的一半，即分别不超过
0.05,0.1,0.15、0.2 或 0.25 ；dn2 的量值还可接近于零，例如，小于 0.05,0.04,0.03,0.02或0.01。然而，不应将这些值视为限制性的，并且各种层的折射率可根据需要进行选择，以产生在区域1250和1251之间的期望量的对比度。需注意，如果将层1221的材料选择为匹配衍射特征1213的折射率，使得dn2的量值实质上为零，那么衍射表面特征1213从光学的角度而言在区域1251中有效地消失，并且只要层1221的上部暴露表面平坦和平滑以促进导模光的TIR，那么这些区域中就不发生光提取。
[0103]另一方面，如果期望在区域1250和1251之间提取光具有小的对比度，例如，以在照明装置1210打开时产生细微或勉强可见的标记，那么可将层1221的材料选择成使得dn2的量值非常接近于dnl的量值。例如，如果衍射表面特征1213是由折射率为1.5的聚合物制成，那么dnl为0.5( = 1.5 - 1.0)，并且可将层1221的材料选择成使得dn2的量值接近于0.5，例如，折射率为1.2的层1221产生dn2 = 0.3。在这个实例中，第一折射率差值和第二折射率差值两者的量值都是相对大的，使得光提取在区域1250和1251两者中将是相对强的，但在区域1250中更强，这是由于例如空气/聚合物界面的第一折射率差值更大。具有超低折射率(ULI)的纳米空隙材料是已知的，其折射率在一定程度上可接近于空气。参见例如专利申请公布WO 2010/120864 (Hao等人)以及WO 2011/088161 (Wolk等人)，这些专利申请公布讨论了在从约η ~ 1.15到η ~ 1.35的范围内的ULI材料。还可参见专利申请公布 WO 2010/120422 (Kolb 等人)、W0 2010/120468 (Kolb 等人)、W0 2012/054320 (Cogg1)等人)以及US 2010/0208349 (Beer等人)。在其它一些实施例中，dn2可选择为与dnl量值实质上等同但符号不同(或者，如果期望大的对比度，那么可以符号不同，并且量值也实质上不同)。层1221的折射率可例如为1.7或更多、或甚至约2.0，由此dnl和dn2均可具有约0.5的量值，但符号相反。图案化透光层1221可包含任何合适的材料并且可使用任何合适制造工艺制成。对于易应用性、成本和耐久性而言，优选的是透明的聚合物材料，在一些情况下包括粘合剂(包括压敏粘合剂)，但还可使用非聚合物材料，诸如无机材料。在一些情况下，可能期望层1221具有高折射率，例如1.6、1.7、1.8、1.9,2.0,2.1或更高，而在其它情况下，可能期望低折射率，例如，对于一些ULI材料是1.3、1.2或更少，而在又一些情况下，可能期望中间的折射率，例如，从约1.4到1.5。图案化层1221在整个可见波长范围内可为高透射的，即，透明的且无色的，或者其可使用合适的染料和/或颜料进行着色，使得透射率对一些可见波长而言较高，而对其它可见波长而言较低。为图12中的图案化层1221选择无色材料产生图案，该图像在照明装置1210关闭时，即，在被设置成将光注入到光导中的光源关闭并且无导模光在光导内传播时，对使用者或普通观察者不是显而易见的。另选地，可通过为图案化层1221选择着色的(例如，涂色和/或染色的)材料而将图案或标记制造成在照明装置1210关闭时对使用者或观察者是显著或显而易见的。
[0104]图案化透光层1221可使用现在已知或以后开发的任何合适工艺制成，包括涂覆、印刷、层合、沉积、溶解和/或蚀刻。层1221可以选择性方式施加到衍射特征1213，即，其可施加到区域1251并且不施加到区域1250。丝网印刷或喷墨印刷是用于这种选择性施加的两种示例性技术。另选地，层1221可以空间上均匀的层来施加到衍射特征1213，并且稍后溶解、蚀刻、或以其它方式从区域1250选择性地去除。应记住，本文所讨论的任何光导均可具有分层构造，图案化层1221可例如在大批量膜生产线上施加到柔性聚合物膜的纳米结构化主表面，并且带涂层的膜片稍后可层合到透光板或其它基板，以产生带有如本文所公开的衍射提取特征和图案化印刷的光导。
