CN103354917B

CN103354917B - 前照式反射型显示装置

Info

Publication number: CN103354917B
Application number: CN201280008599.2A
Authority: CN
Inventors: 凯文·R·谢弗; 大卫·斯科特·汤普森; 杨朝晖; 郝恩才; 奥德蕾·A·舍曼; 迈克尔·A·梅斯; 威廉·J·布赖恩; 约翰·A·惠特利; 约瑟夫·W·伍迪; 史蒂文·D·所罗门森; 马修·S·斯特; 米哈伊尔·L·佩库罗夫斯基
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: KR101877593B1; EP2678736A1; US20140003086A1; TW201243447A; TWI548912B; CN103354917A; KR20140014183A; US10288254B2; WO2012116129A1; US20150330597A2; EP2678736B1

Abstract

本专利申请描述了前照式反射型显示组件，所述前照式反射型显示组件包括反射型显示器和照明制品(600)，所述照明制品(600)用于在所述制品光学耦合到光源(601)时来前照所述显示器。所述照明制品包括光学耦合到光导(610)的可变折射率光提取层(630)。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。本专利申请还描述了包括光学耦合到光源的所述前照式反射型显示组件的前照式反射型显示装置。

Description

前照式反射型显示装置

相关专利申请的交叉引用

本专利申请涉及与本文同一日提交且以引用方式并入的下述美国临时专利申请：“Illumination Article And Device For Front-Lighting ReflectiveScattering Element”（用于前照式反射型散射元件的照明制品和装置）（美国临时申请No.61/446,712）和“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）（美国临时申请No.61/446,642）。

技术领域

本专利申请整体涉及照明显示装置，具体地讲，涉及利用照明装置前照的显示装置。

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，要求光学层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前照式反射型显示装置和用于照亮反射型显示器的方法。反射型显示装置是使用照明装置的前照式装置，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，随后将光递送到反射型显示器。这种光被反射型显示器反射到观察者，使得由反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反射型显示器和照明制品的前照式反射型显示组件。照明制品包括光导和可变折射率光提取层，其中可变折射率光提取层光学耦合到光导和反射型显示器。可变折射率光提取层具有第一区域和第二区域，其中第一区域包含纳米空隙聚合物材料，并且第二区域包含纳米空隙聚合物材料和附加材料。第一区域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，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。

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%。

在另一个方面，本专利申请描述了前照式反射型显示装置，所述前照式反射型显示装置包括光学耦合到光源的前照式反射型显示组件。

在又一方面，本专利申请描述了前照式反射型显示器，所述前照式反射型显示器包括照明制品、光源、和反射型显示器。反射型显示器包括不含背光源的那些。反射型显示器还包括含有LCD面板、聚合物分散型液晶显示板、电泳显示板、电流体显示器、电润湿显示器、或干涉显示器的那些。

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和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示出了示例性照明装置的示意图，所述照明装置包括与光源和反射型散射元件结合的可变折射率光提取层。

图7示出了示例性照明组件的示意图，所述照明组件包括与反射型散射元件结合的可变光提取层。

图8、9、10a-10d、和11示出了示例性照明组件的示意性剖视图，所述示例性照明组件包括光学耦合到光导和反射型散射元件的可变折射率光提取层。

图12示出了包括可变折射率光提取层的示例性光学膜的示意性剖视图。

图13a示出了示例性的光学膜和照明制品的示意性剖视图，所述示例性的光学膜和照明制品包括光学耦合到光导的可变折射率光提取层。

图13b示出了示例性照明装置的示意图，所述照明装置包括与光源和反射型散射元件结合的示于图13a中的照明制品。

图14a和14b示出了分别具有和没有可变折射率提取层的具有前照灯的反射型显示装置。

图15a示出了示例性柔性版印刷工具的无规梯度点图案。

图15b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16a和16b示出了具有前照灯的反射型显示装置，所述前照灯具有可变折射率提取层，其中所述前照灯分别处于关闭和打开状态。

图17a和17b示出了Prometric图像和相应的轴向亮度曲线图，所述轴向亮度随分别具有和没有可变折射率提取层的前照式反射型显示装置的位置而变化。

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15b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、反射型散射元件、或反射型显示器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。这使得图形或反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，这样在透过光导观看时导致观察质量显著降低。

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WO2010/120422 A1（Kolb等人）和WO 2010/120468 A1（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。第一区域和第二区域之间的折射率差为大于约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=f n_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=f n_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，该尺寸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EBECRYL 4833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EBECRYL 4866）、聚酯丙烯酸酯（例如EBECRYL 838）、以及环氧丙烯酸酯（例如EBECRYL 600、EBECRYL 3200、和EBECRYL 1608（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EBECRYL 8411；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，该尺寸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1micron、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(马里兰州银泉市的毕克-加德纳公司(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-加德纳（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(马里兰州银泉市的毕克-加德纳公司(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-加德纳（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。

