微结构化和图案化的导光板以及包括该导光板的设备的制作方法

本申请根据35u.s.c.§119要求于2016年6月10日提交的美国临时申请序列第62/348,386号的优先权，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用整体结合于此。

本公开总体上涉及导光板和包括这种导光板的显示器或照明设备，更具体地涉及包括图案化有多个光提取特征的微结构化聚合物膜的玻璃导光板。

背景技术：

液晶显示器(lcd)通常用于各种电子器件，诸如移动电话、便携式计算机、电子平板设备、电视机以及计算机监视器。然而，lcd与其它显示设备相比在亮度、对比度、效率以及视角方面可受限。例如，为了与其它显示技术竞争，在传统lcd中持续需要更高的对比度、色域和亮度，同时还要平衡功率需求和设备尺寸(例如，厚度)。

lcd可以包括用于产生光的背光单元(blu)，然后可以对产生的光进行转换、滤光和/或偏振以便产生期望的图像。blu可以是侧光式的，例如包括耦合到导光板(lgp)的边缘的光源，或者是背光式的，例如包括设置在lcd面板后面的光源的二维阵列。与侧光式blu相比，直下式照明blu可具有改善的动态对比度的优点。例如，具有直下式blu的显示器可以独立地调节每个led的亮度，以便优化整个图像的亮度的动态范围。这通常称为局部调光。然而，为了实现期望的光均匀性和/或避免直下式blu中的热点，(多个)光源可以定位在距离lgp一定距离处，从而使得整个显示器厚度大于侧光式blu的厚度。在传统的侧光式blu中，来自每个led的光可以在lgp的大区域上扩散，使得关闭单个led或led的组可以仅对动态对比度具有最小影响。

例如，通过在lgp表面上提供一个或多个微结构，可以增强lgp的局部调光效率。例如，塑料lgp(诸如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(ms)lgp)上可以制造有表面微结构，该表面微结构可以将来自每个led的光限制在窄带内。以这种方式，可以沿着lgp的边缘调节(多个)光源的亮度，以便增强显示器的动态对比度。如果led安装在lgp的两个相对侧上，则可以调节led对的亮度以便沿着照明带产生亮度梯度，这可以进一步改善动态对比度。

用于在塑料材料上提供微结构的方法可包括例如注塑、挤出和/或压花。虽然这些技术可以与塑料lgp一起很好地工作，但是由于塑料lgp具有更高的玻璃化转变温度和/或更高的粘度，因此它们可能与玻璃lgp不相容。然而，玻璃lgp可以提供相对于塑料lgp的各种改进，例如，就其低光衰减、低热膨胀系数和高机械强度而言。因此，可能希望使用玻璃作为lgp结构的替代材料，以便克服与塑料相关的各种缺点。例如，由于它们相对弱的机械强度和/或低刚度，可能难以制造既足够大又薄的塑料lgp以满足当前的消费者需求。由于高热膨胀系数，塑料lgp还可能需要光源和lgp之间的较大间隙，这会降低光学耦合效率和/或需要更大的显示器边框。另外，与玻璃lgp相比，塑料lgp可具有更高的吸收水分和膨胀的倾向。

因此，提供具有改善的局部调光效率的玻璃lgp将是有利的，例如在其至少一个表面上具有微结构的玻璃lgp。提供用于为lgp表面提供微结构和/或光提取特征的简单和/或成本有效的方法也是有利的。进一步有利的是提供具有类似于侧光式blu的薄度的背光，同时还提供类似于背光式blu的局部调光能力。

技术实现要素：

本公开在各种实施例中涉及导光板，该导光板包括：透明基板，该透明基板具有边缘表面、发光的第一主表面和相对的第二主表面；以及聚合物膜，该聚合物膜设置在透明基板的第二主表面上，其中聚合物膜包括多个微结构，该多个微结构图案化有多个光提取特征。本文还公开了导光组件，该导光组件包括光学耦合到至少一个光源的如本文所公开的导光板；以及包括这种导光板和组件的显示、电子和照明设备。

在一些实施例中，导光板可具有小于约0.015的色偏δy。根据各种实施例，透明基板可以是玻璃基板，例如，包含玻璃组合物，该玻璃组合物包含50摩尔％-90摩尔％的sio2、0摩尔％-20摩尔％的al2o3、0-20摩尔％的b2o3、0摩尔％-25摩尔％的rxo，其中x是1或2且r是li、na、k、rb、cs、znmg、ca、sr、ba及其组合。在另外的实施例中，透明基板可包含co、ni和cr，且各自少于约1ppm。透明基板的厚度可以在约0.1mm至约3mm的范围内，而聚合物膜的厚度可以在约10μm至约500μm的范围内。

在某些实施例中，聚合物膜可包括可uv固化或可热固化的聚合物，其可模制到玻璃基板的发光表面上。聚合物膜可以例如包括周期性或非周期性的微结构阵列，该微结构阵列包括棱镜、圆形棱镜或柱状透镜。微结构的纵横比可以在例如约0.1至约3的范围内。根据非限制性实施例，该多个光提取特征可具有三角形、梯形或抛物线形横截面轮廓。光提取特征可具有至少一个小于约100μm的尺寸。

本文进一步公开了用于形成导光板的方法，该方法包括：将聚合物材料层施加到透明基板的表面；以及使聚合物材料成形以便产生多个微结构，该多个微结构图案化有多个光提取特征。根据各种实施例，该方法可包括将聚合物材料层施加到透明基板的与发光表面相对的主表面上。在某些实施例中，可以通过丝网印刷施加聚合物材料层。使聚合物材料成形可以例如通过微复制、uv压花、热学压花(thermalembossing)或热压花(hotembossing)来进行。本文公开的方法还可包括用于形成成形模具的一个或多个步骤。使聚合物材料成形的步骤可包括将成形模具施加到聚合物材料层上。

