JP2015534100A - 可変屈折率光抽出層及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

第１の材料を有した第１の領域及び第２の材料を含んだ第２の領域を包含する可変屈折率光抽出層が説明されるが、第１の領域は第２の領域よりも低い有効屈折率を有する。光学フィルム及びスタックは、フロントライト又はバックライトディスプレイ装置及び照明器具で可変屈折率光抽出層を使用することができる。

Description

光抽出層は、種々の光学スタック、例えばディスプレイ、一般照明、又は他の照明用途、において有用である。これらの用途の多くで、光抽出層は光導体に光学的に連結される場合があり、その場合には、光抽出層は光導体から特定の角度範囲の光を選択的に抽出するために機能する。従来の光導体では、光導体内を輸送される光が光導体外へ向けられるように、抽出層は光散乱特性を有する。これらの光散乱特性は、場合により、光導体の面上に配置されるか又は光導体の面にエッチングされた拡散反射性プリント抽出ドット又は構造を含む。あいにく、これらの層の多くは、光学的に透明ではないか、又は著しく歪みがないとは言えないため、目視を困難にする。

一態様では、本開示は可変屈折率光抽出層を説明する。可変屈折率光抽出層は、第１の物質を含む第１の領域及び第２の物質を含む第２の領域を有し、第１の物質はナノボイド化ポリマー材料であり、第２の物質はナノボイド化ポリマー材料ではない。第１の領域は第２の領域よりも低い有効屈折率を有し、層の第１及び第２の領域は、光導体に光学的に連結されるときに層が第１及び第２の領域の幾何学的配列に基づき光導体から光を選択的に抽出するように、配置される。

別の態様では、本開示は、可変屈折率光抽出層を形成する方法を説明する。方法は、基材上に第１の物質を選択的にパターン化することと、第２の物質をオーバーコーティングして層を形成することと、を含み、前記層の第１の領域は、前記第１の物質が選択的に印刷されている区域に対応し、前記層の第２の領域は、少なくとも、前記第１の物質が選択的に印刷されている場所の間の区域に、対応する。第１の領域は第２の領域よりも低い有効屈折率を有し、第１の領域はナノボイド化ポリマー材料であり、第２の物質はナノボイド化ポリマー材料ではない。層の第１及び第２の領域は、層が第１及び第２の領域の幾何学的配列に基づき基材から導波モード光を選択的に抽出するように、配置される。

可変屈折率光抽出層の断面立面図である。 低屈折率層の断面立面図である。 別の可変屈折率光抽出層の断面立面図である。 可変屈折率光抽出層の光学機能を示す図である。 可変屈折率光抽出層の光学機能を示す別の図である。 図１ａ又は図１ｃの可変屈折率光抽出の場所と有効屈折率との間の関係を示す図である。 ナノボイド化ポリマー材料の概略断面図である。 第１及び第２の領域の例示的な幾何学的配列を示す可変屈折率光抽出層の平面図である。 線ｗ_１に沿った、図４ａに示される可変屈折率光抽出層の有効屈折率分布を示す図である。 線ｗ_１に沿った、図４ａに示される可変屈折率光抽出層の透過率を示す図である。 線ｗ_１に沿った、図４ａに示される可変屈折率光抽出層の透明度を示す図である。 第１及び第２の領域の別の例示的な幾何学的配列を示す可変屈折率光抽出層の平面図である。 第１及び第２の領域の更に別の例示的な幾何学的配列を示す可変屈折率光抽出層の平面図である。 図１ａ又は図１ｃの可変屈折率光抽出層を含む光学スタックの分解断面立面図である。 図１ａ又は図１ｃの可変屈折率光抽出層を含む光学スタックの別の分解断面立面図である。 図１ａ又は図１ｃの可変屈折率光抽出層を含む別の光学スタックの分解断面立面図である。 複数のマイクロ構造体を有した可変屈折率光抽出層の断面立面図である。 可変屈折率光抽出層及び反射性散乱要素を含む光学スタックの断面立面図である。 可変屈折率光抽出層及び反射性散乱要素を含む別の光学スタックの分解断面立面図である。 可変屈折率光抽出層及び反射性散乱要素を含む別の光学スタックの断面立面図である。 可変屈折率光抽出層による導波モード光の選択的な抽出の画像である。

本開示の実施形態は、第１の領域及び第２の領域を一般に含むことができる可変屈折率光抽出層を含む。第１の領域は第１の物質を含み、第２の領域は第２の物質を含む。第１の物質及び第２の物質は異なる特性を有することができ、例えば、第１の物質はナノボイド化ポリマー材料であることができ、第２の物質はナノボイド化ポリマー材料であることができない。同様に、第１の領域は、第２の領域とは異なる特性を有することができ、例えば、第１の領域は、第２の領域よりも低い有効屈折率を有することができる。高屈折率の光学的特性及び低屈折率の光学的特性の領域が光学層にわたり変化することができるため、光学層は可変屈折率光学層と呼ばれ得る。光導体に光学的に連結されるときに層が第１及び第２の領域の幾何学的配列に基づいて光導体から光を選択的に抽出するように、第１及び第２の領域が配置されるので、可変屈折率光学層は可変屈折率光抽出層と呼ばれ得る。

可変屈折率光抽出層は、隣接する層内を超臨界角とは異なる角度で移動する導波モード光を抽出するように作用することができ、同時に、抽出層に入射する臨界未満の光に対して、全くは又はほとんど光を散乱させない。可変屈折率光抽出層は、隣接する層から光を抽出することによって、物品又は他のディスプレイ要素を照明してもよい。いくつかの実施形態では、可変屈折率光抽出層は、著しく又は機能的に光を散乱させる特性を有せず、結果として、反対側の像及び物体にほとんど歪みをもたらさない。可変光抽出層は、透明であり、すなわち照明あり及びなしの両方で、全く又はほとんどヘイズを示さず、かつ高い透明度を示す。これは、解像度又はコントラストの著しい低減のない、及び異なる領域により散乱又は回折された光によって生成される視認可能な光学アーチファクトのない、反射型ディスプレイ上の画像又はグラフィックを見ることを可能にする。

いくつかの実施形態では、可変屈折率光抽出層は、１つ又は複数の光導体に光学的に連結できる。他の例示的な実施形態では、可変屈折率光抽出層は、更に、フィルム又は反射型ディスプレイなどの、反射性散乱要素に光学的に連結できる。反射型ディスプレイの実施形態では、可変屈折率光抽出層を介して見る観察者が、顕著なヘイズ又は歪みなしにディスプレイ（又は画像）のピクセルを目視可能であることが本開示の実施形態の利点である。光学的利点に加え、本開示の可変屈折率光抽出層は、高速かつ低費用の製造が可能な比較的単純なコーティング及び印刷技術によって生産できる。

図１ａは、可変屈折率光抽出層の断面立面図である。可変屈折率光抽出層１００は、第１の材料１３２を含む第１の領域１３０ａ及び１３０ｂ、並びに第２の材料１４２を含む第２の領域１４０ａ、１４０ｂ及び１４０ｃを含む。

第１の領域１３０ａ及び１３０ｂ内に位置する第１の材料１３２は、任意の好適な材料であってもよく、任意の好適な方法により形成されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の材料１３２は、低屈折率材料を含むことができる。例示的な低屈折率材料としては、例えば、本説明の他の箇所、及び２０１１年２月２５日出願の米国特許出願第６１／４４６７４０号、発明の名称「Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ」に説明される、ナノボイド化ポリマー材料を含む、ナノ多孔質材料を挙げることができる。他の実施形態では、低屈折率材料は、例えば、２０１２年３月３０日に出願の米国特許出願第６１／６１７，８４２号、発明の名称「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｌｏｗ Ｉｎｄｅｘ Ｍａｔｅｒｉａｌ」に説明されるコーティングなどの、ヒュームドシリカ系低屈折コーティングであることができる。第１の領域のための材料の選択は、重量、耐久性、加工の要件（例えば、材料が硬化工程を必要とするかどうか）、多孔性、屈折率、又は（光学ヘイズ、透明度、及び透過率を含む）透過性などの、任意数の好適な因子を考慮することができる。低屈折率層がナノボイド化され、パターン化された低屈折率領域が小さくなるように設計されたいくつかの実施形態では、パターン化された低屈折率領域は、５００ｎｍ程の大きさ、１μｍ程の大きさ、１０μｍ程の大きさ、又は５０μｍ程の大きさであってよい。

第２の領域１４０ａ、１４０ｂ、及び１４０ｃ内の第２の材料１４２は、任意の好適な材料であることができる。いくつかの実施形態では、第２の材料１４２は、ナノボイド化ポリマー材料ではない。第２の領域１４０ａ、１４０ｂ、及び１４０ｃは、第１の領域１３０ａ及び１３０ｂとは異なる特性を有してもよく、例えば、第２の領域１４０ａ、１４０ｂ、及び１４０ｃが、第１の領域１３０ａ及び１３０ｂよりも高い屈折率を有することができる。いくつかの実施形態では、これは、第１の材料１３２及び第２の材料１４２の異なる特性に起因してもよい。

図１ｂは、低屈折率層の断面立面図である。低屈折率層１０１は、基材１２０、並びに第１の材料１３２を含んだ第１の領域１３０ａ及び１３０ｂを含む。基材１２０は、任意の好適な材料であってもよく、任意の好適な形状又はサイズであってもよい。図１ｂでは実質的に平面的なものとして示されるが、基材１２０は、いくつかの実施形態では、一次又は二次元に湾曲していることができる。いくつかの実施形態では、基材は環状であり、管状構造を形成することができる。基材１２０はまた、透明であってもよい。いくつかの実施形態では、基材１２０は、光導体であることができ、これは、基材が内部全反射（ＴＩＲ）によって導波モード光を輸送することを意味する。光導体として、基材１２０はアクリル系光導体であってもよいし、又は基材１２０は、ポリカーボネート、ポリウレタン、又は任意の他の好適な材料から形成されてもよい。他の実施形態では、基材１２０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリマーフィルムであることができる。基材１２０は、感圧接着剤を含む粘弾性光導体であってもよく、感圧接着剤は、適切な製造又は光学スタック内の隣接する層への接着を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、基材１２０はまた、マイクロキャビティ化されポリエチレンテレフタレートなどの、反射性散乱要素であることができる。基材１２０は、その光学的特性、（反りに対する耐性若しくは可撓性などの）その物理的特性、又は任意のその他の好適な理由から選択できる。

図１ａに関連して説明されたように、第１の材料１３２は、低屈折率材料を含んでもよく、いくつかの場合には、第１の領域は、ナノボイド化ポリマー材料を含むことができる。第１の領域１３０ａ及び１３０ｂは、任意の好適な方法により基材１２０上に適用又はパターン化できる。いくつかの実施形態では、第１の領域１３０ａ及び１３０ｂは、基材上へ第１の材料１３２を選択的に印刷することによって、形成される。印刷としては、非インパクト式若しくはインパクト式印刷、又はデジタル若しくはアナログ印刷を挙げることができる。第１の領域１３０ａ及び１３０ｂは、フレキソ印刷により第１の材料１３２を選択的にパターン化することによって形成することができ、この場合には、低屈折率材料で充填された窪みを有するグラビアロールが、形状又はパターンの所望の配列を伴う刻印を有したフレキソ印刷ロールへ材料を転写させる。基材１２０の層が、刻印の上を通過して刻印と接触し、刻印が、第１の材料１３２を有したウェブを効果的に刻印又は印刷し、したがってフレキソ印刷ロールのパターンから基材１２０の面へ材料を転写させる。印刷としてはまた、輪転グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷、及びリソグラフ印刷を含む、他のプロセスを挙げることができる。熱転写、凹版、又はスプレー若しくはニードルダイコーティングが挙げられるがこれらに限定されない、選択的にパターン化する他の方法が、基材１２０上に第１の領域１３０ａ及び１３０ｂを作製する際に使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、第１の領域１３０ａ及び１３０ｂは、第１の材料１３２の連続的な領域を堆積させ、次いで第１の材料の複数部を選択的に除去し、パターン化された第１の領域１３０ａ及び１３０ｂを残すことによって、形成される。第１の材料１３２の選択的な除去は、ウェットエッチング又はドライエッチング、反応性イオンエッチングと併用したフォトリソグラフィ、インプリント及びナノインプリントリソグラフィを含む、任意の好適な方法によって実行できる。

図１ｃは、図１ｂの低屈折率層に基づく別の可変屈折率光抽出層の断面立面図である。可変屈折率光抽出層１０２は、第１の材料１３２を含む第１の領域１３０ａ及び１３０ｂ、並びに第２の材料１４２を含む第２の領域１４０ａ、１４０ｂ及び１４０ｃを含む。可変屈折率領域１００が強調され、第２の材料１４２のオーバーコーティングが、図１ａに示されるように交互の第１及び第２の領域を作製できることを例示する。本説明では、「可変屈折率光抽出層」という用語は、交互の又はパターン化された第１及び第２の領域による領域を指すために使用され、領域が基材上にパターン化されるか否かは問わない。

第２の材料１４２は、オーバーコートとして使用されるとき、任意好適な材料であってもよく、その物理的及び光学的特性により選択できる。いくつかの実施形態では、第２の材料１４２は、第１の材料１３２よりも高い屈折率を有することができる。第２の材料１４２はまた、溶融若しくはガラス転移温度、分子量、粘度、又は粘弾性などの、その物理的な特性により選択されてもよい。第２の材料１４２はまた、封止又は保護層としてのその特性により選択されてもよく、例えば、その透湿度、耐水性、又は耐引っかき性を考慮できる。いくつかの実施形態では、第２の材料１４２は、光学的に透明な接着剤若しくは感圧接着剤を含む粘弾性材料、高屈折率インク、ハードコート、ポリマー材料、又は硬化性樹脂であることができる。第２の材料１４２の屈折率は、光導体に連結されるときに所望の抽出効果を達成するために、選択又は修正されてもよい。いくつかの実施形態では、特に可変屈折率光抽出層１０２が光学スタックにおいて追加的なフィルムに取り付けられる場合に、第２の材料１４２が接着剤であることが有利であることができる。

第２の材料１４２は、他の箇所で述べられる印刷、パターン化、又はコーティングプロセスのうちのいずれかを含む、任意の好適な方法により低屈折率層上に適用されてもよい。第２の材料１４２はまた、低屈折率層上へ積層されてもよい。第２の材料１４２の粘度特性により、パターン化された第１の領域１３０ａ及び１３０ｂを有しなかった基材１２０上の区域に、すなわち、第２の領域１４０ａ、１４０ｂ、及び１４０ｃにおよそ対応する第１の材料１３２の区域間に、材料を流し充填することが可能であることができる。

