KR20120098740A

KR20120098740A - 광원 및 이를 포함하는 디스플레이 시스템

Info

Publication number: KR20120098740A
Application number: KR20127013260A
Authority: KR
Inventors: 존 에이 위틀리; 타오 리우; 엔카이 하오; 윌리엄 블레이크 콜브; 마이클 벤톤 프리
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2009-10-24
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-09-05
Also published as: JP2015165514A; EP2491445A1; KR101769171B1; US8922733B2; JP6251703B2; WO2011050254A1; US20120200801A1; JP2013508923A; JP2018014330A; CN102576119A; US20150103507A1; EP2491445B1; CN102576119B; US9410677B2

Abstract

광원이 개시된다. 개시된 광원은 광을 수광하기 위한 입력 포트 및 광을 투과시키기 위한 출력 포트와 입력 포트에 배치되는 램프를 포함하는 광학 반사 공동, 및 출력 포트에 배치되는 광학 스택을 포함한다. 광학 스택은, 출력 포트에 배치되고 약 20% 이상인 광학 탁도를 갖는 전방 산란 광학 확산기, 및 광학 확산기 상에 배치되는 광학 필름을 포함한다. 광학 필름은 광학 필름과 광학 확산기 사이의 계면에서 내부 전반사를 향상시킨다. 광학 필름은 약 1.3 이하인 굴절률 및 약 5% 이하인 광학 탁도를 갖는다. 광학 스택은 또한 광학 필름 상에 배치되는 반사 편광기 층을 포함한다. 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

Description

광원 및 이를 포함하는 디스플레이 시스템{LIGHT SOURCE AND DISPLAY SYSTEM INCORPORATING SAME}

관련 출원

본 출원은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함되는 하기 미국 특허 출원들과 관련된다: 2009년 4월 15일자로 출원되고 출원 번호가 제61/169466호인 "광학 필름(Optical Film)"(대리인 문서 번호 65062US002); 2009년 4월 15일자로 출원되고 출원 번호가 제61/169521호인 "광학 구조물 및 이를 포함하는 디스플레이 시스템(Optical Construction and Display System Incorporating Same)"(대리인 문서 번호 65354US002); 2009년 4월 15일자로 출원되고 출원 번호가 제61/169532호인 "역반사 광학 구조물(Retroreflecting Optical Construction)"(대리인 문서 번호 65355US002); 2009년 4월 15일자로 출원되고 출원 번호가 제61/169549호인 "광학 결합을 방지하기 위한 광학 필름(Optical Film for Preventing Optical Coupling)"(대리인 문서 번호 65356US002); 2009년 4월 15일자로 출원되고 출원 번호가 제61/169555호인 "백라이트 및 이를 포함하는 디스플레이 시스템(Backlight and Display System Incorporating Same)"(대리인 문서 번호 65357US002); 2009년 4월 15일자로 출원되고 출원 번호가 제61/169427호인 "결함을 감소시키면서 코팅하기 위한 방법 및 장치(Process and Apparatus for Coating with Reduced Defects)"(대리인 문서 번호 65185US002); 2009년 4월 15일자로 출원되고 출원 번호가 제61/169429호인 "나노공극형성 물품을 위한 방법 및 장치(Process and Apparatus for A Nanovoided Article)"(대리인 문서 번호 65046US002); 및 2009년 10월 22일자로 출원되고 출원 번호가 제61/254,243호인 "광학 구조물 및 이를 제조하는 방법(Optical Construction and Method of Making the Same)"(대리인 문서 번호 65619US002).

본 출원은 또한 본 출원과 동일자로 출원되고 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함되는 하기 미국 특허 출원들과 관련된다: "구배형 저 굴절률 물품 및 방법(Gradient Low Index Article and Method)"(대리인 문서 번호 65716US002); "구배형 나노공극형성 물품을 위한 방법(Process for Gradient Nanovoided Article)"(대리인 문서 번호 65766US002); "고 비축 반사율을 갖는 침지형 반사 편광기(Immersed Reflective Polarizer with High Off-Axis Reflectivity)"(대리인 문서 번호 65809US002); "선택된 입사 평면에서 각방향 구속을 갖는 침지형 반사 편광기(Immersed Reflective Polarizer With Angular Confinement in Selected Planes of Incidence)"(대리인 문서 번호 65900US002); 및 "공극형성 확산기(Voided Diffuser)"(대리인 문서 번호 65822US002).

본 발명은 일반적으로 중공 광학 반사 공동(hollow optically reflective cavity) 및 일부 저 굴절률 유사(low-refractive index-like) 특성을 나타내는 광학 필름을 포함하는 광원에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 광원을 포함하는 조명 장치, 백라이트(backlight) 및 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

백라이트는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD)와 같은 디스플레이에서 확장 면적 조명원(extended area illumination source)으로서 사용된다. 백라이트는 전형적으로 하나 이상의 램프(lamp)를 포함하는 광원, 광을 램프로부터 백라이트의 출력 표면에 걸쳐 확장시킴으로써 확장 면적 광원을 생성하기 위한 도광체(lightguide), 및 하나 이상의 광 관리 층, 예컨대 프리즘형 광 방향전환 층, 휘도 향상 층, 반사 편광기 층, 확산기 층, 미러 층 및 지연기(retarder) 층을 포함한다. 도광체는 전형적으로 중실체(solid)이고, 도광체로부터 광을 추출하기 위한 수단을 포함한다.

일반적으로, 본 발명은 광원에 관한 것이다. 일 실시 형태에서, 광원은 광을 수광하기 위한 입력 포트 및 광을 투과시키기 위한 출력 포트를 포함하는 반사 공동을 포함한다. 광원은 또한 입력 포트에 배치되는 램프를 포함한다. 광원은 또한 출력 포트에 배치되는 광학 스택(optical stack)을 포함하며, 이 광학 스택은, 출력 포트에 배치되고 약 20% 이상인 광학 탁도(optical haze)를 갖는 실질적 전방 산란 광학 확산기(substantially forward scattering optical diffuser)와, 광학 확산기 상에 배치되는 광학 필름 - 상기 광학 필름은 광학 필름과 광학 확산기 사이의 계면에서 내부 전반사를 향상시키기 위한 것임 - 을 포함한다. 광학 필름은 약 1.3 이하인 굴절률 및 약 5% 이하인 광학 탁도를 갖는다. 광학 스택은 또한 광학 필름 상에 배치되는 반사 편광기 층(reflective polarizer layer)을 포함한다. 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 일부 경우에, 광학 반사 공동의 최대 두께에 대한 광학 반사 공동의 최대 측방향 치수의 비는 약 20 이상, 또는 약 40 이상, 또는 약 60 이상이다. 일부 경우에, 램프는 LED를 포함한다. 일부 경우에, 공동은 공동의 대향하는 측부들 상에 입력 포트를 포함한다. 일부 경우에, 공동의 출력 포트는 공동의 상부측 상에 위치된다. 일부 경우에, 광학 확산기는 약 0.2 이상, 또는 약 0.3 이상, 또는 약 0.4 이상, 또는 약 0.5 이상인 전달비(transport ratio)를 갖는다. 일부 경우에, 광학 확산기는 반-경면 부분 반사기(semi-specular partial reflector)이다. 일부 경우에, 광학 확산기의 광학 탁도는 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상이다. 일부 경우에, 광학 확산기는 표면 확산기, 또는 체적 확산기, 또는 체적 확산기와 표면 확산기의 조합을 포함한다. 일부 경우에, 광학 필름의 유효 굴절률은 약 1.25 이하, 또는 약 1.2 이하, 또는 약 1.15 이하, 또는 약 1.1 이하이다. 일부 경우에, 광학 필름의 광학 탁도는 약 4% 이하, 또는 약 3% 이하, 또는 약 2% 이하이다. 일부 경우에, 광학 필름은 복수의 상호연결된 공극(void)을 포함하고, 일부 경우에, 광학 필름은 또한 예를 들어 건식 실리카(fumed silica)일 수 있거나 이를 포함할 수 있는 입자를 포함한다. 일부 경우에, 광학 필름은 광학 접착제 층을 통해 광학 확산기에 라미네이팅된다. 일부 경우에, 광학 필름은 반사 편광기 층 상에 코팅된다. 일부 경우에, 광학 스택은 반사 편광기 층 상에 배치되는 광학 접착제 층을 포함한다. 일부 경우에, 반사 편광기 층은 다층 광학 필름을 포함하며, 여기서 층들 중 적어도 일부는 복굴절성이다. 일부 경우에, 반사 편광기 층은 와이어 그리드(wire grid) 반사 편광기, 또는 반사 섬유 편광기, 또는 콜레스테릭(cholesteric) 반사 편광기, 또는 확산 반사 편광 필름(diffusely reflective polarizing film, DRPF)을 포함한다. 일부 경우에, 광학 반사 공동은 램프에 의해 방출되는 광을 적어도 부분적으로 시준하기 위해 하나 이상의 경면 반사 측부 반사기를 포함한다. 일부 경우에, 공동은 출력 포트를 향하는 경면 반사 후부 반사기를 포함한다. 일부 경우에, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 50% 이상, 또는 70% 이상, 또는 90% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 일부 경우에, 광학 필름은 반사 편광기 층과 광학 확산기 사이에 배치된다. 일부 경우에, 광원은 디스플레이 시스템 내의 백라이트 내에 포함된다.

다른 실시 형태에서, 광원은 광을 수광하기 위한 입력 포트 및 광을 투과시키기 위한 출력 포트와 입력 포트에 배치되는 램프를 포함하는 반사 공동, 및 출력 포트에 배치되는 광학 스택을 포함하고, 이 광학 스택은, 출력 포트에 배치되고 약 30% 이상인 광학 탁도를 갖는 광학 필름, 및 광학 필름 상에 배치되는 반사 편광기 층을 포함하며, 여기서 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 일부 경우에, 공동의 최대 두께에 대한 공동의 최대 측방향 치수의 비는 약 20 이상, 또는 약 40 이상, 또는 약 60 이상이다. 일부 경우에, 램프는 LED를 포함한다. 일부 경우에, 공동은 공동의 대향하는 측부들 상에 위치되는 입력 포트를 포함한다. 일부 경우에, 공동의 출력 포트는 공동의 상부측 상에 위치된다. 일부 경우에, 광학 필름은 약 0.2 이상, 또는 약 0.3 이상, 또는 약 0.4 이상, 또는 약 0.5 이상인 전달비를 갖는다. 일부 경우에, 광학 필름의 광학 탁도는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상이다. 일부 경우에, 광학 필름은 결합제, 복수의 상호연결된 공극, 및 복수의 입자를 포함하며, 여기서 입자는 건식 실리카를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 광학 필름은 광학 접착제 층을 통해 반사 편광기 층에 라미네이팅된다. 일부 경우에, 광학 필름은 반사 편광기 층 상에 직접 코팅된다. 일부 경우에, 광학 스택은 반사 편광기 층 상에 배치되는 광학 접착제 층을 포함한다. 일부 경우에, 반사 편광기 층은 다층 광학 필름, 또는 와이어 그리드 반사 편광기, 또는 반사 섬유 편광기, 또는 콜레스테릭 반사 편광기, 또는 확산 반사 편광 필름(DRPF)을 포함한다. 일부 경우에, 공동은 램프에 의해 방출되는 광을 적어도 부분적으로 시준하는 경면 반사 측부 반사기를 포함한다. 일부 경우에, 공동은 출력 포트를 향하는 경면 반사 후부 반사기를 포함한다. 일부 경우에, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 50% 이상, 또는 70% 이상, 또는 90% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

다른 실시 형태에서, 광원은 광을 수광하기 위한 입력 포트 및 광을 투과시키기 위한 출력 포트와 입력 포트에 배치되는 램프를 포함하는 광학 반사 공동, 및 출력 포트에 배치되는 광학 스택을 포함하고, 이 광학 스택은, 출력 포트에 배치되고 약 20% 이상인 광학 탁도를 갖는 광학 확산기, 및 광학 확산기 상에 배치되는 광학 필름 - 상기 광학 필름은 광학 필름과 광학 확산기 사이의 계면에서 내부 전반사를 향상시키기 위한 것임 - 을 포함한다. 광학 필름은 약 1.3 이하인 굴절률 및 약 5% 이하인 광학 탁도를 갖는다. 광학 스택은 또한 광학 필름 상에 배치되는 부분 반사 부분 투과 층을 포함한다. 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

다른 실시 형태에서, 광원은 광을 수광하기 위한 입력 포트, 광을 투과시키기 위한 제1 출력 포트, 광을 투과시키기 위한 제2 출력 포트, 및 입력 포트에 배치되는 램프를 포함하는 광학 반사 중공 공동, 제1 출력 포트에 배치되는 제1 광학 스택, 및 제2 출력 포트에 배치되는 상이한 제2 광학 스택을 포함한다. 광학 스택들 중 적어도 하나는 약 30% 이상인 광학 탁도를 갖는 광학 필름, 및 광학 필름 상에 배치되는 반사 편광기 층을 포함하고, 여기서 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 일부 경우에, 디스플레이 시스템은 제1 광학 스택 상에 배치되는 제1 액정 패널(liquid crystal panel) 및 제2 광학 스택 상에 배치되는 제2 액정 패널을 포함한다.

첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시 형태의 하기 상세한 설명을 고려하면 본 발명이 보다 완전히 이해되고 인식될 수 있다.
<도 1>
도 1은 디스플레이 시스템의 개략 측면도.
<도 2>
도 2는 전방 및 후방 산란의 개략도.
<도 3>
도 3은 다른 디스플레이 시스템의 개략 측면도.
<도 4>
도 4는 광학 스택의 개략 측면도.
<도 5>
도 5는 디스플레이 시스템의 개략 측면도.
<도 6>
도 6은 광원의 개략 측면도.
<도 7>
도 7은 광학 스택의 개략 측면도.
<도 8>
도 8은 다른 디스플레이 시스템의 개략 측면도.
<도 9>
도 9는 시야각의 함수로서 디스플레이 시스템의 측정 휘도의 그레이스케일 코노스코픽 이미지(grayscale conoscopic image).
<도 10>
도 10은 광학 스택의 개략 측면도.
<도 11>
도 11은 시야각의 함수로서 다른 디스플레이 시스템의 측정 휘도의 그레이스케일 코노스코픽 이미지.
<도 12>
도 12는 디스플레이 시스템의 개략 측면도.
<도 13>
도 13은 다른 디스플레이 시스템의 개략 측면도.
<도 14>
도 14는 다른 디스플레이 시스템의 개략 측면도.
<도 15>
도 15는 광학 스택의 개략 측면도.
<도 16>
도 16은 다른 광학 스택의 개략 측면도.
<도 17>
도 17은 디스플레이 시스템의 개략 측면도.
<도 18>
도 18은 다른 디스플레이 시스템의 개략 측면도.
<도 19>
도 19는 광학 구조물의 개략 측면도.
<도 20>
도 20은 다른 광학 구조물의 개략 측면도.
<도 21>
도 21은 광학 스택의 개략 측면도.
본 명세서에서, 다수의 도면에 사용된 동일한 도면 부호는 동일하거나 유사한 특성 및 기능을 갖는 동일하거나 유사한 요소를 지칭한다.

본 발명은 일반적으로 중공 반사 공동 및 낮은 유효 굴절률을 갖거나 일부 저 굴절률 유사 특성을 나타내는 광학 필름을 포함하는 광원에 관한 것이다. 일부 경우에, 개시된 광원은 확장 광원이고, 유리하게는 이미지 형성 패널에 확장 조명을 제공하기 위해, 액정 디스플레이(LCD)와 같은 디스플레이 내에 포함될 수 있다. 개시된 광원을 포함하는 디스플레이는 감소된 두께 및 중량을 가질 수 있다. 개시된 광원은 보다 적은 램프를 이용할 수 있고, 효율적인 광 혼합에 의해 확장 면적에 걸쳐 균일한 조명을 제공할 수 있다.

개시된 광원은, 일부 경우에 약 5% 미만의 광학 탁도 및 약 1.3 미만의 유효 굴절률과 같은 낮은 광학 탁도 및 낮은 유효 굴절률을 갖는 광학 필름을 포함한다. 일부 경우에, 광학 필름은 높은 광학 탁도 및/또는 높은 확산 광학 반사율을 가지면서 일부 저 굴절률 유사 광학 특성, 예를 들어 내부 전반사를 지원하거나 내부 반사를 향상시키는 능력을 나타낸다.