将在以下详细描述中阐述本公开的附加特征和优点，这些特征和优点的一部分对本领域内的技术人员来说从说明书中是显而易见的，或通过实践如本文所述的方法而得知，包括以下详细描述、权利要求书以及附图。

应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者呈现了本公开的各个实施例，并旨在提供用于理解权利要求书的本质和特性的概观或框架。包括附图以提供对本公开的进一步理解，且附图被结合到本说明书中并构成本说明说的一部分。附图示出本公开的各个实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理和操作。

附图说明

当结合以下附图阅读时，可以进一步理解以下详细描述。

图1a-图1b图示出根据本公开的各种实施例的图案化有光提取特征的示例性微结构化表面；

图2图示出根据本公开的某些实施例的导光组件。

图3a-图3d图示出示例性微结构轮廓；

图4a-图4d和图5a-图5h图示出根据本公开的非限制性实施例的用于形成微结构化膜并图案化该微结构化膜的方法；

图6a-图6c是根据本公开的一些实施例形成的光提取特征的形貌图像；

图7a-图7c图示出根据本公开的某些实施例形成的光提取特征的截面图；

图8a图示出示例性导光板，其包括微结构化表面和印刷表面；

图8b-图8c图示出根据本公开的实施例的包括微结构化表面的导光板，该微结构化表面图案化有多个光提取特征；

图9a-图9e描绘了各种导光板的光束宽度；以及

图10是对于图9a-图9e的配置、作为距光源中心的距离的函数的归一化光通量的图形描绘。

具体实施方式

导光板

本文公开了导光板，该导光板包括：透明基板，该透明基板具有边缘表面、发光的第一主表面和相对的第二主表面；以及聚合物膜，该聚合物膜设置在透明基板的第二主表面上，其中聚合物膜包括多个微结构，该多个微结构图案化有多个光提取特征。本文还公开了导光组件，其包括光学耦合到至少一个光源的如本文所公开的导光板。本文还公开了包括这种光导的各种设备，诸如显示、照明和电子设备，例如电视、计算机、电话、平板设备和其它显示面板、灯具、固态照明、广告牌、以及其它建筑元素，仅举几例。

现在将参考图1-图10讨论本公开的各种实施例，其图示出导光板及其制造方法的示例性实施例。下文的一般性描述旨在提供所要求保护的设备的概述，并且将参考非限制性描述的实施例在整个本公开中更具体地讨论各个方面，这些实施例在本公开的范围内可彼此互换。

图1a-图1b图示出导光板(lgp)100、100'的示例性实施例，其包括透明基板110和包括多个微结构130的聚合物膜120。聚合物膜120还可以图案化有光提取特征135、135'。图1a中描绘的光提取图案在某些实施例中可以通过使用激光损坏方法来创建，下面参考图4a-图4d详细讨论。图1b中描绘的光提取图案在各种实施例中可以通过使用光刻技术来创建，下面参考图5a-图5h详细讨论。

如图2所示，至少一个光源140可以光学耦合到透明基板110的边缘表面150，例如，邻近边缘表面150而定位。如本文所使用的，术语“光学地耦合”旨在表示光源被定位在lgp的边缘处，以便将光引入到lgp内。即使光源不与lgp物理接触，该光源也可以光学耦合到lgp。另外的光源(未图示出)也可以光学耦合到lgp的其它边缘表面，诸如相邻或相对的边缘表面。

来自光源140的光发射的一般方向在图2中由实线箭头描绘出。注入到lgp中的光可以由于全内反射(tir)而沿着lgp的长度l传播，直到它以小于临界角的入射角击中界面。全内反射(tir)是在包含第一折射率的第一材料(例如，玻璃、塑料等)中传播的光可以在与包含低于第一折射率的第二折射率的第二材料(例如，空气等)的界面处全反射的现象。可以使用斯涅尔定律解释tir：

n1sin(θi)＝n2sin(θr)

其描述了在具有不同折射率的两种材料之间的界面处的光折射。根据斯涅尔定律，n1是第一材料的折射率，n2是第二材料的折射率，θi是在界面处入射的光相对于界面法线的角度(入射角)，并且θr是折射光相对于该法线的折射角。当折射角(θr)为90°，例如sin(θr)＝1时，斯涅尔定律可表示为：

在这些条件下的入射角θi也可以称为临界角θc。具有大于临界角(θi>θc)的入射角的光将在第一材料内全内反射，而具有等于或小于临界角(θi≤θc)的入射角的光将由第一材料透射。

在空气(n1＝1)和玻璃(n2＝1.5)之间的示例性界面的情况下，临界角(θc)可以计算为41°。因此，如果在玻璃中传播的光以大于41°的入射角击中空气-玻璃界面，则所有入射光将以等于入射角的角度从界面反射。如果反射光遇到包括与第一界面相同的折射率关系的第二界面，则入射在第二界面上的光将再次以等于入射角的反射角反射。

聚合物膜120可以设置在透明基板110的主表面上，诸如与发光表面160相对的主表面170。微结构130的阵列可以与光提取特征135、135'和/或lgp的其它可选组件一起，指引光在向前方向上的透射(例如，朝向用户)，如由虚线箭头所指示。在一些实施例中，光源140可以是朗伯光源，诸如发光二极管(led)。来自led的光可能在lgp内快速扩散，这会使得实现局部调光(例如，通过关闭一个或多个led)具有挑战性。然而，通过在lgp的表面上提供在光传播方向(如图2中的实线箭头所指示)上伸长的一个或多个微结构，能够限制光的扩散，使得每个led光源仅有效地照亮lgp的窄条带。被照明的条带可以例如从led处的原点延伸到相对边缘上的类似端点。这样，使用各种微结构配置，可以以相对有效的方式实现lgp的至少一部分的1d局部调光。

