KR102447243B1 - 광학 필름 - Google Patents

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Abstract

교번하는 중합체 층들을 포함하고 별개의 제1, 제2 및 제3 반사 대역들을 갖는 광학 필름이 기술된다. 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 적어도 하나의 편광 상태에 대해 법선방향 입사에서 가시 반사 대역들이다. 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 적어도 2개는 3차 또는 더 고차의 고조파들이다.

Description

광학 필름
다층 광학 필름이 알려져 있다. 그러한 필름은 상이한 광 투과성 재료들로 된 다수의 매우 얇은 층들을 포함할 수 있으며, 이 층들은 광학 필름의 반사 및 투과 특성이 층 계면들로부터 반사된 광의 보강 간섭 및 상쇄 간섭에 의해 주로 결정되도록 충분히 얇기 때문에 미세층이라 지칭된다. 개별 미세층이 나타내는 복굴절(있는 경우)의 양, 및 인접한 미세층에 대한 상대 굴절률(refractive index) 차이에 따라, 그리고 또한 다른 설계 특성에 따라, 다층 광학 필름은, 예를 들어 일부 경우에 반사 편광기(reflective polarizer)로서, 그리고 다른 경우에 미러(mirror)로서 특징지어질 수 있는 반사 및 투과 특성을 갖도록 제조될 수 있다.
주 방향(principal direction)에 직교하는 방향(통과축(pass axis)으로 칭해짐)을 따라 편광된 법선방향 입사광에 대해 낮은 반사율과 높은 투과율을 유지하면서 하나의 주 방향(차단축(block axis)으로 칭해짐)을 따라 편광된 법선방향 입사광에 대해 높은 반사율을 보장하도록 충분한 개수의 층들을 가지고, 그 평면내(in-plane) 굴절률이 평면내 차단축을 따라 인접한 미세층들 사이에 실질적인 굴절률 부정합을 제공하고 평면내 통과축을 따라 인접한 미세층들 사이에 실질적인 굴절률 정합을 제공하도록 선택된 복수의 미세층들로 구성된 반사형 편광기가 알려져 있다. 예컨대, 미국특허 제3,610,729호(Rogers), 제4,446,305호(Rogers 등) 및 제5,486,949호(Schrenk 등)를 참조한다.
본 발명의 일부 태양에서, 교번하는 중합체 층들을 포함하고 별개의 제1, 제2 및 제3 반사 대역들을 갖는 광학 필름이 제공된다. 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 적어도 하나의 편광 상태에 대해 법선방향 입사에서 가시 반사 대역들이다. 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 적어도 2개는 3차 또는 더 고차의 고조파들이다.
도 1은 다층 광학 필름의 예시적인 광학 반복 유닛(optical repeat unit, ORU)의 개략 사시도.
도 2는 미세층들의 패킷(packet) 또는 스택(stack) 및 복수의 ORU들을 도시하는, 다층 광학 필름의 일부분의 개략 사시도.
도 3a 내지 도 3c는 층 두께 프로파일들의 도면.
도 4a 내지 도 5b는 다양한 고조파 반사 대역들의 이상적인 개략도.
도 6은 미세층 스택의 f-비의 함수로서의 고차 고조파에서의 상대 반사능(relative reflective power)의 그래프.
도 7은 반사 광학 필름을 포함하는 디스플레이의 개략 단면도.
도 8은 반사 광학 필름의 개략 사시도.
도 9는 반사 광학 필름에 대한 반사율 대 파장의 그래프.
도 10은 재순환 백라이트에서의 강도 분포 대 극각(polar angle)의 그래프.
도 11은 광학 필름의 반구 반사율 대 파장의 그래프.
도 12는 광학 필름의 투과 계수 대 파장의 그래프.
도 13은 컬러 필터를 통해 투과된 백색 광에 대한 강도 및 투과율 스펙트럼을 예시한 도면.
도 14a는 재순환 백라이트에 사용될 때 광학 필름에 의해 제공된 강도 이득과 컬러 필터를 통해 투과된 백색 광에 대한 강도 스펙트럼을 예시한 도면.
도 14b는 광학 필름이 전방 반사기로서 사용될 때 재순환 백라이트로부터의 강도 스펙트럼을 예시한 도면.
도 15는 CIE x-y 색도 좌표를 이용한 색도 다이어그램.
도 16은 광학 필름의 투과 계수 대 파장의 그래프.
하기 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 다양한 실시예들이 예시로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조한다. 도면은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다. 다른 실시예들이 고려되며 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적 의미로 취해지지 않아야 한다.
가시 스펙트럼에서 다수의 반사 대역들을 제공하기 위해 다층 광학 필름이 사용될 수 있다. 본 발명과 상충되지 않는 범위에서 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제7,138,173호(휘틀리(Wheatley) 등)는 2차 및 3차 반사 대역들이 각각 대략 650 nm 및 450 nm에서 발생하도록 1300 nm의 파장에서 1차 반사 대역을 생성하도록 구성되는 광학 반복 유닛들의 제1 스택을 포함하는 다층 광학 필름을 기술한다. 다층 광학 필름은 약 550 nm에서 1차 반사 피크를 생성하는 광학 반복 유닛들의 제2 스택을 포함한다. 광학 반복 유닛들의 2개의 스택들을 조합함으로써, 3개의 별개의 가시 광 반사 대역들이 제공되었다. 예를 들어 디스플레이 응용에 사용하기 위해 구성되는 다층 중합체 광학 필름의 반사 대역은 일반적으로 상대적으로 저차 고조파 반사 대역을 사용하였는데, 그 이유는 더 높은 차수의 반사 대역의 반사능이 너무 낮은 것으로 간주되었기 때문이다. 본 발명에 따르면, 가시 범위에서 더 높은 차수의 반사 대역을 제공하는 광학 필름이 유용한 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 반사 대역들 중 2개 또는 3개가 3차 또는 더 높은 차수의 고조파들인 3개의 가시 반사 대역들이 제공될 수 있다. 이는 예를 들어 3개의 스택들 중 적어도 2개가 3차 또는 더 높은 차수의 반사 대역들을 제공하는 광학 반복 유닛들의 3개의 별개의 스택들을 사용함으로써 달성될 수 있다. 이는 또한 예를 들어 4차, 5차 및 6차, 또는 5차, 6차 및 7차 가시 반사 대역들을 제공하는 광학 반복 유닛들의 단일 스택을 사용함으로써 달성될 수 있다. 그러한 광학 필름은 첨예한 대역 에지들을 갖는 좁은 대역폭들을 갖는 3개의 반사 대역들을 제공하도록 구성될 수 있다. 3차 또는 더 높은 차수인 반사 대역을 갖는 광학 필름이 컬러 필터(color filter)를 갖는 액정 디스플레이(LCD)를 위한 전방 반사기로서 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 전방 반사기로서 본 발명의 광학 필름을 이용하는 LCD는 종래의 반사 편광기를 사용하는 LCD에 비해 상당히 개선된 색역(color gamut)을 갖는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 청색 광은 400 nm 이상 및 500 nm 미만의 파장을 갖는 광을 지칭하고, 녹색 광은 500 nm 내지 600 nm의 범위 내의 파장을 갖는 광을 지칭하며, 적색 광은 600 nm 초과 및 700 nm 이하의 파장을 갖는 광을 지칭하고, 가시 광은 400 nm 내지 700 nm의 범위 내의 파장을 갖는 광을 지칭한다.
도 1은 다층 광학 필름(100)의 예시적인 광학 반복 유닛(ORU)의 개략적인 사시도이다. 도 1은 다층 광학 필름(100)의 2개의 층들만을 도시하는데, 다층 광학 필름은 하나 이상의 인접한 패킷들 또는 스택들 내에 배열된 수십 또는 수백 개의 그러한 층들을 포함할 수 있다. 필름(100)은 개별 미세층(102, 104)들을 포함하며, 여기서 "미세층들"은, 그러한 층들 사이의 복수의 계면들에서 반사되는 광이 보강 간섭 또는 상쇄 간섭을 겪도록 충분히 얇아서 다층 광학 필름에 원하는 반사 또는 투과 특성을 제공하는 층들을 지칭한다. 미세층(102, 104)들은 함께 다층 스택의 하나의 광학 반복 유닛(ORU)을 나타낼 수 있고, ORU는 스택의 두께 전반에 걸쳐 반복 패턴으로 반복되는 층들의 최소 세트이다. 미세층들은 상이한 굴절률 특성들을 가져서, 일부 광이 인접한 미세층들 사이의 계면에서 반사되게 한다. 자외선, 가시광선, 또는 근적외선 파장에 있는 광을 반사하도록 설계된 광학 필름의 경우, 각각의 미세층은 전형적으로 약 1 마이크로미터 미만의 광학 두께(즉, 물리적 두께에 관련 굴절률을 곱한 것)를 갖는다. 그러나, 원하는 대로, 필름의 외측 표면에 있는 스킨 층(skin layer), 또는 미세층의 패킷을 분리하는, 필름 내에 배치된 보호 경계 층(protective boundary layer, PBL)과 같은 보다 두꺼운 층이 또한 포함될 수 있다. 많은 실시예에서, 단일 패킷 또는 미세층들의 스택만이 본 발명의 광학 필름 내에 포함된다.