본 명세서에 개시된 광학 필름은 결합제 내에 분산되어 있는, 복수의 상호연결된 공극 또는 공극 네트워크와 같은 복수의 공극을 포함한다. 복수의 상호연결된 공극 내의 공극들은 중공 터널(hollow tunnel) 또는 중공 터널과 유사한 통로를 통해 서로 연결된다. 공극에 반드시 물질 및/또는 미립자가 전혀 없을 필요는 없다. 예를 들어, 일부 경우에, 공극은, 예를 들어 결합제 및/또는 나노 입자를 포함하는 하나 이상의 작은 섬유 또는 실(string)과 유사한 물체를 포함할 수 있다. 일부 개시된 광학 필름은 다중의 복수의 상호연결된 공극 또는 다중 공극 네트워크를 포함하는데, 여기서 각각의 복수의 공극 또는 공극 네트워크 내의 공극들은 상호연결된다. 일부 경우에, 다중의 복수의 상호연결된 공극에 더하여, 개시된 광학 필름은 복수의 폐쇄된 또는 연결되지 않은 공극을 포함하며, 이는 공극들이 터널을 통해 다른 공극들과 연결되지 않음을 의미한다.

일부 개시된 광학 필름은 복수의 공극을 포함함으로써 내부 전반사(total internal reflection, TIR) 또는 향상된 내부 반사(enhanced internal reflection, EIR)를 지원한다. 광학적으로 투명한 비-다공성 매질에서 진행하는 광이 높은 다공도를 갖는 층(stratum)에 입사할 때, 입사 광의 반사율은 수직 입사에서보다 경사각에서 훨씬 더 높다. 탁도가 없거나 낮은 탁도의 공극형성 필름(voided film)의 경우에, 임계각보다 큰 경사각에서의 반사율은 약 100%에 가깝다. 그러한 경우에, 입사 광은 내부 전반사(TIR)를 겪는다. 높은 탁도의 공극형성 필름의 경우에는, 경사각 반사율은 유사한 범위의 입사각에 대해 100%에 가까울 수 있지만, 광이 TIR을 겪지 않을 수도 있다. 높은 탁도의 필름의 이러한 향상된 반사율은 TIR과 유사하며, 향상된 내부 반사율(Enhanced Internal Reflectivity, EIR)로서 지칭된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 내부 반사를 향상시킨(EIR) 다공성 또는 공극형성 광학 필름이라는 것은, 필름 또는 필름 라미네이트의 공극형성 층 및 비-공극형성 층의 경계에서의 반사율이 공극이 없는 것보다 공극을 갖는 것에서 더 크다는 것을 의미한다.

개시된 광학 필름 내의 공극은 굴절률 n_v 및 유전율(permittivity) ε_v을 가지며, 여기서 n_v ²=ε_v이고, 결합제는 굴절률 n_b 및 유전율 ε_b을 가지며, 여기서 n_b ²=ε_b이다. 일반적으로, 광학 필름과 광, 예컨대 광학 필름에 입사하거나 광학 필름 내에서 전파되는 광의 상호작용은 다수의 필름 특성, 예컨대 필름 두께, 결합제 굴절률, 공극 또는 기공 굴절률, 기공 형상 및 크기, 기공들의 공간 분포, 및 광의 파장에 좌우된다. 일부 경우에, 광학 필름에 입사하거나 광학 필름 내에서 전파되는 광은 유효 유전율 ε_eff 및 유효 굴절률 n_eff에 "마주치거나" 이를 "경험하며", 여기서 n_eff는 공극 굴절률 n_v, 결합제 굴절률 n_b, 및 필름 다공도 또는 공극 체적 분율 "f"에 관하여 표현될 수 있다. 그러한 경우에, 광학 필름은 충분히 두껍고 공극은 충분히 작아서 광이 단일 또는 격리된 공극의 형상 및 특징을 분석할 수 없다. 그러한 경우에, 적어도 대부분의 공극, 예컨대 60% 또는 70% 또는 80% 또는 90% 이상의 공극의 크기는 약 λ/5 이하, 또는 약 λ/6 이하, 또는 약 λ/8 이하, 또는 약 λ/10 이하, 또는 약 λ/20 이하이며, 여기서 λ는 광의 파장이다.

일부 경우에, 개시된 광학 필름에 입사하는 광은 가시광이며, 이는 광의 파장이 전자기 스펙트럼의 가시선 범위에 있음을 의미한다. 그러한 경우에, 가시광은 약 380 ㎚ 내지 약 750 ㎚, 또는 약 400 ㎚ 내지 약 700 ㎚, 또는 약 420 ㎚ 내지 약 680 ㎚ 범위의 파장을 갖는다. 그러한 경우에, 적어도 대부분의 공극, 예컨대 60% 또는 70% 또는 80% 또는 90% 이상의 공극의 크기가 약 70 ㎚ 이하, 또는 약 60 ㎚ 이하, 또는 약 50 ㎚ 이하, 또는 약 40 ㎚ 이하, 또는 약 30 ㎚ 이하, 또는 약 20 ㎚ 이하, 또는 약 10 ㎚ 이하인 경우, 광학 필름은 적절하게 유효 굴절률을 할당받을 수 있다.

일부 경우에, 개시된 광학 필름은 충분히 두꺼워서, 광학 필름은 공극과 결합제의 굴절률들, 및 공극 또는 기공 체적 분율 또는 다공도에 관하여 표현될 수 있는 유효 굴절률을 적절하게 가질 수 있다. 그러한 경우에, 광학 필름의 두께는 약 100 ㎚ 이상, 또는 약 200 ㎚ 이상, 또는 약 500 ㎚ 이상, 또는 약 700 ㎚ 이상, 또는 약 1000 ㎚ 이상이다.

개시된 광학 필름 내의 공극이 충분히 작고 광학 필름이 충분히 두꺼울 때, 광학 필름은 다음과 같이 표현될 수 있는 유효 유전율 ε_eff를 가진다:

그러한 경우에, 광학 필름의 유효 굴절률 n_eff는 다음과 같이 표현될 수 있다:

기공과 결합제의 굴절률들 사이의 차이가 충분히 작을 때와 같은 일부 경우에, 광학 필름의 유효 굴절률은 하기 식에 의해 근사화될 수 있다:

그러한 경우에, 광학 필름의 유효 굴절률은 공극과 결합제의 굴절률들의 체적 가중 평균이다. 예를 들어, 약 50%의 공극 체적 분율과 약 1.5의 굴절률을 갖는 결합제를 가진 광학 필름은 약 1.25의 유효 굴절률을 갖는다.

도 1은 확장 광원(100) 상에 배치되는 액정 패널(1280)을 포함하는 디스플레이 시스템(1200)의 개략 측면도이다. 광원(100)은, 광학 반사 공동(1215) 상에 배치되고 그로부터 광을 수광하는 광학 스택(1290)을 포함한다.

광학 반사 공동(1215)은 적어도 하나의 경면 반사 반사기, 램프로부터 광을 수광하기 위한 입력 포트, 광을 투과시키기 위한 출력 포트, 및 램프에 의해 방출되는 광의 시준을 개선하기 위한 수단을 포함하며, 여기서 개선된 시준은 광학 반사 공동의 xz-평면 내이거나 측방향을 따르는데, 예컨대 길이 및/또는 폭 방향을 따른다. 특히, 광학 반사 공동(1215)은 광학 공동의 일 (우)측부 상의 경면 반사 측부 반사기(1210A, 1210B) 및 입력 포트(1204A), 광학 공동의 반대편 (좌)측부 상의 경면 반사 측부 반사기(1210C, 1210D) 및 입력 포트(1204B), 입력 포트(1204A)에 있는 램프(1201), 및 입력 포트(1204B)에 있는 램프(1202)를 포함한다. 램프(1201)에 의해 방출되는 광은 경면 측부 반사기(1210A, 1210B)에 의해 대체로 광학 반사 공동의 길이(x) 방향을 따라 시준되거나 부분적으로 시준된다. 유사하게, 램프(1202)에 의해 방출되는 광은 경면 측부 반사기(1210C, 1210D)에 의해 대체로 광학 반사 공동의 길이(x) 방향을 따라 시준되거나 부분적으로 시준된다. 광학 반사 공동(1215)은 또한 램프에 의해 방출되는 광을 투과시키기 위한 출력 포트(1204C), 및 출력 포트(1204C)를 향하는 공동의 후부 또는 저부측 상의 경면 후부 또는 저부 반사기(1212)를 포함한다.

광학 스택(1290)은 출력 포트(1204C)에 배치되는 실질적 전방 산란 광학 확산기(1220), 광학 확산기 상에 배치되는 제1 광학 접착제 층(1230), 제1 광학 접착제 층 상에 배치되는 광학 필름(1240), 광학 필름 상에 배치되는 반사 편광기 층(1250), 반사 편광기 층 상에 배치되는 제2 광학 접착제 층(1235), 및 제2 광학 접착제 층 상에 배치되는 기판(1260)을 포함한다. 광학 필름(1240)은 반사 편광기 층(1250)과 실질적 전방 산란 광학 확산기 층(1220) 사이에 배치된다.

광학 필름(1240)은 충분히 낮은 굴절률 및 낮은 광학 탁도를 갖고, 광학 필름(1240)과 제1 광학 접착제 층(1230) 사이의 계면(1242)에서의 내부 전반사를 증진시키거나 향상시키도록 충분히 두껍다. 광학 필름의 굴절률은 약 1.3 이하, 또는 약 1.25 이하, 또는 약 1.2 이하, 또는 약 1.15 이하, 또는 약 1.1 이하, 또는 약 1.05 이하이다. 광학 필름의 두께는 약 0.7 마이크로미터 이상, 또는 약 0.8 마이크로미터 이상, 또는 약 0.9 마이크로미터 이상, 또는 약 1 마이크로미터 이상, 또는 약 1.1 마이크로미터 이상, 또는 약 1.2 마이크로미터 이상, 또는 약 1.3 마이크로미터 이상, 또는 약 1.4 마이크로미터 이상, 또는 약 1.5 마이크로미터 이상, 또는 약 1.7 마이크로미터 이상, 또는 약 2 마이크로미터 이상이다. 광학 필름의 광학 탁도는 약 5% 이하, 또는 약 4% 이하, 또는 약 3% 이하, 또는 약 2% 이하, 또는 약 1% 이하, 또는 약 0.5% 이하이다.

광학 필름(1240)에 수직 입사하는 광의 경우, 광학 탁도는, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 총 투과 광에 대한 수직(y) 방향으로부터 4도 초과만큼 벗어난 투과 광의 비로서 정의된다. 본 명세서에 개시된 탁도 값은 헤이즈-가드 플러스(Haze-Gard Plus) 탁도계(haze meter)(미국 메릴랜드주 실버 스프링스 소재의 비와이케이-가디너(BYK-Gardiner))를 사용하여 ASTM D1003에 기술된 절차에 따라 측정하였다.

광학 필름(1240)은 높은 광학 투명도를 갖는다. 광학 필름(120)에 수직 입사하는 광의 경우, 광학 투명도는, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 비 (T_2-T₁)/(T₂+T₁)를 말하고, 여기서 T₁은 수직 방향으로부터 1.6 내지 2도만큼 벗어난 투과 광이고, T₂는 수직 방향으로부터 0 내지 0.7도 사이에 있는 투과 광이다. 본 명세서에 개시된 투명도 값은 비와이케이-가디너로부터의 헤이즈-가드 플러스 탁도계를 사용하여 측정하였다. 광학 필름(1240)이 높은 광학 투명도를 갖는 경우에, 투명도는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상, 또는 약 95% 이상이다.

광학 필름(1240)은 결합제 내에 분산되어 있는, 상호연결된 공극들과 같은 복수의 공극을 포함한다. 결합제는 응용에 바람직할 수 있는 임의의 재료일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 결합제는 가교-결합된 중합체와 같은 중합체를 형성하는 UV 경화성 재료일 수 있다. 일반적으로, 결합제는 방사선-경화성인 중합성 재료와 같은 임의의 중합성 재료일 수 있다.

일부 경우에, 광학 필름(1240)은 또한 결합제 및/또는 광학 필름 내에 분산되어 있는 복수의 입자를 포함한다. 입자는 응용에 바람직할 수 있는 임의의 유형의 입자일 수 있다. 예를 들어, 광학 필름(1240) 내의 입자는 유기 또는 무기 입자일 수 있다. 예를 들어, 입자는 실리카, 지르코늄 산화물 또는 알루미나 입자일 수 있다. 광학 필름(1240) 내의 입자는 응용에 바람직하거나 이용가능할 수 있는 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 입자는 규칙적 또는 불규칙적 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 입자는 대략 구형일 수 있다. 다른 예로서, 입자는 길 수 있다. 그러한 경우에, 광학 필름(1240)은 복수의 긴 입자를 포함한다. 일부 경우에, 긴 입자는 약 1.5 이상, 또는 약 2 이상, 또는 약 2.5 이상, 또는 약 3 이상, 또는 약 3.5 이상, 또는 약 4 이상, 또는 약 4.5 이상, 또는 약 5 이상인 평균 종횡비(aspect ratio)를 가진다. 일부 경우에, 광학 필름(1240) 내의 입자는 한 줄의 진주(a string-of-pearls)(예컨대, 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 닛산 케미칼(Nissan Chemical)로부터 입수가능한 스노우텍스(Snowtex)-PS 입자), 또는 건식 실리카와 같은, 구형 또는 비결정성 응집 사슬(aggregated chains)의 형태 또는 형상일 수 있다.

광학 필름(1240) 내의 입자는 작용화될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 일부 경우에, 입자는 작용화되지 않는다. 일부 경우에, 입자는 응괴(clumping)가 없거나 거의 없이 원하는 용제 또는 결합제 내에 분산될 수 있도록 작용화된다. 일부 경우에, 입자는 호스트 결합제(host binder)에 화학적으로 결합되도록 추가로 작용화될 수 있다. 예를 들어, 입자는 표면 개질될 수 있고, 결합제에 화학적으로 결합되도록 반응성 작용기 또는 기를 가질 수 있다. 일부 경우에, 광학 필름(1240) 내의 입자들 중 일부는 반응성 기를 갖고, 나머지는 반응성 기를 갖지 않는다. 예를 들어, 일부 경우에, 약 10%의 입자는 반응성 기를 갖고 약 90%의 입자는 반응성 기를 갖지 않거나, 약 15%의 입자는 반응성 기를 갖고 약 85%의 입자는 반응성 기를 갖지 않거나, 약 20%의 입자는 반응성 기를 갖고 약 80%의 입자는 반응성 기를 갖지 않거나, 약 25%의 입자는 반응성 기를 갖고 약 75%의 입자는 반응성 기를 갖지 않거나, 약 30%의 입자는 반응성 기를 갖고 약 60%의 입자는 반응성 기를 갖지 않거나, 약 35%의 입자는 반응성 기를 갖고 약 65%의 입자는 반응성 기를 갖지 않거나, 약 40%의 입자는 반응성 기를 갖고 약 60%의 입자는 반응성 기를 갖지 않거나, 약 45%의 입자는 반응성 기를 갖고 약 55%의 입자는 반응성 기를 갖지 않거나, 약 50%의 입자는 반응성 기를 갖고 약 50%의 입자는 반응성 기를 갖지 않는다. 일부 경우에, 입자들 중 일부는 반응성 및 비-반응성 기 둘 모두로 작용화될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 상당한 분율의 입자, 예컨대 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상의 입자가 반응성 및 비-반응성 기 둘 모두로 작용화될 수 있다.

일부 경우에, 입자는 약 0.5 마이크로미터 초과, 또는 약 1 마이크로미터 초과, 또는 약 1.5 마이크로미터 초과, 또는 약 2 마이크로미터 초과의 평균 직경을 가질 수 있다. 일부 경우에, 입자는 약 1 마이크로미터 미만, 또는 약 0.7 마이크로미터 미만, 또는 약 0.5 마이크로미터 미만, 또는 약 0.3 마이크로미터 미만, 또는 약 0.2 마이크로미터 미만, 또는 약 0.1 마이크로미터 미만, 또는 약 0.07 마이크로미터 미만, 또는 약 0.05 마이크로미터 미만의 평균 직경을 가질 수 있다. 일부 경우에, 광학 필름은 약 1 마이크로미터 이상인 평균 직경을 갖는 제1의 복수의 더 큰 입자 및 약 0.5 마이크로미터 이하인 평균 직경을 갖는 제2의 복수의 더 작은 입자를 가질 수 있다. 그러한 경우에, 입자 크기 분포는 약 0.5 마이크로미터 미만에 위치되는 제1 피크 및 약 1 마이크로미터 초과에 위치되는 제2 피크를 가질 수 있다.

