(57)【要約】  有意な画素滲みを取り入れることなく、自発光型の画素化されたＯＬＥＤからの光抽出を強化するための光学フィルムが開示される。抽出フィルムは、可撓性キャリアフィルムと、このキャリアフィルムによって担持される第１及び第２層を含む。第１層はナノ中空モルホロジーを有し、ポリマー結合剤を含み、並びに１．３５又は１．３未満の屈折率を有してもよい。光抽出要素の埋め込まれた構造化表面が第１層と第２層との間に形成される。抽出フィルムは、光源の外側表面に取り付けるための主要結合表面を含む。このフィルムは、構造化表面と主要結合表面との間のランド部分が指定された量よりも薄い、例えばキャリアフィルムの厚さの５０、２５、又は１０マイクロメートル未満であるように構成される。
2013546014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側表面を有する自発光型の画素化された光源からの光抽出を強化するための光抽出フィルムであって、前記抽出フィルムは、前記光源の前記外側表面に取り付けられるように適合される主要結合表面を有し、前記抽出フィルムは、
可撓性キャリアフィルムと、
前記キャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層と、を含み、前記第１層及び前記第２層はそれらの間に、光抽出要素の構造化表面を形成する埋め込まれたインターフェースを画定し、
前記第１層はナノ中空モルホルジーを有し、かつポリマー結合剤を含み、前記第１層はまた、前記第２層と前記キャリアフィルムとの間に配置され、
前記第２層は、前記第１層よりも大きい屈折率を有し、前記第１層は１．３５未満の屈折率を有する、光抽出フィルム。
【請求項２】
前記主要結合表面が、前記構造化表面の反対側の前記第２層の表面であり、前記第２層は前記構造化表面と前記主要結合表面との間のランド部分を含む、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項３】
前記ランド部分が、５０マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項２に記載の抽出フィルム。
【請求項４】
前記ランド部分が、２５マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項３に記載の抽出フィルム。
【請求項５】
前記ランド部分が、１０マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項４に記載の抽出フィルム。
【請求項６】
前記ランド部分が、０．１〜２５マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項２に記載の抽出フィルム。
【請求項７】
前記ランド部分が前記キャリアフィルムよりも薄い、請求項２に記載の抽出フィルム。
【請求項８】
前記第１層が１．３未満の屈折率を有する、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項９】
前記第２層が１．４超の屈折率を有する、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１０】
前記第１層と前記第２層との屈折率の差が少なくとも０．３、又は少なくとも０．４、又は少なくとも０．５である、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１１】
前記第２層が光透過性ポリマーを含む、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１２】
前記ポリマーが光透過性粘弾性物質を含む、請求項１１に記載の抽出フィルム。
【請求項１３】
前記主要結合表面を覆う剥離ライナー又はプレマスクを更に含む、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１４】
前記光抽出要素が１マイクロメートル超のピッチを有する、請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１５】
前記光抽出フィルムが前記自発光型の画素化された光源と連結し、該光源からの光の抽出を強化させる、前記自発光型の画素化された光源と組み合わせた請求項１に記載の抽出フィルム。
【請求項１６】
前記抽出フィルムが、前記光源の前記外側表面に、それらの間にエアギャップを含まないようにして取り付けられる、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項１７】
前記構造化表面は、５０マイクロメートル未満の厚さを有するランド部分によって、前記主要結合表面から分離される、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項１８】
前記ランド部分が、２５マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項１７に記載の組み合わせ。
【請求項１９】
前記ランド部分が、１０マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項１８に記載の組み合わせ。
【請求項２０】
前記自発光型の画素化された光源が、前記画素化された光源を平坦化させる光結合層を含み、前記光源の前記外側表面は、前記光結合層の外側表面である、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項２１】
前記光結合層が少なくとも１．４の屈折率を有する、請求項２０に記載の組み合わせ。
【請求項２２】
前記画素化された光源が、２５マイクロメートル未満の、少なくとも１つの横方向寸法を有する画素を含む、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項２３】
前記光抽出要素が、１マイクロメートル超のピッチを有する、請求項１５に記載の組み合わせ。
【請求項２４】
自発光型の画素化された光源の光出力を、前記光源の画素を実質的に滲ませることなく、強化する方法であって、
外側表面を有する自発光型の画素化された光源を提供する工程と、
主要結合表面を有する光抽出フィルムを提供する工程であって、前記抽出フィルムは、
可撓性キャリアフィルムと、
前記キャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層と、を含み、前記第１層及び前記第２層はそれらの間に、光抽出要素の構造化表面を形成する埋め込まれたインターフェースを画定し、
前記第１層はナノ中空モルホルジーを有し、かつポリマー結合剤を含み、前記第１層はまた１．３５未満かつ、前記第２層よりも小さい屈折率を有する、工程と、
前記抽出フィルムの前記主要結合表面を、前記自発光型の画素化された光源の前記外側表面に取り付ける工程と、を含む、方法。
【請求項２５】
前記自発光型の画素化された光源が、前記画素化された光源を平坦化させる光結合層を含み、前記光源の前記外側表面は、前記光結合層の外側表面である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記取り付ける工程は、ランド部分が、前記光抽出フィルムの前記構造化表面と前記光源の前記外側表面との間に画定されるように実施される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記ランド部分が、５０マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ランド部分が、２５マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ランド部分が、１０マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記ランド部分が前記キャリアフィルムよりも薄い、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）（有機発光ダイオードとも呼ばれることがある）として既知の自発光型デバイスへの特定の用途を有する、半導体自発光デバイスから出た光を結合して、その輝度を増加させるように調整された構造化表面を有する光学フィルムに関する。本発明はまた、関連物品、システム、及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
多種多様のＯＬＥＤが既知である。「底面発光」ＯＬＥＤと称される、いくつかのＯＬＥＤは、上部にＯＬＥＤが製造される透明基材を通じて光を放射する。反対方向、すなわち上部にＯＬＥＤが作製される基材から離れるように、光を放射する「上面発光」ＯＬＥＤと呼ばれるものもある。一部のＯＬＥＤは、ピクセル（画像素子）又はサブピクセル（ピクセルとして一緒に分類されるが、個々にアドレス可能な、異なる色のエミッターのうちの１つ）と個別に呼ばれる、個々にアドレス可能なＯＬＥＤエミッターのアレイを形成するようパターン形成されると呼ばれる、個々にアドレス可能なＯＬＥＤエミッターを形成するようにパターン形成される。このような画素化されたＯＬＥＤは、例えば携帯電話及び同様な最終用途などデジタルディスプレイデバイスにおける使用に人気が高まっている。画素化されたＯＬＥＤとは対称的に、他のＯＬＥＤは１つの放射領域のみを有するように設計されており、これは対象用途によって小さく、狭い、又は大きく、広いことがある。
【０００３】
一部のＯＬＥＤ製造業者及び設計者にとっての懸案事項の１つは、それらの設計の特異性による、ＯＬＥＤが示す、最適未満の効率性である。ＯＬＥＤ、又はいずれか他の自発光型光源の外部効率は、デバイスによって放射された全光学的放射の出力を、デバイスによって消費される合計電力で割ることによって計算することができる。ＯＬＥＤの外部効率は、高解像度ディスプレイに使用される画素化されたＯＬＥＤから、照明システムに使用される非画素化ＯＬＥＤまでの範囲で、多くの異なるＯＬＥＤ用途に関して有意な設計パラメータである。なぜならば外部効率は、消費電力、輝度、及び寿命などデバイスの特性に影響を与えるからである。ＯＬＥＤの外部効率は、ＯＬＥＤ積層体自体の活性放射層内の光学損失（高屈折率の有機層及び酸化インジウムスズ内の導波モードによる）によって、中間屈折率基材内の光学損失によって、及び最後に、カソード（アノード）の金属の表面プラズモンポラリトンでの励起子消失によって、有意に制限されているということを多くのグループが実証してきた。最大可能内部効率（すなわち内部効率１００％）を呈するＯＬＥＤデバイスでは、上記の損失のために、生成された光放射の約７５〜８０％が内部で消散され、結果これに伴って外部効率が減少する。ＯＬＥＤデバイスの要素として、カラーフィルタ又は円偏光板などの追加の光学構成要素が含まれる場合は、かかる構成要素は追加の光学損失、及び更には、より低い外部効率を生じる場合がある。
【０００４】
一部の光学フィルムは既に、ＯＬＥＤデバイスからの光の抽出を強化するために提案されている。この関連においては、米国特許出願公開第２００９／００１５１４２号（Ｐｏｔｔｓら）、同第２００９／００１５７５７号（Ｐｏｔｔｓら）、及び同第２０１０／０１１０５５１号（Ｌａｍａｎｓｋｙら）に参照されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ＯＬＥＤ及び他の自発光型光源との組み合わせで使用して、放射された光を増加させ、損失を減少させるように、かかるデバイスからの光を抽出することができる光学フィルムの新しい系統を本発明者らは開発した。開示された光抽出フィルムは画素化されたＯＬＥＤとの組み合わせにおいて特に有効である。
【０００６】
開示される光学フィルムは、有意な画素滲みを取り入れることなく、自発光型の画素化されたＯＬＥＤからの光抽出を強化するために有用である。抽出フィルムは典型的に、可撓性キャリアフィルムと、このキャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層を含む。第１層はナノ中空モルホロジーを有してもよく、かつポリマー結合剤を含んでもよく、並びに１．３５又は１．３未満の屈折率を有してもよい。光抽出要素の埋め込まれた構造化表面が第１層と第２層との間に形成される。抽出フィルムは、光源の外側表面に取り付けるための主要結合表面を含む。このフィルムは好ましくは、構造化表面と主要結合表面との間のランド部分が指定された量よりも薄い、例えばキャリアフィルムの厚さの５０、２５、又は１０マイクロメートル未満であるように構成される。
【０００７】
本願はまた、とりわけ外側表面を有する自発光型の画素化された光源からの光抽出を強化するための光抽出フィルムを開示し、この抽出フィルムは、光源の外側表面に取り付けるように適合される主要結合表面を有する。かかる抽出フィルムは、可撓性キャリアフィルムと、このキャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層を含む。第１層及び第２層はそれらの間に、光抽出要素の構造化表面を形成する埋め込まれたインターフェースを画定し、第１層はナノ中空モルホルジーを有してもよく、かつポリマー結合剤を含んでもよい。第１層はまた、第２層とのキャリアフィルムとの間に配置されてもよい。第２層は、第１層よりも大きい屈折率を有し、第１層は１．３５未満の屈折率を有してもよい。
【０００８】
ある場合では、主要結合表面は、構造化表面の反対側の第２層の表面であってもよく、第２層は構造化表面と主要結合表面との間のランド部分を含んでもよい。ある場合は、ランド部分は５０マイクロメートル未満、２５マイクロメートル未満若しくは１０マイクロメートル未満、又は０．１〜２５マイクロメートルの範囲の厚さを有してもよい。ある場合では、ランド部分はキャリアフィルムよりも薄くてもよい。いくつかの場合においては、第１層は１．３未満の屈折率を有してもよい。いくつかの場合においては、第２層は１．４超の屈折率を有してもよい。ある場合では、第１層と第２層との間の屈折率は少なくとも０．３、又は少なくとも０．４、又は少なくとも０．５であってもよい。ある場合では、第２層は光透過性ポリマーを含み得る。ある場合では、ポリマーは光透過性粘弾性物質を含み得る。ある場合では、フィルムは主要結合表面を覆う剥離ライナー又はプレマスクカバーを更に含んでもよい。ある場合では、光抽出要素は１マイクロメートル超のピッチを有してもよい。
【０００９】