주 x-축, y-축, 및 z-축을 따라 편광되는 광에 대한 미세층들 중 하나(예컨대, 도 1의 층(102), 또는 아래의 도 2의 "A" 층)의 굴절률은 각각 n1x, n1y, 및 n1z이다. 상호 직교하는 x-축, y-축, 및 z-축은 예를 들어 재료의 유전체 텐서(dielectric tensor)의 주 방향에 대응할 수 있다. 많은 실시예에서, 그리고 논의 목적을 위해, 상이한 재료들의 주 방향들이 일치하지만, 일반적으로 그러할 필요는 없다. 동일한 축을 따른 인접한 미세층(예컨대, 도 1의 층(104), 또는 도 2의 "B" 층들)의 굴절률들은 각각 n2x, n2y, n2z이다. 이러한 층들 사이의 굴절률의 차이는 x-방향을 따른 Δnx(= n1x - n2x), y-방향을 따른 Δny(= n1y - n2y), 및 z-방향을 따른 Δnz(= n1z - n2z)이다. 이들 굴절률 차이의 특성은, 필름 내의(또는 필름의 주어진 스택 내의) 미세층의 개수 및 그의 두께 분포와 조합하여, 필름의(또는 필름의 주어진 스택의) 반사 및 투과 특성을 제어한다. 예컨대, 인접 미세층들이 일 평면내 방향을 따라 큰 굴절률 부정합(큰 Δnx)을 갖고 직교하는 평면내 방향을 따라 작은 굴절률 부정합(Δny ≒ 0)을 갖고 있다면, 이 필름 또는 패킷은 법선방향 입사광에 대해 반사 편광기로서 거동할 수 있다. 반사 편광기는, 파장이 패킷의 반사 대역 내에 있다면 "차단 축"으로 지칭되는 하나의 평면내 축을 따라 편광되는 법선방향 입사 광을 강하게 반사하고, "통과 축"으로 지칭되는 직교하는 평면내 축을 따라 편광되는 그러한 광을 강하게 투과시키는 광학체(optical body)인 것으로 고려될 수 있다.
필요하다면, z-축을 따라 편광된 광에 대한 인접 미세층들 사이의 굴절률 차(Δnz)가 또한 경사지게 입사된 광의 p-편광 성분에 대해 요구되는 반사율 특성을 달성하기 위하여 조정될 수 있다. 경사 입사각에서 p-편광된 광의 근축상 반사율(near on-axis reflectivity)을 유지하기 위해, 미세층들 사이의 z-굴절률 부정합(Δnz)이 최대 평면내 굴절률 차이(Δnx)보다 실질적으로 작아서, Δnz ≤ 0.5 * Δnx가 되도록 제어될 수 있다. 대안적으로, Δnz ≤ 0.25 * Δnx이다. 0 또는 거의 0인 크기의 z-굴절률 부정합은 p-편광된 광에 대한 그의 반사율이 입사각의 함수로서 일정하거나 거의 일정한 미세층들 사이의 계면을 생성한다. 게다가, z-굴절률 부정합(Δnz)은 평면내 굴절률 차이(Δnx)와 비교해 반대 극성을 갖도록, 즉 Δnz < 0이도록 제어될 수 있다. 이러한 조건은, s-편광된 광에 대한 경우에서와 같이, p-편광된 광에 대한 그의 반사율이 입사각이 증가함에 따라 증가하는 계면을 생성한다. -nz > 0이면, p-편광된 광에 대한 반사율은 입사각에 따라 감소한다. 위의 관계는 또한 물론 -nz와 -ny를 수반하는 관계, 예를 들어, 2개의 주 평면내 축들을 따라 상당한 반사율 및 투과율이 요구되는 경우(예컨대, 밸런싱된 또는 대칭적인 부분적으로 반사하는 미러 필름, 또는 그 통과축이 법선방향 입사에서 상당한 반사율을 갖는 부분 편광 필름 등)에도 적용된다.
도 2의 개략 측면도에서, 다층 필름(110)의 더 많은 내부 층들이 도시되어, 다수의 ORU들을 볼 수 있다. 필름은 국소 x-y-z 직교 좌표계에 관하여 도시되며, 여기서 필름은 x-축 및 y-축에 평행하게 연장되고, z-축은 필름 및 그의 구성 층에 수직하고 필름의 두께 축에 평행하다.
도 2에서, 미세층들은 "A" 또는 "B"로 라벨링되고, "A" 층은 하나의 재료로 구성되며, "B" 층은 상이한 재료로 구성되고, 이들 층은 도시된 바와 같이 광학 반복 유닛 또는 유닛 셀(unit cell)(ORU 1, ORU 2, … ORU 6)들을 형성하도록 교번하는 배열로 적층된다. 많은 실시예에서, 중합체 재료로 전적으로 구성된 다층 광학 필름은 높은 반사율이 요구된다면 6개 초과의 많은 광학 반복 유닛들을 포함할 것이다. 다층 광학 필름(110)은 도면에 도시된 미세층들의 스택을 미세층들의 다른 스택 또는 패킷(존재할 경우)으로부터 분리할 수 있는 외측 스킨 층 또는 보호 경계 층("PBL", 미국 특허 제6,783,349호(니빈(Neavin) 등) 참조)을 나타낼 수 있는, 실질적으로 보다 두꺼운 층(112)을 갖는 것으로 도시된다. 다층 필름(110)은 반대편의 제1 및 제2 면(115, 117)들을 갖는 단일 스택(113)을 포함한다.
일반적으로, 미세층들의 경계들은 급격할 수 있거나 점진적일 수 있다. 후자의 경우에 대해, 굴절률은 1/2 파장의 두께 방향을 따른 거리 내에서, 예컨대 고 굴절률의 영역으로부터 저 굴절률의 영역으로 점진적으로 변화할 수 있다. 본 명세서에 기술된 미세층들 각각은 2가지 이상의 재료의 블렌드(blend)일 수 있다. 예를 들어, 각각의 미세층은 재료 A 및 B 둘 모두를 포함하되, 저 굴절률로부터 고 굴절률로의 굴절률의 공간적 변동을 제공하도록 상이한 비율로 포함할 수 있다. "미세층들의 스택", "미세층들의 패킷" 등과 같은 용어는, 광학적으로 두꺼운 층 또는 영역이 개재되지 않는 ORU들의 연속적인 세트를 형성하도록 고 굴절률로부터 저 굴절률로 그리고 다시 고 굴절률로 반복되는 방식으로 연속적으로 변하는 굴절률을 갖는 필름 내의 영역을 지칭한다. ORU의 광학 두께는 굴절률이 점진적으로 변화하든 또는 급격하게 변화하든 간에 1/2 파장인 것으로 이해된다.
일부 경우에, 주어진 스택 또는 패킷의 미세층은 1/4-파장 스택에 대응하는 두께 및 굴절률 값을 가질 수 있는데, 즉 동일한 광학 두께의 2개의 인접한 미세층들을 각각 갖는 ORU들로 배열될 수 있으며, 그러한 ORU는 그의 파장(λ)이 광학 반복 유닛의 전체 광학 두께의 2배인 보강 간섭 광에 의해 반사하는 데 효과적이다. 본체의 "광학 두께"는 그의 물리적 두께에 그의 굴절률을 곱한 것을 지칭한다. 각각의 ORU 내의 2개의 인접한 미세층들이 동일한 광학 두께를 갖는 1/4-파장 스택이 0.5 또는 50%의 "f-비"를 갖는 것으로 언급된다. 이와 관련하여 "f-비"는 완전한 광학 반복 유닛의 광학 두께에 대한 구성 층 "A"의 광학 두께의 비를 지칭하며, 여기서 구성 층 "A"는 구성 층 "B"보다 더 높은 굴절률을 갖는 것으로 가정되고; 층 "B"가 더 높은 굴절률을 가지면, f-비는 완전한 광학 반복 유닛의 광학 두께에 대한 구성 층 "B"의 광학 두께의 비이다. 50% f-비의 사용이 종종 바람직한 것으로 고려되는데, 그 이유는 그것이 미세층들의 스택의 1차 반사 대역의 반사능을 최대화시키기 때문이다. 그러나, 50% f-비는 2차 반사 대역(및 더 높은 짝수 차수의 반사 대역들)을 억제하거나 제거한다. 이는 또한 종종 많은 응용들에서 바람직한 것으로 고려되지만, 본 명세서의 다른 곳에 추가로 기술되는 바와 같이, 이는 가시 범위에서 3개의 좁은 반사 대역들을 제공하기 위해 단일 반사 대역의 더 높은 차수의 고조파를 사용하는 목적을 위해서는 바람직하지 않다. 본 출원의 목적을 위해, 그의 f-비가 본 명세서의 교시 내용에 따라 임의의 적합한 값일 수 있는 미세층 스택을 포함하는 다층 광학 필름이 고려되며, 이때 그의 f-비가 작거나(예컨대, 0.15 미만, 또는 0.12 미만, 또는 0.1 미만), 큰(예컨대, 0.85 초과, 또는 0.88 초과, 또는 0.9 초과) 스택에 각별한 주의를 기울인다. 따라서, 도 2의 실시예에서, "A" 층은 일반성을 위해 "B" 층보다 얇은 것으로 도시된다. 각각의 도시된 광학 반복 유닛(ORU 1, ORU 2 등)은 그의 구성 "A" 및 "B" 층의 광학 두께의 합과 동일한 광학 두께(OT1, OT2 등)를 갖고, 각각의 광학 반복 유닛은 그의 파장(λ)이 ORU의 전체 광학 두께의 2배인 광의 1차 반사를 제공한다.
적정한 개수의 층들로 반사율을 달성하기 위해, 인접 미세층들이 x-축을 따라 편광된 광에 대해 예를 들어 0.03 이상의 굴절률 차이(Δnx)를 보일 수 있다. 2개의 직교 편광들에 대해 높은 반사율이 요구되는 경우, 인접 미세층들이 또한 y-축을 따라 편광된 광에 대해 예를 들어, 적어도 0.03의 굴절률 차(Δny)를 보일 수 있다. 일부 경우에, 인접 미세층들은 크기가 비슷한 2개의 주 평면내 축들을 따라 굴절률 부정합(Δnx 및 Δny)을 가질 수 있고, 이 경우 필름 또는 패킷이 축상 미러 또는 부분 미러로서 동작할 수 있다. 대안적으로, 통과축 편광에 대해 부분적으로 반사하도록 설계된 반사형 편광기들에 대해, 인접 미세층들은 x-축을 따라 편광된 광에 대해 굴절률에 있어서 큰 차(Δnx)를 보일 것이고 y-축을 따라 편광된 광에 대해 굴절률에 있어서 더 작은, 그러나 여전히 상당한 차(Δny)를 보일 것이다. 그러한 실시예들의 변형들에서, 인접 미세층들은 z-축을 따른 굴절률 정합 또는 부정합(Δnz=0 또는 큰 Δnz)을 보일 수 있고, 부정합은 평면내 굴절률 부정합(들)과 동일하거나 반대의 극성 또는 부호의 것일 수 있다. 경사 입사 광의 p-편광된 성분의 반사율이 입사각이 증가함에 따라 증가하는지, 감소하는지, 또는 동일하게 유지되는지 여부는 그러한 Δnz의 조정에 의해 제어될 수 있다.