在某些实施例中，导光组件可以被配置为使得可以实现2d局部调光。例如，一个或多个附加光源可以光学耦合到相邻(例如，正交)边缘表面。第一聚合物膜可以布置在发光表面上并具有沿传播方向延伸的微结构，并且第二聚合物膜可以布置在相对的主表面上，该膜具有在与传播方向正交的方向上延伸的微结构。因此，可以通过沿着每个边缘表面选择性地关闭光源中的一个或多个来实现2d局部调光。

尽管未在图2中图示出，透明基板110的发光表面160可以图案化有多个光提取特征和/或设置有微结构化表面。例如，光提取特征可以跨发光表面160分布，例如作为构成粗糙或凸起表面的纹理特征，或者可以分布在基板或其部分内并遍及基板或其部分，例如作为激光损坏的特征。用于产生这种光提取特征的合适方法可包括印刷(诸如喷墨印刷、丝网印刷、微印刷等)、纹理化、机械粗糙化、蚀刻、注塑、涂覆、激光损伤或其任何组合。这些方法的非限制性示例包括，例如，酸蚀刻表面、用tio2涂覆表面、以及通过将激光聚焦在表面上或在基板基质内来激光损坏基板。

在各种实施例中，光提取特征135、135'可包括光散射点。根据各种实施例，可以以合适的密度图案化提取特征，以便跨透明基板的发光表面产生基本均匀的光输出强度。在某些实施例中，接近光源的光提取特征的密度可以低于在从光源进一步远离的点处的光提取特征的密度，或反之亦然，诸如从一端到另一端的梯度，适于跨lgp创建所需的光输出分布。

光提取特征135、135'可以具有任何横截面轮廓，包括图7a-图7c中所图示的非限制性轮廓，下面更详细地讨论。在各种实施例中，光提取特征135、135'可包括小于约100μm，诸如小于约75μm、小于约50μm、小于约25μm、小于约10μm或甚至更小的至少一个尺寸(例如，宽度、高度、长度等)，包括其间的所有范围和子范围，例如，约1μm至约100μm的范围。

可以根据下面参照图4-图5讨论的示例性方法处理微结构化聚合物膜120以便产生光提取特征。可以使用本领域已知的任何方法形成另外的光提取特征(未描绘出)，例如，共同未决和共同拥有的国际专利申请号pct/us2013/063622和pct/us2014/070771中公开的方法，该专利申请各自通过引用整体并入本文。例如，可以研磨和/或抛光发光表面160以便获得所需的厚度和/或表面质量。然后可以任选地清洁表面和/或可以使待蚀刻的表面经受去除污染的工艺，诸如将该表面暴露于臭氧。作为非限制性实施例，待蚀刻的表面可以暴露于酸浴，例如以例如约1：1到约9：1范围的比例的冰醋酸(gaa)和氟化铵(nh4f)的混合物。蚀刻时间可以在例如约30秒至约15分钟的范围内，并且蚀刻可以在室温或升高的温度下进行。诸如酸浓度/比率、温度和/或时间之类的工艺参数可以影响所得提取特征的尺寸、形状和分布。本领域技术人员能够改变这些参数以便实现所需的表面提取特征。

透明基板110可以具有适当的任何所需尺寸和/或形状，以便产生所需的光分布。在某些实施例中，基板110的主表面160、170可以是平面的或基本上平面的，例如基本上平坦的和/或水平的。在各种实施例中，第一主表面和第二主表面可以是平行的或基本平行的。透明基板110可包括四个边缘，如图2所图示，或者可以包括多于四个边缘，例如多侧面的多边形。在其它实施例中，透明基板110可包括少于四个边缘，例如三角形。作为非限制性示例，光导可以包括具有四个边缘的矩形、正方形或菱形片，但是其它形状和配置旨在落入本公开的范围内，包括具有一个或多个曲线部分或边缘的那些。

在某些实施例中，透明基板110可具有小于或等于约3mm的厚度d1，例如约0.1mm至约2.5mm、约0.3mm至约2mm、约0.5mm至约1.5mm、或者约0.7mm至约1mm的范围，包括其间的所有范围和子范围。透明基板110可包括本领域已知的用于显示设备的任何材料，包括塑料和玻璃材料。示例性塑料材料包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(ms)。玻璃材料可包括例如铝硅酸盐、碱金属铝硅酸盐、硼硅酸盐、碱金属硼硅酸盐、铝硼硅酸盐、碱金属铝硼硅酸盐、碱石灰或其它合适的玻璃。适合用作玻璃光导的市售玻璃的非限制性示例包括例如康宁公司的eaglelotus^tm、iris^tm和玻璃。

