JP5869494B2 - 光ガイド及び低屈折率フィルムを組み込んだ光学構造体 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００９年４月１５日に出願された米国特許出願第６１／１６９４６６号、発「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｍ」（代理人整理番号６５０６２ＵＳ００２）、２００９年４月１５日に出願された同第６１／１６９５２１号、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｅ」（代理人整理番号６５３５４ＵＳ００２）、２００９年４月１５日に出願された同第６１／１６９５３２号、「Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」（代理人整理番号６５３５５ＵＳ００２）、２００９年４月１５日に出願された同第６１／１６９５４９号、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｍ ｆｏｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ」（代理人整理番号６５３５６ＵＳ００２）、２００９年４月１５日に出願された同第６１／１６９５５５号、「Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｅ」（代理人整理番号６５３５７ＵＳ００２）、２００９年４月１５日に出願された同第６１／１６９４２７号、「Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｏａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｄｅｆｅｃｔｓ」（代理人整理番号６５１８５ＵＳ００２）、２００９年４月１５日に出願された同第６１／１６９４２９号、「Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ａ Ｎａｎｏｖｏｉｄｅｄ Ａｒｔｉｃｌｅ」（代理人整理番号６５０４６ＵＳ００２）、及び２００９年１０月２２日に出願された同第６１／２５４，２４３号、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」（代理人整理番号６５６１９ＵＳ００２）に関連し、これらの出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本出願は、米国特許出願第６１／２５４６７２号、「Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｅ」（代理人整理番号６５７８２ＵＳ００２）、同第６１／２５４６７３号、「Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｌｏｗ Ｉｎｄｅｘ Ａｒｔｉｃｌｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」（代理人整理番号６５７１６ＵＳ００２号）、同第６１／２５４６７４号、「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｎａｎｏｖｏｉｄｅｄ Ａｒｔｉｃｌｅ」（代理人整理番号６５７６６ＵＳ００２）、同第６１／２５４６９１号、「Ｉｍｍｅｒｓｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ」（代理人整理番号６５８０９ＵＳ００２）、「Ｉｍｍｅｒｓｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ Ｗｉｔｈ Ａｎｇｕｌａｒ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｐｌａｎｅｓ ｏｆ Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ」（代理人整理番号６５９００ＵＳ００２）、及び同第６１／２５４６７６号、「Ｖｏｉｄｅｄ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ」（代理人整理番号６５８２２ＵＳ００２）（全て２００９年１０月２４日に出願）に更に関連し、これらの出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

（発明の分野）
本発明は概して、光学構造体、並びにかかる光学構造体を組み込む光源及び／又はディスプレイシステムに関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの光学ディスプレイは、ますます一般的なものとなっており、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）から電子ゲームに、そしてラップトップコンピュータなどのより大型の装置に至るハンドヘルドコンピュータ装置、ＬＣＤモニタ及びテレビスクリーンなどの多くの用途での使用が見出されている。ＬＣＤは通常、出力輝度、照度の均一性、視角、及び全体的なシステム効率などのディスプレイ性能を改善するために１つ以上の光管理フィルムを含む。例示的な光管理フィルムは、プリズム状に構造化したフィルムと、反射偏光子と、吸収偏光子と、拡散子フィルムと、を含む。

ディスプレイ業界における主要傾向としては、光源コストの削減、光源内の構成要素数の削減、並びに光源の薄型化及び更なる効率化が挙げられる。

幾つかの実施形態は、屈折率Ｎｕｌｉを有する低屈折率層を含む光学構造体について説明する。ここでＮｕｌｉは約１．３５以下である。この光学構造体は、高吸収層及び光方向転換フィルムも含む。光学構造体内の隣接する２つのフィルムのそれぞれの相当部分は、互いに物理的に接触している。

幾つかの実施形態は、第１の表面と、光ガイドの主光出射面を構成する第２の表面と、を有する光ガイドを含む光学構造体について説明する。光学構造体は、光方向転換フィルムも含む。低屈折率層は光ガイドと光方向転換フィルムとの間に配置され、低屈折率層は１．３５以下の屈折率を有する。低屈折率層は、光ガイドの第２の表面及び光方向転換フィルムに接着されてよい。

別の実施形態は、屈折率Ｎ１を有する少なくとも１つの光ガイドと、屈折率Ｎｕｌｉを有する低屈折率層と、を含む光学構造体について説明する。ＮｕｌｉはＮ１未満である。この光学構造体は光方向転換フィルムを含み、光学構造体内の隣接する２つのフィルムのそれぞれの相当部分は、互いに物理的に接触している。

更に別の実施形態は、第１及び第２の主表面と、屈折率Ｎ１と、を有する光ガイドと、第１及び第２の主表面を有する低屈折率層と、を含む光学構造体について説明し、低屈折率層は屈折率Ｎｕｌｉを有する。ＮｕｌｉはＮ１未満であり、低屈折率層の第１の主表面の相当部分は、光ガイドの第２の主表面と物理的に接触している。この光学構造体は、第１の主表面と、第２の主表面と、を有する高吸収層も含み、高吸収層の第１の主表面の相当部分は、低屈折率層の第２の主表面と物理的に接触している。この光学構造体は、第１の主表面と、第２の主表面と、を有するプリズムフィルムを更に含み、第１の主表面は線状プリズムを含み、光方向転換フィルムの第１の主表面の相当部分は、高吸収層の第２の主表面と物理的に接触している。低屈折率層は、第１の組の出射角で光ガイドから出射する光を反射し、光方向転換フィルムは、第２の組の出射角で光ガイドから出射する光を反射するように構成されている。

本発明の種々の実施形態は、添付図面に関連して以下の本発明の種々の実施形態の詳細な説明を考慮して、より完全に理解し正しく認識することができる。
本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による低屈折率層を組み込んだ光学構造体の概略側面図。 本発明の実施形態による光学構造体内における２段階反射の作用を図示する図。 本発明の実施形態による低屈折率光学フィルムの概略側面図。 本発明の実施形態による勾配低屈折率光学フィルムの概略側面図。 本発明の実施形態による勾配低屈折率光学フィルムの概略側面図。 本発明の実施形態による勾配低屈折率光学フィルムの概略側面図。 本発明の実施形態による勾配低屈折率光学フィルムの概略側面図。 本発明の実施形態による勾配低屈折率光学フィルムの概略側面図。 本発明の実施形態による勾配低屈折率光学フィルムの概略側面図。 本発明の実施形態による交互に配置された光学構造体。 本発明の実施形態によるタイル状の光学構造体。 中にＬＥＤ光源が埋め込まれている多数のチャネルを有する光ガイド。 光ガイドの表面から入射した光を光ガイドのＴＩＲ範囲内の角度に方向転換する表面機構を有する光ガイド。 本発明の実施形態による多孔質低屈折率光学フィルムの光学顕微鏡写真。 本発明の実施形態による多孔質低屈折率光学フィルムの光学顕微鏡写真。 本発明の実施形態による多孔質低屈折率光学フィルムの光学顕微鏡写真。 勾配低屈折率光学フィルムの断面顕微鏡写真。 図８Ａの顕微鏡写真のより高い倍率の顕微鏡写真。 実施例１で試験された光学構造体の概略側面図。 実施例１の光学構造体の縁部で撮影された写真。鏡の間効果（hall of mirrors effect）を示している。 実施例２ａで試験された光学構造体の概略側面図。 視角に応じて測定された、実施例２ａの光学構造体の輝度のグレースケール画像。 水平方向に沿って視角に応じて測定された、実施例２ａの光学構造体の輝度のグラフ。 垂直方向に沿って視角に応じて測定された、実施例２ａの光学構造体の輝度のグラフ。 実施例２ｂの光学構造体の概略側面図。 視角に応じて測定された、実施例２ｂの光学構造体の輝度のグレースケール画像。 水平方向に沿って視角に応じて測定された、実施例２ｂの光学構造体の輝度のグラフ。 垂直方向に沿って視角に応じて測定された、実施例２ｂの光学構造体の輝度のグラフ。 実施例３の光学構造体の概略側面図。 実施例３の光学構造体の縁部で撮影された写真。鏡の間効果を示している。 実施例４の光学構造体の概略側面図。 視角に応じて測定された、実施例４の光学構造体の輝度のグレースケール画像。 水平方向に沿って視角に応じて測定された、実施例４の光学構造体の輝度のグラフ。 垂直方向に沿って視角に応じて測定された、実施例４の光学構造体の輝度のグラフ。 実施例５について、構造体及びレイトレーシングモデリングの結果。 実施例６について、構造体及びレイトレーシングモデリングの結果。 実施例７について、構造体及びレイトレーシングモデリングの結果。 実施例８について、構造体及びレイトレーシングモデリングの結果。 実施例９について、構造体及びレイトレーシングモデリングの結果。 実施例１０について、構造体及びレイトレーシングモデリングの結果。 低屈折率フィルムを備えるが、光方向転換層を備えない光学構造体内で誘導された光量のグラフ。 低屈折率フィルムと、プリズムが光伝搬方向に対して垂直に配向されている光方向転換層と、を有する光学構造体内で誘導された光量のグラフ。 低屈折率フィルムと、プリズムが光の伝搬方向に対して平行に配向されている光方向転換層と、を有する光学構造体内で誘導された光量のグラフ。 実施例１２で試験された光学構造体の概略側面図。 低屈折率層の屈折率に対してプロットされた、３２インチ（８１．３ｃｍ）及び５２インチ（１３２．１ｃｍ）のバックライトの高吸収領域による吸光量を示すグラフ。

本発明の様々な実施形態は、光ガイドなど低吸収光学層の出射面における全内部反射を支持する能力を有する、低屈折率光学フィルムを含む光学構造体を目的とする。低屈折率光学フィルムは、光ガイドと光方向転換フィルムとの間に配置されて、２段階の内部反射をもたらすことができる。低屈折率光学フィルムは、低吸収層と高吸収層との間に配置されて、低吸収層内の光の光閉じ込めを増大させることができる。

開示された光学構造体を様々な光学又はディスプレイシステム、例えば液晶ディスプレイシステムに組み込むと、システム耐久性の向上、製造コストの削減、効率性の増大、及び／又はシステムの全体的厚さの減少をもたらすことができる。本明細書に記載の光学構造体は、ディスプレイ、携帯電話及び携帯情報端末（ＰＤＡ）などのハンドヘルド用途、ノートブック及びデスクトップコンピュータのモニタ、看板、照明器具、投影システム、並びに／又はその他の用途で用いられ得る。

本明細書に記載の実施形態は、高吸収材への露光を減少させるため、及び／又は多段階反射を用いて早期の光抽出を減少させるために、低屈折率を有する１つ以上の光学フィルムを用いることについて説明する。

幾つかの構成では、低屈折率フィルムは、高吸収層と、低吸収層、例えば光ガイドとの間に配置されて、低吸収材内での光閉じ込めを増加させ、より高吸収層への大部分の露光を減少させる。光ガイドの縁部からの光輸送中に、主として光ガイドの低吸収材に露光され、高吸収材への露光は、光が表面に対して垂直に近い角度で短い経路の長さにわたって抽出されるまで発生しない。低吸収材への光閉じ込めが増大すると、高吸収材への露光が減少し、それにより、システム効率が向上する。

幾つかの構成では、低屈折率を有するフィルムが光ガイドの主出射面に配置されて、光ガイド内で第１段階の全内部反射（ＴＩＲ）をもたらす。それにもかかわらず、これらの構成では、光ガイド内の光の一部は、抽出、例えば光ガイドの抽出機構による抽出の前に光ガイドから漏れる（漏出する）ことがある。光漏れの程度は、光ガイドの屈折率と、低屈折率フィルムの屈折率との差に応じて異なる。Ｓｎｅｌｌの法則により、高屈折率のガイドは、縁部に入射した光を低屈折のガイドよりも（屈折によって）平行化する。光が不十分に平行化されると、ＴＩＲの閉じ込め範囲内に収まらず、ガイドの主表面から漏出する。

本明細書に記載の一部の光学構造体は、光ガイドの抽出機構によって抽出されるまで光学構造体内に閉じ込められる光量を増加させる、多段階ＴＩＲアプローチについて説明する。以下に詳述するように、第１段階のＴＩＲは、光ガイド上に直接又は間接的に配置される低屈折率光学フィルムの表面における光の反射時にもたらされる。第２段階のＴＩＲは、適切に配向された屈折構造体を有する光方向転換フィルムの表面において発生する。更なる段階のＴＩＲも、追加層を組み込むことにより可能である。

図１Ａは、本発明の実施形態による光学構造体１００Ａの断面図を図示する。光学構造体１００Ａは、吸収率Ａ１及び屈折率Ｎ１を有する低吸収層１０１を含む。低吸収層１０１は、例えば光ガイドを含んでよい。光学構造体１００Ａは、高吸収層１０３を含む。例えば偏光子、構造化フィルム、及び／又は光方向転換フィルムを含み得る高吸収層１０３は、吸収率Ａ３及び屈折率Ｎ３を有する。高吸収層１０３の吸収率は、低吸収層１０１の吸収率よりも大きい。幾つかの実施形態では、高吸収層１０３の吸収率は、低吸収層１０１の吸収率の約２倍である。高吸収層１０３は、青色光又はＵＶ用の耐候性吸収剤、吸収偏光子、反射偏光子、蛍光物質、構造化面用の微細複製樹脂、多層フィルム、及び／又はその他の層を含み得る。特に標識及びグラフィック用途では、高吸収層は、染料、顔料、及び酸化チタンインジウム（ＴＩＯ２）などの散乱材料を含有する印刷用インク及び塗料を含み得る。

低吸収層１０１と高吸収層１０３との間には、低屈折率光学フィルム１２０が配置される。低屈折率光学フィルム１２０は、吸収率Ａ２及び屈折率Ｎ２を有し、Ｎ２＜Ｎ１である。幾つかの実施形態では、Ｎ２は約１．１０〜Ｎ１である。幾つかの実施形態では、Ｎ２は約１．３５未満である。光学構造体１００Ａ内の隣接する２つの主表面の相当部分は、互いに物理的に接触している。例えば、隣接する層１０１及び１２０それぞれの隣接する主表面１０５及び１０６の相当部分は、互いに物理的に接触している。更に又は別の方法として、隣接する層１２０及び１０３それぞれの隣接する主表面１０７及び１０８の相当部分は、互いに物理的に接触している。「相当部分が物理的に接触している」又は「相当な物理的接触」という語句は、隣接する主表面の少なくとも５０％、又は少なくとも６０％、又は少なくとも７０％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも９０％、又は少なくとも９５％が互いに物理的に接触していることを意味する。

幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム１２０は、低吸収層１０１上に直接形成されるか、コーティングされる。幾つかの場合において、光学フィルム１２０は、高吸収層１０３上に直接形成されるか、コーティングされる。幾つかの場合において、１つ以上の層、例えば接着剤層は、低吸収層１０１と光学フィルム１２０との間、及び／又は高吸収層１０３と光学フィルム１２０との間に配置され得る。これらの構造体では、光学構造体内の隣接する２つの主表面の相当部分が、互いに物理的に接触している。例えば、光ガイド１０１と低屈折率光学フィルム１２０との間に配置された接着剤層を有する光学構造体では、相当な物理的接触が、接着剤層の第１の主表面と光ガイド１０１の表面１０５との間で発生する、及び／又は接着剤層の第２の主表面と低屈折率光学フィルム１２０の表面１０６との間で発生する。幾つかの場合において、ディフューザー層は、低屈折率層１２０と高吸収層１０３との間に配置されてよい。ディフューザー層は、マトリックス中に散乱粒子を含む任意の種類のディフューザー、又は同時係属中の特許出願で２００９年４月１５日に出願された、米国特許出願第６１／１６９４６６号、発明の名称「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｍ」（代理人整理番号６５０６２ＵＳ００２）に記載されるものなど複数の空隙を含むディフューザー層であってよい。

