專利名稱：用于附接至自動立體顯示器組件的微復制型膜的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明整體涉及背光顯示器，具體應用于提供不同的左眼和右眼圖像以允許立體觀察的此類顯示器和背光源，以及用于與此類顯示器或背光源一起使用的光學膜和其他組件。本發(fā)明還涉及相關的制品、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
立體顯示器通常從單獨的左眼視點和右眼視點為觀察者呈現(xiàn)具有視差的圖像。存在為觀察者雙眼提供視差圖像以產(chǎn)生立體觀察體驗的若干技術(shù)。在第一種技術(shù)中，觀察者使用一對閘板或三維(“3D”)鏡片，所述閘板或鏡片在透射或阻擋觀察者看到的光的同時交替左/右圖像顯示。在第二種技術(shù)中，交替顯示左眼和右眼圖像并且使其朝向觀察者的相應眼睛，但未使用三維眼鏡。該第二種技術(shù)被稱為自動立體技術(shù)，其有利于三維觀察，因為觀察者無需佩戴任何類型的專用眼鏡。自動立體顯示器通常包括顯示面板、特別設計的背光源和設置在背光源和顯示面板之間的特別設計的光偏轉(zhuǎn)膜。該背光源提供光導，此光導的光輸出區(qū)與顯示面板具有標稱的相同尺寸。交替地對沿光導對邊設置的光源供電，使得光導的輸出區(qū)以兩個不同的高傾斜角度交替地發(fā)射光。光導射出的光被光偏轉(zhuǎn)膜攔截(本文中有時候也稱為三維膜)，該光偏轉(zhuǎn)膜把這兩種不同的射出光轉(zhuǎn)換成交替光束，其中一束導向觀察者的右眼，另一束導向觀察者的左眼。在光偏轉(zhuǎn)膜和觀察者之間放置電子可尋址顯示面板(例如液晶顯示屏面板)，并控制液晶顯示屏面板以與交替的光束同步呈現(xiàn)交替的左眼和右眼圖像，使得觀察者感覺到三維圖像。將該光偏轉(zhuǎn)膜固定在顯示面板和光導之間的適當位置，但實際上并沒有附接到它們中的任何一者，該光偏轉(zhuǎn)膜通常被切割成與顯不面板和光導的輸出表面具有標稱的相同尺寸。所得的光偏轉(zhuǎn)膜在位置上的移動或偏移的能力使該膜在自動立體顯示器的使用壽命期間經(jīng)受潛在的翹曲和磨損。

發(fā)明內(nèi)容
我們已開發(fā)出了適用于自動立體顯示器和背光源的新系列光偏轉(zhuǎn)膜，該光偏轉(zhuǎn)膜包括至少一個納米空隙層，該納米空隙層與另一層之間的界面形成光偏轉(zhuǎn)膜的嵌入結(jié)構(gòu)化表面。在可見光波長下，納米空隙層的折射率可能很低，例如為小于I. 35或I. 3或在從I. 15到I. 35或I. 15到I. 3的范圍內(nèi)。本發(fā)明所公開的光偏轉(zhuǎn)膜可適于附接到自動立體顯示器的一個或多個其他組件，例如顯示面板和/或背光源的光導。在一些情況下，光偏轉(zhuǎn)膜附接到這些其他組件(其中的一些可以是機械剛性的或堅硬的)有助于緩解與膜的移動或偏移相關的問題。我們還公開了與顯示面板、光導或此兩者結(jié)合的此類光偏轉(zhuǎn)膜。因此，本專利申請尤其公開了包括第一主表面和第二主表面的光偏轉(zhuǎn)膜，其中第一主表面被微結(jié)構(gòu)化為形成透鏡特征，第二主表面被微結(jié)構(gòu)化為形成棱鏡特征。第一主表面和第二主表面中的一個為第一高折射率層和第一低折射率層之間的第一界面，其中第一低折射率層具有第一納米空隙形態(tài)并且包括第一聚合物粘結(jié)劑。在一些情況下，第一低折射率層還包含第一多個粒子。在一些情況下，第一低折射率層在可見光波長下的折射率為I. 35或更小或I. 3或更小。在一些情況下，第一高折射率層在可見光波長下的折射率為至少1.4。在一些情況下，該膜還包括第二高折射率層，該第二高折射率層可設置在第一主表面和第二主表面之間。在一些情況下， 第二高折射率層的物理特性可使其適于作為滾筒式加工中的自立式支承膜。在一些情況下，該膜可在第一主表面和第二主表面之間不包括使其適于作為滾筒式加工中的自立式支承膜的任何物理特性的層。在一些情況下，透鏡特征中的每一個都可包括朝第二主表面彎曲的曲面。在一些情況下，透鏡特征中的每一個都可包括遠離第二主表面彎曲的曲面。在一些情況下，該膜與剛性支承件結(jié)合，并且該膜可附接到該剛性支承件而且沒有居間氣隙。在一些情況下，該剛性支承件可包括透光板。在一些情況下，第一主表面可為第一界面。在一些情況下，第一高折射率層可設置在第一主表面和第二主表面之間。在一些情況下，第一低折射率層可設置在第一主表面和第二主表面之間。在一些情況下，該膜可與顯示面板結(jié)合，該膜被附接到顯示面板而且沒有居間氣隙。在一些情況下，第二主表面可暴露在空氣中。在一些情況下，該膜還包括第二高折射率層和第二低折射率層，第二低折射率層具有第二納米空隙形態(tài)并且包括第二聚合物粘結(jié)劑，并且第二主表面可為第二高折射率層和第二低折射率層之間的第二界面。在一些情況下，該膜可與光導結(jié)合，該膜被附接到光導而且沒有居間氣隙。在一些情況下，該組合還包括顯示面板，該膜被附接到顯示面板而且沒有居間氣隙。在一些情況下，該膜的第二主表面可以為第一界面。在一些情況下，第一高折射率層可設置在第一主表面和第二主表面之間。在一些情況下，第一低折射率層可設置在第一主表面和第二主表面之間。在一些情況下，該膜可與光導結(jié)合，該膜被附接到光導而且沒有居間氣隙。在一些情況下，該膜的第一主表面可暴露在空氣中。在一些情況下，該膜還包括第一粘結(jié)劑層和設置在該膜的第一側(cè)面上的第一隔離襯片。本文還討論了相關方法、系統(tǒng)和制品。本專利申請的這些方面和其他方面通過下文的具體描述將顯而易見。然而，在任何情況下都不應將上述發(fā)明內(nèi)容理解為是對受權(quán)利要求書保護的主題的限制，該主題僅受所附權(quán)利要求書的限定，并且在審查期間可以進行修改。


圖Ia和圖Ib為包括背光源的三維自動立體顯示裝置的示意性側(cè)視圖，該顯示裝置能為左眼和右眼呈現(xiàn)不同的圖像；圖2為示例性自動立體顯示設備的示意性側(cè)視圖；圖3為光導的示意性透視圖，其中以夸張的形式示出了光導兩個主表面上的示例的表面結(jié)構(gòu)；圖3a和圖3b示出了圖3中光導的示意性側(cè)視圖；圖4a為光偏轉(zhuǎn)膜的示意性剖視圖；圖4b為另一個光偏轉(zhuǎn)膜的不意性剖視圖；圖5為形成回填納米空隙微結(jié)構(gòu)化制品的示列性方法的示意圖；圖6為納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的一部分的示意性側(cè)前視圖； 圖6a為第一納米空隙層和第二層之間的界面的一部分的示意性剖視圖，其展示了第二層和第一層的相互滲透；圖7示出了具有嵌入結(jié)構(gòu)化表面的示例的光偏轉(zhuǎn)膜的示意性剖視圖，該圖還示出了展示一種可制備光偏轉(zhuǎn)膜的方法的中間制品或前體制品；圖8-13與圖7類似，但用于可供選擇的光偏轉(zhuǎn)膜構(gòu)造；圖14和圖15為其他示例的光偏轉(zhuǎn)膜的示意性剖視圖；圖16為光學裝置的示意性剖視圖，在此光學裝置中，示例的光偏轉(zhuǎn)膜附接到其他光學組件(例如顯示面板和光導);圖17為另一個光學裝置的示意性剖視圖，在此光學裝置中，示例的光偏轉(zhuǎn)膜附接到顯示面板和光導；圖18示出了示例的光偏轉(zhuǎn)膜、示例的光導和制成的包括所述光偏轉(zhuǎn)膜和光導的示例的光學裝置的示意性剖視圖；圖19示出了示例的光偏轉(zhuǎn)膜、結(jié)構(gòu)化基底和包括所述光偏轉(zhuǎn)膜和基底的光學裝置的示意性剖視圖；圖20a為自動立體相容背光源的測量光強度相對于觀察角度的曲線圖，該背光源使用結(jié)構(gòu)化外表面暴露在空氣中的(未附接的)光偏轉(zhuǎn)膜；圖20b和圖20c為自動立體相容背光源的測量光強度相對于觀察角度的曲線圖，該背光源使用這樣的光偏轉(zhuǎn)膜，該光偏轉(zhuǎn)膜的透鏡結(jié)構(gòu)化表面被一層納米空隙材料層平面化；圖21a為圖20a的背光源的觀察自由度圖。圖21b和圖21c分別為圖20b和圖20c的背光源的觀察自由度圖；圖21d為圖21a_c的圖例或關鍵部分，其示出了這些圖中使用的各種符號；圖22為兩種不同光偏轉(zhuǎn)膜的顯微照片，其中光偏轉(zhuǎn)膜的透鏡結(jié)構(gòu)化表面已被一層超低折射率材料平面化；以及圖23為各種模式的自動立體顯示器的串擾曲線圖，在其中包括的一些顯示器中，光偏轉(zhuǎn)膜通過一層超低折射率納米空隙材料附接到光導。在這些附圖中，類似的附圖標號指示類似的元件。
具體實施方式
在圖Ia和圖Ib中，我們可以看到示出了背光式自動立體三維顯示器110的一些典型組件以及其基本操作 。簡言之，具有左眼LE和右眼RE的觀察者觀察顯示器110，并借助該顯示器的構(gòu)造和操作而感覺到三維圖像。為了便于說明，以笛卡爾x-y-z坐標系為背景示出了該顯示器，但是讀者應該理解這并未將本發(fā)明限制為(例如)標稱的平面顯示器、背光源或光導。顯示器110包括液晶顯示面板112，該顯示面板具有布置成矩陣的各個像素，該矩陣限定了面板的有源區(qū)或工作區(qū)，這些像素可由控制器(未示出)單獨尋址?？刂破飨蛎姘?12發(fā)送控制信號以在面板112的有源區(qū)中優(yōu)選地以彩色或RGB (紅-綠-藍)子像素的格式形成任何所需圖像。顯示器110具有背光源(通常示為114)，以使觀察者可看到圖像?？烧J為背光源114包括偏振器116、三維光偏轉(zhuǎn)膜118、光導120、第一光源組件122、第二光源組件124以及后反射器126。根據(jù)系統(tǒng)要求和設計細節(jié)，這些組件中的一些可省去，例如后反射器126和/或偏振器116 ;可以按照系統(tǒng)設計者認為合適的想法，在系統(tǒng)中添加其他光管理膜或組件，例如偏振膜(包括反射偏振膜)、反射鏡膜、散射膜、多層光學膜、窗口膜、延遲膜、棱鏡增亮膜和其他微結(jié)構(gòu)化或非微結(jié)構(gòu)化的膜。另外，一些組件(例如偏振器116和/或偏轉(zhuǎn)膜118)可視為面板112的一部分而不是背光源114的一部分或可視為既不是背光源114的一部分，也不是面板112的一部分。光導120是背光源114的關鍵部分。如圖所不，光導具有第一主表面120a、第二主表面120b、第一側(cè)表面120c和第二側(cè)表面120d。光導通過側(cè)表面120c、120d優(yōu)選以有序或交替方式接收來自光源組件122、124的光，并使來自這些光源組件中的每一個的光都經(jīng)過多次反射在至少對應于面板112的工作區(qū)的光導的擴展區(qū)上方散開。當來自給定的光源組件的光橫穿過光導的長度方向時，該光中的一些從光導的前表面或頂部表面(主表面120a)被提取出來。此提取出來的光通常高度傾斜，例如在空氣中測得亮度峰值在離法線方向(z軸)約70度處或亮度峰值通常為在從50到大于80度或從60到大于80度的范圍內(nèi)。此高度傾斜的光被偏轉(zhuǎn)膜118攔截，此偏轉(zhuǎn)膜以這樣的方式被微結(jié)構(gòu)化，即重新導向從光導120射出的高度傾斜的光，以使得該光被導向至更靠近系統(tǒng)光軸，即更靠近z軸。由于光導120的設計，組件124發(fā)出的光從透視圖Ia和圖Ib中的向左方向(更靠近+y方向)以高傾斜角度從光導的表面120a射出，而組件122發(fā)出的光從相同透視圖中的向右方向(更靠近_y方向)以高傾斜角度從表面120a射出。偏轉(zhuǎn)膜118被設計為將來自組件124的傾斜光以總體上對應于光線130a的方向重新導向，即朝向觀察者的右眼RE。同樣，偏轉(zhuǎn)膜118將來自組件122的傾斜光以總體上對應于光線132a的方向重新導向，即朝向觀察者的左眼LE。圖Ia和圖Ib示出了處于兩個不同時間點的顯示器110。在圖Ia中，光源組件124通電(“開”)而光源組件122未通電(“關”)，在圖Ib中，光源組件122通電而光源組件124未通電。優(yōu)選控制該顯示器，使其在這兩種照明狀態(tài)之間交替變化。與此交替照明同步的是，控制器使面板112在組件122通電時顯示左眼圖像，在組件124通電時顯示右眼圖像。左眼圖像(以及組件122)和右眼圖像(以及組件124)之間的快速同步切換(例如切換頻率為至少90Hz或IOOHz或IlOHz或120Hz或更高)使得觀察者無需佩戴任何專用眼鏡就能看到穩(wěn)定的三維視頻圖像。在顯示器110的操作過程中，當來自背光源的光到達左眼LE的同時正在顯示右眼圖像時，和/或當來自背光源的光到達右眼RE的同時正在顯示左眼圖像時，會發(fā)生串擾。通過圖Ia中的光線130b和圖Ib中的光線132b示出了這種串擾，該串擾會降低三維觀察體驗。示例的光導由合適的透光材料構(gòu)成，例如聚合物或玻璃。光導可以是相對剛性的或柔性的，并且可以相對薄(例如為薄膜形式)或相對厚。如圖所示，光導在平面視圖中可具有大致矩形的形狀，但也可使用非矩形形狀。光導的背或后主表面(參見圖Ia和圖Ib中的表面120b)優(yōu)選被成形用于容納多個提取元件；諸如線性透鏡特征或線性棱鏡特征等的特征是有用的。該線性棱鏡中的每一個都可在平行于側(cè)表面120c、120d的方向上延伸，即平行于圖中所示的X軸。線性棱鏡特征使得后主表面(參見表面120b)基本上重新導向(例如，反射、提取等等)光，而前主表面(參見表面120a)基本上透射光。在一些情況下，在后主表面上或與之相鄰的高反射表面有助于通過前主表面將光重新導向至背光源之外。前主表面可以大體上是平的，但其優(yōu)選通過光擴展元件結(jié)構(gòu)化，所述光擴散元件例如透鏡特征、棱鏡特征或使光在垂直方向(即在圖2的x-z平面內(nèi))擴散的類似特征。有關適用于自動立體 背光源的光導的更多設計細節(jié)可見于美國專利7,210,836 (Sasagawa等人)和美國專利申請公布US 2009/0316058(Huizinga等人)。還引用了美國專利申請公布US 2008/0084519(Brigham 等人)。示例的偏轉(zhuǎn)膜在其兩個主表面上均具有結(jié)構(gòu)化的或有小平面的特征。面向觀察者的前主表面可包括線性透鏡特征。面向光導的后主表面可包括線性棱鏡特征。線性棱鏡特征優(yōu)選地彼此平行，并平行于膜的前表面上的線性透鏡特征。此外，該偏轉(zhuǎn)膜優(yōu)選地取向，使得偏轉(zhuǎn)膜的線性透鏡特征和線性棱鏡特征平行于光導后主表面上的棱鏡特征。偏轉(zhuǎn)膜的透鏡特征和棱鏡特征被設計為使得光導前主表面射出的高度傾斜光轉(zhuǎn)化成以適當角度射出的更偏軸向的光，使得觀察者可以感知到顯示圖像的深度。示例的偏轉(zhuǎn)膜的其他設計細節(jié)可見于下列文獻中的一個或多個美國專利7,210,836 (Sasagawa等人)，以及美國專利申請公開 US 2005/0052750 (King 等人)、US 2008/0084519 (Brigham 等人)和 US2009/0316058 (Huizinga 等人)。