[0105]图13描绘可与照明装置1210相同或类似的照明装置1310的一部分，不同的是，包括附加层1321，使得区域1250中的衍射特征1213不再暴露于空气，而是与附加层1321光学接触。因此，区域1251中的衍射表面特征1213与图案化层1221光学接触，但剩余区域1250中的衍射表面特征1213与附加层1321光学接触。这种“内埋”设计相较于图12的一个优点是，所有衍射表面特征1213而非仅仅它们中一些可免受污垢、粉尘、水和其它外部影响因素的污染或损害。从设计的角度来观察，图13的另一个优点是，如果期望在区域1250和1251之间提取光具有小的对比度，以在照明装置1210打开时产生细微或勉强可见的标记，那么更容易使得第一折射率差值(在附加层1321的折射率和衍射特征1213的折射率之间)与第二折射率差值(在图案化层1221的折射率与衍射特征1213的折射率之间)几乎匹配。这是因为选择用于层1321的折射率几乎匹配图案化层1221的折射率的合适材料通常并不是困难的。然而，如果期望在区域1250和1251之间提取光具有大的对比度，那么用于层1221、1321的材料可另选地被选择为具有极为不同的折射率，使得第一折射率差值比第二折射率差值大得多或小得多。
[0106]附加层1321可包含任何合适的材料并且可使用任何合适的制造工艺制成。对于易应用性、成本和耐久性而言，优选的是透明的聚合物材料，在一些情况下包括粘合剂(包括压敏粘合剂)，但还可使用非聚合物材料，诸如无机材料。在一些情况下，可能期望层1321具有高折射率，例如，1.6、1.7或更高，而在其它情况下，可能期望低折射率，例如，对于一些ULI材料是1.3、1.2或更少，而在又一些情况下，可能期望中间的折射率，例如，从约
1.4至1.5。附加层1321在整个可见波长范围内可为高透射率的，S卩，透明的且无色的，或者其可使用合适的染料和/或颜料进行着色，使得透射率对一些可见波长而言较高，而对其它可见波长而言较低。
[0107]由层1221限定的图案的许多可能视觉效果是可能的，其方式是调控在衍射表面特征1213、图案化层1221和附加层1321之间的折射率关系，该折射率关系继而又受这些元件的适当材料选择的控制。参照在照明装置1310打开时图案的可见度，可将图案制成:以高对比度亮起来，其方式是在区域1251中提供对导模光的强效提取以及在区域1250中提供弱效提取；以低对比度亮起来，其方式是在两个区域1250和1251中提供强效提取；以高对比度暗下去，其方式是在区域1251中提供弱效提取以及在区域1250中提供强效提取；以及以低对比度暗下去，其方式是在两个区域1250和1251中提供弱效提取。此外，在照明装置1310关闭时图案的可见度可根据需要进行调控，其方式是通过适当选择图案化层1221和附加层1321的颜色(在可见波长范围内的透射率)。如果两种材料是由透明透光材料、或甚至是均着色但具有近似相同的颜色的材料构成，那么当照明装置1310关闭时，图案可以具有低可见度。可通过为具有实质上不同的可见光透射光谱(即，实质上不同的颜色)的层1221、1321选择材料来增加图案的可见度。
[0108]类似于图案化透光层1221，附加层1321可使用现在已知或以后开发的任何合适工艺制成。通常，层1321可仅仅涂覆在带有图案印刷的衍射表面特征的暴露表面顶上。如果光导1212具有分层构造，那么附加层1321(以及图案化层1221)可例如在大批量膜生产线上施加到柔性聚合物膜的纳米结构化主表面，并且带涂层的膜片稍后可层合到透光板或其它基板，以产生带有如本文所公开的衍射提取特征和图案化印刷的光导。
