ジルコニア粒子を有する調光フィルム
調光フィルムおよび調光フィルムの製造方法を記載する。調光フィルムは、ポリマー材料とジルコニア粒子とを含有する微細構造化表面を有する光学層を含む。このジルコニア粒子は、コロイド状で、結晶質で、実質的に非会合であり、狭いサイズ分布を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光フィルムと、ジルコニア粒子を含有する調光フィルムの製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５，１７５，０３０号明細書（ルー（Ｌｕ）ら）、第５，１８３，５９７号明細書（ルー（Ｌｕ））、第５，９１７，６６４号明細書（オニール（Ｏ’Ｎｅｉｌｌ）ら）、第５，９１９，５５１号明細書（コブ・ジュニア（Ｃｏｂｂ，Ｊｒ．）ら）、第６，１１１，６９６号明細書（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）、第６，２８０，０６３Ｂ１号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、第６，３５６，３９Ｂ１号明細書（ガーディナー（Ｇａｒｄｉｎｅｒ）ら）に記載されるようなある種の微細構造化された光学製品は、構造化光学フィルムまたは調光フィルムと呼ばれる場合がある。調光フィルムとしては、たとえば、輝度向上フィルム、反射フィルム、回転フィルムなどを挙げることができる。これらの調光フィルムは、多種多様の用途を有する。たとえば、輝度向上フィルムは、エレクトロルミネッセンスパネル中に含まれる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ラップトップコンピュータ用ディスプレイ、ワードプロセッサ、デスクトップ用モニタ、手持ち式装置、テレビ、ビデオカメラ、ならびに自動車用および航空機用ディスプレイなどのバックライト付きフラットパネルディスプレイの輝度を増加させるために電子製品中に使用することができる。
【０００３】
輝度向上フィルム中の材料の屈折率は、バックライト付きディスプレイとともにこのようなフィルムを使用する場合に得られる輝度利得（すなわち、「利得」）と関連がある場合が多い。輝度が改善されると、ディスプレイを照明するためにより少ない電力を使用することによって、より効率的に電子製品を動作させることができる。電力の使用が少なくなると、多くの場合で電力消費量を減らすことができ、電子部品上の熱負荷を減少させることができ、電子製品の寿命を延長させることができる。輝度向上フィルムは、高屈折率（たとえば少なくとも１．４）のポリマー材料を含有することが多い。
【０００４】
調光フィルム中に含まれる微細構造は、交互に並ぶ一連の先端および溝などの種々の形態であってよい。ある例においては、調光フィルムは、対称的な先端および溝の規則的な繰り返しパターンを有する。別の例においては、調光フィルムは、非対称の先端および溝を有する。先端および溝の大きさ、方向、あるいは先端および溝の間の距離は、均一の場合もあるし、不均一の場合もある。
【０００５】
現行の一部の調光フィルムの欠点の１つは、微細構造の先端に機械的な損傷が起こりやすいことである。たとえば、指の爪、または硬く比較的鋭い端部で軽くこすると、微細構造の先端の破壊または破損が起こる場合がある。先端を破壊するのに十分な条件は、調光フィルムの通常の取扱中に発生しうる。たとえば、輝度向上フィルムの先端は、このようなフィルムを含む液晶ディスプレイの製造プロセス中に破壊される場合がある。
【０００６】
微細構造の先端が破壊されると、影響を受けた先端反射性および屈折性が低下し、透過光は実質的にすべてが前方角度に散乱する。調光フィルムがディスプレイ上の輝度向上フィルムであり、そのディスプレイをまっすぐ観察する場合、調光フィルム内の擦り傷を有する領域は、その周囲にある輝度向上フィルムの損傷していない領域よりも暗くなる。しかし、カットオフ角（すなわち、ディスプレイ上の画像を見ることができなくなる角度）付近またはそれを超える角度でディスプレイを観察すると、擦り傷を有する領域は、その周囲にあるフィルムの損傷していない領域よりも実質的に明るく見える。両方の状況において、外見上の観点から擦り傷は好ましくない。多数の擦り傷を有する輝度向上フィルムは、液晶ディスプレイなどの一部のディスプレイにおける使用に容認されない場合がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、微細構造化物品、および微細構造化物品の製造方法を提供する。より詳細には、本発明の微細構造化物品はジルコニア粒子を含有する。このジルコニア粒子は、コロイド状（たとえば１００ナノメートル未満）で、結晶質であり、実質的に会合していない。微細構造化物品は、たとえば、輝度向上フィルム、反射フィルム、回転フィルムなどの調光フィルムであってよい。
【０００８】
第１の態様においては、微細構造化表面を有する光学層を含む調光フィルムを提供する。この光学層は、ポリマー材料と、複数の表面改質ジルコニア粒子とを含有する。これらのジルコニア粒子は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有する。さらに、これらのジルコニア粒子は、平均一次粒度が３０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜３であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。
【０００９】
さらに、調光フィルムの製造方法を開示する。第１の方法は、水相中に分散したジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルを提供するステップと、ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含有するコーティング組成物を調製するステップと、このコーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む。このジルコニアゾルは、ジルコニウム塩を含有する第１の供給材料を調製するステップと、第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行ってジルコニウム含有中間体および副生成物を形成するステップと、第１の熱水処理の副生成物の少なくとも一部を除去することによって第２の供給材料を形成するステップと、第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うステップとによって形成される。
【００１０】
調光フィルムの第２の製造方法は、水相中に分散したジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルを提供するステップと、ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含有するコーティング組成物を調製するステップと、このコーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む。このジルコニアゾルは、カルボン酸であって、４個以下の炭素原子を有し、ポリエーテルカルボン酸は実質的に有さないカルボン酸を含む。このジルコニア粒子は、平均一次粒度が５０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜５であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも５０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。ジルコニアゾルのある実施形態において、ジルコニア粒子は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準して０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有し、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせ結晶構造を有する。
【００１１】
本明細書において使用される場合、単数形（用語「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、説明される１つ以上の要素を意味するために、「少なくとも１つ」と同義的に使用される。
【００１２】
本明細書において使用される場合、用語「会合」は、凝集および／または集塊が起こった２つ以上の一次粒子の集まりを意味する。同様に、用語「非会合」は、凝集および／または集塊が起こっていない２つ以上の一次粒子の集まりを意味する。
【００１３】
本明細書において使用される場合、用語「凝集」または「凝集した」は、一次粒子間の強い会合を意味する。たとえば、一次粒子は互いに化学的に結合することができる。凝集体のより小さな粒子（たとえば、一次粒子）への破壊は、一般に起こりにくい。同様に、用語「非凝集」は、別の一次粒子との間に強い会合を含まない一次粒子を意味する。
【００１４】
本明細書において使用される場合、用語「集塊」または「集塊した」は、一次粒子の弱い会合を意味する。たとえば、一次粒子は、電荷または極性によって互いに維持されることができる。集塊体のより小さな粒子（たとえば、一次粒子）への破壊は、凝集体のより小さな粒子への破壊よりも起こりやすい。同様に、用語「非集塊」は、別の一次粒子との間に弱い会合を含まない一次粒子を意味する。
【００１５】
本明細書において使用される場合、用語「調光フィルム」は、先端および溝の規則的な繰り返しパターンを有する微細構造化表面を有する物品を意味する。これらの先端および溝は、対称の場合もあるし、非対称の場合もある。先端および溝の大きさ、方向、あるいはそれらの間の距離は、均一の場合もあるし、不均一の場合もある。調光フィルムは、通常、輝度向上フィルム、反射フィルム、または回転フィルムから選択される。調光フィルムについては、たとえば、米国特許第５，１７５，０３０号明細書（ルー（Ｌｕ）ら）、第５，１８３，５９７号明細書（ルー（Ｌｕ））、第５，７７１，３２８号明細書（ワートマン（Ｗｏｒｔｍａｎ）ら）、第５，９１７，６６４号明細書（オニール（Ｏ’Ｎｅｉｌｌ）ら）、第５，９１９，５５１号明細書（コブ・ジュニア（Ｃｏｂｂ，Ｊｒ．）ら）、第６，１１１，６９６号明細書（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）、第６，２８０，０６３Ｂ１号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、第６，３５６，３９Ｂ１号明細書（ガーディナー（Ｇａｒｄｉｎｅｒ）ら）に、より詳細に記載されている。
【００１６】
本明細書において使用される場合、用語「流体力学的粒度」は、本明細書に記載の方法を使用して光子相関分光法（ＰＣＳ）によって測定される、液相中のジルコニア粒子の体積平均粒度を意味する。
【００１７】
本明細書において使用される場合、用語「熱水」は、密閉容器中の水性媒体について、その水性媒体の沸騰を防止するのに必要な圧力以上の圧力で、その水性媒体の標準沸点を超える温度まで加熱する方法を意味する。
【００１８】
本明細書において使用される場合、用語「屈折率」または「屈折指数」は、材料（たとえば、有機マトリックスまたはコーティング組成物）の絶対屈折率を意味し、これは、自由空間中の電磁放射線の速度の、対象材料中の電磁放射線の速度に対する比である。この電磁放射線は白色光である。屈折率は、ペンシルバニア州ピッツバーグ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）のフィッシャー・インストルメンツ（Ｆｉｓｈｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）などから市販されているアッベ（Ａｂｂｅ）屈折計を使用して測定される。屈折率測定は、使用される個別の屈折計にある程度依存しうる。
【００１９】
本明細書において使用される場合、用語「（メタ）アクリレート」は、アクリレート化合物とメタクリレート化合物との両方を意味する。
【００２０】
本明細書において使用される場合、用語「微細構造化」または「微細構造」は、微細構造を通って引かれた平均中心線から、形状がずれている突出部およびくぼみなどの不連続を有する表面を意味し、この中心線は、中心線より上の表面形状によって囲まれる面積の合計が、中心線より下の面積の合計に等しくなるように引かれており、この中心線は、物品の公称表面（微細構造を有する）に対して実質的に平行である。これらのずれの高さは、通常少なくとも０．００５ミクロン、少なくとも０．０１マイクロメートル、または少なくとも０．１マイクロメートルである。これらのずれの高さは、通常７５０マイクロメートル以下、５００マイクロメートル以下、４００マイクロメートル以下、２００マイクロメートル以下、または１００マイクロメートル以下である。一部の表面構造は、フィルム長さまたは幅に沿って延在する複数の長手方向の稜線部を有する。これらの稜線部は、中心線からのずれの高さが約０．１〜約１００マイクロメートルである。これらの稜線部は、対称の場合も非対称の場合もある先端および溝の交互パターンを形成することができる。先端および溝の大きさ、方向、あるいはそれらの間の距離は、均一の場合もあるし、不均一の場合もある。ある微細構造化表面においては、稜線部は複数のプリズム頂点から形成されている場合がある。これらの頂点は、鋭い場合、丸みを帯びた場合、平坦な場合、または切頭されている場合がある。
【００２１】
本明細書において使用される場合、用語「微細複製工具」は、ポリマー材料中に微細構造化表面を形成するために使用することができる工具を意味する。微細複製工具は微細構造を有し、重合性組成物、ポリマー組成物、またはその両方に微細複製工具を接触させることによってその微細構造が複製される。微細複製工具は、ポリマー材料中の複製微細構造化表面中に形成される表面のネガである表面を有する。
【００２２】
本明細書において使用される場合、用語「有機マトリックス」は、あらゆる有機材料を意味し、たとえば、モノマー、オリゴマー、ポリマー、溶媒、架橋剤、開始剤などを含む。有機マトリックスは、上記成分の組み合わせを含むことができる。
【００２３】
本明細書において使用される場合、用語「ポリマー」または「ポリマーの」または「ポリマー材料」は、１種類以上のモノマーを反応させることによって調製される材料を意味する。すなわち、これらの用語は、ホモポリマー、コポリマー、およびターポリマーのいずれのことも意味している。本明細書において使用される場合、用語「重合」は、１種類以上のモノマー、オリゴマー、またはそれらの混合物からポリマー材料を形成する反応を意味する。
【００２４】
本明細書において使用される場合、用語「重合性組成物」は、ポリマー材料を形成する重合反応を進行可能なモノマー、オリゴマー、またはそれらの混合物を含む組成物を意味する。重合性組成物は、有機マトリックスに含まれる種類の１つである。
【００２５】
本明細書において使用される場合、用語「一次粒度」は、会合していない単結晶ジルコニア粒子の大きさを意味する。通常、Ｘ線回折（ＸＲＤ）を使用し、本明細書に記載される方法を使用して、一次粒度が測定される。
【００２６】
本明細書において使用される場合、用語「ゾル」は、液相（たとえば水性媒体）中のコロイド粒子の分散体または懸濁液を意味する。ゾル中の粒子は、通常、非集塊、非凝集、またはそれらの組み合わせである。
【００２７】
本明細書において使用される場合、用語「ジルコニア」は、酸化ジルコニウムに関する種々の化学量論を意味し、ほとんどの場合ＺｒＯ2であり、酸化ジルコニウムまたは二酸化ジルコニウムと呼ばれる場合もある。ジルコニアは、たとえば酸化イットリウムおよび有機材料などの他の化学部分を３０重量パーセントまで含有することができる。
【００２８】
本発明の上記概要は、本発明の開示されるすべての実施形態またはすべての実施を説明することを意図したものではない。図面、以下の詳細な説明、および実施例は、これらの実施形態をより詳細に例示している。
【００２９】
添付の図面に関連する本発明の種々の実施形態の以下の詳細な説明を考慮することによって、本発明をより十分に理解できるであろう。
【００３０】
本発明は種々の変更および変形に適用できるが、それらの具体例は、例として図面によって示しており、これより詳細に説明する。しかし、記載される特定の実施形態に本発明が限定されることを意図するものではないことを理解されたい。それどころか、本発明の意図および範囲の中にあるすべての変更、等価物、および代替物を含むことを意図している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
ジルコニア粒子を含有する、調光フィルムなどの微細構造化物品を提供する。このジルコニア粒子は、コロイド状（たとえば１００ナノメートル未満）で、結晶質であり、実質的に会合していない。このジルコニア粒子は、調光フィルムの屈折率を増加させることができる、調光フィルムの耐久性を増加させることができる、またはそれらの組み合わせを実現することができる。通常、調光フィルムは、輝度向上フィルム、反射フィルム、回転フィルムなどの形態である。
【００３２】
第１の態様においては、微細構造化表面を有する光学層を含む調光フィルムを提供する。この光学層は、ポリマー材料と、複数の表面改質ジルコニア粒子とを含有する。これらのジルコニア粒子は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有する。さらに、これらのジルコニア粒子は、平均一次粒度が５０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜３であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。
【００３３】
通常、ジルコニア粒子を有する調光フィルムは、ポリマー材料のみを含有する調光フィルムよりも屈折率が高い。ある実施形態においては、調光フィルムは輝度向上フィルムである。別の実施形態においては、調光フィルムは反射フィルムまたは回転フィルムである。
【００３４】
本発明のジルコニア粒子は、酸化イットリウムの形態である場合が多いイットリウムを含有する。イットリウムの量は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントの範囲内である。たとえば、イットリウムの量は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．５〜８重量パーセントの範囲内、１〜５重量パーセントの範囲内、または１〜４重量パーセントの範囲内であってよい。
【００３５】
本発明のジルコニア粒子は、無機酸化物以外に少なくともある程度の有機材料を含有することが多い。この有機材料は、ジルコニア粒子表面に取り付いている場合があり、ジルコニア粒子の調製に使用した前駆体溶液中の塩の陰イオンに由来するものであることが多い。本発明のジルコニア粒子は、粒子の重量を基準にして、多くの場合１５重量パーセントまで、１２重量パーセントまで、１０重量パーセントまで、８重量パーセントまで、または６重量パーセントまでの有機材料を含有する。
【００３６】
本発明のジルコニア粒子は結晶である。結晶ジルコニアは、非晶質ジルコニアよりも高い屈折率を有する傾向にある。Ｘ線回折を使用して小さな粒子の立方晶および正方晶の結晶構造を別々に定量することは困難なため（すなわち、立方晶ジルコニアの（１ １ １）ピークが、正方晶ジルコニアの場合の（１ ０ １）ピークと重なることが多い）、これら２つの結晶構造が併用される。たとえば、これら２つのピークが連結したものは、図１に示されるＸ線回折パターン中に約３０．５°の２θにおいて現れる。ジルコニア粒子の少なくとも７０パーセントは、立方晶構造、正方晶構造、またはそれらの組み合わせを有し、残部は単斜晶である。たとえば、あるジルコニア試料中では、ジルコニア粒子の少なくとも７５パーセント、少なくとも８０パーセント、または少なくとも８５パーセントが、立方晶結晶構造、正方晶結晶構造、またはそれらの組み合わせを有する。立方晶および正方晶の結晶構造は、電子顕微鏡下で観察すると立方体状の形状を有する低アスペクト比の一次粒子の形成を促進する傾向にある。
【００３７】
本発明のジルコニア粒子は、通常、平均一次粒度が５０ナノメートル以下、４０ナノメートル以下、３０ナノメートル以下、２５ナノメートル以下、または２０ナノメートル以下である。ジルコニア粒子の非会合粒度を意味する一次粒度は、実施例の項に記載されるようにＸ線回折によって求めることができる。
【００３８】
ジルコニアの粒子は、ゾル中に存在する場合、実質的に非会合（すなわち、非凝集および非集塊）形態で存在する傾向にある。一次粒子間の会合の程度は、流体力学的粒度から求めることができる。流体力学的粒度は、光子相関分光法を使用して測定され、実施例の項においてより詳細に説明している。用語「流体力学的粒度」および「体積平均粒度」は、本明細書において同義的に使用される。ジルコニア粒子が会合している場合、その流体力学的粒度から、ジルコニアゾル中の一次粒子の凝集体および／または集塊体の大きさに関する指標が得られる。ジルコニア粒子が会合していない場合、その流体力学的粒度から一次粒子の大きさに関する指標が得られる。
【００３９】
ゾル中のジルコニアの一次粒子間の会合の程度の定量的指標が分散指数である。本明細書において使用される場合、「分散指数」は、流体力学的粒度を一次粒度で割った値として定義される。一次粒度（たとえば、重量平均微結晶サイズ）は、Ｘ線回折技術を使用して求められ、流体力学的粒度（たとえば、体積平均粒度）は光子相関分光法を使用して求められる。ゾル中の一次粒子間の会合が減少すると、その分散指数は１の値に近づく。ジルコニア粒子は、通常、１〜５、１〜４、１〜３、１〜２．５、または１〜２の分散指数を有する。
【００４０】
光子相関分光法は、ゾル中のジルコニア粒子をさらに特性決定するために使用することができる。たとえば、粒子によって散乱される光の強度は、粒径の６乗に比例する。したがって、光強度分布は、小さい粒子よりも大きい粒子の方が敏感になりやすい。強度平均サイズ（たとえばナノメートルの単位で測定）は、実質的に、機器によって測定される光強度分布の平均値に対応する粒度である。本発明のジルコニア粒子は、７０ナノメートル以下、６０ナノメートル以下、５０ナノメートル以下、４０ナノメートル以下、３５ナノメートル以下、または３０ナノメートル以下の強度平均サイズを有する傾向にある。
【００４１】
光子相関分光法を使用した分析中に求められる光強度分布は、粒子の屈折率、および懸濁媒体の屈折率と組み合わせることによって、球形粒子の体積分布を計算することができる。この体積分布から、特定のサイズ範囲の粒子に対応する粒子の全体積パーセント値が得られる。体積平均サイズは、体積分布の平均に対応する粒度である。粒子の体積は、直径の３乗に比例するので、この分布は、強度平均サイズの場合ほどは大きい粒子に対して敏感ではない。すなわち、通常、体積平均サイズは強度平均サイズよりも小さい値となる。本発明のジルコニアゾルは、通常、５０ナノメートル以下、４０ナノメートル以下、３０ナノメートル以下、２５ナノメートル以下、２０ナノメートル以下、または１５ナノメートル以下の体積平均サイズを有する。体積平均サイズは、分散指数の計算に使用される。
【００４２】
粒子のサイズが１つのみである試料の場合、強度平均サイズおよび体積平均サイズは同じになる。したがって、強度平均サイズの体積平均サイズに対する比から、粒子のサイズの広がりに関する指標が得られる。大きい値の比は、広い粒度分布に対応する。本発明のジルコニア粒子は、通常、強度平均サイズ（すなわちナノメートルの単位で測定）の体積平均サイズ（すなわちナノメートルの単位で測定）に対する比が、３．０以下、２．５以下、２．０以下、１．８以下、１．７以下、または１．６以下である。
【００４３】
本発明のジルコニアゾルは、サイズが小さく、ゾル中の一次ジルコニア粒子が非会合形態を形成しているため、高い光透過率を有することが多い。ゾルの高い光透過率は、透明または半透明の物品を作製する場合に望ましい場合がある。本明細書において使用される場合、「光透過率」は、試料（たとえばジルコニアゾル）を透過する光量を、試料上に入射する全光量で割ったものを意味し、次式を使用して計算することができる。
【００４４】
％透過率＝１００（Ｉ／ＩO）
【００４５】
式中、Ｉは、試料を透過する光の強度であり、ＩOは試料上に入射する光の強度である。光透過率は、６００ナノメートルの波長に設定され１ｃｍの経路長が使用される紫外／可視分光光度計を使用して求めることができる。
【００４６】
この光透過率は、ゾル中のジルコニア量の関数となる。約１重量パーセントのジルコニアを有するジルコニアゾルの場合、その光透過率は、通常少なくとも７０パーセント、少なくとも８０パーセント、または少なくとも９０パーセントとなる。約１０重量パーセントのジルコニアを有するジルコニアゾルの場合、その光透過率は、通常少なくとも２０パーセント、少なくとも５０パーセント、または少なくとも７０パーセントとなる。
【００４７】
本発明のジルコニア粒子は表面改質されている。表面改質は、ジルコニア粒子表面に結合して、ジルコニア粒子の表面特性を改質する１種類の表面改質剤または複数種類の表面改質剤の組み合わせとジルコニア粒子とを反応させることを伴う。
【００４８】
本発明のジルコニア粒子は、有機マトリックス材料との相溶性を改善するために表面改質されることが多い。本発明の表面改質ジルコニア粒子は、有機マトリックス材料中で非会合、非集塊、またはそれらの組み合わせであることが多い。これらの表面改質ジルコニア粒子を含有し結果として得られる調光フィルムは、高い光学的透明度および低ヘイズを有する。これらの表面改質ジルコニア粒子を加えることによって、ポリマー材料のみを含有するフィルムよりも、輝度向上フィルムの利得を増加させることができる。
【００４９】
表面改質剤は、式Ａ−Ｂで表すことができ、この式中、Ａ基はジルコニア粒子表面に結合することができ、Ｂは相溶性基である。Ａ基は、吸着、イオン結合の形成、共有結合の形成、またはそれらの組み合わせによって表面に結合することができる。Ａ基の好適な例としては、たとえば、カルボン酸またはそれらの塩、スルホン酸またはそれらの塩、リン酸またはそれらの塩、ホスホン酸およびそれらの塩、シラン類などが挙げられる。相溶性基Ｂは、反応性の場合も非反応性の場合もあるし、極性の場合も非極性の場合もある。
【００５０】
ジルコニア粒子に極性を付与することができる相溶性基Ｂとしては、たとえばポリエーテルが挙げられる。カルボン酸官能性を有する極性改質剤の具体例としては、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］酢酸（ＭＥＥＡＡ）、２−（２−メトキシエトキシ）酢酸（ＭＥＡＡ）、およびモノ（ポリエチレングリコール）スクシネートなどのポリエーテルカルボン酸が挙げられる。
【００５１】
ジルコニア粒子に非極性を付与することができる相溶性基Ｂとしては、たとえば、線状または分岐の芳香族または脂肪族の炭化水素が挙げられる。カルボン酸官能性を有する非極性改質剤の代表例としては、オクタン酸、ドデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００５２】
ある実施形態においては、このカルボン酸は、重合性有機マトリックスと反応性であってよい（たとえば、カルボン酸が重合性基を有する）。別の実施形態においては、このカルボン酸には、重合性基を有するカルボン酸と、重合性基を有さないカルボン酸との両方が含まれる。反応性カルボン酸表面改質剤（たとえば、重合性基を有するカルボン酸）としては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸β−カルボキシエチル、コハク酸モノ−２−（メタクリロキシエチル）、およびそれらの組み合わせが挙げられる。極性と、ジルコニア粒子に対する反応性との両方を付与することができる有用な表面改質剤の１つは、コハク酸モノ（メタクリロキシポリエチレングリコール）である。この材料は、放射線硬化性アクリレートおよび／またはメタクリレート有機マトリックス材料に添加する場合に特に好適となりうる。
【００５３】
代表的なシランとしては、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、およびヘキシルトリメトキシシランなどのアルキルトリアルコキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、および３−（メタクリロキシ）プロピルトリエトキシシランなどのメタクリロキシアルキルトリアルコキシシランまたはアクリロキシアルキルトリアルコキシシラン；３−（メタクリロキシ）プロピルメチルジメトキシシラン、および３−（アクリロキシプロピル）メチルジメトキシシランなどのメタクリロキシアルキルアルキルジアルコキシシランまたはアクリロキシアルキルアルキルジアルコキシシラン；３−（メタクリロキシ）プロピルジメチルエトキシシランなどのメタクリロキシアルキルジアルキルアルコキシシランまたはアクリルオキシアルキルジアルキルアルコキシシラン；３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトアルキルトリアルコキシルシラン；スチリルエチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、およびｐ−トリルトリエトキシシランなどのアリールトリアルコキシシラン；ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリ−ｔ−ブトキシシラン、ビニルトリス（イソブトキシ）シラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、およびビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シランなどのビニルシラン；グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどの３−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン；カルバミン酸Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）メトキシエトキシエトキシエチル（ＰＥＧ３ＴＥＳ）、カルバミン酸Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）メトキシエトキシエトキシエチル（ＰＥＧ２ＴＥＳ）、およびシルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１２３０）などのポリエーテルシラン；ならびにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５４】
調光フィルムの光学層は、表面改質ジルコニア粒子以外にポリマー材料も含有する。本発明の光学層は、通常、８０重量パーセントまでの表面改質ジルコニア粒子を含む。ある実施形態においては、本発明の光学層は、７５重量パーセントまで、７０重量パーセントまで、６５重量パーセントまで、６０重量パーセントまで、５５重量パーセントまで、５０重量パーセントまで、４５重量パーセントまで、または４０重量パーセントまでの表面改質ジルコニアを含む。本発明の光学層は、通常、少なくとも１重量パーセント、少なくとも５重量パーセント、少なくとも１０重量パーセント、少なくとも１５重量パーセント、少なくとも２０重量パーセント、少なくとも２５重量パーセント、少なくとも３０重量パーセント、少なくとも３５重量パーセント、または少なくとも４０重量パーセントの表面改質ジルコニア粒子を含む。ある実施形態においては、本発明の光学層は、１〜８０重量パーセント、１〜７０重量パーセント、１〜６０重量パーセント、５〜６０重量パーセント、１０〜６０重量パーセント、２０〜６０重量パーセント、３０〜６０重量パーセント、または４０〜６０重量パーセントの表面改質ジルコニア粒子を含有する。
【００５５】
本発明の光学層中のポリマー材料は、十分に高い屈折率を有するあらゆる好適な材料であってよい。このポリマー材料の屈折率は、多くの場合、少なくとも１．４０、少なくとも１．４５、または少なくとも１．５０である。本発明のポリマー材料は、たとえば、１種類以上のモノマー（たとえば、エチレン系不飽和モノマー）、１種類以上のオリゴマー（たとえば、エチレン系不飽和オリゴマー）、またはそれらの組み合わせを含有する重合性組成物を反応させることによって形成することができる。本発明の重合性組成物は、任意選択の架橋剤および任意選択の光開始剤を含むこともできる。
【００５６】
ある代表的なポリマー材料は、ハードセグメントおよびソフトセグメントの両方を有するオリゴマー材料を含む重合性組成物から調製される。ハードセグメントは、ポリウレタンであることが多く、ソフトセグメントはポリエステルであることが多い。さらに、重合性組成物は、微細構造化物品を製造するのに適した粘度（たとえば、１，０００〜５，０００ｃｐ）を得るためにモノマーを含むことが多い。たとえば、オリゴマー樹脂は、アクリレート系であることが多く、モノマーは、アルキル（メタ）アクリレート、芳香族（メタ）アクリレート、またはそれらの組み合わせなどのエチレン系不飽和モノマーである。この重合性組成物は、多くの場合、溶媒を含有せず、光開始剤の存在下で紫外線を使用した場合に架橋性および硬化性である。このような重合性組成物は、たとえば、米国特許第５，１８３，５９７号明細書（ルー（Ｌｕ））および同第５，１７５，０３０号明細書（ルー（Ｌｕ）ら）に、より詳細に記載されている。
【００５７】
別の代表的なポリマー材料は、高屈折率を有するオリゴマー材料と、反応性希釈剤と、架橋剤（すなわち、架橋剤または架橋性モノマー）とを含む重合性組成物から調製される。この重合性組成物は開始剤を含むことが多い。オリゴマー材料は、ポリマー材料の全体的な光学的性質および抵抗性に寄与する。反応性希釈剤は、重合性組成物の粘度を調整するために加えることができるモノマーである。通常この粘度は、組成物中への気泡の取り込みを最小限にし、完全な微細構造形状を形成できるのに十分な流動性となるように調整される。多官能性架橋剤は、光学層の耐久性を高めるために加えられ、ポリマーのガラス転移温度を上昇させることができる（たとえば、ポリマー材料のガラス転移温度は多くの場合４５℃を超える）。これらの代表的なポリマー材料は、２００３年９月１２日に出願された米国特許出願第１０／６６２０８５号明細書、２００４年９月１０日に出願された米国特許出願第１０／９３９１８４号明細書、および２００４年９月１０日に出願された米国特許出願第１０／９３８００６号明細書に、より詳細に記載されている。
【００５８】
これらの代表的なポリマー材料用のオリゴマー材料は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、またはそれらの組み合わせであることが多い。典型的なオリゴマー材料としては、芳香族ウレタンアクリレート（たとえば、ジョージア州スマーナのサーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）６７００−２０Ｔとして市販されている）、芳香族ウレタンジアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）４８４９およびエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）４８２７として市販されている）、芳香族ウレタントリアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）６６０２として市販されている）、ウレタンアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＮ９７２として市販されている）、ウレタンアクリレートブレンド（たとえば、トリプロピレングリコールジアクリレートとブレンドされてサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＮ９７０Ａ６０およびＣＮ９７３Ａ８０として市販されている）、六官能性ウレタンアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＮ９７５として市販されており、さらにサーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）２２０として市販されている）、ビスフェノールＡエポキシジアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）６０８、エベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）１６０８、およびエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３７００として市販されている）、改質ビスフェノールＡエポキシジアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）のエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３７０１）、部分アクリル化ビスフェノールＡエポキシジアクリレート（たとえば、エベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３６０５として市販されている）、エポキシアクリレート（たとえば、ペンシルバニア州エクストンのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）よりＣＮ１２０およびＣＮ１０４として、ならびにサーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３２００として市販されている）、改質エポキシアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＮ１１５、ＣＮ１１６、ＣＮ１１７、ＣＮ１１８、およびＣＮ１１９として市販されている）、脂肪族／芳香族エポキシアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３２０１として市販されている）、およびゴム改質エポキシジアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３３０２として市販されている）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５９】
これらの代表的なポリマー材料用の典型的な反応性希釈剤モノマーとしては、モノアクリレート、たとえば（メタ）アクリル酸フェニルチオエチル、アクリル酸イソオクチル（たとえば、ペンシルバニア州エクストンのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）よりＳＲ−４４０として市販されている）、アクリル酸イソデシル（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３９５として市販されている）、アクリル酸イソボルニル（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−５０６として市販されている）、アクリル酸２−フェノキシエチル（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３３９として市販されている）、アルコキシル化アクリル酸テトラヒドロフルフリル（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＤ−６１１として市販されている）、および２（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２５６として市販されている）；ジアクリレート、たとえば、１，３−ブチレングリコールジアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２１２として市販されている）、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２３８として市販されている）、ネオペンチルグリコールジアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２４７として市販されている）、およびジエチレングリコールジアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２３０として市販されている）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の反応性希釈剤モノマーとしては、たとえば、メチルスチレン、スチレン、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。
【００６０】
これらの代表的なポリマー材料用の典型的な多官能性架橋剤は、トリアクリレート、テトラアクリレート、およびペンタアクリレートである。このような架橋剤としては、トリメチロールプロパントリアクリレート（たとえば、ジョージア州スマーナのサーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）よりＴＭＰＴＡ−Ｎとして市販されており、さらにペンシルバニア州エクストンのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）よりＳＲ−３５１として市販されている）、ペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレートとの混合物（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりテトラアクリレート対トリアクリレートの比が約１：１であるＰＥＴＩＡとして市販されており、さらにテトラアクリレート対トリアクリレートの比が約３：１であるＰＥＴＡ−Ｋとして市販されている）、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２９５として市販されている）、ペンタエリスリトールトリアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−４４４として市販されている）、トリス−（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３６８として市販されている）、ジ−トリメチロールプロパンテトラアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３５５として市販されている）、およびジペンタエリスリトールペンタアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３９９として市販されている）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００６１】
これらの重合性組成物は、通常、フリーラジカル重合法を使用して重合される。多くの場合、重合性組成物中には開始剤が含まれる。この開始剤は、熱開始剤、光開始剤、またはその両方であってよい。開始剤の例としては、有機過酸化物、アゾ化合物、キニン類、ニトロ化合物、ハロゲン化アシル、ヒドラゾン類、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、イミダゾール類、クロロトリアジン類、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、ジケトン、フェノン類などが挙げられる。市販の光開始剤としては、限定されるものではないが、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりダロキュア（ＤＡＲＯＣＵＲ）１１７３として市販されている）、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシドと２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンとの混合物（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりダラキュア（ＤＡＲＡＣＵＲ）４２６５として市販されている）、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）６５１として市販されている）、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルホスフィンオキシドと１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとの混合物（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）１８００として市販されている）、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルホスフィンオキシド（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）１７００として市販されている）と、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）９０７として市販されている）と、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）８１９として市販されている）との混合物、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン酸エチル（たとえば、ノースカロライナ州シャーロット（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）のＢＡＳＦよりルシリン（ＬＵＣＩＲＩＮ）ＴＰＯ−Ｌとして市販されている）、および２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド（たとえば、ノースカロライナ州シャーロット（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）のＢＡＳＦよりルシリン（ＬＵＣＩＲＩＮ）ＴＰＯとして市販されている）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。多くの場合、光開始剤は、重合性組成物中のオリゴマー材料およびモノマー材料の重量を基準にして、約０．１〜１０重量パーセントまたは０．１〜５重量パーセントの濃度で使用される。