一些非限制性玻璃组合物可包含约50摩尔％至约90摩尔％之间的sio2、0摩尔％至约20摩尔％之间的al2o3、0摩尔％至约20摩尔％之间的b2o3、以及0摩尔％至约25摩尔％之间的rxo，其中r为li、na、k、rb、cs中的任何一种或多种且x为2，或者r为zn、mg、ca、sr或ba中的任何一种或多种且x为1。在一些实施例中，rxo–al2o3>0；0<rxo–al2o3<15；x＝2且r2o–al2o3<15；r2o–al2o3<2；x＝2且r2o–al2o3–mgo>-15；0<(rxo–al2o3)<25,-11<(r2o–al2o3)<11,且-15<(r2o–al2o3–mgo)<11；和/或-1<(r2o–al2o3)<2且-6<(r2o–al2o3–mgo)<1。在一些实施例中，玻璃包含co、ni和cr，且各自少于1ppm。在一些实施例中，fe的浓度<约50ppm、<约20ppm、或<约10ppm。在其它实施例中，fe+30cr+35ni<约60ppm，fe+30cr+35ni<约40ppm，fe+30cr+35ni<约20ppm，或者fe+30cr+35ni<约10ppm。在其它实施例中，玻璃包含约60摩尔％至约80摩尔％之间的sio2、约0.1摩尔％至约15摩尔％之间的al2o3、0摩尔％至约12摩尔％的b2o3、约0.1摩尔％至约15摩尔％的r2o、以及约0.1摩尔％至约15摩尔％的ro，其中r为li、na、k、rb、cs中的任何一种或多种且x为2，或者r为zn、mg、ca、sr或ba中的任何一种或多种且x为1。

在其它实施例中，玻璃组合物可包含约65.79摩尔％至约78.17摩尔％之间的sio2、约2.94摩尔％至约12.12摩尔％之间的al2o3、约0摩尔％至约11.16摩尔％之间的b2o3、约0摩尔％至约2.06摩尔％之间的li2o、约3.52摩尔％至约13.25摩尔％之间的na2o、约0摩尔％至约4.83摩尔％之间的k2o、约0摩尔％至约3.01摩尔％之间的zno、约0摩尔％至约8.72摩尔％之间的mgo、约0摩尔％至约4.24摩尔％之间的cao、约0摩尔％至约6.17摩尔％之间的sro、约0摩尔％至约4.3摩尔％之间的bao、以及约0.07摩尔％至约0.11摩尔％之间的sno2。

在另外的实施例中，透明基板110可包含rxo/al2o3比率为0.95至3.23之间的玻璃，其中r为li、na、k、rb、cs中的任何一种或多种，并且x为2。在进一步的实施例中，玻璃可以包含在1.18和5.68之间的rxo/al2o3比率，其中r为li、na、k、rb、cs中的任何一种或多种且x为2，或者r为zn、mg、ca、sr或ba中的任何一种或多种且x为1。在更进一步的实施例中，玻璃可以包含-4.25至4.0之间的rxo–al2o3–mgo，其中r为li、na、k、rb、cs中的任何一种或多种，并且x为2。在又进一步的实施例中，玻璃可包含约66摩尔％至约78摩尔％之间的sio2、约4摩尔％至约11摩尔％之间的al2o3、约4摩尔％至约11摩尔％之间的b2o3、约0摩尔％至约2摩尔％之间的li2o、约4摩尔％至约12摩尔％之间的na2o、约0摩尔％至约2摩尔％之间的k2o、约0摩尔％至约2摩尔％之间的zno、约0摩尔％至约5摩尔％之间的mgo、约0摩尔％至约2摩尔％之间的cao、约0摩尔％至约5摩尔％之间的sro、约0摩尔％至约2摩尔％之间的bao、以及约0摩尔％至约2摩尔％之间的sno2。

在附加实施例中，透明基板110可包括玻璃材料，该玻璃材料包括约72摩尔％至约80摩尔％之间的sio2、约3摩尔％至约7摩尔％之间的al2o3、约0摩尔％至约2摩尔％之间的b2o3、约0摩尔％至约2摩尔％之间的li2o、约6摩尔％至约15摩尔％之间的na2o、约0摩尔％至约2摩尔％之间的k2o、约0摩尔％至约2摩尔％之间的zno、约2摩尔％至约10摩尔％之间的mgo、约0摩尔％至约2摩尔％之间的cao、约0摩尔％至约2摩尔％之间的sro、约0摩尔％至约2摩尔％之间的bao、以及约0摩尔％至约2摩尔％之间的sno2。在某些实施例中，玻璃可包含约60摩尔％至约80摩尔％之间的sio2、约0摩尔％至约15摩尔％之间的al2o3、约0摩尔％至约15摩尔％之间的b2o3、以及约2摩尔％至约50摩尔％之间的rxo，其中r为li、na、k、rb、cs中的任何一种或多种且x为2，或者r为zn、mg、ca、sr或ba中的任何一种或多种且x为1，并且其中fe+30cr+35ni<约60ppm。

在一些实施例中，透明基板110可包括小于0.015的色偏δy，诸如约0.005至约0.015(例如，约0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014或0.015)的范围。在其它实施例中，透明基板可包括小于0.008的色偏。根据某些实施例，对于约420-750nm范围的波长，透明基板可具有小于约4db/m的光衰减α1(例如，由于吸收和/或散射损失)，诸如小于约3db/m、小于约2db/m、小于约1db/m，小于约0.5db/m、小于约0.2db/m、或甚至更小，例如约0.2db/m至约4db/m的范围。

在一些实施例中，透明基板110可包含化学强化的玻璃，例如通过离子交换。在离子交换过程中，玻璃片材表面处或附近的玻璃片材内的离子可以与更大的金属离子交换，例如，从盐浴中交换。将较大离子结合到玻璃中可以通过在近表面区域中产生压缩应力来强化片材。可以在玻璃片材的中心区域内诱发相应的拉伸应力以便平衡压缩应力。