いくつかの実施形態では、第２の材料１４２は、基材とは反対の可変屈折率光抽出層の主面上に複数のマイクロ構造体を有することができる。複数のマイクロ構造体としては、レンズレット、プリズム、溝、又は任意の他の規則的若しくは不規則的な面構造を挙げることができる。いくつかの実施形態では、これらの複数のマイクロ構造体が、屈折により光を方向転換、再利用するか、又は転向させるために、形成又は選択できる。他の実施形態では、複数のマイクロ構造体は、回折により光を抽出するために、好適なサイズである。複数のマイクロ構造体は、エッチング、彫刻、エンボス加工、微細複製、並びにキャスト及び硬化プロセスを含む、任意の好適な方法によって形成できる。いくつかの実施形態では、回析又は屈折マイクロ構造体は、第２の材料１４２が適用されるのと同時に形成することができ、そのため可変屈折率光抽出層の製造を単純化し、その結果、複雑ではなく費用のかからないプロセスを提供できる。

図１ｃの簡略化された図である図１ｄを参照すると、光線１５０及び１６０で表される光は、ＴＩＲによって隣接する層１２０内を輸送され続ける。この実施形態では、第１の材料１３２の屈折率は、示されるような臨界角θ_ｃを定める隣接する層の屈折率よりも、非常に低い屈折率となる。光線１５０で表される超臨界角で移動する光は、隣接する層１２０と第１の材料１３２との間の境界面に当たり、光線１５０のこの入射角はθ_ｃよりも大きく、その結果、境界面で反射し続ける光の実質的にすべてがもたらされる。

また、この実施形態では、第２の材料１４２の屈折率は、隣接する層１２０の屈折率とおよそ等しいか又は隣接する層１２０の屈折率よりも高い。この状況では、境界面に臨界角がなく、光線１６０で表される光は、隣接する層１２０と第２の材料１４２との間の境界面を通過し、したがって、隣接する層から層１００内に抽出され続ける。

したがって、図１ｃ及び図１ｄに示される実施形態に対しては、隣接する層において超臨界角で輸送され続ける光が、第１及び第２の領域の幾何学的配列に基づき、可変屈折率光抽出層によって選択的に抽出できるように、第１及び第２の領域は互いに対して配置される。いくつかの実施形態では、選択的な抽出は、例えば、一方の領域によるが他方の領域にはよらず、完全に又は部分的に抽出される光を含むことができる。可変屈折率光抽出層はまた、可変屈折率光抽出層の両側の上に２つの層又は光導体を含む、可変屈折率光抽出層に光学的に連結された２つ以上の層から光を抽出するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、可変屈折率光抽出層は、２つ以上の側部から光を抽出するために、基材の２つ以上の側部に配置することができる。例えば、光導体として使用されるように設計された平面的な基材が、対向する主表面又は主面上に２つの可変屈折率抽出層を有することができる。別の例では、正方形の断面を有するロッドとして説明できる光導体が、その４つの主面上に可変光抽出層を有することができる。更に別の例では、円筒状のロッドである光導体が、その湾曲した表面を覆う可変光抽出層を有することができる。

図１ｅは、光が臨界角未満で隣接する層上に衝突している、光学フィルム１０５の概略断面図である。光線１８０及び１９０で表される光は、隣接する層１２０の表面１７０上に臨界角未満で衝突し、光は、層１２０及び１００によって本質的に偏向することなく移動する。光線１９０で表される光は、第１の材料１３２を通過して移動し、光線１８０で表される光は第２の材料１４２を通過して移動する。可変屈折率光抽出層１００の異なる領域を通過して移動する光の逸脱はほとんどない。これにより、低ヘイズ及び高透明度を有することができる、例示的な光学フィルム１０５などの、光学フィルムがもたらされ、その結果、この光学フィルムを介して見るとき、反対側の像の歪みはほとんどない。可変屈折率光抽出層は、所望の抽出された光パターンを生成するために、ランダム又は疑似ランダムな配列を含む、第１及び第２の領域の任意の幾何学的配列を有することができる。

一般に、可変屈折率光抽出層の屈折率分布は、層の所望の光学性能が得られる限り、どんな形で変化してもよい。図２は、層の横断面にわたって変化することができる屈折率を有する可変屈折率光抽出層を示す。屈折率分布は、平面視での層に対する、層の横断面にわたる距離に対応した、距離ｄのプロットを示す。図２は、ｄ_０に対応する層上のいずれかの初期位置で、層が、第１の領域に対応する第１の屈折率ｎ_１を有することを示す。層の横断面にわたって移動すると、層の屈折率が第２の領域の第２の屈折率に対応するｎ_２へと急激に増加するｄ_１に到達するまで、第１の屈折率ｎ_１が観察される。層の横断面にわたって移動し続けると、層の屈折率が第２の第１の領域を示すｎ_１へ急激に減少するｄ_２に到達するまで、第２の屈折率ｎ_２が観察される。

低い及び高い屈折率をそれぞれ有した２つの隣接する第１及び第２の領域間の屈折率の変化は、多くの方法で変化することができる。例えば、屈折率の変化は、２つの隣接する領域間で、階段関数のように、急激であることができる。別の例に対しては、屈折率の変化は、単調であることができ、（第１の領域から第２の領域への又は第２の領域から第１の領域へのそれぞれの移動に応じて変化が観察されるかどうかに従い）屈折率は連続的に増加又は減少する。いくつかの場合には、隣接する第１及び第２の領域の第１及び第２屈折率は、階段及び単調関数のいくつかの組み合わせによって変化する。

可変光抽出層の第１の領域は、第２の領域の屈折率よりも低い屈折率を有する。例えば、第１の屈折率は、約１．４未満、約１．３未満、又は約１．２未満であることができる。第１の屈折率は、約１．１５〜約１．４５、約１．２〜約１．４２、約１．２〜約１．４０、又は約１．２〜約１．３５であることができる。一般に、特定の第１及び第２の屈折率、並びに２つ屈折率間の特定の差は、以下に説明されるように可変屈折率光抽出層の所望の光学性能に左右される。第１及び第２の領域間の屈折率の差は、約０．０３より大きい。いくつかの実施形態では、第１及び第２の領域間の屈折率の差は、０．０５より大きく、０．１より大きく、０．２より大きく、又は０．２５より大きい。

ナノボイド化ポリマー材料は、結合剤内に分散した、複数の相互接続されたナノボイド又はナノボイドの網目構造を典型的に含む。複数の又は網目構造のナノボイドのうちの少なくとも一部は、中空トンネル又は中空トンネル様通路を介して、互いに接続される。ナノボイドは、必ずしもあらゆる物質及び／又は微粒子を含まないとは限らない。例えば、いくつかの場合には、ナノボイドは、例えば結合剤及び／又はナノ粒子を含む、１つ又は複数の小さな繊維様物体又はひも様物体を含むことができる。いくつかの開示された第１の領域は、それぞれの複数の又は網目構造のナノボイドが相互接続された、多重多数の相互接続されたナノボイド、又はナノボイドの多重網目構造を含む。いくつかの場合には、多重多数の相互接続されたナノボイドに加えて、開示された第１の領域は、ナノボイドがトンネルを介して他のナノボイドに接続されないことを意味する、閉じた又は非接続ナノボイドを僅かに含むことができる。

ナノボイド化ポリマー材料は、複数のナノボイドを含むことによりＴＩＲを支援するように設計される。光学的に透明な（清澄及び非多孔質な）隣接する層内を移動する光が、高い多孔性を有する層に入射するとき、入射光の反射率は、垂直入射よりも、斜角で非常に高い。ほとんどヘイズを有しないナノボイド化された第１の領域の場合には、臨界角よりも大きい傾斜角での反射率は約１００％に近い。このような場合に、入射光はＴＩＲする。

開示された第１の領域内のナノボイドは、屈折率ｎ_ｖ及び誘電率ε_ｖを有し、ｎ_ｖ ^２＝ε_ｖであり、結合剤は、屈折率ｎ_ｂ及び誘電率ε_ｂを有し、ｎ_ｂ ^２＝ε_ｂである。一般に、ナノボイド化ポリマー材料の層と、層に入射するか又は層内を伝播する光などの、光との相互作用は、例えば、層の厚さ、結合剤の屈折率、ナノボイド又は細孔の屈折率、細孔の形状及びサイズ、細孔の空間分布、並びに光の波長などの、層の多くの特性に左右される。いくつかの場合には、ナノボイド化ポリマー材料の層に入射するか又はナノボイド化ポリマー材料の層内を伝播する光は、有効誘電率ε_ｅｆｆ及び有効屈折率ｎ_ｅｆｆ「に出会う」か又は「を経験し」、この場合、ｎ_ｅｆｆは、ナノボイドの屈折率ｎ_ｖ、結合剤の屈折率ｎ_ｂ、及びナノボイドの多孔性又は体積分率「ｆ」によって表わすことができる。このような場合、光が、単一、つまり独立したナノボイドの形状及び形体を解像することができないように、層は十分に厚く、ナノボイドは十分に小さい。このような場合、ナノボイドの少なくとも６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％といった、少なくとも大多数のナノボイドのサイズは、約λ／５以下、又は約λ／６以下、又は約λ／８以下、又は約λ／１０以下、又は約λ／２０以下であり、ここでλは光の波長である。

いくつかの実施形態では、可変光抽出層の開示された第１の領域に入射する光は、約３８０ｎｍ〜約７５０ｎｍ、又は約４００ｎｍ〜約７００ｎｍ、又は約４２０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲内であることができる可視光である。このような場合、ナノボイドの少なくとも６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％といった、少なくとも大多数のナノボイドのサイズが、約７０ｎｍ以下、又は約６０ｎｍ以下、又は約５０ｎｍ以下、又は約４０ｎｍ以下、又は約３０ｎｍ以下、又は約２０ｎｍ以下、又は約１０ｎｍ以下である場合には、可変光抽出層の第１の領域は、有効屈折率を有し、複数のナノボイドを含む。

いくつかの場合には、領域が、ナノボイド及び結合剤の屈折率、並びにナノボイド又は細孔の体積分率又は多孔率によって表わすことができる有効屈折率を合理的に有することができるように、可変屈折率光抽出層の開示された第１の領域は十分に厚い。このような場合、第１の領域の厚さは、約１００ｎｍ以上、又は約２００ｎｍ以上、又は約５００ｎｍ以上、又は約７００ｎｍ以上、又は約１０００ｎｍ以上である。

開示された第１の領域内のナノボイドが十分に小さく、領域が十分に厚いとき、第１の領域は、以下のように表わすことができる有効誘電率ε_ｅｆｆを有する。
ε_ｅｆｆ＝ｆ ε_ｖ＋（１−ｆ）ε_ｂ （１）

このような場合、第１の領域の有効屈折率ｎ_ｅｆｆは、以下のように表わすことができる。
ｎ_ｅｆｆ ^２＝ｆ ｎ_ｖ ^２＋（１−ｆ）ｎ_ｂ ^２ （２）

細孔の屈折率と結合剤の屈折率との差が十分に小さいときなどの、いくつかの場合には、第１の領域の有効屈折率は、以下の式で近似できる。
ｎ_ｅｆｆ＝ｆ ｎ_ｖ＋（１−ｆ）ｎ_ｂ （３）

このような場合、第１の領域の有効屈折率は、ナノボイドの屈折率と結合剤の屈折率の体積加重平均である。例えば、約５０％のボイドの体積分率を有する第１の領域及び約１．５の屈折率を有する結合剤は、約１．２５の有効屈折率を有する。

図３は、結合剤内に実質的に均一に分散した、ナノボイドの網目構造又は複数の相互接続されたナノボイド、及び複数の粒子を含む、可変屈折率光抽出層の第１の領域の概略断面図である。第１の領域３００は、結合剤３１０内に分散した複数の相互接続されたナノボイド３２０を含む。ナノボイド３２０は、相互接続されたナノボイド３２０Ａ〜３２０Ｃを含む。第１及び第２の主要表面３３０及び３３２は、それぞれ、一方の表面から別の表面へ、又は領域の厚みを貫いて延在するトンネルを提供しても又は提供しなくてもよい表面細孔３２０Ｄ〜Ｇによって示されるように、多孔性である。ナノボイド３２０Ｂ及び３２０Ｃなどの、ナノボイドの一部は、第１の領域の内部にあり、表面へトンネルを作っても又作らなくてもよい。

ボイド３２０は、好適な組成物を、並びにコーティング、乾燥及び硬化などの製造条件を、選択することによって一般に制御できるサイズｄ_１を有する。一般に、ｄ_１は、任意の所望の数値範囲内の任意の所望の値であることができる。例えば、いくつかの場合には、ナノボイドの少なくとも６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％、又は９５％といった、少なくとも大多数のナノボイドが、所望の範囲内にあるサイズを有する。例えば、いくつかの場合には、ナノボイドの少なくとも６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％、又は９５％といった、少なくとも大多数のナノボイドが、約５００ｎｍ以下、又は４００ｎｍ以下、又は約３００ｎｍ以下、又は約２００ｎｍ以下、又は約１００ｎｍ以下、又は約７０ｎｍ以下、又は約５０ｎｍ以下のサイズを有する。いくつかの場合には、ほとんど又はまったく光の散乱なしに、領域の屈折率が変化するように、ナノボイドの一部は十分に小さいことができる。

結合剤３１０は、ポリマーなどの任意の材料を含むことができる。結合剤は、モノマーを含む重合性組成物から形成されたポリマーであってもよく、この場合、モノマーは、例えば、可視光、紫外線照射、電子ビーム照射などの化学線照射の使用、熱、及びこれらの組み合わせの使用、又は化学的に若しくは熱的に開始できる種々の従来のアニオン性、カチオン性、フリーラジカル性、若しくはその他の重合技術のうちのいずれかを使用して、硬化することがされる。重合は、溶媒重合、乳化重合、懸濁重合、バルク重合などを使用して実施できる。有用なモノマーには、約５００ｇ／モル未満の分子量を有した小分子、５００ｇ／モルより大きく約１０，０００ｇ／モルまでの分子量を有したオリゴマー、及び１０，０００ｇ／モルより大きく約１００，０００ｇ／モルまでの分子量を有したポリマーが含まれる。

本開示の実施に好適な硬化性基の代表的な例としては、エポキシ基、エチレン性不飽和基、オレフィン炭素−炭素二重結合、アリルオキシ基、（メタ）アクリレート基、（メタ）アクリルアミド基、シアノエステル基、ビニルエーテル基、これらの組み合わせなどが挙げられる。モノマーは、単官能性又は多官能性であってもよく、重合の際に架橋された網目構造を形成することが可能であることができる。本明細書で使用するとき、（メタ）アクリレートはアクリレート及びメタクリレートを指し、（メタ）アクリルアミドはアクリルアミド及びメタクリルアミドを指す。

