(57)【要約】  耐久性光学フィルム（１１）は、微細構造化表面と１．０〜１．６５または１．０〜１．１５の範囲内の引掻き傷コントラスト比値とを有する重合光学フィルム構造体を含む。これらの耐久性光学フィルムは、複数のナノ粒子と丸形プリズム頂部微細構造体とを含みうる。
2007505359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細構造化表面と、シリカ、ジルコニア、またはそれらの混合物よりなる複数の表面改質コロイドナノ粒子と、を有する重合光学フィルム構造体、
を含む、耐久性光学フィルム。
【請求項２】
前記重合光学フィルム構造体が、第１の表面に沿って延在する複数の稜を有する、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項３】
前記複数の表面改質コロイドナノ粒子が、１ｎｍ超かつ１００ｎｍ未満の粒度を有することを特徴とする、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項４】
前記ナノ粒子が、チタニア、酸化アンチモン、アルミナ、酸化スズ、それらの混合金属酸化物、またはそれらの混合物をさらに含む、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項５】
前記シリカの粒度が５〜７５ｎｍである、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項６】
前記シリカの粒度が１０〜３０ｎｍである、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項７】
前記ジルコニアの粒度が５〜５０ｎｍである、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項８】
前記ジルコニアの粒度が５〜１５ｎｍである、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項９】
前記チタニア混合金属酸化物の粒度が５〜５０ｎｍである、請求項４に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項１０】
前記チタニア混合金属酸化物の粒度が５〜１５ｎｍである、請求項４に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項１１】
前記シリカが微細構造化表面の１０〜６０重量％を占める、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項１２】
前記シリカが微細構造化表面の１０〜４０重量％を占める、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項１３】
前記ジルコニアが微細構造化表面の１０〜７０重量％を占める、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項１４】
前記ジルコニアが微細構造化表面の３０〜５０重量％を占める、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項１５】
前記チタニア混合金属酸化物が微細構造化表面の１０〜７０重量％を占める、請求項４に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項１６】
前記チタニア混合金属酸化物が微細構造化表面の３０〜５０重量％を占める、請求項４に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項１７】
前記表面改質コロイドナノ粒子の表面が、前記重合光学フィルム構造体と重合可能な表面改質処理剤で改質されている、請求項１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項１８】
複数の表面改質コロイドナノ粒子を有する輝度向上重合構造体、
を含む、輝度向上フィルム。
【請求項１９】
前記輝度向上重合構造体が微細構造化表面を有する、請求項１８に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２０】
前記輝度向上重合構造体が、第１の表面に沿って延在する複数の稜を有する、請求項１８に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２１】
前記輝度向上重合構造体がプリズム状微細構造化表面を有する、請求項１８に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２２】
前記複数の表面改質コロイドナノ粒子が、１ｎｍ超かつ１００ｎｍ未満の粒度を有する酸化物粒子を含む、請求項１８に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２３】
前記ナノ粒子が、シリカ、ジルコニア、チタニア、酸化アンチモン、アルミナ、酸化スズ、またはそれらの混合物である、請求項１８に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２４】
前記複数の稜がプリズム頂部である、請求項２０に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２５】
前記プリズム頂部が丸形である、請求項２４に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２６】
前記プリズム頂部がフラットである、請求項２４に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２７】
前記重合構造体に光結合されたベース層をさらに含む、請求項１８に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２８】
前記ベース層が、スチレン−アクリロニトリル、セルローストリアセテート、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ナフタレンジカルボン酸のコポリマー、またはそれらの混合物を含む、請求項２７に記載の輝度向上フィルム。
【請求項２９】
（ａ）発光表面を有する照明デバイスと、
（ｂ）該発光表面に実質的に平行に配置された輝度向上フィルムであって、複数の表面改質コロイドナノ粒子を有する重合構造体を含む、輝度向上フィルムと、
を備える、デバイス。
【請求項３０】
前記照明デバイスがバックライト型ディスプレイデバイスである、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記照明デバイスがバックライト型液晶ディスプレイデバイスである、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記デバイスがハンドヘルドデバイスである、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記デバイスがコンピューターディスプレイである、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記デバイスがテレビである、請求項２９に記載のデバイス。
【請求項３５】
第１の表面と、
該第１の表面内に形成されたプリズムのアレイであって、
複数の第１のプリズムであって、それぞれが、該第１の表面の法線に対して第１のプリズム角方位を有する、第１のプリズムと、
複数の第２のプリズムであって、それぞれが、該法線に対して該第１の角方位と異なる第２のプリズム角方位を有する、第２のプリズムと、
を有する、プリズムのアレイと、
該第１の表面に対向する第２の表面と、
を含み、
該プリズムのアレイが複数の表面改質コロイドナノ粒子を有する、
耐久性光方向変換フィルム。
【請求項３６】
（ａ）発光表面を有する光導波路を有する照明光源と、
（ｂ）該光導波路に実質的に平行に配置された光方向変換フィルムであって、該方向変換フィルムは、第１の表面と第２の表面と該第１の表面上に形成されたプリズムのアレイとを有し、該方向変換フィルムは、該第１の表面が該発光表面に関連付けられて配設された状態で配設され、その結果、該光導波路の発光表面から出射した光線は、該プリズムのアレイに当たり、該プリズムのアレイにより反射および屈折されて、該光線は、該第２の表面を介してかつ実質的に所望の角方向に沿って該方向変換フィルムから出射するようになっている、光方向変換フィルムと、
を備え、
該プリズムのアレイが、第１の複数のプリズム（該第１の複数のプリズムは第１のプリズム形態を有する）と、第２の複数のプリズム（それぞれ、該第１のプリズム形態と異なる第２のプリズム形態を有する）と、を含み、該第１のプリズム形態および該第２のプリズム形態が、該第２の表面から出射する光線を該光導波路に入射した光線の実質的に均一なサンプリングに対応させるようになっており、かつ該光方向変換フィルムが、複数の表面改質コロイドナノ粒子を含む、
イルミネーションデバイス。
【請求項３７】
複数の表面改質コロイドナノ粒子を有する再帰反射重合構造体、
を含む、再帰反射フィルム。
【請求項３８】
前記再帰反射重合構造体が微細構造化表面を有する、請求項３７に記載の再帰反射フィルム。
【請求項３９】
前記再帰反射重合構造体が、第１の表面に沿って延在する複数の稜を有する、請求項３７に記載の再帰反射フィルム。
【請求項４０】
前記再帰反射重合構造体がプリズム状微細構造化表面を有する、請求項３７に記載の再帰反射フィルム。
【請求項４１】
前記複数の表面改質コロイドナノ粒子が、１ｎｍ超かつ１００ｎｍ未満の粒度を有する酸化物粒子を含む、請求項３７に記載の再帰反射フィルム。
【請求項４２】
前記ナノ粒子が、シリカ、ジルコニア、チタニア、酸化アンチモン、アルミナ、酸化スズ、またはそれらの混合物である、請求項３７に記載の再帰反射フィルム。
【請求項４３】
前記複数の稜がプリズム頂部である、請求項３９に記載の再帰反射フィルム。
【請求項４４】
前記微細構造化表面が微細構造化コーナーキューブアレイである、請求項３８に記載の再帰反射フィルム。
【請求項４５】
微細構造化表面と、シリカ、ジルコニア、またはそれらの混合物よりなる複数の表面改質コロイドナノ粒子と、を有する重合光学素子構造体、
を含む、耐久性光学素子。
【請求項４６】
前記ナノ粒子が、チタニア、酸化アンチモン、アルミナ、酸化スズ、それらの混合金属酸化物、またはそれらの混合物をさらに含む、請求項４５に記載の耐久性光学素子。
【請求項４７】
前記表面改質コロイドナノ粒子の表面が、前記重合光学素子構造体と重合可能な表面改質処理剤で改質されている、請求項４５に記載の耐久性光学素子。
【請求項４８】
前記重合光学素子構造体がプリズム状微細構造化表面を有する、請求項４５に記載の耐久性光学素子。
【請求項４９】
前記プリズム状微細構造化表面が丸形頂部を有する、請求項４５に記載の耐久性光学素子。
【請求項５０】
前記プリズム状微細構造化表面が平坦形頂部を有する、請求項４９に記載の耐久性光学素子。
【請求項５１】
微細構造化表面と、１．０〜１．１５の範囲内の引掻き傷コントラスト比値と、を有する重合光学フィルム構造体、
を含む、耐久性光学フィルム。
【請求項５２】
前記重合光学フィルム構造体が１．０〜１．１２の範囲内の引掻き傷コントラスト比値を有する、請求項５１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項５３】
前記重合光学フィルム構造体が１．０〜１．１０の範囲内の引掻き傷コントラスト比値を有する、請求項５１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項５４】
前記重合光学フィルム構造体が１．０〜１．０５の範囲内の引掻き傷コントラスト比値を有する、請求項５１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項５５】
前記重合光学フィルム構造体が、第１の表面に沿って延在する複数の稜を含む、請求項５１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項５６】
前記重合光学フィルム構造体が、シリカ、ジルコニア、またはそれらの混合物よりなる複数の表面改質コロイドナノ粒子を含む、請求項５１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項５７】
第１の表面に沿って延在する前記複数の稜が丸形である、請求項５５に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項５８】
前記丸形稜が４〜７マイクロメートルの範囲内の半径を有する、請求項５７に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項５９】
前記複数の表面改質コロイドナノ粒子が、第１の表面改質剤と、該第１の表面改質剤と異なる第２の表面改質剤と、により改質される、請求項５６に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項６０】
第１の表面に沿って延在する複数の丸形プリズム頂部を含む微細構造化表面と、１．０〜１．６５の範囲内の引掻き傷コントラスト比値と、を有する重合光学フィルム構造体、
を含む、耐久性光学フィルム。
【請求項６１】
前記重合光学フィルム構造体が１．０〜１．４の範囲内の引掻き傷コントラスト比値を有する、請求項６０に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項６２】
前記重合光学フィルム構造体が１．０〜１．１０の範囲内の引掻き傷コントラスト比値を有する、請求項６０に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項６３】
前記重合光学フィルム構造体が、シリカ、ジルコニア、またはそれらの混合物よりなる複数の表面改質コロイドナノ粒子を含む、請求項６０に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項６４】