离子交换可以例如通过将玻璃浸入熔融盐浴中预定的一段时间来进行。示例性盐浴包括但不限于kno3、lino3、nano3、rbno3及其组合。熔融盐浴的温度和处理时间段可以变化。根据所需应用，确定时间和温度在本领域技术人员的能力范围内。作为非限制性示例，熔融盐浴的温度可以为约400℃至约800℃的范围，诸如约400℃至约500℃，并且预定的时间段可以为约4小时至约24小时的范围，诸如约4小时至约10小时，虽然设想了其它温度和时间组合。作为非限制性示例，可以将玻璃浸没在kno3浴中，例如，在约450℃下持续约6小时，以便获得富含k的层，其赋予表面压缩应力。

聚合物膜120可包括可uv固化或热固化的任何聚合物材料。聚合物材料可以进一步选自具有低色偏和/或蓝光波长(例如，～450-500nm)的低吸收的组合物，如下面更详细地讨论的。在某些实施例中，聚合物膜120可以沉积在基板的主表面170上并且被模制或以其它方式处理以便产生微结构130。聚合物膜120可以是连续的或不连续的。

虽然图1-图2图示出具有透镜状轮廓的微结构130，但是聚合物膜120可以包括任何其它合适的微结构130，该微结构130可以类似地图案化有光提取特征135、135'。例如，图3a-图3b图示出分别包括棱镜132和圆形棱镜134的微结构130。如图3c所示，微结构130还可以包括柱状透镜136(也参见图1-图2)。当然，所描绘的微结构仅是示例性的，并不旨在限制所附权利要求。其它微结构形状是可能的并且旨在落入本公开的范围内。此外，虽然图3a-图3c图示出规则(或周期性)阵列，但也可以使用不规则(或非周期性)阵列。例如，图3d是包括非周期性棱镜阵列的微结构化表面的sem图像。

如本文所使用，术语“微结构”、“微结构化”及其变形旨在表示具有至少一个尺寸(例如，高度、宽度、长度等)的聚合物膜的表面起伏特征，该至少一个尺寸小于约500μm，诸如小于约400μm、小于约300μm、小于约200μm、小于约100μm、小于约50μm、或甚至更小，例如约10μm至约500μm的范围，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施例中，微结构可具有规则或不规则的形状，其在给定阵列内可相同或不同。虽然图3a-图3d总体上图示出相同尺寸和形状的微结构130，该微结构130以基本相同的节距均匀地间隔开，但应当理解，并非给定阵列内的所有微结构必须具有相同的尺寸和/或形状和/或间距。可以使用微结构形状和/或尺寸的组合，并且这种组合可以以周期性或非周期性方式排列。

此外，微结构130的尺寸和/或形状可以根据lgp的期望光输出和/或光学功能而变化。例如，不同的微结构形状可以导致不同的局部调光效率，也称为局部调光指数。作为非限制性示例，棱镜微结构的周期性阵列可导致ldi值高达约70％，而柱状透镜的周期性阵列可导致ldi值高达约83％。当然，可以改变微结构尺寸和/或形状和/或间距以便实现不同的ldi值。不同的微结构形状还可以提供额外的光学功能。例如，具有90°棱镜角的棱镜阵列不仅可以导致更有效的局部调光，而且由于光线的再循环和重新定向，还可以部分地将光聚焦在垂直于棱柱脊的方向上。

参考图3a，棱镜微结构132可具有约60°至约120°范围的棱镜角度θ，诸如约70°至约110°、约80°至约100°、或约90°，包括其间的所有范围和子范围。参见图3c，透镜状微结构136可具有任何给定的横截面形状(如虚线所图示)，范围包括半圆形、半椭圆形、抛物线形或其它类似的圆形形状。应当注意，为了简化说明的目的，光提取特征未在图3a-图3c中图示出，但是这样的特征可以存在于非限制性实施例中。

聚合物膜120可具有总厚度d2和“平台”厚度t。微结构130可包括峰p和谷v，并且总厚度可对应于峰p的高度，而平台厚度可对应于谷v的高度。根据各种实施例，沉积聚合物膜120使得平台厚度t为零或尽可能接近零可能是有利的。当t为零时，聚合物膜120可以是不连续的。例如，平台厚度t可以在0至约250μm的范围内，诸如约10μm至约200μm、约20μm至约150μm、或者约50μm至约100μm，包括其间的所有范围和子范围。在另外的实施例中，总厚度d2可以为从约10μm至约500μm的范围，诸如约20μm至约400μm、约30μm至约300μm、约40μm至约200μm、或者约50μm至约100μm，包括其间的所有范围和子范围。

继续参考图3a-图3c，微结构130还可以具有宽度w，其可以根据需要变化以便实现期望的纵横比。平台厚度t和总厚度d2的变化也可用于修改光输出。在非限制性实施例中，微结构130的纵横比(w/[d2-t])可以为约0.1至约3的范围，诸如约0.5至约2.5、约1至约2.2、或者约1.5至约2，包括其间的所有范围和子范围。根据一些实施例，纵横比可以为约2至约3的范围，例如约2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3，包括其间的所有范围和子范围。微结构的宽度w也可以在例如约1μm至约250μm的范围，诸如约10μm至约200μm、约20μm至约150μm、或约50μm至约100μm，包括其间的所有范围和子范围。还应注意，微结构130可具有在光传播方向(参见图2中的实线箭头)上延伸的长度(未标记)，其可根据需要变化，例如取决于透明基板110的长度l。

