CN102576100B - 梯度低折射率制品和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了梯度光学膜和包括所述梯度光学膜的光学构造。所述梯度光学膜包括粘结剂、多个颗粒、和具有局部体积分数的多个互连空隙。所述多个互连空隙的所述局部体积分数沿着所述梯度光学膜的厚度方向变化。所述梯度光学膜的所述折射率也可沿着所述梯度光学膜的厚度方向变化，因为所述折射率也可取决于所述多个互连空隙的所述局部体积分数。

Description

梯度低折射率制品和方法
相关专利申请
本专利申请与2009年4月15日提交且以引用方式并入的下述美国专利申请相关：“OpticalConstructionandDisplaySystemIncorporatingSame”(光学构造和包括所述光学构造的显示系统)(代理人案卷号65354US002)；“RetroreflectingOpticalConstruction”(回射光学构造)(代理人案卷号65355US002)；“OpticalFilmforPreventingOpticalCoupling”(防止光学耦合的光学膜)(代理人案卷号65356US002)；“BacklightandDisplaySystemIncorporatingSame”(背光源和包括所述背光源的显示系统)(代理人案卷号65357US002)；“ProcessandApparatusforCoatingwithReducedDefects”(具有减少的缺陷的涂布方法和设备)(代理人案卷号65185US002)；和“ProcessandApparatusforaNanovoidedArticle”(用于中空纳米制品的方法和设备)(代理人案卷号65046US002)。
本专利申请还与同一日提交且以引用方式并入的下述美国专利申请相关：“ProcessforGradientNanovoidedArticle”(用于梯度中空纳米制品的方法)(代理人案卷号65766US002)；“ImmersedReflectivePolarizerwithHighOff-AxisReflectivity”(具有高偏轴反射率的浸没式反射型偏振器)(代理人案卷号65809US002)；“ImmersedReflectivePolarizerwithAngularConfinementinSelectedPlanesofIncidence”(在选定入射平面内具有角度限制的浸没式反射型偏振器)(代理人案卷号65900US002)；和“LightSourceandDisplaySystemIncorporatingSame”(光源和包括所述光源的显示系统)(代理人案卷号65782US002)。
背景技术
光学系统，例如逆反射系统或显示系统，利用一个或多个光学层来管理入射光。通常，光学层要求具有所需光学透射比、光学雾度、光学清晰度和折射率。在许多应用中，将空气层和漫射层组装到光学系统中。通常，空气层支持全内反射，漫射层提供光学漫射。
发明内容
在一个方面，本发明提供了包括粘结剂和多个颗粒的梯度光学膜，其中粘结剂与多个颗粒的重量比不小于约1∶2。梯度光学膜还包括具有局部体积分数的多个互连空隙，其中多个互连空隙的局部体积分数沿着梯度光学膜的厚度方向变化。
在另一方面，本发明提供了包括基底和梯度光学膜的光学构造。梯度光学膜包括粘合剂和多个颗粒，其中粘结剂和多个颗粒的重量比不小于约1∶2。梯度光学膜还包括具有局部体积分数的多个互连空隙，其中多个互连空隙的局部体积分数沿着梯度光学膜的厚度方向变化。
在另一方面，本发明提供了包括粘结剂、多个长形颗粒、和多个互连空隙的梯度光学膜，其中多个互连空隙的局部体积分数沿着梯度光学膜的厚度方向变化。此外，多个互连空隙靠近梯度光学膜的第一表面的第一局部体积分数大于多个互连空隙靠近梯度光学膜的相反表面的第二局部体积分数。
在另一方面，本发明提供了包括多个长形颗粒和多个空隙的梯度光学膜，其中多个互连空隙的局部体积分数沿着梯度光学膜的厚度方向变化。此外，梯度光学膜在靠近梯度光学膜的第一表面处的第一折射率小于靠近梯度光学膜的相反表面处的第二折射率，并且第一折射率不大于约1.3。
在另一方面，本发明提供了包括结构化表面和梯度光学膜的光学构造，所述结构化表面包括多个结构，所述梯度光学膜涂布在结构化表面上并且使结构化表面基本上平面化。梯度光学膜还包括多个互连空隙，其中多个互连空隙的局部体积分数沿着梯度光学膜的厚度方向变化。此外，多个互连空隙靠近多个结构的第一局部体积分数大于多个互连空隙的靠近梯度光学膜的相反表面的第二局部体积分数。
在另一方面，本发明提供了光学构造，其包括具有不小于约30％的光学雾度的光学漫射体层、设置在光学漫射体层上的梯度光学膜、和设置在梯度光学膜上的反射型偏振器层，其中所述光学构造中每两个相邻主表面的相当大一部分彼此直接接触。此外，梯度光学膜包括粘结剂、多个颗粒、和具有局部体积分数的多个互连空隙，其中多个互连空隙的局部体积分数沿着梯度光学膜的厚度方向变化。
在另一方面，本发明提供了光学构造，其包括具有多个平行棱镜的增亮膜(BEF)以及涂布在BEF上并且使BEF基本上平面化的梯度光学膜。此外，梯度光学膜包括多个互连空隙，其中多个互连空隙的局部体积分数沿着梯度光学膜的厚度方向变化。此外，多个互连空隙靠近多个平行棱镜的第一局部体积分数大于多个互连空隙靠近梯度光学膜的相反表面的第二局部体积分数。
在另一方面，本发明提供了包括粘结剂和多个颗粒的梯度光学膜，其中粘结剂与多个颗粒的重量比不小于约1∶2，并且其中折射率沿着梯度光学膜的厚度方向变化。
在另一方面，本发明提供了光学构造，其包括具有不小于约30％的光学雾度的光学漫射体层和设置在光学漫射体层上的梯度光学膜。梯度光学膜包括粘结剂和多个颗粒，其中折射率沿着梯度光学膜的厚度方向变化。此外，光学构造包括设置在梯度光学膜上的反射型偏振器层，其中所述光学构造中每两个相邻主表面的相当大一部分彼此直接接触。
上述发明内容并非意图描述本公开的每个公开实施例或每种实施方案。以下附图和具体实施方式更具体地说明示例性实施例。
附图说明
整个说明书中都参考了附图，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且其中：
图1A-1G为梯度光学膜的示意性侧视图；
图2为光学构造的示意性侧视图；
图3为光学构造的示意性侧视图；
图4为光学构造的示意性侧视图；
图5A为梯度光学膜的横截面显微图；
图5B为图5A中的显微图的较高倍放大图；
图6A为梯度光学膜的横截面显微图；
图6B为图5A中的显微图的较高倍放大图；
图7A-7C为梯度光学膜的横截面显微图；
图8A-8C为梯度光学膜的横截面显微图；并且
图9为光学构造的示意性侧视图。
附图未必按比例绘制。在附图中使用的相同的标号表示相同的部件。然而，应当理解，在给定附图中使用标号指示部件并非意图限制另一个附图中用相同标号标记的部件。
具体实施方式
本发明整体涉及显示具有某些类似低折射率光学特性的光学膜。在一个具体实施例中，光学膜可显示具有沿着该光学膜(即，梯度光学膜)的厚度方向变化的类似低折射率光学特性。本发明所公开的一些梯度光学膜显示具有沿着梯度光学膜的厚度方向变化的局部孔隙度。在一些情况下，局部孔隙度可描述为局部空隙体积分数或局部孔尺寸分布。
本发明所公开的一些梯度光学膜具有低光学雾度和低有效折射率，例如小于约5％的光学雾度和小于约1.35的有效折射率。本发明所公开的一些梯度光学膜具有高光学雾度(例如，大于约50％的光学雾度)、和/或高光学漫反射率，同时显示一些类似低折射率光学特性，例如(如)支持全内反射或提高内反射的能力。在一些情况下，本发明所公开的梯度光学膜可组装在各种光学系统或显示系统中，例如(如)一般照明系统、液晶显示系统、或逆反射光学系统，以提高系统耐久性、降低制备成本、并减小系统的总厚度，同时改善、保持或大致保持系统光学特性中的至少一些，例如(如)系统的逆反射性或系统所显示图像的同轴亮度和对比度。
本文所公开的梯度光学膜通常包括分散在粘结剂中的多个互连空隙或空隙网。多个空隙或空隙网中的至少一些空隙通过中空隧道或中空隧道状通道彼此连接。空隙不一定完全没有物质和/或颗粒。例如，在一些情况下，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/或纳米颗粒。在一些情况下，空隙可包括可附接至粘结剂或可松散地位于空隙内的颗粒或颗粒附聚体。本发明所公开的一些梯度光学膜包括许多的多个互连空隙或许多空隙网，其中每个多个互连空隙或空隙网中的空隙都是互连的。在一些情况下，除了许多的多个互连空隙以外，本发明所公开的梯度光学膜还包括多个闭合或不连接的空隙，即这些空隙未通过隧道连接至其他空隙。
在一些情况下，梯度光学膜可改善不具有梯度结构的类似光学膜的耐久性。在一些情况下，梯度光学膜的一个表面可因(例如)致密表面或粗糙表面而抗磨损。在一些情况下，梯度光学膜可显示具有改善的环境稳定性，因为密封或致密表面可防止污染物进入梯度光学膜的内部。在一些情况下，密封或致密表面可提高梯度光学膜的清洁度，因为夹带在内部孔中的颗粒可被捕集，使得机械力可不能够移除它们。
在一个具体实施例中，梯度光学膜可包括具有沿着梯度光学膜的厚度方向变化的局部体积分数的多个互连空隙或空隙网。如本文所用，“局部体积分数”是指(例如)在梯度光学膜的总厚度的低于约10％、或低于约5％、或低于约3％、或低于约1％的区域中以局部尺度测定的组件(如，多个互连空隙)的体积分数。互连空隙的局部体积分数可在梯度光学膜的整个厚度上变化，使得互连空隙靠近膜的一个表面的局部体积分数可大于或小于互连空隙靠近梯度光学膜的相反表面的局部体积分数。互连空隙的总体积分数为光学膜中空隙的体积与光学膜的总体积的比率。
