(57)【要約】  自動立体ディスプレイ及びバックライトで用いるのに好適な微細複製光方向変換フィルムを製造し、ナノ空隙層と別の層との境界面が光方向変換フィルムの埋め込み構造化表面を形成する、少なくとも１つのナノ空隙層を組み込む。このナノ空隙層は、ポリマー結合剤と、任意のナノ粒子とを備え、１．３５又は１．３未満の屈折率を有してよい。光方向変換フィルムは、自動立体ディスプレイの１つ以上の他の構成要素、例えば、ディスプレイパネル及び／又はバックライトの光ガイドへの取り付けに適し得る。
2013517528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光方向変換フィルムであって、
レンズ状機構を形成するよう微細構造化される第１主面と、
プリズム状機構を形成するよう微細構造化される第２主面と、を含み、
前記第１及び第２主面のうちの一方が、第１高屈折率層と第１低屈折率層との間の第１境界面であり、
前記第１低屈折率層が第１ナノ空隙化形態を有しかつ第１ポリマー結合剤を含む、フィルム。
【請求項２】
前記第１低屈折率層が第１の複数の粒子も含む、請求項１に記載のフィルム。
【請求項３】
前記第１低屈折率層が、可視波長において１．３以下の屈折率を有する、請求項１に記載のフィルム。
【請求項４】
前記第１高屈折率層が、可視波長において少なくとも１．４の屈折率を有する、請求項１に記載のフィルム。
【請求項５】
第２高屈折率層、を更に含み、
前記第２高屈折率層が前記第１主面と前記第２主面との間に配置される、請求項１に記載のフィルム。
【請求項６】
前記第２高屈折率層が、ロールツーロール加工において自立支持フィルムとして好適になる物理的特性を有する、請求項５に記載のフィルム。
【請求項７】
前記フィルムが、前記第１主面と前記第２主面との間に、ロールツーロール加工において自立支持フィルムとして好適にする物理的特性を有する層を含まない、請求項１に記載のフィルム。
【請求項８】
前記レンズ状機構のそれぞれが、前記第２主面に向かって湾曲する曲面を備える、請求項１に記載のフィルム。
【請求項９】
前記レンズ状機構のそれぞれが、前記第２主面から離れて湾曲する曲面を備える、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１０】
前記フィルムが介在空隙のない状態で剛性支持体に取り付けられている、剛性支持体と組み合わせた請求項１に記載のフィルム。
【請求項１１】
前記剛性支持体が光透過性プレートを含む、請求項１０に記載の組み合わせ。
【請求項１２】
前記第１主面が前記第１境界面である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１３】
前記第１高屈折率層が前記第１主面と前記第２主面との間に配置される、請求項１２に記載のフィルム。
【請求項１４】
前記第１低屈折率層が前記第１主面と前記第２主面との間に配置される、請求項１２に記載のフィルム。
【請求項１５】
前記フィルムが介在空隙のない状態でディスプレイパネルに取り付けられている、ディスプレイパネルと組み合わせた請求項１２に記載のフィルム。
【請求項１６】
前記第２主面が空気に露出されている、請求項１２に記載のフィルム。
【請求項１７】
第２高屈折率層と、
第２ナノ空隙化形態を有しかつ第２ポリマー結合剤を含む第２低屈折率層と、を更に含み、
前記第２主面が、前記第２高屈折率層と前記第２低屈折率層との間の第２境界面である、請求項１２に記載のフィルム。
【請求項１８】
前記フィルムが介在空隙のない状態で光ガイドに取り付けられている、光ガイドと組み合わせた請求項１７に記載のフィルム。
【請求項１９】
前記フィルムが介在空隙のない状態でディスプレイパネルに取り付けられている、ディスプレイパネルと更に組み合わせた請求項１８に記載の組み合わせ。
【請求項２０】
前記第２主面が第１境界面である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項２１】
前記第１高屈折率層が第１主面と第２主面との間に配置される、請求項２０に記載のフィルム。
【請求項２２】
前記第１低屈折率層が第１主面と第２主面との間に配置される、請求項２０に記載のフィルム。
【請求項２３】
前記フィルムが介在空隙のない状態で光ガイドに取り付けられている、光ガイドと組み合わせた請求項２０に記載のフィルム。
【請求項２４】
前記第１主面が空気に露出されている、請求項２０に記載のフィルム。
【請求項２５】
前記フィルムの第１側に配置される第１接着剤層と、第１剥離ライナーと、を更に含む、請求項１に記載のフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、係属中の米国特許仮出願第６１／２９４，５７７号「Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｌｏｗ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ａｒｔｉｃｌｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」、同第６１／２９４，６００号「Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｌｏｗ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ」、及び同第６１／２９４，６１０号「Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｌｏｗ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ」（全て２０１０年１月１３日出願）の利益を主張するものであり、これらの開示は全て参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
本発明は概して、バックライト付きディスプレイであって、異なる左眼用及び右眼用画像を提示して立体視を可能にするものに特に応用されるディスプレイ、及びそのディスプレイ用のバックライト、並びにかかるディスプレイ又はバックライトに使用できる光学フィルム及びその他構成要素に関する。本発明はまた、それに関連する物品、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動立体ディスプレイは、通常、右眼用と左眼用の個々の視点からの視差を有する画像を観察者に示す。観察者の両眼に視差画像を提供し、立体視体験をもたらす技術はいくつかある。第１の技術では、観察者は、左眼用／右眼用の画像ディスプレイと交互に同期して、視聴者の目に光を伝える又はブロックする一対のシャッター、つまり３次元（「３Ｄ」）用眼鏡を利用する。第２の技術では、右眼用画像及び左眼用画像が観察者のそれぞれの眼に対して別の方法として表示され、向けられるが、３Ｄ眼鏡の利用を伴わない。この第２の技術は自動立体と呼ばれ、観察者があらゆるタイプの特殊眼鏡をかける必要がないため、３Ｄ観察において有利である。
【０００４】
自動立体ディスプレイは、典型的には、ディスプレイパネル、特別に設計されたバックライト、及びバックライトとディスプレイパネルとの間に配置される特別に設計された光方向変換フィルムを備える。バックライトは、公称寸法がディスプレイパネルと同一の光出力領域を有する光ガイドを提供する。光ガイドの反対側縁部に沿って配置される光源は別の方法として通電され、光ガイドの出力領域に、２つの異なる高度に傾斜した角度で別の方法として光を放射させる。この光ガイドにより放射される光は、光方向変換フィルム（本明細書では３Ｄフィルムと称することもある）により遮られ、２つの異なるタイプの放射光を交互の光線に変換し、このうち１つは観察者の右眼に向けられ、もう一方は観察者の左眼に向けられる。光方向変換フィルムと観察者との間にＬＣＤパネルなどの電子的にアドレス可能なディスプレイパネルを配置し、このＬＣＤパネルを制御して、交互の光線と同期して右眼用及び左眼用画像を交互に提示することにより、観察者が３次元画像を認知できる。
【０００５】
光方向変換フィルムは、典型的にはディスプレイパネル及び光ガイドの出力表面と同じ公称寸法に切断され、ディスプレイパネルと光ガイドとの間に保持されて、そのどちらにも実際には取り付けられない。得られる光方向変換フィルムの位置移動又は位置移行能により、自動立体ディスプレイの耐用期間中にフィルムがゆがむ及び摩耗する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、自動立体ディスプレイ及びバックライトで用いるのに好適な新しいタイプの光方向変換フィルムであって、ナノ空隙層と別の層との境界面が光方向変換フィルムの埋め込み構造化表面を形成する、少なくとも１つのナノ空隙層を組み込む光方向変換フィルムを開発した。このナノ空隙層は、可視波長において、例えば１．３５若しくは１．３未満、又は例えば１．１５〜１．３５、若しくは１．１５〜１．３の範囲の非常に低い屈折率を有し得る。開示される光方向変換フィルムは、自動立体ディスプレイの１つ以上の別の構成要素、例えば、ディスプレイパネル及び／又はバックライトの光ガイドへの取り付けに適し得る。これらのその他構成要素（その一部は機械的に剛性又は硬い場合がある）への光方向変換フィルムの取り付けは、その場合によってはフィルムの移動又は移行に関連する問題の解決に役立つ。ディスプレイパネル、光ガイド、又はその両方と組み合わせるこのような導光フィルムも開示する。
【０００７】
したがって、本出願はとりわけ、レンズ状機構を形成するよう微細構造化される第１主面と、プリズム状機構を形成するよう微細構造化される第２主面と、を備える光方向変換フィルムを開示する。第１及び第２主面の一方は、第１高屈折率層と第１低屈折率層との間の第１境界面であり、第１低屈折率層は第１ナノ空隙化形態を有し、第１ポリマー結合剤を含む。
【０００８】
一部の場合では、第１低屈折率層は、第１の複数の粒子も含んでよい。一部の場合では、第１低屈折率層は、可視波長において１．３５以下、又は１．３以下の屈折率を有してよい。一部の場合では、第１高屈折率層は、可視波長において少なくとも１．４の屈折率を有してよい。一部の場合では、フィルムは第２高屈折率層も備えてよく、この第２高屈折率層は第１主面と第２主面との間に配置されてよい。一部の場合では、第２高屈折率層は、ロールツーロール加工において自立支持フィルムとして好適になる物理的特性を有してよい。一部の場合では、フィルムは、第１主面と第２主面との間に、ロールツーロール加工において自立支持フィルムとして好適にする物理的特性を有する層を含まなくてよい。一部の場合では、各レンズ状機構は、第２主面に向けて湾曲する曲面を備えてよい。一部の場合では、各レンズ状機構は、第２主面から離れるように湾曲する曲面を備えてよい。一部の場合では、フィルムは剛性支持体と結合され、フィルムは介在空隙のない状態で剛性支持体に取り付けられてよい。一部の場合では、剛性支持体は、光透過性プレートを備えてよい。
【０００９】
一部の場合では、第１主面は、第１境界面であってよい。一部の場合では、第１高屈折率層は、第１主面と第２主面との間に配置されてよい。一部の場合では、第１低屈折率層は、第１主面と第２主面との間に配置されてよい。一部の場合では、フィルムはディスプレイパネルと結合されてよく、このフィルムは介在空隙のない状態でディスプレイパネルに取り付けられている。一部の場合では、第２主面は空気に曝されてよい。一部の場合では、フィルムは、第２高屈折率層と、第２ナノ空隙化形態を有し第２ポリマー結合剤を含む第２低屈折率層と、を備えてもよく、第２主面は第２高屈折率層と第２低屈折率層との間の第２境界面であってよい。一部の場合では、フィルムは光ガイドと結合されてよく、このフィルムは介在空隙のない状態で光ガイドに取り付けられている。一部の場合では、この組み合わせは更にディスプレイパネルを備えてよく、このフィルムは介在空隙のない状態でディスプレイパネルに取り付けられている。
【００１０】
一部の場合では、フィルムの第２主面は、第１境界面であってよい。一部の場合では、第１高屈折率層は、第１主面と第２主面との間に配置されてよい。一部の場合では、第１低屈折率層は、第１主面と第２主面との間に配置されてよい。一部の場合では、フィルムは光ガイドと結合されてよく、このフィルムは介在空隙のない状態で光ガイドに取り付けられている。一部の場合では、フィルムの第１主面は空気に曝されてよい。
【００１１】
一部の場合では、フィルムは、フィルムの第１側に配置される第１接着剤層と、第１剥離ライナーと、を更に備えてよい。
【００１２】
関連する方法、システム、及び物品も述べられる。
【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「課題を解決するための手段」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ような添付の「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１ａ】ディスプレイ装置が左眼に異なる画像を提示することができる、バックライトを備える３Ｄ自動立体ディスプレイ装置の概略的側面図。
【図１ｂ】ディスプレイ装置が左眼に異なる画像を提示することができる、バックライトを備える３Ｄ自動立体ディスプレイ装置の概略的側面図。
【図２】例示的な自動立体ディスプレイ装置の概略的側面図。
【図３】光ガイドの２つの主面上の代表的な表面構造が誇張して示されている、光ガイドの概略的斜視図。
【図３ａ】図３の光ガイドの概略的側面図。
【図３ｂ】図３の光ガイドの概略的側面図。
【図４ａ】別の光方向変換フィルムの概略的断面図。
【図４ｂ】別の光方向変換フィルムの概略的断面図。
【図５】埋め戻されたナノ空隙微細構造化物品を形成する例示的プロセスの概略図。
【図６】ナノ空隙微細構造化層の一部の概略的立面図。
【図６ａ】第２層の第１層との相互貫入を示している、第１ナノ空隙層と第２層との間の境界面の一部の概略断面図。
【図７】中間体又は前駆体物品も示し、光方向変換フィルムが製造され得る一つの方法を示す、埋め込み構造化表面を有する代表的な光方向変換フィルムの概略断面図。
【図８】別の光方向変換フィルム構成体に関する、図７に類似した図。
【図９】別の光方向変換フィルム構成体に関する、図７に類似した図。
【図１０】別の光方向変換フィルム構成体に関する、図７に類似した図。
【図１１】別の光方向変換フィルム構成体に関する、図７に類似した図。
【図１２】別の光方向変換フィルム構成体に関する、図７に類似した図。
【図１３】別の光方向変換フィルム構成体に関する、図７に類似した図。
【図１４】別の代表的な光方向変換フィルムの概略断面図。
【図１５】別の代表的な光方向変換フィルムの概略断面図。
【図１６】代表的な光方向変換フィルムが、ディスプレイパネル及び光ガイドなど他の光学的構成要素に取り付けられている、光学装置の概略断面図。
【図１７】代表的な光方向変換フィルムがディスプレイパネル及び光ガイドに取り付けられている、別の光学装置の概略断面図。