개시된 다층 광학 필름의 적어도 하나의 패킷 내의 미세층들 중 적어도 일부는 필요할 경우 복굴절성, 예컨대 단축 복굴절성 또는 이축 복굴절성일 수 있지만, 일부 실시예에서, 모두가 등방성인 미세층이 또한 사용될 수 있다. 일부 경우에, 각각의 ORU는 하나의 복굴절성 미세층, 및 등방성이거나 다른 미세층에 비해 작은 양의 복굴절을 갖는 제2 미세층을 포함할 수 있다. 대안적인 경우에, 각각의 ORU는 2개의 복굴절성 미세층들을 포함할 수 있다.
개시된 다층 광학 필름은 임의의 적합한 광-투과성 재료를 사용하여 제조될 수 있지만, 많은 경우에 저 흡수 중합체 재료를 사용하는 것이 유익하다. 그러한 재료에 의해, 가시광선 및 적외선 파장에 걸친 미세층 스택(또는 스택이 일부인 광학 필름)의 흡수가 작게 또는 무시할 수 있을 정도로 될 수 있어서, 스택에 대한 반사율과 투과율의 합이 임의의 주어진 파장에서 그리고 임의의 특정된 입사각 및 편광 상태에 대해 대략 1, 즉 R + T ≒ 1, 또는 R ≒ 1 - T이다. 예시적인 다층 광학 필름은 중합체 재료로 구성되고, 공압출, 캐스팅(casting), 및 배향 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 미국 특허 제5,882,774호(존자(Jonza) 등) "광학 필름(Optical Film)", 미국 특허 제6,179,948호(메릴(Merrill) 등) "광학 필름 및 그의 제조를 위한 공정(Optical Film and Process for Manufacture Thereof)", 미국 특허 제6,783,349호(니빈 등) "다층 광학 필름을 제조하기 위한 장치(Apparatus for Making Multilayer Optical Films)", 및 미국 특허 출원 공개 제2011/0272849호(니빈 등) "다층 중합체 필름을 제조하기 위한 피드블록(Feedblock for Manufacturing Multilayer Polymeric Films)"을 참조한다. 다층 광학 필름은 전술된 참고 문헌들 중 임의의 것에 기술된 바와 같이 중합체의 공압출에 의해 형성될 수 있다. 다양한 층들의 중합체들은 유사한 리올로지 특성(rheological property), 예컨대 용융 점도를 갖도록 선택될 수 있어서, 그들은 상당한 유동 방해 없이 공압출될 수 있다. 압출 조건은 각각의 중합체를 공급 스트림 또는 용융 스트림으로서 연속적이고 안정된 방식으로 적절히 공급, 용융, 혼합 및 펌핑하도록 선택된다. 용융 스트림들 각각을 형성하고 유지하기 위해 사용되는 온도는, 온도 범위의 하한에서 동결, 결정화, 또는 과도하게 높은 압력 강하를 회피하고 범위의 상한에서 재료 열화를 회피하는 범위 내에 있도록 선택될 수 있다.
요약하면, 이 제조 방법은 (a) 완성된 필름에 사용될 제1 및 제2 중합체들에 대응하는 수지의 적어도 제1 및 제2 스트림들을 제공하는 단계; (b) (i) 제1 및 제2 유동 채널들을 포함하는 구배 플레이트 - 여기서, 제1 유동 채널은 유동 채널을 따라 제1 위치로부터 제2 위치로 변하는 단면적을 가짐 -, (ii) 제1 유동 채널과 유체 연통하는 제1 복수의 도관들 및 제2 유동 채널과 유체 연통하는 제2 복수의 도관들을 구비한 피더 튜브 플레이트(feeder tube plate) - 각각의 도관은 그 자신의 각자의 슬롯 다이(slot die)에 공급하고 제1 단부와 제2 단부를 가지며, 도관들의 제1 단부는 유동 채널들과 유체 연통하고, 도관들의 제2 단부는 슬롯 다이와 유체 연통함 -, 및 (iii) 선택적으로, 상기 도관들에 근접 위치된 축방향 로드 히터(axial rod heater)를 포함하는 것과 같은 적합한 피드블록을 사용하여 제1 및 제2 스트림들을 복수의 층들로 분할하는 단계; (c) 복합 스트림을 압출 다이에 통과시켜 각각의 층이 인접한 층들의 주 표면에 대체로 평행한 다층 웨브를 형성하는 단계; 및 (d) 때로는 캐스팅 휠 또는 캐스팅 드럼으로 지칭되는 냉각 롤 상에 다층 웨브를 캐스팅하여, 캐스팅된 다층 필름을 형성하는 단계를 포함한다. 이러한 캐스팅된 필름은 완성된 필름과 동일한 개수의 층들을 가질 수 있지만, 캐스팅된 필름의 층들은 전형적으로 완성된 필름의 층들보다 훨씬 더 두껍다. 또한, 캐스팅된 필름의 층들은 전형적으로 모두 등방성이다. 넓은 파장 범위에 걸친 반사율 및 투과율에 있어서 제어된 낮은 주파수 변동을 가진 다층 광학 필름은 축방향 로드 히터의 열 구역 제어에 의해 달성될 수 있으며, 예컨대 미국 특허 제6,783,349호(니빈 등)를 참조한다.
다층 웨브가 냉각 롤 상에서 냉각된 후에, 이는 완성된 또는 거의 완성된 다층 광학 필름을 생성하기 위해 연신되거나 신장될 수 있다. 이 연신 또는 신장은 2가지 목표들, 즉 층들을 그들의 원하는 최종 두께들로 박화하는 것과 층들 중 적어도 일부가 복굴절성을 갖도록 층들을 배향시키는 것을 달성한다. 배향 또는 신장은 웨브-횡단(cross-web) 방향을 따라(예컨대, 텐터(tenter)를 통해), 웨브-하류(down-web) 방향을 따라(예컨대, 길이 배향기(length orienter)를 통해), 또는 동시에든 또는 순차적으로든 간에 이들의 임의의 조합으로 달성될 수 있다. 단지 한 방향만을 따라 신장된다면, 신장은 "비구속적"(여기서, 필름은 신장 방향에 수직한 평면내 방향으로 치수적으로 이완되도록 허용됨)이거나, "구속적"(여기서, 필름은 구속되며 이에 따라 신장 방향에 수직한 평면내 방향으로 치수적으로 이완되도록 허용되지 않음)일 수 있다. 둘 모두의 평면내 방향을 따라 신장된다면, 신장은 대칭적, 즉 직교하는 평면내 방향들을 따라 동일하거나, 비대칭적일 수 있다. 대안적으로, 필름은 배치 공정(batch process)으로 신장될 수 있다. 어느 경우에도, 후속적인 또는 동시적인 연신 감소, 응력 또는 변형 평형, 열 고정(heat setting), 및 다른 처리 작업이 또한 필름에 적용될 수 있다.
진공 증착된 스택 설계와 공압출된 중합체 다층 스택 설계 사이의 적어도 하나의 차이는 층 프로파일 분포의 형상이다. 진공 증착된 필름에 있어서, 원하는 스펙트럼은 컴퓨터 최적화된 스택 설계에 따르도록 스택 내의 모든 층의 두께를 개별적으로 조절함으로써 달성된다. 이러한 방식으로, 스펙트럼 리플(ripple)과 같은 문제가 일상적으로 최소화된다. 인접한 층들은 때때로 두께가 10배만큼 상이하며, 이때 두께 값들은 종종 약 0.05 λ 내지 1.0 λ의 범위이다. 공압출된 중합체 필름 스택에 있어서, 이러한 방식의 개별 층의 온-라인 모니터링 및 제어는 이러한 기술에 있어서 아직 실행가능한 선택사양이 아니다. 결과적으로, 스펙트럼 형상은 연속적인 그리고 매끄럽게 변하는 층 두께 프로파일의 형상에 의해 주로 제어된다. 그러나, 그러한 프로파일은 중합체 필름 스택으로 제한되지 않는다.
본 발명의 광학 필름은 전형적으로 적외선에서 1차 반사 대역을 그리고 가시 파장 범위(400 nm 내지 700 nm)에서 3개의 별개의 더 높은 차수의(예를 들어, 각각의 대역은 3차, 또는 4차, 5차 및 6차 대역, 또는 5차, 6차 및 7차 대역임) 반사 대역들을 갖는다. m차 대역 내의 각각의 파장은 1차 대역 내의 파장의 1/m배이다. 따라서, 더 높은 차수의 대역의 위치와 대역폭은 1차 대역의 위치와 대역폭에 의해 결정된다. 가시 반사 대역들이 50 nm 미만, 또는 45 nm 미만, 및 5 nm 초과, 또는 10 nm 초과의 대역폭을 갖는 것이 전형적으로 요구되고, 대역들이 별개인(중첩 파장이 없음) 것이 전형적으로 요구된다. 더 높은 차수의 반사 대역에 대한 요구되는 파장 범위를 달성하기 위해, 1차 반사 대역은 적합한 파장 범위(예컨대, 적합하게 넓은 대역폭을 갖는 적외선 반사 대역) 내에 있어야 한다. 이는 두께 프로파일을 조정함으로써, 즉, 필름의 z-축 또는 두께 방향을 따른 두께 구배에 따라 ORU들의 광학 두께들을 조정함으로써 달성될 수 있고, 이에 의해 광학 반복 유닛들의 광학 두께는 스택의 하나의 면(예컨대, 상부)으로부터 스택의 다른 면(예컨대, 저부)으로 진행함에 따라 증가하거나, 감소하거나, 어떤 다른 함수 관계를 따른다. 3개의 더 높은 차수의 반사 대역들은, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색 반사 대역들일 수 있다.
