KR20150034749A - 프레넬 렌즈 필름을 이용하는 장식용 필름 물품 - Google Patents

Abstract

스택 내의 제1 및 제2 광학 필름은 각각 연장된 프레넬 렌즈를 한정하는 구조화된 표면을 갖는다. 각각의 제1 및 제2 필름의 제1 및 제2 프레넬 렌즈는 각각 상이한 제1 및 제2 평면내 축에 대체로 평행하게 연장된다. 필름은 하나의 필름에 의해 투과되는 광이 다른 하나에 의해 차단되도록 함께 부착될 수 있다. 필름 스택은 또한 광학 필름(들)에 의해 투과되는 광을 산란시키도록 배치되는 확산기를 포함할 수 있다. 다른 개시된 장식용 물품은 실질적으로 0으로부터 최대의 양의 경사까지, 실질적으로 0까지, 최대의 음의 경사까지, 그리고 다시 실질적으로 0까지의 주기적 경사 시퀀스로 배열되는 투과성 패싯을 구비한 구조화된 표면을 갖는 개별 광학 필름을 포함하며, 시퀀스는 구조화된 표면의 일부 또는 전부에 걸쳐 반복된다. 경사 시퀀스는 교번하는 포커싱 및 디포커싱 프레넬 렌즈를 한정할 수 있고, 프레넬 렌즈는 연장되고 선형일 수 있다.

Description

프레넬 렌즈 필름을 이용하는 장식용 필름 물품{DECORATIVE FILM ARTICLES UTILIZING FRESNEL LENS FILMS}

본 발명은 일반적으로 고유한 외양을 갖는 장식용 필름에 관한 것으로, 특히 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 통합하는 그러한 필름에 대한 응용에 관한 것이다. 본 발명은 또한 관련 물품, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

약 200년 전에, 프랑스의 물리학자 오귀스탱-장 프레넬(Augustin-Jean Fresnel)이 19세기 초 등대에 사용하기 위한 보다 얇고 보다 가벼운 렌즈를 개발하였다고 한다. 오늘날 이들 렌즈를 프레넬 렌즈로 지칭한다. 그때 이후로, 프레넬 렌즈는 벌크 광학 렌즈에 의해 제공될 수 있는 것보다 얇고 가벼운 형태로 광의 포커싱(focusing)을 제공하기 위해 여러 응용에 사용되어 왔다.

본 발명은 고유한 외양을 갖는 장식용 필름의 개량을 목적으로 한다.

적어도 2개의 광학 필름이 스택(stack)으로 조합되며, 각각의 필름이 평면내 축(in-plane axis)에 평행하게 연장되는 복수의 프레넬 렌즈를 한정하는 패싯(facet)을 구비한 구조화된 표면(structured surface)을 갖는 일 군의 장식용 물품을 개발하였다. 광학 필름은 각각의 제1 및 제2 광학 필름의 제1 및 제2 평면내 축이 서로 평행하지 않도록 서로에 대해 회전된다. 스택은 또한 하나 이상의 확산기(diffuser) 및/또는 표지(indicia)를 포함할 수 있다. 프레넬 렌즈는 물품에 3차원 외양을 제공한다. 상이하게 배향된 프레넬 렌즈 필름의 조합은 시각적으로 특유한 장식 패턴을 생성한다.

적층된 구성에 더하여, 연장된 프레넬 렌즈를 갖는 광학 필름은 개별적으로, 그리고 선택적으로는 다른 프레넬 렌즈 필름이 아닐 수 있거나 그것을 포함하지 않을 수 있는 하나 이상의 다른 구성요소와 조합되어 사용될 수 있다. 광학 필름 내의 연장된 프레넬 렌즈는 서로 인접할 수 있는 교번하는 포커싱 및 디포커싱(defocusing) 프레넬 렌즈의 패턴으로 배열될 수 있다. 프레넬 렌즈를 한정하는 구조화된 표면은 실질적으로 0으로부터 최대의 양의 경사(positive slope)까지, 실질적으로 0까지, 최대의 음의 경사(negative slope)까지, 그리고 다시 실질적으로 0까지의 주기적인(예를 들어, 사인곡선형(sinusoidal)) 경사 시퀀스(slope sequence)로 배열되는 투과성 패싯(transmissive facet)을 가질 수 있으며, 시퀀스는 구조화된 표면의 일부 또는 전부에 걸쳐 반복된다. 광학 필름에 대해 위치가 고정될 수 있는 표지를 구비한 광학 필름을 광-투과성 플레이트(plate) 또는 윈도우(window)와 조합함으로써 특유한 장식 패턴이 얻어질 수 있다. 플레이트는 프레넬 렌즈로부터 표지까지의 축방향 거리가 프레넬 렌즈의 초점 길이 또는 거리에 관한 주어진 관계를 충족시키도록 조정되는 두께를 가질 수 있다.

