T₁+T₂)，其中T₁为偏离法向1.6和2度之间的透射光，T₂为位于距法向零度和0.7度之间的透射光。本文所公开的清晰度值是使用得自毕克-加特纳（BYK-Gardiner）的Haze-Gard Plus雾度计测得的。在第一区域300具有高光学清晰度的情况下，清晰度为不小于约80%、或不小于约85%、或不小于约90%、或不小于约95%。

可通过将上文所述的含溶剂溶液涂布到基底上来制备第一区域300的纳米空隙聚合物材料。在多种情况下，基底可由可用于辊对辊工艺的任何聚合物材料形成。在一些实施例中，基底层为透明的（具有极低的甚至不具有雾度并且具有高清晰度）并且由聚合物（例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、丙烯酸类树脂、和环烯烃聚合物）形成。基底还可包括透明基底，例如玻璃和其他的透明无机材料。基底还可包括反射型散射基底或材料（例如漫射白色聚合物基底）、半镜面基底聚合物基底（例如多层光学膜（例如可得自3M的ESR）、金属半镜面反射器（例如拉绒铝）。在一些情况下，基底可包括隔离衬片，以使得可将纳米空隙聚合物层300转移到另一个基底，例如转移到粘合剂层。

对于其中第一区域包含纳米空隙聚合物材料的实施例而言，附加材料限定第二区域。附加材料位于纳米空隙聚合物材料的纳米空隙内并且具有足够高的折射率以使得第二区域的折射率大于第一区域的折射率。可用的附加材料包括能够结合到纳米空隙聚合物材料内以使得可变折射率光提取层可根据需要起作用的任何材料。附加材料具有高折射率，在这种意义上，其可增加纳米空隙聚合物材料的折射率，即，可将第一折射率增加至少约0.03，例如，约0.03至约0.5、约0.05至约0.5、或约0.05至约0.25。

通常，附加材料可具有约1.40至2.1范围内的折射率。附加材料的折射率的精确范围将取决于纳米空隙聚合物材料的折射率以及相邻层（提取层正从该相邻层提取光）的折射率。针对本文所述的本发明目的，可变折射率光提取层被设计用于从相邻透明层提取光。为了执行此功能，可变折射率光提取层的第一区域的折射率必须小于相邻透明层的折射率，并且可变折射率光提取层的第二区域的折射率大致等于或大于相邻透明层（正从该透明层来提取光）的折射率。

通常，将附加材料结合到纳米空隙聚合物材料内，且在纳米空隙聚合物材料的表面上具有极少的或不具有附加材料。在一些实施例中，附加材料基本上完全地填充互连的纳米空隙，使得在第二区域内保留极少的或未保留空隙体积（小于5%的空隙体积）。在一些实施例中，附加材料部分地填充互连的纳米空隙，使得保留一些空隙体积。第二区域包括特定数量的空隙体积，这取决于附加材料的折射率以及第一区域和第二区域之间的折射率的所需差值。例如，第二区域可具有小于约20%、小于约10%、小于约5%、或小于约1%的空隙体积。

示例性的附加材料包括小分子、低聚物、和聚合物。上文所述的用于制备纳米空隙聚合物材料的材料中的任何一种均可用作附加材料。一般来讲，利用下文所述的方法（例如印刷）来将附加材料沉积到纳米空隙聚合物材料的空隙内。在一些情况下，附加材料为可聚合材料，所述可聚合物材料为100%固体并且具有粘度，所述粘度在应用条件下允许附加材料渗透到纳米空隙聚合物材料内从而形成第二区域。

附加材料的具体选择可取决于将其结合到纳米空隙聚合物层内的方法。各种方法在下文中有所描述。例如，在一些实施例中，通过将附加材料沉积到包含纳米空隙聚合物材料的层的表面的选定面积或区域上来制备可变折射率光提取层。附加材料随后渗入纳米空隙聚合物材料，使得在该层的表面上保留极少的或未保留附加材料。此实施例可需要附加材料具有足够低的粘度和尺寸足够小的分子组分，以便渗透到和渗透穿过纳米空隙聚合物材料的纳米空隙。

例如，在一些实施例中，通过将可聚合组合物沉积到包含纳米空隙聚合物材料的层的表面的选定面积或区域上来制备可变折射率光提取层。可聚合组合物随后渗入纳米空隙材料，使得在该层的表面上保留极少的或未保留可聚合组合物。然后可通过常规方式来聚合可聚合组合物以形成附加材料，从而形成具有第一材料和附加材料两者的第二区域。在一些情况下，附加材料完全渗透穿过纳米空隙聚合物材料层的厚度。

第一区域和第二区域可在可变折射率光提取层的整个横向表面上相对于彼此进行设置，以便按照所需方式来控制光。例如，第二区域可包括在该层的整个横向平面上布置成图案的多个第二区域。又如，第二区域可包括在该层的整个横向平面上无规地布置的多个第二区域。第一或第二区域在该层的整个横向平面上可为连续区域。对于不连续（即，亦即多个区域）的第一或第二区域，密度在该层的整个横向平面上可沿任何方向均有所不同。例如，第二区域的密度在该层的整个横向平面上可沿一个或两个维度有所不同。这些实施例中的若干实施例在图4a-4d、5a和5b中有所描述。

可变折射率光提取层的最佳厚度取决于该层被设计用于执行的功能。层厚取决于纳米空隙聚合物材料的性质。可变折射率光提取层应足够厚，使得第一区域可提供相邻透明基底的光学隔离，其中来自另一个层的超临界光正在相邻透明基底中传播，所述另一个层设置在可变折射率光提取层的相对侧。纳米空隙聚合物层的厚度应足够薄，使得附加材料可沉积到该层上并且基本上渗透到该层内，在一些情况下渗透穿过该层的厚度，从而产生第二区域。在一些情况下，可变折射率光提取层的厚度为大于约500nm、或者在约500nm至约100um、约500nm至约8um、约1um至约5um、或约1um至约3um的范围内。

可变折射率光提取层支持或促进TIR，因此该层足够厚，使得在可变折射率光提取层的表面处经受TIR的光线的消逝尾在该层的整个厚度上并不发生光学耦合或者发生极少的光学耦合。在此类情况下，可变折射率光提取层的厚度为不小于约0.5um、不小于约1um、不小于约1.1um、不小于约1.2um、不小于约1.3um、不小于约1.4um、不小于约1.5um、不小于约1.7um、或不小于约2um。足够厚的可变折射率光提取层可防止或减小在低折射率层的整个厚度上发生的光学模式的消逝尾的不利的光学耦合。

在一些情况下，可变折射率光提取层在以该层的堆积体积性能测量时具有低光学雾度。在此类情况下，可变折射率光提取层的光学雾度为不大于约10%、不大于约7%、不大于约5%、不大于约4%、不大于约3.5%、不大于约4%、不大于约3%、不大于约2.5%、不大于约2%、不大于约1.5%、或不大于约1%。在此类情况下，可变折射率光提取层可具有不大于约1.40、不大于约1.35、不大于约1.3、不大于约1.2、不大于约1.15、不大于约1.1、或不大于约1.05的减小的有效折射率。对于垂直入射到给定层的表面上的光而言，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。本文所公开的雾度值是使用Haze-Gard Plus雾度计(BYK-Gardiner(Silver Springs,Md.))，按照ASTM D1003中所述的工序测得的。

在一些情况下，可变折射率光提取层具有高光学清晰度。如本文所用，光学清晰度是针对垂直入射到该层上的光定义的，并且是指比率(T₁-T₂)/(T₁+T₂)，其中T₁为偏离法向1.6和2度之间的透射光，T₂为位于距法向零度和0.7度之间的透射光。本文所公开的清晰度值是使用得自毕克-加特纳（BYK-Gardiner）的Haze-Gard Plus雾度计测得的。在可变折射率光提取层具有高光学清晰度的情况下，清晰度为不小于约80%、不小于约85%、不小于约90%、或不小于约95%。

可变折射率光提取层可包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域在该层的整个横向平面上相对于彼此设置成某种所需的几何构造，以使得该层提供所需的光学性能特征。图4a为可变折射率光提取层的平面图，其中示出了第一区域和第二区域的示例性几何构造。可变折射率光提取层400包括在整个层上连续的第一区域410，如在该层的平面图中所见，并且第二区域420为由利用虚线示出的矩形包封的分立区域。

如上文所述，在整个本公开中，虚线用于指示第一区域和第二区域的一般位置，然而，这些虚线并不旨在描述所述区域之间的任何种类的边界。如本文所述，第二区域是通过下述方式形成的：通常通过一些印刷方式将附加材料沉积到纳米空隙聚合物材料上，以使得附加材料到达纳米空隙聚合物材料内的渗透、芯吸等等操作取决于用于形成这些区域的材料的化学性质以及诸如粘度、润湿性、温度等等之类的特性。

第二区域420被成形为具有基本上相同的长度和宽度的矩形或条纹，所述矩形或条纹在层400的整个宽度上延伸并且从左到右以递增的频率进行设置。第二区域420的折射率比第一区域410的折射率大至少约0.03。图4b示出了可变折射率光提取层400的折射率分布，其中沿该层的长度的x轴标识位置d位于基本上单一的位置w₁处，如图4a所示。此折射率分布示出了层400的折射率的变型形式，所述变型形式包括分别在第一折射率n₁和第二折射率n₂之间的图案。图4c和4d分别示出了选定光学特性透射率%和透明度%的分布，其中在该层的长度上存在实际上极少的或者不存在变化。