도 3a는 광학 반복 유닛들의 단일 스택을 갖는 광학 필름의 층 두께 프로파일의 개략적 예시이다. 이 경우에, 40개의 광학 반복 유닛들이 포함되고, 두께는 층을 가로질러 선형으로 변한다. 일부 실시예에서, 층 두께 프로파일은 실질적으로 연속적이다. 층 두께 프로파일은, 양호한 근사치로(예컨대, 10 퍼센트 오차 내로, 또는 5 퍼센트 오차 내로, 또는 3 퍼센트 오차 내로), 임의의 내부 광학 반복 유닛의 광학 두께가 내부 광학 반복 유닛의 양측에 있는 광학 반복 유닛들의 광학 두께로부터 선형 외삽법(linear extrapolation)에 의해 결정될 수 있으면, 실질적으로 연속적인 것으로 기술될 수 있다.
일부 실시예에서, 광학 반복 단위들은 단일 스택의 제1 면으로부터 단일 스택의 반대편의 제2 면까지 실질적으로 연속적으로 변하는 광학 두께를 갖는다. 두께 변화는, 예를 들어 미국 특허 제6,157,490호(휘틀리 등)에 기술된 바와 같이 첨예화된 대역 에지들을 제공하도록 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 반복 유닛들의 광학 두께는 최소값과 최대값 사이에서 변하며, 이때 최대값에서 최소값을 뺀 것은 최대값의 20 퍼센트 이하이다. 일부 실시예에서, 광학 두께는 단일 스택의 제1 면으로부터 단일 스택의 반대편의 제2 면까지 단조 증가한다. 단일 스택 내에서의 수직(도 2의 z-좌표) 위치의 함수로서의 단일 스택 내의 광학 반복 유닛들의 광학 두께의 플롯(plot)인 도 3c에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 광학 두께는 단일 스택의 위치 S1에 있는 제1 면의 광학 반복 유닛(381)으로부터 위치 P1에 있는 단일 스택 내의 광학 반복 유닛(383)(이는 최소 광학 두께 값을 가짐)까지 단조 감소하고, 광학 반복 유닛(383)으로부터 단일 스택의 위치 S2에 있는 제2 면과 광학 반복 유닛(383) 사이에 배치되는 위치 P2에 있는 단일 스택 내의 광학 반복 유닛(385)(이는 최대 광학 두께 값을 가짐)까지 단조 증가하며, 광학 반복 유닛(385)으로부터 단일 스택의 위치 S2에 있는 제2 면까지 단조 감소한다. 일부 실시예에서, 제1 광학 반복 유닛과 제2 광학 반복 유닛 사이의 간격(P2-P1)은 단일 스택의 두께(S2-S1)의 절반 이상, 또는 70% 이상이다. 다른 가능한 층 프로파일은 스마일 프로파일(smile profile)(에지들에서보다 스택의 중간에서 더 얇음)과 프라운 프로파일(frown profile)(에지들에서보다 스택의 중간에서 더 두꺼움)을 포함한다.
일부 실시예에서, 광학 필름은 별개의 제1, 제2 및 제3 반사 대역들을 가지며, 여기서 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 적어도 하나의 편광 상태에 대해 법선방향 입사에서 가시 반사 대역이고, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 2개는 단일 1차 대역의 5차 및 6차 고조파들인 반면, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 다른 하나는 단일 1차 대역의 4차 또는 7차 고조파이다.
도 4a는 스택의 설계 상세 사항에 따라, 도 2의 것과 같은 미세층 스택이 생성할 수 있는 다양한 고조파 반사 대역들의 이상화된 개략도를 도시한다. 이와 관련하여 반사 대역은 본 출원의 목적을 위해, 반사율 대 파장의 플롯 상의 증가된 반사율의 단일의 한정된 영역을 지칭하며, 여기서 반사율은 그러한 영역 내에서 80% 이상의 값을 달성하고, 반사율은 그러한 영역의 양측의 인접 파장 영역들 내에서 50% 미만이다. 각각의 고조파 차수의 반사 대역은 2개의 대향된 직선형 수직 대역 에지들, 대역 내의 평평한 또는 균일한 반사율을 갖고, 리플 또는 링잉(ringing)을 갖지 않도록 단순화된 또는 이상화된 방식으로 도시된다. 이러한 직사각형 형상의 반사 대역이 실제 필름에서는 발견될 수 없지만, 이상화된 직사각형 반사 대역은 보다 복잡한 형상을 갖는 실제 반사 대역을 근사화하거나 표현하는 데 유용할 수 있다. 예시적인 목적으로, 1차, 2차, 3차, 4차, 5차, 및 6차 반사 대역이 모두 동일한 그래프 상에 도시되지만, 실제로는 스택에 사용되는 f-비에 따라, 일부가 반사율 스펙트럼에 부존재하거나 실질적으로 부존재할 수 있다. 또한, 고조파의 반사율은 차수와 관계없는 것으로 개략적으로 도시되지만, 반사율은 더욱 전형적으로는 차수에 의존한다. 예를 들어, 일부 경우에, 더 높은 차수의 반사 대역이 더 낮은 차수의 반사 대역보다 더 낮은 반사율을 가질 수 있고, 일부 경우에, 다른 반사 대역보다 더 큰 반사율을 갖는 반사 대역이 또한 더 높은 차수를 가질 수 있다. 4차, 5차, 및 6차 반사 대역들 각각은 가시 파장 스펙트럼(400 nm 내지 700 nm의 파장) 내에 있다. 이는 400 내지 700 nm의 파장에 대한 도 4a의 스택의 반사율을 예시한 도 4b에서 가장 명확하게 볼 수 있다. 도 4b에서, 4차, 5차, 및 6차 반사 대역들 각각이 가시 범위 내에 있고 50 nm 미만의 대역폭을 갖는 것을 볼 수 있다.
유사하게, 도 5a는 다양한 고조파 반사 대역들을 보여주는 이상화된 개략도를 도시한다. 1차, 2차, 3차, 4차, 5차, 6차 및 7차 반사 대역들이 도시되어 있다. 5차, 6차, 및 7차 반사 대역들 각각은 가시 파장 스펙트럼 내에 있다. 이는 400 내지 700 nm의 파장에 대한 도 5a의 스택의 반사율을 예시한 도 5b에서 가장 명확하게 볼 수 있다. 도 5b에서, 5차, 6차, 및 7차 반사 대역들 각각이 가시 범위 내에 있고 50 nm 미만의 대역폭을 갖는 것을 볼 수 있다.
미세층 스택의 f-비의 함수로서의 3차, 4차, 5차, 6차 및 7차 반사 대역들의 상대 반사능이 도 6에 도시되어 있다. 이와 관련하여, 미세층 스택의 "반사능"은 파장으로 나눔으로써 정규화된, Log(1-R) 스펙트럼(광학 밀도)의 네거티브(negative) 하의 면적을 지칭한다. 수치 적분에 의해, 반사능 스펙트럼의 각각의 증분 면적이 국소 파장으로 나누어질 수 있다: (Log(1-R(λn)))×(λn+1 - λn)/λn. (여기서 파라미터 "R"은 파장의 함수인, 스택의 반사율을 지칭한다. R = 1의 값은 1.0 또는 100%의 반사율에 대응하고, R = 0.5의 값은 0.5 또는 50%의 반사율에 대응하고, 기타 등등이다.) 스택에 의해 생성되는 개별 고조파 대역들의 반사능은 그들이 서로 중첩되지 않으면, 이러한 방식으로 결정될 수 있다. 광학적 모델링 또는 실험에 의해, 중합체 다층 광학 스택에서 발견되는 것과 같은, 작은 굴절률 차이를 가진 교번하는 고 굴절률 층 및 저 굴절률 층의 스택의 반사능이 굴절률 차이의 제곱에 비례한다는 것을 알 수 있다. 이러한 반사능에 대한 f-비의 영향은 하기와 같이 주어진 m차 고조파 차수 대역에 대한 유효 굴절률 차이를 사용하여 표현될 수 있으며:
Figure 112019013442277-pct00001
여기서 Δn은 실제 굴절률 차이이고, cm은 급수 내의 m차 항에 대한 스택의 비대칭 사각파 굴절률 파형의 푸리에 표현의 푸리에 계수이다. 주어진 고조파 반사 대역에서의 반사능(RP)은 이러한 유효 굴절률 차이의 제곱에 비례하는 것으로 나타날 수 있다:
Figure 112019013442277-pct00002
비대칭 사각파의 각각의 차수 m에 대한 푸리에 계수는 하기에 의해 주어지며:
Figure 112019013442277-pct00003
여기서 f는 f-비이다. 이들 수학식으로부터, 반사능(RP)이 하기의 간단한 수학식에 비례한다는 것을 알 수 있다:
Figure 112019013442277-pct00004
이러한 함수는 1차 반사 대역(f-비가 0.5일 때 발생함)의 최대 반사능을 1.0으로 설정함으로써 정규화한 후에, 몇몇 고조파 차수(m=3, 4, 5, 6, 및 7)에 대해 도 6에 플롯으로 나타나 있다. 이러한 플롯으로부터, 비교적 낮은(0.1 미만) 또는 비교적 높은(0.9 초과) f-비를 선택함으로써, 4차, 5차, 6차 및 7차 반사 대역들의 반사능이 거의 동일해질 수 있음을 볼 수 있다. 일부 실시예에서, f-비는 0.03 또는 0.04 내지 0.09 또는 0.10 또는 0.12의 범위 내에, 또는 0.88 또는 0.90 또는 0.91 내지 0.96 또는 0.97의 범위 내에 있을 수 있다. 더 낮은 고조파에서의 반사능의 논의를, 본 설명과 상충될 수 있는 경우를 제외하고 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2014/0313572호(키벨(Kivel) 등)에서 찾아볼 수 있다.