본 명세서에서는, 특히, 제1 프레넬 렌즈를 한정하는 제1 투과성 패싯이 상부 형성되는 제1 필름, 및 제2 프레넬 렌즈를 한정하는 제2 투과성 패싯이 상부에 형성되는 제2 필름을 포함하며, 제2 필름은 제1 프레넬 렌즈에 의해 투과되는 광을 차단하도록 배치되는 필름 스택(film stack)을 기술한다. 제1 프레넬 렌즈 각각은 제1 평면내 축에 대체로 평행하게 연장되고, 제2 프레넬 렌즈 각각은 제1 평면내 축에 평행하지 않은 제2 평면내 축에 대체로 평행하게 연장된다. 스택은 또한 제1 및/또는 제2 프레넬 렌즈에 의해 투과되는 광을 산란시키도록 배치되는 확산기(diffuser)를 포함할 수 있다. 확산기는, 표지 층과 유사하게, 공간적으로 균일한 방식으로 또는 원하는 공간 패턴에 따라 다른 층 상에 인쇄될 수 있다.

확산기는 10% 내지 90% 범위 내의 탁도(haze)를 가질 수 있다. 몇몇 경우에, 확산기는 광을 우선적으로 제3 평면내 축을 따라 산란시킬 수 있고, 확산기는 제3 평면내 축이 제1 및 제2 평면내 축의 60도 미만 내에서 배치되도록 배향될 수 있다. 확산기는 제1 필름 및/또는 제2 필름 내에 통합될 수 있다.

제1 및 제2 평면내 축은 2 내지 90도 범위 내의 각도를 형성할 수 있다. 제1 프레넬 렌즈는 제1 평균 폭에 의해 특징지어질 수 있고, 제2 프레넬 렌즈는 제1 평균 폭과 상이한 제2 평균 폭에 의해 특징지어질 수 있다. 제1 프레넬 렌즈는 제1 평균 피치(pitch)에 의해 특징지어질 수 있고, 복수의 제2 프레넬 렌즈는 제1 평균 피치와 상이한 제2 평균 피치에 의해 특징지어진다. 제1 프레넬 렌즈 중 적어도 일부와 제2 프레넬 렌즈 중 적어도 일부는 입사 평행 광을 포커싱하도록 구성될 수 있다. 제1 프레넬 렌즈 중 적어도 일부와 제2 프레넬 렌즈 중 적어도 일부는 입사 평행 광을 디포커싱하도록 구성될 수 있다. 제1 프레넬 렌즈는 입사 평행 광을 포커싱하도록 구성되는 정 프레넬 렌즈(positive Fresnel lens)와 입사 평행 광을 디포커싱하도록 구성되는 부 프레넬 렌즈(negative Fresnel lens)가 교번하도록 배열될 수 있다. 정 및 부 프레넬 렌즈는 서로 인접할 수 있다. 제1 프레넬 렌즈는 각각 10 초과의 길이 대 폭 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다. 제1 프레넬 렌즈는 각각 평면도에서 직선형일 수 있고, 제2 프레넬 렌즈가 또한 각각 평면도에서 직선형일 수 있으며, 제1 및 제2 프레넬 렌즈는 조합하여 평면도에서 파상 패턴(undulating pattern)을 생성할 수 있다.

또한, 실질적으로 0의 제1 경사로부터 증가하는 양의 경사로 최대의 양의 경사까지, 감소하는 양의 경사로 실질적으로 0의 제2 경사까지, 증가하는 음의 경사로 최대의 음의 경사까지, 감소하는 음의 경사로 실질적으로 0의 제1 경사까지의 경사 시퀀스로 배열되는 투과성 패싯이 상부에 형성되는 구조화된 표면을 포함하는 장식용 필름 물품이 개시된다. 경사 시퀀스는 실질적으로 사인곡선형일 수 있고, 구조화된 표면의 일부 또는 전부를 가로질러 실질적으로 중단되지 않는 방식으로 반복될 수 있으며, 투과성 패싯은 디포커싱 프레넬 렌즈와 교번하는 복수의 포커싱 프레넬 렌즈를 한정할 수 있다. 패싯, 포커싱 프레넬 렌즈 및 디포커싱 프레넬 렌즈는 각각 제1 평면내 축에 대체로 평행하게 연장될 수 있다.