図１Ｂは、本発明の実施形態による光学構造体１００Ｂの断面図を示す。光学構造体１００Ｂは、光ガイド１１０と、光ガイド１１０上に配置された低屈折率光学フィルム１２０と、を含む。光方向転換フィルム１３０は、低屈折率光学フィルム１２０上に配置される。光ガイド１１０はＮ１の屈折率を有し、低屈折率光学フィルム１２０はＮ２の屈折率を有する。Ｎ２は＜Ｎ１であるか、Ｎ２は、例えば１．３５未満、又は１．３０未満、又は１．２５未満、又は１．２０未満、又は１．１５未満、又は約１．１０〜Ｎ１である。光学構造体１００Ｂ内の隣接する２つの主表面の相当部分は、互いに物理的に接触している。例えば、１つの実施態様では、隣接する層１１０及び１２０それぞれの隣接する主表面１１２及び１２１の相当部分は、互いに物理的に接触している、並びに／又は隣接する層１２０及び１３０それぞれの隣接する主表面１２２及び１３１の相当部分は、互いに物理的に接触している。

幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム１２０は、光ガイド１１０上に直接形成されるか、コーティングされる。幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム１２０は、光方向転換フィルム１３０上に直接形成されるか、コーティングされる。幾つかの場合において、光方向転換フィルム１３０は、光ガイド１１０の吸収率よりも大きい吸収率を有し、屈折率は、例えば約１．５〜１．８である。

幾つかの実施態様では、図１Ｃの光学構造体１００Ｃの断面図によって示されるように、光ガイド１１０と低屈折率光学フィルム１２０との間に１つ以上の追加層が配置されてよい。この例では、低屈折率光学フィルム１２０は、接着剤層１１５によって光ガイド１１０に接着される。低屈折率光学フィルム１２０は、接着剤層１２５によって光方向転換フィルム１３０に接着される。光学構造体１００Ｃ内の隣接する層の隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触している。

光学構造体１００Ｃでは、光ガイド１１０の主表面１１２は、接着剤層１１５の主表面１１３と相当な物理的接触状態にあり、接着剤層１１５の主表面１１４は、低屈折率フィルム１２０の主表面１２１と相当な物理的接触状態にあり、低屈折率フィルム１２０の表面１２２は、接着剤層１２５の表面１２３と相当な物理的接触状態にあり、接着剤層１２５の表面１２４は、光方向転換フィルム１３０の表面１３１と相当な物理的接触状態にある。

図１Ｄは、低屈折率光学フィルム１２０と光方向転換フィルム１３０との間に配置された１つ以上の高吸収層１６０を含む光学構造体１００Ｄを図示する。高吸収層１６０は、例えば、吸収偏光子、反射偏光子、青色光又はＵＶ光用の耐候性吸収剤、蛍光物質、構造化面を有する微細複製樹脂を含む層を含み得る。高吸収層１６０は、染料、顔料、及びＴＩＯ２など散乱材料を含む印刷用インク及び塗料も含み得る。これらの種類の吸収層は、標識及びグラフィックス用途で特に重要である。光学構造体１００Ｃは、低屈折率層１２０の表面１２１に接着される取り外し可能な裏材層（図示せず）を有する接着剤層を含んで、接着性裏材の除去後すぐに光ガイドに接着的に取り付けられる光管理スタックをもたらすことができる。ある場合には、低屈折率光学フィルム１２０は高吸収層１６０上に形成されてよく、ある場合には、低屈折率光学フィルム１２０は高吸収層１６０に接着的に取り付けられてよい。

図１Ｅは、光ガイド１１０上に配置された、図１Ｄに図示する光学構造体１００Ｄを含む光学構造体１００Ｅを示す。光ガイド１１０は吸収率Ａ１を有し、高吸収層１６０は吸収率Ａ３を有するが、Ａ１はＡ３よりも小さい。幾つかの場合において、Ａ３は、Ａ１の約２倍である。

反射偏光子が高吸収層１６０として用いられる場合、反射偏光子１６０は、第１の偏光状態を有する光を実質的に反射し、第２の偏光状態を有する光を実質的に透過させ、２つの偏光状態は、相互に直交する。例えば、反射偏光子１６０によって実質的に反射される偏光状態に関する可視域における反射偏光子１６０の平均反射率は、少なくとも約５０％、又は少なくとも約６０％、又は少なくとも約７０％、又は少なくとも約８０％、又は少なくとも約９０％、又は少なくとも約９５％である。別の例として、反射偏光子１６０によって実質的に透過される偏光状態に関する可視域における反射偏光子１６０の平均透過率は、少なくとも約５０％、又は少なくとも約６０％、又は少なくとも約７０％、又は少なくとも約８０％、又は少なくとも約９０％、又は少なくとも約９５％、又は少なくとも約９７％、又は少なくとも約９８％、又は少なくとも約９９％である。幾つかの場合において、反射偏光子１６０は、第１の直線偏光状態を有する光を（例えば、ｘ方向に沿って）実質的に反射し、第２の直線偏光状態を有する光を（例えば、ｙ方向に沿って）実質的に透過する。

反射偏光層１６０には、任意の好適な種類の反射偏光子、例えば、多層光学フィルム（ＭＯＦ）反射偏光子、連続相及び分散相を有する拡散反射偏光フィルム（ＤＲＰＦ）（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ Ｆｉｌｍ（「ＤＲＰＦ」）など）、例えば米国特許第６，７１９，４２６号に記載されるワイヤグリッド反射偏光子、繊維、配合物、又はコレステリック反射偏光子などを用いることができる。

幾つかの場合において、反射偏光板子１６０は、異なるポリマー材料の交互層で形成されたＭＯＦ反射偏光子であるか、又はこれを含んだものでよく、ここで、交互層の組の１つは複屈折材料で形成され、異なる材料の屈折率は、１つの直線偏光状態に偏光された光に関しては一致しており、直交する直線偏光状態の光に関しては一致していない。そのような場合、一致する偏光状態にある入射光は、反射偏光子１６０を実質的に透過し、一致しない偏光状態にある入射光は、反射偏光子層１６０によって実質的に反射される。ＭＯＦは、コリメーティング又は非コリメーティング偏光子を含んでよく、広帯域偏光子であってよい。幾つかの場合において、ＭＯＦ反射偏光子１６０は、無機誘電体層のスタックを含んでよい。

別の例として、反射偏光子１６０は、通過状態で中間の軸上平均反射率を有する部分反射層であるか、又はこれを含んでよい。例えば、部分反射層は、ｘ方向に沿って偏光された可視光に対して少なくとも約９０％の軸上平均反射率を有し、ｙ方向に沿って第２の平面にて偏光された可視光に対して約２５％〜約９０％の範囲の軸上平均反射率を有し得る。そのような部分反射層は、例えば、米国特許出願第２００８／０６４１３３号に記載されており、当該特許の開示は参照によりその全てが本明細書に組み込まれる。

幾つかの場合において、反射偏光子１６０は、円反射偏光子であるか、これを含んでよく、ある観点（時計回り又は反時計回りの観点であってもよく、右円偏光又は左円偏光とも呼ばれる）では円偏光した光が優先的に透過され、反対の観点で偏光された光は優先的に反射される。円偏光子の１つのタイプには、コレステリック液晶偏光子が挙げられる。

幾つかの場合において、反射偏光子１６０は、２００９年１１月１９日に出願された米国特許仮出願第６１／１１６１３２号、２００８年１１月１９日に出願された同第６１／１１６２９１号、２００８年１１月１９日に出願された同第６１／１１６２９４号、２００８年１１月１９日に出願された同第６１／１１６２９５号、２００８年１１月１９日に出願された同第６１／１１６２９５号、並びに２００７年５月２０日に出願された同第６０／９３９０８５号、２００９年１０月２４日に出願された「Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｅ」（代理人整理番号６５７８２ＵＳ００２）、２００９年１０月２４日に出願された「Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｌｏｗ Ｉｎｄｅｘ Ａｒｔｉｃｌｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」（代理人整理番号６５７１６ＵＳ００２）、２００９年１０月２４日に出願された「Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｎａｎｏｖｏｉｄｅｄ Ａｒｔｉｃｌｅ」（代理人整理番号６５７６６ＵＳ００２）、２００９年１０月２４日に出願された「Ｉｍｍｅｒｓｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ」（代理人整理番号６５８０９ＵＳ００２）、２００９年１０月２４日に出願された「Ｉｍｍｅｒｓｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ Ｗｉｔｈ Ａｎｇｕｌａｒ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｐｌａｎｅｓ ｏｆ Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ」（代理人整理番号６５９００ＵＳ００２）、及び２００８年５月１９日に出願された「Ｖｏｉｄｅｄ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ」（代理人整理番号６５８２２ＵＳ００２）の優先権を主張する、２００８年５月１９日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ ２００８／０６４１１５号に記載されるもののように、光学干渉よって光を反射又は透過する多層光学フィルムであってよく、これらは参照によりこれらの全体が本明細書に組み込まれる。

光学構造体１００Ｄ及び１００Ｅ内の隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触している。幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム１２０は、高吸収層１６０の表面１４４上に直接コーティングされるか、又は低屈折率光学フィルム１２０は、光ガイド１１０上にコーティングされるか、形成されてよい。

構造体１Ｅの高吸収層１６０と低吸収光学フィルム１２０との間、及び／又は光ガイド１１０と低吸収光学フィルム１２０との間に配置される１つ以上の追加層が存在してよい。例えば、図１Ｆは、光学フィルム１２０と高吸収層１６０との間に配置される光学接着剤層１６２、例えば光学フィルム１２０を偏光子層１６０に接着するための偏光子層を含む、光学構造体１００Ｆの概略側面図である。図１Ｆは、光方向転換フィルム１３０と高吸収層１６０との間に配置される光学接着剤１６６、及び光ガイド１１０と低屈折率光学フィルム１２０との間に配置される光学接着剤１１５も図示する。光学構造体１００Ｆの、隣接する層のそれぞれの隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触している。接着剤層１１５、１６２、及び１６６の全てが光学構造体に用いられる必要はない。

光学接着剤層１１５、１６２、１６６（図１Ｆ）及び１２５（図１Ｃ）は、ある用途において望ましい及び／又は使用可能であり得る任意の光学接着剤を含んでよい。例示的な光学接着剤には、感圧接着剤（ＰＳＡ）、感熱接着剤、溶媒揮発性接着剤、及びＮｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＵＶ硬化性光学接着剤などのＵＶ硬化性接着剤が挙げられる。例示的なＰＳＡとしては、天然ゴム、合成ゴム、スチレンブロックコポリマー、（メタ）アクリルブロックコポリマー、ポリビニルエーテル、ポリオレフィン、及びポリ（メタ）アクリレートをベースにするものが挙げられる。本明細書で使用される場合、（メタ）アクリル（又はアクリレート）は、アクリル種及びメタクリル種の両方を指す。他の例示的なＰＳＡとしては、（メタ）アクリレート、ゴム、熱可塑性エラストマー、シリコーン、ウレタン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。幾つかの場合において、ＰＳＡは、（メタ）アクリルＰＳＡ又は少なくとも１つのポリ（メタ）アクリレートに基づくものである。例示的なシリコーンＰＳＡには、ポリマー又はゴム、及び任意選択による粘着付与樹脂が挙げられる。他の例示的なシリコーンＰＳＡとしては、ポリジオルガノシロキサンポリオキサミド及び任意選択による粘着付与剤が挙げられる。接着剤は、例えば、米国特許第６，１９７，３９７号、米国特許出願公開第２００７／００００６０６号、及び国際公開第００／５６５５６号に記載されるものなど再使用可能及び／又は再配置可能な接着剤であっても、これらを含んでもよく、これらの開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。フィルムを基材に接着するための「再使用可能な接着剤」又は「再配置可能な接着剤」という語句は、（ａ）基材を損傷せずに又はフィルムから基材への過度な粘着剤の転写を呈さずに、基材からのフィルムの便利な手による除去を可能にした状態で、基材へのフィルムの一時的でしっかりとした取り付けを提供し、（ｂ）次に、例えば、別の基材上でのフィルムのその後の再使用を可能にする接着剤を意味する。例えば、接着剤１１５が再配置可能な接着剤の場合、低屈折率フィルム１２０を光ガイド１１０に再配置できるため、低屈折率フィルム１２０は再配置可能である。

光学構造体１００Ｇが、図１Ｇに図示される。光学構造体１００Ｇは、直接的に、又は１つ以上の追加介在層（図１Ｇには図示せず）を介して間接的に光ガイド１１０上に配置された光学フィルム１２０を有する光ガイド１１０を含む。光学構造体１００Ｇの、隣接する層のそれぞれの隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触している。光は、図１Ｇに図示されるように光ガイド１１０の入射縁部１７３付近に配向されることができるか、光ガイド１１０から離れていてよい（光は光ファイバ又は空洞などの送達手段を通じて光ガイド１１０に送達される）１つ以上の光源１９２によって生成される。光線は、入射縁部１７３において光ガイド１１０に入射し、全内部反射（ＴＩＲ）によって光伝搬方向１７５に沿って伝搬される。入射縁部１７３は、平坦な入射縁部、構造化面を含んでよく、及び／又は光源用の凹部を含んでもよい。

光ガイド１１０の主表面１１１、１１２は、図１Ｇに図示されるように実質的に平行であってよく、又は光ガイド１１０は楔形であってもよい。光ガイド１１０は、平坦であっても湾曲していてもよい。

バックライトは、例えば光学構造体１００Ｇなど１つ以上の光学構造体を含んでよい。バックライト１００Ｇは、例えば光学構造体１００Ｇの光方向転換フィルムの上に配置された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルに光を供給することができる。

バックライトは、１つ以上の光ガイド及び／若しくは１つ以上の光源を含んでよく、並びに／又は光源及び／若しくは他のバックライト素子の動作を集合的に若しくは個別に制御する制御システムを含み得る。

例えば、バックライトは、改善されたコントラスト及びエネルギー効率をもたらす、タイル状システム支援ダイナミックバックライティングであり得る。タイル状バックライトは、重なる光ガイドタイルを有してよい。各光ガイド又は光ガイドの群は、個別に制御可能な光源と対になってよい。ディフューザーは、重なるタイルの境界面において不連続性を一体化するために用いられることができる。

別の実施例では、バックライトは、バックライトが立て続けに赤色、緑色、青色のパルスを発するフィールド順次システムを含んでよく、ＬＣＤのピクセルシャッターは、バックライトのパルスと同期して開閉する。バックライトから所与の色パルスが発せられるときに開放されるピクセルは、表示される画像に応じて異なる。

更に別の実施例では、バックライトは区画化されたシステムであってよい。区画化されたシステムは、バックライトの一部分を選択的に暗くして、省電力化と改善されたコントラストの両方をもたらす。この減光は、ゾーニングと呼ばれるが、これは、バックライトが光の１つの大きなパネルではなく、空間的区画で制御されるからである。区画は、１次元又は２次元であってよい。１次元の区画は、通常、バックライト全体を水平に走るストライプである。

光ガイド１１０は、１つの主発光面を有するが、幾つかの実施形態では、光ガイドは、両方の主表面から発光して、例えば両面ディスプレイ用に光を供給することができる。光ガイド１１０の出射面の一部分は、反射材料で被覆されてよい。反射光の一部は、光ガイド１１０に戻され（リサイクルされ）、反射材料で被覆されていない光ガイド１１０の部分を通して出射する。したがって、この部分の輝度が増大する。また、１つ以上の光ガイドの縁部は、光ガイド１１０の縁部に隣接した又は接着された反射体を有して、縁部から透過された光を光ガイド１１０に戻すことができる。光ガイド１１０は、１つ以上のはす縁を有して、例えば前述のタイル状システムで有用である入れ子を形成しやすくすることができる。

光ガイドの組成は、アクリル、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、又はこれらのコポリマーなどの物質を含み得る。光ガイドは、接着性光ガイドを含み得る。光抽出機構１９９は、光ガイド１１０の１つ又は両方の主表面に配置されることができる。光抽出は、光がＴＩＲの臨界角未満の角度で光抽出機構１９９によって反射されるときに起こり、したがって、光は光ガイドの表面から漏出できる。光抽出機構１９９は、例えば、構造化された機構、塗装された機構、印刷された機構、エッチングされた機構、及び／又はレーザで作製された機構を含み得る。ＵＶ吸収剤、帯電防止剤、及び／又は脱酸素剤などの選択的な吸収剤は、光ガイド１１０の任意の素子の中又は上に組み込まれてよい。

図１Ｇに描かれる光源１９２は、本明細書に記載の光学構造体のいずれかと共に用いられることができる。簡略化するために、図１Ｇには光源が１つしか図示されていないが、多数の光源を用いることができる。例えば、１つの光ガイド縁部のみに光を供給する１つの光源だけが用いられてもよく、１つの光ガイド縁部のみに光を供給する多数の光源が用いられてもよく、多数の光ガイド縁部のそれぞれに光を供給する１つの光源だけが用いられてもよく、又は多数の光ガイド縁部に光を供給する多数の光源が用いられてもよい。例えば、矩形の光ガイドは、２つの主表面と、４つの縁部とを有する。４つの縁部のいずれか１つ又は全ては、入射縁部として用いられることができる。