在某些实施例中，聚合物膜120可包含在可见波长上不表现出明显色偏的材料。由于蓝色波长(例如，～450-500nm)的光吸收，几种塑料和树脂可能具有随时间产生黄色色调的趋势。这种变色可能在升高的温度下恶化，例如在正常的blu操作温度内。此外，包含led光源的blu可能由于蓝色波长的显著发射而加剧色偏。特别地，led可以用于通过用颜色转换材料(诸如磷光体等)涂覆发射蓝光的led来输送白光，该颜色转换材料将蓝光中的一些转换成红色和绿色波长，从而导致整体感知白光。然而，尽管进行了这种颜色转换，led发射光谱仍然可以在蓝色区域中具有强发射峰。如果聚合物膜吸收蓝光，则蓝光可以被转换为热，从而进一步加速聚合物降解并进一步随时间增加蓝光吸收。

虽然当光垂直于膜传播时聚合物膜对蓝光的吸收可以忽略不计，但是当光沿着膜的长度传播时(如在侧光式lgp的情况下)，该吸收可能由于较长的传播长度而变得更加显著。沿着lgp的长度的蓝光吸收可导致蓝光强度的显著损失，并因此导致沿传播方向的显著的颜色变化(例如，黄色色偏)。这样，人眼可以从显示器的一个边缘到另一个边缘感知到色偏。因此，选择对于可见范围(例如，～420-750nm)内的不同波长具有相当吸收值的聚合物膜材料可能是有利的。例如，蓝色波长处的吸收可以基本上类似于红色波长处的吸收等等。

在一些实施例中，可以选择聚合物膜以避免在>450nm的波长处吸收的发色团。在某些实施例中，可以选择聚合物膜，使得蓝光吸收发色团的浓度小于约5ppm，诸如小于约1ppm、小于约0.5ppm、或小于约0.1ppm，包括其间的所有范围和子范围。或者，可以改变聚合物膜以便补偿蓝光吸收，例如，通过掺入一种或多种染料、颜料和/或荧光增白剂，它们在黄色波长(例如，～570-590nm)处吸收以便中和任何潜在的色偏。然而，设计聚合物材料以吸收蓝色波长和黄色波长两者可降低膜的总透射率，并因此降低lgp的总透射率。因此，在某些实施例中，替代地选择和/或修改聚合物材料以便减少蓝光吸收并由此增加膜的总透射率可能是有利的。

根据各种实施例，还可以选择聚合物膜120以便具有折射率分散，该折射率分散平衡蓝色和红色光谱区域中的界面菲涅耳反射，以便最小化沿着lgp的长度的色偏。例如，对于波长在约450-630nm之间的45°处的基板-聚合物膜界面处的菲涅耳反射的差异可小于0.015％，诸如小于0.005％、或小于0.001％，包括它们之间的所有范围和子范围。其它相关的分散特性描述在于2016年6月10日提交的题为“包含光提取特征的玻璃制品(glassarticlescomprisinglightextractionfeatures)”的共同未决的美国临时申请第62/348465号中，该申请通过引用整体并入本文。

在某些实施例中，基板110、聚合物膜120和/或lgp100、100'可以是透明的或基本上透明的。如本文中所使用的，术语“透明”旨在表示基板、膜或lgp在光谱的可见区域(～420-750nm)中具有大于约80％的光学透射率。例如，在可见光范围内，示例性透明材料可以具有大于约85％的透光率，诸如大于约90％、大于约95％或大于约99％的透光率，包括它们之间的所有范围和子范围。在某些实施例中，在紫外光(uv)区(～100-400nm)中，示例性透明材料可具有大于约50％的透光率，诸如大于约55％、大于约60％、大于约65％、大于约70％、大于约75％、大于约80％、大于约85％、大于约90％、大于约95％或大于约99％的透光率，包括它们之间的所有范围和子范围。

在一些实施例中，示例性透明玻璃或聚合物材料可包含co、ni和cr，且各自少于1ppm。在一些实施例中，fe的浓度<约50ppm、<约20ppm、或<约10ppm。在其它实施例中，fe+30cr+35ni<约60ppm、fe+30cr+35ni<约40ppm、fe+30cr+35ni<约20ppm、或fe+30cr+35ni<约10ppm。根据另外的实施例，示例性透明玻璃或聚合物材料可包括色偏δy<0.015，或者在一些实施例中，色偏<0.008。

可以通过使用用于颜色测量的cie1931标准测量沿着长度l的x和y色度坐标的变化来表征色偏。对于玻璃导光板，色偏δy可以报告为δy＝y(l2)-y(l1)，其中l2和l1是沿着面板或基板方向远离源发射的z位置，并且l2-l1＝0.5米。示例性导光板具有δy<0.01、δy<0.005、δy<0.003、或者δy<0.001。

lgp的光学光散射特性还可受到基板和聚合物材料的折射率的影响。根据各种实施例，透明基板可具有约1.3至约1.8的折射率，诸如约1.35至约1.7、约1.4至约1.65、约1.45至约1.6、或1.5至约1.55，包括其间的所有范围和子范围。在一些实施例中，聚合物材料可具有比基板的折射率大的折射率。在其它实施例中，聚合物材料可具有与基板的折射率基本上类似的折射率。如本文所使用，术语“基本上类似”旨在表示两个值是大约相等的，例如彼此在约10％内，诸如彼此在约5％内，或者在一些情况下彼此在约2％内。例如，在1.5的折射率的情况下，基本上类似的折射率可在约1.35到约1.65的范围。