프레넬 렌즈는 각각 평면도에서 직선형일 수 있거나, 그것들은 각각 평면도에서 직선으로부터 벗어날 수 있다. 각각의 프레넬 렌즈는 파상 경로를 한정할 수 있다. 장식용 필름 물품은 투과성 패싯을 덮는 저굴절률 평탄화 층(low refractive index planarization layer)을 포함할 수 있다.

필름 물품은 특유한 시각 효과를 생성하기 위해, 예를 들어 물품의 주어진 표면 상에 배치되는 표지와 조합될 수 있다. 표지는 제1 평면내 축에 대해 각도 φ로 배치되는 제2 평면내 축에 대체로 평행하게 연장되는 하나 이상의 특징부(feature)를 포함할 수 있으며, 각도 φ는 2 내지 88도 범위 내에 있다. 표지는 포커싱 프레넬 렌즈로부터 축방향 거리 D1에 배치될 수 있고, 포커싱 프레넬 렌즈 중 적어도 일부는 포커싱 프레넬 렌즈로부터 축방향 거리 D2에 배치되는 초점을 가질 수 있으며, D1은 (D2)/10 초과 또는 (D2)/3 내지 D2 범위 내에 있을 수 있거나, D2 초과일 수 있다. 다른 경우에, 표지는 프레넬 렌즈 필름의 구조화된 표면 상에 배치되고 그것과 접촉할 수 있다.

필름 물품은 포커싱 및 디포커싱 프레넬 렌즈에 의해 투과되는 광을 산란시키도록 배치되는 확산기를 포함할 수 있다. 필름 물품은 장식용 필름에 의해 투과되는 가시 광을 그의 구성 색으로 분리시켜 다색 시각 효과를 생성하도록 조정되는 가시 광 회절 요소(visible light diffractive element)를 포함할 수 있고, 가시 광 회절 요소는 제1 평면내 축에 대체로 평행한 제2 평면내 축에 대체로 평행하게 연장될 수 있다.

관련 방법, 시스템, 및 물품이 또한 논의된다.

본 출원의 이들 및 다른 태양이 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도 상기의 개요는 청구된 기술적 요지에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 되며, 그 기술적 요지는 절차를 수행하는 동안 보정될 수 있는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

도 1은 필름 스택에 사용하기 위해 그리고 작업물에 적용하기 위해 구성된 2개의 프레넬 렌즈 필름의 개략적인 측면도 또는 단면도.
도 2는 프레넬 렌즈 필름이 다른 프레넬 렌즈 필름 아래에 또는 후방에 배치된 필름 스택의 개략적인 정면도 또는 평면도.
도 3은 제1 및 제2 세트의 프레넬 렌즈가 도 1 또는 도 2의 그것과 같은 필름 스택 내에 배열될 수 있을 때의 그것들의 개략적인 표현의 정면도 또는 평면도.
도 4는 개별적으로 또는 도 1 또는 도 2의 그것과 같은 필름 스택 내에 사용될 수 있는 광학 필름의 개략적인 측면도 또는 단면도.
도 4a는 도 4의 프레넬 렌즈를 포함하는 구조화된 표면의 평면도.
도 5는 개별적으로 또는 필름 스택 내에 사용될 수 있는 다른 광학 필름의 개략적인 측면도 또는 단면도.
도 6은 개별적으로 또는 필름 스택 내에 사용될 수 있는 다른 광학 필름의 개략적인 측면도 또는 단면도이고, 도 6a는 도 6의 프레넬 렌즈를 포함하는 구조화된 표면의 평면도.
도 7은 교번하는 인접한 포커싱 및 디포커싱 프레넬 렌즈의 패턴을 생성할 수 있는 예시적인 사인곡선형 경사 시퀀스를 도시하는, 패싯 각도 대 위치의 그래프.
도 8은 제2 군의 평행 선형 사인곡선형 구조체와 조합된 제1 군의 평행 선형 사인곡선형 구조체의 시뮬레이션된 표현으로서, 제1 및 제2 군의 구조체는 약 6도의 유효 교각을 가짐.
도 9는 프레넬 렌즈 필름이 약 30도의 교각으로 배향된, 2개의 프레넬 렌즈 필름과 확산기를 포함하는 필름 스택의 사진.
도 10은 약 90도의 교각으로 배향된 2개의 프레넬 렌즈 필름을 포함하는 다른 필름 스택의 사진.
도 11은 사인곡선형 경사 시퀀스를 가진 프레넬 렌즈 필름을 통해 보일 때의 사무실 환경의 사진.
도 12는 표지와 조합된 다른 광학 필름의 개략적인 측면도 또는 단면도로서, 광학 필름과 표지는 두꺼운 투명 플레이트의 대향 면들 상에 배치됨.
도 13은 사인곡선형 경사 시퀀스를 가진 프레넬 렌즈 필름을 통해 보일 때의 선형 표지의 사진.
도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.