圖IA中示出了另一個自動立體顯示器200。顯示器200包括顯示面板220 (例如液晶顯不面板(IXD))和設置為向液晶顯不面板220提供光的背光源230。顯不面板220不為包括被夾在兩面板或板220a、220c之間的液晶材料內(nèi)部像素化層220b。背光源230包括一個或多個光導250、一個或多個右眼圖像光源232 (例如固態(tài)光源)和一個或多個左眼圖像光源234 (例如固態(tài)光源)。第一光源232和第二光源234中的每一個都能在關閉狀態(tài)和開啟狀態(tài)之間重復轉(zhuǎn)變，在關閉狀態(tài)期間，光源232、234不產(chǎn)生光輸出或產(chǎn)生非常小的光輸出，在開啟狀態(tài)期間，光源232、234以人眼無法察覺的速率(例如，以每只眼睛至少30Hz的速率或優(yōu)選地每只眼睛至少60Hz的速率)產(chǎn)生顯著的光輸出。光源232、234可以是無機固態(tài)光源，例如發(fā)光二極管(LED)或激光二極管，和/或也可以是有機發(fā)光二極管(OLED)。光提取特征299 (例如棱鏡特征、透鏡特征、白點、霧度涂層和/或其他特征)可設置在光導250的表面251、252中的一者或兩者上。液晶顯示面板220和背光源230之間設置了如本文更詳細描述的雙面光偏轉(zhuǎn)光學膜240。該雙面光學膜240包括光學膜240遠離光導250定向的表面上的透鏡242。透鏡242中的每一個都對準光學膜240朝光導250定向的表面上的對應棱鏡241。通常，可例如通過選擇會導致顯示器200中的莫爾圖案消失或減少的間距來確定透鏡和棱鏡的間距的尺寸。也可根據(jù)可制造性來確定透鏡和棱鏡的間距。因為液晶顯示面板被制造為具有不同的像素間距，所以期望改變光學膜的間距來適應液晶顯示面板的不同像素間距。例如，自動立體光學膜240可用的間距范圍為約10微米至約140微米。顯示器200可以具有任何可用的形狀或構(gòu)造。在許多實施例中，液晶顯示面板220和/或光導250具有正方形或矩形形狀。然而，在一些實施例中，液晶顯示面板220和/或光導250可具有不止四個側(cè)面和/或具有彎曲形狀。光導250的表面251、252可以大致平行或光導250可以為楔形。在一些情況下，可使用具有對應光源的兩個楔形光導。同步驅(qū)動元件260電連接到右眼圖像光源232、左眼圖像光源234和液晶顯示面板220。當圖像巾貞提供至液晶顯不面板220以生成圖像時，同步驅(qū)動兀件260同步啟用和關閉右眼圖像光源232和左眼圖像光源234。圖像可以是例如靜止圖像序列、視頻流和/或經(jīng)渲染的計算機圖形。圖像源270連接到同步驅(qū)動元件260并向液晶顯示面板220提供圖像幀(例如左眼圖像和右眼圖像)。
液晶顯示面板220可以是任何可用的透射型液晶顯示面板。在許多實施例中，液晶顯示面板220的幀響應時間為小于16毫秒或小于10毫秒或小于5毫秒或小于3毫秒。市售的具有適當?shù)慕碡戫憫獣r間的透射型液晶顯示面板包括例如Toshiba MatsushitaDisplay (TMD)的光學補償彎曲(OCB)型面板LTA090A220F (日本的東芝松下顯示技術(shù)株式會社(Toshiba Matsushita Display Technology Co. , Ltd. , Japan) )0光導250包括第一光輸入側(cè)面231和第二光輸入側(cè)面233,第一光輸入側(cè)面231與右眼圖像光源232相鄰,第二光輸入側(cè)面233與左眼圖像光源234相鄰的相對。第一光導表面251在第一側(cè)面231和第二側(cè)面233之間延伸。與第一表面251相對的第二光導表面252在第一側(cè)面231和第二側(cè)面233之間延伸。光可從光導250的表面251、252中的任何一者反射或射出，但通常光從表面252射出和從表面251反射。在許多實施例中，高反射表面在第一表面251上或與之相鄰，以有助于將光重新導向透過第二表面252出射。在一些實施例中，第一光導表面251包括多個提取元件299，例如棱鏡特征、透鏡特征、白點、霧度涂層和/或其他特征。提取特征的縱向軸線可在基本平行于第一側(cè)面231和第二側(cè)面233或基本平行于雙面光學膜240的棱鏡和透鏡的方向延伸或者提取特征可以其他角度布置。光源232、234可為任何可用的光源，其中可以例如每只眼至少30Hz或優(yōu)選地每只眼60Hz或更高頻率調(diào)制每一個光源232、234從開啟(相對高的光輸出)到關閉(沒有光輸出或光輸出可忽略不計)的光輸出。在許多實施例中，光源232、234為多個LED，例如NichiaNSSW020B (日本的日亞化學工業(yè)株式會社(Nichia Chemical Industries, Ltd.，Japan))。在一些實施例中，光源232、234包括多個激光二極管或OLED。光源232、234可發(fā)出任何數(shù)量的可見光波長(例如紅光、藍光和/或綠光)或一定可見光波長的范圍或組合，以產(chǎn)生(例如)白光。光導250可以是單層光學透明材料,其光源與光導250的兩個側(cè)面均相鄰或此光導可為兩層(或更多層)光學透明材料，其優(yōu)先提取所需方向的光，并且每一層都具有光源。圖像源270可以是能夠提供圖像幀(例如，左眼圖像和右眼圖像)的任何可用圖像源，例如為視頻源或計算機渲染圖形源。在許多實施例中，視頻源可提供從50Hz至60Hz或從IOOHz至120Hz或更高頻率的圖像中貞。計算機渲染圖形源可提供游戲內(nèi)容、醫(yī)學成像內(nèi)容、計算機輔助設計內(nèi)容等等。計算機渲染圖形源可包括圖形處理單元，例如Nvidia FX5200圖形卡、Nvidia GeForce9750GTX圖形卡或者用于移動解決方案，例如，膝上型計算機的Nvidia GeForce GO 7900GS圖形卡。計算機渲染圖形源還可包含適當?shù)牧Ⅲw驅(qū)動軟件，例如為OpenGL、DirectX或Nvidia專有的三維立體驅(qū)動程序。圖像源270可提供視頻內(nèi)容。圖像源可包括圖形處理單元,例如為Nvidia QuadroFX 1400圖形卡。視頻源還可包含適當?shù)牧Ⅲw驅(qū)動軟件,例如為OpenGUDirectX或Nvidia專有的三維立體驅(qū)動程序。同步驅(qū)動元件260可包括任何可用的驅(qū)動元件，該驅(qū)動元件使右眼圖像光源232和左眼圖像光源234的啟用和關閉(即，光輸出調(diào)制)與以例如30Hz或優(yōu)選60Hz或更高的頻率提供給液晶顯示面板220的圖像幀同步，以產(chǎn)生視頻或經(jīng)渲染的計算機 圖形。同步驅(qū)動元件260可包括連接到定制的光源驅(qū)動電子器件的視頻接口，例如為Westar VP_7視頻適配器(密蘇里州圣查爾斯的威斯達顯示技術(shù)公司(Westar DisplayTechnologies, Inc. , St. Charles, Missouri)X圖3為適用于本發(fā)明公開的背光源的示例的光導312的示意性透視圖，該視圖以夸張的形式示出了光導兩個主表面上的示例的表面結(jié)構(gòu)。圖3a和圖3b示出了此光導的示意性側(cè)視圖。光導312包括第一主表面312a、與第一主表面相對的第二主表面312b,以及側(cè)表面312c、312d，其中從第一主表面312a將光朝顯示面板和/或觀察者提取，側(cè)表面312c、312d可作為本文其他地方所述的左射出光束和右射出光束部分準直光源的光注入表面。例如，光源組件可沿側(cè)表面312c設置，從而得到從光導312射出的左眼光束，并且類似組件可沿側(cè)表面312d設置，從而得到從光導312射出的右眼光束。優(yōu)選通過機器加工、模制或其他方式形成光導的后主表面312b，從而得到在圖3a中有最佳顯示的棱鏡結(jié)構(gòu)310線性陣列。這些棱鏡結(jié)構(gòu)設計為反射沿光導長度方向傳播的光的適當部分，以使得反射光通過一種或多種居間的光管理膜(例如棱鏡光偏轉(zhuǎn)膜)從前主表面312a折射到空氣中(或折射到下文進一步所述的低折射率納米空隙材料中)并向前到達顯示面板和/或觀察者，并且以使得此反射光沿光導長度方向相對均勻地從前主表面提取出。表面312b可涂覆反射膜(例如鋁)或可以沒有此類反射涂層。在不存在任何此類反射涂層的情況下，可靠近表面312b提供單獨的后反射器，以反射任何經(jīng)過光導向下傳播的光，以使得此光反射回光導中并穿過光導。優(yōu)選地，棱鏡結(jié)構(gòu)具有相對于光導的總厚度較淺的深度311和相對于光導的長度較小的寬度313。光導可由任何透明的光學材料制成，優(yōu)選具有低散射的光學材料，例如，丙烯酸類聚合物(例如Spartech Polycast材料)。在一個示例性實施例中，光導可由丙烯酸類材料(例如模鑄型丙烯酸類)制成，總厚度可為I. 4_并且沿I軸方向的長度為140mm ;棱鏡的深度311可為2. 9微米，寬度313可為81. 6微米，對應于約172度的棱鏡頂角。優(yōu)選通過機器加工、模制或其他方式形成光導的前主表面312a，從而得到透鏡結(jié)構(gòu)320的線性陣列，這些透鏡結(jié)構(gòu)彼此平行并且平行于不同于第一軸(例如X軸)的第二軸(例如y軸)，棱鏡結(jié)構(gòu)310沿第一軸延伸。這些透鏡結(jié)構(gòu)成形并取向為增強穿過前主表面從光導射出的光沿X軸的角擴散，并且如果需要，可限制從前主表面反射而保留在光導中的光沿X軸的空間擴散。在一些情況下，透鏡結(jié)構(gòu)320可具有相對于光導的總厚度較淺的深度321和相對于光導的寬度較小的寬度323。在一些情況下，如圖3b所示，透鏡結(jié)構(gòu)可相對強烈地彎曲，而在其他情況下可較輕微地彎曲。在一個實施例中，光導可由模鑄型丙烯酸類制成，總厚度為O. 76mm,沿y軸方向的長度為141mm并且沿x軸的寬度為66mm ;例如,透鏡結(jié)構(gòu)320的半徑為35. 6微米，深度321為32. 8微米并且寬度323為72. 6mm。在該實施例中，棱鏡結(jié)構(gòu)310的深度311為2. 9微米，寬度313為81. 6微米，棱鏡頂角為約172度。在圖4a中，示出了用于自動立體顯示系統(tǒng)的示例的三維光偏轉(zhuǎn)膜400。膜400包括幅材410基底，幅材410基底具有相對的第一表面420和第二表面430。第一表面420和第二表面430分別包括第一微復制結(jié)構(gòu)425和第二微復制結(jié)構(gòu)435。第一微復制結(jié)構(gòu)425包括多個弧形特征426，這些弧形特征在所示實施例中為有效直徑為約142微米的圓柱形透鏡，但也可使用其他直徑。第二微復制結(jié)構(gòu)435包括多個鋸齒形或錐形棱鏡特征436。在所示的實例中，第一特征426和第二特征436具有相同的間距或重復周期P，例如，第一特征的周期可為約150微米，第二特征的重復周期可與之相同。通常，第一特征和 第二特征的周期之比為整數(shù)比(或反比)，但其他組合也是可以的。所示的特征在幅材縱向方向的長度不定。在所示實例中，相對的微復制型特征426、436配合，以形成多個透鏡特征440。在所示的實例實施例中，透鏡特征440為雙凸透鏡。因為每一個透鏡特征440的性能都取決于形成每一個透鏡的相對特征429、439的對準度，所以將棱鏡特征精確對齊或?qū)士梢允莾?yōu)選?？扇芜x地是，膜400還可包括第一基體區(qū)域427和第二基體區(qū)域437?；w區(qū)域定義為基底表面420、430和每一個對應特征底部之間的材料，即谷部428、438。第一基體區(qū)域428在透鏡側(cè)面上可為至少約10微米，第二基體區(qū)域438在棱鏡側(cè)面上可為至少約25微米?；w區(qū)域有助于特征與幅材良好粘結(jié)，并且還有助于具有復制的保真性?？墒褂迷诜南鄬Ρ砻嫔现苽渚_對齊的微復制結(jié)構(gòu)的裝置和方法來制備膜400，所述裝置和方法詳細描述于美國專利7，224，529 (King等人)中。膜400的一個實施例使用由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的幅材制備，此膜的厚度為O. 0049英寸。也可使用其他幅材材料，例如聚碳酸酯。在圖4b中，不出了適用于自動立體顯不系統(tǒng)的另一個三維光偏轉(zhuǎn)膜450。在膜450的一個側(cè)面上形成一組圓柱形透鏡454，在另一側(cè)面上形成一組三角狀棱鏡452。在該實施例中，刻意將棱鏡452的中心至中心間隔或間距制成大于圓柱形透鏡的間距，使得從每一個棱鏡頂點拉至每一個對應圓柱形透鏡的中心的中心線456都在膜450上方的指定空間區(qū)域聚集或相交。例如，該指定區(qū)域可以是膜450中心部分或相關顯示器的上方或前方20至IOOcm的區(qū)域。如圖4a所示的光偏轉(zhuǎn)膜的更多細節(jié)可見于日本專利公開JP 2005-266293(Akimasa 等人)。其他三維光偏轉(zhuǎn)膜設計在2009年12月21日提交的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請序列號 12/643，503 “Optical Films Enabling Autostereoscopy”(實現(xiàn)自動立體顯不的光學膜)中有所描述。除了其他方面之外，該專利申請還公開了雙面光學膜，其包括設置在光學膜第一表面上的圓柱形透鏡和設置在光學膜第二表面上的棱鏡，其中第一表面上的每一個透鏡都與第二表面上的一個棱鏡對準。該專利申請還公開了雙面光學膜，其包括設置在光學膜第一表面上的透鏡和設置在光學膜第二表面上的棱鏡，其中在第一表面上的透鏡的旋轉(zhuǎn)隨其在第一表面的位置而變化，并且第一表面上的每一個透鏡都與第二表面上的一個棱鏡對準。本文所公開的示例的三維光偏轉(zhuǎn)膜包括至少一個納米空隙層。納米空隙層可包括分散在粘結(jié)劑中的多個互連空隙或空隙網(wǎng)。多個互連空隙或空隙網(wǎng)中的空隙中的至少一些通過中空隧道或中空隧道狀通道彼此連接。這些空隙優(yōu)選地占據(jù)該層足夠大的體積，但是單個空隙的尺寸足夠小，以使得納米空隙層的光學性質(zhì)類似于折射率很低的材料(例如，折射率為小于I. 35或小于I. 3)。這種層特別有利于用于下文更充分展示的光偏轉(zhuǎn)膜。在一些情況下，納米空隙層可具有(例如)從I. 15到I. 35或從I. 15到I. 3的范圍內(nèi)的折射率。納米空隙層優(yōu)選地具有至少一個微結(jié)構(gòu)化的主表面，即刻意定制以得到具有凸出特征的不光滑或不平整表面，其中凸出特征的至少一個維度為小于I毫米，并且在一些情況下，該至少一個維度可以在從50納米到500微米的范圍內(nèi)。