图5a示出了另一个可变折射率光提取层的平面图，其中示出了第一区域和第二区域的示例性几何构造。可变折射率光提取层500包括在整个层上连续的第一区域510，如在该层的平面图中所见，并且第二区域520为由利用虚线示出的圆包封的分立区域。该图案还示出第二区域520的密度可在x和y维度均有所变化。

图5b示出了另一个可变折射率光提取层的平面图，其中示出了第一区域和第二区域的示例性几何构造。可变折射率光提取层530包括在整个层上连续的第一区域540，如在该层的平面图中所见，并且第二区域550为由利用虚线示出的形状（在此情况下为心形）包封的分立区域。该图案示出了高折射率区域的几何构造不必以梯度形式变化，但它们也可进行图案化以便从相邻透明层以成像方式提取超临界光。

可变光提取层的第一区域和第二区域的几何构造被设计用于提取在相邻透明层中传播的超临界光，并且将该光以预定模式（例如，基本上均匀的照射）递送到可变折射率光提取层相对侧的另一个层。

在一些实施例中，第二高折射率区域的尺寸相对于可变折射率光提取层的厚度的比率对包括可变折射率提取层的照明组件的功能而言为重要的。照明组件的纵横比被定义为可变折射率光提取层的厚度除以第二区域的最小宽度。在一些实施例中，此纵横比小于约1/3、小于约1/5、或小于约1/10。在一些实施例中，第二高折射率区域的最小宽度在10微米至200微米的范围内，并且可变折射率光提取层的厚度在500nm至8微米的范围内，同时满足纵横比小于约1/3的约束条件。

可变折射率光提取层可设置在基底上。基底可包括用于制备该层的支撑件，如PCT专利申请No.US2011/021053（Wolk等人）所述。在一些实施例中，光学膜包括设置在透明基底上的可变折射率光提取层。如本文所用，“透明的”是指显著光学透明的以及显著低雾度的和不散射的。示例性的透明基底根据光学膜的所需特性而具有必需的光学特性。透明基底可包括聚合物基底，例如聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯等等。在一些实施例中，透明基底包括如下文所述的光导。在一些实施例中，透明基底具有某种程度的雾度并且可提供一些光散射，使得光可沿着朝向背照式显示器或图形层的前向方向进行散射。

图6示出了包括光源601和背照式透射型显示组件602的示例性的背照式透射型显示装置600的示意图。背照式透射型显示组件602包括照明制品610和透射型显示器620。照明制品610包括邻近可变光提取层640设置的光导630。光导光学耦合到可变折射率光提取层640的底部表面642（由两个表面之间的虚线指示）。可变折射率光提取层的相邻相对表面644光学耦合到透射型显示器620（由两个表面之间的虚线指示）。光源601光学耦合到光导630，使得由光源发射的光可进入光导。

在一些实施例中，在光导630的底部表面632和可变折射率光提取层640的顶部表面644之间不存在空气间隙，并且在可变折射率光提取层640的底部表面642和透射型显示器620的顶部表面624之间不存在空气间隙，以便产生光学耦合。一般来讲，如本文所用，空气间隙被定义为显著地、均一地、和连续地存在于两个连续层、空间等等的主表面之间的连续层、空间等。光导630的底部表面632促进在光导内传播的光的TIR。

在一些实施例中，光导630的折射率介于可变折射率光提取层640的第一区域和第二区域的折射率之间。

根据此实施例，提供光的方法包括：提供光源、光导、和可变折射率光提取层；以及将光源光学耦合到光导并且将光导光学耦合到可变折射率光提取层，使得由光源发射的光通过全内反射在光导内进行传输并且被可变折射率光提取层从光导选择性地提取出。

在一些实施例中，可变折射率光提取层640可直接设置在透射型显示器620的表面622上。可通过若干方法来将光导630直接附接到可变光提取层的表面642。如下文所述，光导630可包括热塑性树脂材料（例如丙烯酸类树脂），并且在这些情况下，可通过将熔融树脂浇注到可变折射率提取层的表面642上来形成光导，或者可通过嵌件注模工艺来将光导附接到可变折射率光提取层。在一些情况下，光导630包括弹性体材料，使得该光导可热层合到可变折射率提取层的表面642。在一些情况下，光导630包括压敏粘合剂(PSA)，使得该光导可直接层合到可变折射率提取层的表面642。在其中光导630并非为粘合剂的情况下，可变折射率提取层的表面642可利用光学透明的粘合剂粘附到光导的表面634。光学透明的粘合剂在下文中有所描述。

光导630可包括任何合适的材料。例如，光导可包括玻璃、丙烯酸酯（包括聚甲基丙烯酸甲酯）、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯丙烯酸甲酯共聚物和共混物、环烯烃聚合物（如，可得自肯塔基州路易斯维尔市的瑞翁化学公司(ZEON Chemicals L.P.,Louisville,KY)的ZEONEX和ZEONOR）、氟聚合物、聚酯（包括聚对苯二甲酸乙二醇(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、以及包含PET或PEN或者这两者的共聚物）；聚氨酯、环氧树脂、聚烯烃（包括聚乙烯、聚丙烯、聚降冰片烯、呈全同立构、间同立构和无规立体异构体的聚烯烃、以及通过茂金属聚合反应产生的聚烯烃）。在一些情况下，光导可为弹性体（例如弹性体聚氨酯材料）和硅氧烷基聚合物（包括（但不限于）聚二烷基硅氧烷、硅氧烷聚脲、和硅氧烷聚乙二酰胺）。

在一些实施例中，光导为WO2010/005655A2（Sherman等人）中所述的粘弹性光导。通常，粘弹性光导包含一种或多种在发生变形时同时具有弹性和粘性行为的粘弹性材料。弹性特性是指材料在瞬态荷载移除后恢复初始形状的能力。衡量材料弹性的一个度量称为张力设定值，所述张力设定值为材料已被拉伸、随后允许在与拉伸时相同的条件下恢复（从拉伸状态回缩或收缩）之后剩余的伸长量的函数。如果材料的拉伸给定值为0%，则其在松弛后恢复到初始长度；而如果拉伸给定值为100%，则材料在松弛后的长度为初始长度的两倍。可以使用ASTM D412方法测量拉伸给定值。可用的粘弹性材料的拉伸永久变形值可为大于约10%、大于约30%、或大于约50%；或约5至约70%、约10至约70%、约30至约70%、或约10至约60%。

属牛顿液体的粘性材料的粘滞特性符合牛顿定律，该定律说明应力随剪切梯度线性增加。液体在剪切梯度移除时不会恢复其形状。可用的粘弹性材料的粘滞特性包括材料在其不会发生分解的合理温度下的流动性。

粘弹性光导可具有促使充分地接触或润湿被设计成能从光导提取光的材料（例如光学制品）的至少一部分的特性，使得粘弹性光导和光学制品进行光学耦合。然后可从粘弹性光导中提取出光。粘弹性光导通常为软质、适形和柔性的。因此，粘弹性光导可具有使充分接触得以实现的弹性模量（或储能模量G’）、使层不作不需要流动的粘性模量（或损耗模量G’’），以及使层具有相对阻尼度所需的阻尼系数(G’’/G’,tan D)。可用的粘弹性材料可具有小于约300,000Pa的储能模量G’（在10弧度/秒和温度约20至约22℃下测量）。可以按照例如ASTM D4065、D4440和D5279，使用动态机械分析来测量材料的粘弹性。

在一些实施例中，粘弹性光导包括如以Dalquist临界线描述的PSA层（如Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology,Second Ed.,D.Satas,ed.,Van Nostrand Reinhold,New York,1989（《压敏粘合技术手册（第二版）》，D.Satas编著，Van Nostrand Reinhold，New York，1989年）中所述）。

粘弹性光导可具有特定剥离力或至少显示具有在特定范围内的剥离力。例如，粘弹性光导可以具有约50g/in至约3000g/in、约300g/in至约3000g/in或约500g/in至约3000g/in的90°剥离力。可使用得自IMASS的剥离测试仪来测量剥离力。

在一些实施例中，粘弹性光导包括在至少一部分可见光谱（约400nm至约700nm）范围内具有约80%至约100%、约90%至约100%、约95%至约100%、或约98%至约100%的高透光率的透明的光导。在一些实施例中，粘弹性光导的雾度值为小于约5%、小于约3%或者小于约1%。在一些实施例中，粘弹性光导的雾度值为约0.01%至小于约5%、约0.01%至小于约3%或者约0.01%至小于约1%。可使用雾度计按照ASTM D1003测定透射雾度值。

在一些实施例中，粘弹性光导包括具有高透光率和低雾度值的透明的光导。在至少一部分可见光谱（约400nm至约700nm）上的高透光率可为约90%至约100%、约95%至约100%或约99%至约100%，而雾度值可为约0.01%至小于约5%、约0.01%至小于约3%或约0.01%至小于约1%。粘弹性光导的透光率还可以为约50%至约100%。

粘弹性光导的折射率可在约1.3至约2.6、1.4至约1.7或约1.5至约1.7的范围内。针对粘弹性光导选择的特定折射率或折射率范围可取决于照明装置的总体设计和可使用该装置的特定应用。