프레넬 렌즈의 소정의 구성을 가진 소정의 광학 필름이 특유한 장식 패턴과 시각 효과를 생성하기 위해 새롭고 상이한 방식으로 조합될 수 있는 것을 알게 되었다. 2개의 그러한 광학 필름(112, 162)이 도 1의 측면도 또는 단면도에 개략적으로 예시된다. 필름에 사용되는 프레넬 렌즈는 3차원 외양을 갖는 필름 물품을 생성할 수 있다.

필름(112, 162)은 둘 모두 프레넬 렌즈 필름인데, 왜냐하면 그것들이 그 투과성 패싯(116, 166)이 입사 평행 광을 포커싱 및/또는 디포커싱하는 렌즈를 한정하는 경사 시퀀스로 배열되는 구조화된 표면을 통합하기 때문이며, 그러한 렌즈는 때때로 각각 정 렌즈 및 부 렌즈로 지칭된다. 패싯(116, 166)은 패싯에 대한 균일한 경사를 갖고서 그리고 식별할 수 있는 경사 시퀀스 없이 도 1에 단지 개략적으로 도시되지만, 독자는 그것들이 바람직하게는 더욱 상세히 후술되는 바와 같이 복수의 인접한 또는 인접하지 않은 포커싱 및/또는 디포커싱 프레넬 렌즈를 한정하는 배향 또는 경사의 시퀀스로 배열되는 것을 이해할 것이다. 프레넬 렌즈는 아래에서 도 3에 도시된 바와 같이 특정 평면내 방향을 따라 선형이거나 달리 연장될 수 있다.

광학 필름(162)은 광학 필름(112)에 의해 투과되는 광을 차단하도록 배치된다. 필름(112, 162)이 분리되어 도시되지만, 그것들은 광-투과성 접착제 또는 다른 적합한 결합제를 사용하여 스택을 형성하도록 쉽게 조합될 수 있다. 그러한 스택은 또한 윈도우, 벽 또는 파티션과 같은 작업물(105)에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 작업물(105)은 투명하거나 달리 광 투과성이어서, 필름(112, 162) 내의 프레넬 렌즈의 시각 효과가 사용자 또는 관찰자(139)에게 더욱 두드러진다.

