(57)【要約】【課題】自発光型光源からの光抽出を強化するための光学フィルムを提供する。【解決手段】自発光型光源からの光抽出を強化するための光抽出フィルムであって、  可撓性キャリアフィルムと、  前記キャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層であって、前記第１層及び前記第２層は、それらの間に第１の埋め込みインターフェースを画定する、第１層及び第２層と、を含み、  前記第１の埋め込みインターフェースは、第１の光抽出要素の第１の構造化表面を形成し、  前記第１層はナノ中空モルホルジーを有し、かつポリマー結合剤を含み、前記第１層はまた１．３５未満の屈折率を有し、  前記第２層は、前記第１層よりも大きい屈折率を有する、光抽出フィルム。【選択図】図４ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自発光型光源からの光抽出を強化するための光抽出フィルムであって、
可撓性キャリアフィルムと、
前記キャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層であって、前記第１層及び前記第２層は、それらの間に第１の埋め込みインターフェースを画定する、第１層及び第２層と、を含み、
前記第１の埋め込みインターフェースは、第１の光抽出要素の第１の構造化表面を形成し、
前記第１層はナノ中空モルホルジーを有し、かつポリマー結合剤を含み、前記第１層はまた１．３５未満の屈折率を有し、
前記第２層は、前記第１層よりも大きい屈折率を有する、光抽出フィルム。
【請求項２】
前記第１層が１．３未満の屈折率を有する、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項３】
前記第２層が１．４超の屈折率を有する、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項４】
前記第１層と前記第２層との屈折率の差が少なくとも０．３、又は少なくとも０．４、又は少なくとも０．５である、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項５】
前記第１層が前記キャリアフィルムと前記第２層との間に配置される、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項６】
前記第１の光抽出要素が十分に小さく、前記第２層が十分に薄いため、前記前記抽出フィルムが前記自発光型光源と組み合わされたときに、前記抽出要素の実質的な部分が、前記自発光型光源のエバネセント領域内に配置される、請求項５に記載の抽出フィルム。
【請求項７】
前記第１の光抽出要素が回折要素を含む、請求項５に記載の抽出フィルム。
【請求項８】
前記第１の光抽出要素が１マイクロメートル未満のピッチを有する、請求項５に記載の抽出フィルム。
【請求項９】
前記第１の光抽出要素が１マイクロメートル超のピッチを有する、請求項５に記載の抽出フィルム。
【請求項１０】
前記第１の光抽出要素が屈折要素を含む、請求項９に記載の抽出フィルム。
【請求項１１】
前記第１の光抽出要素がそれと関連付けられたランド部を有し、前記ランド部は５０マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項９に記載の抽出フィルム。
【請求項１２】
前記ランド部の厚さが２５マイクロメートル未満である、請求項１１に記載の抽出フィルム。
【請求項１３】
前記第２層が光透過性粘弾性物質を含む、請求項５に記載の抽出フィルム。
【請求項１４】
前記第１の構造化表面と反対側の第２層の主表面を覆う剥離ライナーを更に含む、請求項１３に記載の抽出フィルム。
【請求項１５】
前記抽出フィルムは、前記抽出フィルムとは別に製造される自発光型光源への適用のために適合される、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１６】
前記抽出フィルムは、その上で前記自発光型光源が製造され得る基材として適合される、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１７】
前記キャリアフィルムは、該キャリアフィルムをロールツーロールプロセスにおいて自立する支持フィルムとして適したものにする物理的特性を有する、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１８】
前記第１層又は前記第２層のいずれも、前記第１層又は前記第２層をロールツーロールプロセスにおいて自立する支持フィルムとして適したものにする物理的特性を有さない、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１９】
前記キャリアフィルムによって担持される第３層と、それらの間に第２の埋め込まれたインターフェースを画定する第１層及び第２層と、を更に含み、
前記第２の埋め込まれたインターフェースは、第２の光抽出要素の第２の構造化表面を形成する、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項２０】
前記第１の光抽出要素は１マイクロメートル未満のピッチを有し、前記第２の光抽出要素は１マイクロメートル超のピッチを有する、請求項１９に記載の抽出フィルム。
【請求項２１】
前記第１の光抽出要素の実質的な部分は、前記抽出フィルムが前記自発光型光源と組み合わされたときに、前記自発光型光源のエバネセント領域内に配置されるように適合される、請求項１９に記載の抽出フィルム。
【請求項２２】
前記第２の光抽出要素がそれと関連付けられたランド部を有し、前記ランド部は５０マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項１９に記載の抽出フィルム。
【請求項２３】
前記ランド部の厚さが２５マイクロメートル未満である、請求項２２に記載の抽出フィルム。
【請求項２４】
前記自発光型光源がＯＬＥＤを含む、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項２５】
前記第１層及び前記第２層は前記可撓性キャリアフィルムと前記自発光型光源との間に配置される、前記自発光型光源と組み合わされた請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項２６】
デバイスであって、
ＯＬＥＤ、及び
前記ＯＬＥＤに取り付けられた光抽出フィルム、を含み、
前記光抽出フィルムは可撓性キャリアフィルムと、前記キャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層であって、第１の光抽出要素の第１の構造化表面を形成する第１の埋め込みインターフェースをそれらの間に画定する、第１層及び第２層と、を含み、
前記第１層はナノ中空モルホルジーを有し、かつポリマー結合剤を含み、前記第１層はまた１．３５未満の屈折率を有し、
前記第２層は、前記第１層よりも大きい屈折率を有し、かつ前記第１層と前記ＯＬＥＤとの間に配置される、デバイス。
【請求項２７】
高屈折率領域が前記ＯＬＥＤと関連付けられ、前記高屈折率領域が少なくとも１つの有機光生成層及び少なくとも１つの透明電極層を含み、前記第１の光抽出要素の実質的な部分が、前記高屈折率領域のエバネセント領域内に配置される、請求項２６に記載のデバイス。
【請求項２８】
少なくとも１つの透明電極層が前記光抽出フィルムの一部である、請求項２７に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記第１の光抽出要素が屈折要素を含み、かつ１マイクロメートル超のピッチを有する、請求項２６に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記第１の光抽出要素がそれと関連付けられたランド部を有し、前記ランド部は５０マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記ランド部が２５マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項２９に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）（有機発光ダイオードとも呼ばれることがある）として既知の自発光型デバイスへの特定の用途を有する、半導体自発光デバイスから出た光を結合して、その輝度を増加させるように調整された構造化表面を有する光学フィルムに関する。本発明はまた、関連物品、システム、及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
多種多様のＯＬＥＤが既知である。いくつかのＯＬＥＤは、「底面発光」ＯＬＥＤにＯＬＥＤが製造される透明基材を通じて光を放射する。反対方向、すなわち上部にＯＬＥＤが作製される基材から離れるように、光を放射する「上面発光」ＯＬＥＤと呼ばれるものもある。一部のＯＬＥＤは、ピクセル（画像素子）又はサブピクセル（ピクセルとして一緒に分類されるが、個々にアドレス可能な、異なる色のエミッターのうちの１つ）と個別に呼ばれる、個々にアドレス可能なＯＬＥＤエミッターのアレイを形成するようパターン形成されると呼ばれる、個々にアドレス可能なＯＬＥＤエミッターを形成するようにパターン形成される。このような画素化されたＯＬＥＤは、例えば携帯電話及び同様な最終用途などデジタルディスプレイデバイスにおける使用に人気が高まっている。画素化されたＯＬＥＤとは対称的に、他のＯＬＥＤは１つの放射領域のみを有するように設計されており、これは対象用途によって小さく、狭い、又は大きく、広いことがある。
【０００３】
一部のＯＬＥＤ製造業者及び設計者にとっての懸案事項の１つは、それらの設計の特異性による、ＯＬＥＤが示す、最適未満の効率性である。ＯＬＥＤ、又はいずれか他の自発光型光源の外部効率は、デバイスによって放射された全光学的放射の出力を、デバイスによって消費される合計電力で割ることによって計算することができる。ＯＬＥＤの外部効率は、高解像度ディスプレイに使用される画素化されたＯＬＥＤから、照明システムに使用される非画素化ＯＬＥＤまでの範囲で、多くの異なるＯＬＥＤ用途に関して有意な設計パラメータである。なぜならば外部効率は、消費電力、輝度、及び寿命などデバイスの特性に影響を与えるからである。ＯＬＥＤの外部効率は、ＯＬＥＤ積層体自体の活性放射層内の光学損失（高屈折率の有機層及び酸化インジウムスズ内の導波モードによる）によって、中間屈折率基材内の光学損失によって、及び最後に、カソード（アノード）の金属の表面プラズモンポラリトンでの励起子消失によって、有意に制限されているということを多くのグループが実証してきた。最大可能内部効率（すなわち内部効率１００％）を呈するＯＬＥＤデバイスでは、上記の損失のために、生成された光放射の約７５〜８０％が内部で消散され、結果これに伴って外部効率が減少する。ＯＬＥＤデバイスの要素として、カラーフィルタ又は円偏光板などの追加の光学構成要素が含まれる場合は、かかる構成要素は追加の光学損失、及び更には、より低い外部効率を生じる場合がある。
【０００４】
一部の光学フィルムは既に、ＯＬＥＤデバイスからの光の抽出を強化するために提案されている。この関連においては、米国特許出願公開第２００９／００１５１４２号（Ｐｏｔｔｓら）、同第２００９／００１５７５７号（Ｐｏｔｔｓら）、及び同第２０１０／０１１０５５１号（Ｌａｍａｎｓｋｙら）に参照されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ＯＬＥＤ及び他の自発光型光源との組み合わせで使用して、放射された光を増加させ、損失を減少させるように、かかるデバイスからの光を抽出することができる光学フィルムの新しい系統を本発明者らは開発した。開示される光抽出フィルムは、様々なタイプのＯＬＥＤとの組み合わせに特に有効である。開示された抽出フィルムの一部は、導波モードに対して損失する光の量を低減することによって光抽出を強化するように設計される。いくつかの抽出フィルムは、最外表面又はＯＬＥＤの境界において内部全反射される光の量を低減させることによって、光抽出を強化するように設計される。いくつかの抽出フィルムは、これらのタイプの損失メカニズムの両方を低減することによって、光抽出を強化するように設計される。
【０００６】
開示される光学フィルムは、例えば底面発光又は表面発光ＯＬＥＤなど、自発光型光源からの光抽出を強化するために有用である。抽出フィルムは典型的に、可撓性キャリアフィルムと、このキャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層を含む。第１層又は第２層はナノ中空モルホルジーを有してもよく、かつポリマー結合剤を含んでもよく、並びにまた１．３５又は１．３未満の屈折率を有してもよい。光抽出要素の埋め込まれた構造化表面が第１層と第２層との間に形成される。光抽出要素は主として、ＯＬＥＤエバネセント領域内に配置されるように適用された主に回折要素であり得るか、又はそれらは、主として回折要素であり、これはエバネセント領域の外に配置され得る。抽出フィルムはまた、第３層を含んでもよく、第２の埋め込まれた構造化表面は、第３層と第１層との間に形成されてもよい。
【０００７】
本出願はとりわけ、可撓性キャリアフィルムと、このキャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層と、を含む光抽出フィルムも開示する。第１層及び第２層はそれらの間に、第１の埋め込まれたインターフェースを画定し、これは第１の光抽出要素の第１の構造化表面を形成する。第１層はナノ中空モルホロジーを有し、かつポリマー結合剤を含み、第１層はまた１．３５未満の屈折率を有するのが好ましい。第２層は、第１層よりも大きい屈折率を有する。
【０００８】
いくつかの場合においては、第１層は１．３未満の屈折率を有してもよい。いくつかの場合においては、第２層は１．４超の屈折率を有してもよい。一部の場合は、第１層と第２層との屈折率の差は、少なくとも０．３、又は少なくとも０．４、又は少なくとも０．５である。いくつかの場合においては、第１層はキャリアフィルムと第２層との間に配置されてもよい。いくつかの場合においては、第１の光抽出要素が十分小さく、第２層が十分薄いため、抽出フィルムが自発光型光源と組み合わされたときに、抽出要素の実質的な部分が、自発光型光源のエバネセント領域内に配置される。いくつかの場合においては、第１の光抽出要素は回折要素を含んでもよい。いくつかの場合においては、第１の光抽出要素は１マイクロメートル未満のピッチを有してもよい。いくつかの場合においては、第１の光抽出要素は１マイクロメートル超のピッチを有してもよい。いくつかの場合においては、第１の光抽出要素は屈折要素を含んでもよい。一部の実施形態では、第１の光抽出要素はそれと関連付けられたランド部を有してもよく、ランド部は５０マイクロメートル未満の厚さを有してもよい。いくつかの場合においては、ランド部の厚さは２５マイクロメートル未満であってもよい。他の場合では、第１の光抽出要素はランド部を有さなくてもよい。いくつかの場合においては、第２層は光透過性粘弾性物質を含み得る。いくつかの場合においては、フィルムは第１の構造化表面と反対側の第２層の主表面を覆う剥離ライナーを更に有してもよい。
【０００９】
いくつかの場合においては、抽出フィルムは、抽出フィルムとは別に製造される自発光型光源への適用のために適合されてもよい。いくつかの場合においては、抽出フィルムは、その上で自発光型光源が製造され得る基材として適用されてもよい。いくつかの場合においては、キャリアフィルムは、ロールツーロールプロセスにおいて自立する支持フィルムとして適したものにする物理的特性を有してよい。いくつかの場合においては、第１層及び第２層のいずれも、ロールツーロールプロセスにおいて自立支持フィルムとして適したものにする物理的特性を有さない。
【００１０】
いくつかの場合においては、抽出フィルムは、キャリアフィルムによって担持される第３層と、それらの間に第２の埋め込まれたインターフェースを画定する第１層及び第２層と、を更に含み、第２の埋め込まれたインターフェースは、第２の光抽出要素の第２の構造化表面を形成してもよい。場合によっては、第１の光抽出要素は１マイクロメートル未満のピッチを有してもよく、第２の光抽出要素は１マイクロメートル超のピッチを有してもよい。いくつかの場合においては、第１の光抽出要素の実質的な部分は、抽出フィルムが自発光型光源と組み合わされたときに、自発光型光源のエバネセント領域内に配置されるように適合されてもよい。いくつかの場合においては、第２の光抽出要素はそれと関連付けられたランド部と関連を有してもよく、ランド部は５０マイクロメートル未満の厚さを有してもよい。いくつかの場合においては、ランド部の厚さは２５マイクロメートル未満であってもよい。いくつかの場合においては、自発光型光源はＯＬＥＤを含んでもよい。いくつかの場合においては、抽出フィルムは自発光型光源と組み合わされてもよく、第１層及び第２層は可撓性キャリアフィルムと自発光型光源との間に配置されてもよい。
【００１１】
本発明者らは、ＯＬＥＤ、及びこのＯＬＥＤに取り付けられた光抽出フィルムを含むデバイスを開示する。光抽出フィルムは可撓性キャリアフィルムと、キャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層であって、第１の光抽出要素の第１の構造化表面を形成する第１の埋め込みインターフェースをそれらの間に画定する、第１層及び第２層と、を含んでもよい。第１層はナノ中空モルホロジーを有してもよく、かつポリマー結合剤を含んでもよく、並びに１．３５未満の屈折率も有してもよい。第２層は、第１層よりも大きい屈折率を有してもよく、かつ第１層とＯＬＥＤとの間に配置されてもよい。場合によっては、高屈折率領域はＯＬＥＤと関連付けられ、高屈折率領域は少なくとも１つの有機光生成層及び少なくとも１つの透明電極層を含み、第１の光抽出要素の実質的な部分は、高屈折率領域のエバネセント領域内に配置されてもよい。いくつかの場合においては、少なくとも１つの透明電極層は光抽出フィルムの一部であってもよい。いくつかの場合においては、第１の光抽出要素は屈折要素を含み、かつ１マイクロメートル超のピッチを有してもよい。いくつかの場合においては、第１の光抽出要素はそれと関連付けられたランド部を有してもよく、ランド部は５０マイクロメートル未満の厚さを有してもよい。いくつかの場合においては、ランド部は２５マイクロメートル未満の厚さを有してもよい。
【００１２】
関連する方法、システム、及び物品も説明される。
【００１３】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、決して、上記概要は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができる添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一般化されたＯＬＥＤ光源の概略側面図又は断面図。
【図２】バックフィルされたナノ中空微細構造化物品を形成する例示的プロセスの概略図。
【図３】ナノ中空微細構造化層の一部の概略的立面図。
【図３ａ】第２層の第１層との相互貫入を示している、第１ナノ中空層と第２層との間の境界面の一部の概略断面図。
【図４ａ】表面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる光抽出フィルムの概略側面図又は断面図。
【図４ｂ】表面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる光抽出フィルムの概略側面図又は断面図。
【図４ｃ】表面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる光抽出フィルムの概略側面図又は断面図。
【図５ａ】３つの異なる光抽出フィルムのいずれかが、表面発光ＯＬＥＤにどのように適用され得るかということを示す概略側面図又は断面図。
【図５ｂ】特定の光抽出フィルムが、表面発光ＯＬＥＤにどのように適用され得るかということを示す概略側面図又は断面図。
【図５ｃ】表面発光ＯＬＥＤが特定の光抽出フィルムと組み合わされている光学デバイスの概略側面図又は断面図。
【図６ａ】底面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる光抽出フィルムの概略側面図又は断面図。
【図６ｂ】底面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる光抽出フィルムの概略側面図又は断面図。
【図６ｃ】底面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる光抽出フィルムの概略側面図又は断面図。
【図７ａ】底面発光ＯＬＥＤがその上に形成され得る基材として、３つの異なる光抽出フィルムのいずれかがどのように使用され得るかということを示す概略側面図又は断面図。
【図７ｂ】底面発光ＯＬＥＤが特定の光抽出フィルム上に形成されている光学デバイスの概略側面図又は断面図。
【図８】代表的な画素化されたＯＬＥＤデバイスの概略平面図。
【図９ａ】画素化された表面発光ＯＬＥＤに適用される、普通の光抽出フィルムから得られるデバイスの概略側面又は断面図。
【図９ｂ】画素化された表面発光ＯＬＥＤに適用される、本明細書に開示される光抽出フィルムから得られるデバイスの概略側面図又は断面図。
【図１０ａ】どのように円の弧が画定され得るかということを示す図。
【図１０ｂ】その画定された弧が、抽出要素として使用可能な三次元の砲弾樣の形状を画定するためにどのように使用され得るか示す図。
【図１０ｃ】かかる抽出要素のアレイを含む構造化表面を有する、製造された材料の平面図を示す顕微鏡写真。
【図１１ａ】特定の表面発光ＯＬＥＤの、実際の測定された色の変形例と、光抽出フィルムが同じＯＬＥＤに適用される、モデル化されたデバイスの計算された色の変形例を比較するグラフ。
【図１１ｂ】図１１ａのものと同様のグラフであるが、異なる光抽出フィルムがＯＬＥＤに適用されるモデル化されたデバイスのもの。
【図１１ｃ】図１１ａのものと同様のグラフであるが、異なる光抽出フィルムがＯＬＥＤに適用されるモデル化されたデバイスのもの。
【図１２】銅基材内に切り込まれる構造化表面の斜視図を示すＳＥＭ写真。
【図１３ａ】本明細書に記載の光抽出フィルムで作られたＯＬＥＤデバイスのトータルゲインと、２つの他のＯＬＥＤデバイスのものと比較するグラフ。
【図１３ｂ】本明細書に記載の光抽出フィルムで作られたＯＬＥＤデバイス（図９ａを参照）の法線方向のゲインと、２つの他のＯＬＥＤデバイスのものと比較するグラフ。
【００１５】
図中、同様の参照番号は同様の構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、ＯＬＥＤ  １００の一実施形態を高度に簡略化した概略の方式で示す。ＯＬＥＤ  １００は、底面発光又は表面発光ＯＬＥＤのいずれかであってもよく、２つの光学的に厚い層１１２、１１４に挟まれた薄い放射領域１１０を含む。層１１２、１１４は、水蒸気及び酸素を放射領域１１０から外に保持するためのバリア層として機能し、層１１２、１１４は、その上でＯＬＥＤ  １００を成長させ、堆積され、又は積層される基材として機能し得る。別の実施形態では、厚い層１１２、１１４のうちの１つは、不活性ガス又は真空に置き換えられてもよい。放射領域１１０は、印加された電流又は電界に反応して、所望の波長の光を放射するように調整された１つ以上の従来の有機層を含んでもよい。印加された電流は、その主表面が、放射領域の外側表面１１０ａ、１１０ｂと一致することができる電極によって供給され得る。少なくとも１つの電極は、例えば表面１１０ａにおいて堆積されたものは透明である。電極及び有機放射層は典型的に、その屈折率が約１．５よりも実質的に大きい材料から作製される。例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から作製された透明電極は、約１．８の屈折率を有し、典型的な光放射有機材料は、１．６〜１．８の範囲の屈折率を有してもよい。比較的高屈折率を有する上に、放射領域はまた典型的に非常に薄く、例えば、およそ可視光の波長又はそれ以下である。例えば、ＩＴＯ電極は、およそ約１５０ｎｍの厚さを有してもよく、放射性有機層は、およそ約１００ｎｍの厚さを有してもよいが、勿論、他の厚さが使用されてもよい。