粘弹性光导材料可包含纳米粒子，所述纳米粒子可修改粘弹性光导材料的折射率或者影响粘弹性光导材料的机械特性。合适的纳米粒子具有适当的粒度，以使得粒子产生所需效果且不会将显著量的散射引入到光导材料内。

粘弹性光导通常包含至少一种聚合物。粘弹性光导可包括至少一种PSA。PSA可用于将被粘物粘附在一起，并具有以下性质，例如：(1)有力且持久的粘着力；(2)用不超过指压的压力即可粘附；(3)具有足够固定在粘合体上的能力；以及(4)足够的内聚强度，以便干净地从粘合体上可移去。已经发现适于用作压敏粘合剂的材料为这样的聚合物，其经过设计和配制以表现必需的粘弹性，导致粘着性、剥离粘合力和剪切保持力之间所需的平衡。得到适当的性质平衡不是一个简单的过程。有关PSA的定量描述可见于上文引用的Dahlquist参考文献。

可用的PSA在上述Sherman等人的文献中有详细描述。可用的PSA包括聚(甲基)丙烯酸酯PSA，所述聚(甲基)丙烯酸酯PSA衍生自：单体A，所述单体A包括至少一种单烯键式不饱和的(甲基)丙烯酸烷基酯单体，其中所述单体的均聚物具有不大于约0℃的Tg；和单体B，所述单体B包括至少一种单烯键式不饱和的可自由基共聚的增强单体，其中所述单体的均聚物具有比单体A的均聚物高（例如）至少约10℃的Tg。本文所用的(甲基)丙烯酸是指丙烯酸类和甲基丙烯酸类物质，同样也指(甲基)丙烯酸酯。

在一些实施例中，粘弹性光导包含天然橡胶类和合成橡胶类PSA、热塑性弹性体、增粘热塑性-环氧化物衍生物、聚氨酯衍生物、聚氨酯丙烯酸酯衍生物、有机硅PSA如聚二有机硅氧烷、聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和有机硅脲嵌段共聚物。

在一些实施例中，粘弹性光导包括透明的丙烯酸类PSA，例如，可作为转移胶带得自3M公司的VHB^TM丙烯酸胶带4910F或4918(VHB^TMAcrylicTape4910F或4918)以及以及3M^TM光学透明层合粘合剂(3M^TMOptically ClearLaminating Adhesives)（8140和8180系列）。

在一些实施例中，粘弹性光导包含分散在粘合剂基质中以形成路易斯酸碱对的嵌段共聚物。在一些实施例中，粘弹性光导包含当以零度的角度或接近零度的角度拉伸时可以从基底去除的可拉伸剥离PSA。

如上文所述，可利用光学透明的粘合剂(OCA)来将光导630粘附到可变折射率光提取层640。在一些实施例中，OCA包括如下PSA，所述PSA在可见光谱（约400至约700nm）的至少一部分内具有约80%至约100%、约90%至约100%、约95%至约100%、或约98%至约100%的高透光率并且/或者具有约0.01%至小于约5%、约0.01%至小于约3%、或约0.01%至小于约1%的雾度值。

在一些实施例中，可用的PSA包括如以Dalquist临界线描述的那些（如Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology,Second Ed.,D.Satas,ed.,Van Nostrand Reinhold,New York,1989（《压敏粘合技术手册（第二版）》，D.Satas编著，范诺斯得莱因霍尔德出版社，1989年）中所述）。PSA可具有特定剥离力或至少表现出在特定范围内的剥离力。例如，PSA的90°剥离力可为约10至约3000g/in、约300至约3000g/in或约500至约3000g/in。可使用得自IMASS的剥离测试仪来测量剥离力。

OCA的折射率可在约1.3至约2.6、1.4至约1.7、或约1.5至约1.7的范围内。选择用于OCA的具体折射率或折射率范围可取决于包括光导和可变折射率光提取层的光学膜的总体设计。通常，OCA的折射率应大致等于或大于光导的折射率并且应介于可变折射率光提取层640的第一区域和第二区域的折射率之间。

用作OCA的PSA可包括上文针对粘弹性光导所述的材料中的任何一种。亦即PSA的其他示例性OCA包括如US7,005,394（Ylitalo等人）中所述的增粘热塑性环氧树脂、如US3,718,712(Tushaus)中所述的聚氨酯、如US2006/0216523(Shusuke)中所述的聚氨酯丙烯酸酯。在一些实施例中，粘合剂包括透明的丙烯酸PSA，例如，可作为转移胶带例如得自3M公司的VHB^TM丙烯酸胶带4910F和4918、3M^TM光学透明的层合粘合剂（8140和8180系列）、以及在WO2004/0202879中所述的3M^TM光学透明的层合粘合剂（8171CL和8172CL）。可用的OCA还在US2011/0039099（Sherman等人）中有所描述。在一些实施例中，OCA可包括如下PSA，所述PSA具有微结构化粘合剂表面以允许在施加到光导表面上时来排气，如（例如）在US2007/0212535（Sherman等人）中所述。

粘合剂可包括可拉伸剥离的PSA。可拉伸剥离的PSA是指在零度角或接近零度角拉伸时可从基底剥离的PSA。在一些实施例中，粘合剂或在光学胶带中使用的可拉伸剥离PSA的剪切储能模量为小于约10MPa（在1弧度/秒和-17℃的条件下测量）、或从约0.03至约10MPa（在1弧度/秒和-17℃的条件下测量）。如果希望进行拆卸、返工或循环利用，则可使用可拉伸剥离的PSA。

在一些实施例中，可拉伸剥离的PSA可包括如美国6,569,521B1（Sheridan等人）或者美国临时申请号61/020423（63934US002，Sherman等人）和61/036501（64151US002，Determan等人）中所述的有机硅基PSA。这种有机硅基PSA包含MQ增粘树脂和有机硅聚合物的组合物。例如，可拉伸剥离的PSA可包含MQ增粘树脂和选自以下的弹性体有机硅聚合物：基于脲的有机硅共聚物、基于草酰胺的有机硅共聚物、基于酰胺的有机硅共聚物、基于氨基甲酸酯的有机硅共聚物以及它们的混合物。

在一些实施例中，可拉伸剥离的PSA可包括丙烯酸酯基PSA，如WO2010/078346（Yamanaka等人）和WO2010/077541（Tran等人）中所述。这些丙烯酸酯基PSA包含丙烯酸酯、无机粒子和交联剂的组合物。这些PSA可以为单层或多层。

在一些实施例中，粘合剂层可包括多官能烯键式不饱和硅氧烷聚合物与一种或多种乙烯基单体的固化反应产物，如US7,862,898（Sherman等人）和US7,892,649（Sherman等人）中所述。

在一些实施例中，使用如WO2010/132176（Sherman等人）和WO2009/085662（Sherman等人）中所述的自润湿粘合剂有利于将照明装置600布置到反射型散射元件上。

示例性的PSA包括得自含有聚醚链段的低聚物和/或单体的聚合物，其中所述聚合物的35-85重量%包含所述链段。这些粘合剂描述于US2007/0082969A1（Malik等人）中。另一个示例性的PSA包括可自由基聚合的氨基甲酸酯基或脲基低聚物和可自由基聚合的嵌段硅氧烷基共聚物的反应产物；这些粘合剂在US临时专利申请61/410510（Tapio等人）中有所描述。

PSA可任选地包含一种或多种添加剂，例如，纳米粒子、增塑剂、链转移剂、引发剂、抗氧化剂、稳定剂、粘度调节剂、和抗静电剂。

在一些实施例中，将密封层设置在可变折射率光提取层上以便使渗透到后者内污染物降至最低。例如，当粘合剂层用于将光导粘附到可变折射率光提取层时，可将密封层设置在可变折射率光提取层640的底部表面642上以使其位于可变折射率光提取层和粘合剂层之间。又如，可将密封层设置在可变折射率光提取层上，以使其位于可变折射率光提取层和光导之间，并且密封层的折射率大致等于或大于光导的折射率。

合适的密封层包括可为丙烯酸基或丙烯酸酯基的压敏粘合剂聚合物和共聚物、苯乙烯-丁二烯、或者苯乙烯-异戊二烯型共聚物热塑性树脂和类似的聚合物，前提条件是它们不包含显著比率的能够渗透到纳米空隙第一区域内的低分子量物质。其他的聚合物密封层可为热活化的聚合物，包括丙烯酸类树脂、丙烯酸类树脂-乙酸乙烯酯、共聚物、嵌段共聚物、EVA共聚物、聚酰胺、聚酯、聚乙烯聚合物和共聚物、聚异丁烯、聚丙烯聚合物和共聚物、聚氨酯聚合物和共聚物、以及其他的聚合物（包括沙林塑料、乙酸乙烯酯、和聚偏二氟乙烯、以及它们的具有酸式盐基团的合金、共聚物、和衍生物）。这些材料可利用直接膜层合法进行层合、可通过熔融涂布法进行涂覆、或者可通过任何合适的涂布方法来从聚合物的水性或溶剂性乳液或分散体进行涂布。可用作密封层的合适聚合物分散体的两个例子为NEOCRYL A-614和NEOPAC R-9699（可得自荷兰海尔伦的帝斯曼公司（DSM(6401JH Heerlen,Netherlands)）。