광학 필름(1240)은 복수의 공극을 포함하는 임의의 광학 필름일 수 있다. 예를 들어, 광학 필름(1240)은 2009년 4월 15일자로 출원되고 발명의 명칭이 "광학 필름(Optical Film)"인 미국 특허 출원 제61/169466호(대리인 문서 번호 65062US002), 및 2009년 4월 15일자로 출원되고 발명의 명칭이 "광학 구조물 및 이를 포함하는 디스플레이 시스템(Optical Construction and Display System Incorporating Same)"인 미국 특허 출원 제61/169521호(대리인 문서 번호 65354US002)에 기술된 광학 필름일 수 있다. 다른 예로서, 광학 필름(1240)은 발명의 명칭이 "공극형성 확산기(Voided Diffuser)"인 미국 특허 출원 제____________호(대리인 문서 번호 65822US002), 및 발명의 명칭이 "광학 구조물 및 이를 제조하는 방법(Optical Construction and Method of Making the Same)"인 미국 특허 출원 제61/254,243호(대리인 문서 번호 65619US002)에 기술된 광학 필름일 수 있으며, 이들의 개시 내용은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.

광학 확산기(1220)는 광학 확산기에 입사하는 광의 상당 부분, 예컨대 약 20% 이상, 또는 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상이 전방 산란 반사 및/또는 투과 광으로서 전방 방향으로 산란되는 것을 의미하는 실질적 전방 산란 확산기이다.

도 2는 제1 매질(215)과 상이한 제2 매질(220) 사이의 계면(210) 상의 입사 지점(225)에 입사하는 광선(205)의 개략도이다. 입사 지점(225)은 입사 지점(225)에서 계면(210)에 수직한 수직 평면(230)을 한정한다. 평면(230)은 공간을 전방 섹션(235) 및 후방 섹션(240)으로 분할한다. 전방 방향으로 산란되는 입사 광(205)의 부분은 전방 섹션(235)에 놓여 전파되고, 후방 방향으로 산란되는 입사 광(205)의 부분은 후방 섹션(240)에 놓여 전파된다. 예를 들어, 광선(205)은 계면(210)에서 산란되어, 플럭스(flux) F1을 갖는 전방 산란 투과 광(245), 플럭스 F2를 갖는 전방 산란 반사 광(250), 플럭스 B1을 갖는 후방 산란 투과 광(260), 및 플럭스 B2를 갖는 후방 산란 반사 광(255)을 형성한다. 전방 방향으로 산란된 전체 광은 플럭스 F=F1+F2를 갖고, 후방 방향으로 산란된 전체 광은 플럭스 B=B1+B2를 갖는다. 계면(210)에 의한 입사 광선(205)의 전방 산란의 정도는 다음과 같이 정의되는 "전달비" TR에 의해 특징지어질 수 있다:

여기서, TR은 일반적으로 0 내지 1 범위의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 경면 반사기의 경우에, F1, B1 및 B2는 0이어서, 1의 전달비를 형성한다. 다른 예로서, 램버시안(Lambertian) 반사기의 경우에, F1 및 B1이 0이고 F2=B2이어서, 0의 전달비를 형성한다.

다시 도 1을 참조하면, 광학 확산기 층(1220)이 실질적 전방 산란 광학 확산기인 때와 같은 일부 경우에, 광학 확산기 층은 약 0.2 이상, 또는 약 0.3 이상, 또는 약 0.4 이상, 또는 약 0.5 이상, 또는 약 0.6 이상, 또는 약 0.8 이상인 전달비를 갖는다.

광학 확산기 층(1220)은 입사 광의 일부를 투과시키고, 입사 광의 다른 부분을 반사한다. 일부 경우에, 광학 확산기 층(1220)의 광학 반사율은 40% 이상, 또는 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상이다. 일부 경우에, 광학 확산기 층(1220)의 광학 투과율은 약 30% 이하, 또는 약 25% 이하, 또는 약 20% 이하, 또는 약 15% 이하, 또는 약 10% 이하이다. 광원(100)이 균일한 조명을 제공하는 때와 같은 일부 경우에, 실질적 전방 산란 광학 확산기 층(1220)의 광학 탁도는 약 20% 이상, 또는 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상이다.

광학 확산기 층(1220)은 실질적 전방 산란 광학 확산기인 임의의 광학 확산기일 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 광학 확산기 층(1220)은, 입사 광의 일부를 반사하고 입사 광의 다른 부분을 투과시키는 반-경면 부분 반사기일 수 있으며, 여기서 투과 및 반사 부분 각각은 경면 부분 및 확산 부분을 포함한다. 그러한 경우에, 층(1220)에 의해 반사된 광의 일부는 경면 반사되고, 층(1220)에 의해 반사된 광의 다른 부분은 확산 반사된다. 유사하게, 그러한 경우에, 층(1220)에 의해 투과된 광의 일부는 경면 투과되고, 층(1220)에 의해 투과된 광의 다른 부분은 확산 투과된다. 일부 경우에, 실질적 전방 산란 광학 확산기 층(1220)은 실질적 전방 산란 표면 확산기 또는 실질적 전방 산란 체적 확산기 또는 표면 확산기와 체적 확산기의 조합인 실질적 전방 산란 확산기일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예시적인 디스플레이 시스템(1200)에서, 광학 확산기 층(1220)은 광학적으로 투명한 기판(1222) 상에 배치되는 산란 층(1224)을 포함한다.

광학 확산기(1220)에 입사하는 광은 실질적으로 전방 방향으로 산란된다. 예를 들어, 광학 확산기에 입사하는 광선(1270)은 제1 투과 광선(1274) 및 제1 반사 광선(1272)으로서 실질적으로 전방 방향으로 산란된다. 광선(1274)은 이어서 제2 반사 광선(1276)으로서 계면(1242)에서 내부 전반사되며, 이 제2 반사 광선은 광학 공동 내측에서 전파되는 제2 투과 광선(1278)으로서 산란 층(1224)에 의해 실질적으로 전방 방향으로 산란된다. 실질적 전방 산란 광학 확산기 층(1220)은 램프(1201, 1202)에 의해 방출되는 광의 효율적 혼합을 제공하여 액정 패널(1280)을 균일하게 조명하는 광원(100)을 형성할 수 있다. 일부 경우에, 램프(1201, 1202)는 광학 공동 내의, 예를 들어 다양한 경면 반사기와 같은 다른 구성요소보다 더 광학적으로 흡수성이다. 그러한 경우에, 실질적 전방 광 산란 광학 확산기(1220)는 램프에 의해 방출되는 광을 실질적으로 전방 방향으로 그리고 램프로부터 멀어지게 산란시키며, 이는 더 밝은 광을 방출하는 광원(100)을 형성할 수 있다.

일부 경우에 그리고 특히 y 방향에 대해 큰 각도로 전파되는 광선의 경우, 반사 편광기 층(1250), 기판(1260), 및/또는 하나 이상의 광 흡수 편광기를 포함하는 액정 패널(1280)과 같은, 광학 필름(1240)의 상부 상에 배치된 층들 중 일부는 광학 필름(1240)보다 더 광학적으로 흡수성일 수 있다. 그러한 경우에, 광학 필름(1240)은 유리하게는, 그렇지 않을 경우 광학 필름 위의 층 내에 흡수될 광을 내부 전반사함으로써 광학 손실을 방지하거나 감소시키도록 더 광 흡수성인 층과 광학 공동(1215) 사이에 위치된다.

일부 경우에, 광학 확산기(1220)는 특히 더 큰 시야각으로부터, 액정 패널(1280) 위로부터 디스플레이 시스템(1200)을 보는 관찰자(1295)로부터 광학 반사 공동(1215) 내의, 램프(1201, 1202)와 같은 적어도 일부의 세부적인 특징부 및/또는 구성요소를 실질적으로 감추기에 충분히 광학적으로 확산성이다. 일부 경우에, 광학 확산기(1220)는, 예를 들어 경면 반사기들(1210A-1210D, 1212) 사이의 다중 경면 반사가 반복 이미지 패턴을 생성할 때 발생할 수 있고 관찰자(1295)에게 가시적일 수 있는 미러 방(hall of mirrors) 효과를 제거하거나 실질적으로 감소시키도록 충분히 광학적으로 확산성이다. 일부 경우에, 광학 확산기(1220)는 실질적으로 균일한 세기를 갖는 광이 액정 패널(1280)에 전달될 수 있도록 광학 공동(1215) 내에서 광을 균질화시키는 것을 돕기에 충분히 광학적으로 확산성이다.

예시적인 디스플레이 시스템(1200)에서, 광학 확산기(1220)는 얇은 산란 층(1224)이 광학적으로 투명한 비-확산성 기판(1222) 상에 배치되는 것을 의미하는 표면 확산기이다. 산란 층은 예를 들어 기판(1222) 상에 배치되는 복수의 비드(bead)일 수 있으며, 여기서 비드는 예를 들어 호스트 결합제 내에 분산될 수 있다. 다른 예로서, 산란 층(1224)은 기판(1222)의 저부 표면 내에 형성되는 표면 구조체일 수 있다. 일부 경우에, 광학 확산기(1220)는 실질적 전방 산란 체적 확산기일 수 있다. 일반적으로, 광학 확산기(1220)는 실질적으로 전방 산란성인 임의의 유형의 광학 확산기 또는 산란기일 수 있다.

일부 경우에, 측부 광 반사기(1210A-1210D) 및 후부 반사기(1212)는 실질적 경면 반사기이다. 예를 들어, 그러한 경우에, 실질적 경면 반사기의 확산 반사율에 대한 경면 반사율의 비는 약 100 이상, 또는 약 200 이상, 또는 약 300 이상, 또는 약 400 이상, 또는 약 500 이상이다. 그러한 경우에, 실질적 경면 반사기의 확산 반사율은 약 2% 이하, 또는 약 1.5% 이하, 또는 약 1% 이하, 또는 약 0.5% 이하이다.

일부 경우에, 측부 광 반사기(1210A-1210D) 및 후부 반사기(1212) 중 적어도 하나는 입사 광의 일부가 경면 반사되고 입사 광의 다른 부분이 확산 반사되는 것을 의미하는 반-경면 반사기일 수 있다. 그러한 경우에, 확산 반사 부분은 실질적으로 전방 방향으로 산란된다. 예를 들어, 일부 경우에, 후부 반사기(1212)는 반-경면 반사기일 수 있다. 다른 예로서, 일부 경우에, 측부 반사기들(1210A-1210D) 중 하나 이상은 반-경면 광 반사기일 수 있다.

경면 반사기(1210A-1210D, 1212)는 응용에 바람직하고 및/또는 실용적일 수 있는 임의의 유형의 경면 반사기일 수 있다. 예를 들어, 반사기는 알루미늄 도금 필름, 은 코팅 필름, 또는 다층 중합체 반사 필름, 예컨대 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 강화 경면 반사기(enhanced specular reflector, ESR) 필름일 수 있다. ESR 필름은 수직 입사에서 약 400 ㎚ 내지 약 1000 ㎚의 파장 범위에서 약 99% 이상의 반사율을 갖는다.

반사 편광기 층(1250)은 제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사하고, 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키며, 여기서 2개의 편광 상태는 상호 직교이다. 일부 경우에, 반사 편광기(1250)는 제1 선형 편광 상태(예를 들어, x 방향을 따름)를 갖는 광을 실질적으로 반사하고, 제2 선형 편광 상태(예를 들어, z 방향을 따름)를 갖는 광을 실질적으로 투과시킨다.

예를 들어, 다층 광학 필름(multilayer optical film, MOF) 반사 편광기, 확산 반사 편광 필름(DRPF), 와이어 그리드 반사 편광기, 또는 콜레스테릭 반사 편광기와 같은 임의의 적합한 유형의 반사 편광기가 반사 편광기 층(1250)을 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 반사 편광기 층(1250)은 섬유 편광기일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 반사 편광기는 결합제 내에 매립되는 섬유들의 하나 이상의 층을 형성하는 복수의 실질적으로 평행한 섬유를 포함하며, 이때 결합제 및 섬유들 중 적어도 하나는 복굴절성 재료를 포함한다. 실질적으로 평행한 섬유들은 투과 축 및 반사 축을 한정한다. 섬유 편광기는 투과 축에 평행하게 편광되는 입사 광을 실질적으로 투과시키고, 반사 축에 평행하게 편광되는 입사 광을 실질적으로 반사한다. 섬유 편광기의 예가, 예를 들어 미국 특허 제7,599,592호 및 제7,526,164호에 기술되어 있으며, 이들의 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.

일부 경우에, 반사 편광기 층(1250)은 통과 상태에서 중간의 축상(on-axis) 평균 반사율을 갖는 부분 반사 층일 수 있다. 예를 들어, 부분 반사 층은 xy 평면과 같은 제1 평면에서 편광된 가시광에 대하여 약 90% 이상의 축상 평균 반사율, 및 제1 평면에 수직한 xz 평면과 같은 제2 평면에서 편광된 가시광에 대하여 약 25% 내지 약 90% 범위의 축상 평균 반사율을 가질 수 있다.

일부 경우에, 반사 편광기 층(1250)은, 둘 모두 본 출원과 동일자로 출원되고 개시 내용이 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함되는, 발명의 명칭이 "고 비축 반사율을 갖는 침지형 반사 편광기(Immersed Reflective Polarizer with High Off-Axis Reflectivity)"인 미국 특허 출원 제____________호(대리인 문서 번호 65809US002), 및 발명의 명칭이 "선택된 입사 평면에서 각방향 구속을 갖는 침지형 반사 편광기(Immersed Reflective Polarizer With Angular Confinement in Selected Planes of Incidence)"인 미국 특허 출원 제____________호(대리인 문서 번호 65900US002)에 기술된 바와 같이, 보다 작은 입사각에서 광을 편광시킬 수 있고 보다 큰 입사각에서 하나의 편광 상태, 또는 두 상호 수직 편광 상태를 실질적으로 반사할 수 있는 확장 대역 반사 편광기일 수 있다.

일부 경우에, 반사 편광기 층(1250)은, 하나의 편광 상태를 실질적으로 투과시키고 직교 편광 상태를 실질적으로 확산 반사하는 확산 반사 편광기일 수 있다. 확산 반사 편광기 필름은 전형적으로 연속 복굴절성 매트릭스 내에 배치되는 중합체 입자들의 분산 상을 포함한다. 필름은 복굴절을 나타내도록 하나 이상의 방향으로 전형적으로 신장에 의해 배향된다. 확산 반사 편광기의 예가, 예를 들어 미국 특허 제6,999,233호 및 제6,987,612호에 기술되어 있으며, 이들의 개시 내용은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.

기판(1260)은 광학적으로 투명하고, 주로 광학 스택(1290)에 대한 지지를 제공하고 이를 강화시키도록 설계된다. 기판(1260)은 강성이거나 가요성일 수 있다. 기판을 위한 예시적인 재료는 유리 및 중합체, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카르보네이트 및 아크릴을 포함한다.

일부 경우에, 제1 및 제2 광학 접착제 층(1230, 1235)은 주로 접착제의 일 면 상의 층을 접착제의 다른 면 상의 층에 접합시키도록 설계된다. 그러한 경우에, 제1 광학 접착제 층(1230)의 주 목적은 광학 필름(1240)을 실질적 전방 산란 광학 확산기 층(1220)에 라미네이팅하는 것이고, 제2 광학 접착제 층(1235)의 주 목적은 반사 편광기 층(1250)을 지지 기판(1260)에 라미네이팅하는 것이다. 그러한 경우에, 광학 접착제 층은 높은 경면 광학 투과율을 가질 수 있다. 예를 들어, 그러한 경우에, 접착제 층들 각각의 경면 광학 투과율은 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상이다.

일부 경우에, 접착제 층들(1230, 1235) 중 하나 또는 둘 모두는 디스플레이 시스템(1200)에서 없을 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 디스플레이 시스템(1200)은 제1 광학 접착제 층(1230)을 포함하지 않을 수 있다. 그러한 경우에, 광학 확산기 층(1220)은 광학 필름(1240) 상에 직접 코팅될 수 있다. 일부 경우에, 광학 필름(1240)은 반사 편광기 층(1250) 상에 코팅된다. 일부 경우에, 광학 필름(1240)은 도 1에 명확하게 도시되지 않은 접착제 층을 통해 반사 편광기 층(1250)에 라미네이팅된다.