根据各种非限制性实施例，lgp(玻璃+聚合物)可具有相对低水平的光衰减(例如，由于吸收和/或散射)。例如，lgp的组合衰减α’可以表示为α’＝(d1/d)*α1+(d2/d)*α2，其中d1表示透明基板的总厚度，d2表示聚合物膜的总厚度，d表示lgp的总厚度(d＝d1+d2)，α1表示透明基板的衰减值，并且α2表示聚合物膜的衰减值。在某些实施例中，对于约420-750nm范围的波长，组合衰减α’可小于约5db/m。例如，α’可小于约4db/m、小于约3db/m、小于约2db/m、小于约1db/m、小于约0.5db/m、小于约0.2db/m、或甚至更小，包括其间的所有范围和子范围，例如约0.2db/m到约5db/m。

lgp的组合衰减可以根据例如聚合物膜的厚度和/或聚合物膜厚度与总lgp厚度的比率(d2/d)而变化。这样，可以改变聚合物膜厚度和/或透明基板厚度，以实现期望的衰减值。例如，(d2/d)可以为约1/2至约1/50的范围，诸如约1/3至约1/40、约1/5至约1/30、或者约1/10至约1/20，包括其间的所有范围和子范围。

本文公开的lgp可用于各种显示设备，包括但不限于lcd。根据本公开的各个方面，显示设备可包括耦合到至少一个光源的所揭示的lgp中的至少一者，该至少一个光源可发射蓝光、uv光或近uv光(例如，约100-500nm)。在一些实施例中，光源可以是发光二极管(led)示例性lcd的光学组件还可包括反射器、漫射器、一个或多个棱镜膜、一个或多个线性或反射偏振器、薄膜晶体管(tft)阵列、液晶层、以及一个或多个彩色滤光器，仅举出几个组件。本文公开的lgp还可以用于各种照明设备，诸如照明器或固态照明设备。

方法

本文还公开了用于形成导光板的方法，该方法包括：将聚合物材料层施加到透明基板的表面；以及使聚合物材料成形以便产生多个微结构，该多个微结构图案化有多个光提取特征。根据各种实施例，该方法可包括将聚合物材料层施加到透明基板的与发光表面相对的主表面上。在某些实施例中，可以通过丝网印刷施加聚合物材料层。使聚合物材料成形可以例如通过微复制、uv压花、热学压花或热压花来进行。本文公开的方法还可包括用于形成成形模具的一个或多个步骤。使聚合物材料成形的步骤可包括将成形模具施加到聚合物材料层上。

再次参照图2，在各种实施例中，可以使用各种方法(诸如模制和/或印刷技术)，将聚合物膜120施加到透明基板110的主表面170上。例如，聚合物材料层可以被印刷(例如，丝网印刷、喷墨印刷、微印刷等)、挤出或以其它方式涂覆到透明基板上，随后用所需的表面图案压印或压花。或者，在用聚合物材料涂覆透明基板的同时，可以以所需图案压印或压花聚合物材料。这些模制工艺可称为“微复制”，其中首先将所需图案制成模具，然后压制到聚合物材料中以便产生模具形状的复制阴模(negativereplica)。在压印期间或之后，聚合物材料可以是uv固化或热固化的，它们可以分别称为“uv压花”和“热学压花”。或者，可以使用热压花技术施加聚合物膜，其中首先将聚合物材料加热至高于其玻璃化转变点的温度，然后进行压印和冷却。

图4a-图4d图示出用于形成导光板的示例性方法，包括形成成形模具和用所述模具压印聚合物材料。在图4a中，第一模板180可以成形或以其它方式设置有微结构图案181。如图4b所示，第一模板180可以被损坏，例如激光损坏，以便产生包括光提取图案183的经修改的模板182。然后，如图4c所图示，经修改的模板182可以用于压印第二模板以便产生成形模具184。然后可使成形模具184与涂覆在透明基板110上的聚合物材料层接触，以便产生图4d的导光板100，该导光板100包括聚合物膜120，该聚合物膜120包括多个微结构130，该多个微结构130图案化有多个光提取特征135。

图5a-图5h图示出用于形成导光板的另一示例性方法，包括形成成形模具和用所述模具压印聚合物材料。在图5a中，第一模板180可以成形或以其它方式设置有微结构图案181。如图5b所示，第一模板180可用于压印模制模板以便形成包括倒置微结构图案186的阴性(negative)模板185。参照图5c，然后可以将第一材料187施加到阴性模板185，例如，沉积在倒置微结构图案186中。然后可以如图所示去除第一材料187的至少一部分以便形成具有倒置微结构图案186和临时倒置光提取图案189的倒置模板188。例如，第一材料187可以包括光致抗蚀剂材料，其可以通过掩模191选择性地暴露于uv辐射190，如图5d所示，以便产生被照射部分192和未曝光部分193。然后可以使用光刻和/或蚀刻技术去除未曝光部分193，如图5e所示。参照图5f，倒置模板188可用于压印具有微结构图案181和光提取图案183的中间模板194。随后可以使用中间模板194来压印最终模板以便产生图5g的成形模具184'。然后可使成形模具184’与涂覆在透明基板110上的聚合物材料层接触，以便产生图4h的导光板100’，该导光板100’包括聚合物膜120，该聚合物膜120包括多个微结构130，该多个微结构130图案化有多个光提取特征135’。

本文公开的方法可以产生不同形状和尺寸的光提取特征135、135'。例如，参照图6a-图6c，在图4中描绘的方法例如可以通过以下步骤来执行：激光损坏第一模板以便产生具有所描绘的拓扑轮廓的光提取特征135。示例性激光器包括但不限于nd：yag激光器、co2激光器等。如图6a所示，激光器可用于产生类似火山口的光提取特征，其可以具有基本上抛物线形的横截面，如图7a所图示(见虚线)。或者，如图6b-图6c所描绘，激光器可用于产生锥形光提取特征，其可以具有基本上三角形的横截面，如图7b所图示(见虚线)。或者，图5中描绘的方法可以通过以下步骤来执行：例如使用光刻技术以便产生截头圆锥形光提取特征，其可以具有基本上梯形的横截面，如图7c所图示(见虚线)。当然，光提取特征135、135'可以具有任何其它形状、横截面或其组合，所有这些都旨在落入本公开的范围内。