結(jié)合圖5和圖6，我們描述了制造納米空隙層的示例性方法，以及這種層可表現(xiàn)出的特征和特性。關于適用的納米空隙層及其制造的更多細節(jié)可見于與本文同日提交的名稱為“Optical Films With Microstructured Low Refractive Index Nanovoided Layersand Methods Therefor”(具有微結(jié)構(gòu)化低折射率納米空隙層的光學膜及其制造方法)的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請XXX (代理人案卷號66015US005)。首先轉(zhuǎn)到圖5，我們可以看到形成回填納米空隙微結(jié)構(gòu)化制品550的示例性方法520和制造此類制品的相應系統(tǒng)。方法520包括將涂層溶液515沉積到基底516上的步驟。基底516優(yōu)選地為由聚合物和/或其他適合材料制成的柔性膜，該膜具有使其適于用作滾筒式處理系統(tǒng)(例如圖5中所示的系統(tǒng))中的自立式支承膜或載體膜的厚度、組合物和其他物理特性。通常，這種基底或載體膜如果由常規(guī)透光聚合物材料制成，則其物理厚度為至少0. 002英寸(約50微米)，以便使其在滾筒式處理系統(tǒng)中加工時具有足夠的強度退繞和再次卷繞或經(jīng)受一種或多種轉(zhuǎn)換操作(例如，切割或分離成單片或單件)而沒有過多意外的拉伸、卷曲或翹曲。在一些情況下，可使用模具514 (例如槽式涂布機模)來涂覆涂層溶液515。涂層溶液515包含可聚合材料和溶劑。然后方法520包括當涂層溶液515與微復制工具512接觸時使可聚合材料聚合以形成微結(jié)構(gòu)化層530的步驟。然后，例如通過使用烘箱535將溶劑從微結(jié)構(gòu)化層530移除以形成納米空隙微結(jié)構(gòu)化制品540。然后，方法520包括將聚合物材料545沉積到納米空隙微結(jié)構(gòu)化制品540上以形成回填的納米空隙微結(jié)構(gòu)化制品550的步驟?？赏ㄟ^使用模具544 (例如，槽式涂布機模)或其他適當?shù)难b置來涂覆聚合物材料545?？蓪⒕酆衔锊牧?45交替地層合到納米空隙微結(jié)構(gòu)化制品540上，以形成納米空隙微結(jié)構(gòu)化制品550。微復制工具512可以是任何可用的微復制工具。微復制工具512被示為輥，其中微復制表面在輥的外部上。還預期微復制裝置可包括光輥，其中微復制工具為接觸涂層溶液515的基底516的結(jié)構(gòu)化表面。示出的微復制工具512包括壓料輥521和出料輥522。固化源525 (例如一組紫外燈)被示為當涂層溶液515與微復制工具512接觸時指向基底516和涂層溶液515，以形成微結(jié)構(gòu)化層530。在一些實施例中，基底516可將固化光透射至涂層溶液515以固化涂層溶液515并形成微結(jié)構(gòu)化層530。在其他實施例中，固化源525是熱源，并且涂層溶液515包含熱固化材料。固化源525可如圖所示地設置，也可設置在微復制工具512內(nèi)。當固化源525設置在微復制工具512內(nèi)時，微復制工具512可將光透射至涂層溶液515，以固化涂層溶液515并形成微結(jié)構(gòu)化層530。形成納米空隙微結(jié)構(gòu)化制品的方法可包括另外的處理步驟，例如為后固化或進一步的聚合步驟。在一些情況下，在溶劑移除步驟之后，對納米空隙微結(jié)構(gòu)化制品應用后固化步驟。在一些實施例中，這些方法可包括在制備基于幅材的材料中常見的額外處理設備，包括(例如)惰輥、張緊輥、操縱機構(gòu)、表面處理機(例如電暈或火焰處理機)、層壓輥等等。在一些情況下，這些方法可采用不同的幅材路徑、涂布技術(shù)、聚合設備、聚合設備的定位、干燥爐、調(diào)節(jié)工段等等，并且上述工段中的某些為可選的。在一些情況下，這些方法中的一個、一些或所有步驟以“滾筒式”方法進行，其中基底的至少一個輥經(jīng)過基本上連續(xù)的加工，并在另一個輥上結(jié)束或通過制片、層合、切割等進行轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，我們看到納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600的一部分的示意性前視圖。盡管納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600示為具有兩個平的外表面630、632，但應理解，外表面630、632中的至少一個被微結(jié)構(gòu)化，以形成適用于如本文其他地方所述的三維光偏轉(zhuǎn)膜的特征。 示例性納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600包括分散在粘結(jié)劑610中的多個互連的空隙或空隙網(wǎng)620。多個空隙或空隙網(wǎng)中的空隙中的至少一些通過中空隧道或中空隧道狀通道彼此連接?；ミB的空隙可以是溶劑互連塊體的殘留物，該溶劑形成了最初涂覆膜的一部分，并在可聚合材料固化之后，通過烘箱或其他裝置從該膜驅(qū)除。空隙網(wǎng)620可視為包括如圖6所示的互連的空隙或孔620A-620C?？障恫灰欢ㄍ耆珱]有物質(zhì)和/或顆粒。例如，在一些情況下，空隙可包括一個或多個小纖維狀或線絲狀物體，所述物體包括(例如)粘結(jié)劑和/或納米粒子。本發(fā)明所公開的一些納米空隙微結(jié)構(gòu)化層包括多組互連空隙或多個空隙網(wǎng)，其中每一組互連空隙或空隙網(wǎng)中的空隙都是互連的。在一些情況下，除了多種或多組互連空隙以夕卜，該納米空隙微結(jié)構(gòu)化層還包括多個閉合或不連接的空隙，即，這些空隙未通過隧道連接至其他空隙。在空隙網(wǎng)620形成從納米空隙層600的第一主表面630延伸到相對的第二主表面632的一個或多個通道的情況下,可將層600描述為多孔層。該空隙中的一些可駐留在納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的表面處或?qū)⑵渥钄?，并可視為表面空隙。例如，在示例性納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600中，空隙620D和620E駐留在納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的第二主表面632上并可被視為表面空隙620D和620E，空隙620F和620G駐留在納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的第一主表面630上并可被視為表面空隙620F和620G。該空隙中的一些(例如空隙620B和620C)設置在光學膜的內(nèi)部內(nèi)并且遠離光學膜的外表面，因此可視為內(nèi)部空隙620B和620C，即使內(nèi)部空隙可通過一個或多個其他空隙連接至主表面亦是如此?？障?20的尺寸為dl，可通過選擇合適的組成和制造方法(例如涂布、干燥和固化條件)進行總體控制。通常，dl可為任何所需范圍內(nèi)的值中的任何所需值。例如，在一些情況下，至少大部分空隙(例如空隙的至少60%或70%或80%或90%或95%)的尺寸在所需范圍內(nèi)。例如，在一些情況下，至少大部分空隙(例如空隙的至少60%或70%或80%或90%或95%)的尺寸為不大于約10微米或不大于約7或5或4或3或2或I或O. 7或O. 5微米。在一些情況下，多個互連空隙620的平均空隙或孔的尺寸為不大于約5微米或不大于約4微米或不大于約3微米或不大于約2微米或不大于約I微米或不大于約O. 7微米或不大于約O. 5微米。在一些情況下，該空隙中的一些可足夠小，以使得其主要光學效應為降低有效折射率，而一些其他空隙可降低有效折射率并且散射光，同時還有一些其他空隙可足夠大，以使得其主要光學效應為散射光。納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600可具有任何可用的厚度tl (第一主表面630和第二主表面632之間的直線距離)。在許多實施例中，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的厚度tl為不小于約IOOnm或不小于約500nm或不小于約I，OOOnm或在從O. I至10微米的范圍內(nèi)或在從I至100微米的范圍內(nèi)。在一些情況下，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層可足夠厚，以使得其可適當?shù)鼐哂锌梢钥障逗驼辰Y(jié)劑的折射率，以及空隙或孔的體積分數(shù)或孔隙度表達的有效折射率。在此類情況下，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的厚度(例如)為不小于500nm或不小于約1，OOOnm或在從I至10微米的范圍內(nèi)或在從500至100微米的范圍內(nèi)。
當本發(fā)明所公開的納米空隙微結(jié)構(gòu)化層中的空隙足夠小而且納米空隙微結(jié)構(gòu)化層足夠厚時，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的有效介電常數(shù)ε eff可表達為eeff = (f) ev+(l-f) eb， (I)其中￡￥和ε b分別為空隙和粘結(jié)劑的介電常數(shù)，f為納米空隙微結(jié)構(gòu)化層中空隙的體積分數(shù)。在此類情況下，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的有效折射率neff可表達為nCji =(J)riV +(!-./H, (2)其中，1^和叫分別為空隙和粘結(jié)劑的折射率。在一些倩況下，例如當空隙和粘結(jié)劑的折射率差值足夠小時，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的有效折射率可通過下式近似表達Iieff^ (f)nv+(l-f)nb,(3)在此類情況下，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的有效折射率為空隙和粘結(jié)劑的折射率的體積加權(quán)平均數(shù)。例如，根據(jù)公式(3)計算，具有50%體積分數(shù)的空隙和折射率為I. 5的粘結(jié)劑的納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的有效折射率為約I. 25，而根據(jù)更精確的公式(2)計算，有效折射率為約I. 27。在一些示例性實施例中，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的有效折射率可為在從I. 15至I. 35或從I. 15至I. 3的范圍內(nèi)，但還可以想到這些范圍之外的值。圖6中的納米空隙層600還示為除了包括分散在粘結(jié)劑610中的多個互連的空隙或空隙網(wǎng)620之外，還包括大致均勻分散在粘結(jié)劑610中的可選的多個納米粒子640。納米粒子640的尺寸為d2t，其可為任何所需范圍內(nèi)的值中的任何所需值。例如，在一些情況下，至少大部分粒子(例如粒子的至少60%或70%或80%或90%或95%)的尺寸在所需范圍內(nèi)。例如，在一些情況下，至少大部分粒子(例如粒子的至少60%或70%或80%或90%或95%)的尺寸為不大于約I微米或不大于約700或500或200或100或50納米。在一些情況下，多個納米粒子640的平均粒度為不大于約I微米或不大于約700或500或200或100或50納米。在一些情況下，一些納米粒子可足夠小，以使得它們主要影響有效折射率，而其他一些粒子可影響有效折射率并散射光，還有一些粒子可足夠大，以使得它們的主要光學效應為使光散射。納米粒子640可被官能化或未被官能化。在一些情況下，一些、大多數(shù)或基本上所有的納米粒子640 (例如納米粒子640B)未被官能化。在一些情況下，一些、大多數(shù)或基本上所有的納米粒子640被官能化或表面經(jīng)過處理，以使得它們可分散在所需溶劑或粘結(jié)劑610中而沒有或有極少的凝集。在一些實施例中，納米粒子640可以被進一步官能化以化學鍵合至粘結(jié)劑610。例如，納米粒子(例如納米粒子640A)可經(jīng)表面改性或表面處理，以具有反應性功能或基團660，以化學鍵合至粘結(jié)劑610。納米粒子可根據(jù)需要通過多種化學物質(zhì)官能化。在此類情況下，至少大部分納米粒子640A化學鍵合到粘結(jié)劑。在一些情況下，納米粒子640不具有化學鍵合到粘結(jié)劑610的反應性功能。在此類情況下，納米粒子640可以物理鍵合到粘結(jié)劑610。在一些情況下，一些納米粒子具有反應性基團，而另一些不具有反應性基團。納米粒子的集合可包括不同尺寸、反應性和不反應性和不同種類的粒子(例如二氧化硅和氧化鋯)。在一些情況下，納米粒子可包括經(jīng)表面處理的二氧化硅納米粒子。納米粒子可為無機納米粒子、有機(例如聚合物)納米粒子或為有機和無機納米粒子的組合。此外，納米粒子可為多孔粒子、中空粒子、實心粒子或其組合。合適的無機納米粒子的實例包括二氧化硅和金屬氧化物納米粒子，包括氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鐵、氧化釩、氧化銻、氧化錫、氧化鋁/ 二氧化硅以及它們的組合。納米粒子的平均 粒徑可為小于約IOOOnm或小于約100或50nm或平均粒徑可在從約3至50nm或從約3至35nm或從約5至25nm的范圍內(nèi)。如果納米粒子聚集，則聚集粒子的最大橫截面尺寸可為在上述范圍中的任何者內(nèi)，還可為大于約lOOnm。在一些實施例中，還包括“熱解法”納米粒子，例如主要尺寸為小于約50nm的二氧化硅和氧化鋁，例如得自馬薩諸塞州波士頓的卡博特公司(Cabot Co. Boston, MA)002熱解法二氧化硅、CAB-0-SPERSE* 2017A熱解法二氧化硅和CAB-O-SPERSE PG 003熱解法氧化鋁。納米粒子可包含選自疏水基團、親水基團以及它們的組合的表面基團?；蛘?，納米粒子可包含衍生自選自硅烷、有機酸、有機堿以及它們的組合的試劑的表面基團。在其他實施例中，納米粒子包含有機娃表面基團，有機娃表面基團衍生自選自燒基娃燒、芳基娃燒、烷氧基硅烷以及它們的組合的試劑。術(shù)語“表面改性的納米粒子”是指包含附接到粒子表面的表面基團的粒子。表面基團使粒子的特性改變。術(shù)語“粒徑”和“粒度”是指粒子的最大橫截面尺寸。如果粒子以聚集體形式存在，則術(shù)語“粒徑”和“粒度”是指聚集體的最大橫截面尺寸。在一些情況下，粒子可為大縱橫比的納米粒子(例如熱解法二氧化硅粒子)聚集體。表面改性的納米粒子具有改變納米粒子的溶解度特性的表面基團。通常選擇表面基團使得粒子與涂層溶液相容。