필름(112)은 제1 층(113), 제2 층(114), 접착제 층(109), 및 필름(112)이 작업물(105)에 접착되기 전에 취급되도록 허용하는 이형 라이너(108)를 포함한다. 투과성 패싯(116)을 구비한 그리고 랜드(land) 부분이 실질적으로 없는 얇은 층의 프리즘(도 1에 라벨로 표시되지 않음)이 제2 층(114) 상에 캐스팅되고 경화된 것으로 도시되고, 이때 제1 층(113)은 평탄화 층으로서 작용하며; 대안적인 실시예에서, 얇은 프리즘 층은 층(113)의 평평한 필름 형태 상에 캐스팅되고 경화될 수 있고, 그러면 층(114)이 평탄화 층으로서 작용할 수 있으며; 또 다른 실시예에서, 얇은 프리즘 층이 본질적으로 층(114)의 일부(또는 층(113)의 일부)가 되도록 층(114)의 표면(또는 층(113)의 표면) 그 자체가 엠보싱될 수 있고, 이때 그러면 층(113)(또는 층(114))이 평탄화 층으로서 작용한다. 평탄화 층은 투명 접착제 또는 다른 적합한 투명 중합체(예를 들어, 아래에서 논의되는 ULI 재료)로 제조될 수 있지만, 바람직하게는 평탄화 층은 그것이 평탄화시키는 층보다 상당히 낮은 굴절률을 가지며, 예를 들어 이때 굴절률 차이는 약 0.1 초과이다. 본 논의의 나머지에 대해, 간단함을 위해, 층들(114, 113) 사이의 계면이 패싯(116)을 구비한 구조화된 또는 패싯형 표면이도록, 얇은 프리즘 층과 층(114) 사이의 경계를 무시하고 얇은 프리즘 층이 층(114)의 일부인 것으로 가정할 것이다. 적어도 층(113, 114, 109)은 투명하고/하거나 광 투과성이고, 층(113, 114)은 그것들 사이에 형성된 패싯형 표면에서 광의 굴절이 일어날 수 있도록 상이한 굴절률을 갖는다. 예를 들어 필름(112)이 윈도우 상에 단독으로 적용되도록 될 때와 같은 몇몇 경우에, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 다른 적합한 중합체의 층을 접착제 평탄화 층(113)과 다른 접착제 층(109)에 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 구성에서, 강인한 중합체 필름 층이 프레넬 프리즘의 양 면 상에 제공되고, 벽 또는 윈도우로부터의 전체 필름 구성물의 제거가 다른 층의 계면 접착에 따라 용이해질 수 있다. 대안적으로, 접착제 및 라이너 층(108, 109)이 비-접착제 층(113)의 평탄한 표면에 적용될 수 있다.

필름(112)과 유사하게, 필름(162)은 제1 층(163), 제2 층(164), 및 제1 층과 제2 층 사이에 형성되는 투과성 패싯(166)을 구비한 구조화된 또는 패싯형 표면을 포함한다. 역시 필름(112)과 유사하게, 투과성 패싯(166)을 구비한 그리고 랜드 부분이 실질적으로 없는 얇은 층의 프리즘(도 1에 라벨로 표시되지 않음)이 제1 층(163) 상에 캐스팅되고 경화된 것으로 도시되고, 이때 제2 층(164)은 평탄화 층으로서 작용하며; 대안적인 실시예에서, 얇은 프리즘 층은 층(164)의 평평한 필름 형태 상에 캐스팅되고 경화될 수 있고, 그러면 층(163)이 평탄화 층으로서 작용할 수 있으며; 또 다른 실시예에서, 얇은 프리즘 층이 본질적으로 층(163)의 일부(또는 층(164)의 일부)가 되도록 층(163)의 표면(또는 층(164)의 표면) 그 자체가 엠보싱될 수 있고, 이때 그러면 층(164)(또는 층(163))이 평탄화 층으로서 작용한다. 평탄화 층은 투명 접착제 또는 다른 적합한 투명 중합체(예를 들어, 아래에서 논의되는 ULI 재료)로 제조될 수 있지만, 바람직하게는 평탄화 층은 그것이 평탄화시키는 층보다 상당히 낮은 굴절률을 가지며, 예를 들어 이때 굴절률 차이는 약 0.1 초과이다. 본 논의의 나머지에 대해, 간단함을 위해, 층들(163, 164) 사이의 계면이 패싯(166)을 구비한 구조화된 또는 패싯형 표면이도록, 얇은 프리즘 층과 층(163) 사이의 경계를 무시하고 얇은 프리즘 층이 층(163)의 일부인 것으로 가정할 것이다. 층(163, 164)은 둘 모두 투명하거나 달리 광 투과성이고, 상이한 굴절률을 갖는다. 패싯(166)은 추가로 후술되는 바와 같이 복수의 인접한 또는 인접하지 않은 포커싱 및/또는 디포커싱 프레넬 렌즈를 한정한다. 필름(162)은 또한 투명 접착제 층(159), 및 필름(162)이 필름(112)의 전방 표면에 접착되기 전에 취급되도록 허용하기 위한 이형 라이너(158)를 포함한다. 접착제 및 라이너 층은 대안적으로 층(163)의 평탄한 표면에 적용될 수 있고, 라이너를 가진 제2 접착제 층이 프리즘 구조체를 평탄화시키기 위해 선택적으로 적용되거나 평탄화 층에 적용되고 미러형 프레넬 필름 또는 윈도우와 같은 투명 기재에 대한 라미네이션을 용이하게 할 수 있다. 환경에 노출되는 표면은 하기의 기능성 코팅, 즉 반사-방지, 눈부심-방지, 하드 코트 또는 탄화플루오르 "이지 클린(easy clean)" 코팅 중 하나 이상으로 향상될 수 있다.