有用なモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、置換スチレン、ビニルエステル、ビニルエーテル、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド、オクチル（メタ）アクリレート、イソ−オクチル（メタ）アクリレート、ノニルフェノールエトキシレート（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコール（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ブタンエジオールモノ（メタ）アクリレート、ベータ−カルボキシエチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、脂環式エポキシド、α−エポキシド、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、無水マレイン酸、イタコン酸、イソデシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、Ｎ−ビニルカプロラクタム、ステアリル（メタ）アクリレート、ヒドロキシ官能ポリカプロラクトンエステル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシメチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシイソプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシイソブチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、これらの組み合わせなどが挙げられる。

官能性オリゴマー及びポリマーはまた、本明細書において「高分子量の成分又は種」と総称される場合がある。好適な高分子量の成分が、本開示の組成物に組み込むことができる。このような高分子量の成分は、粘度制御、硬化の際の低減した収縮、耐久性、可撓性、多孔性及び非多孔性基材への接着、屋外耐候性、及び／又は同様のものといった、利点を提供することができる。本開示の流体組成物に組み込まれるオリゴマー及び／又はポリマーの量は、結果として得られる組成物の用途、反応性希釈剤の性質、オリゴマー及び／又はポリマーの性質及び重量平均分子量などの要因に応じて、広範囲内で変化することができる。オリゴマー及び／又はポリマー自体は、直鎖状、分枝状、及び／又は環状であってもよい。分枝状オリゴマー及び／又はポリマーは、同等の分子量の直鎖状オリゴマー及び／又はポリマーよりも低い粘度を有する傾向にある。

例示的な重合性オリゴマー又はポリマーとしては、脂肪族ポリウレタン、アクリル、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、エポキシポリマー、（スチレンのコポリマーを含む）ポリスチレン及び置換スチレン、シリコーン含有ポリマー、フッ素化ポリマー、これらの組み合わせなどが挙げられる。いくつかの用途に対して、ポリウレタン及びアクリレートオリゴマー及び／又はポリマーは、改善した耐久性及び耐候性特性を有することができる。このような材料はまた、放射線硬化性（メタ）アクリレート官能性モノマーから形成された反応性希釈剤に容易に溶解できる傾向にある。

オリゴマー及び／又はポリマーの芳香族成分は、一般に、乏しい耐候性、及び／又は太陽光に対して乏しい抵抗力を有する傾向にあるので、芳香族成分は、５重量パーセント未満、好ましくは１重量パーセント未満に限定され得、本開示のオリゴマー及び／又はポリマー並びに反応性希釈剤から実質的に除外できる。したがって、直鎖状、分枝状及び／又は環状脂肪族及び／又は複素環式成分が、屋外用途で使用されるオリゴマー及び／又はポリマーを形成するのに好ましい。

本開示で使用するために好適な放射線硬化性オリゴマー及び／又はポリマーとしては、（メタ）アクリル化ウレタン（すなわちウレタン（メタ）アクリレート）、（メタ）アクリル化エポキシ（すなわちエポキシ（メタ）アクリレート）、（メタ）アクリル化ポリエステル（すなわちポリエステル（メタ）アクリレート）、（メタ）アクリル化（メタ）アクリル、（メタ）アクリル化シリコーン、（メタ）アクリル化ポリエーテル（すなわちポリエーテル（メタ）アクリレート）、ビニル（メタ）アクリレート、及び（メタ）アクリル化オイルが挙げられるが、これらに限定されない。

ナノボイド化層３００を強化するために有用である材料としては、高い引張強度及び高い伸度を有する樹脂、例えば、ペンシルベニア州エクストンのＳａｒｔｏｍｅｒ社から市販されるＣＮ９８９３、ＣＮ９０２、ＣＮ９００１、ＣＮ９６１、及びＣＮ９６４；並びにニュージャージー州ウッドランドパークのＣｙｔｅｃから市販されるＥＢＥＣＲＹＬ ４８３３及びＥｂ８８０４が挙げられる。好適な強化材料はまた、「硬質」オリゴマーアクリレートと「軟質」オリゴマーアクリレートとの組み合わせを含む。「硬質」アクリレートの例としては、（Ｃｙｔｅｃから市販の）ＥＢＥＣＲＹＬ ４８６６などのポリウレタンアクリレート、ＥＢＥＣＲＹＬ ８３８などのポリエステルアクリレート、並びにＥＢＥＣＲＹＬ ６００、ＥＢＥＣＲＹＬ ３２００、及びＥＢＥＣＲＹＬ １６０８などの、エポキシアクリレート；並びに、（Ｓａｒｔｏｍｅｒ社から市販の）ＣＮ２９２０、ＣＮ２２６１、及びＣＮ９０１３が挙げられる。「軟質」アクリレートの例としては、Ｃｙｔｅｃから市販されるＥＢＥＣＲＹＬ ８４１１；並びにＳａｒｔｏｍｅｒ社から市販されるＣＮ９５９、ＣＮ９７８２、及びＣＮ９７３が挙げられる。これらの材料は、総固形分（溶媒画分を除く）の５〜２５重量％の範囲でコーティング配合物に添加されるときに、ナノボイド化構造化層の強化に有効である。

ナノボイド化ポリマー材料は、粒子を含有しても又は含有しなくてもよい。粒子３４０は、任意の所望の数値範囲内の任意の所望の値であることができるサイズｄ_２を有する。例えば、いくつかの場合には、粒子の少なくとも６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％、又は９５％といった、少なくとも大多数の粒子が、所望の範囲内にあるサイズを有する。例えば、いくつかの場合には、粒子の少なくとも６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％、又は９５％といった、少なくとも大多数の粒子が、約５μｍ以下、又は３μｍ以下、又は約２μｍ以下、又は約１ミクロン以下、又は約７００ｎｍ以下、又は約５００ｎｍ以下、又は約２００ｎｍ以下、又は約１００ｎｍ以下、又は約５０ｎｍ以下のサイズを有する。

いくつかの場合には、粒子３４０は、約５μｍ以下、又は約３μｍ以下、又は約２μｍ以下、又は約１μｍ以下、又は約７００ｎｍ以下、又は約５００ｎｍ以下、又は約２００ｎｍ以下、又は約１００ｎｍ以下、又は約５０ｎｍ以下の平均粒径を有する。いくつかの場合には、ほとんど又はまったく光の散乱なしに、領域の屈折率が変化するように、粒子の一部が十分に小さくなることができる。

いくつかの場合には、ほとんど又はまったく光の散乱なしに、領域の屈折率が変化するように、ｄ_１及び／又はｄ_２が十分に小さくなる。このような場合、例えば、ｄ_１及び／又はｄ_２は、約λ／５以下、又は約λ／６以下、又は約λ／８以下、又は約λ／１０以下、又は約λ／２０以下であり、ここでλは光の波長である。別の例としては、このような場合、ｄ_１及びｄ_２は、約７０ｎｍ以下、又は約６０ｎｍ以下、又は約５０ｎｍ以下、又は約４０ｎｍ以下、又は約３０ｎｍ以下、又は約２０ｎｍ以下、又は約１０ｎｍである。

ナノボイド化ポリマー層で使用される粒子の他の特性としては、形状が挙げられる。粒子は、球形などの規則的な形状、又は不規則な形状を有することができる。粒子は、約１．５以上、又は約２以上、又は約３以上、又は約４以上、又は約５以上の平均アスペクト比を有して細長いことができる。いくつかの場合には、粒子は、（テキサス州ヒューストンのＮｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＵＳＡから入手可能なＳＮＯＷＴＥＸ−ＰＳ粒子などの）真珠の首飾りの形態若しくは形状、又はヒュームドシリカなどの球形若しくは非晶質粒子の凝集した連鎖であることができる。

ナノ粒子は、無機若しくは有機、又はこれらの組み合わせであることができる。いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、多孔性粒子、中空粒子、中実粒子、又はこれらの組み合わせであることができる。好適な無機ナノ粒子の例としては、シリカ、並びにジルコニア、チタニア、セリア、アルミナ、酸化鉄、バナジア、酸化アンチモン、酸化スズ、アルミナ／シリカ、シリカ／ジルコニア、及びこれらの組み合わせなどの、金属酸化物が挙げられる。ナノ粒子は、ナノ粒子が結合剤に化学的及び／又は物理的に結合するように、表面修飾することができる。化学的結合の場合、表面修飾されたナノ粒子は、結合剤と化学的に反応する官能性を有する。一般に、表面修飾は、周知であり、先に引用された参照文献で説明されたような従来の材料及び技術を用いて実施できる。

結合剤とナノ粒子との重量比は、ナノボイド化ポリマー層の所望の特性に応じて、約３０：７０、４０：６０、５０：５０、５５：４５、６０：４０、７０：３０、８０：２０、又は９０：１０以上の範囲であることができる。ナノ粒子の重量％の好ましい範囲は、約１０重量％〜約６０重量％の範囲であり、使用されるナノ粒子の密度及び寸法に左右できる。

ボイド３２０の網目構造及び粒子３４０の主な光学的効果が、有効屈折率に影響を及ぼすこと、及び散乱光を最小化することである場合には、ボイド３２０及び粒子３４０による光学層３００の光学ヘイズは、約５％以下、又は約４％以下、又は約３．５％以下、又は約４％以下、又は約３％以下、又は約２．５％以下、又は約２％以下、又は約１．５％以下、又は約１％以下である。このような場合、光学層の有効媒質の有効屈折率は、約１．４０以下、又は約１．３５以下、又は約１．３以下、又は約１．２５以下、又は約１．２以下、又は約１．１５以下である。

第１の領域３００は、結合剤３１０及び粒子３４０に加えて、他の材料を有してもよい。例えば、第１の領域３００は、ナノボイド化ポリマー材料が形成されている、基材の表面を湿潤させるのを助けるために、図３には明確に示されていないが、例えばカップリング剤などの１つ又は複数の添加剤を含むことができる。第１の領域３００中の他の例示的な材料としては、１つ又は複数の光開始剤などの反応開始剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、及び剥離剤が挙げられる。

ナノボイド化ポリマー材料は、パターン化されるかどうかを問わず、層として典型的に形成される。ナノボイド化ポリマー材料の層を作製する方法は、例えば、国際公開第２０１０／１２０４２２（Ａ１）号（Ｋｏｌｂら）及び同第２０１０／１２０４６８（Ａ１）号（Ｋｏｌｂら）に説明される。一プロセスでは、最初に、溶媒に溶解されたナノ粒子などの複数の粒子及び重合性材料を含む溶液が調製され、こ場合、重合性材料は、例えば１つ又は複数のタイプのモノマーを含むことができる。次に、重合性材料が、例えば、熱又は光を適用することによって重合され、溶媒中に不溶性ポリマーマトリックスを形成する。いくつかの場合には、重合工程後、溶媒が重合性材料の一部を依然として含んでもよいが、低濃度である。次に、溶液を乾燥又は蒸発させることによって溶媒が除去され、ポリマー結合剤３１０内に分散したボイド３２０の網目構造又は複数のボイド３２０を含む第１の領域３００がもたらされる。第１の領域は更に、ポリマー内に分散した複数の粒子３４０を含む。粒子は結合剤に結合され、この結合は物理的又は化学的であることができる。

一般に、ナノボイド化ポリマー層は、所望の多孔率又はボイド体積で形成されることができ、多孔率又はボイド体積は、可変屈折率光抽出層の第１の領域の所望の特性を左右することができる。例えば、第１の領域は、約２０％〜約７０％、約３０％〜約７０％、又は約４０％〜約７０％のボイド体積を有することができる。いくつかの場合には、ボイド体積は、約２０％以上、又は約３０％以上、又は約４０％以上、又は約５０％以上、又は約６０％以上、又は約７０％以上、又は約８０％以上、又は約９０％以上である。

いくつかの実施形態では、第１の領域３００は、低い光学ヘイズを有する。このような場合、光学層の光学ヘイズは、約１０％以下、又は約７％以下、又は約５％以下、又は約４％以下、又は約３．５％以下、又は約４％以下、又は約３％以下、又は約２．５％以下、又は約２％以下、又は約１．５％以下、又は約１％以下である。第１の領域にわたるヘイズ変化は、約１％〜５％、約１％〜３％、約１％〜２％、又は１％未満の範囲であることができる。このような場合、光学フィルムは、約１．４０以下、又は約１．３５以下、又は約１．３以下、又は約１．２以下、又は約１．１５以下、又は約１．１以下、又は約１．０５以下である低減した有効屈折率を有することができる。光学層３００に垂直に入射する光に対して、光学ヘイズは、本明細書で使用するとき、垂直方向から４度を超えるまで偏向する透過光と全透過光との比と定義される。本明細書において開示されるヘイズ値は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に説明される手順に従い、ＨＡＺＥ−ＧＡＲＤ ＰＬＵＳヘイズメーター（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｉｎｅｒ、メリーランド州シルバースプリング）を使用して測定された。

いくつかの実施形態では、第１の領域３００は、高い光学的透明度を有する。光学層３００に垂直に入射する光に対して、光学的透明度は、本明細書で使用するとき、比（Ｔ_１−Ｔ_２）／（Ｔ_１＋Ｔ_２）を指し、ここで、Ｔ_１は垂直方向から１．６度と２度との間で偏向する透過光であり、Ｔ_２は垂直方向から０度と０．７度との間にある透過光である。本明細書において開示される透明度値は、ＢＹＫ−Ｇａｒｄｉｎｅｒから入手したＨＡＺＥ−ＧＡＲＤ ＰＬＵＳヘイズメーターを使用して測定された。第１の領域３００が高い光学的透明度を有する場合には、透明度は、約８０％以上、又は約８５％以上、又は約９０％以上、又は約９５％以上である。

第１の領域３００のナノボイド化ポリマー材料は、基材上へ先に説明された溶媒含有溶液をコーティング又はパターン化することによって、作製できる。多くの場合、基材は、ロールツーロールプロセスにおいて有用な任意のポリマー材料で形成できる。いくつかの実施形態では、基材層は、ほとんど又はまったくヘイズを有せず高い透明度を有する透明性であり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、アクリル、及びシクロオレフィンポリマーなどの、ポリマーで形成される。基材はまた、ガラス及び他の透明な無機材料などの、透明な基材を含んでもよい。基材はまた、拡散白色ポリマー基材、多層光学フィルム（例えば３Ｍから入手可能なＥＳＲ）などの半鏡面基材ポリマー基材、金属半鏡面反射体、例えばツヤ消しアルミニウムなどの、反射性散乱基材又は材料を含んでもよい。いくつかの場合には、ナノボイド化ポリマー層３００が別の基材、例えば接着層へ転写することができるように、基材は剥離ライナーを含むことができる。