光源光学耦合到光导，使得光源发出的至少一些光可进入光导。例如，光源可光学耦合到光导，使得大于1%、大于10%、大于20%、大于30%、大于40%、大于50%、大于90%或约100%的光源发出的光进入光导。又如，光源可光学耦合到光导，使得约1至约10%、约1至约20%、约1至约30%、约1至约40%、约1至约50%、约1至约100%、约1至约100%、约50至约100%、或约1至约100%的光源发出的光进入光导。光源可发出具有无规或特定角分布的光。

光源可包括任何合适的光源。示例性光源包括线光源（例如冷阴极荧光灯）和点光源（例如发光二极管(LED)）。示例性光源还包括有机发光装置(OLED)、白炽灯、荧光灯、卤素灯、紫外灯、红外光源、近红外光源、激光或化学光源。通常，光源所发出的光可为可见光或不可见光。可使用至少一个光源。例如，可使用1至约10,000个光源。光源可包括设置在光导边缘上或边缘附近的一排LED。光源可包括布置在电路上的LED，以便LED发出的光在整个所需区域内连续或均匀地照亮光导。光源可包括发出不同颜色光的LED，使得颜色可在光导内混合。

“LED”是指发射可见光、紫外光、或红外光的二极管。发光二极管包括以商品名“LED”销售的非相干的包封或封装半导体器件，而不论是常规的或是超辐射的类型。如果LED发射的是诸如紫外光等不可见光，以及在LED发射可见光的某些情况下，则将其封装为包含磷光体（或是照亮设置在远处的磷光体），以将短波长的光转化为波长更长的可见光，某些情况下会得到发射白光的器件。

“LED晶粒”是LED的最基本形态，即经半导体加工过程而制成的单个部件或芯片。部件或芯片可包括适用于施加电力以使装置通电的电触点。部件或芯片的各个层和其他功能元件通常以晶片级形成，然后可以将加工好的晶片切成单个元件，以生产大量的LED晶粒。

无论是否用于产生白光，多色光源可以在光组件中表现为多种形式，并且对光导的输出区域或表面的颜色和亮度均匀性产生不同的影响。在一种方法中，多个LED晶粒（例如，发红光、绿光和蓝光的晶粒）全部彼此接近地装在引线框架或其他基底上，然后一起装入单个封壳材料中形成一个封装体，封装体内还可以包括单透镜部件。可控制这样的光源以发射单独的颜色中的任何一种、或同时发出所有颜色。在另一种方式中，单独封装LED（其中每个封装只有一个LED芯片并发射一种颜色的光）可以对指定的循环腔聚集成一簇，LED簇中含有发出不同颜色（例如蓝/黄、红/绿/蓝、红/绿/蓝/白或红/绿/蓝/青/黄）光的封装LED的组合。也可使用琥珀色的LED。在另一个方法中，可以将此类单独包装的多色LED以一个或多个线条、阵列或其他图案的形式设置。

如果需要，可以使用其他可见光发光体（如线性冷阴极荧光灯(CCFL)或热阴极荧光灯(HCFL)）来代替或辅助分立的LED光源，以作为本发明所公开的背光源的照明源。此外还可使用混合系统，例如CCFL/LED（包括发出冷白光和暖白光的CCFL/LED）、CCFL/HCFL（例如发出不同光谱的CCFL/HCFL）。发光器的组合可有多种变化，并包括LED和CCFL，以及诸如多个CCFL、多个不同颜色的CCFL以及LED和CCFL之类的复合体。光源还可包括单独的或与其他类型的光源（如，LED）结合的激光、激光二极管、等离子体光源或有机发光二极管。

例如，在某些应用中，可能有利的是用不同的光源（如长圆柱形CCFL）或线性表面发射光导来代替离散光源列，其中该光导沿其长度方向发光并连接到远程有源元件（如LED晶粒或卤素灯），也可对其他光源列做同样的替代。在美国专利No.5,845,038（Lundin等人）和No.6,367,941（Lea等人）中公开了这种线性表面发射光导的例子。已为人们所知的还有纤维耦合激光二极管和其他半导体发光体，在这些发光体中，当把它放在本发明所公开的循环腔中或者以其他方式放在背光源的输出区域后面时，光学纤维波导的输出端可以看作是光源。同样的情况也适用于发光区域较小的其它无源光学元件，如透镜、偏转器、狭窄的光导以及发射来自有源元件（如灯泡或LED晶粒）的光线的类似元件。这类无源元件的一个例子是侧发光封装LED的模制封壳或透镜。任何合适的侧发光LED可用于一个或多个光源，例如，LUXEON LED（可得自加利福尼亚州圣荷西的流明公司(Lumileds,San Jose,CA)）或描述于US7,525,126（Leatherdale等人）和US2007/0257270（Lu等人）中的LED。

进入光导的光可进行准直，以使其以小于50度、小于40度、小于30度、小于20度、或小于10度的角度入射到光导和另一个介质之间的表面上，其中入射角是相对于光导注入界面的表面法线测得的。存在用于产生准直光束的多种方法，其包括（但不限于）：1.提供具有高度准直透镜的LED光源；2.提供设置在反射楔内部的LED光源，其中所述楔具有小于20度、小于15度、或小于10度的内角。3.提供下述LED光源，其中所述LED光源设置在被设计用于将光准直到所需注入角的复合抛物面集光器的大致焦点处；4.提供下述LED光源，其中发射光线垂直于光导的平面并且光入射到被设计用于准直注入光导内的光的半抛物面反射镜上；以及5.提供被设计用于在光导的表面处发射光的LED光源，所述光导具有表面浮突结构以允许光仅以超临界角进入光导。

制备可变折射率光提取层的方法包括：提供具有第一折射率的纳米空隙聚合物层；并且将附加材料印刷到纳米空隙聚合物层上，使得附加材料基本上渗入纳米空隙聚合物层，从而形成包括第一区域和第二区域的可变折射率光提取层，所述第一区域包括纳米空隙聚合物层的一部分，所述第二区域包括纳米空隙聚合物层的另一部分和附加材料；其中所述第一区域和所述第二区域被设置为使得对于正在相邻层中以超临界角传输的光而言，可变折射率光提取层基于所述第一区域和所述第二区域的几何构造以预定方式来选择性地提取所述光。

印刷可包括非冲压或冲压印刷（例如喷墨印刷和热转移印刷）以及数字或模拟印刷。例如，可利用柔性版印刷来将附加材料（也称为额外材料或另一种材料）印刷到纳米空隙聚合物层上，其中具有含附加材料的凹坑的凹版辊将该材料转移到具有印模（其具有所需排列的形状）的柔性版辊。使纳米空隙聚合物材料层滑过并且接触印模，以利用附加材料来有效地压印或印刷该幅材，由此将附加材料从柔性版辊的图案转移到纳米空隙层的表面。附加材料随后渗入纳米空隙层内，在一些情况下，渗入纳米空隙层的整个厚度。在大多数情况下，通过固化（例如，利用UV辐射的固化）来使该材料硬化。此过程可以间歇式印刷工艺或以连续卷对卷工艺来执行，其中使包括纳米空隙聚合物层的连续幅材滑过柔性版辊，由此导致将附加材料的重复图案或连续图案印刷到纳米空隙层上。

印刷还可包括其他方法，所述其他方法包括（但不限于）卷筒纸凹版印刷、网版印刷、喷墨印刷（可使用水型、溶剂型、或固定型油墨）、凸版印刷、橡皮版印刷、利用热敏基底的热转印方法、热染料转移和染料升华印刷、点阵印刷、和利用菊花轮的印刷。

如上文所述，光导630和透射型显示器620分别与可变折射率光提取层的顶部表面642和底部表面644光学耦合。在多种情况下，这种光学耦合意味着在可变折射率光提取层640、光导630、和透射型显示器620之间不存在空气间隙。就上文提及的不具有空气间隙的光学耦合而言，这种光学耦合意味着在层640、630、和620中的每一者的外表面之间不存在连续空气层。

在一些实施例中，可变折射率光提取层设置在透明基底（例如，上文所述的那些基底中的任何一者）上。图7a示出了包括光源701和背照式透射型显示组件702的示例性的背照式透射型显示装置700的示意图。背照式透射型显示组件702包括照明制品710和透射型显示器720。在此实施例中，可变折射率光提取层740制备在透明基底750上。照明制品710包括邻近透明基底750设置的光导730。光导、可变折射率光提取层、和透射型显示器为光学耦合的，如上文针对图6所述。

图7b示出了示例性的背照式透射型显示装置703的示意图，所述背照式透射型显示装置703类似于图7a所示的装置，不同的是光导730与可变折射率光提取层740相邻。如上文针对图6所述，透射型显示装置700和703可在附图所示的部件之间不具有空气间隙，并且可使用光学透明的粘合剂将部件粘合在一起。对于图7b所示的构造而言，透明基底750可具有某种程度的雾度并且可提供一些光散射，前提条件是散射光主要沿着朝向透射型显示器720的前向方向。如上所述，在一些情况下，可将任选的密封层施用到背对透明基底750的可变折射率光提取层740的表面上。