前記丸形プリズム頂部が４〜７マイクロメートルの範囲内の半径を有する、請求項６０に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項６５】
前記複数の表面改質コロイドナノ粒子が、第１の表面改質剤と、該第１の表面改質剤と異なる第２の表面改質剤と、により改質される、請求項６３に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項６６】
シリカ、ジルコニア、またはそれらの混合物よりなる複数の表面改質コロイドナノ粒子を含む微細構造化表面と、１．０〜１．６５の範囲内の引掻き傷コントラスト比値と、を有する重合光学フィルム構造体、
を含む、耐久性光学フィルム。
【請求項６７】
前記重合光学フィルム構造体が１．０〜１．４の範囲内の引掻き傷コントラスト比値を有する、請求項６６に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項６８】
前記重合光学フィルム構造体が１．０〜１．１０の範囲内の引掻き傷コントラスト比値を有する、請求項６６に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項６９】
前記シリカの粒度が５〜７５のナノメートルである、請求項６６に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項７０】
前記シリカが前記微細構造化表面の１０〜６０重量％を占める、請求項６６に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項７１】
前記重合光学フィルム構造体が、第１の表面に沿って延在する複数のプリズム頂部を含む、請求項６６に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項７２】
前記重合光学フィルム構造体が、第１の表面に沿って延在する複数の丸形プリズム頂部を含む、請求項７１に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項７３】
前記丸形プリズム頂部が４〜７マイクロメートルの範囲内の半径を有する、請求項７２に記載の耐久性光学フィルム。
【請求項７４】
前記複数の表面改質コロイドナノ粒子が、第１の表面改質剤と、該第１の表面改質剤と異なる第２の表面改質剤と、により改質される、請求項６６に記載の耐久性光学フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、耐久性光学素子に関する。より詳細には、本発明は、たとえば、輝度向上フィルム、光学照明フィルム、または反射素子のような微細構造体保有物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
輝度向上フィルム、光方向変換フィルム、または反射素子のような微細構造体保有物品は、さまざまな形態で作製される。そのような一形態は、一連の交互に現れる先端と溝とを備える。そのような形態の一例は、対称な先端と溝との規則的反復パターンを有する輝度向上フィルムである。他の例は、先端と溝とが対称でなくかつサイズも方位も先端と溝との距離も均一でないパターンを備える。
【０００３】
現用の輝度向上フィルムや光学照明フィルムなどの１つの欠点は、微細構造体の先端が機械的損傷を受けやすいことである。たとえば、指の爪または硬質の比較的鋭いエッジで軽く擦ると、微細構造体の先端が破壊したり破損したりする可能性がある。輝度向上フィルムの通常の取扱い時、たとえば、ラップトップコンピューター用の液晶ディスプレイの製造時、先行技術の微細構造体の先端を破壊するのに十分な条件に遭遇する。
【０００４】
微細構造体のピークが破壊された場合、影響を受けたピークの反射性および屈折性が低下し、透過光は実質的にすべて前方角方向に散乱される。したがって、輝度向上フィルムがディスプレイ中に存在しかつディスプレイを垂直に目視した場合、輝度向上フィルム中の引掻き傷は、フィルムの周囲の非損傷領域よりも輝度が低い。しかしながら、ディスプレイ上の画像をもはや目視できない角度である「カットオフ」角の近傍の角度またはそれよりも大きい角度でディスプレイを目視した場合、引掻き傷は、フィルムの周囲の非損傷領域よりも実質的に輝度が高く見える。いずれの状況においても、引掻き傷は、美的外観上、非常に好ましくないので、ごくわずかの副次的な引掻き傷にとどまらない輝度向上フィルムは、液晶ディスプレイに使用するうえで許容できない。
【０００５】
耐久性は、定量化の困難な性質であった。これまでは、微細構造体表面に引掻き傷を形成して引掻き傷の幅もしくは深さまたは引掻き傷の付いた微細構造体表面に関連する利得のいずれかを測定することにより、微細構造体保有物品の耐久性の測定が行われてきた。これまでの耐久性試験は、微細構造体表面の引掻き傷が光学ディスプレイの欠陥としてどのように見えるかに関して信頼性のある定量化も現実的な解釈も必ずしも提供するものではなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的には、本発明は、さまざまな用途に有用な耐久性光学素子、たとえば、微細構造化フィルムなどのような光学素子など、さらには該微細構造化フィルムを内蔵するディスプレイや他のデバイスに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、耐久性光学フィルムは、微細構造化表面と１．０〜１．１５の範囲内の引掻き傷コントラスト比値とを有する重合光学フィルム構造体を含む。
【０００８】
他の実施形態では、耐久性光学フィルムは、第１の表面に沿って延在する複数の丸形プリズム頂部を含む微細構造化表面と１．０〜１．６５の範囲内の引掻き傷コントラスト比値とを有する重合光学フィルム構造体を含む。
【０００９】
さらなる実施形態では、耐久性光学フィルムは、シリカ、ジルコニア、またはそれらの混合物よりなる複数の表面改質コロイドナノ粒子を含む微細構造化表面と１．０〜１．６５の範囲内の引掻き傷コントラスト比値とを有する重合光学フィルム構造体を含む。
【００１０】
上記の発明の概要は、本発明のそれぞれの開示された実施形態やすべての実施態様について記載することを意図したものではない。以下に記載の図、詳細な説明、および実施例により、これらの実施形態についてより具体的に説明する。
【００１１】
本発明に係る種々の実施形態に関する以下に記載の詳細な説明を添付の図面に関連させて検討すれば、本発明についてより完全な理解が得られるであろう。
【００１２】
本発明は種々の変更形態および代替形態に適用しうるが、図面ではそれらの特定例を例示的に示した。これらの特定例について詳細に説明する。しかしながら、当然のことではあるが、本発明を記載の特定の実施形態に限定しようとするものではない。そうではなく、本発明の精神および範囲に包含されるすべての変更形態、等価形態、および代替形態を包含することを意図するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る耐久性物品は、耐久性微細構造化フィルムを必要とするさまざまな用途、たとえば、輝度向上フィルム、光方向変換フィルム、さらには耐久性微細構造体を内蔵するディスプレイや他のデバイスなどに適用可能であると考えられる。本発明はそのように限定されるものではないが、本発明の種々の態様の評価は、以下に提供されている実施例を検討することにより得られるであろう。
【００１４】
輝度向上フィルムは、一般的には、照明デバイスのオンアクシス輝度（本明細書中では「輝度」と記す）を向上させる。輝度向上フィルムは、光透過性微細構造化フィルムでありうる。微細構造化表面形状は、フィルムを用いて反射および屈折により光を再方向付けできるようになっているフィルム表面上の複数のプリズムでありうる。ラップトップコンピューター、時計などに見られるような光学ディスプレイで使用した場合、微細構造化光学フィルムは、ディスプレイから逃散する光を光学ディスプレイを貫通する法線軸から所望の角度で配設された１対の平面内に制限することにより、光学ディスプレイの輝度を増大させることが可能である。その結果として、許容範囲外にディスプレイから出射するおそれのある光を反射させてディスプレイ中に戻し、そこでその一部分を「リサイクル」してディスプレイから逃散させうる角度で微細構造化フィルムに戻される。リサイクルは、所望のレベルの輝度を有するディスプレイを提供するために必要とされる電力消費量を低減させることができるので有用である。
【００１５】
再帰反射フィルムは、一般的には、その主要表面に垂直な軸を中心とするシートの回転方位にかかわらず比較的大きい照射角でかなりの割合の入射光を反射させることが可能である。キューブコーナー再帰反射フィルムは、実質的に平面状のベース表面とベース表面の反対側の複数のキューブコーナー素子を含む構造化表面とを典型的には有する本体部分を備えうる。各キューブコーナー素子は、単一の基準点すなわち頂点で典型的には交差する３つの互いに実質的に垂直な光学面を含みうる。キューブコーナー素子の底面は、光がキューブコーナー素子中に透過されるときに通過するアパーチャーとして作用する。米国特許第５，８９８，５２３号明細書（参照により本明細書に援用されるものとする）に記載されているように、使用時、シートのベース表面に入射した光は、シートのベース表面で屈折し、シート上に配設されたキューブコーナー素子の対応する底面を透過し、３つの垂直なキューブコーナー光学面のそれぞれから反射され、光源の方向に再方向付けされる。
【００１６】
以下に定義される用語に関して、特許請求の範囲または本明細書中の他のどこかに異なる定義が与えられていないかぎり、これらの定義が適用されるものとする。
【００１７】
「ポリマー」という用語は、ポリマー、コポリマー（たとえば、２種以上の異なるモノマーを用いて形成されるポリマー）、オリゴマー、およびそれらの組合せ、さらには共押出しまたはエステル交換などの反応により混和性ブレンドの状態で形成されうるポリマー、オリゴマー、またはコポリマーを包含するものとする。とくに指示がないかぎり、ブロックコポリマーおよびランダムコポリマーの両方が包含される。
【００１８】
「屈折率」という用語は、本明細書中では材料の絶対屈折率として定義される。これは、当然のことながら、自由空間中の電磁放射線の速度とその材料中の該放射線の速度との比である。屈折率は、公知の方法を用いて測定可能であり、一般的には、可視光領域でアッベ屈折計を用いて測定される。
【００１９】
「コロイド」という用語は、本明細書中では、約１００ｎｍ未満の直径を有する粒子（一次粒子または会合一次粒子）を意味するものと定義される。
【００２０】
本明細書中で使用される「会合粒子」という用語は、凝結および／または凝集された２つ以上の一次粒子の集団を意味する。
【００２１】
本明細書中で使用される「凝結」という用語は、互いに化学結合されうる一次粒子間の強い会合を記述する。より小さい粒子への凝結体の分解を達成するのは困難である。
【００２２】
本明細書中で使用される「凝集」という用語は、電荷または極性により保持一体化可能でありかつより小さい構成要素に分解されうる一次粒子の弱い会合を記述する。
【００２３】
「一次粒度」という用語は、本明細書中では、非会合単一粒子のサイズとして定義される。
【００２４】
「ゾル」という用語は、本明細書中では、液相中のコロイド粒子の分散体または懸濁液として定義される。
【００２５】
「表面改質コロイドナノ粒子」という用語は、ナノ粒子が安定な分散体を提供するようにそれぞれ改質表面を有するナノ粒子を意味する。
【００２６】
「安定な分散体」という用語は、本明細書中では、ある時間にわたり、たとえば、約２４時間にわたり、周囲条件下で、たとえば、室温（約２０〜２２℃）下、大気圧下、かつ極度の電磁力のない条件下で、放置した後でコロイドナノ粒子が凝集しない分散体として定義される。
【００２７】
「利得」という用語は、本明細書中では、輝度向上フィルムに基づくディスプレイの輝度改善の尺度として定義され、光学材料の特性であり、輝度向上フィルムのジオメトリーの特性でもある。典型的には、利得が増大するにつれて視野角は減少する。利得を改善するとバックライトディスプレイの輝度が効果的に増大されるので、輝度向上フィルムでは高利得が望まれる。
【００２８】
終点による数値範囲の記述は、その範囲内に入るすべての数値を包含する（たとえば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、および５を包含する）。
【００２９】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、内容上明らかに異なる場合を除いて、複数形の指示対象を包含する。したがって、たとえば、「化合物」を含有する組成物への言及は、２種以上の化合物の混合物を包含する。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する場合、「または」という用語は、内容上明らかに異なる場合を除いて、一般的には、その意味に「および／または」を包含して利用される。
【００３０】
とくに指示がないかぎり、本明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量、コントラスト比のような性質の測定値などを表す数はすべて、いずれの場合においても、「約」という用語により修飾されるものとする。したがって、相反する指示がないがきり、以上の明細および添付の特許請求の範囲に示される数値パラメーターは、本発明の教示を利用して当業者が得ようとする所望の性質に依存して変化しうる近似値である。最低限でも、特許請求の範囲への均等論の適用を限定しようとするものではないが、各数値パラメーターは、少なくとも、報告された有効桁数の数を考慮に入れて通常の丸め技法を適用することにより解釈しなければならない。本発明の広い範囲を示す数値範囲およびパラメーターは近似値であるにもかかわらず、特定例に示される数値は、できるかぎり正確に報告されている。しかしながら、いずれの数値も、本質的に、それらの各試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含む。