在一些情况下，互连空隙靠近膜的一个表面处的局部体积分数可接近零(即，存在极少的互连空隙)并且所述膜可被称为在所述膜的该表面上为基本上“密封的”。在一些情况下，互连空隙的局部体积分数可在整个膜上以连续方式变化，例如局部体积分数在梯度光学膜的整个厚度方向上单调增加或减低。在一些情况下，互连空隙的局部体积分数可经历梯度光学膜的整个厚度方向上的互连空隙的体积分数的局部最大值或局部最小值。在一些情况下，互连空隙的局部体积分数可沿着梯度光学膜的厚度方向以不连续方式变化，例如互连空隙的局部体积分数的阶跃变化。
互连空隙的局部体积分数的控制可用于若干应用中，包括(例如)当在梯度光学膜的表面上涂布材料时。在一些情况下，涂布材料可包括溶剂或可渗透梯度光学膜的互连空隙的其他高流动性组分(例如(如)低分子量可固化材料)。在一些情况下，涂布材料可包括热循环或老化时可渗透到互连空隙的多孔结构中的热塑性固体或胶凝材料(例如，转移粘合剂或压敏粘合剂(PSA))。材料向梯度光学膜的互连空隙中的渗透可改变膜的特性，包括(例如)增加渗透区域的折射率。
在一个具体实施例中，互连空隙的局部体积分数的变化可对于靠近梯度光学膜的一个表面的这种渗透提供控制，同时保持互连空隙靠近梯度光学膜的相反表面的所需局部体积分数。在一些情况下，互连空隙靠近梯度光学膜的一个表面的局部体积分数可小于互连空隙的总体积分数并且也可小于靠近梯度光学膜的相反表面的局部体积分数。在一些情况下，互连空隙的局部体积分数可被降低，以使得仅有限的输注可发生。有限输注材料以形成梯度光学膜可用于(例如)强化具有高总体积分数的互连空隙的易碎光学膜的表面。在一些情况下，梯度光学膜中的较低体积分数的互连空隙可提高结构完整性，即，光学膜的耐久性。
在一些情况下，互连空隙的局部体积分数可被降低为接近互连空隙的零局部体积分数，从而有效地密封表面。互连空隙的局部体积分数的控制可包括如下技术，例如(如)抑制或提高梯度光学膜的一个或多个表面上的固化速率和程度、输注材料以至少部分地填充空隙的一部分等等。通常，可通过别处(包括(例如)与本文同一日提交的名称为“PROCESSFORGRADIENTNANOVOIDEDARTICLE”(用于梯度中空纳米制品的方法)的共同待审的专利申请代理人案卷号65766US002)所述的技术来实现对互连空隙的局部体积分数的控制。
本发明所公开的一些梯度光学膜因包括多个空隙而支持全内反射(TIR)或增强内反射(EIR)。当在光学透明的非多孔介质中行进的光在具有高孔隙度的层上入射时，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。在无雾度或低雾度的空隙膜的情况中，在大于临界角度的倾斜角度下的反射率接近约100％。在此类情况下，入射光发生全内反射(TIR)。在高雾度的空隙膜的情况中，即使光可能不发生TIR，在入射角度的类似范围内的倾斜角度反射率可接近100％。高雾度膜的这种增强反射率类似于TIR，并被称为增强内反射(EIR)。如本文所用，所谓多孔或有空隙的梯度光学膜增强内反射(EIR)，意指与无空隙的膜或层叠膜相比，有空隙的膜或层叠膜的有空隙的和无空隙的层边界处的反射率较大。
本发明所公开的梯度光学膜中的空隙的折射率为nv，介电常数为εv，其中nv 2＝εv，并且粘结剂的折射率为nb，介电常数为εb，其中nb 2＝εb。通常，梯度光学膜与光(例如入射到梯度光学膜上或在梯度光学膜中传播的光)的相互作用取决于多种膜特性，例如(如)膜厚度、粘结剂折射率、空隙或孔折射率、孔形状和尺寸、孔的空间分布、以及光的波长。在一些情况下，入射到梯度光学膜上或在梯度光学膜内传播的光可“识别”或“体验”有效介电常数εeff和有效折射率neff，其中neff可用空隙折射率nv、粘结剂折射率nb、和空隙孔隙度或体积分数“f”来表示。在此类情况下，梯度光学膜足够厚并且空隙足够小，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，至少大部分空隙(如空隙的至少60％、或70％、或80％、或90％)的尺寸不大于约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。
在一些情况下，入射到本发明所公开的梯度光学膜上的光为可见光，即光的波长在电磁光谱的可见区内。在此类情况下，该可见光的波长在约380nm至约750nm、或约400nm至约700nm、或约420nm至约680nm的范围内。在此类情况下，如果空隙中的至少大部分(例如空隙中的至少60％或70％或80％或90％)的尺寸不大于约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，则该梯度光学膜具有有效折射率并包括多个空隙。
在一些情况下，本发明所公开的梯度光学膜足够厚，以使得该梯度光学膜可合理地具有可用空隙和粘结剂的折射率、以及空隙或孔体积分数或孔隙度表示的有效折射率。在此类情况下，梯度光学膜的厚度不小于约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。
当本发明所公开的梯度光学膜中的空隙足够小并且梯度光学膜足够厚时，梯度光学膜具有可用下式表示的有效电容率εeff：
εeff＝fεv+(1-f)εb(1)
在此类情况下，梯度光学膜的有效折射率neff可表示为：
neff 2＝fnv 2+(1-f)nb 2(2)
在一些情况下，例如当孔与粘结剂的折射率差值足够小时，梯度光学膜的有效折射率可大致表示为：
neff＝fnv+(1-f)nb(3)
在此类情况下，梯度光学膜的有效折射率为空隙和粘结剂的折射率的体积加权平均数。例如，空隙体积分数为约50％并且粘结剂折射率为约1.5的梯度光学膜具有约1.25的有效折射率。
图1A为梯度光学膜300A的示意性侧视图，所述梯度光学膜300A包括空隙网或多个互连空隙320以及大致均匀地分散在粘结剂310内的多个颗粒340。梯度光学膜300A因在该梯度光学膜内存在空隙320的网而具有多孔内部。通常，梯度光学膜可包括互连孔或空隙的一个或多个网。例如，空隙320的网可视为包括互连空隙或孔320A-320C。互连空隙的局部体积分数，例如互连空隙370A的第一局部体积分数和互连空隙375A的第二体积分数，可沿着梯度光学膜300A内的厚度t1方向而改变。互连空隙的局部体积分数、以及空隙尺寸分布可沿着厚度方向按照如(例如)图1B-1G中所示的若干方式变化，如在别处所述。在一些情况下，梯度光学膜为多孔膜，意味着空隙320的网分别在第一主表面330和第二主表面332之间形成一个或多个通道。
空隙的网可被视为包括多个互连空隙。空隙中的一些可位于梯度光学膜的表面并且可被视为表面空隙。例如，在示例性梯度光学膜300A中，空隙320D和320E位于梯度光学膜的第二主表面332并且可被视为表面空隙320D和320E，而空隙320F和320G位于梯度光学膜的第一主表面330并且可被视为表面空隙320F和320G。空隙中的一些(例如如空隙320B和320C)位于梯度光学膜的内部且远离梯度光学膜的外表面，并且可被视为内部空隙320B和320C，即使内部空隙可通过(例如)其他空隙连接至主表面亦是如此。
空隙320具有尺寸d1，所述尺寸d1通常可通过选择合适的组合物和制造技术(如涂布、干燥和固化条件)来进行控制。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，空隙中的至少大部分(例如空隙中的至少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，空隙中的至少大部分(例如空隙中的至少60％、或70％、或80％、或90％、或95％)的尺寸不大于约10微米、或不大于约7微米、或不大于约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0.7微米、或不大于约0.5微米。
在一些情况下，多个互连空隙320的平均空隙或孔尺寸不大于约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0.7微米、或不大于约0.5微米。
在一些情况下，空隙中的一些可足够小，以使得其主要光学效应为降低有效折射率，而一些其他空隙可降低有效折射率并散射光，同时还有一些其他空隙可足够大，以使得其主要光学效应为散射光。
颗粒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，颗粒中的至少大部分(例如颗粒中的至少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，颗粒中的至少大部分(例如颗粒中的至少60％、或70％、或80％、或90％、或95％)的尺寸不大于约5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。
在一些情况下，多个颗粒340的平均粒度不大于约5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。
在一些情况下，颗粒中的一些可足够小，以使得它们主要影响有效折射率，而一些其他颗粒可影响有效折射率并散射光，同时还有一些其他颗粒可足够大，以使得其主要光学效应为散射光。
在一些情况下，d1和/或d2足够小，以使得空隙和颗粒的主要光学效应为影响梯度光学膜300A的有效折射率。例如，在此类情况下，d1和/或d2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。又如，在此类情况下，d1和d2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。在此类情况下，空隙和颗粒也可散射光，但空隙和颗粒的主要光学效应为限定光学膜中具有有效折射率的有效介质。有效折射率部分取决于空隙、粘结剂和颗粒的折射率。在一些情况下，有效折射率为减小的有效折射率，意味着该有效折射率小于粘结剂的折射率和颗粒的折射率。