【００１７】
放射領域とは対称的に、層１１２、１１４は光学的に厚い、すなわち可視光の波長よりも実質的に大きい厚さを有するだけでなく、それらはまた放射領域１１０のものよりも小さい屈折率を有する。例えば、層１１２、１１４は、その屈折率が約１．５であるガラス又はプラスチックを含んでもよい。結果として、薄い放射領域１１０は、導波電磁場１１６として図１に概して示されている、１つ以上の導波モードにおいて、有機材料によって放射される光の一部を捕捉することができる。放射領域１１０における有機材料に電圧を加えるために電流が印加されるとき、光は全方向で放射される。この光の一部は、光線１１５によって示され、光が層１１２又は１１４内に屈折し、かつ放射領域１１０から出るのを可能にする方向において伝播する。放射された光の他の部分は、高屈折率領域１１０において捕捉され、場１１６によって示される１つ以上の導波モードのような領域に沿って伝播する。場１１６は典型的に、境界又は表面１１０ａ、１１０ｂからの距離の関数として指数関数的に減衰する電界強度を有し、減衰の詳細は、領域１１０と隣接する光学的に厚い層１１２若しくは１１４と間の屈折率、並びに２つ以上のモードが指示されている場合は、特定の導波モードによる。領域１１０の外の場１１６の指数関数的に減衰している部分は、エバネセント波と呼ばれる。最も実用的な場合では、エバネセント波は、例えば、領域１１０の対応する外側表面に隣接する層１１２若しくは１１４の境界領域において、放射領域１１０の非常に短い距離内にのみ存在すると考えることができ、その厚さは、およそ可視光の波長、例えばおよそ１マイクロメートル以下である場合があり、あるいは、光学的に厚い層が、高屈折率領域のものに近い屈折率を有する場合は、幾分大きい場合がある。
【００１８】
放射領域１１０を出る光１１５の中でも、光の一部は、光が層１１２から外に屈折するよう十分小さい角度によって、ＯＬＥＤ  １１０の厚い軸又は光学軸から離れる方向に沿って光が移動する。そのような光はしたがって、ＯＬＥＤ  １００から周囲の空気媒質内に逃げることができ（図１の「空気」媒質は、標準的な大気、又は真空、又は好適な不活性気体のうちのいずれか１つを指す場合がある）、最終的には観察者１２０又は他の光学構成要素に達することができる。光線１１５ａ及び１１５ｂはこの逃げる光の代表的なものである。光線１１５ａは、角度θ１で外側表面１１２ａにおける空気境界面に衝突し、角度は十分に小さいため、光はＯＬＥＤデバイスから外へ、かつ包囲する空気媒質内に反射される。光線１１５ｂは、角度θ２で空気境界面に衝突し、これはθ１よりも大きく、層１１２の臨界角に近いが、臨界角よりもわずかに小さく、これによって反射光は視射角付近で、周囲の空気媒質内に出る。光線１１５ｃへのこの進行を辿った場合、放射領域１１０から逃げる光線１１５の一部は、層１１２から外に屈折されるには大きすぎる角度によって、ＯＬＥＤ  １００の厚さ若しくは光学軸から離れる方向に沿って移動する。したがって、光線１１５ｃは、層１１２の臨界角よりも大きい角度θ３で空気境界に衝突し、したがって、光線１１５ｃが表面１１２において全内部反射させ、ＯＬＥＤ  １００内で捕捉させる。
【００１９】
したがって、２つの方法（放射領域１１０と関連付けられる導波モードにおいて、及びデバイスの空気境界面１１２ａにおける全内部反射（ＴＩＲ）において）のうちの１つで光はＯＬＥＤデバイス１００内に捕捉され得るということが分かる。両方の場合では、捕捉された光は典型的には、最終的に吸収され、ＯＬＥＤ  １００のより低い輝度、より低い効率、及びより高い損失を生じる。放射領域に捕捉された光に関連する損失を導波損失と呼び、ＯＬＥＤの外側表面におけるＴＩＲによる光の捕捉に関連する損失を基材損失と呼ぶ。ＯＬＥＤにおける損失メカニズムの更なる説明は、Ｌｕらの「Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ：ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ」（９１  Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．（Ｊａｎ．１５，２００２），ｐｐ．５９５〜６０４）に見出すことができる。
【００２０】
ナノ中空層
本明細書に開示される例示の光抽出フィルムは、少なくとも１つのナノ中空層を組み込む。ナノ中空層は、複数の相互に連結された空隙又は結合剤中に分散した空隙の網状組織を含む。複数又はネットワーク中の少なくとも一部の空隙は、中空トンネル又は中空トンネル様通路を介して互いにつながっている。空隙は、好ましくは層の体積の十分に大きい部分を占めるが、個々の寸法は、ナノ中空層が非常に屈折率の低い、例えば１．３５未満、又は１．３未満の材料のように光学的に機能するように十分小さい。このような層は、以下で更に十分に論証するように、光抽出フィルムで用いるのに特に有利である。いくつかの場合においては、ナノ中空層は、例えば１．１５〜１．３５、又は１．１５〜１．３の範囲の屈折率を示し得る。ナノ中空層は、好ましくは、微細構造化される、すなわち、１ミリメートル未満の少なくとも１つの寸法、及びいくつかの場合においては５０ナノメートル〜５００マイクロメートル、又は５０ナノメートル〜１００マイクロメートル、又は５０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲であり得る、少なくとも１つの寸法を有するレリーフ機構を伴う非円滑又は非平面表面を有するように意図的に合わせられる、少なくとも１つの主面を有する。
【００２１】
図２及び３に関連して、ナノ中空層を製作する代表的な方法、並びにこのような層が呈し得る機構及び特性について記載する。好適なナノ中空層に関する更なる詳細及びそれらの製造は、本願と同日付けに出願され、その全体を本明細書に援用するものである、本願と同一譲受人に譲渡された米国特許出願ＸＸＸ号（代理人整理番号６６０１５ＵＳ００５）、発明の名称「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍｓ  Ｗｉｔｈ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｌｏｗ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｎａｎｏｖｏｉｄｅｄ  Ｌａｙｅｒｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」に見出すことができる。
【００２２】
まず図２に戻ると、ここには、バックフィルされたナノ中空微細構造化物品２５０を形成する代表的なプロセス２２０、及びこのような物品を製造するための対応するシステムが示される。プロセス２２０は、基材２１６上にコーティング溶液２１５を配置する工程を含む。基材２１６は、好ましくは、ポリマー及び／又は他の好適な材料で作られる可撓性フィルムであり、このフィルムは、図２に示されるようなロールツーロール加工システムにおいて、自立支持フィルム又はキャリアフィルムとして用いるのに好適なものにする厚さ、組成物、及びその他の物理的特性を有している。典型的には、このような基材、つまりキャリアフィルムは、従来の光透過性ポリマー材料で作られる場合、意図しない過度の延伸、巻き上がり、又はゆがみがない状態で、巻き戻され、ロールツーロール加工システムで処理され、及び再度巻き取られるのに、又は１つ以上の加工操作（例えばスリット付け、又は個々のシート若しくは片への分離）にかけられるのに十分な強度を有するために、少なくとも約０．００２インチ（約５０マイクロメートル）の物理的厚さを有する。
【００２３】
いくつかの場合においては、例えばスロットコーターダイなどのダイ２１４を用いて、コーティング溶液２１５を塗布できる。コーティング溶液２１５は、重合性材料及び溶媒を含む。次に、プロセス２２０は、コーティング溶液２１５が微細複製ツール２１２に接触している間に重合性材料を重合し、微細構造化層２３０を形成する工程を含む。続いて、例えばオーブン２３５により、微細構造化層２３０から溶媒が除去され、ナノ中空微細構造化物品２４０を形成する。次に、プロセス２２０は、ナノ中空微細構造化物品２４０上にポリマー材料２４５を配置し、バックフィルされたナノ中空微細構造化物品２５０を形成する工程を含む。例えばスロットコーターダイなどのダイ２４４を用いて、又は別の好適な手段により、ポリマー材料２４５を塗布できる。別の方法として、ポリマー材料２４５をナノ中空微細構造化物品２４０上に積層し、ナノ中空微細構造化物品２５０を形成してよい。
【００２４】
微細複製ツール２１２は、任意の有用な微細複製ツールであってよい。微細複製ツール２１２は、微細複製表面がロールの外面にあるロールとして図示される。微細複製装置は円滑なロールを含んでよく、微細複製ツールが、コーティング溶液２１５に接触する基材２１６の構造化表面であることも想到される。図示される微細複製ツール２１２は、ニップロール２２１及び引き取りロール２２２を備える。紫外線バンクなどの硬化源２２５は、コーティング溶液２１５が微細複製ツール２１２と接触して微細構造化層２３０を形成する間、基材２１６及びコーティング溶液２１５に向いているように図示されている。いくつかの実施形態では、基材２１６は、コーティング溶液２１５まで硬化光を透過し、コーティング溶液２１５を硬化して微細構造化層２３０を形成することができる。別の実施形態では、硬化源２２５は熱源であり、コーティング溶液２１５は熱硬化材料を含む。硬化源２２５は、図示されるように、又は微細複製ツール２１２内部に配置されてよい。硬化源２２５が微細複製ツール２１２内部に配置されるとき、微細複製ツール２１２は光をコーティング溶液２１５まで透過し、コーティング溶液２１５を硬化して微細構造化層２３０を形成することができる。
【００２５】
ナノ中空微細構造化物品を形成するプロセスは、例えば硬化後の工程又は更なる重合工程などの、追加の加工工程を含んでよい。いくつかの場合においては、溶媒除去工程に続いて、硬化後の工程がナノ中空微細構造化物品に適用される。いくつかの実施形態では、これらの方法は、ウェブベースの材料の製造にとって一般的な追加の処理装置、例えば、アイドラーロール、引張りローラー、操縦機構、コロナ又は火炎処理装置などの表面処理装置、積層ローラーなどを含むことができる。いくつかの場合においては、これらの方法は、異なるウェブ経路、コーティング技術、重合装置、重合装置の位置、乾燥オーブン、調整セクション等を利用することができ、記載されたセクションのいくつかは任意であってよい。いくつかの場合においては、プロセスの１つ、一部、又は全部の工程を「ロールツーロール」プロセスとして実施してよく、少なくとも１つの基材ロールが実質的に連続プロセスを通過し、別のロールで終わる、又はシート化、積層、スリット付けなどを介して変形される。
【００２６】
ここで図３に戻ると、ここではナノ中空微細構造化層３００の一部の概略的立面図が示される。このナノ中空微細構造化層３００は２つの平面的な外側表面３３０、３３２を有するように図示されているが、外側表面３３０、３３２のうち少なくとも１つが微細構造化され、本明細書で更に記載するような解放又は抽出機構を形成すると理解される。
【００２７】
代表的なナノ中空微細構造化層３００は、結合剤３１０中に分散した、複数の相互に連結された空隙又は空隙３２０の網状組織を含む。複数又はネットワーク中の少なくとも一部の空隙は、中空トンネル又は中空トンネル様通路を介して互いにつながっている。相互に連結された空隙は、元々コーティングされたフィルムの一部を形成し、重合性材料の硬化後、オーブン又は他の手段によってフィルムから追い出された溶媒の相互に連結された塊の名残であり得る。空隙３２０の網状組織は、図３に示すように、相互に連結された空隙又は孔３２０Ａ〜３２０Ｃを含むと考えられる。空隙は、必ずしも物質及び／又は微粒子を全く含んでいない必要はない。例えば、いくつかの場合においては、空隙は、例えば結合剤及び／又はナノ粒子を含む、１つ以上の小さな繊維様物体又はひも様物体を含み得る。一部の開示されるナノ中空微細構造化層は、多数の組の相互に連結された空隙又は多数の空隙の網状組織を含み、各組又は網状組織中の空隙は相互に連結されている。いくつかの場合においては、多数又は多数の組の互いに連結された空隙に加えて、ナノ中空微細構造化層はまた、複数の閉鎖された、又は連結されていない空隙、つまり空隙がトンネルを介して他の空隙に連結されていない空隙も含んでよい。空隙３２０の網状組織が、ナノ中空層３００の第１主面３３０から対向する第２主面３３２まで延びる１つ以上の通路を形成する場合、層３００は多孔質層であると説明されてよい。
【００２８】
一部の空隙は、ナノ中空微細構造化層の表面に存在し、又はこの表面を遮ることができ、表面空隙であると考えることができる。例えば、代表的なナノ中空微細構造化層３００では、空隙３２０Ｄ及び３２０Ｅはナノ中空微細構造化層の第２主面３３２に存在し、表面空隙３２０Ｄ及び３２０Ｅと見なすことができ、空隙３２０Ｆ及び３２０Ｇはナノ中空微細構造化層の第１主面３３０に存在し、表面空隙３２０Ｆ及び３２０Ｇと見なすことができる。空隙３２０Ｂ及び３２０Ｃなどのいくつかの空隙は、光学フィルムの内部に配置され、光学フィルム外面からは離れており、したがって内部空隙が１つ以上の他の空隙を介して主面に連結され得るとしても、内部空隙３２０Ｂ及び３２０Ｃとして見なされ得る。
【００２９】
空隙３２０は寸法ｄ１を有し、好適な組成物及び製造（コーティング、乾燥及び硬化条件など）を選択することによって寸法ｄ１を一般に制御することができる。一般に、ｄ１は、任意の望ましい数値範囲内にある任意の望ましい値であり得る。例えば、場合によっては、空隙の少なくとも６０％、７０％、８０％、９０％、又は９５％といった少なくとも大多数の空隙は、所望の範囲である寸法を有する。例えば、いくつかの場合においては、少なくとも大多数の空隙、例えば空隙の少なくとも６０％又は７０％又は８０％又は９０％又は９５％が、約１０マイクロメートル以下、又は約７、又は５、又は４、又は３、又は２、又は１、又は０．７、又は０．５マイクロメートル以下の寸法を有する。
【００３０】
いくつかの場合においては、複数の相互に連結され空隙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の平均空隙、つまり孔径を有する。
【００３１】
いくつかの場合においては、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、なおかつ一部の他の空隙は、その主要な光学的効果が光を散乱させるように十分に大きくてよい。いくつかの場合においては、空隙は、有意に散乱光を有さずに実効屈折率を地下させるのに十分小さい。
【００３２】
ナノ中空微細構造化層３００は、任意の有用な厚さｔ１（第１主面３３０と第２主面３３２との間の直線距離）を有してよい。多くの実施形態では、ナノ中空微細構造化層は、約１００ｎｍ以上、若しくは約５００ｎｍ以上、若しくは約１，０００ｎｍ以上、又は０．１〜１０マイクロメートルの範囲、若しくは１〜１００マイクロメートルの範囲である厚さｔ１を有してよい。
【００３３】
いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層が、空隙及び結合剤の屈折率の観点で表され得る有効屈折率、並びに空隙又は孔の体積分率、つまり多孔性を合理的に有することができるように、ナノ中空微細構造化層は十分に厚くてよい。そのような場合には、ナノ中空微細構造化層の厚さは、例えば約５００ｎｍ以上、若しくは約１，０００ｎｍ以上、又は１〜１０マイクロメートルの範囲、若しくは５００ｎｍ〜１００マイクロメートルの範囲である。
【００３４】
開示されるナノ中空微細構造化層中の空隙が十分に小さく、かつナノ中空微細構造化層が十分に厚いとき、ナノ中空微細構造化層は、以下の式で表すことができる有効誘電率εｅｆｆを有する。
【００３５】
【数１】
2018092191.tif 000003
【００３６】
式中、εｖ及びεｂは、それぞれ空隙及び結合剤の誘電率であり、ｆはナノ中空微細構造化層中の空隙の体積分率である。そのような場合には、ナノ中空微細構造化層の有効屈折率ｎｅｆｆは、以下の式で表すことができる。
【００３７】
【数２】
2018092191.tif 000004
【００３８】
式中、ｎｖ及びｎｂは、それぞれ空隙及び結合剤の屈折率である。空隙の屈折率と結合剤の屈折率との差が十分に小さいなど、いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層の有効屈折率は次の式で近似され得る。
【００３９】
【数３】
2018092191.tif 000005
【００４０】
そのような場合には、ナノ中空微細構造化層の有効屈折率は、空隙と結合剤の屈折率の容積重み付き平均となる。例えば、５０％の空隙体積分率を有し、屈折率が１．５の結合剤を有するナノ中空微細構造化層は、式（３）で計算するとき約１．２５の有効屈折率を有し、より正確な式（２）で計算するとき約１．２７の屈折率を有する。いくつかの代表的な実施形態では、ナノ中空微細構造化層は、１．１５〜１．３５、又は１．１５〜１．３の範囲の有効屈折率を有し得るが、これらの範囲外の値も想到される。
【００４１】
図３のナノ中空層３００は、結合剤３１０中に分散した、複数の相互に連結された空隙、又は空隙３２０の網状組織に加え、結合剤３１０内部に実質的に均一に分散した任意の複数のナノ粒子３４０を含むことも示している。
【００４２】
ナノ粒子３４０は、任意の所望の値範囲内にある任意の所望の値であり得るサイズｄ２を有する。例えば、場合によっては、粒子の少なくとも６０％、７０％、８０％、９０％、又は９５％といった少なくとも大多数の粒子は、所望の範囲である寸法を有する。例えば、いくつかの場合においては、粒子の少なくとも６０％又は７０％又は８０％又は９０％又は９５％など、粒子の少なくとも大部分が、約１マイクロメートル以下、又は約７００、又は５００、又は２００、又は１００、又は５０ナノメートル以下の寸法を有する。いくつかの場合においては、複数のナノ粒子３４０は、約１マイクロメートル以下、又は約７００、又は５００、又は２００、又は１００、又は５０ナノメートル以下の平均粒子サイズを有してよい。
【００４３】
いくつかの場合においては、一部のナノ粒子は十分に小さいため、主に有効屈折率に影響をもたらすことができ、一方、別の一部のナノ粒子は、有効屈折率及び散乱光に影響をもたらすことができ、一方、更に別の一部の粒子は十分に大きいため、その主な光学的効果は光を散乱させることである。
【００４４】
ナノ粒子３４０は、官能化されてもよく、官能化されなくてもよい。いくつかの場合においては、一部、大部分、又は実質的に全てのナノ粒子３４０、例えばナノ粒子３４０Ｂは官能化されていない。いくつかの場合においては、凝集がない、又は非常に少ない状態で所望の溶媒又は結合剤３１０中に分散できるように、一部、大部分、又は実質的に全てのナノ粒子３４０が官能化又は表面処理される。いくつかの実施形態では、ナノ粒子３４０は更に官能化されて結合剤３１０に化学結合することができる。例えば、ナノ粒子３４０Ａなどのナノ粒子を表面修飾又は表面処理し、結合剤３１０に化学結合するための反応性官能基、又は基３６０を有してよい。所望に応じて、ナノ粒子を複数の化学的性質で官能化できる。そのような場合には、ナノ粒子３４０Ａの少なくともかなりの割合は、結合剤に化学結合する。いくつかの場合においては、ナノ粒子３４０は、結合剤３１０に化学結合するための反応性のある官能基を有さない。そのような場合には、ナノ粒子３４０は結合剤３１０に物理的に結合させることができる。
【００４５】
いくつかの場合においては、ナノ粒子の一部は反応性基を有し、他のナノ粒子は反応性基を有さない。ナノ粒子の集合は、大きさが混在したもの、反応性及び非反応性の粒子、異なるタイプの粒子（例えばシリカと酸化ジルコニウム）を含み得る。いくつかの場合においては、ナノ粒子は表面処理化シリカナノ粒子を含んでよい。
【００４６】
ナノ粒子は、無機ナノ粒子、有機（例えば、ポリマー）ナノ粒子、又は有機ナノ粒子と無機ナノ粒子の組み合わせであってもよい。更に、ナノ粒子は、多孔質粒子、中空粒子、固体粒子、又はこれらの組み合わせであってもよい。好適な無機ナノ粒子の例としては、ジルコニア、チタニア、セリア、アルミナ、酸化鉄、ヴァナディア（vanadia）、酸化アンチモン、酸化スズ、アルミナ／シリカ、及びこれらの組み合わせを含む、シリカ及び金属酸化物ナノ粒子が挙げられる。ナノ粒子は、約１０００ｎｍ未満、又は約１００又は５０ｎｍ未満の平均粒子直径を有してよく、あるいは平均が約３〜５０ｎｍ、又は約３〜３５ｎｍ、又は約５〜２５ｎｍの範囲であってよい。ナノ粒子が凝集している場合、凝集した粒子の断面寸法は、こうした範囲のいずれか以内であってよく、また、約１００ｎｍを超えることも可能である。いくつかの実施形態では、Ｃａｂｏｔ  Ｃｏ．（Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ）から入手できるＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標）ＰＧ  ００２ヒュームドシリカ、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標）２０１７Ａヒュームドシリカ、及びＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標）ＰＧ  ００３ヒュームドアルミナなどの、主たる寸法が約５０ｎｍ未満のシリカ及びアルミナなどの「ヒュームド」ナノ粒子も含まれる。
【００４７】
ナノ粒子は、疎水基、親水基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される表面基を含んでよい。あるいは、ナノ粒子は、シラン、有機酸、有機塩基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される剤由来の表面基を含んでよい。他の実施形態では、ナノ粒子は、アルキルシラン、アリールシラン、アルコキシシラン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される薬剤から誘導されたオルガノシリル表面基を含む。
【００４８】
用語「表面修飾ナノ粒子」は、粒子の表面に付着した表面基を含む粒子を指す。表面基は、粒子の特徴を改変する。用語「粒子直径」及び「粒径」は、粒子の最大断面寸法を指す。粒子が凝集体の形態で存在する場合、用語「粒子直径」及び「粒径」は、凝集体の最大断面寸法を指す。いくつかの場合においては、粒子は、ヒュームドシリカ粒子などのナノ粒子の高アスペクト比の凝集体であってよい。
【００４９】
表面修飾ナノ粒子は、ナノ粒子の溶解度特性を修飾する表面基を有する。表面基は、一般に、粒子をコーティング溶液と相溶にするように選択される。一実施形態では、表面基は、コーティング溶液の少なくとも１つの成分と結合する又は反応するように選択され、重合したネットワークの化学的結合部分となる。
【００５０】
ナノ粒子の表面を修飾するには、例えば、ナノ粒子に表面修飾剤（例えば、粉末又はコロイド分散の形態で）を加えて、表面修飾剤をナノ粒子と反応させるなどの多くの方法がある。他の有用な表面修飾方法は、例えば、米国特許第２，８０１，１８５号（Ｉｌｅｒ）及び同第４，５２２，９５８号（Ｄａｓら）に記載されている。
【００５１】