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，使得光可沿着朝向反射型散射元件层650的前向方向进行散射。

图6示出了示例性照明装置600的示意图，所述照明装置600包括与由该装置照射的反射型散射元件相结合的可变折射率光提取层。照明装置600包括邻近可变光提取层630设置的光导610。光导光学耦合到可变折射率光提取层630的顶部表面625（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635为反射型散射元件650（为简单起见将其示为层的形式）。反射型散射元件光学耦合到可变折射率光提取层635的底部表面（由两个表面之间的虚线指示）。光源601光学耦合到光导610，使得由光源发射的光可进入光导。在一些实施例中，在光导610的底部表面615和可变折射率光提取层630的顶部表面625之间不存在空气间隙，并且在可变折射率光提取层630的底部表面635和反射型散射元件650之间不存在空气间隙，以便产生光学耦合。

在一些实施例中，光导610的折射率为介于可变折射率光提取层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、和包括可变折射率光提取层的光学膜；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提取出。

在一些实施例中，可变光提取层630可直接设置在反射型散射元件650的表面645上。可通过若干方法来将光导610直接附接到可变光提取层的表面625。如下文所述，光导610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625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提取层。在一些情况下，光导610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625。在一些情况下，光导610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625。在其中光导610并非为粘合剂的情况下，可变折射率提取层的表面625可利用光学透明的粘合剂粘附到光导的表面615。光学透明的粘合剂在下文中有所描述。

光导610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WO 2010/005655 A2（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拉伸给定值。该值为材料已被拉伸、随后被允许在与拉伸时相同的条件下恢复（松弛）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，范诺斯得莱因霍尔德出版社，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，从而导致粘着性、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的步骤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。如本文所用，(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^TMAcrylicTape 4910F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。

在一些实施例中，光导610可包括位于外表面605上的附加涂层或具有涂层的顶膜。附加涂层或膜可被设计用于为光导的表面施加任何理想的性能。涂层的例子包括（例如）硬涂层、抗反射涂层、抗污涂层、糙面涂层、防雾涂层、防刮涂层、防窥涂层、或者它们的组合。在例如触摸屏传感器、显示屏、图形应用等应用中，诸如硬涂层、防雾涂层和提供增强耐久性的防刮涂层等涂层是可取的。防窥涂层的例子包括（例如）模糊的或雾状的涂层，以得到遮蔽视线的或百叶式的膜从而限制视角。在一些情况下，如果以膜的形式来提供涂层，则希望将膜粘附到光导610的表面605，其中粘合剂的折射率小于光导的折射率。或者，可将纳米空隙层设置在光导610的顶部表面605和附加顶膜的底部之间。

如上文所述，可利用光学透明的粘合剂(OCA)来将光导610粘附到可变折射率光提取层630。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630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US 7,005,394（Ylitalo等人）中所述的增粘热塑性环氧树脂、如US 3,718,712(Tushaus)中所述的聚氨酯、如US 2006/0216523(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WO 2004/0202879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US 2007/0212535（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6,569,521 B1（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WO 2010/077541（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US 7,862,898（Sherman等人）和US 7,892,649（Sherman等人）中所述。

在一些实施例中，使用如WO 2010/132176（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US2007/0082969 A1（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，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(6401 JH 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。光源可发出具有随机或特定角分布的光。

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。可以控制这样的光源发射任何一种单独颜色的光，或同时发出所有颜色的光。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6,367,941（Lea等人）中公开了这种线性表面发射光导的实例。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他无源光学元件，如透镜、偏转器、狭窄的光导以及发射从有源元件（如灯泡或LED晶粒）接收到的光线的类似元件。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^TMLED（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US 7,525,126（Leatherdale等人）和US 2007/0257270（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。

通常，反射型散射元件650可包括多种材料、组件、和/或装置。通常，反射型散射元件650被设计用于捕获从可变折射率光提取层630递送的光，并且将其反向反射穿过提取层和光导610的外表面605。可选择反射型散射元件650，使得通过光导610的外表面605发射所需的光分布。在一些情况下，选择反射型散射元件650，使得入射到反射型散射元件650上的光被转换成基本上朗伯曲线的面光源。

通常，如果元件表现出漫反射或半镜面反射，则将其视为反射型散射元件。漫反射为如下反射，即，光从表面处反射，使得入射光线以多个角度而非仅以一个角度（如同镜面反射的情况）进行反射。被照亮的理想漫反射表面将在围绕该表面的半球中从所有方向上均具有相等的亮度（朗伯曲线反射）。半镜面反射为如下反射，即，光从表面处反射，使得入射光线以多个角度而非仅以一个角度（如同镜面反射器的情况）进行反射。在多种情况下，半镜面反射器具有主要前向的散射，其中反射光围绕镜面反射角传播且反射光中的至少大于5%位于围绕镜面反射角保持居中的2度锥之外。在一些情况下，从任何角度入射的光中的大于约50%被反射到围绕入射角保持居中的2度锥之外。

