具有可变折射率光提取层的背照式透射型显示器制造技术

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

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可变折射率光提取层的背照式透射型显示器相关专利申请的交叉引用本专利申请涉及2011年2月25日提交的并且以引用方式并入的下述美国临时专利申请：名称为“VariableIndexLightExtractionLayerandMethodofIlluminatingWithSame”(可变折射率光提取层以及用其照明的方法)的No.61/446642(代理人案卷号67310US002)；名称为“Front-LitReflectiveDisplayDeviceandMethodofFront-LightingReflectiveDisplay”(前照式反射型显示装置以及前照反射型显示器的方法)的No.61/446740(代理人案卷号66858US002)；和名称为“IlluminationArticleAndDeviceForFront-LightingReflectiveScatteringElement”(用于前照式反射型散射元件的照明制品和装置)的No.61/446712(代理人案卷号67313US002)。
本专利申请整体涉及照明显示装置，具体地讲，涉及利用照明装置背照的显示装置。
技术介绍
照明系统或装置(例如，用于照亮物体或提供电子显示系统中的照明的那些)采用一个或多个光学层以控制由一个或多个光源发射的光。通常，光学层要求具有所需光学透射率、光学雾度、光学清晰度或折射率。在多种应用中，光学层包括光导，所述光导与空气层和光提取层联合使用，以使得光源发出的光在光导内进行传输，并且空气层和提取层通过支持来自光导的光的全内反射(TIR)和提取来控制光。一直需要下述光学膜，所述光学膜能够控制光并且适用于薄、柔性系统中以及大体积系统中。
技术实现思路
本专利申请整体涉及背照式透射型显示装置。透射型显示器为使用照明装置的背照式装置，所述照明装置包括与照明制品联合使用的光源。具体地讲，照明制品包括可变折射率光提取层，所述可变折射率光提取层具有不同特性(例如，折射率、雾度、透射率、清晰度、或它们的组合)的区域。照明制品还包括光导，所述光导将来自光源的光递送到可变折射率光提取层。照明制品控制光源发出的光，由此来增加光的空间均匀度，随后将光递送到透射型显示器。这种光通过透射型显示器透射至观察者，使得由透射型显示器提供的图像被照亮。在一个方面，本专利申请描述了包括透射型显示器和照明制品的背照式透射型显示组件。照明制品包括光导以及光学耦合到光导和透射型显示器的可变折射率光提取层。可变折射率光提取层具有第一和第二区域，所述第一区域包含纳米空隙聚合物材料，所述第二区域包含纳米空隙聚合物材料和附加材料，所述第一和第二区域被设置为使得对于由光源发出的并且注入到光导内的光而言，所述可变折射率光提取层基于所述第一和第二区域的几何构造以预定方式来选择性地提取所述光。照明制品可充当高性能光学制品，所述高性能光学制品具有被定制用于不同应用的光学特性。例如，第一区域可具有小于约5％的雾度和大于约90％的清晰度，并且/或者该层可具有大于约90％的透光率。又如，该层可具有小于约10％的雾度和大于约90％的清晰度。第一区域和第二区域在该层的整个横向平面上可为连续的，或者它们可为不连续的、设置成图案的、或无规设置的。可变折射率光提取层可通过改变第一区域和第二区域的相对面积而被定制为具有特定的光学特性。例如，第二区域可占该层的整个横向平面上的面积的约5％至约60％。上述
技术实现思路
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，在不脱离本专利技术的范围或精神的前提下，可设想并且形成其他实施例。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。附图为示意图，未必按比例绘制。图1a示出了示例性的可变折射率光提取层的示意性剖视图。图1b-1c示出了设置在透明相邻层上的示例性的可变折射率光提取层的示意性剖视图。图2示出了可变折射率光提取层，所述可变折射率光提取层具有可在该层的整个横向平面上变化的折射率。图3为可变折射率光提取层的第一区域的示意性剖视图。图4a为可变折射率光提取层的平面图，其中示出了第一区域和第二区域的示例性几何构造。图4b示出了图4a所示的可变折射率光提取层的折射率分布。图4c和4d分别示出了图4a所示的可变光提取层的选定光学特性透射率％和清晰度％的分布。图5a-5b示出了可变折射率光提取层的平面图，其中示出了第一区域和第二区域的示例性几何构造。图6和7a-7b示出了示例性的背照式透射型显示装置的示意性剖视图，所述背照式透射型显示装置包括与光源和透射型显示器结合的可变折射率光提取层。