在空隙和/或颗粒的主要光学效应为影响折射率的情况下，d1和d2足够小，以使得空隙320和颗粒340中的相当一部分(例如至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％、或至少约95％)具有降低有效折射率的主要光学效应。在此类情况下，空隙和/或颗粒中的相当一部分(例如至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约90％、或至少约95％)的尺寸在约1nm至约200nm、或约1nm至约150nm、或约1nm至约100nm、或约1nm至约50nm、或约1nm至约20nm的范围内。
在一些情况下，颗粒340的折射率n1可足够接近粘结剂310的折射率nb，以使得有效折射率不取决于、或在很小程度上取决于颗粒的折射率。在此类情况下，n1和nb之间的差值不大于约0.01、或不大于约0.007、或不大于约0.005、或不大于约0.003、或不大于约0.002、或不大于约0.001。在一些情况下，颗粒340足够小，并且其折射率足够接近粘结剂的折射率，使得颗粒不会主要散射光或影响折射率。在此类情况下，颗粒的主要效应可(例如)为提高梯度光学膜300A的强度。在一些情况下，颗粒340可改善梯度光学膜的制备过程，但梯度光学膜300A可制成不含颗粒。
在空隙320的网和颗粒340的主要光学效应为影响有效折射率并且不会(例如)散射光的情况下，因存在空隙320和颗粒340而使梯度光学膜300A的光学雾度不大于约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，梯度光学膜的有效介质的有效折射率不大于约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、或不大于约1.1、或不大于约1.05。
在梯度光学膜300A可合理地具有减小的有效折射率的情况下，梯度光学膜的厚度不小于约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、或不小于约1500nm、或不小于约2000nm。
在一些情况下，d1和/或d2足够大，以使得其主要光学效应为散射光并产生光学雾度。在此类情况下，d1和/或d2不小于约200nm、或不小于约300nm、或不小于约400nm、或不小于约500nm、或不小于约600nm、或不小于约700nm、或不小于约800nm、或不小于约900nm、或不小于约1000nm。在此类情况下，空隙和颗粒还可影响折射率，但其主要光学效应为散射光。在此类情况下，空隙和颗粒均可对入射到梯度光学膜上的光进行散射。
梯度光学膜300A可用于许多光学应用中。例如，在一些情况下，该梯度光学膜可用于支持或促进全内反射(TIR)或提高内反射，意味着该反射大于折射率为nb的材料将产生的反射。在此类情况下，梯度光学膜300A足够厚，以使得在梯度光学膜的表面发生全内反射的光线的消逝尾不会在梯度光学膜的整个厚度上发生光学耦合、或光学耦合极小。在此类情况下，梯度光学膜300A的厚度t1不小于约1微米、或不小于约1.1微米、或不小于约1.2微米、或不小于约1.3微米、或不小于约1.4微米、或不小于约1.5微米、或不小于约1.7微米、或不小于约2微米。足够厚的梯度光学膜300A可防止或减小在光学膜整个厚度上发生的光学模式的消逝尾的不利光学耦合。
在一些情况下，梯度光学膜300A具有低光学雾度。在此类情况下，梯度光学膜的光学雾度不大于约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，梯度光学膜的减小的有效折射率可不大于约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。对于法向入射到梯度光学膜300A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-GardPlus雾度计(BYK-Gardner，SilverSprings，Md.)按照ASTMD1003中所述的工序测得的。
在一些情况下，梯度光学膜300A具有高光学雾度。在此类情况下，梯度光学膜的雾度不小于约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90％、或不小于约95％。在一些情况下，梯度光学膜300A可具有(例如)在约5％和约50％光学雾度之间的中间光学雾度。
在一些情况下，梯度光学膜300A具有高光学漫反射率。在此类情况下，梯度光学膜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，梯度光学膜300A具有高光学清晰度。对于法向入射到梯度光学膜300A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BYK-Gardner的Haze-GardPlus雾度计测得的。在梯度光学膜300A具有高光学清晰度的情况下，该清晰度不小于约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90％、或不小于约95％。
在一些情况下，梯度光学膜300A具有低光学清晰度。在此类情况下，梯度光学膜的光学清晰度不大于约10％、或不大于约7％、或不大于约5％、或不大于约4％、或不大于约3％、或不大于约2％、或不大于约1％。
通常，梯度光学膜可具有可在应用中期望的任何孔隙度或空隙体积分数。在一些情况下，梯度光学膜300A中的多个空隙320的体积分数不小于约20％、或不小于约30％、或不小于约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90％。
在一些情况下，梯度光学膜可显示一些低折射率特性，即使该梯度光学膜具有高光学雾度和/或漫反射率亦是如此。例如，在此类情况下，在与小于粘结剂310的折射率nb的折射率对应的角度处，梯度光学膜可支持TIR。
在示例性梯度光学膜300A中，颗粒340(例如颗粒340A和340B)为实心颗粒。在一些情况下，梯度光学膜300A可除此以外或作为另外一种选择地包括多个中空或多孔颗粒350。
颗粒340可为可在应用中期望的任何类型颗粒。例如，颗粒340可为有机或无机颗粒。例如，颗粒340可为二氧化硅、氧化锆或氧化铝颗粒。
颗粒340可具有可在应用中期望或可用的任何形状。例如，颗粒340可具有规则或不规则形状。例如，颗粒340可为大致球形。作为另一实例，颗粒可为长形的。在此类情况下，梯度光学膜300A包括多个长形颗粒320。在一些情况下，长形颗粒的平均纵横比不小于约1.5、或不小于约2、或不小于约2.5、或不小于约3、或不小于约3.5、或不小于约4、或不小于约4.5、或不小于约5。在一些情况下，颗粒可为串珠状(例如可得自NissanChemical(Houston，TX)的Snowtex-PS颗粒)或者球形或无定形颗粒的聚集链(例如热解法二氧化硅)的形态或形状。
颗粒340可能已进行官能化或可能未进行官能化。在一些情况下，颗粒340未进行官能化。在一些情况下，颗粒340已进行官能化，以使得它们可在所需溶剂或粘结剂310中分散，而没有聚集或只有很少的聚集。在一些情况下，颗粒340可进行进一步官能化以化学键合至粘结剂310。例如，颗粒340(如颗粒340A)可进行表面改性并具有反应性官能团或基团360以化学键合至粘结剂310。在此类情况下，颗粒340中的至少相当一部分化学键合至粘结剂。在一些情况下，颗粒340不具有用以化学键合至粘结剂310的反应性官能团。在此类情况下，颗粒340可物理结合至粘合剂310，或者粘结剂310可包封颗粒340。
在一些情况下，颗粒中的一些具有反应性基团，而其他不具有反应性基团。例如在一些情况下，约10％的颗粒具有反应性基团而约90％的颗粒不具有反应性基团、或者约15％的颗粒具有反应性基团而约85％的颗粒不具有反应性基团、或者约20％的颗粒具有反应性基团而约80％的颗粒不具有反应性基团、或者约25％的颗粒具有反应性基团而约75％的颗粒不具有反应性基团、或者约30％的颗粒具有反应性基团而约60％的颗粒不具有反应性基团、或者约35％的颗粒具有反应性基团而约65％的颗粒不具有反应性基团、或者约40％的颗粒具有反应性基团而约60％的颗粒不具有反应性基团、或者约45％的颗粒具有反应性基团而约55％的颗粒不具有反应性基团、或者约50％的颗粒具有反应性基团而约50％的颗粒不具有反应性基团。在一些情况下，颗粒中的一些可利用反应性基团和非反应性基团在相同颗粒上进行官能化。
颗粒的集合可包括尺寸、反应性和非反应性颗粒和不同类型颗粒的混合物，例如有机颗粒，包括聚合物颗粒，如丙烯酸类、聚碳酸酯、聚苯乙烯、有机硅等；或无机颗粒，如玻璃或陶瓷，包括例如二氧化硅和氧化锆等。
粘结剂310可为或包括可在应用中期望的任何材料。例如，粘结剂310可为形成聚合物(例如交联聚合物)的可固化材料。一般来讲，粘结剂310可为任何可聚合材料，例如可辐射固化的可聚合材料，如UV可固化材料。
梯度光学膜300A可使用可在应用中期望的任何方法进行制备。在一些情况下，梯度光学膜300A可通过如下中所述的方法制得：名称为“PROCESSANDAPPARATUSFORANANOVOIDEDARTICLE”(用于中空纳米制品的方法和设备)的共同待审的专利申请(代理人案卷号65046US002)、名称为“PROCESSANDAPPARATUSFORCOATINGWITHREDUCEDDEFECTS”(具有减少的缺陷的涂布方法和设备)的共同待审的专利申请(代理人案卷号65185US002)、和名称为“PROCESSFORGRADIENTNANOVOIDEDARTICLE”(用于梯度中空纳米制品的方法)的共同待审的专利申请(代理人案卷号65766US002)，所述专利申请的公开内容以全文引用的方式并入本文。