ある場合では、抽出フィルムは、自発光型の画素化された光源と組み合わされてもよく、光抽出フィルムは、自発光型の画素化された光源と連結し、光源からの光の抽出を強化させる。ある場合では、抽出フィルムは、光源の外側表面に、それらの間にエアギャップを有さずに取り付けることができる。ある場合では、構造化表面は、５０マイクロメートル未満、若しくは２５マイクロメートル未満、若しくは１０マイクロメートル未満、又は０．１〜２５マイクロメートルの範囲の厚さを有するランド部分によって主要結合表面から分離され得る。ある場合では、自発光型の画素化された光源は、画素化された光源を平坦化させる光結合層を含んでもよく、光源の外側表面は、光結合層の外側表面である。ある場合では、光結合層は少なくとも１．４、又は１．５、又は１．６、又は１．７の屈折層を有してもよい。ある場合では、画素化された光源は、２５マイクロメートル未満の、少なくとも１つの横方向寸法を有する画素を含んでもよい。ある場合では、光抽出要素は１マイクロメートル超のピッチを有してもよい。
【００１０】
本発明者らはまた、自発光型の画素化された光源の光出力を、光源の画素を実質的に滲ませることなく、強化する方法を開示する。本方法は、外側表面を有する自発光型の画素化された光源を提供する工程と、主要結合表面を有する光抽出フィルムを提供する工程と、抽出フィルムの主要結合表面を、自発光型の画素化された光源の外側表面に取り付ける工程と、を含んでもよい。このような方法の光抽出フィルムは、可撓性キャリアフィルムと、このキャリアフィルムによって担持される第１層及び第２層と、を含んでもよく、第１層及び第２層はそれらの間に、光抽出要素の構造化表面を形成する埋め込まれたインターフェースを画定する。第１層はナノ中空モルホロジーを有してもよく、かつポリマー結合剤を含んでもよく、並びに１．３５未満又は第２層よりも小さい屈折率を有してもよい。
【００１１】
ある場合では、自発光型の画素化された光源は、画素化された光源を平坦化させる光結合層を含んでもよく、光源の外側表面は、光結合層の外側表面であってもよい。ある場合では、取り付ける工程は、ランド部分が、光抽出フィルムの構造化表面と光源の外側表面との間に画定されるように実施される。ある場合では、ランド部分は、５０マイクロメートル未満の厚さを有する。ある場合では、ランド部分は２５マイクロメートル未満の厚さを有してもよい。ある場合では、ランド部分は１０マイクロメートル未満の厚さを有してもよい。ある場合では、ランド部分はキャリアフィルムよりも薄くてもよい。
【００１２】
関連する方法、システム、及び物品も説明される。
【００１３】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、決して、上記概要は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができる添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一般化されたＯＬＥＤ光源の概略側面図又は断面図。
【図２】バックフィルされたナノ中空微細構造化物品を形成する例示的プロセスの概略図。
【図３】ナノ中空微細構造化層の一部の概略的立面図。
【図３ａ】第２層の第１層との相互貫入を示している、第１ナノ中空層と第２層との間の境界面の一部の概略断面図。
【図４】表面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる他の光抽出フィルムの概略側面図又は断面図。
【図５】どのように特定の光抽出フィルムが、表面発光ＯＬＥＤに適用され得るかということを示す概略側面又は断面図。
【図６】代表的な画素化されたＯＬＥＤデバイスの概略平面図。
【図７ａ】画素化された表面発光ＯＬＥＤに適用される、普通の光抽出フィルムから得られるデバイスの概略側面又は断面図。
【図７ｂ】画素化された表面発光ＯＬＥＤに適用される、本明細書に開示の光抽出フィルムから得られるデバイスの概略側面図又は断面図。
【図８ａ】どのように円の弧が画定され得るかということを示す図。
【図８ｂ】その画定された弧が、抽出要素として使用可能な三次元の砲弾樣の形状を画定するためにどのように使用され得るか示す図。
【図８ｃ】かかる抽出要素のアレイを含む構造化表面を有する、製造された材料の平面図を示す顕微鏡写真。
【図９ａ】特定の表面発光ＯＬＥＤの、実際の測定された色の変形例と、光抽出フィルムが同じＯＬＥＤに適用される、モデル化されたデバイスの計算された色の変形例を比較するグラフ。
【図９ｂ】図９ａのものと同じグラフ。が、異なる光抽出フィルムがＯＬＥＤに適用されるモデル化されたデバイスのもの。
【図９ｃ】図９ａのものと同じグラフ。が、異なる光抽出フィルムがＯＬＥＤに適用されるモデル化されたデバイスのもの。
【図１０】代表的なＯＬＥＤの画素の上面図又は正面図。
【図１１ａ】厚さ５０マイクロメートル、５マイクロメートル、及び１マイクロメートルをそれぞれ有する抽出フィルムのための点像分布関数のプロット。
【図１１ｂ】厚さ５０マイクロメートル、５マイクロメートル、及び１マイクロメートルをそれぞれ有する抽出フィルムのための点像分布関数のプロット。
【図１１ｃ】厚さ５０マイクロメートル、５マイクロメートル、及び１マイクロメートルをそれぞれ有する抽出フィルムのための点像分布関数のプロット。
【図１２ａ】ＯＬＥＤの画素が、厚さ５０マイクロメートル、５マイクロメートル、及び１マイクロメートルをそれぞれ有する光学抽出フィルムの抽出機構によって滲んだ後の、ＯＬＥＤの外観のプロット。
【図１２ｂ】ＯＬＥＤの画素が、厚さ５０マイクロメートル、５マイクロメートル、及び１マイクロメートルをそれぞれ有する光学抽出フィルムの抽出機構によって滲んだ後の、ＯＬＥＤの外観のプロット。
【図１２ｃ】ＯＬＥＤの画素が、厚さ５０マイクロメートル、５マイクロメートル、及び１マイクロメートルをそれぞれ有する光学抽出フィルムの抽出機構によって滲んだ後の、ＯＬＥＤの外観のプロット。
【００１５】
図中、同様の参照番号は同様の構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、ＯＬＥＤ  １００の一実施形態を高度に簡略化した概略の方式で示す。ＯＬＥＤ  １００は、底面発光又は表面発光ＯＬＥＤのいずれかであってもよく、２つの光学的に厚い層１１２、１１４に挟まれた薄い放射領域１１０を含む。層１１２、１１４は、水蒸気及び酸素を放射領域１１０から外に保持するためのバリア層として機能し、層１１２、１１４は、その上でＯＬＥＤ  １００を成長させ、堆積され、又は積層される基材として機能し得る。別の実施形態では、厚い層１１２、１１４のうちの１つは、不活性ガス又は真空に置き換えられてもよい。放射領域１１０は、印加された電流又は電界に反応して、所望の波長の光を放射するように調整された１つ以上の従来の有機層を含んでもよい。印加された電流は、その主表面が、放射領域の外側表面１１０ａ、１１０と一致することができる電極によって供給され得る。少なくとも１つの電極は、例えば表面１１０ａにおいて堆積されたものは透明である。電極及び有機放射層は典型的に、その屈折率が約１．５よりも実質的に大きい材料から作製される。例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から作製された透明電極は、約１．８の屈折率を有し、典型的な光放射有機材料は、１．６〜１．８の範囲の屈折率を有してもよい。比較的高屈折率を有する上に、放射領域はまた典型的に非常に薄く、例えば、およそ可視光の波長又はそれ以下である。例えば、ＩＴＯ電極は、およそ約１５０ｎｍの厚さを有してもよく、放射性有機層は、およそ約１００ｎｍの厚さを有してもよいが、勿論、他の厚さが使用されてもよい。
【００１７】
放射領域とは対称的に、層１１２、１１４は光学的に厚い、すなわち可視光の波長よりも実質的に大きい厚さを有するだけでなく、それらはまた放射領域１１０のものよりも小さい屈折率を有する。例えば、層１１２、１１４は、その屈折率が約１．５であるガラス又はプラスチックを含んでもよい。結果として、薄い放射領域１１０は、導波電磁場１１６として図１に概して示されている、１つ以上の導波モードにおいて、有機材料によって放射される光の一部を捕捉することができる。放射領域１１０における有機材料に電圧を加えるために電流が印加されるとき、光は全方向で放射される。この光の一部は、光線１１５によって示され、光が層１１２又は１１４内に屈折し、かつ放射領域１１０から出るのを可能にする方向において伝播する。放射された光の他の部分は、高屈折率領域１１０において捕捉され、場１１６によって示される１つ以上の導波モードのような領域に沿って伝播する。場１１６は典型的に、境界又は表面１１０ａ、１１０ｂからの距離の関数として指数関数的に減衰する電界強度を有し、減衰の詳細は、領域１１０と隣接する光学的に厚い層１１２若しくは１１４と間の屈折率、並びに２つ以上のモードが指示されている場合は、特定の導波モードによる。領域１１０の外の場１１６の指数関数的に減衰している部分は、エバネセント波と呼ばれる。最も実用的な場合では、エバネセント波は、例えば、領域１１０の対応する外側表面に隣接する層１１２若しくは１１４の境界領域において、放射領域１１０の非常に短い距離内にのみ存在すると考えることができ、その厚さは、およそ可視光の波長、例えばおよそ１マイクロメートル以下である場合があり、あるいは、光学的に厚い層が、高屈折率領域のものに近い屈折率を有する場合は、幾分大きい場合がある。
【００１８】
放射領域１１０を出る光１１５の中でも、光の一部は、光が層１１２から外に屈折するよう十分小さい角度によって、ＯＬＥＤ  １１０の厚い軸又は光学軸から離れる方向に沿って光が移動する。そのような光はしたがって、ＯＬＥＤ  １００から周囲の空気媒質内に逃げることができ（図１の「空気」媒質は、標準的な大気、又は真空、又は好適な不活性気体のうちのいずれか１つを指す場合がある）、最終的には観察者１２０又は他の光学構成要素に達することができる。光線１１５ａ及び１１５ｂはこの逃げる光の代表的なものである。光線１１５ａは、角度θ１で外側表面１１２ａおける空気境界面に衝突し、角度は、光がＯＬＥＤデバイスから外へ、かつ包囲する空気媒質内に反射されるように十分小さい。光線１１５ｂは、角度θ２における空気境界面に衝突し、これはθ１よりも大きく、層１１２の臨界角に近いが、臨界角よりもわずかに小さく、これによって反射光は視射角付近で、包囲する空気媒質内に出る。光線１１５ｃへのこの進行を辿った場合、放射領域１１０から逃げる光線１１５の一部は、層１１２から外に屈折されるには大きすぎる角度によって、ＯＬＥＤ  １００の厚さ若しくは光学軸から離れる方向に沿って移動する。したがって、光線１１５ｃは、層１１２の臨界角よりも大きい角度θ３における空気境界に衝突し、したがって、光線１１５ｃが表面１１２において合計内部反射させ、ＯＬＥＤ  １００内で捕捉させる。
【００１９】
したがって、２つの方法（放射領域１１０と関連付けられる導波モードにおいて、及びデバイスの空気境界面１１２ａにおける全内部反射（ＴＩＲ）において）のうちの１つで光はＯＬＥＤデバイス１００内に捕捉され得るということが分かる。両方の場合では、捕捉された光は典型的には、最終的に吸収され、ＯＬＥＤ  １００のより低い輝度、より低い効率、及びより高い損失を生じる。放射領域に捕捉された光に関連する損失を導波損失と呼び、ＯＬＥＤの外側表面におけるＴＩＲによる光の捕捉に関連する損失を基材損失と呼ぶ。ＯＬＥＤにおける損失メカニズムの更なる説明は、Ｌｕらの「Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｉｎ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ：ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ」（９１  Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．（Ｊａｎ．１５，２００２），ｐｐ．５９５〜６０４）に見出すことができる。
【００２０】
ナノ中空層
本明細書に開示される例示の光抽出フィルムは、少なくとも１つのナノ中空層を組み込む。ナノ中空層は、複数の相互に連結された空隙又は結合剤中に分散した空隙の網状組織を含む。複数又はネットワーク中の少なくとも一部の空隙は、中空トンネル又は中空トンネル様通路を介して互いにつながっている。空隙は、好ましくは層の体積の十分に大きい部分を占めるが、個々の寸法は、ナノ中空層が非常に屈折率の低い、例えば１．３５未満、又は１．３未満の材料のように光学的に機能するように十分小さい。このような層は、以下で更に十分に論証するように、光抽出フィルムで用いるのに特に有利である。いくつかの場合においては、ナノ中空層は、例えば１．１５〜１．３５、又は１．１５〜１．３の範囲の屈折率を示し得る。ナノ中空層は、好ましくは、微細構造化される、すなわち、１ミリメートル未満の少なくとも１つの寸法、及びいくつかの場合においては５０ナノメートル〜５００マイクロメートル、又は５０ナノメートル〜１００マイクロメートル、又は５０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲であり得る、少なくとも１つの寸法を有するレリーフ機構を伴う非円滑又は非平面表面を有するように意図的に合わせられる、少なくとも１つの主面を有する。
【００２１】
図２及び３に関連して、ナノ中空層を製作する代表的な方法、並びにこのような層が呈し得る機構及び特性について記載する。好適なナノ中空層に関する更なる詳細及びそれらの製造は、本願と同日付けに出願され、その全体を本明細書に援用するものである、本願と同一譲受人に譲渡された米国特許出願ＸＸＸ号（代理人整理番号６６０１５ＵＳ００５）、発明の名称「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍｓ  Ｗｉｔｈ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｌｏｗ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｎａｎｏｖｏｉｄｅｄ  Ｌａｙｅｒｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」に見出すことができる。
【００２２】
