照明组件及其形成方法_4

文档序号:8486949阅读:来源:国知局
T专利公布2004/0202879中的3M?光学透明层合粘合剂(3M? Optically Clear Laminating Adhesive) (8140 和 8180 系列)、3M?光学透明层合粘合剂(3M? Optically Clear laminating adhesive) (8171CL 和 8172CL)。其他示例性粘合剂在 No. 63534US002 案中有所描述。
[0138] 在一些实施例中,粘合剂包括由至少一种含有取代或未取代的芳族部分的单体形 成的 PSA,如 U.S. 6, 663, 978 BI (Olson 等人)中所述。
[0139] 在一些实施例中,PSA 包含如美国专利 No. 11/875194 (63656US002, Determan 等 人)中所述的共聚物,其包含(a)具有侧联苯基的单体单元和(b)(甲基)丙烯酸烷基酯单 体单元。
[0140] 在一些实施例中,PSA包含如美国临时申请No. 60/983735 (63760US002, Determan 等人)中所述的共聚物,其包含(a)具有侧咔唑基的单体单元和(b)(甲基)丙烯酸烷基酯 单体单元。
[0141] 在一些实施例中,粘合剂包括如美国临时申请No. 60/986298 (63108US002, Schaffer等人)中所述的粘合剂,其包含分散在粘合剂基质中以形成路易斯酸碱对的嵌段 共聚物。该嵌段共聚物包括AB嵌段共聚物,并且A嵌段实现相分离,以在B嵌段/粘合剂基 质内形成微区。例如,粘合剂基质可包括(甲基)丙烯酸烷基酯和具有侧酸官能团的(甲 基)丙烯酸酯的共聚物,嵌段共聚物可包括苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。微区可以足够大,以 向前散射入射光,但不会大到使它们向后散射入射光。通常这些微区的尺寸大于可见光的 波长(约400nm至约700nm)。在一些实施例中,微区尺寸为约1. 0至约10um。
[0142] 所述粘合剂可以构成可拉伸剥离的PSA。可拉伸剥离的PSA是指在零度角或接近 零度角拉伸时可从基底剥离的PSA。在一些实施例中,光学胶带中使用的粘合剂或可拉伸剥 离PSA的剪切储能模量小于约IOMPa(在1弧度/秒和-17°C的条件下测量)、或从约0. 03 至约IOMPa(在1弧度/秒和-17°C的条件下测量)。如果希望进行拆卸、返工或循环利用, 则可使用可拉伸剥离的PSA。
[0143] 在一些实施例中,可拉伸剥离的PSA可包括如U. S. 6, 569, 521 BI (Sheridan等人) 或者美国临时申请号 61/020423 (63934US002, Sherman 等人)和 61/036501 (64151US002, Determan等人)中所述的有机硅基PSA。这种有机硅基PSA包含MQ增粘树脂和有机硅聚 合物的组合物。例如,可拉伸剥离的PSA可包含MQ增粘树脂和选自以下的弹性体有机硅聚 合物:基于脲的有机硅共聚物、基于草酰胺的有机硅共聚物、基于酰胺的有机硅共聚物、基 于氨基甲酸酯的有机硅共聚物以及它们的混合物。
[0144] 在一些实施例中,可拉伸剥离的PSA可包括丙烯酸酯基PSA,如美国临时申请号 61/141767(64418USO〇2, Yamanaka 等人)和 61/141827(64935USO〇2, Tran 等人)中所述。 这些丙烯酸酯基PSA包含丙烯酸酯、无机粒子和交联剂的组合物。这些PSA可以为单层或 多层。
[0145] PSA和/或结构化表面层可任选地包含一种或多种添加剂,例如填料、颗粒、增塑 剂、链转移剂、引发剂、抗氧化剂、稳定剂、粘度改性剂、抗静电剂、荧光染料和颜料、磷光染 料和颜料、量子点和纤维增强剂。