【００６２】
オリゴマー材料と、粘度を低下させるために場合により選択されるモノマーと、光開始剤とを反応させることによって調整されるポリマー材料は、米国特許第６，８４４，９５０Ｂ２号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）に記載されている。好適なオリゴマーは、ウレタンマルチ（メタ）アクリレートである。代表的なポリマー材料の１つは、２，２，４−トリメチルヘキシレンジイソシアネートと、ポリ（カプロラクトン）ジオールと、メタクリル酸２−ヒドロキシエチルとを反応させることによって調製される。好適な任意選択のモノマーとしては、たとえば、アルキル（メタ）アクリレート、Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−二置換（メタ）アクリルアミド、スチレン化合物などが挙げられる。
【００６３】
別の代表的なポリマー材料は、次式Ｉのモノマーを含む重合性組成物の反応生成物である。
【００６４】
【化１】
【００６５】
式Ｉ中、Ｒaは水素またはメチルであり；Ｑはオキシまたはチオであり；Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり；ｎは０〜６の整数であり；ｍは０〜６の整数であり；各Ｘは独立して、水素、ブロモ、またはクロロであり；Ｙは、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ2−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、または−Ｓ（Ｏ）2−から選択される二価の結合基である。式Ｉのモノマーを含む重合性組成物は、米国特許第６，５４１，５９１Ｂ２号明細書（オルソン（Ｏｌｓｏｎ）ら）および米国特許第６，８３３，３９１Ｂ１号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）；ならびに米国特許出願公開第２００４／０２４９１００Ａ１号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）および米国特許出願公開第２００４／０２４２７２０Ａ１号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）に、より詳細に記載されている。さらに別のモノマーまたはオリゴマーを重合性組成物に加えることもできる。これらの重合性組成物は、架橋剤、および光開始剤などの開始剤をさらに含むことができる。
【００６６】
式Ｉのある実施形態においては、Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ3アルキレンであり；ｎは０または１であり；およびｍは０または１である。たとえば、Ｒcは、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2−、または−ＣＨ2ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2−から選択することができる。
【００６７】
式Ｉのモノマーは、（メタ）アクリル酸を、たとえば、ビスフェノール−Ａジグリシジルエーテル；ビスフェノール−Ｆジグリシジルエーテル；テトラブロモビスフェノール−Ａジグリシジルエーテル；１，３−ビス−｛４−［１−メチル−１−（４−オキシラニルメトキシ−フェニル）−エチル］−フェノキシ｝−プロパン−２−オール；１，３−ビス−｛２，６−ジブロモ−４−［１−（３，５−ジブロモ−４−オキシラニルメトキシ−フェニル）−１メチル−エチル］−フェノキシ｝−プロパン−２−オールなどのジエポキシドと反応させることによって調製することができる。
【００６８】
式Ｉの代表的なモノマーとしては、２，２−ビス（４−（２−（メタ）アクリロキシエトキシ）フェニル）プロパン；２，２−ビス（（４−（メタ）アクリロキシ）フェニル）プロパン：アクリル酸３−（４−｛１−［４−（３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ−プロポキシ）−３，５−ジブロモ−フェニル］−１−メチル−エチル｝−２，６−ジブロモ−フェノキシ）−２−ヒドロキシ−プロピルエステル；アクリル酸３−［４−（１−｛４−（３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ−プロポキシ）−３，５−ジブロモ−フェニル］−１−メチル−エチル｝−２，６−ジブロモ−フェノキシ）−２−ヒドロキシ−プロピルエステル；アクリル酸３−［４−（１−｛４−［３−（４−｛１−４−（３アクリロキシロキシ−２−ヒドロキシ−プロポキシ）−３，５−ジブロモ−フェニル］−１−メチル−エチル｝−２，６−ジブロモ−フェノキシ）−２−ヒドロキシ−プロポキシ］−３，５−ジブロモ−フェニル｝−１メチル−エチル）−２，６−ジブロモ−フェノキシ］−２−ヒドロキシ−プロピルエステルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ある重合性組成物においては、式Ｉのモノマーは、２−プロペン酸（１−メチルエチリジエン）ビス［２，６−ジブロモ−４，１−フェニレン）オキシ（２−ヒドロキシ−３，１−プロパンジイル）］エステルを形成するためのテトラブロモビスフェノールＡジグリシジルエーテルとアクリル酸との反応生成物を含む。
【００６９】
式Ｉのモノマーまたは本明細書に記載される他のポリマー組成物と併用される架橋性モノマーは、多くの場合、３つ以上の（メタ）アクリロイル基を含む。このような架橋剤としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、イソシアヌレートトリアクリレート、ジ−（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。複数の架橋剤の混合物を使用することもできる。
【００７０】
式Ｉのモノマーを含有する重合性組成物は、一官能性（メタ）アクリレートを含むこともできる。このようなある重合性組成物においては、一官能性（メタ）アクリレートは、次式ＩＩのものである。
【００７１】
【化２】
【００７２】
式ＩＩ中、Ａｒは、非置換、あるいはハロ、アルキル、アリール、アラルキル、またはそれらの組み合わせから選択される１つ以上の置換基で置換された、フェニルまたはナフチルであり；Ｑはオキシまたはチオであり；Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり；ｐは０〜６の整数であり；Ｒaは水素またはメチルである。
【００７３】
代表的な式ＩＩのモノマーとしては、（メタ）アクリル酸フェノキシエチル、（メタ）アクリル酸フェノキシ−２−メチルエチル、（メタ）アクリル酸フェノキシエトキシエチル、（メタ）アクリル酸３−フェノキシ−２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２，４−ジブロモフェノキシエチル、（メタ）アクリル酸２，４，６−トリブロモフェノキシエチル、（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−アルキルフェニル、（メタ）アクリル酸２，６−ジブロモ−４−アルキルフェニル、（メタ）アクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）エチル、（メタ）アクリル酸２−（２−ナフチルオキシ）エチル、（メタ）アクリル酸２−（１−ナフチルチオ）エチル、（メタ）アクリル酸２−（２−ナフチルチオ）エチルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００７４】
第１の例において、本発明の重合性組成物は、式Ｉのモノマーと、（メタ）アクリル酸２，４，６−トリブロモフェノキシアルキルと、芳香族ウレタンヘキサアクリレートとを含むことができる。このような重合性組成物は米国特許第５，９０８，８７５号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）に、より詳細に記載されている。
【００７５】
第２の例において、本発明の重合性組成物は、式Ｉのモノマーと、アクリル酸アルキル置換４，６−ジブロモフェニル、メチルスチレンと、芳香族ウレタンヘキサアクリレートとを含むことができる。このような重合性組成物は、米国特許第６，２８０，０６３Ｂ１号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）に、より詳細に記載されている。
【００７６】
第３の例において、本発明の重合性組成物は、式Ｉの第１のモノマーと、（メタ）アクリル酸２，４，６−トリブロモフェノキシアルキル（たとえば、（メタ）アクリル酸２，４，６−トリブロモフェノキシエチル）を含む第２のモノマーと、架橋剤（たとえば、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（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、またはそれらの混合物）とを含む。この重合性組成物は、光開始剤および一官能性反応性希釈剤モノマー（たとえば、（メタ）アクリル酸フェノキシエチル、（メタ）アクリル酸ベンジル、およびそれらの混合物）を含むこともできる。この重合性組成物は、２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０／７８０４９号明細書に、より詳細に記載されている。
【００７７】
さらに別の具体例においては、本発明の重合性組成物は、式Ｉの第１のモノマーと、（メタ）アクリル酸フェノキシアルキル（たとえば、アクリル酸フェノキシエチル）などの一官能性反応性希釈剤モノマーを含む第２のモノマーと、架橋剤（たとえば、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（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、またはそれらの混合物）と、光開始剤とを含む。この重合性組成物は、２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０／７４７９８５号明細書に、より詳細に記載されている。
【００７８】
別のポリマー材料は、式ＩＩのモノマーは含むが式Ｉのモノマーは含まない重合性組成物を反応させることによって調製される材料を含む。式ＩＩのモノマーは、たとえば、任意選択の架橋性モノマー、および光開始剤などの任意選択の開始剤と併用することができる。
【００７９】
たとえば、ポリマー材料は、（メタ）アクリル酸アルキル置換臭素化フェニル（すなわち、式ＩＩ中の変数ｐが０である）を含有する重合性組成物を反応させることによって形成することができる。このような重合性組成物は、米国特許第５，９３２，６２６号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、第６，１０７，３６４号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、および第６，３５５，８５４号明細書（オルソン（Ｏｌｓｏｎ）ら）に、より詳細に記載されている。代表的なアルキル置換臭素化モノマーとしては、たとえば、（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−ｓｅｃ−ブチルフェニル、（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル、および（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−イソプロピルフェニルなどの（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−アルキルフェニル；（メタ）アクリル酸２，６−ジブロモ−４−ノニルフェニルおよび（メタ）アクリル酸２，６−ジブロモ−４−ドデシルフェニルなどの（メタ）アクリル酸２，６−ジブロモ−４−アルキルフェニルが挙げられる。
【００８０】
（メタ）アクリル酸アルキル置換臭素化フェニルを含むある重合性組成物は、メチルスチレンなどの高屈折率を有するコモノマー；（メタ）アクリル酸トリブロモフェニルまたは（メタ）アクリル酸ペンタブロモフェニルなどの臭素化芳香族モノマー；あるいはＡｒが非置換フェニル、あるいはアルキル、アリール、アラルキル、またはそれらの組み合わせで置換されたフェニルである式ＩＩによる別のモノマーを含むこともできる。たとえば、米国特許第６，３５５，７５４号明細書（オルソン（Ｏｌｓｏｎ）ら）に記載されているように、重合性組成物は、（メタ）アクリル酸アルキル置換臭素化フェニル、メチルスチレン、臭素化エポキシジアクリレート、アクリル酸２−フェノキシエチル、および芳香族ウレタンヘキサアクリレートを含むことができる。
【００８１】
式ＩＩのモノマーは含むが式Ｉのモノマーは含まない別の重合性組成物は、米国特許第６，６６３，９７８Ｂ１号明細書（オルソン（Ｏｌｓｏｎ）ら）に、より詳細に記載されている。このようなモノマーとしては、アクリル酸６−（４，６−ジブロモ−２−イソプロピル−フェノキシ）ヘキシル、アクリル酸６−（４，６−ジブロモ−２−ｓｅｃ−ブチルフェノキシ）ヘキシル、アクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）エチル、アクリル酸２−（２−ナフチルオキシ）エチル、アクリル酸６−（１−ナフチルオキシ）ヘキシル、アクリル酸６−（２−ナフチルオキシ）ヘキシル、アクリル酸８−（１−ナフチルオキシ）オクチル、アクリル酸８−（２−ナフチルオキシ）オクチル、アクリル酸２−フェニルチオエチル、アクリル酸フェノキシエチル、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８２】
さらに別のポリマー材料は、２００４年１２月３０日に出願された米国特許出願第１１／０２６５７３号明細書に記載されるような芳香族チオ含有ジアクリレートから形成することができる。この芳香族チオ含有ジアクリレートは、下記の式ＩＩＩまたは式ＩＶであってよい。
【００８３】
【化３】
【００８４】
式Ｉおよび式ＩＩの両方において、各Ｒ1は、次式から独立して選択される。
【００８５】
【化４】
【００８６】
式中、Ｒ3は（ＣＨ2）xであり；ｘは２〜８の整数であり；Ｒ4は水素またはメチルである。この重合性材料は、架橋性モノマーを含むこともできる。式ＩＩＩによる好適なモノマーとしては、アクリル酸２−［７−（２−アクリロイルオキシ−エチルスルファニル）−ナフタレン−２−イルスルファニル］−エチルエステルが挙げられるが、これに限定されるものではない。式ＩＶによる好適なモノマーとしては、アクリル酸２−｛４−［４−（２−アクリロイルオキシ−エチルスルファニル）−フェニルスルファニル］−フェニルスルファニル｝−エチルエステルが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００８７】
別のポリマー材料は、次式Ｖの芳香族チオ含有ジアクリレートから形成することができる。
【００８８】
【化５】
【００８９】
式Ｖ中、Ｒ2は水素またはメチルであり、Ａｒはアリール（たとえば、フェニルまたはナフチル）であり；ｍは１〜６の整数であり、ｎは１〜６の整数であり、ｐは１〜６の整数であり、ｑは１〜６の整数である。式Ｖによる好適なモノマーとしては、アクリル酸２−アクリロイルオキシメチル−３−（ナフタレン−２−イルスルファニル）−２−（ナフタレン−２−イルスルファニルメチル）−プロピルエステルおよびアクリル酸２−アクリロイルオキシメチル−３−フェニルスルファニル−２−フェニルスルファニルメチル−プロピルエステルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００９０】
さらに別の好適なポリマー材料は、米国特許出願公開第２００４／０１３１８２６Ａ１号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）に記載されている。このポリマー材料は、（ａ）（１）（メタ）アクリル酸第３級アルキル、（２）Ｎ−置換またはＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミド、または（３）（メタ）アクリル酸Ｃ1〜Ｃ8第１級または第２級アルキル、から選択される少なくとも１種類の一官能性アクリルモノマーと；（ｂ）少なくとも１種類の多官能性（メタ）アクリレートと；（ｃ）場合により少なくとも１種類のオリゴマー材料と；（ｄ）少なくとも１種類の光開始剤との反応生成物である。
【００９１】
成分（ａ）における好適な第３級アルキル（メタクリレート）は、通常、（メタ）アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチルなどの４〜８個の炭素原子を有するものである。成分（ａ）における好適なＮ−置換またはＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミドは、たとえば、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、およびＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミドなどのように１〜４個の炭素原子を有するアルキル置換基を含む。成分（ａ）における好適な（メタ）アクリル酸Ｃ1〜Ｃ8第１級または第２級アルキルとしては、たとえば、（メタ）アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、およびアクリル酸２−（Ｎ−ブチルカルバミル）エチルが挙げられる。
【００９２】
成分（ｂ）の多官能性（メタ）アクリレートとしては、たとえば、エチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、およびＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドが挙げられる。
【００９３】
本発明の調光フィルムの光学層中に含まれるポリマー材料は多くの場合架橋している（すなわち、このポリマー材料は熱硬化性材料である）が、米国特許出願公開第２００４／０２３３５２６Ａ１号明細書（カミンスキー（Ｋａｍｉｎｓｋｙ）ら）に記載されているように、熱可塑性材料を使用することもできる。好適な熱可塑性材料としては、アクリル樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル（たとえば、４〜４０個の炭素原子を有する芳香族、脂肪族、または脂環式のジカルボン酸と、２〜２４個の炭素原子を有する脂肪族または脂環式のグリコールとの反応によって形成されるポリエステル）、ポリアミド（たとえば、ナイロン６およびナイロン６６）、ポリカーボネート（たとえば、ビスフェノール−Ａポリカーボネート）、セルロースエステル（たとえば、硝酸セルロース、三酢酸セルロース、二酢酸プロピオン酸セルロース、および酢酸酪酸セルロース）、ポリスチレン、ポリビニル樹脂（たとえば、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニル）、ポリスルホンアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリスルホネート、ポリエステルアイオノマー、およびポリオレフィンアイオノマーが挙げられる。これらの熱可塑性材料のコポリマー（たとえば、ポリエチレン酢酸ビニル）または混合物を使用することもできる。
【００９４】
本明細書に記載される重合性組成物は、１種類以上の他の有用成分を含有することもできる。たとえば、重合性組成物は、１種類以上の界面活性剤、顔料、フィラー、重合阻害剤、酸化防止剤、耐電防止剤などを含むことができる。このような成分は、有効となることが知られている量で含めることができる。フルオロケミカル界面活性剤などの界面活性剤は、表面張力の低下、濡れ性の改善、コーティングの平滑性の改善、またはコーティングの欠陥数の減少のために、重合組成物中に含めることができる。
【００９５】
本発明の光学層は、後述され図面に示されるような多数の有用なパターンのいずれかを有することが可能な構造化または微細構造化された表面を有することができる。微細構造化表面は、フィルムの長さまたは幅に沿って延在する複数の平行な長手方向の稜線部であってよい。これらの稜線部は、複数のプリズム頂点から形成されてよい。これらの頂点は、鋭い場合、丸みを帯びた場合、平坦な場合、または切頭されている場合がある。プリズムパターンは、規則的な場合もあるし、不規則な場合もある。プリズムパターンは、環状プリズムパターン、キューブコーナーパターン、または他のあらゆるレンズ状微細構造であってよい。有用な微細構造の１つは、全内部反射フィルムとして機能可能な調光フィルムを得ることができる規則的なプリズムパターンである。別の有用な微細構造は、再帰反射フィルムとして機能させることができる、または反射フィルムとして使用するための要素として機能させることができるコーナーキューブプリズムパターンである。別の有用な微細構造は、光ディスプレイ中に使用される光学要素として機能させることができるプリズムパターンである。別の有用な微細構造は、光ディスプレイ中に使用される回転フィルムまたは要素として機能させることができるプリズムパターンである。
【００９６】
光学層以外に、多くの調光フィルムはベース層をさらに含んでいる。光学層は、ベース層に直接接触させることができるし、ベース層と光結合させることもできる（すなわち、光学層とベース層との間に１つ以上の介在層が存在できる）。ベース層は、光学層が光の流れを誘導または集束することができるサイズ、形状、および厚さとすることができる。ベース層は、光学製品中、すなわち光の流れを制御するよう設計された製品中に使用すると好適な性質および組成を有することができる。材料が、十分に光学的に透明であり、個別の光学製品の内部に組み込んだり内部で使用したりするのに十分な構造的強度を有する限り、ほとんどあらゆる材料をベース層として使用することができる。好ましくは、ベース層材料は、温度、および光学製品の性能が経時により低下する老化に対して十分な抵抗性を有するように選択される。
【００９７】
任意の光学製品用のベース層の個別の化学組成および厚さは、構成される個別の光学製品の要求に依存しうる。すなわち、たとえば、強度、透明性、耐熱性、表面エネルギー、光学層に対する接着性などに対する要求のバランスを取るように、材料を選択することができる。
【００９８】
有用なベース層材料としては、たとえば、スチレン−アクリロニトリル、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、三酢酸セルロース、ポリエーテルスルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ナフタレンジカルボン酸を主成分とするコポリマーまたはブレンド、ポリシクロ−オレフィン、ポリイミド、ならびにガラスが挙げられる。場合により、ベース材料は、これらの材料の混合物または組み合わせを含有することができる。ベース層は、材料の１つ以上の層を含むことができる。ある実施形態においては、ベース層は、連続相中に懸濁または分散した分散相を含む。
【００９９】
一部の調光フィルムの場合、代表的なベース層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリカーボネートから選択される。有用なＰＥＴフィルムの例としては、フォトグレードのポリエチレンテレフタレート、およびデラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ）のデュポン・フィルムズ（ＤｕＰｏｎｔ Ｆｉｌｍｓ）より入手可能なメリネックス（ＭＥＬＩＮＥＸ）（登録商標）ＰＥＴが挙げられる。
【０１００】
あるベース層材料は、光学活性であってよく、偏光材料として機能することができる。本明細書においてフィルムまたは基材とも呼ばれる多数のベース層は、偏光材料として有用であることが光学製品技術分野において知られている。フィルムを通過する光の偏光は、通過する光を選択的に吸収する二色性偏光子をフィルム材料中に含めることによって実現することができる。光の偏光は、位置合わせしたマイカチップなどの無機材料を含めることによって、または連続フィルム内に分散する光変調液晶の液滴など、連続フィルム内に分散する不連続相を含めることによっても実現することができる。別の方法として、異なる材料の複数の微細層から偏光フィルムを作製することができる。フィルム内の偏光材料は、たとえば、フィルムの延伸、電界または磁界の適用、ならびにコーティング技術などの方法を使用することによって、偏光方向に位置合わせすることができる。
【０１０１】
偏光フィルムの例としては、米国特許第５，８２５，５４３号明細書（アウダーカーク（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ）ら）および第５，７８３，１２０号明細書（アウダーカーク（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ）ら）に記載の変更フィルムが挙げられる。これらの偏光フィルムと輝度向上フィルムとの併用については、米国特許第６，１１１，６９６号明細書（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）に記載されている。
【０１０２】
ベース層として使用可能な偏光フィルムの別の例が、米国特許第５，８８２，７７４号明細書（ジョンザ（Ｊｏｎｚａ）ら）に記載されている。市販されているこのようなフィルムの一例は、商品名ＤＢＥＦ（デュアル・ブライトネス・エンハンスメント・フィルム（Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ））でミネソタ州セントポール（Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ，ＭＮ）の３Ｍより販売される多層フィルムである。輝度向上フィルム中でのこのような多層偏光調光フィルムの使用は、米国特許第５，８２８，４８８号明細書（アウダーカーク（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ）ら）に記載されている。
【０１０３】
これらの一連のベース層材料およびその他の偏光または非偏光フィルムは、前述の光学層とともに使用することもできる。これらのベース層は、たとえば、多層構造を形成する偏光フィルムなどの多数の他のフィルムと併用することができる。さらなるベース材料の一部の例としては、特に、米国特許第５，６１２，８２０号明細書（シュレンク（Ｓｃｈｒｅｎｋ）ら）および第５，４８６，９４９号明細書（シュレンク（Ｓｃｈｒｅｎｋ）ら）に記載されるフィルムを挙げることができる。個別のベースの厚さは、光学製品に関する前述の要求にも依存しうる。
【０１０４】
本発明の別の一態様は、調光フィルムの製造方法を提供する。第１の方法は、水相中に分散したジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルを提供するステップと、ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含有するコーティング組成物を調製するステップと、このコーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む。このジルコニアゾルは、ジルコニウム塩を含有する第１の供給材料を調製するステップと、第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行ってジルコニウム含有中間体および副生成物を形成するステップと、第１の熱水処理の副生成物の少なくとも一部を除去することによって第２の供給材料を形成するステップと、第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うステップとによって形成される。
【０１０５】
このジルコニア粒子は、熱水法によって調製することができる。より具体的には、ジルコニウム塩を含有する第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行うことで、ジルコニウム含有中間体および副生成物が形成される。第２の供給材料は、第１の熱水処理中に形成された副生成物の少なくとも一部を除去することによって調製される。次に、この第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うことで、ジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルが形成される。
【０１０６】
第１の供給材料は、ジルコニウム塩を含有する水性前駆体溶液を形成することによって調製される。通常、ジルコニウム塩の陰イオンは、ジルコニアゾルの調製方法中の引き続くステップ中に除去できるように選択される。さらに、この陰イオンは、多くの場合、非腐食性となるように選択され、それによって、熱水反応器などの処理装置に応じて選択される材料の種類の自由度が高まる。
【０１０７】
通常、ジルコニウム塩の陰イオンは、カルボキシレートである。少なくとも５０モルパーセントのカルボキシレート陰イオンが４個以下の炭素原子を有する。たとえば、ある前駆体溶液中、少なくとも６０モルパーセント、少なくとも７０モルパーセント、少なくとも８０モルパーセント、少なくとも９０モルパーセント、少なくとも９５モルパーセント、少なくとも９８モルパーセント、または少なくとも９９モルパーセントのカルボキシレート陰イオンが４個以下の炭素原子を有する。
【０１０８】
４個以下の炭素原子を有する好適なカルボキシレートとしては、ホルメート、アセテート、プロピオネート、ブチレート、またはそれらの組み合わせが挙げられる。これらのカルボキシレート陰イオンは、対応する揮発性酸に転化させることによって、プロセス中に除去できる場合が多い。さらに、これらのカルボキシレート陰イオンは、塩化物イオンまたは硝酸イオンなどの他の陰イオンと比較すると、有機マトリックス材料との相溶性が高いことが多い。
【０１０９】
ある前駆体溶液において、陰イオンは、４個以下の炭素原子を有するカルボキシレートと、ポリエーテルカルボキシレート陰イオンとの混合物である。好適なポリエーテルカルボキシレート陰イオンは、ポリエーテル末端を有する水溶性モノカルボン酸（すなわち、１分子当たり１つのカルボン酸基）の対応する弱塩基である。このポリエーテル末端は、一般式−Ｏ−Ｒ−を有する二官能性エーテル基の繰り返しを含み、式中、Ｒは、たとえば、メチレン、エチレン、およびプロピレン（ｎ−プロピレンおよびイソプロピレンを含む）などのアルキレン基、あるいはそれらの組み合わせである。好適なポリエーテルカルボキシレートは、４つを超える炭素原子を有し、そのようなものとしては、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］酢酸（ＭＥＥＡＡ）および２−（２−メトキシエトキシ）酢酸（ＭＥＡＡ）などのポリエーテルカルボン酸から形成されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。前駆体溶液中に含まれる場合、ポリエーテルカルボキシレートは、前駆体溶液中のカルボキシレート陰イオンのモル数を基準にして、通常５０モルパーセント以下の量で存在する。たとえば、ポリエーテルカルボキシレートの量は、前駆体溶液中のカルボキシレート陰イオンの４０モルパーセント以下、３０モルパーセント以下、２０モルパーセント以下、１０モルパーセント以下、５モルパーセント以下、２モルパーセント以下、または１モルパーセント以下とすることができる。
【０１１０】
ある前駆体溶液は、ポリエーテルカルボキシレートを実質的に含まないか、４つを超える炭素原子を有するカルボキシレートを実質的に含まないか、またはそれらの組み合わせであるかである。本明細書において使用される場合、用語「ポリエーテルカルボキシレートを実質的に含まない」は、前駆体溶液中のカルボキシレートの１モルパーセント未満が、ポリエーテルカルボキシレートまたは対応するポリエーテルカルボン酸であることを意味する。たとえば、前駆体溶液中のカルボキシレートの０．５モルパーセント未満、０．２モルパーセント未満、または０．１モルパーセント未満が、ポリエーテルカルボキシレートまたは対応するポリエーテルカルボン酸となる。本明細書において使用される場合、用語「４つを超える炭素原子を有するカルボキシレートを実質的に含まない」は、前駆体溶液中のカルボキシレートまたは対応するカルボン酸の１モルパーセント未満が、４つを超える炭素原子を有することを意味する。たとえば、カルボキシレートまたは対応するカルボン酸の０．５モルパーセント未満、０．２モルパーセント未満、または０．１モルパーセント未満が、４つを超える炭素原子を有する。
【０１１１】
ある前駆体溶液は、塩化物などのハロゲン化物を実質的に含まない。本明細書において使用される場合、用語「ハロゲン化物を実質的に含まない」は、前駆体溶液が、１０-2モル／リットル未満、１０-3モル／リットル未満、１０-4モル／リットル未満、または１０-5モル／リットル未満のハロゲン化物を有することを意味する。
【０１１２】
ジルコニウム塩は、多くの場合、酢酸ジルコニウムである。酢酸ジルコニウムは、ＺｒＯ((4-n)/2)n+（ＣＨ3ＣＯＯ-）nなどの式で表すことができ、式中、ｎは１〜２の範囲内である。ジルコニウムイオンは、前駆体溶液のｐＨなどに依存して、種々の構造で存在することができる。酢酸ジルコニウムの調製方法は、たとえば、Ｗ．Ｂ．ブルーメンタール（Ｂｌｕｍｅｎｔｈａｌ），「ジルコニウムの化学的挙動」（Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ）、３１１−３３８頁、Ｄ．バン・ノストランド・カンパニー（Ｄ．Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）、ニュージャージー州プリンストン（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，ＮＪ）（１９５８年）に記載されている。１７重量パーセントまでのジルコニウム、１８重量パーセントまでのジルコニウム、２０重量パーセントまでのジルコニウム、または２２重量パーセントまでのジルコニウムを含有する好適な酢酸ジルコニウム水溶液が、たとえば、マグネシウム・エレクトロン・インコーポレイテッド（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｅｌｅｋｔｒｏｎ，Ｉｎｃ．）（ニュージャージー州フレミントン（Ｆｌｅｍｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ））より市販されている。
【０１１３】
ある前駆体溶液は、ジルコニウム塩以外にイットリウム塩も含有する。ジルコニウム塩と同様に、イットリウム塩の陰イオンは、通常、引き続く処理ステップ中に除去可能であり、非腐食性となるように選択される。イットリウム塩の陰イオンは、多くの場合、４個以下の炭素原子を有するカルボキシレートである。たとえば、この陰イオンは、アセテートであってよい。イットリウム塩は、多くの場合、ジルコニウム１グラム当たり０．１２グラムまでのイットリウム、ジルコニウム１グラム当たり０．１０グラムまでのイットリウム、ジルコニウム１グラム当たり０．０８グラムまでのイットリウム、ジルコニウム１グラム当たり０．０６グラムまでのイットリウム、またはジルコニウム１グラム当たり０．０４グラムまでのイットリウムの量で存在する。
【０１１４】
通常、前駆体溶液の液相は、大部分が水である。しかし、液相の重量を基準にして２０重量パーセントまでの量で、他の混和性共溶媒を液相中に含めることもできる。好適な共溶媒としては、１−メトキシ−２−プロパノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、およびＮ−メチルピロリドンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１１５】
ある実施形態においては、第１の供給材料は、ジルコニウム塩と、場合によりイットリウム塩とを含む水性前駆体溶液を形成するステップと、次に、前駆体溶液中の陰イオンの少なくとも一部を除去するステップとによって調製される。陰イオンの一部を除去するためには、当技術分野において周知のあらゆる好適な方法を使用することができる。除去方法としては、蒸発、透析、イオン交換、沈殿、濾過などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ある除去方法においては、陰イオンは酸として除去される。理論によって束縛しようと望むものではないが、前駆体溶液中の陰イオンを部分的に除去することによって、引き続く１つ以上の熱水処理ステップ中に集塊体および凝集体が形成するのを軽減することができる。
【０１１６】
前駆体溶液中の陰イオンを少なくとも部分的に除去する方法の１つでは、陰イオンの酸性形態を蒸発させるために、前駆体溶液を加熱することができる。たとえば、４個以下の炭素原子を有するカルボキシレート陰イオンは、対応するカルボン酸として除去することができる。より具体的に言うと、アセテート陰イオンは酢酸として除去することができる。この加熱によって、カルボン酸のほかに前駆体溶液の液相（たとえば水性媒体）も少なくとも部分的に除去することができる。液相が部分的に除去されることによって、濃縮前駆体が形成される。ある方法においては、固形分を、２５重量パーセントまで、５０重量パーセントまで、７５重量パーセントまで、または１００重量パーセントまで増加させることができる。濃縮前駆体は、多くの場合、少なくとも１０重量パーセントのジルコニウム、少なくとも１５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２０重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも３０重量パーセントのジルコニウム、少なくとも３５重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも４０重量パーセントのジルコニウムを含有する。たとえば、濃縮前駆体は、１１〜４３重量パーセントのジルコニウム、または２１〜４３重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。
【０１１７】
濃縮前駆体を形成するための液相のすべてまたは一部の除去は、第１の熱水処理の前に再配置することができる。濃縮前駆体を水（たとえば、脱イオン水）で希釈することで、第１の供給材料を得ることができる。この第１の供給材料は、前駆体溶液の固形分よりも低い固形分、前駆体溶液の固形分に等しい固形分、または前駆体溶液の固形分よりも高い固形分を有することができる。
【０１１８】
第１の供給材料は、通常、０．５〜２０重量パーセントまたは２〜１５重量パーセントの範囲内の固形分を有する。第１の供給材料は、多くの場合、少なくとも０．２重量パーセントのジルコニウム、少なくとも０．５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも１重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも２重量パーセントのジルコニウムを含有する。ある実施形態においては、第１の供給材料は、６重量パーセントまでのジルコニウム、８重量パーセントまでのジルコニウム、または９重量パーセントまでのジルコニウムを含有する。たとえば、第１の供給材料は、多くの場合、０．２〜９重量パーセントのジルコニウムまたは１〜６重量パーセントのジルコニウムを含有する。
【０１１９】
第１の供給材料のｐＨは、通常、酸性範囲内である。たとえば、このｐＨは、通常、６未満、５未満、４未満、または３未満である。
【０１２０】
第１の供給材料に対しては、第１の熱水処理が行われる。第１の供給材料中のジルコニウム種は、部分加水分解が起こって、ジルコニウム含有中間体および副生成物が形成される。同様に、第１の供給材料中に場合により存在するイットリウム塩も部分加水分解が起こる。陰イオンがカルボキシレートである場合には、酸性副生成物を放出することによって、この加水分解反応が終了することが多い。たとえば、陰イオンがホルメート、アセテート、プロピオネート、またはブチレートである場合、対応する酸（すなわち、それぞれギ酸、酢酸、プロピオン酸、または酪酸）が加水分解反応中に放出されうる。
【０１２１】
熱水処理は、バッチ反応器中または連続反応器中で行うことができる。バッチ反応器よりも連続反応器の方が、滞留時間は通常短くなり、温度は通常高くなる。熱水処理の時間は、反応器の温度、および供給材料の濃度に依存して変動しうる。反応器内の圧力は、自発圧力（すなわち、反応器温度における水の蒸気圧）の場合もあるし、液圧（すなわち、ある制限に対して流体を圧送することによって生じる圧力）の場合もあるし、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスを加えることによって得られる場合もある。好適なバッチ熱水反応器は、たとえば、パール・インストルメンツ・カンパニー（Ｐａｒｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏ．）（イリノイ州モリーン（Ｍｏｌｉｎｅ，ＩＬ））より入手可能である。好適な連続熱水反応器は、たとえば、米国特許第５，４５３，２６２号明細書（ドーソン（Ｄａｗｓｏｎ）ら）および第５，６５２，１９２号明細書（マトソン（Ｍａｔｓｏｎ）ら）；アジリ（Ａｄｓｃｈｉｒｉ）ら，Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，７５、１０１９−１０２２（１９９２年）；ならびにドーソン（Ｄａｗｓｏｎ）、Ｃｅｒａｍｉｃ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，６７（１０）、１６７３−１６７８（１９８８年）に記載されている。
【０１２２】
ある方法では、少なくとも１つの熱水処理が連続反応器中で行われる。たとえば、第１の熱水処理を連続反応器中で行うことができるが、第２の熱水処理はバッチ反応器中で行われる。別の例では、第１の熱水処理はバッチ反応器中で行うことができるが、第２の熱水処理は連続反応器中で行われる。さらに別の例では、第１および第２の熱水処理の両方が連続反応器中で行われる。
【０１２３】
第１の熱水処理は、バッチ反応器中、１５０℃〜３００℃の範囲内、１５５℃〜２５０℃の範囲内、または１６０℃〜２００℃の範囲内の温度で行うことができる。バッチ反応器中のある第１の熱水処理では、反応器が所望の温度まで加熱され、直後に冷却される。たとえば、所望の温度に到達するまでに約１時間を要する場合がある。バッチ反応器中の別の第１の熱水処理では、反応温度は、少なくとも０．５時間、少なくとも０．７５時間、少なくとも１時間、または少なくとも２時間の間維持される。バッチ反応器中の反応温度における時間は、３時間まで、３．５時間まで、４時間まで、５時間まで、６時間まで、または８時間までとすることができる。たとえば、反応温度が維持される時間を、０．２５〜８時間、０．５〜６時間、または０．７５〜３．５時間とすることができる。
【０１２４】
あるいは、第１の熱水処理は、連続反応器中、温度１５０℃〜３００℃の範囲内、１６０℃〜２５０℃の範囲内、１７０℃〜２２０℃の範囲内、または１８０℃〜２１５℃の範囲内の温度で、少なくとも１分間行うことができる。ある連続反応器では、滞留時間は、少なくとも２分、少なくとも３分、少なくとも３．５分、または少なくとも４分である。連続反応器中の滞留時間は、８分まで、１０分まで、１２分まで、１５分まで、または２０分までとすることができる。たとえば、連続反応器中の滞留時間を１〜２０分、２〜１５分、または３〜１０分とすることができる。
【０１２５】