【図１８】代表的な光方向変換フィルム、代表的な光ガイド、並びに、光方向変換フィルム及び光ガイドを組み込んで製造された代表的な光学装置の概略断面図。
【図１９】代表的な光方向変換フィルム、構造化基材、並びに、光方向変換フィルム及び基材が組み込まれる光学装置の、概略断面図。
【図２０ａ】外側構造化表面が空気に曝されていた光方向変換フィルム（取り付けられていない）を用いた自動立体対応バックライトにおける、測定された光の強度対観測角のグラフ。
【図２０ｂ】レンズ状構造化表面がナノ空隙材料層で平坦化された光方向変換フィルムを用いた自動立体対応バックライトにおける、測定された光の強度対観測角のグラフ。
【図２０ｃ】レンズ状構造化表面がナノ空隙材料層で平坦化された光方向変換フィルムを用いた自動立体対応バックライトにおける、測定された光の強度対観測角のグラフ。
【図２１ａ】図２０ａのバックライトにおける視野自由度に関する図。
【図２１ｂ】それぞれ図２０ｂ及び２０ｃのバックライトにおける視野自由度に関する図。
【図２１ｃ】それぞれ図２０ｂ及び２０ｃのバックライトにおける視野自由度に関する図。
【図２１ｄ】図２１ａ〜ｃにおいて、これらの図で用いた様々な記号を示す凡例又は略号。
【図２２】レンズ状構造化表面が超低屈折率材料の層で平坦化されている、２つの異なる光方向変換フィルムの顕微鏡写真。
【図２３】光方向変換フィルムが超低屈折率ナノ空隙材料の層で光ガイドに取り付けられるディスプレイを一部含む、様々なモデルの自動立体ディスプレイにおけるクロストークのグラフ。
【００１５】
図中、同様の参照数字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１ａ及び１ｂでは、バックライト付き自動立体３Ｄディスプレイ１１０のいくつかの典型的な構成要素、並びに基本動作を表しているのがわかる。要するに、左眼ＬＥ及び右眼ＲＥを有する観察者がディスプレイ１１０を見て、その構成及び動作により３次元画像を認知する。説明を容易にするために、ディスプレイはデカルトｘ−ｙ−ｚ座標系上で表されるが、これにより、例えば、名目上平面的なディスプレイ、バックライト、又は光ガイドに本開示が制限されないことが理解されるであろう。
【００１７】
ディスプレイ１１０は、パネルの動作又は動作範囲を画定するマトリックス中に配置される個々のピクセルを有する液晶パネル１１２を備え、このピクセルは制御装置（図示せず）により個々にアドレス可能である。制御装置は、パネル１１２に制御信号を送り、好ましくは色付きの、つまりＲＧＢ（赤−緑−青）サブピクセルフォーマットで、パネル１１２の動作範囲に任意の所望の画像を形成する。ディスプレイ１１０は、一般には１１４の位置に見られるバックライトと共に提供され、観察者に対して画像が目立つようにする。バックライト１１４は、偏光器１１６、３Ｄ光方向変換フィルム１１８、光ガイド１２０、第１光源アセンブリ１２２及び第２光源アセンブリ１２４、及び背面反射体１２６、を備えるが考慮される。これらの構成要素の一部、例えば背面反射体１２６及び／又は偏光器１１６は、システム要件及び設計詳細に応じて省略されてよく、他の光管理フィルム又は構成要素、例えば偏光フィルム（反射偏光フィルムを含む）、ミラーフィルム、拡散フィルム、多層光学フィルム、窓用フィルム、リターダーフィルム、プリズム状輝度向上フィルム、及びその他微細構造化又は非微細構造化フィルムを、システム設計者が適切と見なすようにシステムに追加してよい。更に、いくつかの構成要素、例えば偏光器１１６及び／又は方向変換フィルム１１８は、バックライト１１４の一部としてよりもパネル１１２の一部であると見なしてよく、又はバックライト１１４若しくはパネル１１２の一部ではないと見なしてもよい。
【００１８】
光ガイド１２０は、バックライト１１４の重要部分である。光ガイドは、示されるように、第１及び第２主面１２０ａ、１２０ｂ、及び第１及び第２側面１２０ｃ、１２０ｄを有する。光ガイドは、光源アセンブリ１２２、１２４から側面１２０ｃ、１２０ｄを介して、好ましくは連続又は交互方式で受光し、これらのアセンブリのそれぞれから、少なくともパネル１１２の動作範囲に相当する光ガイドが広がる領域全体に、多重反射により光を発散させる。所定の光源アセンブリからの光は光ガイドの長さを横断するため、光ガイドの前面又は上面（主面１２０ａ）から光の一部が抽出される。この抽出光は、典型的には大きく傾いており、例えば、空気中で測定するとき、垂直方向（ｚ軸）から約７０度で輝度がピークとなり、又は５０〜８０度超、若しくは６０〜８０度超の典型的範囲においてピーク輝度を有する。この大きく傾いた光は、光ガイド１２０を出射する大きく傾いた光を方向変換するように微細構造化される方向変換フィルム１１８により遮断され、システムの光軸に近づく、すなわちｚ軸に近づく方向に向けられる。
【００１９】
光ガイド１２０の設計によって、アセンブリ１２４から発せられる光は、図１ａ及び１ｂの透視図より、左方向（＋ｙ方向に近づく）に大きく傾いた角度で光ガイドの表面１２０ａを出射し、一方アセンブリ１２２から発せられる光は、同じ透視図より、右方向（−ｙ方向に近づく）に大きく傾いた角度で表面１２０ａを出射する。方向変換フィルム１１８は、アセンブリ１２４から発せられる斜光を、一般に光線１３０ａに相当する方向、すなわち、観察者の右眼ＲＥの方向に方向変換するように設計される。方向変換フィルム１１８は同様に、アセンブリ１２２から発せられる斜光を、一般に光線１３２ａに相当する方向、すなわち、観察者の左眼ＬＥの方向に方向変換する。
【００２０】
図１ａ及び１ｂは、２つの異なる時点におけるディスプレイ１１０を表す。図１ａでは、光源アセンブリ１２４は通電されており（スイッチ「オン」）、光源アセンブリ１２２は通電されておらず（すなわち、スイッチ「オフ」）、図１ｂでは、光源アセンブリ１２２が通電されており、光源アセンブリ１２４は通電されていない。ディスプレイは、好ましくは制御され、これらの２つの照明状態を交互に発生させる。この交互照明に同調して、制御装置は、アセンブリ１２４が通電されると右眼用画像を、アセンブリ１２２が通電されると左眼用画像をパネル１１２に表示させる。右眼用画像（及びアセンブリ１２４）と左眼用画像（及びアセンブリ１２２）との間の迅速な同期切り替え、例えば、少なくとも９０Ｈｚ、又は１００Ｈｚ、又は１１０Ｈｚ、又は１２０Ｈｚ以上の切り替え周期により、いずれの特殊眼鏡の装着を観察者に要求せずに、観察者が安定した３Ｄビデオ画像を認知できる。
【００２１】
ディスプレイ１１０の動作時は、右眼用画像が表示されているときにバックライトからの光が左眼ＬＥに到達すると、及び／又は左眼用画像が表示されているときにバックライトからの光が右眼ＲＥに到達すると、クロストークが起こる。３Ｄ観察体験を低下させるこのようなクロストークは、図１ａの光線１３０ｂ、及び図１ｂの光線１３２ｂで表される。
【００２２】
代表的な光ガイドは、ポリマー又はガラスなどの好適な光透過性材料からなる。光ガイドは比較的剛性又は可撓性であってよく、比較的薄く（例えばフィルムの形状）又は厚くてよい。図に示されるように、光ガイドは、平面図内で実質的に長方形の形状を有してよいが、非長方形の形状も用いてよい。光ガイドの後部、つまり背部主面（図１ａ及び１ｂの表面１２０ｂ参照）は、好ましくは成形されて複数の抽出要素を含み、線状レンズ状機構又は線状プリズム機構などの機構が有用である。各線状プリズムは、側面１２０ｃ、１２０ｄに対して平行、すなわち、図中に示されるｘ軸に対して平行方向に延在してよい。線状プリズム機構は、後部主面（表面１２０ｂ参照）に実質的に光を方向変換（例えば、反射、抽出など）させ、一方、前部主面（表面１２０ａ参照）に実質的に光を透過させる。一部の場合では、後部主面上又は後部主面に隣接する高反射表面が、バックライトから出射して前部主面を通過する光の方向変換を助ける。前部主面は実質的に平面であってよいが、好ましくは、光を発散させる要素、例えばレンズ状、プリズム状、又は垂直方向、すなわち、図２のｘ−ｚ平面に光を発散させる同様の機構により構造化される。自動立体バックライトで使用するのに好適な光ガイドに関する更なる設計詳細は、米国特許第７，２１０，８３６号（Ｓａｓａｇａｗａら）、及び米国特許出願公開第ＵＳ  ２００９／０３１６０５８号（Ｈｕｉｚｉｎｇａら）に見出すことができる。米国特許出願公開第２００８／００８４５１９号（Ｂｒｉｇｈａｍら）も参照される。
【００２３】
代表的な方向変換フィルムは、フィルムの両主面上に機構が構造化、つまり刻まれている。観察者に面する前部主面は、線状レンズ状機構を備えてよい。光ガイドに面する後部主面は、線状プリズム状機構を備えてよい。線状プリズム状機構は、好ましくは互いに平行であり、フィルムの前面上の線状レンズ状機構に対して平行である。更に、方向変換フィルムは、方向変換フィルムの線状レンズ状機構及びプリズム状機構が、光ガイドの後部主面上のプリズム状機構に対して平行になるように、好ましくは配向される。方向変換フィルムのレンズ状機構及びプリズム状機構は、光ガイドの前部主面から放射される大きく傾いた光が、観察者が表示された画像の奥行きを認知できるような適切な角度で放射される、より軸方向に向けられた光に変換されるように、設計される。代表的な方向変換フィルムの更なる設計詳細は、米国特許７，２１０，８３６号（Ｓａｓａｇａｗａら）、並びに米国特許出願公開第２００５／００５２７５０号（Ｋｉｎｇら）、同第２００８／００８４５１９号（Ｂｒｉｇｈａｍら）、及び同第２００９／０３１６０５８号（Ｈｕｉｚｉｎｇａら）のうちの１つ以上に見出すことができる。
【００２４】
別の自動立体ディスプレイ２００を図１Ａに示す。このディスプレイ２００は、ディスプレイパネル２２０、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、及び液晶ディスプレイパネル２２０に光を供給するように配置されたバックライト２３０を含む。ディスプレイパネル２２０は、２枚のパネル又はプレート２２０ａ、２２０ｃの間に挟まれる液晶材料の内部ピクセル化層２２０ｂを含むようにして示される。バックライト２３０は、１つ以上の光ガイド２５０、１つ以上の右眼用画像の光源２３２、例えば固体光源、及び１つ以上の左眼用画像の光源２３４、例えば固体光源を備える。第１及び第２光源２３２、２３４はそれぞれ、オフ状態（光源２３２、２３４が光出力を生成しないか、非常に小さい光出力を生成する間）とオン状態（光源２３２、２３４が著しい光出力を生成する間）との間を、人間の目に見えない速度、例えば少なくとも片目あたり３０Ｈｚ、好ましくは少なくとも片目あたり６０Ｈｚで、繰り返し移行することができる。
【００２５】
光源２３２、２３４は無機固体光源、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）又は半導体レーザであってよく、及び／又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であってよい。光抽出機構２９９、例えばプリズム、レンズ状機構、白色ドット、ヘイズコーティング、及び／又はその他の機構は、光ガイド２５０の一方又は両方の表面２５１、２５２上に配置されてよい。本明細書に更に詳細に記載されるように、両面光方向変換光学フィルム２４０は、液晶ディスプレイパネル２２０とバックライト２３０との間に配置される。両面光学フィルム２４０は、光ガイド２５０から離れる方向に向けられる光学フィルム２４０の表面上にレンズ２４２を備える。各レンズ２４２は、光ガイド２５０に向かう方向に向けられる光学フィルム２４０の表面上の対応するプリズム２４１に位置合わせされる。一般に、レンズ及びプリズムのピッチ寸法は、例えば、ディスプレイ２００内のモアレパターンの排除又は低減をもたらし得るピッチを選択することにより、決定できる。レンズ及びプリズムピッチは、製造可能性に基づいても決定され得る。ＬＣＤパネルが異なるピクセルピッチで製造されるとき、光学フィルムのピッチを変更し、ＬＣＤパネルの異なるピクセルピッチに対応させることが望ましい。自動立体光学フィルム２４０において有用なピッチ範囲は、例えば約１０マイクロメートル〜約１４０マイクロメートルである。
【００２６】
ディスプレイ２００は、任意の有用な形状又は構成を有することができる。多くの実施形態では、液晶ディスプレイパネル２２０及び／又は光ガイド２５０は、正方形又は長方形の形状を有する。しかし、いくつかの実施形態では、液晶ディスプレイパネル２２０及び／又は光ガイド２５０は、４辺を超える形状を有してよく、及び／又は曲線形状を有してよい。光ガイド２５０の表面２５１、２５２は実質的に平行であってよく、又は光ガイド２５０はくさび状であってよい。一部の場合では、対応する光源を有する２つのくさび状の光ガイドを用いてよい。
【００２７】
同期駆動素子２６０は、右眼用画像及び左眼用画像の光源２３２、２３４、並びに液晶ディスプレイパネル２２０と電気的に接続される。同期駆動素子２６０は、画像フレームが液晶ディスプレイパネル２２０に供給され画像を生成するとき、右眼用画像の光源２３２及び左眼用画像の光源２３４の作動及び停止を同期させる。画像は、例えば静止画像のシーケンス、ビデオストリーム、及び／又はレンダリングされたコンピュータグラフィックスであってよい。画像ソース２７０は、同期駆動素子２６０に接続され、画像フレーム（例えば、右眼用画像及び左眼用画像）を液晶ディスプレイパネル２２０に供給する。
【００２８】
液晶ディスプレイパネル２２０は、任意の有用な透過性の液晶ディスプレイパネルであることができる。多くの実施形態では、液晶ディスプレイパネル２２０は、１６ミリ秒未満、又は１０ミリ秒未満、又は５ミリ秒未満、又は３ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する。適切なフレーム応答時間を有する市販の透過性液晶ディスプレイパネルとしては、例えば、Ｔｏｓｈｉｂａ  Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ  Ｄｉｓｐｌａｙ（ＴＭＤ）の光学補償ベンド（ＯＣＢ）モードパネルＬＴＡ０９０Ａ２２０Ｆ（Ｔｏｓｈｉｂａ  Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｊａｐａｎ））が挙げられる。
【００２９】
光ガイド２５０は、右眼用画像の光源２３２に隣接する第１光入力側面２３１、及び左眼用画像の光源２３４に隣接する反対側の第２光入力側面２３３を備える。第１光ガイド表面２５１は、第１側面２３１と第２側面２３３との間に延在する。第２光ガイド表面２５２は、第１表面２５１の反対側にあり、第１側面２３１と第２側面２３３との間に延在する。光は、光ガイド２５０の表面２５１、２５２のいずれからも反射、又は放射されてよいが、一般には、光は、表面２５２から放射され、表面２５１から反射される。多数の実施形態において、高反射表面は、第１表面２５１に接するか又は隣接しており、第２表面２５２を介して光を方向転換させるのに役立つ。
【００３０】
いくつかの実施形態では、第１光ガイド表面２５１は、プリズム、レンズ状機構、白色ドット、ヘイズコーティング、及び／又はその他機構など、複数の抽出要素２９９を備える。抽出機構の長手方向軸は、第１側面２３１及び第２側面２３３に対して実質的に平行方向に、又は両面光学フィルム２４０のプリズム及びレンズに対して実質的に平行方向に延びてよく、又は抽出機構は別の角度で配置されてよい。
