TWI548912B - 前打光反射顯示裝置及前照明反射顯示之方法 - Google Patents

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Description

前打光反射顯示裝置及前照明反射顯示之方法
本申請案概言之係關於照明顯示裝置，尤其係使用照明裝置前打光之顯示裝置。
本申請案涉及與其在同一日期提出申請且以引用方式併入本文中之下列美國臨時專利申請案：「Illumination Article And Device For Front-Lighting Reflective Scattering Element」(美國臨時申請案第61/446,712號)及「Variable Index Light Extraction Layer and Method of Illuminating With Same」(美國臨時申請案第61/446,642號)。
照明系統或裝置(例如彼等用於將物體照明或在電子顯示器系統中提供照明者)利用一或多個光學層來管控由一或多個光源發射之光。通常，光學層需要具有期望之光學透射率、光學霾度、光學清晰度或折射率。在許多應用中，光學層包含與空氣層及光汲取層組合使用之光導以便由光源發射之光在光導內傳輸，且該空氣層及該汲取層藉由支持來自該光導之光之全內反射(TIR)及汲取來管控該光。業內仍需要能夠管控光並適用於薄撓性系統以及大型系統之光學膜。
本申請案概言之係關於前打光反射顯示裝置及照明反射顯示器之方法。反射顯示裝置係使用包括連同照明物件一起使用之光源之照明裝置進行前打光。特定而言，照明物 件包含可變折射率光汲取層，該可變折射率光汲取層具有諸如折射率、霾度、透光率、清晰度或其組合等性質有所不同之區域。照明物件亦包含將光自光源遞送至可變折射率光汲取層之光導。照明物件管控由光源發射之光，由此增加光之空間均勻性，然後將光遞送至反射顯示器。此光由反射顯示器朝向觀察者反射以便可由反射顯示器提供之影像照明。
在一態樣中，本申請案闡述包含反射顯示器及照明物件之前打光反射顯示總成。照明物件包含光導及可變折射率光汲取層，其中該可變折射率光汲取層與該光導及反射顯示器光學耦合。可變折射率光汲取層具有第一及第二區域，其中該第一區域包含奈米空隙聚合材料，且該第二區域包含奈米空隙聚合材料及其他材料。第一及第二區域經佈置以便對於由光源發射並注入光導中之光而言，可變折射率光汲取層基於該等第一及第二區域之幾何配置以預定方式選擇性汲取該光。
照明物件可用作具有適用於不同應用之光學性質之高性能光學物件。舉例而言，第一區域可具有小於約5%之霾度及大於約90%之清晰度，及/或該層可具有大於約90%之透光率。對於另一實例而言，該層可具有小於約10%之霾度及大於約90%之清晰度。第一及第二區域可在層之橫向平面上係連續的，或其可不連續而配置成圖案或隨機佈置。可變折射率光汲取層可經設計以展現隨第一及第二區域之相對面積而變之特定光學性質。舉例而言，第二區域 可佔層之橫向平面之面積之約5%至約60%。
在另一態樣中，本申請案闡述前打光反射顯示裝置，其包含與光源光學耦合之前打光反射顯示總成。
在又一態樣中，本申請案闡述前打光反射顯示器，其包含照明物件、光源及反射顯示器。反射顯示器包含彼等並不包括背光者。反射顯示器亦包含彼等包括以下者：LCD面板、聚合物分散型液晶顯示面板、電泳顯示面板、電流體顯示器、電潤濕顯示器或干涉式顯示器。
以上概述並不意欲闡述本揭示內容之每一揭示實施例或每一實施方式。下文之圖及詳細闡述更具體地例示說明性實施例。
在下列闡述中，參照附圖組，該等附圖形成本揭示內容之一部分且其中展示各種一般及具體實施例。應理解，涵蓋其他實施例且可實施其他實施例，此並不背離本發明之範圍或精神。下列詳細闡述由此並不具有限制意義。圖係示意性圖式且不必按比例繪製。
一般而言，本文所揭示之可變折射率光汲取層包括至少兩個不同區或區域，其中可以不同方式管控入射至該層上之任一角度之光，此乃因該等區域具有不同折射率。可變折射率光汲取層可用於如本文所述之各種光學膜構造、總成及裝置中。
可變折射率光汲取層係用於汲取以超臨界角度在毗鄰層中穿行之光之光學層，而同時對於入射至該汲取層上之亞 臨界角度光具有較少光散射(甚至沒有光散射)。可變折射率光汲取層自諸如透明層等毗鄰層汲取光，且可將所汲取光遞送至物件或元件中以便將物件或元件照明。可變折射率光汲取層並不具有顯著地或在功能上散射光之特徵。因此，在透過該層觀看時，如圖15b中所展示，該層之相對側上之影像及物體具有較少失真。理想地，第一及第二區域中之材料具有不同折射率，且皆具有高透射性與極低霾度。在可變折射率光汲取層以物理方式附接至光導、反射散射元件或反射顯示器且進行光學耦合時，該層中之第一及第二區域可經成型及配置以得到具有高清晰度、低霾度及高透光率之層。
可變折射率光汲取層容許光導透明以在存在及不存在照明之情形下展現較小霾度(甚至沒有霾度)及高清晰度。此容許觀察反射顯示器上之影像或觀察圖形，其中解析度及對比度並不顯著減小，且由不同區域散射或繞射之光並不生成可見光學假影。在傳統光導中，汲取層具有光散射特徵以引導在光導內藉由光導中之TIR(以等於或大於臨界角度之角度)傳輸之光離開光導。該等光散射特徵通常包括漫反射印刷之汲取點或結構，該等汲取點或結構佈置於光導表面上或蝕刻至光導表面中，此導致在透過光導觀看時觀察品質顯著減小。
除光學益處外，可藉由適於高速、低成本製造之相對簡單之塗覆及印刷技術來產生可變折射率光汲取層。
本揭示內容概言之係關於聚合光學膜或層，該等聚合光 學膜或層展現高折射率樣光學性質及低折射率樣光學性質之區域，或以其他方式與光之透射、散射、吸收、折射或反射相互作用。高折射率樣光學性質及低折射率樣光學性質之區域在光學層之橫向平面上有所變化，亦即，該光學層係可變折射率光學層。在本揭示內容通篇中，術語「折射率(index)」通常用於代替折射率(index of refraction或refractive index)。本文所揭示可變折射率光汲取層之橫向平面可闡述為與該層之至少一個主表面平行之平面。
圖1a展示實例性可變折射率光汲取層100之示意性橫截面。該汲取層包括第一區域140a及140b，該等區域包括奈米空隙聚合材料。在一些實施例中，奈米空隙聚合材料包括複數個互連奈米空隙，如WO 2010/120422 A1(Kolb等人)及WO 2010/120468 A1(Kolb等人)中所述。複數個互連奈米空隙係分散於黏合劑中之奈米空隙之網絡，其中至少一些奈米空隙經由空心隧道或空心隧道樣通路彼此連接。包括互連奈米空隙之奈米空隙聚合材料具有可延伸至材料之一或多個表面之奈米空隙或孔隙。
可變折射率光汲取層包括佈置於第一區域140a與140b之間之第二區域130。第二區域包括奈米空隙聚合材料及其他材料。在一些實施例中，此其他材料佔據奈米空隙聚合材料之空隙體積之至少一部分。在本揭示內容通篇中，橫截面及平面圖中之虛線用於指示第一及第二區域之一般位置，然而，該等虛線並不意欲闡述該等區域之間之任一類邊界。
圖1b展示佈置於透明毗鄰層上之實例性可變折射率光汲取層之示意性橫截面。光學膜105包括佈置於毗鄰層120(其係透明基板)上之可變折射率光汲取層100。可變折射率光汲取層100包括第一區域140a及140b及佈置於該等第一區域之間之第二區域130。
一般而言，藉由所包括材料與區域之折射率之組合來鑑別區或區域。第一區域包括奈米空隙聚合材料且具有第一折射率。若實質上所有區域皆包括奈米空隙聚合材料且若該區域在該層之連續橫向平面上具有±0.02內之折射率，則將該區域鑑別為第一區域。測定層之橫向平面上之折射率之方法闡述於下文中。
第二區域包括奈米空隙聚合材料及其他材料，且具有與第一折射率相差至少約0.03之第二折射率。第一及第二區域中之奈米空隙聚合材料係相同材料。若材料實質上納入可變折射率光汲取層內並使得第一區域之折射率變化至少約0.03(例如，約0.03至約0.5、約0.05至約0.5或約0.05至約0.25)，則將該材料視為其他材料。
在一些實施例中，其他材料與用於形成奈米空隙聚合材料之黏合劑不同。在一些實施例中，其他材料與用於形成奈米空隙聚合材料之黏合劑相同。若(i)所有區域皆包括奈米空隙聚合材料，(ii)該區域在可變折射率光汲取層之連續橫向平面上具有±0.02內之折射率，且(iii)該區域具有與第一區域之折射率相差至少約0.03之折射率，則將該區域鑑別為第二區域。
在一些實施例中，可變折射率光汲取層可藉由組合其他材料與已形成一些期望形狀(例如層)之奈米空隙聚合材料之部分來製得。將足夠其他材料與奈米空隙聚合材料組合以便得到期望折射率變化，且該變化為至少約0.03，例如，約0.03至約0.5、約0.05至約0.5或約0.05至約0.25。
可變折射率光汲取層包括第一及第二區域，該等第一及第二區域經彼此相對佈置以便對於在毗鄰層中以超臨界角度傳輸之光而言，可變折射率光汲取層基於第一及第二區域之幾何配置以預定方式選擇性汲取該光。如本文所使用，超臨界角度係等於或大於由可變折射率光汲取層之第一區域與毗鄰層形成之給定界面之臨界角度(藉由第一區域與毗鄰層之間之折射率差測得)的角度。臨界角度係自一種介質傳遞至另一較小折射率介質之光線可自兩種介質間之邊界全反射之最小入射角。
參照圖1b(其係圖1a之簡化圖)，由光線150及160代表之光藉由TIR在毗鄰層120內傳輸。在此實施例中，第一區域140a及140b之折射率遠小於界定所示臨界角度θc之毗鄰層之折射率。以由光線150代表之超臨界角度穿行之光撞擊毗鄰層120與第一區域140b之間之界面，且光線150之此入射角大於θc，此使得實質上所有光皆在界面處反射。
同樣，在此實施例中，第二區域130之折射率近似等於或大於毗鄰層120之折射率。在此情況下，在界面處沒有臨界角度且由光線160代表之光通過毗鄰層120與第二區域130之間之界面，由此自毗鄰層汲取至第二區域130中。
因此，對於圖1a及圖1b中所展示之實施例而言，第一及第二區域經彼此相對佈置以便在毗鄰層中以超臨界角度傳輸之光可由可變折射率光汲取層基於第一及第二區域之幾何配置以預定方式選擇性汲取。
圖1c展示光以亞臨界角度碰撞毗鄰層之光學膜105之示意性橫截面。由光線180及190代表之光以亞臨界角度碰撞毗鄰層120之表面170，且光基本上無偏離地穿過層120及100。由光線190代表之光穿過第一區域140b，且由光線180代表之光穿過第二區域130。穿過可變折射率光汲取層100之不同區域之光具有較小偏離(甚至沒有偏離)。此產生具有低霾度及高清晰度之光學膜(例如實例性光學膜105)，以便在透過光學膜觀看時相對側上之影像具有較少失真(甚至沒有失真)。可變折射率光汲取層之第一及第二區域可具有任一幾何配置以產生期望汲取光圖案。
一般而言，可變折射率光汲取層之折射率特徵可以任一方式有所變化，只要獲得該層之期望光學性能即可。圖2繪示折射率可在層之橫向平面上有所變化之可變折射率光汲取層。折射率特徵曲線展示平面圖中之層之距離d之圖線，距離d對應於層之橫向平面上之距離。圖2展示，在對應於d0之層上之一些初始位置處，層具有對應於第一區域之第一折射率n1。跨越層之橫向平面進行移動，觀測到第一折射率n1直至達到d1為止，其中層之折射率突然增加至對應於第二區域之第二折射率之n2。繼續跨越層之橫向平面移動，觀測到第二折射率n2直至達到d2為止，其中層之 折射率突然降低至指示第一區域之n1。
分別具有低折射率及高折射率之兩個毗鄰第一及第二區域間之折射率之變化可以諸多方式有所變化。舉例而言，兩個毗鄰區域之間之折射率變化可為突然性，如同在階梯函數中。對於另一實例而言，折射率變化可為單調性，其中折射率連續增加或降低(端視隨著分別自第一區域移動至第二區域抑或自第二區域移動至第一區域來觀測變化)。在一些情形下，毗鄰第一及第二區域之第一及第二折射率隨著階梯函數與單調函數之一些組合而有所變化。
可變光汲取層之第一區域之折射率小於第二區域之折射率。舉例而言，第一折射率可小於約1.4、小於約1.3或小於約1.2。第一折射率可為約1.15至約1.45、約1.2至約1.42、約1.2至約1.40或約1.2至約1.35。一般而言，特定第一及第二折射率以及二者之特定差取決於下文所述可變折射率光汲取層之期望光學性能。第一及第二區域間之折射率差大於約0.03。在一些實施例中，第一及第二區域間之折射率差大於0.05、大於0.1、大於0.2或大於0.25。
奈米空隙聚合材料通常包括複數個互連奈米空隙或分散於黏合劑中之奈米空隙之網絡。複數個奈米空隙或網絡中之至少一些奈米空隙經由空心隧道或空心隧道樣通路彼此連接。奈米空隙未必不含所有物質及/或微粒。舉例而言，在一些情形下，奈米空隙可包含一或多種包含(例如)黏合劑及/或奈米顆粒之較小纖維樣或線樣物體。所揭示之一些第一區域包含多個複數個互連奈米空隙或多個奈米 空隙網絡，其中各複數個奈米空隙或網絡中之奈米空隙皆互連。在一些情形下，除多個複數個互連奈米空隙外，所揭示之第一區域可包含密閉或未連接奈米空隙部分，此意味著該等奈米空隙並未經由隧道與其他奈米空隙連接。
奈米空隙聚合材料經設計以藉助包含複數個奈米空隙來支持TIR。當在光學透明(澄清及非多孔)毗鄰層中穿行之光入射至具有高孔隙率之層時，入射光之反射率在斜角處比垂直入射時高很多。在具有較小霾度(甚至沒有霾度)之奈米空隙第一區域之情形下，大於臨界角度之斜角處之反射率接近約100%。在該等情形下，入射光發生TIR。