用于反射型散射元件650的合适材料包括漫反射型和半镜面反射型材料和表面。本文限定的反射型散射元件具有漫发射或半镜面反射。对于漫反射型材料而言，具有入射角的单一入射光线以多个角度而非仅以一个角度（如同镜面反射的情况）进行反射。被照亮的理想漫反射表面将在围绕该表面的半球中从所有方向上均具有相等的亮度（朗伯曲线反射）。一般来讲，漫反射型材料反射光，使得光线沿前向和后向方向进行散射（后向散射是指光被反向引导到其进入的方向）。半镜面反射型材料为如下材料，所述材料提供漫反射，但对于单一入射光线而言，反射光线在窄角度范围内进行反射。一般来讲，从半镜面反射型材料反射的光为前向的，并且少量的光被向后反射到其入射的方向。在一些情况下，对于本文所述的本发明而言，反射型散射元件650对于从光导递送的光提供漫反射，使得反射光中的大于10%位于由入射光的角度范围限定的角度范围之外。

合适的反射型散射元件包括任何散射材料，例如，石膏、白纸、纤维材料（例如非织造纤维垫和布料）、无机物填充的白色反射型聚合物（无机粒子填充的聚合物，例如聚酯、聚烯烃等等）、陶瓷材料、晶质表面（例如，大理石、天然石英、或石头）、和空隙聚合物材料（例如，利用相分离技术（例如溶致相分离的和热致相分离）制备的那些）。任何空隙聚合物材料可适于用作反射型散射元件。在一些实施例中，反射型散射元件包括图形，例如指示牌、标记、或图像。半镜面反射型散射材料的例子包括粗糙的反射型金属表面、结构化的镜面反射型表面、其上具有漫射涂层的镜面反射型表面（例如，增强型镜面反射器，例如得自3M公司的Vikuiti^TMESR，所述增强型镜面反射器包括其表面上具有漫射涂层的多层光学膜）。一些例子包括拉绒铝和铬、如下金属表面，所述金属表面已通过压印、“喷砂”、物理或化学蚀刻、或者施加表面粗糙度的任何其他方法进行修改。或者，可将漫射涂层涂覆到镜面反射器上、或者设置为镜面反射器上的自立式元件。可将具有表面结构或粗糙度的膜设置到镜面材料上或层合到镜面材料。反射型散射元件可呈油墨、油漆、或涂层的形式。通过诸如数字印刷、丝网印刷等等之类的方法制备的印刷图形为反射型散射元件。涂漆墙壁为反射型散射元件。在一些情况下，反射型散射元件包括反射型显示装置。

如上文所述，光导610和反射型散射元件650分别与可变折射率光提取层的顶部表面625和底部表面635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630、光导610、和反射型散射元件650不存在空气间隙。

图7示出了示例性照明组件的示意图，所述照明组件包括与反射型散射元件结合的可变光提取层。在此实施例中，将可变折射率光提取层730制备在结合到照明组件内的透明基底740上。可变折射率光提取层730的表面725光学耦合到光导710，并且透明基底740的底侧面742光学耦合到反射型散射元件750。合适的透明基底在上文中有所描述。

在多种情况下，可变折射率光提取层730与光导710和反射型散射元件750之间的光学耦合意味着在这些层的表面之间不存在空气间隙（即，在表面715和725之间不存在空气间隙并且在表面742和745之间不存在空气间隙）。透明基底740的表面742可利用任何方式（例如，利用光学透明的压敏粘合剂）粘附到反射型散射元件750的表面745。透明基底740可具有一定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前向方向射向反射型散射元件750。

图8、9、10a-10d、和11示出了示例性照明组件的示意性剖视图，所述示例性照明组件包括光学耦合到光导和反射型散射元件的可变折射率光提取层。图8示出了照明组件800，其中可变折射率光提取层830直接形成在反射型散射元件850的表面上。光导810通过光学透明的粘合剂840（其可为PSA）直接地粘附到光提取层830。粘合剂层840优先地具有低雾度、高光学清晰度、和高透射率。

图9示出了照明组件900，其中可变折射率光提取层930形成在光导910的表面上。反射型散射元件950通过光学透明的粘合剂940（其可为PSA）粘附到可变折射率光提取层930。粘合剂层940可具有低雾度、高光学清晰度、和高透射率。或者，只要散射光主要沿前向方向射向反射型散射元件层950，粘合剂层940就可具有一定程度的雾度并且可提供一些光散射。

图10a示出了照明组件1000，其中可变折射率光提取层1030设置在透明基底1040上。可变折射率光提取层1030通过粘合剂层1070粘附到光导1010。粘合剂层1070优先地对于在光导1010中传播的特定波长的光具有低雾度、高光学清晰度、和高透射率。其上设置有可变折射率提取层的透明基底1040通过粘合剂层1060粘附到反射型散射元件层1050。粘合剂层1060可具有低雾度、高光学清晰度、和高透射率。或者，只要散射光主要沿前向方向射向反射型散射元件层1050，粘合剂层1060就可具有一定程度的雾度并且可提供一些光散射。