【００３１】
耐久性微細構造化物品たとえばプリズム状光学フィルムは、突出プリズム状構造体による屈折および全内反射（ＴＩＲ）により輝度向上機能を提供する。これらの構造体は、若干の歩留まり損失の原因となる圧縮や破損による損傷の影響を受けやすい。現在、多くの場合、プリズム表面を損傷から保護するためにトッププリズムフィルム上にカバーシートが配置される。プリズム構造体の耐久性は、プリズムフィルムの重要な属性であり、したがって、この量を正確に測定できることがきわめて望ましい。プリズムの「耐引掻き性」を測定するためのこれまでの方法は、さまざまなプリズムフィルム間の差異を検出しうるが、非常にわずかな引掻き傷または圧縮状態を取り扱うのに十分な感度をもたない。本明細書中に提示された本発明の方法および装置は、増大された感度を提供し、その結果は、バックライト上での引掻き傷の可視度によく一致する。測定法および分析技術については、以下および実施例の節で説明する。
【００３２】
耐久性微細構造化物品は、重合性組成物から形成可能である。重合性組成物は、実質的に無溶媒の放射線硬化性無機物充填有機複合体でありうる。組成物の有機相は、反応性希釈剤とオリゴマーと架橋性モノマーとよりなりうるが、場合により光開始剤を含む。有機成分は、ほとんどの製品用途で少なくとも１．５０の屈折率を有することが可能であり、硬化形態で顕著な耐久性を呈する。より低い屈折率の組成物すなわち１．５０未満の屈折率の組成物は、一般的には、この屈折率範囲内の市販の材料の幅広い選択に基づいてより容易に達成される。より低い屈折率の樹脂は、当業者であればわかるであろういくつかの用途で有用性を発揮する。可視光スペクトルにおける高い透過率が望まれることもある。理想的には、組成物は、発生するいかなる引掻き傷の影響をも最小限に抑えると同時に、所望の光学的性質を最適化し、かつ米国特許第５，６２６，８００号明細書に記載されているような他の輝度向上製品故障モードを回避するのに十分な有意に高いＴｇ（ガラス転移温度）を保持する。
【００３３】
重合性組成物はまた、有意な可視光散乱を回避するようにサイズが選択された無機酸化物粒子をも含有しうる。選択された無機酸化物粒子は、屈折率もしくは耐引掻き性の増大またはその両方の増大を与えうる。光学的性質または材料の性質を最適化しかつ全組成物コストを低減させるために、無機酸化物粒子タイプの混合物を使用することが望ましいこともある。無機酸化物粒子と有機モノマーとオリゴマーとの全組成物は、好ましくは、１．４９超または１．５６超の屈折率を有する。無機酸化物充填ポリマーを使用することにより、非充填樹脂単独では取得しえない耐久性を達成できるようになる。硬化複合組成物は、耐久性、高い可視光透過率、光学的透明性、高い屈折率、環境安定性、および光安定性のいずれの製品特性をも満足すると同時に、低粘度、貯蔵安定性（組成物は経時により化学変化してはならず、粒子は沈降も相分離も起こしてはならない）、かつ好ましくは５分未満のタイムスケールでエネルギー硬化性であるという非硬化組成物要件を有し、しかも組成物は実質的に無溶媒である。多量の多官能性モノマーと反応的官能化無機酸化物粒子とを有する組成物は、オリジナルマスターの形態さらにはスリーエム・カンパニー（３Ｍ，Ｃｏ．）から入手可能な既存の輝度向上フィルムの形態を保持する。
【００３４】
耐久性物品は、複数の表面改質コロイドナノ粒子を有する重合構造体を含みうる。耐久性物品は、ベース層と光学層とから作製される光学素子または光学製品でありうる。ベース層および光学層は、同一のまたは異なるポリマー材料から形成可能である。複数の表面改質コロイドナノ粒子を有する重合構造体は、無溶媒系で形成可能であるという利点を有する。
【００３５】
表面改質コロイドナノ粒子は、物品または光学素子の耐久性および／または屈折率を向上させるのに効果的な量で重合構造体中に存在しうる。本明細書中に記載の表面改質コロイドナノ粒子は、さまざまな望ましい属性、たとえば、ナノ粒子が樹脂系内で安定な分散体を形成するようなナノ粒子と樹脂系との相溶性などを有することが可能であり、表面改質によりナノ粒子と樹脂系との反応性を提供すれば、複合体をより耐久性のあるものにすることが可能であり、適切に表面改質されたナノ粒子を樹脂系に添加すれば、非硬化組成物粘度に及ぼす影響が少なくなる。表面改質剤の併用物を用いれば、組成物の非硬化性および硬化性を操作しうる。適切に表面改質されたナノ粒子は、光学素子の光学的性質および物理的性質を改善することが可能であり、たとえば、樹脂の機械的強度を改善し、樹脂系内の固体体積負荷率を増大させつつ粘度変化を最小限に抑え、しかも樹脂系内の固体体積負荷率を増大させつつ光学的透明度を保持する。いくつかの実施形態では、とくに、本明細書に記載のナノ粒子負荷率を有する無溶媒系は、摂氏８５度で１〜１０００ｃｐｓの範囲内の粘度を有する。
【００３６】
表面改質コロイドナノ粒子は、１ｎｍ超かつ１００ｎｍ未満の粒度または会合粒度を有する酸化物粒子でありうる。それらの測定は、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）に基づいて行いうる。ナノ粒子は、たとえば、アルミナ、酸化スズ、酸化アンチモン、シリカ、ジルコニア、チタニア、それらの混合物、またはそれらの混合酸化物のような金属酸化物を含みうる。表面改質コロイドナノ粒子は、実質的に十分に凝縮されているかまたは結晶性でありうる。
【００３７】
シリカナノ粒子は、５〜７５ｎｍまたは１０〜３０ｎｍまたは２０ｎｍの粒度を有しうる。シリカナノ粒子は、１０〜６０重量％または１０〜４０重量％の量で耐久性物品中または光学素子中に存在しうる。本発明に係る材料に使用するためのシリカは、製品名ナルコ・コロイダル・シリカ（ＮＡＬＣＯ  ＣＯＬＬＯＩＤＡＬ  ＳＩＬＩＣＡ）としてナルコ・ケミカル・カンパニー（Ｎａｌｃｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）（イリノイ州ネーパービル（Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，Ｉｌｌ．））から市販されている。たとえば、シリカとしては、ナルコ（ＮＡＬＣＯ）製品１０４０、１０４２、１０５０、１０６０、２３２７、および２３２９が挙げられる。好適なヒュームドシリカとしては、たとえば、デグッサ・アーゲー（ＤｅＧｕｓｓａ  ＡＧ）（独国ハーナウ（Ｈａｎａｕ，Ｇｅｒｍａｎｙ））から入手可能な商品名アエロジル（ＡＥＲＯＳＩＬ）シリーズＯＸ−５０、−１３０、−１５０、および−２００、ならびにキャボット・コーポレーション（Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐ．）（イリノイ州タスコラ（Ｔｕｓｃｏｌａ，Ｉｌｌ．））から入手可能なＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ  ２０９５、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ  Ａ１０５、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  Ｍ５として販売されている製品が挙げられる。
【００３８】
ジルコニアナノ粒子は、５〜５０ｎｍまたは５〜１５ｎｍまたは１０ｎｍの粒度を有しうる。ジルコニアナノ粒子は、１０〜７０重量％または３０〜５５重量％の量で耐久性物品中または光学素子中に存在しうる。本発明に係る材料に使用するためのジルコニアは、製品名ナルコ（ＮＡＬＣＯ）ＯＯＳＳＯＯ８としてナルコ・ケミカル・カンパニー（Ｎａｌｃｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）（イリノイ州ネーパービル（Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，Ｉｌｌ．））から市販されている。
【００３９】
チタニア、酸化アンチモン、アルミナ、酸化スズ、および／または混合金属酸化物のナノ粒子は、５〜５０ｎｍまたは５〜１５ｎｍまたは１０ｎｍの粒度または会合粒度を有しうる。チタニア、酸化アンチモン、アルミナ、酸化スズ、および／または混合金属酸化物のナノ粒子は、１０〜７０重量％または３０〜５０重量％の量で耐久性物品中または光学素子中に存在しうる。本発明に係る材料に使用するための混合金属酸化物は、製品名オプトレーキ３（Ｏｐｔｏｌａｋｅ３）として触媒化成工業株式会社（Ｃａｔａｌｙｓｔｓ  ＆  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｃｏｒｐ．）（日本国川崎市（Ｋａｗａｓａｋｉ，Ｊａｐａｎ））から市販されている。
【００４０】
ナノサイズ粒子の表面処理により、高分子樹脂中において安定な分散体を提供しうる。好ましくは、粒子が重合性樹脂中に良好に分散されて実質的に均一な組成物を生じるように、表面処理によりナノ粒子を安定化させる。さらに、安定化された粒子が硬化時に重合性樹脂と共重合または反応できるように、ナノ粒子を少なくともその表面の一部分で表面処理により改質しうる。いくつかの実施形態では、第２の表面改質剤の選択により、対応するより低い粘度を有してより高いナノ粒子負荷率になるようにレオロジー変性（すなわち、粘度の増大または減少）を提供しうる。いくつかの実施形態では、第２の表面改質剤は、第１の表面改質剤と異なる。
【００４１】
ナノ粒子は、表面処理剤で処理可能である。一般的には、表面処理剤は、（共有結合により、イオン結合により、または強い物理吸着を介して）粒子表面に結合する第１の末端と、粒子と樹脂との相溶性を付与しかつ／または硬化時に樹脂と反応する第２の末端と、を有する。表面処理剤の例としては、アルコール、アミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、シラン、およびチタネートが挙げられる。好ましいタイプの処理剤は、部分的には、金属酸化物表面の化学的性質により決定される。シリカに対してはシランが好ましく、ケイ酸質充填剤に対しては他のものが好ましい。ジルコニアのような金属酸化物に対しては、シランおよびカルボン酸が好ましい。表面改質は、モノマーとの混合に続いてまたは混合後のいずれかで行いうる。シランの場合、樹脂への組込み前にシランを粒子またはナノ粒子の表面と反応させることが好ましい。表面改質剤の必要量は、粒度、粒子タイプ、改質剤分子量、および改質剤タイプのようないくつかの因子に依存する。一般的には、ほぼ単分子層の改質剤を粒子の表面に結合させることが好ましい。必要とされる結合手順または反応条件もまた、使用される表面改質剤に依存する。シランの場合、酸性または塩基性の条件下、昇温で、約１〜２４時間表面処理することが好ましい。カルボン酸のような表面処理剤は、昇温または長時間を必要としない。
【００４２】
耐久性組成物に好適な表面処理剤の代表的実施形態としては、たとえば、イソオクチルトリメトキシ−シラン、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート（ＰＥＧ３ＴＥＳ）、シルクエスト（Ｓｉｌｑｕｅｓｔ）Ａ１２３０、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート（ＰＥＧ２ＴＥＳ）、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリメトキシシラン、３−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルトリエトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルメチルジメトキシシラン、３−（アクリロイルオキシプロピル）メチルジメトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルジメチルエトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロピルジメチルエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリ−ｔ−ブトキシシラン、ビニルトリス−イソブトキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、ステアリン酸、ドデカン酸、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］酢酸（ＭＥＥＡＡ）、ベータ−カルボキシエチルアクリレート、２−（２−メトキシエトキシ）酢酸、メトキシフェニル酢酸のような化合物、およびそれらの混合物が挙げられる。
【００４３】
コロイド分散体中の粒子の表面改質は、さまざまな方法で達成可能である。この方法では、無機分散体と表面改質剤との混合が必要とされる。場合により、この時点で、たとえば、１−メトキシ−２−プロパノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、および１−メチル−２−ピロリジノンのような共溶媒を添加しうる。共溶媒は、表面改質剤さらには表面改質粒子の溶解性を向上させうる。続いて、無機ゾルと表面改質剤とを含む混合物を混合しながらまたは混合することなく室温または昇温で反応させる。一方法では、混合物を約８５℃で約２４時間反応させて表面改質ゾルを生成させうる。金属酸化物が表面改質される他の方法では、金属酸化物の表面処理は、好ましくは、粒子表面への酸性分子の吸着を含みうる。重金属酸化物の表面改質は、好ましくは室温で行われる。
【００４４】
シランによるＺｒＯ2の表面改質は、酸性条件下または塩基性条件下で達成可能である。ある場合には、シランは、酸性条件下で好適な時間をかけて加熱される。その時、分散体は、アンモニア水（または他の塩基）と組み合わされる。この方法により、ＺｒＯ2表面からの酸対イオンの除去さらにはシランとの反応が可能である。一方法では、粒子は、分散体から沈澱させて液相から分離される。
【００４５】