所揭示第一區域中之奈米空隙具有折射率nv及介電常數εv，其中nv 2=εv，且黏合劑具有折射率nb及介電常數εb，其中nb 2=εb。一般而言，奈米空隙聚合材料層與光(例如入射至該層或在該層中傳播之光)之相互作用取決於諸多層特性，例如層厚度、黏合劑折射率、奈米空隙或孔隙之折射率、孔隙之形狀及尺寸、孔隙之空間分佈及光之波長。在一些情形下，入射至奈米空隙聚合材料層或在奈米空隙聚合材料層內傳播之光「經歷」或「體驗」有效介電常數εeff及有效折射率neff，其中neff可根據奈米空隙折射率nv、黏合劑折射率nb及奈米空隙之孔隙率或體積分率「f」來表示。在該等情形下，層足夠厚且奈米空隙足夠小以便光不能分辨單一或分離奈米空隙之形狀及特徵。在該等情形下，至少大部分奈米空隙(例如至少60%或70%或80%或90%之奈米空隙)之尺寸不大於約λ/5或不大於約λ/6或不大 於約λ/8或不大於約λ/10或不大於約λ/20，其中λ係光之波長。
在一些實施例中，入射至可變光汲取層之所揭示第一區域中之光係可見光，其波長範圍可為約380 nm至約750 nm或約400 nm至約700 nm或約420 nm至約680 nm。在該等情形下，若至少大部分奈米空隙(例如至少60%或70%或80%或90%之奈米空隙)之尺寸不大於約70 nm或不大於約60 nm或不大於約50 nm或不大於約40 nm或不大於約30 nm或不大於約20 nm或不大於約10 nm，則可變光汲取層之第一區域具有有效折射率且包含複數個奈米空隙。
在一些情形下，可變折射率光汲取層之所揭示第一區域足夠厚，以便該區域可適當地具有可根據奈米空隙及黏合劑之折射率及奈米空隙或孔隙之體積分率或孔隙率來表示之有效折射率。在該等情形下，第一區域之厚度不小於約100 nm或不小於約200 nm或不小於約500 nm或不小於約700 nm或不小於約1,000 nm。
在所揭示第一區域中之奈米空隙足夠小且該區域足夠厚時，該第一區域之有效介電常數εeff可表示如下：εeff=fεv+(1-f)εb (1)在該等情形下，第一區域之有效折射率neff可表示如下：neff 2=fnv 2+(1-f)nb 2 (2)在一些情形下，例如在孔隙及黏合劑之折射率間之差足夠小時，第一區域之有效折射率可近似地表示如下：neff=fnv+(1-f)nb (3) 在該等情形下，第一區域之有效折射率係奈米空隙及黏合劑之折射率之體積加權平均值。舉例而言，空隙體積分率為約50%且黏合劑之折射率為約1.5之第一區域之有效折射率為約1.25。
圖3係可變折射率光汲取層之第一區域之示意性橫截面圖，該第一區域包含奈米空隙網絡或複數個互連奈米空隙及複數個實質上均勻分散於黏合劑內之顆粒。第一區域300包括複數個分散於黏合劑310中之互連奈米空隙320。奈米空隙320包含互連奈米空隙320A-320C。第一及第二主表面330及332分別係多孔的，如藉由表面孔隙320D-G所示，表面孔隙320D-G可提供或可不提供自一個表面延伸至另一表面或穿過區域厚度之隧道。一些奈米空隙(例如奈米空隙320B及320C)位於第一區域內部且可通向或可不通向表面。
空隙320之尺寸d1通常可藉由選擇適宜之組成及製造過程來加以控制，例如塗覆、乾燥及固化條件。一般而言，d1可為任一期望值範圍中之任一期望值。舉例而言，在一些情形下，至少大部分奈米空隙(例如至少60%或70%或80%或90%或95%之奈米空隙)之尺寸在期望範圍內。舉例而言，在一些情形下，至少大部分奈米空隙(例如至少60%或70%或80%或90%或95%之奈米空隙)之尺寸不大於約500 nm、不大於400 nm、不大於約300 nm、不大於約200 nm、不大於約100 nm、不大於約70 nm或不大於約50 nm。在一些情形下，一些奈米空隙可足夠小以便改變區域 之折射率，且具有較少或沒有光散射。
黏合劑310可包括任一材料，例如聚合物。黏合劑可為自包括單體之可聚合組合物形成之聚合物，其中該等單體係使用以下方式進行固化：光化輻射，例如，可見光、紫外輻射、電子束輻射、熱量及其組合；或可以化學方式或熱方式引發之各種習用陰離子、陽離子、自由基或其他聚合技術中之任一者。可使用溶劑聚合、乳液聚合、懸浮液聚合、整體聚合及諸如此類來實施聚合。有用單體包含分子量小於約500 g/莫耳之小分子、分子量大於500 g/莫耳至約10,000 g/莫耳之寡聚物及分子量大於10,000 g/莫耳至約100,000 g/莫耳之聚合物。
適於實踐本揭示內容之可固化基團之代表性實例包含環氧基團、烯系不飽和基團、烯烴碳-碳雙鍵、烯丙氧基、(甲基)丙烯酸酯基團、(甲基)丙烯醯胺基團、氰基酯基團、乙烯基醚基團、該等基團之組合及諸如此類。單體可為單功能或多功能且能夠在聚合時形成交聯網絡。如本文所使用，(甲基)丙烯酸酯係指丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯，且(甲基)丙烯醯胺係指丙烯醯胺及甲基丙烯醯胺。
有用單體包含苯乙烯、α-甲基苯乙烯、經取代苯乙烯、乙烯基酯、乙烯基醚、N-乙烯基-2-吡咯啶酮、(甲基)丙烯醯胺、N-取代(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸辛基酯、(甲基)丙烯酸異辛基酯、乙氧基化壬基苯酚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸異壬基酯、二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸異莰基酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙基 酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、丁二醇單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸β-羧基乙基酯、(甲基)丙烯酸異丁基酯、脂環族環氧化物、α-環氧化物、(甲基)丙烯酸2-羥乙基酯、(甲基)丙烯腈、馬來酸酐、衣康酸、(甲基)丙烯酸異癸基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸正丁基酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸己基酯、(甲基)丙烯酸、N-乙烯基己內醯胺、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、羥基功能聚己內酯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羥乙基酯、(甲基)丙烯酸羥甲基酯、(甲基)丙烯酸羥丙基酯、(甲基)丙烯酸羥基異丙基酯、(甲基)丙烯酸羥丁基酯、(甲基)丙烯酸羥基異丁基酯、(甲基)丙烯酸四氫糠基酯、該等基團之組合及諸如此類。
功能寡聚物及聚合物亦可在本文中統稱為「較高分子量成份或物質」。適宜較高分子量成份可納入本揭示內容之組合物中。該等較高分子量成份可提供包含以下之益處：黏度控制、在固化時減小之收縮、耐久性、撓性、多孔及無孔基板黏著性、戶外耐候性及/或諸如此類。納入本揭示內容之流體組合物中之寡聚物及/或聚合物之量可端視例如以下因素在寬範圍內有所變化：所得組合物之預期用途、反應性稀釋劑之性質、寡聚物及/或聚合物之性質及重量平均分子量及諸如此類。寡聚物及/或聚合物本身可為直鏈、具支鏈及/或環狀。具支鏈寡聚物及/或聚合物之黏度往往低於具有同等分子量之直鏈對等部分。
實例性可聚合寡聚物或聚合物包含脂肪族聚胺基甲酸 酯、丙烯酸系物、聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺、環氧聚合物、聚苯乙烯(包含苯乙烯之共聚物)及經取代苯乙烯、含有聚矽氧之聚合物、氟化聚合物、該等物質之組合及諸如此類。對於一些應用而言，聚胺基甲酸酯及丙烯酸酯寡聚物及/或聚合物可具有改良之耐久性及耐候性特性。該等材料亦往往易於溶於自輻射可固化(甲基)丙烯酸酯功能單體形成之反應性稀釋劑中。
因寡聚物及/或聚合物之芳族成份通常往往具有較差耐候性及/或較差抗日光性，故芳族成份可限於小於5重量%、較佳地小於1重量%，且可實質上不包含於本揭示內容之寡聚物及/或聚合物及反應性稀釋劑中。因此，直鏈、具支鏈及/或環狀脂肪族及/或雜環成份較佳用於形成用於戶外應用中之寡聚物及/或聚合物。
用於本揭示內容中之適宜輻射可固化寡聚物及/或聚合物包含但不限於(甲基)丙烯酸酯化胺基甲酸酯(亦即，胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯)、(甲基)丙烯酸酯化環氧樹脂(亦即，環氧(甲基)丙烯酸酯)、(甲基)丙烯酸酯化聚酯(亦即，聚酯(甲基)丙烯酸酯)、(甲基)丙烯酸酯化(甲基)丙烯酸系物、(甲基)丙烯酸酯化聚矽氧、(甲基)丙烯酸酯化聚醚(亦即，聚醚(甲基)丙烯酸酯)、(甲基)丙烯酸乙烯基酯及(甲基)丙烯酸酯化油。
用於使奈米空隙層300韌化之材料包含具有高抗拉強度及高延伸率之樹脂，例如，購自Sartomer公司之CN9893、CN902、CN9001、CN961及CN964；及購自Cytec之 EBECRYL 4833及Eb8804。適宜韌化材料亦包含「硬」寡聚丙烯酸酯與「軟」寡聚丙烯酸酯之組合。「硬」丙烯酸酯之實例包含聚胺基甲酸酯丙烯酸酯(例如EBECRYL 4866)、聚酯丙烯酸酯(例如EBECRYL 838)及環氧丙烯酸酯(例如EBECRYL 600、EBECRYL 3200及EBECRYL 1608(購自Cytec)及CN2920、CN2261及CN9013(購自Sartomer公司))。「軟」丙烯酸酯之實例包含購自Cytec之EBECRYL 8411；及購自Sartomer公司之CN959、CN9782及CN973。在以佔總固體之5-25重量%範圍(排除溶劑部分)添加至塗層調配物中時，該等材料可有效地韌化奈米空隙結構化層。
奈米空隙聚合材料可含有或可不含顆粒。顆粒340之尺寸d2可為任一期望值範圍中之任一期望值。舉例而言，在一些情形下，至少大部分顆粒(例如至少60%或70%或80%或90%或95%之顆粒)之尺寸在期望範圍內。舉例而言，在一些情形下，至少大部分顆粒(例如至少60%或70%或80%或90%或95%之顆粒)之尺寸不大於約5 um或不大於約3 um或不大於約2 um或不大於約1 um或不大於約700 nm或不大於約500 nm或不大於約200 nm或不大於約100 nm或不大於約50 nm。
在一些情形下，顆粒340之平均粒徑不大於約5 um、不大於約3 um、不大於約2 um、不大於約1 um、不大於約700 nm、不大於約500 nm、不大於約200 nm、不大於約100 nm或不大於約50 nm。在一些情形下，一些顆粒可足 夠小以便改變區域之折射率，且具有較少或沒有光散射。
在一些情形下，d1及/或d2足夠小以便改變區域之折射率，且具有較少或沒有光散射。在該等情形下，舉例而言，d1及/或d2不大於約λ/5、不大於約λ/6、不大於約λ/8、不大於約λ/10、不大於約λ/20，其中λ係光之波長。根據另一實例，在該等情形下，d1及d2不大於約70 nm、不大於約60 nm、不大於約50 nm、不大於約40 nm、不大於約30 nm、不大於約20 nm或不大於約10 nm。
奈米空隙聚合層中所使用之顆粒之其他性質包含形狀。顆粒可具有規則形狀(例如球形)或不規則形狀。顆粒可為狹長顆粒且平均縱橫比不小於約1.5、不小於約2、不小於約3、不小於約4或不小於約5。在一些情形下，顆粒可呈珍珠串(例如可自Nissan Chemical獲得之SNOWTEX-PS顆粒)或球形或非晶型顆粒之聚集鏈(例如發煙二氧化矽)之形式或形狀。
奈米顆粒可為無機或有機顆粒或其組合。在一些實施例中，奈米顆粒可為多孔顆粒、空心顆粒、固體顆粒或其組合。適宜無機奈米顆粒之實例包含二氧化矽及金屬氧化物，例如氧化鋯、氧化鈦、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鐵、氧化釩、氧化銻、氧化錫、氧化鋁/二氧化矽、二氧化矽/氧化鋯及其組合。奈米顆粒可經表面修飾以便其以化學方式及/或以物理方式結合至黏合劑。在前一情形下，經表面修飾之奈米顆粒具有以化學方式與黏合劑進行反應之功能性。一般而言，表面修飾已眾所周知且可使用如上文所 引用參考文獻中所述之習用材料及技術來實施。
端視奈米空隙聚合層之期望性質，黏合劑與奈米顆粒之重量比率範圍可為約30：70、40：60、50：50、55：45、60：40、70：30、80：20或90：10或更大。奈米顆粒之wt%之較佳範圍介於約10重量%至約60重量%之間，且可取決於所用奈米顆粒之密度及尺寸。
在空隙網絡320及顆粒340之主要光學效應係影響有效折射率且將散射光最小化之情形下，因空隙320及顆粒340而產生之光學層300之光學霾度不大於約5%或不大於約4%或不大於約3.5%或不大於約4%或不大於約3%或不大於約2.5%或不大於約2%或不大於約1.5%或不大於約1%。在該等情形下，光學層之有效介質之有效折射率不大於約1.40或不大於約1.35或不大於約1.3或不大於約1.25或不大於約1.2或不大於約1.15。