【００３１】
光源２３２、２３４は任意の有用な光源であってよく、各光源２３２、２３４の光出力を、例えば少なくとも片目あたり３０Ｈｚ、好ましくは片目あたり６０Ｈｚ以上の速度で、オン（比較的高い光出力）からオフ（光出力がない又はごくわずか）へ変調させてよい。多くの実施形態では、光源２３２、２３４は、Ｎｉｃｈｉａ  ＮＳＳＷ０２０Ｂ（Ｎｉｃｈｉａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．（Ｊａｐａｎ））などの複数のＬＥＤである。いくつかの実施形態では、光源２３２、２３４は、複数の半導体レーザ又はＯＬＥＤを備える。光源２３２、２３４は、赤、青、及び／若しくは緑などの多数の可視光線の任意の波長、又は波長の範囲若しくは組み合わせを放射し、例えば白色光を生成することができる。
【００３２】
光ガイド２５０は、光ガイド２５０の両側面に隣接する光源を伴う光学的に透明な材料の単一層、又は、各層に対する光源により所望の方向に優先的に光を抽出する光学的に透明な材料の２つ（又はそれ以上の）層であってよい。
【００３３】
画像ソース２７０は、例えば、ビデオソース又はコンピュータでレンダリングされたグラフィックソースなど、画像フレーム（例えば、右眼用画像及び左眼用画像）を供給することが可能な任意の有用な画像ソースであることができる。多くの実施形態では、ビデオソースは、５０〜６０ヘルツ、又は１００〜１２０ヘルツ、又はそれ以上の画像フレームを供給することができる。
【００３４】
コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは、ゲームコンテンツ、医用画像（medical imaging）コンテンツ、コンピュータ支援設計コンテンツなどを供給することができる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは、例えば、エヌビディアＦＸ５２００（Nvidia FX5200）グラフィックスカード、エヌビディアジーフォース９７５０  ＧＴＸ（Nvidia GeForce 9750 GTX）グラフィックスカード、又はノートパソコンなどの携帯型ソリューションにはエヌビディアジーフォースＧＯ  ７９００  ＧＳ（Nvidia GeForce GO 7900 GS）グラフィックスカードなどの、グラフィックス処理ユニットを含むことができる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースはまた、例えば、オープンＧＬ（OpenGL）、ディレクトＸ（DirectX）、又はエヌビディアが所有権を有する３Ｄステレオドライバーなどの、適切なステレオドライバーソフトウェアを組み込むこともできる。
【００３５】
画像ソース２７０は、ビデオコンテンツを供給することができる。画像ソースは、例えば、Ｎｖｉｄｉａ  Ｑｕａｄｒｏ  ＦＸ１４００グラフィックカードなどのグラフィック処理ユニットを含むことができる。ビデオソースはまた、例えば、オープンＧＬ（OpenGL）、ディレクトＸ（DirectX）、又はエヌビディアの所有物である３Ｄステレオドライバーなどの、適切なステレオドライバーソフトウェアを組み込むこともできる。
【００３６】
同期駆動素子２６０は、右眼用画像の光源２３２及び左眼用画像の光源２３４の作動及び停止（すなわち、光出力変調）を、例えば３０Ｈｚ、又は好ましくは６０ヘルツ以上の速度で、液晶ディスプレイパネル２２０に供給される画像フレームと同期させて、ビデオ又はレンダリングされたコンピュータグラフィックスを生成する任意の有用な駆動要素を含むことができる。同期駆動素子２６０は、例えば特注の光源駆動電子部品に結合されたＷｅｓｔａｒ  ＶＰ−７ビデオアダプタ（Ｗｅｓｔａｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｓｔ．Ｃｈａｒｌｅｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ））などのビデオインターフェイスを有することができる。
【００３７】
図３は、開示されるバックライトで用いるのに好適な代表的な光ガイド３１２の概略的斜視図を示し、光ガイドの２つの主面上の代表的な表面構造が誇張して示されている。光ガイドの概略的側面図は、図３ａ及び３ｂに示される。光ガイド３１２は、ディスプレイパネル及び／又は観察者に向かって光が抽出される第１主面３１２ａと、第１主面の反対側の第２主面３１２ｂと、本明細書の他の部分で記載するような、部分的にコリメートされた左ビーム放射及び右ビーム放射光源に対する光入射面の役割ができる側面３１２ｃ、３１２ｄと、を備える。例えば、光源アセンブリを側面３１２ｃに沿って配置し、光ガイド３１２から放射される左眼用ビームを供給してよく、同様のアセンブリを側面３１２ｄに沿って配置し、光ガイド３１２から放射される右眼用ビームを供給してよい。
【００３８】
光ガイドの背面主面３１２ｂを、好ましくは機械加工、成型、ないしは別の方法で形成し、図３ａに一番よく示されるプリズム構造体３１０の線状アレイを提供する。これらのプリズム構造体は、光ガイドの長さに沿って伝搬する光の適切な部分を反射するよう設計され、プリズム状光方向変換フィルムなどの１つ以上の介在光管理フィルムにより、反射光が前部主面３１２ａから空気中（又は以下で更に説明する低屈折率ナノ空隙材料中）へディスプレイパネル及び／又は観察者まで屈折でき、このような反射光は、比較的均一に光ガイドの長さに沿う前部主面から抽出される。表面３１２ｂをアルミニウムなどの反射フィルムでコーティングしてよく、又はこのような反射コーティングを有さなくてもよい。このような反射コーティングがない場合、光が反射されて光ガイド内に戻るように、別の背面反射体を表面３１２ｂに隣接して設置し、光ガイドを通過する任意の下向き伝搬光を反射してよい。好ましくは、プリズム構造体は、光ガイドの全厚と比較して浅い奥行き３１１、及び光ガイドの長さと比較して短い幅３１３を有する。光ガイドは、任意の透明な光学材料、好ましくはアクリルポリマー、例えばＳｐａｒｔｅｃｈ  Ｐｏｌｙｃａｓｔ材などの散乱性が低い材料で製造され得る。１つの代表的な実施形態では、光ガイドは、セルキャストアクリルなどのアクリル材料で製造され得、１．４ｍｍの全厚及びｙ軸に沿って１４０ｍｍの長さを有してよく、プリズムは、約１７２度のプリズム頂角に相当する、２．９マイクロメートルの奥行き３１１及び８１．６マイクロメートルの幅３１３を有してよい。
【００３９】
光ガイドの前部主面３１２ａは、好ましくは機械加工、成型、ないしは別の方法で形成され、互いに平行であり、かつプリズム構造体３１０が沿って延びる第１軸（例えばｘ軸）とは異なる第２軸（例えばｙ軸）に平行であるレンズ状構造体３２０の線状アレイを提供する。レンズ状構造体を成形して、光ガイドから出て前部主面を通過する光のｘ軸に沿った角度の広がりを強めるように、並びに、必要に応じて前部主面からの反射により、光ガイド内に留まる光のｘ軸に沿った空間の広がりを制限するように、配向してよい。一部の場合では、レンズ状構造体３２０は、光ガイドの全厚と比較して浅い奥行き３２１、及び光ガイドの幅と比較して狭い幅３２３を有してよい。一部の場合では、レンズ状構造体は、図３ｂに示すように比較的強く湾曲してよいが、別の場合では、より弱く湾曲してもよい。一実施形態では、光ガイドは、セルキャストアクリルで製造されてよく、０．７６ｍｍの全厚、ｙ軸に沿って１４１ｍｍの長さ、及びｘ軸に沿って６６ｍｍの幅を有してよく、レンズ状構造体３２０は、例えば、３５．６マイクロメートルの半径、３２．８マイクロメートルの奥行き３２１、及び７２．６ｍｍの幅３２３を有してよい。本実施形態では、プリズム構造体３１０は、２．９マイクロメートルの奥行き３１１、８１．６マイクロメートルの幅３１３、及び約１７２度のプリズム頂角を有してよい。
【００４０】
図４ａでは、自動立体ディスプレイシステムで用いる代表的な３Ｄ光方向変換フィルム４００が示される。フィルム４００は、対向する第１及び第２表面４２０、４３０を有するウェブ４１０基材を備える。第１及び第２表面４２０、４３０は、それぞれ第１及び第２微細複製構造体４２５、４３５を備える。第１微細複製構造体４２５は複数の弓状機構４２６を備え、示される実施形態では、約１４２マイクロメートルの有効直径を有する円筒レンズであるが、別の直径も用いてよい。第２微細複製構造体４３５は複数の鋸歯状、つまり角錐プリズム状機構４３６を備える。
【００４１】
示される例では、第１及び第２機構４２６、４３６は同じピッチ、つまり反復周期Ｐを有し、例えば、第１機構の周期は約１５０マイクロメートルであってよく、第２機構の反復周期は同じであってよい。典型的には、第１機構及び第２機構の周期の比は整数比（又は逆数）であるが、別の組み合わせは許容できる。示される機構は、ダウンウェブ方向に不定長である。
【００４２】
示される例では、対向する微細複製機構４２６、４３６は協働し、複数のレンズ状機構４４０を形成する。示される例示的実施形態では、レンズ状機構４４０はレンズ形のレンズである。各レンズ状機構４４０の性能は、各レンズを形成している対向する機構４２９、４３９の整列（aligmnent）に応じるため、レンズ状機構の精密な整列、つまり位置合わせが好ましい場合がある。
【００４３】
所望により、フィルム４００はまた、第１及び第２「ランド」領域４２７、４３７を備えてよい。「ランド」領域は、基材表面４２０、４３０と、対応する各機構、すなわち谷部分４２８、４３８の底部との間の材料として定義される。第１ランド領域４２８は、レンズ側で少なくとも約１０マイクロメートルであってよく、第２ランド領域４３８は、プリズム側で少なくとも約２５マイクロメートルであってよい。ランド領域は、機構がウェブに対して良好な接着性を有するのを助け、複製忠実性にも役立つ。
【００４４】
フィルム４００は、対向するウェブ表面上に精密に整列した微細複製構造体を生産する装置及び方法を用いて作製でき、この装置及び方法は、米国特許第７，２２４，５２９号（Ｋｉｎｇら）に詳細に記載されている。フィルム４００の一実施形態は、厚さ０．００４９インチ（１２４．５マイクロメートル）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で作製されたウェブを用いて製造した。別のウェブ材料、例えばポリカーボネートも使用できる。
【００４５】
図４ｂでは、自動立体ディスプレイシステムで用いるのに好適な別の３Ｄ光方向変換フィルム４５０が示される。円筒レンズ４５４の群はフィルム４５０の片側に形成され、三角状プリズム４５２の群はもう一方の側に形成される。本実施形態では、各プリズムの頂点から対応する各円筒レンズの中心に引かれた中心線４５６が、フィルム４５０上部の特定領域に集まる、つまり交差するように、プリズム４５２の中心間間隔、つまりピッチが意図的に円筒レンズのピッチよりも大きくなるように作製される。例えば、特定領域は、フィルム４５０又は付随のディスプレイの中央部より２０〜１００ｃｍ上方又は前方の領域であってよい。図４ａに示されるような光方向変換フィルムの更なる詳細は、日本特許ＪＰ  ２００５−２６６２９３号（Ａｋｉｍａｓａら）に見出すことができる。
【００４６】
更に別の３Ｄ光方向変換フィルムの設計は、２００９年１２月２１日に出願された同一出願人による米国特許出願第１２／６４３，５０３号「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍｓ  Ｅｎａｂｌｉｎｇ  Ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｙ」に記載される。本出願は、特に、光学フィルムの第１表面に配置される円筒レンズ（a-cylindrical lenses）と、光学フィルムの第２表面に配置されるプリズムとを備え、第１表面上の各レンズが第２表面上のプリズムに位置合わせされる両面光学フィルムを開示する。この出願はまた、光学フィルムの第１表面に配置されるレンズと、光学フィルムの第２表面に配置されるプリズムとを備え、第１表面上のレンズの回転が第１表面上の位置に伴って変化し、第１表面上の各レンズが第２表面上のプリズムに位置合わせされる、両面光学フィルムも開示する。
【００４７】
本明細書に開示される代表的な３Ｄ光方向変換フィルムは、少なくとも１つのナノ空隙層を組み込む。ナノ空隙層は、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。複数の空隙又は空隙の網状組織のうち少なくとも一部は、空隙を有するトンネル又は空隙を有するトンネル様通路を介して相互に連結している。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、ナノ空隙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、光方向変換フィルムで用いるのに特に有利である。一部の場合では、ナノ空隙層は、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。ナノ空隙層は、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、及び一部の場合では５０ナノメートル〜５００マイクロメートルの範囲であってよい少なくとも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。
【００４８】
図５及び６に関連して、ナノ空隙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。好適なナノ空隙層及びその製造に関しての更なる詳細は、本明細書と同一日に出願される同一出願人による米国特許出願ＸＸＸ（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。
【００４９】
まず図５に戻ると、ここには、埋め戻されたナノ空隙微細構造化物品５５０を形成する代表的なプロセス５２０、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５２０は、基材５１６上にコーティング溶液５１５を配置する工程を含む。基材５１６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５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にする厚さ、組成物、及びその他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（５０マイクロメートル）の物理的厚さを有する。
【００５０】