まず図２に戻ると、ここには、バックフィルされたナノ中空微細構造化物品２５０を形成する代表的なプロセス２２０、及びこのような物品を製造するための対応するシステムが示される。プロセス２２０は、基材２１６上にコーティング溶液２１５を配置する工程を含む。基材２１６は、好ましくは、ポリマー及び／又は他の好適な材料で作られる可撓性フィルムであり、このフィルムは、図２に示されるようなロールツーロール加工システムにおいて、自立支持フィルム又はキャリアフィルムとして用いるのに好適なものにする厚さ、組成物、及びその他の物理的特性を有している。典型的には、このような基材、つまりキャリアフィルムは、従来の光透過性ポリマー材料で作られる場合、意図しない過度の延伸、巻き上がり、又はゆがみがない状態で、巻き戻され、ロールツーロール加工システムで処理され、及び再度巻き取られるのに、又は１つ以上の加工操作（例えばスリット付け、又は個々のシート若しくは片への分離）にかけられるのに十分な強度を有するために、少なくとも約０．００２インチ（約５０マイクロメートル）の物理的厚さを有する。
【００２３】
いくつかの場合においては、例えばスロットコーターダイなどのダイ２１４を用いて、コーティング溶液２１５を塗布できる。コーティング溶液２１５は、重合性材料及び溶媒を含む。次に、プロセス２２０は、コーティング溶液２１５が微細複製ツール２１２に接触している間に重合性材料を重合し、微細構造化層２３０を形成する工程を含む。続いて、例えばオーブン２３５により、微細構造化層２３０から溶媒が除去され、ナノ中空微細構造化物品２４０を形成する。次に、プロセス２２０は、ナノ中空微細構造化物品２４０上にポリマー材料２４５を配置し、バックフィルされたナノ中空微細構造化物品２５０を形成する工程を含む。例えばスロットコーターダイなどのダイ２４４を用いて、又は別の好適な手段により、ポリマー材料２４５を塗布できる。別の方法として、ポリマー材料２４５をナノ中空微細構造化物品２４０上に積層し、ナノ中空微細構造化物品２５０を形成してよい。
【００２４】
微細複製ツール２１２は、任意の有用な微細複製ツールであってよい。微細複製ツール２１２は、微細複製表面がロールの外面にあるロールとして図示される。微細複製装置は円滑なロールを含んでよく、微細複製ツールが、コーティング溶液２１５に接触する基材２１６の構造化表面であることも想到される。図示される微細複製ツール２１２は、ニップロール２２１及び引き取りロール２２２を備える。紫外線バンクなどの硬化源２２５は、コーティング溶液２１５が微細複製ツール２１２と接触して微細構造化層２３０を形成する間、基材２１６及びコーティング溶液２１５に向いているように図示されている。いくつかの実施形態では、基材２１６は、コーティング溶液２１５まで硬化光を透過し、コーティング溶液２１５を硬化して微細構造化層２３０を形成することができる。別の実施形態では、硬化源２２５は熱源であり、コーティング溶液２１５は熱硬化材料を含む。硬化源２２５は、図示されるように、又は微細複製ツール２１２内部に配置されてよい。硬化源２２５が微細複製ツール２１２内部に配置されるとき、微細複製ツール２１２は光をコーティング溶液２１５まで透過し、コーティング溶液２１５を硬化して微細構造化層２３０を形成することができる。
【００２５】
ナノ中空微細構造化物品を形成するプロセスは、例えば硬化後の工程又は更なる重合工程などの、追加の加工工程を含んでよい。いくつかの場合においては、溶媒除去工程に続いて、硬化後の工程がナノ中空微細構造化物品に適用される。いくつかの実施形態では、これらの方法は、ウェブベースの材料の製造にとって一般的な追加の処理装置、例えば、アイドラーロール、引張りローラー、操縦機構、コロナ又は火炎処理装置などの表面処理装置、積層ローラーなどを含むことができる。いくつかの場合においては、これらの方法は、異なるウェブ経路、コーティング技術、重合装置、重合装置の位置、乾燥オーブン、調整セクション等を利用することができ、記載されたセクションのいくつかは任意であってよい。いくつかの場合においては、プロセスの１つ、一部、又は全部の工程を「ロールツーロール」プロセスとして実施してよく、少なくとも１つの基材ロールが実質的に連続プロセスを通過し、別のロールで終わる、又はシート化、積層、スリット付けなどを介して変形される。
【００２６】
ここで図３に戻ると、ここではナノ中空微細構造化層３００の一部の概略的立面図が示される。このナノ中空微細構造化層３００は２つの平面的な外側表面３３０、３３２を有するように図示されているが、外側表面３３０、３３２のうち少なくとも１つが微細構造化され、本明細書で更に記載するような解放又は抽出機構を形成すると理解される。
【００２７】
代表的なナノ中空微細構造化層３００は、結合剤３１０中に分散した、複数の相互に連結された空隙又は空隙３２０の網状組織を含む。複数又はネットワーク中の少なくとも一部の空隙は、中空トンネル又は中空トンネル様通路を介して互いにつながっている。相互に連結された空隙は、元々コーティングされたフィルムの一部を形成し、重合性材料の硬化後、オーブン又は他の手段によってフィルムから追い出された溶媒の相互に連結された塊の名残であり得る。空隙３２０の網状組織は、図３に示すように、相互に連結された空隙又は孔３２０Ａ〜３２０Ｃを含むと考えられる。空隙は、必ずしも物質及び／又は微粒子を全く含んでいない必要はない。例えば、いくつかの場合においては、空隙は、例えば結合剤及び／又はナノ粒子を含む、１つ以上の小さな繊維様物体又はひも様物体を含み得る。一部の開示されるナノ中空微細構造化層は、多数の組の相互に連結された空隙又は多数の空隙の網状組織を含み、各組又は網状組織中の空隙は相互に連結されている。いくつかの場合においては、多数又は多数の組の互いに連結された空隙に加えて、ナノ中空微細構造化層はまた、複数の閉鎖された、又は連結されていない空隙、つまり空隙がトンネルを介して他の空隙に連結されていない空隙も含んでよい。空隙３２０の網状組織が、ナノ中空層３００の第１主面３３０から対向する第２主面３３２まで延びる１つ以上の通路を形成する場合、層３００は多孔質層であると説明されてよい。
【００２８】
一部の空隙は、ナノ中空微細構造化層の表面に存在し、又はこの表面を遮ることができ、表面空隙であると考えることができる。例えば、代表的なナノ中空微細構造化層３００では、空隙３２０Ｄ及び３２０Ｅはナノ中空微細構造化層の第２主面３３２に存在し、表面空隙３２０Ｄ及び３２０Ｅと見なすことができ、空隙３２０Ｆ及び３２０Ｇはナノ中空微細構造化層の第１主面３３０に存在し、表面空隙３２０Ｆ及び３２０Ｇと見なすことができる。空隙３２０Ｂ及び３２０Ｃなどのいくつかの空隙は、光学フィルムの内部に配置され、光学フィルム外面からは離れており、したがって内部空隙が１つ以上の他の空隙を介して主面に連結され得るとしても、内部空隙３２０Ｂ及び３２０Ｃとして見なされ得る。
【００２９】
空隙３２０は寸法ｄ１を有し、好適な組成物及び製造（コーティング、乾燥及び硬化条件など）を選択することによって寸法ｄ１を一般に制御することができる。一般に、ｄ１は、任意の望ましい数値範囲内にある任意の望ましい値であり得る。例えば、場合によっては、空隙の少なくとも６０％、７０％、８０％、９０％、又は９５％といった少なくとも大多数の空隙は、所望の範囲である寸法を有する。例えば、いくつかの場合においては、少なくとも大多数の空隙、例えば空隙の少なくとも６０％又は７０％又は８０％又は９０％又は９５％が、約１０マイクロメートル以下、又は約７、又は５、又は４、又は３、又は２、又は１、又は０．７、又は０．５マイクロメートル以下の寸法を有する。
【００３０】
いくつかの場合においては、複数の相互に連結され空隙３２０は、約５マイクロメートル以下、又は約４マイクロメートル以下、又は約３マイクロメートル以下、又は約２マイクロメートル以下、又は約１マイクロメートル以下、又は約０．７マイクロメートル以下、又は約０．５マイクロメートル以下の平均空隙、つまり孔径を有する。
【００３１】
いくつかの場合においては、一部の空隙は、その主要な光学的効果が有効屈折率を低下させることであるように十分に小さくてよく、一部の他の空隙は有効屈折率を低減し、光を散乱させることができ、なおかつ一部の他の空隙は、その主要な光学的効果が光を散乱させるように十分に大きくてよい。いくつかの場合においては、空隙は、有意に散乱光を有さずに実効屈折率を地下させるのに十分小さい。
【００３２】
ナノ中空微細構造化層３００は、任意の有用な厚さｔ１（第１主面３３０と第２主面３３２との間の直線距離）を有してよい。多くの実施形態では、ナノ中空微細構造化層は、約１００ｎｍ以上、若しくは約５００ｎｍ以上、若しくは約１，０００ｎｍ以上、又は０．１〜１０マイクロメートルの範囲、若しくは１〜１００マイクロメートルの範囲である厚さｔ１を有してよい。
【００３３】
いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層が、空隙及び結合剤の屈折率の観点で表され得る有効屈折率、並びに空隙又は孔の体積分率、つまり多孔性を合理的に有することができるように、ナノ中空微細構造化層は十分に厚くてよい。そのような場合には、ナノ中空微細構造化層の厚さは、例えば約５００ｎｍ以上、若しくは約１，０００ｎｍ以上、又は１〜１０マイクロメートルの範囲、若しくは５００ｎｍ〜１００マイクロメートルの範囲である。
【００３４】
開示されるナノ中空微細構造化層中の空隙が十分に小さく、かつナノ中空微細構造化層が十分に厚いとき、ナノ中空微細構造化層は、以下の式で表すことができる有効誘電率εｅｆｆを有する。
【００３５】
【数１】
2013546014.tif 000003
【００３６】
式中、εｖ及びεｂは、それぞれ空隙及び結合剤の誘電率であり、ｆはナノ中空微細構造化層中の空隙の体積分率である。そのような場合には、ナノ中空微細構造化層の有効屈折率ｎｅｆｆは、以下の式で表すことができる。
【００３７】
【数２】
2013546014.tif 000004
【００３８】
式中、ｎｖ及びｎｂは、それぞれ空隙及び結合剤の屈折率である。空隙の屈折率と結合剤の屈折率との差が十分に小さいなど、いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層の有効屈折率は次の式で近似され得る。
【００３９】
【数３】
2013546014.tif 000005
【００４０】
そのような場合には、ナノ中空微細構造化層の有効屈折率は、空隙と結合剤の屈折率の容積重み付き平均となる。例えば、５０％の空隙体積分率を有し、屈折率が１．５の結合剤を有するナノ中空微細構造化層は、式（３）で計算するとき約１．２５の有効屈折率を有し、より正確な式（２）で計算するとき約１．２７の屈折率を有する。いくつかの代表的な実施形態では、ナノ中空微細構造化層は、１．１５〜１．３５、又は１．１５〜１．３の範囲の有効屈折率を有し得るが、これらの範囲外の値も想到される。
【００４１】
図３のナノ中空層３００は、結合剤３１０中に分散した、複数の相互に連結された空隙、又は空隙３２０の網状組織に加え、結合剤３１０内部に実質的に均一に分散した任意の複数のナノ粒子３４０を含むことも示している。
【００４２】
ナノ粒子３４０は、任意の所望の値範囲内にある任意の所望の値であり得るサイズｄ２を有する。例えば、場合によっては、粒子の少なくとも６０％、７０％、８０％、９０％、又は９５％といった少なくとも大多数の粒子は、所望の範囲である寸法を有する。例えば、いくつかの場合においては、粒子の少なくとも６０％又は７０％又は８０％又は９０％又は９５％など、粒子の少なくとも大部分が、約１マイクロメートル以下、又は約７００、又は５００、又は２００、又は１００、又は５０ナノメートル以下の寸法を有する。いくつかの場合においては、複数のナノ粒子３４０は、約１マイクロメートル以下、又は約７００、又は５００、又は２００、又は１００、又は５０ナノメートル以下の平均粒子サイズを有してよい。
【００４３】
いくつかの場合においては、一部のナノ粒子は十分に小さいため、主に有効屈折率に影響をもたらすことができ、一方、別の一部のナノ粒子は、有効屈折率及び散乱光に影響をもたらすことができ、一方、更に別の一部の粒子は十分に大きいため、その主な光学的効果は光を散乱させることである。
【００４４】
ナノ粒子３４０は、官能化されてもよく、官能化されなくてもよい。いくつかの場合においては、一部、大部分、又は実質的に全てのナノ粒子３４０、例えばナノ粒子３４０Ｂは官能化されていない。いくつかの場合においては、凝集がない、又は非常に少ない状態で所望の溶媒又は結合剤３１０中に分散できるように、一部、大部分、又は実質的に全てのナノ粒子３４０が官能化又は表面処理される。いくつかの実施形態では、ナノ粒子３４０は更に官能化されて結合剤３１０に化学結合することができる。例えば、ナノ粒子３４０Ａなどのナノ粒子を表面修飾又は表面処理し、結合剤３１０に化学結合するための反応性官能基、又は基３６０を有してよい。所望に応じて、ナノ粒子を複数の化学的性質で官能化できる。そのような場合には、ナノ粒子３４０Ａの少なくともかなりの割合は、結合剤に化学結合する。いくつかの場合においては、ナノ粒子３４０は、結合剤３１０に化学結合するための反応性のある官能基を有さない。そのような場合には、ナノ粒子３４０は結合剤３１０に物理的に結合させることができる。
【００４５】
いくつかの場合においては、ナノ粒子の一部は反応性基を有し、他のナノ粒子は反応性基を有さない。ナノ粒子の集合は、大きさが混在したもの、反応性及び非反応性の粒子、異なるタイプの粒子（例えばシリカと酸化ジルコニウム）を含み得る。いくつかの場合においては、ナノ粒子は表面処理化シリカナノ粒子を含んでよい。
【００４６】
ナノ粒子は、無機ナノ粒子、有機（例えば、ポリマー）ナノ粒子、又は有機ナノ粒子と無機ナノ粒子の組み合わせであってもよい。更に、ナノ粒子は、多孔質粒子、中空粒子、固体粒子、又はこれらの組み合わせであってもよい。好適な無機ナノ粒子の例としては、ジルコニア、チタニア、セリア、アルミナ、酸化鉄、ヴァナディア（vanadia）、酸化アンチモン、酸化スズ、アルミナ／シリカ、及びこれらの組み合わせを含む、シリカ及び金属酸化物ナノ粒子が挙げられる。ナノ粒子は、約１０００ｎｍ未満、又は約１００又は５０ｎｍ未満の平均粒子直径を有してよく、あるいは平均が約３〜５０ｎｍ、又は約３〜３５ｎｍ、又は約５〜２５ｎｍの範囲であってよい。ナノ粒子が凝集している場合、凝集した粒子の断面寸法は、こうした範囲のいずれか以内であってよく、また、約１００ｎｍを超えることも可能である。いくつかの実施形態では、Ｃａｂｏｔ  Ｃｏ．（Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ）から入手できるＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標）ＰＧ  ００２ヒュームドシリカ、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標）２０１７Ａヒュームドシリカ、及びＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（登録商標）ＰＧ  ００３ヒュームドアルミナなどの、主たる寸法が約５０ｎｍ未満のシリカ及びアルミナなどの「ヒュームド」ナノ粒子も含まれる。