次に、表面改質粒子を種々の方法で硬化性樹脂中に組み込みうる。好ましい態様では、溶媒交換手順が利用される。それによれば、樹脂は表面改質ゾルに添加され、水および共溶媒（使用する場合）は蒸発により除去され、したがって、粒子は重合性樹脂中に分散された状態になる。蒸発工程は、たとえば、蒸留、回転蒸発、またはオーブン乾燥により達成可能である。所望により、表面改質粒子を水非混和性溶媒中に抽出してから溶媒交換を行うことも可能である。
【００４６】
他の選択肢として、重合性樹脂中に表面改質ナノ粒子を組み込むための他の方法は、改質粒子を乾燥させて粉末にすることと、続いて、粒子を分散させる樹脂材料を添加することと、を含む。この方法の乾燥工程は、系に好適な従来の手段、たとえば、オーブン乾燥または噴霧乾燥などにより達成可能である。
【００４７】
表面改質剤の組合せが有用なこともある。その場合、表面改質剤の少なくとも１種は、硬化性樹脂と共重合しうる官能基を有する。たとえば、重合性基は、エチレン性不飽和官能基または開環重合を起こす環式官能基でありうる。エチレン性不飽和重合性基は、たとえば、アクリレート基もしくはメタクリレート基またはビニル基でありうる。開環重合を起こす環式官能基は、一般的には、酸素、硫黄、または窒素のようなヘテロ原子を含有し、好ましくは、エポキシドのように酸素を含有する３員環である。
【００４８】
光学層または微細構造化層は、本明細書に記載の高分子材料の部分的リストを含めて多種多様な高分子材料から形成可能である。この層は、高屈折率材料、たとえば、高屈折率（メタ）アクリレートモノマー、ハロゲン化モノマー、および当技術分野で公知の他のそのような高屈折率モノマーなどのモノマーから形成可能である。たとえば、米国特許第４，５６８，４４５号明細書；同第４，７２１，３７７号明細書；同第４，８１２，０３２号明細書；および同第５，４２４，３３９号明細書（いずれも参照により本明細書に援用されるものとする）を参照されたい。この光学層または微細構造化層の厚さは、約１０〜約２００ミクロンの範囲内でありうる。
【００４９】
光学層または微細構造化層を形成するのに好適な高分子樹脂としては、アクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーのｕ．ｖ．重合生成物が挙げられる。好適な樹脂は、米国特許第６，３５５，７５４号明細書（参照により本明細書に援用されるものとする）に記載されているように、臭素化アルキル置換フェニルアクリレートまたはメタクリレート（たとえば、４，６−ジブロモ−２−ｓｅｃ−ブチルフェニルアクリレート）、メチルスチレンモノマー、臭素化エポキシジアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、および六官能性芳香族ウレタンアクリレートオリゴマーのｕ．ｖ．重合生成物である。
【００５０】
ほとんどのタイプのエネルギー重合性テレケリックモノマーおよびオリゴマーは本発明に有用であるが、アクリレートは、その反応性が高いことが理由で好ましいこともある。重合性組成物は、気泡が組成物中に閉じ込められることがなくかつ完全な微細構造ジオメトリーが得られるように十分に低い流動可能な粘度でありうる。反応性希釈剤は、典型的には、ペンシルバニア州エクストン（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）のサートマー・カンパニー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．）から入手可能なＳＲ−３３９、ＳＲ−２５６、ＳＲ−３７９、ＳＲ−３９５、ＳＲ−４４０、ＳＲ−５０６、ＣＤ−６１１、ＳＲ−２１２、ＳＲ−２３０、ＳＲ−２３８、およびＳＲ−２４７のような単官能性または二官能性のモノマーである。ＳＲ−３３９のように１．５０超の屈折率を有する反応性希釈剤が好ましいこともある。オリゴマー材料とくに高屈折率を有するものもまた有用である。オリゴマー材料は、硬化組成物にバルクの光学的性質および耐久性を与える。典型的な有用なオリゴマーおよびオリゴマーブレンドとしては、ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能なＣＮ−１２０、ＣＮ−１０４、ＣＮ−１１５、ＣＮ−１１６、ＣＮ−１１７、ＣＮ−１１８、ＣＮ−１１９、ＣＮ−９７０Ａ６０、ＣＮ−９７２、ＣＮ−９７３Ａ８０、ＣＮ−９７５、およびジョージア州スマーナのサーフェイス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）から入手可能なエベクリル（Ｅｂｅｃｒｙｌ）１６０８、３２００、３２０１、３３０２、３６０５、３７００、３７０１、６０８、ＲＤＸ−５１０２７、２２０、９２２０、４８２７、４８４９、６６０２、６７００−２０Ｔが挙げられる。このほか、耐久性高架橋密度複合マトリックスを達成するために、多官能性架橋剤を使用しうる。多官能性モノマーの例としては、ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能なＳＲ−２９５、ＳＲ−４４４、ＳＲ−３５１、ＳＲ−３９９、ＳＲ−３５５、およびＳＲ−３６８、ならびにジョージア州スマーナのサーフェイス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）から入手可能なＰＥＴＡ−Ｋ、ＰＥＴＩＡ、およびＴＭＰＴＡ−Ｎが挙げられる。
【００５１】
多官能性モノマーは、重合性組成物の重合から生じるポリマーのガラス転移温度を増大させるための架橋剤として使用可能である。ガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、変調ＤＳＣ、または動的機械的分析のような当技術分野で公知の方法により測定可能である。高分子組成物は、４５℃超のガラス転移温度を提供するのに十分な程度に架橋可能である。
【００５２】
モノマー組成物は、約５０℃未満の融点を有しうる。モノマー組成物は、室温で液体でありうる。モノマー組成物は、従来の遊離基重合法により重合可能である。
【００５３】
開始剤の例としては、有機ペルオキシド類、アゾ化合物類、キニーネ類、ニトロ化合物類、アシルハライド類、ヒドラゾン類、メルカプト化合物類、ピリリウム化合物類、イミダゾール類、クロロトリアジン類、ベンゾイン類、ベンゾインアルキルエーテル類、ジケトン類、フェノン類などが挙げられる。市販の光開始剤としては、商品名ダロキュア（ＤＡＲＯＣＵＲ）１１７３、ダロキュア（ＤＡＲＯＣＵＲ）４２６５、イルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）６５１、イルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）１８００、イルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）３６９、イルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）１７００、およびイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）９０７、イルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）８１９としてチバ・ガイギー（Ｃｉｂａ  Ｇｅｉｇｙ）から市販されているものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ホスフィンオキシド誘導体としては、ノースカロライナ州シャーロットのバスフ（ＢＡＳＦ，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，Ｎ．Ｃ．）から入手可能な２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドであるルシリン（ＬＵＣＩＲＩＮ）ＴＰＯが挙げられる。光開始剤は、約０．１〜１０重量パーセントまたは約０．１〜５重量パーセントの濃度で使用可能である。
【００５４】
本明細書に記載の重合性組成物は、当業者であればわかるであろうが、そのような重合性組成物に有用でありうる１種以上の他の有用成分をも含有しうる。たとえば、重合性組成物は、１種以上の界面活性剤、顔料、充填剤、重合防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、および他の利用可能な成分を含みうる。そのような成分は、効果的であるとわかっている量で含まれうる。表面張力を低下させ、湿潤性を改善し、より平滑なコーティングおよびより少ないコーティング欠陥になるように、フルオロ界面活性剤のような界面活性剤を重合性組成物に含めることが可能である。
【００５５】
重合性組成物は、硬質樹脂から形成可能である。「硬質樹脂」という用語は、得られるポリマーがＡＳＴＭ  Ｄ−８８２−９１手順に従って評価したときに５０または４０または３０または２０または１０または５パーセント未満の破断点伸びを呈することを意味する。また、硬質樹脂ポリマーは、ＡＳＴＭ  Ｄ−８８２−９１手順に従って評価したときに１００ｋｐｓｉ（６．８９×１０8パスカル）超の引張モジュラスを呈しうる。
【００５６】
光学層は、ベース層に直接接触させるかまたはベース層に光学的にアライメントさせることが可能であり、光学層により光の流れを方向付けたり集束させたりしうるサイズ、形状、および厚さでありうる。光学層は、以下に記載されかつ図および実施例に示されるようないくつかの有用なパターンのいずれかを有することのできる構造化微細構造化表面を有しうる。微細構造化表面は、フィルムの長さまたは幅に沿って延在する複数の平行な長手方向の稜でありうる。これらの稜は、複数のプリズム頂部から形成可能である。これらの頂部は、鋭利形、丸形、または平坦形すなわち切頭形でありうる。これらは、規則的または不規則的プリズム状パターンを包含し、環状プリズム状パターン、キューブコーナーパターン、または任意の他のレンチキュラー微細構造体でありうる。有用な微細構造体は、輝度向上フィルムとして使用するための全内部反射フィルムとして機能しうる規則的プリズム状パターンである。他の有用な微細構造体は、反射フィルムとして使用するための再帰反射フィルムまたは素子として機能しうるコーナーキューブプリズム状パターンである。他の有用な微細構造体は、光学ディスプレイに使用するための光学素子として機能しうるプリズム状パターンである。他の有用な微細構造体は、光学ディスプレイに使用するための光方向変換フィルムまたは素子として機能しうるプリズム状パターンである。
【００５７】
ベース層は、光学製品（すなわち、光の流れを制御するように設計された製品）に使用するのに好適な性質および組成でありうる。材料が十分に光学的に透明であり、かつ特定の光学製品の形態に集成したり特定の光学製品内で使用したりするのに十分な程度に構造的に高強度であるかぎり、ほとんど任意の材料をベース材料として使用可能である。光学製品の性能が経時により損なわれないようにするのに十分な耐温度性および耐老化性を有するベース材料を選択することが可能である。
【００５８】
いずれの光学製品についても、ベース材料の特定の化学組成および厚さは、作製される特定の光学製品の要件に依存しうる。すなわち、とくに、強度、透明性、耐温度性、表面エネルギー、光学層への固着性に対する要求のバランスがとられる。
【００５９】
有用なベース材料としては、たとえば、スチレン−アクリロニトリル、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルローストリアセテート、ポリエーテルスルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルクロリド、ポリスチレン、ポリエチレンナフタレート、ナフタレンジカルボン酸をベースとするコポリマーまたはブレンド、ポリシクロ−オレフィン、ポリイミド、およびガラスが挙げられる。場合により、ベース材料は、これらの材料の混合物または併用物を含有しうる。一実施形態では、ベースは、多層でありうるかまたは連続相中に懸濁もしくは分散された分散相を含有しうる。
【００６０】
微細構造体保有製品のようないくつかの光学製品、たとえば、輝度向上フィルムでは、好ましいベース材料の例として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリカーボネートが挙げられる。有用なＰＥＴフィルムの例としては、デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ）のデュポン・フィルムズ（ＤｕＰｏｎｔ  Ｆｉｌｍｓ）から入手可能な写真グレードのポリエチレンテレフタレートおよびメリネックス（ＭＥＬＩＮＥＸ）（登録商標）ＰＥＴが挙げられる。
【００６１】
いくつかのベース材料は、光学活性をもつこともあり、偏光材料として機能しうる。いくつかのベース（本明細書中では、フィルムまたは基材とも記す）は、偏光材料として有用であることが光学製品技術分野で公知である。フィルムによる光の偏光は、たとえば、通過光を選択的に吸収する二色性偏光子をフィルム材料中に組み込むことにより達成可能である。光の偏光はまた、アラインド雲母チップのような無機材料を組み込むことによりまたは連続フィルム内に分散された光変調液晶のドロップレットのように連続フィルム内に分散された不連続相により、達成可能である。代替手段として、異なる材料のマイクロファイン層からフィルムを作製することが可能である。フィルム内の偏光材料は、たとえば、フィルムの延伸、電界または磁界の印加、およびコーティング技術のような方法を利用することにより、偏光方位にアライメントさせることが可能である。
【００６２】
偏光フィルムの例としては、米国特許第５，８２５，５４３号明細書および同第５，７８３，１２０号明細書（いずれも参照により本明細書に援用されるものとする）に記載されているものが挙げられる。輝度向上フィルムと組み合わせてこれらの偏光子フィルムを使用することについては、米国特許第６，１１１，６９６号明細書（参照により本明細書に援用されるものとする）に記載されている。
【００６３】