第１の供給材料中のジルコニウム塩と、場合によりイットリウム塩とは、第１の熱水処理中に部分加水分解のみが起こる。第１の熱水処理の生成物は、ジルコニウム含有中間体と、種々の副生成物とを液相中に含む。場合によりイットリウム塩が第１の供給材料中に含まれる場合、ジルコニウム含有中間体はイットリウムも含有する。ジルコニウム含有中間体は、部分的にのみ加水分解しており、結晶ジルコニアではない。ジルコニウム含有中間体は、Ｘ線回折分析によると実質的に非晶質である。すなわち、ジルコニウム含有中間体のＸ線回折パターンは、結晶材料を示す比較的狭いピークではなく、広いピークを有する傾向にある。
【０１２６】
パーセント転化率（すなわち、加水分解の程度）は、熱重量分析（ＴＧＡ）などを使用して計算することができる。このパーセント転化率の計算方法は、第１の供給材料中のカルボキシレート陰イオンが、ポリエーテルカルボキシレートを有さない場合、４つを超える炭素原子を有するカルボキシレートを有さない場合、またはそれらの組み合わせの場合に、特に好適である。ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率は次式によって求めることができ
【０１２７】
％転化率＝１００（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）
【０１２８】
式中、Ａは第１の供給材料のパーセント重量減であり、Ｂはジルコニウム含有中間体のパーセント重量減であり、Ｃはジルコニアゾルのパーセント重量減である。第１の供給材料、中間体、およびジルコニアゾルのパーセント重量減は、分析前に各試料を１２０℃で３０分間乾燥させることによって求められる。熱重量分析装置中で８５℃で平衡にした後、各試料を２０℃／分の速度で２００℃まで加熱する。温度は、２００℃で２０分間維持し、２０℃／分の速度で９００℃まで上昇させ、９００℃で２０分間維持する。第１の供給材料、ジルコニウム含有中間体、およびジルコニアゾルのパーセント重量減は、次式によって計算することができる。
【０１２９】
％重量減＝１００（重量200C−重量900C）／重量900C
【０１３０】
このパーセント重量減は、各乾燥試料中の無機酸化物以外のものに対応している。
【０１３１】
ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率は、通常４０〜７５パーセントである。ある方法では、ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率は４５〜７０パーセント、５０〜７０パーセント、５５〜７０パーセント、または５５〜６５パーセントである。パーセント転化率は、第１の熱水処理に適した条件を選択するために使用することができる。
【０１３２】
第１の熱水処理中の加水分解反応が進行して、約７５パーセントを超えるパーセント転化率のジルコニウム含有中間体が生成される場合、最終的なジルコニアゾルは、非会合のジルコニア一次粒子ではなく、会合（たとえば凝集および／または集塊）したジルコニア一次粒子を含有する傾向にある。理論によって束縛しようと望むものではないが、反応過程中に加水分解反応の副生成物の少なくとも一部を除去すると好都合となる。したがって、第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行い、副生成物の一部を除去した後で第２の熱水処理を行うと好都合である。
【０１３３】
第２の熱水処理が行われる材料である第２の供給材料は、第１の熱水処理の生成物から調製される。通常、第２の供給材料の調製は、第１の熱水処理中に生成された副生成物の少なくとも一部を除去することを伴う。ジルコニウム塩と、場合によりイットリウム塩との陰イオンから形成されうる酸が、第１の熱水処理の副生成物の１つとなることが多い。この酸性副生成物が、４個以下の炭素原子を有するカルボン酸である場合、この酸は蒸発、透析、イオン交換、沈殿、濾過などの種々の方法によって除去することができる。
【０１３４】
第１の熱水処理の副生成物の少なくとも一部を除去することによって、液相（たとえば水性媒体）も少なくとも部分的に除去することができる。すなわち、中間体濃縮物を形成することができる。ある実施形態においては、液相の一部のみが除去される（すなわち、中間体濃縮物は液相を有する）。たとえば、第１の熱水処理の一部の生成物は、液相の一部から分離可能な固相を含有する（たとえば、固相を液相から沈殿させることができる）。液相の少なくとも一部は、吸い上げ、デカンテーション、または遠心分離などの方法によって除去することができる。別の実施形態においては、第１の熱水処理の生成物を乾燥させることで、残留物が形成される（すなわち、中間体濃縮物は液相をほとんどまたは全く有さない）。中間体濃縮物の固形分は、多くの場合１０〜１００重量パーセントの範囲内である。
【０１３５】
中間体濃縮物は、通常、少なくとも５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも８重量パーセントのジルコニウム、少なくとも１０重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２０重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも３０重量パーセントのジルコニウムを含有する。中間体濃縮物は、３０重量パーセントまでのジルコニウム、４０重量パーセントまでのジルコニウム、５０重量パーセントまでのジルコニウム、または５２重量パーセントまでのジルコニウムを含有することができる。たとえば、中間体濃縮物は、５〜５２重量パーセントのジルコニウム、または８〜５２重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。
【０１３６】
固形分が５０重量パーセント以下である場合に、その中間体濃縮物を第２の供給材料として使用することができる。あるいは、中間体濃縮物を水（たとえば、脱イオン水）で希釈して第２の供給材料を形成することもできる。第２の熱水反応器がバッチ反応器である場合、第２の供給材料は、多くの場合、０．５〜５０重量パーセントの固形分、または３〜４０重量パーセントの固形分を含有する。第２の熱水反応器が連続反応器である場合、第２の供給材料は、多くの場合、０．５〜２５重量パーセントの固形分、または７〜２２重量パーセントの固形分を含有する。
【０１３７】
第２の供給材料は、通常、少なくとも０．３重量パーセントのジルコニウムを含有する。第２の反応器がバッチ反応器である場合、第２の供給材料は、多くの場合、少なくとも０．５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも１重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも２重量パーセントのジルコニウムを含有する。バッチ反応器用の第２の供給材料は、１５重量パーセントまでのジルコニウム、２０重量パーセントまでのジルコニウム、２１重量パーセントまでのジルコニウム、２５重量パーセントまでのジルコニウム、または２６重量パーセントまでのジルコニウムを含有することができる。たとえば、バッチ反応器用の第２の供給材料は、０．３〜２６重量パーセントのジルコニウム、または２〜２１重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。第２の反応器が連続反応器である場合、第２の供給材料は、多くの場合、少なくとも１重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２重量パーセントのジルコニウム、少なくとも４重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも８重量パーセントのジルコニウムを含有する。連続反応器用の第２の供給材料は、多くの場合、１１重量パーセントまでのジルコニウム、１２重量パーセントまでのジルコニウム、または１３重量パーセントまでのジルコニウムを含有する。たとえば、連続反応器用の第２の供給材料は、０．３〜１３重量パーセントのジルコニウム、または８〜１１重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。
【０１３８】
第２の供給材料のｐＨは、通常７未満である。たとえば、第２の供給材料は６以下または５以下のｐＨを有することができる。
【０１３９】
第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うことで、ジルコニアゾルが形成される。第２の熱水処理にバッチ反応器が使用される場合、反応温度は、多くの場合、１５０℃〜３００℃の範囲内、１６０℃〜２５０℃の範囲内、または１７５℃〜２００℃の範囲内であり、時間は少なくとも３０分である。あるバッチ反応器では、滞留時間は、少なくとも１時間、少なくとも２時間、または少なくとも４時間である。バッチ反応器中の滞留時間は、８時間まで、１０時間まで、１２時間まで、１４時間まで、１６時間まで、１８時間まで、または２４時間までとすることができる。たとえば、バッチ反応器中の滞留時間を、０．５〜２４時間、１〜１８時間、または１〜１４時間とすることができる。あるいは、第２の熱水処理は、連続反応器中、温度１５０℃〜３００℃の範囲内、１６０℃〜２５０℃の範囲内、１８０℃〜２２０℃の範囲内、または２００℃〜２１５℃の範囲内の温度で、少なくとも１分間行うことができる。ある連続反応器では、滞留時間は、少なくとも１分、少なくとも２分、少なくとも５分、または少なくとも１０分である。連続反応器中の滞留時間は、６０分まで、８０分まで、９０分まで、１００分まで、または１２０分までとすることができる。たとえば、連続反応器中の滞留時間を、１〜１２０分、５〜１００分、または１０〜９０分とすることができる。
【０１４０】
第２の熱水処理中、ジルコニウム含有中間体は加水分解がさらに進行する。第２の熱水処理の生成物は、結晶ジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルである。このジルコニアゾルを１２０℃の温度で乾燥させると、通常７５〜９５重量パーセントの無機酸化物を含有するジルコニア粒子を得ることができる。このジルコニア粒子は、ジルコニア（すなわち、ジルコニア）のほかに酸化イットリウム（すなわち、Ｙ2Ｏ3）を含有することができる。本発明のジルコニア粒子は、ある有機材料を含有することもできる。
【０１４１】
ある実施形態においては、第２の熱水処理中に形成された副生成物を少なくとも部分的に除去するために、ジルコニアゾルがさらに処理される。この副生成物は、多くの場合、ジルコニウム塩、または場合によりイットリウム塩の陰イオンから形成される酸である。ジルコニアゾル中のジルコニア粒子を有機マトリックスと混合して複合材料を形成する場合には、この酸性副生成物を除去することが望ましいことが多い。たとえば、酸性副生成物は、蒸発、イオン交換、沈殿、または透析によって除去可能なカルボン酸である場合がある。本発明のジルコニアゾルは、多くの場合、０．５〜５５重量パーセントの固形分、または２〜５１重量パーセントの固形分を含有する。
【０１４２】
本発明のジルコニアゾルは、通常、少なくとも０．３重量パーセントのジルコニウムを含有する。たとえば、本発明のジルコニアゾルは、少なくとも１重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２重量パーセントのジルコニウム、少なくとも５重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも１０重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。本発明のジルコニアゾルは、多くの場合、３４重量パーセントまでのジルコニウム、３５重量パーセントまでのジルコニウム、または３７重量パーセントまでのジルコニウムを含有する。たとえば、本発明のジルコニアゾルは、０．３〜３７重量パーセントのジルコニア、０．５〜３５重量パーセントのジルコニウム、または１〜３４重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。
【０１４３】
本発明のジルコニアゾルの調製方法は、少なくとも２回の熱水処理を含む。ある実施形態においては、３回以上の熱水処理が使用される。各熱水処理の間に、直前の熱水処理で形成された酸性副生成物の少なくとも一部を除去することができる。
【０１４４】
水相中にジルコニア粒子が分散したジルコニアゾルを調製した後で、ジルコニア粒子の表面改質を行う。この表面改質は、表面改質剤を加えることで表面改質ジルコニア粒子を形成するステップを含む。表面改質ジルコニア粒子のある調製方法においては、表面改質剤の添加の前または後に、水相の少なくとも一部を除去することができる。表面改質ジルコニア粒子を有機マトリックスと混合することで、コーティング組成物が形成される。ある方法においては、有機マトリックスを加える前または後に、水相の少なくとも一部を除去することができる。
【０１４５】
一般に、表面改質は、単純に表面改質剤をジルコニアゾルに加えることによって行うことができる。場合により、表面改質剤の溶解性、および／または水相中の表面改質ジルコニア粒子の相溶性を高めるために、水混和性共溶媒を使用することができる。好適な共溶媒としては、たとえば、１−メトキシ−２−プロパノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどの水混和性有機化合物が挙げられる。共溶媒は、表面改質剤の溶解性、および表面改質粒子の溶解性を高めることができる。
【０１４６】
表面改質反応は、室温（たとえば２０℃〜２５℃）または高温（たとえば約９５℃まで）において行うことができる。表面改質剤がカルボン酸などの酸である場合、通常ジルコニア粒子は、室温において表面改質できる場合が多い。表面改質剤がシラン類である場合、通常ジルコニア粒子は、高温で表面改質される。
【０１４７】
表面改質反応は、個別の表面改質剤に依存して、酸性条件下または塩基性条件下で行うことができる。たとえば、シラン類は、酸性条件下でジルコニアゾルとともに加熱することができる。アンモニア水溶液などの塩基を加えることで、ジルコニア粒子を沈殿させることができる。表面改質剤が結合したジルコニア粒子の沈殿したものは、液相から分離（たとえば濾過）することができる。分離されたジルコニア粒子は、次に、水混和性溶媒中に分散させることができる。
【０１４８】
種々の方法を使用して、本発明のジルコニアゾルを有機マトリックス材料と混合してコーティング組成物を形成することができる。一実施形態においては、溶媒交換手順を使用することができる。溶媒混合手順においては、ジルコニアゾル中のジルコニア粒子が表面改質され、最初に有機マトリックス材料が表面改質ジルコニアゾルに加えられる。場合により、有機マトリックス材料の水への混和性を改善するために、有機マトリックス材料を加える前に、１−メトキシ−２−プロパノールまたはＮ−メチルピロリドンなどの共溶媒をジルコニアゾルに加えることができる。有機マトリックス材料を加えた後、水、および場合による共溶媒を蒸発によって除去すると、有機マトリックス材料中に分散したジルコニア粒子を残留させることができる。好適な蒸発方法としては、たとえば、蒸留、回転蒸発、オーブン乾燥などが挙げられる。
【０１４９】
あるいは、コーティング組成物の別の調製方法は、ジルコニアゾルを乾燥させて、ジルコニア粒子粉末を形成するステップと、次に、そのジルコニア粒子を有機マトリックス中に分散させるステップとを含む。ゾル中のジルコニア粒子は、乾燥前に表面改質することができるし、有機マトリックスの存在下で表面改質することもできる。ジルコニアゾルは、オーブン乾燥または噴霧乾燥などの従来手段を使用して、粉末になるまで乾燥することができる。たとえば、ジルコニアゾルは、従来のオーブン中、少なくとも７０℃の温度で乾燥させることができる。あるジルコニアゾルは、７０℃〜９０℃の温度で約２〜４時間乾燥させることができる。
【０１５０】
コーティング組成物のさらに別の調製方法においては、ジルコニアゾル中のジルコニア粒子を、オレイン酸などの非極性カルボン酸で表面改質する。非極性酸によってジルコニア粒子を表面改質すると、粒子が濾過可能な塊状体になる。次に、これらの表面改質されたジルコニア粒子を、ジルコニアゾルの液相から濾過によって分離し、場合により乾燥させて、有機マトリックス材料と混合することによって、コーティング組成物を形成することができる。
【０１５１】
コーティング組成物のさらに別の調製方法においては、ジルコニアゾル中のジルコニア粒子を、非極性Ｂ基を有する表面改質剤で表面改質する。これらの表面改質されたジルコニア粒子は、たとえば、トルエン、ヘキサン、酢酸エチル、スチレンなどの水非混和性の溶媒またはモノマー中に抽出することができる。次に、抽出した表面改質ジルコニア粒子を、オリゴマー材料、モノマー材料、またはポリマー材料と混合することができる。
【０１５２】
本発明のコーティング組成物は、表面改質ジルコニア粒子と、重合性組成物とを含む。好適な重合性組成物は前述の通りである。本発明の重合性組成物は、溶媒を含有する場合もあるし、溶媒を含まない場合もある。次に、本発明のコーティング組成物を、複数の稜線部を有する微細複製工具（すなわち、微細複製工具表面が微細構造化されている）に接触させる。このコーティング組成物を重合させると、微細構造化表面を有する光学層が形成される。
【０１５３】
輝度向上フィルムの光学層の微細構造化表面は、全内部反射フィルムを形成するのに十分な交互に並ぶ一連の先端および溝を有する微細構造化表面など、種々の形態で構成することができる。このような微細構造化表面の一例は、対称的な先端および溝の規則的な繰り返しパターンを有する微細構造化表面である。別の微細構造化表面は、先端および溝が対称ではないパターンを有する。輝度向上フィルムに好適な微細構造の例は、米国特許第５，１７５，０３０号明細書（ルー（Ｌｕ）ら）、第５，１８３，５９７号明細書（ルー（Ｌｕ））、第５，７７１，３２８号明細書（ワートマン（Ｗｏｒｔｍａｎ）ら）、第５，９１７，６６４号明細書（オニール（Ｏ’Ｎｅｉｌｌ）ら）、第５，９１９，５５１号明細書（コブ・ジュニア（Ｃｏｂｂ，Ｊｒ．）ら）、第６，１１１，６９６号明細書（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）、第６，２８０，０６３Ｂ１号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、第６，３５６，３９Ｂ１号明細書（ガーディナー（Ｇａｒｄｉｎｅｒ）ら）に、より詳細に記載されている。
【０１５４】
微細構造化光学層は、たとえば、（ａ）重合性組成物を調製するステップと；（ｂ）この重合性組成物を、ネガの微細構造が形成された表面である微細複製工具上に、微細複製工具の空隙を満たすのにかろうじて十分な量で付着させるステップと；（ｃ）少なくとも一方が可撓性である、あらかじめ形成されたベースと微細複製工具との間に、重合性組成物のビーズを移動させることによって、空隙を満たすステップと；（ｄ）この組成物を硬化させるステップとを含む方法によって形成することができる。微細複製工具は、ニッケル、ニッケルめっきした銅、または真鍮などの金属であってもよいし、あるいは、重合条件下で安定であり、重合した材料を微細複製工具からきれいに除去できる表面エネルギーを好ましくは有する熱可塑性材料であってもよい。本明細書に記載される微細構造形状を形成するのに使用される特定の方法は、米国特許第５，６９１，８４６号明細書に記載の方法と類似していてもよい。微細構造化物品は、たとえば、５、１０、１００、１０００メートル、またはそれを超える長さなどのあらゆる望ましい長さで、連続法により形成することができる。
【０１５５】
調光フィルムの第２の製造方法は、水相中に分散したジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルを提供するステップと、ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含有するコーティング組成物を調製するステップと、このコーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む。ジルコニア粒子を表面改質する前のジルコニアゾルは、４個以下の炭素原子を含有するカルボン酸を含み、ポリエーテルカルボン酸は実質的に存在しない。ジルコニア粒子は、平均一次粒度が５０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜５であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも５０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。ジルコニアゾルのある実施形態においては、ジルコニア粒子は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有し、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。
【０１５６】
この方法では、前述のように、ジルコニア粒子を表面改質し、コーティング組成物を調製することができる。さらに、微細構造化表面は、前述のように、コーティング組成物を微細複製工具に接触させ、コーティング組成物を重合させることによって形成することができる。結果として得られる調光フィルムは、たとえば、輝度向上フィルム、反射フィルム、回転フィルムなどであってよい。
【０１５７】
本発明の調光フィルムは、液晶ディスプレイパネルなどのディスプレイと併用することができる。図２中に１０で全体的に示されるバックライト付き液晶ディスプレイは、拡散体１２と液晶ディスプレイパネル１４との間に配置することができる調光フィルム１１（たとえば輝度向上フィルム）を含む。バックライト付き液晶ディスプレイは、蛍光灯などの光源１６と、液晶ディスプレイパネル１４に向けて反射させるために光を移動させるための光ガイド１８と、これも液晶ディスプレイパネルに向けて光を反射させるための白色反射板２０とを含むこともできる。調光フィルム１１は、光ガイド１８から発せられる光をコリメートし、それによって液晶ディスプレイパネル１４の輝度が増加する。輝度の増加によって、液晶ディスプレイパネルによって形成される画像をより鮮明にすることができ、選択された輝度を得るための光源１６の出力を減少させることができる。バックライト付き液晶ディスプレイ中の調光フィルム１１は、参照番号２１で示される、コンピュータ用ディスプレイ（ラップトップ用ディスプレイおよびコンピュータ用モニタ）、テレビ、ビデオレコーダ、モバイル通信装置、携帯用デバイス（たとえば携帯電話および携帯情報端末（ＰＤＡ））、自動車および航空電子装置用ディスプレイなどの装置において有用となる。
【０１５８】
調光フィルム１１は、図３に示されるように、プリズム２２、２４、２６、および２８で代表されるプリズムの配列を含む。たとえば、プリズム２２などの各プリズムは、第１の小面３０および第２の小面３２を有する。プリズム２２、２４、２６、および２８は、プリズムが上に形成される第１の表面３６と、実質的に平坦または平面であり第１の表面の反対側にある第２の表面３８とを有する本体部分３４の上に形成することができる。
【０１５９】
規則的な直角プリズムが直線状に配列することによって、光学性能と、製造の容易さとの両方を得ることができる。直角プリズムとは、頂点角度θが約９０°であるが、約７０°〜１２０°または約８０°〜１００°の範囲内であってもよいことを意味する。プリズム小面は同一である必要はなく、プリズムは互いに対して傾いていてもよい。さらに、フィルムの厚さ４０と、プリズムの高さ４２との間の関係は重要ではないが、十分に画定されたプリズム小面を有するより薄いフィルムを使用することが望ましい。小面が突出している場合に小面が表面３８と形成することができる角度は４５°であってよい。しかし、この角度は、小面のピッチ、または頂点の角度θに依存して変動する。
【０１６０】
図４〜図１０は、調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の構造の代表的な実施形態を示している。これらの図面は一定の縮尺ではなく、特に、構造化表面のサイズは説明の目的で大きく誇張していることに留意されたい。調光フィルムの構造は、以下に説明する複数の実施形態の組み合わせを含むこともできるし、それらを２つ以上含むこともできる。
【０１６１】
図４を参照すると、調光フィルムの一実施形態の一部の代表的な断面が示されている。調光フィルム１３０（たとえば輝度向上フィルム）は、第１の表面１３２と、実質的に直線状に延在する複数のプリズム要素１３６を含む反対側の構造化表面１３４とを含む。各プリズム要素１３６は、第１の側面１３８および第２の側面１３８’を有し、これらの上端部が交差して、プリズム要素１３６のピークまたは頂点１４２を画定する。隣接するプリズム要素１３６の側面１３８、１３８’の底端部が交差して、プリズム要素間に直線状に延在する溝１４４を画定する。図４に示される実施形態においては、プリズム頂点１４２によって画定される二面角が約９０度であるが、しかし、この実施形態およびその他の実施形態の二面角の正確な値は、所望の光学パラメータにより変動しうることを理解されたい。
【０１６２】
調光フィルム１３０の構造化表面１３４は、共通基準面から異なる距離で間隔を開けたピークを有するプリズム要素の複数の交互の区域を有するとして説明することができる。共通基準面は任意に選択することができる。共通基準面の好都合な一例は、第１の表面１３２を含む面であり、別の例は、構造化表面の最下部の溝の底部によって画定される、破線１３９で示される面である。図４に示される実施形態において、破線１３９から測定して、低いプリズム要素は、幅が約５０マイクロメートルで、高さが約２５マイクロメートルであり、高いプリズム要素は、幅が約５０マイクロメートルで、高さが約２６マイクロメートルである。高いプリズム要素を含む区域の幅は、約１ミクロン〜３００マイクロメートルの間であってよい。低いプリズム要素を含む区域の幅は、重要ではなく、２００マイクロメートル〜４０００マイクロメートルの間であってよい。特定の実施形態においては、低いプリズム要素の区域は、高いプリズム要素の区域と少なくとも同じ幅であってよい。当業者であれば理解できるように、図４に示される光学層は、単なる例であり、本発明の範囲の限定を意図したものではない。たとえば、プリズム要素の高さまたは幅は、実現可能な限度内で変化させることができる（たとえば、約１ミクロン〜約２００マイクロメートルの範囲で正確なプリズムの機械加工が実現可能である）。さらに、所望の光学的効果を実現するために、二面角を変更することができるし、プリズム軸を傾斜させることもできる。
【０１６３】
第１の区域の幅は、約２００〜３００マイクロメートル未満にすることができる。通常の観察条件下では、人間の眼が、約２００〜３００マイクロメートル未満の幅の領域で生じる光強度の小さな変動を解像することは困難である。したがって、第１の区域の幅が約２００〜３００マイクロメートル未満まで減少すると、この区域内で起こりうるあらゆる光結合は、通常の観察条件下では人間の眼で検出できない。
【０１６４】
１つ以上のプリズム要素の高さをその直線方向に沿って変動させて、共通基準面上に種々の高さで配置されたピークを有するプリズム要素の部分を含む交互の領域を形成することによって、高さの変動する構造化表面を実現することもできる。
【０１６５】
図５は、調光フィルムの別の実施形態を示しており、これは、１つの高いプリズム要素１５６を含む区域によって分離された相対的に低いプリズム要素１５４の区域を有する構造化表面１５２を、調光フィルム１５０（たとえば輝度向上フィルム）が有することを除けば、図４に類似している。図４に示される実施形態によく似ているように、高いプリズム要素は、第２のフィルムシートが構造化表面１５２に物理的に接近するのを制限しており、それによって、ウェットアウト状態が目に見える可能性が低下する。人間の眼は、光導波路フィルムの小面の高さの変化に敏感であり、高いプリズム要素の比較的幅広の区域が、フィルム表面上に見ることができる線として現れることが分かっている。これは、フィルムの光学性能に実質的な影響を与えることはないが、これらの線は、ある種の商業的環境においては望ましくない場合がある。高いプリズム要素の区域の幅を縮小すると、それに対応して、高いプリズム要素によって生じるフィルム中の線が、人間の眼で検出しにくくなる。
【０１６６】
図６は、調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の別の実施形態の代表例であり、これらのプリズム要素は、ほぼ同じ大きさであるが、階段または斜面のパターンで配列している。図６に示される調光フィルム１６０は、第１の表面１６２と、実質的に直線状の複数のプリズム要素１６６を含む反対側の構造化表面１６４とを含む。各プリズム要素は、互いに反対側の側面１６８、１６８’を有し、これらの上端部が交差して、プリズムピーク１７０を画定している。互いに反対側の側面１６８、１６８’によって画定される二面角は約９０度である。この実施形態において、最も高いプリズムを第１の区域と見なすことができ、隣接するプリズムを第２の区域と見なすことができる。この場合も、第１の区域を、約２００〜３００マイクロメートル未満とすることができる。
【０１６７】
図７は、調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）のさらに別の実施形態を示している。図７に示される調光フィルム１８０は、第１の表面１８２と、反対側の構造化表面１８４とを含む。比較的低いプリズム要素を含む第２の区域が、高さの変動するプリズム要素を含むことを、この調光フィルムの特徴とすることができる。図７に示される構造化表面は、プリズム要素の高さの変動によって生じる光学層表面上の線の、人間の眼による視認性を実質的に低下させるというさらなる利点を有する。
【０１６８】
図８は、ソフトカットオフを得るための調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の別の実施形態を示している。図８は、全体的に２４０で示される調光フィルムを示している。調光フィルム２４０は、ベース層２４２と、微細構造化光学層２４４とを含む。ベース層２４２の外面は平坦であることが好ましいが、複数の構造を有することもできる。さらに、別の基材を使用することもできる。
【０１６９】
微細構造化光学層２４４は、その上に形成されたプリズム２４６、２４８、および２５０などの複数のプリズムを有する。プリズム２４６、２４８、および２５０は、それぞれピーク２５２、２５４、および２５６を有する。ピーク２５２、２５４、および２５６のすべては好ましくは９０度のピーク角度またはプリズム角度を有するが、６０度〜１２０度の範囲内の角度が含まれる。プリズム２４６と２４８との間には谷２５８が存在する。プリズム２４８と２５０との間には谷２６０が存在する。谷２５８は、プリズム２４６に関連していると見なすことができ、谷の角度が７０度であり、谷２６０は、プリズム２４８に関連していると見なすことができ、谷の角度が１１０度であるが、他の値を使用することもできる。輝度向上フィルム２４０は、従来技術の輝度向上フィルムと同様に一部の光を反射して再循環させ、残りの光を屈折させるが、互い違いの方向にプリズムが傾いていることによって、バックライトの見かけの軸上輝度を効果的に増加させる。プリズムの傾きによる効果は、出力光円錐の大きさを増加させることである。
【０１７０】
図９は、丸みを帯びたプリズム頂点を有する調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の別の実施形態を示している。調光フィルム３３０は、光学層と一体的に形成された可撓性ベース層３３２を特徴とする。この調光フィルムは、１組の互いに反対側の表面３３４、３３６を有し、これらの両方がベース層３３２と一体的に形成されている。表面３３４は、一連の突出する光拡散要素３３８を特徴とする。これらの要素は、層３３２と同じ材料でできた表面内の「バンプ」の形態であってよい。表面３３６は、ベース層３３２と一体的に形成された、とがっていない、すなわち丸みを帯びたピーク３４０を有する直線状プリズムの配列を特徴とする。これらのピークは、弦幅３４２と、断面ピッチ幅３４４と、曲率半径３４６と、根元角３４８とを特徴とし、弦幅は、断面ピッチ幅の約２０〜４０％に等しくなり、曲率半径は、断面ピッチ幅の約２０〜５０％に等しくなる。根元角は、約７０〜１１０度の範囲内、または約８５〜９５度の範囲内であり、根元角が約９０度であることが好ましい。この配列内のプリズムの配置は、所望の光学性能が最大化されるように選択される。
【０１７１】
丸みを帯びたプリズム頂点の微細構造化物品（たとえば調光フィルム）は、通常、利得の減少が問題となる。しかし、本発明の高屈折率表面改質コロイドナノ粒子を加えることによって、丸みを帯びたプリズム頂点の微細構造化物品の利得の減少を相殺することができる。
【０１７２】
図１０は、平坦または平面状のプリズム頂点を有する調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の別の実施形態を示している。調光フィルム４３０は、光学層と一体的に形成された可撓性ベース層４３２を特徴とする。この輝度向上フィルムは、１組の互いに反対側の表面４３４、４３６を有し、これらの両方がベース層４３２と一体的に形成されている。表面４３４は、一連の突出する光拡散要素４３８を特徴とする。これらの要素は、層４３２と同じ材料でできた表面内の「平坦なバンプ」の形態であってよい。表面４３６は、ベース層４３２と一体的に形成された平坦または平面状のピーク４４０を有する直線状プリズムの配列を特徴とする。これらのピークは、平坦な幅４４２と断面ピッチ幅４４４とを特徴とし、この平坦な幅は断面ピッチ幅の約０〜３０％にすることができる。
【０１７３】
光ガイドから光を抽出する別の方法は、減衰全内部反射（ＴＩＲ）を使用することである。ある種類の減衰ＴＩＲでは、光ガイドはくさび形であり、光ガイドの厚い端部上に入射する光線は、光ガイドの上面および底面に対して臨界角になるまで全内部反射する。これらの臨界角となる前の光線は、次に、出力面に対して視射角で抽出される、またはより簡潔には光ガイドから屈折する。ディスプレイ装置の照明において有用となるためには、次に、ディスプレイ装置の観察軸または出力軸に対して実質的に平行になるように、これらの光線が進路変更する必要がある。通常、この進路変更は、回転レンズまたは回転フィルムを使用して行われる。
【０１７４】
図１１〜図１３は、回転フィルムを含む照明装置を示している。耐久性の回転フィルムを形成するために、回転フィルムは、本明細書に開示される本発明の材料を含むことができる。回転レンズまたは回転フィルムは、通常、入力面上に形成されたプリズム構造を含み、この入力面は光ガイドに隣接して配置される。通常は出力面に対して３０度未満である視射角で光ガイドを出る光線は、このプリズム構造に当たる。回転レンズまたはフィルムによって、ディスプレイの観察軸に対して実質的に平行な方向などの所望の方向に光線が向けられるように、これらの光線は、プリズム構造の第１の表面によって屈折し、プリズム構造の第２の表面によって反射する。
【０１７５】
図１１を参照すると、照明システム５１０は、光結合した、光源５１２と；光源反射体５１４と；出力面５１８、裏面５２０、入力面５２１、および端面５２２を有する光ガイド５１６と；裏面５２０に隣接する反射体５２４と；入力面５２８および出力面５３０を有する第１の光方向転換要素５２６と；第２の光方向転換要素５３２と；反射型偏光子５３４とを含む。光ガイド５１６は、くさび形またはその変形であってよい。よく知られているように、光ガイドの目的は、光源５１２よりもはるかに広い領域にわたって、より具体的には、出力面５１８によって形成される領域の実質的に全体にわたって、光源５１２からの光を均一に分散させることである。光ガイド５１６は、小型で薄いパッケージ内でこれらの役割を果たすことがさらに好ましい。
【０１７６】
光源５１２は、光ガイド５１６の入力面５２１に端部結合したＣＣＦＬであってよく、ランプ反射体５１４は、ランプの空隙を形成しながら光源５１２の周囲に巻き付けられる反射フィルムであってよい。反射体５２４は光ガイド５１６を裏打ちしており、効率的な後方反射体、たとえば、ランベルト面または鏡面フィルム、あるいはそれらの組み合わせであってよい。
【０１７７】
端部結合した光は、ＴＩＲによって閉じ込められて、入力面５２１から端面５２２に向けて伝播する。ＴＩＲが減衰することによって、光ガイド５１６から光が抽出される。光ガイド５１６内に閉じ込められた光線は、くさび角度のために、それぞれＴＩＲによるはね返りを起こしながら上部および底部の壁の面に対する入射角が増加していく。したがって、最終的には、ＴＩＲによって閉じ込められなくなるため、光は、出力面５１８および裏面５２０のそれぞれから屈折して出てくる。裏面５２０から屈折して出てきた光は、反射体５２４によって鏡面反射または拡散反射のいずれかが起こって光ガイド５１６に戻り、大部分は光ガイド５１６を透過する。第１の光方向転換要素５２６は、好ましい観察方向と実質的に平行な方向に沿って、出力面５１８を出た光線を方向転換させるように配列されている。好ましい観察方向は、出力面５１８に垂直な方向であってよいが、より典型的には出力面５１８に対してある角度で存在する。
【０１７８】
図１２に示されるように、第１の光方向転換要素５２６は光透過性調光フィルムであり、その出力面５３０は実質的に平面状であり、入力面５２８にはプリズム５３８、５４０、および５４２の配列５３６が形成されている。第２の光方向転換要素５３２も光透過性フィルムであってよく、たとえば、３Ｍの輝度向上フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ）製品（ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より商品名「ＢＥＦＩＩＩ」で販売される）などの輝度向上フィルムであってよい。反射型偏光子５３４は、無機、ポリマー、コレステリック液晶の反射型偏光子またはフィルムであってよい。好適なフィルムは、３Ｍの拡散反射型偏光フィルム（Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ ｆｉｌｍ）製品（３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より商品名「ＤＲＰＦ」で販売される）または鏡面反射型偏光子フィルム（Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ ｆｉｌｍ）製品（３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より商品名「ＤＢＥＦ」で販売される）である。
【０１７９】
配列５３６内で、プリズム５３８、５４０、および５４２のそれぞれは、それぞれの隣接するプリズムと比較して異なる側面角度で形成することができる。すなわち、プリズム５４０は、プリズム５３８（角度ＡおよびＢ）、およびプリズム５４２（角度ＥおよびＦ）とは異なる側面角度（角度ＣおよびＤ）で形成することができる。図示されているように、プリズム５３８は角度ＡおよびＢの合計に等しいプリズム角度、すなわち夾角を有する。同様に、プリズム５４０は角度ＣおよびＤの合計に等しいプリズム角度を有し、プリズム５４２は角度ＥおよびＦの合計に等しいプリズム角度を有する。配列５３６は、異なるプリズム角度に基づく３つの異なるプリズム構造を含むとして示されているが、実質的にあらゆる数の異なるプリズムを使用できることを理解されたい。
【０１８０】
プリズム５３８、５４０、および５４２は、同じプリズム角度を有するが、プリズムの方向が異なるように形成することもできる。図１２中、プリズム５３８に対してプリズム軸「ｌ」が示されている。プリズム軸ｌは、プリズム５３８に関して示されているように、出力面５３０に対して垂直に配置することができるし、あるいは、プリズム５４０および５４２に関してそれぞれ架空の軸「ｌ+」および「ｌ-」で示されるように、光源に向かう方向または離れる方向で出力面に対してある角度で配置することもできる。
【０１８１】
プリズム５３８、５４０、および５４２は、図１２に示されるように配列５３６内でプリズムの規則的な繰り返しパターンまたは集団５４３で配列することができ、配列５３６は類似のプリズムが類似のプリズムに隣接するようには示されていないが、そのような構成を使用することもできる。さらに、配列５３６内で、プリズム５３８、５４０、および５４２は、プリズム構成５３８などの第１のプリズム構成から、プリズム構成５４０などの第２のプリズム構成などに連続的に変化させることもできる。たとえば、プリズム構成は、第１のプリズム構成から第２のプリズム構成に、ある変化度で変化することができる。あるいは、プリズムは、図１２に示される構造と類似して、段階的に変化することもできる。各集団５４３内で、プリズムは、空間リップル周波数より小さくなるように選択されたプリズムピッチを有する。同様に、集団としても、規則的な集団のピッチを有することができる。プリズム配列は図１２に示されるように対称である場合もあるし、プリズム配列は非対称である場合もある。
【０１８２】
図１２に示される配列５３６は、対称の構成を有するプリズムを有するが、図１３に示されるような光方向転換要素５２６’中に形成された配列５３６’などのプリズム配列を使用することもできる。次に図１３を参照すると、配列５３６’中、プリズム５３８’はたとえば、角度Ｂ’とは等しくない角度Ａ’を有する。同様に、プリズム５４０’および５４２’の場合、角度Ｃ’は、角度Ａ’とも角度Ｄ’とも等しくなく、角度Ｅ’は、角度Ａ’、角度Ｃ’、および角度Ｆ’のいずれとも等しくない。配列５３６’は、所定の角度を有する１つのダイヤモンド切削工具を使用し、その工具を傾けることによって、異なるプリズム角度を有し対称の突出プリズムをそれぞれ切削することによって、好都合に形成することができる。しかし、１つの切削工具を使用すると、これらのプリズム角度は同じになる、すなわち、Ａ＋Ｂ＝Ｃ＋Ｄ＝Ｅ＋Ｆとなることを理解されたい。
【０１８３】
配列５３６内にわずか２つの異なるプリズム構成を使用し配置できることも考慮されるが、光ガイド５１６からの出力特性を修正するために必要な種類のプリズムサイズを使用することができる。プリズム側面角度を変動させる目的の１つは、第１の光方向転換要素５２６での変動する屈折量を拡大し付与することである。プリズム５３８、５４０、および５４２の構成のばらつきは、光ガイドの入力アパーチャのサンプリングを実質的に均一にする機能を果たし、それによって、光ガイド５１６から抽出された光の不均一性が最小限となる。全体的な結果として、特に光ガイド５１６の入口端５２１付近におけるリップル効果が効率的に最小限となる。
【０１８４】
本発明は、本明細書に記載される特定の例に限定されると見なすべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲に公正に記載される本発明のすべての態様を含むものと理解すべきである。本発明が適用可能な種々の変更、等価の方法、および多数の構造は、本明細書を検討することによって、本発明が関連する当業者には明らかとなるであろう。
【実施例】
【０１８５】
試験方法
光子相関分光法（ＰＣＳ）
体積平均粒度は、マルバーン・シリーズ４７００粒度分析装置（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｓｅｒｉｅｓ ４７００ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｚｅｒ）（マサチューセッツ州サウスボロのマルバーン・インストルメンツ・インコーポレイテッド（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡ）より入手可能）を使用して光子相関分光法（ＰＣＳ）によって求めた。希釈したジルコニアゾル試料を、シリンジで加えられる圧力を使用して０．２μｍフィルタで濾過して、ガラスキュベット内に入れた後、ふたをした。データ収集を開始する前に、試料チャンバーの温度を２５℃で平衡化させた。提供されたソフトウェアを使用して、９０度の角度でＣＯＮＴＩＮ解析を行った。ＣＯＮＴＩＮは、一般的な逆変換問題を解析するための数学的方法として広く使用されており、Ｓ．Ｗ．プロベンチャー（Ｐｒｏｖｅｎｃｈｅｒ）、Ｃｏｍｐｕｔ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２７、２２９（１９８２年）により詳細に記載されている。この解析は、２４データビンを使用して行った。以下の値を計算に使用した：水の屈折率は１．３３３であり、水の粘度は０．８９０センチポアズであり、ジルコニア粒子の屈折率は１．９である。
【０１８６】
ＰＣＳデータに基づいて、２つの粒度測定について計算した。ナノメートルの単位で報告される強度平均粒度は、散乱光強度分布の平均値に対応する粒度に等しい。散乱光強度は粒径の６乗に比例する。ナノメートルの単位で同様に報告される体積平均粒度は、ジルコニア粒子の屈折率と分散媒体（すなわち水）の屈折率との両方を考慮して散乱光強度分布から計算される体積分布から誘導される。体積平均粒度は、体積分布の平均に対応する粒度に等しい。
【０１８７】
強度平均粒度を体積平均粒度で割ることによって、粒度分布の指標となる比を得た。
【０１８８】
結晶構造およびサイズ（ＸＲＤ分析）