第１及び第２の領域は、所望の方法で光を調整するために、可変屈折率光抽出層の横断面にわたり、互いに対して配置できる。例えば、第２の領域は、層の横断面にわたりパターンで配列された複数の第２の領域を含むことができる。別の例としては、第２の領域は、層の横断面にわたりランダムに配列された複数の第２の領域を含むことができる。第１又は第２の領域のどちらかが、層の横断面にわたる連続的な領域であってもよい。非連続的、すなわち複数の領域である第１又は第２の領域のために、密度が、層の横断面にわたる任意の方向で変化してもよい。例えば、第２の領域の密度が、層の横断面にわたり一次元又は二次元で変化することができる。これらの実施形態のうちのいくつかは、図４ａ〜４ｄ、図５ａ、及び図５ｂで説明される。

可変屈折率光抽出層の最適な厚さは、層が設計され実行する機能により決定される。層の厚さは、ナノボイド化ポリマー材料の性質に左右される。超臨界光が可変屈折率光抽出層の対向側に配置された別の層から伝播している隣接する透明な基材の光学絶縁を、第１の領域が提供することができるように、可変屈折率光抽出層は十分に厚くなければならない。いくつかの場合には、可変屈折率光抽出層は、約５００ｎｍより大きい、又は約５００ｎｍ〜約１００μｍ、約５００ｎｍ〜約８μｍ、約１ミクロン〜約５μｍ、若しくは約１μｍ〜約３μｍの範囲の厚さを有する。

可変屈折率光抽出層はＴＩＲを支援又は促進し、そのため、可変屈折率光抽出層の表面においてＴＩＲを受ける光線のエバネセントテールが、層の厚さにわたり、光学的に結合せず、又は光学的にごく僅かしか結合しないように、層は十分に厚い。このような場合、可変屈折率光抽出層の厚さは、約０．５μｍ以上、約１μｍ以上、約１．１μｍ以上、約１．２μｍ以上、約１．３μｍ以上、約１．４μｍ以上、約１．５μｍ以上、約１．７μｍ以上、又は約２μｍ以上である。十分に厚い可変屈折率光抽出層は、層の厚さにわたり、光学モードのエバネセントテールの望ましくない光結合を防止又は低減することができる。

いくつかの場合には、可変屈折率光抽出層は、層のバルク特性として測定される低い光学ヘイズを有する。このような場合、可変屈折率光抽出層の光学ヘイズは、約１０％以下、約７％以下、約５％以下、約４％以下、約３．５％以下、約４％以下、約３％以下、約２．５％以下、約２％以下、約１．５％以下、又は約１％以下である。このような場合、可変屈折率光抽出層は、約１．４０以下、約１．３５以下、約１．３以下、約１．２以下、約１．１５以下、約１．１以下、又は約１．０５以下である低減した有効屈折率を有することができる。光学ヘイズは、本明細書で使用するとき、所与の層の表面に垂直に入射する光に対する、垂直方向から４度超で偏向する透過光と全透過光との比と定義される。本明細書において開示されるヘイズ値は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に説明される手順に従い、ＨＡＺＥ−ＧＡＲＤ ＰＬＵＳヘイズメーター（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｉｎｅｒ、メリーランド州シルバースプリング）を使用して測定された。

いくつかの場合には、可変屈折率光抽出層は、高い光学的透明度を有する。光学的透明度は、本明細書で使用するとき、層に垂直に入射する光に対して定義され、比（Ｔ_１−Ｔ_２）／（Ｔ_１＋Ｔ_２）を指し、ここで、Ｔ_１は垂直方向から１．６度と２度との間で偏向する透過光であり、Ｔ_２は垂直方向から０度と０．７度との間にある透過光である。本明細書において開示される透明度値は、ＢＹＫ−Ｇａｒｄｉｎｅｒから入手したＨａｚｅ−Ｇａｒｄ Ｐｌｕｓヘイズメーターを使用して測定された。可変屈折率光抽出層が高い光学的透明度を有する場合には、透明度は、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、又は約９５％以上である。

可変屈折率光抽出層は、層の横断面にわたるいくつかの所望の幾何学的配列で、互いに対して配置された第１及び第２の領域を含むことができ、結果として、層が所望の光学性能特性を提供する。図４ａは、第１及び第２の領域の例示的な幾何学的配列を示す可変屈折率光抽出層の平面図である。可変屈折率光抽出層４００は、層の平面図に確認されるように、層にわたって連続的な第１の領域４１０、及び破線を使用して示される矩形によって取り囲まれた別個の領域である第２の領域４２０を含む。先に記載したように、破線は、第１及び第２の領域のおよその位置を示すために、本開示の全体にわたって使用されるが、これらの破線は、領域間の何らかの種類の境界を説明するものではない。

第２の領域４２０は、実質的に同じの長さ及び幅の矩形又はストライプとして成形され、層４００の幅にわたって延在し、左から右に次第に数を増して配置される。第２の領域４２０は、いくつかの実施形態では少なくとも約０．０３の差で、第１の領域４１０の屈折率よりも高い屈折率を有する。図４ｂは、可変屈折率光抽出層４００の屈折率分布を示し、ｘ軸は、図４ａに示されるようないずれかの実質的に単一位置ｗ_１での層の長さ方向の位置ｄを識別する。屈折率分布は、第１及び第２の屈折率ｎ_１及びｎ_２の間のそれぞれにパターンを含んだ、層４００の屈折率の変化を示す。図４ｃ及び図４ｄはそれぞれ、選択された光学的特性％透過率及び％透明度の分布を示し、両方の特性に対して、層の長さ方向で、実質的にほとんど変化が存在しない。

図５ａは、第１及び第２の領域の例示的な幾何学的配列を示す別の可変屈折率光抽出層の平面図である。可変屈折率光抽出層５００は、層の平面図に確認されるように層にわたる第１の領域５１０、及び破線を使用して示される円形によって取り囲まれた別個の領域である第２の領域５２０を含む。いくつかの実施形態では、第１及び第２の領域は、図５ａとは逆にされてもよく、すなわち、第１の領域が形状により取り囲まれてもよい。パターンはまた、第２の領域５２０の密度がｘ及びｙ次元の両方で変化することができることを示す。

図５ｂは、第１及び第２の領域の例示的な幾何学的配列を示す別の可変屈折率光抽出層の平面図である。可変屈折率光抽出層５３０は、層の平面図に確認されるように層にわたる第１の領域５４０、及び破線を使用して示されるような、形状、この場合にはハート形、によって取り囲まれた別個の領域である第２の領域５５０を含む。いくつかの実施形態では、第１及び第２の領域は、図５ｂとは逆にされてもよく、すなわち、第１の領域が形状により取り囲まれてもよい。高屈折率領域の幾何学的配列が、勾配の形で変化する必要がなく、隣接する透明な層からの超臨界光の画像対応抽出を提供するためにパターン化されてもよいことを、パターンは示す。

可変光抽出層の第１及び第２の領域の幾何学的配列は、隣接する透明な層内を伝播する超臨界光を抽出し、かつ可変屈折率光抽出層の対向側の別の層にパターンで、例えば実質的に均一な照明で、その光を送達するように、設計されてもよい。

可変屈折率光抽出層は、基材上に配置されてもよい。基材としては、ＰＣＴ出願米国特許出願公開第２０１１／０２１０５３号（Ｗｏｌｋら）に説明されるような層を製造するために使用される支持体を挙げることができる。いくつかの実施形態では、光学フィルムが、透明な基材上に配置された可変屈折率光抽出層を含む。本明細書で使用するとき、「透明な」は、実質的に光学的に透明で、並びに実質的に低ヘイズ及び非散乱であることを意味する。例示的な透明な基材は、光学フィルムの所望の特性に応じて、必要な光学的特性を有する。透明な基材には、ポリエステル、ポリ（メタ）アクリレート、ポリカーボネートなどの、ポリマー基材が挙げられる。いくつかの実施形態では、透明な基材は、以下に説明されるような光導体を含む。いくつかの実施形態では、光が、反射性散乱要素層６５０へ向かう前方向に散乱することができるように、透明な基材が、ある程度のヘイズを有し、若干の光散乱を提供することができる。

図６は、装置によって照明される反射性散乱要素と組み合わせた可変屈折率光抽出層を含んだ、例示的な照明装置６００の概略図である。照明装置６００は、可変光抽出層６３０に隣接して配置された光導体６１０を含む。光導体は、可変屈折率光抽出層６３０の上表面６２５に、光学的に連結される（２つの表面の間に破線によって表示される）。単純化のために層の形態で示される反射性散乱要素６５０が、可変屈折率光抽出層の対向表面６３５に隣接する。反射性散乱要素は、可変屈折率光抽出層の下表面６３５に、光学的に連結される（２つの表面の間に破線によって表示される）。光源によって放射される光が光導体に入ることができるように、光源６０１が光導体６１０に光学的に連結される。いくつかの実施形態では、光学的な連結が生じるように、光導体６１０の下表面６１５と可変屈折率光抽出層６３０の上表面６２５との間にエアギャップが存在せず、かつ可変屈折率光抽出層６３０の下表面６３５と反射性散乱要素６５０の表面６４５との間にエアギャップが存在しない。

いくつかの実施形態では、光導体６１０は、可変屈折率光抽出層の第１の領域の屈折率と第２の領域の屈折率との中間の屈折率を有する。

いくつかの実施形態では、可変光抽出層６３０は、反射性散乱要素６５０の表面６４５上に直接配置できる。光導体６１０は、いくつかの方法により、可変光抽出層の表面６２５に直接取り付けできる。以下に説明されるように、光導体６１０は、熱可塑性樹脂材料、例えばアクリルを含むことができ、これらの場合には、光導体は、可変屈折率抽出層の表面６２５上へ溶融樹脂をキャスティングすることによって形成できるか、又はインサート射出成形プロセスによって可変屈折率抽出層に取り付けできる。いくつかの場合には、光導体６１０は、可変屈折率抽出層の表面６２５に熱積層できるように、エラストマー材料を含む。いくつかの場合には、光導体６１０は、可変屈折率抽出層の表面６２５に直接積層できるように、感圧接着剤（ＰＳＡ）を含む。光導体６１０が接着剤ではない場合には、可変屈折率光抽出層の表面６２５は、光学的に透明な接着剤を使用して光導体の表面６１５に接着することができる。光学的に透明な接着剤は、以下に説明される。

光導体６１０は、任意の好適な材料（単数又は複数）を含むことができる。例えば、光導体としては、ガラス、ポリメチルメタクリレートを含むアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレンメタクリレートコポリマー及びブレンド、シクロオレフィンポリマー（例えば、ケンタッキー州ルイビルのＺＥＯＮ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｌ．Ｐ．から入手可能なＺＥＯＮＥＸ及びＺＥＯＮＯＲ）、フルオロポリマー、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及びＰＥＴ若しくはＰＥＮ又はその両方を含有するコポリマー）、ポリウレタン、エポキシ、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリノルボルネン、アイソタクチック、アタクチック、及びシンジオタクチック立体異性体のポリオレフィン、並びにメタロセン重合によって生成されるポリオレフィン）を挙げることができる。いくつかの場合には、光導体は、エラストマー性ポリウレタン材料、並びにポリジアルキルシロキサン、シリコーンポリ尿素、及びシリコーンポリオキサミドを含むがこれらに限定されないシリコーン系ポリマーなどの、エラストマーであることができる。

いくつかの実施形態では、光導体は、国際公開第２０１０／００５６５５（Ａ２）号（Ｓｈｅｒｍａｎら）において説明されるような、粘弾性光導体である。一般に、粘弾性光導体は、変形するときに弾性及び粘性挙動の両方を示す１つ又は複数の粘弾性材料を含む。弾性特性は、過渡的荷重が除去された後に元の形状に戻る材料の能力を指す。材料に対する弾性の１つの尺度は、材料がその長さの２倍に引き伸ばされ、続いて、引き伸ばされたときと同じ条件下に元に戻された（脱引き伸ばしさせた）後に残存する伸びに応じた、永久伸び値（tensile set value）と呼ばれる。材料が０％の永久伸び値を有する場合には、材料は弛緩の際に元の長さに戻り、永久伸び値が１００％の場合には、弛緩の際に材料は元の長さの２倍になる。永久伸び値は、ＡＳＴＭ Ｄ４１２を使用して測定できる。有用な粘弾性材料は、約１０％より大きい、約３０％より大きい、若しくは約５０％より大きい；又は約５〜約７０％、約１０〜約７０％、約３０〜約７０％、若しくは約１０〜約６０％の永久伸び値を有することができる。

ニュートン流体である粘性材料は、応力が剪断勾配と共に直線的に増加することを述べたニュートンの法則に従う粘度特性を有する。剪断勾配が除去された際に、液体は形状を元に戻さない。有用な粘弾性材料の粘度特性としては、材料が分解しないような妥当な温度下での材料の流動性が挙げられる。

粘弾性光導体は、粘弾性光導体及び光学物品が光学的に連結されるように、光導体からの光を抽出するべく設計された材料の少なくとも一部分、例えば光学物品、との十分な接触又は湿潤を容易にする特性を有することができる。次いで、光が粘弾性光導体から抽出できる。粘弾性光導体は、一般に、軟質、柔軟かつ可撓性である。したがって、粘弾性光導体は、十分な接触が得られるような弾性率（又は貯蔵弾性率Ｇ’）を、層が不必要に流れないような粘性係数（又は損失率Ｇ”）を、及び層の減衰の相対程度に対する減衰係数（Ｇ”／Ｇ’、ｔａｎ Ｄ）を有することができる。有用な粘弾性材料は、０．１Ｇｙ／秒（１０ｒａｄ／秒）及び約２０〜約２２℃の温度で測定された、約３００，０００Ｐａ未満の貯蔵弾性率Ｇ’を有することができる。材料の粘弾性特性は、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ４０６５、Ｄ４４４０、及びＤ５２７９に従って、動的機械分析を使用して測定できる。

いくつかの実施形態では、粘弾性光導体は、ダルキスト基準線で説明されるような（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄ．，Ｄ．Ｓａｔａｓ編、Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ Ｒｅｉｎｈｏｌｄ，ニューヨーク，１９８９年に説明されるような）、ＰＳＡ層を含む。