一部の場合では、例えばスロットコーターダイなどのダイ５１４を用いて、コーティング溶液５１５を塗布できる。コーティング溶液５１５は、重合性材料及び溶媒を含む。次に、プロセス５２０は、コーティング溶液５１５が微細複製ツール５１２に接触している間に重合性材料を重合し、微細構造化層５３０を形成する工程を含む。続いて、例えばオーブン５３５により、微細構造化層５３０から溶媒が除去され、ナノ空隙微細構造化物品５４０を形成する。次に、プロセス５２０は、ナノ空隙微細構造化物品５４０上にポリマー材料５４５を配置し、埋め戻されたナノ空隙微細構造化物品５５０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５４４を用いて、又は別の好適な手段により、ポリマー材料５４５を塗布できる。別の方法として、ポリマー材料５４５をナノ空隙微細構造化物品５４０上に積層し、ナノ空隙微細構造化物品５５０を形成してよい。
【００５１】
微細複製ツール５１２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５１２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５１５に接触する基材５１６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５１２は、ニップロール５２１及び引き取りロール５２２を備える。紫外線バンクなどの硬化源５２５は、コーティング溶液５１５が微細複製ツール５１２と接触して微細構造化層５３０を形成する間、基材５１６及びコーティング溶液５１５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５１６は、コーティング溶液５１５まで硬化光を透過し、コーティング溶液５１５を硬化して微細構造化層５３０を形成することができる。別の実施形態では、硬化源５２５は熱源であり、コーティング溶液５１５は熱硬化材料を含む。硬化源５２５は、図示されるように、又は微細複製ツール５１２内部に配置されてよい。硬化源５２５が微細複製ツール５１２内部に配置されるとき、微細複製ツール５１２は光をコーティング溶液５１５まで透過し、コーティング溶液５１５を硬化して微細構造化層５３０を形成することができる。
【００５２】
ナノ空隙微細構造化物品を形成するプロセスは、例えば硬化後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。一部の場合では、溶媒除去工程に続いて、硬化後工程がナノ空隙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。一部の場合では、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。一部の場合では、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。
【００５３】
ここで図６に戻ると、ここではナノ空隙微細構造化層６００の一部の概略的立面図が示される。このナノ空隙微細構造化層６００は２つの平面的な外側表面６３０、６３２を有するように図示されているが、外側表面６３０、６３２のうち少なくとも１つが微細構造化され、本明細書の他の部分で記載するような３Ｄ光方向変換フィルムで使用するのに好適な機構を形成すると理解される。
【００５４】
代表的なナノ空隙微細構造化層６００は、結合剤６１０中に分散した、複数の相互に連結された空隙又は空隙６２０の網状組織を含む。複数の空隙又は空隙の網状組織のうち少なくとも一部は、空隙を有するトンネル又は空隙を有するトンネル様通路を介して相互に連結している。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６２０の網状組織は、図６に示すように、相互に連結された空隙又は孔６２０Ａ〜６２０Ｃを含むと考えられる。空隙は、物質及び／又は微粒子を必ずしも持たないわけではない。例えば、一部の場合では、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空隙微細構造化層は、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。一部の場合では、多数又は多数の組の互いに連結された空隙に加えて、空隙微細構造化層は、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６２０の網状組織が、ナノ空隙層６００の第１主面６３０から対向する第２主面６３２まで延びる１つ以上の通路を形成する場合、層６００は多孔質層であると説明されてよい。
【００５５】
一部の空隙は、ナノ空隙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、代表的なナノ空隙微細構造化層６００では、空隙６２０Ｄ及び６２０Ｅはナノ空隙微細構造化層の第２主面６３２に存在し、表面空隙６２０Ｄ及び６２０Ｅと見なすことができ、空隙６２０Ｆ及び６２０Ｇはナノ空隙微細構造化層の第１主面６３０に存在し、表面空隙６２０Ｆ及び６２０Ｇと見なすことができる。空隙６２０Ｂ及び６２０Ｃ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６２０Ｂ及び６２０Ｃとして見なされ得る。
【００５６】
空隙６２０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、一部の場合では、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、望ましい範囲内にある寸法を有する。例えば、一部の場合では、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。
【００５７】
一部の場合では、複数の相互に連結された空隙６２０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。
【００５８】
一部の場合では、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、尚且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。
【００５９】
ナノ空隙微細構造化層６００は、任意の有用な厚さｔ１（第１主面６３０と第２主面６３２との間の直線距離）を有してよい。多くの実施形態では、ナノ空隙微細構造化層は、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。
【００６０】
一部の場合では、ナノ空隙微細構造化層が、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、ナノ空隙微細構造化層は十分に厚くてよい。そのような場合には、ナノ空隙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。
【００６１】
開示されるナノ空隙微細構造化層中の空隙が十分に小さく、かつナノ空隙微細構造化層が十分に厚いとき、ナノ空隙微細構造化層は、以下の式で表すことができる有効誘電率εｅｆｆを有する。
【００６２】
【数１】
2013517528.tif 000003
【００６３】
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はナノ空隙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、ナノ空隙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。
【００６４】
【数２】
2013517528.tif 000004
【００６５】
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、一部の場合では、ナノ空隙微細構造化層の有効屈折率は次の式で近似され得る。
【００６６】
【数３】
2013517528.tif 000005
【００６７】
そのような場合には、ナノ空隙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空隙微細構造化層は、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、ナノ空隙微細構造化層は、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。
【００６８】
図６のナノ空隙層６００は、結合剤６１０中に分散した、複数の相互に連結された空隙、又は空隙６２０の網状組織に加え、結合剤６１０内部に実質的に均一に分散した任意の複数のナノ粒子６４０を含むことも示している。
【００６９】
ナノ粒子６４０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、一部の場合では、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、望ましい範囲内の寸法を有する。例えば、一部の場合では、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。一部の場合では、複数のナノ粒子６４０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。
【００７０】
一部の場合では、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。
【００７１】
ナノ粒子６４０は、官能化されてもよく、官能化されなくてもよい。一部の場合では、一部、大部分、又は実質的に全てのナノ粒子６４０、例えばナノ粒子６４０Ｂは官能化されていない。一部の場合では、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６１０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６４０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６４０は更に官能化されて結合剤６１０に化学結合することができる。例えば、ナノ粒子６４０Ａなどのナノ粒子を表面修飾又は表面処理し、結合剤６１０に化学結合するための反応性官能基、又は基６６０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６４０Ａの少なくともかなりの割合は、結合剤に化学結合する。一部の場合では、ナノ粒子６４０は、結合剤６１０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６４０は結合剤６１０に物理的に結合させることができる。
【００７２】
一部の場合では、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。一部の場合では、ナノ粒子は表面処理化シリカナノ粒子を含んでよい。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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、粒子の性質を変更する。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。一部の場合では、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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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，ＩＬ）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。
【００７９】
一部の場合では、ナノ空隙微細構造化層６００は、低い光学ヘイズ値を有してよい。そのような場合には、ナノ空隙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。ナノ空隙微細構造化層６００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。
【００８０】
一部の場合では、ナノ空隙微細構造化層６００は、高い光学ヘイズを有してよい。そのような場合には、ナノ空隙微細構造化層６００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。
【００８１】
一般に、ナノ空隙微細構造化層６００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。一部の場合では、ナノ空隙微細構造化層６００中の複数の空隙６２０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。
【００８２】
バインダー６１０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６１０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６１０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６１０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。
【００８３】
重合性材料６１０は、化学的であり得る、熱的であり得る、又は化学線で開始され得る様々な従来のアニオン重合、カチオン重合、フリーラジカル重合、又はその他重合技術により重合できる任意の重合性材料であってよく、例えば、他の手段の中でも化学線を用いるプロセスは、例えば、可視光及び紫外線光、電子線照射、並びに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。
【００８４】
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。
【００８５】
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５３０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５３０の変形を防ぐことができる。
【００８６】
一部の場合では、例えば、不溶性ポリマーマトリックス、又は基材５１６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５３０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。
【００８７】
コーティング溶液５１５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、りん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。
【００８８】
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。
【００８９】
微細構造化層５３０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。