第一區域300除黏合劑310及顆粒340外亦可具有其他材料。舉例而言，第一區域300可包含一或多種添加劑(例如偶合劑)以有助於潤濕上面形成有奈米空隙聚合材料之基板表面(未明確展示於圖3中)。第一區域300中之其他實例性材料包含起始劑(例如一或多種光起始劑)、抗靜電劑、UV吸收劑及釋放劑。
奈米空隙聚合材料通常形成為層。製造奈米空隙聚合材料層之方法闡述於上文所引用之Kolb等人之參考文獻中。在一種方法中，首先製備包含複數個顆粒(例如奈米顆粒)及溶於溶劑中之可聚合材料之溶液，其中該可聚合材料可 包含(例如)一或多種類型單體。接下來，藉由(例如)施加熱或光使可聚合材料聚合以形成存於溶劑中之可溶聚合物基質。在一些情形下，在聚合步驟之後，溶劑仍可包含一些可聚合材料，但濃度較低。接下來，藉由乾燥或蒸發溶液來去除溶劑，從而得到包含分散於聚合物黏合劑310中之空隙網絡或複數個空隙320的第一區域300。第一區域另外包含複數個分散於聚合物中之顆粒340。顆粒與黏合劑結合，其中該結合可為物理結合或化學結合。
一般而言，所形成之奈米空隙聚合層可具有期望孔隙率或空隙體積，此可取決於可變折射率光汲取層之第一區域之期望性質。舉例而言，第一區域可具有約20%至約70%、約30%至約70%或約40%至約70%之空隙體積。在一些情形下，空隙體積不小於約20%、不小於約30%、不小於約40%、不小於約50%、不小於約60%、不小於約70%、不小於約80%或不小於約90%。
在一些實施例中，第一區域300具有低光學霾度。在該等情形下，光學層之光學霾度不大於約10%或不大於約7%或不大於約5%或不大於約4%或不大於約3.5%或不大於約4%或不大於約3%或不大於約2.5%或不大於約2%或不大於約1.5%或不大於約1%。第一區域中之霾度變化範圍可為約1-5%、約1-3%、約1-2%或小於1%。在該等情形下，光學膜之較小有效折射率可不大於約1.40或不大於約1.35或不大於約1.3或不大於約1.2或不大於約1.15或不大於約1.1或不大於約1.05。對於垂直入射至光學層300之光而言， 本文所用之光學霾度定義為偏離垂直方向4度以上之透射光與總透射光的比率。本文所揭示之霾度值係使用Haze-Gard Plus霾度計(BYK-Gardiner，Silver Springs，Md.)根據ASTM D1003中所述之程序進行量測。
在一些實施例中，第一區域300具有高光學清晰度。對於垂直入射至第一區域300之光而言，本文所用之光學清晰度係指比率(T1-T2)/(T1+T2)，其中T1係偏離垂直方向1.6度至2度之間之透射光，且T2係位於距離垂直方向零度至0.7度之間的透射光。本文所揭示之清晰度值係使用來自BYK-Gardiner之Haze-Gard Plus霾度計進行量測。在第一區域300具有高光學清晰度之情形下，清晰度不小於約80%或不小於約85%或不小於約90%或不小於約95%。
可藉由將含有溶劑之上述溶液塗覆於基板上來製造第一區域300之奈米空隙聚合材料。在許多情形下，基板可由用於輥對輥製程中之任一聚合材料形成。在一些實施例中，基板層係透明的且具有極小霾度(甚至沒有霾度)及高清晰度，且係由諸如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯、丙烯酸系物及環烯烴聚合物等聚合物形成。基板亦可包括透明基板，例如玻璃及其他透明無機材料。基板亦可包括反射散射基板或材料，例如漫射白色聚合基板、半鏡基板、聚合基板，例如多層光學膜(例如可自3M獲得之ESR)、金屬半鏡反射器(例如拉絲鋁)。在一些情形下，基板可包括釋放襯墊以便奈米空隙聚合層300可轉移至另一基板(例如黏著劑層)上。
對於第一區域包括奈米空隙聚合材料之實施例而言，其他材料界定第二區域。其他材料駐留於奈米空隙聚合材料之奈米空隙內且其折射率足夠高以便第二區域之折射率大於第一區域之折射率。有用其他材料包含可納入奈米空隙聚合材料內以便可變折射率光汲取層可視需要發揮作用之任一材料。其他材料具有高折射率，從而其可增加奈米空隙聚合材料之折射率，亦即，可將第一折射率增加至少約0.03，例如，約0.03至約0.5、約0.05至約0.5或約0.05至約0.25。
一般而言，其他材料可具有約1.40至2.1之折射率範圍。其他材料之確切折射率範圍將取決於奈米空隙聚合材料之折射率以及汲取層自其汲取光之毗鄰層的折射率。出於本文所述之本發明目的，可變折射率光汲取層經設計以自毗鄰透明層汲取光。為實施此功能，可變折射率光汲取層之第一區域之折射率必須小於毗鄰透明層之折射率，且可變折射率光汲取層之第二區域之折射率近似等於或大於自其汲取光之毗鄰透明層的折射率。
一般而言，將其他材料納入在奈米空隙聚合材料之表面上具有較少或沒有其他材料之奈米空隙聚合材料中。在一些實施例中，其他材料實質上完全填充互連奈米空隙以便較少或沒有空隙體積(小於5%空隙體積)保留於第二區域內。在一些實施例中，其他材料部分地填充互連奈米空隙以便保留一些空隙體積。端視其他材料之折射率及第一區域與第二區域間之期望折射率差，第二區域包括特定量之 空隙體積。舉例而言，第二區域可具有小於約20%、小於約10%、小於約5%或小於約1%之空隙體積。
實例性其他材料包含小分子、寡聚物及聚合物。用於製造奈米空隙聚合材料之上述材料中之任一者皆可用作其他材料。通常，使用諸如印刷等下文所述方法將其他材料沈積至奈米空隙聚合材料之空隙中。在一些情形下，其他材料係100%固體之可聚合材料，且其黏度在應用條件下容許其他材料滲透至奈米空隙聚合材料中由此形成第二區域。
其他材料之特定選擇可取決於將其納入奈米空隙聚合層中之方法。各種方法闡述於下文中。舉例而言，在一些實施例中，藉由將其他材料沈積於包括奈米空隙聚合材料之層之表面之所選區或區域上來製造可變折射率光汲取層。其他材料然後滲透至奈米空隙聚合材料中以便較少或沒有其他材料保留於層表面上。此實施例可能需要其他材料具有足夠低黏度且其分子成份之尺寸應足夠小以滲透至奈米空隙聚合材料之奈米空隙中並穿過該等奈米空隙。
在一些實施例中，藉由將可聚合組合物沈積於包括奈米空隙聚合材料之層之表面之所選區或區域上來製造可變折射率光汲取層。可聚合組合物然後滲透至奈米空隙材料中以便較少或沒有可聚合組合物保留於層表面上。然後可藉由習用方式使可聚合組合物聚合以形成其他材料，由此形成具有第一材料及其他材料之第二區域。在一些情形下，其他材料完全滲透穿過奈米空隙聚合材料層之厚度。
第一及第二區域可在可變折射率光汲取層之橫向平面上彼此相對佈置從而以期望方式管控光。舉例而言，第二區域可包括複數個以一定圖案配置於層之橫向平面上之第二區域。對於另一實例而言，第二區域可包括複數個隨機配置於層之橫向平面上之第二區域。第一或第二區域皆可為層之橫向平面上之連續區域。對於不連續(亦即，係複數個區域)之第一或第二區域而言，密度可在層之橫向平面上於任一方向中有所變化。舉例而言，第二區域之密度可在層之橫向平面上在一個或兩個維度上有所變化。若干該等實施例闡述於圖4a-4d、5a及5b中。
根據可變折射率光汲取層設計實施之功能來測定該層之最佳厚度。層厚度取決於奈米空隙聚合材料之性質。可變折射率光汲取層應足夠厚以便第一區域可提供毗鄰透明基板(超臨界光在其中傳播)與佈置於可變折射率光汲取層之相對側上之另一層之光學隔離。奈米空隙聚合層之厚度應足夠薄以便其他材料可沈積於該層上並實質上滲透至該層中，且在一些情形下穿過該層之厚度，由此產生第二區域。在一些情形下，可變折射率光汲取層具有大於約500 nm之厚度，或厚度範圍為約500 nm至約100 um、約500 nm至約8 um、約1微米至約5 um或約1 um至約3 um。
可變折射率光汲取層支持或促進TIR，且由此該層足夠厚以便在可變折射率光汲取層之表面發生TIR之光線之漸逝尾部在層之厚度中並不光學耦合，或光學耦合極少。在該等情形下，可變折射率光汲取層之厚度不小於約0.5 um、不小於約1 um、不小於約1.1 um、不小於約1.2 um、不小於約1.3 um、不小於約1.4 um、不小於約1.5 um、不小於約1.7 um或不小於約2 um。足夠厚之可變折射率光汲取層可防止或減小層厚度中光學模式之漸逝尾部之不期望光學耦合。
在一些情形下，可變折射率光汲取層具有低光學霾度(以層之整體性質之形式進行量測)。在該等情形下，可變折射率光汲取層之光學霾度不大於約10%、不大於約7%、不大於約5%、不大於約4%、不大於約3.5%、不大於約4%、不大於約3%、不大於約2.5%、不大於約2%、不大於約1.5%或不大於約1%。在該等情形下，可變折射率光汲取層之減小之有效折射率可不大於約1.40、不大於約1.35、不大於約1.3、不大於約1.2、不大於約1.15、不大於約1.1或不大於約1.05。對於垂直入射至給定層之表面上之光而言，將本文所用之光學霾度定義為與垂直方向偏離4度以上之透射光與總透射光之比率。本文所揭示之霾度值係使用Haze-Gard Plus霾度計(BYK-Gardiner，Silver Springs，Md.)根據ASTM D1003中所述之程序進行量測。
在一些情形下，可變折射率光汲取層具有高光學清晰度。本文所用之光學清晰度係針對垂直入射至層之光來定義且係指比率(T1-T2)/(T1+T2)，其中T1係偏離垂直方向1.6度至2度之透射光，且T2係位於距離垂直方向零度至0.7度之間的透射光。本文所揭示之清晰度值係使用來自BYK-Gardiner之Haze-Gard Plus霾度計進行量測。在可變折射率 光汲取層具有高光學清晰度之情形下，清晰度不小於約80%、不小於約85%、不小於約90%或不小於約95%。
可變折射率光汲取層可包括在層之橫向平面上以一些期望幾何配置彼此相對佈置之第一及第二區域，以便該層提供期望光學性能特徵。圖4a係展示第一及第二區域之實例性幾何配置之可變折射率光汲取層之平面圖。可變折射率光汲取層400包括第一區域410(在層中係連續的，如在層之平面圖中所看到)及第二區域420(其係由使用虛線繪示之矩形封閉之離散區域)。
如上所述，本揭示內容通篇使用之虛線指示第一及第二區域之一般位置，然而，該等虛線並不意欲闡述區域之間之任一類邊界。如本文所述，藉由將其他材料沈積於奈米空隙聚合材料上(通常藉由一些印刷方式)來形成第二區域，從而其他材料在奈米空隙聚合材料中之滲透、芯吸等取決於用於形成該等區域之材料之化學性質以及諸如黏度、潤濕性、溫度等性質。
第二區域420之形狀為實質上具有相同長度及寬度之矩形或條帶，其在層400之寬度上延伸並自左至右以增加之頻率佈置。第二區域420之折射率比第一區域410大至少約0.03。圖4b繪示可變折射率光汲取層400之折射率特徵曲線，其中x軸標識在如圖4a中所展示之一些實質上單一位置w1處在層長度下方之位置d。折射率特徵曲線展示層400之折射率之變化，其包括在分別為n 1 及n 2 之第一折射率與第二折射率之間之圖案。圖4c及4d分別展示所選光學性質 透光率%及清晰度%之特徵曲線，且對於兩種性質而言，在層之長度下方具有實質上較少變化或沒有變化。
圖5a展示另一可變折射率光汲取層之平面圖，其展示第一及第二區域之實例性幾何配置。可變折射率光汲取層500包括第一區域510(在層中係連續的，如在層之平面圖中所看到)及第二區域520(其係由使用虛線繪示之圓封閉之離散區域)。圖案亦展示，第二區域520之密度可在x及y維度上有所變化。
圖5b展示另一可變折射率光汲取層之平面圖，其展示第一及第二區域之實例性幾何配置。可變折射率光汲取層530包括第一區域540(在層中係連續的，如在層之平面圖中所看到)及第二區域550(其係由使用虛線繪示之形狀(在此情形下係心形)封閉之離散區域)。圖案展示，高折射率區域之幾何配置並非必須以梯度形式變化，而是其亦可經圖案化以提供自毗鄰透明層之超臨界光之逐步影像汲取。
可變光汲取層之第一及第二區域之幾何配置經設計以汲取在毗鄰透明層中傳播之超臨界光，並以預定模式(例如實質上均勻照明)將該光遞送至位於可變折射率光汲取層之相對側上之另一層中。
可將可變折射率光汲取層佈置於基板上。基板可包括用於製造層之支撐件，如PCT申請案第US 2011/021053號(Wolk等人)中所述。在一些實施例中，光學膜包含佈置於透明基板上之可變折射率光汲取層。如本文所使用，「透明」意指實質上光學澄清且實質上具有低霾度且無散射。 端視光學膜之期望性質，實例性透明基板具有所需光學性質。透明基板可包括聚合基板，例如聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯及諸如此類。在一些實施例中，透明基板包括如下文所述之光導。在一些實施例中，透明基板具有一定程度之霾度且可提供一定光散射以便光可在正向上朝向反射散射元件層650散射。
圖6展示實例性照明裝置600(包括可變折射率光汲取層)與由該裝置進行照明之反射散射元件之組合之示意圖。照明裝置600包括毗鄰可變光汲取層630佈置之光導610。光導與可變折射率光汲取層630之頂部表面625光學耦合(由兩個表面之間之虛線指示)。反射散射元件650(簡明起見以層形式展示)毗鄰可變折射率光汲取層之相對表面635。反射散射元件與可變折射率光汲取層635之底部表面光學耦合(由兩個表面之間之虛線指示)。光源601與光導610光學耦合以便由光源發射之光可進入光導。在一些實施例中，在光導610之底部表面615與可變折射率光汲取層630之頂部表面625之間沒有空氣間隙，且在可變折射率光汲取層630之底部表面635與反射散射元件650之間沒有空氣間隙，從而發生光學為合。