ナノ粒子は、コロイド分散物の形態で提供されてもよい。有用な市販の未修飾シリカ出発物質の例としては、製品名ＮＡＬＣＯ  １０４０、１０５０、１０６０、２３２６、２３２７、及び２３２９コロイド状シリカでＮａｌｃｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，Ｉｌｌ）から入手可能なナノサイズのコロイド状シリカ；製品名ＩＰＡ−ＳＴ−ＭＳ、ＩＰＡ−ＳＴ−Ｌ、ＩＰＡ−ＳＴ、ＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰ、ＭＡ−ＳＴ−Ｍ、及びＭＡ−ＳＴゾルでＮｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から、及びＳｎｏｗＴｅｘ（登録商標）ＳＴ−４０、ＳＴ−５０、ＳＴ−２０Ｌ、ＳＴ−Ｃ、ＳＴ−Ｎ、ＳＴ−Ｏ、ＳＴ−ＯＬ、ＳＴ−ＺＬ、ＳＴ−ＵＰ、及びＳＴ−ＯＵＰで同じくＮｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から入手可能なオルガノシリカが挙げられる。重合性材料対ナノ粒子の重量比は約３０：７０、４０：６０、５０：５０、５５：４５、６０：４０、７０：３０、８０：２０、又は９０：１０以上の範囲であってよい。ナノ粒子の重量％の好ましい範囲は、約１０重量％〜約６０重量％であり、使用するナノ粒子の密度及び寸法によって決定することができる。
【００５２】
いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層３００は、低い光学ヘイズ値を有してよい。そのような場合には、ナノ中空微細構造化層の光学ヘイズは、約５％以下、又は約４、３．５、３、２．５、２、１．５、若しくは１％以下であってよい。ナノ中空微細構造化層３００に垂直に入射する光について、「光学ヘイズ」は、（指示がない限り）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呼んでよい。開示されるフィルム及び層の屈折率値は、任意の好適な手段により、例えば、Ｍｅｔｒｉｃｏｎ  Ｃｏｒｐ．（Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）から入手可能なＭｅｔｒｉｃｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ２０１０  Ｐｒｉｓｍ  Ｃｏｕｐｌｅｒを用いて測定できる。開示されるフィルム及び層の光学的透過性、透明度、及びヘイズ値はまた、任意の好適な手段により、例えば、ＢＹＫＧａｒｄｉｎｅｒ（Ｓｉｌｖｅｒ  Ｓｐｒｉｎｇｓ，ＭＤ）から入手可能なＨａｚｅ−Ｇａｒｄ  Ｐｌｕｓヘイズメーターを用いて測定することもできる。
【００５３】
いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層３００は、高い光学ヘイズを有してよい。そのような場合には、ナノ中空微細構造化層３００のヘイズは、少なくとも約４０％、又は少なくとも約５０、６０、７０、８０、９０、若しくは９５％である。
【００５４】
一般に、ナノ中空微細構造化層３００は、ある用途に所望され得る任意の多孔性又は空隙体積分率を有することができる。いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層３００中の複数の空隙３２０の体積分率は、少なくとも約１０％、又は少なくとも約２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、若しくは９０％である。
【００５５】
結合剤３１０は、用途に望ましい可能性がある任意の材料であり得、又はそのような材料を含み得る。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光硬化性材料であってよい。一般に、結合剤３１０は任意の重合可能な材料、例えば放射線硬化性の重合性材料であり得る。いくつかの実施形態では、結合剤３１０は、熱硬化性の重合性材料など、任意の重合性材料であってよい。
【００５６】
重合性材料３１０は、化学的、熱的、又は化学放射によって開始することができる、アニオン性、カチオン性、フリーラジカル、又は他の重合技法によって重合することができる、任意の重合可能な材料であり得る。化学放射を使用するプロセスは、他の集団の中でも、例えば可視及び紫外光、電子ビーム照射、及びこれらの組み合わせを含む。重合を実施できる媒体としては、例えば、溶媒重合、乳化重合、懸濁重合、バルク重合、その他同種のものなどが挙げられる。
【００５７】
化学線硬化性材料としては、モノマー、及び反応性オリゴマー、及びアクリレートのポリマー、メタクリレート、ウレタン、エポキシ等が挙げられる。本開示の実施に際して好適なエネルギー硬化性基の代表的な例として、エポキシ基、（メタ）アクリレート基などの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、α−メチルスチレン基、（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、及びその他同種のものが挙げられる。フリーラジカル的に重合可能な基が好ましい。いくつかの実施形態では、代表的な材料としてアクリレート及びメタクリレート官能モノマー、オリゴマー、及びポリマーが挙げられ、具体的には、当該技術分野において既知の、重合により架橋ネットワークを形成できる多官能性モノマーを使用できる。重合性材料は、モノマー、オリゴマー、及びポリマーの任意の混合物を含むことができるが、これらの材料は、少なくとも１つの溶媒に少なくとも部分的に可溶性でなければならない。いくつかの実施形態では、物質は溶媒／モノマー混合物に可溶性である必要がある。
【００５８】
溶媒は、所望の重合性物質と共に溶液を形成する任意の溶媒であってよい。溶媒は、極性又は非極性溶媒、高沸点溶媒又は低沸点溶媒であってよく、いくつかの実施形態では、これらの溶媒はいくつかの溶媒の混合液を含む。溶媒又は溶媒混合液を、形成される微細構造化層２３０が、溶媒（又は溶媒混合液中の少なくとも１つの溶媒）に少なくとも部分的に不溶性であるように選択することができる。いくつかの実施形態では、溶媒混合物は、重合性物質のための溶媒と非溶媒の混合物であってよい。ある特定の実施形態では、不溶性ポリマーマトリックスは、三次元構造をもたらすポリマー鎖連結を有する三次元ポリマーマトリックスであってよい。ポリマー鎖連結は、溶媒の除去後に微細構造化層２３０の変形を防ぐことができる。
【００５９】
いくつかの場合においては、例えば、不溶性ポリマーマトリックス、又は基材２１６の熱分解温度を超えない温度で乾燥させることによって、溶媒を含む微細構造化層１３０、２３０から溶媒を容易に除去できる。ある特定の実施形態では、乾燥中の温度は、基材が変形を起こしやすい温度未満、例えば、基材のゆがみ温度又はガラス転移温度未満に維持される。例示的な溶媒としては、線状、分枝状、及び環状炭化水素、アルコール、ケトン、及びエーテル、例えば、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰＭプロピレングリコールメチルエーテルなどのプロピレングリコールエーテルなど、イソプロピルアルコール、エタノール、トルエン、酢酸エチル、２−ブタノン、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、水、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトン、芳香族炭化水素、イソホロン、ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、エステル（例えば、ラクテート、アセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＭアセテート）、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート（ＤＥアセテート）、エチレングリコールブチルエーテルアセテート（ＥＢアセテート）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＤＰＭアセテート）、イソ−アルキルエステル、イソヘキシルアセテート、イソヘプチルアセテート、イソオクチルアセテート、イソノニルアセテート、イソデシルアセテート、イソドデシルアセテート、イソトリデシルアセテート、又はその他のイソ−アルキルエステルなど）、これらの組み合わせなどが挙げられる。
【００６０】
コーティング溶液２１５は、その他の成分、例えば、反応開始剤、硬化剤、硬化促進剤、触媒、架橋剤、粘着付与剤、可塑剤、染料、界面活性剤、難燃剤、結合剤、顔料、熱可塑性又は熱硬化性樹脂ポリマーなどの衝撃改質剤、流れ調整剤、発泡剤、充填剤、ガラス及び高分子微小球及び微小粒子、導電性粒子、熱伝導性粒子などのその他の粒子、繊維、帯電防止剤、酸化防止剤、リン光体などの光学的ダウンコンバーター、紫外線吸収剤なども含むこともできる。
【００６１】
光開始剤などの反応開始剤は、コーティング溶液中に存在するモノマーの重合を促進するのに有効な量で使用することができる。光開始剤の量は、例えば、反応開始剤の種類、反応開始剤の分子量、得られる微細構造化層の対象とする用途、重合方法（例えば、用いられる処理温度、化学線の波長など）に応じて様々であってよい。有用な光開始剤としては、例えば、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから商品名「ＩＲＧＡＣＵＲＥ（商標）」及び「ＤＡＲＯＣＵＲＥ（商標）」（ＩＲＧＡＣＵＲＥ（商標）１８４及びＩＲＧＡＣＵＲＥ（商標）８１９など）で入手可能なものが挙げられる。
【００６２】
微細構造化層２３０を架橋し、より強固なポリマーネットワークを提供してよい。架橋は、ガンマ線又は電子線照射のような高エネルギー放射線の使用によって、架橋剤を用いて又は用いずに達成され得る。いくつかの実施形態では、架橋剤又は架橋剤の組み合わせを、重合性モノマー、オリゴマー、又はポリマーの混合物に添加することができる。架橋は、他の箇所に記載される化学線源のいずれかを使用したポリマーネットワークの重合中に起こり得る。
【００６３】
有用な放射線硬化架橋剤としては、米国特許第４，３７９，２０１号（Ｈｅｉｌｍａｎｎら）に開示されるものなどの多官能性アクリレート及びメタクリレートが挙げられ、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，２−エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ／テトラ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，１２−ドデカノールジ（メタ）アクリレート、米国特許第４，７３７，５５９号（Ｋｅｌｌｅｎら）に開示されるものなどの共重合可能な芳香族ケトンコモノマー、及び同種のもの、並びにこれらの組み合わせを含む。
【００６４】
コーティング溶液２１５はまた、連鎖移動剤を含んでもよい。連鎖移動剤は、重合前のモノマー混合物に可溶性であるのが好ましい。好適な連鎖移動剤の例としては、トリエチルシラン及びメルカプタンが挙げられる。いくつかの実施形態では、連鎖移動は溶媒にも生じる可能性があるが、これは好ましいメカニズムではない。
【００６５】
重合工程は、好ましくは、低酸素濃度を有する雰囲気中で放射線源を使用することを含む。酸素は、フリーラジカル重合を抑え、その結果硬化の程度が低下することで知られる。重合及び／又は架橋させるために使用される放射線源は、化学線（例えば、スペクトルの紫外線又は可視光領域に波長を有する放射線）、加速粒子（例えば、電子線照射）、熱（例えば、加熱又は赤外線）などであってよい。いくつかの実施形態では、好ましいエネルギーは、重合及び／又は架橋の開始及び速度の制御を行う上で優れている化学線又は加速粒子である。加えて、化学線及び加速粒子は、比較的低い温度の硬化にも使用できる。このことは、熱硬化技術を用いる場合にエネルギー硬化性基の重合及び／又は架橋を開始するのに必要とされる比較的高温に対して感受性がある成分を、分解又は蒸発させるのを防ぐ。好適な硬化エネルギー源としては、ＵＶ  ＬＥＤ、可視ＬＥＤ、レーザ、電子線、水銀ランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、タングステンランプ、閃光ランプ、太陽光、低強度の紫外線（ブラックライト）等が挙げられる。
【００６６】
いくつかの実施形態では、結合剤３１０は、多官能性アクリレート及びポリウレタンを含む。この結合剤３１０は、光開始剤、多官能性アクリレート、及びポリウレタンオリゴマーの重合生成物であってよい。多官能性アクリレート及びポリウレタンオリゴマーの組み合わせは、より耐久性のあるナノ中空微細構造化層３００を生成することができる。ポリウレタンオリゴマーはエチレン性不飽和である。いくつかの実施形態では、ポリウレタン又はポリウレタンオリゴマーは、アクリレートと反応できる、又は、本明細書に記載する重合反応において他のアクリレートと反応できるアクリレートで「末端保護」される。
【００６７】
上記図２で説明される１つの例示的プロセスでは、溶媒に溶解した複数のナノ粒子（任意）及び重合性材料を含む溶液を調製し、ここで、重合性材料は例えば、１つ以上のタイプのモノマーを含んでよい。重合性材料を基材上にコーティングし、例えば、熱又は光の適用により重合性材料が重合されている間、ツールをそのコーティングに適用し、溶媒中に不溶性ポリマーマトリックスを形成する。場合によっては、重合工程の後、溶媒は重合可能な材料のいくらかを依然として含んでいてもよいが、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、ポリマー結合剤３１０中に分散した網状組織又は複数の空隙３２０を含むナノ中空微細構造化層３００がもたらされる。ナノ中空微細構造化層３００は、ポリマー結合剤中に分散した任意の複数のナノ粒子３４０を含む。このナノ粒子は結合剤に結合されており、この結合は物理的又は化学的であり得る。
【００６８】
本明細書に記載のプロセスを用いる本明細書に記載のナノ中空微細構造化層３００及び微細構造化物品の製造を、有機物、樹脂、フィルム、及び支持体の使用に適合可能な温度範囲で実施してよい。多くの実施形態では、ピークプロセス温度（ナノ中空微細構造化層３００及び微細構造化物品表面を対象として光学温度計で決定するとき）は２００℃以下、又は１５０℃以下、又は１００℃以下である。
【００６９】
概して、ナノ中空微細構造化層３００は、結合剤３１０と複数のナノ粒子３４０の任意の重量比において望ましい多孔性を有することができる。したがって、広くは、重量比は、ある用途で望ましい場合のある任意の値であってよい。いくつかの場合においては、結合剤３１０と複数のナノ粒子３４０の重量比は、少なくとも約１：２．５、又は少なくとも約１：２．３、又は１：２、又は１：１、又は１．５：１、又は２：１、又は２．５：１、又は３：１、又は３．５：１、又は４：１、又は５：１である。場合によっては、重量比は、約１：２．３〜約４：１の範囲である。
【００７０】
ここで図３ａに関連して、（ａ）最初に微細構造化表面を有するナノ中空層を形成し、次に従来の（非ナノ中空）材料、例えば従来のポリマー材料で微細構造化表面を埋め戻すことにより製造される物品と、（ｂ）最初に従来の材料層に微細構造化表面を形成し、次にナノ中空材料層を有する微細構造化表面を埋め戻すことにより製造される物品との間に、いくらかの構造的差異があるかどうかをあらためて検討する。両方の場合において、得られる物品は、埋め込み境界面、すなわち微細構造化表面を有し、その片側はナノ中空材料層であり、反対側は従来の材料層である。
【００７１】
２つの物品間には、少なくとも１つの構造的差異が起こり得、その構造的差異は相互貫入のメカニズムに関連することが見出された。（ｂ）の場合の物品では、微細構造化表面をナノ中空材料で埋め戻す前に従来の材料層が微細構造化されるとき、ナノ中空材料は典型的には従来の材料層内には移動しない。これは、この層が、ナノ中空材料が超えて貫入できない微細構造化表面の各小面及び各部分において、典型的には実質的に固体の非多孔質バリアを呈すためである。反対に（ａ）の場合の物品は、従来の材料（又はかかる材料の前駆体、例えば未硬化の液体ポリマー樹脂）をナノ中空層の微細構造化表面に適用する時点で、微細構造化表面の小面又は部分が、例えばくぼみ、ポケット、又はトンネル形状の表面空隙を含むことができ、その空隙の内部に、表面空隙の特性、従来の材料の特性、及びプロセス条件、例えば未硬化状態の従来の材料の滞留時間に応じて、従来の材料が移動できるような方法で作製される。図３ａに模式的に示されるように、好適な材料特性及びプロセス条件により、従来の材料層はナノ中空層に相互貫入できる。
【００７２】
図３ａは、第１ナノ中空層３７２と従来の材料である第２層３７０との間の境界面の一部の概略的断面図を示す。境界面部分は、例えば２つの層間に画定される構造化表面の微細部分であってよい。ナノ中空層３７２は、浅い表面空隙、又は凹部３７４Ａ、並びに深い方の表面空隙３７４Ｂを有するように示される。表面空隙３７４Ｂは、第１横断寸法Ｓ１が第２横断寸法Ｓ２よりも境界面に近く、深い位置の寸法Ｓ２が浅い位置の寸法Ｓ１より大きいことを特徴とする。層３７０が層３７２の全般形状（例えば凹部３７４Ａ）にぴったり一致する場合だけではなく、層３７０の材料が少なくとも一部の深い表面空隙、例えば、境界面により近い空隙の横断寸法が境界面からより遠い横断寸法よりも小さい空隙３７４ａなどの中に移動、又はその中を実質的に充填する場合も、層３７０が層３７２に相互貫入していると特徴付けられる。このような相互貫入は、本明細書に記載されるナノ中空材料で達成できる。
【００７３】
ナノ中空層を伴う従来の層の相互貫入深さを特徴付ける第１の方法では、従来の層の材料が境界平均表面を（平均表面に直行する方向又は測定軸に沿って）超えて進んだ量を決定でき、平均寸法の空隙の直径に対してこの量を特徴化できる。
【００７４】
相互貫入深さを特徴付ける第２の方法では、従来の層の材料が平均表面を超えて進んだ量を再度測定でき、続いて単純にこの量を距離の標準単位、例えばマイクロメートル又はナノメートルによって報告する。
【００７５】
相互貫入深さを特徴付ける第３の方法では、従来の層の材料が平均表面を超えて進んだ量を再度測定できるが、続いてこの量を当該構造化表面の機構高さに対して特徴付ける。
【００７６】
代表的な実施形態では、相互貫入深さは、例えば、第１の方法について、平均空隙直径１〜１０の範囲内であり、第２の方法について、１、１０、１００、又は５００マイクロメートル以下であり、第３の方法について、機構高さの少なくとも５％、又は機構高さの少なくとも１０％、若しくは少なくとも５０％、若しくは少なくとも９５％、若しくは少なくとも１００％、若しくは５％以下、若しくは１０％以下、若しくは２５％以下、若しくは５〜２５％の範囲内であってよい。しかしこれらの代表的な範囲は、限定的に解釈されてはならない。相互貫入深さを特徴付けるこの方法は、特に小さな機構寸法、例えば機構と機構とのピッチが１マイクロメートル未満であるミクロ構造化表面に対処するときに好適である。
【００７７】
相互貫入に関する更なる議論は、本願と同日付けに出願された、本願と同一出願人による米国特許出願ＸＸＸ号（代理人整理番号６６０１５ＵＳ００５）、表題「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍｓ  Ｗｉｔｈ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｌｏｗ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｎａｎｏｖｏｉｄｅｄ  Ｌａｙｅｒｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」に見出すことができる。
【００７８】
この米国特許出願はまた、ナノ中空ポリマー材料を微細複製するときに見られていた収縮問題、並びに、収縮に関する問題が、構造化表面の機構の高さ（例えば構造化表面上の最高点と最低点との間の軸方向の距離）、構造化表面の機構のアスペクト比（例えば機構のピッチによって分割される機構の高さ、ここで機構のピッチは構造化表面における最も近い隣接する機構間の中心と中心との間の空隙であり得る）、ナノ中空材料の空隙体積分率（空隙によって占有されたナノ中空材料の分別体積）、ナノ中空材料の屈折率、並びにナノ中空層に対するコーティング溶液前駆体の配合（例えば重量％固形物）に関連するかを説明する。例えば、３０〜４５％固形物の範囲の、低濃度配合物のコーティング溶液を使用して、より大きな微細構造体を複製するために、ツール上のミクロ構造形状の補償は、材料の縮小の要因となるために使用されてもよく、これによって所望の機構の形をうまく作製することができる。本願は、微細構造化表面の低減された縮小量、又は他の歪みに関連する特定の望ましい関係を説明する。１つのそのような関係では、微細構造化表面は、少なくとも１５マイクロメートルの構造高さ（例えば図４ａの寸法４１９ｂと４１９ａとの差）、及び０．３超のアスペクト比（構造ピッチによって割った構造高さ、例えば図４ａのピッチＰ１及び図４ｂのＰ２を参照）によって特徴付けられ、並びに、ナノ中空層は３０％〜５５％の範囲の空隙容積を有し、及び／又はナノ中空層は、１．２１〜１．３５、若しくは１．２１〜１．３２の範囲の屈折率を有し、及び／又はナノ中空層に対するコーティング溶液前駆体は、４５％〜７０％、又は５０％〜７０％の範囲で重量％固形物を有する。これらのような関係は有利なことに、本開示に同様に適用することができる。
【００７９】
光抽出フィルム／光源の組み合わせ
開示されるナノ中空層は有利なことに、光抽出を強化し、かつかかる光源における損失を低減させるようにＯＬＥＤ又は他の自発光型光源といくつかの方法で組み合わせることができる光学フィルムに組み込むことができる。場合によっては、フィルムは光源の外面の光放射面に適用するように設計することができ、これは光学フィルムとは別個に製造される。一部のかかるフィルムは、図４ａ〜図４ｃ及び図５ａ〜図５ｃに関連して説明されている。他の場合では、フィルムは、光源をその上で次いで作ることができる基材として機能するように設計されてもよい。一部のかかるフィルムは、図６ａ〜図６ｃ、図７ａ及び図７ｃに関連して説明されている。
【００８０】
開示されるフィルムの他の態様は、光学フィルムが主に低下するように設計されている光源の損失メカニズムに関連する。場合によっては、フィルムは主に導波ガイド損失を低下させるように設計されてもよい。一部のかかるフィルムは、図４ｂ、図４ｃ、図５ａ、図５ｃ、図６ｂ、図６ｃ、図７ａ及び図７ｂに関連して説明されている。場合によっては、フィルムは主にＴＩＲに関連した基材損失を低下させるように設計されてもよい。一部のかかるフィルムは、図４ａ、図５ａ、図５ｂ、図６ａ、及び図７ａに関連して説明されている。光抽出フィルムの一部は、導波損失及び基材損失の両方を低下させるように設計されてもよいということに留意する。
【００８１】
図４ａ〜４ｃは、表面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる光抽出フィルムの概略側面図又は断面図である。図４ａでは、光抽出フィルム４１０は、可撓性キャリアフィルム４１２、及びフィルム４１２によって担持される（例えばそれに取り付けられる）様々な層を含む。これらの層の中では、ナノ中空層４１４及び他の層４１６であり、それらの間には構造化表面４１４ａを形成する埋め込みインターフェースが形成される。ナノ中空層は好ましくは、可視光において従来の高分子材料を遥かに下回る屈折率、例えば１．３５又は１．３未満下、又は１．１５〜１．３の範囲、あるいは１．１５〜１．３５を有する。他の層４１６は好ましくは、ナノ中空化されておらず、かつナノ中空層のものよりも大きい屈折率を有する高分子材料又は他の好適な材料から構成されるのが好ましい。層４１４と層４１６との間の屈折率における差は比較的大きいのが望ましく、例えば少なくとも０．２、又は０．３、又は０．４、又は０．５以上である。屈折率における差は、構造化表面４１４ａが、本明細書の他の箇所において記載されているように、ＯＬＥＤ又は他の自発光型光源からの光を抽出することができる光学インターフェースとして機能することを可能にする。
【００８２】