일부 경우에, 광학 접착제 층(1230 및/또는 1235)은 광학적으로 확산성일 수 있다. 예를 들어, 그러한 경우에, 광학적으로 확산성인 접착제 층의 광학 탁도는 약 5% 이상, 또는 약 10% 이상, 또는 약 15% 이상, 또는 약 20% 이상일 수 있다. 일부 경우에, 광학적으로 확산성인 접착제 층의 확산 반사율은 약 5% 이상, 또는 약 10% 이상, 또는 약 15% 이상, 또는 약 20% 이상일 수 있다. 그러한 경우에, 접착제 층은, 예를 들어 광학 접착성 결합제 내에 분산되어 있는 복수의 입자를 포함함으로써 광학적으로 확산성일 수 있으며, 여기서 입자 및 광학 접착성 결합제는 상이한 굴절률을 갖는다. 2개의 굴절률 사이의 부정합으로 인해 광 산란이 일어날 수 있다.

광학 접착제 층(1230, 1235)은 응용에 바람직하고 및/또는 이용가능할 수 있는 임의의 광학 접착제일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예시적인 광학 접착제는 감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA), 감열 접착제, 용매-휘발성 접착제, 및 UV-경화성 접착제, 예컨대 노랜드 프로덕츠, 인크.(Norland Products, Inc.)로부터 입수가능한 UV-경화성 광학 접착제를 포함한다. 예시적인 PSA는 천연 고무, 합성 고무, 스티렌 블록 공중합체, (메트)아크릴 블록 공중합체, 폴리비닐 에테르, 폴리올레핀, 및 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한 것들을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, (메트)아크릴(또는 아크릴레이트)은 아크릴 및 메타크릴 화학종 둘 모두를 지칭한다. 다른 예시적인 PSA는 (메트)아크릴레이트, 고무, 열가소성 탄성중합체, 실리콘, 우레탄 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 경우에, PSA는 (메트)아크릴 PSA 또는 적어도 하나의 폴리(메트)아크릴레이트에 기초한다. 예시적인 실리콘 PSA는 중합체 또는 고무 및 선택적인 점착성 수지를 포함한다. 다른 예시적인 실리콘 PSA는 폴리다이오가노실록산 폴리옥사미드 및 선택적인 점착성 부여제를 포함한다.

일부 경우에, 광학 접착제 층들(1230, 1235) 중 하나 또는 둘 모두는, 예를 들어 미국 특허 제3,691,140호; 제4,166,152호; 제4,968,562호; 제4,994,322호; 제5,296,277호; 제5,362,516호에 기술된 것과 같은 제거가능한 접착제일 수 있으며, 이들의 개시 내용은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 필름을 기판에 접착하기 위한 "제거가능한 접착제"라는 어구는 기판을 손상시키거나 필름으로부터 기판으로의 과도한 접착제 전달을 나타내지 않고서 기판으로부터 필름의 편리한 수동 제거를 제공하는 접착제를 의미한다.

일부 경우에, 광학 접착제 층들(1230, 1235) 중 하나 또는 둘 모두는, 예를 들어 미국 특허 제6,197,397호; 미국 특허 공개 제2007/0000606호; 및 PCT 공개 WO 00/56556호에 기술된 것과 같은 재사용가능한 및/또는 재부착가능한 접착제일 수 있으며, 이들의 개시 내용은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 필름을 기판에 부착하기 위한 "재사용가능한 접착제" 또는 "재부착가능한 접착제"라는 어구는, (a) 기판을 손상시키거나 필름으로부터 기판으로의 과도한 접착제 전달을 나타내지 않고서 기판으로부터 필름의 편리한 수동 제거를 제공하면서 기판에 대한 필름의 일시적인 안정된 부착을 제공하고 (b) 이어서 예를 들어 다른 기판 상에서의 필름의 후속 재사용을 제공하는 접착제를 의미한다.

광학 스택(1290) 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 예를 들어, 광학 스택(1290) 내의 각각의 이웃하는 층(1240, 1250)의 이웃하는 주 표면(1241, 1251)의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 예를 들어, 2개의 이웃하는 주 표면의 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 광학 필름(1240)은 반사 편광기 층(1250) 상에 직접 코팅된다.

일반적으로, 광학 스택(1290) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면(서로를 향하거나 서로에 인접해 있는 주 표면)의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 반사 편광기 층(1250)과 광학 필름(1240) 사이에 배치되는, 지지 층 또는 접착제 층과 같은 하나 이상의 추가 층이 있을 수 있다. 그러한 경우에, 광학 스택(1290) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 그러한 경우에, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

예시적인 광학 스택(1290)에서, 광학 필름(1240)은 반사 편광기 층(1250)과 물리적으로 접촉한다. 예를 들어, 광학 필름(1240)은 반사 편광기 층(1250)의 저부 표면(1251) 상에 직접 코팅될 수 있다. 일부 경우에, 2개의 층 사이에 하나 이상의 층이 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 광학 필름(1240)과 반사 편광기 층(1250) 사이에 배치되는 광학 접착제 층(410) 및 기판 층(420)을 포함하는 광학 스택(1290)의 개략 측면도이며, 여기서 기판 층(420)은 광학 필름(1240)을 위한 지지 층일 수 있고, 광학 접착제 층은 광학 필름을 반사 편광기 층에 접합하거나 라미네이팅하기 위한 접합 층일 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 액정 패널(1280)은 도 1에 명확하게 도시되지 않은, 2개의 패널 플레이트 사이에 배치되는 액정 층, 액정 층 위에 배치되는 상부 광 흡수 편광기 층 및 액정 층 아래에 배치되는 하부 흡수 편광기를 포함한다. 상부 및 하부 광 흡수 편광기와 액정 층은 조합하여, 반사 편광기 층(1250)으로부터 액정 패널(1280)을 통한 관찰자(1295)로의 광의 투과를 제어한다.

램프(1201, 1202)는 응용에 바람직하고 및/또는 실용적일 수 있는 임의의 유형의 램프일 수 있다. 예를 들어, 램프는 확장 확산 램프, 예컨대 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp, CCFL) , 소면적 고체 램프, 예컨대 발광 다이오드(LED), 또는 레이저일 수 있다. 일부 경우에, 램프(1201, 1202) 중 하나 이상은 상이한 유형의 램프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 램프(1201)는 LED와 CCFL의 조합을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 램프는 상이한 파장 영역에서 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 램프(1201)는 적색 광을 방출하는 제1 램프, 녹색 광을 방출하는 제2 램프, 및 청색 광을 방출하는 제3 램프를 포함할 수 있다.

예시적인 디스플레이 시스템(1200)에서, 실질적 전방 산란 광학 확산기 층(1220)은 광학 반사 공동(1215)의 출력 포트(1204C)에 배치된다. 확산기 층의 주 기능이 광학 공동(1215) 내측에서 광을 혼합하고 균질화하는 것을 돕는 것인 때와 같은 일부 경우에, 확산기 층(1220)은 광학 공동 내의 다른 위치에 적절한 배향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3은, 광학 확산기의 전방 산란 특성이 램프에 의해 방출된 광의 효율적 혼합을 도울 수 있도록 디스플레이 시스템(1300) 내의 광학 확산기 층(1220)이 xz 평면 내에서 광학 공동(1215)의 내부에 배치되는 것을 제외하고는, 디스플레이 시스템(1200)과 유사한 디스플레이 시스템(1300)의 개략 측면도이다. 다른 예로서, 광학 확산기(1220) 및/또는 산란 층(1224)은 광학 공동 내의 하나 이상의 반사기 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 후부 반사기(1212) 상에 배치되는, 산란 층(1224)과 유사한 산란 층(1324)을 예시한다. 예시적인 디스플레이 시스템(1300)에서, 광학 필름(1240)은 광학 공동(1215)의 출력 포트(1204C)에 배치된다.

광학 필름(1240)의 저 굴절률 특성 및 광학 확산기 층(1220)의 실질적 전방 산란 특성은 유리하게는 소형의 그리고 얇은 광학 반사 공동(1215) 및 개선된 광 혼합을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 광학 반사 공동(1215)의 대각선의 크기 또는 길이와 같은 최대 측방향 치수는 반사 공동의 최대 두께보다 상당히 크다. 예를 들어, 그러한 경우에, 광학 반사 공동의 최대 두께(y 방향을 따름)에 대한 광학 반사 공동(1215)의 최대 측방향(xz 평면 내) 치수의 비는 약 20 이상, 또는 약 40 이상, 또는 약 60 이상, 또는 약 80 이상, 또는 약 100 이상이다. 일부 경우에, 도 1에서 광학 반사 공동(1215)의 최대 두께 h₁은 약 2 ㎜ 내지 약 50 ㎜, 또는 약 5 ㎜ 내지 약 40 ㎜, 또는 약 7 ㎜ 내지 약 30 ㎜, 또는 약 10 ㎜ 내지 약 20 ㎜의 범위이다.

일부 경우에, LCD 시스템과 같은 디스플레이 시스템은 액정 패널의 균일한 조명을 위한 백라이트를 포함할 수 있으며, 여기서 백라이트는 추가 층 없이 광원(100)을 포함한다. 일부 경우에, 백라이트는 광원(100) 및 하나 이상의 추가 층, 예컨대 하나 이상의 추가 광 관리 층 또는 필름을 포함할 수 있다. 광 관리 필름의 예는 반사 편광기, 광 방향전환 필름, 예컨대 휘도 향상 필름(예를 들어, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 BEF), 터닝 필름(turning film)(예를 들어, 역 BEF), 광학 확산기, 또는 응용에 바람직할 수 있는 임의의 다른 광 관리 층을 포함한다.

예시적인 디스플레이 시스템(1200)에서, 층(1250)은 반사 편광기이다. 일부 경우에, 층(1250)은, 입사 광의 일부를 비편광된 투과 광으로서 투과시키고 입사 광의 일부, 예컨대 30% 이상 또는 40% 이상 또는 50% 이상을 비편광된 반사 광으로서 반사하는 비-편광 부분 반사 부분 투과 층일 수 있다. 일부 경우에, 비-편광 부분 반사 부분 투과 층은 또한 입사 광의 일부를 흡수할 수 있다. 부분 반사 부분 투과 층은 다층 광학 필름, 또는 금속, 예컨대 Al 또는 Ag 또는 Ni 코팅 필름일 수 있다. 일부 경우에, 비-편광 부분 반사 부분 투과 층은 발포체(foam) 또는 미세복제된 구조체일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.

일부 경우에, 광학 반사 중공 공동(1215)은 공동으로부터 광을 추출하는 것을 돕기 위해 추출 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 12는, 도 12의 광학 반사 공동(1215)이 후부 반사기(1212) 상에 배치되는 복수의 추출 특징부(1231)를 포함하는 것을 제외하고는, 디스플레이 시스템(1200)과 유사한 디스플레이 시스템(1232)의 개략 측면도이다. 추출 특징부(1231)는 반사 공동으로부터 출력 포트(1204C)로 광을 추출하는 것을 돕는다. 추출 특징부(1231)는 공동으로부터 광을 추출할 수 있거나 추출하는 것을 도울 수 있는 임의의 추출 특징부일 수 있다. 예를 들어, 추출 특징부는 후부 반사기 상에 예를 들어 인쇄되거나 캐스팅(cast)되거나 스탬핑(stamped)되는 특징부일 수 있다. 일부 경우에, 추출 특징부(1231)는 축상과 같은 원하는 방향을 따라 휘도를 향상시키거나 증가시키도록 배열될 수 있다.

광학 반사 공동(1215)은 도 1에 명확하게 도시되지 않은 하나 이상의 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 18은 광학 반사 중공 공동(1215)이 램프(1202)에 의해 방출된 광(1920)을 수광하는 광학 요소(1910)를 포함하는 디스플레이 시스템(1900)의 개략 측면도이다. 광학 요소(1910)는 입사 광(1920)의, UV 부분과 같은 부분을 반사 및/또는 흡수하는 광학 필터일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 광학 요소(1910)는 방출된 광(1920)을 z 방향과 같은 특정 방향을 따라 더 그리고 다른 방향을 따라 덜 확산시키기 위한 비대칭, 예를 들어 일차원 광학 확산기일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 광학 요소(1910)는 광(1920)을 상이한, 예를 들어 더 긴 파장의 광(1930)으로 변환, 예를 들어 하향 변환시키기 위한 파장 변환기일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 광학 요소(1910)는 덜 시준된 광(1920)을 수광하는 그리고 더 시준된 광(1930)을 투과시키는 광 시준기일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.

일부 경우에, 광학 반사 공동(1215) 내의 램프에 의해 방출된 광은, 예를 들어 하나 이상의 광섬유와 같은 하나 이상의 중공 또는 중실 도광체를 통해 광학 공동으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 도 18에서, 램프(1940)로부터의 광은 광섬유(1950)를 통해 입력 포트(1204A)에서 광학 반사 공동(1215)으로 전달된다.

도 1의 예시적인 디스플레이 시스템(1200)에서, 반사 편광기(1250) 및 후부 반사기(1212)는 평면형이고 서로에 대해 평행하지 않다. 일반적으로, 반사 편광기 층과 후부 반사기의 서로에 대한 배향은 응용에 바람직할 수 있는 임의의 배향일 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 반사 편광기 층은 후부 반사기에 평행할 수 있다. 일부 경우에, 반사 편광기 층은 후부 반사기에 평행하지 않을 수 있다. 일부 경우에, 2개 층 중 하나 또는 둘 모두가 평면형이거나, 만곡된 것과 같이 비-평면형일 수 있다.

일부 경우에, 광학 스택(1290)은 액정 패널에 접합될 수 있고, 보다 적은 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 19는 광학 스택(1990) 상에 배치되는 액정 패널(1280)을 포함하는 광학 구조물(1900)의 개략 측면도이다. 광학 스택(1990)은 일부 경우에 도 1의 광학 스택(1290)을 대체할 수 있고, 광학 접착제 층(1235)을 통해 액정 패널(1280)에 라미네이팅되거나 접합된다. 광학 스택(1990)은 출력 포트(1204C)에 배치되는 광학 확산기 층(1220), 광학 확산기 층 상에 배치되는 광학 필름(1240), 광학 필름 상에 배치되는 반사 편광기 층(1250), 및 반사 편광기 층 상에 배치되는 광학 접착제 층(1235)을 포함한다. 일부 경우에, 광학 스택(1990) 또는 광학 구조물(1900) 내의 임의의 2개의 이웃하는 층 사이에 하나 이상의 층이 있을 수 있다.

일부 경우에, 개시된 광학 스택은 액정 패널과 반사 편광기 층 사이에 배치되는 광학 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 20은 광학 스택(2090) 상에 배치되는 액정 패널(1280)을 포함하는 광학 구조물(2000)의 개략 측면도이다. 광학 스택(2090)은 일부 경우에 도 1의 광학 스택(1290)을 대체할 수 있고, 광학 접착제 층(1235)을 통해 액정 패널(1280)에 라미네이팅되거나 접합된다. 광학 스택(2090)은 출력 포트(1204C)에 배치되는 광학 확산기 층(1220), 광학 확산기 층 상에 배치되는 반사 편광기 층(1250), 반사 편광기 층 상에 배치되는, 예를 들어 코팅되는 광학 필름(1240), 및 광학 필름 상에 배치되는 광학 접착제 층(1235)을 포함한다. 일부 경우에, 광학 스택(2090) 또는 광학 구조물(2000) 내의 임의의 2개의 이웃하는 층 사이에 하나 이상의 층이 있을 수 있다.

도 5는 광원(500) 상에 배치되는 액정 패널(1280)을 포함하는 디스플레이 시스템(1201)의 개략 측면도이다. 광원은 광학 반사 공동(1215)으로부터 광을 수광하는 광학 스택(1291)을 포함한다. 광학 스택(1291)은 광학 반사 공동(1215)의 출력 포트(1204C)에 배치되는 실질적 전방 산란 광학 필름(1285), 광학 필름 상에 배치되는 반사 편광기 층(1250), 반사 편광기 층 상에 배치되는 광학 접착제 층(1330), 및 광학 접착제 층 상에 배치되는 기판(1260)을 포함한다.