[0109]图案化层1221可由仅一种印刷材料构成，例如，特定单种油墨，或者其可包括多种油墨或类似图案化材料，这些图案化材料可根据需要例如以重叠或不重叠图案以及以单层或多个单独的层进行印刷或选择性涂覆。例如，部分1221a和1221b可由第一颜色或折射率的第一油墨构成，并且部分1221c可由不同颜色或折射率的第二油墨构成。另选地，部分1221a、1221b和1221c可由不同颜色和/或折射率的相应第一油墨、第二油墨和第三油墨构成。这些原理可无限制地扩展至任何期望数量的油墨或图案化材料。
[0110]在以上讨论中，我们认为印刷材料或油墨具有彼此不同并且与衍射表面特征或棱镜的折射率不同的折射率。在一些情况下，这些各种层的折射率可能不太重要，或可能不重要(例如，各种层的折射率可为不同的或相同的)，而替代地，其它材料特性可能是重要的。其它材料特性可例如为吸收特性，例如，对于透光且透明的外观，一种材料在可见波长范围内可实质上不具有吸收性，而对于第一非白色的着色外观，另一种材料(诸如印刷油墨中的一种)可选择性地吸收某些可见波长或颜色，并且对于第二非白色的着色外观，又一种材料(诸如印刷油墨中的另外一种)可以选择性地吸收其它可见波长或颜色。吸收特性还可位于可见光谱之外，例如，在紫外和/或红外(包括近红外)波长下吸收的印刷材料或油墨无论在可见区域中具有或不具有吸收性都可用于例如安全应用。其它材料特性可另选地为荧光特性，例如，一种材料可在暴露于短波长电磁辐射(诸如蓝光、紫光、或紫外光)下时不发射荧光或磷光，而另一种材料(诸如印刷油墨中的一种)可在暴露于短波长辐射下时发射第一颜色的荧光或磷光，并且又一种材料(诸如印刷油墨中的另外一种)可在暴露于短波长辐射下时发射第二颜色的荧光或磷光。荧光材料可为或可包括荧光染料、磷光体、量子点等等。
[0111]此外，在一些情况下，微空间点密度可用作设计参数，其可取代或增强折射率。例如，可将具有给定固有折射率的材料印刷成类似于灰度报纸印刷的微空间点图案或阵列，以便提供提取光的对应于低折射率的非微图案化层的亮度的亮度。阵列中的单独的点通常小于普通使用者可识别的，例如，以平面图来观察，直径为从约2到约200微米。这些点的面密度确定印刷区域中的亮度，并可用于限定有效折射率，其中100%的面密度(点合并在一起形成非微图案化层)对应于材料的固有折射率，并且0%的面密度(点稀疏至不存在)对应于空气或其它周围材料的折射率。微图案化点阵列例如可用于置换图13中的部分1221a、1221b和1221c中的一个或多个。
[0112]为了重复，由图案化透光层产生的图像或图案可由微空间点组成。微空间点可以通过对预先存在的实心图像的分析或统计分析而获得的一系列尺寸和/或密度来提供。
[0113]图14描绘可与照明装置1310相同或类似的照明装置1410的一部分，不同的是包括另一个层1421。层1421可为用于层1221和1321的载体膜。另选地或此外，层1421可为保护层诸如硬涂层，并且还可提供防闪光和/或防指纹的层、涂层或元件。层1421可为薄或厚的、柔性或刚性的，并且可由合适的透光材料诸如聚合物或玻璃制成。
[0114]由图案化层诸如层1221提供的图案可为任何期望的形状、尺寸、或配置，如由所使用的印刷技术和光导的输出区域的尺寸所允许的。图案可以是规则的、不规则的、随机的、或半随机的。图案可大至足以被照明装置的使用者容易识别，或可小至使得图案或图案的单独元素不可被此类使用者识别。图案可以形成标记，例如，字母数字字符、符号、形状、标志等等。在一些情况下，图案可为或可包括团体或企业徽标。这种情况在图15中示出。在该图中，示出具有带有主表面1512a的光导的照明装置1510的一部分的示意性平面图。衍射表面特征被设置在图中所示的所有主表面1512a上方，但为了减少视觉混乱，图中未示出衍射表面特征。衍射表面特征和光导可与本文所讨论的任何衍射表面特征或光导相同或类似。可与以上描述的层1221相同或类似的图案化透光层存在于主表面1512a上，并与区域1551中的衍射表面特征光学接触，但不与区域1550中的衍射表面特征光学接触。区域1551是呈标记或徽标的形式。徽标尺寸可大至足以被照明装置的使用者容易识别，或可小至使得它们不可被此类使用者识别。