通常，在一种方法中，首先制备下述溶液，其包括多个颗粒(例如纳米颗粒)和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。在一个具体实施例中，在如下环境中进行聚合以产生梯度光学膜，所述环境在邻近一个表面处具有提升的氧气含量，从而抑制该表面附近的聚合。在一个具体实施例中，提高一个表面附近的光引发剂的浓度(相对于另一个表面)来产生梯度光学膜。用于产生梯度光学膜的其他技术描述于名称为“PROCESSFORGRADIENTNANOVOIDEDARTICLE”(用于梯度中空纳米制品的方法)的共同待审的专利申请(代理人案卷号65766US002)中。
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梯度光学膜300A，该梯度光学膜300A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。梯度光学膜还包括分散在聚合物中的多个颗粒340。颗粒结合至粘结剂(其中结合可为物理的或化学的)，或被粘结剂包封。
除粘结剂310和颗粒340之外，梯度光学膜300A还可具有其他材料。例如，梯度光学膜300A可包含一种或多种添加剂(例如如耦合剂)，以有助于润湿其上形成梯度光学膜的基底的表面，该基底未在图1中明确示出。又如，梯度光学膜300A可包含一种或多种着色剂(例如炭黑)，以将颜色(例如黑色)施加给梯度光学膜。梯度光学膜300A中的其他示例性材料包括引发剂(例如一种或多种光引发剂)、防静电剂、紫外线吸收剂和隔离剂。在一些情况下，梯度光学膜300A可包含下转换材料，该材料能够吸收光并重新发出更长波长的光。示例性的下转换材料包括荧光体。
通常，对于粘结剂310和多个颗粒340的任何重量比，梯度光学膜300A都可具有所需孔隙度。因此，一般来讲，重量比可为可在应用中期望的任何值。在一些情况下，粘结剂310与多个颗粒340的重量比不小于约1∶2.5、或不小于约1∶2.3、或不小于约1∶2、或不小于约1∶1、或不小于约1.5∶1、或不小于约2∶1、或不小于约2.5∶1、或不小于约3∶1、或不小于约3.5∶1、或不小于约4∶1、或不小于约5∶1。在一些情况下，该重量比在约1∶2.3至约4∶1的范围内。
在一些情况下，可对梯度光学膜300A的顶部主表面332进行处理以(例如)提高梯度光学膜对另一层的粘附力。例如，顶部表面可被电晕处理。
图1B-1G分别为根据本发明的不同方面的梯度光学膜300B-300G的示意性侧视图。为清晰起见，针对图1所述的编号元件310-360和尺寸d1-d3未示于图1B-1G中；然而，针对图1A的梯度光学膜300A提供的描述中的每一个也分别对应于图1B-1G的梯度光学膜300B-300。用于产生梯度光学膜300B-300G的技术(例如)描述于名称为“PROCESSFORGRADIENTNANOVOIDEDARTICLE”(用于梯度中空纳米制品的方法)的共同待审的专利申请(代理人案卷号65766US002)中。
在图1B中，梯度光学膜300B包括局部体积分数沿着厚度方向以(例如)所示单调方式变化的互连空隙390B。在一个具体实施例中，互连空隙370B靠近梯度光学膜300B的第一表面330B的第一局部体积分数小于互连空隙375B靠近梯度光学膜300B的第二表面332B的第二局部体积分数。
可利用如在别处所述的多种技术来制备梯度光学膜300B。在一个具体实施例中，可(例如)利用基于吸光度的技术(其中聚合光的强度从第一表面330B到第二表面332B减小)来制备梯度光学膜300B。
在图1C中，梯度光学膜300C包括局部体积分数沿着厚度方向以(例如)所示阶跃式方式变化的互连空隙390C。在一个具体实施例中，互连空隙370C靠近梯度光学膜300C的第一表面330C的第一局部体积分数小于互连空隙375C靠近梯度光学膜300C的第二表面332C的第二局部体积分数。在一些情况下，例如，如图1C所示，互连空隙370C的第一局部体积分数C急剧地(即，阶跃式地)转变为互连空隙375C的第二局部体积分数。在一些情况下，第二体积分数的互连空隙375C的厚度t2可为总厚度t1的较小百分比，例如，总厚度t1的约1％至约5％、或至约10％、或至约20％、或至约30％或更高。
可利用如在别处所述的多种技术来制备梯度光学膜300C。在一个具体实施例中，可(例如)通过利用聚合引发剂浓度的差值或靠近第一和第二表面(330C、332C)的聚合引发剂浓度的差值来制备梯度光学膜300C。
在图1D中，梯度光学膜300D包括局部体积分数沿着厚度方向变化的互连空隙390D，其中(例如)具有最小局部体积分数的互连空隙377D如图所示。在一个具体实施例中，互连空隙370D靠近梯度光学膜300D的第一表面330D的第一局部体积分数与互连空隙375D靠近梯度光学膜300D的第二表面332D的第二局部体积分数大致相同。在一些情况下，例如，如图1D所示，互连空隙370D的第一局部体积分数急剧地(即，阶跃式地)转变为互连空隙377D的最小局部体积分数。在一些情况下，最小体积分数的互连空隙377D的厚度t2可为总厚度t1的较小百分比，例如，总厚度t1的约1％至约5％、或至约10％、或至约20％、或至约30％或更高。在一些情况下，最小局部体积分数的互连空隙377D的相对位置可位于任何位置，例如，梯度光学膜300D内距第一表面330D的厚度t3处。
可利用如在别处所述的多种技术来制备梯度光学膜300D。在一个具体实施例中，可(例如)通过将图1C所示的一对梯度光学膜300C沿着第二表面332C彼此层合来制备梯度光学膜300D。
在图1E中，梯度光学膜300E包括局部体积分数沿着厚度方向变化的互连空隙390E，例如，在靠近第一和第二表面330E、332E处具有阶跃变化局部体积分数的互连空隙，如图所示。在一个具体实施例中，互连空隙370E靠近梯度光学膜300E的第一表面330E的第一局部体积分数与互连空隙375E靠近梯度光学膜300E的第二表面332E的第二局部体积分数大致相同。在一些情况下，例如，如图1E所示，互连空隙370E的第一局部体积分数急剧地(即，阶跃式地)转变为互连空隙377E的最大局部体积分数。在一些情况下，第一和第二局部体积分数的互连空隙370E和375E各自的厚度t2和t3可为总厚度t1的较小百分比，例如总厚度t1的约1％至约5％、或至约10％、或至约20％、或至约30％或更高。在一些情况下，互连空隙370E和375E的第一和第二局部体积分数中的每一个均可具有非阶跃式的转变(未示出，但类似于图1B中所示的单调变化)。
可利用如在别处所述的多种技术来制备梯度光学膜300E。在一个具体实施例中，可(例如)通过将图1C所示的一对梯度光学膜300C沿着第一表面330C彼此层合来制备梯度光学膜300E。
在图1F中，梯度光学膜300F包括局部体积分数沿着厚度方向变化的互连空隙390F，例如，具有梯度最小局部体积分数的互连空隙377F，如图所示。在一个具体实施例中，互连空隙370F靠近梯度光学膜300F的第一表面330F的第一局部体积分数与互连空隙375F靠近梯度光学膜300F的第二表面332F的第二局部体积分数大致相同。在一些情况下，例如，如图1F所示，互连空隙370F的第一局部体积分数逐渐转变为(即，以单调梯度形式)互连空隙377F的最小局部体积分数，并且又逐渐转变为互连空隙375F的第二体积分数。
可利用如在别处所述的多种技术来制备梯度光学膜300F。在一个具体实施例中，可(例如)通过将图1B所示的一对梯度光学膜300B沿着第二表面332B层合来制备梯度光学膜300F。
在图1G中，梯度光学膜300G包括局部体积分数沿着厚度方向变化的互连空隙390G，例如，具有一对阶跃变化体积分数的互连空隙377G、378G。在一个具体实施例中，互连空隙370G靠近梯度光学膜300G的第一表面330G的第一局部体积分数与互连空隙375G靠近梯度光学膜300G的第二表面332G的第二局部体积分数大致相同。在一些情况下，例如，如图1G所示，互连空隙370E的第一局部体积分数急剧地转变为(即，阶跃式的)互连空隙377G的最小局部体积分数、又急剧地转变为互连空隙380G的最大局部体积分数、再次急剧地转变为互连空隙378G的最小局部体积分数、并最终又转变为互连空隙375G的第二局部体积分数。在一些情况下，互连空隙的局部体积分数中的每一个均可具有非阶跃式的转变(未示出，但类似于图1B中所示的单调变化)。
可利用如在别处所述的多种技术来制备梯度光学膜300G。在一个具体实施例中，可(例如)通过多层涂布技术来制备梯度光学膜300G，其中对应于最小局部空隙体积分数的层(377G、378G)与对应于最大局部空隙体积分数的层(390G)可使用不同的光引发剂浓度。在一个具体实施例中，可(例如)通过多层涂布技术(其中所述层包含聚合物粘结剂与颗粒的不同比率)来制备梯度光学膜300G。
图2为光学构造600的示意性侧视图，所述光学构造600包括设置在基底610上的梯度光学膜630。在一些情况下，基底610为提供可转移梯度光学膜630的隔离衬垫，这意味着(例如)梯度光学膜630的暴露顶部主表面632可设置为与基底或表面接触，并且可在此后从梯度光学膜剥去隔离衬垫以暴露梯度光学膜的底部主表面634，所述底部主表面634可(例如)粘合到另一个基底或表面上。用于从隔离衬垫610中释放低折射率层630的释放力通常小于约200克力/英寸、或小于约150克力/英寸、或小于约100克力/英寸、或小于约75克力/英寸、或小于约50克力/英寸。