粘弾性光導体は、特定の剥離力を有するか、又は少なくとも、特定の範囲内の剥離力を示すことができる。例えば、粘弾性光導体は、約５０〜約３０００ｇ／ｉｎ（０．０２〜約１Ｎ／ｍｍ）、約３００〜約３０００ｇ／ｉｎ（０．１〜約１Ｎ／ｍｍ）、又は約５００〜約３０００ｇ／ｉｎ（０．２〜約１Ｎ／ｍｍ）の９０度剥離力を有することができる。剥離力は、マサチューセッツ州マーシュフィールドのＩＭＡＳＳから入手可能な剥離試験機を使用して測定できる。

いくつかの実施形態では、粘弾性光導体は、可視光スペクトル（約４００〜約７００ｎｍ）の少なくとも一部分にわたって約８０〜約１００％、約９０〜約１００％、約９５〜約１００％、又は約９８〜約１００％の高い光透過率を有した光学的に透明な光導体を含む。いくつかの実施形態では、粘弾性光導体は、約５％未満、約３％未満、又は約１％未満のヘイズ値を有する。いくつかの実施形態では、粘弾性光導体は、約０．０１％から約５％未満、約０．０１％から約３％未満、又は約０．０１％から約１％未満のヘイズ値を有する。透過状態におけるヘイズ値は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に従ってヘイズメーターを使用して測定できる。

いくつかの実施形態では、粘弾性光導体は、高い光透過率及び低いヘイズ値を有した光学的に透明な光導体を含む。高い光透過率は、可視光スペクトル（約４００〜約７００ｎｍ）の少なくとも一部分にわたって、約９０〜約１００％、約９５〜約１００％、又は約９９〜約１００％であってもよく、ヘイズ値は、約０．０１％から約５％未満、約０．０１％から約３％未満、又は約０．０１％から約１％未満であってもよい。粘弾性光導体はまた、約５０〜約１００％の光透過率を有してもよい。

粘弾性光導体は、約１．３〜約２．６、１．４〜約１．７、又は約１．５〜約１．７の範囲の屈折率を有してもよい。粘弾性光導体のために選択される特定の屈折率又は屈折率の範囲は、照明装置の設計全体、及び装置が使用できる特定の用途に依存してよい。

粘弾性光導体材料は、粘弾性光導体材料の屈折率を修正することができ又は粘弾性光導体材料の機械的特性に影響を及ぼすナノ粒子を含んでもよい。好適なナノ粒子は、粒子がかなり量の散乱を光導体材料に導入せずに所望の効果をもたらすような、サイズを有する。

粘弾性光導体は、少なくとも１つのポリマーを一般的に含む。粘弾性光導体は、少なくとも１つの感圧接着剤（ＰＳＡ）を含んでもよい。ＰＳＡは、被着体を緊密に接着するために有用であり、（１）強力かつ恒久的な粘着性、（２）指圧以下での接着、（３）被着体上に留まるのに十分な能力、（４）被着体からきれいに除去可能な十分な凝集強度、などの特性を示す。感圧接着剤としてうまく機能することが見出された材料は、粘着性、引き剥がし粘着力、及び剪断保持力の所望のバランスをもたらす必要な粘弾性特性を示すように設計及び配合されたポリマーである。

有用なＰＳＡは、先に引用されたＳｈｅｒｍａｎらの参照文献に詳細に説明される。有用なＰＳＡとしては、モノマーのホモポリマーが約０度以下のＴｇを有する、少なくとも１つのモノエチレン性不飽和アルキル（メタ）アクリレートモノマーを含むモノマーＡと、モノマーのホモポリマーがモノマーＡのＴｇよりも高いＴｇ、例えば少なくとも約１０℃を有する、少なくとも１つのモノエチレン性不飽和フリーラジカル共重合性強化モノマーを含むモノマーＢと、から誘導されるポリ（メタ）アクリレートＰＳＡが挙げられる。本明細書で使用するとき、（メタ）アクリルは、アクリル種及びメタクリル種の両方を指し、（メタ）アクリレートに対してもまた同様である。

いくつかの実施形態では、粘弾性光導体は、天然ゴム系及び合成ゴム系ＰＳＡ、熱可塑性エラストマー、粘着付与された熱可塑性エポキシ誘導体、ポリウレタン誘導体、ポリウレタンアクリレート誘導体、シリコーンＰＳＡ（ポリジオルガノシロキサン、ポリジオルガノシロキサンポリオキサミド、及びシリコーン尿素ブロックコポリマーなど）を含む。

いくつかの実施形態では、粘弾性光導体は、例えば、３Ｍ社のＶＨＢ（商標）Ａｃｒｙｌｉｃ Ｔａｐｅ ４９１０Ｆ又は４９１８、並びに３Ｍ（商標）Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ（８１４０及び８１８０シリーズ）といった転写テープとして入手可能な透明アクリルＰＳＡなどの、透明アクリルＰＳＡを含む。

いくつかの実施形態では、粘弾性光導体は、ルイス酸−塩基対を形成するために接着剤マトリックス内に分散するブロックコポリマーを含む。いくつかの実施形態では、粘弾性光導体は、０度の角度で又はほぼ０度の角度で引き伸ばされるときに基材から除去できる、伸長剥離可能なＰＳＡを含む。

いくつかの実施形態では、光導体６１０は、外表面６０５上に、追加的なコーティング、又はコーティングを有した上層フィルムを含むことができる。追加のコーティング又はフィルムは、光導体の表面に対する任意の所望の特性のために設計できる。コーティングの例としては、例えば、ハードコート、反射防止コーティング、防汚コーティング、ツヤ消しコーティング、防曇コーティング、耐引っかきコーティング、プライバシーコーティング、又はこれらの組み合わせが挙げられる。強化された耐久性を提供するハードコート、防曇コーティング、及び耐引っかきコーティングのようなコーティングは、例えば、タッチスクリーンセンサ、ディスプレイスクリーン、グラフィック用途などの、用途において望ましい。プライバシーコーティングの例としては、例えば、ぼんやりとした視界をもたらすための不鮮明若しくは霞んだコーティング、又は視角を制限するためのルーバー付フィルムが挙げられる。コーティングがフィルムとして提供されるいくつかの場合には、光導体の屈折率よりも低い屈折率を有した接着剤でフィルムを光導体６１０の表面６０５に接着することが望ましい。代替的に、ナノボイド化層が、光導体６１０の上表面６０５と追加的な上層フィルムの下部との間に配置されてもよい。

先に記載したように、光導体６１０は、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ）を使用して、可変屈折率光抽出層６３０に接着できる。いくつかの実施形態では、ＯＣＡは、可視光スペクトル（約４００〜約７００ｎｍ）の少なくとも一部分にわたって約８０〜約１００％、約９０〜約１００％、約９５〜約１００％、若しくは約９８〜約１００％の高い光透過率、及び／又は約０．０１％から約５％未満、約０．０１％から約３％未満、若しくは約０．０１％から約１％未満のヘイズ値を有したＰＳＡを含む。

いくつかの実施形態では、有用なＰＳＡは、ダルキスト基準線で説明されるような（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄ．，Ｄ．Ｓａｔａｓ編、Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ Ｒｅｉｎｈｏｌｄ，ニューヨーク，１９８９年に説明されるような）、ＰＳＡを含む。ＰＳＡは、特定の剥離力を有するか、又は少なくとも、特定の範囲内の剥離力を示してもよい。例えば、ＰＳＡは、約１０〜約３０００ｇ／ｉｎ（０．００４〜約１Ｎ／ｍｍ）、約３００〜約３０００ｇ／ｉｎ（０．１〜約１Ｎ／ｍｍ）、又は約５００〜約３０００ｇ／ｉｎ（０．２〜約１Ｎ／ｍｍ）の９０度剥離力を有することができる。剥離力は、マサチューセッツ州マーシュフィールドのＩＭＡＳＳから入手可能な剥離試験機を使用して測定できる。

ＯＣＡは、約１．３〜約２．６、１．４〜約１．７、又は約１．５〜約１．７の範囲の屈折率を有してもよい。ＯＣＡのために選択される特定の屈折率又は屈折率の範囲は、光導体及び可変屈折率光抽出層を含む光学フィルムの設計全体に左右される。一般に、ＯＣＡは、光導体の屈折率とおよそ等しいか又は光導体の屈折率よりも高く、可変屈折率光抽出層６３０の第１の領域の屈折率と第２の領域の屈折率との間の、屈折率を有しなければならない。

ＯＣＡとして使用されるＰＳＡは、粘弾性光導体のために先に説明された材料のうちのいずれかを含んでもよい。ＰＳＡである追加の例示的なＯＣＡは、米国特許第７，００５，３９４号（Ｙｌｉｔａｌｏら）に説明されるような粘着付与された熱可塑性エポキシ、同３，７１８，７１２号（Ｔｕｓｈａｕｓ）に説明されるようなポリウレタン、米国特許出願第２００６／０２１６５２３号（Ｓｈｕｓｕｋｅ）に説明されるようなポリウレタンアクリレートを含む。いくつかの実施形態では、接着剤は、例えば、３Ｍ社のＶＨＢ（商標）Ａｃｒｙｌｉｃ Ｔａｐｅ ４９１０Ｆ及び４９１８、３Ｍ（商標）Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ（８１４０及び８１８０シリーズ）、並びに国際公開第２００４／０２０２８７９号に説明される３Ｍ（商標）Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ（８１７１ＣＬ及び８１７２ＣＬ）といった転写テープとして入手可能な透明アクリルＰＳＡなどの、透明アクリルＰＳＡを含む。有用なＯＣＡはまた、米国特許出願第２０１１／００３９０９９号（Ｓｈｅｒｍａｎら）に説明される。いくつかの実施形態では、ＯＣＡは、例えば米国特許出願第２００７／０２１２５３５号（Ｓｈｅｒｍａｎら）に説明されるような、光導体の表面への適用の際に空気放出を可能にするためにマイクロ構造体化接着表面を有したＰＳＡを含むことができる。

接着剤は、伸長剥離可能なＰＳＡを含んでもよい。伸長剥離可能なＰＳＡは、０度の角度で又はほぼ０度の角度で引き伸ばされる場合に基材から除去できるＰＳＡである。いくつかの実施形態では、接着剤、又は光学テープとして使用される伸長剥離可能なＰＳＡは、１ｒａｄ／秒（０．０１Ｇｙ／秒）及び−１７℃で測定されるとき、約１０ＭＰａ未満、１ｒａｄ／秒（０．０１Ｇｙ／秒）及び−１７℃で測定されるとき、約０．０３〜約１０ＭＰａの剪断貯蔵弾性率を有する。伸長剥離可能なＰＳＡは、分解、再加工、又はリサイクルが望ましい場合に、使用できる。

いくつかの実施形態では、伸長剥離可能なＰＳＡは、米国特許第６，５６９，５２１（Ｂ１）号（Ｓｈｅｒｉｄａｎら）又は米国特許仮出願第６１／０２０４２３号（６３９３４ＵＳ００２、Ｓｈｅｒｍａｎら）及び同第６１／０３６５０１号（６４１５１ＵＳ００２、Ｄｅｔｅｒｍａｎら）に説明されるようなシリコーン系ＰＳＡを含むことができる。このようなシリコーン系ＰＳＡは、ＭＱ粘着付与樹脂及びシリコーンポリマーの組成物を含む。例えば、伸長剥離可能なＰＳＡは、ＭＱ粘着付与樹脂、並びに尿素系シリコーンコポリマー、オキサミド系シリコーンコポリマー、アミド系シリコーンコポリマー、ウレタン系シリコーンコポリマー、及びこれらの混合物を含む群から選択されるエラストマーシリコーンポリマーを含むことができる。

いくつかの実施形態では、伸長剥離可能なＰＳＡは、国際公開第２０１０／０７８３４６号（Ｙａｍａｎａｋａら）及び同２０１０／０７７５４１号（Ｔｒａｎら）に説明されるようなアクリレート系ＰＳＡを含むことができる。このようなアクリレート系のＰＳＡは、アクリレート、無機粒子、及び架橋剤の組成物を含む。これらのＰＳＡは、単層又は多層であることができる。

いくつかの実施形態では、接着層は、米国特許第７，８６２，８９８号（Ｓｈｅｒｍａｎら）及び同第７，８９２，６４９号（Ｓｈｅｒｍａｎら）に説明されるような多官能性エチレン性不飽和シロキサンポリマ−及び１つ又は複数のビニルモノマーの硬化反応生成物を含むことができる。

いくつかの実施形態では、国際公開第２０１０／１３２１７６号（Ｓｈｅｒｍａｎら）及び同２００９／０８５６６２号（Ｓｈｅｒｍａｎら）に説明されるような自己湿潤型接着剤の使用が、反射性散乱要素上への照明装置６００の定置において有益である。

例示的なＰＳＡは、ポリエーテルセグメントを含むオリゴマー及び／又はモノマーから誘導されるポリマーを含み、そのポリマーの３５〜８５重量％が、ポリエーテルセグメントを含む。これらの接着剤は、米国特許出願第２００７／００８２９６９Ａ１号（Ｍａｌｉｋら）に説明される。別の例示的なＰＳＡは、フリーラジカル重合性ウレタン系又は尿素系オリゴマー及びフリーラジカル重合性セグメント化シロキサン系コポリマーの反応生成物を含み、これらの接着剤は、米国特許仮出願第６１／４１０５１０号（Ｔａｐｉｏら、代理人整理番号第６７０１５ＵＳ００２号）に説明される。

ＰＳＡは、ナノ粒子、可塑剤、連鎖移動剤、開始剤、抗酸化剤、安定剤、粘度調整剤、及び帯電防止剤などの、１つ又は複数の添加剤を任意に含むことができる。

いくつかの実施形態では、シール層が、可変屈折率光抽出層をもたらすために、パターン化されたナノボイド化低屈折率層を覆って配置される。シール層は、ナノボイド化層内への汚染物質の浸透を最小化するために使用できる。例えば、シール層がパターン化された屈折率領域を含む領域（図１ｃの可変屈折率領域１００）と接着層との間にあるように、シール層が、パターン化された低屈折率領域を覆って低屈折率領域の間に配置されることができ、したがって、可変屈折率光抽出層を形成する。別の例としては、シール層が、パターン化された屈折率領域と光導体との間にあるように、可変屈折率光抽出層を形成するパターン化された低屈折率層を覆って配置されことができ、シール層が、光導体の屈折率とおよそ等しいか又は光導体の屈折率よりも高い屈折率を有する。