在一個實施例中，可選擇表面基團與涂層溶液的至少一種組分締合或反應，以成為聚合網(wǎng)的化學鍵合部分。多種方法可用于使納米粒子的表面改性，包括例如向納米粒子(例如呈粉末或膠狀分散體的形式)中添加表面改性劑并且允許表面改性劑與納米粒子反應。其他可用的表面改性方法在例如美國專利2，801, 185 (Iler)以及4，522，958 (Das等人)中有所描述。納米粒子可以膠態(tài)分散體的形式提供?？捎玫氖惺畚锤男远趸杵鹗嘉镔|(zhì)的實例包括以產(chǎn)品名NALCO 1040、1050、1060、2326、2327和2329膠態(tài)二氧化硅得自伊利諾伊州內(nèi)拍維爾的納爾科化工有限公司(NalcoChemical Co. , Naperville, 111)的納米級膠態(tài)二氧化硅；以產(chǎn)品名 IPA-ST-MS、IPA-ST-L、IPA-ST, IPA-ST-UP,MA-ST-M 和 MA-ST 溶膠得自德克薩斯州休斯敦的日產(chǎn)化學美國有限公司(Nissan Chemical America Co. Houston, TX)的有機二氧化硅；以及同樣得自德克薩斯州休斯敦的日產(chǎn)化學美國有限公司(NissanChemical America Co. Houston, TX)的SnowTex' ST-40、ST-50、ST-20L、ST-C、ST-N、ST-0、ST-OL, ST-ZL、ST-UP和ST-OUP?？删酆喜牧吓c納米粒子的重量比可為在約30:70、40:60、50:50、55:45、60:40、70:30、80:20或90:10或更大的范圍內(nèi)。納米粒子重量％的優(yōu)選范圍為在從約10重量％至約60重量％的范圍內(nèi)，并可取決于所用納米粒子的密度和粒度。在一些情況下，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600可具有低光學霧度值。在此類情況下，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層的光學霧度可為不超過約5%或不大于約4%、3. 5%、3%、2. 5%、2%、1. 5%或1%。對于法向入射到納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600上的光，“光學霧度”(除非另外指明)可指偏離法向大于4度的透射光與總透射光的比率?？赏ㄟ^任何合適的裝置(例如使用得自新澤西州邊寧頓的美特康公司(Metricon Corp. , Pennington, NJ)的Metricon 2010型棱鏡率禹合器)來測量本發(fā)明所公開的膜和層的折射率值。還可通過任 何合適的裝置(例如使用得自馬里蘭州銀泉的畢克加特納公司(BYKGardiner, Silve r Springs, MD)的Haze-Gard Plus霧度計)來測量本發(fā)明所公開的膜和層的光透射比、透明度和霧度值。在一些情況下，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600可具有高光學霧度值。在此類情況下，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600的霧度為至少約40%或至少約50%、60%、70%、80%、90%或95%。通常，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600可具有可在應用中期望的任何孔隙度或空隙體積分數(shù)。在一些情況下,納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600中的多個空隙620的體積分數(shù)為至少約10%或至少約 20%、30%、40%、50%、60%、70%、80% 或 90%。粘結(jié)劑610可為或包括可在應用中期望的任何材料。例如，粘結(jié)劑610可為形成聚合物(例如交聯(lián)聚合物)的光可固化材料。通常，粘結(jié)劑610可為任何可聚合材料，例如具有輻射固化性的可聚合材料。在一些實施例中，粘結(jié)劑610可以是任何可聚合材料，例如可熱固化的可聚合材料?？删酆喜牧?10可以是通過各種常規(guī)的陰離子、陽離子、自由基或其他聚合技術(shù)聚合的任何可聚合材料，其中所述聚合方法可以是化學地、熱學地或光化輻射引發(fā)的，例如使用光化輻射(包括例如可見光和紫外光、電子束輻射和它們的組合)的方法。可在其中進行聚合的介質(zhì)包括(例如)溶劑聚合、乳液聚合、懸浮聚合、本體聚合等等。光化輻射固化型材料包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等等的單體、反應性低聚物以及聚合物。適合實施本發(fā)明的光化輻射可固化基團的代表性實例包括環(huán)氧基、烯鍵不飽和基，例如(甲基)丙烯酸酯基、烯烴碳碳雙鍵、烯丙氧基、α-甲基苯乙烯基、(甲基)丙烯酰胺基、氰代酯基、乙烯基醚基以及它們的組合等等。優(yōu)選可自由基聚合的基團。在一些實施例中，示例性材料包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯官能化單體、低聚物和聚合物，特別是可使用在聚合時可形成交聯(lián)網(wǎng)絡的多官能單體，如本領域中所已知?？删酆喜牧峡砂▎误w、低聚物和聚合物的任何混合物；但是該材料應該至少部分地可溶于至少一種溶劑中。在一些實施例中，材料應可溶于溶劑單體混合物中。溶劑可為形成包含所需可聚合材料的溶液的任何溶劑。溶劑可為極性溶劑或非極性溶劑、高沸點溶劑或低沸點溶劑，在一些實施例中，溶劑包括若干種溶劑的混合物?？蛇x擇溶劑或溶劑混合物，以使得形成的微結(jié)構(gòu)化層530至少部分地不溶于溶劑(或溶劑混合物中的溶劑中的至少一種)中。在一些實施例中，溶劑混合物可為用于可聚合材料的溶劑和非溶劑的混合物。在一個具體實施例中，不溶性聚合物基質(zhì)可以是三維聚合物基質(zhì)，其具有提供三維骨架的聚合物鏈鍵合。聚合物鏈鍵合可防止微結(jié)構(gòu)化層530在溶劑去除之后變形。在一些情況下，可通過干燥容易地從充滿溶劑的微結(jié)構(gòu)化層530中除去溶劑，例如，在溫度不超過不溶性聚合物基質(zhì)或基底516的分解溫度的條件下。在一個具體實施例中，將干燥期間的溫度保持在基材易變形時的溫度以下，例如基材的翹曲溫度或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下。示例性溶劑包括直鏈、支鏈和環(huán)狀的烴、醇、酮和醚，包括(例如)諸如DowanoltmPM丙二醇甲醚之類的丙二醇醚；異丙醇、乙醇、甲苯、乙酸乙酯、2- 丁酮、乙酸丁酯、甲基異丁基酮、甲基乙基酮、環(huán)己酮、丙酮、芳烴；異佛爾酮；丁內(nèi)酯；n-甲基吡咯烷酮；四氫呋喃；酯類，例如乳酸酯、乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯(PM乙酸酯)、二甘醇乙醚乙酸酯(DE乙酸酯)、乙二醇丁醚乙酸酯(EB乙酸酯)、二丙二醇單甲基乙酸酯(DPM乙酸酯)、異烷基酯、乙酸異己酯、乙酸異庚酯、乙酸異辛酯、乙酸異壬酯、乙酸異癸酯、乙酸異十二烷基酯、乙酸異十三烷基酯或其他異烷基酯、水；這些物質(zhì)的組合等等。
涂層溶液515也可包含其他成分，包括(例如)引發(fā)劑、固化劑、固化促進劑、催化劑、交聯(lián)劑、增粘劑、增塑劑、染料、表面活性劑、阻燃劑、偶聯(lián)劑、顏料、抗沖改性劑(包括熱塑性或熱固性聚合物)、流動控制劑、發(fā)泡劑、填料、玻璃，以及聚合物微球和微粒、包括導電粒子、導熱粒子在內(nèi)的其他粒子、纖維、抗靜電劑、抗氧化劑、光學降頻轉(zhuǎn)換器(例如熒光體)、紫外線吸收劑等等。引發(fā)劑(例如光引發(fā)劑)可按能有效地促進涂層溶液中存在的單體發(fā)生聚合的量來使用。光引發(fā)劑的量可根據(jù)(例如)引發(fā)劑的類型、引發(fā)劑的分子量、所得微結(jié)構(gòu)化層的預期應用以及聚合方法(包括例如方法溫度和所用光化輻射的波長)而變化。可用的光引發(fā)劑包括(例如)以商品名 Irgacurets^pdarocuretm (包括 irgacure 184 和 irgacure 819)得自汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)的那些引發(fā)劑。可使微結(jié)構(gòu)化層530發(fā)生交聯(lián)，從而得到更具剛性的聚合物網(wǎng)絡?？墒褂美鏨或電子束輻射的高能輻射在含或不含交聯(lián)劑的情況下完成交聯(lián)。在一些實施例中，可以將交聯(lián)劑或交聯(lián)劑組合加入可聚合的單體、低聚物或聚合物的混合物。交聯(lián)可在聚合物網(wǎng)絡發(fā)生聚合期間使用本文其他地方所述的光化輻射源中的任何者進行。可用的輻射固化交聯(lián)劑包括多官能丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如在美國專利4，379，201(Heilmann等人)中所公開的那些，包括1，6_己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、1，2-乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三/四(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，12-十二烷醇二(甲基)丙烯酸酯；可共聚的芳族酮共聚單體(例如在美國專利4，737，559 (Kellen等人)中所公開的那些)，等等，以及它們的組合。涂層溶液515還可包含鏈轉(zhuǎn)移劑。鏈轉(zhuǎn)移劑優(yōu)選地在聚合前可溶于單體混合物。合適的鏈轉(zhuǎn)移劑的實例包括三乙基硅烷和硫醇。在一些實施例中，溶劑也可發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移；但這種情況可能不是優(yōu)選的機理。聚合的步驟優(yōu)選地包括在氧氣濃度較低的氛圍中使用輻射源。已知氧氣可使自由基聚合反應猝滅，從而導致固化程度降低。用于實現(xiàn)聚合和/或交聯(lián)的輻射源可以是光化輻射(例如波長在光譜的紫外線或可見光區(qū)中的輻射)、加速粒子(例如電子束輻射)、熱輻射(例如熱或紅外輻射)等。在一些實施例中，能量為光化輻射或加速粒子，因為這種能量可對聚合和/或交聯(lián)的引發(fā)和速率進行極好的控制。另外，光化輻射和加速粒子可用于在相對低的溫度下固化。使用熱固化技術(shù)時可能需要相對較高的溫度來引發(fā)能量固化基團的聚合和/或交聯(lián)，而上述技術(shù)則避免了可能對相對較高的溫度敏感的組分發(fā)生降解或蒸發(fā)。合適的固化能量源包括UV LED、可見光LED、激光器、電子束、汞燈、氙燈、碳弧燈、鎢絲燈、閃光燈、日光、低強度紫外光(黑光)等等。在一些實施例中，粘結(jié)劑610包括多官能丙烯酸酯和聚氨酯。該粘結(jié)劑610可以是光引發(fā)劑、多官能丙烯酸酯和聚氨酯低聚物的聚合產(chǎn)物。多官能丙烯酸酯和聚氨酯低聚物的結(jié)合可制備更耐用的納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600。聚氨酯低聚物為烯鍵式不飽和的。在一些實施例中，聚氨酯或聚氨酯低聚物能與丙烯酸酯反應或由丙烯酸酯“封端”，以便能在本文所述的聚合反應中與其他丙烯酸酯反應。在以上圖5中所述的一個示例性方法中，首先制備包括多個納米粒子(任選的)和溶于溶劑中的可聚合材料的溶液，其中所述可聚合材料可包括(例如)一種或多種單體。將可聚合材料涂覆到基底上并將工具應用到涂層，同時例如通過應用熱或光聚合可聚合材 料，以在溶劑中形成不溶性聚合物基質(zhì)。在一些情況下，經(jīng)過聚合步驟之后，溶劑仍可包括可聚合材料中的一些，但濃度較低。接下來，通過干燥或蒸發(fā)溶液除去溶劑，從而得到納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600，該層包括分散在聚合物粘結(jié)劑610中的空隙620的網(wǎng)或多個空隙。納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600包括分散在聚合物粘結(jié)劑中的可選的多個納米粒子640。這些納米粒子結(jié)合至粘結(jié)劑，其中結(jié)合可以是物理的或化學的?？稍谶m合使用有機物質(zhì)、樹脂、膜和支承體的溫度范圍內(nèi)使用本文所述的方法制造本文所述的納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600和微結(jié)構(gòu)化制品。在許多實施例中，峰值處理溫度(由對準納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600和微結(jié)構(gòu)化制品表面的光學溫度計測得)為200°C或更低或150°C或更低或100°C或更低。通常，納米空隙微結(jié)構(gòu)化層600對于粘結(jié)劑610與多個納米粒子640的任何重量比都具有期望的孔隙度。因此，該重量比通?？蔀榭稍趹弥衅谕娜魏沃?。在一些情況下，粘結(jié)劑610與多個納米粒子640的重量比為至少約1:2. 5或至少約1:2. 3或1:2或I: I或I. 5:1或2:1或2. 5:1或3:1或3. 5:1或4:1或5:1。在一些情況下，該重量比為在約1:2. 3至約4:1的范圍內(nèi)。結(jié)合圖6a，現(xiàn)在我們停下來考慮一下在以下兩種制品之間是否有任何結(jié)構(gòu)差異(a)通過首先形成具有微結(jié)構(gòu)化表面的納米空隙層，然后用常規(guī)(無納米空隙的)材料(例如常規(guī)聚合物材料)回填該微結(jié)構(gòu)化表面所制成的制品，和(b)通過首先在一層常規(guī)材料上形成微結(jié)構(gòu)化表面，然后用納米空隙材料層回填該微結(jié)構(gòu)化表面所制成的制品。在這兩種情況下，所得的制品均具有嵌入界面，即微結(jié)構(gòu)化表面，在該界面的一側(cè)上為納米空隙材料層而在另一側(cè)上則是常規(guī)材料層。我們已發(fā)現(xiàn)在這兩種制品之間存在至少一種結(jié)構(gòu)差異，并且該結(jié)構(gòu)差異與相互滲透的機理有關。在情況(b)的制品中，其中在用納米空隙材料回填微結(jié)構(gòu)化表面之前將常規(guī)材料層微結(jié)構(gòu)化，納米空隙材料通常不會遷移到常規(guī)材料層中，因為該層通常在微結(jié)構(gòu)化表面的每一個小平面或部分處都存在大量實心無孔的屏障，使得納米空隙材料不能滲透到屏障之外。相比之下，情況(a)的制品由以下這種方法制得在將常規(guī)材料(或此類材料的前體，例如未固化的液體聚合物樹脂)涂覆到納米空隙層的微結(jié)構(gòu)化表面上時，微結(jié)構(gòu)化表面的小平面或部分以(例如)凹點、口袋或通道的形式容納常規(guī)材料可遷移到其中的表面空隙，所述遷移取決于表面空隙的特性、常規(guī)材料的特性和處理條件(例如常規(guī)材料在未固化狀態(tài)下的停留時間)。在具有合適的材料特性和處理條件的情況下，常規(guī)材料層可滲透納米空隙層，如圖6a示意性所示。圖6a在示意性橫截面中示出了第一納米空隙層672和常規(guī)材料第二層670之間的界面的一部分。該界面部分可以是(例如)限定在所述兩層之間的結(jié)構(gòu)化表面的微觀部分。納米空隙層672示為具有淺表面空隙或凹陷674A以及較深的表面空隙674B。表面空隙674B的特征在于比第二橫向尺寸S2更接近界面的第一橫向尺寸SI，并且較深的尺寸S2大于較淺的尺寸S I。如果層670不僅貼合層672的大體形狀(例如，凹陷674A)，而且層670的材料遷移到至少一些深的表面空隙中或基本上填滿至少一些深的表面空隙(如空隙674a，其中空隙較靠近界面的橫向尺寸小于離界面較遠的橫向尺寸)，則我們可將層670表征為與層672相互滲透。使用本文所述的納米空隙材料可實現(xiàn)這種相互滲透。