光は、１つの光ガイド縁部以外の光ガイドの領域から光ガイドに入射してよい。図４Ｃは、多数のチャネル５２０を含む光ガイド５１０を図示する。側面発光ＬＥＤ ５３０はチャネル５２０に凹設され、入射領域５５０において光ガイド５１０の内部に光５４０を放射する。

別の実施態様では、図４Ｄに図示するように、光ガイド上の１つ以上のレリーフ形状を用いて、光ガイド面から入射した光を方向転換することができる。この例では、ＬＥＤ ６３０は前方放射型であり、光ガイド６２０の上面６１１は、レリーフ形状６２０を含む。レリーフ形状６２０が、底面６１２から入射した光をＴＩＲの角度内まで方向転換する。表面のレリーフ形状６２０において起こるこの方向転換反射は、ＴＩＲによって機能するように選択されることができるか、あるいは銀などの反射コーティングが、表面のレリーフ形状６２０のコーティングに用いられることができる。

図１Ｇを再び参照すると、光源１９２は任意の好適な種類であってよく、１つ以上の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、及び／又は赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）、（赤色、緑色、青色、シアン、黄色（ＲＧＢＣＹ）、ダウンコンバート光（例えば、ダウンコンバートされたＵＶ光、青色光、若しくは紫色光）を放射するＬＥＤを含む、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。光源１９２は、１つ以上のＩＩ〜ＶＩ発光装置、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、レーザ、フォトニック格子構造体（ダウンコンバータつき又はダウンコンバータなし）などの半導体レーザを含み得る。光源１９２は、様々な種類の光源、例えば光ガイド１１０に連結された、及び／又は光ガイド１１０内に組み込まれたＬＥＤ光源を含み得る。

蛍光物質は、光源１９２に組み込まれてよく、及び／又は光ガイド１１０の光入射領域若しくは出射領域付近の遠隔構成要素として含まれてよい。１つ以上の光センサを制御システムと共に用いて、例えば１つ以上の光源１９２によって放射された光の強度など、放射された光を集合的に又は個別に制御してよい。

反射体１０９は、光ガイド１１０の表面、及び／又は１つ以上の縁部に沿って配置され得る。多数の光源が用いられる場合、反射体１０９は、入射縁部付近に配置された多数の光源の間など、多数の光源の間に配置されてよい。反射体は、反射鏡、半反射鏡、又はディフューザー（diffuse）であってよい。幾つかの場合において、光ガイド１１０は反射体１０９に接着されている。かかる場合には、高鏡面反射体（enhanced specular reflector）（ＥＳＲ）が用いられてよい。漏れが生じる鏡による損失を制御するには、光ガイド１１０と反射体１０９との間に低屈折率層を用いてＥＳＲを光ガイド１１０に接着できる。幾つかの場合において、反射体／光ガイド構造体は、良好な構造的安定性をもたらし、かつ光学構造体及び／又は他のディスプレイ構成要素の熱変形を防止する、ノートブックコンピュータ又は他の装置のシャーシに組み込まれてよい。

光学構造体１００Ｇは、この実施例ではピークが光ガイド１１０から離れて配向されている（プリズムは上向き）線状プリズムとして図示される、構造化機構１７１を有する光方向転換フィルム１７０を含む。構造化機構は、プリズム及び／又はレンチキュラーを含む、ＴＩＲを促進する任意の複製表面構造体であってよい。これらの表面構造体は、連続的、区分的に連続的であってよく、機構の寸法は、無秩序な変化を有してよい。主として線状構造体が用いられるが、面内のＳ字状の変化、及び／又はピーク１７２に沿った若しくは線状構造体のピーク間での高さの変化が付与されてもよい。構造化機構１７１は、光ガイドから漏出するために必要な臨界角未満であるが、光方向転換層１７０の構造化面におけるＴＩＲの臨界角よりも大きい角度で光ガイドを出射する光線を反射するように配向される。これらの光線は、光方向転換フィルム１７０の自由表面から出射しないが、光学構造体１００Ｇ内での第２段階の反射を受ける。線状プリズムの場合、第２段階のＴＩＲをもたらす構造化機構の配向は、光ガイド１１０内の光伝搬方向１７５に対して実質的に平行である。

プリズムが光ガイド１１０の主出射面１１２から離れて配向されている光学フィルムは、光リサイクルフィルムとして機能して、所望の範囲内の光出射角で光源の輝度を向上できる。線状プリズム１７１のピーク１７２の振幅は、プリズムごとに異なってよいか、特定のプリズム１７１のピーク１７２に沿って異なってよい。幾つかの実施例においては、第１の群のピーク１７２は、第２の群のピーク１７２よりも大きい高さを有してよい。これらの変化は、ウエットアウト又はモアレ効果など視覚上の欠陥を低減するために望ましいことがある。

光方向転換層１７０は、例えば、好適なポリマー、アクリル、ポリカーボネート、ＵＶ硬化アクリレートなどの物質で作製され得る。バルク拡散物質を光方向転換層１７０に組み込んでよいが、多くの場合、これにより光学フィルムの性能が低下する。アクリル及びポリカーボネートの一体押出層を用いてよい。あるいは、光方向転換層は、２部分からなる構造体であってよく、これらによる構造化面は、基材上で鋳造され硬化される。例えば、ポリエステル基材上に鋳造された紫外線硬化性アクリルを使用することができる。ポリエチレンテレフタレート（Polyethylene terphthalate）（「ＰＥＴ」）は、その上で構造化機構が硬化される基材として用いられることができる。２軸配向ＰＥＴは、多くの場合、その機械的及び光学的特性のために好ましい。基材として使用され得る平滑なポリエステルフィルムは、ＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａｓ Ｉｎｃ．（Ｈｏｐｅｗｅｌｌ，Ｖａ．）からＭＥＬＩＮＥＸ ６１７の商標名で市販されている。基材として使用されるフィルムに塗布され得る艶消し仕上げコーティングは、Ｔｅｋｒａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｅｗ Ｂｅｒｌｉｎ，Ｗｉｓ．）からＭＡＲＮＯＴ．７５ ＧＵの商標名で市販されている。艶消し仕上げコーティングを使用すると、本明細書に記載の技術を用いて達成可能な輝度の向上をもたらし得るが、艶消し仕上げは、それ以外の特定の用途にとって望ましい場合がある。光方向転換層１７０の屈折率は、層の組成を変えることにより調整されることができる。

前述したように、１つ以上の介在層（１つ以上の光方向転換層など）は、光方向転換フィルム１７０と低屈折率光学フィルム１２０との間に配置されてよい。

図１Ｈは光学構造体１００Ｈを図示しており、ここで光方向転換フィルム１８０は、光ガイド１１０の主光出射面１１２に向かって配向されている（プリズムは下向き）構造化機構１８１を含む。光学構造体１００Ｈの、隣接する層のそれぞれの隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触している。プリズムが光ガイド１１０の主出射面１１２に向かって配向されている光学フィルムは、光ガイド１１０から出射する光を平行化する転向フィルムとして機能できる。構造化機構、例えば線状プリズム１８１は、光伝搬軸１７５に対して実質的に垂直に配置される。光学構造体１００Ｈでは、光学フィルム１２０の材料は転向フィルム１８０のプリズム間に配置され、光ガイド１１０の主出射面１１２上に直接配置されるか、１つ以上の介在層（図１Ｈに図示せず）を介して光ガイド１１０の主表面１１２上に間接的に配置されるかのいずれかである、平面１８２を有する。

図１Ｉは、第２の低屈折率フィルム１５０が光方向転換フィルム１３０の表面上に配置されている、光学構造体１００Ｉを図示する。光学構造体１００Ｉは、光ガイド１１０と、第１の低屈折率光学フィルム１２０と、光方向転換フィルム１３０と、を含む。光学構造体１００Ｉの層間には、１つ以上の追加層を配置してよく、例えば、第１の低屈折率光学フィルム１２０と光方向転換フィルム１３０との間に高吸収層を配置し、並びに／又は光ガイド１１０と第１の低屈折率光学フィルム１２０との間及び／若しくは第１の低屈折率光学フィルム１２０と光方向転換フィルム１３０との間に１つ以上の接着剤層を配置してよい。第２の低屈折率光学フィルム１５０は、光方向転換フィルムの構造化機構１７１間に配置され、光学構造体１００Ｉの表面を平坦化する。光学構造体１００Ｉは、塵埃感度の低下及び高角度光の低減という利点を有する。更に、低屈折率フィルム１５０では、例えば携帯電話用のＬＣＤパネルに構造体を直接接着できる。この構造体は、小型で薄い、内蔵型照明／画像生成モジュールを提供するために用いられ得る。

幾つかの実施形態、例えば、両面ディスプレイ又は標識では、図１Ｊに図示されるように、光ガイドは両方の主表面から発光してよい。光学構造体１００Ｊは、２つの主出射面１９７、１９６を有する光ガイド１９８を含む。低屈折率フィルム１２０Ａ、１２０Ｂは、それぞれ光ガイド１９８の２つの主出射面１９７、１９６上に直接又は間接的に配置される。両面光ガイドの抽出機構は、例えば両方の表面１９７、１９８上に不透明の低屈折率コーティングを含んでよい。高吸収層及び／又は光方向転換フィルム１３０Ａ、１３０Ｂは、低屈折率フィルム１２０Ａ、１２０Ｂ上に直接又は間接的に配置される。光学構造体１００Ｊの、隣接する層のそれぞれの隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触している。光学構造体１００Ｊは、例えば両面標識又はディスプレイ用に両面照明を提供するのに有用である。光学接着剤層が、図１Ｊに図示される光学構造体１００Ｊの１つ以上の層間で所望により用いられて、隣接する層同士を接着する。

図２は、本発明の実施形態による光学構造体内で起こる光の２段階反射を図示する。光は、光源２９０によって生成され、光入射縁部２１２において光ガイド２１０に結合される。光ガイド２１０は、屈折率Ｎ１及び吸収率Ａ１を有する。

光学構造体２００は、屈折率Ｎ２及び吸収率Ａ２を有し、かつ光ガイド２１０上に直接又は間接的に配置される、低屈折率光学フィルム２２０を含み、Ｎ２＜Ｎ１である。例えば、幾つかの実施態様では、光ガイド２１０はアクリルであり、１．４９の屈折率を有する。低屈折率光学フィルム２２０は、１．４９未満、例えば１．３５未満、又は約１．１０〜約１．３５の範囲の屈折率を有し得る。反射偏光子２４０は、屈折率光学フィルム２２０上に直接又は間接的に配置される。反射偏光子２４０は、光ガイド２１０の吸収率Ａ１及び低屈折率光学フィルム２２０の吸収率Ａ２よりも高い吸収率Ａ３を有する。光方向転換フィルム２３０は、反射偏光子２４０上に直接又は間接的に配置される。光学構造体２００の隣接する層の隣接する主表面の相当部分は、互いに物理的に接触している。

光学構造体２００は、２段階の光反射をもたらして光源から漏れた光を減少させるため、効率を向上させ、光学的欠陥を低減する。第１段階の反射は、光ガイド２１０の主光出射面２１３において起こる。低屈折率光学フィルム２２０の屈折率Ｎ２は、光ガイド２１０の屈折率Ｎ１より小さい。屈折率Ｎ１とＮ２との差異が原因で、光ガイド２１０に入射する光の大部分は、光ガイドの表面２１３において起こるＴＩＲによって光ガイド２１０内で伝搬される。しかし、光ガイド２１０に結合された光は、ＴＩＲの臨界角未満の入射角で表面２１３へと伝搬し得る。この光は、表面２１３において反射されず、早期に、即ち光抽出機構２１１によって抽出される前に光ガイドから漏れ出す。光学構造体２００から漏出されれば、早期に抽出された光は、視覚的歪み及び不均一性を生み出すであろう。視覚的歪み及び不均一性の程度は、光ガイド２１０の屈折率と低屈折率光学フィルム２２０の屈折率との差異に応じて異なるであろう。しかし、この潜在的問題は、光方向転換フィルム２３０によってもたらされる第２段階のＴＩＲによって緩和される。

第１段階のＴＩＲは、入射縁部２１２において光ガイドに入射する光線２８１の光路によって図示される。光ガイド２１０の主光出射面２１３における光線２８１の初期入射角θ_０はＴＩＲの臨界角よりも大きいので、スネルの法則により光線２８１は表面２１３において反射される。反射後、光線２８１は、抽出機構２１１に達するまで光ガイド２１０を通って伝搬し続ける。光線２８１は、抽出機構２１１によって反射され、再び主光出射面２１３に達する。しかし、抽出機構２１２によって反射された後には、表面２１３における光線２８１の入射角は臨界角よりも小さいので、光線２８１は光ガイド２１０から漏出できる。光線２８１は、光線２８１が光学構造体２００を出射する際に、光方向転換フィルム２３０によって屈折され得る。

第２段階のＴＩＲは、光線２８２の光路によって図示される。光ガイド２１０の表面２１３における光線２８２の初期入射角はＴＩＲの臨界角よりも小さいので、光線２８２を光ガイド２１０から漏出させる。光線２８２は低屈折率フィルム２２０及び偏光子２４０を通って進み続け、光方向転換フィルム２３０に入射する。光方向転換フィルム２３０の構造化機構は、光方向転換層１３０の構造化表面における臨界角よりも小さい角度で光ガイドから漏出する光を反射するように配向される。光方向転換層の屈折構造体上での光線２８２の入射角は、光方向転換フィルム２３０の表面におけるＴＩＲの臨界角よりも小さく、光線２８２は光方向転換フィルム２３０によって反射されて、光ガイド２１０に再入射し、抽出構造体２１１に達するまで伝搬し続け、光方向転換フィルム２３０によるＴＩＲを受けない角度で光ガイド２１０を出射する。

２段階の光反射は図２に図示されるが、１つ以上の更なる段階の光反射は、１つ以上の追加層を追加することにより達成できることが理解されるであろう。

低屈折率フィルムのより詳細な図を、図３に図示する。低屈折率フィルム３００Ａは、低屈折率フィルム３００Ａ内に空隙３２０の網状組織が存在することで多孔性内部を有する。低屈折率フィルム３００Ａはまた、結合剤３１０中に分散された複数の粒子３４０を含む。一般に、低屈折率フィルム３００Ａは、相互接続した細孔又は空隙の１つ以上の網状組織を含むことができる。例えば、空隙３２０の網状組織は、相互接続した空隙又は細孔３２０Ａ〜３２０Ｃを含むと考えることができる。空隙３２０は、中空のトンネル又は中空のトンネル様通路を介して相互に連結され得る。空隙３２０は、必ずしも物質及び／又は微粒子を全く含んでいないわけではない。例えば、幾つかの場合において、空隙は、例えば、結合剤及び／又はナノ粒子を含む１つ以上の小さい繊維状又は紐状の物体を含んでもよい。幾つかの構成では、低屈折率フィルム３００Ａは、多数の相互接続した複数の空隙又は多数の空隙の網状組織を含み、複数の又は網状組織のそれぞれの中の空隙は相互接続されている。幾つかの場合において、多数の相互接続した複数の空隙に加えて、低屈折率フィルム３００Ａは、複数の閉鎖した、つまり連続していない空隙を含み、即ち、空隙はトンネルを介して他の空隙に接続されていない。

低屈折率光学フィルム３００Ａは、複数の空隙を含むことで全内部反射（ＴＩＲ）を支持する。光学的に透明な非多孔性媒体の中を進行する光が、高い多孔性を有する層に入射すると、この入射光の反射率は、垂直入射よりも入射角が斜めのときにはるかに高くなる。ヘイズなし又は低ヘイズの空隙を有するフィルムの場合、臨界角を超える斜角における反射率は、約１００％に近い。そのような場合、入射光は全内部反射（ＴＩＲ）を受ける。