[0115]也可以使本发明所公开照明装置包括与衍射表面特征协同作用的其它设计元件，该装置一般包括扩展光导和设置在该光导的至少一个主表面上的用以提取导模光的衍射表面特征。一个这种设计元件是光导内的图案化低折射率次表面层。该图案化低折射率次表面层可以与光学接触衍射表面特征的上述图案化层的图案化相同、类似或不同的方式来图案化。但是不同于以上所讨论的图案化层的是，次表面层设置在光导的包含衍射表面特征的主表面下方(虽然通常接近于主表面)。因此，次表面层设置在光导的内部、介于光导的相背对的主表面之间，并且光导具有非一体构造。次表面层用于选择性地阻止导模光中的一些到达衍射表面特征。这是通过以下方式完成:调控次表面层以便具有由比光导本体更低的折射率表征的第一层部分，使得在光导本体中传播的导模光中的一些通过全内反射(TIR)在第一部分处反射并防止其到达衍射表面特征。第一层部分位于光导的第一区域中，但不是其第二区域中，第一区域和第二区域是共面的并且在一些情况下是互补的。第一区域和第二区域可限定规则的、不规则的、随机的或半随机的图案，或可具有任何期望的设
i+o
[0116]在一些情况下，次表面层相对于第一区域和第二区域部分地连续。例如，纳米空隙聚合物材料可存在于第一层部分中(在第一区域中)，并且次表面层还可包括其中也存在相同纳米空隙聚合物材料的第二层部分，第二层部分位于第二区域中。随后，纳米空隙聚合物材料可从任何给定的第一层部分连续延伸至与此类第一层部分相邻的任何或所有第二层部分。纳米空隙聚合物材料可提供次表面层的折射率实质上低于光导本体的第一部分。例如，第一部分的折射率在可见波长下可为小于1.4、或小于1.3、或小于1.2。纳米空隙聚合物材料可具有从约10 %到约60 %、或从约20 %到约60 %、或从约30 %到约60 %、或从约40%到约60%的范围内的空隙体积。次表面层的第二层部分可由纳米空隙聚合物材料和另外的材料构成。
[0117]另外的材料可占据空隙体积的至少一部分(并且在一些情况下，可实质上完全填充互连的纳米空隙，使得余留极少或不余留空隙体积)，并且优选地具有以下效果:使得第二层部分的折射率相对于其中实质上不存在另外的材料的第一层部分改变至少约0.03，例如从约0.03到约0.5、从约0.05到约0.5、或从约0.05到约0.25。在一些情况下，另外的材料可为与用于形成纳米空隙聚合物材料的粘结剂相同的材料。关于具有连续的纳米空隙聚合物材料构造的合适次表面层的另外信息可见于以下共同转让的美国专利申请，其中次表面层被称为折射率可变的光提取层:提交于2011年2月25日的美国专利申请序列号61/446，740 (代理人案卷号 66858US002) “Front-Lit Reflective Display Device andMethod of Front-Lighting Reflective Display(前光反射显示装置和前照明反射显示的方法)”；提交于2011年2月25日的美国专利申请序列号61/446，642 (代理人案卷号67310US002) “Variable Index Light Extract1n Layer and Method of IlluminatingWith Same(折射率可变的光提取层和利用其来照明的方法提交于2011年2月25日的美国专利申请序列号61/446，712 (代理人案卷号67313US002)“ Illuminat1n Article andDevice for Front-Lighting Reflective Scattering Element (用于前光照反射散射元件的照明制品和装置以及提交于2011年5月13日的美国专利申请序列号61/485，881(代理人案卷号 67575US002) “Back-Lit Transmissive Display Having Variable IndexLight Extract1n Layer (具有折射率可变的光提取层的背光透射式显示器)”。