[0146] 可通过包含诸如纳米粒子(直径小于约I μ m)、微球(直径1 μ m或以上)之类的 颗粒或纤维,将粘合剂制成雾化和/或漫射的。示例性的纳米粒子包括TiO2。在一些实施 例中,粘弹性光导可以包括如美国临时申请No. 61/097685 (代理人案卷号64740US002)中 所述的PSA基质和颗粒,包括光学透明的PSA和折射率小于PSA的有机硅树脂颗粒,该申请 以引用方式并入本文。
[0147] 在一些实施例中,PSA具有微结构化粘合剂表面可能是理想的,以在粘合到 光导的边缘时允许有空气渗出。附接具有渗气孔的光学PSA的方法在美国专利公布 No. 2007/0212535 中有所描述。
[0148] 所述粘合剂层可包含如US 2007/0055019 AUSherman等人;代理人案卷号 60940US002)和 US 2007/0054133 Al (Sherman 等人;代理人案卷号 61166US002)中描述的 多官能烯键式不饱和硅氧烷聚合物与一种或多种乙烯基单体的固化反应产物。
[0149] 粘合剂层可以包含PSA,使得该层在被施加极小压力或不加压力时显示出有力的 粘着性。PSA 以 Dalquist 临界线描述(如 Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Second Ed.,D. Satas, ed.,Van Nostrand Reinhold, New York, 1989(《压敏粘 合技术手册(第二版)》,D. Satas编著,Van Nostrand Reinhold,纽约,1989年)中所述)。 可用的PSA包括那些基于天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸嵌段共 聚物、聚乙烯醚、聚烯烃和聚(甲基)丙烯酸酯的PSA。本文所用的(甲基)丙烯酸是指丙 烯酸类和甲基丙烯酸类物质,同样也指(甲基)丙烯酸酯。
[0150] 示例性PSA包括衍生自包含聚醚链段的低聚物和/或单体的聚合物,其中35 重量%至85重量%的所述聚合物包含所述链段。这些粘合剂描述于US 2007/0082969 Al (Malik等人)中。另一个示例性PSA包括可自由基聚合的氨基甲酸酯基或脲基低 聚物和可自由基聚合的嵌段硅氧烷基共聚物的反应产物;这些粘合剂在美国临时申请 61/410510 (代理人案卷号67015US002)中有所描述。
[0151] 在一些情况下,所述粘合剂层包括不含有机硅的粘合剂。有机硅包括具有Si-O和 /或Si-C键的化合物。示例性粘合剂包括由如PCT专利公布No. WO 2009/085662 (代理人 案卷号63704W0003)中所述的可固化非有机硅脲基低聚物制备的非有机硅脲基粘合剂。合 适的非有机硅脲基粘合剂可包含X-B-X反应性低聚物和烯键式不饱和单体。X-B-X反应性 低聚物包括作为烯键式不饱和基团的X,以及作为具有至少一个脲基的非有机硅嵌段脲基 单元的B。在一些实施例中,粘合剂层不是微结构化的。
[0152] 另一个示例性粘合剂包括如国际专利申请No. PCT/US2010/031689(代理人案卷 号65412W0003)中所述的非有机硅氨基甲酸酯基粘合剂。合适的氨基甲酸酯基粘合剂可包 含X-A-B-A-X反应性低聚物和烯键式不饱和单体。所述X-A-B-A-X反应性低聚物包括作为 烯键式不饱和基团的X,作为数均分子量为5, 000克/摩尔或更大的非有机硅单元的B,以 及作为氨基甲酸酯连接基团的A。
[0153] 另外,粘合剂层150可以包括面向输入边缘114的第二表面134上的微结构化表 面,以允许有空气被引导通过微结构化表面,使得气泡不太可能停留在粘合剂层150和输 入表面114之间。
[0154] 在一些实施例中,粘合剂层150可被选择成使得其可用来平整化光导110的输入 表面114,以使该界面上很少发生或不发生光的漫射。在这些实施例中,光导110的制造过 程可得以简化,因为在附接结构化表面层130之前不一定需要抛光输入表面114。
[0155] 粘合剂层150可具有任何所需的折射率n3。例如,n3可小于、等于或大于结构化表 面层130的多个结构体136的折射率Ii 1。另外,n3可小于、等于或大于光导110的折射率 n2〇