【００９０】
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。
【００９１】
コーティング溶液５１５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。
【００９２】
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。
【００９３】
いくつかの実施形態では、結合剤６１０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６１０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空隙微細構造化層６００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。
【００９４】
上記図５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、まだ重合性材料の一部が溶媒に低濃度ながら残っていることがある。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６１０中に分散した網状組織又は複数の空隙６２０を含むナノ空隙微細構造化層６００がもたらされる。ナノ空隙微細構造化層６００は、ポリマー結合剤中に分散した任意の複数のナノ粒子６４０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。
【００９５】
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空隙微細構造化層６００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（ナノ空隙微細構造化層６００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。
【００９６】
概して、ナノ空隙微細構造化層６００は、結合剤６１０と複数のナノ粒子６４０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、重量比は概して、用途に望ましい可能性がある任意の値であり得る。一部の場合では、結合剤６１０と複数のナノ粒子６４０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。一部の場合では、この重量比は約１：２．３〜約４：１の範囲内である。
【００９７】
ここで図６ａに関連して、（ａ）最初に微細構造化表面を有するナノ空隙層を形成し、次に従来の（非ナノ空隙化）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、次にナノ空隙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、その片側はナノ空隙材料層であり、反対側は従来の材料層である。
【００９８】
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空隙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、ナノ空隙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、ナノ空隙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）をナノ空隙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６ａ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空隙層に相互貫入できる。
【００９９】
図６ａは、第１ナノ空隙層６７２と従来の材料である第２層６７０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。ナノ空隙層６７２は、浅い表面空隙、又は凹部６７４Ａ、並びに深い方の表面空隙６７４Ｂを有するように示される。表面空隙６７４Ｂ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６７０が層６７２の全般形状（例えば凹部６７４Ａ）にぴったり一致する場合だけではなく、層６７０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６７４ａ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６７０が層６７２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空隙材料で達成できる。
【０１００】
ナノ空隙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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
相互貫入に関する更なる議論は、本明細書の他の部分で参照される同一出願人による米国特許出願ＸＸＸ（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。
【０１０５】
今、自動立体バックライト及びディスプレイパネルと用いるのに好適な代表的な３Ｄ光方向変換フィルム、並びに非常に低い屈折率を示すことができる代表的なナノ空隙材料層について記載したが、ここで、これらの要素をどのように組み合わせ、新しいタイプの光学フィルム及び物品を提供するかについて説明する。新しい物品は、既存の自動立体システムと同じ全般的な目的、つまり、１つの光源からディスプレイパネルを通って観察者の一方の眼に光を向かわせ、別の光源からディスプレイパネルを通って観察者のもう一方の眼に光を向かわせることを達成する。しかし新しい物品は、この目的を特定の機構によって実施し、現行システムに比べてかなりの利点をもたらす。上記の３Ｄ光方向変換フィルムの基本設計の機構、例えば、プリズム状要素を伴うレンズ状要素の位置合わせ、又は物品面上部の精密な位置合わせからの意図的逸脱、又はランド部分の使用などは、以下に記載する実施形態に対しても同様に適用されると理解すべきである。
【０１０６】
一般に、新しい物品は、低屈折率を有する少なくとも１つのナノ空隙層を含む。このナノ空隙層は、典型的にはナノ空隙化されておらずナノ空隙層より実質的に高い屈折率を有する別の層と接合し、埋め込み構造化表面境界面を形成する。埋め込み構造化表面は、例えば（ａ）３Ｄ光方向変換フィルムのプリズム側、（ｂ）３Ｄ光方向変換フィルムのレンズ状又はレンズ側、（ｃ）フレネルレンズ、（ｄ）光ガイドのレンズ状側、（ｅ）光ガイドのプリズム側、又はこれらの組み合わせに対応してよい。既知の構成要素に対するある構造化表面（すなわち、空気媒体中で使用するために設計された構造化表面）は、空気がナノ空隙材料で置き換えられる埋め込み構造化表面として用いる場合は、機能的又は最適ではない場合があることがわかった。代わりに、埋め込み構造化表面は、最適に機能させるために空気界面構造化表面と比べて設計の修正が必要となり得る。例えば、レンズ状機構の湾曲を調整してよく、及び／又は、光方向変換フィルム中のレンズ状機構と対応するプリズム状機構との間の軸方向距離を調整してよい。
【０１０７】
図７は、埋め込み構造化表面７１４ａを有する代表的な光方向変換フィルム７００の概略断面図を示しており、この図は中間体又は前駆体物品も示し、光方向変換フィルムが製造され得る一つの方法を示している。詳細には、キャリアフィルム７１０が最初に提供される。フィルム７１０は、工業用連続鋳造及び硬化（３Ｃ）プロセス又は他の連続ロールツーロールプロセス（例えば、連続エンボス加工プロセス）などの製造工程にかけるのに十分な強度及びその他の材料特性を有する自立フィルムであり得る。代わりに、フィルム７１０をバッチ処理してもよい。いずれの場合でも、層７１２をキャリアフィルム７１０に適用し、プリズム状機構の構造化表面７１２ａを伴う層を提供する。この層７１２は、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。別の層７１４をキャリアフィルム７１０の対向する主面に適用し、湾曲した、つまりレンズ状機構である構造化表面７１４ａを伴うこの層を提供する。層７１４も、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。以下に記載する、構造化表面７１４ａがナノ空隙材料に対して埋め込まれるようになる製造工程を考慮して、構造化表面７１４ａのレンズ状機構は、最適な光学的性能を確実にするために、空気への暴露を対象とした同種の構造化表面とは異なる、湾曲又は他のデザイン的特徴を有して設計されてよい。最終プロセス工程では、構造化表面７１４ａはナノ空隙層７１６で埋め戻され、構造化表面７１４ａは埋め込まれるようになる。本実施形態では、構造化表面７１４ａの個々のレンズ状機構は、一般に構造化表面７１２ａに向かって湾曲する曲面を有する。
【０１０８】
層７１０、７１２、７１４、７１６は全て、これらの間に著しい空隙又は空気ポケットを伴わずに、好ましくは互いに結合される。更に、意図する用途においていくらかの吸収が所望されない限り、吸収の損失を最小限に抑えつつ、例えば表面７１２ａから表面７１６ａへ光がフィルム７００を通過できるように、これらの層は全て、目的の波長範囲内、例えば可視波長範囲にわたって好ましくは光透過性である。フィルム７００の層中でヘイズを排除する、又は最小限にすることが望ましい場合があるが、一部の場合では、これらの層の１つ、一部、又は全部において低度から中等度の量のヘイズを許容でき、及び／又は特定の用途では望ましい。ナノ空隙層７１６は、好ましくは本明細書の他の場所で記載するナノ空隙材料からなり、好ましくは、例えば構成体の他の任意の材料層よりも低い、又は例えば１．３５未満、又は１．３未満、又は１．１５〜１．３５、若しくは１．１５〜１．３の範囲内である比較的低い屈折率を有する。構成体の他の層は、任意の好適な光透過性材料、例えば、好適な有機又は無機材料、ポリマー又は非ポリマー、粘弾性材料、接着剤（感圧性接着剤を含む）などで作製されてよい。キャリアフィルム７１０で使用するのに代表的な材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及びこれらのコポリマーが挙げられるが、他の好適なポリマー又は非ポリマー材料も使用できる。
【０１０９】
構造化表面７１４ａを鋳造及び硬化技術で、又は層７１４、７１６間に所望の光学的機構を作製できる任意のその他好適な技術で製作してよい。例えば、圧痕形成、エンボス加工、及び射出成形も、いくつかの場合では構造化表面７１４ａの形成に用いてよい。層７１４、７１６が、図５と同様のプロセスを用いて作製される場合、ナノ空隙層７１６は、層７１４及び構造化表面７１４ａの形成後に生成された埋め戻し層を構成し得る。このような場合、層７１６は典型的には層７１４に相互貫入しない。
【０１１０】
光方向変換フィルム７００、及び本明細書で論じられる他の光方向変換フィルムは、それぞれの図で表される層に加えて別の層と、具体的に記載されるものに加えて別の機構又は特性とを備えてよい。例えば、所望の散乱度を提供する、又は光をフィルタリングする、カラーシフトさせる若しくは偏光させる材料を、フィルム内に組み込んでよい。表面コーティング又は構造体、例えば機能層を、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、外部露出面の片面又は両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。取り外し可能な（Removeable）剥離ライナーを、開示されるフィルム及び物品の片面又は両面に提供してもよい。
【０１１１】
図８は、埋め込み構造化表面８１２ａを有する別の代表的な光方向変換フィルム８００の概略断面図を示しており、この図は中間体又は前駆体物品も示し、光方向変換フィルムが製造され得る一つの方法を示している。詳細には、キャリアフィルム８１０が最初に提供される。フィルム８１０は、工業用連続鋳造及び硬化（３Ｃ）プロセス又は他の連続ロールツーロールプロセス（例えば、連続エンボス加工プロセス）などの製造工程にかけるのに十分な強度及びその他の材料特性を有する自立フィルムであり得る。代わりに、フィルム８１０をバッチ処理してもよい。いずれの場合でも、層８１２をキャリアフィルム８１０に適用し、レンズ状機構の構造化表面８１２ａを伴う層を提供する。この層８１２は、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。構造化表面８１２ａはナノ空隙層８１４で埋め戻され、構造化表面８１２ａは埋め込まれるようになる。示される実施形態では、ナノ空隙層８１４はまた、層８１２の平坦化も行う。構造化表面８１２ａが埋め込まれているため、構造化表面８１２ａのレンズ状機構は、最適な光学的性能を確実にするために、空気への暴露を対象とした同種の構造化表面とは異なる、湾曲又は他のデザイン的特徴を有して設計されてよい。最終プロセス工程では、別の層８１６を構造化表面８１４上に提供し、プリズム状機構である構造化表面８１６ａをこの層の露出主面上に提供する。
【０１１２】
この光抽出フィルム８００と上記フィルム７００との間には様々な相違点がある。フィルム８００では、構造化表面８１２ａの個々のレンズ状機構は、一般にプリズム状構造化表面８１６ａに向かってではなく、離れる方向に湾曲する曲面を有する。またフィルム８００では、構造化表面８１２ａ、８１６ａの両方がキャリアフィルム８１０の対向する側ではなく、同じ側に形成される。これにより、他の方法よりも構造化表面が互いにより近く配置されることを可能にする。例えば、層８１４、８１６は個々に、及び組み合わせて実質的にキャリアフィルム８１０より薄くなり得、例えば、表面８１２ａから表面８１６ａまでの最大又は最小軸方向距離は、５０、又は２５、又は１０マイクロメートル未満であってよい。フィルム８００は、構造化表面８１２ａと８１６ａとの間に、ロールツーロール加工において自立支持フィルムとして好適にする物理的特性を有する層を含まなくてよい。
【０１１３】
層８１０、８１２、８１４、８１６は全て、これらの間に著しい空隙又は空気ポケットを伴わずに、好ましくは互いに結合される。更に、これらの層の１つ、一部、又は全部において低度から中等度の量のヘイズは許容でき、及び／又は特定の用途では望ましいものの、これらの層は全て、図７に関連して上述したように、目的の波長範囲内において好ましくは光透過性である。ナノ空隙層及び他の層の組成物は、図７に関連して上述したものであってよい。
【０１１４】
上述のように、構造化表面８１２ａを鋳造及び硬化技術で、又は層８１２、８１４間に所望の光学的機構を作製できる任意のその他好適な技術で製作してよい。層８１２、８１４が、図５と同様のプロセスを用いて作製される場合、ナノ空隙層８１４は、層８１２及び構造化表面８１２ａの形成後に生成された埋め戻し層を構成し得る。このような場合、層８１４は典型的には層８１２に相互貫入しない。