メノウ製乳鉢および乳棒を使用して手で粉砕することによって、乾燥ジルコニア試料の粒度を小さくした。両面テープの断片を接着した顕微鏡用スライドガラスの上に、多めの量の試料をスパチュラで載せた。スパチュラの刃の部分を使用して試料をテープに押し付けることによって、試料を接着剤中に押し込んだ。スパチュラの刃の端部で試料領域をこすることによって過剰の試料を取り除くと、接着剤に接着した粒子の薄い層が残った。こすった後に残った弱く接着した試料は、硬い表面に顕微鏡スライドを強くたたきつけることで除去した。同様の方法で、コランダム（リンデ（Ｌｉｎｄｅ）１．０μｍアルミナ研磨粉末、ロット番号（Ｌｏｔ Ｎｕｍｂｅｒ）Ｃ０６２、インディアナ州インディアナポリスのユニオン・カーバイド（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ，Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，ＩＮ））を用意し、計測の広がり（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）に関して回折計を較正するために使用した。
【０１８９】
反射配置、銅Ｋα放射線、および散乱放射線の比例検出レジストリを有するフィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）垂直回折計を使用して、Ｘ線回折スキャンを行った。この回折計には、可変ビームスリット、固定回折ビームスリット、およびグラファイト回折ビームモノクロメーターを取り付けた。０．０４度の刻み幅および８秒の滞留時間を使用して、２５〜５５度の２シータ（２θ）から調査スキャンを行った。４５ｋＶおよび３５ｍＡのＸ線発生器設定を使用した。数回の個別のコランダムのマウントについて３つの別々の領域で、コランダム標準物質のデータ収集を行った。薄層試料マウントの３つの別々の領域でデータ収集を行った。
【０１９０】
観察した回折ピークは、回折データ国際センター（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ）（ＩＣＤＤ）粉末回折データベース（セット１〜４７、ＩＣＤＤ、ペンシルバニア州ニュートンスクエア（Ｎｅｗｔｏｎ Ｓｑｕａｒｅ，ＰＡ））に含まれる基準回折パターンと比較することで同定し、立方晶／正方晶（Ｃ／Ｔ）または単斜晶（Ｍ）のいずれの形態のジルコニアであるかを決定した。立方相（１１１）ピークおよび正方相の（１０１）ピークは、これらの相を合わせたものが報告されているため、分離することができなかった。各ジルコニア形態の量は、相対基準によって評価し、最も大きい回折ピークを有するジルコニアの形態を相対強度値１００とした。残りの結晶ジルコニアの形態の最も強い線は、上記の最も大きい線を基準にしてスケール変更して、１〜１００の間の値を与えた。
【０１９１】
コランダムにより観察された最大回折のピーク幅は、プロファイルフィッティングによって求めた。平均コランダムピーク幅とコランダムピーク位置（２θ）との間の関係を、これらのデータの多項フィッティングによって求めることで、コランダムの試験範囲内のあらゆるピーク位置における計測幅（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ ｂｒｅａｄｔｈ）を評価するために使用される連続関数を得た。ジルコニアにより観察された最大回折のピーク幅は、観察された回折ピークのプロファイルフィッティングによって求めた。存在することが分かったジルコニア相に依存して、以下のピーク幅を求めた：
立方晶／正方晶の（Ｃ／Ｔ）：（１ １ １）
単斜晶（Ｍ）：（−１ １ １）、および（１ １ １）
Ｋα1およびＫα2の波長成分を有するピアソン（Ｐｅａｒｓｏｎ）ＶＩＩ型ピーク形状モデルで説明され、すべての場合で線形バックグラウンドモデルを使用した。幅は、度の単位を有するピーク半値全幅（ＦＷＨＭ）であることが分かった。プロファイルフィッティングは、ＪＡＤＥ回折ソフトウェアスイートの機能を使用することによって行った。試料ピーク幅は、同じ薄層試料マウントについて得られた３つの別々のデータ収集について評価した。
【０１９２】
コランダムの計器較正およびラジアンの単位に変換した補正ピーク幅から得た計測幅値を補間することによって、試料ピークの計測の広がりを補正した。シェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式を使用して一次結晶サイズを計算した。
【０１９３】
微結晶サイズ（Ｄ）＝Ｋλ／β（ｃｏｓθ）
【０１９４】
上記シェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式において、
Ｋ＝形状因子（この場合０．９）；
λ＝波長（１．５４０５９８Å）；
β＝計測の広がりを補正した後の計算ピーク幅（単位ラジアン）＝［計算ピークＦＷＨＭ−計測幅］（単位をラジアンに変換）であり、式中のＦＷＨＭは半値全幅であり；
θ＝１／２ピーク位置（散乱角度）である。
【０１９５】
立方晶／正方晶微結晶サイズは、（１ １ １）ピークを使用した３回の測定の平均として求めた。
【０１９６】
立方晶／正方晶の平均微結晶サイズ＝
［Ｄ（１ １ １）area1＋Ｄ（１ １ １）area2＋Ｄ（１ １ １）area3］／３
【０１９７】
単斜晶微結晶サイズは、（−１ １ １）ピークを使用した３回の測定および（１ １ １）ピークを使用した３回の測定の平均として求めた。
【０１９８】
単斜晶平均微結晶サイズ＝
［Ｄ（−１ １ １）area1＋Ｄ（−１ １ １）area2＋Ｄ（−１ １ １）area3＋
Ｄ（１ １ １）area1＋Ｄ（１ １ １）area2＋Ｄ（１ １ １）area3］／６
【０１９９】
立方相／正方相（Ｃ／Ｔ）および単斜相（Ｍ）の加重平均を計算した。
【０２００】
加重平均＝［（％Ｃ／Ｔ）（Ｃ／Ｔサイズ）＋（％Ｍ）（Ｍサイズ）］／１００
【０２０１】
この式中、
％Ｃ／Ｔ＝ジルコニア粒子の立方晶および正方晶微結晶含有物が寄与するパーセント結晶度；
Ｃ／Ｔサイズ＝立方晶および正方晶微結晶のサイズ；
％Ｍ＝ジルコニア粒子の単斜晶微結晶含有物が寄与するパーセント結晶度；
Ｍサイズ＝単斜晶微結晶のサイズ。
【０２０２】
分散指数
分散指数は、ＰＣＳによって測定した体積平均サイズをＸＲＤによって測定した加重平均微結晶サイズで割った値に等しい。
【０２０３】
重量パーセント固形分
重量パーセント固形分は、３〜６グラムの試料を１２０℃で３０分間乾燥させることによって求めた。パーセント固形分は、湿潤時試料重量（すなわち、乾燥前の重量、重量wet）および、乾燥試料の重量（すなわち、乾燥後の重量、重量dry）から、次式を使用して計算することができる。
重量％固形分＝１００（重量dry）／重量wet
【０２０４】
熱重量分析（ＴＧＡ）
ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率および重量パーセント無機酸化物は、ＴＡインストルメンツ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）（デラウェア州ニューキャッスル（Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ））のモデル（Ｍｏｄｅｌ）２９５０ ＴＧＡを使用した熱重量分析によって求めた。
【０２０５】
ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率を求めるために、最初に、試料（たとえば３〜６グラム）をオーブン中１２０℃で３０分間加熱することによって乾燥させた。乾燥した試料（たとえば３０〜６０ｍｇ）をＴＧＡ中で８５℃で平衡化させた。次に温度を２０℃／分の速度で２００℃まで上昇させ、２００℃で２０分間維持し、２０℃／分で９００℃まで上昇させ、９００℃で２０分間維持した。有機材料は２００℃〜９００℃の間で揮発し、ＺｒＯ2およびＹ2Ｏ3などの無機酸化物のみが残留した。次式を使用してパーセント重量減を計算した。
【０２０６】
％重量減＝１００（％重量200C−％重量900C）／％重量900C
【０２０７】
％重量200Cは、２００℃における試料の重量（重量200C）と、分析に使用される乾燥試料（たとえば、分析前に１２０℃で乾燥させた試料）の重量（重量dry）とから計算した。
【０２０８】
％重量200C＝１００（重量200C）／重量dry
【０２０９】
％重量900Cは、９００℃における試料の重量（重量900C）と、分析に使用される乾燥試料（たとえば、分析前に１２０℃で乾燥させた試料）の重量（重量dry）とから計算した。
【０２１０】
％重量900C＝１００（重量900C）／重量dry
【０２１１】
ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率は次式によって求められ
【０２１２】
％転化率＝１００（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）
【０２１３】
式中、Ａは第１の供給材料のパーセント重量減であり、Ｂはジルコニウム含有中間体のパーセント重量減であり、Ｃはジルコニアゾルのパーセント重量減である。
【０２１４】
重量パーセント無機酸化物は、重量パーセント固形分と、９００℃における重量パーセント酸化物とから計算した。すなわち、重量パーセント無機酸化物は、次式を使用して計算することができる。
【０２１５】
重量％無機酸化物＝（重量％固形分）（％重量900C）／１００
【０２１６】
屈折率
屈折率は、ミルトン・ロイ・カンパニー（Ｍｉｌｔｏｎ Ｒｏｙ Ｃｏ．）（ペンシルバニア州アイビーランド（Ｉｖｙｌａｎｄ，ＰＡ））より市販されているアッベ（Ａｂｂｅ）屈折計を使用して測定した。
【０２１７】
用語解説
特に明記しない限り、すべての化学試薬は、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手したもの、または入手可能なものである。
本明細書において使用される場合、
【０２１８】
「ＳＲ−３５１」または「ＴＭＰＡ」は、ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー・インコーポレイテッド（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）より入手したトリメチロールプロパントリアクリレートを意味し；
【０２１９】
「ＢＲ−３１」は、京都の第一工業製薬（Ｄａｉ−Ｉｃｈｉ Ｋｏｇｙｏ Ｓｅｉｙａｋｕ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）より入手したアクリル酸トリブロモフェノキシエチルを意味し；
【０２２０】
「ＳＲ−３３９」は、ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー・インコーポレイテッド（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）より入手したアクリル酸フェノキシエチルを意味し；
【０２２１】
「シルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１７４」は、ウエストバージニア州サウスチャールストンのＯＳｉスペシャルティーズ・ノース・アメリカ（ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈａｒｌｅｓｔｏｎ，ＷＶ）より入手したメタクリル酸トリメトキシシリルプロピルを意味し；
【０２２２】
「シルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１２３０」は、ウエストバージニア州サウスチャールストンのＯＳｉスペシャルティーズ・ノース・アメリカ（ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈａｒｌｅｓｔｏｎ，ＷＶ）より入手した独自開発のシランを意味し；
【０２２３】
「ＳＲ−２３８」は、ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー・インコーポレイテッド（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）より入手したヘキサンジオールジアクリレートを意味し；
【０２２４】
「ＢＣＥＡ」は、ジョージア州スマーナのサイテック・サーフェス・スペシャルティーズ（Ｃｙｔｅｃ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）より入手したアクリル酸β−カルボキシエチルを意味し；
【０２２５】
「ＮＯＥＡ」は、米国特許第６，５４１，５９１号明細書に記載されるように調製したアクリル酸１−ナフタロキシエチルを意味し；
【０２２６】
「ＮＳＥＡ」は、本願と同一の譲受人に譲渡された同時係属中の米国特許出願第１１／０２６５７３号明細書に記載されるように調製したアクリル酸２−ナフタルチオエチルを意味し；
【０２２７】
「ＲＤＸ−５１０２７」は、ジョージア州スマーナのサーフェス・スペシャルティーズ・インコーポレイテッド（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）より入手したテトラブロモビスフェノールＡジアクリレートを意味し；
【０２２８】
「ＭＥＥＡＡ」は、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手したメトキシエトキシ酢酸を意味し；
【０２２９】
「ＨＤＤＡ」は、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手したヘキサンジオールジアクリレートを意味し；
【０２３０】
「ＴＭＰＴＡ」は、トリメチロールプロパントリアクリレートを意味し；
【０２３１】
「ＴＰＯ−Ｌ」は、商品名「ルシリン（ＬＵＣＩＲＩＮ）ＴＰＯ−Ｌ」でニュージャージー州フローハムパークのＢＡＳＦコーポレーション（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．，Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ，ＮＪ）より入手可能な２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン酸エチルを意味し；
【０２３２】
「プロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８」は、ニューヨーク州タリータウンのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）より入手した重合阻害剤を意味する。
【０２３３】
輝度向上フィルムの作製
プリズムの側面の傾斜によって画定される９０°の頂点角度を有する微細複製工具を使用して、重合性樹脂組成物から輝度向上フィルムを作製した。
【０２３４】
実施例１〜５、７、および８の樹脂を使用する第１の組の実験においては、隣接する頂点間の平均距離が約５０マイクロメートルであり、プリズムの頂点は鋭く、プリズムは、３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より商品名「ビキュイティＢＥＦ ＩＩＩ９０／５０フィルム」（ＶＩＫＵＩＴＩ ＢＥＦ ＩＩＩ９０／５０ ＦＩＬＭ）で販売される輝度向上フィルムと同様に長さに沿って高さが変動するものであった。重合性樹脂組成物は、約５０℃の温度まで加熱し、連続フィルムを形成するのに十分な体積で、微細複製工具上に注いだ。５ミルのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）をこの重合性樹脂と接触させた。重合性樹脂がＰＥＴと微細複製工具との間に広がるように、ＰＥＴ、重合性樹脂、および微細複製工具をコーティングバー装置の下で引っ張った。重合性樹脂の厚さが約２５マイクロメートルとなるように、微細複製工具に対してコーティングバーを配置した。微細複製工具とＰＥＴフィルムとの間に重合性樹脂層が形成された後、紫外線硬化装置中で重合性樹脂を約３０００ミリジュール／ｃｍ2に曝露することによって重合性樹脂層を硬化させた。硬化後、重合した樹脂およびＰＥＴフィルムを微細複製工具から剥離した。
【０２３５】
実施例４の樹脂を使用する第２の組の実験においては、隣接する頂点間の平均距離が約２４マイクロメートルであり（「ＨＴＢＥＦ」）、プリズムの頂点は鋭かった。重合性樹脂組成物は、約５０℃の温度まで加熱し、連続フィルムを形成するのに十分な体積で、微細複製工具上に注いだ。２ミルのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）をこの重合性樹脂と接触させた。重合性樹脂がＰＥＴと微細複製工具との間に広がるように、ＰＥＴ、重合性樹脂、および微細複製工具をコーティングバー装置の下で引っ張った。重合性樹脂の厚さが約１３マイクロメートルとなるように、微細複製工具に対してコーティングバーを配置した。微細複製工具とＰＥＴフィルムとの間に重合性樹脂層が形成された後、紫外線硬化装置中で重合性樹脂を約３０００ミリジュール／ｃｍ2に曝露することによって重合性樹脂層を硬化させた。硬化後、重合した樹脂およびＰＥＴフィルムを微細複製工具から剥離した。
【０２３６】
実施例６の樹脂を使用し、ＰＥＴフィルムの代わりに輝度向上フィルム（３Ｍより商品名「ビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐ」で市販されている）上にコーティングする第３の組の実験においては、隣接する頂点間の平均距離が約２４マイクロメートルであり、プリズムの頂点は鋭かった。重合性樹脂組成物は、約５０℃の温度まで加熱し、連続フィルムを形成するのに十分な体積で、微細複製工具上に注いだ。ビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルムをこの重合性樹脂と接触させた。重合性樹脂がビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルムと微細複製工具との間に広がるように、ビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルム、重合性樹脂、および微細複製工具をコーティングバー装置の下で引っ張った。重合性樹脂の厚さが約１３マイクロメートルとなるように、微細複製工具に対してコーティングバーを配置した。微細複製工具とビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルムとの間に重合性樹脂層が形成された後、紫外線硬化装置中で重合性樹脂を約３０００ミリジュール／ｃｍ2に曝露することによって重合性樹脂層を硬化させた。硬化後、重合した樹脂およびビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルムを微細複製工具から剥離した。
【０２３７】
カリフォルニア州チャッツワースのフォト・リサーチ・インコーポレイテッド（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ，Ｃｈａｔｓｗｏｒｔｈ，ＣＡ）より入手可能なスペクトラスキャン（ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ）（登録商標）ＰＲ−６５０スペクトラカラリメーター（ＳｐｅｃｔｒａＣｏｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）上で、得られた輝度向上フィルムの利得を測定した。実施例の輝度向上フィルムの利得を表１に示す。輝度向上フィルム試料を切断し、フォスター（Ｆｏｓｔｅｒ）ＤＣＲ ＩＩ光源を使用したライトパイプを介して照明されるテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）照明管の上に配置し、プリズムの溝がテフロン（登録商標）照明管の前面と平行になるようにした。テフロン（登録商標）照明管の前面に対して偏光フィルムの通過軸が垂直になるように、偏光フィルムシートを輝度向上フィルムの上に配置した。一部の試料については、同じ輝度向上フィルムの第２のシートを第１のシートの下に配置し、第２のシートの溝の方向が、テフロン（登録商標）照明管の前面に対して垂直になるようにした。
【０２３８】
利得測定における輝度向上フィルムの構成を、「ＨＢＥＦ ＩＩＩ」（３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より商品名「ビキュイティＢＥＦ ＩＩＩ９０／５０フィルム」（ＶＩＫＵＩＴＩ ＢＥＦ ＩＩＩ９０／５０ ＦＩＬＭ）で販売される輝度向上フィルムと類似の第１の組の実験において作製したフィルム）、「ＨＸＢＥＦ ＩＩＩ」（第１の組の実験の２枚のＨＢＥＦ ＩＩＩフィルムの積層体であり、各フィルムの頂点稜線部が他方のフィルムと直交するように、テフロン（登録商標）照明管上に配置され、隣接する頂点間の距離は５０マイクロメートルである）、「ＨＴＢＥＦ」（隣接する頂点間の距離が２４マイクロメートルである第２の組の実験で作製したフィルム）、「ＨＸＴＢＥＦ」（第２の組の実験の２枚のＨＴＢＥＦフィルムの積層体であり、各フィルムの頂点稜線部が、他方のフィルムの頂点稜線部と直交している）、「ＨＤＢＥＦ」（隣接する頂点間の距離が２４マイクロメートルである第３の組の実験で作製したフィルム）、「ＨＤＢＥＦ／Ｔ−ＢＥＦ」（２枚のフィルムの積層体であり、その一方は第３の組の実験で作製され、他方のフィルムは商品名「ビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）Ｔ−ＢＥＦ」で３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より市販されている）と呼ぶ。
【０２３９】
調製例１：ジルコニアゾル１の調製
酢酸イットリウム水和物（３８．５８ｇ；ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手した）を、酢酸ジルコニウム溶液（１５００．０ｇ；マサチューセッツ州アッシュランドのナイアコール・ナノテクノロジーズ・インコーポレイテッド（Ｎｙａｃｏｌ Ｎａｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡ）より入手可能）中に溶解させた。この混合物を室温で終夜乾燥させ、次に強制空気オーブン中９０℃で４時間さらに乾燥させた。この結果得られた固体を、１２．５重量パーセント溶液を得るのに十分な脱イオン水中に溶解させた。この溶液（すなわち、第１の供給材料）を、２０６℃に加熱した油浴中に浸漬した１００フィートの外径０．２５インチのステンレス鋼管に、８０ミリリットル／分の速度で圧送した。次に、この流れを氷水浴中に浸漬した別の４０フィートの長さの管に通した。背圧調整器を管の末端に配置して、２６０〜２９０ｐｓｉｇの出口圧力を維持した。このステップにおける生成物は、白色固体の微粒子の懸濁液であった。ロータリーエバポレーターを使用して、この液体懸濁液を１４．５重量パーセント固形分まで濃縮した。この濃縮懸濁液（すなわち、第２の供給材料）を、２０６℃に加熱した油浴中に浸漬した１００フィートの外径０．２５インチのステンレス鋼管に、１０ミリリットル／分の速度で圧送した。次に、この流れを氷水浴中に浸漬した別の４０フィートの長さの管に通した。背圧調整器を管の末端に配置して、２６０〜２７０ｐｓｉｇの出口圧力を維持した。このステップの生成物は、１０．５重量パーセント固形分と測定されたゾル（すなわち、ジルコニアゾル）であった。この調製例の特性決定データを表２および３に示す。
【０２４０】
調製例２：ジルコニアゾル２の調製
酢酸イットリウム水和物（７９．５ｇ；ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手した）を酢酸ジルコニウム溶液（３０００．０ｇ；マサチューセッツ州アッシュランドのナイアコール・ナノテクノロジーズ・インコーポレイテッド（Ｎｙａｃｏｌ Ｎａｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡ））より入手可能）中に溶解させた。この混合物を室温で終夜乾燥させ、次に強制空気オーブン中９０℃で４時間さらに乾燥させた。この結果得られた固体を、１２．５重量パーセント溶液を得るのに十分な脱イオン水中に溶解させた。この溶液（すなわち、第１の供給材料）を、２０６℃に加熱した油浴中に浸漬した１００フィートの外径０．２５インチのステンレス鋼管に、８０ミリリットル／分の速度で圧送した。次に、この流れを氷水浴中に浸漬した別の４０フィートの長さの管に通した。背圧調整器を管の末端に配置して、２５０〜３１０ｐｓｉｇの出口圧力を維持した。このステップにおける生成物は、白色固体の微粒子の懸濁液であった。ロータリーエバポレーターを使用して、この液体懸濁液を１４．５重量パーセント固形分まで濃縮した。この濃縮懸濁液（すなわち、第２の供給材料）を、２０６℃に加熱した油浴中に浸漬した１００フィートの外径０．２５インチのステンレス鋼管に、１０ミリリットル／分の速度で圧送した。次に、この流れを氷水浴中に浸漬した別の４０フィートの長さの管に通した。背圧調整器を管の末端に配置して、２３０〜３４０ｐｓｉｇの出口圧力を維持した。このステップの生成物はゾル（すなわち、ジルコニアゾル）であり、ロータリーエバポレーターを使用して濃縮して４０．５重量パーセントの濃度のゾルを得た。この調製例の特性決定データは表２および３に含まれている。
【０２４１】
調製例３：ジルコニアゾル３の調製
調製例２と同じ組成を有する混合物を調製した。調製例２に記載の手順と類似の手順を使用し、より大きな直径の管を有する熱水反応器中で別のジルコニアゾルを調製した。この例の特性決定データは表２および３に含まれている。
【０２４２】
実施例１
１２，０００を超えるＭＷＣＯを有する透析膜（ミズーリ州セントルイスのシグマ−アルドリッチ・コーポレーション（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｒｐ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より入手可能）を使用して、調製例１のジルコニアゾルを約１２時間透析することで、１０．９３重量パーセント固形分の安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（４３５．０１ｇ）およびＭＥＥＡＡ（９．８５ｇ）を１リットルの丸底フラスコに投入し、その混合物を回転蒸発によって濃縮した。次に、濃縮したゾルにイソプロパノール（３０ｇ）およびＮＳＥＡ（３５．００ｇ）を加えることで、分散液を形成した。次に、ロータリーエバポレーターを使用してこの分散液を濃縮することで、４８．８３重量パーセントのジルコニアを含有し、１．６７４の屈折率を有する硬化性樹脂を得た。４０．０９ｇのこの硬化性樹脂に０．３９ｇのＴＰＯ−Ｌを加えることによって混合物を調製した。次に、１０．０３ｇのこの混合物に０．９８ｇのＳＲ−３５１を加えた。
【０２４３】
実施例２
１２，０００を超えるＭＷＣＯを有する透析膜（ミズーリ州セントルイスのシグマ−アルドリッチ・コーポレーション（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｒｐ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より入手可能）を使用して、調製例１のジルコニアゾルを約１２時間透析することで、１０．９３重量パーセント固形分を有する安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（４３７．０２ｇ）およびＭＥＥＡＡ（１０ｇ）を１リットルの丸底フラスコに投入し、ロータリーエバポレーターを使用して、その混合物を乾燥するまで濃縮した。こうして得た粉末を脱イオン水中に分散させて、２１．４５重量パーセントのジルコニアの混合物を得た。この分散液（２０６．５ｇ）を瓶に投入し、撹拌しながら、１−メトキシ−２−プロパノール（３００ｇ）、シルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１７４（９．８９ｇ）、およびシルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１２３０（６．６４ｇ）を加えた。次に、この混合物を１リットルのねじ口瓶中に注いで密封し、次に９０℃で３時間加熱した。次に、この混合物を丸底フラスコに移し、ロータリーエバポレーターで濃縮して、約２５．４重量パーセントのジルコニアの混合物（すなわち濃縮ジルコニア）を得た。
【０２４４】
脱イオン水（４５０ｇ）および濃アンモニア水溶液（１３．９ｇの２９重量パーセント溶液）を１Ｌのビーカーに投入した。撹拌しながらこのビーカーに、上記濃縮ジルコニア分散液をゆっくりと加えた。これにより得られた白色沈殿物を減圧濾過によって単離し、脱イオン水で洗浄した。この水分を含む固体生成物を、丸底フラスコ中の１−メトキシ−２−プロパノール中に分散させて、２０．５３重量パーセント固形分の濃度を有する混合物を得た。この混合物（１１７．０３ｇ）、ＳＲ−３３９（１５．１２ｇ）、ＨＤＤＡ（１．６８ｇ）、プロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８の５重量パーセント水溶液（０．１３ｇ）を丸底フラスコに加えた。ロータリーエバポレーターを使用して水および１−メトキシ−２−プロパノールを除去することで、屈折率が１．５８４の屈折率を有する４７．０重量パーセントのジルコニアの硬化性樹脂を得た。
【０２４５】
実施例３
１２，０００〜１４，０００のＭＷＣＯを有するスペクトラポール（ＳＰＥＣＴＲＡＰＯＲ）透析膜（ペンシルバニア州ウエストチェスターのＶＷＲインターナショナル（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ）より入手した）を使用して、調製例２のジルコニアゾルを約４．５時間透析することで、３３．８５重量パーセント固形分を有する安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（５３．１３ｇ）、ＭＥＥＡＡ（１．５９ｇ）、ＢＣＥＡ（１．１４ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（１３３ｇ）、ＮＳＥＡ（７．０９ｇ）、およびＴＭＰＴＡ（０．９７ｇ）を丸底フラスコに投入し、回転蒸発によって濃縮した。このジルコニア含有樹脂は、５８．５７重量パーセントのジルコニアであり、１．６８２の屈折率を有した。このジルコニア含有樹脂（２１．９４ｇ）とＴＰＯ−Ｌ（０．０９ｇ）とを互いに混合した。
【０２４６】
実施例４
１２，０００〜１４，０００のＭＷＣＯを有するスペクトラポール（ＳＰＥＣＴＲＡＰＯＲ）透析膜（ペンシルバニア州ウエストチェスターのＶＷＲインターナショナル（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ）より入手した）を使用して、調製例２のジルコニアゾルを約４．５時間透析することで、３３．８５重量パーセント固形分を有する安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（１０９．９０ｇ）、ＭＥＥＡＡ（３．２８ｇ）、ＢＣＥＡ（２．３６ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（２００ｇ）、ＮＯＥＡ（１４．６８ｇ）、およびＴＭＰＴＡ（２．００ｇ）を丸底フラスコに投入し、回転蒸発によって濃縮した。このジルコニア含有樹脂は、５７．２２重量パーセントのジルコニアであり、１．６６１の屈折率を有した。このジルコニア含有樹脂（２９．４７ｇ）とＴＰＯ−Ｌ（０．１３ｇ）とを互いに混合した。
【０２４７】
実施例５
１２，０００〜１４，０００のＭＷＣＯを有するスペクトラポール（ＳＰＥＣＴＲＡＰＯＲ）透析膜（ペンシルバニア州ウエストチェスターのＶＷＲインターナショナル（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ）より入手した）を使用して、調製例２のジルコニアゾルを約４．５時間透析することで、３３．８５重量パーセント固形分を有する安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（１４４．０２ｇ）、ＭＥＥＡＡ（４．３０ｇ）、ＢＣＥＡ（３．０９ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（３００ｇ）、ＮＯＥＡ（１０．２２ｇ）、ＴＭＰＴＡ（４．３８ｇ）、ＢＲ３１（２１．８９ｇ）、およびプロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８の５重量パーセント水溶液（０．３ｇ）を丸底フラスコに投入した。アルコールおよび水を回転蒸発によって除去した。得られたジルコニア含有樹脂は、４６．９７重量パーセントのジルコニアであり、１．６３６の屈折率を有した。ジルコニア含有樹脂（４９．０３ｇ）とＴＰＯ−Ｌ（０．２６ｇ）とを互いに混合した。
【０２４８】
実施例６
調製例３のジルコニアゾル（１００．００ｇ）、ＭＥＥＡＡ（４．４４ｇ）、ＢＣＥＡ（２．１３ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（１１５ｇ）、ＳＲ−３３９／ＢＲ３１の５０／５０混合物（２９．７８ｇ）、およびプロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８の５重量パーセント水溶液（０．１２ｇ）を丸底フラスコに投入した。アルコールおよび水を回転蒸発によって除去した。得られたジルコニア含有樹脂は、約５３．３重量パーセントのジルコニアであり、１．６４２の屈折率を有した。この混合物にＴＰＯ−Ｌを加えて、１００重量部当たり０．４７重量部のＴＰＯ−Ｌを含有する組成物を得た。
【０２４９】
実施例７
調製例３のジルコニアゾル（５０．０ｇ）、ＭＥＥＡＡ（２．２２ｇ）、ＢＣＥＡ（１．０６ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（７５．０ｇ）、およびＳＲ−３３９とＲＤＸ−５１２０７との等重量部混合物（１７．６０ｇ）を丸底フラスコに投入した。ロータリーエバポレーターを使用して、この混合物を濃縮して、４９．５９重量パーセントのジルコニアおよび１．６３９の屈折率を有する硬化性樹脂を得た。１００重量部当たり０．５重量部のＴＰＯ−Ｌを含有する組成物を得るのに十分な量のＴＰＯ−Ｌをこの混合物に加えた。
【０２５０】
実施例８
調製例３のジルコニアゾル（２００ｇ）、ＭＥＥＡＡ（８．８１ｇ）、ＢＣＥＡ（４．２２ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（２３０ｇ）、ＢＲ３１／ＳＲ−３３９／ＴＭＰＴＡの３８／５０／１２混合物（５９．１ｇ）、およびプロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８の５重量パーセント水溶液（０．２４ｇ）を丸底フラスコに投入した。アルコールおよび水を回転蒸発によって除去した。得られたジルコニア含有樹脂は、５２．３１重量パーセントのジルコニアであり、１．６３８の屈折率を有した。このジルコニア含有樹脂（１１６ｇ）とＴＰＯ−Ｌ（０．５５ｇ）とを互いに混合した。
【０２５１】
実施例９〜１９
実施例１〜８の樹脂を使用して作製した各輝度向上フィルムの利得を測定し、表１に示している。表１中、記号「−−−」は、その試料を作製しなかったことを意味する。これらのフィルムの製造に使用した手順は前述のものである。
【０２５２】
【表１】
【０２５３】
【表２】
【０２５４】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【０２５５】
【図１】例示的なジルコニア粒子の代表的なＸ線回折パターンである。
【図２】バックライト付き液晶ディスプレイ上の説明的な微細構造化調光フィルムの概略図である。
【図３】説明的な微細構造化調光フィルムの斜視図である。
【図４】高さが変動するプリズム要素を有する説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図５】高さが変動するプリズム要素を有する説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図６】説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図７】複数のプリズム要素が異なる高さを有し、それらの底部が異なる面内にある、説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図８】説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図９】説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図１０】説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図１１】説明的な回転フィルムを含む照明装置の概略図である。
【図１２】説明的な回転フィルムの断面図である。
【図１３】別の説明的な回転フィルムの断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光フィルムと、ジルコニア粒子を含有する調光フィルムの製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５，１７５，０３０号明細書（ルー（Ｌｕ）ら）、第５，１８３，５９７号明細書（ルー（Ｌｕ））、第５，９１７，６６４号明細書（オニール（Ｏ’Ｎｅｉｌｌ）ら）、第５，９１９，５５１号明細書（コブ・ジュニア（Ｃｏｂｂ，Ｊｒ．）ら）、第６，１１１，６９６号明細書（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）、第６，２８０，０６３Ｂ１号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、第６，３５６，３９Ｂ１号明細書（ガーディナー（Ｇａｒｄｉｎｅｒ）ら）に記載されるようなある種の微細構造化された光学製品は、構造化光学フィルムまたは調光フィルムと呼ばれる場合がある。調光フィルムとしては、たとえば、輝度向上フィルム、反射フィルム、回転フィルムなどを挙げることができる。これらの調光フィルムは、多種多様の用途を有する。たとえば、輝度向上フィルムは、エレクトロルミネッセンスパネル中に含まれる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ラップトップコンピュータ用ディスプレイ、ワードプロセッサ、デスクトップ用モニタ、手持ち式装置、テレビ、ビデオカメラ、ならびに自動車用および航空機用ディスプレイなどのバックライト付きフラットパネルディスプレイの輝度を増加させるために電子製品中に使用することができる。
【０００３】
輝度向上フィルム中の材料の屈折率は、バックライト付きディスプレイとともにこのようなフィルムを使用する場合に得られる輝度利得（すなわち、「利得」）と関連がある場合が多い。輝度が改善されると、ディスプレイを照明するためにより少ない電力を使用することによって、より効率的に電子製品を動作させることができる。電力の使用が少なくなると、多くの場合で電力消費量を減らすことができ、電子部品上の熱負荷を減少させることができ、電子製品の寿命を延長させることができる。輝度向上フィルムは、高屈折率（たとえば少なくとも１．４）のポリマー材料を含有することが多い。
【０００４】
調光フィルム中に含まれる微細構造は、交互に並ぶ一連の先端および溝などの種々の形態であってよい。ある例においては、調光フィルムは、対称的な先端および溝の規則的な繰り返しパターンを有する。別の例においては、調光フィルムは、非対称の先端および溝を有する。先端および溝の大きさ、方向、あるいは先端および溝の間の距離は、均一の場合もあるし、不均一の場合もある。
【０００５】
現行の一部の調光フィルムの欠点の１つは、微細構造の先端に機械的な損傷が起こりやすいことである。たとえば、指の爪、または硬く比較的鋭い端部で軽くこすると、微細構造の先端の破壊または破損が起こる場合がある。先端を破壊するのに十分な条件は、調光フィルムの通常の取扱中に発生しうる。たとえば、輝度向上フィルムの先端は、このようなフィルムを含む液晶ディスプレイの製造プロセス中に破壊される場合がある。
【０００６】
微細構造の先端が破壊されると、影響を受けた先端反射性および屈折性が低下し、透過光は実質的にすべてが前方角度に散乱する。調光フィルムがディスプレイ上の輝度向上フィルムであり、そのディスプレイをまっすぐ観察する場合、調光フィルム内の擦り傷を有する領域は、その周囲にある輝度向上フィルムの損傷していない領域よりも暗くなる。しかし、カットオフ角（すなわち、ディスプレイ上の画像を見ることができなくなる角度）付近またはそれを超える角度でディスプレイを観察すると、擦り傷を有する領域は、その周囲にあるフィルムの損傷していない領域よりも実質的に明るく見える。両方の状況において、外見上の観点から擦り傷は好ましくない。多数の擦り傷を有する輝度向上フィルムは、液晶ディスプレイなどの一部のディスプレイにおける使用に容認されない場合がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、微細構造化物品、および微細構造化物品の製造方法を提供する。より詳細には、本発明の微細構造化物品はジルコニア粒子を含有する。このジルコニア粒子は、コロイド状（たとえば１００ナノメートル未満）で、結晶質であり、実質的に会合していない。微細構造化物品は、たとえば、輝度向上フィルム、反射フィルム、回転フィルムなどの調光フィルムであってよい。
【０００８】
第１の態様においては、微細構造化表面を有する光学層を含む調光フィルムを提供する。この光学層は、ポリマー材料と、複数の表面改質ジルコニア粒子とを含有する。これらのジルコニア粒子は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有する。さらに、これらのジルコニア粒子は、平均一次粒度が３０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜３であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。
【０００９】
さらに、調光フィルムの製造方法を開示する。第１の方法は、水相中に分散したジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルを提供するステップと、ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含有するコーティング組成物を調製するステップと、このコーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む。このジルコニアゾルは、ジルコニウム塩を含有する第１の供給材料を調製するステップと、第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行ってジルコニウム含有中間体および副生成物を形成するステップと、第１の熱水処理の副生成物の少なくとも一部を除去することによって第２の供給材料を形成するステップと、第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うステップとによって形成される。
【００１０】
調光フィルムの第２の製造方法は、水相中に分散したジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルを提供するステップと、ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含有するコーティング組成物を調製するステップと、このコーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む。このジルコニアゾルは、カルボン酸であって、４個以下の炭素原子を有し、ポリエーテルカルボン酸は実質的に有さないカルボン酸を含む。このジルコニア粒子は、平均一次粒度が５０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜５であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも５０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。ジルコニアゾルのある実施形態において、ジルコニア粒子は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準して０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有し、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせ結晶構造を有する。
【００１１】
本明細書において使用される場合、単数形（用語「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、説明される１つ以上の要素を意味するために、「少なくとも１つ」と同義的に使用される。
【００１２】
本明細書において使用される場合、用語「会合」は、凝集および／または集塊が起こった２つ以上の一次粒子の集まりを意味する。同様に、用語「非会合」は、凝集および／または集塊が起こっていない２つ以上の一次粒子の集まりを意味する。