背照式透射型显示组件可包括从可变折射率光提取层提取光的光输出层。图8a示出了包括光源801和照明制品810的示例性照明装置800的示意图，所述照明制品810包括设置在光导830和可变折射率光提取层840之间的透明基底850。光输出层860设置在背对透明基底850侧的可变折射率光提取层840上。光输出层可包括如此前所述的用于可变折射率光提取层的密封层。一般来讲，光输出层860具有第三折射率，所述第三折射率大于可变折射率光提取层的第一区域的第一折射率（低折射率）。可调节光输出层的特性，使得可从光导提取选定量的光。光输出层不仅可用于从可变折射率光提取层提取光，而且可用于经由输出表面（例如，光输出表面862）发射光。光输出表面862还可用于将照明制品810直接粘合到显示器或图形。

光输出层的光输出表面可如图8a所示为非结构化的，或者其可根据所需的效果而具有任何三维结构。图8b示出了包括光源801和照明制品812的示例性照明装置802的示意图，所述照明制品812包括设置在光导830和可变折射率光提取层840之间的透明基底850。光输出层864设置在背对透明基底850侧的可变折射率光提取层840上。光输出层864包括光输出表面866，所述光输出表面866具有不规则或无规的结构以使得光从表面866发出并且可为漫射的。

一般来讲，光输出表面可具有任意数量、形状、形状组合、尺寸等等的特征，这取决于所需的效果。在一些实施例中，光输出表面可具有形状以使得光沿着一个或多个预定方向发射。例如，光输出表面可包括分立的凸透镜和/或凹透镜状特征。

示例性特征包括具有下列形状的凸起和/或凹陷：透镜状、棱镜、椭球体、圆锥形、抛物面、棱锥形、正方形或矩形、或它们的组合。其他示例性特征包括位于一个面上的折射光学特征和位于其他侧面上的透射特征---所述折射特征和透射特征具有特定的对齐和对准方式以用于通过限定范围的角度导向光。包括透镜的特征尤其可用于将光导向为优选的角分布。包括线性棱镜或细长棱镜的示例性特征也尤其可用。其他示例性特征包括具有细长、不规则、变斜率透镜状或无规圆柱形状或它们的组合的凸起和/或凹陷。可使用任何形状组合的混合体，例如，细长抛物面形、锥形棱镜、矩形底面棱镜和圆顶端棱镜形状。特征可包括形状的随机组合。

特征的尺寸可由其三个维度的整体形状来描述。在一些实施例中，每个特征可具有约1至约100um、例如从约5至约70um的维度。特征可具有完全相同的形状，但形状的尺寸可在至少一个维度上变化。特征可具有不同的形状，并且这些特征的尺寸可以（或可以不）在任何给定维度上变化。

特征的表面结构也可以变化。特征的表面结构通常是指特征的子结构。示例性表面结构包括光学上光滑的表面、不规则表面、图案化表面或它们的组合。特征（如果使用）的数量为一个或多个。也可使用多个（即至少两个）特征。通常，可包括任何数量的特征，例如，0、1、2、3、4或5个特征；大于1、大于10、大于20、大于100、大于500、大于1000、或大于2000个特征。

特征可以无规排列、以某种类型的规则图案排列、或这两种方式排列。特征之间的距离也可变化。特征可以是离散的，或者它们可以重叠。特征可以排列成彼此接近、彼此基本接触、彼此紧邻或它们的某种组合。特征之间的有用距离至多约10um，或者从约0.05um至约10um。特征可以斜向以及横向相对于彼此错开。特征的面密度可以随长度、宽度或随两者而变化。

特征可被布置成能获得所需的光学效果。特征可被布置成能通过可变折射率光提取层以预定方式来导向从光导提取的光。特征可用来控制从粘弹性光导提取的光的光量和/或方向。这通常可通过改变特征的形状、尺寸、表面结构和/或取向来进行。如果使用多个特征，则可以改变特征的数量和/或排列方式以及特征彼此之间的取向。

通常，可以理论上确定改变每个特征的取向将如何影响可从粘弹性光导提取的光的光量和分布。这可以利用符合折射定律和全内反射原理的光线跟踪技术来进行。

背照式透射型显示组件还可包括转向膜以重新导向从光输出层发射的光。图9a示出了包括光源901和照明制品910的示例性照明装置900的示意图，所述照明制品910包括设置在光导930和可变折射率光提取层940之间的透明基底950。光输出层960设置在背对透明基底950侧的可变折射率光提取层940上。在此实施例中，照明制品910还包括转向膜970，所述转向膜970被设置用于接收来自光输出层的光并且将其重新导向至同轴观察者。

在其中显示器或图像正被照亮的一些实施例中，有利的是在显示器或图形的整个面积上具有均匀的照明。在其他实施例中，可能有利的是利用较高的亮度来加亮显示器或图像的某些面积。在其中液晶显示器正被照亮的一些实施例中，有利的是光在如下角度范围上传播，所述角度范围的中心大致位于正交于或垂直于光导平面的轴线周围。可变折射率光提取层940可进行图案化以使其在光导的整个面积上从光导提取均匀分布的光。所提取光通过结构化表面962从光输出层960发出并且入射到转向膜970的微结构化表面972上以使其被重新导向至同轴观察者。

转向膜通常包括微结构化表面，并且该膜被设置为背照式透射型显示组件的一部分以使得微结构化表面面向光输出层的光输出表面。微结构化表面可包括任何微结构化特征（任何形状或尺寸），前提条件是来自光输出层的光可根据需要进行重新导向。可用的转向膜包括亦即棱镜的微结构化特征；这种类型的示例性转向膜包括Vikuiti^TM透射型直角膜II（也称为TRAF II）和Vikuiti^TM增亮膜（也称为BEF），这两者均得自3M^TM公司。可用的转向膜还包括亦即截头棱镜的微结构化特征，其中每个棱镜的尖点已被除去并且在棱镜的顶点处替换成平坦表面，如（例如）在2011年4月22日提交的美国序列号61/478234（代理人案卷号66475US002）中所述。一般来讲，转向膜可具有任何形状、尺寸、表面结构、和/或取向的特征，前提条件是实现所需的光重新导向功能。如果使用多个特征，则特征的数量和/或布置方式用于实现所需的光重新导向功能。可通过本领域的技术人员已知的任何种类的方法来制备转向膜。此类方法包括（但不限于）利用雕刻、压印、激光烧蚀、或平版印刷方法来制备工具，随后利用该工具并通过浇注-固化或挤出复制技术来产生结构化膜/层。

可利用粘合剂来将转向膜光学耦合到光输出层。图10示出了包括光源1001和照明制品1010的示例性照明装置1000的示意图，所述照明制品1010包括设置在光导1030和可变折射率光提取层1040之间的透明基底1050。光输出层1060设置在背对透明基底1050侧的可变折射率光提取层1040上。利用粘合剂层1075来将转向膜1070光学耦合到光输出层1060。粘合剂层可包括此前针对在图6中将光导630光学耦合或粘合到可变折射率光提取层640所述的PSA型光学透明的粘合剂中的任何一种。另外的粘合剂包括3M^TM压敏粘合剂SP-7555和得自奇糊公司(KIWO,Inc)的L4002压敏粘合剂。该层可为通过干法固化的粘合剂，如，2组分热固化粘合剂或者UV可固化的以及UV引发且热固化的粘合剂。适于用作光学粘合剂的UV可固化粘合剂的例子为得自Norland Products公司的NOA65。对于用于光学耦合的粘合剂层1075的可能合适的粘合剂的其他一般性描述，参见A.Pocius的Adhesion and Adhesive Technology,An Introduction,2nd Ed.,HanserGardner Publications,2002,ISBN-1-56990-319-0（《粘合和粘合剂技术，引言》，第二版，Hanser Gardner出版社，2002年，ISBN-1-56990-319-0）。

图11a示出了包括光源1101和背照式透射型显示组件1102的示例性的背照式透射型显示装置1100的示意图。背照式透射型显示组件1102包括照明制品1110、透射型显示器1120、以及设置在制品和显示器之间的任选光学膜1180。背照式透射型显示组件1102还包括任选的背反射器1190。照明制品1110包括光导1130、可变折射率光提取层1140、以及设置在光导和可变折射率光提取层之间的透明基底1150。光输出层1160设置在背对透明基底1150侧的可变折射率光提取层1140上。利用粘合剂层1175来将转向膜1170光学耦合到光输出层1160。

在一些实施例中，透射型显示器1120包括透射型显示屏。一般来讲，透射型显示屏可包括任何类型的显示屏，其中光从屏的后面透射穿过显示屏，并且能够透过屏而被处于显示屏前面（即，与光源相对的一侧）的观察者观察到。透射型显示屏用于多种应用中，包括手持式电子装置、计算机监视器、电视机、仪器面板、标牌等等。

在一些实施例中，透射型显示屏包括采用液晶的光调制特性的液晶显示屏(LCD)。用于LCD屏中的成像材料可包括若干类型的液晶材料中的一种，所述液晶材料在操作温度范围内表现出液体结晶度。在一些实施例中，成像材料包括手性的胆甾型液晶（如，不具有镜面的分子）和介晶性的分子单元（如，表现出液晶相的分子）。胆甾型液晶材料可以为聚合物。胆甾型液晶材料还可以包括混合有或包含有手性单元的非手性液晶化合物（向列型）。胆甾型液晶材料包括具有胆甾液晶相的化合物，其中液晶的指向矢（指定平均局部分子排列方向的单位矢量）沿着垂直于指向矢的维度以螺旋方式旋转。胆甾型液晶材料也称为手性向列型液晶材料。胆甾型液晶材料的螺距为指向矢旋转360度所需的距离（在垂直于指向矢并沿着胆甾螺旋轴的方向上）。该距离通常是100nm或更大。