梯度光学膜630可类似于本文所公开的任何梯度光学膜。例如，梯度光学膜630可类似于梯度光学膜300A-300G中的一者。又如，梯度光学膜630可包括多个层，其中每个层均类似于梯度光学膜300A-300G中的一者。在一些情况下，可将梯度光学膜300A-300G中的一者直接涂布到基底610上。在一些情况下，可首先形成梯度光学膜300A-300G中的一者并且此后将其转移到基底610上。基底610可为半透明、透明、或不透明的。
基底610可为或包括可适于应用的任何材料，例如电介质、半导体、或导体(例如金属)。例如，基底610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、和丙烯酸树脂)，或由其制成。在一些情况下，基底610可包括偏振器，例如反射型偏振器、吸收型偏振器、线栅偏振器、或光纤偏振器。在一些情况下，基底610可包括多个层，例如包括(如)多层反射膜和多层偏振膜的多层光学膜。在一些情况下，基底610可包括结构化表面，例如具有多个微结构的表面。在一些情况下，基底610可包括位于主表面上的其他涂层，例如(如)底漆涂层。
如本文所述，光纤偏振器包括形成嵌入在粘结剂内的一个或多个光纤层的多个基本上平行的光纤，其中粘结剂和光纤中的至少一者包括双折射材料。基本上平行的光纤限定透光轴和反光轴。光纤偏振器基本上透射平行于透光轴偏振的入射光并且基本上反射平行于反光轴偏振的入射光。光纤偏振器的实例描述于(例如)美国专利No.7,599,592和No.7,526,164中，上述专利全文以引用方式并入本文。
在一些情况下，基底610可包括部分反射器。部分反射器为反射入射光的至少30％同时透射除去吸收损耗之外的剩余部分的光学元件或光学元件的集合。合适的部分反射器包括(例如)泡沫、偏振型和非偏振型多层光学膜、微复制结构(如BEF)、偏振和非偏振共混物、线栅偏振器、部分透射金属(例如银或镍)、金属/电介质叠堆(例如银和铟锡氧化物)、和非对称光学膜。非对称光学膜描述于(例如)美国专利No.6,924,014(Ouderkirk等人)中并且还描述于PCT公开WO2008/144636中。打孔的部分反射器或反射镜(例如(如)打孔ESR(可得自3M公司))也可用作部分反射器。
在一个具体实施例中，基底610可为反射型偏振器。反射型偏振器层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，在被反射型偏振器基本上反射的偏振态的可见光中，该反射型偏振器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，在被反射型偏振器基本上透射的偏振态的可见光中，该反射型偏振器的平均透射率为至少约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％、或至少约97％、或至少约98％、或至少约99％。在一些情况下，反射型偏振器基本上反射具有第一线性偏振态(例如，沿x方向)的光并且基本上透射具有第二线性偏振态(例如，沿着z方向)的光。
可使用任何合适类型的反射型偏振器，例如(如)，多层光学薄膜(MOF)反射型偏振器，如VikuitiTM双倍增亮膜(DBEF))；具有连续相和分散相的漫反射偏振膜(DRPF)，如可得自3M公司(St.Paul，Minnesota)的VikuitiTM漫反射偏振膜(“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，反射型偏振器层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，其中一组交替的层由双折射材料形成，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并且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，并且不匹配偏振态的入射光基本上被反射型偏振器反射。在一些情况下，MOF反射型偏振器可包括无机介电层的叠堆。
又如，反射型偏振器可为或包括在传播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)美国专利公布号2008/064133中，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文中。
在一些情况下，反射型偏振器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，反射型偏振器可为通过光学干涉作用反射或透射光的多层光学薄膜，如以下文献中所述：提交于2008年11月19日的美国临时专利申请No.61/116132；提交于2008年11月19日的美国临时专利申请No.61/116291；提交于2008年11月19日的美国临时专利申请No.61/116294；提交于2008年11月19日的美国临时专利申请No.61/116295；提交于2008年11月19日的美国临时专利申请No.61/116295；和提交于2008年5月19日、要求提交于2007年5月20日的美国专利申请No.60/939085的优先权的国际专利申请No.PCT/US2008/060311；所述专利均全文以引用方式并入本文中。
在一个具体实施例中，基底610可为微结构化表面，例如棱镜导光膜。例如，可将梯度光学膜630涂布在导光膜(例如可得自3M公司的VikuitiTM增亮膜(BEF))的棱镜侧面上。BEF包括多个线性棱镜，其具有(例如)24微米的间距和约90度的棱镜峰角或顶角。本领域的技术人员已知的是，可将梯度光学膜630涂布在微结构化表面上作为保角涂层、平面化涂层、或涂布的图案。
光学构造600中的每两个相邻主表面的相当大一部分沿着梯度光学膜630的底部主表面634彼此直接接触。例如，两个相邻主表面的至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少95％彼此直接接触。例如，在一些情况下，梯度光学膜630直接涂布在基底610上。
图3为光学构造700的示意性侧视图，所述光学构造700包括设置在基底710上的梯度光学膜730，以及设置在梯度光学膜730上的光学粘合剂层720。基底710可为在别处所述的基底中的任何一个，包括(例如)如下基底：(例如)参照图2所述的基底610。在一些情况下，光学粘合剂层720可充当密封层以抑制浸润梯度光学膜730的空隙。在一些情况下，可能有利的是，在基底710的相反侧上具有粘合剂层720和梯度光学膜730。在其它情况下，可能有利的是，在基底710的两侧上均具有梯度光学膜730。
光学粘合剂层720可为可在应用中期望和/或可用的任何光学粘合剂。光学粘合剂层720具有足够的光学质量和光稳定性，使得(例如)粘合剂层不会随时间或暴露在天气下而黄化以致粘合剂和梯度光学膜的光学性能降低。在一些情况下，光学粘合剂层720可为大体上透明的光学粘合剂，这意味着该粘合剂层具有高镜面透射比和低漫射透射比。例如，在此类情况下，光学粘合剂层720的镜面透射比不小于约70％、或不小于约80％、或不小于约90％、或不小于约95％。
在一些情况下，光学粘合剂层720为基本上光学漫射的，这意味着粘合剂层具有高漫射透射比和低镜面透射比，并且光学粘合剂层720可具有白色外观。例如，在此类情况下，光学漫射粘合剂层720的光学雾度不小于约30％、或不小于约30％、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90％、或不小于约95％。在一些情况下，漫射粘合剂层的漫反射率不小于约20％、或不小于约30％、或不小于约40％、或不小于约50％、或不小于约60％。在此类情况下，粘合剂层可通过包含分散于光学粘合剂中的多个颗粒而为光学漫射的，其中颗粒和光学粘合剂具有不同的折射率。两种折射率之间的失配可导致光散射。
示例性光学粘合剂包括压敏粘合剂(PSA)、热敏粘合剂、溶剂挥发性粘合剂、可重新定位的粘合剂或可再加工的粘合剂，以及紫外线固化性粘合剂，例如可得自NorlandProducts，Inc的紫外线固化性光学粘合剂。
示例性PSA包括基于天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸酯嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烃和聚(甲基)丙烯酸酯的那些。如本文所用，(甲基)丙烯酸酯(或丙烯酸酯)是指丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类物质。其他示例性的PSA包括(甲基)丙烯酸酯、橡胶、热塑性弹性体、有机硅、氨基甲酸酯、和它们的组合。在一些情况下，PSA基于(甲基)丙烯酸PSA或至少一种聚(甲基)丙烯酸酯。示例性有机硅PSA包括聚合物或树胶和任选的增粘树脂。其他示例性有机硅PSA包括聚二有机硅氧烷-聚乙二酰胺和任选的增粘剂。
梯度光学膜730可类似于本文所公开的任何梯度光学膜。例如，梯度光学膜730可类似于梯度光学膜300A-300G中的一者。又如，梯度光学膜730可包括多个层，其中每个层均类似于梯度光学膜300A-300G中的一者。
在一个具体实施例中，可将任选光学漫射体(未示出)设置在光学粘合剂720上，从而形成光学漫射体/光学粘合剂/梯度光学膜/基底的叠堆。任选光学漫射体可包括可在应用中期望的和/或可用的任何光学漫射体。例如，光学漫射体可为或包括表面漫射体、体积漫散体、或它们的组合。例如，任选光学漫射体可包括具有第一折射率n1的多个颗粒，所述多个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。