好適なシール層は感圧接着剤ポリマー及びコポリマーを含み、感圧接着剤ポリマー及びコポリマーは、アクリル又はアクリレート系、スチレンブタジエン、又はスチレンイソプレン型コポリマー熱可塑性樹脂、及びナノボイド化された第１の領域内への浸透が可能な低分子量種を有意な画分で含有していない場合の類似のポリマー、であることができる。他のポリマーシール層は、アクリル、アクリル−酢酸ビニル、コポリマー、ブロックコポリマー、ＥＶＡコポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレンポリマー及びコポリマー、ポリイソブチレン、ポリプロピレンポリマー及びコポリマー、ポリウレタンポリマー及びコポリマー、並びにサーリンプラスチック、酢酸ビニル、及びポリフッ化ビニリデンポリマーを含む他のポリマー、それらのアロイ、コポリマー、及び酸塩類を有する誘導体、を含む熱活性化接着剤ポリマーであることができる。これらの材料は、メルトコーティングによって塗布されるか、又は任意の好適なコーティング方法によってポリマーの水性又は溶媒系エマルジョン又は分散液からコーティングされ、直接フィルム積層によって積層されるか。シール層として有用な、好適なポリマー分散液の２つの例は、（オランダヘールレンのＤＳＭから入手可能な）ＮＥＯＣＲＹＬ Ａ−６１４及びＮＥＯＰＡＣ Ｒ−９６９９である。シール層はまた、樹脂成分がナノ多孔質低屈折率領域のナノボイドに浸透しないようにオーバーコーティング及び硬化できる硬化性樹脂系を含んでもよい。

光源は、光源からの光の少なくとも一部が光導体に入ることができるように、光導体に光学的に連結される。例えば、光源は、光源によって放射される光のうちの１％超、１０％超、２０％超、３０％超、４０％超、５０％超、９０％超、又は約１００％が光導体に入るように、光導体に光学的に連結することができる。別の例としては、光源は、光源によって放射される光のうちの約１％〜約１０％、約１％〜約２０％、約１％〜約３０％、約１％〜約４０％、約１％〜約５０％、約１％〜約１００％、約１％〜約１００％、約５０％〜約１００％、又は約１％〜約１００％が光導体に入るように、光導体に光学的に連結できる。光源は、ランダムな又は特定の角度分布を有する光を放射することができる。

光源は任意の好適な光源を含むことができる。例示的な光源としては、冷陰極蛍光ランプなどの線状光源、及び発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点光源が挙げられる。例示的な光源としてはまた、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、白熱電球、蛍光灯、ハロゲンランプ、ＵＶ電球、赤外線源、近赤外線源、レーザ、又は化学光源が挙げられる。一般に、光源によって放射される光は、可視であっても又は不可視であってもよい。少なくとも１つの光源が使用できる。例えば、１〜約１０，０００個の光源が使用できる。光源は、光導体の縁又は縁の近傍に位置付けられたＬＥＤの列を含んでもよい。光源は、ＬＥＤから放射された光が光導体を所望の区域全体にわたり連続的又は均一に照らすように回路上に配置されたＬＥＤを含んでもよい。光源は、色が光導体内で混じり合うことができるように、異なる色の光を放射するＬＥＤを含んでもよい。

「ＬＥＤ」は、可視、紫外、又は赤外であるかどうかを問わず、光を放射するダイオードを指す。これには、従来のもの又は超高輝度のものであるかによらず、「ＬＥＤ」として市販されているインコヒーレントな封入又はカプセル化された半導体デバイスを含む。ＬＥＤが紫外線などの非可視光線を発する場合、及びＬＥＤが可視光線を発するある特定の場合、ＬＥＤは蛍光体を含むようにパッケージ化され（あるいは遠隔配置された蛍光体を照射することができ）、短波長の光を長波長の可視光線に変え、特定の場合には白色光を発する装置を提供する。

「ＬＥＤダイ」は、最も基本的な形態、すなわち半導体加工手順によって作製された個々の構成要素又はチップの形態のＬＥＤである。構成要素又はチップは、デバイスに電圧を加えるための電力の適用に適した電気接点を含むことができる。構成要素又はチップの個々の層及びその他の機能的要素は、通常、ウェハスケールで形成された後、仕上がったウェハは個々の小片部に切られて、多数のＬＥＤダイとなることができる。

白色光の生成に用いられるかどうかに関わらず、多色光源はライトアセンブリにおいて様々な形態であってよく、光導体の出光エリア、つまり出光面の色及び光度の均一性に様々な影響を及ぼす。ある手法では、複数のＬＥＤダイ（例えば、赤色、緑色、及び青色を発光するダイ）がリード線フレーム又はその他の基板に全て互いに隣接して実装され、１つのパッケージを形成するように単一の封入体材料で一緒に封入され、この場合、パッケージにはレンズ要素が１つだけ含まれていてもよい。このような光源は、いずれか１つの個別の色、又は同時にすべての色を発光するように制御可能である。別の手法では、１パッケージにつき１つのＬＥＤダイと１色の発光色を提供する、個別にパッケージ化されたＬＥＤを、所定のリサイクリングキャビティに一緒にまとめて配置してよく、この集合体には青／黄、赤／緑／青、赤／緑／青／白、又は赤／緑／青／シアン／黄などの異なる色を発光するパッケージ化ＬＥＤの組み合わせが含まれる。また、琥珀色ＬＥＤも用いてよい。また別の手法では、このような個別にパッケージ化された多色ＬＥＤを１つ又は複数の線、アレイ、又はその他のパターン内で位置決めされてもよい。

望ましい場合には、開示するバックライトに対する照明光源として、個別のＬＥＤ光源の代わりに、又はＬＥＤ光源に追加して、線状の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）又は熱陰極蛍光ランプ（ＨＣＦＬ）などの別の可視光線発光体を使用してもよい。更に、例えば冷白色及び温白色を含む（ＣＣＦＬ／ＬＥＤ）、ＣＣＦＬ／ＨＣＦＬ、例えば異なるスペクトルを放射するものなどのハイブリッドシステムを使用することができる。発光体の組み合わせは、幅広く異なってもよく、ＬＥＤとＣＣＦＬ、及び例えば多重ＣＣＦＬ、異なる色の多重ＣＣＦＬ、及びＬＥＤとＣＣＦＬなどの多数を含むことが可能である。また光源には、レーザ、半導体レーザ、プラズマ光源、又は有機発光ダイオードが、単体又は他の種類の光源、例えばＬＥＤとの組み合わせで含まれてよい。

例えば、幾つかの用途では、個別の光源の列を、長い円筒形ＣＣＦＬのような異なる光源と置き換えるか、又は長さに沿って光を放射し離れた能動素子（ＬＥＤダイやハロゲン電球など）に連結された線状面発光導光体と置き換え、また同様に他の光源列と置き換えることが望ましいことがある。このような線状表面発光導光体の例は、米国特許第５，８４５，０３８号（Ｌｕｎｄｉｎら）及び同第６，３６７，９４１号（Ｌｅａら）に開示されている。また、ファイバ結合レーザ・ダイオードや他の半導体発光体も既知であり、そのような場合、光ファイバ導波路の出力端は、開示されたリサイクリングキャビティ内の場所又は他の状況ではバックライトの出力エリアの後の場所に対する光源であると考えることができる。電球やＬＥＤダイなどの活性要素から受け取った光を発する、レンズ、屈折体、狭い導光体などの小さな発光領域を有する他の受動光学構成要素についても、同じことが言える。このような受動構成要素の一例は、側面発光パッケージ化ＬＥＤのモールド封止材又はレンズである。例えばＬｕｘｅｏｎ（商標）ＬＥＤ（カリフォルニア州サンノゼのＬｕｍｉｌｅｄｓから入手可能）、又は例えば米国特許第７，５２５，１２６号（Ｌｅａｔｈｅｒｄａｌｅら）及び米国特許出願第２００７／０２５７２７０号（Ｌｕら）に説明されるＬＥＤなどの、任意の好適な側面発光ＬＥＤが、１つ又は複数の光源のために使用できる。

入射角が光導体の注入境界面の面法線に対して測定される場合に、光導体に入る光が、５０度未満、４０度未満、３０度未満、２０度未満、又は１０度未満の角度で光導体と別の媒質との間の境界面に入射するように、光導体に入る光は、コリメートできる。以下を含むがこれらに限定されない、コリメート光をもたらす多くの方法が存在する：１．高度のコリメートレンズ有したＬＥＤ光源（単数又は複数）を提供する；２．反射楔の内側に配置されたＬＥＤ光源（単数又は複数）を提供する、このとき、楔は２０度未満、１５度未満、又は１０度未満の内角を有する；３．所望の注入角に光をコリメートするように設計された複合放物集光器の略焦点にＬＥＤ光源が配置された、ＬＥＤ光源（単数又は複数）を提供する；４．放射が光導体の平面に垂直で、光が、光導体内に注入される光をコリメートにするように設計された１／２放物面鏡に入射する、ＬＥＤ光源（単数又は複数）を提供する；５．光導体の表面に光を放射するように配置されたＬＥＤ光源（単数又は複数）を提供し、光導体は、光が超臨界角においてだけ光導体に入ることができるような表層レリーフ構造を有する。

一般に、反射性散乱要素６５０は、多種多様な材料、アセンブリ、及び／又は装置を含むことができる。一般に、反射性散乱要素６５０は、可変屈折率光抽出層６３０から送られる光を利用して抽出層及び光導体６１０の外表面６０５を介して光を逆に反射するように、設計される。所望の光分布が光導体６１０の外表面６０５を介して放射されるように、反射性散乱要素６５０が選択できる。いくつかの場合には、反射性散乱要素６５０に入射する光が実質的に完全拡散面（ランバート面）の光源に変換されるように、反射性散乱要素６５０は選択される。

一般に、拡散又は半鏡面反射を示す場合、要素は反射性散乱要素とみなされる。拡散反射は、入射光線が鏡面反射の場合のように１つだけの角度ではなく多くの角度で反射するような、表面からの光の反射である。照明された理想拡散反射表面は、表面を取り囲む半球のすべての方向からの等しい輝度を有する（ランバート反射）。半鏡面は、入射光線が鏡面反射体の場合のように１つだけの角度ではなく複数の角度で反射するような、表面からの光の反射である。多くの場合、半鏡面反射体は主に前方散乱作用を有し、反射した光は、鏡面反射した角の周囲に拡がり、反射した光の少なくとも５％超が鏡面反射角を中央として２度円錐の外側にある。いくつかの場合には、任意の角度から入射する光の約５０％超が、入射角を中央として２度円錐の外側に反射する。反射性散乱要素６５０のための好適な材料には、拡散反射性及び半鏡面反射性の材料並びに表面が挙げられる。本明細書において定義されるような反射散乱要素は、拡散反射又は半鏡面反射作用のどちらかを有する。拡散反射材料に対して、入射角を有する単一の入射光線は、鏡面反射の場合のように１つだけの角度ではなく多くの角度で反射する。照明された理想拡散反射表面は、表面を取り囲む半球のすべての方向からの等しい輝度を有する（ランバート反射）。一般に、拡散反射材料は、光線が前方向及び後方向の両方に散乱するように光を反射させる（後方散乱は、光が来た方向とは逆に向けられることを意味する）。半鏡面反射材料は、拡散反射を提供する材料であるが、単一の入射光線に対して、反射する光線は、狭い角度範囲内で反射される。一般に、半鏡面反射材料からの光反射は前方に向けられ、光のごく一部が、入射した方向へ後方反射する。本明細書において説明される本発明に関するいくつかの場合には、反射性散乱要素６５０は、反射した光の１０％超が入射光の角度範囲によって定められる角度範囲外にあるように、光導体から送られる光に対する拡散反射を提供する。

好適な反射性散乱要素は、例えば、石膏、白色紙、不織繊維マット及び布のような繊維性材料、無機充填された白色反射ポリマー（例えばポリエステル、ポリオレフィンなどの無機粒子充填ポリマー）、セラミック材料、結晶表面（例えば大理石、天然石英、又は石）、並びにボイド化ポリマー材料（例えば、溶媒誘起相分離及び熱誘起相分離などの相分離技術を使用して作製されたボイド化ポリマー材料）といった、任意の散乱材料を含む。任意のボイド化ポリマー材料が、反射性散乱要素として好適であることができる。いくつかの実施形態では、反射性散乱要素は、標識、マーキング、又は画像などの、グラフィックを含む。半鏡面反射性散乱材料の例としては、粗い反射金属表面、構造化鏡面反射表面、鏡面反射表面にわたり拡散コーティングを有した鏡面反射表面（例えば、表面上に拡散コーティングを有した多層光学フィルムを含む、３Ｍ社から入手可能なビキュイティ（商標）ＥＳＲなどの強化鏡面反射体）が挙げられる。いくつかの例としては、ツヤ消しアルミニウム及びクロム、エンボス加工、「ピーニング」、物理若しくは化学エッチング、又は表面粗さを付与する任意の他の方法によって修飾された金属表面が挙げられる。代替的に、拡散性コーティングが、鏡面反射体上に適用されるか又は自立要素として鏡面反射体にわたって定置できる。表面構造又は粗さを有するフィルムは、鏡面材料にわたって定置されるか、又は鏡面材料に積層することができる。反射性散乱要素は、インク、塗料、又はコーティングの形態をとることができる。デジタル印刷、シルクスクリーンなどの方法により作製される印刷されたグラフィックは、反射性散乱要素である。塗装された壁は、反射性散乱要素である。

本開示では、反射性散乱要素はまた、表面反射が構造化鏡面反射表面を含む任意の形で鏡面反射から偏向する、任意の要素を含んでもよい。例えば、ＴＩＲ表面反射を利用するプリズム、角錐、又は構造化表面が、反射性散乱要素としての使用に好適であることができる。反射性散乱要素がＴＩＲ反射によって有効となるいくつかの場合には、反射性散乱要素及び／又は光学スタック全体は、外部の光を透過することができる。金属コーティング、誘電体コーティング、又は多層反射体などの、反射表面又は層と組み合わせたプリズム、角錐、又は他の構造化表面もまた、反射性散乱要素としての使用に好適であることができる。反射表面又は層と組み合わせて使用される回析構造もまた、反射性散乱要素としての使用に好適であることができる。

先に述べたように、光導体６１０及び反射性散乱要素６５０は、可変屈折率光抽出層の、上表面６２５及び下表面６３５それぞれと、光学的に連結される。この光学的な連結は、多くの場合、可変屈折率光抽出層６３０と光導体６１０及び反射性散乱要素６５０との間にエアギャップが存在しないことを意味する。

図６に一般に示されるツーパスシステムは、照明反射型ディスプレイのために使用できる。反射型ディスプレイはそれ自体の光を生成しないため、暗い環境か又は低光環境で画像を読み取ることは困難か又は不可能である。ツーパスシステム、すなわち一般に、本開示の可変屈折率光抽出層のフロントライト用途は、透明で歪みのない前表面を介してディスプレイを目視するために、必要な照明を提供することができる。好適な反射型ディスプレイは、例えば２０１１年２月２５日に出願の米国特許出願第６１／４４６７４０号、発明の名称「Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ，」に説明される。