【００１３】
本明細書において使用される場合、用語「凝集」または「凝集した」は、一次粒子間の強い会合を意味する。たとえば、一次粒子は互いに化学的に結合することができる。凝集体のより小さな粒子（たとえば、一次粒子）への破壊は、一般に起こりにくい。同様に、用語「非凝集」は、別の一次粒子との間に強い会合を含まない一次粒子を意味する。
【００１４】
本明細書において使用される場合、用語「集塊」または「集塊した」は、一次粒子の弱い会合を意味する。たとえば、一次粒子は、電荷または極性によって互いに維持されることができる。集塊体のより小さな粒子（たとえば、一次粒子）への破壊は、凝集体のより小さな粒子への破壊よりも起こりやすい。同様に、用語「非集塊」は、別の一次粒子との間に弱い会合を含まない一次粒子を意味する。
【００１５】
本明細書において使用される場合、用語「調光フィルム」は、先端および溝の規則的な繰り返しパターンを有する微細構造化表面を有する物品を意味する。これらの先端および溝は、対称の場合もあるし、非対称の場合もある。先端および溝の大きさ、方向、あるいはそれらの間の距離は、均一の場合もあるし、不均一の場合もある。調光フィルムは、通常、輝度向上フィルム、反射フィルム、または回転フィルムから選択される。調光フィルムについては、たとえば、米国特許第５，１７５，０３０号明細書（ルー（Ｌｕ）ら）、第５，１８３，５９７号明細書（ルー（Ｌｕ））、第５，７７１，３２８号明細書（ワートマン（Ｗｏｒｔｍａｎ）ら）、第５，９１７，６６４号明細書（オニール（Ｏ’Ｎｅｉｌｌ）ら）、第５，９１９，５５１号明細書（コブ・ジュニア（Ｃｏｂｂ，Ｊｒ．）ら）、第６，１１１，６９６号明細書（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）、第６，２８０，０６３Ｂ１号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、第６，３５６，３９Ｂ１号明細書（ガーディナー（Ｇａｒｄｉｎｅｒ）ら）に、より詳細に記載されている。
【００１６】
本明細書において使用される場合、用語「流体力学的粒度」は、本明細書に記載の方法を使用して光子相関分光法（ＰＣＳ）によって測定される、液相中のジルコニア粒子の体積平均粒度を意味する。
【００１７】
本明細書において使用される場合、用語「熱水」は、密閉容器中の水性媒体について、その水性媒体の沸騰を防止するのに必要な圧力以上の圧力で、その水性媒体の標準沸点を超える温度まで加熱する方法を意味する。
【００１８】
本明細書において使用される場合、用語「屈折率」または「屈折指数」は、材料（たとえば、有機マトリックスまたはコーティング組成物）の絶対屈折率を意味し、これは、自由空間中の電磁放射線の速度の、対象材料中の電磁放射線の速度に対する比である。この電磁放射線は白色光である。屈折率は、ペンシルバニア州ピッツバーグ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）のフィッシャー・インストルメンツ（Ｆｉｓｈｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）などから市販されているアッベ（Ａｂｂｅ）屈折計を使用して測定される。屈折率測定は、使用される個別の屈折計にある程度依存しうる。
【００１９】
本明細書において使用される場合、用語「（メタ）アクリレート」は、アクリレート化合物とメタクリレート化合物との両方を意味する。
【００２０】
本明細書において使用される場合、用語「微細構造化」または「微細構造」は、微細構造を通って引かれた平均中心線から、形状がずれている突出部およびくぼみなどの不連続を有する表面を意味し、この中心線は、中心線より上の表面形状によって囲まれる面積の合計が、中心線より下の面積の合計に等しくなるように引かれており、この中心線は、物品の公称表面（微細構造を有する）に対して実質的に平行である。これらのずれの高さは、通常少なくとも０．００５ミクロン、少なくとも０．０１マイクロメートル、または少なくとも０．１マイクロメートルである。これらのずれの高さは、通常７５０マイクロメートル以下、５００マイクロメートル以下、４００マイクロメートル以下、２００マイクロメートル以下、または１００マイクロメートル以下である。一部の表面構造は、フィルム長さまたは幅に沿って延在する複数の長手方向の稜線部を有する。これらの稜線部は、中心線からのずれの高さが約０．１〜約１００マイクロメートルである。これらの稜線部は、対称の場合も非対称の場合もある先端および溝の交互パターンを形成することができる。先端および溝の大きさ、方向、あるいはそれらの間の距離は、均一の場合もあるし、不均一の場合もある。ある微細構造化表面においては、稜線部は複数のプリズム頂点から形成されている場合がある。これらの頂点は、鋭い場合、丸みを帯びた場合、平坦な場合、または切頭されている場合がある。
【００２１】
本明細書において使用される場合、用語「微細複製工具」は、ポリマー材料中に微細構造化表面を形成するために使用することができる工具を意味する。微細複製工具は微細構造を有し、重合性組成物、ポリマー組成物、またはその両方に微細複製工具を接触させることによってその微細構造が複製される。微細複製工具は、ポリマー材料中の複製微細構造化表面中に形成される表面のネガである表面を有する。
【００２２】
本明細書において使用される場合、用語「有機マトリックス」は、あらゆる有機材料を意味し、たとえば、モノマー、オリゴマー、ポリマー、溶媒、架橋剤、開始剤などを含む。有機マトリックスは、上記成分の組み合わせを含むことができる。
【００２３】
本明細書において使用される場合、用語「ポリマー」または「ポリマーの」または「ポリマー材料」は、１種類以上のモノマーを反応させることによって調製される材料を意味する。すなわち、これらの用語は、ホモポリマー、コポリマー、およびターポリマーのいずれのことも意味している。本明細書において使用される場合、用語「重合」は、１種類以上のモノマー、オリゴマー、またはそれらの混合物からポリマー材料を形成する反応を意味する。
【００２４】
本明細書において使用される場合、用語「重合性組成物」は、ポリマー材料を形成する重合反応を進行可能なモノマー、オリゴマー、またはそれらの混合物を含む組成物を意味する。重合性組成物は、有機マトリックスに含まれる種類の１つである。
【００２５】
本明細書において使用される場合、用語「一次粒度」は、会合していない単結晶ジルコニア粒子の大きさを意味する。通常、Ｘ線回折（ＸＲＤ）を使用し、本明細書に記載される方法を使用して、一次粒度が測定される。
【００２６】
本明細書において使用される場合、用語「ゾル」は、液相（たとえば水性媒体）中のコロイド粒子の分散体または懸濁液を意味する。ゾル中の粒子は、通常、非集塊、非凝集、またはそれらの組み合わせである。
【００２７】
本明細書において使用される場合、用語「ジルコニア」は、酸化ジルコニウムに関する種々の化学量論を意味し、ほとんどの場合ＺｒＯ2であり、酸化ジルコニウムまたは二酸化ジルコニウムと呼ばれる場合もある。ジルコニアは、たとえば酸化イットリウムおよび有機材料などの他の化学部分を３０重量パーセントまで含有することができる。
【００２８】
本発明の上記概要は、本発明の開示されるすべての実施形態またはすべての実施を説明することを意図したものではない。図面、以下の詳細な説明、および実施例は、これらの実施形態をより詳細に例示している。
【００２９】
添付の図面に関連する本発明の種々の実施形態の以下の詳細な説明を考慮することによって、本発明をより十分に理解できるであろう。
【００３０】
本発明は種々の変更および変形に適用できるが、それらの具体例は、例として図面によって示しており、これより詳細に説明する。しかし、記載される特定の実施形態に本発明が限定されることを意図するものではないことを理解されたい。それどころか、本発明の意図および範囲の中にあるすべての変更、等価物、および代替物を含むことを意図している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
ジルコニア粒子を含有する、調光フィルムなどの微細構造化物品を提供する。このジルコニア粒子は、コロイド状（たとえば１００ナノメートル未満）で、結晶質であり、実質的に会合していない。このジルコニア粒子は、調光フィルムの屈折率を増加させることができる、調光フィルムの耐久性を増加させることができる、またはそれらの組み合わせを実現することができる。通常、調光フィルムは、輝度向上フィルム、反射フィルム、回転フィルムなどの形態である。
【００３２】
第１の態様においては、微細構造化表面を有する光学層を含む調光フィルムを提供する。この光学層は、ポリマー材料と、複数の表面改質ジルコニア粒子とを含有する。これらのジルコニア粒子は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有する。さらに、これらのジルコニア粒子は、平均一次粒度が５０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜３であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。
【００３３】
通常、ジルコニア粒子を有する調光フィルムは、ポリマー材料のみを含有する調光フィルムよりも屈折率が高い。ある実施形態においては、調光フィルムは輝度向上フィルムである。別の実施形態においては、調光フィルムは反射フィルムまたは回転フィルムである。
【００３４】
本発明のジルコニア粒子は、酸化イットリウムの形態である場合が多いイットリウムを含有する。イットリウムの量は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントの範囲内である。たとえば、イットリウムの量は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．５〜８重量パーセントの範囲内、１〜５重量パーセントの範囲内、または１〜４重量パーセントの範囲内であってよい。
【００３５】
本発明のジルコニア粒子は、無機酸化物以外に少なくともある程度の有機材料を含有することが多い。この有機材料は、ジルコニア粒子表面に取り付いている場合があり、ジルコニア粒子の調製に使用した前駆体溶液中の塩の陰イオンに由来するものであることが多い。本発明のジルコニア粒子は、粒子の重量を基準にして、多くの場合１５重量パーセントまで、１２重量パーセントまで、１０重量パーセントまで、８重量パーセントまで、または６重量パーセントまでの有機材料を含有する。
【００３６】
本発明のジルコニア粒子は結晶である。結晶ジルコニアは、非晶質ジルコニアよりも高い屈折率を有する傾向にある。Ｘ線回折を使用して小さな粒子の立方晶および正方晶の結晶構造を別々に定量することは困難なため（すなわち、立方晶ジルコニアの（１ １ １）ピークが、正方晶ジルコニアの場合の（１ ０ １）ピークと重なることが多い）、これら２つの結晶構造が併用される。たとえば、これら２つのピークが連結したものは、図１に示されるＸ線回折パターン中に約３０．５°の２θにおいて現れる。ジルコニア粒子の少なくとも７０パーセントは、立方晶構造、正方晶構造、またはそれらの組み合わせを有し、残部は単斜晶である。たとえば、あるジルコニア試料中では、ジルコニア粒子の少なくとも７５パーセント、少なくとも８０パーセント、または少なくとも８５パーセントが、立方晶結晶構造、正方晶結晶構造、またはそれらの組み合わせを有する。立方晶および正方晶の結晶構造は、電子顕微鏡下で観察すると立方体状の形状を有する低アスペクト比の一次粒子の形成を促進する傾向にある。
【００３７】
本発明のジルコニア粒子は、通常、平均一次粒度が５０ナノメートル以下、４０ナノメートル以下、３０ナノメートル以下、２５ナノメートル以下、または２０ナノメートル以下である。ジルコニア粒子の非会合粒度を意味する一次粒度は、実施例の項に記載されるようにＸ線回折によって求めることができる。
【００３８】
ジルコニアの粒子は、ゾル中に存在する場合、実質的に非会合（すなわち、非凝集および非集塊）形態で存在する傾向にある。一次粒子間の会合の程度は、流体力学的粒度から求めることができる。流体力学的粒度は、光子相関分光法を使用して測定され、実施例の項においてより詳細に説明している。用語「流体力学的粒度」および「体積平均粒度」は、本明細書において同義的に使用される。ジルコニア粒子が会合している場合、その流体力学的粒度から、ジルコニアゾル中の一次粒子の凝集体および／または集塊体の大きさに関する指標が得られる。ジルコニア粒子が会合していない場合、その流体力学的粒度から一次粒子の大きさに関する指標が得られる。
【００３９】
ゾル中のジルコニアの一次粒子間の会合の程度の定量的指標が分散指数である。本明細書において使用される場合、「分散指数」は、流体力学的粒度を一次粒度で割った値として定義される。一次粒度（たとえば、重量平均微結晶サイズ）は、Ｘ線回折技術を使用して求められ、流体力学的粒度（たとえば、体積平均粒度）は光子相関分光法を使用して求められる。ゾル中の一次粒子間の会合が減少すると、その分散指数は１の値に近づく。ジルコニア粒子は、通常、１〜５、１〜４、１〜３、１〜２．５、または１〜２の分散指数を有する。
【００４０】
光子相関分光法は、ゾル中のジルコニア粒子をさらに特性決定するために使用することができる。たとえば、粒子によって散乱される光の強度は、粒径の６乗に比例する。したがって、光強度分布は、小さい粒子よりも大きい粒子の方が敏感になりやすい。強度平均サイズ（たとえばナノメートルの単位で測定）は、実質的に、機器によって測定される光強度分布の平均値に対応する粒度である。本発明のジルコニア粒子は、７０ナノメートル以下、６０ナノメートル以下、５０ナノメートル以下、４０ナノメートル以下、３５ナノメートル以下、または３０ナノメートル以下の強度平均サイズを有する傾向にある。
【００４１】
光子相関分光法を使用した分析中に求められる光強度分布は、粒子の屈折率、および懸濁媒体の屈折率と組み合わせることによって、球形粒子の体積分布を計算することができる。この体積分布から、特定のサイズ範囲の粒子に対応する粒子の全体積パーセント値が得られる。体積平均サイズは、体積分布の平均に対応する粒度である。粒子の体積は、直径の３乗に比例するので、この分布は、強度平均サイズの場合ほどは大きい粒子に対して敏感ではない。すなわち、通常、体積平均サイズは強度平均サイズよりも小さい値となる。本発明のジルコニアゾルは、通常、５０ナノメートル以下、４０ナノメートル以下、３０ナノメートル以下、２５ナノメートル以下、２０ナノメートル以下、または１５ナノメートル以下の体積平均サイズを有する。体積平均サイズは、分散指数の計算に使用される。
【００４２】
粒子のサイズが１つのみである試料の場合、強度平均サイズおよび体積平均サイズは同じになる。したがって、強度平均サイズの体積平均サイズに対する比から、粒子のサイズの広がりに関する指標が得られる。大きい値の比は、広い粒度分布に対応する。本発明のジルコニア粒子は、通常、強度平均サイズ（すなわちナノメートルの単位で測定）の体積平均サイズ（すなわちナノメートルの単位で測定）に対する比が、３．０以下、２．５以下、２．０以下、１．８以下、１．７以下、または１．６以下である。
【００４３】
本発明のジルコニアゾルは、サイズが小さく、ゾル中の一次ジルコニア粒子が非会合形態を形成しているため、高い光透過率を有することが多い。ゾルの高い光透過率は、透明または半透明の物品を作製する場合に望ましい場合がある。本明細書において使用される場合、「光透過率」は、試料（たとえばジルコニアゾル）を透過する光量を、試料上に入射する全光量で割ったものを意味し、次式を使用して計算することができる。
【００４４】
％透過率＝１００（Ｉ／ＩO）
【００４５】
式中、Ｉは、試料を透過する光の強度であり、ＩOは試料上に入射する光の強度である。光透過率は、６００ナノメートルの波長に設定され１ｃｍの経路長が使用される紫外／可視分光光度計を使用して求めることができる。
【００４６】
この光透過率は、ゾル中のジルコニア量の関数となる。約１重量パーセントのジルコニアを有するジルコニアゾルの場合、その光透過率は、通常少なくとも７０パーセント、少なくとも８０パーセント、または少なくとも９０パーセントとなる。約１０重量パーセントのジルコニアを有するジルコニアゾルの場合、その光透過率は、通常少なくとも２０パーセント、少なくとも５０パーセント、または少なくとも７０パーセントとなる。
【００４７】
本発明のジルコニア粒子は表面改質されている。表面改質は、ジルコニア粒子表面に結合して、ジルコニア粒子の表面特性を改質する１種類の表面改質剤または複数種類の表面改質剤の組み合わせとジルコニア粒子とを反応させることを伴う。
【００４８】
本発明のジルコニア粒子は、有機マトリックス材料との相溶性を改善するために表面改質されることが多い。本発明の表面改質ジルコニア粒子は、有機マトリックス材料中で非会合、非集塊、またはそれらの組み合わせであることが多い。これらの表面改質ジルコニア粒子を含有し結果として得られる調光フィルムは、高い光学的透明度および低ヘイズを有する。これらの表面改質ジルコニア粒子を加えることによって、ポリマー材料のみを含有するフィルムよりも、輝度向上フィルムの利得を増加させることができる。
【００４９】
表面改質剤は、式Ａ−Ｂで表すことができ、この式中、Ａ基はジルコニア粒子表面に結合することができ、Ｂは相溶性基である。Ａ基は、吸着、イオン結合の形成、共有結合の形成、またはそれらの組み合わせによって表面に結合することができる。Ａ基の好適な例としては、たとえば、カルボン酸またはそれらの塩、スルホン酸またはそれらの塩、リン酸またはそれらの塩、ホスホン酸およびそれらの塩、シラン類などが挙げられる。相溶性基Ｂは、反応性の場合も非反応性の場合もあるし、極性の場合も非極性の場合もある。
【００５０】
ジルコニア粒子に極性を付与することができる相溶性基Ｂとしては、たとえばポリエーテルが挙げられる。カルボン酸官能性を有する極性改質剤の具体例としては、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］酢酸（ＭＥＥＡＡ）、２−（２−メトキシエトキシ）酢酸（ＭＥＡＡ）、およびモノ（ポリエチレングリコール）スクシネートなどのポリエーテルカルボン酸が挙げられる。
【００５１】
ジルコニア粒子に非極性を付与することができる相溶性基Ｂとしては、たとえば、線状または分岐の芳香族または脂肪族の炭化水素が挙げられる。カルボン酸官能性を有する非極性改質剤の代表例としては、オクタン酸、ドデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
【００５２】
ある実施形態においては、このカルボン酸は、重合性有機マトリックスと反応性であってよい（たとえば、カルボン酸が重合性基を有する）。別の実施形態においては、このカルボン酸には、重合性基を有するカルボン酸と、重合性基を有さないカルボン酸との両方が含まれる。反応性カルボン酸表面改質剤（たとえば、重合性基を有するカルボン酸）としては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸β−カルボキシエチル、コハク酸モノ−２−（メタクリロキシエチル）、およびそれらの組み合わせが挙げられる。極性と、ジルコニア粒子に対する反応性との両方を付与することができる有用な表面改質剤の１つは、コハク酸モノ（メタクリロキシポリエチレングリコール）である。この材料は、放射線硬化性アクリレートおよび／またはメタクリレート有機マトリックス材料に添加する場合に特に好適となりうる。
【００５３】
代表的なシランとしては、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、およびヘキシルトリメトキシシランなどのアルキルトリアルコキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、および３−（メタクリロキシ）プロピルトリエトキシシランなどのメタクリロキシアルキルトリアルコキシシランまたはアクリロキシアルキルトリアルコキシシラン；３−（メタクリロキシ）プロピルメチルジメトキシシラン、および３−（アクリロキシプロピル）メチルジメトキシシランなどのメタクリロキシアルキルアルキルジアルコキシシランまたはアクリロキシアルキルアルキルジアルコキシシラン；３−（メタクリロキシ）プロピルジメチルエトキシシランなどのメタクリロキシアルキルジアルキルアルコキシシランまたはアクリルオキシアルキルジアルキルアルコキシシラン；３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトアルキルトリアルコキシルシラン；スチリルエチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、およびｐ−トリルトリエトキシシランなどのアリールトリアルコキシシラン；ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリ−ｔ−ブトキシシラン、ビニルトリス（イソブトキシ）シラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、およびビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シランなどのビニルシラン；グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどの３−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン；カルバミン酸Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）メトキシエトキシエトキシエチル（ＰＥＧ３ＴＥＳ）、カルバミン酸Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）メトキシエトキシエトキシエチル（ＰＥＧ２ＴＥＳ）、およびシルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１２３０）などのポリエーテルシラン；ならびにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５４】
調光フィルムの光学層は、表面改質ジルコニア粒子以外にポリマー材料も含有する。本発明の光学層は、通常、８０重量パーセントまでの表面改質ジルコニア粒子を含む。ある実施形態においては、本発明の光学層は、７５重量パーセントまで、７０重量パーセントまで、６５重量パーセントまで、６０重量パーセントまで、５５重量パーセントまで、５０重量パーセントまで、４５重量パーセントまで、または４０重量パーセントまでの表面改質ジルコニアを含む。本発明の光学層は、通常、少なくとも１重量パーセント、少なくとも５重量パーセント、少なくとも１０重量パーセント、少なくとも１５重量パーセント、少なくとも２０重量パーセント、少なくとも２５重量パーセント、少なくとも３０重量パーセント、少なくとも３５重量パーセント、または少なくとも４０重量パーセントの表面改質ジルコニア粒子を含む。ある実施形態においては、本発明の光学層は、１〜８０重量パーセント、１〜７０重量パーセント、１〜６０重量パーセント、５〜６０重量パーセント、１０〜６０重量パーセント、２０〜６０重量パーセント、３０〜６０重量パーセント、または４０〜６０重量パーセントの表面改質ジルコニア粒子を含有する。
【００５５】
本発明の光学層中のポリマー材料は、十分に高い屈折率を有するあらゆる好適な材料であってよい。このポリマー材料の屈折率は、多くの場合、少なくとも１．４０、少なくとも１．４５、または少なくとも１．５０である。本発明のポリマー材料は、たとえば、１種類以上のモノマー（たとえば、エチレン系不飽和モノマー）、１種類以上のオリゴマー（たとえば、エチレン系不飽和オリゴマー）、またはそれらの組み合わせを含有する重合性組成物を反応させることによって形成することができる。本発明の重合性組成物は、任意選択の架橋剤および任意選択の光開始剤を含むこともできる。
【００５６】
ある代表的なポリマー材料は、ハードセグメントおよびソフトセグメントの両方を有するオリゴマー材料を含む重合性組成物から調製される。ハードセグメントは、ポリウレタンであることが多く、ソフトセグメントはポリエステルであることが多い。さらに、重合性組成物は、微細構造化物品を製造するのに適した粘度（たとえば、１，０００〜５，０００ｃｐ）を得るためにモノマーを含むことが多い。たとえば、オリゴマー樹脂は、アクリレート系であることが多く、モノマーは、アルキル（メタ）アクリレート、芳香族（メタ）アクリレート、またはそれらの組み合わせなどのエチレン系不飽和モノマーである。この重合性組成物は、多くの場合、溶媒を含有せず、光開始剤の存在下で紫外線を使用した場合に架橋性および硬化性である。このような重合性組成物は、たとえば、米国特許第５，１８３，５９７号明細書（ルー（Ｌｕ））および同第５，１７５，０３０号明細書（ルー（Ｌｕ）ら）に、より詳細に記載されている。
【００５７】
別の代表的なポリマー材料は、高屈折率を有するオリゴマー材料と、反応性希釈剤と、架橋剤（すなわち、架橋剤または架橋性モノマー）とを含む重合性組成物から調製される。この重合性組成物は開始剤を含むことが多い。オリゴマー材料は、ポリマー材料の全体的な光学的性質および抵抗性に寄与する。反応性希釈剤は、重合性組成物の粘度を調整するために加えることができるモノマーである。通常この粘度は、組成物中への気泡の取り込みを最小限にし、完全な微細構造形状を形成できるのに十分な流動性となるように調整される。多官能性架橋剤は、光学層の耐久性を高めるために加えられ、ポリマーのガラス転移温度を上昇させることができる（たとえば、ポリマー材料のガラス転移温度は多くの場合４５℃を超える）。これらの代表的なポリマー材料は、２００３年９月１２日に出願された米国特許出願第１０／６６２０８５号明細書、２００４年９月１０日に出願された米国特許出願第１０／９３９１８４号明細書、および２００４年９月１０日に出願された米国特許出願第１０／９３８００６号明細書に、より詳細に記載されている。
【００５８】
これらの代表的なポリマー材料用のオリゴマー材料は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、またはそれらの組み合わせであることが多い。典型的なオリゴマー材料としては、芳香族ウレタンアクリレート（たとえば、ジョージア州スマーナのサーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）６７００−２０Ｔとして市販されている）、芳香族ウレタンジアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）４８４９およびエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）４８２７として市販されている）、芳香族ウレタントリアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）６６０２として市販されている）、ウレタンアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＮ９７２として市販されている）、ウレタンアクリレートブレンド（たとえば、トリプロピレングリコールジアクリレートとブレンドされてサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＮ９７０Ａ６０およびＣＮ９７３Ａ８０として市販されている）、六官能性ウレタンアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＮ９７５として市販されており、さらにサーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）２２０として市販されている）、ビスフェノールＡエポキシジアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）６０８、エベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）１６０８、およびエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３７００として市販されている）、改質ビスフェノールＡエポキシジアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）のエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３７０１）、部分アクリル化ビスフェノールＡエポキシジアクリレート（たとえば、エベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３６０５として市販されている）、エポキシアクリレート（たとえば、ペンシルバニア州エクストンのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）よりＣＮ１２０およびＣＮ１０４として、ならびにサーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３２００として市販されている）、改質エポキシアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＮ１１５、ＣＮ１１６、ＣＮ１１７、ＣＮ１１８、およびＣＮ１１９として市販されている）、脂肪族／芳香族エポキシアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３２０１として市販されている）、およびゴム改質エポキシジアクリレート（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりエベクリル（ＥＢＥＣＲＹＬ）３３０２として市販されている）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５９】
これらの代表的なポリマー材料用の典型的な反応性希釈剤モノマーとしては、モノアクリレート、たとえば（メタ）アクリル酸フェニルチオエチル、アクリル酸イソオクチル（たとえば、ペンシルバニア州エクストンのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）よりＳＲ−４４０として市販されている）、アクリル酸イソデシル（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３９５として市販されている）、アクリル酸イソボルニル（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−５０６として市販されている）、アクリル酸２−フェノキシエチル（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３３９として市販されている）、アルコキシル化アクリル酸テトラヒドロフルフリル（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＣＤ−６１１として市販されている）、および２（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２５６として市販されている）；ジアクリレート、たとえば、１，３−ブチレングリコールジアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２１２として市販されている）、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２３８として市販されている）、ネオペンチルグリコールジアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２４７として市販されている）、およびジエチレングリコールジアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２３０として市販されている）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の反応性希釈剤モノマーとしては、たとえば、メチルスチレン、スチレン、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。
【００６０】
これらの代表的なポリマー材料用の典型的な多官能性架橋剤は、トリアクリレート、テトラアクリレート、およびペンタアクリレートである。このような架橋剤としては、トリメチロールプロパントリアクリレート（たとえば、ジョージア州スマーナのサーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）よりＴＭＰＴＡ−Ｎとして市販されており、さらにペンシルバニア州エクストンのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）よりＳＲ−３５１として市販されている）、ペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレートとの混合物（たとえば、サーフェス・スペシャルティーズ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）よりテトラアクリレート対トリアクリレートの比が約１：１であるＰＥＴＩＡとして市販されており、さらにテトラアクリレート対トリアクリレートの比が約３：１であるＰＥＴＡ−Ｋとして市販されている）、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−２９５として市販されている）、ペンタエリスリトールトリアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−４４４として市販されている）、トリス−（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３６８として市販されている）、ジ−トリメチロールプロパンテトラアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３５５として市販されている）、およびジペンタエリスリトールペンタアクリレート（たとえば、サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）よりＳＲ−３９９として市販されている）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００６１】
これらの重合性組成物は、通常、フリーラジカル重合法を使用して重合される。多くの場合、重合性組成物中には開始剤が含まれる。この開始剤は、熱開始剤、光開始剤、またはその両方であってよい。開始剤の例としては、有機過酸化物、アゾ化合物、キニン類、ニトロ化合物、ハロゲン化アシル、ヒドラゾン類、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、イミダゾール類、クロロトリアジン類、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、ジケトン、フェノン類などが挙げられる。市販の光開始剤としては、限定されるものではないが、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりダロキュア（ＤＡＲＯＣＵＲ）１１７３として市販されている）、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキシドと２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンとの混合物（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりダラキュア（ＤＡＲＡＣＵＲ）４２６５として市販されている）、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）６５１として市販されている）、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルホスフィンオキシドと１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンとの混合物（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）１８００として市販されている）、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルホスフィンオキシド（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）１７００として市販されている）と、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）９０７として市販されている）と、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド（たとえば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）よりイルガキュア（ＩＲＧＡＣＵＲＥ）８１９として市販されている）との混合物、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン酸エチル（たとえば、ノースカロライナ州シャーロット（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）のＢＡＳＦよりルシリン（ＬＵＣＩＲＩＮ）ＴＰＯ−Ｌとして市販されている）、および２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド（たとえば、ノースカロライナ州シャーロット（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）のＢＡＳＦよりルシリン（ＬＵＣＩＲＩＮ）ＴＰＯとして市販されている）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。多くの場合、光開始剤は、重合性組成物中のオリゴマー材料およびモノマー材料の重量を基準にして、約０．１〜１０重量パーセントまたは０．１〜５重量パーセントの濃度で使用される。
【００６２】
オリゴマー材料と、粘度を低下させるために場合により選択されるモノマーと、光開始剤とを反応させることによって調整されるポリマー材料は、米国特許第６，８４４，９５０Ｂ２号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）に記載されている。好適なオリゴマーは、ウレタンマルチ（メタ）アクリレートである。代表的なポリマー材料の１つは、２，２，４−トリメチルヘキシレンジイソシアネートと、ポリ（カプロラクトン）ジオールと、メタクリル酸２−ヒドロキシエチルとを反応させることによって調製される。好適な任意選択のモノマーとしては、たとえば、アルキル（メタ）アクリレート、Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−二置換（メタ）アクリルアミド、スチレン化合物などが挙げられる。
【００６３】
別の代表的なポリマー材料は、次式Ｉのモノマーを含む重合性組成物の反応生成物である。
【００６４】
【化１】
【００６５】
式Ｉ中、Ｒaは水素またはメチルであり；Ｑはオキシまたはチオであり；Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり；ｎは０〜６の整数であり；ｍは０〜６の整数であり；各Ｘは独立して、水素、ブロモ、またはクロロであり；Ｙは、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ2−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、または−Ｓ（Ｏ）2−から選択される二価の結合基である。式Ｉのモノマーを含む重合性組成物は、米国特許第６，５４１，５９１Ｂ２号明細書（オルソン（Ｏｌｓｏｎ）ら）および米国特許第６，８３３，３９１Ｂ１号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）；ならびに米国特許出願公開第２００４／０２４９１００Ａ１号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）および米国特許出願公開第２００４／０２４２７２０Ａ１号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）に、より詳細に記載されている。さらに別のモノマーまたはオリゴマーを重合性組成物に加えることもできる。これらの重合性組成物は、架橋剤、および光開始剤などの開始剤をさらに含むことができる。
【００６６】
式Ｉのある実施形態においては、Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ3アルキレンであり；ｎは０または１であり；およびｍは０または１である。たとえば、Ｒcは、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ（ＣＨ3）ＣＨ2−、または−ＣＨ2ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2−から選択することができる。
【００６７】
式Ｉのモノマーは、（メタ）アクリル酸を、たとえば、ビスフェノール−Ａジグリシジルエーテル；ビスフェノール−Ｆジグリシジルエーテル；テトラブロモビスフェノール−Ａジグリシジルエーテル；１，３−ビス−｛４−［１−メチル−１−（４−オキシラニルメトキシ−フェニル）−エチル］−フェノキシ｝−プロパン−２−オール；１，３−ビス−｛２，６−ジブロモ−４−［１−（３，５−ジブロモ−４−オキシラニルメトキシ−フェニル）−１メチル−エチル］−フェノキシ｝−プロパン−２−オールなどのジエポキシドと反応させることによって調製することができる。
【００６８】
式Ｉの代表的なモノマーとしては、２，２−ビス（４−（２−（メタ）アクリロキシエトキシ）フェニル）プロパン；２，２−ビス（（４−（メタ）アクリロキシ）フェニル）プロパン：アクリル酸３−（４−｛１−［４−（３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ−プロポキシ）−３，５−ジブロモ−フェニル］−１−メチル−エチル｝−２，６−ジブロモ−フェノキシ）−２−ヒドロキシ−プロピルエステル；アクリル酸３−［４−（１−｛４−（３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ−プロポキシ）−３，５−ジブロモ−フェニル］−１−メチル−エチル｝−２，６−ジブロモ−フェノキシ）−２−ヒドロキシ−プロピルエステル；アクリル酸３−［４−（１−｛４−［３−（４−｛１−４−（３アクリロキシロキシ−２−ヒドロキシ−プロポキシ）−３，５−ジブロモ−フェニル］−１−メチル−エチル｝−２，６−ジブロモ−フェノキシ）−２−ヒドロキシ−プロポキシ］−３，５−ジブロモ−フェニル｝−１メチル−エチル）−２，６−ジブロモ−フェノキシ］−２−ヒドロキシ−プロピルエステルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ある重合性組成物においては、式Ｉのモノマーは、２−プロペン酸（１−メチルエチリジエン）ビス［２，６−ジブロモ−４，１−フェニレン）オキシ（２−ヒドロキシ−３，１−プロパンジイル）］エステルを形成するためのテトラブロモビスフェノールＡジグリシジルエーテルとアクリル酸との反応生成物を含む。
【００６９】
式Ｉのモノマーまたは本明細書に記載される他のポリマー組成物と併用される架橋性モノマーは、多くの場合、３つ以上の（メタ）アクリロイル基を含む。このような架橋剤としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、イソシアヌレートトリアクリレート、ジ−（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。複数の架橋剤の混合物を使用することもできる。
【００７０】
式Ｉのモノマーを含有する重合性組成物は、一官能性（メタ）アクリレートを含むこともできる。このようなある重合性組成物においては、一官能性（メタ）アクリレートは、次式ＩＩのものである。
【００７１】
【化２】
【００７２】
式ＩＩ中、Ａｒは、非置換、あるいはハロ、アルキル、アリール、アラルキル、またはそれらの組み合わせから選択される１つ以上の置換基で置換された、フェニルまたはナフチルであり；Ｑはオキシまたはチオであり；Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり；ｐは０〜６の整数であり；Ｒaは水素またはメチルである。
【００７３】