ベースとして使用しうる偏光フィルムの第２の例は、米国特許第５，８８２，７７４号明細書（同様に参照により本明細書に援用されるものとする）に記載されているフィルムである。市販のフィルムは、３Ｍから商品名ＤＢＥＦ（デュアル輝度向上フィルム）として販売されている多層フィルムである。輝度向上フィルムにおけるそのような多層偏光光学フィルムの使用については、米国特許第５，８２８，４８８号明細書（参照により本明細書に援用されるものとする）に記載されている。
【００６４】
ベース材料のこのリストは、排他的なものではなく、当業者であればわかるであろうが、他の偏光フィルムおよび非偏光フィルムもまた、本発明に係る光学製品用のベースとして有用でありうる。これらのベース材料は、任意の数の他のフィルム（たとえば偏光フィルムなど）と組み合わせて多層構造体を形成することが可能である。追加のベース材料の最終候補リストには、とくに、米国特許第５，６１２，８２０号明細書および同第５，４８６，９４９号明細書に記載のフィルムが含まれうる。特定のベースの厚さもまた、光学製品に課される先に記載の要件に依存しうる。
【００６５】
耐久性微細構造体保有物品は、さまざまな形態で、たとえば、全内部反射フィルムを作製するのに十分な一連の交互に現れる先端と溝とを有する形態で、作製可能である。そのようなフィルムの例は、対称な先端と溝との規則的反復パターンを有する輝度向上フィルムであるが、他の例は、先端と溝とが対称でないパターンを有する。輝度向上フィルムとして有用な微細構造体保有物品の例は、米国特許第５，１７５，０３０号明細書および同第５，１８３，５９７号明細書（いずれも参照により本明細書に援用されるものとする）により記載されている。
【００６６】
これらの特許によれば、微細構造体保有物品は、（ａ）重合性組成物を調製する工程と；（ｂ）マスターのキャビティーを満たすのにかろうじて十分な量でマスターネガ微細構造化成形表面上に重合性組成物を堆積させる工程と；（ｃ）あらかじめ成形されたベースとマスター（少なくとも一方は可撓性である）との間で重合性組成物のビードを移動させることによりキャビティーを満たす工程と；（ｄ）組成物を硬化させる工程と；を含む方法により作製可能である。マスターは、ニッケル、ニッケルメッキ銅、もしくは黄銅のような金属品でありうるか、または重合条件下で安定でありかつマスターから重合材料をきれいに除去しうる表面エネルギーを好ましくは有する熱可塑性材料でありうる。本明細書に記載の微細構造体表面形状を構築するために使用される特定の方法は、米国特許第５，６９１，８４６号明細書（参照により本明細書に援用されるものとする）に記載の成形法に類似したものでありうる。本発明に係る微細構造体物品は、任意の所望の長さ、たとえば、５、１０、１００、１０００メートル、またはそれ以上のような長さで、連続法から形成可能である。
【００６７】
耐久性物品は、耐久性微細構造化フィルムたとえば輝度向上フィルムなどを必要とする用途で使用可能である。これらの耐久性輝度向上フィルムの構造体は、たとえば、米国特許第５，７７１，３２８号明細書、米国特許第５，９１７，６６４号明細書、米国特許第５，９１９，５５１号明細書、米国特許第６，２８０，０６３号明細書、および米国特許第６，３５６，３９１号明細書（いずれも参照により本明細書に援用されるものとする）に見られるような多種多様な微細構造化フィルムを含みうる。
【００６８】
図１に全体として１０で示されるバックライト型液晶ディスプレイは、ディフューザー１２と液晶ディスプレイパネル１４との間に位置決め可能な本発明に係る輝度向上フィルム１１を備える。バックライト型液晶ディスプレイはまた、蛍光ランプのような光源１６と、液晶ディスプレイパネル１４の方向に反射させるように光を伝送するための光導波路１８と、同様に液晶ディスプレイパネルの方向に光を反射させるための白色リフレクター２０と、を備える。輝度向上フィルム１１は、光導波路１８から放出される光を平行化させることにより液晶ディスプレイパネル１４の輝度を増大させる。輝度を増大させると、液晶ディスプレイパネルにより生成される画像をよりシャープにすることが可能になり、しかも光源１６の電力を低減させて選択された輝度を生成できるようになる。バックライト型液晶ディスプレイ中の輝度向上フィルム１１は、コンピューターディスプレイ（ラップトップディスプレイおよびコンピューターモニター）、テレビ、ビデオレコーダー、移動体通信デバイス、ハンドヘルドデバイス（すなわち、携帯電話、ＰＤＡ）、自動車用およびアビオニクス用機器ディスプレイなどのような装置（参照文字２１により表されている）に有用である。図１はエッジライト型システムを示しているが、当然のことながら、照明システムは、透過型ＬＣＤテレビに使用されるようにフィルム１１を直接照明することが可能である。
【００６９】
輝度向上フィルム１１は、図２に示されるように、プリズム２２、２４、２６、および２８に代表されるプリズムのアレイを備える。各プリズムたとえばプリズム２２などは、第１の面３０と第２の面３２とを有する。プリズム２２、２４、２６、および２８は、プリズムが形成される第１の表面３６と、実質的にフラットすなわち平面状でありかつ第１の表面の反対側にある第２の表面３８と、を有する本体部分３４上に形成可能である。
【００７０】
正直角柱のリニアアレイは、光学的性能と製造の容易さの両方を提供しうる。直角柱とは、頂角θがほぼ９０°であるが約７０°〜１２０°または約８０°〜１００°の範囲内であってもよいことを意味する。プリズム面は、同一である必要はなく、プリズムは、互いに傾いていてもよい。さらに、フィルムの厚さ４０とプリズムの高さ４２との関係は、決定的に重要であるわけはないが、明確に規定されたプリズム面を有するより薄いフィルムを使用することが望ましい。面を突出させるのであれば、面が表面３８となしうる角度は、４５°でありうる。しかしながら、この角度は、面のピッチまたは頂部の角度θに依存して変化するであろう。
【００７１】
図３〜９は、光学素子の構成体の代表的な実施形態を例示している。これらの図面は寸法どおりではなく、とくに、構造化表面のサイズは例示を目的としてかなり誇張されている点に留意されたい。光学素子の構成体は、以下に記載の実施形態の併用物すなわち２つ以上を含みうる。
【００７２】
図３について説明する。この図には、光学素子すなわち光方向付けフィルムの一実施形態の一部分の代表的断面図が例示されている。フィルム１３０は、第１の表面１３２と、複数の実質的にリニアに延在するプリズム素子１３６を含む対向構造化表面１３４と、を含む。各プリズム素子１３６は、第１のサイド表面１３８と第２のサイド表面１３８’とを有し、それらの上部縁は、交差して、プリズム素子１３６のピークすなわち頂部１４２を規定する。隣接プリズム素子１３６のサイド表面１３８、１３８’の底部縁は、交差して、プリズム素子間にリニアに延在するグルーブ１４４を形成する。図３に例示された実施形態では、プリズム頂部１４２により規定される二面角は、ほぼ９０度の大きさであるが、このおよび他の実施形態の二面角の正確な大きさは、所望の光学的パラメーターに従って変化させうることは理解されよう。
【００７３】
フィルム１３０の構造化表面１３４は、共通基準平面から異なる距離で離間したピークを有するプリズム素子よりなる複数の交互に現れるゾーンとして記述しうる。共通基準平面は、随意選択可能である。共通基準平面の便利な一例は、第１の表面１３２を含有する平面であり；他の例は、破線１３９により示される構造化表面の最も下側の溝の底端により規定される平面である。図３に例示された実施形態では、より低いプリズム素子は、幅約５０ミクロンおよび高さ約２５ミクロン（破線１３９から測定）の大きさであり、一方、より高いプリズム素子は、幅約５０ミクロンおよび高さ約２６ミクロンの大きさである。より高いプリズム素子を含むゾーンの幅は、約１ミクロン〜３００ミクロンの大きさでありうる。より低いプリズム素子を含むゾーンの幅は、決定的に重要であるわけでなく、２００ミクロン〜４０００ミクロンの大きさでありうる。所与の実施形態のいずれにおいても、より低いプリズム素子のゾーンは、より高いプリズム素子のゾーンと少なくとも同程度の幅でありうる。当業者であればわかるであろうが、図３に示された物品は、単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定しようとするものではない。たとえば、プリズム素子の高さまたは幅は、実用可能限度内で変化させることが可能である。すなわち、約１ミクロンから約２００ミクロンに及ぶ範囲内で正確なプリズムを機械加工することが実用上可能である。このほか、二面角を変化させることが可能であるか、またはプリズム軸を傾けて所望の光学効果を達成することが可能である。
【００７４】
第１のゾーンの幅は、約２００〜３００ミクロン未満でありうる。法線方向の目視条件下では、人間の眼は、約２００〜３００ミクロン未満の幅の領域で生じる光の強度の小さい変化を識別するのは困難である。したがって、第１のゾーンの幅を約２００〜３００ミクロン未満にした場合、このゾーンで生じうるいかなる光学的結合も、法線方向の目視条件下では人間の眼で検出することはできない。
【００７５】
１つ以上のプリズム素子の高さをそのリニア領域に沿って変化させて、共通基準平面の上にさまざまな高さで配置されたピークを有するプリズム素子の部分を含む交互に現れるゾーンを構築することにより、可変高さ構造化表面を実現することも可能である。
【００７６】
図４は、図３のときと同様な光学素子の他の実施形態を示している。ただし、フィルム１５０は、単一のより高いプリズム素子１５６を含むゾーンにより分離された相対的に低いプリズム素子１５４のゾーンを有する構造化表面１５２を含む。図３に示された実施形態とほぼ同様に、より高いプリズム素子は、構造化表面１５２へのフィルムの第２のシートの物理的接近を制限し、それにより、目視可能なウェットアウト状態の可能性を低減させる。人間の眼は光方向付けフィルム中の面の高さの変化に敏感であり、より高いプリズム素子の比較的広いゾーンはフィルムの表面上に目視可能なラインとして現れることが確認されている。これはフィルムの光学的性能に実質的に影響を及ぼさないが、ラインは、特定の商業的状況では望ましくないこともある。より高いプリズム素子のゾーンの幅を減少させれば、より高いプリズム素子が原因で生じるフィルムのラインを検出する人間の眼の能力は、それに対応して低下する。
【００７７】
図５は、光学素子の他の実施形態の代表例である。この場合、プリズム素子は、ほぼ同一のサイズであるが、反復階段パターンすなわちランプパターンで配置されている。図５に示されたフィルム１６０は、第１の表面１６２と、複数の実質的にリニアなプリズム素子１６６を含む対向構造化表面１６４と、を含む。各プリズム素子は、対向側面１６８、１６８’を有し、それらは、それらの上縁で交差して、プリズムピーク１７０を規定する。対向側面１６８、１６８’より規定された二面角は、約９０度の大きさである。この実施形態では、最も高いプリズムを第１のゾーンとみなすことが可能であり、隣接プリズムを第２のゾーンとみなすことが可能である。この場合も、第１のゾーンは、約２００〜３００ミクロン未満の大きさでありうる。
【００７８】
図６は、光学素子のさらなる実施形態を示している。図６に開示されたフィルム１８０は、第１の表面１８２と対向構造化表面１８４とを含む。このフィルムは、相対的に低いプリズム素子を含む第２のゾーンがさまざまな高さのプリズム素子を含有するという点で特性付けられうる。図６に示された構造化表面は、プリズム素子の高さの変化が原因で生じるフィルム表面上のラインに対する人間の眼の可視度を実質的に低下させるというさらなる利点を有する。
【００７９】
図７は、ソフトカットオフを提供するための光学素子の他の実施形態を示している。図７は、全体として２４０で示される本発明に係る輝度向上フィルムを示している。輝度向上フィルム２４０は、基材２４２と構造化表面材料２４４とを備える。基材２４２は、一般的には、ポリエステル材料でありうる。また、構造化表面材料２４４は、本明細書に論述される紫外線硬化アクリル系材料または他の高分子材料でありうる。基材２４２の外部表面は、好ましくはフラットであるが、構造体を有することも可能である。さらに、他の代替的基材を使用することも可能である。
【００８０】
構造化表面材料２４４は、その上に形成されたプリズム２４６、２４８、および２５０のような複数のプリズムを有する。プリズム２４６、２４８、および２５０は、それぞれ、ピーク２５２、２５４、および２５６を有する。ピーク２５２、２５４、および２５６はすべて、好ましくは９０度のピーク角すなわちプリズム角を有するが、６０度〜１２０度の範囲内の角度が含まれる。プリズム２４６と２４８との間に、谷２５８が存在する。プリズム２４８と２５０との間に、谷２６０が存在する。谷２５８は、プリズム２４６に関連付けられた谷を有するともみなすことが可能であり、７０度の谷角を有し、そして谷２６０は、プリズム２４８に関連付けられた谷とみなすことが可能であり、１１０度の谷角を有するが、他の値を使用することも可能である。効果的に、輝度向上フィルム２４０は、先行技術の輝度向上フィルムのように、光の一部分を反射させてリサイクルし残りの部分を屈折させることにより、バックライトの見掛けのオンアクシス輝度を増大させるが、プリズムは、交互方向に傾けられている。プリズムを傾ける効果は、出力光円錐のサイズを増大させることである。
【００８１】
図８は、丸形プリズム頂部を有する光学素子の他の実施形態を示している。輝度向上物品３３０は、１対の対向表面３３４、３３６を有する可撓性ベース層３３２であることを特徴とし、対向表面は両方とも、ベース層３３２に一体的に形成されている。表面３３４は、一連の突出光拡散素子３３８であることを特徴とする。これらの素子は、層３３２と同一の材料で作製された表面内の「隆起」の形態をとりうる。表面３３６は、ベース層３３２に一体的に形成された鈍頭形ピークすなわち丸形ピーク３４０を有するリニアプリズムのアレイであることを特徴とする。これらのピークは、弦幅３４２と断面ピッチ幅３４４と曲率半径３４６と根元角３４８とにより特性付けられる。この場合、弦幅は、断面ピッチ幅の約２０〜４０％に等しく、曲率半径は、断面ピッチ幅の約２０〜５０％に等しい。根元角は、約７０〜１１０度または約８５〜９５度の範囲内であり、約９０度の根元角が好ましい。アレイ内のプリズムの配置は、所望の光学的性能を最大化するように選択される。
【００８２】