低屈折率光学フィルム内の空隙は、屈折率ｎ_ｖ及び誘電率ε_ｖを有し、ここで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、光学フィルムに入射する又は光学フィルム内を伝播する光などの光との光学フィルムの相互作用は、例えば、フィルムの厚さ、結合剤の屈折率、空隙又は孔の屈折率、孔の形状及び寸法、孔の空間分布、並びに光の波長など、多数のフィルム特性に依存する。幾つかの場合において、光学フィルムに入射する又は光学フィルム内を伝搬する光は、有効誘電率ε_eff及び有効屈折率ｎ_ｅｆｆを「見る」、つまり「体験し」、ここでｎ_ｅｆｆは、空隙の屈折率ｎ_ｖ、結合剤の屈折率ｎ_ｂ、及びフィルムの多孔率、つまり空隙の体積分率「ｆ」で表現され得る。そのような場合、光が単一の又は単離した空隙の形状及び機構を変化させることができないように、光学フィルムは十分に厚く、空隙は十分に小さい。そのような場合、空隙の少なくとも６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％といった少なくとも大多数の空隙の寸法は、約λ／５以下、又は約λ／６以下、又は約λ／８以下、又は約λ／１０、又は約λ／２０であり、ここでλは光の波長である。

幾つかの場合において、光学フィルムに入射する光は可視光であり、つまり、その光の波長は、電磁スペクトルの可視域にある。そのような場合、可視光は、約３８０ｎｍ〜約７５０ｎｍ、又は約４００ｎｍ〜約７００ｎｍ、又は約４２０ｎｍ〜約６８０ｎｍの範囲の波長を有する。そのような場合、空隙の少なくとも６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％といった少なくとも大多数の空隙の寸法が、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、光学フィルムは、適度に有効屈折率を与えられ得る。

幾つかの場合において、光学フィルムが、空隙及び結合剤の屈折率、並びに空隙又は孔の体積分率又は多孔率で表現され得る有効屈折率を適度に有することができるように、低屈折率光学フィルムは十分に厚い。そのような場合、低屈折率光学フィルムの厚さは、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。

低屈折率光学フィルム中の空隙が十分に小さく、光学フィルムが十分に厚い場合、光学フィルムは、以下のように表現され得る有効誘電率ε_ｅｆｆを有する。

ε_ｅｆｆ＝ｆε_ｖ＋（１−ｆ）ε_ｂ （１）
そのような場合、光学フィルムの有効屈折率ｎ_ｅｆｆは以下のように表わされ得る。

ｎ_ｅｆｆ ^２＝ｆｎ_ｖ ^２＋（１−ｆ）ｎ_ｂ ^２ （２）
孔の屈折率と結合剤の屈折率との差が十分に小さい場合など、場合によっては、光学フィルムの有効屈折率は、以下の式で近似され得る。

ｎ_ｅｆｆ＝ｆｎ_ｖ＋（１−ｆ）ｎ_ｂ （３）
そのような場合、低屈折率光学フィルムの有効屈折率は、空隙及び結合剤の屈折率の体積加重平均となる。例えば、空隙の体積分率が約５０％である光学フィルム及び屈折率が約１．５である結合剤は、約１．２５の有効屈折率を有する。

幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム３００Ａ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。そのような場合、低屈折率光学フィルムの有効屈折率は、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、又は約１．１以下、又は約１．０５以下である。そのような場合において、低屈折率光学フィルム３００Ａ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１，０００ｎｍ以上、又は約１５００ｎｍ以上、又は約２０００ｎｍ以上である。

相互接続した空隙の局所体積分率、例えば、相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ａ及び相互接続した空隙の第２の体積分率３７５Ａは、低屈折率光学フィルム３００Ａ内で厚さｔ_１方向に沿って変化し得る。相互接続した空隙の局所体積分率、及び空隙サイズ分布は、例えば、別の箇所に記載される図３Ｂ〜図３Ｇに示されるようないくつかの様式で、厚さ方向に沿って変化し得る。幾つかの場合において、勾配光学フィルムは多孔性フィルムである。即ち、空隙３２０の網状組織は、第１の主表面３３０と第２の主表面３３２との間に１つ以上の通路を形成する。

空隙３２０の網状組織は、複数の相互接続した空隙を含んでいると考えることができる。一部の空隙は光学フィルム３００Ａの表面にあってよく、表面空隙であると考えることができる。例えば、例示的な光学フィルム３００Ａでは、空隙３２０Ｄ及び３２０Ｅは、低屈折率光学フィルムの第２の主表面３３２にあり、表面空隙３２０Ｄ及び３２０Ｅであると考えることができ、また、空隙３２０Ｆ及び３２０Ｇは、光学フィルム３００Ａの第１の主表面３３０にあり、表面空隙３２０Ｆ及び３２０Ｇであると考えることができる。例えば空隙３２０Ｂ及び３２０Ｃなどのような幾つかの空隙は、光学フィルムの内部にあり、光学フィルムの外面から離れており、例えば、他の空隙を介して主表面に連結され得るとしても、内部空隙３２０Ｂ及び３２０Ｃと考えることができる。

空隙３２０は寸法ｄ_１を有し、この寸法は、通常、好適な組成物及び作製技術（例えば、コーティング条件、乾燥条件、及び硬化条件など）を選択することによって制御され得る。一般に、ｄ_１は、任意の所望の値の範囲のうちの任意の所望の値であってよい。例えば、幾つかの場合において、空隙の少なくとも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空隙は、所望の範囲にある寸法を有する。例えば、幾つかの場合において、空隙の少なくとも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空隙は、約１０マイクロメートル以下、又は約７マイクロメートル以下、又は約５マイクロメートル以下、又は約４マイクロメートル以下、又は約３マイクロメートル以下、又は約２マイクロメートル以下、又は約１マイクロメートル以下、又は約０．７マイクロメートル以下、又は約０．５マイクロメートル以下である寸法を有する。

幾つかの場合において、複数の相互接続した空隙３２０は、約５マイクロメートル以下、又は約４マイクロメートル以下、又は約３マイクロメートル以下、又は約２マイクロメートル以下、又は約１マイクロメートル以下、又は約０．７マイクロメートル以下、又は約０．５マイクロメートル以下である平均空隙サイズ又は孔径を有する。

幾つかの場合において、一部の空隙は、その主要な光学的効果が有効屈折率を低下させることであるように十分に小さくてよく、一部のその他の空隙は、有効屈折率を低減し、光を散乱させることができ、更に一部のその他の空隙は、その主要な光学的効果が光を散乱させることであるように十分に大きくてよい。

粒子３４０は、任意の所望の値の範囲のうちの任意の所望の値であり得る寸法ｄ_２を有する。例えば、幾つかの場合において、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は、所望の範囲にある寸法を有する。例えば、幾つかの場合において、粒子の少なくとも６０％、又は７０％、又は８０％、又は９０％、又は９５％といった粒子の少なくとも大多数は、約５マイクロメートル以下、又は約３マイクロメートル以下、又は約２マイクロメートル以下、又は約１マイクロメートル以下、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以下である寸法を有する。

幾つかの場合において、複数の粒子３４０は、約５マイクロメートル以下、又は約３マイクロメートル以下、又は約２マイクロメートル以下、又は約１マイクロメートル以下、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以下である平均粒径を有する。

幾つかの場合において、一部の粒子は、それらが主に有効屈折率に影響を与えるように十分に小さくてよく、一部の他の粒子は、有効屈折率に影響を与え、光を散乱させることができ、尚且つ一部の他の粒子は、それらの主要な光学的効果が光を散乱させることであるように十分に大きくてよい。

幾つかの場合において、ｄ_１及び／又はｄ_２は、空隙及び粒子の主要な光学的効果が低屈折率フィルム３００Ａの有効屈折率に影響を与えることであるように、十分に小さい。例えば、そのような場合、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、そのような場合には、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以下である。そのような場合、空隙及び粒子は光を散乱させ得るが、空隙及び粒子の主な光学的影響は、有効屈折率を有する光学フィルムにおける有効な媒質を規定することである。有効屈折率は、ある程度、空隙、結合剤、及び粒子の屈折率に依存する。幾つかの場合において、有効屈折率は低減された有効屈折率であり、即ち、有効屈折率は、結合剤の屈折率及び粒子の屈折率よりも小さい。

空隙及び／又は粒子の主要な光学的効果が屈折率に影響を与えることである場合には、空隙３２０及び粒子３４０の少なくとも約６０％、又は少なくとも約７０％、又は少なくとも約８０％、又は少なくとも約９０％、又は少なくとも約９５％といった相当な部分が有効屈折率を低減するという主要な光学的効果を有するように、ｄ_１及びｄ_２は十分に小さい。そのような場合には、空隙及び／又は粒子の少なくとも約６０％、又は少なくとも約７０％、又は少なくとも約８０％、又は少なくとも約９０％、又は少なくとも約９５％といった相当な部分は、約１ｎｍ〜約２００ｎｍ、又は約１ｎｍ〜約１５０ｎｍ、又は約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、又は約１ｎｍ〜約５０ｎｍ、又は約１ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲の寸法を有する。

幾つかの場合において、粒子３４０の屈折率ｎ_１は、結合剤３１０の屈折率ｎ_ｂに十分に近くてよく、その結果、有効屈折率は、粒子の屈折率に依存しないか、又はほとんど依存しない。そのような場合、ｎ_１とｎ_ｂとの差は、約０．０１以下、又は約０．００７以下、又は約０．００５以下、又は約０．００３以下、又は約０．００２以下、又は約０．００１以下である。場合によっては、粒子３４０は十分に小さく、それらの屈折率は結合剤の屈折率に十分に近く、そのため、粒子は基本的には光を散乱させない又は屈折率に影響を与えない。そのような場合、粒子の主要な効果は、例えば低屈折率フィルム３００Ａの強度を高めることであり得る。幾つかの場合において、粒子３４０は、低屈折率光学フィルムの製造プロセスを改善することができるが、粒子を有さずに低屈折率光学フィルム３００Ａを製造することが可能である。

空隙３２０の網状組織及び粒子３４０の主要な光学的効果が有効屈折率に影響を与えることであり、例えば光を散乱させることではない場合には、空隙３２０及び粒子３４０に起因する低屈折率フィルム３００Ａ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。そのような場合、低屈折率光学フィルム３００Ａの有効媒質の有効屈折率は、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、又は約１．１以下、又は約１．０５以下である。

低屈折率光学フィルムの厚さは、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１，０００ｎｍ以上、又は約１５００ｎｍ以上、又は約２０００ｎｍ以上であってよい。

低屈折率光学フィルム３００Ａに垂直入射する光について、本明細書で使用される場合、光学ヘイズは、垂直方向から４度を超えて偏向している透過光と全透過光との比として定義される。本明細書で開示されるヘイズ値は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に記載されている手順に従って、Ｈａｚｅ−ｇｕａｒｄ Ｐｌｕｓヘイズ計（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｉｎｅｒ，Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｐｒｉｎｇｓ，Ｍｄ）を使用して測定したものである。

低屈折率フィルム３００Ａは、低屈折率フィルム３００Ａの表面で全内部反射を受ける光線のエバネセントテールが、低屈折率フィルムの厚さにわたって光学的に結合しないか、又はほとんど光学的に結合しないように、十分に厚い。そのような場合、低屈折率フィルム３００Ａの厚さｔ_１は、約１マイクロメートル以上、又は約１．１マイクロメートル以上、又は約１．２マイクロメートル以上、又は約１．３マイクロメートル以上、又は約１．４マイクロメートル以上、又は約１．５マイクロメートル以上、又は約１．７マイクロメートル以上、又は約２マイクロメートル以上である。十分に厚い低屈折率フィルム３００Ａは、低屈折率光学フィルムの厚さにわたって、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。

一般的に、低屈折率フィルム３００Ａは、ある用途で望しいものとなり得る任意の多孔率又は空隙の体積分率を有することができる。場合によっては、低屈折率光学フィルム３００Ａ中の複数の空隙３２０の体積分率は、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。

幾つかの場合において、低屈折率フィルム３００Ａは、結合剤３１０中に分散された複数の粒子３４０を含む。粒子３４０は、ある用途で望しいものとなり得る任意の寸法を有することができる。例えば、幾つかの場合において、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は、所望の範囲にある寸法を有する。例えば、幾つかの場合において、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は、約５マイクロメートル以下、又は約３マイクロメートル以下、又は約２マイクロメートル以下、又は約１マイクロメートル以下、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以下である寸法を有する。

幾つかの場合において、複数の粒子３４０は、約５マイクロメートル以下、又は約３マイクロメートル以下、又は約２マイクロメートル以下、又は約１マイクロメートル以下、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以下である平均粒径を有する。

幾つかの場合において、粒子３４０は、粒子の主要な光学的効果が低屈折率フィルム３００Ａの有効屈折率に影響を及ぼすことであるように、十分に小さい。例えば、そのような場合、粒子は、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以下の平均粒径を有し、ここでλは光の波長である。別の例として、平均粒径は、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以下である。

例示的な低屈折率フィルム３００Ａでは、粒子３４０Ａ及び３４０Ｂなどの粒子３４０は、固体粒子である。幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム３００Ａは、複数の中空又は多孔性粒子３５０を追加的又は代替的に含んでもよい。

粒子３４０は、ある用途で望しいものとなり得る任意のタイプの粒子であってよい。例えば、粒子３４０は、有機粒子でも無機粒子でもよい。例えば、粒子３４０は、シリカ、酸化ジルコニウム、又はアルミナ粒子であってよい。

粒子３４０は、ある用途で望ましい可能性がある又は使用可能である任意の形状を有することができる。例えば、粒子３４０は、規則的な形状又は不規則な形状を有し得る。例えば、粒子３４０は、ほぼ球形であってよい。別の例として、粒子３４０は細長いものであってもよい。そのような場合には、低屈折率光学フィルム３００Ａは、複数の細長粒子３２０を含む。幾つかの場合において、細長粒子は、約１．５以上、又は約２以上、又は約２．５以上、又は約３以上、又は約３．５以上、又は約４以上、又は約４．５以上、又は約５以上の平均アスペクト比を有する。幾つかの場合において、粒子３４０は、真珠のネックレスの形態若しくは形状（例えばＮｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から入手可能なＳｎｏｗｔｅｘ−ＰＳ粒子）、又は、例えばヒュームドシリカのような球形若しくは非晶質粒子の集合した鎖状であり得る。

粒子３４０は、機能化されていてもされていなくてもよい。幾つかの場合において、粒子３４０は機能化されていない。幾つかの場合において、粒子３４０は機能化されており、それにより、凝集することなく、又は凝集することがほとんどなく、所望の溶媒又は結合剤３１０に分散させることができる。幾つかの場合において、粒子３４０は更に機能化されて結合剤３１０に化学結合することができる。例えば、粒子３４０Ａなどの粒子３４０は、結合剤３１０に化学結合するように、表面修飾することができ、また、反応性官能基又は反応性基３６０を有することができる。そのような場合には、粒子３４０の少なくともかなりの割合は、結合剤に化学結合する。幾つかの場合において、粒子３４０は、結合剤３１０に化学結合するための反応性官能基を有さない。そのような場合には、粒子３４０は結合剤３１０に物理的に結合することができるか、又は結合剤３１０は粒子３４０を封入することができる。

幾つかの場合において、粒子３４０の一部は反応性基を有し、他の粒子は反応性基を有さない。例えば、いくつかの例において、粒子の約１０％は反応基を有し、粒子の約９０％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約１５％は反応基を有し、粒子の約８５％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約２０％は反応基を有し、粒子の約８０％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約２５％は反応基を有し、粒子の約７５％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約３０％は反応基を有し、粒子の約６０％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約３５％は反応基を有し、粒子の約６５％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約４０％は反応基を有し、粒子の約６０％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約４５％は反応基を有し、粒子の約５５％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約５０％は反応基を有し、粒子の約５０％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約５５％は反応基を有し、粒子の約４５％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約６０％は反応基を有し、粒子の約４０％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約６５％は反応基を有し、粒子の約３５％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約７０％は反応基を有し、粒子の約３０％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約７５％は反応基を有し、粒子の約２５％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約８０％は反応基を有し、粒子の約２０％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約８５％は反応基を有し、粒子の約１５％は反応基を有さないか、あるいは、粒子の約９０％は反応基を有し、粒子の約１０％は反応基を有さない。

幾つかの場合において、一部の粒子は、同じ粒子上の反応性基及び非反応性基の両方によって機能化されてもよい。

粒子の集合は、寸法を混ぜたもの、反応性及び非反応性の粒子並びに異なるタイプの粒子、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコーンなどのポリマー粒子を含む有機粒子、又は例えば、シリカ及び酸化ジルコニウムなどのガラス若しくはセラミックスを含む無機粒子を含んでもよい。