【００４７】
ナノ粒子は、疎水基、親水基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される表面基を含んでよい。あるいは、ナノ粒子は、シラン、有機酸、有機塩基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される剤由来の表面基を含んでよい。他の実施形態では、ナノ粒子は、アルキルシラン、アリールシラン、アルコキシシラン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される薬剤から誘導されたオルガノシリル表面基を含む。
【００４８】
用語「表面修飾ナノ粒子」は、粒子の表面に付着した表面基を含む粒子を指す。表面基は、粒子の特徴を改変する。用語「粒子直径」及び「粒径」は、粒子の最大断面寸法を指す。粒子が凝集体の形態で存在する場合、用語「粒子直径」及び「粒径」は、凝集体の最大断面寸法を指す。いくつかの場合においては、粒子は、ヒュームドシリカ粒子などのナノ粒子の高アスペクト比の凝集体であってよい。
【００４９】
表面修飾ナノ粒子は、ナノ粒子の溶解度特性を修飾する表面基を有する。表面基は、一般に、粒子をコーティング溶液と相溶にするように選択される。一実施形態では、表面基は、コーティング溶液の少なくとも１つの成分と結合する又は反応するように選択され、重合したネットワークの化学的結合部分となる。
【００５０】
ナノ粒子の表面を修飾するには、例えば、ナノ粒子に表面修飾剤（例えば、粉末又はコロイド分散の形態で）を加えて、表面修飾剤をナノ粒子と反応させるなどの多くの方法がある。他の有用な表面修飾方法は、例えば、米国特許第２，８０１，１８５号（Ｉｌｅｒ）及び同第４，５２２，９５８号（Ｄａｓら）に記載されている。
【００５１】
ナノ粒子は、コロイド分散物の形態で提供されてもよい。有用な市販の未修飾シリカ出発物質の例としては、製品名ＮＡＬＣＯ  １０４０、１０５０、１０６０、２３２６、２３２７、及び２３２９コロイド状シリカでＮａｌｃｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，Ｉｌｌ）から入手可能なナノサイズのコロイド状シリカ；製品名ＩＰＡ−ＳＴ−ＭＳ、ＩＰＡ−ＳＴ−Ｌ、ＩＰＡ−ＳＴ、ＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰ、ＭＡ−ＳＴ−Ｍ、及びＭＡ−ＳＴゾルでＮｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から、及びＳｎｏｗＴｅｘ（登録商標）ＳＴ−４０、ＳＴ−５０、ＳＴ−２０Ｌ、ＳＴ−Ｃ、ＳＴ−Ｎ、ＳＴ−Ｏ、ＳＴ−ＯＬ、ＳＴ−ＺＬ、ＳＴ−ＵＰ、及びＳＴ−ＯＵＰで同じくＮｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から入手可能なオルガノシリカが挙げられる。重合性材料対ナノ粒子の重量比は約３０：７０、４０：６０、５０：５０、５５：４５、６０：４０、７０：３０、８０：２０、又は９０：１０以上の範囲であってよい。ナノ粒子の重量％の好ましい範囲は、約１０重量％〜約６０重量％であり、使用するナノ粒子の密度及び寸法によって決定することができる。
【００５２】
いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層３００は、低い光学ヘイズ値を有してよい。そのような場合には、ナノ中空微細構造化層の光学ヘイズは、約５％以下、又は約４、３．５、３、２．５、２、１．５、若しくは１％以下であってよい。ナノ中空微細構造化層３００に垂直に入射する光について、「光学ヘイズ」は、（指示がない限り）垂直方向から４度を超えて偏向している透過光と全透過光との比と呼んでよい。開示されるフィルム及び層の屈折率値は、任意の好適な手段により、例えば、Ｍｅｔｒｉｃｏｎ  Ｃｏｒｐ．（Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）から入手可能なＭｅｔｒｉｃｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ２０１０  Ｐｒｉｓｍ  Ｃｏｕｐｌｅｒを用いて測定できる。開示されるフィルム及び層の光学的透過性、透明度、及びヘイズ値はまた、任意の好適な手段により、例えば、ＢＹＫＧａｒｄｉｎｅｒ（Ｓｉｌｖｅｒ  Ｓｐｒｉｎｇｓ，ＭＤ）から入手可能なＨａｚｅ−Ｇａｒｄ  Ｐｌｕｓヘイズメーターを用いて測定することもできる。
【００５３】
いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層３００は、高い光学ヘイズを有してよい。そのような場合には、ナノ中空微細構造化層３００のヘイズは、少なくとも約４０％、又は少なくとも約５０、６０、７０、８０、９０、若しくは９５％である。
【００５４】
一般に、ナノ中空微細構造化層３００は、ある用途に所望され得る任意の多孔性又は空隙体積分率を有することができる。いくつかの場合においては、ナノ中空微細構造化層３００中の複数の空隙３２０の体積分率は、少なくとも約１０％、又は少なくとも約２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、若しくは９０％である。
【００５５】
結合剤３１０は、用途に望ましい可能性がある任意の材料であり得、又はそのような材料を含み得る。例えば、結合剤３１０は、架橋ポリマーなどのポリマーを形成する光硬化性材料であってよい。一般に、結合剤３１０は任意の重合可能な材料、例えば放射線硬化性の重合性材料であり得る。いくつかの実施形態では、結合剤３１０は、熱硬化性の重合性材料など、任意の重合性材料であってよい。
【００５６】
重合性材料３１０は、化学的、熱的、又は化学放射によって開始することができる、アニオン性、カチオン性、フリーラジカル、又は他の重合技法によって重合することができる、任意の重合可能な材料であり得る。化学放射を使用するプロセスは、他の集団の中でも、例えば可視及び紫外光、電子ビーム照射、及びこれらの組み合わせを含む。重合を実施できる媒体としては、例えば、溶媒重合、乳化重合、懸濁重合、バルク重合、その他同種のものなどが挙げられる。
【００５７】
化学線硬化性材料としては、モノマー、及び反応性オリゴマー、及びアクリレートのポリマー、メタクリレート、ウレタン、エポキシ等が挙げられる。本開示の実施に際して好適なエネルギー硬化性基の代表的な例として、エポキシ基、（メタ）アクリレート基などのエチレン性不飽和基、オレフィン炭素−炭素二重結合、アリルオキシ基、α−メチルスチレン基、（メタ）アクリルアミド基、シアノエステル基、ビニルエーテル基、これらの組み合わせ、及びその他同種のものが挙げられる。フリーラジカル的に重合可能な基が好ましい。いくつかの実施形態では、代表的な材料としてアクリレート及びメタクリレート官能モノマー、オリゴマー、及びポリマーが挙げられ、具体的には、当該技術分野において既知の、重合により架橋ネットワークを形成できる多官能性モノマーを使用できる。重合性材料は、モノマー、オリゴマー、及びポリマーの任意の混合物を含むことができるが、これらの材料は、少なくとも１つの溶媒に少なくとも部分的に可溶性でなければならない。いくつかの実施形態では、物質は溶媒／モノマー混合物に可溶性である必要がある。
【００５８】
溶媒は、所望の重合性物質と共に溶液を形成する任意の溶媒であってよい。溶媒は、極性又は非極性溶媒、高沸点溶媒又は低沸点溶媒であってよく、いくつかの実施形態では、これらの溶媒はいくつかの溶媒の混合液を含む。溶媒又は溶媒混合液を、形成される微細構造化層２３０が、溶媒（又は溶媒混合液中の少なくとも１つの溶媒）に少なくとも部分的に不溶性であるように選択することができる。いくつかの実施形態では、溶媒混合物は、重合性物質のための溶媒と非溶媒の混合物であってよい。ある特定の実施形態では、不溶性ポリマーマトリックスは、三次元構造をもたらすポリマー鎖連結を有する三次元ポリマーマトリックスであってよい。ポリマー鎖連結は、溶媒の除去後に微細構造化層２３０の変形を防ぐことができる。
【００５９】
いくつかの場合においては、例えば、不溶性ポリマーマトリックス、又は基材２１６の熱分解温度を超えない温度で乾燥させることによって、溶媒を含む微細構造化層１３０、２３０から溶媒を容易に除去できる。ある特定の実施形態では、乾燥中の温度は、基材が変形を起こしやすい温度未満、例えば、基材のゆがみ温度又はガラス転移温度未満に維持される。例示的な溶媒としては、線状、分枝状、及び環状炭化水素、アルコール、ケトン、及びエーテル、例えば、ＤＯＷＡＮＯＬ（商標）ＰＭプロピレングリコールメチルエーテルなどのプロピレングリコールエーテルなど、イソプロピルアルコール、エタノール、トルエン、酢酸エチル、２−ブタノン、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、水、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトン、芳香族炭化水素、イソホロン、ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、エステル（例えば、ラクテート、アセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＭアセテート）、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート（ＤＥアセテート）、エチレングリコールブチルエーテルアセテート（ＥＢアセテート）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＤＰＭアセテート）、イソ−アルキルエステル、イソヘキシルアセテート、イソヘプチルアセテート、イソオクチルアセテート、イソノニルアセテート、イソデシルアセテート、イソドデシルアセテート、イソトリデシルアセテート、又はその他のイソ−アルキルエステルなど）、これらの組み合わせなどが挙げられる。
【００６０】
コーティング溶液２１５は、その他の成分、例えば、反応開始剤、硬化剤、硬化促進剤、触媒、架橋剤、粘着付与剤、可塑剤、染料、界面活性剤、難燃剤、結合剤、顔料、熱可塑性又は熱硬化性樹脂ポリマーなどの衝撃改質剤、流れ調整剤、発泡剤、充填剤、ガラス及び高分子微小球及び微小粒子、導電性粒子、熱伝導性粒子などのその他の粒子、繊維、帯電防止剤、酸化防止剤、リン光体などの光学的ダウンコンバーター、紫外線吸収剤なども含むこともできる。
【００６１】
光開始剤などの反応開始剤は、コーティング溶液中に存在するモノマーの重合を促進するのに有効な量で使用することができる。光開始剤の量は、例えば、反応開始剤の種類、反応開始剤の分子量、得られる微細構造化層の対象とする用途、重合方法（例えば、用いられる処理温度、化学線の波長など）に応じて様々であってよい。有用な光開始剤としては、例えば、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから商品名「ＩＲＧＡＣＵＲＥ（商標）」及び「ＤＡＲＯＣＵＲＥ（商標）」（ＩＲＧＡＣＵＲＥ（商標）１８４及びＩＲＧＡＣＵＲＥ（商標）８１９など）で入手可能なものが挙げられる。
【００６２】
微細構造化層２３０を架橋し、より強固なポリマーネットワークを提供してよい。架橋は、ガンマ線又は電子線照射のような高エネルギー放射線の使用によって、架橋剤を用いて又は用いずに達成され得る。いくつかの実施形態では、架橋剤又は架橋剤の組み合わせを、重合性モノマー、オリゴマー、又はポリマーの混合物に添加することができる。架橋は、他の箇所に記載される化学線源のいずれかを使用したポリマーネットワークの重合中に起こり得る。
【００６３】
有用な放射線硬化架橋剤としては、米国特許第４，３７９，２０１号（Ｈｅｉｌｍａｎｎら）に開示されるものなどの多官能性アクリレート及びメタクリレートが挙げられ、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，２−エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ／テトラ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，１２−ドデカノールジ（メタ）アクリレート、米国特許第４，７３７，５５９号（Ｋｅｌｌｅｎら）に開示されるものなどの共重合可能な芳香族ケトンコモノマー、及び同種のもの、並びにこれらの組み合わせを含む。
【００６４】
コーティング溶液２１５はまた、連鎖移動剤を含んでもよい。連鎖移動剤は、重合前のモノマー混合物に可溶性であるのが好ましい。好適な連鎖移動剤の例としては、トリエチルシラン及びメルカプタンが挙げられる。いくつかの実施形態では、連鎖移動は溶媒にも生じる可能性があるが、これは好ましいメカニズムではない。
【００６５】
重合工程は、好ましくは、低酸素濃度を有する雰囲気中で放射線源を使用することを含む。酸素は、フリーラジカル重合を抑え、その結果硬化の程度が低下することで知られる。重合及び／又は架橋させるために使用される放射線源は、化学線（例えば、スペクトルの紫外線又は可視光領域に波長を有する放射線）、加速粒子（例えば、電子線照射）、熱（例えば、加熱又は赤外線）などであってよい。いくつかの実施形態では、好ましいエネルギーは、重合及び／又は架橋の開始及び速度の制御を行う上で優れている化学線又は加速粒子である。加えて、化学線及び加速粒子は、比較的低い温度の硬化にも使用できる。このことは、熱硬化技術を用いる場合にエネルギー硬化性基の重合及び／又は架橋を開始するのに必要とされる比較的高温に対して感受性がある成分を、分解又は蒸発させるのを防ぐ。好適な硬化エネルギー源としては、ＵＶ  ＬＥＤ、可視ＬＥＤ、レーザ、電子線、水銀ランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、タングステンランプ、閃光ランプ、太陽光、低強度の紫外線（ブラックライト）等が挙げられる。
【００６６】