在用于表征納米空隙層與常規(guī)層的相互滲透深度的第一種方法中，可測定常規(guī)層的材料超過界面平均表面的量(沿垂直于該平均表面的某個方向或測量軸)，并可以中等大小的空隙的直徑來表征該量。在用于表征相互滲透深度的第二種方法中，可再次測定常規(guī)層的材料超過平均表面的量，然后以標準的距離單位(例如微米或納米)記錄該量便可。在用于表征相互滲透深度的第三種方法中，可再次測定常規(guī)層的材料超過平均表面的量，但然后以關注的結(jié)構(gòu)化表面的特征高度來表征該量。在示例性實施例中，相互滲透深度可以是(例如):按照第一種方法，在從I到10個平均空隙直徑的范圍內(nèi)；按照第二種方法，不超過1、10、100或500微米；按照第三種方法，特征高度的至少5%或至少10%或至少50%或至少95%或至少100%或不超過特征高度的5%或不超過10%或不超過25%或在特征高度的5%到25%的范圍內(nèi)。然而,這些示例性范圍不應理解為限制性的。關于相互滲透的進一步討論可見于本文中其他地方所引用的共同轉(zhuǎn)讓的名稱為“Optical Films With Microstructured Low Refractive Index Nanovoided Layers andMethods Therefor”(具有微結(jié)構(gòu)化低折射率納米空隙層的光學膜及其方法)的美國專利申請XXX (代理人案卷號66015US005)中。已描述了適于結(jié)合自動立體背光源和顯示面板使用的示例的三維光偏轉(zhuǎn)膜以及具有極低折射率的示例性納米空隙材料層，現(xiàn)在我們描述如何組合這些元件，從而得到新系列的光學膜和制品。新制品能實現(xiàn)與現(xiàn)有自動立體系統(tǒng)相同的總體用途，即，將來自光源的光導向至穿過顯示面板達到觀察者的一只眼中，并將來自另一個光源的光導向至穿過顯示面板達到觀察者的另一只眼中。然而，新制品使用特定的特征來進行此任務，所述特征提供了優(yōu)于當前系統(tǒng)的大量優(yōu)勢。上述三維光偏轉(zhuǎn)膜的基本設計特征(例如透鏡元件與棱鏡元件的對準或在制品的平面上方刻意偏離精確對準或使用基體部分等)應當理解為同樣應用于下述的實施例。一般來講，新制品包括至少一個低折射率納米空隙層。此納米空隙層與另一層相連接形成嵌入的結(jié)構(gòu)化表面界面，該另一層通常無納米空隙而且折射率明顯高于納米空隙層。嵌入的結(jié)構(gòu)化表面可對應于(例如)(a)三維光偏轉(zhuǎn)膜的棱鏡側(cè)面；(b)三維光偏轉(zhuǎn)膜的透鏡或透鏡側(cè)面；(c)菲涅耳透鏡；(d)光導的透鏡側(cè)面；(e)光導的棱鏡側(cè)面；或它們的組合。我們已發(fā)現(xiàn)，如果將已知組件的給定結(jié)構(gòu)化表面(即，設計為在空氣介質(zhì)中使用的結(jié)構(gòu)化表面)用作空氣被納米空隙材料取代的嵌入結(jié)構(gòu)化表面，則給定的結(jié)構(gòu)化表面可能不起作用或不是最佳的。相反，嵌入的結(jié)構(gòu)化表面可能需要對空氣界面結(jié)構(gòu)化表面進行設計上的修改，以便實現(xiàn)最佳功能。例如，可調(diào)整光偏轉(zhuǎn)膜中的透鏡特征的曲率，和/或調(diào)整透鏡特征及其對應的棱鏡特征之間的軸向距離。圖7示出了具有嵌入的結(jié)構(gòu)化表面714a的示例性光偏轉(zhuǎn)膜700的示意性剖視圖，該圖還示出了展示可制備此光偏轉(zhuǎn)膜的一種方法的中間制品或前體制品。具體地講，首先提供了載體膜710。膜710可以是獨立式膜，其具有足夠的強度和其他材料特性，以經(jīng)歷(例如)工業(yè)連續(xù)澆注和固化(3C)方法中或其他連續(xù)卷繞方法(例如，連續(xù)壓印方法)中的制造步驟。另外，膜710可以分批加工?？傊?，將層712涂覆于載體膜710上，并且該層設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面712a?？捎脻沧⒑凸袒?、壓印法或任何其他合適的方法制備層712。將另一層714涂覆到載體膜710的相對主表面上，并且該層設置有彎曲的或透鏡特征結(jié)構(gòu) 將進行的制造步驟，其中結(jié)構(gòu)化表面714a將嵌入納米空隙材料，可將結(jié)構(gòu)化表面714a的透鏡特征設計成具有與預期暴露在空氣中的類似結(jié)構(gòu)化表面不同的曲率或其他設計特征，以便確保最佳的光學性能。在最終工序中，用納米空隙層716回填結(jié)構(gòu)化表面714a，使得結(jié)構(gòu)化表面714a變?yōu)榍度氲?。在此實施例中，結(jié)構(gòu)化表面714a的單個透鏡特征具有大體朝結(jié)構(gòu)化表面712a彎曲的曲面。層710、712、714、716均優(yōu)選地彼此接合且兩層間沒有明顯的氣隙或氣穴。此外，這些層均優(yōu)選地在所關注的波長范圍內(nèi)(例如在可見光波長范圍內(nèi))為透光性的，使得光可以最小的吸收損耗通過膜700 (例如從表面712a至表面716a)，除非在預期應用中需要一定量的吸收?？赡苡欣氖窍?00的層的霧度或使其最小化，但在一些情況下，這些層中的一個、一些或所有具有小到中等的霧度在特定應用中可能是尚可的和/或需要的。納米空隙層716優(yōu)選地由本文其他地方所述的納米空隙材料構(gòu)成，并優(yōu)選地具有相對低的折射率，例如低于該構(gòu)造中任何其他材料層的折射率或小于I. 35或小于I. 3或在從I. 15至I. 35或從I. 15至I. 3的范圍內(nèi)。該構(gòu)造的其他層可由任何合適的透光性材料制成，例如合適的有機或無機材料、聚合物或非聚合物材料、粘彈性材料、粘結(jié)劑(包括壓敏粘結(jié)劑)等。用于載體膜710的示例性材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及其共聚物，但也可使用其他合適的聚合或非聚合材料。可用澆注和固化技術(shù)或任何其他合適的能夠制備層714和層716間的所需光學特征的技術(shù)來加工結(jié)構(gòu)化表面714a。例如在一些情況下，可使用銘印、壓印和注模來形成結(jié)構(gòu)化表面714a。如果使用類似于圖5中所示的方法制備層714、716，則納米空隙層716可構(gòu)成在層714和結(jié)構(gòu)化表面714a形成之后制備的回填層。在此情況下，層716通常不會滲透層 714。除了光偏轉(zhuǎn)膜700和本文所述的其他光偏轉(zhuǎn)膜在其各自的圖中所示的那些層之夕卜，其還可包括其他層，并且，除了具體討論的那些特征和特性之外，其還可包括其他特征或特性。例如，可將材料摻入膜內(nèi)，從而得到所需程度的散射或用以濾光、使光發(fā)生色移或偏振?？蓪⒈砻嫱繉踊蚪Y(jié)構(gòu)(例如功能層)涂覆到一個或全部兩個向外暴露的表面上，以進一步增強光提取膜的功能和可能的價值。此類表面涂層可具有例如光學、機械、化學或電學功能。此類涂層或結(jié)構(gòu)的實例包括具有以下功能或特性的那些防霧、防靜電、防眩光、防反射、防磨損(抗刮擦)、抗污跡、疏水、親水、提高粘附力、折射元件、顏色過濾、紫外線過濾、光譜過濾、色移、顏色修改、偏振修改(線性的或圓形的)、光重新導向、擴散或旋光性。還可在本發(fā)明所公開的膜和制品的一個或全部兩個側(cè)面上設置可移除的隔離襯片。圖8示出了具有嵌入的結(jié)構(gòu)化表面812a的另一個示例性光偏轉(zhuǎn)膜800的示意性剖視圖，該圖還示出了展示可制備此光偏轉(zhuǎn)膜的一種方法的中間制品或前體制品。具體地講，首先提供了載體膜810。膜810可以是獨立式膜，其具有足夠的強度和其他材料特性，以經(jīng)歷(例如)工業(yè)連續(xù)澆注和固化(3C)方法中或其他連續(xù)卷繞方法(例如，連續(xù)壓印方法)中的制造步驟。另外，膜810可以分批加工。總之，將層812涂覆于載體膜810上，并且該層設置有透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面812a?？捎脻沧⒑凸袒ā河》ɑ蛉魏纹渌线m的方法制備層812。然后用納米空隙層814回填結(jié)構(gòu)化表面812a，使得結(jié)構(gòu)化表面812a變?yōu)榍度氲?。在所示的實施例中，納米空隙層814還使層812平面化。因為結(jié)構(gòu)化表面812a是嵌入的， 可將結(jié)構(gòu)化表面812a的透鏡特征設計成具有與預期暴露在空氣中的類似結(jié)構(gòu)化表面不同的曲率或其他設計特征，以便確保最佳的光學性能。在最終工序中，另一層816設置在結(jié)構(gòu)化表面814的頂部上，并且棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面816a設置在該層的暴露的主表面上。光提取膜800和此前所述的膜700之間有若干差異之處。在膜800中，結(jié)構(gòu)化表面812a的單個透鏡特征具有大體遠離而不是朝向棱鏡結(jié)構(gòu)化表面816a彎曲的曲面。同樣在膜800中，結(jié)構(gòu)化表面812a、816a均形成在載體膜810的同一側(cè)面上，而不是其相對側(cè)面上。這就使得結(jié)構(gòu)化表面與可能不是這樣設置的結(jié)構(gòu)化表面相比可設置得更靠近在一起。例如，單個層814、816及它們的組合可顯著薄于載體膜810，例如從表面812a至表面816a的最大或最小軸向距離可為小于50或25或10微米。膜800在結(jié)構(gòu)化表面812a和816a之間可能不包括物理特性使其適于作為滾筒式加工中的自立式支承膜的層。層810、812、814、816均優(yōu)選地彼此接合且兩層間沒有明顯的氣隙或氣穴。此外，如以上結(jié)合圖7所述，這些層均優(yōu)選地在所關注的波長范圍內(nèi)為透光性的，然而這些層中的一個、一些或所有具有小到中等的霧度在特定應用中可能是尚可的和/或需要的。納米空隙層和其他層的組成可為以上結(jié)合圖7所述?？捎脻沧⒑凸袒夹g(shù)或任何其他合適的能夠制備上述層812和層814間的所需光學特征的技術(shù)來加工結(jié)構(gòu)化表面812a。如果使用類似于圖5中所示的方法制備層812、814，則納米空隙層814可構(gòu)成在層812和結(jié)構(gòu)化表面812a形成之后制備的回填層。在此情況下，層814通常不會滲透層812。圖9不出了具有嵌入的結(jié)構(gòu)化表面914a的另一個不例性光偏轉(zhuǎn)膜900的不意性剖視圖，該圖還示出了展示可制備此光偏轉(zhuǎn)膜的一種方法的中間制品或前體制品。具體地講，首先提供了載體膜910。膜910可以是獨立式膜，其具有足夠的強度和其他材料特性，以經(jīng)歷(例如)工業(yè)連續(xù)澆注和固化(3C)方法中或其他連續(xù)卷繞方法(例如，連續(xù)壓印方法)中的制造步驟。另外，膜910可以分批加工?？傊瑢?12涂覆于載體膜910上，并且該層設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面912a。可用澆注和固化法、壓印法或任何其他合適的方法制備層912。將納米空隙層914涂覆到載體膜910的相對主表面上，并且該層設置有彎曲的或透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面914a。也可用澆注和固化法、壓印法或任何其他合適的方法制備納米空隙層914。在最終工序中，用另一(非納米空隙的)層916回填結(jié)構(gòu)化表面914a，使得結(jié)構(gòu)化表面914a變?yōu)榍度氲?。在此實施例中，結(jié)構(gòu)化表面914a的單個透鏡特征具有大體遠離結(jié)構(gòu)化表面912a彎曲的曲面。光提取膜900和前述的膜700、800之間存在若干差異之處和相似之處。在膜900中，結(jié)構(gòu)化表面914a的單個透鏡特征具有大體遠離棱鏡結(jié)構(gòu)化表面816a彎曲的曲面。這類似于膜800，而不同于膜700。同樣在膜900中，結(jié)構(gòu)化表面912a、914a形成在載體膜910的相對側(cè)面上。這類似于膜700，而不同于膜800。層910、912、914、916均優(yōu)選地彼此接合且兩層間沒有明顯的氣隙或氣穴。此外，如以上結(jié)合圖7所述，這些層均優(yōu)選地在所關注的波長范圍內(nèi)為透光性的，然而這些層中的一個、一些或所有具有小到中等的霧度在特定應用中可能是尚可的和/或需要的。納米空隙層和其他層的組成可為以上結(jié)合圖7所述。在示例性實施例中，層916可以是或包括高折射率光學粘合劑，例如高折射率的填充有納米粒子的粘合劑。