結合剤３１０は、ある用途で望ましいものとなり得る任意の材料であってもよく又はこれを含んでもよい。例えば、結合剤３１０は、架橋ポリマーなどのポリマーを形成する硬化性材料であってもよい。一般に、結合剤３１０は任意の重合性材料（例えば、ＵＶ硬化性材料などの放射線硬化性である重合性材料など）であってもよい。

一般に、結合剤３１０と複数の粒子３４０との重量比は、ある用途で望ましいものとなり得る任意の比であってよい。いくつかの例において、結合剤と複数の粒子との重量比は、約１：１以上、又は約１．５：１以上、又は約２：１以上、又は約２．５：１以上、又は約３：１以上、又は約３．５：１以上、又は約４：１以上である。

幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム３００Ａは、結合剤と、ヒュームドシリカ又はアルミナなどのヒュームド金属酸化物と、複数の又は網状の相互接続した空隙と、を含む。そのような場合、ヒュームド金属酸化物と結合剤との重量比は、約２：１〜約６：１の範囲内、又は約２：１〜約４：１の範囲内である。ある場合には、ヒュームド金属酸化物と結合剤との重量比は、約２：１以上、又は約３：１以上である。ある場合には、ヒュームド金属酸化物と結合剤との重量比は、約８：１以下、又は約７：１以下、又は約６：１以下である。

ある場合には、低屈折率光学フィルム３００Ａは、Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，Ｎ．Ｃ．）から入手可能なＣＥＬＧＡＲＤフィルムなどの多孔質ポリプロピレン及び／又はポリエチレンフィルムであっても、それらを含むものであってもよい。例えば、低屈折率光学フィルム３００Ａは、約２５マイクロメートルの厚さ及び５５％の多孔率を有するＣＥＬＧＡＲＤ ２５００フィルムであっても、ＣＥＬＧＡＲＤフィルムを含むものであってもよい。別の例としては、低屈折率光学フィルム３００Ａは、約１２マイクロメートルの厚さ及び３８％の多孔率を有するＣＥＬＧＡＲＤ Ｍ８２４フィルムであっても、ＣＥＬＧＡＲＤフィルムを含むものであってもよい。図５は、ＣＥＬＧＡＲＤフィルムの例示的な光学画像である。

幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム３００Ａは、米国特許第４，５３９，２５６号及び同第５，１２０，５９４号の教示内容に従って作製されたものなど、熱誘起相分離（ＴＩＰＳ）によって作製された多孔質フィルムであっても、その多孔質フィルムを含むものであってもよい。ＴＩＰＳフィルムは、広範囲に及ぶ微視的孔径を有し得る。図６は、ＴＩＰＳフィルムの例示的な光学画像である。

幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム３００Ａは、溶媒誘起相分離（ＳＩＰＳ）によって作製された多孔質フィルムであっても、その多孔質フィルムを含むものであってもよく、この多孔質フィルムの例示的な光学顕微鏡写真が図７に示されている。幾つかの場合において、光学フィルム１２０は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）多孔質フィルムであっても、ポリフッ化ビニリデン多孔質フィルムを含むものであってもよい。

低屈折率光学フィルム３００Ａは、同時係属中の出願で２００９年４月１５日に出願された、米国特許出願第６１／１６９４６６号、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｍ」（代理人整理番号６５０６２ＵＳ００２）、同時係属中の出願で２００９年１０月２４日に出願された、同第６１／２５４６７３号、「Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｌｏｗ Ｉｎｄｅｘ Ａｒｔｉｃｌｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」（代理人整理番号６５７１６ＵＳ００２）、同時係属中の出願で２００９年４月１５日に出願された、「Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」（代理人整理番号６５３５５ＵＳ００２）に記載の光学フィルムを含んでよく、これらは参照により本明細書に組み込まれる。

低屈折率光学フィルム３００Ａは、ある用途で望しいものとなり得る任意の方法を用いて作製することができる。幾つかの場合において、光学フィルム３００Ａは、同時係属中の出願で２００９年４月１５日に出願された、「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ Ａ ＮＡＮＯＶＯＩＤＥＤ ＡＲＴＩＣＬＥ」（代理人整理番号６５０４６ＵＳ００２、）、同時係属中の出願で２００９年４月１５日に出願された、「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＣＯＡＴＩＮＧ ＷＩＴＨ ＲＥＤＵＣＥＤ ＤＥＦＥＣＴＳ」（代理人整理番号６５１８５ＵＳ００）、及び同時係属中の出願で２００９年１０月２４日に出願された、「ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＯＲ ＧＲＡＤＩＥＮＴ ＮＡＮＯＶＯＩＤＥＤ ＡＲＴＩＣＬＥ」（代理人整理番号６５７６６ＵＳ００２）に記載されているプロセスによって作製することができ、これらの開示は参照によりその全てが本明細書に組み込まれる。

例えば、低屈折率光学フィルムは、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｌｍ」（代理人整理番号６５０６２ＵＳ００２）に記載のゲル状フィルムを含み、「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ Ａ ＮＡＮＯＶＯＩＤＥＤ ＡＲＴＩＣＬＥ」（代理人整理番号６５０４６ＵＳ００２）に記載のプロセスによって作製され得る。低屈折率光学フィルムは、「Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」（代理人整理番号６５３５５ＵＳ００２）に記載のヒュームドシリカフィルムを含んでよい。

一般に、１つのプロセスでは、まず、ナノ粒子などの複数の粒子と、溶媒に溶解した重合性材料と、を含む溶液を調製し、この場合、この重合性材料は、例えば、１種類以上のモノマーを含むことができる。次に、重合性材料を、例えば、熱又は光を適用することによって重合して、溶媒中に不溶性のポリマーマトリックスを形成する。ある特定の実施形態では、重合は、表面の一方に隣接して高いレベルの酸素を有することで、この表面近くの重合を抑制する環境で起こり、勾配光学フィルムを形成する。ある特定の実施形態では、表面の一方付近の光開始剤の濃度を別の表面と比べて増加させて、勾配光学フィルムを形成する。

幾つかの場合においては、重合工程の後、溶媒は重合性材料のいくらかを依然として含み得るが、濃度は低い。次に、溶液を乾燥又は蒸発させることによって溶媒を除去して、ポリマー結合剤３１０の中に分散された空隙３２０の網状組織、又は複数の空隙３２０を含む低屈折率光学フィルム３００Ａを得る。勾配光学フィルムは、ポリマー中に分散された複数の粒子３４０を更に含む。粒子は、結合剤に結合（その場合、結合は物理的であっても化学的であってもよい）、又は結合剤によって封入されることができる。

低屈折率光学フィルム３００Ａは、結合剤３１０及び粒子３４０に加えて他の材料を有することができる。例えば、低屈折率光学フィルム３００Ａは、例えば、カップリング剤などの１種以上の添加剤を含んで、その上に勾配光学フィルムが形成される基材の表面を湿潤するのを助けることができる。別の例として、低屈折率光学フィルム３００Ａは、低屈折率光学フィルム３００Ａに黒色などの色を付与するために、カーボンブラックなどの１種以上の着色剤を含むことができる。低屈折率光学フィルム３００Ａ中の他の例示的な材料としては、１つ以上の光開始剤などの開始剤、帯電防止剤、ＵＶ吸収剤、及び剥離剤が挙げられる。幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム３００Ａは、ダウンコンバート材料を含むことができ、この材料は、光を吸収しより長い波長の光を再放出することができる。例示的なダウンコンバート材料としては、蛍光物質が挙げられる。

一般に、低屈折率光学フィルム３００Ａは、結合剤３１０と複数の粒子３４０との任意の重量比にとって望ましい多孔性を有することができる。したがって、一般に、重量比は、ある用途で望しいものとなり得る任意の値であってよい。幾つかの場合において、結合剤３１０と複数の粒子３４０との重量比は、約１：２．５以上、又は約１：２．３以上、又は約１：２以上、又は約１：１以上、又は約１．５：１以上、又は約２：１以上、又は約２．５：１以上、又は約３：１以上、又は約３．５：１以上、又は約４：１以上、又は約５：１以上である。幾つかの場合において、重量比は、約１：２．３〜約４：１の範囲である。

幾つかの場合において、低屈折率光学フィルム３００Ａの上部主表面３３２を処理して、例えば、他層への低屈折率光学フィルムの接着を改善することができる。例えば、上面をコロナ処理することができる。

幾つかの実施形態では、低屈折率光学フィルムは、厚さ方向に沿って実質的に一定の多孔性を有する。他の実施形態では、低屈折率光学フィルムは、低屈折率光学フィルムの厚さ方向に沿って変化する局所的多孔性を示す。本明細書において、厚さ方向に沿って局所的多孔性の変化を示す光学フィルムは、勾配フィルム又は勾配低屈折率フィルムと呼ばれる。幾つかの場合において、局所的多孔性は、局所空隙体積分率によって、又は局所孔径分布として表わされ得る。例えば、勾配光学フィルムは、第１の局所体積分率及び第２の局所体積分率を有し得、複数の空隙の第２の体積分率は、第１の体積分率の５０％未満、２０％未満、１０％未満、又は１％未満である。

図３Ｂ〜図３Ｇは、本開示の異なる態様による勾配低屈折率光学フィルム３００Ｂ〜３００Ｇそれぞれの概略側面図である。明確にするために、図３Ａに関して説明される番号付けされた要素３１０〜３６０及び寸法ｄ_１〜ｄ_３は、図３Ｂ〜図３Ｇには示されていないが、図３Ａの低屈折率光学フィルム３００Ａに関して提供される説明のそれぞれは、図３Ｂ〜図３Ｇそれぞれの勾配光学フィルム３００Ｂ〜３００Ｇにも該当する。勾配光学フィルム３００Ｂ〜３００Ｇを作製するための技術は、例えば、同時係属中の出願で発明の名称「ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＯＲ ＧＲＡＤＩＥＮＴ ＮＡＮＯＶＯＩＤＥＤ ＡＲＴＩＣＬＥ」（代理人整理番号６５７６６ＵＳ００）に記載されている。

図３Ｂでは、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｂは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように単調に変化する相互接続した空隙の局所体積分率３９０Ｂを含む。ある特定の実施形態では、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｂの第１の表面３３０Ｂに近接した相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｂは、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｂの第２の表面３３２Ｂに近接した相互接続した空隙の第２の局所体積分率３７５Ｂよりも低い。

勾配低屈折率光学フィルム３００Ｂは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製され得る。ある特定の実施形態では、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｂは、例えば、吸光度ベースの技術を用いて調製することができ、その場合、重合の光の強度は、第１の表面３３０Ｂから第２の表面３３２Ｂに向かって減少する。

図３Ｃでは、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｃは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように階段状に変化する相互接続した空隙の局所体積分率３９０Ｃを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム３００Ｃの第１の表面３３０Ｃに近接した相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｃは、勾配光学フィルム３００Ｃの第２の表面３３２Ｃに近接した相互接続した空隙の第２の局所体積分率３７５Ｃよりも低い。例えば、図１Ｃに示される幾つかの場合において、相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｃは、相互接続した空隙の第２の局所体積分率３７５Ｃへと急激に（即ち、階段状に）移行する。場合によっては、相互接続した空隙３７５Ｃの第２の体積分率の厚さｔ_２は、全厚さｔ_１の小さな割合、例えば、全厚さｔ_１の約１％〜約５％、又は〜約１０％、又は〜約２０％、又は〜約３０％、又はそれ以上であり得る。

勾配低屈折率光学フィルム３００Ｃは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製され得る。ある特定の実施形態では、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｃは、例えば、第１及び第２の表面（３３０Ｃ、３３２Ｃ）に近接して、重合開始剤濃度の差又は重合阻害物質濃度の差を用いて調製することができる。

図３Ｄでは、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｄは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように相互接続した空隙の最小局所体積分率３７７Ｄを有して変化する相互接続した空隙の局所体積分率３９０Ｄを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム３００Ｄの第１の表面３３０Ｄに近接した相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｄは、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｄの第２の表面３３２Ｄに近接した相互接続した空隙の第２の局所体積分率３７５Ｄとほぼ同じである。例えば、図３Ｄに示される幾つかの場合において、相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｄは、相互接続した空隙の最小局所体積分率３７７Ｄへと急激に（即ち、階段状に）移行する。場合によっては、相互接続した空隙３７７Ｄの最小体積分率の厚さｔ_２は、全厚さｔ_１の小さな割合、例えば、全厚さｔ_１の約１％〜約５％、〜約１０％、〜約２０％、〜約３０％、又はそれ以上であってよい。幾つかの場合において、相互接続した空隙の最小局所体積分率３７７Ｄの相対位置は、どこにでも、例えば、勾配光学フィルム３００Ｄ内の第１の表面３３０Ｄから厚さｔ_３の位置に位置することができる。

勾配低屈折率光学フィルム３００Ｄは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製され得る。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム３００Ｄは、図３Ｃに示される一対の勾配光学フィルム３００Ｃを、第２の表面３３２Ｃに沿って互いに積層することによって調製することができる。

図３Ｅでは、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｅは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように、第１及び第２の表面３３０Ｅ、３３２Ｅに近接して相互接続した空隙の階段状に変化する局所体積分率を有して変化する、相互接続した空隙の局所体積分率３９０Ｅを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム３００Ｅの第１の表面３３０Ｅに近接した相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｅは、勾配光学フィルム３００Ｅの第２の表面３３２Ｅに近接した相互接続した空隙の第２の局所体積分率３７５Ｅとほぼ同じである。例えば、図３Ｅに示される幾つかの場合において、相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｅは、相互接続した空隙の最大局所体積分率３７７Ｅへと急激に（即ち、階段状に）移行する。場合によっては、相互接続した空隙の第１及び第２の局所体積分率３７０Ｅ及び３７５Ｅそれぞれの厚さｔ_２及びｔ_３は、全厚さｔ_１の小さな割合、例えば、全厚さｔ_１の約１％〜約５％、又は〜約１０％、又は〜約２０％、又は〜約３０％、又はそれ以上であってよい。幾つかの場合において、相互接続した空隙の第１及び第２の局所体積分率３７０Ｅ及び３７５Ｅのそれぞれは、階段状ではない（図示していないが、図３Ｂに示される単調変化と同様の）移行を有することができる。

勾配低屈折率光学フィルム３００Ｅは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製され得る。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム３００Ｅは、例えば、図３Ｃに示される一対の勾配光学フィルム３００Ｃを、第１の表面３３０Ｃに沿って互いに積層することによって調製することができる。

図３Ｆでは、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｆは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように、相互接続した空隙の勾配最小局所体積分率３７７Ｆを有して変化する相互接続した空隙の局所体積分率３９０Ｆを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム３００Ｆの第１の表面３３０Ｆに近接した相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｆは、勾配光学フィルム３００Ｆの第２の表面３３２Ｆに近接した相互接続した空隙の第２の局所体積分率３７５Ｆとほぼ同じである。例えば、図３Ｆに示される幾つかの場合において、相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｆは、相互接続した空隙の最小局所体積分率３７７Ｆへと徐々に（即ち、単調勾配で）移行し、相互接続した空隙の第２の体積分率３７５Ｆへと再度徐々に移行する。

勾配低屈折率光学フィルム３００Ｆは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製され得る。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム３００Ｆは、例えば、図３Ｂに示される一対の勾配光学フィルム３００Ｂを、第２の表面３３２Ｂに沿って互いに積層することによって調製することができる。

図３Ｇでは、勾配低屈折率光学フィルム３００Ｇは、厚さ方向に沿って、例えば、図のように、相互接続した空隙の一対の階段状に変化した局所体積分率３７７Ｇ、３７８Ｇを有して変化する相互接続した空隙の局所体積分率３９０Ｇを含む。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム３００Ｇの第１の表面３３０Ｇに近接した相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｇは、勾配光学フィルム３００Ｇの第２の表面３３２Ｇに近接した相互接続した空隙の第２の局所体積分率３７５Ｇとほぼ同じである。例えば、図３Ｇに示される幾つかの場合において、相互接続した空隙の第１の局所体積分率３７０Ｇは、相互接続した空隙の最小局所体積分率３７７Ｇへと急激に（即ち、階段状に）移行し、相互接続した空隙の最大局所体積分率３８０Ｇへと再度急激に移行し、相互接続した空隙の最小局所体積分率３７８Ｇへと再度急激に移行し、最後に、相互接続した空隙の第２の局所体積分率３７５Ｇへと再度急激に移行する。場合によっては、相互接続した空隙の局所体積分率のそれぞれは、階段状ではない（図示していないが、図３Ｂに示される単調変化と同様の）移行を有することができる。