丸形プリズム頂部輝度向上物品は、通常、利得減少の問題を抱えている。しかしながら、高屈折率表面改質コロイドナノ粒子の添加により、丸形プリズム頂部輝度向上物品の利得損失を相殺することが可能である。
【００８３】
図９は、フラットすなわち平面状のプリズム頂部を有する光学素子の他の実施形態を示している。輝度向上物品４３０は、１対の対向表面４３４、４３６を有する可撓性ベース層４３２であることを特徴とし、対向表面は両方とも、ベース層４３２に一体的に形成されている。表面４３４は、一連の突出光拡散素子４３８であることを特徴とする。これらの素子は、層４３２と同一の材料で作製された表面内の「フラット隆起」の形態をとりうる。表面４３６は、ベース層４３２に一体的に形成された平坦形ピークすなわち平面状ピーク４４０を有するリニアプリズムのアレイであることを特徴とする。これらのピークは、平坦化幅４４２と断面ピッチ幅４４４とにより特性付けられる。この場合、平坦化幅は、断面ピッチ幅の約０〜３０％に等しくしうる。
【００８４】
光導波路から光を抽出する他の方法は、漏れ全内部反射（ＴＩＲ）を用いるものである。漏れＴＩＲの一タイプでは、光導波路は楔形状を有し、光導波路の厚肉縁部に入射した光線は、光導波路の上端表面および下端表面に対する臨界角に達成するまで全内部反射される。次に、これらの亜臨界角光線は、出力表面に対してある視射角で抽出される。すなわち、より簡潔に述べると、光導波路から屈折して出る。次に、ディスプレイデバイスの照明に役立つようにするために、ディスプレイデバイスの目視軸すなわち出力軸に実質的に平行になるようにこれらの光線を方向変換しなければならない。この方向変換は、通常、方向変換レンズまたは方向変換フィルムを用いて達成される。
【００８５】
図１０〜１２は、方向変換フィルムを備えるイルミネーションデバイスを例示している。方向変換フィルムは、耐久性方向変換フィルムを形成すべく本明細書に開示された本発明に係る材料を含みうる。方向変換レンズまたは方向変換フィルムは、典型的には、入力表面上に形成されたプリズム構造体を備え、入力表面は、光導波路に隣接して配設される。出力表面に対して通常３０度未満の視射角で光導波路から出射する光線は、プリズム構造体に当たる。光線は、プリズム構造体の第１の表面で屈折し、プリズム構造体の第２の表面で反射され、その結果、所望の方向に、たとえば、ディスプレイの目視軸に実質的に平行な方向に、方向変換レンズまたはフィルムにより方向付けられる。
【００８６】
図１０について説明する。照射系５１０は、光結合された光源５１２と；光源リフレクター５１４と；出力表面５１８と背部表面５２０と入力表面５２１と端部表面５２２とを有する光導波路５１６と；背部表面５２０に隣接するリフレクター５２４と；入力表面５２８と出力表面５３０とを有する第１の光再方向付け素子５２６と；第２の光再方向付け素子５３２と；反射偏光子５３４と；を備える。光導波路５１６は、楔形であってもその改変形であってもよい。周知のように、光導波路の目的は、光源５１２からの光を、光源５１２よりもはるかに大きい領域にわたり、より詳細には出力表面５１８により形成される実質的に全領域にわたり、均一に分布させることである。光導波路５１６はさらに、好ましくは、コンパクトな薄型パッケージ中でこれらの課題を達成する。
【００８７】
光源５１２は、光導波路５１６の入力表面５２１にエッジ結合されたＣＣＦＬであってもよく、ランプリフレクター５１４は、光源５１２を包み込んでランプキャビティーを形成する反射フィルムであってもよい。リフレクター５２４は、光導波路５１６を支持し、均等拡散フィルムもしくは正反射フィルムまたはその組合せのような効率的なバックリフレクターであってもよい。
【００８８】
エッジ結合光は、ＴＩＲにより閉じ込められて入力表面５２１から端部表面５２２の方向に伝搬する。光は、ＴＩＲの漏れにより光導波路５１６から抽出される。光導波路５１６内に閉じ込められた光線は、ＴＩＲで跳ね返されるごとに楔角に基づいて上端壁および下端壁の平面に対するその入射角が増大する。したがって、光は、最終的には、ＴＩＲにより閉じ込めることができなくなるので、出力表面５１８および背部表面５２０のそれぞれから屈折して出る。背部表面５２０から屈折して出た光は、リフレクター５２４による正反射または拡散反射のいずれかにより光導波路５１６の方向に戻されて大部分はそれを貫通する。第１の光再方向付け素子５２６は、出力表面５１８から出射した光線を好ましい目視方向に実質的に平行な方向に沿って再方向付けするように配置される。好ましい目視方向は、出力表面５１８に垂直でありうるが、より典型的には、出力表面５１８に対してある角度をなすであろう。
【００８９】
図１１に示されるように、第１の光再方向付け素子５２６は、出力表面５３０が実質的に平面状でありかつ入力表面５２８がプリズム５３８、５４０、および５４２のアレイ５３６で形成されている光透過性光学フィルムである。第２の光再方向付け素子５３２もまた、光透過性フィルムであってもよく、例としては、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ）から入手可能なスリーエム・ブライトネス・エンハンスメント・フィルム（３Ｍ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）製品（ＢＥＦＩＩＩとして販売されている）のような輝度向上フィルムが挙げられる。反射偏光子５３４は、無機高分子コレステリック液晶反射偏光子またはフィルムであってもよい。好適なフィルムは、スリーエム・ディフューズ・リフレクティブ・ポーラライザー（３Ｍ  Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）フィルム製品（ＤＲＰＦとして販売されている）またはスペキュラー・リフレクティブ・ポーラライザー（Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）フィルム製品（ＤＢＥＦとして販売されている）であり、両方とも、ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能である。
【００９０】
アレイ５３６内において、各プリズム５３８、５４０、および５４２は、その対応する隣接プリズムに対して異なる側面角で形成可能である。すなわち、プリズム５４０は、プリズム５３８（角度ＡおよびＢ）ならびにプリズム５４２（角度ＥおよびＦ）と異なる側面角（角度ＣおよびＤ）で形成可能である。図示されるように、プリズム５３８は、角度ＡとＢの合計に等しいプリズム角すなわち開先角を有する。同様に、プリズム５４０は、角度ＣとＤの合計に等しいプリズム角を有し、一方、プリズム５４２は、角度ＥとＦの合計に等しいプリズム角を有する。アレイ５３６は異なるプリズム角に基づいて３種の異なるプリズム構造体を含むように示されているが、当然のことながら、実質的に任意の数の異なるプリズムを使用することが可能である。
【００９１】
プリズム５３８、５４０、および５４２はまた、共通のプリズム角であるがさまざまなプリズム方位を用いて形成可能である。プリズム軸
【数１】
2007505359.tif 000003
は、プリズム５３８について図１１に示されている。プリズム軸
【数２】
2007505359.tif 000004
は、プリズム５３８について示されるように、出力表面５３０に対して法線方向に配置してもよいし、またはプリズム５４０および５４２についてそれぞれ仮想軸
【数３】
2007505359.tif 000005
により例示されるように、光源に向かう方向もしくは光源から離れる方向のいずれかで出力表面に対して角度をなして配置してもよい。
【００９２】
プリズム５３８、５４０、および５４２は、図１１に示されるようにプリズムの規則的反復パターンまたはクラスター５４３でアレイ５３６内に配置可能であり、アレイ５３６は類似のプリズムに隣接して類似のプリズムを有するようには示されていないが、そのような形態を使用することも可能である。さらに、アレイ５３６内において、プリズム５３８、５４０、および５４２は、プリズム形態５３８のような第１のプリズム形態からプリズム形態５４０のような第２のプリズム形態にさらにはその次の形態に次々に連続的に変化させることも可能である。たとえば、第１のプリズム形態から第２のプリズム形態に段階的にプリズム形態を変化させることが可能である。他の選択肢として、図１１に示される形状と同様にステップごとにプリズムを変化させることも可能である。各クラスター５４３内において、プリズムは、空間リップル周波数よりも小さくなるように選択されたプリズムピッチを有する。同様に、クラスターは、規則的クラスターピッチを有しうる。プリズムアレイは、図１１に示されるように対称にすることも可能であるし、またはプリズムアレイは、非対称にすることも可能である。
【００９３】
図１１に示されるアレイ５３６は対称形状のプリズムを有するが、光再方向付け素子５２６’中に形成された図１２に示されるアレイ５３６’のようなプリズムのアレイを使用することも可能である。次に図１２について説明する。アレイ５３６’において、たとえば、プリズム５３８’は、角度Ｂ’に等しくない角度Ａ’を有する。プリズム５４０’および５４２’についても同様に、角度Ｃ’は、角度Ａ’および角度Ｄ’に等しくなく、かつ角度Ｅ’は、角度Ａ’、角度Ｃ’、角度Ｆ’のいずれにも等しくない。アレイ５３６’は、有利には、あらかじめ決められた角度の単一のダイヤモンド切削工具を用いて切削するごとに工具を傾けて異なるプリズム角および対称性のプリズムを作製するように形成可能である。しかしながら、単一の切削工具を用いた場合には、プリズム角は同一（すなわちＡ＋Ｂ＝Ｃ＋Ｄ＝Ｅ＋Ｆ）になることは理解されよう。
【００９４】
２つ程度の少ない異なるプリズム形態を使用してアレイ５３６内のクラスター中に配置しうると考えられるが、光導波路５１６からの出力プロファイルの改変を達成するのに必要な程度に多くのプリズムサイズを使用してもよい。プリズム側面角変化の１つの目的は、光パワーを分散させてさまざまな量の光パワーが第１の光再方向付け素子５２６に進入するようにすることである。さまざまな形状のプリズム５３８、５４０、および５４２は、光導波路の入力アパーチャーからの実質的に均一なサンプリングを提供する役割を果たし、それにより、光導波路５１６から抽出される光の不均一性を最小限に抑える。正味の結果として、とくに光導波路５１６の入口端５２１の近傍のリップル効果が効果的に最小限に抑えられる。
【００９５】
図１３は、引掻き傷コントラスト比を決定するための一方法６００を例示する概略フロー図である。この方法は、一般的には、微細構造化物品を提供すること６１０と、微細構造化物品中に引掻き傷を形成すること６２０と、引掻き傷の付いた光学フィルムに光照射すること６３０と、複数の引掻き傷コントラスト比を測定すること６４０と、次に、最大引掻き傷コントラスト比を決定すること６５０と、を含む。
【００９６】
微細構造化物品は、本明細書に記載のいかなる微細構造化物品であってもよい。引掻き傷の形成６２０は、任意の数の手段により達成しうる。一般的には、微細構造化物品の耐久性を評価するために、一貫性のあるパラメーターセットを用いて引掻き傷を形成する。引掻き傷を形成するために使用される例示的な一パラメーターセットは、半径０．００２ｍｍのプローブチップの使用を含む。プローブチップは、５０ｇの固定荷重下において１０ｆｐｍでプリズムの溝方向に垂直な方向に微細構造化表面を横切って牽引しうる。速度、プローブデザイン、またはプローブ重量が変化すると、異なる幅および深さの引掻き傷が形成されて、光学的検出結果が変化するであろう。したがって、引掻き傷を形成するための唯一の要件は、微細構造化物品の耐久性を評価するために各引掻き傷の形成に対して一貫性のあるパラメーターセットを使用することである。
【００９７】
引掻き傷の付いた光学フィルムは、任意の数の光源（たとえばバックライトなど）により光照射すること６３０が可能である。光源は、ほぼ均等拡散光を提供する拡散光源でありうる。カメラなどのような検出器により、引掻き傷の付いた微細構造体表面の光学画像を取り込んで引掻き傷の長さに沿って引掻き傷コントラスト比の測定を行うこと６４０が可能である。検出器および／または引掻き傷の付いたフィルムは、最大コントラスト比を得るために検出器が引掻き傷の付いたフィルムに対してオフアクシスになるように回転可能である。次に、コントラスト比データを操作して（すなわち、積分、規格化などを行って）、検出器により提供されたコントラスト比データに基づいて引掻き傷の付いたフィルムの最大コントラスト比を決定すること６５０が可能である。
【００９８】
引掻き傷サンプルの画像を取得した後、輝度値のアレイとしてデータをエクスポートしうる。引掻き傷の光学的コントラストを計算する単純明快な一方法は、各引掻き傷を横切って輝度線プロファイルを抽出することである。いくつかの測定では、データに十分なノイズが存在するが、結果として、所与の線プロファイルのいずれにおいても、ごくわずかな引掻き傷に基づく輝度スパイクがランダムノイズ特性以下になる可能性がある。したがって、なんらかのノイズリダクションスキーム、理想的には、引掻き傷の輝度スパイクを減衰させることなく局在化点欠陥に基づくノイズを大幅に低減させるスキーム、をデータに適用することが必要になることもある。これは、一次元平均法を用いることにより達成しうる。
【００９９】
引掻き傷は一次元特性であるので、引掻き傷の方向に沿って平均しても引掻き傷の輝度ピークを低減させることはない。しかしながら、この方法は、いかなる２次元特性をも効果的に減衰する。なぜなら、それらは平均方向に沿ってごく限られた範囲を有するからである。このタイプの平均により、非常に低いコントラストの空間的に延在する特性に対する感度は増大するが、人間による画像処理機構では容易に検出される。
【０１００】