图10b示出了照明组件1080，其中可变折射率光提取层1030设置在透明基底1040上的取向相比于图10a所示的照明组件1000已进行倒转。可变折射率光提取层1030可通过粘合剂层1060粘附到反射型散射元件层1050，只要散射光主要沿前向方向射向反射型散射元件层1050，所述粘合剂层1060就可具有低雾度、高光学清晰度、和高透射率，或者可具有一定程度的雾度并且可提供一些光散射。其上设置有可变折射率光提取层的透明基底1040通过粘合剂层1070粘合到光导1010。粘合剂层1070优先地对于在光导1010中传播的特定波长的光具有低雾度、高光学清晰度、和高透射率。

图10c示出了照明组件1090，所述照明组件1090类似于图10a所示的照明组件1000，不同的是组件1090包括设置在可变折射率提取层1030和粘合剂层1070之间的密封层1095。图10d示出了照明组件1096，所述照明组件1096类似于图10b所示的照明组件1080，不同的是组件1096包括设置在可变折射率光提取层1030和粘合剂层1060之间的密封层1095。密封层可用于将可变折射率光提取层的污染降至最低，如上文所述。可用作密封层的合适材料在上文中有所描述。

通常，对于图10a-10d所示的照明组件而言，邻近光导1010的粘合剂层1070的折射率应大致等于或大于光导的折射率。在图10c中，密封层1095的折射率也应大致等于或大于光导的折射率。

通常，设置在可变折射率提取层和光导之间的任何层的折射率均应大致等于或大于光导的折射率。另外，一般来讲，可变折射率光提取层的第二区域的折射率应大致等于或大于光导的折射率，并且第一区域的折射率应小于光导的折射率。

图11示出了包括光学耦合到可变折射率光提取层1130的光导1110的照明组件1100，并且将附加层1190设置在可变折射率光提取层和反射型散射元件1150之间，使得可变折射率光提取层和反射型散射元件为光学耦合的。附加层可包含如下材料，例如UV吸收剂、UV稳定剂、染料、降频转换材料（例如，荧光团、纳米荧光体、量子点）、或光学增亮剂。

通常，只要散射光主要沿前向方向射向反射型散射元件，设置在可变折射率光提取层和反射型散射元件之间的任何层就可具有低雾度、高光学清晰度、和高透射率，或者可具有一定程度的雾度并且可提供一些光散射。通常，设置在可变折射率光提取层和反射型散射元件之间的任何层均可包含上文针对附加层所述的材料。通常，可变折射率光提取层和反射型散射元件之间的任何层可包含附加材料，例如UV吸收剂、UV稳定剂、染料、降频转换材料（例如，荧光团、纳米荧光体、量子点）、或光学增亮剂。反射型散射元件也可包含附加材料，例如UV吸收剂、UV稳定剂、染料、降频转换材料（例如，荧光团、纳米荧光体、量子点）、或光学增亮剂。

图12示出了包括可变折射率光提取层的示例性光学膜的示意性剖视图。光学膜1200包括设置在透明基底1240上的可变折射率光提取层1230。第一光学透明的粘合剂层1270设置在背对透明基底的可变折射率光提取层1230上，并且第一隔离衬片1275设置在背对层1230的层1270上。第二光学透明的粘合剂层1260设置在背对可变折射率光提取层1230的透明基底1240上，并且第二隔离衬片1265设置在背对透明基底1240的层1260上。此光学膜1200可与光导和反射型散射元件层结合使用来制备照明装置以用于一般照明应用（例如，作业照明、房间照明、橱柜下照明、和汽车内部照明）或用于背光照明应用（例如，适用于移动手持装置、计算机监视器和笔记本、以及电视和数字标牌应用的液晶显示器的背光照明、能透射的任何其他透明显示器类型和通过任何方式制备的图形（例如通过印刷方法制备的图形）的背光照明），或者可与反射型显示装置和图形一起用作前照灯以制备前照式反射型显示装置或图形。

隔离衬片通常具有用于接触粘合剂层的低粘附力表面。第一和/或第二隔离衬片可包括纸张（例如牛皮纸）或聚合物膜（例如，聚氯乙烯、聚酯、聚烯烃、醋酸纤维素、乙烯-醋酸乙烯、聚氨酯等等）。隔离衬片可涂覆有脱模剂层，所述脱模剂例如含有机硅的材料或含碳氟化合物的材料。隔离衬片可包括涂布有聚乙烯的纸张或聚合物膜，该聚乙烯被涂布含有机硅的材料。示例性的隔离衬片包括可以商品名“T-30”和“T-10”从美国首诺科特玻璃功能膜公司(CP Films Inc.)商购获得的衬片，其在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上具有有机硅防粘涂层。示例性的隔离衬片包括结构化的隔离衬片。示例性的隔离衬片包括也称为微结构化隔离衬片的那些中的任何一种，所述微结构化隔离衬片用于将微结构施加到粘合剂层的表面上。微结构化表面可有助于空气在粘合剂层和有待施加该粘合剂层的表面之间逸出。