[0118]在一些情况下，次表面层相对于第一区域和第二区域是不连续的。例如，第一层部分(在第一区域中)可印刷有相对低折射率的第一材料，并且第二区域可由相对高折射率例如具有实质上匹配或超过光导本体的折射率的折射率的材料来填充。在此，不同于上述部分连续的次表面层的是，第二区域中的第二材料相对于第一区域中的第一材料可能并不具有共同的结构或组合物，并且次表面层可基本上由第一层部分组成。
[0119]结合有此类次表面层的示例性实施例在图16和图17中示意性地示出。在图16中，光导1612包括相背对的第一主表面1612a和第二主表面1612b，并且衍射表面特征1613形成于第一主表面1612上。至少包括部分1621a的图案化透光层1621设置在主表面1612a顶上。光导1612、衍射表面特征1613和图案化层1621可与本文其它地方所描述的对应元件相同或类似。衍射表面特征1613可由具有浇铸和固化在载体膜上的棱镜层的微复制型光学膜1611c提供。光导1612的主要部分或本体可由板或其它相对厚的基板1611a来提供，微复制型光学膜1611c通过次表面膜1611b间接地附接到板或基板1611a。在图16的实施例中，次表面膜1611b包括其上设置有图案化低折射率次表面层1603的载体膜。次表面层1603包括位于第一区域1640中的第一层部分1603a，以及位于第二区域1630中的第二层部分1603b。还可在微复制型光学膜1611c与次表面层1611b之间以及在次表面层1611b与基板1611a之间设置粘合剂层(未示出)，以实现可靠且稳健而无显著气隙的附接。此类粘合剂层、和第二层部分1603b、和载体膜、以及棱镜层全部优选具有匹配、实质匹配、或超过基板1611a的折射率的相对高折射率，使得这些部件支持导模光沿光导1612在表面1612a、1612b之间传播。
[0120]次表面层1603的第一层部分1603a包括具有第一折射率的合适的纳米空隙聚合物材料，第一折射率实质上低于光导1612的其它部件的折射率。纳米空隙聚合物材料可为或可包括本文其它地方所讨论的超低折射率(ULI)材料。优选地，每个第一层部分1603a实质上全部包括纳米空隙聚合物材料。另外，在每个第一层部分1603a内，折射率优选在空间上是相对均匀的，例如，对于每个层部分，折射率可在连续横向平面上以不超过±0.02的量改变。第一部分1603a的折射率可为小于1.4、或小于1.3、或小于1.2。纳米空隙聚合物材料可具有从约10 %到约60 %、或从约20 %到约60 %、或从约30 %到约60 %、或从约40 %到约60 %的范围内的空隙体积。
[0121]第二区域1630中的第二层部分1603b包括与第一层部分1603a中所使用的相同的纳米空隙聚合物材料，但第二部分1603b还包括另外的材料。可遍布纳米材料的一些或实质上所有空隙体积的另外的材料导致第二部分1603b具有的第二折射率与第一折射率相差至少约0.03，例如从约0.03到约0.5、从约0.05到约0.5、或从约0.05到约0.25。在每个第二层部分1603b内，折射率优选在空间上是相对均匀的，例如，对于每个层部分，折射率可在连续横向平面上以不超过±0.02的量改变。
[0122]由于第一区域1640中的较低的折射率，遇到第一层部分1603a的导模光(有时也被称为超临界光)在其到达带有衍射表面特征1613的主表面1612a之前，通过TIR朝主表面1612b反射回去。即，第一层部分1603a偏转或阻止导模光中的一些到达第一区域1640中的衍射表面特征和与这些衍射表面特征交互作用。图16中通过导模光线1616b对此进行描绘。另一方面，第二层部分1603b的折射率与聚合物、载体膜和基板1611a的折射率的实质匹配(或超过该折射率)导致遇到第二层部分1603b的导模光继续实质上不受干扰地传播到第一主表面1612a，在此，通过衍射表面特征1613将光中的至少一些提取或耦合出来进入周围介质中，如以上详细描述。图16中通过导模光线1616a对此进行描绘。因此，次表面层1603选择性地使导模光中的一些以