代表的な式ＩＩのモノマーとしては、（メタ）アクリル酸フェノキシエチル、（メタ）アクリル酸フェノキシ−２−メチルエチル、（メタ）アクリル酸フェノキシエトキシエチル、（メタ）アクリル酸３−フェノキシ−２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２，４−ジブロモフェノキシエチル、（メタ）アクリル酸２，４，６−トリブロモフェノキシエチル、（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−アルキルフェニル、（メタ）アクリル酸２，６−ジブロモ−４−アルキルフェニル、（メタ）アクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）エチル、（メタ）アクリル酸２−（２−ナフチルオキシ）エチル、（メタ）アクリル酸２−（１−ナフチルチオ）エチル、（メタ）アクリル酸２−（２−ナフチルチオ）エチルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００７４】
第１の例において、本発明の重合性組成物は、式Ｉのモノマーと、（メタ）アクリル酸２，４，６−トリブロモフェノキシアルキルと、芳香族ウレタンヘキサアクリレートとを含むことができる。このような重合性組成物は米国特許第５，９０８，８７５号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）に、より詳細に記載されている。
【００７５】
第２の例において、本発明の重合性組成物は、式Ｉのモノマーと、アクリル酸アルキル置換４，６−ジブロモフェニル、メチルスチレンと、芳香族ウレタンヘキサアクリレートとを含むことができる。このような重合性組成物は、米国特許第６，２８０，０６３Ｂ１号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）に、より詳細に記載されている。
【００７６】
第３の例において、本発明の重合性組成物は、式Ｉの第１のモノマーと、（メタ）アクリル酸２，４，６−トリブロモフェノキシアルキル（たとえば、（メタ）アクリル酸２，４，６−トリブロモフェノキシエチル）を含む第２のモノマーと、架橋剤（たとえば、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（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、またはそれらの混合物）とを含む。この重合性組成物は、光開始剤および一官能性反応性希釈剤モノマー（たとえば、（メタ）アクリル酸フェノキシエチル、（メタ）アクリル酸ベンジル、およびそれらの混合物）を含むこともできる。この重合性組成物は、２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０／７８０４９号明細書に、より詳細に記載されている。
【００７７】
さらに別の具体例においては、本発明の重合性組成物は、式Ｉの第１のモノマーと、（メタ）アクリル酸フェノキシアルキル（たとえば、アクリル酸フェノキシエチル）などの一官能性反応性希釈剤モノマーを含む第２のモノマーと、架橋剤（たとえば、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（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、またはそれらの混合物）と、光開始剤とを含む。この重合性組成物は、２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０／７４７９８５号明細書に、より詳細に記載されている。
【００７８】
別のポリマー材料は、式ＩＩのモノマーは含むが式Ｉのモノマーは含まない重合性組成物を反応させることによって調製される材料を含む。式ＩＩのモノマーは、たとえば、任意選択の架橋性モノマー、および光開始剤などの任意選択の開始剤と併用することができる。
【００７９】
たとえば、ポリマー材料は、（メタ）アクリル酸アルキル置換臭素化フェニル（すなわち、式ＩＩ中の変数ｐが０である）を含有する重合性組成物を反応させることによって形成することができる。このような重合性組成物は、米国特許第５，９３２，６２６号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、第６，１０７，３６４号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、および第６，３５５，８５４号明細書（オルソン（Ｏｌｓｏｎ）ら）に、より詳細に記載されている。代表的なアルキル置換臭素化モノマーとしては、たとえば、（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−ｓｅｃ−ブチルフェニル、（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル、および（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−イソプロピルフェニルなどの（メタ）アクリル酸４，６−ジブロモ−２−アルキルフェニル；（メタ）アクリル酸２，６−ジブロモ−４−ノニルフェニルおよび（メタ）アクリル酸２，６−ジブロモ−４−ドデシルフェニルなどの（メタ）アクリル酸２，６−ジブロモ−４−アルキルフェニルが挙げられる。
【００８０】
（メタ）アクリル酸アルキル置換臭素化フェニルを含むある重合性組成物は、メチルスチレンなどの高屈折率を有するコモノマー；（メタ）アクリル酸トリブロモフェニルまたは（メタ）アクリル酸ペンタブロモフェニルなどの臭素化芳香族モノマー；あるいはＡｒが非置換フェニル、あるいはアルキル、アリール、アラルキル、またはそれらの組み合わせで置換されたフェニルである式ＩＩによる別のモノマーを含むこともできる。たとえば、米国特許第６，３５５，７５４号明細書（オルソン（Ｏｌｓｏｎ）ら）に記載されているように、重合性組成物は、（メタ）アクリル酸アルキル置換臭素化フェニル、メチルスチレン、臭素化エポキシジアクリレート、アクリル酸２−フェノキシエチル、および芳香族ウレタンヘキサアクリレートを含むことができる。
【００８１】
式ＩＩのモノマーは含むが式Ｉのモノマーは含まない別の重合性組成物は、米国特許第６，６６３，９７８Ｂ１号明細書（オルソン（Ｏｌｓｏｎ）ら）に、より詳細に記載されている。このようなモノマーとしては、アクリル酸６−（４，６−ジブロモ−２−イソプロピル−フェノキシ）ヘキシル、アクリル酸６−（４，６−ジブロモ−２−ｓｅｃ−ブチルフェノキシ）ヘキシル、アクリル酸２−（１−ナフチルオキシ）エチル、アクリル酸２−（２−ナフチルオキシ）エチル、アクリル酸６−（１−ナフチルオキシ）ヘキシル、アクリル酸６−（２−ナフチルオキシ）ヘキシル、アクリル酸８−（１−ナフチルオキシ）オクチル、アクリル酸８−（２−ナフチルオキシ）オクチル、アクリル酸２−フェニルチオエチル、アクリル酸フェノキシエチル、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８２】
さらに別のポリマー材料は、２００４年１２月３０日に出願された米国特許出願第１１／０２６５７３号明細書に記載されるような芳香族チオ含有ジアクリレートから形成することができる。この芳香族チオ含有ジアクリレートは、下記の式ＩＩＩまたは式ＩＶであってよい。
【００８３】
【化３】
【００８４】
式Ｉおよび式ＩＩの両方において、各Ｒ1は、次式から独立して選択される。
【００８５】
【化４】
【００８６】
式中、Ｒ3は（ＣＨ2）xであり；ｘは２〜８の整数であり；Ｒ4は水素またはメチルである。この重合性材料は、架橋性モノマーを含むこともできる。式ＩＩＩによる好適なモノマーとしては、アクリル酸２−［７−（２−アクリロイルオキシ−エチルスルファニル）−ナフタレン−２−イルスルファニル］−エチルエステルが挙げられるが、これに限定されるものではない。式ＩＶによる好適なモノマーとしては、アクリル酸２−｛４−［４−（２−アクリロイルオキシ−エチルスルファニル）−フェニルスルファニル］−フェニルスルファニル｝−エチルエステルが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００８７】
別のポリマー材料は、次式Ｖの芳香族チオ含有ジアクリレートから形成することができる。
【００８８】
【化５】
【００８９】
式Ｖ中、Ｒ2は水素またはメチルであり、Ａｒはアリール（たとえば、フェニルまたはナフチル）であり；ｍは１〜６の整数であり、ｎは１〜６の整数であり、ｐは１〜６の整数であり、ｑは１〜６の整数である。式Ｖによる好適なモノマーとしては、アクリル酸２−アクリロイルオキシメチル−３−（ナフタレン−２−イルスルファニル）−２−（ナフタレン−２−イルスルファニルメチル）−プロピルエステルおよびアクリル酸２−アクリロイルオキシメチル−３−フェニルスルファニル−２−フェニルスルファニルメチル−プロピルエステルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００９０】
さらに別の好適なポリマー材料は、米国特許出願公開第２００４／０１３１８２６Ａ１号明細書（チザム（Ｃｈｉｓｈｏｌｍ）ら）に記載されている。このポリマー材料は、（ａ）（１）（メタ）アクリル酸第３級アルキル、（２）Ｎ−置換またはＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミド、または（３）（メタ）アクリル酸Ｃ1〜Ｃ8第１級または第２級アルキル、から選択される少なくとも１種類の一官能性アクリルモノマーと；（ｂ）少なくとも１種類の多官能性（メタ）アクリレートと；（ｃ）場合により少なくとも１種類のオリゴマー材料と；（ｄ）少なくとも１種類の光開始剤との反応生成物である。
【００９１】
成分（ａ）における好適な第３級アルキル（メタクリレート）は、通常、（メタ）アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチルなどの４〜８個の炭素原子を有するものである。成分（ａ）における好適なＮ−置換またはＮ，Ｎ−二置換（メタ）アクリルアミドは、たとえば、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、およびＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミドなどのように１〜４個の炭素原子を有するアルキル置換基を含む。成分（ａ）における好適な（メタ）アクリル酸Ｃ1〜Ｃ8第１級または第２級アルキルとしては、たとえば、（メタ）アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、およびアクリル酸２−（Ｎ−ブチルカルバミル）エチルが挙げられる。
【００９２】
成分（ｂ）の多官能性（メタ）アクリレートとしては、たとえば、エチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、およびＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドが挙げられる。
【００９３】
本発明の調光フィルムの光学層中に含まれるポリマー材料は多くの場合架橋している（すなわち、このポリマー材料は熱硬化性材料である）が、米国特許出願公開第２００４／０２３３５２６Ａ１号明細書（カミンスキー（Ｋａｍｉｎｓｋｙ）ら）に記載されているように、熱可塑性材料を使用することもできる。好適な熱可塑性材料としては、アクリル樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル（たとえば、４〜４０個の炭素原子を有する芳香族、脂肪族、または脂環式のジカルボン酸と、２〜２４個の炭素原子を有する脂肪族または脂環式のグリコールとの反応によって形成されるポリエステル）、ポリアミド（たとえば、ナイロン６およびナイロン６６）、ポリカーボネート（たとえば、ビスフェノール−Ａポリカーボネート）、セルロースエステル（たとえば、硝酸セルロース、三酢酸セルロース、二酢酸プロピオン酸セルロース、および酢酸酪酸セルロース）、ポリスチレン、ポリビニル樹脂（たとえば、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニル）、ポリスルホンアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリスルホネート、ポリエステルアイオノマー、およびポリオレフィンアイオノマーが挙げられる。これらの熱可塑性材料のコポリマー（たとえば、ポリエチレン酢酸ビニル）または混合物を使用することもできる。
【００９４】
本明細書に記載される重合性組成物は、１種類以上の他の有用成分を含有することもできる。たとえば、重合性組成物は、１種類以上の界面活性剤、顔料、フィラー、重合阻害剤、酸化防止剤、耐電防止剤などを含むことができる。このような成分は、有効となることが知られている量で含めることができる。フルオロケミカル界面活性剤などの界面活性剤は、表面張力の低下、濡れ性の改善、コーティングの平滑性の改善、またはコーティングの欠陥数の減少のために、重合組成物中に含めることができる。
【００９５】
本発明の光学層は、後述され図面に示されるような多数の有用なパターンのいずれかを有することが可能な構造化または微細構造化された表面を有することができる。微細構造化表面は、フィルムの長さまたは幅に沿って延在する複数の平行な長手方向の稜線部であってよい。これらの稜線部は、複数のプリズム頂点から形成されてよい。これらの頂点は、鋭い場合、丸みを帯びた場合、平坦な場合、または切頭されている場合がある。プリズムパターンは、規則的な場合もあるし、不規則な場合もある。プリズムパターンは、環状プリズムパターン、キューブコーナーパターン、または他のあらゆるレンズ状微細構造であってよい。有用な微細構造の１つは、全内部反射フィルムとして機能可能な調光フィルムを得ることができる規則的なプリズムパターンである。別の有用な微細構造は、再帰反射フィルムとして機能させることができる、または反射フィルムとして使用するための要素として機能させることができるコーナーキューブプリズムパターンである。別の有用な微細構造は、光ディスプレイ中に使用される光学要素として機能させることができるプリズムパターンである。別の有用な微細構造は、光ディスプレイ中に使用される回転フィルムまたは要素として機能させることができるプリズムパターンである。
【００９６】
光学層以外に、多くの調光フィルムはベース層をさらに含んでいる。光学層は、ベース層に直接接触させることができるし、ベース層と光結合させることもできる（すなわち、光学層とベース層との間に１つ以上の介在層が存在できる）。ベース層は、光学層が光の流れを誘導または集束することができるサイズ、形状、および厚さとすることができる。ベース層は、光学製品中、すなわち光の流れを制御するよう設計された製品中に使用すると好適な性質および組成を有することができる。材料が、十分に光学的に透明であり、個別の光学製品の内部に組み込んだり内部で使用したりするのに十分な構造的強度を有する限り、ほとんどあらゆる材料をベース層として使用することができる。好ましくは、ベース層材料は、温度、および光学製品の性能が経時により低下する老化に対して十分な抵抗性を有するように選択される。
【００９７】
任意の光学製品用のベース層の個別の化学組成および厚さは、構成される個別の光学製品の要求に依存しうる。すなわち、たとえば、強度、透明性、耐熱性、表面エネルギー、光学層に対する接着性などに対する要求のバランスを取るように、材料を選択することができる。
【００９８】
有用なベース層材料としては、たとえば、スチレン−アクリロニトリル、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、三酢酸セルロース、ポリエーテルスルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ナフタレンジカルボン酸を主成分とするコポリマーまたはブレンド、ポリシクロ−オレフィン、ポリイミド、ならびにガラスが挙げられる。場合により、ベース材料は、これらの材料の混合物または組み合わせを含有することができる。ベース層は、材料の１つ以上の層を含むことができる。ある実施形態においては、ベース層は、連続相中に懸濁または分散した分散相を含む。
【００９９】
一部の調光フィルムの場合、代表的なベース層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリカーボネートから選択される。有用なＰＥＴフィルムの例としては、フォトグレードのポリエチレンテレフタレート、およびデラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ）のデュポン・フィルムズ（ＤｕＰｏｎｔ Ｆｉｌｍｓ）より入手可能なメリネックス（ＭＥＬＩＮＥＸ）（登録商標）ＰＥＴが挙げられる。
【０１００】
あるベース層材料は、光学活性であってよく、偏光材料として機能することができる。本明細書においてフィルムまたは基材とも呼ばれる多数のベース層は、偏光材料として有用であることが光学製品技術分野において知られている。フィルムを通過する光の偏光は、通過する光を選択的に吸収する二色性偏光子をフィルム材料中に含めることによって実現することができる。光の偏光は、位置合わせしたマイカチップなどの無機材料を含めることによって、または連続フィルム内に分散する光変調液晶の液滴など、連続フィルム内に分散する不連続相を含めることによっても実現することができる。別の方法として、異なる材料の複数の微細層から偏光フィルムを作製することができる。フィルム内の偏光材料は、たとえば、フィルムの延伸、電界または磁界の適用、ならびにコーティング技術などの方法を使用することによって、偏光方向に位置合わせすることができる。
【０１０１】
偏光フィルムの例としては、米国特許第５，８２５，５４３号明細書（アウダーカーク（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ）ら）および第５，７８３，１２０号明細書（アウダーカーク（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ）ら）に記載の変更フィルムが挙げられる。これらの偏光フィルムと輝度向上フィルムとの併用については、米国特許第６，１１１，６９６号明細書（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）に記載されている。
【０１０２】
ベース層として使用可能な偏光フィルムの別の例が、米国特許第５，８８２，７７４号明細書（ジョンザ（Ｊｏｎｚａ）ら）に記載されている。市販されているこのようなフィルムの一例は、商品名ＤＢＥＦ（デュアル・ブライトネス・エンハンスメント・フィルム（Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ））でミネソタ州セントポール（Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ，ＭＮ）の３Ｍより販売される多層フィルムである。輝度向上フィルム中でのこのような多層偏光調光フィルムの使用は、米国特許第５，８２８，４８８号明細書（アウダーカーク（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ）ら）に記載されている。
【０１０３】
これらの一連のベース層材料およびその他の偏光または非偏光フィルムは、前述の光学層とともに使用することもできる。これらのベース層は、たとえば、多層構造を形成する偏光フィルムなどの多数の他のフィルムと併用することができる。さらなるベース材料の一部の例としては、特に、米国特許第５，６１２，８２０号明細書（シュレンク（Ｓｃｈｒｅｎｋ）ら）および第５，４８６，９４９号明細書（シュレンク（Ｓｃｈｒｅｎｋ）ら）に記載されるフィルムを挙げることができる。個別のベースの厚さは、光学製品に関する前述の要求にも依存しうる。
【０１０４】
本発明の別の一態様は、調光フィルムの製造方法を提供する。第１の方法は、水相中に分散したジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルを提供するステップと、ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含有するコーティング組成物を調製するステップと、このコーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む。このジルコニアゾルは、ジルコニウム塩を含有する第１の供給材料を調製するステップと、第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行ってジルコニウム含有中間体および副生成物を形成するステップと、第１の熱水処理の副生成物の少なくとも一部を除去することによって第２の供給材料を形成するステップと、第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うステップとによって形成される。
【０１０５】
このジルコニア粒子は、熱水法によって調製することができる。より具体的には、ジルコニウム塩を含有する第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行うことで、ジルコニウム含有中間体および副生成物が形成される。第２の供給材料は、第１の熱水処理中に形成された副生成物の少なくとも一部を除去することによって調製される。次に、この第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うことで、ジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルが形成される。
【０１０６】
第１の供給材料は、ジルコニウム塩を含有する水性前駆体溶液を形成することによって調製される。通常、ジルコニウム塩の陰イオンは、ジルコニアゾルの調製方法中の引き続くステップ中に除去できるように選択される。さらに、この陰イオンは、多くの場合、非腐食性となるように選択され、それによって、熱水反応器などの処理装置に応じて選択される材料の種類の自由度が高まる。
【０１０７】
通常、ジルコニウム塩の陰イオンは、カルボキシレートである。少なくとも５０モルパーセントのカルボキシレート陰イオンが４個以下の炭素原子を有する。たとえば、ある前駆体溶液中、少なくとも６０モルパーセント、少なくとも７０モルパーセント、少なくとも８０モルパーセント、少なくとも９０モルパーセント、少なくとも９５モルパーセント、少なくとも９８モルパーセント、または少なくとも９９モルパーセントのカルボキシレート陰イオンが４個以下の炭素原子を有する。
【０１０８】
４個以下の炭素原子を有する好適なカルボキシレートとしては、ホルメート、アセテート、プロピオネート、ブチレート、またはそれらの組み合わせが挙げられる。これらのカルボキシレート陰イオンは、対応する揮発性酸に転化させることによって、プロセス中に除去できる場合が多い。さらに、これらのカルボキシレート陰イオンは、塩化物イオンまたは硝酸イオンなどの他の陰イオンと比較すると、有機マトリックス材料との相溶性が高いことが多い。
【０１０９】
ある前駆体溶液において、陰イオンは、４個以下の炭素原子を有するカルボキシレートと、ポリエーテルカルボキシレート陰イオンとの混合物である。好適なポリエーテルカルボキシレート陰イオンは、ポリエーテル末端を有する水溶性モノカルボン酸（すなわち、１分子当たり１つのカルボン酸基）の対応する弱塩基である。このポリエーテル末端は、一般式−Ｏ−Ｒ−を有する二官能性エーテル基の繰り返しを含み、式中、Ｒは、たとえば、メチレン、エチレン、およびプロピレン（ｎ−プロピレンおよびイソプロピレンを含む）などのアルキレン基、あるいはそれらの組み合わせである。好適なポリエーテルカルボキシレートは、４つを超える炭素原子を有し、そのようなものとしては、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］酢酸（ＭＥＥＡＡ）および２−（２−メトキシエトキシ）酢酸（ＭＥＡＡ）などのポリエーテルカルボン酸から形成されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。前駆体溶液中に含まれる場合、ポリエーテルカルボキシレートは、前駆体溶液中のカルボキシレート陰イオンのモル数を基準にして、通常５０モルパーセント以下の量で存在する。たとえば、ポリエーテルカルボキシレートの量は、前駆体溶液中のカルボキシレート陰イオンの４０モルパーセント以下、３０モルパーセント以下、２０モルパーセント以下、１０モルパーセント以下、５モルパーセント以下、２モルパーセント以下、または１モルパーセント以下とすることができる。
【０１１０】
ある前駆体溶液は、ポリエーテルカルボキシレートを実質的に含まないか、４つを超える炭素原子を有するカルボキシレートを実質的に含まないか、またはそれらの組み合わせであるかである。本明細書において使用される場合、用語「ポリエーテルカルボキシレートを実質的に含まない」は、前駆体溶液中のカルボキシレートの１モルパーセント未満が、ポリエーテルカルボキシレートまたは対応するポリエーテルカルボン酸であることを意味する。たとえば、前駆体溶液中のカルボキシレートの０．５モルパーセント未満、０．２モルパーセント未満、または０．１モルパーセント未満が、ポリエーテルカルボキシレートまたは対応するポリエーテルカルボン酸となる。本明細書において使用される場合、用語「４つを超える炭素原子を有するカルボキシレートを実質的に含まない」は、前駆体溶液中のカルボキシレートまたは対応するカルボン酸の１モルパーセント未満が、４つを超える炭素原子を有することを意味する。たとえば、カルボキシレートまたは対応するカルボン酸の０．５モルパーセント未満、０．２モルパーセント未満、または０．１モルパーセント未満が、４つを超える炭素原子を有する。
【０１１１】
ある前駆体溶液は、塩化物などのハロゲン化物を実質的に含まない。本明細書において使用される場合、用語「ハロゲン化物を実質的に含まない」は、前駆体溶液が、１０-2モル／リットル未満、１０-3モル／リットル未満、１０-4モル／リットル未満、または１０-5モル／リットル未満のハロゲン化物を有することを意味する。
【０１１２】
ジルコニウム塩は、多くの場合、酢酸ジルコニウムである。酢酸ジルコニウムは、ＺｒＯ((4-n)/2)n+（ＣＨ3ＣＯＯ-）nなどの式で表すことができ、式中、ｎは１〜２の範囲内である。ジルコニウムイオンは、前駆体溶液のｐＨなどに依存して、種々の構造で存在することができる。酢酸ジルコニウムの調製方法は、たとえば、Ｗ．Ｂ．ブルーメンタール（Ｂｌｕｍｅｎｔｈａｌ），「ジルコニウムの化学的挙動」（Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ）、３１１−３３８頁、Ｄ．バン・ノストランド・カンパニー（Ｄ．Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）、ニュージャージー州プリンストン（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，ＮＪ）（１９５８年）に記載されている。１７重量パーセントまでのジルコニウム、１８重量パーセントまでのジルコニウム、２０重量パーセントまでのジルコニウム、または２２重量パーセントまでのジルコニウムを含有する好適な酢酸ジルコニウム水溶液が、たとえば、マグネシウム・エレクトロン・インコーポレイテッド（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｅｌｅｋｔｒｏｎ，Ｉｎｃ．）（ニュージャージー州フレミントン（Ｆｌｅｍｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ））より市販されている。
【０１１３】
ある前駆体溶液は、ジルコニウム塩以外にイットリウム塩も含有する。ジルコニウム塩と同様に、イットリウム塩の陰イオンは、通常、引き続く処理ステップ中に除去可能であり、非腐食性となるように選択される。イットリウム塩の陰イオンは、多くの場合、４個以下の炭素原子を有するカルボキシレートである。たとえば、この陰イオンは、アセテートであってよい。イットリウム塩は、多くの場合、ジルコニウム１グラム当たり０．１２グラムまでのイットリウム、ジルコニウム１グラム当たり０．１０グラムまでのイットリウム、ジルコニウム１グラム当たり０．０８グラムまでのイットリウム、ジルコニウム１グラム当たり０．０６グラムまでのイットリウム、またはジルコニウム１グラム当たり０．０４グラムまでのイットリウムの量で存在する。
【０１１４】
通常、前駆体溶液の液相は、大部分が水である。しかし、液相の重量を基準にして２０重量パーセントまでの量で、他の混和性共溶媒を液相中に含めることもできる。好適な共溶媒としては、１−メトキシ−２−プロパノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、およびＮ−メチルピロリドンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１１５】
ある実施形態においては、第１の供給材料は、ジルコニウム塩と、場合によりイットリウム塩とを含む水性前駆体溶液を形成するステップと、次に、前駆体溶液中の陰イオンの少なくとも一部を除去するステップとによって調製される。陰イオンの一部を除去するためには、当技術分野において周知のあらゆる好適な方法を使用することができる。除去方法としては、蒸発、透析、イオン交換、沈殿、濾過などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ある除去方法においては、陰イオンは酸として除去される。理論によって束縛しようと望むものではないが、前駆体溶液中の陰イオンを部分的に除去することによって、引き続く１つ以上の熱水処理ステップ中に集塊体および凝集体が形成するのを軽減することができる。
【０１１６】
前駆体溶液中の陰イオンを少なくとも部分的に除去する方法の１つでは、陰イオンの酸性形態を蒸発させるために、前駆体溶液を加熱することができる。たとえば、４個以下の炭素原子を有するカルボキシレート陰イオンは、対応するカルボン酸として除去することができる。より具体的に言うと、アセテート陰イオンは酢酸として除去することができる。この加熱によって、カルボン酸のほかに前駆体溶液の液相（たとえば水性媒体）も少なくとも部分的に除去することができる。液相が部分的に除去されることによって、濃縮前駆体が形成される。ある方法においては、固形分を、２５重量パーセントまで、５０重量パーセントまで、７５重量パーセントまで、または１００重量パーセントまで増加させることができる。濃縮前駆体は、多くの場合、少なくとも１０重量パーセントのジルコニウム、少なくとも１５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２０重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも３０重量パーセントのジルコニウム、少なくとも３５重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも４０重量パーセントのジルコニウムを含有する。たとえば、濃縮前駆体は、１１〜４３重量パーセントのジルコニウム、または２１〜４３重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。
【０１１７】
濃縮前駆体を形成するための液相のすべてまたは一部の除去は、第１の熱水処理の前に再配置することができる。濃縮前駆体を水（たとえば、脱イオン水）で希釈することで、第１の供給材料を得ることができる。この第１の供給材料は、前駆体溶液の固形分よりも低い固形分、前駆体溶液の固形分に等しい固形分、または前駆体溶液の固形分よりも高い固形分を有することができる。
【０１１８】
第１の供給材料は、通常、０．５〜２０重量パーセントまたは２〜１５重量パーセントの範囲内の固形分を有する。第１の供給材料は、多くの場合、少なくとも０．２重量パーセントのジルコニウム、少なくとも０．５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも１重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも２重量パーセントのジルコニウムを含有する。ある実施形態においては、第１の供給材料は、６重量パーセントまでのジルコニウム、８重量パーセントまでのジルコニウム、または９重量パーセントまでのジルコニウムを含有する。たとえば、第１の供給材料は、多くの場合、０．２〜９重量パーセントのジルコニウムまたは１〜６重量パーセントのジルコニウムを含有する。
【０１１９】
第１の供給材料のｐＨは、通常、酸性範囲内である。たとえば、このｐＨは、通常、６未満、５未満、４未満、または３未満である。
【０１２０】
第１の供給材料に対しては、第１の熱水処理が行われる。第１の供給材料中のジルコニウム種は、部分加水分解が起こって、ジルコニウム含有中間体および副生成物が形成される。同様に、第１の供給材料中に場合により存在するイットリウム塩も部分加水分解が起こる。陰イオンがカルボキシレートである場合には、酸性副生成物を放出することによって、この加水分解反応が終了することが多い。たとえば、陰イオンがホルメート、アセテート、プロピオネート、またはブチレートである場合、対応する酸（すなわち、それぞれギ酸、酢酸、プロピオン酸、または酪酸）が加水分解反応中に放出されうる。
【０１２１】
熱水処理は、バッチ反応器中または連続反応器中で行うことができる。バッチ反応器よりも連続反応器の方が、滞留時間は通常短くなり、温度は通常高くなる。熱水処理の時間は、反応器の温度、および供給材料の濃度に依存して変動しうる。反応器内の圧力は、自発圧力（すなわち、反応器温度における水の蒸気圧）の場合もあるし、液圧（すなわち、ある制限に対して流体を圧送することによって生じる圧力）の場合もあるし、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスを加えることによって得られる場合もある。好適なバッチ熱水反応器は、たとえば、パール・インストルメンツ・カンパニー（Ｐａｒｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏ．）（イリノイ州モリーン（Ｍｏｌｉｎｅ，ＩＬ））より入手可能である。好適な連続熱水反応器は、たとえば、米国特許第５，４５３，２６２号明細書（ドーソン（Ｄａｗｓｏｎ）ら）および第５，６５２，１９２号明細書（マトソン（Ｍａｔｓｏｎ）ら）；アジリ（Ａｄｓｃｈｉｒｉ）ら，Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，７５、１０１９−１０２２（１９９２年）；ならびにドーソン（Ｄａｗｓｏｎ）、Ｃｅｒａｍｉｃ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，６７（１０）、１６７３−１６７８（１９８８年）に記載されている。
【０１２２】
ある方法では、少なくとも１つの熱水処理が連続反応器中で行われる。たとえば、第１の熱水処理を連続反応器中で行うことができるが、第２の熱水処理はバッチ反応器中で行われる。別の例では、第１の熱水処理はバッチ反応器中で行うことができるが、第２の熱水処理は連続反応器中で行われる。さらに別の例では、第１および第２の熱水処理の両方が連続反応器中で行われる。
【０１２３】
第１の熱水処理は、バッチ反応器中、１５０℃〜３００℃の範囲内、１５５℃〜２５０℃の範囲内、または１６０℃〜２００℃の範囲内の温度で行うことができる。バッチ反応器中のある第１の熱水処理では、反応器が所望の温度まで加熱され、直後に冷却される。たとえば、所望の温度に到達するまでに約１時間を要する場合がある。バッチ反応器中の別の第１の熱水処理では、反応温度は、少なくとも０．５時間、少なくとも０．７５時間、少なくとも１時間、または少なくとも２時間の間維持される。バッチ反応器中の反応温度における時間は、３時間まで、３．５時間まで、４時間まで、５時間まで、６時間まで、または８時間までとすることができる。たとえば、反応温度が維持される時間を、０．２５〜８時間、０．５〜６時間、または０．７５〜３．５時間とすることができる。
【０１２４】
あるいは、第１の熱水処理は、連続反応器中、温度１５０℃〜３００℃の範囲内、１６０℃〜２５０℃の範囲内、１７０℃〜２２０℃の範囲内、または１８０℃〜２１５℃の範囲内の温度で、少なくとも１分間行うことができる。ある連続反応器では、滞留時間は、少なくとも２分、少なくとも３分、少なくとも３．５分、または少なくとも４分である。連続反応器中の滞留時間は、８分まで、１０分まで、１２分まで、１５分まで、または２０分までとすることができる。たとえば、連続反応器中の滞留時間を１〜２０分、２〜１５分、または３〜１０分とすることができる。
【０１２５】
第１の供給材料中のジルコニウム塩と、場合によりイットリウム塩とは、第１の熱水処理中に部分加水分解のみが起こる。第１の熱水処理の生成物は、ジルコニウム含有中間体と、種々の副生成物とを液相中に含む。場合によりイットリウム塩が第１の供給材料中に含まれる場合、ジルコニウム含有中間体はイットリウムも含有する。ジルコニウム含有中間体は、部分的にのみ加水分解しており、結晶ジルコニアではない。ジルコニウム含有中間体は、Ｘ線回折分析によると実質的に非晶質である。すなわち、ジルコニウム含有中間体のＸ線回折パターンは、結晶材料を示す比較的狭いピークではなく、広いピークを有する傾向にある。
【０１２６】
パーセント転化率（すなわち、加水分解の程度）は、熱重量分析（ＴＧＡ）などを使用して計算することができる。このパーセント転化率の計算方法は、第１の供給材料中のカルボキシレート陰イオンが、ポリエーテルカルボキシレートを有さない場合、４つを超える炭素原子を有するカルボキシレートを有さない場合、またはそれらの組み合わせの場合に、特に好適である。ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率は次式によって求めることができ
【０１２７】
％転化率＝１００（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）
【０１２８】
式中、Ａは第１の供給材料のパーセント重量減であり、Ｂはジルコニウム含有中間体のパーセント重量減であり、Ｃはジルコニアゾルのパーセント重量減である。第１の供給材料、中間体、およびジルコニアゾルのパーセント重量減は、分析前に各試料を１２０℃で３０分間乾燥させることによって求められる。熱重量分析装置中で８５℃で平衡にした後、各試料を２０℃／分の速度で２００℃まで加熱する。温度は、２００℃で２０分間維持し、２０℃／分の速度で９００℃まで上昇させ、９００℃で２０分間維持する。第１の供給材料、ジルコニウム含有中間体、およびジルコニアゾルのパーセント重量減は、次式によって計算することができる。
【０１２９】
％重量減＝１００（重量200C−重量900C）／重量900C
【０１３０】
このパーセント重量減は、各乾燥試料中の無機酸化物以外のものに対応している。
【０１３１】
ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率は、通常４０〜７５パーセントである。ある方法では、ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率は４５〜７０パーセント、５０〜７０パーセント、５５〜７０パーセント、または５５〜６５パーセントである。パーセント転化率は、第１の熱水処理に適した条件を選択するために使用することができる。
【０１３２】
第１の熱水処理中の加水分解反応が進行して、約７５パーセントを超えるパーセント転化率のジルコニウム含有中間体が生成される場合、最終的なジルコニアゾルは、非会合のジルコニア一次粒子ではなく、会合（たとえば凝集および／または集塊）したジルコニア一次粒子を含有する傾向にある。理論によって束縛しようと望むものではないが、反応過程中に加水分解反応の副生成物の少なくとも一部を除去すると好都合となる。したがって、第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行い、副生成物の一部を除去した後で第２の熱水処理を行うと好都合である。
【０１３３】
第２の熱水処理が行われる材料である第２の供給材料は、第１の熱水処理の生成物から調製される。通常、第２の供給材料の調製は、第１の熱水処理中に生成された副生成物の少なくとも一部を除去することを伴う。ジルコニウム塩と、場合によりイットリウム塩との陰イオンから形成されうる酸が、第１の熱水処理の副生成物の１つとなることが多い。この酸性副生成物が、４個以下の炭素原子を有するカルボン酸である場合、この酸は蒸発、透析、イオン交換、沈殿、濾過などの種々の方法によって除去することができる。
【０１３４】
第１の熱水処理の副生成物の少なくとも一部を除去することによって、液相（たとえば水性媒体）も少なくとも部分的に除去することができる。すなわち、中間体濃縮物を形成することができる。ある実施形態においては、液相の一部のみが除去される（すなわち、中間体濃縮物は液相を有する）。たとえば、第１の熱水処理の一部の生成物は、液相の一部から分離可能な固相を含有する（たとえば、固相を液相から沈殿させることができる）。液相の少なくとも一部は、吸い上げ、デカンテーション、または遠心分離などの方法によって除去することができる。別の実施形態においては、第１の熱水処理の生成物を乾燥させることで、残留物が形成される（すなわち、中間体濃縮物は液相をほとんどまたは全く有さない）。中間体濃縮物の固形分は、多くの場合１０〜１００重量パーセントの範囲内である。
【０１３５】
中間体濃縮物は、通常、少なくとも５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも８重量パーセントのジルコニウム、少なくとも１０重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２０重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも３０重量パーセントのジルコニウムを含有する。中間体濃縮物は、３０重量パーセントまでのジルコニウム、４０重量パーセントまでのジルコニウム、５０重量パーセントまでのジルコニウム、または５２重量パーセントまでのジルコニウムを含有することができる。たとえば、中間体濃縮物は、５〜５２重量パーセントのジルコニウム、または８〜５２重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。
【０１３６】
固形分が５０重量パーセント以下である場合に、その中間体濃縮物を第２の供給材料として使用することができる。あるいは、中間体濃縮物を水（たとえば、脱イオン水）で希釈して第２の供給材料を形成することもできる。第２の熱水反応器がバッチ反応器である場合、第２の供給材料は、多くの場合、０．５〜５０重量パーセントの固形分、または３〜４０重量パーセントの固形分を含有する。第２の熱水反応器が連続反応器である場合、第２の供給材料は、多くの場合、０．５〜２５重量パーセントの固形分、または７〜２２重量パーセントの固形分を含有する。
【０１３７】
第２の供給材料は、通常、少なくとも０．３重量パーセントのジルコニウムを含有する。第２の反応器がバッチ反応器である場合、第２の供給材料は、多くの場合、少なくとも０．５重量パーセントのジルコニウム、少なくとも１重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも２重量パーセントのジルコニウムを含有する。バッチ反応器用の第２の供給材料は、１５重量パーセントまでのジルコニウム、２０重量パーセントまでのジルコニウム、２１重量パーセントまでのジルコニウム、２５重量パーセントまでのジルコニウム、または２６重量パーセントまでのジルコニウムを含有することができる。たとえば、バッチ反応器用の第２の供給材料は、０．３〜２６重量パーセントのジルコニウム、または２〜２１重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。第２の反応器が連続反応器である場合、第２の供給材料は、多くの場合、少なくとも１重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２重量パーセントのジルコニウム、少なくとも４重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも８重量パーセントのジルコニウムを含有する。連続反応器用の第２の供給材料は、多くの場合、１１重量パーセントまでのジルコニウム、１２重量パーセントまでのジルコニウム、または１３重量パーセントまでのジルコニウムを含有する。たとえば、連続反応器用の第２の供給材料は、０．３〜１３重量パーセントのジルコニウム、または８〜１１重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。
【０１３８】
第２の供給材料のｐＨは、通常７未満である。たとえば、第２の供給材料は６以下または５以下のｐＨを有することができる。
【０１３９】