勾配低屈折率光学フィルム３００Ｇは、他の箇所で記載されるように、様々な技術を用いて調製され得る。ある特定の実施形態では、勾配光学フィルム３００Ｇは、例えば、異なる光開始剤濃度を、最大局所空隙体積分率３９０Ｇに対応する層ではなく、最小局所空隙体積分率（３７７Ｇ、３７８Ｇ）に対応する層で用いることができる多層コーティング技術によって調製することができる。

図８Ａは、本開示の一態様による、基材８１０上にコーティングされた勾配低屈折率光学フィルム８００の断面顕微鏡写真である。勾配光学フィルム８００は、基材８１０に隣接する第１の主表面８３０と、第１の主表面８３０に近接する相互接続した空隙の第１の局所体積分率８７０と、を含む。勾配光学フィルムは、第２の主表面８３２と、第２の主表面８３２に近接する相互接続した空隙の稠密化された第２の局所体積分率８７５と、を更に含む。図８Ｂは、図８Ａの顕微鏡写真のより高倍率の写真であり、相互接続した空隙の第１の局所体積分率８７０は、相互接続した空隙の稠密化された第２の体積分率８７５よりも大きいことをより明確に示している。

本明細書に記載の光学構造体は、ディスプレイバックライト、例えばＬＣＤディスプレイにおいて有用である。バックライト内の領域に光を閉じ込めることは、幾つかの用途において重要な機能である。そうすることによって、動的減光が可能になり、バックライトは、ディスプレイの内容に応じて輝度が能動的かつ局所的に低減される。これは、ディスプレイの電力を大幅に低減するという利点を有し、コントラストを強化できる。更に、フィールド順次方式はゾーニングから利益を得ることができ、適切なピクセル切り替え速度により、動きの速い画像でも少ない画像ぶれで表示できる。

本明細書に記載の光学構造体は、数十〜数百の光ガイドのアレイ状の要素として配置して、区画化されたシステムを形成することができる。アレイの各要素は、１つ以上の光源と、１つの光ガイドと、１つ以上の光学層、例えば、低屈折率光学フィルム、偏光子、及び光方向転換フィルムと、を含み得る。これらの構成において、各要素の輝度は、個々に制御可能である。幾つかの場合において、ＬＥＤ及び光ガイドの一部が隣接する光ガイドの下に配置されるように光ガイドを入れ子にする及び／又はタイル状にすることによって、均一性が向上される。この交互に配置された、つまり鋸歯状のパターンは、ディスプレイ全体に複製される。以下の図４Ａ及び４Ｂには、２つの状況が示される。これらの実施態様で用いられる光ガイドのサイズは小さくてよく（約１〜数ｃｍの対角線）、又は各要素がＴＶのサイズであり得る大型の壁掛けディスプレイでは数百ｃｍであってよい。

図４Ａは、入れ子状の光学構造体４１０、４１５を図示する。光学構造体４１０、４１１のそれぞれは、光ガイド４１１、４１６、光源４９０、４９１、及び１つ以上の光学層４１２、４１７を含み、この光学層は、低屈折率フィルム、光方向転換フィルム、及び／又は偏光子を含み得る。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル４８０は、入れ子状の光学構造体４１０、４１５の上に配置される。

図４Ａに図示されるように、光源４９１及び光ガイド４１６の一部は、隣接する光学構造体４１０の下に配置される。隣接する光ガイド４１１の下に光源４９１及び光ガイド４１６を配置することは、タイル間に間隙がほとんど存在しないか、全く間隙が存在しないように、タイルを共に滑動させることを伴う。光源４９０、４９１の真上に配置された反射ストリップなどのシールドが存在して、ＬＣＤパネル４８０に向かって光が直接漏出するのを制限してよい。

図４Ｂは、タイル状の光学構造体４２０、４２５、及び４３０を図示する。光学構造体４２０、４２５、及び４３０のそれぞれは、光ガイド４２１、４２６、４３１、光源４９２、４９３、４９４、及び１つ以上の光学層４２２、４２７、４３２を含み、この光学層は、低屈折率フィルム、光方向転換フィルム、及び／又は偏光子を含み得る。

１．実施例の調製に用いられる物質及び頭字語。

１０ミル（０．２５ｍｍ）のポリカーボネート上のプリズムフィルム（本明細書ではＰＣ−ＢＥＦとして表示される）−線状プリズムの構造化表面を有する硬化性層を、１０ミル（０．２５ｍｍ）のポリカーボネート基材上にコーティングし、硬化した。未硬化物質は、１．５５を超える屈折率を有していた。線状プリズム構造体は、９０°の夾角、５０マイクロメートルのピッチ、及び７マイクロメートルの先端半径を有していた。プリズムフィルムは、１０ミル（０．２５ｍｍ）のポリカーボネートフィルム上で米国特許第６，２８０，０６３号に記載の通りに作製した。

接着剤（本明細書では、ＰＳＡとして表示される）−０．１％のビスアミド架橋剤をＳＫ Ｄｙｎｅ ２００３Ｋ湿潤接着剤（Ｓｏｋｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）から入手可能）に加え、この混合物を従来型スロットダイを使用して２ミル（０．０５１ｍｍ）のポリエステルシリコーン剥離ライナ（ＣＰ Ｆｉｌｍｓ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）から入手可能なＴ５０）にコーティングし、溶媒を乾燥させて厚さ１ミル（０．０２５ｍｍ）の接着剤コーティングとした。第２の剥離ライナ（別の剥離剤を有する２ミル（０．０５１ｍｍ）のポリエステルシリコーン剥離ライナ（やはりＣＰ Ｆｉｌｍｓから入手可能なＴ１０））を乾燥した接着剤の表面に積層した。

反射偏光子Ａ（本明細書ではＤＢＥＦ−Ｑとして表示される）−ＤＢＥＦ−Ｑは反射偏光子（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ ＤＢＥＦ−Ｑ）である。ＤＢＥＦ−Ｑは、厚さ約９３マイクロメートルであった。

２ミル（０．０５１ｍｍ）ＰＥＴ上の低屈折率フィルム（ＵＬＩ）−凝縮器と温度計とを備えた２リットルの三つ口フラスコ内で、９６０グラムのＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰ有機シリカ細長粒子（Ｎｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から入手可能）と、１９．２グラムの脱イオン水と、３５０グラムの１−メトキシ−２−プロパノールとを高速攪拌して混合した。この細長粒子は、約９ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲の直径及び約４０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の長さを有していた。これらの粒子を、１５．２重量％のＩＰＡ中に分散させた。次に、２２．８ｇのＳｉｌｑｕｅｓｔ Ａ−１７４シラン（ＧＥ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｗｉｌｔｏｎ，ＣＴ）から入手可能）をフラスコに加えた。得られた混合物を３０分間攪拌した。この混合物を１６時間８１℃に保った。次に、この溶液を室温に冷却した。次に、４０℃の水浴下でロータリーエバポレータを使用して、溶液中の約９５０グラムの溶媒を除去し、その結果、１−メトキシ−２−プロパノール中に４２．１重量％のＡ−１７４改質細長シリカの透明な分散液を得た。次に、この透明分散液４７．５グラム、１６グラムのＳＲ ４４４（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能）、４グラムのＣＮ２２６１（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能）、３０グラムのイソプロピルアルコール、３０グラムの酢酸エチル、０．６グラムの光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４及び０．１グラムの光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ ８１９（両方ともＣｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｉｇｈ Ｐｏｉｎｔ ＮＣ）から入手可能）を混合及び攪拌し、結果として固形分３１．３重量％の均質なコーティング溶液を得た。次に、以下のコーティング方法を用いてこのコーティング溶液を厚さ２ミル（０．０５１ｍｍ）のＰＥＴ基材上にコーティングした。コーティング溶液は、６ｃｃ／分の速度で、２０．３ｃｍ（８インチ）幅のスロットタイプのコーティングダイ内にシリンジポンプで送り込んだ。スロットコーティングダイは、１０フィート／分（１５２ｃｍ／分）で移動する基材上に２０．３ｃｍ幅のコーティングを均一に分配した。次に、コーティングされた基材をＵＶ−ＬＥＤ硬化チャンバ（紫外線放射を通す石英窓が含まれている）の中に通すことによってコーティングを重合させた。ＵＶ−ＬＥＤバンクは、ダウンウェブ方向に１６個、クロスウェブ方向に２２個（およそ２０．３ｃｍ×２０．３ｃｍの範囲を占める）の３５２個のＵＶ−ＬＥＤの長方形アレイを含むものであった。このＵＶ−ＬＥＤを、２つの水冷式ヒートシンクの上に置いた。これらのＬＥＤ（Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．（Ｄｕｒｈａｍ ＮＣ）から入手可能）は、３９５ｎｍの公称波長で動作し、４５ボルト、１３アンペアで駆動され、その結果、ＵＶＡ線量は１平方センチメートル当たり０．１３５２ジュールとなった。ＵＶ−ＬＥＤアレイは、ＴＥＮＭＡ ７２−６９１０（４２ＶＩ／１ＯＡ）電力供給装置（Ｔｅｎｍａ（Ｓｐｒｉｎｇｂｏｒｏ ＯＨ）より入手可能）によって給電及びファン冷却した。

ＵＶ−ＬＥＤを、基板から約２．５４ｃｍの距離を置いて硬化チャンバの石英窓の上に配置した。ＵＶ−ＬＥＤ硬化チャンバには、１時間当たり４６．７リットル／分（１００立方フィート）の流量で窒素流を供給し、これにより硬化チャンバ内の酸素濃度は約１５０ｐｐｍとなった。

ＵＶ−ＬＥＤによる重合後、コーティングを１５０°Ｆ（６５．６℃）で動作する乾燥炉に２分間にわたり１０フィート／分（１５２ｃｍ／分）のウェブ速度で移送することにより硬化コーティング内の溶媒を除去した。次に、Ｈバルブを装着したＦｕｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｍｏｄｅｌ Ｉ３００Ｐ（Ｆｕｓｉｏｎ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ ＭＤ）から入手可能）を用いて、乾燥コーティングを後硬化した。

ＵＶ Ｆｕｓｉｏｎチャンバに窒素流を供給し、チャンバ内の酸素濃度は約５０ｐｐｍとなった。結果として得られた光学フィルムは、全光透過率約９４．９％、光学的ヘイズ１．１％、屈折率１．１５５、及び厚さ約６マイクロメートルを有していた。

反射偏光子Ｂ（２ｘＴＯＰ）−多層反射偏光子は国際特許出願第２００９／１２３９２８号に記載の通りに作製した。

厚さは２９マイクロメートルであった。多層反射偏光子は国際公開第２００９／１２３９２８号に記載の通りに作製した。反射帯域は、４００〜１２００ｎｍであった。このフィルムの２層をＰＳＡ接着剤を用いて共に積層させて、２ＸＴＯＰ構造体を得た。

光ガイド板（ＬＧＰ）−ＬＧＰは、Ｃｏｒｅｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｓｉｎｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ ３００，Ｒ．Ｏ．Ｃ．）から型式ＡＵＴ１９８２Ｔ３２を入手した。ＬＧＰはポリ（メチルメタクリレート）で作製され、底面に白い印刷ドットを有し、厚さ６ｍｍ、幅３８５ｍｍ、長さ３０６ｍｍであった。

白色の背面反射体（ＷＢＲ）−ＷＢＲは、Ｖｉｅｗｓｏｎｉｃ ２２インチ（５５．９ｃｍ）モニタ（型式番号：ＶＬＥＤ２２１ｗｍ、Ｖｉｅｗｓｏｎｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗａｌｎｕｔ，ＣＡ，ＵＳＡ）より入手可能）から得た。

バックライト−２２インチ（５５．９ｃｍ）Ｖｉｅｗｓｏｎｉｃモニタ（型式番号ＶＬＥＤ２２１ｗｍ）を分解して、パネルからバックライトを分離した。バックライトは、およそ幅４７３ｍｍ×長さ３０６ｍｍに寸法設定された。バックライトは、バックライトの各４７３ｍｍ縁部に沿って〜６ｍｍのピッチで７８個のＬＥＤの列を収容し、後壁はＷＢＲで裏打ちされていた。実施例では、各縁部上に６３個のＬＥＤのみを使用した。

実施例１〜４は、ＬＧＰに積層された多層反射偏光子を含み、反射偏光子の通過軸は３８５ｍｍの長さに揃っている。次に、多層反射偏光子の通過軸がＬＥＤの列と平行になるように、偏光ＬＧＰをバックライト内でＷＢＲの上に設置する。

実験を簡略化し、材料を入手可能にし、かつ解釈を容易にするために、実験実施例１〜４には、比較的多数の層を含む構造体を用いる。実験構造体は、全ての実施例において同一の低屈折率フィルムコーティングを塗布し、必要に応じてプリズムの配向を変更できるように作製した。光学構造体は、ＰＥＴ層及びＰＥＴに必要な追加の接着剤層を用いずに作製できた。更に、ＭＯＦ上に直接プリズムを鋳造できたため、プリズム基材は不要であった。低屈折率コーティング及びプリズムは、ＭＯＦ上に直接コーティングできて積層する必要がないため、簡略かつ実用的な構造体となる。

１〜４の全ての実験実施例において、ＭＯＦは、光エンジンが取り付けられた固体ＬＧＰの長手側に対してＭＯＦの通過軸が平行になるように配置した。

実施例１（実験）：別個の白色の背面反射体及びＬＧＰ上の従来の抽出機構と共に、ＰＣ−ＢＥＦ（ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して垂直のプリズム）、ＤＢＥＦ−Ｑ、及び透明な低屈折率フィルムコーティング（指定されたＵＬＩ）を有する光学構造体９００（図９Ａを参照）を作製し、試験した。この実施例は、低屈折率光学コーティングが施されても、ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して垂直に走るプリズムを有する概念が、多数のＬＥＤ画像の鏡の間効果を呈したことを示すが、これは、一定量の光がＬＧＰの表面における全内部反射（ＴＩＲ）を通じて誘導されず、ＰＣ−ＢＥＦの配向が十分な第２段階のＴＩＲをもたらさなかったためである。

光学構造体９００の概略側面図は図９Ａに示される。この光学構造体は、ＷＢＲと、ＬＧＰと、ＬＥＤランプと、プリズムフィルムと、ＤＢＥＦ−Ｑと、低屈折率光学コーティング（ＵＬＩ）と、を含んでいた。６３個のＬＥＤをＬＧＰの各縁部近くに設置し、ＬＧＰの幅（３８５ｍｍ）に沿って一定の間隔で配置した。

光学構造体の表面に対して垂直から約６０°で、ＬＥＤの電源が入った状態の光学構造体９００の写真をデジタルカメラ（Ｃａｎｏｎ Ｓ５５０）で撮影した。この写真は、図９Ｂに示される。ＬＥＤの多数の画像の出現（鏡の間）は、ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して垂直に走るプリズムによって生じる。

実施例２ａ（実験）：別個の白色の背面反射体及び従来の抽出機構と共に、ＰＣ−ＢＥＦ（ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して平行に配向されたプリズム）、ＤＢＥＦ−Ｑ、及び透明な低屈折率フィルムコーティング（ＵＬＩ）を使用する光学構造体１０００（図１０Ａ）を作製し、試験した。この実施例では、鏡の間（ＬＥＤの多数の画像）は実質的に除去された。

実施例２ａで試験された光学構造体１０００の概略側面図は、図１０Ａに示される。光学構造体１０００は、光学構造体１０００のプリズムが、ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して平行に走ることを除いて、実施例１の光学構造体９００に類似していた。

視角に応じた光学構造体の輝度は、Ａｕｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｏｓｃｏｐｅ Ｃｏｎｏｓｔａｇｅ ３（Ａｕｔｒｏｎｉｃ−Ｍｅｌｃｈｅｒｓ ＧｍｂＨ（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）を用いて測定した。測定を行う前に、線状吸収偏光子（図１０Ａには明示的に図示せず）を、光学構造体（その通過軸はＬＧＰの長手側に対して平行）の上に設置した。図１０Ｂは、視角に応じて測定した輝度のグレースケール画像であり、図１０Ｃは、水平方向に沿って視角に応じて測定した輝度のグラフである。図１０Ｄは、垂直方向に沿って視角に応じて測定した輝度のグラフである。ＰＣ−ＢＥＦは著しく偏光を解消しないため、光方向転換フィルムとしてこれを選択した。