【０１１５】
図９は、埋め込み構造化表面９１４ａを有する別の代表的な光方向変換フィルム９００の概略断面図を示しており、この図は中間体又は前駆体物品も示し、光方向変換フィルムが製造され得る一つの方法を示している。詳細には、キャリアフィルム９１０が最初に提供される。フィルム９１０は、工業用連続鋳造及び硬化（３Ｃ）プロセス又は他の連続ロールツーロールプロセス（例えば、連続エンボス加工プロセス）などの製造工程にかけるのに十分な強度及びその他の材料特性を有する自立フィルムであり得る。代わりに、フィルム９１０をバッチ処理してもよい。いずれの場合でも、層９１２をキャリアフィルム９１０に適用し、プリズム状機構の構造化表面９１２ａを伴う層を提供する。この層９１２は、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。ナノ空隙層９１４をキャリアフィルム９１０の対向する主面に適用し、湾曲した、或いはレンズ状機構である構造化表面９１４ａを伴うこの層を提供する。ナノ空隙層９１４も、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。最終プロセス工程では、構造化表面９１４ａは別の（非ナノ空隙化）層９１６で埋め戻され、構造化表面９１４ａは埋め込まれるようになる。本実施形態では、構造化表面９１４ａの個々のレンズ状機構は、一般に構造化表面９１２ａから離れる方向に湾曲する曲面を有する。
【０１１６】
この光抽出フィルム９００と上記フィルム７００、８００との間には様々な相違点及び類似点がある。フィルム９００では、構造化表面９１４ａの個々のレンズ状機構は、一般にプリズム状構造化表面８１６ａから離れる方向に湾曲する曲面を有する。これはフィルム８００と類似し、フィルム７００とは異なる。またフィルム９００では、構造化表面９１２ａ、９１４ａはキャリアフィルム９１０の対向する側上に形成される。これはフィルム７００と類似し、フィルム８００とは異なる。
【０１１７】
層９１０、９１２、９１４、９１６は全て、これらの間に著しい空隙又は空気ポケットを伴わずに、好ましくは互いに結合される。更に、これらの層の１つ、一部、又は全部において低度から中等度の量のヘイズは許容でき、及び／又は特定の用途では望ましいものの、これらの層は全て、図７に関連して上述したように、目的の波長範囲内において好ましくは光透過性である。ナノ空隙層及び他の層の組成物は、図７に関連して上述したものであってよい。代表的な実施形態では、層９１６は、高屈折率光学接着剤、例えば、高屈折率ナノ粒子充填接着剤であってよく、又はこれを含んでよい。
【０１１８】
上述のように、構造化表面９１２ａを鋳造及び硬化技術で、又は層９１４、９１６間に所望の光学的機構を作製できる任意のその他好適な技術で製作してよい。層９１４、９１６が、図５と同様のプロセスを用いて作製される場合、層９１６は、ナノ空隙層９１４及び構造化表面９１４ａの形成後に生成された埋め戻し層を構成し得る。その結果、図６ａ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９１６はナノ空隙層９１４に相互貫入できる。これはフィルム７００及び８００とは異なる。
【０１１９】
図１０は、埋め込み構造化表面１０１２ａを有する別の代表的な光方向変換フィルム１０００の概略断面図を示しており、この図は中間体又は前駆体物品も示し、光方向変換フィルムが製造され得る一つの方法を示している。詳細には、キャリアフィルム１０１０が最初に提供される。フィルム１０１０は、工業用連続鋳造及び硬化（３Ｃ）プロセス又は他の連続ロールツーロールプロセス（例えば、連続エンボス加工プロセス）などの製造工程にかけるのに十分な強度及びその他の材料特性を有する自立フィルムであり得る。代わりに、フィルム１０１０をバッチ処理してもよい。いずれの場合でも、ナノ空隙層１０１２をキャリアフィルム１０１０に適用し、レンズ状機構の構造化表面１０１２ａを伴うナノ空隙層を提供する。このナノ空隙層１０１２は、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。次に構造化表面１０１２ａを別の（非ナノ空隙化）層１０１４で埋め戻す。示されるように、層１０１４はまた、ナノ空隙層１０１２の平坦化も行う。最終プロセス工程では、別の（非ナノ空隙化）層１０１６を層１０１４上に提供し、プリズム状要素である露出された構造化表面１０１６ａを伴う層１０１６を提供する。一部の場合では、層１０１４及び１０１６を同時に形成できる。例えば、構造化表面１０１２ａを埋め戻す同じプロセス工程はまた、層１０１６を複製し、構造化表面１０１６ａを提供することもできる。
【０１２０】
この光抽出フィルム１０００と上記フィルム７００、８００、９００との間には様々な相違点及び類似点がある。フィルム１０００では、構造化表面１０１２ａの個々のレンズ状機構は、一般にプリズム状構造化表面１０１６ａに向かって湾曲する曲面を有する。これはフィルム７００と類似し、フィルム８００及び９００とは異なる。またフィルム１０００では、構造化表面１０１２ａ、１０１６ａはキャリアフィルム１０１０の同一側上に形成される。これはフィルム８００と類似し、フィルム７００及び９００とは異なる。
【０１２１】
層１０１０、１０１２、１０１４、１０１６は全て、これらの間に著しい空隙又は空気ポケットを伴わずに、好ましくは互いに結合される。更に、これらの層の１つ、一部、又は全部において低度から中等度の量のヘイズは許容でき、及び／又は特定の用途では望ましいものの、これらの層は全て、図７に関連して上述したように、目的の波長範囲内において好ましくは光透過性である。ナノ空隙層及び他の層の組成物は、図７に関連して上述したものであってよい。
【０１２２】
上述のように、構造化表面１０１２ａを鋳造及び硬化技術で、又は層１０１２、１０１４間に所望の光学的機構を作製できる任意のその他好適な技術で製作してよい。層１０１２、１０１４が、図５と同様のプロセスを用いて作製される場合、層１０１４は、ナノ空隙層１０１２及び構造化表面１０１２ａの形成後に生成された埋め戻し層を構成し得る。その結果、図６ａ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１０１４はナノ空隙層１０１２に相互貫入できる。これはフィルム９００と類似し、フィルム７００及び８００とは異なる。
【０１２３】
図１１は、２つの埋め込み構造化表面１１１４ａ、１１１６ａを有する代表的な光方向変換フィルム１１００の概略断面図を示しており、この図は中間体又は前駆体物品も示し、光方向変換フィルムが製造され得る一つの方法を示している。詳細には、キャリアフィルム１１１０が最初に提供される。フィルム１１１０は、工業用連続鋳造及び硬化（３Ｃ）プロセス又は他の連続ロールツーロールプロセス（例えば、連続エンボス加工プロセス）などの製造工程にかけるのに十分な強度及びその他の材料特性を有する自立フィルムであり得る。代わりに、フィルム１１１０をバッチ処理してもよい。いずれの場合でも、層１１１２をキャリアフィルム１１１０に適用し、プリズム状機構の構造化表面１１１２ａを伴う層１１１２を提供する。この層１１１２は、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。次いで、別の層１１１４をキャリアフィルム１１１０の対向側に追加し、レンズ状要素である構造化表面１１１４ａを伴う層１１１４を提供する。層１１１４も、鋳造及び硬化プロセス、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。次に、構造化表面１１１４ａをナノ空隙層１１１６で埋め戻し、ナノ空隙層の外部主面上に別の構造化表面１１１６ａを提供する。構造化表面１１１６ａは、フレネルレンズと呼ばれることもあるセグメント化レンズを形成する小面を伴って提供されてよい。ここでも、構造化表面１１１４ａを埋め戻す同じプロセス工程はまた、層１１１６を複製し、構造化表面１１１６ａを提供することもできることに留意されたい。フレネルレンズは、観察者に向かって光線を屈折させることにより、ディスプレイの水平縁部における画像忠実性の改善に役立てることができ、より大面積の自動立体バックライト及びディスプレイの構成体を潜在的に可能にする。最終工程では、構造化表面１１１６ａを別の（非ナノ空隙化）層１１１８で埋め戻す。示されるように、層１１１８はまた、ナノ空隙層１１１６の平坦化も行う。
【０１２４】
この光抽出フィルム１１００と上記フィルム７００、８００、９００、１０００との間には様々な相違点及び類似点がある。フィルム１１００では、構造化表面１１１４ａの個々のレンズ状機構は、一般にプリズム状構造化表面１１１２ａに向かって湾曲する曲面を有する。これはフィルム７００及び１０００と類似し、フィルム８００及び９００とは異なる。またフィルム１１００では、構造化表面１１１２ａ、１１１４ａがキャリアフィルム１１１０の対向する側に形成される（ただし構造化表面１１１４ａ、１１１６ａはキャリアフィルムの同じ側に形成される）。これはフィルム７００及び９００と類似し、フィルム８００及び１０００とは異なる。フィルム７００〜１０００の全てとは異なり、フィルム１１００は、１つだけではなく２つの埋め込み構造化表面を含む。
【０１２５】
層１１１０、１１１２、１１１４、１１１６、及び１１１８は全て、これらの間に著しい空隙又は空気ポケットを伴わずに、好ましくは互いに結合される。更に、これらの層の１つ、一部、又は全部において低度から中等度の量のヘイズは許容でき、及び／又は特定の用途では望ましいものの、これらの層は全て、図７に関連して上述したように、目的の波長範囲内において好ましくは光透過性である。ナノ空隙層及び他の層の組成物は、図７に関連して上述したものであってよい。
【０１２６】
上述のように、構造化表面１１１２ａを鋳造及び硬化技術で、又は層１１１４、１１１６間に所望の光学的機構を作製できる任意のその他好適な技術で製作してよい。層１１１４、１１１６が、図５と同様のプロセスを用いて作製される場合、ナノ空隙層１１１６は、層１１１４及び構造化表面１１１４ａの形成後に生成された埋め戻し層を構成し得る。このような場合、層１１１６は典型的には層１１１４に相互貫入しない。これはフィルム７００及び８００と類似し、フィルム９００及び１０００とは異なる。一方、層１１１６、１１１８が、図５と同様のプロセスを用いて作製される場合、層１１１８は、ナノ空隙層１１１６及び構造化表面１１１６ａの形成後に生成された埋め戻し層を構成し得る。その結果、図６ａ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１１１８はナノ空隙層１１１６に相互貫入できる。
【０１２７】
図１２は、２つの埋め込み構造化表面１２１４ａ、１２２２ａをも有する代表的な光方向変換フィルム１２００の概略断面図を示しており、この図は中間体又は前駆体物品も示し、光方向変換フィルムが製造され得る一つの方法を示している。詳細には、２枚のキャリアフィルム１２１０、１２２０が最初に提供される。これらのフィルムは、工業用連続鋳造及び硬化（３Ｃ）プロセス又は他の連続ロールツーロールプロセス（例えば、連続エンボス加工プロセス）などの製造工程にかけるのに十分な強度及びその他の材料特性を有する自立フィルムであり得る。代わりに、フィルム１２１０、１２２０の片方又は両方をバッチ処理してもよい。
【０１２８】
いずれの場合でも、第１の手順では、層１２１２をキャリアフィルム１１１０に適用し、プリズム状機構の構造化表面１２１２ａを伴う層１１１２を提供する。この層１２１２は、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。次いで、別の層１２１４をキャリアフィルム１２１０の対向側に追加し、レンズ状要素である構造化表面１２１４ａを伴う層１２１４を提供する。層１２１４も、鋳造及び硬化プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。次に構造化表面１２１４ａをナノ空隙層１２１６で埋め戻す。示されるように、ナノ空隙層１２１６はまた、層１２１４の平坦化も行う。これらの手順により、中間品１２０２が形成される。
【０１２９】
別の手順では、層１２２２をキャリアフィルム１２２０に適用し、構造化表面１２２２ａを伴う層１２２２を提供する。構造化表面１２２２ａは、フレネルレンズと呼ばれることもあるセグメント化レンズを形成する小面を伴って提供されてよい。フレネルレンズは、上述のように、観察者に向かって光線を屈折させることによりディスプレイの水平縁部における画像忠実性の改善に役立てることができる。その後、構造化表面１２２２ａをナノ空隙層１２２４で平坦化できる。これらの手順により、中間品１２０４が形成される。
【０１３０】
最終工程では、中間品１２０２、１２０４を、接着剤層１２３０又はその他好適な結合層を用い、物品１２０４の外側表面１２２４ａを物品１２０２の外側表面１２１６ａに接着することにより結合してよく、それにより最終光方向変換フィルム１２００を形成する。
【０１３１】
この光抽出フィルム１１００と上記フィルム７００、８００、９００、１０００、１１００との間には様々な相違点及び類似点がある。フィルム１２００では、構造化表面１２１４ａの個々のレンズ状機構は、一般にプリズム状構造化表面１２１２ａに向かって湾曲する曲面を有する。これはフィルム７００、１０００、及び１１００と類似し、フィルム８００及び９００とは異なる。またフィルム１２００では、構造化表面１２１２ａ、１２１４ａがキャリアフィルム１２１０の対向する側に形成される（ただし構造化表面１２１４ａ、１２２２ａはキャリアフィルムの同じ側に形成される）。これはフィルム７００、９００、及び１１００と類似し、フィルム８００及び１０００とは異なる。フィルム７００〜１０００とは異なるが、フィルム１１００とは同様に、フィルム１２００は、１つだけではなく２つの埋め込み構造化表面を含む。
【０１３２】
層１２１０、１２１２、１２１４、１２１６、１２２０，１２２２、１２２４、及び１２３０は全て、これらの間に著しい空隙又は空気ポケットを伴わずに、好ましくは互いに結合される。更に、これらの層の１つ、一部、又は全部において低度から中等度の量のヘイズは許容でき、及び／又は特定の用途では望ましいものの、これらの層は全て、図７に関連して上述したように、目的の波長範囲内において好ましくは光透過性である。ナノ空隙層及び他の層の組成物は、図７に関連して上述したものであってよい。ナノ空隙層１２１６、１２２４は、同じ組成物、又は異なる組成物を有してよい。
【０１３３】
上述のように、構造化表面１２１４ａを鋳造及び硬化技術で、又は層１２１４、１２１６間に所望の光学的機構を作製できる任意のその他好適な技術で製作してよい。層１２１４、１２１６が、図５と同様のプロセスを用いて作製される場合、ナノ空隙層１２１６は、層１２１４及び構造化表面１２１４ａの形成後に生成された埋め戻し層を構成し得る。このような場合、層１２１６は典型的には層１２１４に相互貫入しない。これはフィルム７００、８００、及び１１００と類似し、フィルム９００及び１０００とは異なる。同様に、層１２２２、１２２４が、図５と同様のプロセスを用いて作製される場合、ナノ空隙層１２２４は、層１２２２及び構造化表面１２２２ａの形成後に生成された埋め戻し層を構成し得る。このような場合、層１２２４は典型的には層１２２２に相互貫入しない。