根据各种实施例，透明基板可包含具有第一玻璃化转变温度tg1的组合物，该第一玻璃化转变温度tg1大于聚合物膜的第二玻璃化转变温度tg2。例如，玻璃化转变温度(tg1-tg2)之间的差可以是至少约100℃，诸如约100℃至约800℃、约200℃至约700℃、约300℃至约600℃、或者约400℃至约500℃的范围，包括它们之间的所有范围和子范围。该温度差可以允许聚合物材料模制到透明基板上，而不会在模制过程中熔化或以其它方式负面地影响透明基板。在其它实施例中，透明基板可具有第一熔化温度tm1，该第一熔化温度tm1大于聚合物膜的第二熔化温度tm2和/或在给定的加工温度下的第一粘度v1，该第一粘度v1大于聚合物膜在该给定的加工温度下的第二粘度v2。

将理解的是，各个公开的实施例可涉及特定特征、元件或步骤(结合所述特定的实施例来描述它们)。还将理解的是，虽然结合一个特定实施例来描述特定特征、元件或步骤，但是可将它们以各种未示出的组合或排列；来与替代实施例互换或结合。

还要理解的是，如本文所使用的术语“所述”、“一”或“一个”是指“至少一个”，且不应被限制成“仅一个”，除非具体地指示了相反含义。因此，例如，对光源摂的引用包括具有两个或多个这样的光源的示例，除非上下文明确地另作指示。同样地，“多个”或“阵列”旨在表示“多于一个”。这样，“多个光散射特征”包括两个或更多个这样的特征，例如三个或更多个这样的特征等，并且“微结构的阵列”包括两个或更多个这样的微结构，诸如三个或更多个这样的微结构，等等。

范围在本文中可被表达为从约摂一个特定值和/或到“约”另一特定值。当表达这种范围时，示例包括从该一个特定值和/或到该另一特定值。类似地，当值被表达为近似值时，通过使用先行词“约”，将理解该特定值形成另一方面。将进一步理解的是，每一个范围的端点在关于另一端点以及独立于另一端点两方面都是显著的。

本文所使用的术语“基本”、“基本上”以及它们的变型旨在表示，所描述的特征等于或近似等于一个值或描述。例如，“基本上平面的”表面旨在表示平面的或近似平面的表面。此外，如上所限定，“基本上类似”旨在表示两个值相等或近似相等。在一些实施例中，“基本上类似”可表示彼此的大约10％内的值，诸如，彼此的大约5％内、或彼此的大约2％内。

除非另外明确地指出，此处所阐述的任何方法决不会被解释为要求其步骤以特定的顺序执行。因此，在方法权利要求实际上不叙述其步骤跟随的次序、或者在权利要求或说明书中未以其他方式说明这些步骤限于特定次序的情况下，不打算推断出任何特定顺序。

当特定实施例的各种特征、元素或步骤可以通过使用过渡短语“包括”而公开，应该理解的是隐含着替代的实施例，包括可以使用过渡短语“包含”或“基本包含”而被描述的那些实施例。因此，例如，包括a+b+c的设备的隐含替代实施例包括设备包含a+b+c的实施例，以及设备基本上包含a+b+c的实施例。

对本领域的技术人员显而易见的是，可在不背离本公开的精神和范围的情况下对本公开作出各种修改和变化。由于所属技术领域的技术人员可以想到包括本公开的精神和实质的所公开的各实施例的修改、组合、子组合和变体，因此，本公开应该被理解为包括所附权利要求书以及它们的等效内容的范围的一切。

以下示例旨在仅是非限制性的和说明性的，具有本发明由权利要求所限制的范围。

示例

使用甲基丙烯酸甲酯(ms)或康宁iris^tm玻璃作为透明基板制备具有各种配置的导光板(692.2x1212.4x2mm)。如下表i中所示，为基板的一个或两个表面提供有微结构和/或光提取特征。当存在时，聚合物膜与透明基板的折射率匹配。led光源(120mm)耦合到lgp的边缘表面。图8a图示出示例1的配置，而在图8b-图8c中图示出示例4和示例5的配置。测量每个样品的平均表面亮度、亮度均匀性和色偏(δx、δy)。这些测量的结果列于下表i中。由每种配置产生的光束的图像在图9a-图9e中图示出。最后，测量从lgp发射的光的归一化通量作为距led的中心线的距离的函数，并绘制在图10中。

表i：lgp配置和测量

*图案1：发光表面；图案2：相对的主表面

如上表i所示，与在发光表面上具有微结构并且在相对的主表面上具有提取特征(示例1和示例3)的ms和玻璃lgp相比，示例4-示例5的lgp(在与发光表面相对的主表面上包括图案化微结构)表现出相当的光学性能。图9a-图9e中呈现的图像还反映了这些示例的相当的局部调光效率，示例1和示例3-示例5中的每一个表现出230mm的全波半最大值(fwhm)值(图10中的曲线a)，其显著窄于不具有微结构化表面的示例2的300mm的fhwm值(图10中的曲线b)。

使用本文公开的方法，lgp表面可以使用单个预制模具同时提供有微结构和光提取特征，这与微结构化和印刷提取特征的单独步骤相比，可以更简单和/或更具成本效益。此外，微结构和提取特征可以形成在lgp的单个表面上，从而允许在lgp的相对表面上的附加配置。最后，包括这种图案化微结构表面的lgp可以具有与在一个表面上具有微结构和在相对表面上具有提取特征的lgp相当的光学性能和/或局部调光效率。