本開示の可変屈折率光抽出層の他のツーパスシステム用途は、標識、ディスプレイ、又はグラフィックを照明することを含む。更に、ツーパスシステムは、ランプ、照明器具のために、又は建築用、自動車用、航空機用用途などの、一般的若しくは装飾的な照明のために、使用できる。ツーパスシステムはまた、バックライトシステムであるように構成されてもよく、例えば、本開示の可変屈折率光抽出層を使用したフィルムの出力表面が、反射性散乱要素、グラフィック、又はディスプレイを照明するために使用できる。好適な反射性散乱要素は、２０１１年２月２５日に出願の米国特許出願第６１／４４６７１２号、発明の名称「Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ａｒｔｉｃｌｅ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ，」に説明される。

図７は、反射性散乱要素と組み合わせて可変光抽出層を含んだ、例示的な光学スタック７００の概略図である。この実施形態では、可変屈折率光抽出層７３０は、照明アセンブリに組み込まれる透明な基材７４０上に作製される。可変屈折率光抽出層７３０の表面７２５は光導体７１０に光学的に連結され、透明な基材７４０の下側７４２は反射性散乱要素７５０に光学的に連結される。好適な透明な基材は先に説明された。

多くの場合、可変屈折率光抽出層７３０と光導体７１０及び反射性散乱要素７５０との間の光学的な連結は、層の表面間にエアギャップが存在しないこと（すなわち、表面７１５と７２５との間にエアギャップが存在しなく、表面７４２と７４５との間にエアギャップが存在しないこと）を意味する。透明な基材７４０の表面７４２は、任意の手段を使用して、例えば光学的に透明な感圧接着剤を使用することによって、反射性散乱要素７５０の表面７４５に接着することができる。散乱光が主に反射性散乱要素７５０へと向かう前方向にある限り、透明な基材７４０は、ある程度のヘイズを有してもよく、若干の光散乱を提供することができる。

図８は、図１ａ又は図１ｃの可変屈折率光抽出層を含む別の光学スタックの分解断面立面図である。表面８４５を有する光導体８５０は、光抽出フィルム８３０の第１の主表面８３５に光学的に連結される。いくつかの実施形態では、光導体８５０は、感圧又は光学的に透明な接着剤によって、光抽出フィルム８３０に貼付又は積層することができる。いくつかの実施形態では、接着剤は、顔料又は拡散要素を含有することができる。他の実施形態では、光抽出フィルム８３０は、光導体８５０上に直接形成することができ、すなわち、図１ｃの基材１２０自体が光導体８５０である。

光は、１つ又は複数の光源８０１によって光導体８５０内に注入される。先に詳細に説明された、任意の好適な光源又は光源の組み合わせが、使用できる。１つ又は複数の光源８０１が光導体８５０の外部にある場合には、好適な注入光学素子が使用できる。１つ又は複数の光源８０１及び光導体８５０の構成はエッジ照明式の実施形態を提示するが、１つ又は複数の光源８０１が光導体８５０の後ろに配置される直接照明式の実施形態が可能であり、かつ、いくつかの用途では好適又は好ましい場合がある。

光導体８５０とは反対側の光抽出フィルム８３０の第２の主表面８２５は、出力表面８０５を含む透過層８１０の表面８１５に光学的に連結される。透過層８１０は、光を方向転換、拡散又は散乱させる、任意の好適な要素又は要素の組み合わせであることができる。代替的に、透過層８１０は、システムの構成要素を保護するために、又は寸法安定性を追加するか若しくは反りを防止するために、単純に透明な基材であってもよい。好適な要素としては、プリズムフィルム、透明なポリマー材料、グラフィック、ディスプレイ、偏光子、転向フィルム、半透過フィルム、順散乱フィルム、（体積拡散体、部分拡散体、若しくは透過性拡散フィルムを含む）拡散体、又は所望の光学的効果を付与し、所望の画像若しくはパターンを生成し、若しくは出力表面８０５を介して所望の光学特性を有する光を配向することができる任意の他の要素が挙げられる。透過層８１０は、感圧接着剤を含む、任意の好適な方法又は材料を使用して光抽出フィルム８３０に取り付けできる。透過層の好適な構成及び構造は、例えば２０１１年５月１３日に出願の米国特許出願第６１／４８５８８１号、発明の名称「Ｂａｃｋ−Ｌｉｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｈａｖｉｎｇ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｎｄｅｘ Ｌｉｇｈｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ」に説明される。

図８に一般に示されるワンパスシステムは、種々の用途のために使用できる。システムの用途としては、ランプ若しくは照明器具のような一般的な照明、又は建築用、自動車用、若しくは航空機用用途、若しくは従来のディスプレイであるかどうかを問わず、液晶ディスプレイ、透過性液晶ディスプレイ、及び透明なディスプレイパネルなどのディスプレイのような、装飾的な照明を、提供することが挙げられる。ワンパスシステムはまた、標識、ディスプレイ、又は他のグラフィックを照明するために利用されてもよい。更なるアセンブリ及び用途は、例えば２０１１年２月２５日に出願の米国特許出願第６１／４４６７４０号、発明の名称「Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｙ，」に説明される。

いくつかの実施形態では、図８はまた、ワンパス及びツーパスシステムのハイブリッドを表すことができる。特に、光のかなりの部分が、光抽出フィルム８３０を介して、例えば、体積拡散体、部分拡散体、透過性拡散フィルム、又は半透過フィルムを含む、透過フィルム８１０によって、反射、散乱、又は別の方法で逆に方向転換される実施形態では、光学スタック８００は、ワンパス又はツーパスシステムの一方又は両方の用途のための特性を示すか又はその用途に好適である。

図９ａは、複数のマイクロ構造体を有した可変屈折率光抽出層の断面立面図である。可変屈折率光抽出層９０２は可変屈折率領域９００を含み、これは、図１ｃの可変屈折率光抽出層１０２及び可変屈折率領域１００と一致する。第１の材料９３２及び第２の材料９４２は、基材９２０上にパターン化され、第１及び第２の領域の幾何学的配列に基づいて光学的に連結された光導体から光を抽出することができる領域９００を形成する。マイクロ構造体９４４は、基材とは反対側の可変光抽出層の主表面上に配置される。いくつかの実施形態では、マイクロ構造体９４４は、図９ａに示されるように、第２の材料９４４上に直接形成される。他の実施形態では、基材とは反対側の可変光抽出層の主表面が、マイクロ構造体９４４を有したフィルム又は表面に光学的に連結される。マイクロ構造体は、屈折力を有しても又は回析力を有してもよいし、出る光に所望の特性を付与するように設計されてもよく、例えば、マイクロ構造体９４４は、光を拡散、回折、又は転向せることができる。

図９ｂは、可変屈折率光抽出層及び反射性散乱要素を含む光学スタックの特定の構造の断面立面図である。光学スタック９０３は、第１の材料９３２及び第２の材料９４２を含んだ可変屈折率光抽出層９００を含み、基材としても機能する光導体９２０が、１つ又は複数の光源９０１、接着剤９４５、及び反射性散乱要素９５５からの光を受けるために配置される。いくつかの実施形態では、第２の材料９４２自体が接着剤であることができ、別個の接着剤の必要性又は所望性の多くを排除することができる。反射性散乱要素９５５は、任意の好適な材料、更には、電気泳動ディスプレイパネル又はマイクロ空洞化されたポリエチレンテレフタレートを含んだ、反射型ディスプレイであることができる。

図９ｃは、可変屈折率光抽出層及び反射性散乱要素を含む光学スタックの別の構造の断面立面図である。光学スタック９０３には、第１の材料９３２及び第２の材料９４２を含んだ可変屈折率光抽出層９００、１つ又は複数の光源９０１からの光を受けるように配置された光導体９２０、接着剤９４５、及び可変屈折率光抽出層９００のための基材としても機能する、反射性散乱要素９５５が含まれる。いくつかの実施形態では、第２の材料９４２自体が接着剤であり得、別個の接着層の必要性又は所望性の多くを排除することができる。反射性散乱要素９５５は、任意の好適な材料、更には、電気泳動ディスプレイパネル又はマイクロ空洞化されたポリエチレンテレフタレートを含んだ、反射型ディスプレイであることができる。

図９ｄは、可変屈折率光抽出層及び反射性散乱要素を含む光学スタックの別の構造である。光学スタック９０３には、第１の材料９３２及び第２の材料９４２を含んだ可変屈折率光抽出層９００、基材９１０、並びに１つ又は複数の光源９０１からの光を受けるために配置された光導体９２０、接着剤９４５、及び反射性散乱要素９５５が含まれる。反射性散乱要素９５５は、任意の好適な材料、更には、電気泳動ディスプレイパネル又はマイクロ空洞化されたポリエチレンテレフタレートを含んだ、反射型ディスプレイであることができる。

以下の材料を、受け取ったままの状態で使用した。

反応性ナノ粒子の調製
凝縮器及び温度計を備えた、２リットル三口フラスコ内で、９６０グラムのＯＮＤＥＯ ＮＡＬＣＯ ２３２７シリカナノ粒子（公称２０ｎｍのシリカナノ粒子の４０重量％水溶液、イリノイ州ネイパービルのＮａｌｃｏから入手可能）及び４００グラムの１−メトキシ−２−プロパノールを高速撹拌で混合した。撹拌溶液に、５９．１グラムのＳｉｌｑｕｅｓｔ Ａ−１７４シラン（コネチカット州ウィルトンのＧＥ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）を添加した。Ａ−１７４シランを１５〜２０分にわたってゆっくりと添加し、得られた混合物を３０分間撹拌した。

混合物を摂氏８０℃で２０時間加熱し、次いで室温に冷却した。４０℃の水浴下でロータリーエバポレータを使用して、真空下で溶液から水及び１−メトキシ−２−プロパノールの一部を除去した。１−メトキシ−２−プロパノール中４４．７重量％ Ａ−１７４改質シリカナノ粒子の、得られた濃縮された溶液は、青みがかった色合いを有する透明な分散液であった。

コーティング配合物１の調製
先の表に示される量に従って、以下の材料を、１リットル広口アンバー瓶に加えた：３８．８３ｇのＣＮ ９８９３、１５５．５０ｇのＳＲ ４４４、５８．２５ｇの酢酸エチル、及び３０．３９ｇの１−メトキシ−２−プロパノール。瓶に封をして２時間振盪し、ＣＮ ９８９３を溶解させた（バッチは透明である）。この溶液は、Ｒｅｓｉｎ Ｐｒｅｍｉｘと呼ばれる。

以下の材料を、２０００ｍＬポリ瓶に加えた：４３４．８８ｇのＡ−１７４処理済みＮＡＬＣＯ ２３２７及びＲｅｓｉｎ Ｐｒｅｍｉｘ。バッチを２つの瓶の間で往復移動させることによって２つの成分を混合し、２０００ｍＬ瓶内のバッチで移動を終了させた。２０００ｍＬ瓶に、３．４９５ｇのＩＲＧＡＣＵＲＥ １８４及び１．１５１ｇのＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９を添加した。溶液を３０分間振盪し、光開始剤を溶解させた。得られたコーティング配合物は、溶媒中約５４．４重量％固形分の半透明低粘度の分散液であった。

コーティング配合物２の調製：
１００ｇの上記貯蔵コーティング配合物を、エチルに対する１−メトキシ−２プロパノールの重量比４．６１：１で、約４０重量％固形分まで希釈した。ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９の重量による総量が０．２３％となるように、追加ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９を溶液に添加した。

（実施例１）：
ナノ多孔質のパターン化された低屈折率層のフレキソ印刷
１５メートル／分の速さのフレキソ印刷プロセスを使用して５０μｍ ＰＥＴフィルム（デラウェア州ウィルミントンのＤｕＰｏｎｔから入手可能なＭＥＬＩＮＥＸ ６１７）上に印刷するために、上記コーティング配合物１を使用した。約４〜６ミクロンの湿潤厚さを目標として、コーティング溶液をアニロックスロール（約３６．２ｂｃｍ／ｉｎ^２（５．６１ｂｃｍ／ｃｍ^２）にサイズ決定され、セルは三重螺旋構造形状で切削される）に適用した。次いで、コーティング溶液を、アニロックスロールからフレキソ印刷刻印（この例では、４インチ×１４インチ（１０．２センチメートル×３５．６センチメートル）の面積を有する平坦な刻印）へ移動させた。次いで、直接接触を介して、一致した速度で移動するＰＥＴ基材へ、フレキソ刻印上のコーティング溶液を転写させた。次いで、溶媒が依然として存在する印刷及びパターン化されたコーティング溶液を、ＵＶ硬化ユニットへ約１０フィート（３メートル）進ませて、＜２００ｐｐｍの酸素を含む窒素雰囲気下で、３８５ｎｍの波長及び約３００ｍＪ／ｃｍ^２の線量のＵＶ照射を使用して、部分的に硬化させた。ＵＶ硬化ユニットは、２０個のＬＥＤがウェブを横断し、８個のＬＥＤがウェブ方向に配列され、ＬＥＤの配列がウェブの横方向にわたり互い違いにされた１２０個のＬＥＤのアレイからなった（日亜からモデル＃ ＮＣＣＵ００１で入手可能なＵＶ ＬＥＤ）。次いで、部分的に硬化したコーティングを、窒素パージした雰囲気下、５メートルのオーブンで７０℃で乾燥させ、最後に、２３６Ｗ／ｃｍ^２のＦＵＳＩＯＮ Ｈバルブ（メリーランド州ゲイザースバーグのＦｕｓｉｏｎ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）で硬化させた。得られたナノボイド化ポリマー層は、約３μｍの厚さを有した。ＢＹＫ Ｇａｒｄｎｅｒ ＨＡＺＥ−ＧＡＲＤ ＰＬＵＳ（メリーランド州、コロンビア）を使用して測定して、透過率は＞９４％、ヘイズは＜３％、透明度は＞９６％％であった。ＭＥＴＲＩＣＯＮ Ｐｒｉｓｍ Ｃｏｕｐｌｅｒ（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ社、ニュージャージー州ペニントン）を使用して測定して、ナノボイド化層の屈折率は１．３４と１．３８との間であった。