液晶材料可以小滴形式分散在聚合物基质中；这些类型的显示器称为聚合物分散液晶显示器(PDLC显示器)。PDLC显示器通过下述方式来发挥功能：将电场施加到整个成像材料上以使得分散的液晶小滴的取向发生变化。在一个实施例中，成像材料在断开状态下因分散小滴的光散射而为半透明的或雾化的，并且在施加电场时，液晶小滴和聚合物基质之间的折射率失配降低以使得成像材料变为透明的或基本上透明的。将第一和第二透明电极通过引线（未示出）连接至电源以用于产生电场。

另一种类型的液晶显示器为使用二向色染料的宾主液晶显示器。染料分子具有细长的形状并且溶于液晶中。染料分子往往会沿着液晶的指示剂进行取向（宾主相互作用），因为染料分子为由“主”分子进行取向的“宾”分子。某些染料分子的二向色特性可通过如下方式而用于显示目的：向液晶施加电场并且导致液晶和染料分子的重新取向。宾主液晶材料设置在具有第一和第二电极的两个板之间。该取向转换液晶，使得染料从吸收入射光的取向状态变为如下状态，其中染料分子变为无序的并且允许穿过液晶单元的光透射。宾主液晶显示器的细节可见于由P.J.Collings编写的书Liquid Crystals,Nature’s Delicate Phase of Matter,Princeton UniversityPress,1990,ISBN0-691-02429-4（《液晶，自然的微妙物质相》，普林斯顿大学出版社，1990年，ISBN0-691-02429-4）中。

透射型显示器还可包括用于多种显示应用（包括计算机监视器、膝上型计算机、手持使装置、和LCD TV）中的标准液晶屏。在此类装置中，液晶(LC)屏通常包括设置在屏板之间的液晶层。板通常由玻璃形成，并且可包括其内表面上的电极结构和取向层，以用于控制LC层中液晶的取向。将这些电极结构进行常规排列，从而限定LC屏的像素，即限定LC层区域，使得可在该区域中独立控制液晶的取向，不涉及邻近区域。滤色器也可被包括在板中的一个或多个上，以在LC屏所显示的图像上附加颜色。

LC屏设置在上吸收型偏振器和下吸收型偏振器之间。上吸收型偏振器和下吸收型偏振器位于LC屏的相对外侧面上。吸收型偏振器和LC屏联合控制背光源发出的光透过显示系统到达观察者的透射过程。例如，可将吸收型偏振器布置为使其透射轴相互垂直。处于未激活状态的液晶层的像素可能不更改所经过光的偏振。因此，通过下吸收型偏振器的光由上吸收型偏振器吸收。当像素被激活时，通过像素的光的偏振被旋转，以使得透过下吸收型偏振器的至少一部分光也透过上吸收型偏振器。例如，通过电子控制器选择性地激活液晶层的不同像素，使光在某些所需位置射出显示系统，由此形成观察者看到的图像。该控制器可包括（例如）计算机或接收并显示电视图像的电视机控制器。

可在靠近上吸收型偏振器设置一种或多种任选层，例如给显示表面提供机械和/或环境保护的任选层。在一个示例性实施例中，任选层可包括上吸收型偏振器上面的一层硬质涂料。

应当理解，一些类型的液晶显示器可能会以与上述不同的方式工作。例如，吸收型偏振器可平行排列，并且在未激活状态下LC屏可以使光的偏振发生旋转。无论如何，此类显示器的基本结构仍然与上述基本结构类似。

液晶显示屏还可包括半透反射屏，其中LC显示屏可由背光源照亮但也可通过利用前光源或环境光源（例如，太阳）照亮显示器而被观察到。此类显示器为熟知的。Pixel Qi为半透反射显示屏的制造商之一。屏可被设定为在半透反射模式（因而需要相比常规LCD较低的背光）和反射模式（需要仅环境光）下工作---以用于亮环境光下的眼睛舒适度、能量节约、和可见度。

透射型显示屏可包括电流体显示器，例如电润湿显示器，所述电润湿显示器为最初描述于由R.A.Hayes和B.J.Feenstra在Nature,Vol.425,383-385(25September2003)（《自然》，第425卷，383-385页（2003年9月25日））发表的“Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting”（基于电润湿的视频高速电子纸）中的并且由Liquavista BV开发的相对较新的技术。电润湿显示器包括夹在玻璃或聚合物基底之间的透明电极、疏水性绝缘体、着色油层、和水。在平衡状态下，着色油在水和疏水性绝缘体之间自然地形成稳定连续膜。当将电压差施加到整个疏水性绝缘体上时，该体系通过移动水以接触绝缘体来降低其能量，从而移出油并且暴露下面的反射表面。静电和表面张力之间的平衡决定油移动到侧面的距离。这样当从上面观察时，叠堆的光学特性可在着色关状态和透明开状态之间进行连续地调谐，前提条件是像素足够小以使得眼睛平均化光学响应。

电流体显示器的另一个例子为利用由J.Heikenfeld等人在NaturePhotonics,Vol.3,292-296(26April2009)（《自然光子学》，第3卷，292-296页（2009年4月26日））中的描述的“Young–Laplace Transposition ofBrilliant Pigment Dispersions”（亮颜料分散体的Young–Laplace转换）制备的电流体显示器。该技术是由伽玛动力技术公司(Gamma Dynamics)开发的。该技术为三维微流体显示器装置，通过该装置可以直接观察亮色颜料分散体，基本电流体结构具有若干重要的几何特征。第一特征为贮存器，所述贮存器将在可见区域的小于5-10%中保持水性颜料分散体。第二特征为占据可见区域的80-95%的表面沟槽；当施加合适的刺激时，表面沟槽从贮存器接收颜料分散体。第三，存在围绕装置的导管以在颜料分散体离开贮存器时允许非极性流体（油或气体）的逆流。重要的是应当指出，这些特征中的全部均是在光刻或微复制步骤中以廉价方式形成的。将若干附加涂层和顶部基底添加到贮存器结构上。首先通过由电极和疏水性电介质组成的两个电润湿板来界定表面沟槽。顶部电润湿板由透明电极构成，使得可通过肉眼观察到表面沟槽。底部电润湿板包括由（例如）铝制成的高度反射型电极。此底部电极然而可为透明电极以产生可为背照式的透射型显示屏。在使用此构造的情况下，当不施加电压时，Young–Laplace净压力导致颜料分散体占据腔体，由此将较大的曲率半径施加到颜料分散体上。因此在平衡状态下，颜料分散体占据贮存器并且大部分不能被观察到。这类似于通过稻草将两个肥皂泡连接在一起---较大的泡具有较大的曲率半径和较低的Young–Laplace压力并且因此将吞噬较小的泡。当在两个电润湿板和颜料分散体之间施加电压时，产生超过Young–Laplace净压力的电机械压力，并且将颜料分散体牵引到表面沟槽内。如果颜料分散体的体积略大于表面沟槽的体积，则颜料将同时可在贮存器和表面沟槽中观察到，并且几乎整个装置区域均将具有颜料的显色。如果移除电压，则颜料分散体迅速地（几毫秒至几十毫秒）缩回到贮存器内。因此，产生了可隐藏颜料或显示颜料的可转换装置。

透射型显示屏可包括透射型电泳显示器。大多数已知的电泳显示器为反射型显示器，然而，透射型显示器正变得越来越普及。示例性的透射型电泳显示器描述于由Koch等人在Journal of Information Display,Vol.12,No.1,5–10(March2011)（《信息显示杂志》，第12卷，第1期，5-10页（2011年3月））中描述的“Novel Flexible Reflective Color Media WithElectronic Inks”（具有电子油墨的新型柔性反射颜色介质）中。在系统体系结构中，技术方法为“印刷”而非“显示”，具体方式为对减色色素(CMYK)分层以在每个可寻址的像素位置处实现每种可得的颜色。利用电子可寻址分层色素实现饱和色的这种系统类似于印刷工业所采用的减原色方法。可通过堆叠调制在着色和透明光学状态之间的电光学层来实现电子介质中的分层色素。各个电光学层的光学和电学性能对于堆叠颜色系统的整体性能是至关重要的。采用杂合体系结构的具有光学透明和着色状态的新型电光学装置采用面外切换场，且具有面内光学效果和减原色色素的专有电子油墨。

透射型显示屏可包括基于MEMS像素光调制器的微电子机械型（MEMS型）显示器。例如，透射型显示屏可包括由Pixtronix公司制备的Pictronix DMS^TM（数码微快门）显示屏，其中使用数码微快门取代液晶以递送高速光调制。利用铟锡氧化物透明导体来制备采用标准薄膜晶体管(TFT)工艺的底板。利用已存在于TFT制备线和多任务工艺中的材料和方法，将MEMS像素光调制器构建到有源底板的顶部上。其导致取代滤色器的MEMS孔阵列，并且对准且粘合到底板。此新显示技术描述于（例如）得自Pixtronix公司的由Hagood等人编著的名称为“Pixtronix DMS^TMDisplayTechnology:Ultra-Low Power Consumption and Exceptional Video ImageQuality”（Pixtronix DMS^TM显示技术：超低功耗和异常的视频图像质量）的白皮书(2008)中。