この実施例は、バックライト用途に関して複数の改善点、つまり（１）鏡の間効果の大幅な低減、（２）プリズムフィルムでの光の平行化、（３）偏光出力を実証した。

実施例２ｂ（実験）：別個の白色の背面反射体（ＷＢＲ）及び従来の抽出機構と共に、ＰＣ−ＢＥＦ（ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して平行のプリズム）、２ Ｘ ＴＯＰ、及び透明な低屈折率フィルムコーティング（ＵＬＩ）を使用する光学構造体１１００（図１１Ａ）を作製し、試験した。

光学構造体１１００は、ＤＢＥＦの代わりに２ｘＴＯＰを用いたことを除いて、実施例２ａの光学構造体１０００に類似していた。光学構造体１１００の概略側面図は、図１１Ａに示される。図１１Ｂは、視角に応じて測定した輝度のグレースケール画像であり、図１１Ｃは、水平方向に沿って視角に応じて測定した輝度のグラフである。図１１Ｄは、垂直方向に沿って視角に応じて測定した輝度のグラフである。光学構造体１１００は、光学構造体１０００内のＤＢＥＦ−Ｑ（実施例２ａ）と比較して、２ｘＴＯＰの平行化によるより良好な平行化を示す。

実施例３（実験）：別個の白色の背面反射体及び従来の抽出機構と共に、ＰＣ−ＢＥＦ（ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して垂直のプリズム）、及びＤＢＥＦ−Ｑを使用する光学構造体１２００（図１２Ａ）を作製し、試験した。

この実施例は、ＬＧＰ内での伝搬方向に対して垂直に走るプリズムを備える光学構造体１２００が、ＬＧＰ内での全内部反射を通じて誘導されない光を原因とする鏡の間効果（多数のＬＥＤ画像）を生成することを示す。

図１２Ａに概略側面図が示される光学構造体１２００を作製した。実施例３の光学構造体１２００は、ＰＥＴ上の低屈折率光学コーティング（ＵＬＩ）が用いられなかったことを除いて、実施例１の光学構造体９００に類似していた。面法線から約６０°でデジタルカメラ（Ｃａｎｏｎ Ｓ５５０）を用いて撮影した、ＬＥＤの電源が入った状態の光学構造体１２００の写真を図１２Ｂに示すが、この写真は、ＬＥＤの多数の画像（鏡の間）を示している。

実施例４（実験）：別個の白色の背面反射体及び従来の抽出機構と共に、ＰＣ−ＢＥＦ（ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して平行のプリズム）、及びＤＢＥＦ−Ｑを使用する光学構造体１３００（図１３Ａ）を作製し、試験した。プリズムフィルムは、低屈折率コーティングが施されていないために、効果的に光を平行化できなかった。

実施例２ａに記載した測定と類似の測定を行い、視野角に応じて測定した輝度のグレースケール画像を（図１３Ｂに）図示する。水平方向及び垂直方向に沿った断面図が、それぞれ図１３Ｃ及び１３Ｄに示される。

実施例５〜１２はシミュレーションに基づいたものである。シミュレーション５〜１２は、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（ＣＡ，ＵＳＡ）から市販されているレイトレーシングソフトウェアＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ ６．０を用いて行った。

実施例５（モデリング）：シミュレーションした光学構造体は、プリズムがＬＧＰ内での光伝搬方向に対して垂直であるように配向されている光方向転換層と、屈折率（ＲＩ）が１．０である低屈折率フィルム（ＵＬＩ）と、抽出機構を備えないＬＧＰと、を含んでいた。

ランバート発光プロファイルを有し、高さ３ｍｍ×幅３ｍｍ、ピッチ１０ｍｍである９個のＬＥＤを、屈折率（ＲＩ）が１．４９である固体光ガイド板（ＬＧＰ）（ＰＭＭＡ）の左縁部に近接して設置した。ＬＧＰは、厚さ６ｍｍ（ｙ方向）、幅９０ｍｍ（ｚ方向）、及び長さ３００ｍｍ（ｘ方向）であった。ＲＩが１．５６７であり夾角が９０°であるプリズムフィルムをＬＧＰの上面に接着し、これらの間に低屈折コーティングを施した。このプリズムは、ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して垂直に配向した。図１４は、実施例５についての構造体及びレイトレーシングモデリングの結果を示す。このモデリングでは、合計１００の光線がＬＥＤから放射された。低屈折率フィルムのＲＩが１．０（空気に相当）の場合、ＬＥＤから放射され、左縁部からＬＧＰに入射した光の全ては、全内部反射（ＴＩＲ）によってＬＧＰの底面とＬＧＰ／低屈折率の境界面との間に誘導される。

実施例６（モデリング）：シミュレーションした光学構造体は、プリズムがＬＧＰ内での光伝搬方向に対して垂直であるように配向されている光方向転換層と、屈折率（ＲＩ）が１．１０９である低屈折率フィルム（ＵＬＩ）と、抽出機構を備えないＬＧＰと、を含んでいた。

低屈折率フィルムのＲＩが１．１０９に増加したことを除いて実施例５と同じ構造体では、ＬＥＤから放射され、左縁部からＬＧＰに入射した光の全ては、ＴＩＲによってＬＧＰの底面とＬＧＰ／低屈折率の境界面との間に誘導される。シミュレーションによると、ＲＩが１．１０９を超える低屈折率フィルムは、ＬＧＰ／低屈折率フィルムの境界面を通して光を漏出させた。図１５は、実施例６についての構造体及びレイトレーシングモデリングの結果を示す。

実施例７（モデリング）：シミュレーションした光学構造体は、プリズムがＬＧＰ内での光伝搬方向に対して垂直であるように配向されている光方向転換層と、屈折率（ＲＩ）が１．２０である低屈折率フィルム（ＵＬＩ）と、抽出機構を備えないＬＧＰと、を含んでいた。

低屈折率フィルムのＲＩが１．２に増加したことを除いて実施例５と同じ構造体では、ＬＥＤから放射され、左縁部からＬＧＰに入射した光の大部分は、ＴＩＲによってＬＧＰの底面とＬＧＰ／低屈折率フィルムの境界面との間に誘導され、約５％の光がＬＧＰ／低屈折率フィルムの境界面を通って漏出し、図１６に示されるように、ＴＩＲによって誘導されない。これが鏡の間（ＬＥＤの多数の画像）の原因である。図１６は、実施例７についての構造体及びレイトレーシングモデリングの結果を示す。

実施例８（モデリング）：シミュレーションした光学構造体は、プリズムがＬＧＰ内での光伝搬方向に対して平行であるように配向されている光方向転換フィルムと、屈折率（ＲＩ）が１．０である低屈折率フィルム（ＵＬＩ）と、抽出機構を備えないＬＧＰと、を含んでいた。

光方向転換フィルムが、プリズムがＬＧＰ内での光伝搬方向に対して平行に走るように配向されていることを除いて実施例５と同じ構造体では、ＬＥＤから放射され、左縁部からＬＧＰに入射した光の全ては、ＴＩＲによってＬＧＰの底面とＬＧＰ／低屈折率フィルムの境界面との間に誘導される。図１７は、実施例８についての光学構造体及びレイトレーシングモデリングの結果を示す。

実施例９（モデリング）：シミュレーションした光学構造体は、プリズムが光ガイド内での光伝搬方向に対して平行であるように配向されている光方向転換フィルムと、屈折率（ＲＩ）が１．１０９である低屈折率フィルム（ＵＬＩ）と、抽出機構を備えないＬＧＰと、を含んでいた。

低屈折率フィルムのＲＩが１．１０９に増加したことを除いて実施例８と同じ構造体では、ＬＥＤから放射され、左縁部からＬＧＰに入射した光の全ては、ＴＩＲによってＬＧＰの底面とＬＧＰ／低屈折率フィルムの境界面との間に誘導される。モデリングでは、１．１０９という低屈折率フィルムのＲＩが、この値を超えるとＬＧＰ／低屈折率フィルムの境界面を通して光が漏出し始める値であることが示される。図１８は、実施例９についての構造体及びレイトレーシングモデリングの結果を示す。

実施例１０（モデリング）：シミュレーションした光学構造体は、プリズムがＬＧＰ内での光伝搬方向に対して平行であるように配向されている光方向転換フィルムと、屈折率（ＲＩ）が１．２０である低屈折率フィルム（ＵＬＩ）と、抽出機構を備えないＬＧＰと、を含んでいた。

低屈折率フィルムのＲＩが１．２に増加したことを除いて実施例８と同じ構造体では、ＬＥＤから放射され、左縁部からＬＧＰに入射した光の大部分は、ＴＩＲによってＬＧＰの底面とＬＧＰ／低屈折率の境界面との間に誘導され、約５％の光がＬＧＰ／低屈折率フィルムの境界面を通って漏出し、図１９に示されるように、ＴＩＲで光方向転換フィルムの上面によって再反射される。

実施例１１（モデリング）：低屈折率フィルムの屈折率（ＵＬＩのＲＩ）に対する光方向転換プリズムフィルムを備える場合と備えない場合の光輸送を測定し、異なるＬＧＰ屈折率に対する一群の曲線をプロットした。シミュレーションを用いて、光学構造体内での光輸送に対する低屈折率フィルムのＲＩ及びＬＧＰのＲＩの影響を予測した。

光方向転換プリズムフィルムを除去したことを除いて、実施例５に類似の光学構造体をモデル化した。低屈折率フィルムのＲＩは、１．０（空気）〜１．５の範囲であった。ＬＧＰのＲＩは、１．４９（ＰＭＭＡ）〜１．６０（ポリカーボネート）の範囲であった。ＬＧＰ／低屈折率フィルムの境界面とＬＧＰの底面との間に誘導された光量は、図２０Ａにプロットした。

Ａ、Ｂ、及びＣの３点が図２０Ａに示されている。１．４９のＲＩを有するＰＭＭＡでＬＧＰが作製されており、１．２５のＲＩを有する低屈折率フィルムと組み合わされる場合、点Ａで示されるように、全光の約９０％がＴＩＲによって誘導され、他の１０％は誘導されない。１．６０のＲＩを有するポリカーボネートでＬＧＰが作製されている場合、点Ｂで示されるように、１．２５のＲＩを有する低屈折率フィルムを有していても、光の１００％がＴＩＲによって誘導されることができる。ＰＭＭＡ（ＲＩは１．４９）で作製されたＬＧＰでは、点Ｃに示されるように、全ての光がＴＩＲによって誘導されるようにするためには、低屈折率フィルムのＲＩは１．１０のように低い必要がある。

実施例５に類似の光学構造体（光方向転換フィルムを含む）をモデル化した。低屈折率フィルムの屈折率（ＵＬＩのＲＩ）は、１．０（空気）〜１．５の範囲であった。ＬＧＰのＲＩは、１．４９（ＰＭＭＡ）〜１．６（ポリカーボネート）の範囲であった。光方向転換フィルムの上面とＬＧＰの底面との間に誘導された光量は、図２０Ｂにプロットした。図２０Ａの結果と比較すると、この実施例は、ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して垂直に走るプリズムを有する光方向転換フィルムは、ＴＩＲによって誘導される光量にほとんど影響を及ぼさないことを示す。

実施例８に類似の光学構造体をモデル化した。低屈折率フィルムの屈折率（ＵＬＩのＲＩ）は、１．０（空気）〜１．５の範囲であった。ＬＧＰのＲＩは、１．４９（ＰＭＭＡ）〜１．６０（ポリカーボネート）の範囲であった。プリズムの上面とＬＧＰの底面との間に誘導された光量は、図２０Ｃにプロットした。この実施例は、ＬＧＰ内での光伝搬方向に対して平行に走るプリズムを有する光方向転換フィルムでは、大部分の光がＴＩＲによって誘導されることができ、低屈折率フィルムのＲＩ及びＬＧＰのＲＩとは比較的無関係であることを示す。しかし、図１９Ａに示されるように、ＬＧＰ／低屈折率フィルムの境界面対プリズム／空気の境界面において誘導される光の比率は、ＬＧＰのＲＩ及び低屈折率フィルムのＲＩに応じて異なる。

実施例１２（モデリング）：低吸収領域（ＬＧＰ）と高吸収領域（最上部のフィルム）との間の低屈折率光学層は、高吸収層への露光の大部分を減少させる。ＭＯＦは、通常、ＬＧＰよりも高い吸収率を有する。したがって、光が抽出されるまではＭＯＦへの露光を低減させることが望ましく、これにより、光が面法線に近い角度でＭＯＦを通過する短横断路を取るようになり、システム効率を最大化する。この実施例は、高吸収領域がＬＧＰに接着されている場合に低屈折率フィルムのＲＩがシステム効率に与え得る影響の程度を実証する。

シミュレートされた構造体は、図２１Ａに示される。ランバート発光プロファイルを有し、高さ３ｍｍのＬＥＤを、ＲＩが１．４９であるＬＧＰの照明された縁部に近接して設置した。ＬＧＰは、厚さ６ｍｍ、幅９０ｍｍ、及び長さ３００ｍｍ（照明された縁部から末端縁部まで）であった。ＤＢＥＦ−Ｑなど光学フィルムのシミュレーションに用いた吸収領域をＬＧＰの上に設置し、低屈折率フィルム（ＵＬＩ）をその間に設置した。吸収領域は厚さ０．０５ｍｍ（透過率は９５％／分）であり、入射光を均等に分割した（５０％吸収及び５０％透過）。直径０．７５ｍｍ及びランバート反射１００％の円形ドットを光抽出用にＬＧＰの底面に配置した。

ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ ６．０によってもたらされるベジエ配置を用いて、妥当な空間的均一性を達成するためにドット密度を変化させた。ＬＧＰの前縁部及び後縁部は、完全鏡として設定された。白色の背面反射体をＬＧＰの下に設置し、反射体は１００％のランバート反射を有していた。高吸収領域による抽出効率及び吸収率は、最初に長さ３００ｍｍのＬＧＰを用いて計算し、次に３２インチ（８１．３ｃｍ）（１６インチ（４０．６ｃｍ）×２７．７インチ（７０．４ｃｍ））及び５２インチ（１３２．１ｃｍ）の対角線（２６インチ（６６．０ｃｍ）×４５インチ（１１４．３ｃｍ））のバックライト用に拡大した。３２インチ（８１．３ｃｍ）及び５２インチ（１３２．１ｃｍ）のバックライトに関して高吸収領域によって吸収された光量は、図２１Ｂで低屈折率のＲＩに対してプロットした。各サイズについて、長縁部又は短縁部から光が入射したという２種類の状況について計算し、プロットした。点Ａで示されるように、ＲＩが１．４７である光学層を用いた場合、短縁部（通常、左及び右縁部）にＬＥＤが配置された５２インチ（１３２．１ｃｍ）のＴＶでは、高吸収領域による吸収率は５５％であろう。点Ｂで示されるように、ＲＩが１．２である低屈折率層を用いた場合、吸収率はわずか１４％であろう。

アイテム１は光学構造体であって、
第１の表面と、光ガイドの主光出射面を構成する第２の表面と、を有する光ガイドと、
光方向転換フィルムと、
光ガイドと光方向転換フィルムとの間に配置され、１．３５以下の屈折率を有し、光ガイドの第２の表面及び光方向転換フィルムに接着された低屈折率層と、を含む。

アイテム２はアイテム１の光学構造体であって、低屈折率層の第１の表面が、接着剤層によって光ガイドの主光出射面に接着されている。

アイテム３はアイテム１の光学構造体であって、低屈折率層の第１の表面が、光ガイドの主光出射面上に低屈折率層を形成することによって光ガイドの主光出射面に接着されている。