構造化表面４１４ａは、光源からの光抽出、すなわち光源から出た「無駄となる」光を、それが対象用途で使用することができるように結合するのに効果的である、任意の輪郭若しくは形状を有するように調整することができる。これに関連して、無駄となる光とは、光源に捕捉される、ないしは別の方法で失われる光、例えばディスプレイ又は他の意図する照明用途において有用な照明に寄与しない方向において、光源の縁部から放射される光を指す。代表的な実施形態では、構造化表面は個々の光抽出要素４１５を画定するように成形されてもよい。要素４１５は、湾曲した表面を有しているのが示されており、これは湾曲した線形プリズム、又は２つの直交する方向に配置されたレンズ状要素のアレイを示すが（例えば、それに沿って構造化表面が全体的に延びる面を画定する方向）、抽出要素は概して任意の好適な形状、例えばレンズ状プリズムの、一次元（線状に延びている）若しくは二次元であってもよく、これに限定されず、所与の構造化表面の抽出要素は全て、同じ寸法及び／又は形状を有する必要はないが、これらは必要に応じて同じ寸法及び／又は形状を有してもよい。代表的な実施形態では、抽出要素４１５は、中心間距離、すなわち最も近い近隣のものとの間のピッチＰ１によって特徴付けられる。抽出要素が均一に分配されていない、又は互いから離間されていない場合では、ピッチＰ１は、抽出要素の中心間距離の平均を示すことができる。
【００８３】
構造化表面４１４ａ及び／又は抽出要素４１５は、自発光型光源に連結するように適合される抽出フィルムの表面からの距離又は厚さによって特徴付けられてもよい。抽出フィルム４１０の場合では、この連結面は層４１６の外側主表面４１６ａである。剥離ライナー４１８は、層４１６を覆っているのが示されており、抽出フィルムが光源に適用される準備できるまで、連結表面４１６ａを損傷から保護するように製品に組み込まれるのが好ましい。２つの特徴的な距離はラベル表示されている。距離４１９ａは、連結表面４１６ａと構造化表面４１４ａとの間の層４１６の連続ランド部分の厚さである。ランド部はしたがって、連結表面によって１つ面上に接合され、並びに、連結表面と平行であり、かつ連結表面に最も近い構造化表面の点において構造化表面と交差する面によって反対側の面上に接合される。他の特徴的な距離４１９ｂは、連結表面４１６ａと、連結表面に平行であり、かつ連結表面から最も離れている構造化表面の点において、構造化表面と交差する面との間の距離である。換言すると、ランド部厚さ、すなわち距離４１９ａは、連結表面４１６ａと、構造化表面４１４ａとの間の最小の軸方向の距離であると考えることができ、距離４１９ｂは、連結表面４１６ａと構造化表面４１４ａとの間の最大の軸方向の距離であると考えることができる。
【００８４】
抽出フィルム４１０が、自発光型光源の最外表面又は境界において内部全反射される光の量を低減することにより、光抽出を強化させるように意図されている場合では、本発明者らは、かかるランド部厚さ４１９ａが比較的小さいように、抽出フィルム４１０を設計することが有利であるということを見出した。例えば、ランド部厚さ４１９ａは、５０マイクロメートル未満、又は２５マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満であってもよいが、これらの値は限定するものとして解釈されるべきではない。いくつかの場合においては、ランドがなくてもよい。更に他の場合では、構造化ナノ中空機構は、非連続的であってもよい。ランド部厚さ４１９ａはまた、可撓性基材４１２の厚さ未満であってもよい。ランド部厚さ４１９ａは薄すぎて、図２で示されているように、層４１６がロールツーロールプロセスのシステムで自立している支持フィルムとして適していない場合がある。換言すると、層４１６は、抽出フィルム４１０の他の部分全てから分離することができ、これは、例えば過度な破断、反り、又は硬化を呈さずに、ロールツーロールプロセスのシステムで通常直面する力に耐えるための、十分な物理強度又は一体性を有さない場合がある。ランド部厚さ４１９ａはまた必要に応じて、光抽出要素４１５の実質的な部分が、自発光型光源のエバネセント領域内で配置されないように、十分大きいように選択されてもよい。
【００８５】
本発明者らはまた、フィルム４１０が、ＴＩＲを低減することによって光抽出を強化させるように意図されている場合では、それらのピッチＰ１が比較的大きいように、例えば１マイクロメートル超であるように、抽出機構４１５を調整することは有利であるということを見出した。機構の高さ、すなわち距離４１９ｂと距離４１９ａとの差は、必要に応じて１マイクロメートル超であってもよい。機構の高さ及び横断寸法は、抽出機構の機能性が例えば光回折ではなく光屈折の原理によって主に制御されるように十分に大きく、例えば１、５、１０、又は２０マイクロメートルよりも大きくてもよい。
【００８６】
光抽出フィルム４１０は、連続的な技法及びバッチ技法を含むがこれらに限定されない、多種多様の製造技法を使用して製造することができる。特に有利な製造技法は、図２において概略的に示されているような連続成形及び硬化（３Ｃ）ロールツーロールプロセスである。その技法は、フィルムが潜在的に大量で連続的に作製され、次いで、最終使用の意図される用途のためにその寸法が調整された多数の片の部又はシートに変換される（例えば切断又は切り離される）のを可能にする。そのような場合では、可撓性キャリアフィルム４１２は、組成物及び厚さなど、図２の基材２１６と類似の自立フィルムとして好適にする物理特性を有してもよい。多くの場合では、従来の光透過性ポリマー、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はこれらのコポリマーから構成されるフィルムは、それがかかる目的のために使用することができるようにするために必要なフィルム強度を有するために、約２ミル（約５０マイクロメートル）超のフィルム厚さを有する必要がある。
【００８７】
いくつかの場合においては、構造化表面４１４ａは、鋳造及び硬化技法ではなく、所望の層において所望の抽出機構を作ることができる任意の他の好適な技法を用いて作ることができる。例えば、圧痕形成、エンボス加工、及び射出成形も、いくつかの場合においては構造化表面４１４ａの形成に用いられてよい。しかしながら、図２のものと類似のプロセスを使用して抽出フィルム４１０が作られる場合、層４１６は、ナノ中空層４１４及び構造化表面４１４ａの形成後に作られたバックフィル層を構成し得る。その結果、図３ａに関連して説明したように、材料選択及びプロセス条件に応じて、層４１６はナノ中空層４１４に相互貫入できる。
【００８８】
キャリアフィルム４１２、ナノ中空層４１４、及び他の層４１６は全て、光源からの光に高度に透過性であるのが好ましいが、これらの層のうちの１つ、一部、又は全てにおいて少量〜適度の量のヘイズが特定の用途において許容できるか、及び／又は望ましい場合がある。層は、少量の損失を伴って光源によって放射された光を伝達するのが好ましく、抽出フィルムが光源に取り付けられた後に、連結表面４１６ａを横断する光源からの光の大部分は、反対の外側表面４１２ｂにおいて抽出フィルムから出て、システム照明に寄与する。キャリアフィルム４１２は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、そのコポリマー、ガラス（可撓性ガラスを含む）又は他の好適な透明若しくは半透明材料を含んでもよい。キャリアフィルム４１２は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、及びこれらのコポリマーの交互層の多層も含んでもよい。キャリアフィルムは追加で、重合及び波長選択／変換などの高度な光学機能を可能にするために複屈折、蛍光、及び吸収層を含んでもよい。キャリアフィルム４１２は、抽出フィルムが光源に取り付けられた後に、水蒸気及び酸素が光源に到達するのを防ぐためにバリア層として機能してもよい。例示の超バリアフィルムは、例えば、ガラス又は他の好適な基材上で多数の層で連続的に２つの無機絶縁体材料を真空堆積することによって作られた多層フィルム、又は米国特許第５，４４０，４４６号（Ｓｈａｗら）、同第５，８７７，８９５号（Ｓｈａｗら）、及び同第６，０１０，７５１号（Ｓｈａｗら）に記載されるような無機材料及び有機ポリマーの交互層を含む。ナノ中空層４１４は、本明細書に記載の光透過性ナノ中空材料のいずれかを含んでもよい。他の層４１６は、任意の好適な光透過性材料を含んでもよい。代表的な実施形態では、層４１６は光透過性感圧接着剤又は他の粘弾性材料であってもよく、又は光透過性感圧接着剤又は他の粘弾性材料を含んでもよい。代表的な粘弾性材料は、本明細書の他で参照されている、本願と同一譲受人に譲渡された米国特許出願（代理人整理番号６６０１５ＵＳ００５）に開示されている。層４１６に透明な接着剤を使用仕様することにより、介在する材料層を有さずに、抽出フィルムを自発光型光源の外側表面に直接取り付けることができるようになる。層４１６に粘弾性材料を使用することにより、抽出フィルム（及び特に抽出フィルムの結合表面４１６ａ）が、ＯＬＥＤの非平坦な放射表面に適合するように、ある程度流れることを可能にする。
【００８９】
光抽出フィルム４１０は勿論、図４ａに示されているものに加えて他の層を、並びに、これらの既に説明されたものに加えて他の機構若しくは特性を含んでもよい。例えば、分散を介して光抽出を強化するため又は光をフィルタリングする、カラーシフトさせる又は偏光させるための材料をフィルム内に組み込んでもよい。表面コーティング又は構造体、例えば機能層は、光抽出フィルムの機能性及びおそらく価値を更に増加させるために、光抽出フィルムの空気表面に適用することができる。かかる表面コーティングは、例えば光学的、機械的、化学的又は電気的機能を有することができる。かかるコーティング又は構造体の実施例は以下の機能又は特性：防曇、帯電防止、惑光防止、反射防止、耐摩耗（耐引掻）、防汚、疎水性、親水性、接着促進、屈折要素、カラーフィルタ、紫外線（ＵＶ）フィルタ、スペクトルフィルタ、色ずれ、色修正、偏光修正（線形若しくは円形）、光再指向、拡散又は光学回転、を有するものが挙げられる。空気表面に適用される、他の可能な層には、バリア層又は透明な導電性材料が挙げられる。剥離ライナー４１８は省略されてもよく、及び／又は別の剥離ライナーが、外側表面４１２ｂを保護するために抽出フィルムの他方の面上に設けられてもよい。
【００９０】
図４ｂは、表面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる他の光抽出フィルムの概略側面図又は断面図である。図４ｂでは、光抽出フィルム４４０は、可撓性キャリアフィルム４４２、及びフィルム４４２によって担持される（例えばそれに取り付けられる）様々な層を含む。これらの層の中にはナノ中空層４４４及び他の層４４６があり、それらの間には構造化表面４４４ａを形成する埋め込みインターフェースが形成される（差し込み図を参照）。ナノ中空層は好ましくは、可視光において従来の高分子材料を遥かに下回る屈折率、例えば１．３５又は１．３未満下、又は１．１５〜１．３の範囲、あるいは１．１５〜１．３５を有する。他の層４４６は好ましくは、ナノ中空化されておらず、かつナノ中空層のものよりも大きい屈折率を有する高分子材料又は他の好適な材料から構成されるのが好ましい。層４４４と層４４６との間の屈折率における差は比較的大きいのが望ましく、例えば少なくとも０．２、又は０．３、又は０．４、又は０．５以上である。屈折率における差は、構造化表面４４４ａが、本明細書の他の箇所において記載されているように、ＯＬＥＤ又は他の自発光型光源からの光を抽出することができる光学インターフェースとして機能することを可能にする。
【００９１】
構造化表面４４４ａは、光源からの光抽出する、すなわち光源から出た「無駄となる」光を、上記のように、それが対象用途で使用することができるように結合するために効果的である、任意の輪郭若しくは形状を有するように調整することができる。代表的な実施形態では、構造化表面は個々の光抽出要素４４５を画定するように成形されてもよい。要素４４５が矩形の輪郭を有しているものとして示されており、この矩形の輪郭は、２つの直交する方向（例えばそれに沿って構造化表面が全体的に延びる面を画定する方向）に配置された線状縁部又は箱型の突起部を示してもよいが、抽出要素は概して、任意の好適な形状、例えばレンズ状、プリズム状、一次元（線状に延びる）、又は二次元をこれに限定されず有してもよく、所与の構造化表面の抽出要素は、全て同じ寸法及び／又は形状を有する必要はないが、これらは必要に応じて同じ寸法及び形状を有してもよい。代表的な実施形態では、抽出要素４４５は、中心と中心の空隙、すなわち最も近く近隣するものとの間のピッチＰ２によって特徴付けられる。抽出要素が均一に分配されていない、又は互いから離間されていない場合では、ピッチＰ２は、抽出要素の中心間距離の平均を表示することができる。
【００９２】
構造化表面４４４ａ及び／又は抽出要素４４５は、自発光型光源に連結するように適合される抽出フィルムの表面からの距離又は厚さによって特徴付けられてもよい。抽出フィルム４４０の場合では、この連結面は層４４６の外側主表面４４６ａである。剥離ライナー４４８は、層４４６を覆っているのが示されており、抽出フィルムが光源に適用される準備できるまで、連結表面４４６ａを損傷から保護するように製品に組み込まれるのが好ましい。層４４６が接着剤を含むとき、ライナー４４８は剥離ライナーであるのが好ましい。層４４６が接着剤でないとき、ライナー４４８は使用前に表面を保護するように設計されたプレマスクであってもよい。２つの特徴的な距離はラベル表示されている。距離４４９ａは、連結表面４４６ａと構造化表面４４４ａとの間の層４４６の連続ランド部分の厚さである。ランド部はしたがって、連結表面によって１つ側面上に接合され、並びに、連結表面と平行であり、かつ連結表面に最も近い構造化表面の点において構造化表面と交差する面によって反対側の側面上に接合される。他の特徴的な距離４４９ｂは、連結表面４４６ａと、連結表面に平行であり、かつ連結表面から最も離れている構造化表面の点において、構造化表面と交差する面との間の距離である。換言すると、ランド部厚さ、すなわち距離４４９ａは、連結表面４４６ａと、構造化表面４４４ａとの間の最小の軸方向の距離であると考えることができ、距離４４９ｂは、連結表面４４６ａと構造化表面４４４ａとの間の最大の軸方向の距離であると考えることができる。
【００９３】
自発光型光源の高屈折率光放射領域において、導波モードとして捕捉される光の量を低減することにより、抽出フィルム４４０が光抽出を強化することを意図された場合ではランド部厚さ４４９ａが非常に小さく、例えば、連結表面４４６ａが光源の放射表面に対して配置されたときに、例えば光抽出要素４４５の実質的な部分が自発光型光源のエバネセント領域内に配置されるように十分小さく、抽出フィルム４４０を設計することは有利であるということを本発明者らは見出した。エバネセント領域が連結表面４４６ａを超えて層４４６まで延びる程度は、層４４６の屈折率、及び連結表面４４６ａがそれに対して配置される光源の部分の屈折率など、多くの要因によって決定される。多くの場合では、しかしながら、ランド部厚さ４４９ａは、２０マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満、又は５マイクロメートル未満であってもよいが、これらの値は、エバネセント領域の寸法に影響を与え得る多くの要因を考慮して、限定するものとして解釈されるべきではない。ランド部厚さ４４９ａはまた、可撓性基材４４２の厚さよりも小さくてもよく、薄すぎて層４４６が図２で示されているようなルツーロールプロセスのシステムで自立している支持フィルムとして好適でない場合がある。
【００９４】
エバネセント領域に関する説明に関して、光源の高屈折率の光放射領域と関連付けられた任意の単一の導波モードのエバネセントフフィールドが、高屈折率の境界からの距離の関数として指数関数的に減衰するということを読者は理解するであろう。更に、２つ以上の導波モードの範囲（例えば数十、又は周百のモード）は、高屈折率領域によって支持され、各導波モードは、異なる指数関数的に減衰する関数を有してもよく、減衰する関数はまた、層４４６の屈折率に依存する。これらの複雑化要素を考慮して、好適に設計された構造化表面がそれを超えて、高屈折率の領域から出る相当な量の光を連結できない位置（例えば、層４４６の媒体中で測定される）として、エバネセント領域の実際の限界又は境界を選択するように選んでもよい。
【００９５】
再び、導波モードから出た光を結合するためには、フィルム４４０が、導波モードとして捕捉された光を低減することによって、光抽出を強化するように意図されている場合では、抽出機構４４５を、それらのピッチＰ２が比較的小さい、例えば１マイクロメートル未満であるように調整することは有益であるということを本発明者らは見出した。機構の高さ、すなわち距離４４９ｂと距離４４９ａとの差は、必要に応じて１マイクロメートル未満であってもよい。機構の高さ及び横断寸法は、抽出機構の機能性が例えば光回折ではなく光回折の原理によって主に制御されるように十分に小さくてもよい。構造化表面４４４ａは、抽出機構の周期的、準周期的、又はランダムな分散を有してもよく、抽出機構はいくつかの場合においてはフォトニック結晶構造体を形成するように配置されてもよい。いくつかの場合においては、例えば構造化表面４４４ａは、ＯＬＥＤディスプレイの赤、緑、及び青のサブピクセルの抽出を調整するための複数のピッチを含んでもよい。また、「チャープ状」又は周期的な構造を有して、広帯域エミッターからの広帯域の抽出をもたらすことも有用であり得る。
【００９６】
光抽出フィルム４４０は、図４ａに関して説明されているように、多くの異なる製造技法を使用して作製することができる。可撓性キャリアフィルム４４２は、図２の基材２１６と類似の自立するフィルムとして好適であるようにする物理特性を有してもよい。
【００９７】
いくつかの場合においては、構造化表面４４４ａは、鋳造及び硬化技法ではなく、所望の層において所望の抽出機構を作ることができる任意の他の好適な技法を用いて作ることができる。例えば、圧痕形成、エンボス加工、及び射出成形も、いくつかの場合においては構造化表面４４４ａの形成に用いてよい。しかしながら、図２のものと類似のプロセスを使用して抽出フィルム４４０が作られる場合、層４４６は、ナノ中空層４４４及び構造化表面４４４ａの形成後に作られたバックフィル層を構成し得る。その結果、図３ａに関連して説明したように、材料選択及びプロセス条件に応じて、層４４６はナノ中空層４４４に相互貫入できる。
【００９８】
キャリアフィルム４４２、ナノ中空層４４４、及び他の層４４６は全て、光源からの光に高度に透過性であるのが好ましいが、これらの層のうちの１つ、一部、又は全てにおいて少量〜適度の量のヘイズが特定の用途において許容できるか、及び／又は望ましい場合がある。層は、少量の損失を伴って光源によって放射された光を伝達するのが好ましく、抽出フィルムが光源に取り付けられた後、連結表面４４６ａを横断する光源からの光の大部分は、反対の外側表面４４２ｂにおいて抽出フィルムから出て、システム照明に寄与する。キャリアフィルム４４２、ナノ中空層４４４、及び他の層４４６は全て、図４ａのキャリアフィルムの対応する要素と同様な組成物及び特性を有してもよい。例えば、キャリアフィルム４４２は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、それらのコポリマー、ガラス（可撓性ガラス）、又は他の好適な透明若しくは半透明材料を含んでもよく、それはまた、水蒸気及び酸素が光源に到達するのを防止するバリア層として機能してもよい。
【００９９】
図４ａの抽出フィルムと同様に、抽出フィルム４４０は、図４ｂに示されているものに加えて他の層を、並びに、すでに説明されているこれらのものに加えて他の機構若しくは特性を含んでもよい。例えば、図４ａのフィルムに関する上記の説明を参照されたい。剥離ライナー４４８は、省略されてもよく、及び／又は他の剥離ライナー若しくはプレマスクが、抽出フィルムの他方の面上に設けられて外側表面４４２ｂを保護してもよい。
【０１００】
図４ｃは、表面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる更に他の光抽出フィルムの断面図である。図４ｃでは、光抽出フィルム４７０は、可撓性キャリアフィルム４７２と、フィルム４７２によって担持される（例えばそれに取り付けられる）様々な層と、を含む。これらの層の中では、ナノ中空層４７６及び他の層４７４であり、それらの間には構造化表面４７４ａを形成する埋め込みインターフェースが形成される。第２の構造化表面４７６ａ（差し込み図を参照）を形成する第２の埋め込まれたインターフェースは、ナノ中空層４７６と他の層４８０との間に形成される。ナノ中空層は好ましくは、可視光において従来の高分子材料を遥かに下回る屈折率、例えば１．３５又は１．３未満下、又は１．１５〜１．３の範囲、あるいは１．１５〜１．３５を有する。他の層４７４、４８０は好ましくは、ナノ中空化されておらず、かつナノ中空層のものよりも大きい屈折率を有する高分子材料又は他の好適な材料から構成されるのが好ましい。層４７４と層４７６との間、及び層４７６と４８０との間の屈折率における差は比較的大きいのが望ましく、例えば少なくとも０．２、又は０．３、又は０．４、又は０．５以上である。屈折率における差は、構造化表面４７４ａ、４７６ｂのそれぞれが、本明細書の他の箇所において記載されているように、ＯＬＥＤ又は他の自発光型光源からの光を抽出することができる光学インターフェースとして機能することを可能にする。
【０１０１】
構造化表面４７４ａ、４７６ａはそれぞれ、光源からの光抽出に効果的である、すなわち光源から出た「無駄となる」光を、上記のように、それが対象用途で使用することができるように結合する、任意の輪郭若しくは形状を有するように調整することができる。例示の実施形態では、構造化表面４７４ａ、４７６ａはそれぞれ、個々の光抽出要素４７５、４８２をそれぞれ画定するように成形される。要素４７５は湾曲した表面を有しているのが示されており、これは２つの直交する方向に配置された湾曲した線状プリズム又はレンズ状要素のアレイを示し得るが、抽出要素４７５は一般的に、任意の好適な形状を限定せずに有してもよい。要素４８２は、矩形の輪郭を有しているのが示されており、これは、２つの直交する方向に配置された平坦な線状畝又は箱型の突出部のアレイを示すが、抽出要素４８２は任意の好適な形状（これに限定されない）を有してもよい。所与の構造化表面４７４ａ、４７６ａの抽出要素は全て、同じ寸法及び／又は形状を有する必要はないが、それらは必要に応じて同じ寸法及び／又は形状を有してもよい。代表的な実施形態では、抽出要素４７５は、中心間距離又は最も近く隣接するものの間のピッチＰ１によって特徴付けられ、抽出要素４８２は、中心間距離又は最も近く隣接するものの間のピッチＰ２によって特徴付けられる。抽出要素が均一に分配されていない、又は互いから離間されていない場合では、ピッチＰ１及び／又はＰ２は、各抽出要素の中心間距離の平均を示すことができる。
【０１０２】
構造化表面４７４ａ、４７６ａのそれぞれ（及び／又はそれらの対応する抽出要素４７５、４８２）はまた、自発光型光源に連結するように適合される抽出フィルムの表面からの距離又は厚さによって特徴付けられてもよい。抽出フィルム４７０の場合では、この結合表面は、層４８０の外側主表面４８０ａである。剥離ライナー又はプレマスク４７８は、層４８０を覆っているのが示されており、抽出フィルムが光源に適用される準備できるまで、連結表面４８０ａを損傷から保護するように製品に組み込まれるのが好ましい。４つの特徴的な距離は、埋め込まれた構造化表面のそれぞれに対して２つずつ、図でラベル表示されている。構造化表面４７４ａに関して、距離４７９ａは、連結表面４８０ａから構造化表面４７４ａの最も近い部分までの軸方の距離である。この距離は正確には、層４７６の連続的なランド部の厚さに正確には一致しないという事実にかかわらず（層４８０及び構造化表面４７６ａの存在による）、それでも層４８０が層４７６よりもはるかに薄い場合は、層４７６の連続ランド部に実質的に一致すると考えられ得る。距離４７９ｂは、連結表面４８０ａから、構造化表面４７４ａの最も遠い部分までの軸方向の距離である。構造化表面４７６ａに関して、距離４８９ａは、連結表面４８０ａと構造化鏡面４７６ａとの間での層４８０の連続的なランド部の厚さである。層４８０のランド部はしたがって、連結表面によって１つ側面上に接合され、並びに、連結表面と平行であり、かつ連結表面に最も近い構造化表面の部分と交差する面によって反対側の側面上に接合される。距離４８９ｂは、連結表面４８０ａから、構造化表面４７６ａの最も遠い部分までの軸方向の距離である。