可用澆注和固化技術(shù)或任何其他合適的能夠制備上述層914和層916間的所需光學特征的技術(shù)來加工結(jié)構(gòu)化表面912a。如果使用類似于圖5中所示的方法制備層914、916，則層916可構(gòu)成在納米空隙層914和結(jié)構(gòu)化層914a形成后制備的回填層。因此，如結(jié)合圖6a所述，根據(jù)材料選擇和處理條件，層916可滲透納米空隙層914。這不同于膜700和800。圖10示出了具有嵌入的結(jié)構(gòu)化表面1012a的另一個示例性光偏轉(zhuǎn)膜1000的示意性剖視圖，該圖還示出了展示可制備此光偏轉(zhuǎn)膜的一種方法的中間制品或前體制品。具體地講，首先提供了載體膜1010。膜1010可以是獨立式膜，其具有足夠的強度和其他材料特性，以經(jīng)歷(例如)工業(yè)連續(xù)澆注和固化(3C)方法中或其他連續(xù)卷繞方法(例如，連續(xù)壓印方法)中的制造步驟。另外，膜1010可以分批加工?？傊瑢⒓{米空隙層1012涂覆于載體膜1010上，并且該納米空隙層具有透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1012a?？捎脻沧⒑凸袒ā河》ɑ蛉魏纹渌线m的方法制備納米空隙層1012。然后用另一(非納米空隙的)層1014回填結(jié)構(gòu)化表面1012a。如圖所示，層1014還使納米空隙層1012平面化。在最終工序中，另一(非納米空隙的)層1016設置在層1014的頂部上，并且層1016具有棱鏡元件的暴露的結(jié)構(gòu)化表面1016a。在一些情況下，層1014和1016可同時形成。例如，回填結(jié)構(gòu)化表面1012a的相同工序還可復制層1016，從而得到結(jié)構(gòu)化表面1016a。光提取膜1000和前述的膜700、800、900之間存在若干差異之處和相似之處。在膜1000中，結(jié)構(gòu)化表面1012a的單個透鏡特征具有大體朝棱鏡結(jié)構(gòu)化表面1016a彎曲的曲面。這類似于膜700，而不同于膜800和900。同樣在膜1000中，結(jié)構(gòu)化表面1012a、1016a形成在載體膜1010的相同側(cè)面上。這類似于膜800，而不同于膜700和900。層1010、1012、1014、1016均優(yōu)選地彼此接合且兩層間沒有明顯的氣隙或氣穴。此夕卜，如以上結(jié)合圖7所述，這些層均優(yōu)選地在所關注的波長范圍內(nèi)為透光性的，然而這些層中的一個、一些或所有具有小到中等的霧度在特定應用中可能是尚可的和/或需要的。納米空隙層和其他層的組成可為以上結(jié)合圖7所述?？捎脻沧⒑凸袒夹g(shù)或任何其他合適的能夠制備上述層1012和層1014間的所需光學特征的技術(shù)來加工結(jié)構(gòu)化表面1012a。如果使用類似于圖5中所示的方法制備層1012、1014，則層1014可構(gòu)成在納米空隙層1012和結(jié)構(gòu)化層1012a形成之后制備的回填層。因此，如結(jié)合圖6a所述，根據(jù)材料選擇和處理條件，層1014可滲透納米空隙層1012。這類似于膜900，而不同于700和800。圖11示出了具有兩個嵌入的結(jié)構(gòu)化表面1114a、1116a的示例性光偏轉(zhuǎn)膜1100的示意性剖視圖，該圖還示出了展示可制備此光偏轉(zhuǎn)膜的一種方法的中間制品或前體制品。具體地講，首先提供了載體膜1110。膜1110可以是獨立式膜，其具有足夠的強度和其他材料特性，以經(jīng)歷(例如)工業(yè)連續(xù)澆注和固化(3C)方法中或其他連續(xù)卷繞方法(例如，連續(xù)壓印方法)中的制造步驟。另外，膜1110可以分批加工?？傊?，將層1112涂覆于載體膜1110上，并且層1112設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1112a?？捎脻沧⒑凸袒?、壓印法或任何其他合適的方法制備層1112。然后將另一層1114添加到載體膜1110的相對側(cè)面，并且層1114具有透鏡元件的結(jié)構(gòu)化表面1114a。也可用澆注和固化法或任何其他合適的方法制備層1114。然后用納米空隙層1116回填結(jié)構(gòu)化表面1114a，并將另一結(jié)構(gòu)化表面1116a設置在此納米空隙層的外主表面上。結(jié)構(gòu)化表面1116a可具有形成分段透鏡(有時被稱為菲涅耳透鏡)的小平面。請再次注意，回填結(jié)構(gòu)化表面1114a的相同工序可復制層1116，從而得到結(jié)構(gòu)化表面1116a。通過將光線朝觀察者彎曲，菲涅耳透鏡可有助于提高顯示器水平邊上的圖像保真性，從而可能允許構(gòu)造更大面積的自動立體背光源和顯示器。在最后工序中，用 另一(非納米空隙的)層1118回填結(jié)構(gòu)化表面1116a。如圖所示，層1118還使納米空隙層1116平面化。光提取膜1100和前述的膜700、800、900、1000之間存在若干差異之處和相似之處。在膜1100中，結(jié)構(gòu)化表面1114a的單個透鏡特征具有大體朝棱鏡結(jié)構(gòu)化表面1112a彎曲的曲面。這類似于膜700和1000，而不同于膜800和900。同樣在膜1100中，結(jié)構(gòu)化表面1112a、1114a形成在載體膜1110的相對側(cè)面上(盡管結(jié)構(gòu)化表面1114a、1116a形成在載體膜的相同側(cè)面上)。這類似于膜700和900，而不同于膜800和1000。與膜700至1000都不同的是，膜1100包括兩個而非只有一個嵌入的結(jié)構(gòu)化表面。層1110、1112、1114、1116和1118均優(yōu)選地彼此接合且兩層間沒有明顯的氣隙或氣穴。此外，如以上結(jié)合圖7所述，這些層均優(yōu)選地在所關注的波長范圍內(nèi)為透光性的，然而這些層中的一個、一些或所有具有小到中等的霧度在特定應用中可能是尚可的和/或需要的。納米空隙層和其他層的組成可為以上結(jié)合圖7所述?？捎脻沧⒑凸袒夹g(shù)或任何其他合適的能夠制備上述層1114和層1116間的所需光學特征的技術(shù)來加工結(jié)構(gòu)化表面1112a。如果使用類似于圖5中所示的方法制備層1114、1116，則納米空隙層1116可構(gòu)成在層1114和結(jié)構(gòu)化表面1114a形成之后制備的回填層。在此情況下，層1116通常不會滲透層1114。這類似于膜700和800，而不同于膜900和1000。在另一方面，如果使用類似于圖5中所示的方法制備層1116、1118，則層1118可構(gòu)成在納米空隙層1116和結(jié)構(gòu)化表面1116a形成之后制備的回填層。因此，如結(jié)合圖6a所述，根據(jù)材料選擇和處理條件，層1118可滲透納米空隙層1116。圖12示出了也具有兩個嵌入的結(jié)構(gòu)化表面1214a、1222a的示例性光偏轉(zhuǎn)膜1200的示意性剖視圖，該圖還示出了展示可制備此光偏轉(zhuǎn)膜的一種方法的中間制品或前體制品。具體地講，首先提供兩個載體膜1210、1220。這些膜可以是獨立式膜，其具有足夠的強度和其他材料特性，以經(jīng)歷(例如)工業(yè)連續(xù)澆注和固化(3C)方法中或其他連續(xù)卷繞方法(例如，連續(xù)壓印方法)中的制造步驟。另外，膜1210、1220中的一個或全部兩個可分批加工。
總之，在第一工序中，將層1212涂覆于載體膜1110上，并且層1112設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1212a?？捎脻沧⒑凸袒?、壓印法或任何其他合適的方法制備層1212。然后將另一層1214添加到載體膜1210的相對側(cè)面，并且層1214具有透鏡元件的結(jié)構(gòu)化表面1214a。也可用澆注和固化法或任何其他合適的方法制備層1214。然后用納米空隙層1216回填結(jié)構(gòu)化表面1214a。如圖所示，納米空隙層1216還使層1214平面化。這些工序形成了中間制品1202。在另外的工序中，將層1222涂覆于載體膜1220上，并且層1222具有結(jié)構(gòu)化表面1222a。結(jié)構(gòu)化表面1222a可具有形成分段透鏡(有時被稱為菲涅耳透鏡)的小平面。如上所述，通過將光線朝觀察者彎曲，菲涅耳透鏡可有助于提高顯示器水平邊上的圖像保真性。隨后，可用納米空隙層1224將結(jié)構(gòu)化表面1222a平面化。這些工序形成了另一中間制品1204。在最終工序中，通過使用粘結(jié)劑層1230或其他合適的連接層將制品1204的外表面1224a附接到制品1202的外表面1216a，使得中間制品1202、1204接合在一起，從而形成成品光偏轉(zhuǎn)膜1200。 光提取膜1200和前述的膜700、800、900、1000、1100之間存在若干差異之處和相似之處。在膜1200中，結(jié)構(gòu)化表面1214a的單個透鏡特征具有大體朝棱鏡結(jié)構(gòu)化表面1212a彎曲的曲面。這類似于膜700、1000和1100，而不同于膜800和900。同樣在膜1200中，結(jié)構(gòu)化表面1212a、1214a形成在載體膜1210的相對側(cè)面上(盡管結(jié)構(gòu)化表面1214a、1222a形成在載體膜的相同側(cè)面上)。這類似于膜700、900和1100，而不同于膜800和1000。與膜700-1000不同，但類似于膜1100的是，膜1200包括兩個而非只有一個嵌入的結(jié)構(gòu)化表面。層1210、1212、1214、1216、1220、1222、1224和1230均優(yōu)選地彼此接合且兩層間沒有明顯的氣隙或氣穴。此外，如以上結(jié)合圖7所述，這些層均優(yōu)選地在所關注的波長范圍內(nèi)為透光性的，然而這些層中的一個、一些或所有具有小到中等的霧度在特定應用中可能是尚可的和/或需要的。納米空隙層和其他層的組成可為以上結(jié)合圖7所述。納米空隙層1216、1224可具有相同的組成或不同的組成?？捎脻沧⒑凸袒夹g(shù)或任何其他合適的能夠制備上述層1214和層1216間的所需光學特征的技術(shù)來加工結(jié)構(gòu)化表面1214a。如果使用類似于圖5中所示的方法制備層1214、1216，則納米空隙層1216可構(gòu)成在層1214和結(jié)構(gòu)化表面1214a形成之后制備的回填層。在此情況下，層1216通常不會滲透層1214。這類似于膜700、800和1100，而不同于膜900和1000。相似地，如果使用類似于圖5中所示的方法制備層1222、1224，則納米空隙層1224可構(gòu)成在層1222和結(jié)構(gòu)化表面1222a形成之后制備的回填層。在此情況下，層1224通常不會滲透層1222。光偏轉(zhuǎn)膜700至1200均包括嵌入的(或內(nèi)部)結(jié)構(gòu)化表面和暴露的(或外部)結(jié)構(gòu)化表面，其中嵌入的結(jié)構(gòu)化表面包括透鏡元件，暴露的結(jié)構(gòu)化表面包括棱鏡元件。還可以想到這樣的實施例，其中棱鏡結(jié)構(gòu)化表面為嵌入的表面而透鏡結(jié)構(gòu)化表面是暴露的表面，以及這樣的實施例，其中棱鏡結(jié)構(gòu)化表面和透鏡結(jié)構(gòu)化表面均為嵌入的表面。這些構(gòu)造代表了單一膜組件中新的一類層疊式多組件光學元件。圖13示出了具有嵌入的結(jié)構(gòu)化表面1312a的另一個示例性光偏轉(zhuǎn)膜1300的示意性剖視圖，該圖還示出了展示可制備此光偏轉(zhuǎn)膜的一種方法的中間制品或前體制品。具體地講，首先提供了載體膜1310。膜1310可以是獨立式膜，其具有足夠的強度和其他材料特性，以經(jīng)歷(例如)工業(yè)連續(xù)澆注和固化(3C)方法中或其他連續(xù)卷繞方法(例如，連續(xù)壓印方法)中的制造步驟。另外，膜1310可以分批加工?？傊瑢?312涂覆于載體膜1310上，并且該層設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1312a?？捎脻沧⒑凸袒?、壓印法或任何其他合適的方法制備層1312。將另一層1314涂覆到載體膜1310的相對主表面上，并且該層設置有彎曲的或透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1314a。也可用澆注和固化法、壓印法或任何其他合適的方法制備層1314。在最終工序中，用納米空隙層1316回填結(jié)構(gòu)化表面1312a，使得結(jié)構(gòu)化表面1312a變?yōu)榍度氲?。如圖所示，納米空隙層1316還使層1312平面化。光提取膜1300和前述的膜700至1200之間存在若干差異之處和相似之處。在膜1300中，結(jié)構(gòu)化表面1314a的單個透鏡特征具有大體朝棱鏡結(jié)構(gòu)化表面1312a彎曲的曲面。這類似于膜700、1000、1100、1200，而不同于膜800和900。同樣在膜1300中，結(jié)構(gòu)化表面1312a、1314a形成在載體膜1310的相對側(cè)面上。這類似于膜700、900、1100、1200，而不同于膜800和1000。