如图11a所示，当显示器包括传统LC显示屏时，可使用光学膜1180。这些光学膜可改善显示装置的效率。光学膜可包括多层光学膜。光学膜可包括反射式偏振膜、漫射混合反射式偏振膜、漫射膜、增亮膜、微透镜膜、或者它们的组合。可用的光学膜包括均得自3M公司^TM的出售名为Vikuiti^TM双增亮膜(DBEF)、Vikuiti^TM增亮膜(BEF)、Vikuiti^TM漫反射式偏振膜(DRPF)、Vikuiti^TM增强型镜面反射器(ESR)、Vikuiti^TM高级偏振膜(APF)的市售光学膜。可用的光学膜也在美国5,825,543、5,867,316、5,882,774、6,352,761B1、6,368,699B1、6,927,900B2、美国2006/0084780A1、2001/0013668A1、美国序列号09/229724、WO95/17303、WO95/17691、WO95/17692、WO95/17699、WO96/19347、WO97/01440、WO99/36248、和WO99/36262中有所描述。这些光学膜只是展示性的，并不意味着是可使用的合适光学膜的详尽的列表。

如图11a所示，可使用背反射器1190来再循环利用装置中的光。合适的背反射器包括镜面、半镜面、和漫射材料。在一些实施例中，背反射器包括镜面反射器，其中入射到表面上的光被该表面反射，使得反射角θr与入射角θt相同或几乎相同，其中这两个角均是相对于该表面的平面定义的。对于镜面反射器，光的反射角与入射角的差值在约16°以内。镜面反射器在某些入射角范围内可以是完全镜面或几乎完全镜面的反射器。另外，镜面反射器在电磁光谱的整个特定区域（例如可见光区）内的反射率可为约85%至约100%、约90%至约100%或约95%至约100%。

合适的镜面反射器包括反射镜，例如平面反射镜，其包括涂覆在玻璃上的反射材料（通常为金属）的膜。合适的反射器包括反射镜，所述反射镜为如（例如）在上文引用的参照文献中所述的多层光学膜。示例性的镜面反射器包括可得自3M^TM公司的那些镜面反射器，例如，3M^TM高强度级反射产品(3M^TMHigh Intensity Grade Reflective Products)如高反射可视镜膜(HighReflective Visible Mirror Film)和高透射镜膜(High Transmission MirrorFilm)、以及Vikuiti^TM膜如Vikuiti^TM增强型镜面反射器(Vikuiti^TMEnhancedSpecular Reflector)。

在一些实施例中，背反射器包括半镜面反射器，其中给定入射角的光以多个反射角反射但极少的甚至没有光沿着入射光的方向向回反射。

在一些实施例中，背反射器包括漫反射器，其中装置内的光在漫反射器的表面处被反射和散射。对于漫反射器而言，给定入射角的光以多个反射角反射，其中反射角中的至少一些大于入射角约16°并且反射光中的一些以沿光源方向的角度进行定向。漫反射器在某些入射角范围内可以完全反射或几乎完全反射。另外，漫反射器在整个特定电磁光谱区域（例如可见光区）内的反射率都可以为约85%至约100%、约90%至约100%或约95%至约100%。

相对于被反射的光的波长，漫反射器可包括不规则的表面。光可以在该表面处反射。漫反射器可包括设置在基底上的由有机粒子、无机粒子或混合的有机/无机粒子构成的层。粒子的直径可从大于约0.01至约100um、从大于约0.05至约100um、或从大于约0.05至约50um。粒子可为聚合物粒子、玻璃珠、无机粒子、金属氧化物粒子或混合的有机/无机粒子。粒子可为实心、多孔或中空的。粒子可包括具有聚合物壳的微球，其中聚合物壳内部具有发泡剂（例如异丁烯或异戊烷）；例如，可以商品名“EXPANCEL微球”得自Expancel公司的微球。

这些粒子可分散在聚合物材料或粘结剂中。粘结剂包括一种或多种聚合物，并可以为例如上述的任何粘弹性材料和粘合剂材料（冷密封粘合剂等）。粘结剂可包含PSA。在一些实施例中，粘结剂为透光性的，使得入射在该层上的光中的至少一些进入该层并漫射。粘结剂和粒子可涂覆到基底上，使得粘结剂厚度大于、小于或约等于粒子直径。基底可包括聚合物、金属、镜面反射器等等。

粒子和粘结剂的折射率可为显著不同的。例如，粒子和粘结剂的折射率可以相差约0.002至约1或约0.01至约0.5。此类漫反射器在整个特定电磁光谱区域（例如可见光区）内的反射率都可以为约85%至约100%、约90%至约100%或约95%至约100%。示例性光漫射材料在US6,288,172B1（Goetz等人）中有所描述。例如，粒子可包括平均直径约18um的中空玻璃球（可得自Potters Industries公司的SPHERICEL Grade60P18），并且粘结剂可包含PSA（例如有机硅PSA）。

在一些实施例中，漫反射器包括填充在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜中的硫酸钡粒子层。提供反射表面的其他构造在US7,481,563（David等人）中有所描述。漫反射器还可包括空隙聚合物膜，其中空隙尺寸导致显著的光散射。

在一些实施例中，透射型显示器包括透射型或半透射型基底，所述透射型或半透射型基底限定图形或静态图像以使得背照式透射型显示装置可用于图形艺术应用中。图11b示出了包括光源1101和背照式透射型显示组件1104的示例性的透射型显示装置1103的示意性横截面。背照式透射型显示组件1104包括如上文针对图11a所述的照明制品1110。背照式透射型显示组件1104还包括透射型显示器1122，所述透射型显示器1122包括限定图形膜或静态图像的透射型或半透射型基底。

图形或静态图像通常包括内含在透射型或半透射型基底（例如，一个或多个聚合物膜、玻璃等等）上或嵌入在透射型或半透射型基底中的黑色和/或着色成像材料。可（例如）利用某种形式的印刷装置来将成像材料沉积到基底的表面上或者两个基底之间，由此来制备图像。也可通过将成像材料悬浮在形成基底的整体材料中来制备图像。成像材料包括粒子（例如颜料或染料），使得某些区域反射或透射特定波长范围内的光。还可使用荧光材料。

可将透射型显示器直接粘合到照明制品，使得这两者为光学耦合的。图11c示出了包括光源1101和背照式透射型显示组件1106的示例性的透射型显示装置1105的示意性横截面。背照式透射型显示组件1106包括如上文针对图11a所述的照明制品1110。背照式透射型显示组件1106还包括透射型显示器1123，所述透射型显示器1123可包括如上文分别针对图11a和11b所述的透射型显示屏、或者图形或静态图像。将照明制品1110利用粘合剂层1177直接粘合到透射型显示器1123。粘合剂层可包括上文所述的光学透明的粘合剂中的任何一种。

本文所公开的照明制品还可用于具有非平面特性的柔性显示器的背部照明，例如，有源基质柔性显示器或者位于弯曲或成轮廓表面上的显示器的背部照明。

实例

使用下述材料。

A-174Nalco2327二氧化硅纳米粒子的制备

在配备有冷凝器和温度计的2升三颈烧瓶内，在迅速搅拌下将750克Nalco2327胶态二氧化硅（40固体重量%，得自伊利诺斯州内珀维尔(Naperville,IL)的纳尔科化学公司（Nalco Chemical Company））和700克1-甲氧基-2-丙醇溶剂混合在一起。之后，添加61.59克Silquest A-174硅烷（得自康涅狄格州威尔顿(Wilton,CT)的GE高级材料公司(GE AdvancedMaterials)），随后将混合物搅拌10分钟，接下来添加400克1-甲氧基-2-丙醇。使用加热套在85℃下对混合物加热6小时。使所得溶液冷却至室温。在真空下利用旋转蒸发仪和60℃水浴来移除水以及一些1-甲氧基-2-丙醇。所得的溶胶为透明的分散体，所述透明的分散体为1-甲氧基-2-丙醇中的43.4重量%的经A-174改性的20nm二氧化硅。

涂层制剂的制备

将下述组分添加到1升的广口琥珀色瓶中：5.70克CN9893和22.40克SR444。将该瓶盖上盖子并且振荡2小时以溶解CN9893（批料为透明的）。此溶液称为树脂预混物。

将下述组分添加到2000mL的聚合瓶中：482.84克按上文所述的方式制备的溶胶以及树脂预混物。通过在两个瓶之间反复地转移批料来混合这两种组分，最终将批料置于2000mL的瓶中。将5.84克IRGACURE184和1.12克IRGACURE819添加到2000mL的瓶中。将该溶液振荡30分钟以溶解光引发剂。所得批料为半透明的、低粘度的分散体。