【０１０３】
好ましくは、抽出フィルム４７０は抽出フィルム４１０及び４４０の態様を組み合わせる。例えば、抽出フィルム４７０は、自発光型光源の最外表面若しくは境界面において（構造化表面４７４ａを介して）、内部全反射する光の量を低減することによって、及び自発光型光源の高屈折率光放射領域において導波モードとして捕捉される光の量を低減すること（構造化表面４７６ａを介して）の両方によって、ＯＬＥＤから又は他の自発光型光源からの光抽出を強化するように調整することができる。この点で、本発明者らは、実質的なランド部厚さ４７９ａが比較的小さいように（例えば５０マイクロメートル未満、又は２５マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満）抽出フィルム４７０を設計すること、並びにランド部厚さ４８９ａが比較的小さいように、例えば、連結表面４８０ａが光源の放射表面に対して配置されているとき、光抽出要素４８２の実質的な部分が自発光型光源のエバネセント領域内に配置されるよう十分小さくフィルム４７０を設計することは有益であるということを本発明者らは見出した。ランド部厚さ４８９ａは例えば、２０マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満、又は５マイクロメートル未満であってもよく、それは、より大きな構造化表面４７４ａと関連付けられている実質的なランド部厚さ４７９ａのごく一部であってもよい。厚さ４７９ａ、４８９ａはそれぞれ、可撓性基材４７２の厚さ未満であってもよく、それぞれがとても小さいため、層４７６、４８０のいずれも、図２で示されているようなロールツーロールプロセスで自立する支持フィルムとして適していない。ランド部厚さ４７９ａはまた必要に応じて、光抽出要素４７５の実質的な部分が、自発光型光源のエバネセント領域内で配置されないように、十分大きいように選択されてもよい。
【０１０４】
本発明者らはまた、抽出機構４７５を、それらのピッチＰ１が比較的大きいように、例えば１マイクロメートル超に調整し、一方で抽出機構４８２を、それらのピッチＰ２が比較的小さく、例えば１マイクロメートル未満であるように調整することが有益であるということが見出した。対応する機構の高さは、必要に応じて同様な寸法にされてもよく、例えば構造化表面４７４ａの機構の高さは１マイクロメートル超であってもよく、構造化表面４７６ａの機構の高さは１マイクロメートル未満であってもよい。抽出機構４７５の機構の高さ及び横断寸法は十分に大きくてもよく（例えば５マイクロメートル超、又は１０マイクロメートル等、又は２０マイクロメートル超）、これによってそれらの機能性が、光回折ではなく光屈折の原理によって主に制御され、その一方で、抽出機構４８２の機構高さ及び横断寸法は、抽出機構の機能性が光屈折ではなく光回折の原理によって制御されるように十分小さくてもよい。
【０１０５】
光抽出フィルム４７０は、図４ａ及び図４ｂに関して説明されているように、多くの異なる製造技法を使用して作製することができる。可撓性キャリアフィルム４７２は、図２の基材２１６と類似の自立フィルムとして好適であるようにする物理特性を有してもよい。
【０１０６】
いくつかの場合においては、構造化表面４７４ａ及び／又は構造化表面４７６ａは、鋳造及び硬化技法ではなく、所望の層において所望の抽出機構を作ることができる任意の他の好適な技法を用いて作ることができる。例えば、圧痕形成、エンボス加工、及び射出成形も、いくつかの場合においては構造化表面４７４ａ及び／又は構造化表面４７６ａの形成に用いられてよい。しかしながら、抽出フィルム４７０が図２のものと類似のプロセスを使用して作製される場合、ナノ中空層４７６は、層４７４及び構造化表面４７４ａの形成後に作られたバックフィル層を構成してもよく、層４８０は同様に、ナノ中空層４７６及び構造化表面４７６ａの形成後に作られた他のバックフィル層を構成してもよい。その結果、図３ａに関連して説明したように、材料選択及びプロセス条件に応じて、層４８０はナノ中空層４７６に相互貫入でき、その一方でナノ中空層４７６は層４７４に相互貫入できない。
【０１０７】
キャリアフィルム４７２、ナノ中空層４７６、及び他の層４７４、４８０は全て、光源からの光に高度に透過性であるのが好ましいが、これらの層のうちの１つ、一部、又は全てにおいて少量〜適度の量のヘイズが特定の用途において許容できるか、及び／又は望ましい場合がある。層は、少量の損失を伴って光源によって放射された光を伝達するのが好ましく、抽出フィルムが光源に取り付けられた後、連結表面４８０ａを横断する光源からの光の大部分は、反対の外側表面４７２ｂにおいて抽出フィルムから出て、システム照明に寄与する。キャリアフィルム４７２、ナノ中空層４７６、及び他の層４７４、４８０は全て、図４ａ及び図４ｂのキャリアフィルムの対応する要素と同様な組成物及び特性を有してもよい。例えば、キャリアフィルム４７２は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、それらのコポリマー、ガラス（可撓性ガラス）、又は他の好適な透明若しくは半透明材料を含んでもよく、それはまた、水蒸気及び酸素が光源に到達するのを防止するバリア層として機能してもよい。
【０１０８】
図４ａ及び図４ｂの抽出フィルムと同様に、抽出フィルム４７０は、図４ｃに示されているものに加えて他の層を、並びに、すでに説明されているこれらのものに加えて他の機構若しくは特性を含んでもよい。例えば、図４ａ及び図４ｂのフィルムに関する上記の説明を参照されたい。剥離ライナー４７８は、省略されてもよく、及び／又は他の剥離ライナー若しくはプレマスクが、抽出フィルム４７２ｂの他方の面上に設けられて外側表面を保護してもよい。
【０１０９】
図５ａは、図４ａ〜図４ｃの光抽出フィルムのいずれかが、どのように表面発光ＯＬＥＤ又は他の好適な自発光型光源に適用され得るかということを示し、この自発光型光源は抽出フィルムとは別に製造され、これによって強化された光放射光学デバイスを作製する。表面発光ＯＬＥＤ  ５１０は、説明の容易さのために概略的に示されている。ＯＬＥＤは、少なくとも基材５１２及び薄型の高屈折率の光放射コア若しくは領域５１４を含む。基材は、１つの側面から水蒸気及び酸素が領域５１４に到達するのを防ぐためのバリア層として機能してもよく、基材はまた機械的及び熱的機能性（例えば領域５１４から出る熱を引くためのヒートシンクなど）も有してもよい。基材５１２は、また背面を含んでもよい。領域５１４を構成する個々の層は、基材５１０の上部に好適なシーケンスで堆積されてもよく、形成されてもよく、又は適用されてもよい。高屈折率領域５１４は典型的に、適用された電流又は場に対応して、所望の波長の光を放射するように調整された少なくとも１つの有機層、及び少なくとも１つの透明電極を含む。他の高屈折率層は、薄型の高屈折率領域５１４に含まれてもよい。領域５１４の外側表面５１４ａは、ＯＬＥＤ  ５１０の光放射表面であると考えられ得る。
【０１１０】
ＯＬＥＤの強化された光学性能を提供するため、所望の光抽出フィルム４１０、４４０、４７０のうちの１つが、ＯＬＥＤの光放射表面５１４ａに適用される。適用前に、適切な剥離ライナー又はプレマスク（図４ａ〜図４ｃの品目４１８、４４８、４７８を参照のこと）が、フィルムから取り除かれて元の光結合表面を露出する（品目４１６ａ、４４６ａ、４８０ａ）。いくつかの場合においては、光抽出フィルムの光結合表面は、ＯＬＥＤの光放射表面５１４ａに対して直接配置されてもよい。抽出フィルムの最外層が感圧接着剤、又は他の好適な光透過性接着剤である場合、光抽出フィルムの光結合表面と、ＯＬＥＤの光放射表面との間の直接接触は、有意なエアギャップをそれらの間に有することなく２つの構成要素との間のフィルム結合を作るのに十分であってもよい。
【０１１１】
他の場合では、薄型の光結合層は、光抽出フィルムの光結合表面とＯＬＥＤの光放射表面５１４ａとの間に設けられてもよい。光結合層はいくつかの機能を果たすことができる。１つの機能はＯＬＥＤの放射表面を平坦化することである。多くの画素化された表面発光ＯＬＥＤでは、例えば、基材は、画素及びサブピクセルのウェルと関連付けられた表面機構を有してもよい。光結合層は、エアギャップ又はポケットができないように、光抽出フィルムの結合表面を取り付けることができる平坦な表面（例えば４１６ａ、４４６ａ、４８０ａを参照）を提供するように、ウェル及び他の表面機構充填するために使用されてもよい。光結合層の他の機能は、例えば抽出フィルムの最外層が感圧接着剤又は他の好適な接着剤出ない場合に、光抽出フィルムをＯＬＥＤに取り付けることであり得る。いくつかの場合においては、光結合層は、構造体内に含まれる場合には、ＯＬＥＤの高屈折率領域５１４に可能な限り近い屈折率を有してもよく、これによって高屈折率領域又はそれらの関連付けられたエバネセント領域内の導波モードは、抽出フィルムの結合表面により近く延ばすことができる。光結合層は、例えば高屈折率領域５１４のものと、その最外層が、光抽出フィルムの結合表面に一致する層との間の屈折率を有してもよい。好適な光結合層は、高屈折率接着剤及びナノ粒子充填ポリマーなどの光透過性材料を含む。好適な光結合層はまた典型的に可能な限り薄く、その一方で、抽出フィルムの結合表面と、ＯＬＥＤの光放射表面との間の距離を最小限にするために、それらの必要な機能を実施する。典型的な光結合層は例えば、０．５〜５マイクロメートル、又は０．５〜２０マイクロメートルの範囲の厚さを有してもよいが、他の厚さも使用されてもよい。
【０１１２】
光結合層が使用されようと、なかろうと、ＯＬＥＤへの光抽出フィルムの取り付けは、得られるＯＬＥＤデバイスの強化された動作となる。導波モードを減少させることによって、光の内部全反射を低減することによって、又は他のメカニズムのいずれかによってであろうとなかろうと、光抽出フィルムは、所与の光学システムで使用されるとき、ＯＬＥＤの増加した有用な照明を提供することができる（増加したゲインと呼ばれることもある）。増加した照明又はゲインは、ＯＬＥＤデバイスの出力表面からの可能な出力方向の半球にわたって統合された合計輝度に関して特徴付けられるか若しくは測定され得、又は例えば関心の具体的な方向に沿った増加した照明、例えば軸上の増加した照明、又はＯＬＥＤ出力表面に垂直な方向に沿ったゲインなど他の方法で測定され得る。
【０１１３】
ＯＬＥＤデバイスの有用な照明又はゲインの増加に加えて、代表的な光抽出フィルムはまた、それらが、ＯＬＥＤ／フィルムの組み合わせの外側表面として機能する、平坦な、すなわち平面的な外側表面として機能することができるという利点を有する。抽出フィルム４１０、４４０、４７０はそれぞれ、平坦な表面を有しているのが示されており（図４ａ〜４ｃにおいてそれぞれ表面４１２ｂ、４４２ｂ、４７２ｂとしてラベルが付けられている）、フィルムが適用された後にＯＬＥＤの出力表面になることができるのはこの表面である。有利なことに、ＯＬＥＤの増加した出力を司る、繊細な構造化表面、例えば構造化表面４１４ａ、４４４ａ、４７４ａ、及び４７６ａは、それぞれの場合において、デバイス内に埋め込まれており、可撓性キャリア層（図４ａ〜図４ｃで４１２、４４２、４７２としてラベルが付けられている）によって摩耗、汚れ、埃、油、及び他の有害物質から安全に保護される。平坦な出力表面は、多くの用途において有益であると見なすことができるが、いくつかの場合においては、ＯＬＥＤ／フィルムの組み合わせ（例えば表面４１２ｂ、４４２ｂ、４７２ｂ）の出力表面をエンボス加工する、ないしは別の方法でパターン形成し、露出した構造化表面を提供するということが望ましい場合があり、これはデバイスによって放射される光の分散を更に変更する。
【０１１４】
図５ｂは、表面発光ＯＬＥＤに対する１つの具体的な光抽出フィルムの適用を実行する。最初に、本明細書の他所に詳細に記載される光抽出フィルム４１０、及びやはり本明細書の他所に記載される表面発光ＯＬＥＤ  ５１０が別々に製造され、開始材料として提供される。剥離ライナー４１８は抽出フィルムから取り除かれて、光結合表面４１６ａを露出させる。抽出フィルム４１０及びＯＬＥＤ  ５１０は次いで一緒に押圧されて、強化された出力を備える、組み合わされたＯＬＥＤデバイス５２０を形成する。抽出フィルムは、例えば層４１６を形成するために感圧接着剤又は他の好適な接着剤の使用によって、又は光結合層として好適な光透過性接着剤の使用によって、ＯＬＥＤに固く接合されるのが好ましい。
【０１１５】
デバイス５２０では、抽出フィルムの光結合表面４１６ａ、及びＯＬＥＤの光放射表面５１４ａは、互いに接触するか、又はこれと一致する。結果として、距離４１９ａ、４１９ｂは、構造化表面４１４ａから光結合表面４１６ａまでの最小及び最大の軸方向の距離を示すのみだけでなく、またＯＬＥＤの構造化表面４１４ａから光放射表面５１４ａまでの最小及び最大（それぞれの）の軸方向の距離を示す。代替の実施形態では、上記のような薄い光結合層は、表面４１６ａ及び表面５１４ａに含まれてもよい。任意の場合において、高屈折率領域５１４内で生成された光は、埋め込まれた構造化表面の抽出要素によってＯＬＥＤデバイスから出て屈折により結合され、最終的に表面４１２ｂ（ここではデバイス５２０の出力表面と見なされ得る）を通ってデバイス５２０を出る。
【０１１６】
図５ｃは、表面発光ＯＬＥＤ、例えば図５ａに関連して説明されたＯＬＥＤデバイス５１０など他の光抽出フィルム（この場合では図４ｃの抽出フィルム４７０）が組み合わされているＯＬＥＤデバイス５３０の概略側面図又は断面図である。この組み合わせを作る際に、剥離ライナー４７８は光結合表面４８０ａを露出させるために抽出フィルムから取り外され、光結合表面４８０ａの表面は次いで、ＯＬＥＤ  ５１０の光放射表面５１４ａに対して押圧される。この拡大図において、構造化表面４７６ａからの光抽出要素４８２、及び構造化表面４７４ａの光抽出要素４７５の１つの両方を見ることができ、いくつかの実施形態において屈折要素と回折要素との間に生じ得る、寸法及び厚さの差に関する一定の感覚を提供する。図５ｃの拡大図はまた、高屈折率領域５１４に関して、いくつかの追加の詳細を示す。領域５１４は、少なくとも３つの別々の層５１５、５１６及び５１７を含むものとして示されている。層５１６は有機光生成層であってもよく、層５１５、５１７のうちの１つ又は両方は、透明電極層、例えば透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から構成されている透明電極層であってもよい。いずれの場合において、層５１５、５１６、５１７の全ては例えば１．６〜１．８の範囲で高屈折率材料から構成される。
【０１１７】
デバイス５３０では、抽出フィルムの光結合表面４８０ａ、及びＯＬＥＤの光放射表面５１４ａは、互いに接触するか、又はこれと一致する。結果として、距離４８９ａ、４８９ｂは、構造化表面４７６ａから光結合表面４８０ａまでの最小及び最大の軸方向の距離を示すのみだけでなく、またＯＬＥＤの構造化表面４７６ａから光放射表面５１４ａまでの最小及び最大（それぞれの）の軸方向の距離を示す。代替の実施形態では、上記のような薄い光結合層は、表面４１６ａ及び表面５１４ａに含まれてもよい。任意の場合において、高屈折率領域５１４内で生成された光は、埋め込まれた構造化表面の抽出要素によってＯＬＥＤデバイスから出て屈折により結合され、最終的に表面４１２ｂ（ここではデバイス５２０の出力表面と見なされ得る）を通ってデバイス５２０を出る。
【０１１８】
図６ａ〜６ｃは、底面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる光抽出フィルムの概略側面図又は断面図である。これらのフィルムの要素及び機構の多くは、図４ａ〜図４ｃに関して説明された抽出フィルムの対応する要素及び機構に直接対応するものである。例えば、図６ａ〜図６ｃの可撓性キャリアフィルムは、図４ａ〜図４ｃに関して説明された可撓性キャリアフィルムに実質的に対応し得る。ＴＩＲ光の屈折結合のために適合された、より大きな構造化表面、及び導波モードの回折結合のために適合された、より小さな構造化表面、並びにそれらの構成要素の光抽出要素は、図６ａ〜図６ｃに示されており、図４ａ〜図４ｃに関連して説明された類似の構造化表面に実質的に対応し得る。ナノ中空層、及び構造化表面においてナノ中空層と境界を有する他の層が図６ａ〜図６ｃに示されており、図４ａ〜図４ｃに関して説明されたナノ中空層及び他の層に実質的に対応し得る。不必要な繰り返しを避けるために、かかる共通要素及び機構の詳細は、本明細書では繰り返されないが、これらの実施形態に同等に当てはまるものとして理解されよう。
【０１１９】
抽出フィルムとは別個に製造される、自発光型光源に適用されるように適合されている、図４ａ〜図４ｃの抽出フィルムとは対称的に、図６ａ〜図６ｃの抽出フィルムは、自発光型光源をその上で製造することができる基材として使用されるように適合される。前の場合では、ＯＬＥＤからの光は、構造体の「上面」から外へ放射される、すなわち光抽出フィルム（「カバー」として機能している）を通じて、かつこれから外に放射されるが、後者の場合では、ＯＬＥＤからの光は、構造体の「底部」から外に放射され、すなわち、光抽出フィルム（しかしここでは「基材」として機能する）を再度通って、かつこれから外に放射される。逆に明確に指定されない限り、「上面」、「底面」、「覆う」、「基材」、「支える」、及び「上」は、本出願の目的において、重力に関して任意の特定の向きを必要とすると解釈されてはならないことが理解されるであろう。
【０１２０】
図６ａでは、光抽出フィルム６１０は、可撓性キャリアフィルム６１２、及びフィルム６１２によって担持される（例えばそれに取り付けられる）様々な層を含む。これらの層の中では、ナノ中空層６１４及び他の層６１６であり、それらの間には構造化表面６１４ａを形成する埋め込みインターフェースが形成される。ナノ中空層は好ましくは、可視光において従来の高分子材料を遥かに下回る屈折率、例えば１．３５又は１．３未満下、又は１．１５〜１．３の範囲、あるいは１．１５〜１．３５を有する。他の層６１６は好ましくは、ナノ中空化されておらず、かつナノ中空層のものよりも大きい屈折率を有する高分子材料又は他の好適な材料から構成されるのが好ましい。層６１４と層６１６との間の屈折率における差は比較的大きいのが望ましく、例えば少なくとも０．２、又は０．３、又は０．４、又は０．５以上である。屈折率における差は、構造化表面６１４ａが、ＯＬＥＤ又は他の自発光型光源からの光を抽出することができる光学インターフェースとして機能することを可能にする。
【０１２１】
構造化表面６１４ａは、光源からの光抽出に効果的である、すなわち光源から出た無駄となる光を、それが対象用途で使用することができるように結合する、任意の輪郭若しくは形状を有するように調整することができる。代表的な実施形態では、構造化表面は個々の光抽出要素６１５を画定するように成形されてもよい。要素６１５は湾曲した表面を有しているのが示されており、これは湾曲した線状プリズム又はレンズ状要素のアレイを示し得るが、抽出要素は一般的に、任意の好適な形状を限定せずに有してもよい。代表的な実施形態では、抽出要素６１５は中心間距離、すなわち最も近く近隣のものとの間のピッチＰ１によって特徴付けられる。抽出要素が均一に分配されていない、又は互いから離間されていない場合では、ピッチＰ１は、抽出要素の中心間距離の平均を示すことができる。
【０１２２】
図４ａ〜図４ｃの抽出フィルム及び図６ａ〜図６ｃの抽出フィルムは全て、フィルムの一方の面上の最外層として透明電極層を有しているのが示されている。透明電極はＩＴＯ又は他の光透過性の導電性材料から構成されてもよい。図６ａの抽出フィルム６１０の場合では、この層は、層６１６の上に配置された透明電極層６１８である。図６ａ〜図６ｃの実施形態におけるそのような透明電極層は、その上で１つ以上の有機光生成層を形成することができる電極として機能するよう適合されるのが好ましく、これによってＯＬＥＤの高屈折率の光生成領域若しくはコアを提供する。したがって、透明電極層は初めは光抽出フィルムの一部として見なされる場合があり、抽出フィルムの上でのＯＬＥＤ形成後には、得られるＯＬＥＤデバイスの高屈折率領域若しくはコアの一部であると見なすことができる。
【０１２３】
構造化表面６１４ａ及び／又は抽出要素６１５は、自発光型光源に連結するように適合される抽出フィルムの表面からの距離又は厚さによって特徴付けられてもよい。抽出フィルム６１０の場合では、この結合表面は層６１６の主表面６１６ａであると見なすことができ、なぜならばそれは、後でＯＬＥＤの高屈折率の光生成領域となるものの外側表面に接合されるからである。電極層６１８の表面６１８ａとは異なり、表面６１６ａは外面ではない。２つの特徴的な距離はラベル表示されている。距離６１９ａは、連結表面６１６ａと構造化表面６１４ａとの間の層６１６の連続ランド部分６１６の厚さである。他の特徴的な距離６１９ｂは、連結表面６１６ａと、連結表面に平行であり、かつ連結表面から最も離れている構造化表面の点において、構造化表面と交差する面との間の距離である。
【０１２４】
抽出フィルム６１０が、自発光型光源の最外表面又は境界において全内反射される光の量を低減することにより、光抽出を強化させるように意図されている場合では、本発明者らは、かかるランド部厚さ６１９ａが比較的小さいように抽出フィルム６１０を設計することが有利であるということを見出した。例えば、ランド部厚さ６１９ａは、５０マイクロメートル未満、又は２５マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満であってもよいが、これらの値は限定するものとして解釈されるべきではない。ランド部厚さ６１９ａはまた、可撓性基材６１２の厚さ未満であってもよい。ランド部厚さ６１９ａは薄すぎて、図２で示されているように、層６１６がロールツーロールプロセスのシステムで自立している支持フィルムとして適していない場合がある。ランド部厚さ６１９ａはまた必要に応じて、光抽出要素６１５の実質的な部分が、自発光型光源のエバネセント領域内で配置されないように、十分大きいように選択されてもよい。
【０１２５】
本発明者らはまた、フィルム６１０が、ＴＩＲを低減することによって光抽出を強化させるように意図されている場合では、それらのピッチＰ１が比較的大きいように、例えば１マイクロメートル超であるように、抽出機構６１５を調整することは有利であるということを見出した。機構の高さ、すなわち距離６１９ｂと距離６１９ａとの差は、必要に応じて１マイクロメートル超であってもよい。機構の高さ及び横断寸法は、抽出機構の機能性が例えば光回折ではなく光屈折の原理によって主に制御されるように光学十分に大きく、例えば１、５、１０、又は２０マイクロメートルよりも大きくてもよい。
【０１２６】
光抽出フィルム６１０は、連続的な技法及びバッチ技法を含むがこれらに限定されない、多種多様の製造技法を使用して製造することができる。特に有利な製造技法は、図２において概略的に示されているような連続成形及び硬化（３Ｃ）ロールツーロールプロセスである。他の好適な製造技法もまた想到される。しかしながら、図２のものと類似のプロセスを使用して抽出フィルム６１０が作られる場合、層６１６は、ナノ中空層６１４及び構造化表面６１４ａの形成後に作られたバックフィル層を構成し得る。その結果、図３ａに関連して説明したように、材料選択及びプロセス条件に応じて、層６１６はナノ中空層６１４に相互貫入できる。
【０１２７】
キャリアフィルム６１２、ナノ中空層６１４、層６１６、及び電極層６１８は全て、光源からの光に高度に透過性であるのが好ましいが、これらの層のうちの１つ、一部、又は全てにおいて少量〜適度の量のヘイズが特定の用途において許容できるか、及び／又は望ましい場合がある。層は、少量の損失を伴って光源によって放射された光を伝達するのが好ましく、光源が抽出フィルムの上に作られた後に、連結表面６１６ａを横断する光源からの光の大部分は、反対の外側表面６１２ｂにおいて抽出フィルムからでて、システム照明に寄与する。
【０１２８】