图13a示出了示例性的光学膜和照明制品的示意性剖视图，所述示例性的光学膜和照明制品包括光学耦合到光导的可变折射率光提取层。光学膜1300包括照明制品1301和隔离衬片1375。照明制品1301包括设置在透明基底1340上的光导1310，并保护性外层1330设置在背对透明基底的光导上。透明基底1340的此背对侧光学耦合到光导1310。可变折射率光提取层1350设置在背对光导的透明基底1340上，并且粘合剂层1070设置在背对透明基底的可变折射率光提取层上。在此实施例中，光导1310优选地包括如上文所述的PSA。任选的密封层1360设置在可变折射率光提取层1350和粘合剂层1370之间。隔离衬片1375设置在粘合剂层1370的外表面上。示例性的密封层和隔离衬片在上文中有所描述。

照明制品1301可具有小于约10%的雾度值、大于约85%的光学清晰度、和大于约90%的透光率。在一些情况下，照明制品1301可具有小于约7%的雾度值、大于约90%的光学清晰度、和大于约92%的透光率。可以用Haze-Gard Plus雾度计（得自毕克-加德纳公司(BYK-Gardiner)）测量透光率、清晰度和雾度。

图13b示出了示例性照明装置1390的示意图，所述照明装置1390包括与光源和反射型散射元件结合的示于图13a中的照明制品。从照明制品1301中移除隔离衬片，并且将该制品施加到反射型散射元件1380上。

对于上文所述的照明制品或显示装置中的任何一个而言，制品或装置的结构不必为如附图所示地平坦的或平面的。制品或装置的结构可为弯曲的（最多并且包括弯曲成管形）并且从末端进行照明。或者，制品或装置的结构可为成形的一维光隧道。通常，制品和装置的结构可呈现弯曲形状（包括空间弯曲）并且可用于弯曲显示器、一般照明、和装饰性照明中。

反射型显示器可包括将光作为图像反射到观察者的任何类型的显示器。反射型显示器依赖于环境光来进行信息显示并因此为用于便携式电子设备的理想装置，因为它们无需用于照明的背光源。反射型显示器用于多种应用中，包括手持式电子装置（例如电子书）、计算机监视器、电视机、仪器面板、标牌等等。

反射型显示器可包括液晶显示器(LCD)，所述液晶显示器为利用液晶的光调节特性的一种平板显示器。典型的反射型显示器（包括LCD）包括一对刚性和/或柔性基底，其中液晶材料密封在基底之间。可通过通常包括透明电极的显示器的前侧面观察到液晶材料。就反射型显示器而言，形成显示器背部的另一个基底提供反射型表面。简而言之，当液晶材料中的液晶分子响应施加在电极（其为显示器的一部分）之间的电场改变其构象时LCD可起作用。反射型显示器还可包括附加构件或材料，例如抗反射膜、阻隔、或增亮膜。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液晶显示器(PDLC)。

反射型显示器可包括电泳显示板，所述电泳显示板被设计用于模仿普通油墨在纸张上的外观。在电泳显示器的最简单实施中，将分散在烃油中的二氧化钛粒子与深色染料和荷电试剂的混合物设置在两个导电板之间。在施加电压时，粒子以电泳方式迁移到显示器的前（观察）侧面，所述显示器则因光的散射而看上去为白色的。当粒子位于显示器的背侧面时，所述显示器看上去为深色的，因为入射光被着色染料吸收。因此，通过反射和吸收区域来产生图像。电泳显示器用于如下装置中，例如亚马逊公司(Amazon)Kindle、Barnes & Noble Nook、和Sony Reader。

反射型显示器可包括电流体显示器。电流体显示器的一个例子为电润湿显示器，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(25 September 2003)（《自然》，第425卷，383-385页（2003年9月25日））发表的“Video-Speed Electronic Paper Basedon Electrowetting”（基于电润湿的视频高速电子纸）中的并且由荷兰显像技术公司（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(26 April 2009)（《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的In₂O₃:SnO₂电极(ITO)构成，以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。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，所述颜料具有视觉亮度，从而类似于印刷在纸张上的颜料。

反射型显示器可包括干涉显示器，所述干涉显示器可通过反射光的干涉来产生各种颜色。一种类型的干涉显示器为基于由高通光电科技公司（Qualcomm MEMS Technologies）开发的iMoD^TM元件的显示器。这种类型的干涉元件为构建在透明基底上的静电致动型、双稳态MEMS装置。该元件包括位于局部反射型光学叠堆上的充当反射镜的悬挂导电隔膜。在隔膜和叠堆之间为几百纳米的且由空气填充的间隙。从反射镜和从局部反射型光学叠堆反射的光之间的干涉产生颜色，并且当该元件处于萎缩状态时观察到黑色。着色像素具有如下元件，所述元件具有被设计用于反射红色、绿色、和蓝色波长的不同空气间隙。