在一些實施例中，光導610之折射率介於可變折射率光汲取層之第一及第二區域之彼等折射率之間。
根據此實施例，提供光之方法包括：提供光源、光導及包括可變折射率光汲取層之光學膜；及使光源與光導光學耦合且使光導與可變折射率光汲取層光學耦合，從而由光 源發射之光在光導內藉由全內反射傳輸且由可變折射率光汲取層自光導選擇性汲取。
在一些實施例中，可變光汲取層630可直接佈置於反射散射元件650之表面645上。光導610可藉由若干方法直接附接至可變光汲取層之表面625上。如下文所述，光導610可包括熱塑性樹脂材料(例如，丙烯酸系物)，且在該等情形下，可藉由將熔化樹脂澆鑄於可變折射率汲取層之表面625上來形成光導，或其可藉由插入注入模製製程附接至可變折射率汲取層。在一些情形下，光導610包括彈性體材料以便其可熱層壓至可變折射率汲取層之表面625上。在一些情形下，光導610包括壓敏性黏著劑(PSA)以便其可直接層壓至可變折射率汲取層之表面625上。在光導610並非黏著劑之情形下，可使用光學澄清黏著劑將可變折射率光汲取層之表面625黏著至光導之表面615上。光學澄清黏著劑闡述於下文中。
光導610可包含任一種適宜材料或多種材料。舉例而言，光導可包含玻璃、丙烯酸酯(包含聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸酯共聚物及摻合物、環烯烴聚合物(例如可自ZEON Chemicals L.P.,Louisville,KY獲得之ZEONEX及ZEONOR)、含氟聚合物、聚酯(包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN))及含有PET或PEN或二者之共聚物、聚胺基甲酸酯、環氧樹脂、聚烯烴(包含聚乙烯、聚丙烯、聚降冰片烯、呈全同立構、無規立構及間同立構立體異構體形式之 聚烯烴及藉由茂金屬聚合產生之聚烯烴)。在一些情形下，光導可為彈性體材料，例如彈性體聚胺基甲酸酯材料及基於聚矽氧之聚合物(包含但不限於聚二烷基矽氧烷、聚矽氧聚脲及聚矽氧聚草醯胺)。
在一些實施例中，光導係黏彈性光導，如WO 2010/005655 A2(Sherman等人)中所述。一般而言，黏彈性光導包括一或多種黏彈性材料，該等黏彈性材料在發生變形時展現彈性及黏性行為。彈性特性係指在去除瞬時負荷之後材料能夠返回其原始形狀。材料彈性之一種量度稱為張力設定值，其隨在拉伸材料且隨後在其拉伸之相同條件下使其恢復(去拉伸)之後剩餘之延伸率而變化。若材料之張力設定值為0%，則在鬆弛後其返回其原始長度，而若張力設定值為100%，則該材料在鬆弛後之長度為其原始長度之兩倍。可使用ASTM D412量測張力設定值。有用黏彈性材料之張力設定值可大於約10%、大於約30%或大於約50%或為約5%至約70%、約10%至約70%、約30%至約70%或約10%至約60%。
屬於牛頓液體(Newtonian liquid)之黏性材料具有遵守牛頓定律(Newton's law)之黏性特性，牛頓定律闡述應力隨剪切梯度而線性增加。在去除梯度時，液體並不恢復其形狀。有用黏彈性材料之黏性特性包含材料在合理溫度下之流動性以便該材料並不分解。
黏彈性光導可具有促進經設計以自該光導汲取光之材料之至少一部分(例如，光學物件)之充分接觸或潤濕的性 質，以便該黏彈性光導與該光學物件光學耦合。然後可自黏彈性光導汲取光。黏彈性光導通常較軟，具有柔順性及撓性。因此，黏彈性光導可具有彈性模數(或儲存模數G')以便可獲得充分接觸，且具有黏性模數(或損失模數G")以便層並不不合意地流動，且具有關於層之相對阻尼程度之阻尼係數(G"/G',tan D)。有用黏彈性材料可具有小於約300,000 Pa之儲存模數G'(在10拉德/秒(rad/sec)及約20℃至約22℃之溫度下量測)。可根據(例如)ASTM D4065、D4440及D5279使用動態機械分析來量測材料之黏彈性性質。
在一些實施例中，黏彈性光導包括如Dalquist準則範圍(Dalquist criterion line)中所述之PSA層(如Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology，第二版，D.Satas編輯，Van Nostrand Reinhold,New York,1989中所述)。
黏彈性光導可具有特定剝離力或至少展現在特定範圍內之剝離力。舉例而言，黏彈性光導之90°剝離力可為約50 g/in至約3000 g/in、約300 g/in至約3000 g/in或約500 g/in至約3000 g/in。可使用來自IMASS之剝離測試器來量測剝離力。
在一些實施例中，黏彈性光導包括光學澄清之光導，其在至少一部分可見光光譜(約400 nm至約700 nm)內具有約80%至約100%、約90%至約100%、約95%至約100%或約98%至約100%之高透光率。在一些實施例中，黏彈性光導 之霾度值小於約5%、小於約3%或小於約1%。在一些實施例中，黏彈性光導之霾度值為約0.01%至小於約5%、約0.01%至小於約3%或約0.01%至小於約1%。可根據ASTM D1003使用霾度計來測定透射霾度值。
在一些實施例中，黏彈性光導包括具有高透光率及低霾度值之光學澄清光導。在至少一部分可見光光譜(約400 nm至約700 nm)內，高透光率可為約90%至約100%、約95%至約100%或約99%至約100%，且霾度值可為約0.01%至小於約5%、約0.01%至小於約3%或約0.01%至小於約1%。黏彈性光導亦可具有約50%至約100%之透光率。
黏彈性光導可具有在約1.3至約2.6、1.4至約1.7或約1.5至約1.7範圍內之折射率。選擇用於黏彈性光導之特定折射率或折射率範圍可取決於照明裝置之總體設計及可使用該裝置之特定應用。
黏彈性光導材料可包括奈米顆粒，該奈米顆粒可改變黏彈性光導材料之折射率或影響該黏彈性光導材料之機械性質。適宜奈米顆粒之尺寸應使得該等顆粒產生期望效應且不會在光導材料中引入顯著量之散射。
黏彈性光導通常包括至少一種聚合物。黏彈性光導可包括至少一種PSA。PSA可用於將黏著物黏著在一起並展示諸如以下性質：(1)強力且持久之黏性，(2)以指壓即可黏著，(3)具有足夠能力固定於黏著物上，及(4)具有足夠黏結強度以便可自黏著物乾淨地去除。已發現適合用作壓敏性黏著劑之材料係經設計並經調配以展示所需黏彈性性質 之聚合物，該黏彈性性質可達成黏性、剝離黏著力及剪切保持力之期望平衡。獲得各性質之適當平衡並非簡單過程。對PSA之定量說明可參見上文所引用之Dahlquist之參考文獻。
有用PSA詳細闡述於上文所引用之Sherman等人之參考文獻中。有用PSA包含源自以下之聚(甲基)丙烯酸酯PSA：單體A，其包括至少一種單烯系不飽和(甲基)丙烯酸烷基酯單體，其中該單體之均聚物具有不大於約0℃之Tg；及單體B，其包括至少一種單烯系不飽和自由基可共聚強化單體，其中該單體之均聚物之Tg高於單體A(例如，至少約10℃)。如本文所使用，(甲基)丙烯酸系物係指丙烯酸系物質及甲基丙烯酸系物質及諸如此類(例如(甲基)丙烯酸酯)。
在一些實施例中，黏彈性光導包括天然橡膠基PSA及合成橡膠基PSA、熱塑性彈性體、增黏熱塑性環氧衍生物、聚胺基甲酸酯衍生物、聚胺基甲酸酯丙烯酸酯衍生物、聚矽氧PSA(例如聚二有機矽氧烷、聚二有機矽氧烷聚草醯胺及聚矽氣脲嵌段共聚物)。
在一些實施例中，黏彈性光導包括澄清丙烯酸系PSA，例如，彼等可以轉移膠帶形式獲得者，例如來自3M公司之VHBTM丙烯酸系膠帶4910F或4918及3MTM光學透明層壓黏著劑(8140及8180系列)。
在一些實施例中，黏彈性光導包括分散於黏著劑基質中以形成路易斯(Lewis)酸-鹼對之嵌段共聚物。在一些實施 例中，黏彈性光導包括可在零度角下或接近零度角下拉伸時自基板去除之可拉伸釋放之PSA。
在一些實施例中，光導610可包括其他塗層或在外表面605上具有塗層之頂部膜。額外塗層或膜可經設計以賦予光導之表面任一期望性質。塗層之實例包含(例如)硬塗層、抗反射塗層、防污塗層、無光澤塗層、防霧塗層、耐劃傷塗層、遮蔽塗層(privacy coating)或其組合。提供增強耐久性之塗層(例如硬塗層、防霧塗層及耐劃傷塗層)適用於諸如觸控螢幕感測器、顯示螢幕、圖形應用及諸如此類等應用中。遮蔽塗層之實例包含(例如)使觀察變模糊之模糊或混濁塗層或限制觀察角度之百葉窗膜。在一些情形下，若提供膜形式之塗層，則期望使用折射率小於光導之折射率之黏著劑將該膜黏著至光導610之表面605上。另一選擇為，可將奈米空隙層佈置於光導610之頂部表面605與其他頂部膜之底部之間。
如上所述，可使用光學澄清黏著劑(OCA)將光導610黏著至可變折射率光汲取層630上。在一些實施例中，OCA包括如下PSA：其在至少一部分可見光譜(約400 nm至約700 nm)中具有約80%至約100%、約90%至約100%、約95%至約100%或約98%至約100%之高透光率及/或約0.01%至小於約5%、約0.01%至小於約3%或約0.01%至小於約1%之霾度值。
在一些實施例中，有用PSA包含彼等於Dalquist準則範圍中所闡述者(如Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology，第二版，D.Satas編輯，Van Nostrand Reinhold,New York,1989中所闡述)。PSA可具有特定剝離力或至少展示在特定範圍內之剝離力。舉例而言，PSA之90°剝離力可為約10 g/in至約3000 g/in、約300 g/in至約3000 g/in或約500 g/in至約3000 g/in。可使用來自IMASS之剝離測試器來量測剝離力。
OCA可具有在約1.3至約2.6、1.4至約1.7或約1.5至約1.7範圍內之折射率。選擇用於OCA之特定折射率或折射率範圍可取決於包括光導及可變折射率光汲取層之光學膜之總體設計。一般而言，OCA之折射率應近似等於或大於光導之折射率，且介於可變折射率光汲取層630之第一區域及第二區域之折射率之間。
用作OCA之PSA可包括上文針對黏彈性光導所述之材料中之任一者。作為PSA之其他實例性OCA包含增黏熱塑性環氧樹脂(如US 7,005,394(Ylitalo等人)中所述)、聚胺基甲酸酯(如US 3,718,712(Tushaus)中所述)、聚胺基甲酸酯丙烯酸酯(如US 2006/0216523(Shusuke)中所述)。在一些實施例中，黏著劑包括澄清丙烯酸系PSA，例如，彼等可以轉移膠帶形式獲得者，例如來自3M公司之VHBTM丙烯酸系膠帶4910F及4918、WO 2004/0202879中所闡述之3MTM光學澄清層壓黏著劑(8140及8180系列)及3MTM光學澄清層壓黏著劑(8171 CL及8172 CL)。有用OCA亦闡述於US 2011/0039099(Sherman等人)中。在一些實施例中，OCA可包括具有微結構化黏著劑表面以容許在施加至光導之表 面後進行空氣沖掃之PSA，如(例如)US 2007/0212535(Sherman等人)中所述。
黏著劑可包括可拉伸釋放之PSA。若可拉伸釋放之PSA係在零度角或接近零度角下拉伸，則其係可自基板去除之PSA。在一些實施例中，用於光學膠帶中之黏著劑或拉伸釋放PSA當在1拉德/秒及-17℃下量測時剪切儲存模數小於約10 MPa，或當在1拉德/秒及-17℃下量測時為約0.03 MPa至約10 MPa。若期望拆卸、再加工或再循環，則可使用可拉伸釋放之PSA。
在一些實施例中，可拉伸釋放之PSA可包括基於聚矽氧之PSA，如U.S.6,569,521 B1(Sheridan等人)或美國臨時申請案第61/020423號(63934US002，Sherman等人)及第61/036501號(64151US002，Determan等人)中所述。該等基於聚矽氧之PSA包含MQ增黏樹脂與聚矽氧聚合物之組合物。舉例而言，可拉伸釋放之PSA可包含MQ增黏樹脂及選自由以下組成之群之彈性體聚矽氧聚合物：基於脲之聚矽氧共聚物、基於草醯胺之聚矽氧共聚物、基於醯胺之聚矽氧共聚物、基於胺基甲酸酯之聚矽氧共聚物及其混合物。
在一些實施例中，可拉伸釋放之PSA可包括基於丙烯酸酯之PSA，如WO 2010/078346(Yamanaka等人)及WO 2010/077541(Tran等人)中所述。該等基於丙烯酸酯之PSA包含丙烯酸酯、無機顆粒及交聯劑之組合物。該等PSA可為單層或多層。
在一些實施例中，黏著劑層可包括多功能烯系不飽和矽氧烷聚合物與一或多種乙烯基單體之固化反應產物，如US 7,862,898(Sherman等人)及US 7,892,649(Sherman等人)中所述。
在一些實施例中，在將照明裝置600置於反射散射元件上時，可有益地使用自潤濕黏著劑，如WO 2010/132176(Sherman等人)及WO 2009/085662(Sherman等人)中所述。