光抽出フィルム６１０は勿論、図６ａに示されているものに加えて他の層を、並びに、これらの既に説明されたものに加えて他の機構若しくは特性を含んでもよい。例えば、分散を介して光抽出を強化するため又は光をフィルタリングする、カラーシフトさせる又は偏光させるための材料をフィルム内に組み込んでもよい。表面コーティング又は構造体、例えば機能層は、光抽出フィルムの機能性及びおそらく価値を更に増加させるために、光抽出フィルムの空気表面に適用することができる。かかる表面コーティングは、例えば光学的、機械的、化学的又は電気的機能を有することができる。かかるコーティング又は構造体の実施例は以下の機能又は特性：防曇、帯電防止、惑光防止、反射防止、耐摩耗（耐引掻）、防汚、疎水性、親水性、接着促進、屈折要素、カラーフィルタ、紫外線（ＵＶ）フィルタ、スペクトルフィルタ、色ずれ、色修正、偏光修正（線形若しくは円形）、光再指向、拡散又は光学回転、を有するものが挙げられる。空気表面に適用される、他の可能な層には、バリア層又は透明な導電性材料が挙げられる。必要に応じて、剥離ライナーは、外側表面６１２ｂを保護するために、抽出フィルムの一方の面上に設けられてもよく、別の剥離ライナーは、電極層６１８を、その表面までのアクセスが必要となるまで、損傷から保護するために抽出フィルム６１０の他方の面上に設けられてもよい。
【０１２９】
図６ｂは、底面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる他の光抽出フィルムの断面図である。図６ｂでは、光抽出フィルム６４０は、可撓性キャリアフィルム６４２、及びフィルム６４２によって担持される（例えばそれに取り付けられる）様々な層を含む。これらの層の中では、ナノ中空層６４４及び他の層６４６であり、それらの間には構造化表面６４４ａを形成する埋め込みインターフェースが形成される（差し込み図を参照）。透明電極層６４８もまた、層６４６の上に設けられる。ナノ中空層は好ましくは、１．１５〜１．３５の範囲の従来の高分子材料のもの以下の可視光に関する屈折率、例えば１．３５又は１．３以下、あるいは１．１５〜１．３を有する。他の層６４６は好ましくは、ナノ中空化されておらず、かつナノ中空層のものよりも大きい屈折率を有する高分子材料又は他の好適な材料から構成されるのが好ましい。層６４４と層６４６との間の屈折率における差は比較的大きいのが望ましく、例えば少なくとも０．２、又は０．３、又は０．４、又は０．５以上である。屈折率における差は、構造化表面６４４ａが、本明細書の他の箇所において記載されているように、ＯＬＥＤ又は他の自発光型光源からの光を抽出することができる光学インターフェースとして機能することを可能にする。
【０１３０】
構造化表面６４４ａは、光源からの光抽出に効果的である、すなわち光源から出た「無駄となる」光を、上記のように、それが対象用途で使用することができるように結合する、任意の輪郭若しくは形状を有するように調整することができる。代表的な実施形態では、構造化表面は個々の光抽出要素６４５を画定するように成形されてもよい。要素６４５は、矩形の輪郭を有しているのが示されており、これは、２つの直交する方向に配置された平坦な線状畝又は箱型の突出部のアレイを示すが、抽出要素は任意の好適な形状（これに限定されない）を有してもよい。代表的な実施形態では、抽出要素６４５は、中心間距離、すなわち最も近く近隣のものとの間のピッチＰ２によって特徴付けられる。抽出要素が均一に分配されていない、又は互いから離間されていない場合では、ピッチＰ２は、抽出要素の中心間距離の平均を表示することができる。
【０１３１】
構造化表面６４４ａ及び／又は抽出要素６４５は、自発光型光源に連結するように適合される抽出フィルムの表面からの距離又は厚さによって特徴付けられてもよい。抽出フィルム６４０の場合では、この結合表面は層６４６の主表面６４６ａであると見なすことができ、なぜならばそれは、後ほどＯＬＥＤの高屈折率の光生成領域となるものの外側表面に接合されるからである。電極層６４８の表面６４８ａとは異なり、表面６４６ａは外面ではない。２つの特徴的な距離はラベル表示されている。距離６４９ａは、連結表面６４６ａと構造化表面６４４ａとの間の層６４６の連続ランド部の厚さである。他の特徴的な距離６４９ｂは、連結表面６４６ａと、連結表面に平行であり、かつ連結表面から最も離れている構造化表面の点において、構造化表面と交差する面との間の距離である。
【０１３２】
自発光型光源の高屈折率光放射領域において、導波モードとして捕捉される光の量を低減することにより、抽出フィルム６４０が光抽出を強化することを意図された場合では、ランド部厚さ６４９ａが非常に小さく、例えば、連結表面６４６ａが光源の放射表面に対して配置されたときに、例えば光抽出要素６４５の実質的な部分が自発光型光源のエバネセント領域内に配置されるように十分小さく、抽出フィルム６４０を設計することは有利であるということを本発明者らは見出した（例えば、ＯＬＥＤの残りの部分が、かかる層６１８の上に作られた後に、電極層６１８の表面に対して）。多くの場合では、ランド部厚さ６４９ａは２０マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満、又は５マイクロメートル未満であってもよいが、これらの値は限定するものとして解釈されるべきではない。ランド部厚さ６４９ａはまた、可撓性基材６４２の厚さよりも小さくてもよく、薄すぎて層６４６が図２で示されているようなルツーロールプロセスのシステムで自立している支持フィルムとして好適でない場合がある。
【０１３３】
導波モードから出た光を結合するためには、抽出機構６４５を、それらのピッチＰ２が比較的小さい、例えば１マイクロメートル未満であるように調整することは有益であるということも本発明者らは見出した。機構の高さは必要に応じて１マイクロメートル未満であってもよい。機構の高さ及び横断寸法は、抽出機構の機能性が例えば光回折ではなく光回折の原理によって主に制御されるように十分に小さくてもよい。構造化表面６４４ａは、抽出機構の周期的、準周期的、又はランダムな分散を有してもよく、抽出機構はいくつかの場合においてはフォトニック結晶構造体を形成するように配置されてもよい。
【０１３４】
光抽出フィルム６４０は、多くの異なる製造技法を使用して作製することができる。図２のものと類似のプロセスを使用して抽出フィルム６４０が作られる場合、層６４６は、ナノ中空層６４４及び構造化表面６４４ａの形成後に作られたバックフィル層を構成し得る。その結果、図３ａに関連して説明したように、材料選択及びプロセス条件に応じて、層６４６はナノ中空層６４４に相互貫入できる。
【０１３５】
キャリアフィルム６４２、ナノ中空層６４４、層６４６、及び電極層６４８は全て、光源からの光に高度に透過性であるのが好ましいが、これらの層のうちの１つ、一部、又は全てにおいて少量〜適度の量のヘイズが特定の用途において許容できるか、及び／又は望ましい場合がある。光抽出フィルム６４０はまた、図６ｂに示されているものに加えて他の層を、並びに、これらの既に説明されたものに加えて他の機構若しくは特性を含んでもよい。剥離ライナーは、フィルム６４０の一方又は両方の面上に設けられてもよい。
【０１３６】
図６ｃは、底面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる更に他の光抽出フィルムの断面図である。図６ｃでは、光抽出フィルム６７０は、可撓性キャリアフィルム６７２、及びフィルム６７２によって担持される（例えばそれに取り付けられる）様々な層を含む。これらの層の中では、ナノ中空層６７６及び他の層６７４であり、それらの間には構造化表面６７４ａを形成する埋め込みインターフェースが形成される。第２の構造化表面６７６ａ（差し込み図を参照）を形成する第２の埋め込まれたインターフェースは、ナノ中空層６７６と他の層６８０との間に形成される。透明電極層６７８もまた、層６８０の上に設けられる。ナノ中空層は好ましくは、可視光において従来の高分子材料を遥かに下回る屈折率、例えば１．３５又は１．３未満下、又は１．１５〜１．３の範囲、あるいは１．１５〜１．３５を有する。他の層６７４、６８０は好ましくは、ナノ中空化されておらず、かつナノ中空層のものよりも大きい屈折率を有する高分子材料又は他の好適な材料から構成されるのが好ましい。層６７４と層６７６との間、及び層６７６と６８０との間の屈折率における差は比較的大きいのが望ましく、例えば少なくとも０．２、又は０．３、又は０．４、又は０．５以上である。屈折率における差は、構造化表面６７４ａ、６７６ａのそれぞれが、本明細書の他の箇所において記載されているように、ＯＬＥＤ又は他の自発光型光源からの光を抽出することができる光学インターフェースとして機能することを可能にする。
【０１３７】
構造化表面６７４ａ、６７６ａはそれぞれ、光源からの光抽出に効果的である、すなわち光源から出た「無駄となる」光を、上記のように、それが対象用途で使用することができるように結合する、任意の輪郭若しくは形状を有するように調整することができる。構造化表面６７４ａ、６７６ａはそれぞれ、個々の光抽出要素６７５、６８２をそれぞれ画定するように成形される。要素６７５は湾曲した表面を有しているのが示されており、これは湾曲した線状プリズム又はレンズ状要素のアレイを示し得るが、抽出要素６７５は一般的に、任意の好適な形状を限定せずに有してもよい。要素６８２は、矩形の輪郭を有しているのが示されており、これは、平坦な線状畝又は箱型の突出部のアレイを示すが、抽出要素６８２は任意の好適な形状（これに限定されない）を有してもよい。抽出要素６７５は、中心間距離又は最も近く隣接するものの間のピッチＰ１によって特徴付けられてもよく、抽出要素６８２は、中心間距離又は最も近く隣接するものの間のピッチＰ２によって特徴付けられる。抽出要素が均一に分配されていない、又は互いから離間されていない場合では、ピッチＰ１及び／又はＰ２は、対応する抽出要素の中心間距離の平均を示すことができる。
【０１３８】
構造化表面６７４ａ、６７６ａ及び／又はそれらの対応する抽出要素６７５、６８２はまた、自発光型光源に連結するように適合される抽出フィルムの表面からの距離又は厚さによって特徴付けられてもよい。抽出フィルム６７０の場合では、この結合表面は層６８０の主表面６８０ａであると見なすことができ、なぜならばそれは、後ほどＯＬＥＤの高屈折率の光生成領域となるものの外側表面に接合されるからである。電極層６７８の表面６７８ａとは異なり、表面６８０ａは外面ではない。４つの特徴的な距離は、埋め込まれた構造化表面のそれぞれに対して２つずつ、図でラベル表示されている。構造化表面６７４ａに関して、距離６７９ａは、連結表面６８０ａから構造化表面６７４ａの最も近い部分までの軸方の距離である。この距離は正確には、層６７６の連続的なランド部の厚さに一致しないという事実にかかわらず（層６８０及び構造化表面６７６ａの存在による）、層６８０が層６７６よりもはるかに薄い場合は、なおも層６７６の連続ランド部に実質的に一致すると考えられ得る。距離６７９ｂは、連結表面６８０ａから、構造化表面６７４ａの最も遠い部分までの軸方向の距離である。構造化表面６７６ａに関して、距離６８９ａは、連結表面６８０ａと構造化鏡面６７６ａとの間での層６８０ａの連続的なランド部の厚さである。距離６８９ｂは、連結表面６８０ａから、構造化表面６７６ａの最も遠い部分までの軸方向の距離である。
【０１３９】
好ましくは、抽出フィルム６７０は抽出フィルム６１０及び６４０の態様を組み合わせる。例えば、抽出フィルム６７０は、自発光型光源の最外表面若しくは境界面において（構造化表面６７４ａを介して）光の量を低減することによって、及び自発光型光源の高屈折率光放射領域における導波モードとして捕捉される光の量を低減すること（構造化表面６７６ａ）の両方によって、ＯＬＥＤから又は他の自発光型光源からの光抽出を強化するように調整される。この点で、本発明者らは、実質的なランド部厚さ６７９ａが比較的小さく、例えば５０マイクロメートル未満、又は２５マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満であるように抽出フィルム６７０を設計すること、並びにランド部厚さ６８９ａが小さいように、例えば、連結表面６８０ａが光源の放射表面に対して配置されているとき、光抽出要素６８２の実質的な部分が自発光型光源のエバネセント領域内に配置されるように十分小さいように、フィルム６７０を設計することは有益であるということを本発明者らは見出した。ランド部厚さ６８９ａは例えば、２０マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満、又は５マイクロメートル未満であってもよく、それは、より大きな構造化表面６７４ａと関連付けられている実質的なランド部厚さ６７９ａのごく一部であってもよい。
【０１４０】
本発明者らはまた、抽出機構６７５を、それらのピッチＰ１が比較的大きいように、例えば１マイクロメートル等に調整し、一方で抽出機構６８２を、それらのピッチＰ２が比較的小さく、例えば１マイクロメートル未満であるように調整することが有益であるということが見出した。抽出機構６７５の機構の高さ及び横断寸法は十分に大きくてもよく、これによってそれらの機能性が、光回折ではなく光屈折の原理によって主に制御され、その一方で、抽出機構６８２の機構高さ及び横断寸法は、抽出機構の機能性が光屈折ではなく光回折の原理によって制御されるように、十分小さくてもよい。
【０１４１】
光抽出フィルム６７０は、多くの異なる製造技法を使用して作製することができる。可撓性キャリアフィルム６７２は、図２の基材２１６と類似の自立フィルムとして好適であるようにする物理特性を有してもよい。
【０１４２】
いくつかの場合においては、構造化表面６７４ａ及び／又は構造化表面６７６ａは、鋳造及び硬化技法ではなく、所望の層において所望の抽出機構を作ることができる任意の他の好適な技法を用いて作ることができる。しかしながら、抽出フィルム６７０が図２のものと類似のプロセスを使用して作製される場合、ナノ中空層６７６は、層６７４及び構造化表面６７４ａの形成後に作られたバックフィル層を構成してもよく、層６８０は同様に、ナノ中空層６７６及び構造化表面６７６ａの形成後に作られた他のバックフィル層を構成してもよい。その結果、図３ａに関連して説明したように、材料選択及びプロセス条件に応じて、層６８０はナノ中空層６７６に相互貫入してもよく、その一方でナノ中空層６７６は層６７４に相互貫入しなくてもよい。
【０１４３】
キャリアフィルム６７２、ナノ中空層６７６、層４７４、４８０、及び透明電極層６７８は全て、光源からの光に高度に透過性であるのが好ましいが、これらの層のうちの１つ、一部、又は全てにおいて少量〜適度の量のヘイズが特定の用途において許容できるか、及び／又は望ましい場合がある。光抽出フィルム４７０はまた、図６ｃに示されているものに加えて他の層を、並びに、これらの既に説明されたものに加えて他の機構若しくは特性を含んでもよい。剥離ライナーは、抽出フィルム６７０の一方又は両方の面上に設けられてもよい。
【０１４４】
図７ａは、図６ａ〜図６ｃの光抽出フィルムのいずれかが、底面発光ＯＬＥＤ又は他の好適な自発光型光源とどのように組み合わせることができるかということを示し、この自発光型光源は抽出フィルムとは別に製造され、これによって強化された光放射光学デバイス７２０を作製する。
【０１４５】
そのような組み合わせを作る第１のステップは、光抽出フィルム６００を提供することであり、光抽出フィルム６００は上記の抽出フィルム６１０、６４０、６７０又はその変形例のいずれかであってもよい。これらのフィルムはそれぞれ、その一方の面上に透明電極層を含む。この層の上に、少なくとも１つの有機光生成層、及び透明であり得るか、透明でない場合がある第２の光学電極層を含む、他の高屈折率層が設けられてもよい。これらの追加の高屈折率層は、概略層７１４ａによって図に示されている。これらの層は、光抽出フィルムからの透明電極層と組み合わせて、印加された電流又は場に応答して、所望の波長の光を生成する高屈折率の光放射領域７１４を形成してもよい。この領域はまた典型的に非常に薄く、例えば、およそ光の波長、又は１若しくは２マイクロメートル未満であるが、他の厚さが使用されてもよい。
【０１４６】
層７１２によって図に概略的に示されている１つ以上の他の層は、高屈折率領域７１４の上に形成されてもよく、又は適用されてもよい。層７１２は、支持フィルム及び／又はバリアフィルムを含み得る。代表的な実施形態では、層７１２は、例えば米国特許第５，４４０，４４６号（Ｓｈａｗら）、同第５，８７７，８９５号（Ｓｈａｗら）、及び同第６，０１０，７５１号（Ｓｈａｗら）に記載されているような超バリアフィルム、又はダイヤモンド樣のスパッタリングされた層を含んでもよい。あるいは、層７１２は省略されて、不活性ガス若しくは真空で置換されてもよく、これはＯＬＥＤと好適なカバーガラス部材との間の密閉されたチャンバで維持されてもよい。
【０１４７】
デバイス７２０は底面発光ＯＬＥＤであるため、高屈折率領域７１４で生成された光は、抽出フィルム６００を通って移動し、図７ａの透視図から分かるように「底面」を通じて、例えば表面６１２ｂ、又は表面６４２ｂ、又は表面６７２ｂを通じてデバイスを出る。いくつかの場合においては、デバイス７２０は、デバイスの反対側の面から放射される光をほとんど放射しない、又は全く放射しないように設計されてもよい。これらの場合では、層７１２の構成要素の１つ、一部、又は全ては実質的に不透明であってもよい。他の場合では、デバイス７２０は、層７１２の構成要素が全て光透過性であると、両方の面から光を放射することができる。かかる場合では、両方の面からデバイスが放射する場合では、抽出機構をデバイスの両方の面上に適用するのが有用であろう。
【０１４８】
ここで図７ｂに戻って、光学デバイス７３０の概略側面若しくは断面図を見て、ここでは底面発光ＯＬＥＤは特定の光抽出フィルム、すなわち図６ｃの抽出フィルム６７０上に形成されている。抽出フィルムの最外層（透明電極層６７８）の上に形成されるか、ないしは別の方法で薄い高屈折率層７１６、７１７を追加し、１つ以上の他の層が、層７１２によって概略的に（再び）示されている。層７１６、７１７の少なくとも１つは、本明細書の他で記載されるような有機光生成層を含み、層７１６、７１７のうちの１つはまた電極（これは透明であっても、透明でなくてもよい）もまた含み得る。層７１７、７１８は、抽出フィルムの透明電極層６７８と組み合わせて、印加された電流又は場に応答して、所望の波長の光を生成する高屈折率の光放射領域７１４を形成してもよい。領域７１４の構成層の屈折率は、例えば、全て１．６〜１．８の範囲内に全てあってもよい。この領域７１４はまた典型的に非常に薄く、例えば、およそ光の波長、又は１若しくは２マイクロメートル未満であるが、他の厚さが使用されてもよい。層７１２（存在する場合）を含む層は典型的に、高屈折率領域７１４のものよりも実質的に低い低屈折率のものであり、それらは典型的にはるかに厚い。
【０１４９】
図７ｂの拡大図において、構造化表面６７６ａからの光抽出要素６８２、及び構造化表面６７４ａの光抽出要素６７５の１つの両方を見ることができ、いくつかの実施形態において屈折要素と回折要素との間に生じ得る、寸法及び厚さの差に関する一定の感覚を提供する。
【０１５０】
デバイス７３０では、高屈折率の光放射領域７１４は、透明電極層６７８の主表面に対応するため、抽出フィルムの光結合表面６８０ａはＯＬＥＤの光放射表面と一致する。結果として、距離６８９ａ、６８９ｂは、構造化表面６７６ａから光結合表面６８０ａまでの最小及び最大の軸方向の距離を示すのみだけでなく、またＯＬＥＤの構造化表面６７６ａから光放射表面６８０ａまでの最小及び最大（それぞれの）の軸方向の距離を示す。高屈折率領域７１４内に生成された光の一部は、その領域において導波モードに捕捉され、光抽出要素６８２によりその領域７１４から外へ回折して連結されてもよく、その後に光抽出要素６７５から外に反射して連結されてもよく、かかる光は表面６７２ｂ（これはここでは、デバイス７３０の外側表面であると見なされ得る）を通ってデバイス７３０を最終的に出る。
【０１５１】
デバイス７３０は底面発光ＯＬＥＤであるため、高屈折率領域７１４で生成された光は、抽出フィルム６７０を通って移動し、図７ｂの透視図から分かるように「底面」を通じて、すなわち表面６７２ｂを通じてデバイスを出る。いくつかの場合においては、デバイス７２０は、デバイスの反対側の面から放射される光をほとんど放射しない、又は全く放射しないように設計されてもよい。これらの場合では、層７１２の構成要素の１つ、一部、又は全ては実質的に不透明であってもよい。他の場合では、デバイス７２０は、層７１２の構成要素が全て光透過性であると、両方の面から光を放射することができる。かかる場合では、両方の面からデバイスが放射する場合では、抽出機構をデバイスの両方の面上に適用するのが有用であろう。
【０１５２】
画素化されたＯＬＥＤデバイス
本開示の光抽出フィルム、及びフィルム／ＯＬＥＤの組み合わせは、一般的に照明用途で使用され得基づいて画素化されたＯＬＥＤを含め、多種多様の広範な既知のＯＬＥＤを用いて実施することができる。図８は、典型的な画素化されたＯＬＥＤ  ８１０の概略平面図である。ＯＬＥＤ  ８１０は、パターン形成されて個別の光放射領域８１２ａ、８１２ｂ、８１２ｃ、及び放射領域間の非放射領域を形成する。放射領域のそれぞれは、好ましくは電子的にアドレス可能であるのが好ましい。光放射領域は、繰り返しパターンで配置され、大きなアレイ、例えばいずれかの所与の光放射領域、又はアレイ内の領域のセットが、任意の所与の回数点灯されて静止画像又はビデオ画像を提供することができる。
【０１５３】
単色ディスプレイでは、領域８１２ａ〜８１２ｃは同じスペクトル成分又は色の光を放射してもよい。この場合では、それぞれの個々の領域８１２ａ、８１２ｂ、８１２ｃは単一画素を表す。カラーディスプレイでは、領域８１２ａ〜８１２ｃは異なる色の光を放射してもよく、例えば領域８１２ａは赤い光を放射してもよく、領域８１２ｂは緑色の光を放射してもよく、領域８１２ｃは青色の光を放射してもよい。他の色及び色の組み合わせもまた可能であり、ＯＬＥＤは、画素化されたディスプレイの技術分野で既知であるように、３つよりも多い、又は３つよりも少ない異なる色の領域を含んでもよい。カラーディスプレイでは、異なる色の領域は一般的に一緒にグループ化されて画素を形成し、この場合では、所与の画素内の個々の放射領域は、サブピクセルとして呼ばれることがある。ＯＬＥＤ  ８１０がカラーディスプレイ用に適用され、領域８１２ａが赤い光を放射し、領域８１２ｂが緑色の光を放射し、及び領域８１２ｃが青い光を放射する場合、領域８１４は、一実施形態において、単一画素であると見なされる場合がある。その画素の寸法は、様々な横断寸法、即ち図の面において測定された寸法によって特徴付けられてもよい。画素が公称で矩形の形状を有する場合では、２つの関連性のある寸法は矩形の長さ（より長い面の距離）及び幅（短い面の距離）であり得る。寸法８２０は画素８１４の幅を示す。他の関連性のある寸法は、矩形画素の長さなど、最大の横断寸法であってもよい。各戸別の領域８１２ａ等が画素であるように、ＯＬＥＤ  ８１０が単色の光を放射した場合、より小さな画素は、画素８１４と同じ長さであるが、画素８１４の１／３の幅を有する。あるいは、ＯＬＥＤ  ８１０が（３つではなく）画素を構成するために４つの隣接する放射領域が必要である場合、その画素は画素８１４と同じ長さを有するが、画素８１４の幅の４／３倍の幅を有するであろう。
【０１５４】
図９ａ及び図９ｂは、普通の構造化フィルム（その構造化表面は大気に露出されている（埋め込まれていない））による画素化された表面発光ＯＬＥＤからの光抽出と、開示のナノ中空層及び埋め込まれた構造化表面を組み込む抽出フィルムによる同じ画素化された表面発光ＯＬＥＤからの光抽出との差異を実証する。簡単に言うと、ナノ中空層及び埋め込まれた構造化表面の使用は、他のフィルムよりも、構造化表面をＯＬＥＤにはるかに近くに配置できるようにする。これは、ナノ中空層が、図９ｂの抽出フィルムが図９ａのものに対してその上に反転できるようにし、よってキャリアフィルムがＯＬＥＤと構造化表面との間に介在する必要がないためである。代わりに、（埋め込まれた）構造化表面は、キャリアフィルムとＯＬＥＤとの間に配置することができ、（埋め込まれた）構造化表面とＯＬＥＤとの間の抽出フィルムのランド部分は、一般的なキャリアフィルムのものよりも有意に少ない厚さ（例えば５０、２５、又は１０マイクロメートル未満）を有するように作ることができる。画素化されたＯＬＥＤに近づけて構造化表面を位置付けることは、特に小さな画素寸法を有するＯＬＥＤに関し、画素のぼやけを低減する有意な利点を有することができる。抽出フィルムの構造化表面が異なる方向に光を散乱させる屈折構造体を含むときに、画素のぼやけが生じる場合がある。