일부 실시예에서, 반사 필름은 4차, 5차 및 6차 가시 반사 대역을 포함한다. 다른 실시예에서, 반사 필름은 5차, 6차 및 7차 가시 반사 대역을 포함한다. 이들 실시예에서, 반사 대역들 각각은 광학 반복 유닛들의 단일 스택으로부터 유래될 수 있다. 다른 실시예에서, 반사 필름은 광학 반복 유닛들의 하나 초과의 스택을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 필름은 상이한 제1, 제2 및 제3 반사 대역들을 포함하며, 여기서 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 하나는 광학 반복 유닛들의 제1 스택으로부터 유래되고, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 상이한 반사 대역은 광학 반복 유닛들의 상이한 제2 스택으로부터 유래된다. 일부 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 광학 반복 유닛들의 상이한 제1, 제2 및 제3 스택들로부터 유래된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 광학 반복 유닛들의 3개의 상이한 스택들에 의해 제공되는 3개의 상이한 1차 반사 대역들의 3차 고조파들이다. 각각의 패킷이 별개의 가시 반사 대역을 생성하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)의 150개의 교번 층을 갖는 3-패킷 반사 필름의 모델링된 투과율 스펙트럼의 일례가 도 16에 도시되어 있다.
저 f-비의 사용은 일부 경우에 광학 필름에 사용되는 변형-경화 재료(strain-hardening material)의 양을 감소시키기 위해 바람직할 수 있다. 광학 반복 유닛 내의 보다 높은 굴절률의 층은 전형적으로 변형-경화 중합체로부터 형성되며, 이러한 변형-경화 중합체는 흔히 저 굴절률 층에 사용될 수 있는 비-변형 경화 재료보다 더욱 고가이다. 예를 들어, 고 굴절률 층은 변형-경화 재료인 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)로부터 제조될 수 있는 반면, 저 굴절률 층은 변형 경화형이 아닌 PMMA로부터 제조될 수 있다. PEN은 PMMA보다 상당히 더 고가이며, 따라서 광학 필름의 비용을 감소시키기 위해 저 f-비가 요구될 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 필름은 약 15 체적% 이하, 또는 약 10 체적% 이하의 변형-경화 재료를 포함한다.
고차 고조파 반사 대역 구조를 갖는 반사 광학 필름은 광학 필름이 하기에 추가로 설명되는 바와 같이 색역을 증가시킬 수 있는 디스플레이 응용에 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 도 7은 디스플레이 패널(760), 도광체(770) 및 후방 반사기(775)를 갖는 백라이트, 및 디스플레이 패널(760)과 후방 반사기(775) 사이에 배치되는 본 발명의 반사 광학 필름(740)을 포함하는 디스플레이(700)의 개략 단면도이다. 반사 광학 필름(740)은 반사 편광기일 수 있고(예컨대, 반사 광학 필름(740)은 제1 편광 상태에 대해 법선방향 입사에서 가시 반사 대역들인 별개의 제1, 제2 및 제3 반사 대역들을 가질 수 있고, 광학 필름(740)은 직교 제2 편광 상태에 대해 법선방향 입사에서 실질적으로 투과성일 수 있음), 도광체(770)와 후방 반사기(775)를 포함하는 백라이트 시스템의 일부로 간주될 수 있다. 백라이트 시스템은 반사 광학 필름(740)과 도광체(770) 사이에 배치될 수 있는 교차 프리즘 필름(예컨대, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 휘도 향상 필름(Brightness Enhancement Film, BEF))을 추가로 포함할 수 있다. 광학 필름(740)이 백라이트 시스템의 전방 표면에 위치될 수 있고 단지 차단축을 따라 편광을 갖고 소정 파장 대역들 내의 파장을 갖는 광을 반사할 수 있기 때문에, 반사 광학 필름(740)은 전방 반사기로서 또는 전방 표면 부분 반사기로서 지칭될 수 있다. 반사 광학 필름(740)은 400 nm 내지 700 nm의 가시 파장 범위 전체에 걸쳐 약 80% 이상의 통과축을 따라 편광된 법선방향 입사 광에 대한 투과율을 가질 수 있다.
디스플레이 패널(760)은 상이한 제1, 제2 및 제3 파장 범위들에서 광을 투과시키도록 구성되는 복수의 컬러 필터(765)들을 포함한다. 제1, 제2 및 제3 파장 범위들은 본 명세서의 다른 곳에 기술되는 바와 같이 제1 및 제2 중첩 범위들을 한정한다. 일부 실시예에서, 광학 필름의 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 제1 및 제2 중첩 범위들 내의 파장들을 포함하지 않는다. 그러한 구성이 광학 필름(740) 대신에 종래의 광대역 반사 편광기를 이용하는 그러나 그 외에는 디스플레이(700)와 동등한 기준 디스플레이(reference display)에 비해 더 높은 색역을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 종래의 광대역 반사 편광기는 400 내지 700 nm의 파장 범위 전체에 걸친 반사율이 반사 편광기의 통과축을 따라 편광된 광에 대해 80 퍼센트 이상 그리고 반사 편광기의 차단축을 따라 편광된 광에 대해 20 퍼센트 미만일 수 있다. 종래의 광대역 반사 편광기는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 이중 휘도 향상 필름(Dual Brightness Enhancement Film, DBEF)일 수 있다.
일부 실시예에서, 디스플레이(700) 및 기준 디스플레이의 색역 사이의 차이는 3% NTSC 이상 또는 5% NTSC 이상이다. NTSC는 1953년에 미국의 미국 텔레비전 체계 위원회(National Television System Committee)에 의해 도입된 색역을 지칭한다. 색역은 국제 조명 위원회(Commission International de l'Eclairage)(International Commission on Lighting) 또는 "CIE"에 의해 발표된, 잘-알려진 1931 CIE x-y 색도 다이어그램(chromaticity diagram)을 사용하여 표현될 수 있다. NTSC 표준은 CIE x-y 색도 다이어그램 상의 삼각형을 규정한다. 디스플레이의 색역은 CIE x-y 색도 다이어그램 상의 영역으로 묘사될 수 있고, 이러한 색역은 NTSC 표준에 의해 규정되는 삼각형의 면적의 퍼센트로서 표현될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 3% NTSC만큼 기준 디스플레이보다 큰 색역을 갖는 디스플레이는 디스플레이의 광 출력에 대한 CIE x-y 색도 다이어그램 상의 면적이 CIE x-y 색도 다이어그램 상의 NTSC 표준 삼각형의 면적의 3%만큼 기준 디스플레이의 것보다 크다는 것을 의미한다.
많은 응용에서, 필름의 반사 특성은 "반구 반사율" Rhemi(λ)에 관하여 특징지어질 수 있고, 이는 (소정의 파장 또는 관심대상의 파장 범위의) 광이 모든 가능한 방향으로부터 구성요소(표면이든, 필름이든, 또는 필름의 집합체이든 간에)에 입사할 때 그러한 구성요소의 총 반사율을 의미한다. 따라서, 구성요소는 법선 방향에 중심을 둔 반구 내로 모든 방향으로부터 입사하는 광으로(그리고 달리 특정되지 않는 한, 모든 편광 상태로) 조명되고, 그 동일한 반구 내로 반사되는 모든 광이 수집된다. 반사된 광의 총 플럭스(flux) 대 관심대상의 파장 범위에 대한 입사 광의 총 플럭스의 비가 반구 반사율 Rhemi(λ)를 생성한다. 반사기를 그의 Rhemi(λ)에 관하여 특징지우는 것은 특히 백라이트 재순환 공동(backlight recycling cavity)에 대해 편리한데, 이는 광이 흔히 - 전방 반사기이든, 후방 반사기이든, 또는 측면 반사기이든 간에 - 공동의 내부 표면에 모든 각도에서 입사하기 때문이다. 또한, 법선방향 입사 광에 대한 반사율과 달리, Rhemi(λ)는 재순환 백라이트 내의 일부 구성요소(예컨대, 프리즘형 필름)에 대해 매우 상당할 수 있는, 입사각에 따른 반사율의 변동에 민감하지 않고 이미 그 변동을 고려하고 있다.
백라이트를 사용하는 다수의 전자 디스플레이 응용들에 대해, 그리고 일반 및 특수 조명 응용을 위한 백라이트에 대해, 백라이트의 백플레인(backplane)을 형성하는 반사기 필름이 고 반사율 특성을 갖는 것이 바람직할 수 있음이 이해된다. 실제로, 후방 반사기의 반구 반사율 스펙트럼 Rb hemi(λ)가 백라이트의 광 출력 효율과 강한 상관관계를 가지는데, 가시광 스펙트럼에 걸쳐 Rb hemi(λ) 값이 높을수록, 백라이트의 출력 효율이 높아지는 것이 또한 이해된다. 이는 특히 재순환 백라이트에 대해 그러하며, 이 경우 다른 광학 필름이 백라이트로부터 시준된 또는 편광된 광 출력을 제공하도록 백라이트 출사 개구(exit aperture) 위에 구성될 수 있다.