實例性PSA包括衍生自包括聚醚鏈段之寡聚物及/或單體之聚合物，其中35重量%至85重量%之聚合物包括鏈段。該等黏著劑闡述於US 2007/0082969 A1(Malik等人)中。另一實例性PSA包括自由基可聚合之基於胺基甲酸酯或基於脲之寡聚物與自由基可聚合之基於矽氧烷之鏈段共聚物的反應產物；該等黏著劑闡述於美國臨時申請案61/410510(Tapio等人)中。
PSA可視需要包含一或多種添加劑，例如奈米顆粒、增塑劑、鏈轉移劑、起始劑、抗氧化劑、穩定劑、黏度改良劑及抗靜電劑。
在一些實施例中，將密封層佈置於可變折射率光汲取層上以將可變折射率光汲取層中之污染物滲透降至最低。舉例而言，可將密封層佈置於可變折射率光汲取層上以便其位於可變折射率光汲取層與黏著劑層之間。對於另一實例而言，可將密封層佈置於可變折射率光汲取層上以便其位於可變折射率光汲取層與光導之間，且密封層之折射率近似等於或大於光導之折射率。
適宜密封層包含可基於丙烯酸或丙烯酸酯之壓敏性黏著劑聚合物及共聚物、苯乙烯丁二烯或苯乙烯異戊二烯型共聚物熱塑性樹脂及類似聚合物，只要其不含顯著分率之能夠滲透至奈米空隙第一區域中之低分子量物質即可。其他密封層聚合物可為熱活化黏著聚合物(包含丙烯酸系物、丙烯酸系物-乙酸乙烯酯、共聚物、嵌段共聚物、EVA共聚物、聚醯胺、聚酯、聚乙烯聚合物及共聚物、聚異丁烯、聚丙烯聚合物及共聚物、聚胺基甲酸酯聚合物及共聚物)及其他聚合物(包含Surlyn塑膠、乙酸乙烯酯及聚二氣亞乙烯聚合物、其合金、共聚物及具有酸鹽基團之衍生物)。該等材料可使用直接膜層壓進行層壓，藉由熔融塗覆進行施加或藉由任一適宜塗覆方法自聚合物之水性或溶劑性乳液或分散液進行塗覆。用作密封層之適宜聚合分散液之兩個實例係NEOCRYL A-614及NEOPAC R-9699(可自DSM 6401 JH Heerlen，荷蘭獲得)。
光源與光導光學耦合以便來自光源之至少一些光可進入光導中。舉例而言，光源可與光導光學耦合以便由該光源發射之光之大於1%、大於10%、大於20%、大於30%、大於40%、大於50%、大於90%或約100%進入該光導中。對於另一實例而言，光源可與光導光學耦合以便由該光源發射之光之約1%至約10%、約1%至約20%、約1%至約30%、約1%至約40%、約1%至約50%、約1%至約100%、約1%至約100%、約50%至約100%或約1%至約100%進入該光導中。光源可發射具有隨機或特定角分佈之光。
光源可包括任一適宜光源。實例性光源包含線性光源，例如冷陰極螢光燈及點光源(例如發光二極體(LED))。實例性光源亦包含有機發光裝置(OLED)、白熾燈泡、螢光燈泡、鹵素燈、UV燈泡、紅外線源、近紅外線源、雷射或化學光源。一般而言，由光源發射之光可為可見或不可見光。可使用至少一個光源。舉例而言，可使用1至約10,000個光源。光源可包括位於光導邊緣或光導邊緣附近之一列LED。光源可包括配置於電路中之LED以便自LED發射之光連續或均勻地將光導之期望區域照明。光源可包括發射不同色彩光之LED以便各種色彩可在光導內混合。
「LED」係指發射光(無論可見、紫外或紅外)之二極體。其包含以「LED」出售之非相干經封閉或經囊封半導體裝置，無論習用或超輻射變化形式。若LED發射非可見光(例如紫外光)，且在一些情形下，若其發射可見光，則其經封裝以包含磷光體(或其可將遠程佈置之磷光體照明)以將短波長光轉化成較長波長可見光，在一些情形下得到發射白光之裝置。
「LED晶粒」係呈其最基本形式(亦即，呈藉由半導體處理程序製得之個別組件或晶片形式)的LED。組件或晶片可包含適於電力應用之電接觸以激勵裝置。組件或晶片之個別層及其他功能元件通常係以晶圓級形成，且然後可將成品晶圓切成個別零件以得到大量LED晶粒。
多色彩光源(無論是否用於產生白光)在光總成中可呈多種形式，其中對光導輸出區或表面之色彩及光亮度均勻性 具有不同效應。在一種方式中，將多個LED晶粒(例如，發射紅光、綠光及藍光之晶粒)全部彼此緊鄰安裝於引線框或其他基板上，且然後一起囊封於單一囊封劑材料中以形成單一封裝，其亦可包含單一透鏡組件。此一源可經控制以發射個別色彩中之任一者或同時發射所有色彩。在另一方式中，對於給定再循環空腔而言，經個別地封裝之LED(其中每個封裝僅具有一個LED晶粒及一種發射色彩)可簇集在一起，該簇含有發射不同色彩(例如藍色/黃色、紅色/綠色/藍色、紅色/綠色/藍色/白色或紅色/綠色/藍色/青色/黃色)之經封裝LED之組合。亦可使用琥珀色LED。在再一方式中，該等經個別地封裝之多色彩LED可以一或多個線型、陣列或其他圖案定位。
若需要，可使用其他可見光發射體(例如線性冷陰極螢光燈(CCFL)或熱陰極螢光燈(HCFL))代替離散LED源或連同其一起作為所揭示背光之照明源。此外，舉例而言，可使用混合系統，例如，(CCFL/LED)，其包含冷白光及暖白光；CCFL/HCFL，例如彼等發射不同光譜者。光發射體之組合可廣泛變化，且包含LED與CCFL及複數個光發射體，例如多個CCFL、多個不同色彩CCFL及LED與CCFL。光源亦可包含雷射、雷射二極體、電漿光源或有機光發射二極體(單獨或與其他類型光源(例如，LED)組合)。
舉例而言，在一些應用中，可期望使用不同光源(例如長圓柱形CCFL)或使用沿其長度發射光且耦合至遠端主動組件(例如LED晶粒或鹵素燈泡)之線性表面發射光導代替 離散光源列，且對其他列光源採取類似方式。該等線性表面發射光導之實例揭示於美國專利第5,845,038號(Lundin等人)及第6,367,941號(Lea等人)中。亦已知光纖耦合型雷射二極體及其他半導體發射體，且在彼等情形下，光纖波導之輸出末端可視為光源，此係針對其置於所揭示再循環空腔中或以其他方式位於背光之輸出區後面而言。其他具有小發射區之被動光學組件(例如透鏡、偏向器、窄光導及發出自主動組件(例如燈泡或LED晶粒)接收之光之類似物)亦係如此。此一被動組件之一實例係模製囊封劑或側發射型封裝LED之透鏡。任一適宜側發射型LED可用於一或多個光源，例如，LuxeonTM LED(可自Lumileds,San Jose,CA獲得)或闡述於(例如)US 7,525,126(Leatherdale等人)及US 2007/0257270(Lu等人)中之LED。
進入光導中之光可經準直以便其以小於50度、小於40度、小於30度、小於20度或小於10度之角度入射至光導與另一介質間之界面上，其中入射角係針對光導注入界面之垂直表面進行量測。存在許多產生準直光之方式，包含但不限於：1.提供具有高度準直透鏡之LED光源或源；2.提供佈置於反射楔內側之LED光源或源，其中該楔具有小於20度、小於15度或小於10度之內部角；3.提供如下LED光源或源：其中將該等LED光源佈置於接近經設計以將光準直至期望注入角度之複合式抛物面收光器之焦點處；4.提供如下LED光源或源：其中垂直於光導平面進行發射且光入射至經設計以使注入至光導中之光準直之半抛物面鏡 上；及5.提供經佈置以在光導表面上發射光之LED光源或源，其中該光導具有表面浮雕結構以僅容許處於超臨界角度之光進入該光導中。
製備可變折射率光汲取層之方法包括：提供具有第一折射率之奈米空隙聚合層；及將其他材料印刷於奈米空隙聚合層上以便其他材料實質上滲透至奈米空隙聚合層中，由此形成包括第一區域(包括奈米空隙聚合層之一部分)及第二區域(包括奈米空隙聚合層之另一部分及其他材料)之可變折射率光汲取層；其中第一及第二區域經佈置以便對於在毗鄰層中以超臨界角度傳輸之光而言，可變折射率光汲取層基於第一及第二區域之幾何配置以預定方式選擇性汲取該光。
印刷可包括非衝擊印刷或衝擊印刷及數位或模擬印刷。舉例而言，可使用柔性版印刷將其他材料(亦稱為其他材料或另一材料)印刷於奈米空隙聚合層上，其中具有填充有其他材料之坑之凹版輥將該材料轉移至具有擁有期望形狀配置之印模的柔性版輥上。使奈米空隙聚合材料層通過印模並與印模接觸，該印模有效壓印或印刷具有其他材料之網片，由此將其他材料自柔性版輥之圖案轉移至奈米空隙層之表面上。其他材料然後滲透至奈米空隙層中，在一些情形下，其滲透奈米空隙層之整個厚度。在大部分情形下，藉由固化(例如使用UV輻射進行固化)來將材料硬化。此製程可在間歇印刷製程或連續輥對輥製程(其中使包括奈米空隙聚合層之連續網片通過柔性版輥，此使得在奈米 空隙層上印刷其他材料之重複圖案或連續圖案)中實施。
印刷亦可包括其他製程，包含但不限於旋轉凹板印刷、絲網印刷、噴墨印刷(可使用基於水性、溶劑或固體之墨水)、凸版印刷、平版印刷、使用熱敏性基板之熱轉移方法、熱染料轉移及染料昇華印刷、點矩陣式印刷及使用菊花輪之印刷。
一般而言，反射散射元件650可包含各種材料、總成及/或裝置。一般而言，反射散射元件650經設計以接收自可變折射率光汲取層630遞送之光並將其反射回以穿過汲取層並穿過光導610之外表面605。反射散射元件650可經選擇以便穿過光導610之外表面605發射期望光分佈。在一些情形下，反射散射元件650經選擇以便入射至反射散射元件650之光轉變成實質性朗伯(lambertian)區光源。
一般而言，若該元件展現漫射或半鏡反射，則將其視為反射散射元件。漫反射係如下表面光反射：入射光線係以許多個角度反射而非如同鏡面反射之情形僅以一個角度反射。照明之理想漫反射表面在環繞表面之半球中在所有方向上皆具有相等亮度(朗伯反射)。半鏡反射係如下表面光反射：入射光線以多個角度反射而非如同鏡面反射器之情形僅以一個角度反射。在許多情形下，半鏡反射器主要具有正向散射，其中反射光係圍繞鏡面反射角擴散，其中至少大於5%的在2度外部之反射光係以鏡面角為中心。在一些情形下，大於約50%的自任一角度入射之光經反射在以入射角為中心之2度圓錐的外部。
適用於反射散射元件650之材料包含漫反射及半鏡反射材料及表面。如本文所定義之反射散射元件具有漫反射或半鏡反射。對於漫反射材料而言，具有入射角之單一入射光線係以許多個角度反射而非如同鏡面反射之情形僅以一個角度反射。照明之理想漫反射表面在環繞表面之半球中在所有方向上皆具有相等亮度(朗伯反射)。通常，漫反射材料反射光以便光線在正向及反向兩個方向上散射(反向散射意味著將光引導回其來自之方向)。半鏡反射材料係提供漫反射之材料，但對於單一入射光線而言，光之反射光線係在窄角度範圍內反射。通常，正向引導自半鏡反射材料反射之光且小部分光反向反射至其入射方向。在本文所述發明之一些情形下，反射散射元件650提供自光導遞送之光之漫反射，以便大於10%之反射光在由入射光之角度範圍所界定之角度範圍的外側。
適宜反射散射元件包含任一散射材料，例如，灰泥、白色紙、纖維材料(例如非織造纖維墊及布料)、無機填充之白色反射聚合物(無機顆粒填充之聚合物，例如聚酯、聚烯烴及諸如此類)、陶瓷材料、結晶表面(例如大理石、天然石英或石塊)及空隙聚合物材料(例如彼等使用相分離技術(例如溶劑誘發之相分離及熱誘發之相分離)製得者)。任一空隙聚合材料皆可適於作為反射散射元件。在一些實施例中，反射散射元件包括圖形，例如符號、標記物或圖片。半鏡反射散射材料之實例包含粗糙反射金屬表面、結構化鏡面反射表面、在鏡面反射表面上具有漫射塗層之鏡 面反射表面(例如，增強之鏡面反射器(例如來自3M公司之VikuitiTM ESR)，其包括表面上具有漫射塗層之多層光學膜)。一些實例包含拉絲鋁及鉻、藉由壓印、「錘擊」、物理或化學蝕刻或賦予表面粗糙度之任一其他方法修飾之金屬表面。另一選擇為，可將漫射塗層施加於鏡面反射器上或以獨立式元件形式放置。可將具有表面結構或粗糙度之膜置於鏡面材料上或層壓至鏡面材料上。反射散射元件可採用墨水、塗料或塗層之形式。藉由諸如數位印刷、絲印等方法製得之印刷圖形係反射散射元件。經刷塗之壁係反射散射元件。在一些情形下，反射散射元件包括反射顯示裝置。
如上所述，光導610及反射散射元件650分別與可變折射率光汲取層之頂部及底部表面625及635光學耦合。在許多情形下，此光學耦合意味著在可變折射率光汲取層630、光導610及反射散射元件650之間沒有空氣間隙。
圖7展示包括可變光汲取層與反射散射元件之組合之實例性照明總成之示意圖。在此實施例中，可變折射率光汲取層730係在納入照明總成中之透明基板740上製得。可變折射率光汲取層730之表面725與光導710光學耦合，且透明基板740之底部側742與反射散射元件750光學耦合。適宜透明基板如上所述。
在許多情形下，可變折射率光汲取層730與光導710及反射散射元件750之間之光學耦合意味著在層表面之間沒有空氣間隙(亦即在表面715與725之間沒有空氣間隙且在表 面742與745之間沒有空氣間隙)。可使用任一方式(例如藉由使用光學澄清壓敏性黏著劑)將透明基板740之表面742黏著至反射散射元件750之表面745。透明基板740可具有一定程度之霾度且可提供一定光散射，只要散射光主要在朝向反射散射元件750之正向方向上即可。
圖8、9、10a-10d及11展示實例性照明總成之示意性橫截面圖，該實例性照明總成包括與光導及反射散射元件光學耦合之可變折射率光汲取層。圖8展示照明總成800，其中可變折射率光汲取層830直接形成於反射散射元件850之表面上。光導810藉助光學澄清黏著劑840(其可為PSA)直接黏著至可變光汲取層830上。黏著層840優先地具有低霾度、高光學清晰度及高透光率。