图4为光学构造800的示意性侧视图，所述光学构造800包括设置在基底810上的第一光学粘合剂层820、设置在第一光学粘合剂层820上的梯度光学膜830、以及设置在梯度光学膜830上的任选第二光学粘合剂层840。基底810可为在别处所述的基底中的任何一个，包括(例如)如下基底：(例如)参照图2所述的基底610。光学粘合剂层820和840可类似于光学粘合剂层720。在一些情况下，光学粘合剂层820和840具有相同折射率。在一些情况下，这两个粘合剂层可具有不同的折射率。
梯度光学膜830可类似于本文所公开的任何梯度光学膜。例如，梯度光学膜830可类似于梯度光学膜300A-300G中的一者。又如，梯度光学膜830可包括多个层，其中每个层均类似于梯度光学膜300A-300G中的一者。
图9为根据本发明的一个具体实施例的光学构造900的示意性侧视图。在图9中，梯度光学膜901涂布在微结构化基底910上。微结构化基底910可为棱镜导光膜，例如可得自3M公司的VikuitiTM增亮膜(BEF)。BEF包括多个线性棱镜，其(例如)具有24微米的间距和约90度的棱镜峰角或顶角。可将梯度光学膜901涂布在微结构化基底910的微结构化表面930上以平面化该表面结构，如图9所示。
梯度光学膜901包括邻近微结构化表面930的低折射率(即，高局部体积分数的互连空隙)区域970、和邻近相反平表面932的较高折射率(即，低局部体积分数的互连空隙)区域975。具有第一游离表面921的光学粘合剂层920可设置在邻近较高折射率区域975的平表面932上，如在别处所述。在一些情况下，光学构造900可通过第一游离表面921附接至其他光学结构(未示出)，例如，显示面板或显示面板光导。在一些情况下，微结构化基底910可包括任选光学膜925(例如聚合物膜或光学粘合剂膜)，所述任选光学膜925可附接至邻近第二游离表面926的其他光学结构(未示出)。
图5A为根据本发明的一个方面的涂布在基底510上的梯度光学膜500的横截面显微图。梯度光学膜500包括邻近基底510的第一主表面530，和靠近第一主表面530的第一局部体积分数的互连空隙570。梯度光学膜还包括为“游离”表面(即，邻近固化环境)的第二主表面532，和互连空隙575靠近第二主表面532的致密的第二局部体积分数。在富含氧气的环境(3578ppm氧气，根据下文实例1中的样品1)中制备梯度光学膜500，以抑制第二主表面532附近的聚合作用。图5B为图5A中的显微图的较高倍放大图，并且更清晰示出互连空隙570的第一局部体积分数高于互连空隙575的致密第二局部体积分数，所述互连空隙575已因受抑聚合作用变得致密。
图6A为根据本发明的一个方面的涂布在基底610上的梯度光学膜600的横截面显微图。梯度光学膜600包括邻近基底610的第一主表面630，和互连空隙670靠近第一主表面630的第一局部体积分数。梯度光学膜还包括为“游离”表面(即，邻近固化环境)的第二主表面632，和互连空隙675靠近第二主表面632的致密的第二局部体积分数。与图5A-5B的梯度光学膜500相比，梯度光学膜600是在富含氧气较低的环境(1707ppm氧气，根据下文实例1中的样品3a)中制备的。富含氧气的环境抑制第二主表面632附近的聚合作用。图6B为图6A中的显微图的较高倍放大图，并且更清晰示出互连空隙670的第一局部体积分数高于互连空隙675的致密第二局部体积分数，所述互连空隙675已因受抑聚合作用变得致密。致密第二体积分数的互连空隙575和675的相对厚度的比较表明，在固化化境中致密区域的厚度随氧气浓度的增加而增加。
本发明所公开的膜、层、构造和系统的某些优点还通过以下实例进行说明。本实例中列出的特定材料、量和尺寸以及其他条件和细节不应被解释为不当地限制本发明。
在实例中，折射率是使用Metricon2010型棱镜耦合器(可得自MetriconCorp.(Pennington，NJ))测得的。光学透射比、清晰度、和雾度是使用Haze-GardPlus雾度计(可得自BYK-Gardner(SilverSprings，MD))测得的。
实例
实例中涉及到以下材料及其来源。
实例A-底漆在DBEF上以产生梯度的光引发剂
将光引发剂涂布在基底上以产生从基底界面到空气界面的密度变化。通过在MEK中混合0.3重量％的Irgacure819来制备光引发剂涂布溶液。利用43.2cm(17英寸)宽的狭槽式涂布模具将此光引发剂溶液涂布到DBEF膜上。以127克/分钟的速率和30.5米/分钟(100英尺/分钟)的线速度涂布所述溶液。然后在150℉(66℃)的烘箱中干燥涂层。这导致底漆光引发剂的基底。
制备涂布溶液“A”。首先，在快速搅拌下，在装有冷凝器和温度计的2升三颈烧瓶中，将360克Nalco2327胶态二氧化硅颗粒(40重量％的固体，平均粒径为约20纳米)和300克1-甲氧基-2-丙醇一起混合。接下来，加入22.15克SilquestA-174硅烷，并搅拌混合物10分钟。然后加入额外的400克1-甲氧基-2-丙醇，并且使用加热套在85℃下对混合物加热6小时。将所得溶液冷却至室温，并且使用旋转蒸发仪在60℃水浴下去除水和1-甲氧基-2-丙醇溶剂中的大部分(约700克)。所得溶液为澄清的A-174改性的二氧化硅溶液，所述溶液具有分散于1-甲氧基-2-丙醇中的44重量％的A-174改性的20nm的二氧化硅。
涂布溶液“A”由18.0重量％的澄清的A-174改性的二氧化硅溶液(具有分散于1-甲氧基-2-丙醇中的44重量％的A-174改性的20nm的二氧化硅)、23.9重量％的1-甲氧基-2-丙醇、46.1重量％的IPA、12.0重量％的SR444构成。将Irgacure819以0.15份/百份(pph)的比率加入到涂布溶液“A”。以15.2克/分钟的速率将涂布溶液A抽吸(使用压力罐)到43.2厘米(17英寸)宽的狭槽式涂布模具中。狭槽式涂布模具以1.52米/分钟(10英尺/分钟)的速率将43.2cm宽的涂层均匀地分布到底漆光引发剂的基底上。
接下来，通过使被涂布基底经过UV-LED固化室来聚合涂层，所述固化室包括用以通过UV辐射的石英窗口。UV-LED固化室包括160个UV-LED(幅材纵向4个×幅材横向40个(大约覆盖42.5cm×4.5cm的区域))组成的矩形阵列。LED(可得自NichiaInc.，TokyoJapan)在385nm的标称波长下工作并在8安培下运行，从而得到0.052焦耳/平方厘米的UV-A剂量。通过LambdaGENH60-12.5-U电源(可得自TDK-Lambda，NeptuneNJ)对UV-LED阵列供电并吹风制冷。这些UV-LED设置在距离基底大约2.5厘米的固化室石英窗口的上方。向UV-LED固化室以141.6升/分钟(5立方英尺/分钟)的流速提供氮气流。将空气引入氮气供应源内以控制UV-LED室中的总氧气含量。通过变化气流速度来改变UV-LED固化室中的氧气含量，并且使用Series3000氧分析仪(可得自AlphaOmegaInstruments，CumberlandRI)来监测氧气含量。
经UV-LED聚合之后，通过以10英尺/分钟的幅材速度将被涂布基底输送到150℉(66℃)的干燥烘箱中并保持2分钟，从而除去固化涂层中的溶剂。接下来，使用配备D-灯泡的FusionSystemModelI600(可得自FusionUVSystems，GaithersburgMD)后固化干燥的涂层。向UVFusion室中提供氮气流，使室中的氧气浓度达到约50ppm。
实例B-梯度光学膜上的体积漫射体外涂层
通过将27.4克1-甲氧基-2-丙醇、27.2克甲醇、29.6克KSR3聚苯乙烯珠、8.1克Photomer6210、3.6克SR833S、4.2克SR9003、和0.4克Darocur4265混合在一起来制备体积漫射体涂布溶液‘B’。
使用凹口棒涂布设备将体积漫射体涂布溶液‘B’以127微米的间隙厚度涂布到基底上。将涂层在150℉(66℃)下干燥2分钟、随后使用FusionSystemModelI600(FusionUVSystems，GaithersburgMD)在13.7米/分钟下进行固化。ModelI600被构造为具有D-灯泡并且在100％功率下工作。向UVFusion室中提供氮气流，使固化室中的氧气浓度达到约50ppm。
实例1-梯度光学膜中的折射率和致密层变化
按照实例A将涂布溶液A涂布在底漆光引发剂的DBEF反射型偏振器膜上，以制备一系列经涂布膜。各个经涂布膜的固化条件为相同的，但具有可变的空气流速和氧气含量。
利用BYK-GardnerHaze-Gard来测量透射比和雾度。利用2010型棱镜耦合器(可得自MetriconCorp，PenningtonNJ)来测量涂层的折射率(RI)。2010型Metricon被构造为具有在632.8nm的波长下工作的HeNe激光器和光学棱镜(代码6567.9)。在TE和TM模式中进行测量。为了测定涂层的膜侧折射率，样品被加载为使得基底与棱镜耦合器紧密接触。为了测定涂层的空气侧折射率，样品被加载为使得涂层与棱镜耦合器紧密接触。涂层中的每一个的测量结果概述于表1中。
表1
获得梯度光学膜的扫描电子显微图(SEM)。首先，选择梯度光学膜的代表性样品。接着，在液氮中冷冻该样品。然后，从液氮中取出样品后立即破碎样品，以沿着厚度方向暴露梯度光学膜的横截面。接着，使用大约1nm厚的金/钯合金层溅射该样品，以减少在后续加工中样品带电。然后使用扫描电镜对梯度光学膜的顶部表面和横截面成像。
图7A-7C示出了得自依次增加氧气含量的实例1的样品的SEM。图7A示出了在1000ppm的氧气含量下固化的样品3a。图7B示出了在2000ppm的氧气含量下固化的样品1a。图7C示出了在3000ppm的氧气含量下固化的样品2a。空气界面的多孔性低于靠近基底界面的层。致密层的厚度取决于氧气浓度，其中较高的氧气含量产生较厚的致密层。
实例2-不具有梯度的外涂布对照光学膜