（実施例２）
ナノ多孔質のパターン化された低屈折率層のグラビア印刷
１０メートル／分の速さで直接グラビア印刷プロセスを使用して５０μｍ ＰＥＴフィルム（デラウェア州ウィルミントンのＤｕＰｏｎｔから入手可能なＭＥＬＩＮＥＸ ６１７）上に印刷するために、コーティング配合物２を使用した。コーティング溶液を、パターン化されたグラビア印刷ロールに適用した。グラビアロールは、６０度の角度で切削された六角形のセル及び２００線／インチ（７９線／センチメートル）の万線スクリーンを有した、８．０ｂｃｍ／ｉｎ^２（１．２ｂｃｍ／ｃｍ^２）であり、Ｉｎｔｅｒｆｌｅｘ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｒａｖｅｒｓ（サウスカロライナ州スパータンバーグ）によって製造された。コーティング溶液をグラビアロールに適用し、余分なインクをドクターブレードでパターン化されない領域から除去した。グラビアロール上の特性は、線が幅約１．５ｍｍの線と連結した約３．５ｍｍ直径のダイヤモンド形状のパターンを含む一連の平行な線であった。線のアレイは、約６．５ｍｍのピッチを有した。次いで、直接接触を介して、一致した速度で移動するＰＥＴ基材へ、コーティング溶液を転写させた。次いで、溶媒が依然として存在する印刷及びパターン化されたコーティング溶液を、ＵＶ ＬＥＤ硬化ユニットへ約２フィート（０．５メートル）進ませて、＜２００ｐｐｍの酸素を含む窒素雰囲気下で、３８５ｎｍの波長及び約３００ｍＪ／ｃｍ^２の線量のＵＶ照射を使用して、部分的に硬化させた（ＵＶ ＬＥＤ硬化ユニットは先の実施例１に記載された）。次いで、部分的に硬化したコーティングを、窒素パージした雰囲気下、５メートルのオーブンで９０℃で乾燥させ、最後に、２３６Ｗ／ｃｍ^２のＦＵＳＩＯＮ Ｈバルブ（メリーランド州ゲイザースバーグのＦｕｓｉｏｎ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）で硬化させた。得られたパターン化されたナノボイド化ポリマー層は、約３μｍの厚さを有した。パターン化されたナノ多孔質特性は、ＭＥＴＲＩＣＯＮ Ｐｒｉｓｍ Ｃｏｕｐｌｅｒ（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ社、ニュージャージー州ペニントン）を使用して測定して、１．３４及び１．３８の屈折率を有した。

（実施例３）
反射性散乱要素を有する光学装置の製造
図９ｄに説明された構成に対応する光学又は照明装置を、以下のプロセスを使用して作製した。実施例２による印刷及びパターン化された低屈折率層を、１ミルの接着剤（３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ８１７１）によって、反射白色フィルム（マイクロ空洞化されたＰＥＴ、アメリカのサンヨー社から入手可能なＣＲＩＳＰＥＲ ５ｍｉｌ Ｋ２３２３）に積層した。接着剤で、パターン化された低屈折率領域の間の空間を充填し、可変屈折率光抽出層を形成した。この積層されたフィルムを、更に、１ミルの接着剤（３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ８１７１）の追加的な層を使用して、９０ｍｍ×１２０ｍｍのアクリル光導体に取り付けた。この構造では、印刷された低屈折率層は、光導体と反射白色フィルムとの間にあった。次いで、ＬＥＤの線状のアレイ（日本、徳島の日亜から入手可能なＮｉｃｈｉａ，ＮＣＳＬ１１９Ｔ−Ｈ１）を使用してアクリル光導体の縁に光を注入し、ＰＲＯＭＥＴＲＩＣカメラ（ワシントン州デュバルのＲａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃ．から入手可能）を使用して照明装置（光導体を介した視野）を評価したが、印刷されていない区域と印刷された区域との間のコントラストは、２：１より大きいコントラスト比を呈した。照明された装置の画像が、図１０に示される。

（実施例４）
透過性拡散フィルムを有する照明装置の製造
次いで、印刷及びパターン化された低屈折率層を、１ミルの接着剤（３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ８１７１）によって、表面拡散フィルム（日本、東京の恵和株式会社から入手可能なＫｅｉｗａ ＢＳ−４２）に積層した。接着剤で、パターン化された低屈折率領域の間の空間を充填し、可変屈折率光抽出層を形成した。この積層されたフィルムを、更に、１ミルの接着剤（３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ８１７１）の追加的な層を使用して、９０ｍｍ×１２０ｍｍのアクリル光導体に取り付けた。この構造では、印刷された低屈折率層は、光導体と表面拡散フィルムとの間にあった。次いで、ＬＥＤの線状のアレイ（日亜，ＮＣＳＬ１１９Ｔ−Ｈ１）を使用してアクリル光導体の縁に光を注入し、ＰＲＯＭＥＴＲＩＣカメラ（ワシントン州デュバルのＲａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃ．から入手可能）を使用して照明装置（表面拡散体を介した視野）を評価したが、印刷されていない区域と印刷された区域との間のコントラストは、２：１より大きいコントラスト比を呈した。

（実施例５）
複数ピッチ回析フィルムの製造
精密ダイヤモンド切削機を使用して、円筒状のツールの銅表面に、複製後に照明装置の回析面特性となる、螺旋形状の溝のパターンを切り込んだ。溝が、約１：１の高さ対ピッチ比の、断面で鋸歯状（非対称）プロファイルを有するように、ダイヤモンドを成形した。切り込みの間、螺旋の溝のピッチを、６つの特定の値（３１５ｎｍ、３４５ｎｍ、３７５ｎｍ、４１０ｎｍ、４４５ｎｍ、及び４８５ｎｍ）の間でサイクルさせ、互いに接するが互いに重ならない入れ子環状領域を形成する溝のパケットを生成した。それぞれの環状領域は一定のピッチの溝のパケットであり、６つの隣接する環状領域のそれぞれのセットが、溝のパケットの繰り返し群又はセットを形成した。螺旋パターンは、約８インチ（約２０センチメートル）の全径を有した。６つのピッチの値のすべての総面積が同じであるように環状領域の半径方向の寸法又は幅を選択した。すなわち、溝付パターン全体の面積は約３１４ｃｍ^２（πｒ^２、ｒ≒１０ｃｍの場合）であり、３１５ｎｍのピッチを有した溝に対する総面積は約３１４／６≒５２ｃｍ^２であり、他の５つのピッチのそれぞれを有した溝に対する総面積もまた約５２ｃｍ^２であった。半径方向に測定したとき、環状領域は比較的狭く、その最大寸法は約１５０マイクロメートルであった。

次いで、注型ー硬化技術を使用して、得られた銅製ツールの溝付面を薄い可撓性の光透過性フィルムに複製した。銅製ツールの溝付面を（当業者に一般に既知の）有機ホスホン酸剥離層でコーティングし、約５ミル（約１２５マイクロメートル）の厚さを有した透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）支持フィルムを使用してコーティングされた精密ツールにアクリレート樹脂組成物を注型することによって、この複製を行った。アクリレート樹脂組成物は、アクリレートモノマー（Ｃｏｇｎｉｓから入手可能な７５重量％のＰＨＯＴＯＭＥＲ ６２１０、及びＡｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から入手可能な２５重量％の１，６−ヘキサンジオールジアクリレート）並びに光開始剤（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓの１重量％のＤａｒｏｃｕｒ １１７３）を含んだ。次いで、樹脂組成物を、紫外光を使用して硬化させた。これにより、精密銅製ツールによる螺旋形状の溝のパターンのネガティブ又は反転版の形態（ネガティブ複製）で回析面特性を有した、厚さ約１２５ミクロンの微細複製された光学フィルムを得た。ＰＥＴ支持フィルムの屈折率は約１．４９であり、硬化したアクリレート樹脂の屈折率は約１．５であった。微細複製された光学フィルムは、フィルムの面に垂直な角度で見たとき、僅かに青みがかった色調の透明な外観を有した。そのフィルムを介して物体を少ない歪みで視認することができた。

透過性光方向転換光学要素を有する光学装置の製造
矩形の中心が螺旋回析パターンの中心に対応する所に先に説明された回析フィルムの９０ｍ×１２０ｍｍの区画を切り抜いた。先の実施例２に説明された印刷及びパターン化された低屈折率層を、１ミルの接着剤（３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ８１７１）によって、回析フィルムの非構造化側に積層した。接着剤で、パターン化された低屈折率領域の間の空間を充填し、可変屈折率光抽出層を形成した。この積層されたフィルムを、更に、１ミルの接着剤（３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ ８１７１）の追加的な層を使用して、９０ｍｍ×１２０ｍｍのアクリル光導体に取り付けた。この構造では、印刷された低屈折率層は、光導体と回析フィルムの表面との間にあった。次いで、ＬＥＤの線状のアレイ（日亜，ＮＣＳＬ１１９Ｔ−Ｈ１）を使用してアクリル光導体の縁に光を注入し、ＰＲＯＭＥＴＲＩＣカメラ（ワシントン州デュバル（９８０１９）のＲａｄｉａｎｔ Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃ．から入手可能）を使用して照明装置（表面回析フィルムを介した視野）を評価したが、印刷されていない区域と印刷された区域との間のコントラストは、２：１より大きいコントラスト比を示した。照明装置は、光が表面に投影され、実質的に白色の光が表面上で観察されるように、表面より上１フィートの距離に懸架された。

以下は、本開示による例示的な実施形態である。
項目１．可変屈折率光抽出層であって、
第１の物質を含む第１の領域及び第２の物質を含む第２の領域を有する層を含む可変屈折率光抽出層であって、
前記第１の物質がナノボイド化ポリマー材料であり、
前記第２の物質がナノボイド化ポリマー材料ではなく、
前記第１の領域が前記第２の領域よりも低い有効屈折率を有し、
前記層の前記第１及び第２の領域が、光導体に光学的に連結されるときに前記層が前記第１及び第２の領域の幾何学的配列に基づき前記光導体から光を選択的に抽出するように配置されている、可変屈折率光抽出層。

項目２．基材を更に含み、前記基材が前記層の主表面上に配置されている、項目１に記載の可変屈折率光抽出層。

項目３．前記基材が光導体を含む、項目２に記載の可変屈折率光抽出層。

項目４．前記光導体が接着剤を含む、項目３に記載の可変屈折率光抽出層。

項目５．前記基材が反射性散乱要素を含む、項目１に記載の可変屈折率光抽出層。

項目６．前記層が、前記基材とは反対側の前記層の主表面上に配置された複数の光学マイクロ構造体を更に含む、項目２に記載の可変屈折率光抽出層。

項目７．前記複数の光学マイクロ構造体が第２の物質から形成される、項目６に記載の可変屈折率光抽出層。

項目８．前記複数の光学マイクロ構造体が回析表面を含む、項目６に記載の可変屈折率光抽出層。

項目９．可変屈折率抽出層を形成する方法であって、
基材上に第１の物質をパターン化することと、第２の物質をオーバーコートして層を形成することと、を含む方法であり、
前記層の第１の領域は、前記第１の物質が選択的に印刷されている区域に対応し、前記層の第２の領域は、少なくとも、前記第１の物質が選択的に印刷されている場所の間の区域に対応し、
前記第１の領域が前記第２の領域よりも低い有効屈折率を有し、
前記第１の物質がナノボイド化ポリマー材料であり、
前記第２の物質がナノボイド化ポリマー材料ではなく、
前記層の前記第１及び第２の領域は、前記層が前記第１及び第２の領域の幾何学的配列に基づき前記基材から導波モード光を選択的に抽出するように配置される、方法。

項目１０．前記基材とは反対側の前記層の主表面上に複数の光学マイクロ構造体を形成することを更に含む、項目９に記載の方法。

項目１１．前記基材とは反対側の前記層の主表面の複数の光学マイクロ構造体を形成することが、注型及び硬化法を使用する、項目１０に記載の方法。

項目１２．前記複数の光学マイクロ構造体が回析表面である、項目１０に記載の方法。

項目１３．基材上に第１の物質をパターン化することが、フレキソ印刷を使用する、項目９に記載の方法。

項目１４．基材上に第１の物質をパターン化することが、間接グラビア印刷を使用する、項目９に記載の方法。

項目１５．基材上に第１の物質をパターン化することが、直接グラビア印刷を使用する、項目９に記載の方法。

項目１６．基材上に第１の物質をパターン化することが、インクジェット印刷を使用する、項目９に記載の方法。

本出願で引用されたすべての米国特許出願及び米国特許は、完全に記載されたものとして、参照により本明細書に組み込まれる。本発明は、先に記載された特定の実施例及び実施形態に限定されると考慮すべきではなく、このような実施形態は、本発明の様々な態様の説明を容易にするために詳細に記載される。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物によって定義されるような本発明の範囲内に包含される様々な修正、等価プロセス、及び代替的装置を含む、本発明のすべての態様を網羅するものと理解すべきである。

Claims (10)

1. 第１の物質を含む第１の領域及び第２の物質を含む第２の領域を有する層を含む可変屈折率光抽出層であって、
   前記第１の物質がナノボイド化ポリマー材料であり、
   前記第２の物質がナノボイド化ポリマー材料ではなく、
   前記第１の領域が前記第２の領域よりも低い有効屈折率を有し、
   前記層の前記第１及び第２の領域が、光導体に光学的に連結されるときに前記層が前記第１及び第２の領域の幾何学的配列に基づき前記光導体から光を選択的に抽出するように配置されている、可変屈折率光抽出層。
2. 基材を更に含み、前記基材が前記層の主表面上に配置されている、請求項１に記載の可変屈折率光抽出層。
3. 前記基材が光導体を含む、請求項２に記載の可変屈折率光抽出層。
4. 前記基材が反射性散乱要素を含む、請求項１に記載の可変屈折率光抽出層。
5. 前記層が、前記基材とは反対側の前記層の主表面上に配置された複数の光学マイクロ構造体を更に含む、請求項２に記載の可変屈折率光抽出層。
6. 前記複数の光学マイクロ構造体が回析表面を含む、請求項５に記載の可変屈折率光抽出層。
7. 可変屈折率抽出層を形成する方法であって、
   基材上に第１の物質をパターン化することと、第２の物質をオーバーコートして層を形成することと、を含む方法であり、
   前記層の第１の領域は、前記第１の物質が選択的に印刷されている区域に対応し、前記層の第２の領域は、少なくとも、前記第１の物質が選択的に印刷されている場所の間の区域に対応し、
   前記第１の領域が前記第２の領域よりも低い有効屈折率を有し、
   前記第１の物質がナノボイド化ポリマー材料であり、
   前記第２の物質がナノボイド化ポリマー材料ではなく、
   前記層の前記第１及び第２の領域は、前記層が前記第１及び第２の領域の幾何学的配列に基づき前記基材から導波モード光を選択的に抽出するように配置される、方法。
8. 前記基材とは反対側の前記層の主表面上に複数の光学マイクロ構造体を形成することを更に含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記複数の光学マイクロ構造体が回析表面である、請求項８に記載の方法。
10. 基材上に第１の物質をパターン化することが、インクジェット印刷を使用する、請求項７に記載の方法。

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