실제로, 필름(112, 162)은 개별적으로 제조되고 고객 또는 다른 사용자에게 판매될 수 있다. 사용자는 초기에 이형 라이너(108)를 제거하고 광학 필름(112)을 특정 배향으로 작업물에 적용할 수 있다. 이어서, 사용자는 조합물의 외양에 대한 그의 효과를 결정하기 위해 2개의 필름의 다양한 상이한 상대 회전 각도(아래의 도 2 및 도 3의 각도 φ를 지칭함)를 평가하기를 원할 수 있다. 이와 관련하여, 최적 배향을 알아내기 위해, 양 필름을 통해 투과되는 광에 기인하는 필름 조합물의 외양을 관찰하면서, 사용자가 필름(162)을 필름(112)에 맞대어 놓고 여전히 필름(112)에 대해 필름(162)을 활주, 회전 또는 이동시키는 능력을 가질 수 있도록, 이형 라이너(158)를 PET와 같은 투명 재료로부터 제조하는 것이 이롭다. 이와 관련하여 필름의 전방에 위치된 사용자(139)를 참조한다. 원하는 배향이 선택된 후에, 이형 라이너(158)가 제거되고 전방 필름(162)이 후방 필름(112)에 적용되어 완성된, 라미네이팅된 필름 스택을 제공할 수 있다.

필름 스택은 또한 프레넬 렌즈에 의해 투과되는 광을 산란시키도록 배치되는 확산기와 같은 다른 구성요소 또는 요소를 포함할 수 있다. 확산기는 필름(112, 162)에 추가되는 별개의 확산기 층의 형태를 취할 수 있거나, 그것은 그들 필름 중 하나 또는 둘 모두의 하나 이상의 기존 층 내에 통합될 수 있다. 확산기는 체적 확산기, 예를 들어 그 내에 그리고 그 전반에 걸쳐 입자, 공극 또는 다른 산란 요소가 분산되는 중합체 층이거나 그것을 포함할 수 있고, 그리고/또는 그것은 텍스처 형성된(textured) 또는 달리 매끄럽지 않은 표면과 같은 표면 확산기이거나 그것을 포함할 수 있다.

구성물 내에 포함되면, 확산기는 바람직하게는 광을 너무 크지 않은 정도로 산란시킨다. 확산기가 광을 너무 강하게 산란시키면, 그것은 프레넬 렌즈의 포커싱 또는 디포커싱 특성을 없앨 수 있으며, 따라서 렌즈에 의해 제공되는 물품의 3차원 외양을 없앨 수 있다. 그러나, 몇몇 경우에, 과도하게 거슬리는 외양을 회피하기 위해 얼마간의 최소량의 확산이 요구될 수 있다. 광 산란은 탁도, 투과율 및 투명도로 알려진 양에 의해 특징지어질 수 있다. 물품, 필름 또는 층에 수직 입사하는 광에 대해, 탁도는, 달리 지시되지 않는 한, 총 투과된 광에 대한 수직 방향으로부터 4도를 초과하여 벗어나는 투과된 광의 비를 지칭한다. 광학 탁도 값은 임의의 적합한 수단에 의해, 예를 들어 미국 메릴랜드주 컬럼비아 소재의 비와이케이-가드너(BYK-Gardner)로부터 입수가능한 헤이즈-가드 플러스(Haze-Gard Plus) 탁도계를 사용하여 측정될 수 있다.