いくつかの実施形態では、結合剤３１０は、多官能性アクリレート及びポリウレタンを含む。この結合剤３１０は、光開始剤、多官能性アクリレート、及びポリウレタンオリゴマーの重合生成物であってよい。多官能性アクリレート及びポリウレタンオリゴマーの組み合わせは、より耐久性のあるナノ中空微細構造化層３００を生成することができる。ポリウレタンオリゴマーはエチレン性不飽和である。いくつかの実施形態では、ポリウレタン又はポリウレタンオリゴマーは、アクリレートと反応できる、又は、本明細書に記載する重合反応において他のアクリレートと反応できるアクリレートで「末端保護」される。
【００６７】
上記図２で説明される１つの例示的プロセスでは、溶媒に溶解した複数のナノ粒子（任意）及び重合性材料を含む溶液を調製し、ここで、重合性材料は例えば、１つ以上のタイプのモノマーを含んでよい。重合性材料を基材上にコーティングし、例えば、熱又は光の適用により重合性材料が重合されている間、ツールをそのコーティングに適用し、溶媒中に不溶性ポリマーマトリックスを形成する。場合によっては、重合工程の後、溶媒は重合可能な材料のいくらかを依然として含んでいてもよいが、濃度は低い。次に、溶液を乾燥又は蒸発させることによって溶媒を除去し、ポリマー結合剤３１０中に分散した網状組織又は複数の空隙３２０を含むナノ中空微細構造化層３００がもたらされる。ナノ中空微細構造化層３００は、ポリマー結合剤中に分散した任意の複数のナノ粒子３４０を含む。このナノ粒子は結合剤に結合されており、この結合は物理的又は化学的であり得る。
【００６８】
本明細書に記載のプロセスを用いる本明細書に記載のナノ中空微細構造化層３００及び微細構造化物品の製造を、有機物、樹脂、フィルム、及び支持体の使用に適合可能な温度範囲で実施してよい。多くの実施形態では、ピークプロセス温度（ナノ中空微細構造化層３００及び微細構造化物品表面を対象として光学温度計で決定するとき）は２００℃以下、又は１５０℃以下、又は１００℃以下である。
【００６９】
概して、ナノ中空微細構造化層３００は、結合剤３１０と複数のナノ粒子３４０の任意の重量比において望ましい多孔性を有することができる。したがって、広くは、重量比は、ある用途で望ましい場合のある任意の値であってよい。いくつかの場合においては、結合剤３１０と複数のナノ粒子３４０の重量比は、少なくとも約１：２．５、又は少なくとも約１：２．３、又は１：２、又は１：１、又は１．５：１、又は２：１、又は２．５：１、又は３：１、又は３．５：１、又は４：１、又は５：１である。場合によっては、重量比は、約１：２．３〜約４：１の範囲である。
【００７０】
ここで図３ａに関連して、（ａ）最初に微細構造化表面を有するナノ中空層を形成し、次に従来の（非ナノ中空）材料、例えば従来のポリマー材料で微細構造化表面を埋め戻すことにより製造される物品と、（ｂ）最初に従来の材料層に微細構造化表面を形成し、次にナノ中空材料層を有する微細構造化表面を埋め戻すことにより製造される物品との間に、いくらかの構造的差異があるかどうかをあらためて検討する。両方の場合において、得られる物品は、埋め込み境界面、すなわち微細構造化表面を有し、その片側はナノ中空材料層であり、反対側は従来の材料層である。
【００７１】
２つの物品間には、少なくとも１つの構造的差異が起こり得、その構造的差異は相互貫入のメカニズムに関連することが見出された。（ｂ）の場合の物品では、微細構造化表面をナノ中空材料で埋め戻す前に従来の材料層が微細構造化されるとき、ナノ中空材料は典型的には従来の材料層内には移動しない。これは、この層が、ナノ中空材料が超えて貫入できない微細構造化表面の各小面及び各部分において、典型的には実質的に固体の非多孔質バリアを呈すためである。反対に（ａ）の場合の物品は、従来の材料（又はかかる材料の前駆体、例えば未硬化の液体ポリマー樹脂）をナノ中空層の微細構造化表面に適用する時点で、微細構造化表面の小面又は部分が、例えばくぼみ、ポケット、又はトンネル形状の表面空隙を含むことができ、その空隙の内部に、表面空隙の特性、従来の材料の特性、及びプロセス条件、例えば未硬化状態の従来の材料の滞留時間に応じて、従来の材料が移動できるような方法で作製される。図３ａに模式的に示されるように、好適な材料特性及びプロセス条件により、従来の材料層はナノ中空層に相互貫入できる。
【００７２】
図３ａは、第１ナノ中空層３７２と従来の材料である第２層３７０との間の境界面の一部の概略的断面図を示す。境界面部分は、例えば２つの層間に画定される構造化表面の微細部分であってよい。ナノ中空層３７２は、浅い表面空隙、又は凹部３７４Ａ、並びに深い方の表面空隙３７４Ｂを有するように示される。表面空隙３７４Ｂは、第１横断寸法Ｓ１が第２横断寸法Ｓ２よりも境界面に近く、深い位置の寸法Ｓ２が浅い位置の寸法Ｓ１より大きいことを特徴とする。層３７０が層３７２の全般形状（例えば凹部３７４Ａ）にぴったり一致する場合だけではなく、層３７０の材料が少なくとも一部の深い表面空隙、例えば、境界面により近い空隙の横断寸法が境界面からより遠い横断寸法よりも小さい空隙３７４ａなどの中に移動、又はその中を実質的に充填する場合も、層３７０が層３７２に相互貫入していると特徴付けられる。このような相互貫入は、本明細書に記載されるナノ中空材料で達成できる。
【００７３】
ナノ中空層を伴う従来の層の相互貫入深さを特徴付ける第１の方法では、従来の層の材料が境界平均表面を（平均表面に直行する方向又は測定軸に沿って）超えて進んだ量を決定でき、平均寸法の空隙の直径に対してこの量を特徴化できる。
【００７４】
相互貫入深さを特徴付ける第２の方法では、従来の層の材料が平均表面を超えて進んだ量を再度測定でき、続いて単純にこの量を距離の標準単位、例えばマイクロメートル又はナノメートルによって報告する。
【００７５】
相互貫入深さを特徴付ける第３の方法では、従来の層の材料が平均表面を超えて進んだ量を再度測定できるが、続いてこの量を当該構造化表面の機構高さに対して特徴付ける。
【００７６】
代表的な実施形態では、相互貫入深さは、例えば、第１の方法について、平均空隙直径１〜１０の範囲内であり、第２の方法について、１、１０、１００、又は５００マイクロメートル以下であり、第３の方法について、機構高さの少なくとも５％、又は機構高さの少なくとも１０％、若しくは少なくとも５０％、若しくは少なくとも９５％、若しくは少なくとも１００％、若しくは５％以下、若しくは１０％以下、若しくは２５％以下、若しくは５〜２５％の範囲内であってよい。しかしこれらの代表的な範囲は、限定的に解釈されてはならない。相互貫入深さを特徴付けるこの方法は、特に小さな機構寸法、例えば機構と機構とのピッチが１マイクロメートル未満であるミクロ構造化表面に対処するときに好適である。
【００７７】
相互貫入に関する更なる議論は、本願と同日付けに出願された、本願と同一出願人による米国特許出願ＸＸＸ号（代理人整理番号６６０１５ＵＳ００５）、表題「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍｓ  Ｗｉｔｈ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｌｏｗ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｎａｎｏｖｏｉｄｅｄ  Ｌａｙｅｒｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」に見出すことができる。
【００７８】
この米国特許出願はまた、ナノ中空ポリマー材料を微細複製するときに見られてきた収縮問題、並びに、構造化表面の機構の高さ（例えば構造化表面上の最高点と最低点との間の軸方向の距離）、構造化表面の機構のアスペクト比（例えば機構のピッチによって分割される機構の高さ、ここで機構のピッチは構造化表面における最も近い隣接する機構間の中心と中心との間の空隙であり得る）、ナノ中空材料の空隙体積分率（空隙によって占有されたナノ中空材料の分別体積）、ナノ中空材料の屈折率、並びにナノ中空層に対するコーティング溶液前駆体の配合（例えば重量％固体）に関連する縮小に関する問題も説明する。例えば、３０〜４５％固形物の範囲の、低濃度配合物のコーティング溶液を使用して、より大きな微細構造体を複製するために、ツール上のミクロ構造形状の補償は、材料の縮小の要因となるために使用されてもよく、これによって所望の機構の形をうまく作製することができる。本願は、微細構造化表面の低減された縮小量、又は他の歪みに関連する特定の望ましい関係を説明する。１つのそのような関係では、微細構造化表面は、少なくとも１５マイクロメートルの構造高さ（例えば図４の寸法４１９ｂと４１９ａとの差）、及び０．３超のアスペクト比（構造ピッチによって割った構造高さ、例えば図４及び図５のピッチＰ１を参照）によって特徴付けられ、並びに、ナノ中空層は３０％〜５５％の範囲の空隙容積を収支、及び／又はナノ中空層は、１．２１〜１．３５、若しくは１．２１〜１．３２の範囲の屈折率を有し、及び／又はナノ中空層に対するコーティング溶液前駆体は、４５％〜７０％、又は５０％〜７０％の範囲で固体重量％を有する。これらのような関係は有利なことに、本開示に同様に適用することができる。
【００７９】
光抽出フィルム／光源の組み合わせ
開示されるナノ中空層は有利なことに、光抽出を強化し、かつかかる光源における損失を低下させるようにＯＬＥＤ又は他の自発光型光源と、特に画素化されているそのような光源と、いくつかの方法で組み合わせることができる光学フィルムに組み込むことができる。フィルムは光源の外面の光放射面に適用するように設計することができ、これは光学フィルムと別個に製造される。
【００８０】
図４は、表面発光ＯＬＥＤ、例えば画素化された表面発光ＯＬＥＤと共に使用することができる、光学抽出フィルムの概略側面図又は断面図である。光抽出フィルム４１０は、可撓性キャリアフィルム４１２、及びフィルム４１２によって担持される（例えばそれに取り付けられる）様々な層を含む。これらの層の中では、ナノ中空層４１４及び他の層４１６であり、それらの間には構造化表面４１４ａを形成する埋め込みインターフェースが形成される。ナノ中空層は好ましくは、可視光において従来の高分子材料を遥かに下回る屈折率、例えば１．３５又は１．３未満下、又は１．１５〜１．３の範囲、あるいは１．１５〜１．３５を有する。他の層４１６は好ましくは、ナノ中空化されておらず、かつナノ中空層のものよりも大きい屈折率を有する高分子材料又は他の好適な材料から構成されるのが好ましい。層４１４と層４１６との間の屈折率における差は比較的大きいのが望ましく、例えば少なくとも０．２、又は０．３、又は０．４、又は０．５以上である。屈折率における差は、構造化表面４１４ａが、本明細書の他の箇所において記載されているように、ＯＬＥＤ又は他の自発光型光源からの光を抽出することができる光学インターフェースとして機能することを可能にする。
【００８１】
構造化表面４１４ａは、光源からの光抽出、すなわち光源から出た「無駄となる」光を、それが対象用途で使用することができるように結合するのに効果的である、任意の輪郭若しくは形状を有するように調整することができる。これに関連して、無駄となる光とは、光源に捕捉される、ないしは別の方法で失われる光、例えばディスプレイ又は他の意図する照明用途において有用な照明に寄与しない方向において、光源の縁部から放射される光を指す。代表的な実施形態では、構造化表面は個々の光抽出要素４１５を画定するように成形されてもよい。要素４１５は、湾曲した表面を有しているのが示されており、これは湾曲した線形プリズム、又は２つの直交する方向に配置されたレンズ状要素のアレイを示すが（例えば、それに沿って構造化表面が全体的に延びる面を画定する方向）、抽出要素は概して任意の好適な形状、例えばレンズ状プリズムの、一次元（線状に延びている）若しくは二次元であってもよく、これに限定されず、所与の構造化表面の抽出要素は全て、同じ寸法及び／又は形状を有する必要はないが、これらは必要に応じて同じ寸法及び／又は形状を有してもよい。代表的な実施形態では、抽出要素４１５は、中心間距離、すなわち最も近い近隣のものとの間のピッチＰ１によって特徴付けられる。抽出要素が均一に分配されていない、又は互いから離間されていない場合では、ピッチＰ１は、抽出要素の中心間距離の平均を示すことができる。
【００８２】
構造化表面４１４ａ及び／又は抽出要素４１５は、自発光型光源に連結するように適合される抽出フィルムの表面からの距離又は厚さによって特徴付けられてもよい。抽出フィルム４１０の場合では、この連結面は層４１６の外側主表面４１６ａである。剥離ライナー４１８は、層４１６を覆っているのが示されており、抽出フィルムが光源に適用される準備できるまで、連結表面４１６ａを損傷から保護するように製品に組み込まれるのが好ましい。２つの特徴的な距離はラベル表示されている。距離４１９ａは、連結表面４１６ａと構造化表面４１４ａとの間の層４１６の連続ランド部分の厚さである。ランド部はしたがって、連結表面によって１つ面上に接合され、並びに、連結表面と平行であり、かつ連結表面に最も近い構造化表面の点において構造化表面と交差する面によって反対側の面上に接合される。他の特徴的な距離４１９ｂは、連結表面４１６ａと、連結表面に平行であり、かつ連結表面から最も離れている構造化表面の点において、構造化表面と交差する面との間の距離である。換言すると、ランド部厚さ、すなわち距離４１９ａは、連結表面４１６ａと、構造化表面４１４ａとの間の最小の軸方向の距離であると考えることができ、距離４１９ｂは、連結表面４１６ａと構造化表面４１４ａとの間の最大の軸方向の距離であると考えることができる。
【００８３】
抽出フィルム４１０が、自発光型光源の最外表面又は境界において内部全反射される光の量を低減することにより、光抽出を強化させるように意図されている場合では、本発明者らは、かかるランド部厚さ４１９ａが比較的小さいように、抽出フィルム４１０を設計することが有利であるということを見出した。例えば、ランド部厚さ４１９ａは、５０マイクロメートル未満、又は２５マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満であってもよいが、これらの値は限定するものとして解釈されるべきではない。いくつかの場合においては、ランドがなくてもよい。更に他の場合では、構造化ナノ中空機構は、非連続的であってもよい。ランド部厚さ４１９ａはまた、可撓性基材４１２の厚さ未満であってもよい。ランド部厚さ４１９ａは薄すぎて、図２で示されているように、層４１６がロールツーロールプロセスのシステムで自立している支持フィルムとして適していない場合がある。換言すると、層４１６は、抽出フィルム４１０の他の部分全てから分離することができ、これは、例えば過度な破断、反り、又は硬化を呈さずに、ロールツーロールプロセスのシステムで通常直面する力に耐えるための、十分な物理強度又は一体性を有さない場合がある。ランド部厚さ４１９ａはまた必要に応じて、光抽出要素４１５の実質的な部分が、自発光型光源のエバネセント領域内で配置されないように、十分大きいように選択されてもよい。