第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うことで、ジルコニアゾルが形成される。第２の熱水処理にバッチ反応器が使用される場合、反応温度は、多くの場合、１５０℃〜３００℃の範囲内、１６０℃〜２５０℃の範囲内、または１７５℃〜２００℃の範囲内であり、時間は少なくとも３０分である。あるバッチ反応器では、滞留時間は、少なくとも１時間、少なくとも２時間、または少なくとも４時間である。バッチ反応器中の滞留時間は、８時間まで、１０時間まで、１２時間まで、１４時間まで、１６時間まで、１８時間まで、または２４時間までとすることができる。たとえば、バッチ反応器中の滞留時間を、０．５〜２４時間、１〜１８時間、または１〜１４時間とすることができる。あるいは、第２の熱水処理は、連続反応器中、温度１５０℃〜３００℃の範囲内、１６０℃〜２５０℃の範囲内、１８０℃〜２２０℃の範囲内、または２００℃〜２１５℃の範囲内の温度で、少なくとも１分間行うことができる。ある連続反応器では、滞留時間は、少なくとも１分、少なくとも２分、少なくとも５分、または少なくとも１０分である。連続反応器中の滞留時間は、６０分まで、８０分まで、９０分まで、１００分まで、または１２０分までとすることができる。たとえば、連続反応器中の滞留時間を、１〜１２０分、５〜１００分、または１０〜９０分とすることができる。
【０１４０】
第２の熱水処理中、ジルコニウム含有中間体は加水分解がさらに進行する。第２の熱水処理の生成物は、結晶ジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルである。このジルコニアゾルを１２０℃の温度で乾燥させると、通常７５〜９５重量パーセントの無機酸化物を含有するジルコニア粒子を得ることができる。このジルコニア粒子は、ジルコニア（すなわち、ジルコニア）のほかに酸化イットリウム（すなわち、Ｙ2Ｏ3）を含有することができる。本発明のジルコニア粒子は、ある有機材料を含有することもできる。
【０１４１】
ある実施形態においては、第２の熱水処理中に形成された副生成物を少なくとも部分的に除去するために、ジルコニアゾルがさらに処理される。この副生成物は、多くの場合、ジルコニウム塩、または場合によりイットリウム塩の陰イオンから形成される酸である。ジルコニアゾル中のジルコニア粒子を有機マトリックスと混合して複合材料を形成する場合には、この酸性副生成物を除去することが望ましいことが多い。たとえば、酸性副生成物は、蒸発、イオン交換、沈殿、または透析によって除去可能なカルボン酸である場合がある。本発明のジルコニアゾルは、多くの場合、０．５〜５５重量パーセントの固形分、または２〜５１重量パーセントの固形分を含有する。
【０１４２】
本発明のジルコニアゾルは、通常、少なくとも０．３重量パーセントのジルコニウムを含有する。たとえば、本発明のジルコニアゾルは、少なくとも１重量パーセントのジルコニウム、少なくとも２重量パーセントのジルコニウム、少なくとも５重量パーセントのジルコニウム、または少なくとも１０重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。本発明のジルコニアゾルは、多くの場合、３４重量パーセントまでのジルコニウム、３５重量パーセントまでのジルコニウム、または３７重量パーセントまでのジルコニウムを含有する。たとえば、本発明のジルコニアゾルは、０．３〜３７重量パーセントのジルコニア、０．５〜３５重量パーセントのジルコニウム、または１〜３４重量パーセントのジルコニウムを含有することができる。
【０１４３】
本発明のジルコニアゾルの調製方法は、少なくとも２回の熱水処理を含む。ある実施形態においては、３回以上の熱水処理が使用される。各熱水処理の間に、直前の熱水処理で形成された酸性副生成物の少なくとも一部を除去することができる。
【０１４４】
水相中にジルコニア粒子が分散したジルコニアゾルを調製した後で、ジルコニア粒子の表面改質を行う。この表面改質は、表面改質剤を加えることで表面改質ジルコニア粒子を形成するステップを含む。表面改質ジルコニア粒子のある調製方法においては、表面改質剤の添加の前または後に、水相の少なくとも一部を除去することができる。表面改質ジルコニア粒子を有機マトリックスと混合することで、コーティング組成物が形成される。ある方法においては、有機マトリックスを加える前または後に、水相の少なくとも一部を除去することができる。
【０１４５】
一般に、表面改質は、単純に表面改質剤をジルコニアゾルに加えることによって行うことができる。場合により、表面改質剤の溶解性、および／または水相中の表面改質ジルコニア粒子の相溶性を高めるために、水混和性共溶媒を使用することができる。好適な共溶媒としては、たとえば、１−メトキシ−２−プロパノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどの水混和性有機化合物が挙げられる。共溶媒は、表面改質剤の溶解性、および表面改質粒子の溶解性を高めることができる。
【０１４６】
表面改質反応は、室温（たとえば２０℃〜２５℃）または高温（たとえば約９５℃まで）において行うことができる。表面改質剤がカルボン酸などの酸である場合、通常ジルコニア粒子は、室温において表面改質できる場合が多い。表面改質剤がシラン類である場合、通常ジルコニア粒子は、高温で表面改質される。
【０１４７】
表面改質反応は、個別の表面改質剤に依存して、酸性条件下または塩基性条件下で行うことができる。たとえば、シラン類は、酸性条件下でジルコニアゾルとともに加熱することができる。アンモニア水溶液などの塩基を加えることで、ジルコニア粒子を沈殿させることができる。表面改質剤が結合したジルコニア粒子の沈殿したものは、液相から分離（たとえば濾過）することができる。分離されたジルコニア粒子は、次に、水混和性溶媒中に分散させることができる。
【０１４８】
種々の方法を使用して、本発明のジルコニアゾルを有機マトリックス材料と混合してコーティング組成物を形成することができる。一実施形態においては、溶媒交換手順を使用することができる。溶媒混合手順においては、ジルコニアゾル中のジルコニア粒子が表面改質され、最初に有機マトリックス材料が表面改質ジルコニアゾルに加えられる。場合により、有機マトリックス材料の水への混和性を改善するために、有機マトリックス材料を加える前に、１−メトキシ−２−プロパノールまたはＮ−メチルピロリドンなどの共溶媒をジルコニアゾルに加えることができる。有機マトリックス材料を加えた後、水、および場合による共溶媒を蒸発によって除去すると、有機マトリックス材料中に分散したジルコニア粒子を残留させることができる。好適な蒸発方法としては、たとえば、蒸留、回転蒸発、オーブン乾燥などが挙げられる。
【０１４９】
あるいは、コーティング組成物の別の調製方法は、ジルコニアゾルを乾燥させて、ジルコニア粒子粉末を形成するステップと、次に、そのジルコニア粒子を有機マトリックス中に分散させるステップとを含む。ゾル中のジルコニア粒子は、乾燥前に表面改質することができるし、有機マトリックスの存在下で表面改質することもできる。ジルコニアゾルは、オーブン乾燥または噴霧乾燥などの従来手段を使用して、粉末になるまで乾燥することができる。たとえば、ジルコニアゾルは、従来のオーブン中、少なくとも７０℃の温度で乾燥させることができる。あるジルコニアゾルは、７０℃〜９０℃の温度で約２〜４時間乾燥させることができる。
【０１５０】
コーティング組成物のさらに別の調製方法においては、ジルコニアゾル中のジルコニア粒子を、オレイン酸などの非極性カルボン酸で表面改質する。非極性酸によってジルコニア粒子を表面改質すると、粒子が濾過可能な塊状体になる。次に、これらの表面改質されたジルコニア粒子を、ジルコニアゾルの液相から濾過によって分離し、場合により乾燥させて、有機マトリックス材料と混合することによって、コーティング組成物を形成することができる。
【０１５１】
コーティング組成物のさらに別の調製方法においては、ジルコニアゾル中のジルコニア粒子を、非極性Ｂ基を有する表面改質剤で表面改質する。これらの表面改質されたジルコニア粒子は、たとえば、トルエン、ヘキサン、酢酸エチル、スチレンなどの水非混和性の溶媒またはモノマー中に抽出することができる。次に、抽出した表面改質ジルコニア粒子を、オリゴマー材料、モノマー材料、またはポリマー材料と混合することができる。
【０１５２】
本発明のコーティング組成物は、表面改質ジルコニア粒子と、重合性組成物とを含む。好適な重合性組成物は前述の通りである。本発明の重合性組成物は、溶媒を含有する場合もあるし、溶媒を含まない場合もある。次に、本発明のコーティング組成物を、複数の稜線部を有する微細複製工具（すなわち、微細複製工具表面が微細構造化されている）に接触させる。このコーティング組成物を重合させると、微細構造化表面を有する光学層が形成される。
【０１５３】
輝度向上フィルムの光学層の微細構造化表面は、全内部反射フィルムを形成するのに十分な交互に並ぶ一連の先端および溝を有する微細構造化表面など、種々の形態で構成することができる。このような微細構造化表面の一例は、対称的な先端および溝の規則的な繰り返しパターンを有する微細構造化表面である。別の微細構造化表面は、先端および溝が対称ではないパターンを有する。輝度向上フィルムに好適な微細構造の例は、米国特許第５，１７５，０３０号明細書（ルー（Ｌｕ）ら）、第５，１８３，５９７号明細書（ルー（Ｌｕ））、第５，７７１，３２８号明細書（ワートマン（Ｗｏｒｔｍａｎ）ら）、第５，９１７，６６４号明細書（オニール（Ｏ’Ｎｅｉｌｌ）ら）、第５，９１９，５５１号明細書（コブ・ジュニア（Ｃｏｂｂ，Ｊｒ．）ら）、第６，１１１，６９６号明細書（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）、第６，２８０，０６３Ｂ１号明細書（フォング（Ｆｏｎｇ）ら）、第６，３５６，３９Ｂ１号明細書（ガーディナー（Ｇａｒｄｉｎｅｒ）ら）に、より詳細に記載されている。
【０１５４】
微細構造化光学層は、たとえば、（ａ）重合性組成物を調製するステップと；（ｂ）この重合性組成物を、ネガの微細構造が形成された表面である微細複製工具上に、微細複製工具の空隙を満たすのにかろうじて十分な量で付着させるステップと；（ｃ）少なくとも一方が可撓性である、あらかじめ形成されたベースと微細複製工具との間に、重合性組成物のビーズを移動させることによって、空隙を満たすステップと；（ｄ）この組成物を硬化させるステップとを含む方法によって形成することができる。微細複製工具は、ニッケル、ニッケルめっきした銅、または真鍮などの金属であってもよいし、あるいは、重合条件下で安定であり、重合した材料を微細複製工具からきれいに除去できる表面エネルギーを好ましくは有する熱可塑性材料であってもよい。本明細書に記載される微細構造形状を形成するのに使用される特定の方法は、米国特許第５，６９１，８４６号明細書に記載の方法と類似していてもよい。微細構造化物品は、たとえば、５、１０、１００、１０００メートル、またはそれを超える長さなどのあらゆる望ましい長さで、連続法により形成することができる。
【０１５５】
調光フィルムの第２の製造方法は、水相中に分散したジルコニア粒子を含有するジルコニアゾルを提供するステップと、ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含有するコーティング組成物を調製するステップと、このコーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む。ジルコニア粒子を表面改質する前のジルコニアゾルは、４個以下の炭素原子を含有するカルボン酸を含み、ポリエーテルカルボン酸は実質的に存在しない。ジルコニア粒子は、平均一次粒度が５０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜５であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも５０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。ジルコニアゾルのある実施形態においては、ジルコニア粒子は、ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有し、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する。
【０１５６】
この方法では、前述のように、ジルコニア粒子を表面改質し、コーティング組成物を調製することができる。さらに、微細構造化表面は、前述のように、コーティング組成物を微細複製工具に接触させ、コーティング組成物を重合させることによって形成することができる。結果として得られる調光フィルムは、たとえば、輝度向上フィルム、反射フィルム、回転フィルムなどであってよい。
【０１５７】
本発明の調光フィルムは、液晶ディスプレイパネルなどのディスプレイと併用することができる。図２中に１０で全体的に示されるバックライト付き液晶ディスプレイは、拡散体１２と液晶ディスプレイパネル１４との間に配置することができる調光フィルム１１（たとえば輝度向上フィルム）を含む。バックライト付き液晶ディスプレイは、蛍光灯などの光源１６と、液晶ディスプレイパネル１４に向けて反射させるために光を移動させるための光ガイド１８と、これも液晶ディスプレイパネルに向けて光を反射させるための白色反射板２０とを含むこともできる。調光フィルム１１は、光ガイド１８から発せられる光をコリメートし、それによって液晶ディスプレイパネル１４の輝度が増加する。輝度の増加によって、液晶ディスプレイパネルによって形成される画像をより鮮明にすることができ、選択された輝度を得るための光源１６の出力を減少させることができる。バックライト付き液晶ディスプレイ中の調光フィルム１１は、参照番号２１で示される、コンピュータ用ディスプレイ（ラップトップ用ディスプレイおよびコンピュータ用モニタ）、テレビ、ビデオレコーダ、モバイル通信装置、携帯用デバイス（たとえば携帯電話および携帯情報端末（ＰＤＡ））、自動車および航空電子装置用ディスプレイなどの装置において有用となる。
【０１５８】
調光フィルム１１は、図３に示されるように、プリズム２２、２４、２６、および２８で代表されるプリズムの配列を含む。たとえば、プリズム２２などの各プリズムは、第１の小面３０および第２の小面３２を有する。プリズム２２、２４、２６、および２８は、プリズムが上に形成される第１の表面３６と、実質的に平坦または平面であり第１の表面の反対側にある第２の表面３８とを有する本体部分３４の上に形成することができる。
【０１５９】
規則的な直角プリズムが直線状に配列することによって、光学性能と、製造の容易さとの両方を得ることができる。直角プリズムとは、頂点角度θが約９０°であるが、約７０°〜１２０°または約８０°〜１００°の範囲内であってもよいことを意味する。プリズム小面は同一である必要はなく、プリズムは互いに対して傾いていてもよい。さらに、フィルムの厚さ４０と、プリズムの高さ４２との間の関係は重要ではないが、十分に画定されたプリズム小面を有するより薄いフィルムを使用することが望ましい。小面が突出している場合に小面が表面３８と形成することができる角度は４５°であってよい。しかし、この角度は、小面のピッチ、または頂点の角度θに依存して変動する。
【０１６０】
図４〜図１０は、調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の構造の代表的な実施形態を示している。これらの図面は一定の縮尺ではなく、特に、構造化表面のサイズは説明の目的で大きく誇張していることに留意されたい。調光フィルムの構造は、以下に説明する複数の実施形態の組み合わせを含むこともできるし、それらを２つ以上含むこともできる。
【０１６１】
図４を参照すると、調光フィルムの一実施形態の一部の代表的な断面が示されている。調光フィルム１３０（たとえば輝度向上フィルム）は、第１の表面１３２と、実質的に直線状に延在する複数のプリズム要素１３６を含む反対側の構造化表面１３４とを含む。各プリズム要素１３６は、第１の側面１３８および第２の側面１３８’を有し、これらの上端部が交差して、プリズム要素１３６のピークまたは頂点１４２を画定する。隣接するプリズム要素１３６の側面１３８、１３８’の底端部が交差して、プリズム要素間に直線状に延在する溝１４４を画定する。図４に示される実施形態においては、プリズム頂点１４２によって画定される二面角が約９０度であるが、しかし、この実施形態およびその他の実施形態の二面角の正確な値は、所望の光学パラメータにより変動しうることを理解されたい。
【０１６２】
調光フィルム１３０の構造化表面１３４は、共通基準面から異なる距離で間隔を開けたピークを有するプリズム要素の複数の交互の区域を有するとして説明することができる。共通基準面は任意に選択することができる。共通基準面の好都合な一例は、第１の表面１３２を含む面であり、別の例は、構造化表面の最下部の溝の底部によって画定される、破線１３９で示される面である。図４に示される実施形態において、破線１３９から測定して、低いプリズム要素は、幅が約５０マイクロメートルで、高さが約２５マイクロメートルであり、高いプリズム要素は、幅が約５０マイクロメートルで、高さが約２６マイクロメートルである。高いプリズム要素を含む区域の幅は、約１ミクロン〜３００マイクロメートルの間であってよい。低いプリズム要素を含む区域の幅は、重要ではなく、２００マイクロメートル〜４０００マイクロメートルの間であってよい。特定の実施形態においては、低いプリズム要素の区域は、高いプリズム要素の区域と少なくとも同じ幅であってよい。当業者であれば理解できるように、図４に示される光学層は、単なる例であり、本発明の範囲の限定を意図したものではない。たとえば、プリズム要素の高さまたは幅は、実現可能な限度内で変化させることができる（たとえば、約１ミクロン〜約２００マイクロメートルの範囲で正確なプリズムの機械加工が実現可能である）。さらに、所望の光学的効果を実現するために、二面角を変更することができるし、プリズム軸を傾斜させることもできる。
【０１６３】
第１の区域の幅は、約２００〜３００マイクロメートル未満にすることができる。通常の観察条件下では、人間の眼が、約２００〜３００マイクロメートル未満の幅の領域で生じる光強度の小さな変動を解像することは困難である。したがって、第１の区域の幅が約２００〜３００マイクロメートル未満まで減少すると、この区域内で起こりうるあらゆる光結合は、通常の観察条件下では人間の眼で検出できない。
【０１６４】
１つ以上のプリズム要素の高さをその直線方向に沿って変動させて、共通基準面上に種々の高さで配置されたピークを有するプリズム要素の部分を含む交互の領域を形成することによって、高さの変動する構造化表面を実現することもできる。
【０１６５】
図５は、調光フィルムの別の実施形態を示しており、これは、１つの高いプリズム要素１５６を含む区域によって分離された相対的に低いプリズム要素１５４の区域を有する構造化表面１５２を、調光フィルム１５０（たとえば輝度向上フィルム）が有することを除けば、図４に類似している。図４に示される実施形態によく似ているように、高いプリズム要素は、第２のフィルムシートが構造化表面１５２に物理的に接近するのを制限しており、それによって、ウェットアウト状態が目に見える可能性が低下する。人間の眼は、光導波路フィルムの小面の高さの変化に敏感であり、高いプリズム要素の比較的幅広の区域が、フィルム表面上に見ることができる線として現れることが分かっている。これは、フィルムの光学性能に実質的な影響を与えることはないが、これらの線は、ある種の商業的環境においては望ましくない場合がある。高いプリズム要素の区域の幅を縮小すると、それに対応して、高いプリズム要素によって生じるフィルム中の線が、人間の眼で検出しにくくなる。
【０１６６】
図６は、調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の別の実施形態の代表例であり、これらのプリズム要素は、ほぼ同じ大きさであるが、階段または斜面のパターンで配列している。図６に示される調光フィルム１６０は、第１の表面１６２と、実質的に直線状の複数のプリズム要素１６６を含む反対側の構造化表面１６４とを含む。各プリズム要素は、互いに反対側の側面１６８、１６８’を有し、これらの上端部が交差して、プリズムピーク１７０を画定している。互いに反対側の側面１６８、１６８’によって画定される二面角は約９０度である。この実施形態において、最も高いプリズムを第１の区域と見なすことができ、隣接するプリズムを第２の区域と見なすことができる。この場合も、第１の区域を、約２００〜３００マイクロメートル未満とすることができる。
【０１６７】
図７は、調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）のさらに別の実施形態を示している。図７に示される調光フィルム１８０は、第１の表面１８２と、反対側の構造化表面１８４とを含む。比較的低いプリズム要素を含む第２の区域が、高さの変動するプリズム要素を含むことを、この調光フィルムの特徴とすることができる。図７に示される構造化表面は、プリズム要素の高さの変動によって生じる光学層表面上の線の、人間の眼による視認性を実質的に低下させるというさらなる利点を有する。
【０１６８】
図８は、ソフトカットオフを得るための調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の別の実施形態を示している。図８は、全体的に２４０で示される調光フィルムを示している。調光フィルム２４０は、ベース層２４２と、微細構造化光学層２４４とを含む。ベース層２４２の外面は平坦であることが好ましいが、複数の構造を有することもできる。さらに、別の基材を使用することもできる。
【０１６９】
微細構造化光学層２４４は、その上に形成されたプリズム２４６、２４８、および２５０などの複数のプリズムを有する。プリズム２４６、２４８、および２５０は、それぞれピーク２５２、２５４、および２５６を有する。ピーク２５２、２５４、および２５６のすべては好ましくは９０度のピーク角度またはプリズム角度を有するが、６０度〜１２０度の範囲内の角度が含まれる。プリズム２４６と２４８との間には谷２５８が存在する。プリズム２４８と２５０との間には谷２６０が存在する。谷２５８は、プリズム２４６に関連していると見なすことができ、谷の角度が７０度であり、谷２６０は、プリズム２４８に関連していると見なすことができ、谷の角度が１１０度であるが、他の値を使用することもできる。輝度向上フィルム２４０は、従来技術の輝度向上フィルムと同様に一部の光を反射して再循環させ、残りの光を屈折させるが、互い違いの方向にプリズムが傾いていることによって、バックライトの見かけの軸上輝度を効果的に増加させる。プリズムの傾きによる効果は、出力光円錐の大きさを増加させることである。
【０１７０】
図９は、丸みを帯びたプリズム頂点を有する調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の別の実施形態を示している。調光フィルム３３０は、光学層と一体的に形成された可撓性ベース層３３２を特徴とする。この調光フィルムは、１組の互いに反対側の表面３３４、３３６を有し、これらの両方がベース層３３２と一体的に形成されている。表面３３４は、一連の突出する光拡散要素３３８を特徴とする。これらの要素は、層３３２と同じ材料でできた表面内の「バンプ」の形態であってよい。表面３３６は、ベース層３３２と一体的に形成された、とがっていない、すなわち丸みを帯びたピーク３４０を有する直線状プリズムの配列を特徴とする。これらのピークは、弦幅３４２と、断面ピッチ幅３４４と、曲率半径３４６と、根元角３４８とを特徴とし、弦幅は、断面ピッチ幅の約２０〜４０％に等しくなり、曲率半径は、断面ピッチ幅の約２０〜５０％に等しくなる。根元角は、約７０〜１１０度の範囲内、または約８５〜９５度の範囲内であり、根元角が約９０度であることが好ましい。この配列内のプリズムの配置は、所望の光学性能が最大化されるように選択される。
【０１７１】
丸みを帯びたプリズム頂点の微細構造化物品（たとえば調光フィルム）は、通常、利得の減少が問題となる。しかし、本発明の高屈折率表面改質コロイドナノ粒子を加えることによって、丸みを帯びたプリズム頂点の微細構造化物品の利得の減少を相殺することができる。
【０１７２】
図１０は、平坦または平面状のプリズム頂点を有する調光フィルム（たとえば輝度向上フィルム）の別の実施形態を示している。調光フィルム４３０は、光学層と一体的に形成された可撓性ベース層４３２を特徴とする。この輝度向上フィルムは、１組の互いに反対側の表面４３４、４３６を有し、これらの両方がベース層４３２と一体的に形成されている。表面４３４は、一連の突出する光拡散要素４３８を特徴とする。これらの要素は、層４３２と同じ材料でできた表面内の「平坦なバンプ」の形態であってよい。表面４３６は、ベース層４３２と一体的に形成された平坦または平面状のピーク４４０を有する直線状プリズムの配列を特徴とする。これらのピークは、平坦な幅４４２と断面ピッチ幅４４４とを特徴とし、この平坦な幅は断面ピッチ幅の約０〜３０％にすることができる。
【０１７３】
光ガイドから光を抽出する別の方法は、減衰全内部反射（ＴＩＲ）を使用することである。ある種類の減衰ＴＩＲでは、光ガイドはくさび形であり、光ガイドの厚い端部上に入射する光線は、光ガイドの上面および底面に対して臨界角になるまで全内部反射する。これらの臨界角となる前の光線は、次に、出力面に対して視射角で抽出される、またはより簡潔には光ガイドから屈折する。ディスプレイ装置の照明において有用となるためには、次に、ディスプレイ装置の観察軸または出力軸に対して実質的に平行になるように、これらの光線が進路変更する必要がある。通常、この進路変更は、回転レンズまたは回転フィルムを使用して行われる。
【０１７４】
図１１〜図１３は、回転フィルムを含む照明装置を示している。耐久性の回転フィルムを形成するために、回転フィルムは、本明細書に開示される本発明の材料を含むことができる。回転レンズまたは回転フィルムは、通常、入力面上に形成されたプリズム構造を含み、この入力面は光ガイドに隣接して配置される。通常は出力面に対して３０度未満である視射角で光ガイドを出る光線は、このプリズム構造に当たる。回転レンズまたはフィルムによって、ディスプレイの観察軸に対して実質的に平行な方向などの所望の方向に光線が向けられるように、これらの光線は、プリズム構造の第１の表面によって屈折し、プリズム構造の第２の表面によって反射する。
【０１７５】
図１１を参照すると、照明システム５１０は、光結合した、光源５１２と；光源反射体５１４と；出力面５１８、裏面５２０、入力面５２１、および端面５２２を有する光ガイド５１６と；裏面５２０に隣接する反射体５２４と；入力面５２８および出力面５３０を有する第１の光方向転換要素５２６と；第２の光方向転換要素５３２と；反射型偏光子５３４とを含む。光ガイド５１６は、くさび形またはその変形であってよい。よく知られているように、光ガイドの目的は、光源５１２よりもはるかに広い領域にわたって、より具体的には、出力面５１８によって形成される領域の実質的に全体にわたって、光源５１２からの光を均一に分散させることである。光ガイド５１６は、小型で薄いパッケージ内でこれらの役割を果たすことがさらに好ましい。
【０１７６】
光源５１２は、光ガイド５１６の入力面５２１に端部結合したＣＣＦＬであってよく、ランプ反射体５１４は、ランプの空隙を形成しながら光源５１２の周囲に巻き付けられる反射フィルムであってよい。反射体５２４は光ガイド５１６を裏打ちしており、効率的な後方反射体、たとえば、ランベルト面または鏡面フィルム、あるいはそれらの組み合わせであってよい。
【０１７７】
端部結合した光は、ＴＩＲによって閉じ込められて、入力面５２１から端面５２２に向けて伝播する。ＴＩＲが減衰することによって、光ガイド５１６から光が抽出される。光ガイド５１６内に閉じ込められた光線は、くさび角度のために、それぞれＴＩＲによるはね返りを起こしながら上部および底部の壁の面に対する入射角が増加していく。したがって、最終的には、ＴＩＲによって閉じ込められなくなるため、光は、出力面５１８および裏面５２０のそれぞれから屈折して出てくる。裏面５２０から屈折して出てきた光は、反射体５２４によって鏡面反射または拡散反射のいずれかが起こって光ガイド５１６に戻り、大部分は光ガイド５１６を透過する。第１の光方向転換要素５２６は、好ましい観察方向と実質的に平行な方向に沿って、出力面５１８を出た光線を方向転換させるように配列されている。好ましい観察方向は、出力面５１８に垂直な方向であってよいが、より典型的には出力面５１８に対してある角度で存在する。
【０１７８】
図１２に示されるように、第１の光方向転換要素５２６は光透過性調光フィルムであり、その出力面５３０は実質的に平面状であり、入力面５２８にはプリズム５３８、５４０、および５４２の配列５３６が形成されている。第２の光方向転換要素５３２も光透過性フィルムであってよく、たとえば、３Ｍの輝度向上フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ）製品（ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）より商品名「ＢＥＦＩＩＩ」で販売される）などの輝度向上フィルムであってよい。反射型偏光子５３４は、無機、ポリマー、コレステリック液晶の反射型偏光子またはフィルムであってよい。好適なフィルムは、３Ｍの拡散反射型偏光フィルム（Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ ｆｉｌｍ）製品（３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より商品名「ＤＲＰＦ」で販売される）または鏡面反射型偏光子フィルム（Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ ｆｉｌｍ）製品（３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より商品名「ＤＢＥＦ」で販売される）である。
【０１７９】
配列５３６内で、プリズム５３８、５４０、および５４２のそれぞれは、それぞれの隣接するプリズムと比較して異なる側面角度で形成することができる。すなわち、プリズム５４０は、プリズム５３８（角度ＡおよびＢ）、およびプリズム５４２（角度ＥおよびＦ）とは異なる側面角度（角度ＣおよびＤ）で形成することができる。図示されているように、プリズム５３８は角度ＡおよびＢの合計に等しいプリズム角度、すなわち夾角を有する。同様に、プリズム５４０は角度ＣおよびＤの合計に等しいプリズム角度を有し、プリズム５４２は角度ＥおよびＦの合計に等しいプリズム角度を有する。配列５３６は、異なるプリズム角度に基づく３つの異なるプリズム構造を含むとして示されているが、実質的にあらゆる数の異なるプリズムを使用できることを理解されたい。
【０１８０】
プリズム５３８、５４０、および５４２は、同じプリズム角度を有するが、プリズムの方向が異なるように形成することもできる。図１２中、プリズム５３８に対してプリズム軸「ｌ」が示されている。プリズム軸ｌは、プリズム５３８に関して示されているように、出力面５３０に対して垂直に配置することができるし、あるいは、プリズム５４０および５４２に関してそれぞれ架空の軸「ｌ+」および「ｌ-」で示されるように、光源に向かう方向または離れる方向で出力面に対してある角度で配置することもできる。
【０１８１】
プリズム５３８、５４０、および５４２は、図１２に示されるように配列５３６内でプリズムの規則的な繰り返しパターンまたは集団５４３で配列することができ、配列５３６は類似のプリズムが類似のプリズムに隣接するようには示されていないが、そのような構成を使用することもできる。さらに、配列５３６内で、プリズム５３８、５４０、および５４２は、プリズム構成５３８などの第１のプリズム構成から、プリズム構成５４０などの第２のプリズム構成などに連続的に変化させることもできる。たとえば、プリズム構成は、第１のプリズム構成から第２のプリズム構成に、ある変化度で変化することができる。あるいは、プリズムは、図１２に示される構造と類似して、段階的に変化することもできる。各集団５４３内で、プリズムは、空間リップル周波数より小さくなるように選択されたプリズムピッチを有する。同様に、集団としても、規則的な集団のピッチを有することができる。プリズム配列は図１２に示されるように対称である場合もあるし、プリズム配列は非対称である場合もある。
【０１８２】
図１２に示される配列５３６は、対称の構成を有するプリズムを有するが、図１３に示されるような光方向転換要素５２６’中に形成された配列５３６’などのプリズム配列を使用することもできる。次に図１３を参照すると、配列５３６’中、プリズム５３８’はたとえば、角度Ｂ’とは等しくない角度Ａ’を有する。同様に、プリズム５４０’および５４２’の場合、角度Ｃ’は、角度Ａ’とも角度Ｄ’とも等しくなく、角度Ｅ’は、角度Ａ’、角度Ｃ’、および角度Ｆ’のいずれとも等しくない。配列５３６’は、所定の角度を有する１つのダイヤモンド切削工具を使用し、その工具を傾けることによって、異なるプリズム角度を有し対称の突出プリズムをそれぞれ切削することによって、好都合に形成することができる。しかし、１つの切削工具を使用すると、これらのプリズム角度は同じになる、すなわち、Ａ＋Ｂ＝Ｃ＋Ｄ＝Ｅ＋Ｆとなることを理解されたい。
【０１８３】
配列５３６内にわずか２つの異なるプリズム構成を使用し配置できることも考慮されるが、光ガイド５１６からの出力特性を修正するために必要な種類のプリズムサイズを使用することができる。プリズム側面角度を変動させる目的の１つは、第１の光方向転換要素５２６での変動する屈折量を拡大し付与することである。プリズム５３８、５４０、および５４２の構成のばらつきは、光ガイドの入力アパーチャのサンプリングを実質的に均一にする機能を果たし、それによって、光ガイド５１６から抽出された光の不均一性が最小限となる。全体的な結果として、特に光ガイド５１６の入口端５２１付近におけるリップル効果が効率的に最小限となる。
【０１８４】
本発明は、本明細書に記載される特定の例に限定されると見なすべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲に公正に記載される本発明のすべての態様を含むものと理解すべきである。本発明が適用可能な種々の変更、等価の方法、および多数の構造は、本明細書を検討することによって、本発明が関連する当業者には明らかとなるであろう。
【実施例】
【０１８５】
試験方法
光子相関分光法（ＰＣＳ）
体積平均粒度は、マルバーン・シリーズ４７００粒度分析装置（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｓｅｒｉｅｓ ４７００ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｚｅｒ）（マサチューセッツ州サウスボロのマルバーン・インストルメンツ・インコーポレイテッド（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈｂｏｒｏｕｇｈ，ＭＡ）より入手可能）を使用して光子相関分光法（ＰＣＳ）によって求めた。希釈したジルコニアゾル試料を、シリンジで加えられる圧力を使用して０．２μｍフィルタで濾過して、ガラスキュベット内に入れた後、ふたをした。データ収集を開始する前に、試料チャンバーの温度を２５℃で平衡化させた。提供されたソフトウェアを使用して、９０度の角度でＣＯＮＴＩＮ解析を行った。ＣＯＮＴＩＮは、一般的な逆変換問題を解析するための数学的方法として広く使用されており、Ｓ．Ｗ．プロベンチャー（Ｐｒｏｖｅｎｃｈｅｒ）、Ｃｏｍｐｕｔ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２７、２２９（１９８２年）により詳細に記載されている。この解析は、２４データビンを使用して行った。以下の値を計算に使用した：水の屈折率は１．３３３であり、水の粘度は０．８９０センチポアズであり、ジルコニア粒子の屈折率は１．９である。
【０１８６】
ＰＣＳデータに基づいて、２つの粒度測定について計算した。ナノメートルの単位で報告される強度平均粒度は、散乱光強度分布の平均値に対応する粒度に等しい。散乱光強度は粒径の６乗に比例する。ナノメートルの単位で同様に報告される体積平均粒度は、ジルコニア粒子の屈折率と分散媒体（すなわち水）の屈折率との両方を考慮して散乱光強度分布から計算される体積分布から誘導される。体積平均粒度は、体積分布の平均に対応する粒度に等しい。
【０１８７】
強度平均粒度を体積平均粒度で割ることによって、粒度分布の指標となる比を得た。
【０１８８】
結晶構造およびサイズ（ＸＲＤ分析）
メノウ製乳鉢および乳棒を使用して手で粉砕することによって、乾燥ジルコニア試料の粒度を小さくした。両面テープの断片を接着した顕微鏡用スライドガラスの上に、多めの量の試料をスパチュラで載せた。スパチュラの刃の部分を使用して試料をテープに押し付けることによって、試料を接着剤中に押し込んだ。スパチュラの刃の端部で試料領域をこすることによって過剰の試料を取り除くと、接着剤に接着した粒子の薄い層が残った。こすった後に残った弱く接着した試料は、硬い表面に顕微鏡スライドを強くたたきつけることで除去した。同様の方法で、コランダム（リンデ（Ｌｉｎｄｅ）１．０μｍアルミナ研磨粉末、ロット番号（Ｌｏｔ Ｎｕｍｂｅｒ）Ｃ０６２、インディアナ州インディアナポリスのユニオン・カーバイド（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ，Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，ＩＮ））を用意し、計測の広がり（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）に関して回折計を較正するために使用した。
【０１８９】
反射配置、銅Ｋα放射線、および散乱放射線の比例検出レジストリを有するフィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）垂直回折計を使用して、Ｘ線回折スキャンを行った。この回折計には、可変ビームスリット、固定回折ビームスリット、およびグラファイト回折ビームモノクロメーターを取り付けた。０．０４度の刻み幅および８秒の滞留時間を使用して、２５〜５５度の２シータ（２θ）から調査スキャンを行った。４５ｋＶおよび３５ｍＡのＸ線発生器設定を使用した。数回の個別のコランダムのマウントについて３つの別々の領域で、コランダム標準物質のデータ収集を行った。薄層試料マウントの３つの別々の領域でデータ収集を行った。
【０１９０】
観察した回折ピークは、回折データ国際センター（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ）（ＩＣＤＤ）粉末回折データベース（セット１〜４７、ＩＣＤＤ、ペンシルバニア州ニュートンスクエア（Ｎｅｗｔｏｎ Ｓｑｕａｒｅ，ＰＡ））に含まれる基準回折パターンと比較することで同定し、立方晶／正方晶（Ｃ／Ｔ）または単斜晶（Ｍ）のいずれの形態のジルコニアであるかを決定した。立方相（１１１）ピークおよび正方相の（１０１）ピークは、これらの相を合わせたものが報告されているため、分離することができなかった。各ジルコニア形態の量は、相対基準によって評価し、最も大きい回折ピークを有するジルコニアの形態を相対強度値１００とした。残りの結晶ジルコニアの形態の最も強い線は、上記の最も大きい線を基準にしてスケール変更して、１〜１００の間の値を与えた。
【０１９１】
コランダムにより観察された最大回折のピーク幅は、プロファイルフィッティングによって求めた。平均コランダムピーク幅とコランダムピーク位置（２θ）との間の関係を、これらのデータの多項フィッティングによって求めることで、コランダムの試験範囲内のあらゆるピーク位置における計測幅（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ ｂｒｅａｄｔｈ）を評価するために使用される連続関数を得た。ジルコニアにより観察された最大回折のピーク幅は、観察された回折ピークのプロファイルフィッティングによって求めた。存在することが分かったジルコニア相に依存して、以下のピーク幅を求めた：
立方晶／正方晶の（Ｃ／Ｔ）：（１ １ １）
単斜晶（Ｍ）：（−１ １ １）、および（１ １ １）
Ｋα1およびＫα2の波長成分を有するピアソン（Ｐｅａｒｓｏｎ）ＶＩＩ型ピーク形状モデルで説明され、すべての場合で線形バックグラウンドモデルを使用した。幅は、度の単位を有するピーク半値全幅（ＦＷＨＭ）であることが分かった。プロファイルフィッティングは、ＪＡＤＥ回折ソフトウェアスイートの機能を使用することによって行った。試料ピーク幅は、同じ薄層試料マウントについて得られた３つの別々のデータ収集について評価した。
【０１９２】
コランダムの計器較正およびラジアンの単位に変換した補正ピーク幅から得た計測幅値を補間することによって、試料ピークの計測の広がりを補正した。シェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式を使用して一次結晶サイズを計算した。
【０１９３】
微結晶サイズ（Ｄ）＝Ｋλ／β（ｃｏｓθ）
【０１９４】
上記シェラー（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ）の式において、
Ｋ＝形状因子（この場合０．９）；
λ＝波長（１．５４０５９８Å）；
β＝計測の広がりを補正した後の計算ピーク幅（単位ラジアン）＝［計算ピークＦＷＨＭ−計測幅］（単位をラジアンに変換）であり、式中のＦＷＨＭは半値全幅であり；
θ＝１／２ピーク位置（散乱角度）である。
【０１９５】
立方晶／正方晶微結晶サイズは、（１ １ １）ピークを使用した３回の測定の平均として求めた。
【０１９６】
立方晶／正方晶の平均微結晶サイズ＝
［Ｄ（１ １ １）area1＋Ｄ（１ １ １）area2＋Ｄ（１ １ １）area3］／３
【０１９７】
単斜晶微結晶サイズは、（−１ １ １）ピークを使用した３回の測定および（１ １ １）ピークを使用した３回の測定の平均として求めた。
【０１９８】
単斜晶平均微結晶サイズ＝
［Ｄ（−１ １ １）area1＋Ｄ（−１ １ １）area2＋Ｄ（−１ １ １）area3＋
Ｄ（１ １ １）area1＋Ｄ（１ １ １）area2＋Ｄ（１ １ １）area3］／６
【０１９９】
立方相／正方相（Ｃ／Ｔ）および単斜相（Ｍ）の加重平均を計算した。
【０２００】
加重平均＝［（％Ｃ／Ｔ）（Ｃ／Ｔサイズ）＋（％Ｍ）（Ｍサイズ）］／１００
【０２０１】
この式中、
％Ｃ／Ｔ＝ジルコニア粒子の立方晶および正方晶微結晶含有物が寄与するパーセント結晶度；
Ｃ／Ｔサイズ＝立方晶および正方晶微結晶のサイズ；
％Ｍ＝ジルコニア粒子の単斜晶微結晶含有物が寄与するパーセント結晶度；
Ｍサイズ＝単斜晶微結晶のサイズ。
【０２０２】
分散指数
分散指数は、ＰＣＳによって測定した体積平均サイズをＸＲＤによって測定した加重平均微結晶サイズで割った値に等しい。
【０２０３】
重量パーセント固形分
重量パーセント固形分は、３〜６グラムの試料を１２０℃で３０分間乾燥させることによって求めた。パーセント固形分は、湿潤時試料重量（すなわち、乾燥前の重量、重量wet）および、乾燥試料の重量（すなわち、乾燥後の重量、重量dry）から、次式を使用して計算することができる。
重量％固形分＝１００（重量dry）／重量wet
【０２０４】
熱重量分析（ＴＧＡ）
ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率および重量パーセント無機酸化物は、ＴＡインストルメンツ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）（デラウェア州ニューキャッスル（Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ））のモデル（Ｍｏｄｅｌ）２９５０ ＴＧＡを使用した熱重量分析によって求めた。
【０２０５】
ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率を求めるために、最初に、試料（たとえば３〜６グラム）をオーブン中１２０℃で３０分間加熱することによって乾燥させた。乾燥した試料（たとえば３０〜６０ｍｇ）をＴＧＡ中で８５℃で平衡化させた。次に温度を２０℃／分の速度で２００℃まで上昇させ、２００℃で２０分間維持し、２０℃／分で９００℃まで上昇させ、９００℃で２０分間維持した。有機材料は２００℃〜９００℃の間で揮発し、ＺｒＯ2およびＹ2Ｏ3などの無機酸化物のみが残留した。次式を使用してパーセント重量減を計算した。
【０２０６】
％重量減＝１００（％重量200C−％重量900C）／％重量900C
【０２０７】
％重量200Cは、２００℃における試料の重量（重量200C）と、分析に使用される乾燥試料（たとえば、分析前に１２０℃で乾燥させた試料）の重量（重量dry）とから計算した。
【０２０８】
％重量200C＝１００（重量200C）／重量dry
【０２０９】
％重量900Cは、９００℃における試料の重量（重量900C）と、分析に使用される乾燥試料（たとえば、分析前に１２０℃で乾燥させた試料）の重量（重量dry）とから計算した。
【０２１０】
％重量900C＝１００（重量900C）／重量dry
【０２１１】
ジルコニウム含有中間体のパーセント転化率は次式によって求められ
【０２１２】
％転化率＝１００（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）
【０２１３】
式中、Ａは第１の供給材料のパーセント重量減であり、Ｂはジルコニウム含有中間体のパーセント重量減であり、Ｃはジルコニアゾルのパーセント重量減である。
【０２１４】
重量パーセント無機酸化物は、重量パーセント固形分と、９００℃における重量パーセント酸化物とから計算した。すなわち、重量パーセント無機酸化物は、次式を使用して計算することができる。
【０２１５】
重量％無機酸化物＝（重量％固形分）（％重量900C）／１００
【０２１６】
屈折率