반사 편광기 층(1250)의 제1 주 표면(1251)은 광학 필름(1285)을 향한다. 광학 필름(1285)은 광학 반사 공동(1215)을 향하는 제1 주 표면(1286) 및 반사 편광기 층을 향하고 주 표면(1251)과 이웃하는 제2 주 표면(1287)을 포함한다. 광학 스택(1291) 내의 2개의 이웃하는 층(1250, 1285)의 이웃하는 주 표면(1251, 1287)의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 예를 들어, 2개의 이웃하는 주 표면의 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

일반적으로, 광학 스택(1291) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면(서로를 향하거나 서로에 인접해 있는 주 표면)의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 반사 편광기 층(1250)과 광학 필름(1285) 사이에 배치되는, 도 5에 명확하게 도시되지 않은 접착제 층 및/또는 기판 층과 같은 하나 이상의 추가 층이 있을 수 있다. 그러한 경우에, 광학 스택(1291) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 그러한 경우에, 광학 구조물 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

실질적 전방 산란 광학 필름(1285)은 결합제 내에 분산되어 있는, 상호연결된 공극들과 같은 복수의 공극을 포함한다. 일부 경우에, 광학 필름(1285)은 또한 결합제 및/또는 광학 필름 내에 분산되어 있는 복수의 입자를 포함한다. 광학 필름(1285)은 공극을 포함하는 그리고 실질적으로 전방 산란성인 본 명세서에 개시된 임의의 광학 필름일 수 있다. 일부 경우에, 광학 필름(1285)은 낮은 광학 탁도 및 확산 반사율을 갖는다.

일부 경우에, 광학 필름(1285)은 높은 광학 탁도를 갖는다. 그러한 경우에, 광학 필름의 광학 탁도는 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상이다. 일부 경우에, 광학 필름(1285)은 높은 확산 광학 반사율을 갖는다. 그러한 경우에, 광학 필름의 확산 광학 반사율은 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상이다. 일부 경우에, 광학 필름(1285)은 낮은 광학 투명도를 갖는다. 그러한 경우에, 광학 필름의 광학 투명도는 약 70% 이하, 또는 약 60% 이하, 또는 약 50% 이하, 또는 약 40% 이하, 또는 약 30% 이하, 또는 약 20% 이하, 또는 약 10% 이하이다.

일부 경우에, 광학 필름(1285)은 높은 광학 탁도를 갖고, 일부 저 굴절률 유사 특성을 나타낸다. 예를 들어, 그러한 경우에, 광학 필름(1285)은 TIR을 지원하거나 내부 반사를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 입사각 θ로 광학 필름과 반사 편광기 층(1250) 사이의 계면에 입사하는 광선(1289)은 광학 필름이 낮은 유효 굴절률을 갖기 때문에 TIR을 겪을 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어 높은 광학 탁도로 인해 광학 필름에 유효 굴절률을 할당하는 것이 가능하지 않을 수 있지만, 광학 필름은 여전히 내부 반사를 향상시킬 수 있으며, 이는 반사가 광학 필름의 결합제가 생성할 것보다 더 크다는 것을 의미한다.

광학 스택(1291)의 이점은 광학 필름(1285)이 높은 광학 탁도를 갖고 실질적으로 광을 산란시킬 수 있음과 동시에 그것이 일부 저 굴절률 특성을 나타낼 수 있다는 것이다. 예를 들어, 광학 스택(1291)은 현저한 광학 이득(optical gain)을 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 스택(1291)의 광학 이득은 약 1.1 이상, 또는 약 1.2 이상, 또는 약 1.2 이상, 또는 약 1.25 이상, 또는 약 1.3 이상, 또는 약 1.35 이상, 또는 약 1.4 이상, 또는 약 1.45 이상, 또는 약 1.5 이상일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 광학 스택의 "이득" 또는 "광학 이득"은 광학 스택이 없는 동일한 광학 또는 디스플레이 시스템의 축방향 출력 휘도에 대한 광학 스택을 갖는 광학 또는 디스플레이 시스템의 축방향 출력 휘도의 비로서 정의된다.

예시적인 디스플레이 시스템(1201)에서, 광학 필름(1285)의 주 표면(1286)은 구조화되고, 광을 산란시킬 수 있다. 일반적으로, 주 표면(1286)은 응용에 바람직할 수 있는 임의의 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 주 표면(1285)은 매끄러울 수 있다.

광학 접착제 층(1330)은 반사 편광기 층(1250)을 지지 기판(1260)에 접합한다. 광학 접착제 층은 광학 접착제 층(1230, 1235)과 같은 본 명세서에 개시된 임의의 광학 접착제 층과 유사할 수 있다.

본 명세서에 개시된 디스플레이 시스템, 광원 및 광학 반사 공동은 응용에 바람직할 수 있는 임의의 형상 및 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 디스플레이 시스템(1200)과 같은 개시된 디스플레이 시스템, 광원(100)과 같은 개시된 광원, 및/또는 공동(1215)과 같은 개시된 광학 반사 공동은 평면형이거나 만곡될 수 있다.

예시적인 디스플레이 시스템(1201)에서, 출력 포트(1204C)는 후부 반사기(1212)와 실질적으로 동일한 크기이다. 일반적으로, 출력 포트(1204C)는 응용에 바람직할 수 있는 임의의 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 14는 디스플레이 시스템(1201)과 유사하고 광학 반사 공동(1515)의 출력 포트(1504C)에 배치되는 광학 스택(1291)을 포함하는 디스플레이 시스템(1500)의 개략 측면도이며, 여기서 출력 포트(1504C)는 경면 후부 반사기(1212)보다 작다. 광학 공동(1515)은 상부 경면 반사기(1520A, 1520B)를 포함한다. 일부 경우에, 상부 반사기들(1520A, 1520B) 중 적어도 하나는 반-경면 반사기일 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 일부 경우에, 광학 스택(1291)은 보다 적은 층 또는 하나 이상의 추가 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 15는 예를 들어 광학 스택(1291)을 대체할 수 있는 광학 스택(1690)의 개략 측면도이다. 광학 스택(1690)은 광학 접착제 층(1605)을 통해 액정 패널(1280)에 접합된다. 광학 스택(1690)은 광학 필름(1285), 광학 필름(1285) 상에 배치되는 반사 편광기 층(1250), 반사 편광기 층 상에 배치되는 구조화된 광 방향전환 필름(1620), 광 방향전환 필름 상에 배치되고 이를 평면화하는 광학 필름(1610), 및 광학 필름(1610) 상에 배치되는 광학 접착제 층(1605)을 포함한다. 광 방향전환 필름(1620)은 z 방향을 따라 연장하는 복수의 선형 프리즘(1622)을 포함하는 구조화된 상부 표면(1621)을 포함한다. 광학 필름(1610)은 구조화된 표면(1621)을 평면화하고, 광학 접착제 층(1605)을 통해 액정 패널(1280)에 광학적으로 결합된다. 광학 필름(1610)은 본 명세서에 개시된 임의의 광학 필름일 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 광학 필름(1610)은 결합제 내에 분산되어 있는 공극들을 포함하고, 약 1.3 이하, 또는 약 1.25 이하, 또는 약 1.2 이하, 또는 약 1.15 이하, 또는 약 1.1 이하, 또는 약 1.05 이하인 유효 굴절률을 갖는다. 일부 경우에, 광학 필름(1610)의 광학 탁도는 약 5% 이하, 또는 약 4% 이하, 또는 약 3% 이하, 또는 약 2% 이하, 또는 약 1% 이하, 또는 약 0.5% 이하이다.

광학 스택(1690) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면(서로를 향하거나 서로에 인접해 있는 주 표면)의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 일부 경우에, 예를 들어 반사 편광기 층(1250)과 광학 필름(1285) 사이에 배치되는, 도 15에 명확하게 도시되지 않은 접착제 층 및/또는 기판 층과 같은 하나 이상의 추가 층이 있을 수 있다. 그러한 경우에, 광학 스택(1690) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 그러한 경우에, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

광 방향전환 필름(1620)은 광을 방향전환시킬 수 있는 구조체를 포함하는 임의의 필름일 수 있다. 광 방향전환 필름의 예는 휘도 향상 필름(예를 들어, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 BEF) 및 터닝 필름(예를 들어, 역 BEF)을 포함한다.

또 다른 예로서, 도 21은 광학 스택(1291) 또는 본 명세서에 개시된 임의의 다른 광학 스택을 대체할 수 있는 광학 스택(2100)의 개략 측면도이다. 광학 스택(2100)은 제1 광 방향전환 필름(2110), 제1 광 방향전환 필름 상에 배치되고 이를 평면화하는 제1 광학 필름(2120), 제1 광학 필름 상에 배치되는 제1 광학 접착제 층(2130), 제1 광학 접착제 층 상에 배치되는 광학 확산기 층(2140), 광학 확산기 층 상에 배치되고 이를 평면화하는 제2 광학 필름(2150), 제2 광학 필름 상에 배치되는 제2 광학 접착제 층(2160), 제2 광학 접착제 층 상에 배치되는 제2 광 방향전환 층(2170), 및 제2 광 방향전환 층 상에 배치되고 이를 평면화하는 제3 광학 필름(2180)을 포함한다.

제1 및 제2 광 방향전환 필름(2110, 2170)은 응용에 바람직할 수 있는 임의의 광 방향전환 필름일 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 광 방향전환 필름(2110, 2170)은 광 방향전환 필름(1620)과 유사할 수 있다. 일부 경우에, 광 방향전환 필름(2110, 2170)은 선형 프리즘형 필름을 포함하며, 이때 하나의 광 방향전환 필름 내의 선형 프리즘은 제1 방향을 따라 배향되고, 다른 하나의 광 방향전환 필름 내의 선형 프리즘은 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라 배향된다. 예를 들어, 일부 경우에, 광 방향전환 필름(2110) 내의 선형 프리즘은 x 방향을 따라 연장하거나 배향될 수 있고, 광 방향전환 필름(2170) 내의 선형 프리즘은 z 방향을 따라 연장하거나 배향될 수 있다. 그러한 경우에 그리고 예를 들어 출력 포트(1204C)에 배치된 광학 스택(2100)에 있어서, 제1 또는 하부 광 방향전환 필름(2110) 내의 프리즘은 광원(1201, 1202)에 의해 방출되는 그리고 대체적인 x 방향을 따라 진행하는 광의 상당 부분을 효율적으로 내부 전반사할 수 있다.

광학 필름(2120, 2150, 2180)은 광학 필름(1240, 1285)과 같은 본 명세서에 개시된 임의의 광학 필름일 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 광학 필름은 결합제 내에 분산되어 있는, 상호연결된 공극들과 같은 공극들을 포함하고, 약 1.3 이하, 또는 약 1.25 이하, 또는 약 1.2 이하, 또는 약 1.15 이하, 또는 약 1.1 이하, 또는 약 1.05 이하인 유효 굴절률을 갖는다. 일부 경우에, 광학 필름의 광학 탁도는 약 5% 이하, 또는 약 4% 이하, 또는 약 3% 이하, 또는 약 2% 이하, 또는 약 1% 이하, 또는 약 0.5% 이하이다.

광학 접착제 층(2130, 2160)은 광학 접착제 층(1230, 1235, 1330)과 같은 본 명세서에 개시된 임의의 광학 접착제 층일 수 있다. 광학 확산기 층(2140)은 광학 확산기 층(1220)과 같은 본 명세서에 개시된 임의의 광학 확산기 층과 유사할 수 있다. 일부 경우에, 광학 확산기 층은 결합제 내에 분산되는 복수의 비드를 포함하며, 여기서 비드는 상부 구조화된 표면을 형성한다. 일부 경우에, 결합제 및 비드의 굴절률은 실질적으로 동일하다. 그러한 경우에, 광학 확산기 층(2140)은 실질적으로 표면 확산기이고, 체적 확산기에서 광을 전혀 또는 거의 산란시키지 않다. 그러한 경우에, 광학 확산기 층(2140)은 광학 스택(2100)의 광학 이득을 향상시킬 수 있다.

광학 스택(2100) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면(서로를 향하거나 서로에 인접해 있는 주 표면)의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 일부 경우에, 예를 들어 제1 광학 필름(2120)과 제1 광 방향전환 필름(2110) 사이에 배치되는, 도 21에 명확하게 도시되지 않은 접착제 층 및/또는 기판 층과 같은 하나 이상의 추가 층이 있을 수 있다. 그러한 경우에, 광학 스택(2100) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 그러한 경우에, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

다른 예로서, 도 16은 광학 스택(1291)을 대체할 수 있는 광학 스택(1790)의 개략 측면도이다. 광학 스택(1790)은 광학 접착제 층(1710)을 통해 액정 패널(1280)에 접합되고, 광학 필름(1285), 광학 필름(1285) 상에 배치되는 광학 필름(1730), 광학 필름(1730) 상에 배치되는 광 방향전환 필름(1620), 광 방향전환 필름(1620) 상에 배치되고 이를 평면화하는 광학 필름(1610), 광학 필름(1610) 상에 배치되는 광학 접착제 층(1720), 광학 접착제 층(1720) 상에 배치되는 반사 편광기 층(1250), 및 반사 편광기 층(1250) 상에 배치되는 광학 접착제 층(1710)을 포함한다.

광학 필름(1730)은 본 명세서에 개시된 임의의 광학 필름일 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 광학 필름(1730)은 결합제 내에 분산되어 있는 공극들을 포함하고, 약 1.3 이하, 또는 약 1.25 이하, 또는 약 1.2 이하, 또는 약 1.15 이하, 또는 약 1.1 이하, 또는 약 1.05 이하인 유효 굴절률을 갖는다. 일부 경우에, 광학 필름(1730)의 광학 탁도는 약 5% 이하, 또는 약 4% 이하, 또는 약 3% 이하, 또는 약 2% 이하, 또는 약 1% 이하, 또는 약 0.5% 이하이다.

광학 스택(1790) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면(서로를 향하거나 서로에 인접해 있는 주 표면)의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 일부 경우에, 예를 들어 광 방향전환 필름(1620)과 광학 필름(1730) 사이에 배치되는, 도 16에 명확하게 도시되지 않은 접착제 층 및/또는 기판 층과 같은 하나 이상의 추가 층이 있을 수 있다. 그러한 경우에, 광학 스택(1790) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 그러한 경우에, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

도 13은 관찰자(1450A)가 볼 수 있는 제1 액정 패널(1440A) 및 제2 관찰자(1450B)가 볼 수 있는 제2 액정 패널(1440B)에 조명을 제공하는 광원(1401)을 포함하는 디스플레이 시스템(1400)의 개략 측면도이다. 광원(1401)은 램프(1402)로부터 광을 수광하는 입력 포트(1403), 광을 제1 액정 패널(1440A)을 향해 투과시키고 이를 조명하기 위한 제1 출력 포트(1404A), 및 광을 제2 액정 패널(1440B)을 향해 투과시키고 이를 조명하기 위한 제2 출력 포트(1404B)를 포함하는 광학 반사 공동(1405)을 포함한다. 광원(1401)은 또한 제1 출력 포트(1404A)에 배치되는 제1 광학 스택(1490A) 및 제2 출력 포트(1404B)에 배치되는 제2 광학 스택(1490B)을 포함한다.

광학 반사 공동은 각각의 제1 및 제2 경면 측부 반사기(1410A, 1410B)와 경면 단부 반사기(1410C)를 포함한다. 광학 스택(1490A, 1490B) 각각은 광학 필름 상에 배치되는 각각의 편광기 층을 포함한다. 특히, 제1 광학 스택(1490A)은 제1 출력 포트(1404A)에 배치되는 제1 광학 필름(1420A) 및 제1 광학 필름(1420A) 상에 배치되는 제1 반사 편광기 층(1430A)을 포함하고, 제2 광학 스택(1490B)은 제2 출력 포트(1404B)에 배치되는 제2 광학 필름(1420B) 및 제2 광학 필름(1420A) 상에 배치되는 제2 반사 편광기 층(1430B)을 포함한다.

일부 경우에, 제1 및 제2 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나는 실질적 전방 산란 광학 필름이다. 그러한 경우에, 광학 필름은 약 0.2 이상, 또는 약 0.3 이상, 또는 약 0.4 이상, 또는 약 0.5 이상, 또는 약 0.6 이상, 또는 약 0.8 이상인 전달비를 갖는다. 광학 필름(1420A, 1420B) 각각은 입사 광의 일부를 투과시키고, 입사 광의 다른 부분을 반사한다. 일부 경우에, 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나의 광학 반사율은 40% 이상, 또는 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상이다. 일부 경우에, 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나의 광학 투과율은 약 30% 이하, 또는 약 25% 이하, 또는 약 20% 이하, 또는 약 15% 이하, 또는 약 10% 이하이다. 광원(1401)이 균일한 조명을 제공하는 때와 같은 일부 경우에, 실질적 전방 산란 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나의 광학 탁도는 약 20% 이상, 또는 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상이다.