圖9展示照明總成900，其中可變折射率光汲取層930形成於光導910之表面上。反射散射元件950藉助光學澄清黏著劑940(其可為PSA)附接至可變折射率光汲取層930上。黏著層940可具有低霾度、高光學清晰度及高透光率。另一選擇為，黏著劑層940可具有一定程度之霾度且可提供一定光散射，只要散射光主要在朝向反射散射元件層950之正向方向上即可。
圖10a展示照明總成1000，其中可變折射率光汲取層1030佈置於透明基板1040上。可變折射率光汲取層1030藉由黏著劑層1070黏著至光導1010上。對於在光導1010中傳播之光之一或多種波長而言，黏著劑層1070優先具有低霾度、高光學清晰度及高透光率。上面佈置有可變折射率汲 取層之透明基板1040藉由黏著劑層1060黏著至反射散射元件層1050上。黏著劑層1060可具有低霾度、高光學清晰度及高透光率。另一選擇為，黏著劑層1060可具有一定程度之霾度且可提供一定光散射，只要散射光主要在朝向反射散射元件層1050之正向方向上即可。
圖10b展示照明總成1080，其中與圖10a中所展示之照明總成1000相比，佈置於透明基板1040上之可變折射率光汲取層1030之定向發生倒轉。可變折射率光汲取層1030可藉由黏著劑層1060黏著至反射散射元件層1050上，黏著劑層1060可具有低霾度、高光學清晰度及高透光率，或其可具有一定程度之霾度且可提供一定光散射，只要散射光主要在朝向反射散射元件層1050之正向方向上即可。上面佈置有可變折射率光汲取層之透明基板1040藉由黏著劑層1070結合至光導1010。對於在光導1010中傳播之光之一或多種波長而言，黏著劑層1070優先具有低霾度、高光學清晰度及高透光率。
圖10c展示與圖10a中所展示之照明總成1000類似之照明總成1090，只是總成1090包括佈置於可變折射率汲取層1030與黏著劑層1070之間之密封層1095。圖10d展示與圖10b中所展示之照明總成1080類似之照明總成1096，只是總成1096包括佈置於可變折射率光汲取層1030與黏著劑層1060之間之密封層1095。密封層可用於將如上所述之可變折射率光汲取層之污染降至最低。可用作密封層之適宜材料如上所述。
一般而言，對於圖10a-10d中所展示之照明總成而言，毗鄰光導1010之黏著劑層1070之折射率應近似等於或大於光導之折射率。在圖10c中，密封層1095之折射率亦應具有近似等於或大於光導之折射率。
一般而言，佈置於可變折射率汲取層與光導間之任一層之折射率應近似等於或大於光導之折射率。同樣，一般而言，可變折射率光汲取層之第二區域之折射率應近似等於或大於光導之折射率，且第一區域之折射率應小於光導之折射率。
圖11展示照明總成1100，其包括與可變折射率光汲取層1130光學耦合之光導1110，且其他層1190佈置於可變折射率光汲取層與反射散射元件1150之間以便可變折射率光汲取層與反射散射元件光學耦合。其他層可包括例如以下材料：UV吸收劑、UV穩定劑、染料、下轉換材料(例如螢光團)、奈米磷光體、量子點或光學增亮劑。
一般而言，佈置於可變折射率光汲取層與反射散射元件之間之任一層皆可具有低霾度、高光學清晰度及高透光率，或其可具有一定程度之霾度且可提供一定光散射，只要散射光主要在朝向反射散射元件之正向方向上即可。一般而言，佈置於可變折射率光汲取層與反射散射元件之間之任一層皆可包含上文針對其他層所述之材料。一般而言，可變折射率光汲取層與反射散射元件之間之任一層皆可包括其他材料，例如UV吸收劑、UV穩定劑、染料、下轉換材料(例如螢光團)、奈米磷光體、量子點或光學增亮 劑。反射散射元件亦可包括其他材料，例如UV吸收劑、UV穩定劑、染料、下轉換材料(例如螢光團)、奈米磷光體、量子點或光學增亮劑。
圖12展示包括可變折射率光汲取層之實例性光學膜之示意性橫截面圖。光學膜1200包括佈置於透明基板1240上之可變折射率光汲取層1230。第一光學澄清黏著劑層1270佈置於可變折射率光汲取層1230上且與透明基板相對，且第一釋放襯墊1275佈置於層1270上且與層1230相對。第二光學澄清黏著劑層1260佈置於透明基板1240上且與可變折射率光汲取層1230相對，且第二釋放襯墊1265佈置於層1260上且與透明基板1240相對。此光學膜1200可連同光導及反射散射元件層一起使用以製造用於一般照明應用(例如工作照明、室內照明、櫥櫃照明及汽車內部照明)或用於背光照明應用(例如適用於移動手持式電腦監測器及筆記本及TV及數位標誌應用之液晶顯示器之背光照明、任一其他透射式透明顯示器類型及藉由任一方式製得之圖形(例如藉由印刷方法製得之圖形)之背光照明)之照明裝置，或可作為前燈與反射顯示裝置及圖形一起使用以製造前照明反射顯示裝置或圖形。
釋放襯墊通常具有用於與黏著劑層接觸之低黏著表面。第一及/或第二釋放襯墊可包括紙(例如牛皮紙)或聚合膜(例如聚(氯乙烯)、聚酯、聚烯烴)、乙酸纖維素、乙烯乙酸乙烯酯、聚胺基甲酸酯及諸如此類。釋放襯墊可經釋放劑(例如含有聚矽氧之材料或含有氟碳化合物之材料)之層 塗覆。釋放襯墊可包括經聚乙烯(其經含有聚矽氧之材料塗覆)塗覆之紙或聚合膜。實例性釋放襯墊包含以商標「T-30」及「T-10」購自CP Films公司之襯墊，其具有位於聚對苯二甲酸乙二酯膜上之聚矽氧釋放塗層。實例性釋放襯墊包含結構化釋放襯墊。實例性釋放襯墊包含彼等稱為微結構化釋放襯墊中之任一者，該等微結構化釋放襯墊用於賦予黏著劑層之表面微結構。微結構化表面可有助於黏著劑層與施加黏著劑層之表面之間之空氣排出。
圖13a展示包括與光導光學耦合之可變折射率光汲取層之實例性光學膜及照明物件之示意性橫截面圖。光學膜1300包括照明物件1301及釋放襯墊1375。照明物件1301包括佈置於透明基板1340上之光導1310及佈置於光導上之保護外層1330且與透明基板相對。透明基板1340之相對側與光導1310光學耦合。可變折射率光汲取層1350佈置於透明基板1340上且與光導相對，且黏著劑層1070佈置於可變折射率光汲取層上且與透明基板相對。在此實施例中，光導1310較佳地包括如上所述之PSA。可選密封層1360佈置於可變折射率光汲取層1350與黏著劑層1370之間。釋放襯墊1375佈置於黏著劑層1370之外表面上。實例性密封層及釋放襯墊如上所述。
照明物件1301可具有小於約10%之霾度值、大於約85%之光學清晰度及大於約90%之透光率。在一些情形下，照明物件1301可具有小於約7%之霾度值、大於約90%之光學清晰度及大於約92%之透光率。可使用Haze-Gard Plus霾 度計(可自BYK-Gardiner獲得)來量測光學透射率、清晰度及霾度。
圖13b展示實例性照明裝置1390之示意圖，照明裝置1390包括圖13a中所展示之照明物件與光源及反射散射元件之組合。自照明物件1301去除釋放襯墊，且然後將物件施加至反射散射元件1380上。
對於上述照明物件或顯示裝置中之任一者而言，物件或裝置之結構無需為如圖中所展示之平坦或平面結構。物件或裝置之結構可經彎曲，直至且包含彎曲成管形狀並自末端打光。另一選擇為，物件或裝置之結構可使光成形為1D隧道形。一般而言，物件及裝置之結構可採用彎曲形狀(包含複曲率)且可應用於彎曲顯示器及一般照明及裝飾照明中。
反射顯示器可包括朝向觀察者反射光以作為影像之任一類型顯示器。反射顯示器依賴於用於資訊顯示器之環境光且由此係用於可攜式電子設備之理想裝置，此乃因其無需用於照明之背光。反射顯示器用於寬範圍之應用中，包含手持式電子裝置(例如電子書)、電腦監測器、電視、儀器面板、標誌等。
反射顯示器可包括平板顯示器類型之液晶顯示器(LCD)，其使用液晶之光調變性質。包括LCD之典型反射顯示器包括剛性及/或撓性基板對，其中在該等基板之間密封有液晶材料。透過通常包括透明電極之顯示器之前側可觀察到液晶材料。在反射顯示器之情形下，形成顯示器 之背面之另一基板提供反射表面。簡單闡述起見，在液晶材料中之液晶分子因應在電極(其係顯示器之一部分)之間生成之施加電場而改變其構形時，LCD進行操作。反射顯示器可進一步包含其他構件或材料，例如抗反射膜、障壁膜或增亮膜。液晶材料可以微滴形式分散於聚合物基質中；該等類型之顯示器稱為聚合物液晶顯示器(PDLC)。
反射顯示器可包括經設計以模擬紙上之普通墨水之外觀之電泳顯示面板。在電泳顯示器之最簡單實施方式中，將分散於烴油中之氧化鈦顆粒與深色染料及充電劑之混合物佈置於兩個導電板之間。在施加電壓後，顆粒以電泳方式遷移至顯示器之前(觀察)側，顯示器然後因光散射而顯示白色。在顆粒位於顯示器之後側時，顯示器顯示暗色，此乃因入射光由著色染料吸收。因此，藉由反射及吸收區域產生影像。電泳顯示器用於諸如Amazon Kindle、Barnes & Noble Nook及索尼閱讀器(Sony Reader)等裝置中。
反射顯示器可包括電流體顯示器。電流體顯示器之一個實例係電潤濕顯示器，其係相對較新之技術，其最初闡述於「Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting」，R.A.Hayes及B.J.Feenstra，Nature，第425卷，383-385(2003年9月25日中且由Liquavista BV研發。電潤濕顯示器包括透明電極、疏水性絕緣體、夾於玻璃或聚合基板之間之著色油層及水。在平衡狀態中，著色油在水與疏水性絕緣體之間自然形成穩定連續膜。在疏水性絕緣體兩端施加電壓差時，系統藉由使水移動以與絕緣體接觸由此替換油 並暴露下伏反射表面來降低其能量。靜電力與表面張力之間之平衡決定油向該側移動多遠距離。以此方式，在自上方觀察時，堆疊之光學性質可在著色關斷狀態與透明導通狀態之間連續調諧，前提係像素足夠小以便眼睛將光學反應平均。
電流體顯示器之另一實例係使用「光亮顏料分散液之楊-拉普拉斯轉置(Young-Laplace Transposition of Brilliant Pigment Dispersions)」製得之電流體顯示器，如J.Heikenfeld等人在Nature Photonics，第3卷，292-296(2009年4月26日)中所述。該技術係由Gamma Dynamics進行研發。該技術係三維微流體顯示裝置，該三維微流體顯示裝置提供亮色顏料分散液之直觀圖。基本電流體結構具有若干重要幾何特徵。第一特徵係儲存器，其在小於5-10%之可見區中容納水性顏料分散液。第二特徵係佔據80-95%之可見區之表面溝道；此特徵在施加適宜刺激時將接收來自儲存器之顏料分散液。第三，存在環繞裝置之管道，其使得作為顏料分散液之非極性流體(油或氣體)之逆流能夠離開儲存器。重要的是應注意，所有該等特徵皆係在單一光微影或微複製步驟中較為廉價地形成。將若干其他塗層及頂部基板添加至儲存器結構中。首先藉由由電極及疏水性電介質構成之兩個電潤濕板來結合表面溝道。頂部電潤濕板係由透明In2O3：SnO2電極(ITO)構成以便可藉由肉眼觀察到表面溝道。底部電潤濕板包括自(例如)鋁製得之高度反射電極。使用此配置，在未施加電壓時，淨楊-拉普拉斯壓力 使得顏料分散液佔據空腔，此賦予顏料分散液較大曲率半徑。因此，在平衡時，顏料分散液佔據儲存器並在很大程度上被隱藏而不能觀察到。此與藉由吸管連接兩個肥皂泡相似，較大氣泡具有較大曲率半徑及較低楊-拉普拉斯壓力，且由此消耗掉較小氣泡。在兩個電潤濕板與顏料分散液之間施加電壓時，會誘發超過淨楊-拉普拉斯壓力之機電壓力，且將顏料分散液引向表面溝道。若顏料分散液之體積略大於表面溝道之體積，則可同時在儲存器及表面溝道中觀察到顏料，且幾乎整個裝置區將展現顏料色。若去除電壓，則顏料分散液迅速(微秒至數十微秒)返回儲存器中。因此，產生可切換裝置，其可隱藏顏料或以與印刷於紙上之顏料類似之視覺亮度顯示顏料。
反射顯示器可包括干涉式顯示器，其可經由干涉反射光產生各種顏色。一種類型之干涉式顯示器係基於iMoDTM元件之Mirasol®顯示器，其係由Qualcomm MEMS Technologies進行研發。此類型干涉式元件係構建於透明基板上之靜電致動之雙穩態MEMS裝置。該元件係由位於部分反射光學堆疊上之用作鏡子之懸浮導電膜構成。在膜與堆疊之間係數百奈米之間隙並填充有空氣。自鏡及自部分反射光學堆疊反射之光間之干涉生成色彩，且在元件處於塌縮狀態時感知到黑色。著色像素所具有之元件具有經設計以在紅色、綠色及藍色波長中反射之不同空氣隙。
反射顯示器可包括經設計以模擬紙上之普通墨水之外觀之電子紙顯示面板。第一電子紙(稱為Gyricon)由介於75微 米與106微米之間之聚乙烯球構成。每一球體係賈納斯顆粒(janus particle)，其係由一側上帶負電荷之黑色塑膠及另一側上帶正電荷之白色塑膠構成(每一珠粒由此係偶極)。球體包埋於透明聚矽氧片中，每一球體懸浮於油氣泡中以便其可自由旋轉。施加至每一電極對之電壓之極性則決定了白色面朝上還是黑色側面朝上，由此給予像素白色或黑色外觀。
在一些情形下，顯示器之反射表面位於由顯示器之反射部分及裝置之頂部表面界定的空腔內側。頂部表面可包括玻璃、聚合物膜、塗層或甚至觸控作用表面(例如電容式觸控螢幕)。因此，在一些實施例中，本文所述之照明物件(例如照明物件1301)附接至該等外表面上且並不直接附接至反射顯示器之反射元件上。一般而言，照明物件必須與反射顯示裝置之反射元件光學耦合，其中將在圖13b中由可變折射率汲取層1350自光導1310汲取之光遞送至反射顯示裝置之反射表面。在一些情形下，反射顯示器之頂部表面與顯示裝置之反射顯示器元件中之反射表面光學耦合，由此在顯示裝置之頂部表面與反射顯示器元件之間沒有空氣間隙。在一些實施例中，反射顯示裝置中位於顯示器之反射元件上方之頂部表面及其他層之折射率大於可變折射率光汲取層之奈米空隙聚合第一區域。在一些情形下，顯示裝置中位於顯示器之反射表面或元件間之層之折射率等於或高於照明物件1301中光導之折射率。在一些情形下，顯示裝置中位於顯示器之反射表面或反射元件間之 層之折射率低於光導，但折射率在光導之折射率的0.05以內或在光導之折射率的0.03以內。