图8a-8b、9、和10示出了示例性照明装置的示意性剖视图，所述照明装置包括与光源结合的可变折射率光提取层。图11a-11c示出了示例性的背照式透射型显示装置的示意性剖视图，所述背照式透射型显示装置包括与光源和透射型显示器结合的可变折射率光提取层。图12a示出了示例性柔性版印刷工具的无规梯度点图案。图12b示出了包括设置在透明基底上的可变折射率光提取层的光学膜的卷材。图13示出了示例性转向膜的示意性剖视图。图14a示出了二维极坐标图，所述二维极坐标图示出了得自可用于背照透射型显示器的示例性照明装置的光分布。图14b示出了随图14a的示例性照明装置的位置而变化的轴向亮度曲线图。具体实施方式通常，本文所公开的可变折射率光提取层包括至少两个不同的面积或区域，其中以入射到该层上的任何角度的光可得到不同地控制，因为这些区域具有不同的折射率。可变折射率光提取层可用于本文所述的多种光学膜构造、组件、和装置中。可变折射率光提取层为如下光学层，所述光学层用于提取以超临界角在相邻层中传播的光，同时对于入射到提取层上的亚临界角光具有极少的甚至不具有光散射。可变折射率光提取层从相邻层(例如透明层)提取光，并且可将提取的光递送到制品或元件以使得该制品或元件被照亮。可变折射率光提取层不具有显著地或功能性地散射光的特征。因此，当透过该层观察时，如图12b所示，在该层的相对侧存在图像和物体的极少失真。理想的是，第一区域和第二区域中的材料具有不同的折射率，并且这两个区域为高度透射的且具有极低的雾度。可变折射率光提取层中的第一区域和第二区域可被成形和布置用于在将该层物理地附接到且光学耦合到光导、透射型显示屏、标牌等等时产生具有高清晰度、低雾度、和高透射率的层。可变折射率光提取层使得光导为透明的，由此在具有和没有照明的情况下均显示具有极低的甚至不具有雾度并且显示具有高清晰度。这使得图形或透射型显示器上的图像的观察不存在显著的分辨率和对比度降低并且不存在由不同区域散射或衍射的光所产生的可见光学伪影。在传统光导中，提取层具有光散射特征以便将正通过TIR在光导内传输的光(以等于或大于临界角的角度)导向出光导。这些光散射特征通常包括设置在光导表面上或蚀刻到光导表面内的漫反射印刷型提取点或结构。除了光学有益效果之外，可变折射率光提取层还可通过适于高速度、低成本制造的相对简单的涂布和印刷技术来制备。本公开整体涉及聚合物光学膜或光学层，所述聚合物光学膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.13 US 61/485,8811.一种背照式透射型显示组件，包括：透射型显示器；以及照明制品，所述照明制品包括光导和可变折射率光提取层，所述可变折射率光提取层光学耦合到所述光导和所述透射型显示器，所述可变折射率光提取层具有第一区域和第二区域，所述第一区域包含纳米空隙聚合物材料，所述第二区域包含所述纳米空隙聚合物材料和附加材料，所述第一区域和所述第二区域被设置为使得对于由光源发出的并且注入到所述光导内的光而言，所述可变折射率光提取层基于所述第一区域和所述第二区域的几何构造以预定方式来选择性地提取所述光，其中，所述纳米空隙聚合物材料包括多个互连的纳米空隙并且所述纳米空隙中的至少至少60％的尺寸为不大于70nm。2.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第一区域具有第一折射率，所述第二区域具有第二折射率，并且所述第一折射率和所述第二折射率之间的差值为0.03至0.5。3.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第一区域具有小于1.4的第一折射率。4.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第一区域具有20％至60％的空隙体积。5.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第一区域具有小于5％的雾度和大于90％的清晰度。6.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述第二区域具有小于20％的空隙体积。7.根据权利要求1所述的背照式透射型显示组件，其中所述可变折射率光提取层具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·斯科特·汤普森，凯文·R·谢弗，杨朝晖，郝恩才，奥德蕾·A·舍曼，迈克尔·A·梅斯，约翰·A·惠特利，马修·S·斯泰，罗伯特·F·卡姆拉特，米哈伊尔·L·佩库洛夫斯基，史蒂文·D·所罗门松，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
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