利用溶液外涂布梯度光学膜，以确定该溶液是否将渗入孔。将涂布溶液‘B’涂布到梯度光学膜(样品9146-1，其是通过名称为“OPTICALFILM”(光学膜)共同待审的专利申请(代理人案卷号65062US002)中所述的方法制备的)上。通过将Irgacure819(0.15pph)和Irgacure184(0.45pph)混合到涂布溶液“A”中来制备涂布溶液。以9.14米/分钟的线速度将该溶液涂布到TOPQ反射型偏振器上。使用速率为43克/分钟且涂布宽度为20.3cm(8英寸)的狭槽式模具来递送溶液。使用395nm的UV-LED(Cree，Inc.，DurhamNC)的阵列来聚合涂层。UV-LED在2.25安培下工作并且递送0.03焦耳/平方厘米的UV-V剂量。所述阵列经测量具有幅材纵向16个LED×幅材横向22个。使用狭槽式歧管将氮气引入固化室以保持惰性气氛。使用Series3000AlphaOmega分析仪来测量室中的氧气浓度并将其保持在100ppm之下。固化之后，将涂层在150℉(66C)下进行干燥、随后使用FusionSystemModelI600(FusionUVSystems，GaithersburgMD)在70℉(21C)下进行后固化。ModelI600被构造为具有D-灯泡并且在100％功率下工作。向UVFusion室中提供氮气流，使后固化室中的氧气浓度达到约50ppm。后续光学膜如在别处所述进行表征，并且具有RI＝1.23的空气侧折射率和RI＝1.23的膜侧折射率，从而导致ΔRI＝0。然后利用实例B中所述的方法将涂布溶液‘B’涂布到光学膜(样品9146-1)上。所述方法的产物(样品9146-1OC)为TOP-Q反射型偏振器的两遍涂层。使用2010型Metricon来测量第一涂层的膜侧折射率在涂覆第二涂层之前(RI＝1.22)和之后(RI＝1.49)的变化。膜侧折射率在涂布之后显著增加，这指示出光学膜内的孔不再填充有空气。
实例3-外涂布的梯度光学膜
利用溶液外涂布梯度光学膜(样品9211-30)，以确定该溶液是否将渗入孔。将Irgacure819以0.06pph的含量加入到涂布溶液A。使用线速度为6.1米/分钟且流速为40克/分钟的20.3cm(8英寸)狭槽式模具来将涂布溶液‘A’涂覆至2密耳的PET膜。使用395nm的UV-LED(Cree，Inc.，DurhamNC)的阵列来聚合涂层。UV-LED在5安培下工作并且递送0.1焦耳/平方厘米的UV-V剂量。所述阵列经测量具有幅材纵向16个LED×幅材横向22个LED。使用狭槽式歧管将氮气以118升/分钟的流速引入固化室。将空气与氮气供应源一起混合以保持UV-LED固化室中的5012ppm的氧气浓度。使用Series3000AlphaOmega分析仪来测量室中的氧气浓度。固化之后，将涂层在150℉(66℃)下进行干燥，随后使用FusionSystemModelI600(FusionUVSystems，GaithersburgMD)在70℉(21C)下进行后固化。ModelI600被构造为具有D-灯泡并且在100％功率下工作。向UVFusion室中提供氮气流，使后固化室中的氧气浓度达到约50ppm。后续梯度光学膜(样品9211-30)如在别处进行表征，并且具有RI＝1.47的空气侧折射率和RI＝1.26的膜侧折射率，从而导致ΔRI＝0.21。
然后按照实例B中所述将涂布溶液‘B’涂覆至梯度光学膜。使用2010型Metricon来测量第一涂层的膜侧折射率在涂覆第二涂层之前(RI＝1.26)和之后(RI＝1.26)的变化。经涂覆第二涂层，膜侧折射率存在可忽略不计的变化，这指示出第一涂层为密封的从而防止渗透。
实例4-向光学膜内的粘合剂渗透
使用光学透明的压敏粘合剂(8171，可得自3M公司)将得自实例2的光学膜样品9146-1的经涂布侧层合至玻璃。将样品在85℃下热老化150小时的时间段。使用2010型Metricon来测量经涂布层的膜侧折射率在对压敏粘合剂层热老化之前(RI＝1.23)和之后(RI＝1.33)的变化。膜侧折射率在老化之后得以增加，这指示出光学膜内的孔中的一些不再填充有空气。
实例5-向梯度光学膜内的粘合剂渗透
使用光学透明的压敏粘合剂(8171，可得自3M公司)将得自实例3的光学膜样品9211-30的经涂布侧层合至玻璃。将样品在85℃下热老化150小时的时间段。使用2010型Metricon来测量经涂布层的膜侧折射率在对压敏粘合剂层热老化之前(RI＝1.26)和之后(RI＝1.26)的变化。在热老化之后，膜侧折射率存在可忽略不计的变化，这指示出光学膜为密封的从而防止渗透。
实例C-因单体选择产生的改善耐久性
制备涂布溶液“C”。首先，在快速搅拌下，在装有冷凝器和温度计的2升三颈烧瓶中，将360克Nalco2327胶态二氧化硅颗粒(40重量％的固体，平均粒径为约20纳米)和300克1-甲氧基-2-丙醇一起混合。接下来，加入22.15克SilquestA-174硅烷，并搅拌混合物10分钟。然后加入额外的400克1-甲氧基-2-丙醇，并且使用加热套在85℃下对混合物加热6小时。将所得溶液冷却至室温，并且使用旋转蒸发仪在60℃水浴下去除水和1-甲氧基-2-丙醇溶剂中的大部分(约700克)。所得溶液为澄清的A-174改性的二氧化硅溶液，所述溶液具有分散于1-甲氧基-2-丙醇中的44重量％的A-174改性的20nm的二氧化硅。
接下来，通过搅拌将120克A-174改性的二氧化硅溶液、17.6克CN2302、35.2克SR444、1.05克TEGORad2250、0.264克Irgacure819、0.81克Irgacure184、和156克异丙醇混合在一起以形成均匀的涂布溶液C。
实例D-中等雾度的涂布溶液
制备涂布溶液“D”。首先，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309克Nalco2327(40重量％的固体)和300克1-甲氧基-2-丙醇混合在一起。接下来，加入9.5克SilquestA-174和19.0克SilquestA-1230，并搅拌所得混合物10分钟。使用加热套在80℃下对混合物加热1小时。加入额外的400克1-甲氧基-2-丙醇，并且将混合物在80℃下保持16小时。将所得溶液冷却至室温，并且使用旋转蒸发仪在60℃水浴下去除水和1-甲氧基-2-丙醇溶剂中的大部分(约700克)。所得溶液为澄清的A174/A1230改性的二氧化硅溶液，所述溶液具有分散于1-甲氧基-2-丙醇中的48.7重量％的A-174/A1230改性的20nm的二氧化硅。
接下来，通过搅拌将63.4克澄清的A174/A1230改性的二氧化硅溶液、30.8克SR444、0.46克Irgacure184、和98克异丙醇混合在一起以形成均匀的涂布溶液D。
实例E-具有75微米的二氧化硅颗粒的涂布溶液
制备涂布溶液“E”。在配备有冷凝器和温度计的1升烧瓶内，在迅速搅拌下将300克Nalco2329二氧化硅颗粒(40重量％的固体，平均粒度为75nm)和300克1-甲氧基-2-丙醇混合在一起。接下来，加入7.96克SilquestA-174，并搅拌所得混合物10分钟。加入额外的400克1-甲氧基-2-丙醇，并使用加热套在85℃下对所得混合物加热6小时。将所得溶液冷却至室温，并且使用旋转蒸发仪在60℃水浴下去除水和1-甲氧基-2-丙醇溶剂中的大部分(约720克)。所得溶液为A-174改性的75nm的二氧化硅溶液，所述溶液具有分散于1-甲氧基-2-丙醇中的45重量％的A-174改性的75nm的二氧化硅。
接下来，通过搅拌将54.6克的A-174改性的75nm的二氧化硅溶液、24.6克SR444、70克异丙醇、0.122克Irgacure819、和0.368克Irgacure184混合在一起以形成均匀的涂布溶液E。
实例F-具有长形颗粒的涂布溶液
制备涂布溶液“F”。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960克IPA-ST-UP有机硅长形颗粒、19.2克去离子水、和350克1-甲氧基-2-丙醇混合在一起。所述长形颗粒具有约9nm至约15nm的直径和约40nm至约100nm的长度。颗粒分散于15.2重量％的IPA中，并且将22.8克SilquestA-174硅烷加入烧瓶。将所得的混合物搅拌30分钟。
将混合物在81℃下保持16小时。接下来，将溶液冷却至室温，并使用旋转蒸发仪在40℃水浴下去除在溶液中的约950克溶剂，从而得到澄清的A-174改性的长形二氧化硅溶液，所述溶液具有分散于1-甲氧基-2-丙醇中的41.7重量％的A-174改性的长形二氧化硅。
接下来，将200克澄清的A-174改性的长形二氧化硅溶液、83.4克SR444、1.6克TEGORad2250、1.25克Irgacure184、和233克异丙醇混合在一起并进行搅拌，从而产生具有32.5重量％的固体的均匀涂布溶液F。
实例G-涂布工序
建立涂布工序“G”。首先，用注射器以6立方厘米/分钟的速率将涂布溶液抽吸到10.2cm(4英寸)宽的狭槽式涂布模具。狭槽式涂布模具将10.2cm宽的涂层均匀地分布到以152厘米/分钟(10英尺/分钟)的速率移动的基底上。
随后，通过使被涂布基底经过UV-LED固化室来聚合涂层，所述固化室包括用以通过UV辐射的石英窗口。UV-LED排灯包括由160个UV-LED(幅材纵向8个×幅材横向20个(约覆盖10.2cm×20.4cm的区域)组成的矩形阵列。LED(可得自Cree，Inc.，DurhamNC)在385nm的标称波长下工作，并在45伏、8安培下运行，得到0.212焦耳/平方厘米的UV-A剂量。通过TENMA72-6910(42V/10A)电源(可得自Tenma，SpringboroOH)对UV-LED阵列供电并吹风制冷。这些UV-LED设置在距离基底大约2.5厘米的固化室石英窗口的上方。UV-LED固化室提供有流速为46.7升/分钟(100立方英尺/小时)的氮气流，从而在固化室中产生大约150ppm的氧气浓度。提供额外的氧气流以控制UV-LED室中的总氧气含量。