【０１３４】
光方向変換フィルム７００〜１２００は全て、埋め込まれた（つまり内面の）構造化表面と露出された（つまり外面の）構造化表面を組み込み、ここで埋め込み構造化表面はレンズ状要素を備え、露出構造化表面はプリズム状要素を備える。プリズム状構造化表面が埋め込み表面であり、レンズ状構造化表面が露出表面である実施形態、並びにプリズム状構造化表面及びレンズ状構造化表面の両方が埋め込み表面である実施形態も想到される。これらの構成体は、新しいタイプの単一フィルムアセンブリ型積層多成分光学物品を表す。
【０１３５】
図１３は、埋め込み構造化表面１３１２ａを有する別の代表的な光方向変換フィルム１３００の概略断面図を示しており、この図は中間体又は前駆体物品も示し、光方向変換フィルムが製造され得る一つの方法を示している。詳細には、キャリアフィルム１３１０が最初に提供される。フィルム１３１０は、工業用連続鋳造及び硬化（３Ｃ）プロセス又は他の連続ロールツーロールプロセス（例えば、連続エンボス加工プロセス）などの製造工程にかけるのに十分な強度及びその他の材料特性を有する自立フィルムであり得る。代わりに、フィルム１３１０をバッチ処理してもよい。いずれの場合でも、層１３１２をキャリアフィルム１３１０に適用し、プリズム状機構の構造化表面１３１２ａを伴う層を提供する。この層１３１２は、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。別の層１３１４をキャリアフィルム１３１０の対向する主面に適用し、湾曲した、つまりレンズ状機構である構造化表面１３１４ａを伴うこの層を提供する。層１３１４も、鋳造及び硬化プロセスで、エンボス加工プロセスで、又は任意のその他好適なプロセスで製造されてよい。最終プロセス工程では、構造化表面１３１２ａはナノ空隙層１３１６で埋め戻され、構造化表面１３１２ａは埋め込まれるようになる。示されるように、ナノ空隙層１３１６はまた、層１３１２の平坦化も行う。
【０１３６】
この光抽出フィルム１３００と上記フィルム７００〜１２００との間には様々な相違点及び類似点がある。フィルム１３００では、構造化表面１３１４ａの個々のレンズ状機構は、一般にプリズム状構造化表面１３１２ａに向かって湾曲する曲面を有する。これはフィルム７００、１０００、１１００、１２００と類似し、フィルム８００及び９００とは異なる。またフィルム１３００では、構造化表面１３１２ａ、１３１４ａはキャリアフィルム１３１０の対向する側上に形成される。これはフィルム７００、９００、１１００、１２００と類似し、フィルム８００及び１０００とは異なる。
【０１３７】
層１３１０、１３１２、１３１４、１３１６は全て、これらの間に著しい空隙又は空気ポケットを伴わずに、好ましくは互いに結合される。更に、これらの層の１つ、一部、又は全部において低度から中等度の量のヘイズは許容でき、及び／又は特定の用途では望ましいものの、これらの層は全て、図７に関連して上述したように、目的の波長範囲内において好ましくは光透過性である。ナノ空隙層及び他の層の組成物は、図７に関連して上述したものであってよい。
【０１３８】
上述のように、構造化表面１３１２ａを鋳造及び硬化技術で、又は層１３１２、１３１６間に所望の光学的機構を作製できる任意のその他好適な技術で製作してよい。層１３１２、１３１６が、図５と同様のプロセスを用いて作製される場合、ナノ空隙層１３１６は、層１３１２及び構造化表面１３１２ａの形成後に生成された埋め戻し層を構成し得る。このような場合、層１３１６は典型的には層１３１２に相互貫入しない。
【０１３９】
図１４及び１５は、プリズム状構造化表面及びレンズ状構造化表面の両方が埋め込まれた、別の代表的な光方向変換フィルムの概略断面図である。図１４では、光方向変換フィルム１４００は、その対向側が適用されているキャリアフィルム１４１０と、プリズム状機構である構造化表面１４１２ａを伴って提供される層１４１２と、レンズ状機構である構造化表面１４１４ａを伴って提供される層１４１４と、を備える。構造化表面１４１２ａは、ナノ空隙層１４１６で埋め戻され、これは層１４１２の平坦化も行う。構造化表面１４１４ａは、別のナノ空隙層１４１８で埋め戻され、これは層１４１４の平坦化を行う。ナノ空隙層１４１６、１４１８は、所望通りに同じ組成物、又は異なる組成物を有してよい。フィルム１４００は、他の構成要素、例えば自動立体ディスプレイシステムの他の構成要素への取り付けが便利な、２つの平面的外側表面、１４１６ａ及び１４１８ａを提供する。
【０１４０】
図１５は、図１４のフィルムと類似するが、他の構成要素への取り付けが便利な剥離ライナーで覆われた透明な接着剤層を更に含む、光方向変換フィルム１５００を示す。フィルム１５００は、その対向側が適用されているキャリアフィルム１５１０と、プリズム状機構である構造化表面１５１２ａを伴って提供される層１５１２と、レンズ状機構である構造化表面１５１４ａを伴って提供される層１５１４と、を備える。構造化表面１５１２ａは、ナノ空隙層１５１６で埋め戻され、これは層１５１２の平坦化も行う。構造化表面１５１４ａは、別のナノ空隙層１５１８で埋め戻され、これは層１５１４の平坦化を行う。ナノ空隙層１５１６、１５１８は、所望通りに同じ組成物、又は異なる組成物を有してよい。２つの追加層１５２０、１５２２は、好ましくは接着剤（例えば透明な感圧性接着剤）層であり、それぞれ層１５１６、１５１８に適用される。取り外し可能な剥離ライナー１５２４、１５２６は、フィルム１５００の外部に提供され、示されるように、他の構成要素への取り付けが差し迫るまで接着剤層を保護する。フィルム１５００は、他の構成要素、例えば自動立体ディスプレイシステムの他の構成要素への取り付けが便利な、２つの平面的表面、１５２０ａ及び１５２２ａを提供する。
【０１４１】
図１６は、図１４又は１５と同様に、代表的な光方向変換フィルムが、ディスプレイパネル１６２６及び光ガイド１６２４など他の光学的構成要素に取り付けられている、光学装置１６００の概略断面図である。光方向変換フィルムは、その対向側が適用されているキャリアフィルム１６１０と、プリズム状機構である構造化表面１６１２ａを伴って提供される層１６１２と、レンズ状機構である構造化表面１６１４ａを伴って提供される層１６１４と、を備える。構造化表面１６１２ａは、ナノ空隙層１６１６で埋め戻され、これは層１６１２の平坦化も行う。構造化表面１６１４ａは、別のナノ空隙層１６１８で埋め戻され、これは層１６１４の平坦化を行う。ナノ空隙層１６１６、１６１８は、所望通りに同じ組成物、又は異なる組成物を有してよい。２つの追加層１６２０、１６２２は、好ましくは接着剤（例えば透明な感圧性接着剤）層であり、それぞれ層１６１６、１６１８に適用される。これらの接着剤層を用いて、光方向変換フィルムをディスプレイパネル１６２６に、また光ガイド１６２４に取り付けできる。ディスプレイパネル及び光ガイドは、自動立体ディスプレイシステムに適した種類であってよい。
【０１４２】
一部の場合では、光方向変換フィルムを、光ガイド又はディスプレイパネル以外の光透過性部材に取り付けることが望ましい場合があり、ここでこの部材は、機械的剛性又は安定性を提供する、例えば、光方向変換フィルムがゆがむ、ないしは別の方法により変形することを防ぐように構成される。したがって、例えば、ディスプレイパネル１６２６及び光ガイド１６２４の片方又は両方を、比較的堅い又は剛性の基材、例えば透明なガラス若しくはプラスチックの硬い部分、又は透明なプレート、又はその他透明な支持体で置き換えてよい。一実施形態では、ディスプレイパネル１６２６をそのような基材で置き換えてよく、層１６１６、１６２０、及び１６２４を省略してよい。別の実施形態では、光ガイド１６２４をそのような基材で置き換えてよく、層１６１８、１６２２、及び１６２６を省略してよい。更に別の実施形態では、ディスプレイパネル１６２６及び光ガイド１６２４の両方をそのような基材で置き換えてよい。
【０１４３】
図１６の装置と類似する装置１７００を、更なる詳細と共に図１７に示す。装置１７００でも同様に、光ガイド、光方向変換フィルム、及びディスプレイパネルは全て、層間に空隙又は空気ポケットを含まず、共に組み合わせられ単一のユニットになる。光方向変換フィルムは、その対向側が適用されているキャリアフィルム１７１０と、プリズム状機構である構造化表面１７１２ａを伴って提供される層１７１２と、レンズ状機構である構造化表面１７１４ａを伴って提供される層１７１４と、を備える。構造化表面１７１２ａを、レンズ状構造体を画定する別の構造化表面１７１６ａを伴って提供されるナノ空隙層１７１６で埋め戻す。構造化表面１７１４ａは、別のナノ空隙層１７１８で埋め戻され、これは層１７１４の平坦化を行う。ナノ空隙層１７１６、１７１８は、所望通りに同じ組成物、又は異なる組成物を有してよい。追加層１７２０は、好ましくは接着剤（例えば透明な感圧性接着剤）層であり、ナノ空隙層１７１８に適用される。接着剤層１７２０を用いて、光方向変換フィルムをディスプレイパネル１７２２に取り付ける。光ガイド層１７２４を、ナノ空隙層１７１６の構造化表面１７１６ａに取り付ける。層１７２４は、縁部に取り付けられた光源（そのうち１つを源１７３０として示す）からの光が層１７２４を通って伝搬でき、装置の作業範囲上の装置の出力表面から出て観察者の左眼又は右眼の方へ向かうように、十分な厚さ及び十分に低い吸収損失を有する。光ガイド層１７２４の背面表面１７２４ａを構造化し、観察者に向かって光ガイドを通って伝搬する光を導くのに好適な浅いプリズム又は他の構造体を提供する。本実施形態では、第３ナノ空隙層１７２６が構造化表面１７２４ａに提供され、構造化表面の十分な反射率を確実にする。Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムなどの高反射多層光学フィルム（ＭＯＦ）であってよい、又はこれを含んでよい背面反射体１７２８に、ナノ空隙層１７２６を結合する。ディスプレイパネル及び光ガイドは、自動立体ディスプレイシステムに適した種類であってよい。
【０１４４】
図１７の一態様が説明に値する。領域１７０１を除き、この図はデカルトｙ−ｚ平面の概略断面図として示される。しかし領域１７０１は、直行するｘ−ｚ平面の概略断面図である。構造化表面１７１２ａ、１７１４ａ、及び１７２４ａの機構が沿って延在する軸に垂直な軸に、沿って延在する構造化表面１７１６ａのレンズ状構造体が容易に認識できるように、便宜上この独特な図を提供する。
【０１４５】
ここで図１８をみると、代表的な光方向変換フィルム１８０２、代表的な光ガイド１８０４、並びに、光方向変換フィルム及び光ガイドを組み込む代表的な光学装置１８００の概略断面図がここに示される。光方向変換フィルム１８０２は、その対向側が適用されているキャリアフィルム１８１０と、プリズム状機構である構造化表面１８１２ａを伴って提供される層１８１２と、レンズ状機構である構造化表面１８１４ａを伴って提供される層１８１４と、を備える。構造化表面１８１２ａは、ナノ空隙層１８１６で埋め戻され、これは層１８１２の平坦化も行う。別々に、浅いプリズム状要素である後側構造化表面１８２０ａ及びレンズ状構造体である前側構造化表面１８２０ｂを有する光ガイド層１８２０を作る。（図１７と同様に、領域１８０１が、図の残りの部分に対して垂直の面の装置の図を示すという意味で、図１８は分割されている。）構造化表面１８２０ｂは、ナノ空隙層１８２２で埋め戻され、これは光ガイド層１８２０の前側又は上面の平坦化も行う。最終装置１８００を形成するために、光方向変換フィルム１８０２の平坦化表面１８１６ａ及び光ガイド１８０４の平坦化表面１８２２ａを、透明な接着剤層１８３０により結合する。
【０１４６】
図１９は、代表的な光方向変換フィルム１９０２、構造化基材１９０４、並びに、光方向変換フィルム、基材、及び基材と光方向変換フィルムとの間に形成される光ガイドを組み込む光学装置１９００の概略断面図を示す。光方向変換フィルム１９０２は、その対向側が適用されているキャリアフィルム１９１０と、プリズム状機構である構造化表面１９１２ａを伴って提供される層１９１２と、レンズ状機構である構造化表面１９１４ａを伴って提供される層１９１４と、を備える。構造化表面１９１２ａはナノ空隙層１８１６で埋め戻され、この層はまた、構造化表面１９１４ａのレンズ状機構の長手方向に垂直で、かつ構造化表面１９１２ａのプリズム状機構の長手方向に垂直な軸に沿って延在する、レンズ状構造体である別の構造化表面１９１６ａを伴って提供される。（図１７及び１８と同様に、領域１９０１が、図の残りの部分に対して垂直の面の装置の図を示すという意味で、図１９は分割されている。）別々に、浅いプリズム状機構を画定する構造化表面１９２２ａを有するナノ空隙層１９２２を伴う、基材１９２０を提供する。ナノ空隙層１９１６、１９２２は、同じ組成物、又は異なる組成物を有してよい。最終装置１９００を形成するため、光方向変換フィルム１９０２の構造化表面１９１６ａ、及び基材１９０４の構造化表面１９２２ａを、厚い透明な材料層１９３０により結合し、その厚さ、その屈折率特性（その屈折率は、実質的に隣接するナノ空隙層１９１６、１９２２より高く、例えば少なくとも０．２、０．３、０．４、又は０．５高い）、及びその外側表面の構造化特性に基づいて、光ガイドを形成するように構成される。層１９３０として用いるのに好適な材料には、光学的に透明な接着剤及び高粘性樹脂が挙げられる。好適な材料についての更なる詳細は、２０１０年１月１３日に出願された同一出願人による米国特許出願６１／２９４，６７１号に見出すことができる。基材１９２０は、光ガイド１９３０の表面１９２２を逃れる光を反射して光ガイド内に戻すために、好ましくは高度に反射する。したがって基材は、例えば、反射性金属コーティング、及び／又は、Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムなどの反射性多層光学フィルムを備えてよい。
【実施例】
【０１４７】
プリズム状機構を含む底部、つまり背面構造化表面と、レンズ状機構を含む上部、つまり前側構造化表面とを備える、自動立体ディスプレイで用いるのに好適な３Ｄ光方向変換フィルムを製作した。前側構造化表面を、ナノ空隙化超低屈折率（ＵＬＩ）材料層で埋め戻し、平坦化した。したがって、平坦化された光方向変換フィルム（この段階では埋め込み構造化レンズ状表面を有する）は、ナノ空隙層の平面的表面を剛性基材に取り付けることにより、剛性の透明基材（ＬＣＤパネルの裏側を模した基材）に積層できる形態であった。この試験の１つの目的は、導光フィルムが、埋め込まれたレンズ状表面により、十分な光学的性能を提供できるかどうかを判定することとした。
【０１４８】