１次元平均により実際のデータを生成するためには、平均方向が引掻き傷と同一方向であることが重要である。さもなければ、引掻き傷ピーク輝度は、輝度プロファイルを横切ってさらに広く拡げられることにより減衰する。同一の角度でないいくつかの引掻き傷をサンプルが含有する場合、唯一の平均方向を用いて個々の引掻き傷のそれぞれについて正確に平均された輝度ピーク値を取得することはできない。したがって、平均アルゴリズムは、異なる方向に沿った複数の一次元平均経路で実行され、それぞれについて得られたプロファイルを記録する。次に、各引掻き傷に対して計算された最高引掻き傷コントラスト比値を記録する。複数の方向に沿って１次元平均を行って各引掻き傷についてピークコントラスト比を記録することにより、その方位にかかわらず各引掻き傷について確実に適正値が得られる。アルゴリズムにより算出されるコントラスト比値は、複合最適１Ｄ平均プロファイルと一緒にプロットされる。バックグラウンドがノイズの多い場合、アルゴリズムにより、引掻き傷でなくても引掻き傷としてデータ中にいくつかのスパイクまたは隆起が特定される可能性があるので、ＣＲ値と複合輝度プロファイルの両方をプロットすることが有用である。複合プロファイルを調べることにより、どの計算コントラスト比値が実際の引掻き傷に由来するものであるか、どれが他のプロファイルアーチファクトに由来するものであるか、をきわめて容易に決定することが可能である。
【０１０１】
耐久性光学フィルムの一実施形態は、微細構造化表面と、１．０〜１．１５または１．０〜１．１２または１．０〜１．１０または１．０〜１．０５の範囲内の引掻き傷コントラスト比値と、を有する重合光学フィルム構造体を含む。光学フィルムは、本明細書に記載の材料のいずれかから形成可能である。光学フィルムは、本明細書に記載されているように、シリカ、ジルコニア、またはそれらの混合物よりなる複数の表面改質コロイドナノ粒子を含みうる。光学フィルムは、本明細書に記載の任意の微細構造体を有しうる。例示的な一実施形態では、微細構造体は、第１の表面に沿って延在する複数の稜を含む。これらの稜は、４〜７マイクロメートルの範囲内の半径で丸形にすることが可能である。
【０１０２】
耐久性光学フィルムの他の実施形態は、第１の表面に沿って延在する複数の丸形プリズム頂部を含む微細構造化表面と、１．０〜１．６５または１．０〜１．４または１．０〜１．１０の範囲内の引掻き傷コントラスト比値と、を有する重合光学フィルム構造体を含む。光学フィルムは、本明細書に記載されているように、シリカ、ジルコニア、またはそれらの混合物よりなる複数の表面改質コロイドナノ粒子を含みうる。光学フィルムは、本明細書に記載の任意の微細構造体を有しうる。例示的な一実施形態では、微細構造体は、第１の表面に沿って延在する複数の稜を含む。これらの稜は、４〜７マイクロメートルの範囲内の半径で丸形にすることが可能である。
【０１０３】
他の例示的な実施形態では、耐久性光学フィルムは、シリカ、ジルコニア、またはそれらの混合物よりなる複数の表面改質コロイドナノ粒子を含む微細構造化表面と、１．０〜１．６５または１．０〜１．４または１．０〜１．１０の範囲内の引掻き傷コントラスト比値と、を有する重合光学フィルム構造体を含む。本明細書に記載されているように、シリカなどのようなナノ粒子は、所望に応じて５〜７５ナノメートルの粒度を有しうる。耐久性光学フィルムは、微細構造化表面の１０〜６０重量％でシリカなどのようなナノ粒子を含みうる。光学フィルムは、本明細書に記載の任意の微細構造体を有しうる。例示的な一実施形態では、微細構造体は、第１の表面に沿って延在する複数の稜を含む。これらの稜は、４〜７マイクロメートルの範囲内の半径で丸形にすることが可能である。
【０１０４】
図１４は、引掻き傷コントラスト比を決定するための例示的装置７００の概略図である。装置７００は、一般的には、光源すなわちバックライト７１０と、微細構造化表面とバックライト７１０上に配設された微細構造化表面７２０上の引掻き傷とを有する重合光学フィルム構造体と、引掻き傷から画像データを取得するように構成された検出器７３０と、を備える。検出器７３０は、光学フィルム７２０上に配設され、コンピューター７４０は、引掻き傷の付いた光学フィルム７２０について画像データを操作して最大コントラスト比を計算するように構成される。
【０１０５】
光源７１０は、拡散光源またはほぼ均等拡散光源、たとえば、テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）ライトボックスでありうる。検出器７３０は、引掻き傷の付いた微細構造化表面の光学画像を取り込んで光学画像をデータとしてデータ操作用のコンピューター７４０に提供することのできる任意のデバイスでありうる。検出器７３０は、引掻き傷の付いた微細構造体表面からたとえば５〜４０ｃｍまたは１０〜２０ｃｍのような任意の有用な距離だけ離間して配置することが可能である。
【０１０６】
光学フィルム７２０は、光学フィルム７２０の微細構造化表面に直交する軸ａ−ａを有する。検出器７３０は、任意の角度θだけオフアクシスにして画像データを取り込むことが可能である。いくつかの実施形態では、引掻き傷は、オフアクシス角から最も目視可能または検出可能である。この角度は、１〜８９度または２０〜７０度または３５〜６０度または４０〜５０度でありうる。検出器７３０および／または光源７２０（関連プラットフォームを有する）は、角度θを達成するように回転または移動させることが可能である。
【０１０７】
本発明は、本明細書に記載の特定の実施例に限定されるとみなされるべきものではなく、添付の特許請求の範囲に公正に記載されている本発明のすべての態様を包含するものであると理解しなければならない。本発明の適用対象となりうる種々の変更、等価な方法、および多数の構成は、本発明が関係する技術分野の当業者であれば、本明細書を調べることにより自明なものとなろう。
【実施例】
【０１０８】
光学素子の作製
本発明に係る例示的な光学素子の作製に用いられる組成物を、以下に示される実施例に記載する。光学素子の引掻き傷コントラスト比を、以下に示される表１に記載する。プリズム状微細構造体を含有する例示的な光学素子の作製は、米国特許第５，１７５，０３０号明細書および同第５，１８３，５９７号明細書または２００３年５月１２日出願の、本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／４３６３７７号明細書および２００３年９月１２日出願の米国特許出願第１０／６６２，０８５号明細書に記載のものに類似したものであった。これらの特許は、参照により本明細書に援用されるものとする。
【０１０９】
とくに明記されていないかぎり、マイクロプリズム状構造体は、プリズムの側面の傾きにより規定される９０°の頂角を有し、隣接頂部間の平均距離が約５０マイクロメートルである。プリズムの角頂部または頂部は、半径７ミクロンの丸形を有する。
【０１１０】
実施例に示される割合はすべて、とくに明記されていないかぎり、重量パーセントである。
【０１１１】
引掻き傷コントラスト比（ＣＲ）試験法
引掻き傷の形成
この試験法は、種々のプリズム構造体に引掻き傷をつける手順を記述する。この試験は、破壊試験とみなされる。以下の材料および装置は、とくに記載がないかぎり、一般に市販されている。
・アノラッド・インテリジェント・アクシス・コントロール・システム（ＡＮＯＲＡＤ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ａｘｉｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）（ニューヨーク州シャーリーのアノラッド（Ａｎｏｒａｄ，Ｓｈｉｒｌｅｙ，ＮＹ））
・ＶＩＡコントローラー
・ソニー（Ｓｏｎｙ）モニター
・５０グラムの錘
・５．５インチ×７インチのプリズムフィルムサンプル（サンプルはさまざまなサイズでありうる）
・スコッチ・マジック・テープ８１０（Ｓｃｏｔｃｈ  Ｍａｇｉｃ  Ｔａｐｅ  ８１０）
・９インチ×９インチのＴＸ３０９ワイプ（ＴＸ３０９  Ｗｉｐｅ）
・黒枠およびマット仕上げを有する３インチ×３インチのプレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）サンプルホルダー。
・６．５インチ×４インチのプレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）アライメントフレーム
・エタノール
・ダイヤモンド針
プロセス条件は、１６０度の開先角を有する半径０．００２ｍｍのプローブチップである。プローブチップは、５０グラムの固定荷重下において１０フィート毎分の速度でプリズムの溝方向または稜長さに垂直にサンプルプリズムフィルムを横切って牽引されるであろう。
【０１１２】
溝が針の移動方向に垂直に配置されかつスコッチ・マジック・テープ８１０（Ｓｃｏｔｃｈ  Ｍａｇｉｃ  Ｔａｐｅ  ８１０）で固定されるように、プリズムフィルムサンプルをプレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）サンプルホルダー中に配置する。次に、サンプルホルダーをアライメントフレーム中に配置し、その後、引掻き傷を形成するためにステージ上に配置する。プローブホルダーを水平にする。針に５０グラムの錘を取り付けて、プローブホルダー中にダイヤモンド針を配置する。アノラッド・インテリジェント・アクシス・コントロール・システム（ＡＮＯＲＡＤ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ａｘｉｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）のソフトウェアを動作させ、制御速度（１０フィート／分）および引掻き傷の長さ（０．２５インチ）を入力する。アノラッド（ＡＮＯＲＡＤ）システムにより第１の引掻き傷を形成する。次に、エタノールでプローブチップを払拭する。引掻き傷の付いたサンプルを含有するプレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）ホルダーを、引掻き傷をつけるために次の位置に移動する。上述したように進行させて第１の引掻き傷から約１／８インチの他の引掻き傷を形成し、２本の引掻き傷の線を有する引掻き傷の付いたサンプルを形成する。サンプルごとにこれらの工程を反復する。
【０１１３】
光学的引掻き傷測定
この試験法は、針でプリズムフィルム上に形成された引掻き傷を評価する光学的測定手順を記述する。以下の材料および装置は、とくに記載がないかぎり、一般に市販されている。
・光学テーブル
・レギュレーターボックスを備え白熱光源（ドラン・ジェナー・インダストリーズ（Ｄｏｌａｎ−Ｊｅｎｎｅｒ  Ｉｎｄｓ．）のファイバー・ライト・モデルＮｏ．１８０（Ｆｉｂｅｒ−Ｌｉｔｅ  Ｍｏｄｅｌ  Ｎｏ．１８０））（厚さ０．５インチの６インチ×６インチのテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）キューブボックス光源）−パワー設定値を最高（１０）に設定。
・ＥＳＰ−３００モーションコントローラー（ニューポート・インダストリーズ（Ｎｅｗｐｏｒｔ  Ｉｎｄｓ．））
・ＥＳＰ−３００ユティリティーソフトウェア（ニューポート・インダストリーズ（Ｎｅｗｐｏｒｔ  Ｉｎｄｓ．））
・角度測定用のステージおよびテーブル（ニューポート・インダストリーズ（Ｎｅｗｐｏｒｔ  Ｉｎｄｓ．））
・ラジアント・イメージング（Ｒａｄｉａｎｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ）カメラ（プロメトリックＣＣＤ（Ｐｒｏｍｅｔｒｉｃ  ＣＣＤ））
・ラジアント・イメージング（Ｒａｄｉａｎｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ）ソフトウェア８．０（Ｒａｄｉｅｎｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｃｏ．）
・丸形ミラー
・ドットパターンスケールゲージ
・プレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）サンプルホルダー
テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）キューブをゴニオメーターに取り付けて、それを光学テーブルに固定する。テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）キューブ光源とカメラレンズとの距離は、６．２５インチである。すでに先に記載したプレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）サンプルホルダーをテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）キューブボックス上に配置する。丸形ミラーをサンプルホルダーに取り付けて、光源を作動させる。プロメトリクス（Ｐｒｏｍｅｔｒｉｃｓ）カメラにシグマ１０５ｍｍレンズを配置し、ｆ値をｆ２２に設定する。ＥＳＰ−３００モーションコントローラーを作動させ、ＥＳＰ−３００ユティリティーソフトウェアを起動する。
【０１１４】
バックライト上のミラーをカメラレンズにアライメントさせる。ラジアント・イメージング（Ｒａｄｉａｎｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ）ソフトウェア８．０を動作させた状態で、カメラをフォーカスモードに設定し、ミラーの画像を取り込む。ミラーがレンズの中央を向くように、ＲＩ８．０ソフトウェアを用いてゴニオメーターのＸ軸またはＹ軸を前進させる。これにより、サンプルは、３５度〜５５度のゴニオメーター角度範囲でレンズの中央を向くことになろう。これが達成された後、キューブボックスからミラーを取り除き、それをドットパターンスケールゲージと交換する。クロップ技法を用いることにより、スケール上に段階的に配置された一連のドットパターンを選択する。ドットパターンが明瞭かつ鮮明になるように、カメラレンズの焦点を合わせる。歪みがあると、整合性のないデータが提供されるであろう。ＥＳＰソフトウェアを用いて、コントローラー位置ウィンドウボックス内に表示された値をすべてゼロに設定する。位置ボックスウィンドウ内のジョグ特性を選択し、４０．０００の値を入力する。これにより、ゴニオメーターステージは、４０度のオフアクシス角に移動するであろう。ドットパターンスケールゲージを分析対象サンプルと交換する。ラジアント・イメージング（Ｒａｄｉａｎｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ）ソフトウェア中のカメラ校正特性を選択し、自動校正に反映する。校正は、５回測定するごとにその終了時に行わなければならない。ラジアント（Ｒａｄｉａｎｔ）ソフトウェアを用いて、ソフトウェアプログラムのクロップ特性を選択し、引掻き傷の線をクロップする。