アイテム４はアイテム１の光学構造体であって、低屈折率層が、低屈折率層と光ガイドとの間に配置された１つ以上の介在層を通じて光ガイドの主光出射面に接着されている。

アイテム５はアイテム１の光学構造体であって、低屈折率層が、接着剤層によって光方向転換フィルムに接着されている。

アイテム６はアイテム１の光学構造体であって、低屈折率層が、光方向転換フィルム上に低屈折率層を形成することによって光方向転換フィルムに接着されている。

アイテム７はアイテム１の光学構造体であって、低屈折率層が、低屈折率層と光ガイドとの間に配置された１つ以上の介在層を通じて光方向転換フィルムに接着されている。

アイテム８はアイテム７の光学構造体であって、１つ以上の介在層が高吸収層を含む。

アイテム９はアイテム７の光学構造体であって、１つ以上の介在層が偏光子を含む。

アイテム１０はアイテム７の光学構造体であって、１つ以上の介在層がディフューザーを含む。

アイテム１１はアイテム１０の光学構造体であって、ディフューザーが複数の空隙を含む。

アイテム１２はアイテム１の光学構造体であって、光方向転換フィルムが、第１の表面と、構造化機構を有する第２の表面と、を含む。

アイテム１３はアイテム１２の光学構造体であって、光方向転換フィルムの第２の表面が、光ガイドから離れて配向される。

アイテム１４はアイテム１２の光学構造体であって、光方向転換フィルムの第２の表面が、光ガイドに向かって配向される。

アイテム１５はアイテム１の光学構造体であって、
光ガイドが吸収率Ａ１を有し、
光方向転換フィルムが、Ａ１よりも大きい吸収率を有する。

アイテム１６はアイテム１の光学構造体であって、低屈折率層と光方向転換フィルムとの間に配置された高吸収層を更に含み、高吸収層が光ガイドの吸収率よりも大きい吸収率を有する。

アイテム１７はアイテム１の光学構造体であって、光方向転換フィルムが、光ガイドの吸収率よりも大きい吸収率を有する。

アイテム１８はアイテム１の光学構造体であって、低屈折率層が再配置可能である。

アイテム１９は光学構造体であって、
屈折率Ｎｕｌｉを有し、Ｎｕｌｉが約１．３５以下である、低屈折率層と、
高吸収層と、
光方向転換フィルムと、を含み、光学構造体内の隣接する２つのフィルムのそれぞれの相当部分が、互いに物理的に接触している。

アイテム２０はアイテム１９の光学構造体であって、低屈折率層が約１．２以下の屈折率を有する。

アイテム２１はアイテム１９の光学構造体であって、低屈折率層が約１．１以下の屈折率を有する。

アイテム２２はアイテム１９の光学構造体であって、低屈折率層が約５％未満のヘイズを有する。

アイテム２３はアイテム１９の光学構造体であって、高吸収層が多層光学フィルムを含む。

アイテム２４はアイテム１９の光学構造体であって、低屈折率層の厚さが約２マイクロメートル以上である。

アイテム２５はアイテム１９の光学構造体であって、低屈折率層の厚さが約１マイクロメートル以上である。

アイテム２６はアイテム１９の光学構造体であって、低屈折率層が複数の空隙を含む。

アイテム２７はアイテム２６の光学構造体であって、空隙が相互接続している。

アイテム２８はアイテム２６の光学構造体であって、複数の空隙の体積分率が約２０％以上である。

アイテム２９はアイテム２６の光学構造体であって、複数の空隙の体積分率が約４０％以上である。

アイテム３０はアイテム２６の光学構造体であって、複数の空隙の局所体積分率が、低屈折率層の厚さ方向に沿って変化する。

アイテム３１はアイテム２６の光学構造体であって、低屈折率層の第１の表面における複数の空隙の第１の局所体積分率が、低屈折率層の第２の表面における複数の空隙の第２の局所体積分率よりも大きい。

アイテム３２はアイテム２６の光学構造体であって、低屈折率層が、
結合剤と、
複数の粒子と、を更に含み、結合剤と複数の空隙との重量比が約１：２以上である。

アイテム３３はアイテム３２の光学構造体であって、複数の粒子が約１００ｎｍ未満の平均サイズを有する。

アイテム３４はアイテム１９の光学構造体であって、光学構造体内の隣接する２つのフィルムのそれぞれの５０％超が互いに物理的に接触している。

アイテム３５はアイテム１９の光学構造体であって、高吸収層が反射偏光子を含む。

アイテム３６は光学構造体であって、
第１の表面と、第２の表面と、屈折率Ｎ１と、を有し、第２の表面が光ガイドの主光出射面である、少なくとも１つの光ガイドと、
屈折率Ｎｕｌｉを有し、ＮｕｌｉがＮ１未満である、低屈折率層と、
光方向転換フィルムと、を含み、光学構造体内の隣接する２つのフィルムのそれぞれの相当部分が、互いに物理的に接触している。

アイテム３７はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層が、光ガイド内で伝搬する光の光閉じ込めを増加させる。

アイテム３８はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層と光方向転換フィルムとの間に高吸収層を更に含み、高吸収層が光ガイドの吸収率の約２倍である吸収率を有する。

アイテム３９はアイテム３８の光学構造体であって、
光ガイドが光抽出機構を含み、
低屈折率層が、低屈折率層を備えない光学構造体と比較して、光抽出機構によって光が抽出されるまでは高吸収層に入射する光量を減少させるように構成されている。

アイテム４０はアイテム３８の光学構造体であって、高吸収層が反射偏光子を含む。

アイテム４１はアイテム３６の光学構造体であって、光方向転換フィルムが第１の表面と、第２の表面と、を含み、光方向転換フィルムの第２の表面が、その上に配置された屈折構造体を有し、光方向転換フィルムの第２の表面が光ガイドから離れて配置されている。

アイテム４２はアイテム３６の光学構造体であって、光方向転換フィルムが第１の表面と、第２の表面と、を含み、光方向転換フィルムの第２の表面が、その上に配置された屈折構造体を有し、光方向転換フィルムの第２の表面が光ガイドに向かって配置され、低屈折率層が少なくとも部分的に屈折構造体間の間隙を埋めている。

アイテム４３はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層が、接着剤によって光ガイドの主出射面に接着されている。

アイテム４４はアイテム３６の光学構造体であって、光ガイドが、光ガイドの第１の表面上に抽出機構を含む。

アイテム４５はアイテム３６の光学構造体であって、
光ガイドが光輸送軸に沿って光を輸送し、
光方向転換フィルムが、光輸送軸に対して実質的に平行に配向されている屈折構造体を含む。

アイテム４６はアイテム４５の光学構造体であって、屈折構造体が、プリズム、線状プリズム、区分的線状プリズム、及びレンチキュラー構造体のうちの１つ以上を含む。

アイテム４７はアイテム３６の光学構造体であって、高吸収層を更に含み、光ガイドが吸収率Ａ１を有し、高吸収層が吸収率Ａ２を有し、Ａ２がＡ１よりも大きい。

アイテム４８はアイテム３６の光学構造体であって、光ガイドが多数の光ガイドを含む。

アイテム４９はアイテム４８の光学構造体であって、多数の光ガイドがタイル状である。

アイテム５０はアイテム４８の光学構造体であって、多数の光ガイドがアレイ状に配置されている。

アイテム５１はアイテム４８の光学構造体であって、多数の光ガイドにそれぞれ関連付けられている多数の光源を更に含む。

アイテム５２はアイテム４８の光学構造体であって、多数の光源を更に含み、多数の光源からの光出力が個別に制御可能である。

アイテム５３はアイテム４８の光学構造体であって、多数の光ガイドにそれぞれ関連付けられている多数の光源を更に含み、特定の光ガイドに関連付けられている光源が、隣接する光ガイドの下に配置される。

アイテム５４はアイテム３６の光学構造体であって、ダウンコンバート要素を更に含む。

アイテム５５はアイテム３６の光学構造体であって、光ガイドが平坦な入射縁部、構造化表面、及びチャネルのうちの１つ以上を含む入射領域を有する。

アイテム５６はアイテム３６の光学構造体であって、光ガイドの第１の面に配置された抽出機構を更に含む。

アイテム５７はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層が、第１の組の出射角で光ガイドから出射する光を反射するように構成されており、光方向転換フィルムが、第２の組の出射角で光ガイドから出射する光を反射するように構成されている。

アイテム５８はアイテム３６の光学構造体であって、鏡面反射体、半鏡面反射体、高鏡面反射体、広帯域高鏡面反射体、及び拡散反射体のうちの１つ以上を更に含む。

アイテム５９はアイテム３６の光学構造体であって、Ｎ１が約１．４９である。

アイテム６０はアイテム３６の光学構造体であって、Ｎｕｌｉが約１．１０〜約１．３５の範囲である。

アイテム６１はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層が１％以下のヘイズを有する。

アイテム６２はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層が最大約１０％のヘイズを有する。

アイテム６３はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層がゲル又はヒュームドシリカを含む。

アイテム６４はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層の厚さが約２マイクロメートル以上である。

アイテム６５はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層の厚さが約１マイクロメートル以上である。

アイテム６６はアイテム３６の光学構造体であって、低屈折率層が複数の空隙を含む。

アイテム６７はアイテム６６の光学構造体であって、空隙が相互接続している。

アイテム６８はアイテム６６の光学構造体であって、複数の空隙の体積分率が約２０％以上である。

アイテム６９はアイテム６６の光学構造体であって、複数の空隙の体積分率が約４０％以上である。

アイテム７０はアイテム６６の光学構造体であって、複数の空隙の局所体積分率が、低屈折率層の厚さ方向に沿って変化する。

アイテム７１はアイテム６６の光学構造体であって、低屈折率層の第１の表面における複数の空隙の第１の局所体積分率が、低屈折率層の第２の表面における複数の空隙の第２の局所体積分率よりも大きい。

アイテム７２はアイテム６６の光学構造体であって、低屈折率層が、
結合剤と、
複数の粒子と、を更に含み、結合剤と複数の空隙との重量比が約１：２以上である。

アイテム７３はアイテム３６の光学構造体であって、偏光子が光方向転換フィルムと低屈折率層との間に配置されている。

アイテム７４はアイテム７３の光学構造体であって、偏光子が多層光学フィルム（ＭＯＦ）を含む。

アイテム７５はアイテム７４の光学構造体（optical constriction）であって、ＭＯＦが広帯域反射偏光子を含む。

アイテム７６はアイテム３６の光学構造体であって、光方向転換フィルムが第１の高さを有する第１の組のプリズムと、第１の高さとは異なる第２の高さを有する第２の組のプリズムと、を含む。

アイテム７７はアイテム３６の光学構造体であって、光方向転換フィルムが、１つ以上のプリズムの長さに沿って可変の高さを有する、１つ以上の線状又は区分的線状プリズムを含む。

アイテム７８はアイテム３６の光学構造体であって、光方向転換フィルムが約１．５〜約１．８の範囲の屈折率を有する。

アイテム７９は光学構造体であって、
第１及び第２の主表面と、屈折率Ｎ１と、を有する光ガイドと、
第１及び第２の主表面を有し、屈折率Ｎｕｌｉを有し、ＮｕｌｉはＮ１未満であり、低屈折率層の第１の主表面の相当部分が、光ガイドの第２の主表面と物理的に接触している、低屈折率層と、
第１の主表面と、第２の主表面と、を有し、高吸収層の第１の主表面の相当部分が、低屈折率層の第２の主表面と物理的に接触している、高吸収層と、
第１の主表面と、第２の主表面と、を有し、第１の主表面が線状プリズムを含み、光方向転換フィルムの第１の主表面の相当部分が、高吸収層の第２の主表面と物理的に接触している、プリズムフィルムと、を含み、低屈折率層が第１の組の出射角で光ガイドから出射する光を反射し、光方向転換フィルムが第２の組の出射角で光ガイドから出射する光を反射するように構成されている。

先に引用した全ての特許、特許出願、及び他の刊行物は、完全に再現されたものとして参照により本願に組み込まれる。本発明の様々な実施形態及び実施例の説明を容易にするために本発明の特定の実施例を上記に詳細に説明したが、本発明は、それら実施例の詳細に限定されるものではないことを理解すべきである。むしろ、その意図は、添付の「特許請求の範囲」で定義される本発明の範囲に包含される全ての修正物、等価物、及び代替物を網羅することである。
本明細書に記載の実施態様の一部を項目［１］−［１０］に記載する。
［項目１］
光学構成体であって、
少なくとも１つの光ガイドであって、第１の表面と、第２の表面と、屈折率Ｎ１と、を有し、前記第２の表面が前記光ガイドの主光出射面である、少なくとも１つの光ガイドと、
屈折率Ｎｕｌｉを有し、ＮｕｌｉがＮ１未満である、低屈折率層と、
光方向転換フィルムと、
を含み、
前記光学構造体内の隣接する２つのフィルムのそれぞれの相当部分が、互いに物理的に接触している、光学構造体。
［項目２］
前記低屈折率層と前記光方向転換フィルムとの間に高吸収層を更に含み、前記高吸収層が、前記光ガイドの吸収率の約２倍である吸収率を有する、項目１に記載の光学構造体。
［項目３］
前記光ガイドが光抽出機構を含み、
前記低屈折率層が、前記低屈折率層を備えない光学構造体と比較して、光抽出機構によって光が抽出されるまでは前記高吸収層に入射する光量を減少させるように構成されている、項目２に記載の光学構造体。
［項目４］
前記高吸収層が反射偏光子を含む、項目２に記載の光学構造体。
［項目５］
前記光方向転換フィルムが、第１の表面と、第２の表面と、を含み、前記光方向転換フィルムの前記第２の表面が、その上に配置された屈折構造体を有し、前記光方向転換フィルムの前記第２の表面が前記光ガイドから離れて配置される、項目１に記載の光学構造体。
［項目６］
高吸収層を更に含み、前記光ガイドが吸収率Ａ１を有し、前記高吸収層が吸収率Ａ２を有し、Ａ２がＡ１よりも大きい、項目１に記載の光学構造体。
［項目７］
ダウンコンバート要素を更に含む、項目１に記載の光学構造体。
［項目８］
Ｎｕｌｉが約１．１０〜約１．３５の範囲である、項目１に記載の光学構造体。
［項目９］
前記低屈折率層の厚さが、約２マイクロメートル以上である、項目１に記載の光学構造体。
［項目１０］
前記低屈折率層が、複数の相互接続した空隙を含み、前記複数の空隙の体積分率が約４０％以上であり、前記複数の空隙の局所体積分率が前記低屈折率層の厚さ方向に沿って変化する、項目１に記載の光学構造体。

Claims (3)

1. 光学構成体であって、
   少なくとも１つの光ガイドであって、第１の表面と、第２の表面と、屈折率Ｎ１と、を有し、前記第２の表面が前記光ガイドの主光出射面である、少なくとも１つの光ガイドと、
   屈折率Ｎｕｌｉを有し、ＮｕｌｉがＮ１未満である、低屈折率層と、
   光方向転換フィルムと、
   を含み、
   前記低屈折率層が前記少なくとも一つの光ガイドの上に配置され、又、前記光方向転換フィルムが前記低屈折率層の上に配置されており、又、
   前記少なくとも一つの光ガイド、前記低屈折率層、及び前記光方向転換フィルムのそれぞれの隣接する主表面の少なくとも５０％が、互いに物理的に接触しており、前記屈折率Ｎｕｌｉが１．１０〜１．３５であり、又、前記低屈折率層が、複数の相互接続した空隙を含み、前記複数の空隙の体積分率が４０％以上であり、前記複数の空隙の局所体積分率が前記低屈折率層の厚さ方向に沿って変化する、光学構造体。
2. 光学構成体であって、
   少なくとも１つの光ガイドであって、第１の表面と、第２の表面と、屈折率Ｎ１と、を有し、前記第２の表面が前記光ガイドの主光出射面である、少なくとも１つの光ガイドと、
   屈折率Ｎｕｌｉを有し、ＮｕｌｉがＮ１未満である、低屈折率層と、
   高吸収層と、
   光方向転換フィルムと、
   を含み、
   前記低屈折率層が前記少なくとも一つの光ガイドの上に配置され、前記高吸収層が前記低屈折率層の上に配置され、又、光方向転換フィルムが前記高吸収層の上に配置されており、又、
   少なくとも一つの光ガイド及び低屈折率層、前記低屈折率層及び高吸収層、並びに前記高吸収層及び光方向転換フィルムのそれぞれの隣接する主表面の少なくとも５０％が、互いに物理的に接触しており、前記屈折率Ｎｕｌｉが１．１０〜１．３５であり、又、前記低屈折率層が、複数の相互接続した空隙を含み、前記複数の空隙の体積分率が４０％以上であり、前記複数の空隙の局所体積分率が前記低屈折率層の厚さ方向に沿って変化する、光学構造体。
3. 前記高吸収層が反射偏光子を含む、請求項２に記載の光学構造体。

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