확산기는 대칭(또는 등방성) 확산기 또는 비대칭(또는 이방성) 확산기로 분류될 수 있다. 대칭 확산기는 수직 입사하는 시준된 광 빔을 그 발산각이 모든 평면내 방향을 따라 실질적으로 동일한 산란된 빔으로 산란시킨다. 대칭 확산기에 대해, 0 내지 90%, 더욱 바람직하게는 20% 내지 80% 범위 내의 탁도 수준이 전형적인 경우에 적절한 양의 광 확산을 제공하는 것을 알게 되었다. 비대칭 확산기는 수직 입사 광을 우선적으로 산란 축으로 지칭되는 특정 평면내 방향을 따라 산란시킨다. 그러한 확산기는 산란 축이 스택 내의 광학 필름 중 임의의 것 내의 임의의 프레넬 렌즈 연신 방향에 수직하지 않도록 배향될 수 있다. 바람직하게는, 산란 축은 하나 또는 양 광학 필름 내의 프레넬 렌즈의 연신 방향에 평행하거나 그것과 적어도 대략 정렬되도록(예를 들어, 60, 45, 30, 또는 20도 미만의 각도로) 배향된다. 이러한 방식으로, 비대칭 확산기는 프레넬 렌즈의 포커싱 또는 디포커싱 특성의 덜한 붕괴를 가진 보다 부드러운(보다 흐릿한) 외양을 가진 물품을 제공할 수 있으며, 이러한 포커싱 또는 디포커싱은 렌즈의 연신 축에 수직한 평면 내에서 일어난다. 비대칭 확산기에 대해, 0 내지 99% 범위 내의 탁도 수준이 전형적인 경우에 적절한 양의 광 확산을 제공할 수 있는 것을 알게 되었다. 광 확산이 별개의 확산기 층의 형태로 제공되면, 그러한 층의 투과율은 바람직하게는 가시 광 스펙트럼의 일부 또는 전부에 걸쳐 50% 초과이다. 확산기의 투명도는 흔히 서로 접촉하거나 근접한 필름 또는 층에 중요하지 않으며, 따라서 원하는 대로 조정되거나 특정되지 않은 상태로 남겨질 수 있다. 비대칭 확산기가 그 프리즘 연신 축이 서로 평행하지 않은 2개의 프레넬 렌즈 필름과 함께 사용될 때, 비대칭 확산기의 산란 축의 바람직한 배향은 2개의 프레넬 렌즈 필름의 프리즘 연신 축들 사이이고, 바람직하게는 2개의 프리즘 연신 축들 사이의 중간이다.

도 2는 제2 프레넬 렌즈 필름(262) 아래에 또는 후방에 배치된 제1 프레넬 렌즈 필름(212)을 포함하는 필름 스택(205)의 개략적인 정면도 또는 평면도이다. 전술된 필름(112)과 동일하거나 유사할 수 있는 후방 필름(212)은 기준 축(212a)을 갖는 것으로 도시되고, 필름(162)과 동일하거나 유사할 수 있는 전방 필름(262)은 기준 축(262a)을 갖는 것으로 도시된다. 본 논의를 위해, 후방 필름(212)이 각각 축(212a)에 대체로 평행하게 긴 포커싱 및/또는 디포커싱 프레넬 렌즈의 배열을 포함하는 것으로 가정한다. 유사하게, 전방 필름(262)이 각각 축(212a)에 대체로 평행하게 긴 포커싱 및/또는 디포커싱 프레넬 렌즈의 배열을 포함하는 것으로 가정한다. 필름은 서로에 대해 회전되며, 즉 그것들의 축(212a, 262a)은 평행하지 않다. 0이 아닌 각도 φ(그리스 문자 파이)가 축들(212a, 262a) 사이에 형성된다. 필름의 그러한 조합으로부터 고유한 미적으로 만족스러운 시각 효과가 발생할 수 있는 것을 알게 되었다. 각도 φ는 예를 들어 5 내지 90도 범위 내에 있을 수 있다.

그러한 필름 스택의 외양에 영향을 미치는 다른 인자는 상이한 세트의 프레넬 렌즈의 상대 간격 또는 피치이다. 도 3은 2세트의 프레넬 렌즈가 도 1 및 도 2의 그것과 같은 필름 스택 내에 배열될 수 있을 때의 그것들의 개략적인 표현의 정면도 또는 평면도이다. 여기서, 선(308)은 하나의 필름 내의 인접 프레넬 렌즈, 예를 들어 후방 필름(212) 내의 프레넬 렌즈의 중심을 나타내고, 선(358)은 다른 필름 내의 인접 프레넬 렌즈, 예를 들어 전방 필름(262) 내의 프레넬 렌즈의 중심을 나타낸다. 필름은 렌즈 세트가 서로에 대해 각도 φ로 기울어지도록 배향된다.