層1310、1312、1314、1316均優(yōu)選地彼此接合且兩層間沒有明顯的氣隙或氣穴。此夕卜，如以上結(jié)合圖7所述，這些層均優(yōu)選地在所關注的波長范圍內(nèi)為透光性的，然而這些層中的一個、一些或所有具有小到中等的霧度在特定應用中可能是尚可的和/或需要的。納米空隙層和其他層的組成可為以上結(jié)合圖7所述?？捎脻沧⒑凸袒夹g(shù)或任何其他合適的能夠制備上述層1312和層1316間的所需光學特征的技術(shù)來加工結(jié)構(gòu)化表面1312a。如果使用類似于圖5中所示的方法制備層1312、1316，則納米空隙層1316可構(gòu)成在層1312和結(jié)構(gòu)化表面1312a形成之后制備的回填層。在此情況下，層1316通常不會滲透層1312。圖14和圖15為其他示例性光偏轉(zhuǎn)膜的示意性剖視圖，其中棱鏡結(jié)構(gòu)化表面和透鏡結(jié)構(gòu)化表面均為嵌入的。在圖14中，光偏轉(zhuǎn)膜1400包括載體膜1410，設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1412a的層1412和具有透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1414a的層1414已涂覆到此載體膜的相對側(cè)面上。用納米空隙層1416回填結(jié)構(gòu)化表面1412a并使層1412平面化。用另一納米空隙層1418回填結(jié)構(gòu)化表面1414a并使層1414平面化。根據(jù)需要，納米空隙層1416、1418可具有相同的組成或不同的組成。膜1400提供兩個平的外表面(1416a和1418a)以用于方便地附接到其他組件，例如自動立體顯示系統(tǒng)的其他組件。圖15示出了類似于圖14中的膜的光偏轉(zhuǎn)膜1500，但其還包括由隔離襯片覆蓋的透明粘結(jié)劑層，以用于方便地附接到其他組件。膜1500包括載體膜1510，設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1512a的層1512和具有透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1514a的層1514已涂覆到此載體膜的相對側(cè)面上。用納米空隙層1516回填結(jié)構(gòu)化表面1512a并使層1512平面化。用另一納米空隙層1518回填結(jié)構(gòu)化表面1514a并使層1514平面化。根據(jù)需要，納米空隙層1516、1518可具有相同的組成或不同的組成。將兩個附加層1520、1522分別涂覆到層1516、1518上，這兩個附加層優(yōu)選地為粘合劑(例如透明的壓敏粘合劑)層。如圖所示，可移除的隔離襯片1524、1526設置在膜1500的外側(cè)，以保護粘合劑層，直到粘合劑層即將附接到其他組件。膜1500提供了兩個平的表面1520a和1522a，以用于方便地附接到其他組件，例如自動立體顯示系統(tǒng)的其他組件。圖16為光學裝置1600的示意性剖視圖，其中與圖14或圖15中類似的示例性光偏轉(zhuǎn)膜附接到其他光學組件，例如顯不面板1626和光導1624。此光偏轉(zhuǎn)膜可包括載體膜1610，設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1612a的層1612和具有透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1614a的層1614已涂覆到此載體膜的相對側(cè)面上。用納米空隙層1616回填結(jié)構(gòu)化表面1612a并使層1612平面化。用另一納米空隙層1618回填結(jié)構(gòu)化表面1614a并使層1614平面化。根據(jù)需要，納米空隙層1616、1618可具有相同的組成或不同的組成。兩個附加層1620、1622分別涂覆到層1616、1618上，這兩個附加層優(yōu)選地為粘合劑(例如透明的壓敏粘合劑)層?？捎眠@些粘結(jié)劑層將光偏轉(zhuǎn)膜附接到顯示面板1626，也可將其附接到光導1624。顯示面板和光導可以是適合于自動立體顯示系統(tǒng)的類型。在一些情況下，可能有利的是將光偏轉(zhuǎn)膜附接到透光性構(gòu)件而非光導或顯示面板，其中該構(gòu)件適于提供機械剛性或穩(wěn)定性(例如)以防止光偏轉(zhuǎn)膜翹曲或變形。因此，(例如)顯不面板1626和光導1624中的一個或全部兩個可用相對堅硬或剛性的基底代替,例如透明玻璃或塑料的堅硬塊或透明板或其他透明支承體。在一個實施例中，顯示面板1626可用此類基底代替，并且可省去層1616、1620和1624。在另一個實施例中，光導1624可用此類基底代替，并且可省去層1618、1622和1626。在又一個實施例中，顯不面板1626和光導1624均可用此類基底代替。 在圖17中示出了與圖16中的裝置類似的裝置1700以及一些額外的細節(jié)。在裝置1700中，光導、光偏轉(zhuǎn)膜和顯示面板也全部一起組合成單個單元，并且兩層間沒有氣隙或氣穴。光偏轉(zhuǎn)膜可包括載體膜1710，設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1712a的層1712和具有透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1714a的層1714已涂覆到此載體膜的相對側(cè)面上。用納米空隙層1716回填結(jié)構(gòu)化表面1712a，該納米空隙層具有限定透鏡結(jié)構(gòu)的另一個結(jié)構(gòu)化表面1716a。用另一納米空隙層1718回填結(jié)構(gòu)化表面1714a并使層1714平面化。根據(jù)需要，納米空隙層1716、1718可具有相同的組成或不同的組成。將附加層1720涂覆到納米空隙層1718上，該附加層優(yōu)選地為粘合劑(例如透明的壓敏粘合劑)層。粘合劑層1720用于將光偏轉(zhuǎn)膜附接到顯示面板1722。光導層1724附接到納米空隙層1716的結(jié)構(gòu)化表面1716a。層1724具有足夠的厚度和足夠低的吸收損耗，以使得安裝在邊緣的光源發(fā)出的光(其中之一示為光源1730)可穿過層1724傳播并在裝置工作區(qū)上方朝觀察者的左眼或右眼導出裝置的輸出表面。光導層1724的后表面1724a被結(jié)構(gòu)化為提供淺的棱鏡或適于使光穿過光導朝觀察者導向的其他結(jié)構(gòu)。在此實施例中，在結(jié)構(gòu)化表面1724a設置第三納米空隙層1726，以確保結(jié)構(gòu)化表面的足夠反射率。納米空隙層1726可連接后反射器1728，該后反射器可以是或包括高反射多層光學膜(MOF),例如 Vikuiti Enhanced Specular Reflector (ESR) (Vikuiti 增強型鏡面反射器)膜。顯示面板和光導可以是適合于自動立體顯示系統(tǒng)的類型。圖17的一個方面值得說明。除了區(qū)域1701以外，該圖示為在笛卡爾y_z平面的示意性剖視圖。然而，區(qū)域1701為在垂直的x-z平面的示意性剖視圖。提供此繪圖特性是為了便于容易地識別結(jié)構(gòu)化表面1716a的透鏡結(jié)構(gòu)，此透鏡結(jié)構(gòu)延伸所沿著的軸垂直于結(jié)構(gòu)化表面1712a、1714a和1724a的特征延伸所沿著的軸?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖18，我們看到的是示例性光偏轉(zhuǎn)膜1802、示例性光導1804和包括此光偏轉(zhuǎn)膜和此光導的示例性光學裝置1800的示意性剖視圖。光偏轉(zhuǎn)膜1802包括載體膜1810，設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1812a的層1812和具有透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1814a的層1814已涂覆到此載體膜的相對側(cè)面上。用納米空隙層1816回填結(jié)構(gòu)化表面1812a并使層1812平面化。將光導層1820獨立地構(gòu)形成具有淺棱鏡元件構(gòu)成的后結(jié)構(gòu)化表面1820a和透鏡結(jié)構(gòu)構(gòu)成的前結(jié)構(gòu)化表面1820b。(與圖17類似，圖18的視圖分成幾部分，即區(qū)域1801示出裝置在某個平面內(nèi)的視圖，其他區(qū)域的視圖所在的平面垂直于該平面。)用納米空隙層1822回填結(jié)構(gòu)化表面1820b，該納米空隙層還使光導層1820的前部或頂部平面化。為形成成品裝置1800，用透明的粘合劑層1830將光偏轉(zhuǎn)膜1802的平面化表面1816a和光導1804的平面化表面1822a接合在一起。圖19示出了示例性光導膜1902、結(jié)構(gòu)化基底1904和光學裝置1900的示意性剖視圖，其中光學裝置包括此光偏轉(zhuǎn)膜、此基底和在此基底和光偏轉(zhuǎn)膜之間形成的光導。光偏轉(zhuǎn)膜1902包括載體膜1910，設置有棱鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1912a的層1912和具有透鏡特征結(jié)構(gòu)化表面1914a的層1914已涂覆到此載體膜的相對側(cè)面上。用納米空隙層1816回填結(jié)構(gòu)化表面1912a，該納米空隙層具有透鏡結(jié)構(gòu)構(gòu)成的另一結(jié)構(gòu)化表面1916a，其中此透鏡結(jié)構(gòu)延伸所沿著的軸垂直于結(jié)構(gòu)化表面1914a的透鏡特征的縱向并且垂直于結(jié)構(gòu)化表面1912a的棱鏡特征的縱向。(與圖17和圖18類似，圖19的視圖分成幾部分，即區(qū)域1901示出裝置在某個平面內(nèi)的視圖，其他區(qū)域的視圖所在的平面垂直于該平面。)基底1920獨立地設 置有納米空隙層1922，該納米空隙層具有限定淺的棱鏡特征的結(jié)構(gòu)化表面1922a。納米空隙層1916、1922可具有相同的組成或不同的組成。為形成成品裝置1900，用透明材料厚層1930將光偏轉(zhuǎn)膜1902的結(jié)構(gòu)化表面1916a和基底1904的結(jié)構(gòu)化表面1922a接合在一起，其中透明材料因其厚度、折射率特性(其折射率顯著大于鄰近納米空隙層1916、1922的折射率，例如大至少O. 2,0. 3,0. 4或O. 5)及其外表面的結(jié)構(gòu)化特性而適于形成光導。適合用作層1930的材料包括光學透明的粘合劑和高粘度樹脂。關于合適的材料的更多細節(jié)，可見于2010年I月13日提交的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請61/294，671?；?920優(yōu)選地為高反射性的，以將從光導1930的表面1922射出的光反射回光導。因此基底可包括(例如)反射性金屬涂層，和/或反射性多層光學膜，例如Vikuiti Enhanced Specular Reflector(ESR) (Vikuiti 增強型鏡面反射器)膜。實魁制造了適用于自動立體顯示器的三維光學偏轉(zhuǎn)膜，其具有包括棱鏡特征的底部或后結(jié)構(gòu)化表面和包括透鏡特征的頂部或前結(jié)構(gòu)化表面。使用超低折射率(ULI)納米空隙材料層回填前結(jié)構(gòu)化表面并使其平面化。平面化的光偏轉(zhuǎn)膜(現(xiàn)在具有嵌入的結(jié)構(gòu)化透鏡表面)因此處于一種格式，在該格式中，可通過將納米空隙層的平表面附接到剛性透明基底(該基底模擬液晶顯示面板的后側(cè))而層合到剛性基底上。測試的一個目標是確定光導膜是否能通過使用嵌入的透鏡表面提供足夠的光學性能。用三維光偏轉(zhuǎn)膜制備的自動立體顯示器通常不包括以任何可測量的程度將光散射的膜或其他組件，因而三維光偏轉(zhuǎn)膜的一個設計思想是避免產(chǎn)生莫爾圖案。優(yōu)化了用于三維光偏轉(zhuǎn)膜的透鏡特征和棱鏡特征的間距，以減少具體液晶顯示面板的莫爾效應。此優(yōu)化為透鏡特征生成的間距為46. 000微米，為棱鏡特征產(chǎn)生的間距為46. 009微米。此優(yōu)化的間距又對要使用的膜的厚度產(chǎn)生影響，因為膜的厚度決定了給定的棱鏡特征及其對應的透鏡特征之間的距離。在制備了常規(guī)的三維光偏轉(zhuǎn)膜并將其置入常規(guī)的自動立體顯示器中之后，該光偏轉(zhuǎn)膜將經(jīng)受不利的環(huán)境條件，例如光偏轉(zhuǎn)膜和相鄰組件之間的碎片產(chǎn)生的磨損、光偏轉(zhuǎn)膜前部的透鏡特征到液晶顯示面板的光耦合，以及由加熱和冷卻裝置和膜的材料特性引起的翹曲。與膜翹曲有關的問題涉及到用于制備光偏轉(zhuǎn)膜的膜的厚度，但是由于膜的厚度和莫爾效應之間的關系，不能簡單地增加膜的厚度來試圖減少翹曲。當考慮用低折射率納米空隙材料回填和平面化三維光偏轉(zhuǎn)膜的前透鏡結(jié)構(gòu)化表面時，用納米空隙材料替代空氣會引起光偏轉(zhuǎn)膜的光學設計問題。在一些情況下，引入低折射率納米空隙材料可能需要改變膜的厚度(即，改變從棱鏡結(jié)構(gòu)化表面到透鏡結(jié)構(gòu)化表面的軸向距離)。使膜適應于納米空隙材料的存在的其他可能方法包括用輕微彎曲的小平面取代棱鏡結(jié)構(gòu)化表面上的平的棱鏡小平面(如圖22中的結(jié)構(gòu)化表面2262所示)；和/或?qū)澢哥R表面的形狀改變(例如)成非球面，以便在改變或沒有改變膜的厚度的情況下校正像差。制備并測試了三種不同的三維光偏轉(zhuǎn)膜。制備的第一種膜不包括任何納米空隙層。該膜的構(gòu)造與圖7的膜700相似，不同的是不包括納米空隙層。用于該實施例的載體膜(參見圖 中的膜710)為厚度為2密耳(50. 8微米)的PET。透鏡特征(參見圖7的結(jié)構(gòu)化表面714a)的間距為44. 000微米并且簡單彎曲(圓柱形)為36. 5微米，由折射率為I. 500 的共混丙烯酸酯樹脂構(gòu)成。棱鏡特征(參見圖7的結(jié)構(gòu)化表面712a)的間距為44. 008微米并且棱鏡角度為60度，由折射率為I. 500的相同的共混丙烯酸酯樹脂構(gòu)成。此第一種膜的透鏡結(jié)構(gòu)化表面和棱鏡結(jié)構(gòu)化表面均暴露在空氣中。此膜大致呈長為88mm、寬為118mm的矩形形狀。制備的第二種和第三種三維光偏轉(zhuǎn)膜包括使膜的透鏡微結(jié)構(gòu)化表面平面化的納米空隙層，并且構(gòu)造類似于圖7中的膜700。相對于第一種三維膜，這些三維膜包括了某些修改以補償納米空隙層的存在和透鏡結(jié)構(gòu)化表面的嵌入性質(zhì)，這些三維膜各自的長度為65mm、寬度為88mm。對于第二種三維膜，修改是將透鏡結(jié)構(gòu)化表面的形狀改變成非球面形狀-或更精確地講，此非球面形狀的彎曲的擴展表面偏離直圓柱體外形的表面，表現(xiàn)為從每一個透鏡特征的頂部到邊緣都變化的曲率。用一層納米空隙材料將透鏡結(jié)構(gòu)化表面平面化，該納米空隙材料層的折射率為約I. 2，從透鏡特征的頂部算起的厚度為約3微米，而從透鏡特征的邊緣算起的厚度為15微米。包括載體膜的厚度在內(nèi)其他設計細節(jié)與第一種三維膜相同。對于第三種三維膜，修改形式是改變透鏡結(jié)構(gòu)化表面的形狀(用于第二種三維膜的相同形狀)和改變棱鏡結(jié)構(gòu)化表面的小平面的形狀(參見圖7的結(jié)構(gòu)化表面712a)_不是平的小平面，而是將這些小平面輕微彎曲至微微凸起，使得棱鏡頂點的角度為約68. 6度。包括用納米空隙材料使透鏡結(jié)構(gòu)化表面平面化的其他設計細節(jié)與第二種三維膜相同。將所述第一種、第二種和第三種三維膜分別置于標準自動立體光導(參見例如圖3)前，使三維膜和光導之間存在氣隙，并且用Autronics錐光鏡測得從三維膜射出的光的角分布。圖20示出了第一種三維膜的角輸出。曲線2010表示當光導一邊上的光源通電時射出的左眼光束；曲線2012表示當光導另一邊上的光源通電時射出的右眼光束。這些曲線是標準自動立體背光源(光導/三維膜組合)的代表性曲線。圖20b示出了第二種三維膜的角輸出。曲線2020表示射出的左眼光束，曲線2022表示射出的右眼光束。圖20c示出了第三種三維膜的角輸出。曲線2030表示射出的左眼光束，曲線2032表示射出的右眼光束。對于該圖中的每一個而言，左側(cè)和右側(cè)光分布的交叉點都與三維膜上的透鏡特征和棱鏡特征的對齊有關。