각각의 광학 스택(1490A, 1490B) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면(서로를 향하거나 서로에 인접해 있는 주 표면)의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 예를 들어, 광학 스택(1490A)에서, 제1 반사 편광기 층(1430A)의 주 저부 표면 및 제1 광학 필름(1420A)의 주 상부 표면의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 그러한 경우에, 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

일반적으로, 각각의 광학 스택(1490A, 1490B) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면(서로를 향하거나 서로에 인접해 있는 주 표면)의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 예를 들어 반사 편광기 층(1430A)과 광학 필름(1420A) 사이에 배치되는, 도 13에 명확하게 도시되지 않은 접착제 층 및/또는 기판 층과 같은 하나 이상의 추가 층이 있을 수 있다. 그러한 경우에, 광학 스택(1490A) 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있다. 그러한 경우에, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 층 각각의 이웃하는 주 표면의 50% 이상, 또는 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있다.

광학 필름(1420A, 1420B) 각각은 결합제 내에 분산되어 있는, 상호연결된 공극들과 같은 복수의 공극을 포함한다. 일부 경우에, 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나는 또한 결합제 및/또는 광학 필름 내에 분산되어 있는 복수의 입자를 포함한다. 광학 필름(1420A, 1420B)은 공극들을 포함하는 그리고 실질적으로 전방 산란성인 본 명세서에 개시된 임의의 광학 필름일 수 있다. 일부 경우에, 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나는 낮은 광학 탁도 및 확산 반사율을 갖는다.

일부 경우에, 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나는 높은 광학 탁도를 갖는다. 그러한 경우에, 광학 필름의 광학 탁도는 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상이다. 일부 경우에, 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나는 높은 확산 광학 반사율을 갖는다. 그러한 경우에, 광학 필름의 확산 광학 반사율은 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상이다. 일부 경우에, 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나는 낮은 광학 투명도를 갖는다. 그러한 경우에, 광학 필름의 광학 투명도는 약 70% 이하, 또는 약 60% 이하, 또는 약 50% 이하, 또는 약 40% 이하, 또는 약 30% 이하, 또는 약 20% 이하, 또는 약 10% 이하이다.

일부 경우에, 광학 필름들(1420A, 1420B) 중 적어도 하나는 높은 광학 탁도를 갖고, 일부 저 굴절률 유사 특성을 나타낸다. 예를 들어, 그러한 경우에, 제1 및 제2 광학 필름(1420A, 1420B) 각각은 TIR을 지원하거나 내부 반사를 향상시킬 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어 높은 광학 탁도로 인해 광학 필름에 유효 굴절률을 할당하는 것이 가능하지 않을 수 있지만, 필름은 여전히 내부 반사를 향상시킬 수 있으며, 이는 반사가 광학 필름의 결합제가 생성할 것보다 더 크다는 것을 의미한다.

광학 스택(1490A, 1490B)의 이점은 광학 필름이 높은 광학 탁도를 가질 수 있고 실질적으로 광을 산란시킬 수 있음과 동시에 그것들이 일부 저 굴절률 특성을 나타낼 수 있다는 것이다. 예를 들어, 광학 스택(1490A)은 현저한 광학 이득을 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 스택(1490A)의 광학 이득은 약 1.1 이상, 또는 약 1.2 이상, 또는 약 1.2 이상, 또는 약 1.25 이상, 또는 약 1.3 이상, 또는 약 1.35 이상, 또는 약 1.4 이상, 또는 약 1.45 이상, 또는 약 1.5 이상일 수 있다.

예시적인 디스플레이 시스템(1400)에서, 광학 필름(1420A)의 주 표면(1421A)은 구조화되고 광을 산란시킬 수 있으며, 광학 필름(1420B)의 주 표면(1421B)은 구조화되고 광을 산란시킬 수 있다. 일반적으로, 주 표면(1421A, 1421B) 각각은 응용에 바람직할 수 있는 임의의 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 주 표면들(1421A, 1421B) 중 적어도 하나는 매끄러울 수 있다.

일부 경우에, 제1 반사 편광기 층(1430A)이 도 13에 명확하게 도시되지 않은, 예를 들어 광학 접착제 층을 통해 제1 액정 패널(1440A)에 접합될 수 있고, 제2 반사 편광기 층(1430B)이 또한 예를 들어 광학 접착제 층을 통해 제2 액정 패널(1440B)에 접합될 수 있다.

예시적인 디스플레이 시스템(1400)에서, 광원(1401)은 예를 들어 관찰자(1450A, 1450B)에게 이미지 및/또는 정보를 디스플레이하기 위해 액정 패널(1440A, 1440B)에 조명을 제공한다. 일부 경우에, 광원(1401)은 전반적인 조명 응용에서 조명을 제공할 수 있다.

도 17은 관찰자(1850)에게 이미지 및/또는 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템(1800)의 개략적인 3차원 도면이다. 디스플레이 시스템은 백라이트(1810)로부터 광을 수광하는 액정 패널(1280)을 포함한다. 백라이트(1810)는 규칙적 어레이와 같은 어레이를 형성하는 복수의 광원(1820)을 포함한다. 광원(1820)은 광원(100 또는 500)과 같은 본 명세서에 개시된 임의의 광원일 수 있다. 일부 경우에, 각각의 광원(1820)은 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 그러한 경우에, 각각의 광원에 의해 방출되는 광의 휘도는 독립적으로 제어될 수 있다. 일부 경우에, 광원의 행 또는 열이 독립적으로 제어될 수 있다.

일부 경우에, 백라이트(1810)는 예를 들어 디스플레이되는 이미지의 어두운 부분에 대응하는 광원(1820)의 구역의 휘도를 감소시킴으로써 능동적으로 그리고 국부적으로 제어될 수 있다. 광원(1820)의 그러한 능동 구역 제어는 전력 소비를 감소시킬 수 있고 디스플레이 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

일부 경우에, 백라이트(1810)는 타일형(tiled) 백라이트 또는 복수의 광원 타일(1820)을 포함하는 타일형 광원일 수 있으며, 여기서 광원 타일들 중 적어도 하나는 본 명세서에 개시된 광원을 포함한다. 일부 경우에, 광원 타일들은 인터리빙(interleaved)될 수 있으며, 이는 이웃하는 타일들 중 일부가 중첩되는 것을 의미한다. 일부 경우에, 액정 패널(1280)은 모놀리식(monolithic) 이미지 형성 패널 또는 복수의 이미지 형성 타일을 포함하는 타일형 이미지 형성 패널일 수 있다.

예시적인 디스플레이 시스템(1800)은 직사각형 형상 디스플레이를 갖는다. 일반적으로, 디스플레이 크기 및 형상은 응용에 바람직할 수 있는 임의의 크기 및 형상일 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 디스플레이는 둥근 형상 또는 타원형 형상과 같은 규칙적 형상을 가질 수 있다. 다른 예로서, 일부 경우에, 디스플레이는 불규칙적 형상을 가질 수 있다.

개시된 광학 필름, 층, 스택 및 시스템의 이점들 중 일부가 하기의 실시예에 의해 추가로 예시된다. 이들 실시예에 열거되는 특정 재료, 양 및 치수와 다른 조건 및 상세 사항은 본 발명을 과도하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

실시예 A:

코팅 용액 "A"를 제조하였다. 먼저, 360 g의 날코(Nalco) 2327 콜로이드 실리카(40 중량% 고형물)(미국 일리노이주 네이퍼빌 소재의 날코 케미칼 컴퍼니(Nalco Chemical Company)로부터 입수가능함)와 300 g의 용매 1-메톡시-2-프로판올을 응축기 및 온도계를 갖춘 2-리터 삼구 플라스크 내에서 고속 교반 하에서 함께 혼합하였다. 다음으로, 22.15 g의 실퀘스트(Silquest) A-174 실란(미국 코네티컷주 윌턴 소재의 지이 어드밴스드 머티어리얼즈(GE Advanced Materials)로부터 입수가능함)을 첨가하였다. 혼합물을 10분 동안 교반시켰다. 다음으로, 추가의 400 g의 1-메톡시-2-프로판올을 첨가하였다. 가열 맨틀(heating mantle)을 사용하여 혼합물을 85℃에서 6시간 동안 가열하였다. 생성된 용액을 실온으로 냉각시켰다. 다음으로, 60℃ 수조에서 회전식 증발기를 사용하여 대부분의 물 및 1-메톡시-2-프로판올 용매(약 700 g)를 제거하였다. 생성된 용액은 44 중량% A-174 개질된 20 ㎚ 실리카가 1-메톡시-2-프로판올 중에 투명 분산된 것이었다. 다음으로, 70.1 g의 이 용액, 20.5 g의 SR 444(미국 펜실베이니아주 엑스턴 소재의 사토머 컴퍼니(Sartomer Company)로부터 입수가능함), 1.375 g의 광개시제 이르가큐어(Irgacure) 184(미국 노스캐롤라이나주 하이 포인트 소재의 시바 스페셜티 케미칼즈 컴퍼니(Ciba Specialty Chemicals Company)로부터 입수가능함), 및 80.4 g의 아이소프로필 알코올을 교반에 의해 함께 혼합하여 균질한 코팅 용액 A를 형성하였다.

실시예 B:

코팅 절차 "B"를 개발하였다. 먼저, 코팅 용액을 2.7 ㏄/분의 속도로 20.3 ㎝ 폭의 슬롯형 코팅 다이 내로 시린지-펌핑(syringe-pumped)하였다. 슬롯 코팅 다이는 20.3 ㎝ 폭의 코팅을 152 ㎝/분으로 이동하는 기판 상에 균일하게 분배하였다.

다음으로, 코팅된 기판을 UV 방사선의 통과를 허용하는 석영 윈도우(quartz window)를 포함하는 UV-LED 경화 챔버로 통과시킴으로써 코팅을 중합시켰다. UV-LED 뱅크(bank)는 웨브 하류(down-web)로의 16개 x 웨브 횡단(cross-web)으로의 22개인 352개의 UV-LED의 직사각형 어레이를 포함하였다(대략 20.3 ㎝ × 20.3 ㎝의 면적을 포함함). UV-LED를 2개의 수냉식 히트 싱크(water-cooled heat sink) 상에 배치하였다. LED(미국 노스캐롤라이나주 더럼 소재의 크리, 인크.(Cree, Inc.)로부터 입수가능함)는 395 ㎚의 공칭 파장에서 작동하였고, 45 볼트 및 10 암페어로 작동시켜서, 0.108 줄(joule)/제곱센티미터의 UV-A 선량을 형성하였다. UV-LED 어레이를 람다(Lambda) GENH 60-12.5-U 전원 장치(미국 뉴저지주 넵튠 소재의 티디케이-람다(TDK-Lambda)로부터 입수가능함)에 의해 전력공급하고 팬 냉각시켰다. UV-LED를 기판으로부터 대략 2.54 ㎝의 거리에서 경화 챔버의 석영 윈도우 위에 위치시켰다. UV-LED 경화 챔버에 46.7 리터/분(100 세제곱피트/시)의 유량으로 질소 유동을 공급하여 경화 챔버 내에 대략 150 ppm의 산소 농도를 생성하였다.

UV-LED에 의해 중합된 후, 코팅을 65℃ (150℉)에서 작동하는 건조 오븐으로 이송함으로써 경화된 코팅 내의 용매를 제거하였다. 다음으로, 건조된 코팅을 H-전구로 구성된 퓨전 시스템(Fusion System) 모델 I300P(미국 메릴랜드주 게이더스버그 소재의 퓨전 유브이 시스템즈(Fusion UV Systems)로부터 입수가능함)를 사용하여 후-경화(post-cured)시켰다. UV 퓨전 챔버에 질소 유동을 공급하여 챔버 내에 대략 50 ppm의 산소 농도를 생성하였다.

실시예 1:

도 6에 측면도가 개략적으로 도시된 광원(2800)을 제조하였다. 광원(2800)은 광학 반사 중공 공동(2810) 및 반사 공동의 개방 전방 포트(2822)에 배치된 광학 스택(2890)을 포함하였다.

광학 공동은 웨지 형상이었고, 기단의 측부 반사기(2824), 말단의 측부 반사기(2820), 저부 반사기(2822), 및 포물선형 반사기(2840) 내에 수용된 램프(2830)를 포함하였다. 광학 공동은 하기 치수를 가졌다: l₁=1 ㎜, l₂=16 ㎜, l₃=400 ㎜, l₄=17 ㎜, 및 l₅=21 ㎜. 램프(2830)는 12개의 백색 LED(미국 캘리포니아주 새너제이 소재의 필립스 루밀레드 라이팅 컴퍼니(Philips Lumiled Lighting Company)로부터 상표명 룩세온 레벨(Luxeon Rebel)로 입수가능함)를 포함하였다. LED를 도 6에 명확하게 도시되지 않은 히트 싱크 상에 배치하였다.

포물선형 반사기, 측부 반사기 및 저부 반사기의 내부를 가시선에서 99.5% 반사율을 갖는 ESR 미러 필름(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함)으로 라이닝하였다. 광학 반사 공동(2810)은 램프(2830)에 의해 방출된 광을 투과시키기 위한 개방 출력 포트(2826)를 가졌다.

광학 스택(2890)은 반사 편광기 층(2860) 상에 코팅된 광학 확산기(2850)를 포함하였다. 반사 편광기를 광학 접착제 층(2870)을 통해 기판(2880)에 라미네이팅하였다. 기판(2880)은 1.5 ㎜ 두께의 폴리카르보네이트(PC) 시트였다. 광학적으로 투명한 접착제(2870)는 접착제 OCA 8173(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함)이었다.

반사 편광기 층(2860)은 x축을 따른 통과 축 및 y축을 따른 차단 축을 가졌다. x축(통과 축)을 따라 편광된 입사 광에 대한 반사 편광기 층의 평균 축상(z 방향을 따름) 반사율은 약 68%였고, y축(차단 축)을 따라 편광된 입사 광에 대한 반사 편광기 층의 평균 축상(z 방향을 따름) 반사율은 약 99.2%였다. 반사 편광기 층을, 개시 내용이 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함되는 국제 공개 WO 2008/144656호(2008년 5월 19일자로 출원된 대리인 문서 번호 63274WO004)에 기술된 바와 같이 제조하였다.

반사 편광기 층은 복굴절성 90/10 coPEN 재료 및 이스트만 네오스타 엘라스토머(Eastman Neostar Elastomer) FN007(미국 테네시주 킹스포트 소재의 이스트만 케미칼(Eastman Chemical)로부터 입수가능함)의 274개의 교번하는 미세층을 포함하였다. 274개의 교번하는 미세층을 ¼파 층 쌍들의 순서로 배열하였고, 여기서 층들의 두께 구배는 하나의 편광 축에 대해 대략 400 ㎚ 내지 1050 ㎚의 대역폭에 걸쳐 강한 반사 공진을 넓고 균일하게 제공하도록 그리고 직교 축에 대해 대략 400 ㎚ 내지 900 ㎚의 대역폭에 걸쳐 보다 약한 반사 공진을 넓고 균일하게 제공하도록 설계되었다. PET-G의 2개의 5 마이크로미터 두께의 스킨 층을 가간섭성(coherent) 교번 미세층 스택의 외측 표면 상에 배치하였다. 교번하는 미세층, 보호 경계 층 및 스킨 층을 포함하는 반사 편광기 층의 전체 두께는 대략 40 마이크로미터였다. 90/10 coPEN의 교번하는 138개 미세층에 대해 633 ㎚에서 측정된 굴절률은 n_x1=1.805, n_y1=1.620, 및 n_z1=1.515였고; FN007의 138개 미세층에 대한 굴절률은 n_x2=n_y2=n_z2=1.506이었다.