【０１５５】
かかる散乱と、ワックス付きの紙の一般的なシートによって作られる散乱との類似性を引用することができる。ワックス付きの紙のシートが、印刷されたテキストのページの上に直接配置された場合、観察者は依然として、ワックス付きの紙を通してテキストを識別することができる場合がある。しかしながら、テキストと、散乱するワックス付きの紙との間の距離が増加するように、ワックス付きの紙がゆっくりと持ち上げられた場合、テキストの文字の境界は、ワックス付きの紙の散乱作用によってぼやけすぎるため、テキストはすぐに判読できなくなる。これに類似して、図９ｂの埋め込まれた構造化表面は、後者の構造化表面のものと比べた、ＯＬＥＤに対しする前者の構造化表面のはるかに近い近接性により、図９ａの構造化表面と比較して、画素化されたＯＬＥＤのぼやけをほとんど又は全く生じさせない。
【０１５６】
したがって、図９ａは、画素化された表面発光ＯＬＥＤ  ９２０に適用される、通常の光抽出フィルム９３０から得られるデバイス９１０の部分を示し、図９ｂは、光抽出フィルム９６０から得られるデバイス９５０の部分を示し、これは、同じ画素化された表面発光ＯＬＥＤ  ９２０に適用されている、ナノ中空層及び埋め込まれた構造化表面を組み込む。図においては、ＯＬＥＤ  ９２０のラベルの付いた構成要素は、ドライバ／コントローラ９２２、光放出領域（例えば画素）９２４、有機光生成層９２６、透明導電体９２８、及び平坦な光放射表面９２９ａを設けるためにＯＬＥＤを平坦化する光結合層９２９を含む。図９ａでは、露出された構造化表面９３４ａを有する抽出フィルム９３０がＯＬＥＤに適用される。抽出フィルム９３０は、キャリアフィルム９３２、キャリアフィルムをＯＬＥＤに取り付けるための接着層９３１、及びエンボス加工された、ないしは別の方法で形成されて構造化表面９３４ａを設けるためのコーティング層９３４（これは、屈折の原理に基づいて機能するのに十分大きいレンズ状プリズム又はレンズなど、光抽出要素を画定するような形状であり得る）を含む。抽出フィルム９３０の個々の層のいずれもナノ中空層ではない。対称的に、抽出フィルム９６０は、例えば図４ａに関して記載されているものと同様の構造体を有してもよい。フィルム９６０はしたがって、キャリアフィルム９１２、ナノ中空層９１４（これは１．１５〜１．３５、又は１．１５〜１．３の範囲の屈折率を有し得る）、ナノ中空層９１４よりも高い屈折率の層９１６であって、層９１６は好ましくは、バックフィルを有し、抽出要素９１５を備え構造化表面９１４ａを画定するナノ中空層との境界面を有する、層９１６を含み、ここで要素９１５は屈折の原理に基づいて機能するのに十分大きなレンズ状プリズム又はレンズであってもよい。構造化表面９１４ａと表面９１６ａとの間の層９１６のランド部分は、例えば５０マイクロメートル未満、又は２５マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満であってもよい。画素化されたＯＬＥＤは、それぞれの場合では、抽出フィルムの最上面（図９ａ及び図９ｂの視点から）の表面から、図９ａの構造化表面９３４ａ、及び図９ｂの平坦な表面９１２ｂから放射される。
【０１５７】
画素化されたＯＬＥＤとの使用に好適な光抽出フィルムに関する更なる情報は、本願と同日に出願され、その全体において本明細書に援用するものである、本願と同一出願人に譲渡された米国特許出願ＸＸＸ号、「Ｌｉｇｈｔ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ  Ｐｉｘｅｌａｔｅｄ  ＯＬＥＤ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｗｉｔｈ  Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｂｌｕｒｒ」（代理人整理番号６７０２１ＵＳ００２）において見出すことができる。
【０１５８】
上記のように、抽出フィルム９６０が構造化表面を、抽出フィルム９３０よりも画素化されたＯＬＥＤにより近く位置付ける能力は、抽出フィルム９６０のぼやけを減少させる利点となり得る。更に、フィルム９６０の構造化表面の埋め込まれた特性は、フィルム９３０の構造化表面の露出された特性に対し、堅牢性、又は摩耗による損傷若しくは他の有害な物質に対する耐性という利点をもたらす。
【実施例】
【０１５９】
以下の実施例内において、全ての部分、割合、比率などは、特に記載がない限り、重量によるものとする。用いた溶媒及びその他の試薬は、異なる指定がない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）から入手した。
【０１６０】
実施例１：５０／６０の砲弾型の抽出器、接着剤バックフィル、超低屈折率（ＵＬＩ）においてヘイズなし
光線追跡法を及びモデルパッケージＬＩＧＨＴＴＯＯＬＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（Ｐａｓａｄｅｎａ，ＣＡ）から市販されている）を使用して、埋め込込まれた抽出層を備えるＯＬＥＤに関してコンピュータシミュレーションが実施された。シミュレーションした構成は全体的に、図５ｂのＯＬＥＤデバイス５２０のように示されている。超低屈折率（ＵＬＩ）の、微細複製されたナノ中空材料（例えば図５ｂの層４１４を参照）は、屈折率１．２及びヘイズはゼロを有してモデル化された。キャリアフィルム又は基材（例えば図５ｂの層４１２を参照）の屈折率は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材をモデル化するために、１．６５になるように選択された。バックフィル層（例えば図５ｂの層４１６参照）の屈折率は、Ｓｏｋｅｎ  ２０３２感圧接着剤（Ｓｏｋｅｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＆  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ，（日本）から市販されている）をモデル化するために、１．４８になるように選択された。基材は厚さ１００μｍを有するように想定された。
【０１６１】
抽出構造体（例えば、図５ｂの構造化表面を参照）は、５０μｍのピッチを備える、砲弾型の抽出要素のアレイであり、アレイは上面又は平面図において抽出要素の六角形の配置を有する。それぞれの抽出要素の形状は、軸を中心として円の区分を回転することによって生じる旋回の表面によってもたらされ、図１０ａ及び１０ｂを参照することにより、より十分に説明される。実施例１の砲弾型を画定するために使用される湾曲区分１０１２は、円の中心を通過する円の面において、軸１００５から測定されたときに、角度θ１と角度θ２との間にある円１０１０の区分であった。実施例１の砲弾型において、θ１は５０度であり、θ２は６０度であった。区分１０１２は次いで軸１０１５を中心に回転し、軸１０１５は軸１００５に平行であるが、湾曲区分の端点を交差し、これによって回転１０２０の砲弾型の表面を生じさせる。
【０１６２】
ＯＬＥＤの基材面に接合されたこの光抽出フィルムの光学性能は、シミュレーションされ、色の均一性は、ＣＩＥ  １９７６  Ｌ＊  ｕ＊  ｖ＊色空間（ＣＩＥ規格Ｓ  ０１４−５／Ｅ：２００９）における最大角度色偏差として測定された。（ｕ’，ｖ’）色度座標に関して、色の偏差は、以下の式によって与えられ、
【０１６３】
【数４】
2018092191.tif 000006
【０１６４】
式中、（ｕ’０，ｖ’０）は、角度による色の均一性を評価するための、基準ソース（この場合ではＯＬＥＤの軸方向の輝度）の色度座標である。積分ゲインは、抽出フィルムを備えるＯＬＥＤと、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤとの積分された出力比として計算された。シミュレーションで使用されたＯＬＥＤのパラメータは、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｌｕｍｉｂｌａｄｅ  ＯＬＥＤ（Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｕ．Ｓ．（Ｓｏｍｅｒｓｅｔ，ＮＪ）から市販されている）の実験的な測定値に基づいた。本発明者らは、モデル及び最適化における、実験的に測定されたＯＬＥＤを使用した。ＯＬＥＤは、まず最低１ｃｍ×１ｃｍの表面積で穿孔され、次いで屈折率整合オイルを使用して基材面において、球面が反射防止コーティングされた直径２．５インチ（６．４ｃｍ）のＢＫ７半珠レンズに光学的に連結された。ＯＬＥＤ基材の屈折数は、ＢＫ７半球レンズと緊密に一致し、外側基材表面における反射及び屈折は排除され、基材内へのＯＬＥＤの放射、及びＯＬＥＤ／基材の境界面におけるＯＬＥＤの反射の正確な測定を可能にする。具体的に、ＯＬＥＤの角度の付いたスペクトル輝度及び反射率は、シミュレーションにおいて特徴付けられ、かつ使用される。コンピュータで設計された抽出層プロファイルと組み合わせて、ＯＬＥＤデバイスは、正しくモデル化することができる。角度の変数として計算された色の偏差は、以下の表１に示されており、ここで角度はモデル化されたデバイスの光学軸又は面法線に対する、空中における観察角である。埋め込まれた抽出フィルムを備える場合、及び埋め込まれた抽出フィルムを備えない場合の、最大の角度による色の非均一性は、それぞれ０．０１１５及び０．０２４２だった。モデル化された抽出フィルムを備えて、積分ゲインは１．４８だった。
【０１６５】
【表１】
2018092191.tif 000007
【０１６６】
結果は図１１ａに表示され、曲線１１１０はモデル化されたＯＬＥＤ／抽出フィルムの組み合わせの色偏差であり、曲線１１１２は、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤの色偏差である。
【０１６７】
実施例２：５０／６０の砲弾型の抽出器、接着剤バックフィル、超低屈折率（ＵＬＩ）におけるヘイズ
いくらかのヘイズが、ナノ中空超低屈折率（ＵＬＩ）層に含まれたことを除いて、光抽出フィルムを備えるＯＬＥＤが実施例１と同じ方法でシミュレーションされた。これは、シミュレーションされたナノ中空層に散乱中心を加えることによってシミュレーションされ、ここで、散乱中心は、光を主に前方４５度の円錐角に散乱させ、散乱確立は、２０％に設定された（すなわち、光線が層を通って移動するときに少なくとも１回分散される確率は２０％に設定された）。シミュレーションされた抽出フィルムのナノ中空層に、このようにヘイズが組み込まれると、角度による色の非均一性は０．０１０まで減少され、積分ゲインは１．５１に向上した。
【０１６８】
実施例３：５０／６０の砲弾型の抽出器、ＨＲＩバックフィル、超低屈折率（ＵＬＩ）においてヘイズなし
ナノ中空超低屈折率（ＵＬＩ）材料の屈折率が１．２６（１．２ではなく）に設定され、バックフィル材料（例えば図５ｂの層４１６を参照）が１．６５（１．４８としてよりも）であるように選択されたことを除いて、光抽出フィルムを備えるＯＬＥＤは実施例１と同じ方法でシミュレーションされた。バックフィル材料は、例えば米国特許第７，５４７，４７６号（Ｊｏｎｅｓら）に説明されているもののような、ナノジルコニア充填ＵＶ硬化性アクリル樹脂などの、高屈折率の硬化性樹脂の代表である。
【０１６９】
色の非均一性及び積分ゲインは実施例１でのように測定された。計算された色偏差は表２に示される。最大角度の色の非均一性は埋め込まれた光抽出フィルムを備えて、及び埋め込まれた光抽出フィルムを備えないで、それぞれ０．００８３及び０．０２４２だった。抽出フィルムを備えて、積分ゲインは１．５５だった。
【０１７０】
【表２】
2018092191.tif 000008
【０１７１】
結果は図１１ｂに表示され、曲線１１２０はモデル化されたＯＬＥＤ／抽出フィルムの組み合わせの色偏差であり、曲線１１２２は、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤの色偏差である。
【０１７２】
実施例４：５０／６０の砲弾型の抽出器、ＨＲＩバックフィル、超低屈折率（ＵＬＩ）におけるヘイズ
いくらかのヘイズが、ナノ中空超低屈折率（ＵＬＩ）層に含まれたことを除いて、光抽出フィルムを備えるＯＬＥＤが実施例３と同じ方法でシミュレーションされ、実施例２で説明されたものと同じヘイズだった。色の非均一性及び積分ゲインは実施例１と同じように測定された。角度による色の非均一性は０．００７まで減少され、積分ゲインは１．５７に向上した。
【０１７３】
実施例５：砲弾型の抽出器＋一次元のプリズムアレイ
抽出フィルムを備えるＯＬＥＤが、一次元のプリズムフィルム（プリズムの頂部はＯＬＥＤ層から外を向いている）、ＯＬＥＤ層の反対の面上基材（例えば図５ｂの表面４１２ｂを参照）に追加されたことを除いて、実施例１と同じ方法でシミュレーションされた。プリズムアレイのピッチは５０μｍであった。プリズム材料の屈折率は、基材と同じであるように選択され（ｎ＝１．６５）、他のデバイスパラメータは実施例１にあるものと同じであった。
【０１７４】
計算された色偏差は表３に示される。最大の色の非均一性は０．０１２６であり、積分ゲインは１．３４であった。積分ゲインは実施例１及び２よりも低いが、放射された光はこの実施例では実質的にコリメートされた。
【０１７５】
【表３】
2018092191.tif 000009
【０１７６】
結果は図１１ｃに表示され、曲線１１３０はモデル化されたＯＬＥＤ／抽出フィルムの組み合わせの色偏差であり、曲線１１３２は、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤの色偏差である。
【０１７７】
実施例６：低ヘイズＵＬＩ、含浸したＰＳＡバックフィル
光抽出フィルムは、以下に説明されるように微細複製されたナノ中空材料用いて作製された（超低屈折率、すなわちＵＬＩ材料とも呼ばれる）。微細複製されたＵＬＩ及び微細複製されたＵＬＩを作製するプロセスに関する詳細な情報は、本明細書の他の箇所で参照される同一出願人による米国特許出願（代理人整理番号６６０１５ＵＳ００５）に見出すことができる。
【０１７８】
砲弾型の微細複製されたツール
砲弾型の微細複製ツールは、米国特許第６，２８５，００１号（Ｆｌｅｍｉｎｇら）に説明されるように、エキシマレーザーによる機械加工プロセスを使用して、この実施例６のために作製された。得られるパターンは、反転した砲弾型を有する銅ロールに変換され、ここでは砲弾型機構は、５０μｍピッチを有する密集した六角形のパターンに配置され、砲弾の形状は、旋回の表面を画定する湾曲した弧が、角度θ１＝２５度及びθ２＝６５度によって画定されていることを除いて、砲弾の形状は、実質的に実施例１で説明されているものであった。銅ロールは次いで、Ａｃｃｅｎｔｒｉｍ樹脂（Ｃｏｇｎｉｓから入手可能な７５重量％のＰＨＯＴＯＭＥＲ  ６２１０、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から入手可能な２５％の１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、及びＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓからの１重量％の光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ  １１７３の組成物を有する、ＵＶ硬化性アクリル樹脂を含むウレタン）を使用して、連続鋳造及び硬化プロセスのために複製マスターとして使用された。ＡｃｃｅｎｔｒｉｍはＰＥＴ支持フィルム（ＤｕＰｏｎｔ  ６１８  ＰＥＴフィルム、厚さ５ミル（１２７マイクロメートル））に成形され、次いで、紫外線光を使用して精密な円筒形のツールに対して硬化させた。
【０１７９】
Ａ−１７４処理されたシリカナノ粒子
凝縮器と温度計を備えた２リットル三口フラスコ内で、９６０グラムのＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰ有機シリカ細長粒子（Ｎｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から入手可能）、１９．２グラムの脱イオン水、及び３５０グラムの１−メトキシ−２−プロパノールを、高速攪拌で混合した。細長粒子は、約９ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲の直径、及び約４０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の長さを有するものであった。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分間撹拌した。
【０１８０】
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４１．７重量％のＡ−１７４改質細長シリカの透明な分散液を得た。
【０１８１】
低ヘイズ、低屈折率配合（ＵＬＩ樹脂）
１−メトキシ−２−プロパノール中のＡ−１７４で処理された、４１．７８重量％のシリカナノ粒子ＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰ溶液の１９４．１ｇが琥珀色のガラス瓶に添加された。そのジャーには、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＳＲ  ４４４が６４．８７ｇ、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＣＮ  ９８９３が４０．５ｇ（両方ともＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能）がエチルアセテート中の４０％溶液として添加され、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  １８４が１．４５８ｇ、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ８１９が０．４８ｇ（両方ともＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｉｇｈ  Ｐｏｉｎｔ，ＮＣ）から入手可能）、及びＴＥＧＯ（登録商標）Ｒａｄ  ２２５０（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｔｅｇｏ  Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ（Ｅｓｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）が１．５ｇ添加された。配合物の内容物は十分に混合され、５０．５重量％固形物のＵＶ硬化性ＵＬＩ及び樹脂を得た。
【０１８２】
超低屈折率（ＵＬＩ）構造体
上記の連続鋳造及び硬化プロセスからの砲弾型のフィルムが取られ、剥離のために処理された。剥離のための処理は、まずフィルムを２００Ｗで２０秒間、５００ｃｃｍ  Ｏ２の酸素プラズマ処理し、その後、１５０Ｗで９０秒間、２００ｃｃｍ  ＴＭＳでテトラメチルシラン（ＴＭＳ）プラズマ処理を行った。フィルムは次いで、超低屈折率（ＵＬＩ）構造体を微細複製するために、連続鋳造及び硬化プロセスのための複製マスターとして使用された。ＵＬＩ樹脂は、５０．５％固形物であり、３ミル（７６．２マイクロメートル）厚さのプライムコートされたＰＥＴフィルムだった。樹脂は、３５．３Ｖ及び５．８５アンペアで動作しているＬＥＤ硬化システムを使用して硬化させた。微細複製されたＵＬＩフィルムは、Ｆｕｓｉｏｎ  Ｌａｍｐ（Ｈバルブ）を使用して後硬化させた。微細複製したＵＬＩフィルム層の屈折率はＭｅｔｒｉｃｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ２０１０プリズムカプラー（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）から入手可能）を使って計測され、約１．２５であることが判った。図１０ｃは作製されたＵＬＩフィルム複製の構造化表面１０３０の光学顕微鏡写真を示し、ここで個々の砲弾型の抽出要素１０３２ははっきりと見える。
【０１８３】
抽出フィルム
ＵＬＩフィルムは、２３０°Ｆのローラーを備える加熱ローラーラミネータを使用して、圧力下で積層することによって、Ｓｏｋｅｎ  ２０３２感圧接着剤（Ｓｏｋｅｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＆  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ，（日本））でバックフィルされた。ＵＬＩ砲弾型のテンプレートへのＰＳＡの完全な充填は光学顕微鏡によって確認された。フィルムはまた、レーザーポインターを使用して調査され、並びに同様な屈折パターンは、オリジナルの銅製ツールから複製された砲弾型のフィルムのツールに関して観察された。
【０１８４】
この光抽出フィルムの光学性能は、抽出フィルムのバックフィルされた接着層をＰｈｉｌｉｐｓ  Ｌｕｍｉｂｌａｄｅ  ＯＬＥＤ試験ビヒクル（Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｕ．Ｓ．（Ｓｏｍｅｒｓｅｔ，ＮＪ）からの入手可能）の基材面に接合することによって評価された。積分ゲインは、抽出フィルムを備えるＯＬＥＤと、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤとの積分された出力比として測定された。埋め込まれた抽出フィルムを備える最大の角度による色非均一性は、埋め込まれた抽出フィルム有さないＯＬＥＤに対して改善を示した。埋め込まれた抽出フィルムを備えて、積分ゲインは１．２８だった。
【０１８５】
実施例７：ＵＬＩベースの内部抽出フィルムを備えるＯＬＥＤ
４００ｎｍの一次元構造体
この実験的な実施例７に関して使用される微細複製ツールは、金属の円筒形のツールパターンからの成形及び硬化によって作製されたフィルム複製であった。「鋸歯状」の一次元構造体のフィルムツール（４００ｎｍｎピッチで線状に延びるプリズム）を作製するために使用されるツールは、精密ダイヤモンド切削機を使用して、ツールの銅表面に切り込まれた、修正されたダイヤモンド切削金属円筒形パターンであった。精密な鋸歯状の切削形状を備える（図１２に示されるＳＥＭ画像）、生じる銅製円筒は、ニッケルでメッキされ、ＰＡ１１−４でコーティングされた。銅マスター円筒をメッキし、コーティングするプロセスは、微細複製プロセス時に、硬化した樹脂の取り外しを促進するために使用される一般的な実施である。フィルム複製品は、アクリレートモノマー（Ｃｏｇｎｉｃｓ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）を含むアクリレート樹脂組成物、及びＰＥＴ支持フィルム（厚さ５ミル（１２７マイクロメートル））上にキャスティングされた光開始剤（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓからの１重量％の光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ  １１７３）を使用して作製され、次いで紫外線光を使用して精密円筒形のツールに対して硬化された。
【０１８６】
得られた構造化されたフィルムの表面を、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスを使用して、シラン離型剤（テトラメチルシラン）でコーティングした。取り外す処理は、第１に、フィルムを２００Ｗで２０秒間、５００ｃｃｍ  Ｏ２の酸素プラズマ処理し、その後、１５０Ｗで９０秒間、２００ｃｃｍ  ＴＭＳでテトラメチルシラン（ＴＭＳ）プラズマ処理を行った。次いで、表面処理した構造化されたフィルムを、フィルムの一片を、構造化された側を外にして、キャスティングロールの表面に巻き付け及び固着することによって、ツールとして使用した。
【０１８７】
低ヘイズ、低屈折率配合物