[0156] 由于结构化表面层130可导引光以与光导平面内(即x-y平面)的输入表面的法 线成大于光导110的TIR角的角度进入光导110, 一些入射光可以小于TIR角的角度入射 到光导的一个或多个边缘118上,并因此离开光导。这种漏光现象可能降低被导引通过输 出表面112的光(即输出光通量分布)的均匀度,因为非所需的光量不可能远离输入表面 114在光导中传播。漏光还可导致照明组件100的效率降低。
[0157] 为有助于防止这种漏光现象,可紧邻光导110的一个或多个边缘118设置一个或 多个侧反射器140,以将渗漏的光反射回到光导110中。侧反射器140可包括任何合适的一 种或多种类型的反射器。例如,侧反射器140可以具有镜面反射性、半镜面反射性或漫反射 性。在一些实施例中,侧反射器可以包括反射至少一种偏振态的光的介电多层光学膜,如得 自美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St. Paul,MN)的增强型镜面反射膜(ESR 膜)。侧反射器可包括如本文关于后反射器152所述的相同反射器,并且可附接于光导或与 光导分开。
[0158] 在一些实施例中,可使用任何合适的技术将侧反射器140附接于光导110的一个 或多个边缘118。例如,可使用类似于本文所述粘合剂层150的粘合剂层(未示出)将侧 反射器140附接于一个或多个边缘118。粘合剂层可被选择成使得其将边缘118平整化, 从而通过允许边缘保持未抛光状态而简化光导110的制造过程。对于其中侧反射器140包 括多层光学膜反射器的实施例,可能有利的是反射器具有设置在其表面和光导112的边缘 118之间的低折射率层,如美国专利申请No. 61/405, 141 (代理人案卷号66153US002)中所 述。
[0159] 照明组件110还可包括后反射器152。后反射器152优选地具有高反射率。例如, 后反射器152可以具有对于光源射出的可见光而言至少90%、95%、98%、99%的轴上平均 反射率,或对于任何偏振的可见光而言更高的轴上平均反射率。该反射率值还可以减少高 度循环腔中的损耗量。这样的反射率值涵盖了反射到半球中的所有可见光,即这样的值同 时包括镜面反射和漫反射。
[0160] 无论在空间上均匀分布或图案化,后反射器152可以主要是镜面反射器、漫反 射器或镜面反射器与漫反射器的组合。在一些实施例中,后反射器152可为如名称为 "RECYCLING BACKLIGHTS WITH BENEFICIAL DESIGN CHARACTERISTICS"(具有有益设计特 征的循环背光源)的PCT专利申请No. W02008/144644 ;以及名称为"BACKLIGHT SHTABLE FOR DISPLAY DEVICES"(适用于显示设备的背光源)的美国专利申请No. 11/467, 326(Ma 等人)中所述的半镜面反射器。
[0161] 在一些情况下,后反射器152可以由具有高反射率涂层的刚性金属基底制成, 或者由层压到支承基底上的高反射率膜制成。合适的高反射性材料包括增强型镜面反 射片(ESR)多层聚合物膜;使用0.4密耳厚的丙烯酸异辛酯-丙烯酸压敏粘合剂将掺有 硫酸钡的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(2密耳厚)层合到ESR膜上而制成的膜,本文将所 得的这种层合膜称为"EDR II"膜;得自东丽工业有限公司(Toray Industries, Inc.) 的E-60系列Lumirror?聚酯膜;多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜,例如得自戈尔有限公司 (W. L. Gore&Associates, Inc.)的那些;得自蓝菲光学有限公司(Labsphere, Inc.)的 Spectralon?反射材料;得自德国安错股份有限公司(Alanod Aluminum-Veredlung GmbH&Co.)的Miro?阳极化铝膜(包括Miro?2膜);得自古河电工株式会社(Furukawa Electric Co.,Ltd.)的MCPET高反射率泡沫片材;得自三井化学公司(Mitsui Chemicals, Inc.)的白色Refstar?膜和MT膜;以及2xTIPS (参见实例部分的描述)。