광학 확산기(2850)를 국제 공개 WO 2008/144656호에 기술된 방법을 사용하여 제조하였다. 확산기는 결합제 내에 분산되어 있는 복수의 작은 입자를 포함하였다. 특히, 약 18 마이크로미터의 평균 직경을 갖는 PMMA 비드(세키스이(Sekisui)로부터 입수가능한 MBX-20)를 이르가큐어 142437-73-01, IPA 및 코그니스 포토머(Cognis Photomer) 6010(미국 오하이오주 신시내티 소재의 코그니스 노스 아메리카(Cognis North America)로부터 입수가능함)의 용액 중에 분산시켰다. 용액을 반사 편광기 층(2860) 상에 코팅하고 UV 경화시켜서 대략 40 마이크로미터의 건조 코팅 두께를 형성하였다. PMMA 비드의 분산은 공간적으로 랜덤하게 분포되는 반구형 표면 구조체의 일부를 생성하였다. PMMA 비드의 평균 표면 위로의 돌출부의 평균 반경은 평균 비드 반경의 대략 60%인 것으로 추정되었다. 건조된 매트릭스가 PMMA 비드와 동일한 굴절률을 대략 갖도록 형성되었으며, 코팅 내에서의 벌크 산란을 최소화하였다.

광원(2800)의 광학 성능을 오트로닉 코노스코프 코노스테이지(Autronic Conoscope Conostage) 3(독일 카를스루에 소재의 아우트로닉-멜쳐스 게엠베하(Autronic-Melchers GmbH)로부터 입수가능함)를 사용하여 측정하였다. LED(2830)를 측정 동안 50 mA에서 구동시켰다. 축방향 휘도, 최대 휘도, y 방향에 대해 x축(도광체 하류 방향) 및 z축(도광체 횡단 방향)을 따른 최대 휘도의 각도(도 단위), 및 적분 세기를 측정하였고 표 I에 요약하였다.

실시예 2:

광학 스택(2890)을 광학 스택(2900)으로 대체한 것을 제외하고는 광원(2800)과 유사한, 도 7에 측면도가 개략적으로 도시된 광원을 제조하였다.

광학 스택(2900)은 1.5 ㎜ 두께의 PC 기판(2880), OCA 8173 광학적으로 투명한 접착제 층(2870), 광학 스택(2890) 내의 반사 편광기 층과 동일한 광학 특성을 갖는 반사 편광기 층(2860), 편광기 층(2860) 상에 코팅된 광학 필름(2940), 광학 확산기(2850)와 유사하고 기판(2920) 상에 코팅된 광학 확산기(2910), 및 기판(2920)을 광학 필름(2940)에 라미네이팅하는 광학 접착제 층(2930)을 포함하였다. 광학 스택(2900)을 도 6의 광학 반사 공동(2810)의 출력 포트(2826)에 배치하였다.

시린지 펌프 속도가 6 ㏄/분이었고 UV-LED가 13 암페어(그에 따라 0.135 줄/제곱센티미터의 UVA 선량을 형성함)에서 작동시킨 것을 제외하고는, 실시예 B에 기술된 코팅 방법을 사용하여 실시예 A로부터의 코팅 용액 A를 반사 편광기 층(2860) 상에 코팅함으로써 광학 필름(2940)을 제조하였다. 광학 필름은 약 1.22의 굴절률 및 약 5 마이크로미터의 두께를 가졌다.

광학 확산기(2910)를 국제 공개 WO 2008/144656호에 기술된 방법을 사용하여 제조하였다. 확산기는 결합제 내에 분산되어 있는 복수의 작은 입자를 포함하였다. 특히, 약 8 마이크로미터의 평균 직경을 갖는 PMMA 비드(일본 도쿄 소재의 소켄 케미칼 컴퍼니, 엘티디(Soken Chemical Company, Ltd)로부터 입수가능한 MB30X-8)(22.5 중량%)를 코그니스 6010 수지(15 중량%)(미국 오하이오주 신시내티 소재의 코그니스 노스 아메리카로부터 포토머 6010으로 입수가능함), 광개시제 에사큐어(Esacure)(0.1 중량%)(이탈리아 갈라라테 소재의 람베르티 쏘시에떼 퍼 아찌오니(Lamberti S.p.A.)로부터 입수가능함), 방사선 경화 실리콘 첨가제 테고 라드(Tego Rad) 2250(0.1 중량%)(미국 버지니아주 호프웰 소재의 에보닉 골드슈미트 코포레이션(Evonik Goldschmidt Corporation)으로부터 입수가능함), 및 용매 다우아놀(Dowanol) PM(61.9 중량%)(미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터 입수가능함)과 혼합하였다. 성분들을 고 전단 믹서(high shear mixer) 내에서 혼합하였으며, 이때 비드를 마지막에 첨가하였다. 용액을 0.051 ㎜ 두께의 PET 기판(2920) 상에 코팅하고 건조시키고 UV 경화시켜서 대략 8 마이크로미터의 건조 코팅 두께를 형성하였다.

광원(2800)의 광학 성능을 실시예 1에 기술된 절차를 사용하여 측정하였다. 그 결과가 표 I에 요약되어 있다.

실시예 3:

도 8에 측면도가 개략적으로 도시된 디스플레이 시스템(800)을 제조하였다. 디스플레이 시스템(800)은 확장 광원(801) 상에 배치된 직사각형 액정 패널(820)을 포함하였다. 액정 패널(820)은 약 895 ㎜의 길이(x 방향) 및 약 515 ㎜의 폭(z 방향)을 가졌다. 확장 광원(801)은 길이(x 방향)가 705 ㎜ 그리고 폭(z 방향)이 400 ㎜인 직사각형 방출 또는 발광 면적을 가졌다. 확장 광원(801)은 패널의 크기보다 작은 액정 패널(820)의 유사한 크기의 면적을 조명하였다.

광원(801)은 광학 반사 중공 공동(810) 상에 배치되는 그리고 그로부터 광을 수광하는 광학 스택(890)을 포함하였다. 광학 공동은 기단의 측부 반사기(824), 말단의 측부 반사기(820), 저부 반사기(822), 및 6개의 광 엔진을 포함한 램프 광원 조립체(870)를 가졌다. 각각의 광 엔진은 포물선형 반사기(840) 내에 수용된 램프(830)를 포함하였다. 각각의 램프(830)는 약 9.8 ㎜의 피치를 갖고서 선형 어레이로 배열된 12개의 냉백색 LED(미국 캘리포니아주 새너제이 소재의 필립스 루밀레드 라이팅 컴퍼니로부터 상표명 룩세온 레벨로 입수가능함)를 포함하였다. 열 관리를 위해 광 엔진을 알루미늄 히트 싱크에 부착하였다. 광학 공동은 하기 치수를 가졌다: l₁=1 ㎜, l₂=17 ㎜, l₃=400 ㎜, l₄=17 ㎜, 및 l₅=21 ㎜. 포물선형 반사기, 측부 반사기 및 저부 반사기의 내부를 가시선에서 99.5% 반사율을 갖는 ESR 미러 필름(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함)으로 라이닝하였다. 광학 반사 중공 공동(810)은 램프(830)에 의해 방출된 광을 투과시키기 위한 개방 출력 포트(826)를 가졌다.

광학 스택(890)은 반사 편광기 층(860) 상에 코팅된 광학 확산기(850)를 포함하였다. 반사 편광기를 광학 접착제 층(870)을 통해 액정 패널(820)에 접합하였다. 반사 편광기 층(860)은 반사 편광기 층(2860)과 유사하였고, 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조하였다.

광학 확산기(850)를 하기와 같이 제조하였다: 15 ㎏의 포토머 6010(미국 오하이오주 신시내티 소재의 코그니스 유에스에이(Cognis USA)로부터 입수가능함) 및 62.1 ㎏의 1-메톡시-2-프로판올을 포토머 6010이 완전히 용해될 때까지 고속 교반 하에 배합하였다. 이어서, 0.1 ㎏의 테고 라드 2250(미국 버지니아주 호프웰 소재의 에보닉 골드슈미트 코포레이션으로부터 입수가능함), 0.53 ㎏의 에사큐어 원(Esacure ONE)(미국 펜실베이니아주 컨쇼호켄 소재의 람베르티(Lamberti)로부터 입수가능함), 및 22.5 ㎏의 MB30X-8(일본 도쿄 소재의 세키스이 플라스틱스 코, 엘티디.(Sekisui Plastics Co, Ltd.)로부터 입수가능함)을 첨가하였고, 균질한 코팅 용액이 얻어질 때까지 고속으로 교반시켰다. 이어서, 생성된 용액을, 반사 편광기 층이 약 30.5 m/분으로 이동하는 상태에서 코팅 펌프를 사용하여 약 800 g/분의 펌프 속도로 반사 편광기 층(860) 상에 코팅하였다. 이어서, 코팅을, 이를 71℃ (160℉)의 제1 오븐 및 93℃ (200℉)의 제2 오븐으로 통과시킴으로써 건조시켰다. 이어서, 건조된 코팅을, H 전구를 포함하고 질소 하에서 100% UV에서 작동하는 라이트 해머(Light Hammer) 6 UV 광원(미국 메릴랜드주 게이더스버그 소재의 퓨전 유브이 시스템즈, 인크.(Fusion UV Systems, INC.)로부터 입수가능함)을 사용하여 UV 경화시켰다. 생성된 코팅된 반사 편광기 층을 광학 접착제 층(870)(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 접착제 OCA 8173)을 통해 액정 패널(820)에 라미네이팅하였다.

디스플레이 시스템(800)의 광학 성능을 EZ 콘트라스트(Contrast) XL 88W 코노스코프(프랑스 에후빌르 쌩 끌레흐 소재의 엘딤-옵틱스(Eldim-Optics)로부터 입수가능한 모델 XL88W-R-111124)를 사용하여 측정하였다. 디스플레이 시스템은 약 93 니트(nit)의 축방향 휘도, 약 100 니트의 최대 휘도, 약 146의 콘트라스트 비, x축을 따른 약 63도의 시야각, 및 z축을 따른 약 30도의 시야각을 가졌다. 도 9는 시야각의 함수로서 디스플레이 시스템(800)의 측정 휘도의 그레이스케일 코노스코픽 이미지이다. 이미지 위에 놓인 그리드는 0 내지 360도 범위의 방위각(azimuthal angle) φ 및 중심에서의 0 내지 주연부에서의 약 88도 범위의 극각(polar angle) θ를 나타내기 위한 기준용으로 제공되며, 이때 θ의 각각의 20도 증분에 대해 동심원이 제공된다.

실시예 4:

광학 스택(890)을 광학 스택(1090)으로 대체한 것을 제외하고는 디스플레이 시스템(800)과 유사한, 도 10에 측면도가 개략적으로 도시된 디스플레이 시스템을 제조하였다. 광학 스택(1090)은 반사 편광기 층(860)의 저부 주 표면 상에 코팅된 광학 확산기(850), 반사 편광기 층(860)의 상부 주 표면 상에 코팅된 광학 필름(1010) 및 광학 접착제 층(870)을 포함하였다.

광학 필름(1010)을 하기와 같이 제조하고 반사 편광기 층(860) 상에 코팅하였다. 응축기 및 온도계를 갖춘 2 리터 삼구 플라스크 내에서, 960 g의 IPA-ST-UP 오르가노실리카 긴 입자(미국 텍사스주 휴스턴 소재의 닛산 케미칼 인크.(Nissan Chemical Inc.)로부터 입수가능함), 19.2 g의 탈이온수, 및 350 g의 1-메톡시-2-프로판올을 고속 교반 하에서 혼합하였다. 긴 입자는 약 9 ㎚ 내지 약 15 ㎚ 범위의 직경 및 약 40 ㎚ 내지 약 100 ㎚ 범위의 길이를 가졌다. 입자를 15.2 중량% IPA 내에 분산시켰다. 다음으로, 22.8 g의 실퀘스트 A-174 실란(미국 코네티컷주 윌턴 소재의 지이 어드밴스드 머티어리얼즈로부터 입수가능함)을 플라스크에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 30분 동안 교반시켰다. 혼합물을 81℃에서 16시간 동안 유지하였다. 다음으로, 용액을 실온으로 냉각되게 하였다. 이어서, 40℃ 수조에서 회전식 증발기를 사용하여 용액 중 약 950 g의 용매를 제거하여, 1-메톡시-2-프로판올 중 42.1 중량% A-174 개질된 긴 실리카의 투명 분산물을 생성하였다.

이어서, 95 g의 이 투명 분산물, 26.8 g의 SR 444(미국 펜실베이니아주 엑스턴 소재의 사토머 컴퍼니로부터 입수가능함), 102 g의 아이소프로필 알코올, 0.972 g의 광개시제 이르가큐어 184 및 0.167 g의 광개시제 이르가큐어 819(둘 모두 미국 노스캐롤라이나주 하이 포인트 소재의 시바 스페셜티 케미칼즈 컴퍼니로부터 입수가능함)를 함께 혼합하고 교반하여 30.4 중량% 고형물의 균질한 코팅 용액을 형성하였다. 이어서, 코팅 용액을 이하 기술된 코팅 방법을 사용하여 반사 편광기 층(860)의 상부 주 표면 상에 코팅하였다:

코팅 용액을 2.5 ㏄/분의 속도로 20.3 ㎝ 폭의 슬롯형 코팅 다이 내로 시린지-펌핑하였다. 슬롯 코팅 다이는 20.3 ㎝ 폭의 코팅을 152 ㎝/분으로 이동하는 기판 상에 균일하게 분배하였다. 다음으로, 코팅된 반사 편광기 층을 UV 방사선의 통과를 허용하는 석영 윈도우를 포함하는 UV-LED 경화 챔버로 통과시킴으로써 코팅을 중합시켰다. UV-LED 뱅크는 웨브 하류(코팅 방향)로의 16개 x 웨브 횡단으로의 22개인 352개의 UV-LED(미국 노스캐롤라이나주 더럼 소재의 크리, 인크.로부터 입수가능함)의 직사각형 어레이를 포함하였다(대략 20.3 ㎝ × 20.3 ㎝의 면적을 포함함). UV-LED를 2개의 수냉식 히트 싱크 상에 배치하였다. UV-LED는 395 ㎚의 공칭 파장에서 작동하였고, 45 볼트 및 13 암페어로 작동시켜서, 약 0.1352 줄/제곱센티미터의 UV-A 선량을 형성하였다. UV-LED 어레이를 람다 GENH 60-12.5-U 전원 장치(미국 뉴저지주 넵튠 소재의 티디케이-람다로부터 입수가능함)에 의해 전력공급하고 팬 냉각시켰다. UV-LED를 반사 편광기 층으로부터 대략 2.54 ㎝의 거리로 경화 챔버의 석영 윈도우 위에 위치시켰다. UV-LED 경화 챔버에 46.7 리터/분의 유량으로 질소 유동을 공급하여 경화 챔버 내에 대략 150 ppm의 산소 농도를 생성하였다.

UV-LED에 의해 중합된 후, 웨브 상의 코팅을 약 152 ㎝/분의 웨브 속도로 2분 동안 65℃ (150℉)에서 작동하는 건조 오븐으로 이송함으로써 경화된 코팅 내의 용매를 제거하였다. 다음으로, 건조된 코팅을 H-전구로 구성된 퓨전 시스템 모델 I300P(미국 메릴랜드주 게이더스버그 소재의 퓨전 유브이 시스템즈로부터 입수가능함)를 사용하여 후-경화시켰다. UV 퓨전 챔버에 질소 유동을 공급하여 챔버 내에 대략 50 ppm의 산소 농도를 생성하였다.

생성된 광학 필름(1010)은 메트리콘(Metricon) 모델 2010 프리즘 커플러(Prism Coupler)(미국 뉴저지주 페닝턴 소재의 메트리콘 코포레이션(Metricon Corp.)으로부터 입수가능함)를 사용하여 측정된 1.16의 유효 굴절률 및 약 5 마이크로미터의 두께를 가졌다. 0.051 ㎜ 두께의 PET 기판 상에 코팅된 유사한 광학 필름(1010)은 헤이즈-가드 플러스 탁도계(미국 메릴랜드주 실버 스프링스 소재의 비와이케이-가디너로부터 입수가능함)로 측정된 바와 같이 약 1.1%의 광학 탁도 및 약 94.9%의 총 광학 투과율을 가졌다.

디스플레이 시스템은 약 302 니트의 축방향 휘도, 약 312 니트의 최대 휘도, 약 555의 콘트라스트 비를 가졌으며, 이들 모두는 실시예 3에서 보고된 대응하는 측정치보다 3배를 초과하여 더 컸다. 디스플레이 시스템은 x축을 따른 약 63도의 시야각 및 z축을 따른 약 35도의 시야각을 가졌다. 도 11은 시야각의 함수로서 디스플레이 시스템의 측정 휘도의 그레이스케일 코노스코픽 이미지이다.