【００８４】
本発明者らはまた、フィルム４１０が、ＴＩＲを低減することによって光抽出を強化させるように意図されている場合では、それらのピッチＰ１が比較的大きいように、例えば１マイクロメートル超であるように、抽出機構４１５を調整することは有利であるということを見出した。機構の高さ、すなわち距離４１９ｂと距離４１９ａとの差は、必要に応じて１マイクロメートル超であってもよい。機構の高さ及び横断寸法は、抽出機構の機能性が例えば光回折ではなく光屈折の原理によって主に制御されるように十分に大きく、例えば１、５、１０、又は２０マイクロメートルよりも大きくてもよい。
【００８５】
光抽出フィルム４１０は、連続的な技法及びバッチ技法を含むがこれらに限定されない、多種多様の製造技法を使用して製造することができる。特に有利な製造技法は、図２において概略的に示されているような連続成形及び硬化（３Ｃ）ロールツーロールプロセスである。その技法は、フィルムが潜在的に大量で連続的に作製され、次いで、最終使用の意図される用途のためにその寸法が調整された多数の片の部又はシートに変換される（例えば切断又は切り離される）のを可能にする。そのような場合では、可撓性キャリアフィルム４１２は、組成物及び厚さなど、図２の基材２１６と類似の自立フィルムとして好適にする物理特性を有してもよい。多くの場合では、従来の光透過性ポリマー、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又はこれらのコポリマーから構成されるフィルムは、それがかかる目的のために使用することができるようにするために必要なフィルム強度を有するために、約２ミル（約５０マイクロメートル）超のフィルム厚さを有する必要がある。
【００８６】
いくつかの場合においては、構造化表面４１４ａは、鋳造及び硬化技法ではなく、所望の層において所望の抽出機構を作ることができる任意の他の好適な技法を用いて作ることができる。例えば、圧痕形成、エンボス加工、及び射出成形も、いくつかの場合においては構造化表面４１４ａの形成に用いられてよい。しかしながら、図２のものと類似のプロセスを使用して抽出フィルム４１０が作られる場合、層４１６は、ナノ中空層４１４及び構造化表面４１４ａの形成後に作られたバックフィル層を構成し得る。その結果、図３ａに関連して説明したように、材料選択及びプロセス条件に応じて、層４１６はナノ中空層４１４に相互貫入できる。
【００８７】
キャリアフィルム４１２、ナノ中空層４１４、及び他の層４１６は全て、光源からの光に高度に透過性であるのが好ましいが、これらの層のうちの１つ、一部、又は全てにおいて少量〜適度の量のヘイズが特定の用途において許容できるか、及び／又は望ましい場合がある。層は、少量の損失を伴って光源によって放射された光を伝達するのが好ましく、抽出フィルムが光源に取り付けられた後に、連結表面４１６ａを横断する光源からの光の大部分は、反対の外側表面４１２ｂにおいて抽出フィルムから出て、システム照明に寄与する。キャリアフィルム４１２は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、そのコポリマー、ガラス（可撓性ガラスを含む）又は他の好適な透明若しくは半透明材料を含んでもよい。キャリアフィルム４１２は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、及びこれらのコポリマーの交互層の多層も含んでもよい。キャリアフィルムは追加で、重合及び波長選択／変換などの高度な光学機能を可能にするために複屈折、蛍光、及び吸収層を含んでもよい。キャリアフィルム４１２は、抽出フィルムが光源に取り付けられた後に、水蒸気及び酸素が光源に到達するのを防ぐためにバリア層として機能してもよい。例示の超バリアフィルムは、例えば、ガラス又は他の好適な基材上で多数の層で連続的に２つの無機絶縁体材料を真空堆積することによって作られた多層フィルム、又は米国特許第５，４４０，４４６号（Ｓｈａｗら）、同第５，８７７，８９５号（Ｓｈａｗら）、及び同第６，０１０，７５１号（Ｓｈａｗら）に記載されるような無機材料及び有機ポリマーの交互層を含む。ナノ中空層４１４は、本明細書に記載の光透過性ナノ中空材料のいずれかを含んでもよい。他の層４１６は、任意の好適な光透過性材料を含んでもよい。代表的な実施形態では、層４１６は光透過性感圧接着剤又は他の粘弾性材料であってもよく、又は光透過性感圧接着剤又は他の粘弾性材料を含んでもよい。代表的な粘弾性材料は、本明細書の他で参照されている、本願と同一譲受人に譲渡された米国特許出願（代理人整理番号６６０１５ＵＳ００５）に開示されている。層４１６に透明な接着剤を使用仕様することにより、介在する材料層を有さずに、抽出フィルムを自発光型光源の外側表面に直接取り付けることができるようになる。層４１６に粘弾性材料を使用することにより、抽出フィルム（及び特に抽出フィルムの結合表面４１６ａ）が、ＯＬＥＤの非平坦な放射表面に適合するように、ある程度流れることを可能にする。
【００８８】
光抽出フィルム４１０は勿論、図４に示されているものに加えて他の層を、並びに、これらの既に説明されたものに加えて他の機構若しくは特性を含んでもよい。例えば、分散を介して光抽出を強化するため又は光をフィルタリングする、カラーシフトさせる又は偏光させるための材料をフィルム内に組み込んでもよい。表面コーティング又は構造体、例えば機能層は、光抽出フィルムの機能性及びおそらく価値を更に増加させるために、光抽出フィルムの空気表面に適用することができる。かかる表面コーティングは、例えば光学的、機械的、化学的又は電気的機能を有することができる。かかるコーティング又は構造体の実施例は以下の機能又は特性：防曇、帯電防止、惑光防止、反射防止、耐摩耗（耐引掻）、防汚、疎水性、親水性、接着促進、屈折要素、カラーフィルタ、紫外線（ＵＶ）フィルタ、スペクトルフィルタ、色ずれ、色修正、偏光修正（線形若しくは円形）、光再指向、拡散又は光学回転、を有するものが挙げられる。空気表面に適用される、他の可能な層には、バリア層又は透明な導電性材料が挙げられる。剥離ライナー４１８は省略されてもよく、及び／又は別の剥離ライナーが、外側表面４１２ｂを保護するために抽出フィルムの他方の面上に設けられてもよい。
【００８９】
図５は、光抽出フィルム、例えば図４の光抽出フィルムが、表面発光ＯＬＥＤ又は他の好適な自発光型光源に適用され得る１つ方法を示し、この自己放射光源は抽出フィルムとは別に製造され、これによって強化された光放射光学デバイスを作製する。表面発光ＯＬＥＤ  ５１０は、説明の容易さのために概略的に示されている。ＯＬＥＤは、少なくとも基材５１２及び薄型の高屈折率の光放射コア若しくは領域５１４を含む。基材は、１つの側面から水蒸気及び酸素が領域５１４に到達するのを防ぐためのバリア層として機能してもよく、基材はまた機械的及び熱的機能性（例えば領域５１４から出る熱を引くためのヒートシンクなど）も有してもよい。基材５１２は、また背面を含んでもよい。領域５１４を構成する個々の層は、基材５１０の上部に好適なシーケンスで堆積されてもよく、形成されてもよく、又は適用されてもよい。高屈折率領域５１４は典型的に、適用された電流又は場に対応して、所望の波長の光を放射するように調整された少なくとも１つの有機層、及び少なくとも１つの透明電極を含む。他の高屈折率層は、薄型の高屈折率領域５１４に含まれてもよい。領域５１４の外側表面５１４ａは、ＯＬＥＤ  ５１０の光放射表面であると考えられ得る。
【００９０】
ＯＬＥＤの強化された光学性能を提供するため、光抽出フィルム４１０が、ＯＬＥＤの光放射表面５１４ａに適用される。適用前に、適切な剥離ライナー又はプレマスク４１８が、フィルムから取り除かれて元の光結合表面４１６ａを露出する。いくつかの場合においては、光抽出フィルムの光結合表面は、ＯＬＥＤの光放射表面５１４ａに対して直接配置されてもよい。抽出フィルムの最外層が感圧接着剤、又は他の好適な光透過性接着剤である場合、光抽出フィルムの光結合表面と、ＯＬＥＤの光放射表面との間の直接接触は、有意なエアギャップをそれらの間に有することなく２つの構成要素との間のフィルム結合を作るのに十分であってもよい。
【００９１】
他の場合では、薄型の光結合層は、光抽出フィルムの光結合表面とＯＬＥＤの光放射表面５１４ａとの間に設けられてもよい。光結合層はいくつかの機能を果たすことができる。１つの機能はＯＬＥＤの放射表面を平坦化することである。多くの画素化された表面発光ＯＬＥＤでは、例えば、基材は、画素及びサブピクセルのウェルと関連付けられた表面機構を有してもよい。光結合層は、エアギャップ又はポケットができないように、光抽出フィルムの結合表面を取り付けることができる平坦な表面を提供するように、ウェル及び他の表面機構充填するために使用されてもよい。光結合層の他の機能は、例えば抽出フィルムの最外層が感圧接着剤又は他の好適な接着剤出ない場合に、光抽出フィルムをＯＬＥＤに取り付けることであり得る。いくつかの場合においては、光結合層は、構造体内に含まれる場合には、ＯＬＥＤの高屈折率領域５１４に可能な限り近い屈折率を有してもよく、これによって高屈折率領域又はそれらの関連付けられたエバネセント領域内の導波モードは、抽出フィルムの結合表面により近く延ばすことができる。光結合層は、例えば高屈折率領域５１４のものと、その最外層が、光抽出フィルムの結合表面に一致する層との間の屈折率を有してもよい。好適な光結合層は、高屈折率接着剤及びナノ粒子充填ポリマーなどの光透過性材料を含む。好適な光結合層はまた典型的に可能な限り薄く、その一方で、抽出フィルムの結合表面と、ＯＬＥＤの光放射表面との間の距離を最小限にするために、それらの必要な機能を実施する。典型的な光結合層は例えば、０．５〜２０マイクロメートルの範囲の厚さを有してもよいが、他の厚さも使用されてもよい。
【００９２】
光結合層が使用されようと、なかろうと、ＯＬＥＤへの光抽出フィルムの取り付けは、得られるＯＬＥＤデバイスの強化された動作となる。導波モードを減少させることによって、光の内部全反射を低減することによって、又は他のメカニズムのいずれかによってであろうとなかろうと、光抽出フィルムは、所与の光学システムで使用されるとき、ＯＬＥＤの増加した有用な照明を提供することができる（増加したゲインと呼ばれることもある）。増加した照明又はゲインは、ＯＬＥＤデバイスの出力表面からの可能な出力方向の半球にわたって統合された合計輝度に関して特徴付けられるか若しくは測定され得、又は例えば関心の具体的な方向に沿った増加した照明、例えば軸上の増加した照明、又はＯＬＥＤ出力表面に垂直な方向に沿ったゲインなど他の方法で測定され得る。
【００９３】
ＯＬＥＤデバイスの有用な照明又はゲインの増加に加えて、代表的な光抽出フィルムはまた、それらが、ＯＬＥＤ／フィルムの組み合わせの外側表面として機能する、平坦な、すなわち平面的な外側表面として機能することができるという利点を有する。抽出フィルム４１０は、平坦な表面４１２ｂを有しているのが示されており、フィルムが適用された後にＯＬＥＤの出力表面になることができるのはこの表面である。有利なことに、ＯＬＥＤの増加した出力に関与する、繊細な構造化表面、例えば構造化表面４１４ａは、フィルム内及びデバイス内に埋め込まれており、可撓性キャリア層４１２によってラベルが付けられているによって摩耗、汚れ、埃、油、及び他の有害物質から安全に保護される。平坦な出力表面は、多くの用途において有益であると見なすことができるが、一部の場合では、ＯＬＥＤ／フィルムの組み合わせ（例えば表面４１２ｂ）の出力表面をエンボス加工する、ないしは別の方法でパターン形成し、露出した構造化表面を提供するということが望ましい場合があり、これはデバイスによって放射される光の分散を更に変更する。
【００９４】
２つ以上の埋め込まれた構造化表面を有する抽出フィルムと、その上でＯＬＥＤを製造することができる基材として機能することができる抽出フィルムと、その抽出機構が、抽出機構の機能性が光屈折ではなく光回折の原理によって主に制御されるような寸法（例えば１マイクロメートル未満のピッチ）を有する抽出フィルムと、光源の放射表面に対して結合表面が配置されたとき、光抽出要素の実質的な部分が光源のエバネセント領域内に配置される抽出フィルムと、結合表面が光源の放射表面に対して配置されたとき、光抽出要素の実質的な部分が、光源のエバネセント領域の外に、又はこれを超えて配置される抽出フィルムとを含むがこれらに限定されない画素化されたＯＬＥＤとの使用に好適な光抽出フィルムの設計面に関する更なる情報は、本願と同日に出願され、その全体において本明細書に援用するものである、本願と同一出願人に譲渡された米国特許出願ＸＸＸ号、「Ｌｉｇｈｔ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｏｒ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ（ＯＬＥＤｓ）」（代理人整理番号６６９５７ＵＳ００２）において見出すことができる。
【００９５】
画素化されたＯＬＥＤデバイス
本開示の光抽出フィルム、及びフィルム／ＯＬＥＤの組み合わせは、一般的に照明用途で使用され得る非画素化ＯＬＥＤを含め、多種多様の広範な既知のＯＬＥＤを用いて実施することができる。それらはしかしながら、一般的に電子ディスプレイで画像を生成するのに一般的に使用され得る画素化されたＯＬＥＤと共に使用されるとき、特に実用的である。図６は、典型的な画素化されたＯＬＥＤ  ６１０の概略平面図である。ＯＬＥＤ  ６１０は、パターン形成されて個別の光放射領域６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃ、及び放射領域間の非放射領域を形成する。放射領域のそれぞれは、好ましくは電子的にアドレス可能であるのが好ましい。光放射領域は、繰り返しパターンで配置され、大きなアレイ、例えばいずれかの所与の光放射領域、又はアレイ内の領域のセットが、いずれかの所与の回数点灯されて静止画像又はビデオ画像を提供することができる。
【００９６】