【０１１５】
測定開始タブをクリックすることにより、画像を取り込む。画像は、ラジアント（Ｒａｄｉａｎｔ）ソフトウェアデータベースに記憶されるであろう。画像がデータベースに保存された後、位置ボックスに１．０００の値を入力することによりゴニオメーターステージを回転させ、他の画像を取り込む。１度の増分で４０度〜５０度の角度範囲で画像を取得するまで、ゴニオメーターステージの回転を継続させる。追加サンプルについて、これらの工程を反復する。
【０１１６】
ファイルを輝度タイプのファイルとして変換することにより、ラジアント（Ｒａｄｉａｎｔ）ソフトウェアデータベースに取り込まれた各画像のデータファイルをエクスポートし、各画像について輝度ファイルをエクスポートしてさらなるデータ処理に供する。
【０１１７】
引掻き傷コントラスト比の決定
引掻き傷サンプルの画像を取得した後、輝度値のアレイとしてデータをエクスポートしうる。引掻き傷の光学的コントラストを計算する単純明快な一方法は、各引掻き傷を横切って輝度線プロファイルを抽出することである。いくつかの測定では、データに十分なノイズが存在するが、結果として、所与の線プロファイルのいずれにおいても、ごくわずかな引掻き傷に基づく輝度スパイクがランダムノイズ特性以下になる可能性がある。したがって、なんらかのノイズリダクションスキーム、理想的には、引掻き傷の輝度スパイクを減衰させることなく局在化点欠陥に基づくノイズを大幅に低減させるスキーム、をデータに適用することが必要になることもある。これは、一次元平均法を用いることにより達成しうる。
【０１１８】
コントラスト比（ＣＲ）とは、バックライト型光源上のプリズムフィルムの引掻き傷の可視度の尺度を意味する。引掻き傷は、オフアクシス角でより容易に識別しうる。コントラスト比は、バックグラウンドすなわち引掻き傷の付いていない領域と比較したときの引掻き傷の付いた領域から放出される光の輝度の尺度である。１．００のコントラスト比は、人間の眼では見分けられない。コントラスト比の値が大きいほど、その引掻き傷を視覚的に検出するのは容易である。コントラスト比値は、目視角の関数として変化しうるので、全角度を横切って最大のコントラスト比値が、サンプルごとにコントラスト比として選択される。
【０１１９】
引掻き傷は一次元特性であるので、引掻き傷の方向に沿って平均しても引掻き傷の輝度ピークを低減させることはない。しかしながら、この方法は、いかなる２次元特性をも効果的に減衰する。なぜなら、それらは平均方向に沿ってごく限られた範囲を有するからである。このタイプの平均により、非常に低いコントラストの空間的に延在する特性に対する感度は増大するが、人間による画像処理機構では容易に検出される。
【０１２０】
１次元平均により実際のデータを生成するためには、平均方向が引掻き傷と同一方向であることが重要である。さもなければ、引掻き傷ピーク輝度は、輝度プロファイルを横切ってさらに広く拡げられることにより減衰する。同一の角度でないいくつかの引掻き傷をサンプルが含有する場合、唯一の平均方向を用いて個々の引掻き傷のそれぞれについて正確に平均された輝度ピーク値を取得することはできない。したがって、平均アルゴリズムは、異なる方向に沿った複数の一次元平均経路で実行され、それぞれについて得られたプロファイルを記録する。次に、各引掻き傷に対して計算された最高引掻き傷コントラスト比値を記録する。複数の方向に沿って１次元平均を行って各引掻き傷についてピークコントラスト比を記録することにより、その方位にかかわらず各引掻き傷について確実に適正値が得られる。
【０１２１】
エクスポートされた輝度データからコントラスト比を計算するための例示的なアルゴリズムは、以下の工程を含む。
１）輝度データファイルをメモリーにロードする。
２）引掻き傷の線の端を越えるいかなる部分をも除外するようにファイルをクリッピングする。
３）カメラ／輝度ファイルのｘ軸およびｙ軸に対するサンプル中に延在する引掻き傷の角度を決定する。
４）引掻き傷に平行なピクセルのすべての線で輝度値を合計（積分）し、それぞれの数を記録する。引掻き傷の付いたフィルムの領域上で合計が行われた場合、これらの合計値は比較的大きい数になりうる。引掻き傷の付いていないフィルムの領域では、合計は比較的小さい数になるであろう。
５）引掻き傷が存在するか否かを決定するための引掻き傷コントラスト比の閾値を設定する。
６）引掻き傷に平行なピクセルのあらゆる線について、線の積分値（工程４の値）と周囲の線の平均積分値との比を計算する。この比が工程５で決定された閾値よりも大きい場合、引掻き傷が存在する。
７）引掻き傷ごとに工程６のコントラスト比を記録する。
【０１２２】
【表１】
2007505359.tif 000006
【０１２３】
実施例１
ナルコ２３２７（Ｎａｌｃｏ２３２７）（１２００．００ｇ）を２リットルのエルレンマイヤーフラスコに仕込んだ。１−メトキシ−２−プロパノール（１３５０．３ｇ）、シランＡ１７４（５７．０９ｇ）、およびＰＥＧ２ＴＥＳ（２８．１９ｇ）を混合一体化して、攪拌しながらコロイド分散体に添加した。フラスコの内容物を３つの３２オンス密封ジャーに注いだ。ジャーを８０℃で１６時間加熱した。この結果、表面改質コロイドシリカナノ粒子の透明低粘度分散体を生じた。
【０１２４】
「ＰＥＧ２ＴＥＳ」とは、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）メトキシエトキシエチルカルバメートを意味する。それは、次のように調製したものであった。磁気攪拌子を備えた２５０ｍｌ丸底フラスコに３５ｇのジエチレングリコールメチルエーテルおよび７７ｇのメチルエチルケトンを仕込み、続いて、溶媒混合物の実質的部分を回転蒸発させて水を除去した。３−（トリエトキシシリル）プロピルイソシアネート（６８．６０ｇ）をフラスコに仕込んだ。ジブチルスズジラウレート（約３ｍｇ）を添加して、混合物を攪拌した。反応は、穏やかに発熱しながら進行した。反応を約１６時間行った。その時点で、赤外分光法によりイソシアネートは認められなかった。溶媒の残分およびアルコールを９０℃で回転蒸発により除去して、いくらか粘稠な流体として１０４．４６ｇのＰＥＧ２ＴＥＳを得た。
【０１２５】
１０リットル丸底フラスコ（広口）に、３つのジャーの内容物（２６３８ｇ）、７４３．００ｇのオプティカル・レジンＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｉｎ  Ｃ）、および８．０ｇの水中２％プロスタブ５１２８（Ｐｒｏｓｔａｂ  ５１２８）を仕込んだ。水およびアルコールを回転蒸発により除去した。このようにして、表面改質コロイドシリカナノ粒子を含有する透明低粘度樹脂分散体を得た。樹脂分散体は、ガスクロマトグラフィーにより測定したとき、約３８．５％のＳｉＯ2およびほぼ２％の１−メトキシ−２−プロパノールを含有していた。１重量パーセントのダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒｅ）１１７３をこの樹脂分散体に添加した。この実施例は、２Ｊ／ｃｍ2で光硬化させた。
【０１２６】
実施例２
ナルコ２３２７（Ｎａｌｃｏ２３２７）（２２４．１７ポンド）を大きい釜に仕込んだ。１−メトキシ−２−プロパノール（２５２．１９ポンド）、シランＡ１７４（９．９８ポンド）、シルクエスト（Ｓｉｌｑｕｅｓｔ  Ａ１２３０）（８．６２ポンド）、およびプロスタブ５１９８（Ｐｒｏｓｔａｂ５１９８）（１．８１ｇ）を準備し、攪拌しながらナルコ２３２７（Ｎａｌｃｏ２３２７）に添加した。釜を密封して、９０℃に１６時間加熱した。この結果、改質シリカの透明低粘度分散体を生じた。
【０１２７】
次に、２３０ポンドの水およびアルコールを蒸発により釜から除去し、続いて、２０１．７１ポンドの１−メトキシ−２−プロパノールを釜に添加した。次に、ＳＲ３３９／ＲＤＸ−５１０２７／ＳＲ３５１（１２６．５３ポンド）とプロスタブ５１９８（Ｐｒｏｓｔａｂ  ５１９８）（２３ｇ）との２０／６０／２０重量％混合物を釜に仕込んだ。水およびアルコールを蒸発により再び除去した。配合物は、ＴＧＡにより測定したとき、３８．９重量％のＳｉＯ2を含有していた。屈折率は、１．５１７であった。
【０１２８】
実施例３
有機成分を基準にして１％のルシリンＴＰＯ−Ｌ（Ｌｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ−Ｌ）を実施例２のアリコートに添加した。この実施例は、２Ｊ／ｃｍ2で光硬化させた。
【０１２９】
実施例４
有機成分を基準にして０．５％のルシリンＴＰＯ−Ｌ（Ｌｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ−Ｌ）を実施例２のアリコートに添加した。この実施例は、１Ｊ／ｃｍ2で光硬化させた。
【０１３０】
実施例５
有機成分を基準にして０．５％のルシリンＴＰＯ−Ｌ（Ｌｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ−Ｌ）を実施例２のアリコートに添加した。この実施例は、２Ｊ／ｃｍ2で光硬化させた。
【０１３１】
実施例６
有機成分を基準にして０．５％のルシリンＴＰＯ−Ｌ（Ｌｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ−Ｌ）を実施例２のアリコートに添加した。この実施例は、０．６４Ｊ／ｃｍ2で光硬化させた。
【０１３２】
実施例７
有機成分を基準にして０．５％のルシリンＴＰＯ−Ｌ（Ｌｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ−Ｌ）を実施例２のアリコートに添加した。この実施例は、１．２８Ｊ／ｃｍ2で光硬化させた。
【０１３３】
実施例８
ＳｉＯ2含有率が３３重量％に低下するまで、実施例３をＳＲ  ３３９で希釈した。有機成分を基準にして１％のルシリンＴＰＯ−Ｌ（Ｌｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ−Ｌ）を、この希釈液に添加した。この実施例は、２Ｊ／ｃｍ2で光硬化させた。
【０１３４】
実施例９
１％のルシリンＴＰＯ−Ｌ（Ｌｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ−Ｌ）をＳＲ３３９／ＲＤＸ−５１０２７／ＳＲ３５１の２０／６０／２０の重量％混合物に添加した。この実施例は、２Ｊ／ｃｍ2で光硬化させた。
【０１３５】
比較例Ａ
ミネソタ州セントポールのスリーエム（３Ｍ，Ｓｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ）により販売されているビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）ＢＥＦ  ＩＩ  ９０／５０フィルム（ＢＥＦ  ＩＩ）は、９０度のプリズム角および５０マイクロメートルのピッチ（プリズムピーク間距離）を有するマイクロ複製プリズム状構造化輝度向上フィルムである。比較例Ａのプリズムピークは、鮮明である。
【０１３６】
比較例Ｂ
ミネソタ州セントポールのスリーエム（３Ｍ，Ｓｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ）により販売されているビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（登録商標）丸形ブライトネス・エンハンスメント・フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）（ＲＢＥＦ）フィルムは、９０度のプリズム角および５０マイクロメートルのピッチを有するマイクロ複製プリズム状構造化輝度向上フィルムである。比較例Ｂのプリズムピークは、丸形であり、８ミクロンのピーク半径を有する。
【０１３７】
結果
「方法」の節で先に記載したように、上記の実施例の引掻き傷コントラスト比を試験した。これらの結果を以下の表１に列挙する。
【０１３８】
【表２】
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【０１３９】
実施例１〜９は、耐引掻き性を有する物品を例示している。先に記載したように、１．００のコントラスト比値を有する引掻き傷は、人間の眼では見分けられない。比較例Ａは、中程度の耐引掻き性を有し、一方、比較例Ｂは、不十分な耐引掻き性を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】バックライト型液晶ディスプレイにおける本発明に係る例示的微細構造化物品の概略図である。
【図２】微細構造化表面を保有する例示的重合構造体の斜視図である。
【図３】さまざまな高さのプリズム素子を有する例示的微細構造化物品の断面図である。
【図４】さまざまな高さのプリズム素子を有する例示的微細構造化物品の断面図である。
【図５】例示的微細構造化物品の断面図である。
【図６】プリズム素子が異なる高さでありかつ異なる平面内にそれらの底面を有する例示的微細構造化物品の断面図である。
【図７】例示的微細構造化物品の断面図である。
【図８】例示的微細構造化物品の断面図である。
【図９】例示的微細構造化物品の断面図である。
【図１０】方向変換フィルムを備えるイルミネーションデバイスの概略図である。
【図１１】方向変換フィルムの断面図である。
【図１２】他の方向変換フィルムの断面図である。
【図１３】１つの引掻き傷コントラスト比法を示す概略フロー図である。
【図１４】引掻き傷コントラスト比を決定する例示的装置の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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