圖20b和圖20c中的光分布的形狀與圖20a中的光分布形狀幾乎相同或相似，表明具有嵌入的結(jié)構(gòu)化表面和納米空隙材料層的三維光偏轉(zhuǎn)膜可制備為標準的三維光偏轉(zhuǎn)膜以相同或相似的方式工作。還用錐光鏡測量了光偏轉(zhuǎn)膜的輸出表面的不同部分，并分析了三個制造的上述三維膜中的每一個的結(jié)果。數(shù)據(jù)分析包括測定關于觀察自由度的關鍵參數(shù)，包括交叉點的投影、右眼觀察瓣和左眼觀察瓣，這些參數(shù)與觀察者可所處的且仍能立體地觀察圖像的空間區(qū)域有關。圖21a、圖b和圖c中分別繪出了制造的第一種、第二種和第三種三維膜的觀察自由度結(jié)果，圖21d提供了圖21a_c的圖例或關鍵部分，其示出了這些圖中使用的各種符號。計算了每一個點的左側(cè)光分布和右側(cè)光分布的交叉點。在空間中推斷出交叉點的投影，其在圖21a-c中的每一個中都由線2120 (圖21d)示出。還通過計算和測量兩種方法確定了每一只眼的觀察自由度圖形2122a表示計算的最大右眼觀察瓣，圖形2122b表示測量的右眼觀察瓣；圖形2124a表示計算的最大左眼觀察瓣，圖形2124b表示測量的左眼觀察瓣。根據(jù)對用所述的三維膜制備的對應立體背光源的錐光鏡測量，圖21a_c的觀察自由度圖顯示了三維光偏轉(zhuǎn)膜中的每一個的相似性能?？梢钥闯鲞@些膜提供了相似的性能，并且在每一種情況下，計算得到的左眼和右眼觀察瓣都幾乎與對應的最大觀察瓣完全重 疊。如果由于平面化納米空隙層的存在而使第二種和第三種三維膜的性能不足，則測量的觀察瓣會明顯小于最大觀察瓣。圖22為上述制造的第二種三維光偏轉(zhuǎn)膜2200和第三種三維光偏轉(zhuǎn)膜2250的顯微橫截面。膜2200包括PET載體膜或基底2210，其中載體膜或基底已涂覆具有棱鏡結(jié)構(gòu)化表面2212a的第一聚合物層2212和具有透鏡結(jié)構(gòu)化表面2214a的第二聚合物層2214。低折射率納米空隙材料層2216將結(jié)構(gòu)化表面2214a平面化。膜2250包括PET載體膜或基底2260，其中載體膜或基底已涂覆具有棱鏡結(jié)構(gòu)化表面2262a的第一聚合物層2262和具有透鏡結(jié)構(gòu)化表面2264a的第二聚合物層2264。低折射率納米空隙材料層2266將結(jié)構(gòu)化表面2264a平面化。如上所述,表面2214a、2264a的透鏡元件具有從每一個透鏡元件的頂部到邊緣都變化的曲率，而棱鏡結(jié)構(gòu)化表面2262a的小平面是微微彎曲的而非平的。除了制造平面化的三維光偏轉(zhuǎn)膜(其中上透鏡結(jié)構(gòu)化表面浸入納米空隙層)之外，我們還對包括光偏轉(zhuǎn)膜、光導和后反射器的構(gòu)造的性能進行了建模，在該構(gòu)造中，光偏轉(zhuǎn)膜的透鏡結(jié)構(gòu)化表面(參見例如圖17中的結(jié)構(gòu)化表面1714a)在所有情況下都暴露在空氣中；而且該構(gòu)造中的其他各種結(jié)構(gòu)化表面-具體地講，(I)光導前部的透鏡結(jié)構(gòu)化表面(參見例如圖17中的表面1716a)，(2)光導后部的淺棱鏡結(jié)構(gòu)化表面(參見例如圖17中的表面1724a)，以及(3)光偏轉(zhuǎn)膜后部的棱鏡結(jié)構(gòu)化表面(參見例如圖17中的表面1712a)-可選擇性地設置有平面化的低折射率納米空隙層。該建模按以下假設進行光導的尺寸為72mmX48mm (面內(nèi)或橫向尺寸)X0. 8mm (軸向或厚度尺寸);設計三維光偏轉(zhuǎn)膜的透鏡結(jié)構(gòu)化表面和棱鏡結(jié)構(gòu)化表面，從而得到400mm的標稱觀察距離。對于該建模而言，光入射到光導中，計算了在離顯示器400_的點處觀察到的光，還計算了系統(tǒng)的串擾。為八個不同的實施例完成了該建模，這些實施例與以下情況相對應(I)光導前部的透鏡結(jié)構(gòu)化表面(參見例如圖17中的表面1716a)要么暴露在空氣中、要么由超低折射率(ULI)納米空隙材料平面化；(2)光導后部的淺棱鏡結(jié)構(gòu)化表面(參見例如圖17中的表面1724a)和后反射器(參見例如圖17中的層1728)之間的空間(參見例如層1726)要么充滿空氣、要么充滿ULI納米空隙材料；(3)光偏轉(zhuǎn)膜后部的棱鏡結(jié)構(gòu)化表面(參見例如圖17中的表面1712a)要么暴露在空氣中、要么由ULI納米空隙材料平面化。我們用由三個字母組成的代碼來指定給定的排列，其中“a”指空氣而“u”指ULI納米空隙材料。例如，“aau”意為上述條件(I)使用空氣，上述條件(2)使用空氣，并且條件(3)使用ULI。在另一個實例中，“uaa”意為上述條件(I)使用ULI納米空隙材料，上述條件
(2)也使用空氣，并且條件(3)使用空氣。注意，如果代碼的第一個字母為“a”，但是代碼的最后一個字母為“U”，則表示ULI平面化層設置在光偏轉(zhuǎn)膜的后棱鏡結(jié)構(gòu)化表面上，但是該平面化層僅延伸至距暴露在空氣中的光導頂部的一半處。同樣，如果代碼的第一個字母為“u”但是最后一個字母為“a”，則表示、ULI平面化層設置在光導的前透鏡結(jié)構(gòu)化表面上，但是該平面化層僅延伸至距光偏轉(zhuǎn)膜底部的一半處，使得光偏轉(zhuǎn)膜底部的棱鏡結(jié)構(gòu)化表面仍暴露在空氣中。
該建模假定ULI納米空隙材料(如果存在)的折射率為I. 2。該建模還假設光導具有以下參數(shù)折射率為I. 5，淺棱鏡夾角為172度，并且淺棱鏡間距為O. 408mm。該建模還假定三維膜具有以下參數(shù)折射率為I. 5，棱鏡夾角為60度，棱鏡間距為O. 2600407mm，透鏡曲率半徑為O. 1815mm，透鏡間距為O. 260mm,總厚度為O. 506mm。該建模還假定鏡面反射鏡的反射率為98. 5%。該建模還為所有排列的假定了相同的結(jié)構(gòu)化表面幾何形狀。即，光偏轉(zhuǎn)膜和光導的結(jié)構(gòu)化表面的位置、角度、曲率等在不同排列之間不會變化。對八種排列進行了建模，并且計算了隨著顯示器位置(即沿顯示器觀察區(qū)域橫軸的位置)變化的串擾(即進入觀察者的“錯誤”眼睛的光量)。顯示器的觀察區(qū)域小于光導的觀察區(qū)域，以允許充分混合。建模的實際觀察區(qū)域為54mmX41mm。結(jié)果在圖23中示出，其中每一條曲線都與給定的排列代碼相關聯(lián)。繪出的曲線證實，除了其他方面以外，可構(gòu)造可用的實施例，其中棱鏡結(jié)構(gòu)化表面(三維光偏轉(zhuǎn)膜后部)和透鏡結(jié)構(gòu)化表面(光導前部)之間的空間完全由超低折射率材料納米空隙層填充。讀者應當理解，除非另外有明確相反的指示，否則，“頂部”、“底部”、“上蓋”、“基底”、“帶有”和“在頂部上”不應理解為就本專利申請的目的而需要任何相對于重力的特別取向。除非另外指示，否則本說明書和權(quán)利要求書中用來表示數(shù)量、特性量度等的所有數(shù)值都應當理解為由術(shù)語“約”來修飾。因此，除非有相反的指示，否則說明書和權(quán)利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，并且根據(jù)本領域內(nèi)的技術(shù)人員利用本專利申請的教導內(nèi)容獲得的所需特性而改變。每一個數(shù)值參數(shù)都并不旨在限制等同原則在權(quán)利要求書保護范圍內(nèi)的應用，至少應該根據(jù)所報告數(shù)值的有效數(shù)位和通過慣常的四舍五入法來解釋每一個數(shù)值參數(shù)。雖然限定本發(fā)明大致范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但就本文所述具體實例中的任何數(shù)值而言，都是按盡量合理的精確程度給出。然而，任何數(shù)值都可以很好地包含與測試或測量限制相關的誤差。在不偏離本發(fā)明范圍和精神的前提下，對本發(fā)明的各種修改和更改對于本領域的技術(shù)人員來說應是顯而易見的，而且應該理解，本發(fā)明不僅限于本文所提供的示例性實施例。例如，除非另外指明，否則讀者應當假設，一個本發(fā)明所公開的實施例的特征也可應用于所有其他公開的實施例。應該理解，所有本文引用的美國專利、專利申請公開及其他專利和非專利文檔都以其不與上述公開抵觸的程度通過 引用的方式并入。
權(quán)利要求
1.一種光偏轉(zhuǎn)膜，包括 第一主表面，所述第一主表面被微結(jié)構(gòu)化為形成透鏡特征；和 第二主表面，所述第二主表面被微結(jié)構(gòu)化為形成棱鏡特征； 其中所述第一主表面和所述第二主表面中的一個為第一高折射率層和第一低折射率層之間的第一界面；并且 其中所述第一低折射率層具有第一納米空隙形態(tài)并包括第一聚合物粘結(jié)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，其中所述第一低折射率層還包含第一多個粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，其中所述第一低折射率層在可見光波長下的折射率為I. 3或更小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，其中所述第一高折射率層在可見光波長下的折射率為至少 I. 4。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，還包括 第二高折射率層； 其中所述第二高折射率層被設置在所述第一主表面和所述第二主表面之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膜，其中所述第二高折射率層具有使其適于作為滾筒式加工中的自立式支承膜的物理特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，其中所述膜在所述第一主表面和所述第二主表面之間不包括使其適于作為滾筒式加工中的自立式支承膜的任何物理特性的層。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，其中所述透鏡特征中的每一個都包括朝所述第二主表面彎曲的曲面。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，其中所述透鏡特征中的每一個都包括遠離所述第二主表面彎曲的曲面。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，其與剛性支承件結(jié)合，所述膜被附接到所述剛性支承件并且沒有居間氣隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的結(jié)合，其中所述剛性支承件包括透光板。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，其中所述第一主表面為所述第一界面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的膜，其中所述第一高折射率層被設置在所述第一主表面和所述第二主表面之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的膜，其中所述第一低折射率層被設置在所述第一主表面和所述第二主表面之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的膜，其與顯示面板結(jié)合，所述膜被附接到所述顯示面板并且沒有居間氣隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的膜，其中所述第二主表面暴露在空氣中。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的膜，還包括 第二高折射率層；和 第二低折射率層，所述第二低折射率層具有第二納米空隙形態(tài)并包括第二聚合物粘結(jié)劑； 其中所述第二主表面為所述第二高折射率層和所述第二低折射率層之間的第二界面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的膜，其與光導結(jié)合，所述膜被附接到所述光導并且沒有居間氣隙。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的結(jié)合，其中所述膜與光導的結(jié)合還與顯示面板結(jié)合，所述膜被附接到所述顯示面板并且沒有居間氣隙。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，其中所述第二主表面為所述第一界面。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的膜，其中所述第一高折射率層被設置在所述第一主表面和所述第二主表面之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的膜，其中所述第一低折射率層被設置在所述第一主表面和所述第二主表面之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的膜，其與光導結(jié)合，所述膜被附接到所述光導并且沒有居間氣隙。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的膜，其中所述第一主表面暴露在空氣中。
25.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜，還包括第一粘結(jié)劑層和第一隔離襯片，所述第一隔離襯片被設置在所述膜的第一側(cè)面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了適用于自動立體顯示器和背光源的微復制型的光偏轉(zhuǎn)膜，所述光偏轉(zhuǎn)膜被制備為包括至少一個納米空隙層，所述至少一個納米空隙層與另一層之間的界面形成所述光偏轉(zhuǎn)膜的嵌入的結(jié)構(gòu)化表面。所述納米空隙層包括聚合物粘結(jié)劑和可選的納米粒子，并且所述納米空隙層的折射率可為小于1.35或1.3。所述光偏轉(zhuǎn)膜可適于附接到自動立體顯示器的一個或多個其他組件，例如顯示面板和/或背光源的光導。
文檔編號G02B6/34GK102822708SQ201180005477
公開日2012年12月12日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者馬丁·B·沃克, 邁克爾·J·?？苿? 威廉·布雷克·科爾布, 郝恩才, 約翰·C·舒爾茨, 羅伯特·L·布勞特, 威廉·J·布賴恩, 斯科特·M·塔皮奧, 奧德蕾·A·舍曼 申請人:3M創(chuàng)新有限公司