単色ディスプレイでは、領域６１２ａ〜６１２ｃは同じスペクトル成分又は色の光を放射してもよい。この場合では、それぞれの個々の領域６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃは単一画素を表す。カラーディスプレイでは、領域６１２ａ〜６１２ｃは異なる色の光を放射してもよく、例えば領域６１２ａは赤い光を放射してもよく、領域６１２ｂは緑色の光を放射してもよく、領域６１２ｃは青色の光を放射してもよい。他の色及び色の組み合わせもまた可能であり、ＯＬＥＤは、画素化されたディスプレイの技術分野で既知であるように、３つよりも多い、又は３つよりも少ない異なる色の領域を含んでもよい。カラーディスプレイでは、異なる色の領域は一般的に一緒にグループ化されて画素を形成し、この場合では、所与の画素内の個々の放射領域は、サブピクセルとして呼ばれることがある。ＯＬＥＤ  ６１０がカラーディスプレイ用に適用される場合では、領域６１２ａが赤い光を放射する場所、領域６１２ｂが緑色の光を放射する場所、及び領域６１２ｃが青い光を放射するところでは、領域６１４は一実施形態において、単一画素であると見なされる場合がある。その画素の寸法は、様々な横断寸法、即ち図の面において測定された寸法によって特徴付けられてもよい。画素が公称で矩形の形状を有する場合では、２つの関連性のある寸法は矩形の長さ（より長い面の距離）及び幅（短い面の距離）であり得る。寸法６２０は画素６１４の幅を示す。他の関連性のある寸法は、矩形画素の長さなど、最大の横断寸法であってもよい。それぞれ個々の領域６１２ａ等が画素であるように、ＯＬＥＤ  ６１０が単色の光を放射した場合、より小さな画素は、画素６１４と同じ長さであるが、画素６１４の１／３の幅を有する。あるいは、ＯＬＥＤ  ６１０が（３つではなく）４つの隣接する放射領域が画素を構成することを必要とする場合、その画素は画素６１４と同じ長さを有するが、画素６１４の幅の４／３倍の幅を有するであろう。
【００９７】
図７ａ及び図７ｂは、画素化された表面発光ＯＬＥＤからの光抽出と、普通の構造化フィルム（その構造化表面は大気に露出されている（埋め込まれていない））との差異、並びに、同じ画素化された表面発光ＯＬＥＤからの光抽出と、開示のナノ中空層及び埋め込まれた構造化表面を組み込む抽出フィルムとの差異を実証する。簡単に言うと、ナノ中空層及び埋め込まれた構造化表面の使用は、他のフィルムよりも、構造化表面をＯＬＥＤにはるかに近くに配置できるようにする。これは、ナノ中空層が、図７ｂの抽出フィルムが図７ａのものに対してその上に反転できるようにし、これによってキャリアフィルムはＯＬＥＤと構造化表面との間に介在させる必要がない。代わりに、（埋め込まれた）構造化表面は、キャリアフィルムとＯＬＥＤとの間に配置することができ、（埋め込まれた）構造化表面とＯＬＥＤとの間の抽出フィルムのランド部分は、一般的なキャリアフィルムのものよりも有意に少ない厚さ（例えば５０、２５、又は１０マイクロメートル未満）を有するように作ることができる。画素化されたＯＬＥＤに近づけて構造化表面を位置付けることは、特に小さな画素寸法を有するＯＬＥＤに関し、画素のぼやけを低減する有意な利点を有することができる。抽出フィルムの構造化表面が異なる方向に光を散乱させる屈折構造体を含むときに、画素のぼやけが生じる場合がある。
【００９８】
かかる散乱と、ワックス付きの紙の一般的なシートによって作られる散乱との類似性を引用することができる。ワックス付きの紙のシートが、印刷されたテキストのページの上に直接配置された場合、観察者は依然として、ワックス付きの紙を通してテキストを識別することができる場合がある。しかしながら、テキストと、散乱するワックス付きの紙との間の距離が増加するように、ワックス付きの紙がゆっくりと持ち上げられた場合、テキストの文字の境界は、ワックス付きの紙の散乱作用によってぼやけすぎるため、テキストはすぐに判読できなくなる。これに類似して、図７ｂの埋め込まれた構造化表面は、後者の構造化表面のものと比べて、ＯＬＥＤに対して先の構造化表面のはるかに近い近接性により、図７ａの構造化表面と比較して、画素化されたＯＬＥＤの滲みはほとんど、又は全く生じさせない。
【００９９】
したがって、図７ａは、画素化された表面発光ＯＬＥＤ  ７２０に適用される、通常の光抽出フィルム７３０から得られるデバイス７１０の部分を示し、図７ｂは、光抽出フィルム７６０から得られるデバイス７５０の部分を示し、これは、同じ画素化された表面発光ＯＬＥＤ  ７２０に適用されている、ナノ中空層及び埋め込まれた構造化表面を組み込む。図においては、ＯＬＥＤ  ７２０のラベルの付いた構成要素は、ドライバ／コントローラ７２２、光放出領域（例えば画素）７２４、有機光生成層７２６、透明導電体７２８、及び平坦な光放射表面７２９ａを設けるためにＯＬＥＤを平坦化する光結合層７２９を含む。図７ａでは、露出された構造化表面７３４ａを有する抽出フィルム７３０がＯＬＥＤに適用される。抽出フィルム７３０は、キャリアフィルム７３２、キャリアフィルムをＯＬＥＤに取り付けるための接着層７３１、及びエンボス加工された、ないしは別の方法で形成されて構造化表面７３４ａを設けるためのコーティング層７３４を含み、これらは屈折の原理に基づいて機能するのに十分大きいレンズ状プリズム又はレンズなど、光抽出要素を画定するような形状にされてもよい。抽出フィルム７３０の個々の層のいずれもナノ中空層ではない。対称的に、抽出フィルム７６０は、例えば図４に関して記載されているものと同様の構造体を有してもよい。フィルム７６０はしたがって、キャリアフィルム７１２、ナノ中空層７１４（これは１．１５〜１．３５、又は１．１５〜１．３の範囲の屈折率を有し得る）、ナノ中空層７１４よりも高い屈折率の層７１６であって、層７１６は好ましくは、バックフィルを有し、抽出要素７１５を備え構造化表面７１４ａを画定するナノ中空層との境界面を有する、層７１６を含み、ここで要素７１５は屈折の原理に基づいて機能するのに十分大きなレンズ状プリズム又はレンズであってもよい。構造化表面７１４ａと表面７１６ａとの間の層７１６のランド部分は、例えば５０マイクロメートル未満、又は２５マイクロメートル未満、又は１０マイクロメートル未満であってもよい。画素化されたＯＬＥＤは、それぞれの場合では、抽出フィルムの最上面（図７ａ及び図７ｂの視点から）の表面から、図７ａの構造化表面７３４ａ、及び図７ｂの平坦な表面７１２ｂから放射される。
【０１００】
上記のように、抽出フィルム７６０が構造化表面を、抽出フィルム７３０よりも画素化されたＯＬＥＤにより近く位置付ける能力は、抽出フィルム７６０の滲みを減少させる利点となり得る。更に、フィルム７６０の構造化表面の埋め込まれた特質は、堅牢性の利点、フィルム７３０の構造化表面の露出された特性に対して摩耗又は他の有害な物質からの損害に対する耐性をもたらす。
【実施例】
【０１０１】
以下の実施例内において、全ての部分、割合、比率などは、特に記載がない限り、重量によるものとする。用いた溶媒及びその他の試薬は、異なる指定がない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）から入手した。
【０１０２】
実施例１：５０／６０の砲弾型の抽出器、接着剤バックフィル、超低屈折率（ＵＬＩ）においてヘイズなし、
光線追跡法を及びモデルパッケージＬＩＧＨＴＴＯＯＬＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（Ｐａｓａｄｅｎａ，ＣＡ）から市販されている）を使用して、埋め込込まれた抽出層を備えるＯＬＥＤに関してコンピュータシミュレーションが実施された。シミュレーションした構成は全体的に、図５のＯＬＥＤデバイス５２０のように示されている。超低屈折率（ＵＬＩ）の、微細複製されたナノ中空材料（例えば図５の層４１４を参照）は、屈折率１．２及びヘイズはゼロを有するとしてモデル化された。キャリアフィルム又は基材（例えば図５の層４１２を参照）の屈折率は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材をモデル化するために、１．６５になるように選択された。バックフィル層（例えば図５の層４１６）の屈折率は、Ｓｏｋｅｎ  ２０３２感圧接着剤（Ｓｏｋｅｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＆  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ，（日本）から市販されている）をモデル化するために、１．４８になるように選択された。基材は厚さ１００μｍを有するように想定された。
【０１０３】
抽出構造体（例えば、図５ｂの構造化表面を参照）は、５０μｍピッチを備える砲弾型の抽出要素のアレイであり、アレイは上面又は平面図において抽出要素の六角形の配置を有する。それぞれの抽出要素の形状は、軸を中心として円の区分を回転することによって生じる旋回の表面によってもたらされ、図８ａ及び８ｂを参照することにより、より十分に説明される。実施例１の砲弾型を画定するために使用される湾曲区分８１２は、円の中心を通過する円の面において、軸８０５から測定されたときに、角度θ１と角度θ２との間にある円８１０の区分であった。実施例１の砲弾型において、θ１は５０度であり、θ２は６０度であった。区分８１２は次いで軸８１５を中心に回転し、軸８１５は軸８０５に平行であるが、湾曲区分の端点を交差し、これによって回転８２０の砲弾型の表面を生じさせる。
【０１０４】
ＯＬＥＤの基材面に接合されたこの光抽出フィルムの光学性能は、シミュレーションされ、色の均一性は、ＣＩＥ  １９７６  Ｌ＊  ｕ＊  ｖ＊色空間（ＣＩＥ規格Ｓ  ０１４−５／Ｅ：２００９）における最大角度色偏差として測定された。（ｕ’，ｖ’）色度座標に関して、色の偏差は、以下の式によって与えられ、
【０１０５】
【数４】
2013546014.tif 000006
【０１０６】
式中、（ｕ’０，ｖ’０）は、角度による色の均一性を評価するための、基準ソース（この場合ではＯＬＥＤの軸方向の輝度）の色度座標である。積分ゲインは、抽出フィルムを備えるＯＬＥＤと、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤとの積分された出力比として計算された。シミュレーションで使用されたＯＬＥＤのパラメータは、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｌｕｍｉｂｌａｄｅ  ＯＬＥＤ（Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｕ．Ｓ．（Ｓｏｍｅｒｓｅｔ，ＮＪ）から市販されている）の実験的な測定値に基づいた。本発明者らは、モデル及び最適化における、実験的に測定されたＯＬＥＤを使用した。ＯＬＥＤは、１ｃｍ×１ｃｍまでの表面積の第１の有孔であり、次いで屈折率整合オイルを使用して基材面において、直径２．５インチ（６．４ｃｍ）のＢＫ７半珠レンズに光学的に連結させ、その球面は反射防止コーティングされていた。ＯＬＥＤ基材の屈折数は、ＢＫ７半球レンズと緊密に一致し、外側基材表面における反射及び屈折は排除され、基材内へのＯＬＥＤの放射、及びＯＬＥＤ／基材の境界面におけるＯＬＥＤの反射の正確な測定を可能にする。具体的に、ＯＬＥＤの角度の付いたスペクトル輝度及び反射率は、シミュレーションにおいて特徴付けられ、かつ使用される。コンピュータで設計された抽出層プロファイルと組み合わせて、ＯＬＥＤデバイスは、正しくモデル化することができる。角度の変数として計算された色の偏差は、以下の表１に示されており、ここで角度はモデル化されたデバイスの光学軸又は面法線に対する、空中における観察角である。埋め込まれた抽出フィルムを備える場合、及び埋め込まれた抽出フィルムを備えない場合の、最大の角度による色の非均一性は、それぞれ０．０１１５及び０．０２４２だった。モデル化された抽出フィルムを備えて、積分ゲインは１．４８だった。
【０１０７】
【表１】
2013546014.tif 000007
【０１０８】
結果は図９ａに表示され、曲線９１０はモデル化されたＯＬＥＤ／抽出フィルムの組み合わせの色偏差であり、曲線９１２は、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤの色偏差である。
【０１０９】
実施例２：５０／６０の砲弾型の抽出器、接着剤バックフィル、超低屈折率（ＵＬＩ）におけるヘイズ
いくらかのヘイズが、ナノ中空超低屈折率（ＵＬＩ）層に含まれたことを除いて、光抽出フィルムを備えるＯＬＥＤが実施例１と同じ方法でシミュレーションされた。これは、シミュレーションされたナノ中空層に散乱中心を加えることによってシミュレーションされ、ここで、散乱中心は、光を主に前方４５°の円錐角に散乱させ、散乱確立は、２０％に設定された（すなわち、層を通って移動するときに少なくとも１回分散される光線の確率は２０％に設定された）。シミュレーションされた抽出フィルムのナノ中空層に、このようにヘイズが組み込まれると、角度による色の非均一性は０．０１０まで減少され、積分ゲインは１．５１に向上した。
【０１１０】
実施例３：５０／６０の砲弾型の抽出器、ＨＲＩバックフィル、超低屈折率（ＵＬＩ）においてヘイズなし
ナノ中空超低屈折率（ＵＬＩ）材料の屈折率が１．２６（１．２としてよりも）に設定され、バックフィル材料（例えば図５の層４１６を参照）が１．６５（１．４８としてよりも）であるように選択されたことを除いて、光抽出フィルムを備えるＯＬＥＤは実施例１と同じ方法でシミュレーションされた。バックフィル材料は、例えば米国特許第７，５４７，４７６号（Ｊｏｎｅｓら）に説明されているもののような、ナノジルコニア充填ＵＶ硬化性アクリル樹脂などの、高屈折率の硬化性樹脂の代表である。
【０１１１】
色の非均一性及び積分ゲインは実施例１でのように測定された。計算された色偏差は表２に示される。最大角度の色の非均一性は埋め込まれた光抽出フィルムを備えて、及び埋め込まれた光抽出フィルムを備えないで、それぞれ０．００８３及び０．０２４２だった。抽出フィルムを備えて、積分ゲインは１．５５だった。
【０１１２】
【表２】
2013546014.tif 000008
【０１１３】
結果は図９ｂに表示され、曲線９２０はモデル化されたＯＬＥＤ／抽出フィルムの組み合わせの色偏差であり、曲線９２２は、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤの色偏差である。
【０１１４】
実施例４：５０／６０の砲弾型の抽出器、ＨＲＩバックフィル、超低屈折率（ＵＬＩ）におけるヘイズ
いくらかのヘイズが、ナノ中空超低屈折率（ＵＬＩ）層に含まれたことを除いて、光抽出フィルムを備えるＯＬＥＤが実施例３と同じ方法でシミュレーションされ、実施例２で説明されたものと同じヘイズだった。色の非均一性及び積分ゲインは実施例１でのように測定された。角度による色の非均一性は０．００７まで減少され、積分ゲインは１．５７に向上した。
【０１１５】