항목 1은,

광을 수광하기 위한 하나 이상의 입력 포트 및 광을 투과시키기 위한 출력 포트; 및

하나 이상의 입력 포트에 배치되는 하나 이상의 램프

를 포함하는 광학 반사 중공 공동; 및

출력 포트에 배치되는 광학 스택을 포함하고, 상기 광학 스택은,

출력 포트에 배치되고 약 20% 이상인 광학 탁도를 갖는 실질적 전방 산란 광학 확산기;

실질적 전방 산란 광학 확산기 상에 배치되는 광학 필름 - 상기 광학 필름은 광학 필름과 실질적 전방 산란 광학 확산기 사이의 계면에서 내부 전반사를 향상시키기 위한 것이고, 상기 광학 필름은 약 1.3 이하인 굴절률 및 약 5% 이하인 광학 탁도를 가짐 - ; 및

광학 필름 상에 배치되는 반사 편광기 층을 포함하고, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있는 광원이다.

항목 2는 광학 반사 공동의 최대 두께에 대한 광학 반사 중공 공동의 최대 측방향 치수의 비가 약 20 이상인, 항목 1의 광원이다.

항목 3은 광학 반사 중공 공동의 최대 두께에 대한 광학 반사 중공 공동의 최대 측방향 치수의 비가 약 40 이상인, 항목 1의 광원이다.

항목 4는 광학 반사 중공 공동의 최대 두께에 대한 광학 반사 중공 공동의 최대 측방향 치수의 비가 약 60 이상인, 항목 1의 광원이다.

항목 5는 하나 이상의 램프가 하나 이상의 LED를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 6은 하나 이상의 입력 포트가 광학 반사 중공 공동의 대향하는 측부들 상에 위치되고, 출력 포트가 광학 반사 중공 공동의 상부측 상에 위치되는, 항목 1의 광원이다.

항목 7은 실질적 전방 산란 광학 확산기가 약 0.2 이상인 전달비를 갖는, 항목 1의 광원이다.

항목 8은 실질적 전방 산란 광학 확산기가 약 0.3 이상인 전달비를 갖는, 항목 1의 광원이다.

항목 9는 실질적 전방 산란 광학 확산기가 약 0.4 이상인 전달비를 갖는, 항목 1의 광원이다.

항목 10은 실질적 전방 산란 광학 확산기가 약 0.5 이상인 전달비를 갖는, 항목 1의 광원이다.

항목 11은 실질적 전방 산란 광학 확산기가 반-경면 부분 반사기를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 12는 실질적 전방 산란 광학 확산기의 광학 탁도가 약 30% 이상인, 항목 1의 광원이다.

항목 13은 실질적 전방 산란 광학 확산기의 광학 탁도가 약 40% 이상인, 항목 1의 광원이다.

항목 14는 실질적 전방 산란 광학 확산기가 실질적 전방 산란 표면 확산기를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 15는 실질적 전방 산란 광학 확산기가 실질적 전방 산란 체적 확산기를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 16은 실질적 전방 산란 광학 확산기가 광학적으로 투명한 기판 상에 배치되는 광 산란 층을 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 17은 광학 필름의 유효 굴절률이 약 1.25 이하인, 항목 1의 광원이다.

항목 18은 광학 필름의 유효 굴절률이 약 1.2 이하인, 항목 1의 광원이다.

항목 19는 광학 필름의 유효 굴절률이 약 1.15 이하인, 항목 1의 광원이다.

항목 20은 광학 필름의 유효 굴절률이 약 1.1 이하인, 항목 1의 광원이다.

항목 21은 광학 필름의 광학 탁도가 약 4% 이하인, 항목 1의 광원이다.

항목 22는 광학 필름의 광학 탁도가 약 3% 이하인, 항목 1의 광원이다.

항목 23은 광학 필름의 광학 탁도가 약 2% 이하인, 항목 1의 광원이다.

항목 24는 광학 필름이 복수의 상호연결된 공극을 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 25는 광학 필름이 결합제 및 복수의 상호연결된 공극을 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 26은 광학 필름이 결합제, 복수의 상호연결된 공극, 및 복수의 입자를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 27은 광학 필름이 광학 접착제 층을 통해 실질적 전방 산란 광학 확산기에 라미네이팅되는, 항목 1의 광원이다.

항목 28은 광학 필름이 반사 편광기 층 상에 코팅되는, 항목 1의 광원이다.

항목 29는 광학 스택이 반사 편광기 층 상에 배치되는 광학 접착제 층을 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 30은 반사 편광기 층이 교번하는 층들을 포함하는 다층 광학 필름을 포함하고, 교번하는 층들 중 적어도 하나가 복굴절성 재료를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 31은 반사 편광기 층이 와이어 그리드 반사 편광기를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 32는 반사 편광기 층이 복수의 실질적으로 평행한 섬유를 포함하고, 섬유들이 복굴절성 재료를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 33은 반사 편광기 층이 콜레스테릭 반사 편광기를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 34는 반사 편광기 층이 확산 반사 편광 필름(DRPF)을 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 35는 광학 반사 중공 공동이 하나 이상의 경면 반사 측부 반사기를 포함하고, 하나 이상의 램프에 의해 방출되는 광이 광학 반사 중공 공동의 측방향을 따라 하나 이상의 경면 반사 측부 반사기에 의해 시준되는, 항목 1의 광원이다.

항목 36은 광학 반사 중공 공동이 출력 포트를 향하는 경면 반사 반사기를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 37은 출력 포트가 경면 반사 반사기보다 작은, 항목 36의 광원이다.

항목 38은 광학 반사 중공 공동이 하나 이상의 경면 반사기를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 39는 하나 이상의 경면 반사기가 하나 이상의 강화 경면 반사기(ESR)를 포함하는, 항목 38의 광원이다.

항목 40은 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 50% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있는, 항목 1의 광원이다.

항목 41은 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 70% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있는, 항목 1의 광원이다.

항목 42는 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 90% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있는, 항목 1의 광원이다.

항목 43은 광학 필름이 반사 편광기 층과 실질적 전방 산란 광학 확산기 사이에 배치되는, 항목 1의 광원이다.

항목 44는 항목 1의 광원을 포함하는, 디스플레이 시스템에 조명을 제공하기 위한 백라이트이다.

항목 45는 항목 1의 광원 및 광학 스택 상에 배치되는 액정 패널을 포함하는 디스플레이 시스템이다.

항목 46은 광학 스택이 제거가능한 접착제를 통해 액정 패널에 접합되는, 항목 45의 디스플레이 시스템이다.

항목 47은 광학 스택이 재부착가능한 접착제를 통해 액정 패널에 접합되는, 항목 45의 디스플레이 시스템이다.

항목 48은 광학 반사 중공 공동이 하나 이상의 입력 포트 내에서 입력 포트 부근에 배치되는 광학 요소를 추가로 포함하고, 광학 요소가 광학 필터, 비대칭 광학 확산기, 파장 변환기, 또는 광 시준기를 포함하는, 항목 1의 광원이다.

항목 49는 복수의 광원 타일을 포함하고, 복수의 광원 타일 중 적어도 하나가 항목 1의 광원을 포함하는 타일형 광원이다.

항목 50은 항목 49의 타일형 광원을 포함하는 디스플레이 시스템이다.

항목 51은 모놀리식 이미지 형성 패널을 포함하는, 항목 50의 디스플레이 시스템이다.

항목 52는 타일형 이미지 형성 패널을 포함하는, 항목 50의 디스플레이 시스템이다.

항목 53은,

하나 이상의 입력 포트에 배치되는 하나 이상의 램프

를 포함하는 광학 반사 중공 공동; 및

출력 포트에 배치되고 약 30% 이상인 광학 탁도를 갖는 실질적 전방 산란 광학 필름; 및

항목 54는 광학 반사 중공 공동의 최대 두께에 대한 광학 반사 중공 공동의 최대 측방향 치수의 비가 약 20 이상인, 항목 53의 광원이다.

항목 55는 광학 반사 중공 공동의 최대 두께에 대한 광학 반사 중공 공동의 최대 측방향 치수의 비가 약 40 이상인, 항목 53의 광원이다.

항목 56은 광학 반사 중공 공동의 최대 두께에 대한 광학 반사 중공 공동의 최대 측방향 치수의 비가 약 60 이상인, 항목 53의 광원이다.

항목 57은 하나 이상의 램프가 하나 이상의 LED를 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 58은 하나 이상의 입력 포트가 광학 반사 중공 공동의 대향하는 측부들 상에 위치되고, 출력 포트가 광학 반사 중공 공동의 상부측 상에 위치되는, 항목 53의 광원이다.

항목 59는 실질적 전방 산란 광학 필름이 약 0.2 이상인 전달비를 갖는, 항목 53의 광원이다.

항목 60은 실질적 전방 산란 광학 필름이 약 0.3 이상인 전달비를 갖는, 항목 53의 광원이다.

항목 61은 실질적 전방 산란 광학 필름이 약 0.4 이상인 전달비를 갖는, 항목 53의 광원이다.

항목 62는 실질적 전방 산란 광학 필름이 약 0.5 이상인 전달비를 갖는, 항목 53의 광원이다.

항목 63은 실질적 전방 산란 광학 필름의 광학 탁도가 약 40% 이상인, 항목 53의 광원이다.

항목 64는 실질적 전방 산란 광학 필름의 광학 탁도가 약 50% 이상인, 항목 53의 광원이다.

항목 65는 실질적 전방 산란 광학 필름이 복수의 상호연결된 공극을 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 66은 실질적 전방 산란 광학 필름이 결합제 및 복수의 상호연결된 공극을 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 67은 실질적 전방 산란 광학 필름이 결합제, 복수의 상호연결된 공극, 및 복수의 입자를 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 68은 실질적 전방 산란 광학 필름이 광학 접착제 층을 통해 반사 편광기 층에 라미네이팅되는, 항목 53의 광원이다.

항목 69는 실질적 전방 산란 광학 필름이 반사 편광기 층 상에 코팅되는, 항목 53의 광원이다.

항목 70은 광학 스택이 반사 편광기 층 상에 배치되는 광학 접착제 층을 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 71은 반사 편광기 층이 교번하는 층들을 포함하는 다층 광학 필름을 포함하고, 교번하는 층들 중 적어도 하나가 복굴절성 재료를 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 72는 반사 편광기 층이 와이어 그리드 반사 편광기를 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 73은 반사 편광기 층이 복수의 실질적으로 평행한 섬유를 포함하고, 섬유들이 복굴절성 재료를 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 74는 반사 편광기 층이 콜레스테릭 반사 편광기를 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 75는 반사 편광기 층이 확산 반사 편광 필름(DRPF)을 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 76은 광학 반사 중공 공동이 하나 이상의 경면 반사 측부 반사기를 포함하고, 하나 이상의 램프에 의해 방출되는 광이 광학 반사 중공 공동의 측방향을 따라 하나 이상의 경면 반사 측부 반사기에 의해 시준되는, 항목 53의 광원이다.

항목 77은 광학 반사 중공 공동이 출력 포트를 향하는 경면 반사 반사기를 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 78은 광학 반사 중공 공동이 하나 이상의 경면 반사기를 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 79는 하나 이상의 경면 반사기가 하나 이상의 강화 경면 반사기(ESR)를 포함하는, 항목 53의 광원이다.

항목 80은 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 50% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있는, 항목 53의 광원이다.

항목 81은 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 70% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있는, 항목 53의 광원이다.

항목 82는 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 90% 이상이 서로 물리적 접촉을 하고 있는, 항목 53의 광원이다.

항목 83은 항목 53의 광원을 포함하는, 디스플레이 시스템에 조명을 제공하기 위한 백라이트이다.

항목 84는 항목 53의 광원 및 광학 스택 상에 배치되는 액정 패널을 포함하는 디스플레이 시스템이다.

항목 85는,

하나 이상의 입력 포트에 배치되는 하나 이상의 램프

를 포함하는 광학 반사 중공 공동; 및

광학 필름 상에 배치되는 부분 반사 부분 투과 층을 포함하고, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있는 광원이다.

항목 86은,

광을 수광하기 위한 하나 이상의 입력 포트;

광을 투과시키기 위한 제1 및 제2 출력 포트; 및

하나 이상의 입력 포트에 배치되는 하나 이상의 램프

를 포함하는 광학 반사 중공 공동; 및

각각의 제1 및 제2 출력 포트에 배치되는 제1 및 제2 광학 스택을 포함하고, 각각의 광학 스택은,

약 30% 이상인 광학 탁도를 갖는 광학 필름; 및

항목 87은,

항목 86의 광원의 제1 광학 스택 상에 배치되는 제1 액정 패널; 및 항목 86의 광원의 제2 광학 스택 상에 배치되는 제2 액정 패널을 포함하는 디스플레이 시스템이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "수직", "수평", "위", "아래", "좌측", "우측", "상부" 및 "하부", "상부" 및 "저부", "시계방향" 및 "반시계방향"과 다른 유사 용어와 같은 용어들은 도면에 도시된 바와 같은 상대적인 위치를 지칭한다. 일반적으로, 물리적 실시 형태는 상이한 배향을 가질 수 있고, 그 경우에, 이 용어들은 장치의 실제 배향으로 수정된 상대적인 위치를 지칭하도록 의도된다. 예를 들어, 도 1의 디스플레이 시스템(1200)이 도면의 배향에 비해 뒤집히더라도, 반사기(1212)는 여전히 "저부" 반사기로 간주된다.

이상에서 언급된 모든 특허, 특허 출원 및 다른 공보들은 완전하게 재현된 것처럼 본 명세서에 참고로 포함된다. 본 발명의 특정 실시예가 본 발명의 다양한 태양의 설명을 용이하게 하기 위해 위에서 상세히 기술되었지만, 본 발명을 실시예의 상세 사항으로 제한하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 오히려, 첨부된 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 사상 및 범주 내에 속하는 모든 수정, 실시 형태 및 대안을 포함하고자 한다.

Claims

광을 수광하기 위한 하나 이상의 입력 포트 및 광을 투과시키기 위한 출력 포트; 및
하나 이상의 입력 포트에 배치되는 하나 이상의 램프(lamp)
를 포함하는 광학 반사 중공 공동(optically reflective hollow cavity); 및
출력 포트에 배치되는 광학 스택(optical stack)을 포함하고, 상기 광학 스택은,
출력 포트에 배치되고 약 20% 이상인 광학 탁도(optical haze)를 갖는 실질적 전방 산란 광학 확산기(substantially forward scattering optical diffuser);
실질적 전방 산란 광학 확산기 상에 배치되는 광학 필름 - 상기 광학 필름은 광학 필름과 실질적 전방 산란 광학 확산기 사이의 계면에서 내부 전반사를 향상시키기 위한 것이고, 상기 광학 필름은 약 1.3 이하인 굴절률 및 약 5% 이하인 광학 탁도를 가짐 - ; 및
광학 필름 상에 배치되는 반사 편광기 층(reflective polarizer layer)을 포함하고, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 상당 부분이 서로 물리적 접촉을 하고 있는 광원.
제1항에 있어서, 광학 반사 중공 공동의 최대 두께에 대한 광학 반사 중공 공동의 최대 측방향 치수의 비는 약 40 이상인 광원.
제1항에 있어서, 하나 이상의 입력 포트는 광학 반사 중공 공동의 대향하는 측부들 상에 위치되고, 출력 포트는 광학 반사 중공 공동의 상부측 상에 위치되는 광원.
제1항에 있어서, 실질적 전방 산란 광학 확산기는 약 0.2 이상인 전달비(transport ratio)를 갖는 광원.
제1항에 있어서, 실질적 전방 산란 광학 확산기는 반-경면 부분 반사기(semi-specular partial reflector)를 포함하는 광원.
제1항에 있어서, 실질적 전방 산란 광학 확산기는 광학적으로 투명한 기판 상에 배치되는 광 산란 층을 포함하는 광원.
제1항에 있어서, 광학 필름의 유효 굴절률은 약 1.25 이하인 광원.
제1항에 있어서, 광학 반사 중공 공동은 하나 이상의 경면 반사 측부 반사기를 포함하고, 하나 이상의 램프에 의해 방출되는 광은 광학 반사 중공 공동의 측방향을 따라 하나 이상의 경면 반사 측부 반사기에 의해 시준되는 광원.
제1항에 있어서, 광학 스택 내의 2개의 이웃하는 주 표면 각각의 70% 이상은 서로 물리적 접촉을 하고 있는 광원.
제1항의 광원 및 광학 스택 상에 배치되는 액정 패널(liquid crystal panel)을 포함하는 디스플레이 시스템으로서, 광학 스택은 접착제를 통해 액정 패널에 접합되는 디스플레이 시스템.