實例
按接收狀態使用下列材料。
實例1
塗層調配物之製備
根據上表中所展示之量，將下列物質添加至1升寬口琥珀色瓶中：5.70 g CN 9893、22.40 g SR 444、5.84 g IRGACURE 184及1.12 g IRGACURE 819。將瓶蓋上並振盪2小時以溶解CN9893(批料係澄清的)。此溶液稱為樹脂預混合物。
將下列物質添加至2000 mL聚瓶(poly bottle)中：482.84 g經A-174處理之NALCO 2327及樹脂預混合物。藉由在兩個瓶之間來回轉移批料來混合兩種組份。最終使批料存在 於2000 mL瓶中。向2000 mL瓶中添加IRGACURE 184及IRGACURE 819。將溶液振盪30分鐘以溶解光起始劑。所得批料係半透明之低黏度分散液。
使用乙酸乙酯與丙二醇甲基醚之50/50摻合物(可自Dow Chemical以DOWANOL PM形式獲得)將上述批料稀釋至約17.7重量%固體。
奈米空隙聚合層之製備
使用狹槽模具以3.1 m/min之線速度將上述塗層調配物塗覆於50 um PET膜(MELINEX 617，可自DuPont獲得)上。濕塗層厚度約為14 um。在惰性室(<50 ppm O2)中，以相同線速度使用UV輻射在395 nm及850 mJ/cm2之劑量(藉由可自Cree公司獲得之UV-LED來提供UV輻射)下來將濕塗層部分地在線固化。然後將部分固化之塗層試樣在70℃下於9米烘箱中乾燥，且在氮吹掃氣氛下，最終使用236瓦/cm2Fusion H燈泡(可自Fusion UV Systems公司獲得)進行固化。所得奈米空隙聚合層具有約2.5 um之厚度。透光率為94.8%，霾度為0.66%且清晰度為99.9%，如使用BYK Gardner Haze Gard Plus(Columbia,MD)所量測。奈米空隙層之折射率介於1.20與1.22之間，如使用Metricon稜鏡耦合器(Metricon公司，Pennington,NJ)所量測。
可變折射率光汲取層之形成
使用間接凹版印刷製程利用UV可固化澄清墨水(UV OP1005 GP Varnish，來自Nazdar,Shawnee,KS)來印刷奈米空隙聚合層。基於界定梯度線圖案之pdf影像(如藉由光 學建模及光線追蹤所測定)，製造具有200 um寬線之梯度圖案之柔性版工具(Southern Graphics Systems,Brooklyn Park,MN)。確定凹版輥(錐形及9 um3/um2)之速率以得到約9.65 um之濕塗層。以10米/分鐘進行印刷，且在印刷之後在氮吹掃氣氛下使用236 Watt/cm2 Fusion H燈泡(可自Fusion UV Systems公司獲得)實施高強度UV固化。所得印刷層係包括以下之光學膜：第一區域，其具有第一折射率且包括奈米空隙聚合材料；及第二區域，其中奈米空隙填充或部分填充有固化澄清墨水，該等第二區域具有大於第一區域之第二折射率。將具有第一及第二區域之可變折射率光汲取層佈置於DuPont 617 PET基板上。使用BYK Gardner Haze Gard Plus在兩側(一側係低密度之第二高折射率區域且一側係高密度之高折射率區域)上量測位於PET上之可變折射率光汲取層之光學性質。對於低密度側而言，透光率為94.9%，霾度為2.88%，清晰度為99.2%。對於高密度側而言，透光率為94.4%，霾度為5.09%，清晰度為97.6%(注意：並不針對菲涅耳反射(Fresnel reflection)來校正透光率)。測得固化墨水之折射率約為1.525，如使用Metricon稜鏡耦合器在平坦固化試樣上所量測(用於量測折射率之光波長為589 nm)。
前打光反射顯示裝置
獲得包括PSA層(VHB丙烯酸系膠帶4918，來自3M公司)之光導，其具有90 mm×120 mm之面積及2 mm之厚度。在光導之一個主表面上佈置50 um PET膜之透明保護層。將 在上面佈置可變折射率光汲取層之PET基板直接黏著至光導之相對主表面上。使可變光汲取層之暴露面與壓敏性黏著劑(SOKEN 2147，可自Soken Chemical and Engineering有限公司，日本獲得)結合以用作密封層。使用自潤濕黏著劑將此總成(保護層面朝上)黏著至電泳電子書(Kindle，Amazon)之觀察面板上(參見PCT US 2010/031689及WO 2009/085662)。
獲得光引擎總成且其係由20個安裝於聚光圈中之邊射型白色LED(NSSW230T，來自Nichia)構成。包括多層聚合鏡膜之兩個反射器(VikuitiTM ESR，來自3M公司)亦包含於聚光圈中以形成光學楔從而將自LED發射之光準直。在聚光圈中建立約10°之微小角度以提供光學準直。來自LED引擎之光經設計以發射至空氣間隙區域中，以便以超臨界角度將光沿顯示器之垂直軸之左側注入至光導之邊緣中。此產生如下前打光反射顯示裝置：其中在透過具有可變折射率光汲取層之光導總成觀看時，前燈總成並不負面影響顯示器上之影像(亦即具有較少影像失真，甚至沒有失真)。
開啟照明裝置之LED，從而產生反射顯示裝置(亦即，反射顯示面板，如圖14a中可看到)之均勻照明。
對比實例1
沒有可變折射率光汲取層之前打光反射顯示裝置
如上文針對實例1所述來組裝前打光反射顯示裝置，只是不包含位於PET支撐件上之可變折射率光汲取層。使用自潤濕黏著劑將PSA光導黏著至電子書之觀察面板上。使 用自潤濕黏著劑以在此後自電子書去除光導時促進總成之再加工。圖14b展示前打光裝置之影像且立即顯而易見，顯示器上之亮度均勻性較差。
實例2
塗層調配物之製備
根據上表中所展示之量，將下列物質添加至1升寬口琥珀色瓶中：5.70 g CN 9893、22.40 g SR 444、5.84 g IRGACURE 184及1.12 g IRGACURE 819。將瓶蓋上並振盪2小時以溶解CN9893(批料係澄清的)。此溶液稱為樹脂預混合物。
將下列物質添加至2000 mL聚瓶中：482.84 g經A-174處理之NALCO 2327及樹脂預混合物。藉由在兩個瓶之間來回轉移批料來混合兩種組份。最終使批料存在於2000 mL瓶中。向2000 mL瓶中添加IRGACURE 184及IRGACURE 819。將溶液振盪30分鐘以溶解光起始劑。所得批料係半透明之低黏度分散液。
使用乙酸乙酯與丙二醇甲基醚之50/50摻合物(可自Dow Chemical以DOWANOL PM形式獲得)將上述批料稀釋至約17.7重量%固體。
奈米空隙聚合層之製備
使用狹槽模具以3.1 m/min之線速度將上述塗層調配物塗覆於50 um PET膜(MELINEX 617，可自DuPont獲得)上。濕塗層厚度約為8.1 um。在惰性室(<50 ppm O2)中，以相同線速度使用UV輻射在395 nm及850 mJ/cm2之劑量 (藉由可自Cree公司獲得之UV-LED來提供UV輻射)下來將濕塗層部分地在線固化。然後將部分固化之塗層試樣在70℃下於9米烘箱中乾燥，且在氮吹掃氣氛下，最終使用236瓦/cm2 Fusion H燈泡(可自Fusion UV Systems公司獲得)進行固化。所得奈米空隙聚合層具有1.3 um之厚度。透光率為96.4%，霾度為1.33%且清晰度為99.7%，如使用BYK gardner Haze Gard Plus(Columbia,MD)所量測。奈米空隙層之折射率介於1.20與1.22之間，如在589 nm下使用Metricon稜鏡耦合器(Metricon公司，Pennington,NJ)所量測。
可變折射率光汲取層之形成
使用間接凹版印刷製程利用UV可固化澄清墨水(UV OP1005 GP Varnish，來自Nazdar,Shawnee,KS)來印刷奈米空隙聚合層。基於界定藉由光學光線追蹤建模測得之點圖案之pdf影像，製造具有隨機100 um梯度點圖案(在該圖案之左邊緣處，在x方向上(自左至右)具有第二區域之密度梯度且在y方向上具有不同密度，如圖15a中所展示)之柔性版工具(Southern Graphics Systems)。確定凹版輥(錐形及9 um3/um2)之速率以得到約9.65 um之濕塗層。以10米/分鐘進行印刷，且在印刷之後在氮吹掃氣氛下使用236 Watt/cm2 Fusion H燈泡(可自Fusion UV Systems公司獲得)實施高強度UV固化。所得印刷層係包括以下之光學膜：第一區域，其具有第一折射率且包括奈米空隙聚合材料；及第二區域，其中奈米空隙填充或部分填充有固化澄清墨 水，該等第二區域具有大於第一區域之第二折射率。將具有第一及第二區域之可變折射率光汲取層佈置於DuPont 617 PET基板上且展示於圖15b中。使用BYK Gardner Haze Gard Plus在兩側(一側係低密度之第二高折射率區域且一側係高密度之高折射率區域)上量測位於PET上之可變折射率光汲取層之光學性質。對於低密度側而言，透光率為96.6%，霾度為3.56%，清晰度為95.6%。對於高密度側而言，透光率為95.8%，霾度為6.82%，清晰度為89.9%(注意：並不針對菲涅耳反射來校正透光率)。測得固化墨水之折射率約為1.525，如使用Metricon稜鏡耦合器在平坦固化試樣上所量測(用於量測折射率之光波長為589 nm)。
前打光反射顯示裝置
獲得包括PSA層(VHB丙烯酸系膠帶4918，來自3M公司)之光導，其具有90 mm×120 mm之面積及2 mm之厚度。在光導之一個主表面上佈置50 um PET膜之透明保護層。將在上面佈置可變折射率光汲取層之PET基板直接黏著至光導之相對主表面上。使可變光汲取層之暴露面與壓敏性黏著劑(SOKEN 2147，可自Soken Chemical and Engineering有限公司，日本獲得)結合以用作密封層。使用自潤濕黏著劑將此總成(保護層面朝上)黏著至電泳電子書(Kindle，Amazon)之觀察面板上(參見PCT US 2010/031689及WO 2009/085662)。製造光引擎總成且其係由3個安裝於聚光圈中之邊射型白色LED(NSSW230T，來自Nichia)構成。包括多層聚合鏡膜之兩個反射器(VikuitiTM ESR，來自3M公司) 亦包含於聚光圈中以形成光學楔從而將自LED發射之光準直。在聚光圈中建立約10°之微小角度以提供光學準直。來自LED引擎之光經設計以發射至空氣間隙區域中，以便以超臨界角度將光沿顯示器之水平頂部邊緣注入至光導之邊緣中。此產生如下前打光反射顯示裝置：其中在關斷前燈下透過具有可變折射率光汲取層之光導總成觀看時，前燈總成並不負面影響顯示器上之影像(亦即具有較少影像失真，甚至沒有失真)，如圖16a中可看到。
開啟照明裝置之LED，從而產生反射顯示裝置(亦即，反射顯示面板，如圖16b中可看到)之均勻照明。在照明裝置上使用Prometric照相機(可自Radiant Imaging,Redmond,WA獲得)量測亮度均勻性。圖17a展示前打光裝置之影像及軸向亮度隨位置而變化之圖線。顯示器均勻性大於75%，如使用式((max-min)/max×100%)所量測。
對比實例2
沒有可變折射率光汲取層之前打光反射顯示裝置
如上文針對實例2所述來組裝前打光反射顯示裝置，只是不包含位於PET支撐件上之可變折射率光汲取層。使用自潤濕黏著劑將PSA光導黏著至電子書之觀察面板上。(使用自潤濕黏著劑以在此後自電子書去除光導時促進總成之再加工)。在照明裝置上使用Prometric照相機(可自Radiant Imaging,Redmond,WA獲得)量測亮度均勻性。圖17b展示前打光裝置之影像及軸向亮度隨位置而變化之圖線。立即顯而易見，顯示器均勻性較差。亮度均勻性小於5%，如 使用式((max-min)/max×100%)所量測。
實例3
塗層調配物之製備
根據上表中所展示之量，將下列物質添加至1升寬口琥珀色瓶中：5.70 g CN 9893、22.40 g SR 444、5.84 g IRGACURE 184及1.12 g IRGACURE 819。將瓶蓋上並振盪2小時以溶解CN9893(批料係澄清的)。此溶液稱為樹脂預混合物。
將下列物質添加至2000 mL聚瓶中：482.84 g經A-174處理之NALCO 2327及樹脂預混合物。藉由在兩個瓶之間來回轉移批料來混合兩種組份。最終使批料存在於2000 mL瓶中。向2000 mL瓶中添加IRGACURE 184及IRGACURE 819。將溶液振盪30分鐘以溶解光起始劑。所得批料係半透明之低黏度分散液。
使用乙酸乙酯與丙二醇甲基醚之50/50摻合物(可自Dow Chemical以DOWANOL PM形式獲得)將上述批料稀釋至約17.7重量%固體。
奈米空隙聚合層之製備