実施例５：砲弾型の抽出器＋一次元のプリズムアレイ
抽出フィルムを備えるＯＬＥＤが、一次元のプリズムフィルムが、ＯＬＥＤ層の反対の面上基材（例えば図５の表面４１２ｂを参照）に追加されたことを除いて、実施例１と同じ方法でシミュレーションされ、プリズムの頂部はＯＬＥＤ層から外を向いている。プリズムアレイのピッチは５０μｍであった。プリズム材料の屈折率は、基材と同じであるように選択され（ｎ＝１．６５）、他のデバイスパラメータは実施例１にあるものと同じであった。
【０１１６】
計算された色偏差は表３に示される。最大の色の非均一性は０．０１２６であり、積分ゲインは１．３４であった。積分ゲインは実施例１及び２よりも低いが、放射された光はこの実施例では実質的にコリメートされた。
【０１１７】
【表３】
2013546014.tif 000009
【０１１８】
結果は図９ｃに表示され、曲線９３０はモデル化されたＯＬＥＤ／抽出フィルムの組み合わせの色偏差であり、曲線９３２は、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤの色偏差である。
【０１１９】
実施例６：埋め込まれた光抽出フィルムに関する画素滲みの解析
埋め込まれた光抽出フィルムの画素滲みの影響は、ＬＩＧＨＴＴＯＯＬＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（Ｐａｓａｄｅｎａ，ＣＡ）から市販されている）を使用してモデル化された。積層構成体は、実施例１と同じであったが、以下の寸法を有した：抽出層のピッチ寸法は５μｍであり、抽出層の合計厚さは１０μｍであり、ランド厚さ（抽出テクスチャー（構造化表面）の底面とＯＬＥＤエミッターの上面との間の距離）は１μｍ又は５μｍのいずれかであった。このシミュレーションは、上記の埋め込まれた抽出表面（抽出基材の下）のすぐ上に配置された表面検出器を含み、横方向の光の拡がりを解析した。比較実施例もまたシミュレーションされ、これは外側の、すなわち露出された構造化表面（例えば、図７ａの抽出フィルムの配向を参照）を使用し、反対側を向いているが同じ砲弾型を有し、この実施形態のランド厚さ（構造化表面の底面とＯＬＥＤエミッターの上面との間の距離）は、５０マイクロメートルに設定された。
【０１２０】
点像強度分布関数は、光学システム通過後の無限に小さい点の横方向の拡がりを表し、これは全ての３つの実施形態に関して計算された。５０マイクロメートルのランドの比較実施形態の点像強度分布関数が図１１ａに示され、５マイクロメートルのランド（埋め込まれた構造化表面）の実施形態の点像強度分布関数が図１１ｂに示され、１マイクロメートルのランド（埋め込まれた構造化表面）の実施形態に関する点像強度分布関数が図１１ｃに示されている。ＯＬＥＤの画素の外観が滲む量は、点像強度分布関数とオリジナルのＯＬＥＤの画素形状の数学畳み込み演算により計算することができる。これは、図１０の上面又は正面図に示されているように、矩形のＯＬＥＤの画素に関して計算され、ここでは幅は２０マイクロメートルに設定され、高さ（the width）は６０マイクロメートルに設定された。５０マイクロメートルのランドに関しては得られる外観は図１２ａで、５マイクロメートルのランドに関しては（埋め込まれた構造化表面）図１２ｂに見ることができ、１マイクロメートルのランド（埋め込まれた構造化表面）の実施形態に関しては図１２ｃに見ることができる。画素滲みは、ランド厚さ５μｍ（図１２ｂ）と比較して、ランド厚さ１μｍ（図１２ｃ）で有意に低減されたが、ランド厚さ５μｍでさえも、画素の滲みは隣接する画素の領域を超えて延びておらず、これは大半のディスプレイ用途には許容可能である。図１２ｂ及び図１２ｃにおける滲みの量は両方とも、図１２ａに見られる滲みと比較して実質的に低減されている。
【０１２１】
いずれかの次元において認識される画素の横方向の範囲「Ｌ」は、それを超えて光エネルギーの９０％が限定される範囲であると見なすことができる。この横方向の範囲は、典型的に物理的な画素の範囲「Ｄ」よりも大きい。画素滲み「Ｂ」は、これらの２つの値の百分率の差として、すなわち［（Ｌ−Ｄ）／Ｄ］％として定義され得る。いずれかの次元において認識される画素の横方向の範囲「Ｌ」は、２Ｐ、１．５Ｐ、１．０Ｐ未満である必要があり、ここで「Ｐ」はその次元における画素のピッチである。画素滲みは認識された画素の横方法の範囲「Ｌ」の関数として定義されるため、容認できる画素滲みは、以下の様に表すことができる：Ｂ＜（２Ｐ−Ｄ）／Ｄ、又はＢ＜（１．５Ｐ−Ｄ）／Ｄ、又はＢ＜（１Ｐ−Ｄ）／Ｄ。点像強度分布関数は画素滲みのもう１つの基準である。より広い点像強度分布関数は典型的に、より有意な画素滲みに関連する。
【０１２２】
実施例７：低ヘイズＵＬＩ、含浸したＰＳＡバックフィル
光抽出フィルムは、以下に説明されるように微細複製されたナノ中空材料用いて作製された（超低屈折率、すなわちＵＬＩ材料とも呼ばれる）。微細複製されたＵＬＩ及び微細複製されたＵＬＩを作製するプロセスに関する詳細な情報は、本明細書の他の箇所で参照される同一出願人による米国特許出願（代理人整理番号６６０１５ＵＳ００５）に見出すことができる。
【０１２３】
砲弾型の微細複製されたツール
砲弾型の微細複製ツールは、米国特許第６，２８５，００１号（Ｆｌｅｍｉｎｇら）に説明されるように、エキシマレーザーによる機械加工プロセスを使用して、この実施例７に対して作製された。得られるパターンは、反転した砲弾型を有する銅ロールに変換され、ここでは砲弾機構は、５０μｍピッチを有して、密集した六角形のパターンに配置され、砲弾の形状は、旋回の表面を画定する湾曲した弧が、角度θ１＝２５度及びθ２＝６５度によって接合されていることを除いて、砲弾の形状は、実質的に実施例１で説明されているものであった。銅ロールは次いで、Ａｃｃｅｎｔｒｉｍ樹脂（Ｃｏｇｎｉｓから入手可能な７５重量％のＰＨＯＴＯＭＥＲ６２１０、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から入手可能な２５％の１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、及びＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓからの１重量％の光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３の組成物を有する、ＵＶ硬化性アクリル樹脂を含むウレタン）を使用して、連続鋳造及び硬化プロセスのために複製マスターとして使用された。ＡｃｃｅｎｔｒｉｍはＰＥＴ支持フィルム（ＤｕＰｏｎｔ  ６１８  ＰＥＴフィルム、厚さ５ミル（１２７マイクロメートル））に成形され、次いで、紫外線光を使用して精密な円筒形のツールに対して硬化させた。
【０１２４】
Ａ−１７４処理されたシリカナノ粒子
凝縮器と温度計を備えた２リットル三口フラスコ内で、９６０グラムのＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰ有機シリカ細長粒子（Ｎｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から入手可能）、１９．２グラムの脱イオン水、及び３５０グラムの１−メトキシ−２−プロパノールを、高速攪拌で混合した。細長粒子は、約９ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲の直径、及び約４０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の長さを有するものであった。これらの粒子を、１５．２重量％のＩＰＡ中に分散させた。次に、２２．８ｇのＳｉｌｑｕｅｓｔ  Ａ−１７４シラン（ＧＥ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｗｉｌｔｏｎ，ＣＴ）から入手可能）をフラスコに加えた。得られた混合物を３０分間撹拌した。
【０１２５】
この混合物を８１℃で１６時間保持した。次に、この溶液を室温に冷却した。次に、４０℃の水浴下でロータリーエバポレータを使用して、溶液中の約９５０グラムの溶媒を除去し、その結果、１−メトキシ−２−プロパノール中に４１．７重量％のＡ−１７４改質細長シリカの透明な分散液を得た。
【０１２６】
低ヘイズ、低屈折率配合（ＵＬＩ樹脂）
１−メトキシ−２−プロパノール中のＡ−１７４で処理された、４１．７８重量％のシリカナノ粒子ＩＰＡ−ＳＴ−ＵＰ溶液の１９４．１ｇが琥珀色のガラス瓶に添加された。そのジャーには、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＳＲ  ４４４が６４．８７ｇ、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＣＮ  ９８９３が４０．５ｇ（両方ともＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）から入手可能）がエチルアセテート中の４０％溶液として添加され、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  １８４が１．４５８ｇ、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ８１９が０．４８ｇ（両方ともＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｉｇｈ  Ｐｏｉｎｔ，ＮＣ）から入手可能）、及びＴＥＧＯ（登録商標）Ｒａｄ  ２２５０（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｔｅｇｏ  Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ（Ｅｓｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）が１．５ｇ添加された。配合物の内容物は十分に混合され、５０．５重量％固形物のＵＶ硬化性ＵＬＩ及び樹脂を得た。
【０１２７】
超低屈折率（ＵＬＩ）構造体
上記の連続鋳造及び硬化プロセスからの砲弾型のフィルムが取られ、剥離のために処理された。剥離のための処理は、まずフィルムを２００Ｗで２０秒間、５００ｃｃｍ  Ｏ２の酸素プラズマ処理し、その後、１５０Ｗで９０秒間、２００ｃｃｍ  ＴＭＳでテトラメチルシラン（ＴＭＳ）プラズマ処理を行った。フィルムは次いで、超低屈折率（ＵＬＩ）構造体を微細複製するために、連続鋳造及び硬化プロセスのための複製マスターとして使用された。ＵＬＩ樹脂は、５０．５％固形物であり、３ミル（７６．２マイクロメートル）厚さのプライムコートされたＰＥＴフィルムだった。樹脂は、３５．３Ｖ及び５．８５アンペアで動作しているＬＥＤ硬化システムを使用して硬化させた。微細複製されたＵＬＩフィルムは、Ｆｕｓｉｏｎ  Ｌａｍｐ（Ｈバルブ）を使用して後硬化させた。微細複製したＵＬＩフィルム層の屈折率はＭｅｔｒｉｃｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ２０１０プリズムカプラー（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）から入手可能）を使って計測され、約１．２５であることが判った。図８ｃは作製されたＵＬＩフィルム複製の構造化表面８３０の光学顕微鏡写真を示し、ここで個々の砲弾型の抽出要素８３２ははっきりと見える。
【０１２８】
抽出フィルム
ＵＬＩフィルムは、２３０°Ｆのローラーを備える加熱ローラーラミネータを使用して、圧力下で積層することによって、Ｓｏｋｅｎ  ２０３２感圧接着剤（Ｓｏｋｅｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＆  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ，（日本））でバックフィルされた。ＵＬＩ砲弾型のテンプレートへのＰＳＡの完全な充填は光学顕微鏡によって確認された。フィルムはまた、レーザーポインターを使用して調査され、並びに同様な屈折パターンは、オリジナルの銅製ツールから複製された砲弾型のフィルムのツールに関して観察された。
【０１２９】
この光抽出フィルムの光学性能は、抽出フィルムのバックフィルされた接着層をＰｈｉｌｉｐｓ  Ｌｕｍｉｂｌａｄｅ  ＯＬＥＤ試験ビヒクル（Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｕ．Ｓ．（Ｓｏｍｅｒｓｅｔ，ＮＪ）からの入手可能）の基材面に接合することによって評価された。積分ゲインは、抽出フィルムを備えるＯＬＥＤと、抽出フィルムを有さないＯＬＥＤとの積分された出力比として測定された。埋め込まれた抽出フィルムを備える最大の角度による色非均一性は、埋め込まれた抽出フィルム有さないＯＬＥＤに対して改善を示した。埋め込まれた抽出フィルムを備えて、積分ゲインは１．２８だった。
【０１３０】
特記しない限り、本明細書及び「特許請求の範囲」で使用されている量、性質の測定などを表現する全ての数は、用語「約」により改変されていると理解されるべきである。したがって、反することが示されない限り、本明細書及び添付特許請求の範囲に記載の数値的パラメータは、本発明の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の性質に応じて変化する近似値である。均等論を特許請求の範囲の範疇に適用することを制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、記録された有効数字の桁数を考慮して、又通常の四捨五入を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広範な範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似であるにもかかわらず、いかなる数値も本明細書で述べられる具体的な例で示される程度に、これらは妥当に可能な限り精確に報告される。しかしながら、いかなる数値も試験及び測定の限界に関連する誤差を含み得る。
【０１３１】
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１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【国際調査報告】
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