利用乙酸乙酯和DOWANOL PM的50/50共混物来将分散体稀释到～17.7固体重量%。

纳米空隙聚合物层的制备

利用3.1m/min线速度下的槽冲模来将上述涂层制剂涂布到50um的PET膜（得自杜邦公司（DuPont）的MELINEX617）上。湿涂层厚度为大约8.1um。在惰性室(<50ppm O₂)中，将湿涂层以相同的线速度利用395nm和850mJ/cm²剂量下的UV辐射来进行部分的在线固化。（通过得自科锐公司（Cree,Inc.）的UV-LED来提供UV辐射）。然后将部分固化的涂层样品在70℃下的9米烘箱中并且在氮气吹扫的大气环境下进行干燥，最后利用236瓦特/厘米²的Fusion H灯泡（得自辐深紫外线系统公司（Fusion UVSystems,Inc.））进行固化。所得的纳米空隙聚合物层具有大约1.3um的厚度。如利用马里兰州哥伦比亚镇的毕克-加德纳公司的Haze Gard Plus（BYK Gardner Haze Gard Plus(Columbia,MD)）测得，透射率为96.4%，雾度为1.33%，并且清晰度为99.7%。如利用新泽西州彭宁顿市的麦特康公司(Metricon Corporation,Pennington,NJ)的Metricon棱镜耦合器在589nm下测得，纳米空隙层的折射率为介于1.200和1.220之间。

透明基底上的可变折射率光提取层的形成

利用间接凹版印刷方法以UV可固化透明油墨（得自堪萨斯州肖尼市的丽色达公司（Nazdar,Shawnee,KS)的UV OP1005GP Varnish）来印刷纳米空隙聚合物层。基于如下pdf图像来制备（通过南方图形系统公司(Southern Graphics Systems)）具有无规100um梯度点图案（其具有沿x方向（从左到右）的第二区域的密度梯度以及在图案的左边缘处沿y方向的变化密度，如图12a所示）的柔性版工具，所述pdf图像限定通过光线跟踪建模确定的梯度点图案。凹版辊（锥形且每平方微米为9立方微米）被评价为给定大约9.65um的湿涂层。在10米/分钟的速率下完成印刷，印刷之后，在氮气吹扫的大气环境下利用236瓦特/厘米²的Fusion H灯泡（得自辐深紫外线系统公司（Fusion UV Systems,Inc.））进行高强度UV固化。所得的印刷层为光学膜，所述光学膜包括：具有第一折射率且包含纳米空隙聚合物材料的第一区域、以及其中纳米空隙填充有或部分地填充有固化透明油墨的第二区域，所述第二区域具有大于第一区域的折射率的第二折射率。设置在杜邦公司（DuPont）617PET基底上的具有第一区域和第二区域的可变折射率光提取层示于图12b中。在两个面积（具有低密度的第二高折射率区域的面积以及具有高密度的高折射率区域的面积）中利用马里兰州哥伦比亚镇的毕克-加德纳公司的Haze Gard Plus（BYK Gardner HazeGard Plus(Columbia,MD)）来测量位于PET上的可变折射率光提取层的光学特性。对于低密度面积而言，透射率为96.6%，雾度为3.56%，并且清晰度为95.6%。对于高密度面积而言，透射率为95.8%，雾度为6.82%，并且清晰度为89.9%（应该指出的是，透射率并未针对菲涅耳反射校正）。固化油墨的折射率经测定为大约1.525，如在平坦固化样品上利用新泽西州彭宁顿市的麦特康公司(Metricon Corporation,Pennington,NJ)的Metricon棱镜耦合器测得。用于测量折射率的光的波长为589nm。

棱镜转向膜

利用浇注和固化微复制方法来制备棱镜转向膜。所用的微复制工具为1维结构化膜工具（被设计用于产生线性延伸的截头棱镜的工具），所述工具是利用金刚石车削方法制备的（其中利用精密金刚石车削机来将金属圆柱形工具图案切割到工具的铜表面内）。具有精密切割特征的所得铜圆柱体为镀铬的。利用丙烯酸酯组合物（包含丙烯酸酯单体（得自Cognis的75重量%的PHOTOMER6210和得自奥德里奇化学公司(Aldrich Chemical Co.)的25重量%的1,6-己二醇二丙烯酸酯）和光引发剂（得自汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals)的1重量%的Darocur1173））并且通过如下方式来制备膜复制物：将所述丙烯酸酯组合物浇注到76um的PET膜（得自杜邦的MELINEX617）上并且随后紧靠精密圆柱体工具利用紫外光236Watt/cm²Fusion H灯泡（得自辐深紫外线系统公司（Fusion UV Systems,Inc.））来进行固化。转向膜的每一个特征均具有如图13所示的梯形横截面，并且几何参数示于表1中。

表1.截头棱镜转向膜的几何参数

照明装置

利用90mm宽×120mm长×2mm厚的光学透明的丙烯酸类树脂光导(Astra Products,Inc)、上文所述的位于透明基底上的可变折射率光提取层、以及另外如上文所述并且如图13所示的截头棱镜转向膜来制备如图10所示的照明制品。应当指出，尽管在此实验实例中未使用如上文所述的附加密封层，但附加密封层可为可变折射率光提取层组件的一部分。利用1密耳的光学透明的粘合剂（3M^TM光学透明的层合粘合剂8171）来将光导光学耦合到透明基底。利用相同的粘合剂来将转向膜光学耦合到可变折射率光提取层，使得截头棱镜（图13所示的1307）的末端接触粘合剂层。

将由5个侧发光LED1001（NSSW230T Nichia white，得自密歇根州维克索姆(Wixom,MI)的NICHIA AMERICA CORPORATION）组成的光引擎组件安装在具有2个反射器（多层聚合物反射镜膜，得自明尼苏达州圣保罗(St.Paul,Minn.)的3M公司的Vikuiti^TMESR膜）的框中。将大约10度的小角度构建到反射框内以用于光学准直。测定方法由如下过程构成：利用锥光镜（ELDIM EZContrast L80，得自法国圣艾蒂安(S.A.,France)的ELDIM）来测定得自光导组件的顶部表面的角度光分布。图14a示出了2-D极坐标图，其示出了得自照明装置的光分布。图14b示出了沿图14a所示的线1401的横截面亮度图。在利用此光导构造时，光强度在顶部表面处被提取到空气内并且为准直的。此照明装置可用作此前所述的多种显示器的背光源。

背照式透射型显示装置

按照图11c所示的方式来制备背照式透射型显示装置。利用光学透明的粘合剂（3M^TM光学透明的层合粘合剂8171）来将上文所述的照明装置直接粘合到LC显示器，并且该显示器得到均匀地照明。

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。尽管本文中示出和描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员应该明白，在不脱离本发明的范围的情况下，大量的替代形式和/或同等实施方式可以替代所示和所述的特定实施例。本申请旨在覆盖本文讨论的特定实施例的任何改动和变化。因此，可预期本发明应该仅仅由权利要求书和其等同形式限制。

Claims (19)

1.一种背照式透射型显示组件，包括：

透射型显示器；以及

照明制品，所述照明制品包括光导和可变折射率光提取层，所述可变折射率光提取层光学耦合到所述光导和所述透射型显示器，所述可变折射率光提取层具有第一区域和第二区域，所述第一区域包含纳米空隙聚合物材料，所述第二区域包含所述纳米空隙聚合物材料和附加材料，所述第一区域和所述第二区域被设置为使得对于由光源发出的并且注入到所述光导内的光而言，所述可变折射率光提取层基于所述第一区域和所述第二区域的几何构造以预定方式来选择性地提取所述光。

2.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第一区域具有第一折射率，所述第二区域具有第二折射率，并且所述第一折射率和所述第二折射率之间的差值为约0.03至约0.5。

3.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第一区域具有小于约1.4的第一折射率。

4.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第一区域具有约20%至约60%的空隙体积。

5.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第一区域具有小于约5%的雾度和大于约90%的清晰度。

6.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第二区域具有小于约20%的空隙体积。

7.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述可变折射率光提取层具有大于约90%的透光率。

8.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述可变折射率光提取层具有小于约10%的雾度和大于约90%的清晰度。

9.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第二区域包括在所述可变折射率光提取层的整个横向平面上设置成图案的多个第二区域。

10.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述背照式透射型显示组件具有小于约1/3的纵横比，所述纵横比包括所述可变折射率光提取层的厚度除以所述第二区域的最小宽度。

11.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，

所述第一区域具有第一折射率，并且

所述背照式透射型显示组件还包括设置在所述可变折射率光提取层上的光输出层，所述光输出层具有大于所述第一区域的折射率的第三折射率。

12.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，

所述第一区域具有第一折射率，并且

所述背照式透射型显示组件还包括

设置在所述可变折射率光提取层上的光输出层，所述光输出层具有大于所述第一区域的折射率的第三折射率，以及

设置在所述可变折射率光提取层和所述透射型显示器之间的转向膜，所述转向膜包括面向所述可变折射率光提取层的结构化表面。

13.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，还包括背反射器，所述背反射器靠近所述光导的主表面以用于反射由所述光导发出的光。

14.根据权利要求13所述的背照式透射型显示组件，其中所述背反射器为半镜面反射器。

15.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，还包括设置在所述透射型显示器和所述可变折射率光提取层之间的增亮膜。

16.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，还包括设置在所述光导上的反射型偏振器。

17.根据权利要求16所述的背照式透射型显示组件，其中所述反射型偏振器对于在第一平面内偏振的可见光具有第一平均反射率，并且对于在与所述第一平面正交的第二平面内偏振的可见光具有第二平均反射率，所述第一平均反射率大于所述第二平均反射率。

18.根据权利要求16所述的背照式透射型显示组件，其中所述第一平均反射率为至少约90%，并且所述第二平均反射率在约25%至约90%的范围内。

19.一种背照式透射型显示装置，包括光源和根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述光源光学耦合到所述光导。

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