使用狹槽模具以3.1 m/min之線速度將上述塗層調配物塗覆於50 um PET膜(MELINEX 617，可自DuPont獲得)上。濕塗層厚度約為14 um。在惰性室(<50 ppm O2)中，以相同線速度使用UV輻射在395 nm及850 mJ/cm2之劑量(藉由可自Cree公司獲得之UV-LED來提供UV輻射)下來將濕塗層部分地在線固化。然後將部分固化之塗層試樣在70℃下於9 米烘箱中乾燥，且在氮吹掃氣氛下，最終使用236瓦/cm2 Fusion H燈泡(可自Fusion UV Systems公司獲得)進行固化。所得奈米空隙聚合層具有2.3 um之厚度。透光率為95.8%，霾度為2.49%且清晰度為99.9%，如使用BYK Gardner Haze Gard Plus(Columbia,MD)所量測。奈米空隙層之折射率介於1.20與1.22之間，如在589 nm下使用Metricon稜鏡耦合器(Metricon公司，Pennington,NJ)所量測。
可變折射率光汲取層之形成
使用間接凹版印刷製程利用UV可固化澄清墨水(UV OP1005 GP Varnish，來自Nazdar,Shawnee,KS)來印刷奈米空隙聚合層。基於界定藉由光學光線追蹤建模測得之點圖案之pdf影像，製造具有隨機100 um梯度點圖案之柔性版工具(Southern Graphics Systems)。確定凹版輥(錐形及9 um3/um2)之速率以得到約9.65 um之濕塗層。以10米/分鐘進行印刷，且在印刷之後在氮吹掃氣氛下使用236 Watt/cm2 Fusion H燈泡(可自Fusion UV Systems公司獲得)實施高強度UV固化。所得印刷層係包括以下之光學膜：第一區域，其具有第一折射率且包括奈米空隙聚合材料；及第二區域，其中奈米空隙填充或部分填充有固化澄清墨水，該等第二區域具有大於第一區域之第二折射率。將具有第一及第二區域之可變折射率光汲取層佈置於DuPont 617 PET基板上。使用BYK Gardner Haze Gard Plus在兩側(一側係低密度之第二高折射率區域且一側係高密度之高 折射率區域)上量測位於PET上之可變折射率光汲取層之光學性質。對於低密度側而言，透光率為96.2%，霾度為5.64%，清晰度為97.5%。對於高密度側而言，透光率為95.8%，霾度為9.18%，清晰度為94.4%(注意：並不針對菲涅耳反射來校正透光率)。測得固化墨水之折射率約為1.525，如使用Metricon稜鏡耦合器在平坦固化試樣上所量測(用於量測折射率之光波長為589 nm)。
實例4
使用來自實例1-3之每一光學膜(位於PET上之可變折射率光汲取層)組裝兩個不同光學物件以用於評估光學性質之目的。
具有密封層之可變折射率光汲取層之光學性質：
藉由將密封層層壓於可變折射率光汲取層之暴露表面(與PET基板相對之側面)上來形成第一光學物件。密封層係壓敏性黏著劑(Soken 2147，可自Soken Chemical and Engineering有限公司，日本獲得)。在Soken PSA密封層之相對側上層壓50微米PET膜。對於使用來自實例1-3之可變折射率光汲取層之每一光學物件而言，使用BYK Gardner Haze Gard Plus在可變折射率光汲取層之兩側(一側係低密度之第二高折射率區域且一側係高密度之高折射率區域)上來量測透光率、霾度及清晰度。量測結果分別展示於表1及表2中。
具有可變折射率光汲取層之光導總成之光學性質：
藉由將黏彈性光導層壓於可變折射率光汲取層之暴露表面(與PET基板相對之側面)上來形成第二光學物件。黏彈性光導係厚度為2 mm之壓敏性黏著劑(PSA)(VHB丙烯酸系膠帶4918，來自3M公司)。在光導之相對主表面上佈置50 um PET膜之透明保護層。對於使用來自實例1-3之可變折射率光汲取層之每一光學物件而言，使用BYK Gardner Haze Gard Plus在可變折射率光汲取層之兩側(一側係低密度之第二高折射率區域且一側係高密度之高折射率區域)上來量測透光率、霾度及清晰度。量測結果分別展示於表3及表4中。表5展示用於光學構造中之PET膜(DuPont 617)及具有層壓至兩個表面之PET之PSA光導的參考量測。
本文中引用之所有參考文獻及出版物之整體內容皆以引用方式明確地併入本揭示內容中，除非達到與本揭示內容直接相矛盾之程度。儘管本文已闡釋及闡述具體實施例，但彼等熟習此項技術者應瞭解，可使用許多種替代及/或等價之實施方式來替代所顯示及闡述之具體實施例，此並不背離本揭示內容之範圍。本申請案意欲涵蓋本文所論述具體實施例之任一改變或變化。因此，意欲使本揭示內容 僅由申請專利範圍及其等價內容來限定。
100‧‧‧可變折射率光汲取層
105‧‧‧光學膜
120‧‧‧毗鄰層
130‧‧‧第二區域
140a‧‧‧第一區域
140b‧‧‧第一區域
150‧‧‧光線
160‧‧‧光線
170‧‧‧表面
180‧‧‧光線
190‧‧‧光線
300‧‧‧第一區域
310‧‧‧黏合劑
320‧‧‧奈米空隙
320A‧‧‧互連奈米空隙
320B‧‧‧互連奈米空隙
320C‧‧‧互連奈米空隙
320D‧‧‧表面孔隙
320E‧‧‧表面孔隙
320F‧‧‧表面孔隙
320G‧‧‧表面孔隙
330‧‧‧第一主表面
332‧‧‧第二主表面
340‧‧‧顆粒
400‧‧‧可變折射率光汲取層
410‧‧‧第一區域
420‧‧‧第二區域
500‧‧‧可變折射率光汲取層
510‧‧‧第一區域
520‧‧‧第二區域
530‧‧‧可變折射率光汲取層
540‧‧‧第一區域
550‧‧‧第二區域
600‧‧‧照明裝置
601‧‧‧光源
605‧‧‧外表面
610‧‧‧光導
615‧‧‧底部表面
625‧‧‧頂部表面
630‧‧‧可變折射率光汲取層
635‧‧‧相對表面
645‧‧‧表面
650‧‧‧反射散射元件層
710‧‧‧光導
715‧‧‧表面
725‧‧‧表面
730‧‧‧可變折射率光汲取層
740‧‧‧透明基板
742‧‧‧底部側
745‧‧‧表面
750‧‧‧反射散射元件
800‧‧‧照明總成
810‧‧‧光導
830‧‧‧可變折射率光汲取層
840‧‧‧光學澄清黏著劑
850‧‧‧反射散射元件
900‧‧‧照明總成
910‧‧‧光導
930‧‧‧可變折射率光汲取層
940‧‧‧光學澄清黏著劑
950‧‧‧反射散射元件
1000‧‧‧照明總成
1010‧‧‧光導
1030‧‧‧可變折射率光汲取層
1040‧‧‧透明基板
1050‧‧‧反射散射元件層
1060‧‧‧黏著劑層
1070‧‧‧黏著劑層
1080‧‧‧照明總成
1090‧‧‧照明總成
1095‧‧‧密封層
1096‧‧‧照明總成
1100‧‧‧照明總成
1110‧‧‧光導
1130‧‧‧可變折射率光汲取層
1150‧‧‧反射散射元
1190‧‧‧其他層
1200‧‧‧光學膜
1230‧‧‧可變折射率光汲取層
1240‧‧‧透明基板
1260‧‧‧第二光學澄清黏著劑層
1265‧‧‧第二釋放襯墊
1270‧‧‧第一光學澄清黏著劑層
1275‧‧‧第一釋放襯墊
1300‧‧‧光學膜
1301‧‧‧照明物件
1310‧‧‧光導
1330‧‧‧保護外層
1340‧‧‧透明基板
1350‧‧‧可變折射率光汲取層
1360‧‧‧密封層
1370‧‧‧黏著劑層
1375‧‧‧釋放襯墊
1380‧‧‧反射散射元件
1390‧‧‧照明裝置
圖1a展示實例性可變折射率光汲取層之示意性橫截面。
圖1b-1c展示佈置於透明毗鄰層上之實例性可變折射率光汲取層之示意性橫截面。
圖2繪示折射率可在層之橫向平面上有所變化之可變折射率光汲取層。
圖3係可變折射率光汲取層之第一區域之示意性橫截面圖。
圖4a係展示第一及第二區域之實例性幾何配置之可變折射率光汲取層之平面圖。
圖4b繪示圖4a中所展示之可變折射率光汲取層之折射率特徵曲線。
圖4c及4d分別展示圖4a中所展示之可變光汲取層之所選光學性質透光率%及清晰度%之特徵曲線。
圖5a及5b展示可變折射率光汲取層之平面圖，其展示第一及第二區域之實例性幾何配置。
圖6展示實例性照明裝置之示意圖，該實例性照明裝置包括可變折射率光汲取層與光源及反射散射元件之組合。
圖7展示實例性照明總成之示意圖，該實例性照明總成包括可變光汲取層與反射散射元件之組合。
圖8、9、10a-10d及11展示實例性照明總成之示意性橫截面圖，該實例性照明總成包括與光導及反射散射元件光學耦合之可變折射率光汲取層。
圖12展示包括可變折射率光汲取層之實例性光學膜之示意性橫截面圖。
圖13a展示實例性光學膜及照明物件之示意性橫截面圖，該照明物件包括與光導光學耦合之可變折射率光汲取層。
圖13b展示實例性照明裝置之示意圖，該實例性照明裝置包括圖13a中所展示之照明物件與光源及反射散射元件之組合。
圖14a及14b分別展示具有前燈且具有及不具有可變折射率汲取層之反射顯示裝置。
圖15a展示實例性柔性版工具之隨機梯度點圖案。
圖15b展示光學膜之輥，該光學膜包括佈置於透明基板上之可變折射率光汲取層。
圖16a及16b分別展示具有前燈且具有可變折射率汲取層之反射顯示裝置，其中將燈關斷及導通。
圖17a及17b分別展示反射顯示裝置之prometric影像及軸向亮度隨位置變化之相應圖線，該等反射顯示裝置係前打光且具有及不具有可變折射率汲取層。
600‧‧‧照明裝置
601‧‧‧光源
605‧‧‧外表面
610‧‧‧光導
615‧‧‧底部表面
625‧‧‧頂部表面
630‧‧‧可變折射率光汲取層
635‧‧‧相對表面
645‧‧‧表面
650‧‧‧反射散射元件層

Claims (20)

  1. 一種可變折射率光汲取層，其具有第一及第二區域，該第一區域包括奈米空隙聚合材料，該第二區域包括奈米空隙聚合材料及其他材料，該等第一及第二區域經佈置以便光於相鄰層以超臨界角傳送，該可變折射率光汲取層基於該等第一及第二區域之幾何配置以預定方式選擇性汲取該光。
  2. 一種照明物件，其包括光學耦合至如請求項1之可變折射率光汲取層之光導，其中該光導係相鄰層。
  3. 一種前打光反射顯示總成，其包括如請求項2之照明物件及反射性散射基層，其中該反射性散射基層光學耦合至可變折射率光汲取層及光導。
  4. 如請求項3之前打光反射顯示總成，其中該反射性散射基層包括反射顯示器。
  5. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第一區域具有第一折射率，該第二區域具有第二折射率，且第一折射率與第二折射率間之差為約0.03至約0.5。
  6. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該奈米空隙聚合材料包括互連的奈米空隙。
  7. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第一區域具有小於約1.4之第一折射率。
  8. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第一區域具有約20%至約60%之空隙體積。
  9. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第一區域具 有小於約5%之霾度及大於約90%之清晰度。
  10. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第二區域具有小於約20%之空隙體積。
  11. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該可變折射率光汲取層具有大於約90%之透光率。
  12. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第二區域包括複數個在該層之橫向平面上配置成圖案之第二區域。
  13. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第二區域包括複數個在該層之橫向平面上任意佈置之第二區域。
  14. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第一區域係在該層之橫向平面上連續。
  15. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第二區域係在該層之橫向平面上連續。
  16. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第二區域包括複數個第二區域，且第二區域的密度係在該層之橫向平面上以一維改變。
  17. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第二區域包括複數個第二區域，且第二區域的密度係在該層之橫向平面上以二維改變。
  18. 如請求項1之可變折射率光汲取層，其中該第一及第二區域傳送不同波長的光。
  19. 如請求項2之照明物件，其中該第一區域具有第一折射率，該第二區域具有第二折射率，且光導的折射率大於第一折射率，且小於或等於第二折射率間。
  20. 如請求項2之照明物件，其中光導與可變折射率光汲取層之間沒有空氣間隙。
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