反射型显示器可包括电子纸显示板，所述电子纸显示板被设计用于模仿普通油墨在纸张上的外观。第一电子纸（称为Gyricon）包括75和106微米之间的聚乙烯球体。每个球体为两亲性粒子，所述两亲性粒子由位于一侧的负电黑色塑料和位于另一侧的正电白色塑料构成（每个小球因而为偶极子）。将球体嵌入到透明有机硅片材中，其中每个球体悬浮在油泡中以使得它们可自由地旋转。施加到每对电极的电压的极性则决定白色侧还是黑色侧朝上，由此为像素赋予白色或黑色外观。

在一些情况下，显示器的反射型表面位于由显示器的反射型部分和装置的顶部表面限定的腔体内。顶部表面可包括玻璃、聚合物膜、涂层、或甚至触摸活性表面（例如，电容触摸屏）。因此在一些实施例中，本文所述的照明制品（例如照明制品1301）附接到这些外表面而非直接附接到反射型显示器的反射型元件。通常，照明制品必须光学耦合到反射型显示装置的反射型元件，因为由可变折射率提取层1350在图13b的光导1310中提取出的光被递送到反射型显示装置的反射型表面。在一些情况下，反射型显示器的顶部表面光学耦合到显示装置的反射型显示元件中的反射型表面，在这种意义上，在顶部表面和显示装置的反射型显示元件之间不存在空气间隙。在一些实施例中，位于显示器的反射型元件上方的反射型显示装置的顶部表面和其他层的折射率大于可变折射率光提取层的纳米空隙聚合物第一区域的折射率。在一些情况下，显示装置中的位于显示器的反射型表面或元件之间的层的折射率等于或大于照明制品1301的光导的折射率。在一些情况下，显示装置中的位于显示器的反射型表面或反射型元件之间的层的折射率低于光导的折射率，但位于光导的折射率的0.05之内或者位于光导的折射率的0.03之内。

实例

按原样来使用下述材料。

实例1

涂层制剂的制备

根据上文表中所示的量来将下述组分添加到1升的广口琥珀色瓶中：5.70克CN 9893、22.40克SR 444、5.84克IRGACURE 184、和1.12克IRGACURE 819。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克经A-174处理的NALCO 2327以及树脂预混物。通过在两个瓶子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IRGACURE 184和IRGACURE 819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。

将上述批料利用乙酸乙酯和丙二醇甲醚（以DOWANOL PM得自陶氏化学公司（Dow Chemical））的50/50共混物稀释到～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MELINEX 617）上。湿涂层厚度为大约14um。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（通过得自科锐公司（Cree,Inc.）的UV-LED来提供UV辐射）来进行部分的在线固化。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2.5um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94.8%，雾度为0.66%，并且清晰度为99.9%。如利用新泽西州彭宁顿市的麦特康公司(Metricon Corporation,Pennington,NJ)的Metricon棱镜耦合器测得，纳米空隙层的折射率为介于1.20和1.22之间。

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（通过明尼苏达州布鲁克林帕克市的南方图形系统公司（Southern Graphics Systems,Brooklyn Park,MN））具有由200um宽的线构成的梯度图案的柔性版工具，所述pdf图像限定如通过光学建模和光线跟踪确定的梯度线图案。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。将具有第一区域和第二区域的可变折射率光提取层设置在杜邦公司（DuPont）617 PET基底上。在两侧利用毕克-加德纳公司的Haze Gard Plus（BYK Gardner Haze Gard Plus）来测量位于PET上的可变折射率光提取层的光学特性，其中一侧具有低密度的第二高折射率区域并且一侧具有高密度的高折射率区域。对于低密度侧，透射率为94.9%，雾度为2.88%，清晰度为99.2%。对于高密度侧，透射率为94.4%，雾度为5.09%，清晰度为97.6%（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Metricon棱镜耦合器测得（用于测量折射率的光的波长为589nm）。

前照式反射型显示装置

获得包括PSA层（得自3M公司的VHB Acrylic Tape 4918）的光导，所述光导具有90mm×120mm的面积和2mm的厚度。将50um的PET膜的透明保护层设置在光导的一个主表面上。将其上设置有可变折射率光提取层的PET基底直接粘附到光导的相对主表面上。将压敏粘合剂（SOKEN2147，得自日本的综研化学株式会社(Soken Chemical and Engineering Co.,Ltd.,Japan）粘合到可变光提取层的暴露面以充当密封层。将此组件（其中保护层面朝上）利用自润湿粘合剂粘附到（参见PCT US2010/031689和WO 2009/085662）粘附到电泳电子书（亚马逊公司(Amazon)的Kindle）的观察面板。