또한, 전방 반사기의 반구 반사율 Rf hemi(λ), 및 투과율 Tpol(Ω,λ)를 사용하여 전방 반사기의 광학 특성을 정의하는 것이 편리한데, 여기서 "pol"(때때로 기호 "
Figure 112019013442277-pct00005
"로 예시됨)은 LCD 패널의 저부 흡수 편광기의 통과축과 정렬되는 편광 상태를 지칭하고, Ω는 백라이트 출력 표면에 대한 관찰자의 기하학적 위치를 나타내는 관심대상의 입체각을 나타낸다. Ω의 특정 값은 입사각(θ)과 방위각(
Figure 112019013442277-pct00006
)의 조합에 의해 표현될 수 있다. Tpol(θ,
Figure 112019013442277-pct00007
, λ)로서 또한 기재될 수 있는 Tpol(Ω,λ)는 가용 광(LCD 패널의 저부 흡수 편광기를 통과할 수 있도록 하는 편광을 갖는 광)의 투과율을 나타낸다. Tpol(Ω, λ)의 값은 투과율 계수: 전방 반사기 및 흡수 편광기가 전각도 광원(all-angle light source)(예컨대, 각도-혼합된 재순환 공동) 위에 놓인 상태에서 전방 반사기 평면에 대한 관심대상의 관찰자 각도(Ω)에 중심설정된 소정 각도에서의 투과된 세기 대 전각도 광원 위에 놓인 흡수 편광기만에 대한 0도에서의 세기의 비로서 정의된다. 이러한 측정을 위해, 전방 반사기의 편광 특성이 흡수 편광기의 통과축과 적절하게 정렬된다.
전방 반사기에 기인하는 강도 이득(intensity gain) G가 하기와 같이, Tpol(Ω,λ), 전방 반사기의 반구 반사율 Rf hemi(λ), 및 후방 반사기의 반구 반사율 Rb hemi에 관하여 기재될 수 있다:
수학식 1:
G = Tpol(Ω,λ) / (1- Rf hemi(λ) x Rb hemi(λ)).
강도 이득 G는 전방 반사기의 존재로 인한 백라이트 강도의 분율 증가의 스펙트럼이다.
전방 또는 후방 반사기의 Rhemi(λ)(즉, Rf hemi(λ) 또는 Rb hemi(λ))는 미국 특허 출원 공개 제2013/0215512호(코기오(Coggio) 등)에 기술된 장치를 사용하여 측정될 수 있다. 랩스피어(Labsphere)(미국 뉴햄프셔주 노스 서턴 소재의 랩스피어, 인크.(Labsphere, Inc.))에 의해 제조되고 스펙트랄론(Spectralon)(등록상표) 반사 코팅을 갖는, 3개의 상호 직교하는 포트(port)를 가진 상업용 6 인치 적분구(integrating sphere)를 사용하여 샘플을 조명하고 반구 반사율 스펙트럼 Rhemi(λ)를 결정한다. 안정화된 광원으로 하나의 포트를 통해 구를 조명하였다. 포토 리서치(Photo Research)(등록상표) PR650 분광광도계(spectrophotometer)(미국 캘리포니아주 챗스워스 소재의 포토 리서치, 인크.(Photo Research Inc.)로부터 입수가능함)를 사용하여 제2 포트를 통해 구 내부 벽 방사 휘도(radiance)를 측정한다. 샘플은 제3 포트에 위치해 있다. 적분구 벽 방사 휘도의 교정을, 제3 포트 상에 배치한 알려진 반사율 표준(미국 뉴햄프셔주 노스 서턴 소재의 랩스피어, 인크.로부터 입수가능한 스펙트랄론(등록상표) 레퍼런스 타겟(Reference Target) SRT-99-050)을 사용함으로써 행하였고, 교정 표준이 있는 상태와 없는 상태에서 구-벽 방사 휘도를 측정한다. Rhemi(λ)는 샘플을 제3 포트 상에 놓음으로써 측정되고, 샘플 반구 반사율 Rhemi(λ)는 샘플로 그리고 샘플 없이 구 벽 방사의 비를 취하고 간단한 적분구 강도-이득 알고리즘을 채용함으로써 얻어진다.
적분구 내에서의 평형 강도 분포가 램버시안 분포(Lambertian distribution)와 근사할 것으로 예상되며, 이는 샘플에의 입사각에 관한 강도의 확률 분포가 코사인(θ)가 될 것임을 의미하며, 여기서 θ=0이 샘플에 대해 법선이다.
도 8은 반사 필름의 개략 사시도이다. 도 8은 입사각(θ)으로 반사 필름(140)에 입사함으로써 입사 평면(132)을 형성하는 광선(130)을 예시한다. 반사 필름(140)은 x-축에 평행한 제1 반사 축(116) 및 y-축에 평행한 제2 반사 축(114)을 포함한다. 광선(130)의 입사 평면(132)은 제1 반사 축(116)에 평행하다. 광선(130)은 입사 평면(132) 내에 있는 p-편광된 성분, 및 입사 평면(132)에 직교하는 s-편광된 성분을 갖는다. 광선(130)의 p-편광된 광은 Rpp-x의 반사율을 갖고서 반사 필름에 의해 반사될 것이고(반사 필름(140)의 평면 상으로의 광선(130)의 p-편광된 광의 전계(electric field)의 투영은 x-방향에 평행함), 한편 광선(130)의 s-편광된 광은 Rss-y의 반사율을 갖고서 반사 필름에 의해 반사된다(광선(130)의 s-편광된 광의 전계는 y-방향에 평행함).
또한, 도 8은 필름(140)의 제2 반사 축(114)에 평행한 입사 평면(122) 내에서 반사 필름에 입사하는 광선(120)을 예시한다. 광선(120)은 입사 평면(122) 내에 있는 p-편광된 성분, 및 입사 평면(122)에 직교하는 s-편광된 성분을 갖는다. 광선(120)의 p-편광된 광은 Rpp-y의 반사율을 갖고서 반사 필름에 의해 반사될 것이고, 한편 광선(120)의 s-편광된 광은 Rss-x의 반사율을 갖고서 반사 필름에 의해 반사된다. 임의의 입사 평면에 대해, p-편광된 광 및 s-편광된 광의 투과 및 반사의 양은 본 명세서에 추가로 기술되는 바와 같이, 반사 필름의 특성에 의존할 것이다.
전방 반사기의 반구 반사율인 Rf hemi(λ)는 미세층 및 광학 필름의 다른 층 요소의 층 두께 프로파일에 대한 정보로부터 그리고 미세층 및 필름 내의 다른 층 각각과 연관된 굴절률 값으로부터 계산될 수 있다. 다층 필름의 광학 응답에 대해 4x4 행렬-해석 소프트웨어 어플리케이션(matrix-solving software application)을 사용함으로써, 반사 및 투과 스펙트럼 둘 모두가 x-축 입사 평면에 대해 그리고 y-축 입사 평면에 대해 그리고 p-편광된 입사 광 및 s-편광된 입사 광 각각에 대해 알려진 층 두께 프로파일(들) 및 굴절률 특성으로부터 계산될 수 있다. 이로부터, Rf hemi(λ)가 아래에 열거된 수학식의 사용에 의해 계산될 수 있다:
수학식 2:
Figure 112019013442277-pct00008
(여기서,
수학식 3:
Figure 112019013442277-pct00009
수학식 4:
Figure 112019013442277-pct00010
및
수학식 5:
Figure 112019013442277-pct00011
여기서 E(θ)는 강도 분포이다.)
수학식 1로부터, Rf hemi(λ) 스펙트럼의 특성이 강도 이득 스펙트럼에 강하게 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 이어서, Rf hemi(λ)의 스펙트럼 형태는 공동 평형 강도 분포(cavity equilibrium intensity distribution) E(θ)의 형태, 및 이것과 전방 반사기의 스펙트럼 특성의 곱; Rpp-x(θ,λ), Rss-x(θ,λ), Rpp-y(θ,λ), 및 Rss-y(θ,λ)에 의존한다.
예를 들어, 평형 강도 분포 E(θ)가 재순환 공동 내에서 법선(θ = 0)에 대해 강하게 피크가 생성된다면, Rf hemi(λ) 스펙트럼은 전방 반사기의 법선 각도(θ = 0) 반사 특성에 의해 강하게 가중될 것이다. 전방 반사기가 가시 스펙트럼에 걸쳐 배열되는 좁은 더 높은 차수의 고조파 반사 대역들을 갖도록 구성되면, 생성된 Rf hemi(λ) 스펙트럼은 유사한 첨예한 반사 대역 특성을 가질 것이다.
한편, 평형 강도 분포 E(θ)가 재순환 공동 내에서 넓은 각도 범위에 걸쳐 광범위하게 분포된다면, 생성된 Rf hemi(λ) 스펙트럼은 넓은 입사각 범위에 걸쳐 강하게 가중될 것이다. 전방 표면 반사 특성의 그러한 넓은-각도 가중(broad-angle weighting)은 임의의 스펙트럼 반사 특성을 "선명치 않게 하는(smear)" 경향이 있을 것이다. 위에서 논의된 바와 같이, 전방 반사기가 가시 스펙트럼에 걸쳐 배열되는 좁은 더 높은 차수의 고조파 반사 대역들을 갖도록 구성되면, 위에서 논의된 바와 같이, 생성된 Rf hemi(λ) 스펙트럼은 더 이상 전방 반사기의 첨예한 반사 대역 특성을 갖지 않을 것이다.
위에서 논의된 양쪽 경우에 대해, 강도 이득 스펙트럼은 가시 파장 대역에 걸친 Rf hemi(λ)의 상승 및 하락에 의해, 그리고 동시에, 가시 파장 대역에 걸친 Tpol(θ,
Figure 112019013442277-pct00012
,λ)의 상승 및 하락에 의해 좌우될 것이다.
디스플레이 응용을 위한 상용화된 LCD 백라이트는 TV와 같은 다중-시청자 응용을 위한 광각 시야로부터 모니터, 랩톱, 태블릿 및 스마트 폰과 같은 응용을 위한 비교적 좁은 시야까지 이르는, 범위 광 관리 구성을 위해 생성된다. 전형적으로, 좁은 시야 응용은 2개 이상의 프리즘형 또는 다른 시준 필름들을 채용하며, 그 결과로서 법선을 향해 강하게 피크가 생성되는 평형 공동 강도 분포 E(θ)를 갖는다.