Ａ−１７４で処理されたＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰシリカナノ粒子が、実施例６のように調製された。１−メトキシ−２−プロパノール中のＡ−１７４で処理された、４０重量％のシリカナノ粒子ＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰ溶液の１３１．２５ｇが琥珀色のガラス瓶に添加された。そのジャーには、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＳＲ  ４４４が４２ｇ、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＣＮ  ９８９３が１０．５ｇ（両方ともＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  １８４が０．２８７５ｇ、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ８１９が０．８ｇ（両方ともＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｉｇｈ  Ｐｏｉｎｔ，ＮＣ）から入手可能）、及びＴＥＧＯ（登録商標）Ｒａｄ  ２２５０（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｔｅｇｏ（登録商標）Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ（Ｅｓｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）が１ｇ、並びにエチルアセテート２５．５ｇが添加された。配合物の内容物は十分に混合され、５０．５重量％固形物のＵＶ硬化性ＵＬＩ及び樹脂を得た。
【０１８８】
一次元のＵＬＩ（超低屈折率）構造体
「４００ｎｍの一次元構造体」で上記の４００ｎｍピッチの、鋸歯状のフィルムは、取り外しのために処理された。取り外す処理は、フィルムを２００Ｗで２０秒間、５００ｃｃｍ  Ｏ２の酸素プラズマ処理し、その後、１５０Ｗで９０秒間、２００ｃｃｍ  ＴＭＳでテトラメチルシラン（ＴＭＳ）プラズマ処理を行った。次いで、表面処理した構造化されたフィルムを、フィルムの一片を、構造化された側を外にして、キャスティングロールの表面に巻き付け及び固着することによって、ツールとして使用した。
【０１８９】
フィルム微細複製装置を採用して、連続したフィルム基材上に微細構造化ナノボイド化構造を作製した。装置は、コーティング溶液を塗布するためのニードルダイ及びシリンジポンプと、円筒形の微細複製ツールと、ツールに対するゴムニップロールと、微細複製ツールの表面周囲に配設された一連のＵＶ−ＬＥＤアレイと、連続したフィルムを供給し、張力を掛け、巻き取るためのウェブ取扱システムとを含んだ。装置は、ツール温度、ツール回転、ウェブ速度、ゴムニップロール／ツール圧力、塗料溶液流量、及びＵＶ−ＬＥＤ放射照度を含む、いくつかのコーティングパラメータを手動で制御するように構成された。例示のプロセスが図２に示される。
【０１９０】
コーティング溶液（上記参照）を、ツールとフィルムとの間に形成されるニップに隣接する、３ミル（７６．２ミクロン）ＰＥＴフィルム（両面が下塗りされたＤｕＰｏｎｔ  Ｍｅｌｉｎｅｘフィルム）に塗布した。溶液の流量は、溶液の連続した回転バンクがニップで維持されるように、約０．２５ｍＬ／分に調節し、ウェブ速度は、１ｆｔ／分に設定した。
【０１９１】
ＵＶ−ＬＥＤバンクは、一列当たり１６のＬＥＤ（Ｎｉｃｈｉａ  ＮＣＣＵ００１、ピーク波長＝３８５ｎｍ）を備える８つの列を使用した。ＬＥＤは、各回路基板の面が、微細複製ツールのロールの表面に接するように位置付けられた４つの回路基板上で構成され、ＬＥＤの距離は、０．５〜１．５インチ（１．３〜３．８ｃｍ）の距離に調節することができた。ＬＥＤは、直列の８つＬＥＤの１６の平行な束で駆動された。ＵＶ−ＬＥＤバンクは、デバイス電流を調節することによって制御された。本明細書で記載されている実験に関して、電流は３５．４Ｖで約５．６アンペアに設定され、ＬＥＤから微細複製ツールまでの距離は０．５〜１．０インチだった（１．３〜２．５４ｃｍ）。放射照度は校正しなかった。コーティング溶液は、フィルムとして存在する溶液及びＵＶ  ＬＥＤのバンクを通過して回転するツールを用いて硬化され、ツール構造体の凹状、すなわち三次元の反転又は補完に一致する微細複製されたナノ多孔質構造体のアレイを形成する。
【０１９２】
構造化フィルムを、ツールから分離し、巻き取りロール上で回収した。ナノ構造化コーティングは、コーティングの機械的特性を改善するように、ＵＶ照射によって、更に硬化した（後処理硬化）。後処理硬化は、Ｈバルブを装着したＦｕｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｍｏｄｅｌ  Ｉ３００Ｐ（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ  ＭＤ）を用いて達成した。ＵＶチャンバは酸素約５０ｐｐｍまで窒素で不活性化した。
【０１９３】
ＵＬＩベースの内部抽出フィルムを備えるＯＬＥＤ
ＰＥＴ上にナノ複製したＵＬＩ層が、プラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ，Ｏｘｆｏｒｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｙａｔｔｏｎ，ＵＫ）から入手したＭｏｄｅｌ  ＰｌａｓｍａＬａｂ（商標）Ｓｙｓｔｅｍ  １００）によって窒化ケイ素の１０００ｎｍ厚の層でバックフィルされ、簡単に極性化された。ＰＥＣＶＤ法に使用したパラメータを表４に説明する。
【０１９４】
【表４】
2018092191.tif 000010
【０１９５】
窒化ケイ素層の屈折率はＭｅｔｒｉｃｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ２０１０プリズムカプラー（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）から入手可能）を使って計測され、約１．７８であることが判った。ナノ構造化層におけるＵＬＩと窒化ケイ素バックフィルとの屈折率の対比（屈折率における差）は約０．５だった。
【０１９６】
平坦化された基材上でのＯＬＥＤ製造は、アノード寸法を画定する５×５ｍｍの活性領域のシャドーマスクを介して、窒化ケイ素バックフィルでコーティングされた一次元の構造体の上に、約１１０ｎｍ厚のＩＴＯの堆積によって開始された。その後、緑の有機放射積層体及びカソードを堆積させてＯＬＥＤを完成させた。ＯＬＥＤは、シャドーマスクを通じて基準圧約１０−６トールの真空システム内で、シャドーマスクのセットを通じて、標準的な堆積によって製造した。
【０１９７】
以下のＯＬＥＤ構造体を堆積した：
ＨＩＬ（３００ｎｍ）／ＨＴＬ（４０ｎｍ）／ＥＭＬ（３０ｎｍ，６％）／ＥＴＬ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ）、ここでＨＩＬは正孔注入層であり、ＨＴＬは正孔輸送層であり、ＥＭＬは放射層であり、ＥＴＬは電子輸送層である。
【０１９８】
完了後、ＯＬＥＤは、米国特許第７，０１８，７１３号（Ｐａｄｉｙａｔｈら）で記載されているように、不活性雰囲気下でＳＡＥＳ脱水分及び脱酸素ゲッター（ＳＡＥＳ  Ｇｅｔｔｅｒｓ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｃｏｌｏｒａｄｏ  Ｓｐｒｉｎｇｓ，ＣＯ）から入手可能）を封入フィルムとＯＬＥＤの間に使用してバリア封入フィルムを積層することによって封入した。
【０１９９】
サンプルはＡｕｔｒｏｎｉｃコノスコープ（Ａｕｔｒｏｎｉｃ−Ｍｅｌｃｈｅｒｓ  ＧｍｂＨ（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）上で試験し、輝度及び傾斜度を測定した。表５は、いくつかのサンプルの測定の結果を示す。
【０２００】
【表５】
2018092191.tif 000011
【０２０１】
トータルゲインの測定値及び軸上のゲインは、図１３ａ及び図１３ｂそれぞれの最も右の列に要約してあり、「樹脂Ｂ」と表示されている。図中のダイヤモンド形状のマークは、データの群の統計測定値を表す。
【０２０２】
比較実施例１：Ａｃｃｅｎｔｒｉｍ系の内部抽出フィルムを備えるＯＬＥＤ
ナノ複製フィルムは、非ナノ中空Ａｃｃｅｎｔｒｉｍ樹脂（Ｃｏｇｎｉｓから入手可能な７５重量％のＰＨＯＴＯＭＥＲ  ６２１０、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、及びＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓからの１重量％の光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ  １１７３）が、ナノ中空かＵＬＩフィルム材料の代わりに使用されたことを除いて、実施例７に記載されているように作製された。４００ｎｍピッチの鋸歯状構造体がＡｃｃｅｎｔｒｉｍ樹脂に形成され、これは次いでプラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ，Ｏｘｆｏｒｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｙａｔｔｏｎ，ＵＫ）から入手したＭｏｄｅｌ  ＰｌａｓｍａＬａｂ（商標）Ｓｙｓｔｅｍ  １００）によって窒化ケイ素の１０００ｎｍ厚の層でバックフィルされ、簡単に極性化された。ＰＥＣＶＤ法に使用したパラメータは実施例７で説明した通りである。
【０２０３】
窒化ケイ素層の屈折率はＭｅｔｒｉｃｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ２０１０プリズムカプラー（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）から入手可能）を使って計測され、約１．７８であることが判った。Ａｃｃｅｎｔｒｉｍ樹脂の屈折率は約１．４８であった。Ａｃｃｅｎｔｒｉｍベースのナノ構造体とナノ構造体層における窒化ケイ素バックフィルとの屈折率の対比は約０．２だった。
【０２０４】
ＯＬＥＤは、バックフィルされた基材上で作られ、実施例７で説明した通りバリアフィルムで封入した。サンプルはＡｕｔｒｏｎｉｃコノスコープ（Ａｕｔｒｏｎｉｃ−Ｍｅｌｃｈｅｒｓ  ＧｍｂＨ（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）上で試験し、輝度及び傾斜度を測定した。表６は、いくつかのサンプルの測定結果を示す。
【０２０５】
【表６】
2018092191.tif 000012
【０２０６】
これらの比較実施形態のトータルゲインの測定値及び軸上のゲインは、図１３ａ及び図１３ｂそれぞれの中央列に要約してあり、「樹脂Ａ」と表示されている。
【０２０７】
比較実施例２：ガラス上のＯＬＥＤ
対照サンプルのＯＬＥＤは、一次元のナノ構造体サンプルを備えて比較のためにガラス上に作製された。光抽出フィルムが使用されていないことを除いては、製造及び封入は実施例７の通りであった。サンプルはＡｕｔｒｏｎｉｃコノスコープ（Ａｕｔｒｏｎｉｃ−Ｍｅｌｃｈｅｒｓ  ＧｍｂＨ（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）上で試験し、輝度及び傾斜度を測定した。表７は、いくつかのサンプルの測定の結果を示す。
【０２０８】
【表７】
2018092191.tif 000013
【０２０９】
これらの比較実施形態のトータルゲインの測定値及び軸上のゲインは、図１３ａ及び図１３ｂそれぞれの最も左の列に要約してあり、「ガラス」と表示されている。
【０２１０】
特記しない限り、本明細書及び「特許請求の範囲」で使用されている量、性質の測定などを表現する全ての数は、用語「約」により改変されていると理解されるべきである。したがって、反することが示されない限り、本明細書及び添付特許請求の範囲に記載の数値的パラメータは、本発明の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の性質に応じて変化する近似値である。均等論を特許請求の範囲の範疇に適用することを制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、記録された有効数字の桁数を考慮して、又通常の四捨五入を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広範な範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似であるにもかかわらず、いかなる数値も本明細書で述べられる具体的な例で示される程度に、これらは妥当に可能な限り精確に報告される。しかしながら、いかなる数値も試験及び測定の限界に関連する誤差を含み得る。
【０２１１】
本発明の様々な修正及び変更は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱せずに当該技術分野の当業者に明らかであり、本発明は、ここに記載された例示的な実施形態に限定されないことが理解されるべきである。例えば、１つの開示実施形態の特徴は、別に記載のない限り、他の開示実施形態全てにも適用され得ることを、読者は推定すべきである。また、本明細書において参照された全ての米国特許、公開特許出願、並びに他の特許及び非特許文書は、それらが上述の開示に矛盾しない範囲において、参照によって全てが組み込まれることが理解されるべきである。
【図１】
2018092191.tif 000014
【図２】
2018092191.tif 000015
【図３】
2018092191.tif 000016
【図３ａ】
2018092191.tif 000017
【図４ａ】
2018092191.tif 000018
【図４ｂ】
2018092191.tif 000019
【図４ｃ】
2018092191.tif 000020
【図５ａ】
2018092191.tif 000021
【図５ｂ】
2018092191.tif 000022
【図５ｃ】
2018092191.tif 000023
【図６ａ】
2018092191.tif 000024
【図６ｂ】
2018092191.tif 000025
【図６ｃ】
2018092191.tif 000026
【図７ａ】
2018092191.tif 000027
【図７ｂ】
2018092191.tif 000028
【図８】
2018092191.tif 000029
【図９ａ】
2018092191.tif 000030
【図９ｂ】
2018092191.tif 000031
【図１０ａ】
2018092191.tif 000032
【図１０ｂ】
2018092191.tif 000033
【図１０ｃ】
2018092191.tif 000034
【図１１ａ】
2018092191.tif 000035
【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
2018092191.tif 000037
【図１２】
2018092191.tif 000038
【図１３ａ】
2018092191.tif 000039
【図１３ｂ】
2018092191.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月23日(2018.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１１】
本発明の様々な修正及び変更は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱せずに当該技術分野の当業者に明らかであり、本発明は、ここに記載された例示的な実施形態に限定されないことが理解されるべきである。例えば、１つの開示実施形態の特徴は、別に記載のない限り、他の開示実施形態全てにも適用され得ることを、読者は推定すべきである。また、本明細書において参照された全ての米国特許、公開特許出願、並びに他の特許及び非特許文書は、それらが上述の開示に矛盾しない範囲において、参照によって全てが組み込まれることが理解されるべきである。
本願発明に関連する発明の実施形態について以下に列挙する。
[実施形態１]
自発光型光源からの光抽出を強化するための光抽出フィルムであって、
可撓性キャリアフィルムと、
前記キャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層であって、前記第１層及び前記第２層は、それらの間に第１の埋め込みインターフェースを画定する、第１層及び第２層と、を含み、
前記第１の埋め込みインターフェースは、第１の光抽出要素の第１の構造化表面を形成し、
前記第１層はナノ中空モルホルジーを有し、かつポリマー結合剤を含み、前記第１層はまた１．３５未満の屈折率を有し、
前記第２層は、前記第１層よりも大きい屈折率を有する、光抽出フィルム。
[実施形態２]
前記第１層が１．３未満の屈折率を有する、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態３]
前記第２層が１．４超の屈折率を有する、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態４]
前記第１層と前記第２層との屈折率の差が少なくとも０．３、又は少なくとも０．４、又は少なくとも０．５である、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態５]
前記第１層が前記キャリアフィルムと前記第２層との間に配置される、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態６]
前記第１の光抽出要素が十分に小さく、前記第２層が十分に薄いため、前記前記抽出フィルムが前記自発光型光源と組み合わされたときに、前記抽出要素の実質的な部分が、前記自発光型光源のエバネセント領域内に配置される、実施形態５に記載の抽出フィルム。
[実施形態７]
前記第１の光抽出要素が回折要素を含む、実施形態５に記載の抽出フィルム。
[実施形態８]
前記第１の光抽出要素が１マイクロメートル未満のピッチを有する、実施形態５に記載の抽出フィルム。
[実施形態９]
前記第１の光抽出要素が１マイクロメートル超のピッチを有する、実施形態５に記載の抽出フィルム。
[実施形態１０]
前記第１の光抽出要素が屈折要素を含む、実施形態９に記載の抽出フィルム。
[実施形態１１]
前記第１の光抽出要素がそれと関連付けられたランド部を有し、前記ランド部は５０マイクロメートル未満の厚さを有する、実施形態９に記載の抽出フィルム。
[実施形態１２]
前記ランド部の厚さが２５マイクロメートル未満である、実施形態１１に記載の抽出フィルム。
[実施形態１３]
前記第２層が光透過性粘弾性物質を含む、実施形態５に記載の抽出フィルム。
[実施形態１４]
前記第１の構造化表面と反対側の第２層の主表面を覆う剥離ライナーを更に含む、実施形態１３に記載の抽出フィルム。
[実施形態１５]
前記抽出フィルムは、前記抽出フィルムとは別に製造される自発光型光源への適用のために適合される、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態１６]
前記抽出フィルムは、その上で前記自発光型光源が製造され得る基材として適合される、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態１７]
前記キャリアフィルムは、該キャリアフィルムをロールツーロールプロセスにおいて自立する支持フィルムとして適したものにする物理的特性を有する、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態１８]
前記第１層又は前記第２層のいずれも、前記第１層又は前記第２層をロールツーロールプロセスにおいて自立する支持フィルムとして適したものにする物理的特性を有さない、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態１９]
前記キャリアフィルムによって担持される第３層と、それらの間に第２の埋め込まれたインターフェースを画定する第１層及び第２層と、を更に含み、
前記第２の埋め込まれたインターフェースは、第２の光抽出要素の第２の構造化表面を形成する、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態２０]
前記第１の光抽出要素は１マイクロメートル未満のピッチを有し、前記第２の光抽出要素は１マイクロメートル超のピッチを有する、実施形態１９に記載の抽出フィルム。
[実施形態２１]
前記第１の光抽出要素の実質的な部分は、前記抽出フィルムが前記自発光型光源と組み合わされたときに、前記自発光型光源のエバネセント領域内に配置されるように適合される、実施形態１９に記載の抽出フィルム。
[実施形態２２]
前記第２の光抽出要素がそれと関連付けられたランド部を有し、前記ランド部は５０マイクロメートル未満の厚さを有する、実施形態１９に記載の抽出フィルム。
[実施形態２３]
前記ランド部の厚さが２５マイクロメートル未満である、実施形態２２に記載の抽出フィルム。
[実施形態２４]
前記自発光型光源がＯＬＥＤを含む、実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態２５]
前記第１層及び前記第２層は前記可撓性キャリアフィルムと前記自発光型光源との間に配置される、前記自発光型光源と組み合わされた実施形態１に記載の抽出フィルム。
[実施形態２６]
デバイスであって、
ＯＬＥＤ、及び
前記ＯＬＥＤに取り付けられた光抽出フィルム、を含み、
前記光抽出フィルムは可撓性キャリアフィルムと、前記キャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層であって、第１の光抽出要素の第１の構造化表面を形成する第１の埋め込みインターフェースをそれらの間に画定する、第１層及び第２層と、を含み、
前記第１層はナノ中空モルホルジーを有し、かつポリマー結合剤を含み、前記第１層はまた１．３５未満の屈折率を有し、
前記第２層は、前記第１層よりも大きい屈折率を有し、かつ前記第１層と前記ＯＬＥＤとの間に配置される、デバイス。
[実施形態２７]
高屈折率領域が前記ＯＬＥＤと関連付けられ、前記高屈折率領域が少なくとも１つの有機光生成層及び少なくとも１つの透明電極層を含み、前記第１の光抽出要素の実質的な部分が、前記高屈折率領域のエバネセント領域内に配置される、実施形態２６に記載のデバイス。
[実施形態２８]
少なくとも１つの透明電極層が前記光抽出フィルムの一部である、実施形態２７に記載のデバイス。
[実施形態２９]
前記第１の光抽出要素が屈折要素を含み、かつ１マイクロメートル超のピッチを有する、実施形態２６に記載のデバイス。
[実施形態３０]
前記第１の光抽出要素がそれと関連付けられたランド部を有し、前記ランド部は５０マイクロメートル未満の厚さを有する、実施形態２９に記載のデバイス。
[実施形態３１]
前記ランド部が２５マイクロメートル未満の厚さを有する、実施形態２９に記載のデバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自発光型光源からの光抽出を強化するための光抽出フィルムであって、
可撓性キャリアフィルムと、
前記キャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層であって、前記第１層及び前記第２層は、それらの間に第１の埋め込みインターフェースを画定する、第１層及び第２層と、を含み、
前記第１の埋め込みインターフェースは、第１の光抽出要素の第１の構造化表面を形成し、
前記第１層はナノ中空モルホルジーを有し、かつポリマー結合剤を含み、前記第１層はまた１．３５未満の屈折率を有し、
前記第２層は、前記第１層よりも大きい屈折率を有する、光抽出フィルム。
【外国語明細書】
2018092191000001.pdf