３Ｄ光方向変換フィルムで製造した自動立体ディスプレイは、典型的にはフィルム又は任意のかなりの程度まで光を拡散する他の構成要素を組み込まないため、３Ｄ光方向変換フィルムにおける１つの設計上の検討事項は、モアレパターンの回避である。３Ｄ光方向変換フィルムのプリズム状機構及びレンズ状機構のピッチを最適化し、特定のＬＣＤパネルについてモアレ効果を低減した。最適化により、レンズ状機構に対して４６．０００マイクロメートル、及びプリズム状機構に対して４６．００９マイクロメートルのピッチが得られた。この最適化ピッチは、同様に、フィルム厚さが、あるプリズム状機構と、その対応するレンズ状機構との間の距離を制御するため、どのフィルム厚さを用いるかについて影響する。
【０１４９】
従来の３Ｄ光方向変換フィルムが製造され、従来の自動立体ディスプレイ内に設置された後、光方向変換フィルムと隣接する構成要素との間のくずによる摩耗、ＬＣＤパネルに対する光方向変換フィルムの前側のレンズ状機構の湿潤、及び、装置の加熱及び冷却、並びにフィルムの材料特性に起因するゆがみなど、有害な環境条件に曝される。フィルムのゆがみに関する問題は、光方向変換フィルムの製造に用いたフィルムの厚さに関連するが、モアレ効果に対するフィルム厚さの関係により、ゆがみを低減しようとする試みでフィルム厚さを単純に増加させることはできない。
【０１５０】
３Ｄ光方向変換フィルムの前側レンズ状構造化表面の、ナノ空隙化低屈折率材料による埋め戻し、及び平坦化を考慮するとき、空気をナノ空隙材料で置き換えると、光方向変換フィルムにおける光学的設計に関する問題が持ち上がる。一部の場合では、低屈折率ナノ空隙材料の導入により、フィルム厚さの変更（すなわち、プリズム状構造化表面からレンズ状構造化表面までの軸方向距離の変更）を必要とする場合がある。ナノ空隙材料の存在にフィルムを適合させる別の潜在的な方法としては、図２２の構造化表面２２６２に示されるように、プリズム状構造化表面上の平面プリズム小面をわずかに湾曲した小面と置き換えること、及び／又は、フィルム厚さの変化があるとき、若しくはないときの収差を補正するために、湾曲したレンズ状表面の形状を、例えば非球面表面に変更すること、が挙げられる。
【０１５１】
３種の異なる３Ｄ光方向変換フィルムを作製し、検査した。ナノ空隙層を全く組み込まなかった第１のフィルムを作製した。このフィルムは、ナノ空隙層を含めなかった以外は、図７のフィルム７００に類似する構成を有した。この実施形態においてキャリアフィルム（図７のフィルム７１０参照）は、厚さ２ミル（５０．８マイクロメートル）のＰＥＴとした。レンズ状機構（図７の構造化表面７１４ａ参照）は、４４．０００マイクロメートルのピッチ、及び３６．５マイクロメートルの単純な湾曲（円筒状に成形された）を有し、１．５００の屈折率を有するブレンドアクリレート樹脂からなっていた。プリズム機構（図７の構造化表面７１２ａ参照）は、４４．００８マイクロメートルのピッチ、及び６０度のプリズム頂角を有し、屈折率１．５００の同じブレンドアクリレート樹脂からなっていた。この第１のフィルムのレンズ状構造化表面及びプリズム状構造化表面の両方を、空気に露出した。フィルムは概して、長さ８８ｍｍ、及び幅１１８ｍｍの方形状であった。
【０１５２】
フィルムのレンズ状微細構造化表面を平坦化したナノ空隙層を含み、図７のフィルム７００と類似する構成を有する、第２及び第３の３Ｄ光方向変換フィルムを作製した。これらの３Ｄフィルムは、それぞれ長さ６５ｍｍ及び幅８８ｍｍを有し、ナノ空隙層の存在、及びレンズ状構造化表面の埋め込み特性を補うように、第１の３Ｄフィルムと比べて幾つかの修正点を組み込んだ。第２の３Ｄフィルムについて、修正点は、レンズ状構造化表面の形状の、非球面形状、つまりより正確には、各レンズ状機構の上端部から縁部に変化した曲率を有することにより、湾曲した拡大表面が直円柱から外れている形状への変更とした。約１．２の屈折率、並びに、レンズ状機構の上端部で約３マイクロメートルの、及びレンズ状機構の縁部で１５マイクロメートルの厚さを有するナノ空隙材料の層で、レンズ状構造化表面を平坦化した。キャリアフィルムの厚さなど、その他の設計詳細は、第１の３Ｄフィルムと同じとした。第３の３Ｄフィルムについて、修正点は、レンズ状構造化表面の形状の変更（第２の３Ｄフィルムで用いた形状と同じ）、及び、プリズム状構造化表面の小面の形状の変更（平面的小面ではなく、頂点におけるプリズム頂角が約６８．６度となるように、小面を若干湾曲させ、わずかに凸状とした）（図７の構造化表面７１２ａ参照）とした。ナノ空隙材料によるレンズ状構造化表面の平坦化など、その他の設計詳細は、第２の３Ｄフィルムと同じとした。
【０１５３】
記載されるように、第１、第２、及び第３の３Ｄフィルムは代わりに、３Ｄフィルムと光ガイドとの間に空隙を伴って標準的な自動立体光ガイド（例えば図３参照）の前側に置かれ、３Ｄフィルムから放射された光の角度分布をＡｕｔｒｏｎｉｃのコノスコープで測定した。図２０ａは、第１の３Ｄフィルムの角度出力を示す。曲線２０１０は、光ガイドの一方の縁部の光源が通電されたときの、放射された左眼用光線を表し、曲線２０１２は、光ガイドの他方の縁部の光源が通電されたときの、放射された右眼用光線を表す。これらの曲線は、標準的な自動立体バックライト（光ガイド／３Ｄフィルムの組み合わせ）に典型的である。図２０ｂは、第２の３Ｄフィルムの角度出力を示す。曲線２０２０は、放射された左眼用光線を表し、曲線２０２２は、放射された右眼用光線を表す。図２０ｃは、第３の３Ｄフィルムの角度出力を示す。曲線２０３０は、放射された左眼用光線を表し、曲線２０３２は、放射された右眼用光線を表す。各図において、左及び右の光分布の交差する位置は、３Ｄフィルム上のレンズ状機構のプリズム状機構との整列に関連する。図２０ｂ及び２０ｃにおける光分布の形状が、図２０ａのものとほぼ同じ又は類似することは、埋め込み構造化表面及びナノ空隙材料層を有する３Ｄ光方向変換フィルムを作製し、標準的な３Ｄ光方向変換フィルムと同じ又は類似するように機能することができたことを示す。
【０１５４】
光方向変換フィルムの出力表面の異なる部分について更にコノスコープ測定を実施し、上記３種の製作した３Ｄフィルムそれぞれについて結果を解析した。データ解析には、視野自由度に関する主要パラメーター、例えば交差点予測、右眼視野ローブ、及び左眼視野ローブの決定を含み、これらは観察者が位置することができ、依然として画像を立体的に観察できる空間領域に関連する。製作した第１、第２、及び第３の３Ｄフィルムについて、それぞれ図２１ａ、ｂ、及びｃに視野自由度の結果をプロットし、図２１ｄには、これらの図で用いる様々な記号を示す図２１ａ〜ｃの凡例又は略号を提供する。各点における左及び右の光分布の交差点を算出した。交差点の予測を空間に外挿し、これを各図２１ａ〜ｃ中に線２１２０（図２１ｄ）により示す。算出及び測定の両方により各眼の視野自由度も決定した。パターン２１２２ａは算出されたように最大右眼視野ローブを表し、パターン２１２２ｂは測定されたように右眼用視野ローブを表し、パターン２１２４ａは算出されたように最大左眼視野ローブを表し、パターン２１２４ｂは測定されたように左眼用視野ローブを表す。
【０１５５】
図２１ａ〜ｃの視野自由度のプロットは、記載される３Ｄフィルムで作製されたそれぞれの立体バックライト全体におけるコノスコープ測定に基づき、各３Ｄ光方向変換フィルムの性能が類似していることを示す。フィルムが類似性能を提供することがわかり、いずれの場合にも、左眼及び右眼に対して算出された視野ローブが、対応する最大視野ローブにほぼ完全に重なる。第２及び第３の３Ｄフィルムの性能が平坦化ナノ空隙層の存在により不十分であった場合、測定された視野ローブは最大視野ローブよりも実質的に小さくなっているだろう。
【０１５６】
図２２は、製作した、上記第２の３Ｄ光方向変換フィルム２２００及び第３の３Ｄ光方向変換フィルム２２５０の断面図の顕微鏡写真である。フィルム２２００は、ＰＥＴキャリアフィルム、つまり基材２２１０を備え、プリズム状構造化表面２２１２ａを有する第１ポリマー層２２１２、及びレンズ状構造化表面２２１４ａを有する第２ポリマー層２２１４が適用されている。低屈折率ナノ空隙材料の層２２１６は、構造化表面２２１４ａを平坦化する。フィルム２２５０は、ＰＥＴキャリアフィルム、つまり基材２２６０を備え、プリズム状構造化表面２２６２ａを有する第１ポリマー層２２６２、及びレンズ状構造化表面２２６４ａを有する第２ポリマー層２２６４が適用されている。低屈折率ナノ空隙材料の層２２６６は、構造化表面２２６４ａを平坦化する。上記のように、表面２２１４ａ、２２６４ａのレンズ状要素は、各レンズ状要素の上端部から縁部にかけて様々な曲率を有し、プリズム状構造化表面２２６２ａの小面は平面というよりはわずかに湾曲している。
【０１５７】
上部レンズ状構造化表面がナノ空隙層に没入された平坦化３Ｄ光方向変換フィルムの製作に加え、光方向変換フィルム、光ガイド、及び背面反射体を含む構成体の挙動についてもモデリングし、ここでは光方向変換フィルムのレンズ状構造化表面（例えば図１７の構造化表面１７１４ａ参照）が全ての場合において空気に露出され、構成体中の様々な他の構造化表面（詳細には、（１）光ガイドの前側のレンズ状構造化表面（例えば図１７の表面１７１６ａ参照）、（２）光ガイドの後側の浅いプリズム状構造化表面（例えば図１７の表面１７２４ａ参照）、及び（３）光方向変換フィルムの後側のプリズム状構造化表面（例えば図１７の表面１７１２ａ参照））が、平坦化ナノ空隙化低屈折率層を伴って選択的に提供された。光ガイドの寸法は７２ｍｍ×４８ｍｍ（面内又は横断寸法）×０．８ｍｍ（軸方向又は厚さ寸法）であり、３Ｄ光方向変換フィルムのレンズ状及びプリズム状構造化表面は４００ｍｍの公称視距離を提供するように設計されたと仮定し、このモデリングを行った。モデリングにおいて、光を光ガイドに放射し、ディスプレイから４００ｍｍの点で観察された光を計算し、システムのクロストークを算出する。以下の条件に対応する８つの異なる実施形態について、このモデリングを行う。
【０１５８】
（１）光ガイドの前側のレンズ状構造化表面（例えば図１７の表面１７１６ａ参照）が空気に露出されているか、又はナノ空隙化超低屈折率（ＵＬＩ）材料で平坦化されるかのいずれかの場合
（２）光ガイドの後側の浅いプリズム状構造化表面（例えば図１７の表面１７２４ａ参照）と背面反射体（例えば図１７の層１７２８参照）との間の空間（例えば層１７２６参照）が、空気で満されているか、ナノ空隙化ＵＬＩ材料で充填されているかのいずれかの場合
（３）光方向変換フィルムの後側のプリズム状構造化表面（例えば図１７の表面１７１２ａ参照）が空気に露出されているか、又はナノ空隙化ＵＬＩ材料で平坦化されるかのいずれかの場合
所定の順列を３文字コードで指定する。ここで「ａ」は空気を意味し、「ｕ」はナノ空隙化ＵＬＩ材料を意味する。例えば、「ａａｕ」は、上記条件（１）に空気を用い、上記条件（２）にも空気を用い、条件（３）にＵＬＩを用いることを意味する。別の例として、「ｕａａ」は、上記条件（１）にナノ空隙化ＵＬＩを用い、上記条件（２）にも空気を用い、条件（３）に空気を用いることを意味する。なお、コードの１番目の文字が「ａ」であるが、コードの最後の文字が「ｕ」の場合、平坦化ＵＬＩ層が光方向変換フィルムの後側プリズム状構造化表面上に提供されるが、この平坦化層は、空気に露出された光ガイドの上面の中ほどまで延在するだけであることを意味する。同様に、コードの１番目の文字が「ｕ」であるが、最後の文字が「ａ」の場合、平坦化ＵＬＩ層が光ガイドの前側レンズ状構造化表面上に提供されるが、光方向変換フィルムの底面のプリズム状構造化表面が空気に露出されたままであるように、光方向変換フィルムの底面の中ほどまで延在するだけであることを意味する。
【０１５９】
このモデリングは、ナノ空隙化ＵＬＩ材料が使用される場合、ナノ空隙化ＵＬＩ材料の屈折率は１．２であると仮定した。このモデリングはまた、光ガイドが、以下のパラメーター、すなわち、屈折率１．５、浅いプリズムの夾角１７２度、及び浅いプリズムのピッチ０．４０８ｍｍを有すると仮定した。このモデルはまた、３Ｄフィルムが、以下のパラメーター、すなわち、屈折率１．５、プリズムの夾角６０度、プリズムのピッチ０．２６００４０７ｍｍ、レンズの曲率半径０．１８１５ｍｍ、レンズのピッチ０．２６０ｍｍ、及び全厚０．５０６ｍｍを有すると仮定した。このモデルはまた、鏡面ミラー反射率が９８．５％であると仮定した。このモデリングはまた、全ての順列において、同一の構造化表面形状であると仮定した。すなわち、光方向変換フィルムの構造化表面、及び光ガイドの位置、角度、曲率などは順列によって変化しなかった。
【０１６０】
８つの順列をモデリングし、クロストーク、すなわち観察者の「誤った」眼に入る光の量を、ディスプレイ表示領域の横断軸に沿った位置である、ディスプレイ位置の関数として算出した。ディスプレイの表示領域は光ガイドのものより小さく、十分な混和を可能にする。モデリングした実際の表示領域は５４ｍｍ×４１ｍｍであった。この結果は図２３に示し、各曲線は特定の順列コードと関連する。プロットした曲線から、リズム状構造化表面（３Ｄ光方向変換フィルムの後側）とレンズ状構造化表面（光ガイドの前側）との間の空間が超低屈折率材料のナノ空隙層で完全に満たされる、有用な実施形態を構成できることが特に確認される。
【０１６１】
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。
【０１６２】
特に指定されない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用する、数量、特性の測定値などを表す全ての数値は、「約」という語で修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、そうでない旨が指定されない限り、上記の明細書及び特許請求の範囲において記載された数値パラメーターは、本出願の教示を利用する当業者が得ようと求める望ましい特性に応じて変化し得る概算値である。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、各数値パラメーターは少なくとも、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ー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。
【０１６３】
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とであり、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１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図６ａ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２０ｃ】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２１ｃ】
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【図２１ｄ】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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