도 9는 가시 스펙트럼에서 더 높은 차수의 고조파 반사 대역들의 어레이를 갖고서 구성되는 부분 반사기 필름 - 적색, 녹색, 청색(RGB) 미러 - 에 대한 측정된 Rf hemi(λ) 스펙트럼(972)을 도시한다. 이러한 RGB 미러에 대한 (측정된 투과율 스펙트럼으로부터의) 법선 각도 반사 스펙트럼(974)이 또한 도 9에 도시되어 있다. 곡선(976)은 수학식 2 내지 수학식 5를 사용한 Rf hemi의 계산의 결과이며, 여기서 Rpp-x(θ,λ), Rss-x(θ,λ), Rpp-y(θ,λ), 및 Rss-y(θ,λ)는 RGB 미러 샘플의 굴절률 분석과 원자력 현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)을 사용하여 결정된 두께로부터 계산되었고, E(θ)는 램버시안(Lambertion) 강도 분포로서 취해졌다. 큰 광각의 램버시안 강도 분포는 측정된 그리고 계산된 Rf hemi(λ) 스펙트럼들에 대해 반사 대역 특징을 "선명하지 않게 하는" 작용을 한다. 측정된 그리고 계산된 Rf hemi(λ) 스펙트럼들 사이의 일치는 수학식 2 내지 수학식 5가 신뢰성 있게 Rf hemi(λ)을 결정하기 위해 사용될 수 있음을 가리킨다.
도 10은 재순환 백라이트 공동에서 발생할 수 있는 다양한 가능한 공동 세기 분포 E(θ)를 플롯으로 나타낸다. 더욱 좁은 분포 예는 프리즘형 반사 필름(예컨대, 교차 BEF 필름) 또는 다른 시준 표면 구조체를 갖는 필름이 재순환 공동 내에 배열될 때 형성되는 재순환 공동 강도 분포를 나타낸다. 곡선들은 램버시안 경우에 대한, 인쇄된 도광판을 갖는 백라이트를 구비한 종래의 TV에 대한, 교차 BEF 필름을 이용한 백라이트에 대한, 그리고 저 에텐듀 애너모픽(Low Etendue Anamorphic, LEA) 백라이트보다 훨씬 더 시준된 가상 백라이트인 "초-시준형(super-collimated)" 백라이트에 대한 강도 분포들을 포함한다. 도 10에 도시된 강도 분포 E(θ)들은 수학식 2 내지 수학식 5를 사용하여 Rf hemi(λ) 스펙트럼을 계산하기 위해 사용되었으며, 여기서 Rpp-x(θ,λ), Rss-x(θ,λ), Rpp-y(θ,λ), 및 Rss-y(θ,λ)는 RGB 미러 샘플의 굴절률 분석과 AFM을 사용하여 결정된 층 두께로부터 계산되었다. 생성된 스펙트럼들은 도 11에 제공되는 매우 다양한 결과들을 보여준다. 도 11로부터, 램버시안 분포 또는 TV와 같은 광시야각 LCD에서 발견되는 것과 같은 넓은-각도 확률 분포가 가시 스펙트럼에 걸쳐 반사 대역들을 실질적으로 선명하지 않게 하는 반면, 교차 BEF 필름을 갖는 백라이트와 같은 보다 좁은 각도 분포가 반사 대역 특징의 대부분을 유지하는 것을 볼 수 있다. "초-시준형" 강도 분포의 사용으로부터 유래되는 Rf hemi(λ) 스펙트럼은, 강도 분포가 법선을 향해 좁아질 때 Rf hemi(λ)가 측정된 법선 각도 반사 스펙트럼 특성으로 복귀하는 것을 보여준다.
반사 대역들이 저부 LCD 흡수 편광기의 흡수축과 정렬되는 편광 상태에 대한 것인 더 높은 차수의 고조파 반사 편광기로서 전방 반사기가 구성되면, 도 11에 도시된 Rf hemi(λ) 스펙트럼 곡선은 강도 이득 수학식(수학식 1)의 분모 내의 Rf hemi(λ) 성분으로서 작용할 것이다. 백라이트의 재순환 공동 평형 강도 분포가 좁으면(법선 주위에서 빽빽하게 피크가 생성됨), 강도 이득 스펙트럼은 강한 스펙트럼 선택성, 즉 강도 이득이 비교적 높은(Rf hemi(λ)가 높기 때문임) 가시 파장 범위의 영역들, 및 강도 이득이 비교적 낮은(Rf hemi(λ)가 낮기 때문임) 인접 파장 영역들을 구비할 수 있다. 또한, 전방 반사기가 LCD의 저부 흡수 편광기의 통과축과 정렬되는 광의 편광에 대해 비교적 매끄러운 투과율 스펙트럼을 가지면, 강도 이득 스펙트럼의 파장 의존성은 원하는 관찰자 각도의 전체 범위에 걸쳐 상대적으로 일정하게 유지될 것이다. 일부 경우에, 이는 중요한 고려사항일 수 있는데, 그 이유는 LCD 디스플레이 색상 포화(color saturation)가 LCD 법선에 대한 관찰자 배향에 따른 색상 변화의 시야각 아티팩트(artifact)를 생성하지 않는 방식으로 향상되는 것이 흔히 바람직하기 때문이다.
예시적인 전방 반사기 필름에 대한 법선 각도 투과율 스펙트럼이 도 12에 도시되어 있다. 도 12의 통과 상태 및 차단 상태 스펙트럼들은 4x4 행렬-풀기(matrix-solving) 소프트웨어로부터 계산되었다. 계산에 사용되는 2개의 재료들에 대한 분산 이축 굴절률 세트들은 비정질 75/25/HD coPEN(2,6-나프탈렌다이카르복실산의 메틸 에스테르 75 몰%와 다이메틸 테레프탈레이트 25 몰% 및 헥산 다이올 5 몰%와 에틸렌 글리콜 95 몰%의 다이올로 제조된 공중합체)과 함께 공압출된 표준-텐터 연신 PEN에 기반한다. 도 3b에 예시된, 계산에 사용되는 층 프로파일은 약 1.09의 단일 패킷 차단율을 갖는 69 유닛 셀 피드블록의 것이다. 유닛 셀들을 0.92의 f-비를 갖도록 구성하였다. 전형적인 스킨 및 PBL을 갖는 필름의 두께는 약 2.3 밀(60 마이크로미터)일 것이다.
0.92의 f-비 설정과 조합된, 반사 편광기의 전체 두께는 가시 파장 영역에 걸쳐 더 높은 차수의 고조파 반사 대역들을 배치하였다. 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 4차, 5차 및 6차 대역들은 전적으로 400 내지 700 nm의 파장 범위 내에 있는 반면, 7차 대역의 일부분이 이러한 파장 범위 내에 있다. 각각 적색, 녹색 및 청색 LCD 컬러 필터들을 통해 투과되는 R-G 인광체 디스플레이 LED(예컨대, 셈코(SEMCO) 6046)로부터의 조명에 대한 강도 스펙트럼(1241, 1243, 1245)들이 또한 도 12에 도시되어 있다. 이 경우에, 컬러 필터들은 SEC 46 인치(약 117 cm) LCD TV LN4081에서 발견되는 컬러 필터들에 대한 측정이 수행된 후에 모델링되었다. 각각 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터들을 통한 강도 스펙트럼(1241, 1243, 1245)들은 제1, 제2 및 제3 파장 범위들(예컨대, 강도가 각자의 필터링된 스펙트럼들에 대한 최대값의 5 퍼센트 초과 또는 10퍼센트 초과인 범위들)을 한정한다. 예를 들어, 스펙트럼(1241)은 약 580 nm 내지 약 750 nm의 파장 범위를 한정하고, 스펙트럼(1243)은 약 480 nm 내지 약 610 nm의 파장 범위를 한정하며, 스펙트럼(1245)은 약 420 nm 내지 약 520 nm의 파장 범위를 한정한다. 제1, 제2 및 제3 파장 범위들은 제1 및 제2 중첩 범위(1252, 1254)들을 한정한다. 중첩 범위(1552)는 약 580 nm 내지 약 610 nm이고, 중첩 범위(1254)는 약 480 nm 내지 약 520 nm이다. 재순환을 통한 색상 포화 향상을 위해, 반사 편광기 반사 대역들은 색상 포화에 기여하는 파장 영역들에 걸쳐 놓이도록 그리고 색상 탈포화(color de-saturation)에 기여하는 파장 영역들이 없도록 설계되었다. 다시 말하면, 광학 필름은 광학 필름의 가시 반사 대역들이 제1 및 제2 중첩 범위(1252, 1254)들 내의 파장들을 포함하지 않도록 설계되었다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 스펙트럼(1241, 1243)들은 광학 필름을 통한 법선방향 입사 차단 상태 투과율이 70 퍼센트 이상인 파장(도 12에서 약 590 nm)에서 교차하고; 제2 및 제3 스펙트럼(1243, 1245)들은 광학 필름을 통한 법선방향 입사 차단 상태 투과율이 70 퍼센트 이상인 파장(도 12에서 약 490 nm)에서 교차한다.
SEC 46 인치 LCD TV LN4081로부터의 컬러 필터들을 통해 투과되는 백색 디스플레이 LED(R-G 인광체인 SEMCO 6046)에 대한 강도 및 투과율 스펙트럼의 상세도가 도 13에 도시되어 있다. 이러한 컬러 필터들의 세트에 대해, 그리고 본 명세서의 다른 곳에 기술되는 모든 컬러 필터들에 대해, 반대로 지시되지 않는 한, 청색-녹색-적색 세트 내의 각각의 필터의 투과율 수준은 630 nm에서 적색 필터에 대해 수준 95% 투과율로 정규화된다. 재순환 공동의 상부를 통한 LCD-가용 강도 스펙트럼의 컬러 필터들에 의한 스펙트럼 필터링(LCD 패널 백색 상태 광) 및 강도 스펙트럼 입력(LED 강도 스펙트럼)과 함께, 수학식 1 내지 수학식 5를 채용함으로써, 전방 반사기가 재순환 공동에 사용될 때 발생하는 색역 증가 또는 감소와 상대 휘도 증가 또는 감소가 계산될 수 있다. 도 12의 전방 반사기 필름과 도 13의 입력 백색 LED 스펙트럼 및 LCD 패널 컬러 필터 세트에 대한 이러한 계산 평가의 일례가 도 14a와 도 14b에 도시되어 있다. 이러한 예에서, 재순환 공동 후방 반사기는 97%의 가시 평균 반사율을 갖는 근사-정반사 은 반사기(near-specular silver reflector)인 것으로 취해졌다. 도 14a는 백색 LED로부터의 광이 각각 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터들을 통과한 후의 강도 스펙트럼(1441, 1445, 1443)들과 백색 LED의 강도 스펙트럼(1447)을 도시한다. 수학식 1로부터 결정된 강도 이득(1449)이 또한 도 14a에 도시되어 있다. 재순환 백라이트의 각각 생성된 적색, 녹색 및 청색 강도 스펙트럼(1491, 1493, 1495)들이 도 14b에 도시되어 있다. 이들 곡선은 강도 이득(1449)과 강도 스펙트럼(1441, 1445, 1443)들의 곱으로서 얻어질 수 있다.