获得光引擎组件并且其包括安装在框中的20个侧发光白色LED（得自日亚化学工业株式会社(Nichia)的NSSW230T）。另外在框中还包括两个含有多层聚合物反射镜膜（得自3M公司的Vikuiti^TMESR）的反射器，以形成光学楔来准直从LED发出的光。将大约10°的小角度构建到框内以提供光学准直。来自LED引擎的光被设计为发射到空气间隙区域内，使得光沿着显示器的垂直轴的左侧以超临界角注入到光导的边缘内。这可产生前照式反射型显示装置，其中当透过具有可变折射率光提取层的光导组件观看时，前照灯组件不会不利地影响显示器上的图像（即，图像存在极少的甚至不存在失真）。

打开照明装置的LED，由此导致反射型显示装置（即，反射型显示面板）的均匀照明，如图14a中可见。

比较例1

无可变折射率光提取层的前照式反射型显示装置

按照上文针对实例1所述来装配前照式反射型显示装置，不同的是在PET支撑件上不包括可变折射率光提取层。将PSA光导利用自润湿粘合剂粘附到电子书的观察面板。（使用自润湿粘合剂以便有利于当在随后时间从电子书移除光导时来修改组件）。图14b示出了该前照式装置的图像，并且一目了然的是，整个显示器上的亮度均匀度为不良的。

实例2

涂层制剂的制备

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MELINEX 617）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1.20和1.22之间。

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15a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。将具有第一区域和第二区域的可变折射率光提取层设置在杜邦公司（DuPont）617 PET基底上并且示于图15b中。在两侧利用毕克-加德纳公司的Haze Gard Plus（BYK Gardner Haze Gard Plus）来测量位于PET上的可变折射率光提取层的光学特性，其中一侧具有低密度的第二高折射率区域并且一侧具有高密度的高折射率区域。对于低密度侧，透射率为96.6%，雾度为3.56%，清晰度为95.6%。对于高密度侧，透射率为95.8%，雾度为6.82%，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Metricon棱镜耦合器测得（用于测量折射率的光的波长为589nm）。

前照式反射型显示装置

获得包括PSA层（得自3M公司的VHB Acrylic Tape 4918）的光导，所述光导具有90mm×120mm的面积和2mm的厚度。将50um的PET膜的透明保护层设置在光导的一个主表面上。将其上设置有可变折射率光提取层的PET基底直接粘附到光导的相对主表面上。将压敏粘合剂（SOKEN2147，得自日本的综研化学株式会社(Soken Chemical and Engineering Co.,Ltd.,Japan）粘合到可变光提取层的暴露面以充当密封层。将此组件（其中保护层面朝上）利用自润湿粘合剂粘附到（参见PCT US2010/031689和WO 2009/085662）粘附到电泳电子书（亚马逊公司(Amazon)的Kindle）的观察面板。制备光引擎组件并且其包括安装在框中的3个侧发光白色LED（得自日亚化学工业株式会社(Nichia)的NSSW230T）。另外在框中还包括两个含有多层聚合物反射镜膜（得自3M公司的Vikuiti^TMESR）的反射器，以形成光学楔来准直从LED发出的光。将大约10°的小角度构建到框内以提供光学准直。来自LED引擎的光被设计为发射到空气间隙区域内，使得光沿着显示器的水平顶部边缘以超临界角注入到光导的边缘内。这可产生前照式反射型显示装置，其中当透过具有可变折射率光提取层的光导组件观看时，前照灯组件不会不利地影响显示器上的图像（即，图像存在极少的甚至不存在失真），其中前照灯处于关闭状态，如图16a中可见。

打开照明装置的LED，由此导致反射型显示装置（即，反射型显示面板）的均匀照明，如图16b中可见。亮度均匀度是在采用Prometric相机（得自华盛顿雷德蒙德的辐射成像公司(Radiant Imaging,Redmond,WA)）的照明装置上测得的。图17a示出了随位置而变化的前照式装置的图像和轴向亮度的曲线图。如利用公式((max–min)/max×100%)测得，显示器均匀度为大于75%。

比较例2

无可变折射率光提取层的前照式反射型显示装置

按照上文针对实例2所述来装配前照式反射型显示装置，不同的是在PET支撑件上不包括可变折射率光提取层。将PSA光导利用自润湿粘合剂粘附到电子书的观察面板。（使用自润湿粘合剂以便有利于当在随后时间从电子书移除光导时来修改组件）。亮度均匀度是在采用Prometric相机（得自华盛顿雷德蒙德的辐射成像公司(Radiant Imaging,Redmond,WA)）的照明装置上测得的。图17b示出了随位置而变化的前照式装置的图像和轴向亮度的曲线图。一目了然的是，显示器均匀度为不良的。如利用公式((max–min)/max×100%)测得，亮度均匀度为小于5%。