[0162] 后反射器152可以基本上平坦而光滑,或其可以具有与之相联的结构化表面,以 增强光的散射或混合。这种结构化表面可被加到(a)后反射器152的表面上或(b)涂敷到 该表面的透明涂层上。在前一种情况下,可以将高反射率膜层合到预先形成结构化表面的 基底上,或可将高反射率膜层合到平坦基底(例如金属薄片,如同得自3M公司的耐用增强 型镜面反射片-金属(DESR-M)反射器)上,然后再采用(例如)压印操作形成结构化表面。 在后一种情况下,可以将具有结构化表面的透明膜层合到平坦反射面上,或可将透明膜施 加到反射器上,然后可以在透明膜顶部形成结构化表面。在一些实施例中,后反射器可以附 接于光导的底面。另外,在一些实施例中,可能有利或有益的是将光学膜(如反射偏振膜) 附接于光导的输出表面112,如美国专利申请No. 61/267, 631 (代理人案卷号65796US002) 和PCT专利申请No. US2010/053655 (代理人案卷号No. 65900W0004)中所述。
[0163] 另外,本发明的背光源可包括注入光学元件(未示出),该注入光学元件可将来自 多个光源120的光导向光导110的输入表面114。在一些实施例中,注入光学元件可用来部 分地准直或禁闭初始入射进光导110的光,以使其传播方向接近横向平面(横向平面平行 于组件的输出表面110)。合适的注入器形状包括楔形、抛物线形、复合抛物线形等。
[0164] 照明组件100还可包括多个提取特征160。虽然将提取特征描绘为紧邻光导110 的背面152设置,但提取特征也可以有选择地紧邻光导110的输出表面112设置。或者,提 取特征160可紧邻输出表面112和背面116两者设置。或者,提取特征160可设置在光导 110 内。
[0165] 通常,光提取特征提取来自光导的光,并且可被构造成可增强输出光在整个光导 表面上的均匀度。在没有对从光导提取的光进行控制的一些处理的情况下,光导的较接近 光源的区域会显得比离光源较远的区域明亮。光提取特征被布置成可在更靠近光源的区域 提供较少的光提取,而在更远离光源的区域提供较多的光提取。在使用不连续的光提取特 征的具体实施中,光提取器图案在面密度方面可以是不均匀的,其中可以通过单位面积内 提取器的数目或单位面积内提取器的尺寸来确定面密度。
[0166] 提取特征160可包括任何合适的形状和尺寸,以导引来自光导110的光通过输出 表面112。例如,可以按照多种尺寸、几何形状和表面轮廓(包括例如突出结构和凹陷结构 两者)形成提取特征160。特征160可以被形成为使得至少一种形状因素(例如高度和/ 或倾角)的变化控制该特征的光提取效率。
[0167] 提取特征160的尺寸、形状、图案和位置以及结构化表面层130的光学特性可被定 制成可提供所需的输出光通量分布。例如,提取特征的图案可设置为使得一个或多个提取 特征设置在距离光导的输出表面112任何合适的距离处,如1〇1111]1、51111]1、31111]1、11111]1或更小的距 离之内。另外,提取特征160图案的开始端可被设置成使得一个或多个提取特征设置在多 个光源120的任何合适距离(即图IA中的距离c)(如10mm、5mm、3mm、lmm或更小)之内。 另外,提取特征160可设置为任何合适的图案,如均匀图案、不均匀图案、梯度图案等。
[0168] 虽然未示出,但可将抗反射涂层(即AR涂层)施加到结构化表面层130的多个结 构体136中的至少一者或光导110的输入表面114上。可使用任何合适的抗反射涂层,如 四分之一波长膜、纳米粒子涂层或纳米级的微复制型特征,
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