屈折率は、ミルトン・ロイ・カンパニー（Ｍｉｌｔｏｎ Ｒｏｙ Ｃｏ．）（ペンシルバニア州アイビーランド（Ｉｖｙｌａｎｄ，ＰＡ））より市販されているアッベ（Ａｂｂｅ）屈折計を使用して測定した。
【０２１７】
用語解説
特に明記しない限り、すべての化学試薬は、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手したもの、または入手可能なものである。
本明細書において使用される場合、
【０２１８】
「ＳＲ−３５１」または「ＴＭＰＡ」は、ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー・インコーポレイテッド（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）より入手したトリメチロールプロパントリアクリレートを意味し；
【０２１９】
「ＢＲ−３１」は、京都の第一工業製薬（Ｄａｉ−Ｉｃｈｉ Ｋｏｇｙｏ Ｓｅｉｙａｋｕ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）より入手したアクリル酸トリブロモフェノキシエチルを意味し；
【０２２０】
「ＳＲ−３３９」は、ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー・インコーポレイテッド（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）より入手したアクリル酸フェノキシエチルを意味し；
【０２２１】
「シルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１７４」は、ウエストバージニア州サウスチャールストンのＯＳｉスペシャルティーズ・ノース・アメリカ（ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈａｒｌｅｓｔｏｎ，ＷＶ）より入手したメタクリル酸トリメトキシシリルプロピルを意味し；
【０２２２】
「シルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１２３０」は、ウエストバージニア州サウスチャールストンのＯＳｉスペシャルティーズ・ノース・アメリカ（ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈａｒｌｅｓｔｏｎ，ＷＶ）より入手した独自開発のシランを意味し；
【０２２３】
「ＳＲ−２３８」は、ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー・インコーポレイテッド（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）より入手したヘキサンジオールジアクリレートを意味し；
【０２２４】
「ＢＣＥＡ」は、ジョージア州スマーナのサイテック・サーフェス・スペシャルティーズ（Ｃｙｔｅｃ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）より入手したアクリル酸β−カルボキシエチルを意味し；
【０２２５】
「ＮＯＥＡ」は、米国特許第６，５４１，５９１号明細書に記載されるように調製したアクリル酸１−ナフタロキシエチルを意味し；
【０２２６】
「ＮＳＥＡ」は、本願と同一の譲受人に譲渡された同時係属中の米国特許出願第１１／０２６５７３号明細書に記載されるように調製したアクリル酸２−ナフタルチオエチルを意味し；
【０２２７】
「ＲＤＸ−５１０２７」は、ジョージア州スマーナのサーフェス・スペシャルティーズ・インコーポレイテッド（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡ）より入手したテトラブロモビスフェノールＡジアクリレートを意味し；
【０２２８】
「ＭＥＥＡＡ」は、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手したメトキシエトキシ酢酸を意味し；
【０２２９】
「ＨＤＤＡ」は、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手したヘキサンジオールジアクリレートを意味し；
【０２３０】
「ＴＭＰＴＡ」は、トリメチロールプロパントリアクリレートを意味し；
【０２３１】
「ＴＰＯ−Ｌ」は、商品名「ルシリン（ＬＵＣＩＲＩＮ）ＴＰＯ−Ｌ」でニュージャージー州フローハムパークのＢＡＳＦコーポレーション（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．，Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ，ＮＪ）より入手可能な２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィン酸エチルを意味し；
【０２３２】
「プロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８」は、ニューヨーク州タリータウンのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）より入手した重合阻害剤を意味する。
【０２３３】
輝度向上フィルムの作製
プリズムの側面の傾斜によって画定される９０°の頂点角度を有する微細複製工具を使用して、重合性樹脂組成物から輝度向上フィルムを作製した。
【０２３４】
実施例１〜５、７、および８の樹脂を使用する第１の組の実験においては、隣接する頂点間の平均距離が約５０マイクロメートルであり、プリズムの頂点は鋭く、プリズムは、３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より商品名「ビキュイティＢＥＦ ＩＩＩ９０／５０フィルム」（ＶＩＫＵＩＴＩ ＢＥＦ ＩＩＩ９０／５０ ＦＩＬＭ）で販売される輝度向上フィルムと同様に長さに沿って高さが変動するものであった。重合性樹脂組成物は、約５０℃の温度まで加熱し、連続フィルムを形成するのに十分な体積で、微細複製工具上に注いだ。５ミルのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）をこの重合性樹脂と接触させた。重合性樹脂がＰＥＴと微細複製工具との間に広がるように、ＰＥＴ、重合性樹脂、および微細複製工具をコーティングバー装置の下で引っ張った。重合性樹脂の厚さが約２５マイクロメートルとなるように、微細複製工具に対してコーティングバーを配置した。微細複製工具とＰＥＴフィルムとの間に重合性樹脂層が形成された後、紫外線硬化装置中で重合性樹脂を約３０００ミリジュール／ｃｍ2に曝露することによって重合性樹脂層を硬化させた。硬化後、重合した樹脂およびＰＥＴフィルムを微細複製工具から剥離した。
【０２３５】
実施例４の樹脂を使用する第２の組の実験においては、隣接する頂点間の平均距離が約２４マイクロメートルであり（「ＨＴＢＥＦ」）、プリズムの頂点は鋭かった。重合性樹脂組成物は、約５０℃の温度まで加熱し、連続フィルムを形成するのに十分な体積で、微細複製工具上に注いだ。２ミルのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）をこの重合性樹脂と接触させた。重合性樹脂がＰＥＴと微細複製工具との間に広がるように、ＰＥＴ、重合性樹脂、および微細複製工具をコーティングバー装置の下で引っ張った。重合性樹脂の厚さが約１３マイクロメートルとなるように、微細複製工具に対してコーティングバーを配置した。微細複製工具とＰＥＴフィルムとの間に重合性樹脂層が形成された後、紫外線硬化装置中で重合性樹脂を約３０００ミリジュール／ｃｍ2に曝露することによって重合性樹脂層を硬化させた。硬化後、重合した樹脂およびＰＥＴフィルムを微細複製工具から剥離した。
【０２３６】
実施例６の樹脂を使用し、ＰＥＴフィルムの代わりに輝度向上フィルム（３Ｍより商品名「ビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐ」で市販されている）上にコーティングする第３の組の実験においては、隣接する頂点間の平均距離が約２４マイクロメートルであり、プリズムの頂点は鋭かった。重合性樹脂組成物は、約５０℃の温度まで加熱し、連続フィルムを形成するのに十分な体積で、微細複製工具上に注いだ。ビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルムをこの重合性樹脂と接触させた。重合性樹脂がビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルムと微細複製工具との間に広がるように、ビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルム、重合性樹脂、および微細複製工具をコーティングバー装置の下で引っ張った。重合性樹脂の厚さが約１３マイクロメートルとなるように、微細複製工具に対してコーティングバーを配置した。微細複製工具とビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルムとの間に重合性樹脂層が形成された後、紫外線硬化装置中で重合性樹脂を約３０００ミリジュール／ｃｍ2に曝露することによって重合性樹脂層を硬化させた。硬化後、重合した樹脂およびビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）ＤＢＥＦ−Ｐフィルムを微細複製工具から剥離した。
【０２３７】
カリフォルニア州チャッツワースのフォト・リサーチ・インコーポレイテッド（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ，Ｃｈａｔｓｗｏｒｔｈ，ＣＡ）より入手可能なスペクトラスキャン（ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ）（登録商標）ＰＲ−６５０スペクトラカラリメーター（ＳｐｅｃｔｒａＣｏｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）上で、得られた輝度向上フィルムの利得を測定した。実施例の輝度向上フィルムの利得を表１に示す。輝度向上フィルム試料を切断し、フォスター（Ｆｏｓｔｅｒ）ＤＣＲ ＩＩ光源を使用したライトパイプを介して照明されるテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）照明管の上に配置し、プリズムの溝がテフロン（登録商標）照明管の前面と平行になるようにした。テフロン（登録商標）照明管の前面に対して偏光フィルムの通過軸が垂直になるように、偏光フィルムシートを輝度向上フィルムの上に配置した。一部の試料については、同じ輝度向上フィルムの第２のシートを第１のシートの下に配置し、第２のシートの溝の方向が、テフロン（登録商標）照明管の前面に対して垂直になるようにした。
【０２３８】
利得測定における輝度向上フィルムの構成を、「ＨＢＥＦ ＩＩＩ」（３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より商品名「ビキュイティＢＥＦ ＩＩＩ９０／５０フィルム」（ＶＩＫＵＩＴＩ ＢＥＦ ＩＩＩ９０／５０ ＦＩＬＭ）で販売される輝度向上フィルムと類似の第１の組の実験において作製したフィルム）、「ＨＸＢＥＦ ＩＩＩ」（第１の組の実験の２枚のＨＢＥＦ ＩＩＩフィルムの積層体であり、各フィルムの頂点稜線部が他方のフィルムと直交するように、テフロン（登録商標）照明管上に配置され、隣接する頂点間の距離は５０マイクロメートルである）、「ＨＴＢＥＦ」（隣接する頂点間の距離が２４マイクロメートルである第２の組の実験で作製したフィルム）、「ＨＸＴＢＥＦ」（第２の組の実験の２枚のＨＴＢＥＦフィルムの積層体であり、各フィルムの頂点稜線部が、他方のフィルムの頂点稜線部と直交している）、「ＨＤＢＥＦ」（隣接する頂点間の距離が２４マイクロメートルである第３の組の実験で作製したフィルム）、「ＨＤＢＥＦ／Ｔ−ＢＥＦ」（２枚のフィルムの積層体であり、その一方は第３の組の実験で作製され、他方のフィルムは商品名「ビキュイティ（ＶＩＫＵＩＴＩ）Ｔ−ＢＥＦ」で３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）より市販されている）と呼ぶ。
【０２３９】
調製例１：ジルコニアゾル１の調製
酢酸イットリウム水和物（３８．５８ｇ；ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手した）を、酢酸ジルコニウム溶液（１５００．０ｇ；マサチューセッツ州アッシュランドのナイアコール・ナノテクノロジーズ・インコーポレイテッド（Ｎｙａｃｏｌ Ｎａｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡ）より入手可能）中に溶解させた。この混合物を室温で終夜乾燥させ、次に強制空気オーブン中９０℃で４時間さらに乾燥させた。この結果得られた固体を、１２．５重量パーセント溶液を得るのに十分な脱イオン水中に溶解させた。この溶液（すなわち、第１の供給材料）を、２０６℃に加熱した油浴中に浸漬した１００フィートの外径０．２５インチのステンレス鋼管に、８０ミリリットル／分の速度で圧送した。次に、この流れを氷水浴中に浸漬した別の４０フィートの長さの管に通した。背圧調整器を管の末端に配置して、２６０〜２９０ｐｓｉｇの出口圧力を維持した。このステップにおける生成物は、白色固体の微粒子の懸濁液であった。ロータリーエバポレーターを使用して、この液体懸濁液を１４．５重量パーセント固形分まで濃縮した。この濃縮懸濁液（すなわち、第２の供給材料）を、２０６℃に加熱した油浴中に浸漬した１００フィートの外径０．２５インチのステンレス鋼管に、１０ミリリットル／分の速度で圧送した。次に、この流れを氷水浴中に浸漬した別の４０フィートの長さの管に通した。背圧調整器を管の末端に配置して、２６０〜２７０ｐｓｉｇの出口圧力を維持した。このステップの生成物は、１０．５重量パーセント固形分と測定されたゾル（すなわち、ジルコニアゾル）であった。この調製例の特性決定データを表２および３に示す。
【０２４０】
調製例２：ジルコニアゾル２の調製
酢酸イットリウム水和物（７９．５ｇ；ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手した）を酢酸ジルコニウム溶液（３０００．０ｇ；マサチューセッツ州アッシュランドのナイアコール・ナノテクノロジーズ・インコーポレイテッド（Ｎｙａｃｏｌ Ｎａｎｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡ））より入手可能）中に溶解させた。この混合物を室温で終夜乾燥させ、次に強制空気オーブン中９０℃で４時間さらに乾燥させた。この結果得られた固体を、１２．５重量パーセント溶液を得るのに十分な脱イオン水中に溶解させた。この溶液（すなわち、第１の供給材料）を、２０６℃に加熱した油浴中に浸漬した１００フィートの外径０．２５インチのステンレス鋼管に、８０ミリリットル／分の速度で圧送した。次に、この流れを氷水浴中に浸漬した別の４０フィートの長さの管に通した。背圧調整器を管の末端に配置して、２５０〜３１０ｐｓｉｇの出口圧力を維持した。このステップにおける生成物は、白色固体の微粒子の懸濁液であった。ロータリーエバポレーターを使用して、この液体懸濁液を１４．５重量パーセント固形分まで濃縮した。この濃縮懸濁液（すなわち、第２の供給材料）を、２０６℃に加熱した油浴中に浸漬した１００フィートの外径０．２５インチのステンレス鋼管に、１０ミリリットル／分の速度で圧送した。次に、この流れを氷水浴中に浸漬した別の４０フィートの長さの管に通した。背圧調整器を管の末端に配置して、２３０〜３４０ｐｓｉｇの出口圧力を維持した。このステップの生成物はゾル（すなわち、ジルコニアゾル）であり、ロータリーエバポレーターを使用して濃縮して４０．５重量パーセントの濃度のゾルを得た。この調製例の特性決定データは表２および３に含まれている。
【０２４１】
調製例３：ジルコニアゾル３の調製
調製例２と同じ組成を有する混合物を調製した。調製例２に記載の手順と類似の手順を使用し、より大きな直径の管を有する熱水反応器中で別のジルコニアゾルを調製した。この例の特性決定データは表２および３に含まれている。
【０２４２】
実施例１
１２，０００を超えるＭＷＣＯを有する透析膜（ミズーリ州セントルイスのシグマ−アルドリッチ・コーポレーション（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｒｐ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より入手可能）を使用して、調製例１のジルコニアゾルを約１２時間透析することで、１０．９３重量パーセント固形分の安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（４３５．０１ｇ）およびＭＥＥＡＡ（９．８５ｇ）を１リットルの丸底フラスコに投入し、その混合物を回転蒸発によって濃縮した。次に、濃縮したゾルにイソプロパノール（３０ｇ）およびＮＳＥＡ（３５．００ｇ）を加えることで、分散液を形成した。次に、ロータリーエバポレーターを使用してこの分散液を濃縮することで、４８．８３重量パーセントのジルコニアを含有し、１．６７４の屈折率を有する硬化性樹脂を得た。４０．０９ｇのこの硬化性樹脂に０．３９ｇのＴＰＯ−Ｌを加えることによって混合物を調製した。次に、１０．０３ｇのこの混合物に０．９８ｇのＳＲ−３５１を加えた。
【０２４３】
実施例２
１２，０００を超えるＭＷＣＯを有する透析膜（ミズーリ州セントルイスのシグマ−アルドリッチ・コーポレーション（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｒｐ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より入手可能）を使用して、調製例１のジルコニアゾルを約１２時間透析することで、１０．９３重量パーセント固形分を有する安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（４３７．０２ｇ）およびＭＥＥＡＡ（１０ｇ）を１リットルの丸底フラスコに投入し、ロータリーエバポレーターを使用して、その混合物を乾燥するまで濃縮した。こうして得た粉末を脱イオン水中に分散させて、２１．４５重量パーセントのジルコニアの混合物を得た。この分散液（２０６．５ｇ）を瓶に投入し、撹拌しながら、１−メトキシ−２−プロパノール（３００ｇ）、シルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１７４（９．８９ｇ）、およびシルクエスト（ＳＩＬＱＵＥＳＴ）Ａ−１２３０（６．６４ｇ）を加えた。次に、この混合物を１リットルのねじ口瓶中に注いで密封し、次に９０℃で３時間加熱した。次に、この混合物を丸底フラスコに移し、ロータリーエバポレーターで濃縮して、約２５．４重量パーセントのジルコニアの混合物（すなわち濃縮ジルコニア）を得た。
【０２４４】
脱イオン水（４５０ｇ）および濃アンモニア水溶液（１３．９ｇの２９重量パーセント溶液）を１Ｌのビーカーに投入した。撹拌しながらこのビーカーに、上記濃縮ジルコニア分散液をゆっくりと加えた。これにより得られた白色沈殿物を減圧濾過によって単離し、脱イオン水で洗浄した。この水分を含む固体生成物を、丸底フラスコ中の１−メトキシ−２−プロパノール中に分散させて、２０．５３重量パーセント固形分の濃度を有する混合物を得た。この混合物（１１７．０３ｇ）、ＳＲ−３３９（１５．１２ｇ）、ＨＤＤＡ（１．６８ｇ）、プロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８の５重量パーセント水溶液（０．１３ｇ）を丸底フラスコに加えた。ロータリーエバポレーターを使用して水および１−メトキシ−２−プロパノールを除去することで、屈折率が１．５８４の屈折率を有する４７．０重量パーセントのジルコニアの硬化性樹脂を得た。
【０２４５】
実施例３
１２，０００〜１４，０００のＭＷＣＯを有するスペクトラポール（ＳＰＥＣＴＲＡＰＯＲ）透析膜（ペンシルバニア州ウエストチェスターのＶＷＲインターナショナル（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ）より入手した）を使用して、調製例２のジルコニアゾルを約４．５時間透析することで、３３．８５重量パーセント固形分を有する安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（５３．１３ｇ）、ＭＥＥＡＡ（１．５９ｇ）、ＢＣＥＡ（１．１４ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（１３３ｇ）、ＮＳＥＡ（７．０９ｇ）、およびＴＭＰＴＡ（０．９７ｇ）を丸底フラスコに投入し、回転蒸発によって濃縮した。このジルコニア含有樹脂は、５８．５７重量パーセントのジルコニアであり、１．６８２の屈折率を有した。このジルコニア含有樹脂（２１．９４ｇ）とＴＰＯ−Ｌ（０．０９ｇ）とを互いに混合した。
【０２４６】
実施例４
１２，０００〜１４，０００のＭＷＣＯを有するスペクトラポール（ＳＰＥＣＴＲＡＰＯＲ）透析膜（ペンシルバニア州ウエストチェスターのＶＷＲインターナショナル（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ）より入手した）を使用して、調製例２のジルコニアゾルを約４．５時間透析することで、３３．８５重量パーセント固形分を有する安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（１０９．９０ｇ）、ＭＥＥＡＡ（３．２８ｇ）、ＢＣＥＡ（２．３６ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（２００ｇ）、ＮＯＥＡ（１４．６８ｇ）、およびＴＭＰＴＡ（２．００ｇ）を丸底フラスコに投入し、回転蒸発によって濃縮した。このジルコニア含有樹脂は、５７．２２重量パーセントのジルコニアであり、１．６６１の屈折率を有した。このジルコニア含有樹脂（２９．４７ｇ）とＴＰＯ−Ｌ（０．１３ｇ）とを互いに混合した。
【０２４７】
実施例５
１２，０００〜１４，０００のＭＷＣＯを有するスペクトラポール（ＳＰＥＣＴＲＡＰＯＲ）透析膜（ペンシルバニア州ウエストチェスターのＶＷＲインターナショナル（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ）より入手した）を使用して、調製例２のジルコニアゾルを約４．５時間透析することで、３３．８５重量パーセント固形分を有する安定なゾルを得た。この透析したジルコニアゾル（１４４．０２ｇ）、ＭＥＥＡＡ（４．３０ｇ）、ＢＣＥＡ（３．０９ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（３００ｇ）、ＮＯＥＡ（１０．２２ｇ）、ＴＭＰＴＡ（４．３８ｇ）、ＢＲ３１（２１．８９ｇ）、およびプロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８の５重量パーセント水溶液（０．３ｇ）を丸底フラスコに投入した。アルコールおよび水を回転蒸発によって除去した。得られたジルコニア含有樹脂は、４６．９７重量パーセントのジルコニアであり、１．６３６の屈折率を有した。ジルコニア含有樹脂（４９．０３ｇ）とＴＰＯ−Ｌ（０．２６ｇ）とを互いに混合した。
【０２４８】
実施例６
調製例３のジルコニアゾル（１００．００ｇ）、ＭＥＥＡＡ（４．４４ｇ）、ＢＣＥＡ（２．１３ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（１１５ｇ）、ＳＲ−３３９／ＢＲ３１の５０／５０混合物（２９．７８ｇ）、およびプロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８の５重量パーセント水溶液（０．１２ｇ）を丸底フラスコに投入した。アルコールおよび水を回転蒸発によって除去した。得られたジルコニア含有樹脂は、約５３．３重量パーセントのジルコニアであり、１．６４２の屈折率を有した。この混合物にＴＰＯ−Ｌを加えて、１００重量部当たり０．４７重量部のＴＰＯ−Ｌを含有する組成物を得た。
【０２４９】
実施例７
調製例３のジルコニアゾル（５０．０ｇ）、ＭＥＥＡＡ（２．２２ｇ）、ＢＣＥＡ（１．０６ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（７５．０ｇ）、およびＳＲ−３３９とＲＤＸ−５１２０７との等重量部混合物（１７．６０ｇ）を丸底フラスコに投入した。ロータリーエバポレーターを使用して、この混合物を濃縮して、４９．５９重量パーセントのジルコニアおよび１．６３９の屈折率を有する硬化性樹脂を得た。１００重量部当たり０．５重量部のＴＰＯ−Ｌを含有する組成物を得るのに十分な量のＴＰＯ−Ｌをこの混合物に加えた。
【０２５０】
実施例８
調製例３のジルコニアゾル（２００ｇ）、ＭＥＥＡＡ（８．８１ｇ）、ＢＣＥＡ（４．２２ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（２３０ｇ）、ＢＲ３１／ＳＲ−３３９／ＴＭＰＴＡの３８／５０／１２混合物（５９．１ｇ）、およびプロスタブ（ＰＲＯＳＴＡＢ）５１９８の５重量パーセント水溶液（０．２４ｇ）を丸底フラスコに投入した。アルコールおよび水を回転蒸発によって除去した。得られたジルコニア含有樹脂は、５２．３１重量パーセントのジルコニアであり、１．６３８の屈折率を有した。このジルコニア含有樹脂（１１６ｇ）とＴＰＯ−Ｌ（０．５５ｇ）とを互いに混合した。
【０２５１】
実施例９〜１９
実施例１〜８の樹脂を使用して作製した各輝度向上フィルムの利得を測定し、表１に示している。表１中、記号「−−−」は、その試料を作製しなかったことを意味する。これらのフィルムの製造に使用した手順は前述のものである。
【０２５２】
【表１】
【０２５３】
【表２】
【０２５４】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【０２５５】
【図１】例示的なジルコニア粒子の代表的なＸ線回折パターンである。
【図２】バックライト付き液晶ディスプレイ上の説明的な微細構造化調光フィルムの概略図である。
【図３】説明的な微細構造化調光フィルムの斜視図である。
【図４】高さが変動するプリズム要素を有する説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図５】高さが変動するプリズム要素を有する説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図６】説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図７】複数のプリズム要素が異なる高さを有し、それらの底部が異なる面内にある、説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図８】説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図９】説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図１０】説明的な微細構造化調光フィルムの断面図である。
【図１１】説明的な回転フィルムを含む照明装置の概略図である。
【図１２】説明的な回転フィルムの断面図である。
【図１３】別の説明的な回転フィルムの断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細構造化表面を有する光学層を含む調光フィルムであって、前記光学層が、
（ａ）ポリマー材料と、
（ｂ）複数の表面改質ジルコニア粒子とを含有し、前記ジルコニア粒子は、前記ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含み、前記ジルコニア粒子は、平均一次粒度が３０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜３であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する、調光フィルム。
【請求項２】
前記調光フィルムが、輝度向上フィルム、反射フィルム、または回転フィルムから選択される、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項３】
前記調光フィルムが輝度向上フィルムである、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項４】
前記光学層に隣接するベース層をさらに含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項５】
前記光学層が、前記光学層の重量を基準にして、８０重量パーセントまでのジルコニア粒子を含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項６】
前記ポリマー材料が、高屈折率を有するオリゴマー材料と、反応性希釈剤と、多官能性架橋性モノマーとを含む重合性組成物の反応生成物である、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項７】
前記ポリマー材料が、架橋剤と以下の式Ｉ
【化１】
（式中、
Ｒaは水素またはメチルであり、
Ｑはオキシまたはチオであり、
Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり、
ｎは０〜６の整数であり、
ｍは０〜６の整数であり、
各Ｘは独立して、水素、ブロモ、またはクロロであり、
Ｙは、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ2−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、または−Ｓ（Ｏ）2−から選択される二価の結合基である）
のモノマーとを含む重合性組成物の反応生成物である、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項８】
前記重合性組成物が以下の式ＩＩ
【化２】
（式中、
Ａｒは、非置換、あるいはハロ、アルキル、アリール、アラルキル、またはそれらの組み合わせから選択される１つ以上の置換基で置換された、フェニルまたはナフチルであり、
Ｑはオキシまたはチオであり、
Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり、
ｐは０〜６の整数であり、
Ｒaは水素またはメチルである）
のモノマーをさらに含む、請求項７に記載の調光フィルム。
【請求項９】
前記重合性組成物が以下の式ＩＩ
【化３】
（式中、
Ａｒは、非置換、あるいはハロ、アルキル、アリール、アラルキル、またはそれらの組み合わせから選択される１つ以上の置換基で置換された、フェニルまたはナフチルであり、
Ｑはオキシまたはチオであり、
Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり、
ｐは０〜６の整数であり、
Ｒaは水素またはメチルである）
のモノマーをさらに含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１０】
前記ポリマー材料が、臭素化アルキル置換フェニル（メタ）アクリレートを含む重合性組成物の反応生成物である、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１１】
前記重合性組成物が、以下の式ＩＩＩのモノマー、以下の式ＩＶのモノマー
【化４】
（式中、
各Ｒ1は、以下の式
【化５】
から独立して選択され、
Ｒ3は（ＣＨ2）xであり、
ｘは２〜８の整数であり、および
Ｒ4は水素またはメチルである）
またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１２】
前記重合性組成物が、以下の式Ｖ
【化６】
（式中、
Ｒ2は水素またはメチルであり、
Ａｒはアリールであり、
ｍは１〜６の整数であり、
ｎは１〜６の整数であり、
ｐは１〜６の整数であり、
ｑは１〜６の整数である）
のモノマーを含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１３】
前記ポリマー材料が熱可塑性材料である、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１４】
前記ジルコニア粒子が、カルボン酸で表面改質されている、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１５】
前記ジルコニア粒子が、重合性基を含まない第１のカルボン酸と、重合性基を含有する第２のカルボン酸とで表面処理されている、請求項１４に記載の調光フィルム。
【請求項１６】
前記ジルコニア粒子が、シランで表面処理されている、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１７】
調光フィルムの製造方法であって、
水相中に分散したジルコニア粒子を含むジルコニアゾルを提供するステップであって、前記ジルコニアゾルが、
ジルコニウム塩を含有する第１の供給材料を調製し、前記第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行って、ジルコニウム含有中間体および副生成物を形成し、
前記第１の熱水処理の前記副生成物の少なくとも一部を除去することによって第２の供給材料を形成し、
前記第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うことを含む方法によって調製されるステップと、
前記ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、
前記表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含むコーティング組成物を調製するステップと、
前記コーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、
前記コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む方法。
【請求項１８】
前記調光フィルムが輝度向上フィルムである、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
調光フィルムの製造方法であって、
水相中に分散したジルコニア粒子を含むジルコニアゾルを提供するステップであって、前記ジルコニアゾルが、４個以下の炭素原子を含有しかつポリエーテルカルボン酸を実質的に含まないカルボン酸をさらに含み、前記ジルコニア粒子は、平均一次粒度が５０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜５であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも５０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有するステップと、
前記ジルコニア粒子の表面を改質して、表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、
前記表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含むコーティング組成物を調製するステップと、
前記コーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、
前記コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む方法。
【請求項２０】
前記ジルコニア粒子が、前記ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有し、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記調光フィルムが輝度向上フィルムである、請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
微細構造化表面を有する光学層を含む調光フィルムであって、前記光学層が、
（ａ）ポリマー材料と、
（ｂ）複数の表面改質ジルコニア粒子とを含有し、前記ジルコニア粒子は、前記ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含み、前記ジルコニア粒子は、平均一次粒度が３０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜３であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する、調光フィルム。
【請求項２】
前記調光フィルムが、輝度向上フィルム、反射フィルム、または回転フィルムから選択される、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項３】
前記調光フィルムが輝度向上フィルムである、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項４】
前記光学層に隣接するベース層をさらに含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項５】
前記光学層が、前記光学層の重量を基準にして、８０重量パーセントまでのジルコニア粒子を含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項６】
前記ポリマー材料が、高屈折率を有するオリゴマー材料と、反応性希釈剤と、多官能性架橋性モノマーとを含む重合性組成物の反応生成物である、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項７】
前記ポリマー材料が、架橋剤と以下の式Ｉ
【化１】
（式中、
Ｒaは水素またはメチルであり、
Ｑはオキシまたはチオであり、
Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり、
ｎは０〜６の整数であり、
ｍは０〜６の整数であり、
各Ｘは独立して、水素、ブロモ、またはクロロであり、
Ｙは、−Ｃ（ＣＨ3）2−、−ＣＨ2−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、または−Ｓ（Ｏ）2−から選択される二価の結合基である）
のモノマーとを含む重合性組成物の反応生成物である、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項８】
前記重合性組成物が以下の式ＩＩ
【化２】
（式中、
Ａｒは、非置換、あるいはハロ、アルキル、アリール、アラルキル、またはそれらの組み合わせから選択される１つ以上の置換基で置換された、フェニルまたはナフチルであり、
Ｑはオキシまたはチオであり、
Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり、
ｐは０〜６の整数であり、
Ｒaは水素またはメチルである）
のモノマーをさらに含む、請求項７に記載の調光フィルム。
【請求項９】
前記重合性組成物が以下の式ＩＩ
【化３】
（式中、
Ａｒは、非置換、あるいはハロ、アルキル、アリール、アラルキル、またはそれらの組み合わせから選択される１つ以上の置換基で置換された、フェニルまたはナフチルであり、
Ｑはオキシまたはチオであり、
Ｒcは、非置換またはヒドロキシで置換されたＣ2〜Ｃ12アルキレンであり、
ｐは０〜６の整数であり、
Ｒaは水素またはメチルである）
のモノマーをさらに含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１０】
前記ポリマー材料が、臭素化アルキル置換フェニル（メタ）アクリレートを含む重合性組成物の反応生成物である、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１１】
前記重合性組成物が、以下の式ＩＩＩのモノマー、以下の式ＩＶのモノマー
【化４】
（式中、
各Ｒ1は、以下の式
【化５】
から独立して選択され、
Ｒ3は（ＣＨ2）xであり、
ｘは２〜８の整数であり、および
Ｒ4は水素またはメチルである）
またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１２】
前記重合性組成物が、以下の式Ｖ
【化６】
（式中、
Ｒ2は水素またはメチルであり、
Ａｒはアリールであり、
ｍは１〜６の整数であり、
ｎは１〜６の整数であり、
ｐは１〜６の整数であり、
ｑは１〜６の整数である）
のモノマーを含む、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１３】
前記ポリマー材料が熱可塑性材料である、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１４】
前記ジルコニア粒子が、カルボン酸で表面改質されている、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１５】
前記ジルコニア粒子が、重合性基を含まない第１のカルボン酸と、重合性基を含有する第２のカルボン酸とで表面処理されている、請求項１４に記載の調光フィルム。
【請求項１６】
前記ジルコニア粒子が、シランで表面処理されている、請求項１に記載の調光フィルム。
【請求項１７】
調光フィルムの製造方法であって、
水相中に分散したジルコニア粒子を含むジルコニアゾルを提供するステップであって、前記ジルコニアゾルが、
ジルコニウム塩を含有する第１の供給材料を調製し、前記第１の供給材料に対して第１の熱水処理を行って、ジルコニウム含有中間体および副生成物を形成し、
前記第１の熱水処理の前記副生成物の少なくとも一部を除去することによって第２の供給材料を形成し、
前記第２の供給材料に対して第２の熱水処理を行うことを含む方法によって調製されるステップと、
前記ジルコニア粒子の表面を改質して表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、
前記表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含むコーティング組成物を調製するステップと、
前記コーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、
前記コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む方法。
【請求項１８】
前記調光フィルムが輝度向上フィルムである、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
調光フィルムの製造方法であって、
水相中に分散したジルコニア粒子を含むジルコニアゾルを提供するステップであって、前記ジルコニアゾルが、４個以下の炭素原子を含有しかつポリエーテルカルボン酸を実質的に含まないカルボン酸をさらに含み、前記ジルコニア粒子は、平均一次粒度が５０ナノメートル以下であり、分散指数が１〜５であり、強度平均粒度の体積平均粒度に対する比が３．０以下であり、少なくとも５０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有するステップと、
前記ジルコニア粒子の表面を改質して、表面改質ジルコニア粒子を形成するステップと、
前記表面改質ジルコニア粒子と有機マトリックスとを含むコーティング組成物を調製するステップと、
前記コーティング組成物を微細複製工具に接触させるステップと、
前記コーティング組成物を重合させて、微細構造化表面を有する光学層を形成するステップとを含む方法。
【請求項２０】
前記ジルコニア粒子が、前記ジルコニア粒子中の無機酸化物の重量を基準にして０．１〜８重量パーセントのイットリウムを含有し、少なくとも７０パーセントが立方晶、正方晶、またはそれらの組み合わせである結晶構造を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記調光フィルムが輝度向上フィルムである、請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２００８−５３３５２５（Ｐ２００８−５３３５２５Ａ）
【公表日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５００７７０（Ｐ２００８−５００７７０）
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００７６０１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９８８９９
【国際公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００７６０１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９８８９９
【国際公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
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