经UV-LED聚合之后，通过以10英尺/分钟的幅材速度将被涂布基底输送到150℉(66℃)的干燥烘箱中并保持1分钟，从而除去固化涂层中的溶剂。然后，使用配备H-灯泡的FusionSystemModelI300P(可得自FusionUVSystems，GaithersburgMD)后固化干燥的涂层。向UVFusion室中提供氮气流，使室中的氧气浓度达到约50ppm。
实例6-底漆粘合剂的PET上的涂层
根据实例H将涂布溶液C涂布在底漆粘合剂的PET膜(可得自DuPontTeijinFilms)上，其中用9安培下的UV-LED、以及可变的流速和氧气含量。如在别处所述来测量光学特性，包括透射比、雾度、清晰度、和有效折射率(RI)。涂层中的每一个的测量结果概述于表2中。
表2
获得梯度光学膜的扫描电子显微图(SEM)。首先，选择梯度光学膜的代表性样品。接着，在液氮中冷冻该样品。然后，从液氮中取出样品后立即破碎样品，以沿着厚度方向暴露梯度光学膜的横截面。接着，使用大约1nm厚的金/钯合金层溅射该样品，以减少在后续加工中样品带电。然后使用扫描电镜对梯度光学膜的顶部表面和横截面成像。图8A示出了得自实例6的样品10b的SEM；样品10b在实例6所制备的样品中具有最大的ΔRI。较大的ΔRI对应于两个表面中的空隙体积分数的较大差值。
实例7-具有中等雾度梯度涂层的底漆光引发剂的PET基底
通过将0.2重量％的Irgacure819与MEK混合来制备光引发剂(PI)涂布溶液。将该PI涂布溶液使用压力罐以1.75立方厘米/分钟穿过8″宽的狭槽式模具(调整为4″，速度为30英尺/分钟(75.6厘米/分钟))来涂布到2密耳(0.05mm)的PET膜上。将涂层在150℉(66℃)的烘箱中进行干燥，从而产生底漆PI的2密耳(0.05mm)的PET膜。
根据实例H将涂布溶液D涂布在底漆PI的2密耳(0.05mm)的PET膜上，不同的是UV-LED(可得自Cree，Inc.，DurhamNC)工作在395nm的标称波长下并在13安培下运行。如在别处所述来测量光学特性，包括透射比、雾度、清晰度、和有效折射率(RI)。涂层中的每一个的测量结果概述于表3中。
表3
获得梯度光学膜的扫描电子显微图(SEM)。首先，选择梯度光学膜的代表性样品。接着，在液氮中冷冻该样品。然后，从液氮中取出样品后立即破碎样品，以沿着厚度方向暴露梯度光学膜的横截面。接着，使用大约1nm厚的金/钯合金层溅射该样品，以减少在后续加工中样品带电。然后使用扫描电镜对梯度光学膜的顶部表面和横截面成像。图8B示出了得自实例7的样品30c的SEM；样品30c在实例7所制备的样品中具有最大的ΔRI。较大的ΔRI对应于两个表面中的空隙体积分数的较大差值。
实例8-具有75微米二氧化硅的涂布溶液的底漆PI的PET基底
根据实例H将涂布溶液E涂布在底漆PI的2密耳(0.05mm)的PET膜上，其中溶液流速为5立方厘米/分钟、氧气含量可变、并且UV-LED运行在9安培下。如在别处所述来测量光学特性，包括透射比、雾度、和有效折射率(RI)。涂层中的每一个的测量结果概述于表4中。
表4
获得梯度光学膜的扫描电子显微图(SEM)。首先，选择梯度光学膜的代表性样品。接着，在液氮中冷冻该样品。然后，从液氮中取出样品后立即破碎样品，以沿着厚度方向暴露梯度光学膜的横截面。接着，使用大约1nm厚的金/钯合金层溅射该样品，以减少在后续加工中样品带电。然后使用扫描电镜对梯度光学膜的顶部表面和横截面成像。图8C示出了得自实例8的样品17d的SEM；样品17d在实例8所制备的样品中具有最大的ΔRI。较大的ΔRI对应于两个表面中的空隙体积分数的较大差值。
实例9-具有长形颗粒涂布溶液的底漆PI的PET基底
根据实例H将涂布溶液F涂布在底漆PI的2密耳(0.05mm)的PET膜上，其中溶液流速为5立方厘米/分钟，UV-LED(可得自Cree，Inc.，DurhamNC)工作在395nm的标称波长下并在13安培下运行。如在别处所述来测量光学特性，包括透射比、雾度、清晰度、和折射率(RI)。涂层中的每一个的测量结果概述于表5中。
表5
除非另外指明，否则在说明书和权利要求中使用的表示部件的尺寸、数量和物理特性的所有数字应当被理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则在上述说明书和所附权利要求中所提出的数值参数为近似值，可根据本领域内的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性而变化。
除了与本公开可能直接抵触的程度，本文引用的所有参考文献及出版物都明确地以引用方式全文并入本文中。虽然本文已经示出和描述了一些具体实施例，但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可用多种替代和/或等同实现方式来代替所示出和描述的具体实施例。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施例的任何修改或变型。因此，本发明仅受权利要求书及其等同内容的限制。

Claims (15)

1.一种梯度光学膜，其包括：
粘结剂；
多个长形颗粒；以及
多个互连空隙，其中所述多个互连空隙的局部体积分数以连续的方式沿着所述梯度光学膜的厚度方向变化，其中
所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的第一表面的局部体积分数大于所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的相反表面的局部体积分数，并且其中
所述梯度光学膜的厚度不小于2微米，并且
其中至少60％的所述互连空隙的尺寸不大于λ/5，其中λ为入射到梯度光学膜上或在梯度光学膜内传播的光的波长。
2.根据权利要求1所述的梯度光学膜，其中，沿着所述梯度光学膜的厚度，所述多个互连空隙的局部体积分数包括最小局部体积分数或最大局部体积分数。
3.根据权利要求1所述的梯度光学膜，其中所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述相反表面的局部体积分数小于所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述第一表面的局部体积分数的50％。
4.根据权利要求1所述的梯度光学膜，其中所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述相反表面的局部体积分数小于所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述第一表面的局部体积分数的20％。
5.根据权利要求1所述的梯度光学膜，其中所述梯度光学膜的所述多个互连空隙的总体积分数不小于20％，并且所述梯度光学膜的光学雾度不大于10％。
6.根据权利要求1所述的梯度光学膜，其具有不小于80％的光学雾度，其中对于法向入射光而言，所述梯度光学膜所散射的光在零度处具有亮度L1并且在10度处具有亮度L2，L1/L2不小于10。
7.一种梯度光学膜，其包括：
多个长形颗粒；以及
多个空隙，其中所述多个互连空隙的局部体积分数以连续的方式沿着所述梯度光学膜的厚度方向变化，其中
所述梯度光学膜在靠近所述梯度光学膜的第一表面处的第一折射率低于靠近所述梯度光学膜的相反表面处的第二折射率，并且其中所述第一折射率不大于1.3，并且其中
所述梯度光学膜的厚度不小于2微米，并且
其中至少60％的所述互连空隙的尺寸不大于λ/5，其中λ为入射到梯度光学膜上或在梯度光学膜内传播的光的波长。
8.根据权利要求7所述的梯度光学膜，其中，沿着所述梯度光学膜的厚度，所述多个互连空隙的局部体积分数包括最小局部体积分数或最大局部体积分数。
9.根据权利要求7所述的梯度光学膜，其中所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述相反表面的局部体积分数小于所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述第一表面的局部体积分数的50％。
10.根据权利要求7所述的梯度光学膜，其中所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述相反表面的局部体积分数小于所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述第一表面的局部体积分数的20％。
11.根据权利要求7所述的梯度光学膜，其中所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述相反表面的局部体积分数小于所述多个互连空隙靠近所述梯度光学膜的所述第一表面的局部体积分数的10％。
12.一种光学构造，其包括：
结构化表面，所述结构化表面包括多个结构；以及
根据权利要求1所述的梯度光学膜，所述梯度光学膜涂布在所述结构化表面上并使所述结构化表面基本上平面化。
13.根据权利要求12所述的光学构造，其中所述梯度光学膜在靠近所述多个结构处还具有不大于1.3的折射率。
14.根据权利要求12所述的光学构造，其中所述梯度光学膜还具有不大于10％的光学雾度。
15.一种光学构造，其包括：
具有不小于30％的光学雾度的光学漫射体层；
设置在所述光学漫射体层上的根据权利要求1所述的梯度光学膜；以及
设置在所述梯度光学膜上的反射型偏振器层，其中所述光学构造中每两个相邻主表面的至少50％彼此直接接触，并且其中
所述梯度光学膜的厚度不小于2微米。
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