생성된 색역이 nm 단위의 파장이 플롯 상에 표시된 CIE x-y 색도 좌표를 사용하여 도 15에 도시되어 있다. 본 발명의 광학 필름 대신에 광대역 반사 편광기(DBEF)를 이용하는 기준 디스플레이의 색도 좌표들은 점(1561a, 1561b, 1561c)들에 의해 표시된다. 도 12 내지 도 14b에 묘사된 광학 필름을 이용하는 색역 향상된 디스플레이의 대응하는 색도 좌표들은 점(1563a, 1563b, 1563c)들에 의해 표시된다. 향상된 디스플레이의 색역은 86.1% NTSC였던 반면, 기준 디스플레이의 색역은 79.7% NTSC였다. 따라서, 향상된 색역과 기준 색역 사이의 차이는 6.4% NTSC였다. 전체 강도 이득은 1.359였다.
다음은 본 발명의 예시적인 실시예의 목록이다.
실시예 1은 별개의 제1, 제2 및 제3 반사 대역들을 갖는 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 적어도 하나의 편광 상태에 대해 법선방향 입사에서 가시 반사 대역들이고, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 적어도 2개는 3차 또는 더 고차의 고조파들이며, 광학 필름은 교번하는 중합체 층들을 포함하는, 광학 필름이다.
실시예 2는 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 3차 또는 더 고차의 고조파들인, 광학 필름이다.
실시예 3은 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 단일 1차 대역의 각각 4차, 5차 및 6차 고조파들인, 광학 필름이다.
실시예 4는 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 단일 1차 대역의 각각 5차, 6차 및 7차 고조파들인, 광학 필름이다.
실시예 5는 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 하나는 1차 대역의 3차 고조파이고, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 상이한 반사 대역은 상이한 1차 대역의 3차 고조파인, 광학 필름이다.
실시예 6은 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 상이한 1차 대역들의 3차 고조파들인, 광학 필름이다.
실시예 7은 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 각각 적색, 녹색 및 청색 반사 대역들인, 광학 필름이다.
실시예 8은 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 제1 편광 상태에 대해 법선방향 입사에서 가시 반사 대역들이고, 광학 필름은 직교 제2 편광 상태에 대해 법선방향 입사에서 실질적으로 투과성인, 광학 필름이다.
실시예 9는 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 하나는 광학 반복 유닛들의 제1 스택으로부터 유래되고, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 상이한 반사 대역은 광학 반복 유닛들의 상이한 제2 스택으로부터 유래되는, 광학 필름이다.
실시예 10은 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 광학 반복 유닛들의 상이한 제1, 제2 및 제3 스택들로부터 유래되는, 광학 필름이다.
실시예 11은 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 단일 1차 대역을 제공하도록 구성되는 광학 반복 유닛들의 단일 스택으로부터 유래되고, 각각의 광학 반복 유닛은 제1 중합체 층 및 상이한 제2 중합체 층을 포함하며, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 단일 1차 대역의 적어도 4차의 고조파들인, 광학 필름이다.
실시예 12는 실시예 11의 광학 필름으로서, 광학 반복 유닛들은 단일 스택의 제1 면으로부터 단일 스택의 반대편의 제2 면까지 실질적으로 연속적으로 변하는 광학 두께를 갖는, 광학 필름이다.
실시예 13은 실시예 12의 광학 필름으로서, 광학 반복 유닛들의 광학 두께는 최소값과 최대값 사이에서 변하며, 최대값에서 최소값을 뺀 것은 최대값의 20 퍼센트 이하인, 광학 필름이다.
실시예 14는 실시예 12의 광학 필름으로서, 광학 두께는 단일 스택의 제1 면으로부터 단일 스택의 반대편의 제2 면까지 단조 증가하는, 광학 필름이다.
실시예 15는 실시예 12의 광학 필름으로서, 광학 두께는 단일 스택의 제1 면으로부터 단일 스택 내의 제1 광학 반복 유닛까지 단조 감소하고, 제1 광학 반복 유닛으로부터 단일 스택의 제2 면과 제1 광학 반복 유닛 사이에 배치되는 단일 스택 내의 제2 광학 반복 유닛까지 단조 증가하며, 제2 광학 반복 유닛으로부터 단일 스택의 제2 면까지 단조 감소하는, 광학 필름이다.
실시예 16은 실시예 15의 광학 필름으로서, 제1 광학 반복 유닛과 제2 광학 반복 유닛 사이의 간격은 단일 스택의 두께의 절반 이상인, 광학 필름이다.
실시예 17은 실시예 1의 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 적어도 하나는 50 nm 이하의 대역폭을 갖는, 광학 필름이다.
실시예 18은 실시예 1의 광학 필름으로서, 15 체적% 이하의 변형-경화 재료를 포함하는 광학 필름이다.
실시예 19는 실시예 1의 광학 필름으로서, 10 체적% 이하의 변형-경화 재료를 포함하는 광학 필름이다.
실시예 20은 실시예 1의 광학 필름으로서, 0.15 미만 또는 0.85 초과의 f-비를 갖는 광학 필름이다.
실시예 21은 실시예 1의 광학 필름으로서, 0.10 미만 또는 0.90 초과의 f-비를 갖는 광학 필름이다.
실시예 22는 디스플레이 패널, 백라이트 반사기, 및 디스플레이 패널과 백라이트 반사기 사이에 배치되는 실시예 1 내지 실시예 21 중 어느 한 실시예의 광학 필름을 포함하고, 광학 필름은 반사 편광기인, 디스플레이이다.
실시예 23은 실시예 22의 디스플레이로서, 디스플레이 패널은 상이한 제1, 제2 및 제3 파장 범위들에서 광을 투과시키도록 구성되는 복수의 컬러 필터들을 포함하고, 제1, 제2 및 제3 파장 범위들은 제1 및 제2 중첩 범위들을 한정하며, 광학 필름의 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 제1 및 제2 중첩 범위들 내의 파장들을 포함하지 않는, 디스플레이이다.
실시예 24는 실시예 22의 디스플레이로서, 광학 필름 대신에 광대역 반사 편광기를 갖는 그 외의 동등한 기준 디스플레이의 제2 색역보다 높은 제1 색역을 갖는, 디스플레이이다.
실시예 25는 실시예 24의 디스플레이로서, 제1 색역과 제2 색역 사이의 차이는 3% NTSC 이상인, 디스플레이이다.
실시예 26은 실시예 24의 디스플레이로서, 제1 색역과 제2 색역 사이의 차이는 5% NTSC 이상인, 디스플레이이다.
도면 내의 요소에 대한 설명은, 달리 지시되지 않는 한, 다른 도면 내의 대응하는 요소에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 특정 실시예가 본 명세서에 예시 및 기술되어 있지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 대안 및/또는 등가의 구현예가 도시 및 기술된 특정 실시예를 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시예의 임의의 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 청구범위 및 이의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (26)

  1. 별개의 제1, 제2 및 제3 반사 대역들을 갖는 광학 필름으로서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 적어도 하나의 편광 상태에 대해 법선방향 입사에서 가시 반사 대역들이고; 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 반사율 대 파장의 플롯 상의 증가된 반사율의 단일의 한정된 영역을 포함하며, 여기서 반사율은 상기 한정된 영역 내에서 80% 이상의 값을 달성하고, 반사율은 상기 한정된 영역의 양측의 인접 파장 영역들 내에서 50% 미만이고; 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 중 적어도 2개는 3차 또는 더 고차의 고조파들이며, 광학 필름은 복수의 교번하는 제1 및 제2 중합체 층들을 포함하고, 제1 및 제 2 중합체 층들은 상이한 재료들로 구성되는, 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 3차 또는 더 고차의 고조파들인, 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 단일 1차 대역의 각각 4차, 5차 및 6차 고조파들인, 광학 필름.
  4. 제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들은 단일 1차 대역의 각각 5차, 6차 및 7차 고조파들인, 광학 필름.
  5. 제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 단일 1차 대역을 제공하도록 구성되는 광학 반복 유닛들의 단일 스택으로부터 유래되고, 각각의 광학 반복 유닛은 복수의 교번하는 제1 및 제2 중합체 층들의 제1 중합체 층 및 복수의 교번하는 제1 및 제2 중합체 층들의 제2 중합체 층을 포함하며, 제1, 제2 및 제3 반사 대역들 각각은 단일 1차 대역의 적어도 4차의 고조파들인, 광학 필름.
  6. 제1항에 있어서, 광학필름의 총 체적의 15 % 이하는 변형-경화(strain-hardening) 재료를 포함하는 광학 필름.
  7. 제1항에 있어서, 0.15 미만 또는 0.85 초과의 f-비를 갖는 광학 필름.
  8. 디스플레이 패널, 백라이트 반사기, 및 디스플레이 패널과 백라이트 반사기 사이에 배치되는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 광학 필름을 포함하고, 광학 필름은 반사 편광기인, 디스플레이.
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