实例3

涂层制剂的制备

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MELINEX 617）上。湿涂层厚度为大约14um。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2.3um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95.8%，雾度为2.49%，并且清晰度为99.9%。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1.20和1.22之间。

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 OP1005 GP 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梯度点图案的柔性版工具，所述pdf图像限定通过光线跟踪建模确定的点图案。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。将具有第一区域和第二区域的可变折射率光提取层设置在杜邦公司（DuPont）617 PET基底上。在两侧利用毕克-加德纳公司的Haze Gard Plus（BYK Gardner Haze Gard Plus）来测量位于PET上的可变折射率光提取层的光学特性，其中一侧具有低密度的第二高折射率区域并且一侧具有高密度的高折射率区域。对于低密度侧，透射率为96.2%，雾度为5.64%，清晰度为97.5%。对于高密度侧，透射率为95.8%，雾度为9.18%，清晰度为94.4%（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Metricon棱镜耦合器测得（用于测量折射率的光的波长为589nm）。

实例4

使用得自实例1-3的光学膜（PET上的可变折射率光提取层）中的每一个来装配两个不同的光学制品以用于评价光学特性的目的。

具有密封层的可变折射率光提取层的光学特性

通过将密封层层合到可变折射率光提取层的暴露表面（背对PET基底的侧面）上来形成第一光学制品。密封层为压敏粘合剂（Soken 2147，得自日本的综研化学株式会社(Soken Chemical and Engineering Co.,Ltd.,Japan）。将50微米的PET膜层合到Soken PSA密封层的相对侧。对于采用得自实例1-3的可变折射率光提取层的光学制品中的每一个，在可变折射率光提取层的两侧（一侧具有低密度的第二高折射率区域，并且一侧具有高密度的高折射率区域）利用毕克-加德纳公司的Haze Gard Plus（BYKGardner Haze Gard Plus）来测量透射率、雾度、和清晰度。测量结果分别示于表1和表2中。

表1.具有高密度第二区域的面积的光学特性

表2.具有低密度第二区域的面积的光学特性

具有可变折射率光提取层的光导组件的光学特性

通过将粘弹性光导层合到可变折射率光提取层的暴露表面（背对PET基底的侧面）上来形成第二光学制品。粘弹性光导为具有2mm厚度的压敏粘合剂(PSA)（得自3M公司的VHB Acrylic Tape 4918）。将50um的PET膜的透明保护层设置在光导的相对主表面上。对于采用得自实例1-3的可变折射率光提取层的光学制品中的每一个，在可变折射率光提取层的两侧（一侧具有低密度的第二高折射率区域，并且一侧具有高密度的高折射率区域）利用毕克-加德纳公司的Haze Gard Plus（BYK Gardner Haze GardPlus）来测量透射率、雾度、和清晰度。测量结果分别示于表3和表4中。表5示出了用于光学构造中的PET膜(杜邦公司（DuPont）617)和具有层合到两个表面的PET的PSA光导的参考测量结果。

表3.具有高密度第二区域的面积的光学特性

表4.具有低密度第二区域的面积的光学特性

表5.参考测量结果：

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

1.一种可变折射率光提取层，其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在与所述第一区域和所述第二区域相邻的相邻层内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来选择性地提取所述光,其中所述纳米空隙聚合物材料包括多个互连的纳米空隙。

2.根据权利要求1所述的可变折射率光提取层，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0.03至0.5。

3.根据权利要求1所述的可变折射率光提取层，所述第一区域具有小于1.4的第一折射率。

4.根据权利要求1所述的可变折射率光提取层，其中所述第一区域具有20％至60％的空隙体积。

5.根据权利要求1所述的可变折射率光提取层，其中所述第二区域具有小于20％的空隙体积。

6.根据权利要求1所述的可变折射率光提取层，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子区域。

7.根据权利要求1所述的可变折射率光提取层，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无规设置的多个第二子区域。

8.根据权利要求1所述的可变折射率光提取层，其中所述第一区域和所述第二区域中的至少一者在所述可变折射率光提取层的整个横向平面上是连续的。

9.根据权利要求1所述的可变折射率光提取层，其中所述第一区域和所述第二区域透射不同波长的光。

10.根据权利要求1所述的可变折射率光提取层，其中所述第二区域包括多个第二子区域，其中所述第二区域的密度在所述可变折射率光提取层的整个横向平面上可沿一个或两个维度有所不同。

11.一种照明制品，其包括光学耦合到根据权利要求1所述的可变折射率光提取层的光导，其中，所述光导是所述相邻层。

12.根据权利要求11所述的照明制品，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，所述光导的折射率大于所述第一折射率并且小于或等于所述第二折射率。

13.根据权利要求11所述的照明制品，其中在所述光导和所述可变折射率光提取层之间不存在空气间隙。

14.一种前照式反射型显示组件，其包括根据权利要求11所述的照明制品和反射型显示器，其中反射型显示器光学耦合到所述可变折射率光提取层和所述光导。