간단함을 위해, 후방 필름 내의 프레넬 렌즈가 균일한 중심간 간격 또는 피치 p1을 갖는 것으로 가정한다. 또한, 간단함을 위해, 전방 필름 내의 프레넬 렌즈가 균일한 중심간 간격 또는 피치 p2를 갖는 것으로 가정한다. 균일한 간격을 가진 프레넬 필름은 필름 상의 어느 곳에서 절단이 이루어져야 하는지에 대한 염려 없이 그것들이 임의의 원하는 크기 또는 형상으로 절단되거나 달리 변환될 수 있기 때문에 함께 작업하기에 편리하다. (그러나, 불균일한 간격을 가진 프레넬 렌즈 필름이 또한 사용될 수 있다.) p1 및 p2의 값은 만족스러운 시각 효과를 생성하기 위해 원하는 대로 선택될 수 있다. 몇몇 경우에, p1은 제조 허용 오차 내에서 p2와 동일할 수 있다. 예를 들어, (p2-p1)/p1의 크기는 1% 미만일 수 있다. p1과 p2가 서로 적당히 상이할 때, 예를 들어 p1/p2 또는 그것의 역이 1.5 내지 3 범위 내에 있을 수 있을 때, 특히 흥미로운 시각 효과가 생성되는 것을 알게 되었다.

양 세트의 프레넬 렌즈가 균일한 중심간 간격을 갖든 그렇지 않든 간에, 피치 p1, p2는 대안적으로 평균값을 지칭할 수 있다. 따라서, p1은 후방 필름 내의 프레넬 렌즈의 평균 피치일 수 있고, p2는 전방 필름 내의 프레넬 렌즈의 평균 피치일 수 있으며, p1과 p2는 위에 기재된 바와 같이 동일하거나 상이할 수 있다. 프레넬 렌즈는 또한 그것들의 평면도 폭에 관하여 특징지어질 수 있다. 그러한 폭은 도 4a와 관련하여 아래에서 추가로 논의된다. 상이한 광학 필름 내의 프레넬 렌즈는 서로 상이한 평균 프레넬 렌즈 폭에 의해 특징지어질 수 있다.

원한다면, 필름 스택의 프레넬 필름은 라미네이트 내에서 서로 접착되도록 특별히 구성될 수 있다. 몇몇 경우에, 스택의 프레넬 필름은 개별적으로 판매될 수 있고, 계약자, 고객 또는 다른 최종-사용자에 의해 임의의 원하는 배향(회전 각도)으로 서로 적용될 수 있다.

이제 도 4를 참조하면, 물품(410) 또는 물품(410)을 통합하는 시스템에 3차원 외양을 제공하도록 조정될 수 있는 구성 요소로 구성되는 광학 필름 또는 필름 물품(410)을 볼 수 있다. 물품(410)은 위에서 논의된 필름(112, 162, 212, 262) 중 임의의 것에 대응할 수 있다. 물품은 기재 층(420)에 적용되는, 제1 층(413)과 제2 층(414)을 포함하는 제1 필름(412)을 포함한다. 이들 층의 일부 또는 전부는 물품 또는 그의 하나 이상의 구성요소가 종래의 중합체 기반 재료로 종래의 필름 라인 상에서 제조될 수 있도록 중합체-기반일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 물품은 다른 알려진 공정과 장비로 제조될 수 있고, 유리, 세라믹, 금속과 같은 비-중합체 재료 및/또는 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다. 재료의 추가의 논의가 아래에 제공된다.

물품(410)은 전방 및 후방 주 표면 또는 그 반대에 대응할 수 있는 대향 주 표면들(410a, 410b)을 갖는다. 제1 필름(412)은 표면(410b)에 또는 그 부근에 위치되고, 제1 층(413) 및 제2 층(414)을 포함한다. 이들 층들 사이의 계면(415)이 개별 패싯(416, 418)을 구비한 패싯형 표면으로서 구성된다. 패싯형 표면은 일 유형의 구조화된 표면으로 고려될 수 있다. 패싯(416, 418)은 투과성일 뿐만 아니라, 층들(413, 414) 사이의 굴절률의 차이로 인해 굴절성이다. 적어도 패싯(416)은 전형적으로 실질적으로 평평하거나 평탄하고, 그것들이 집합적으로 프레넬 렌즈(417)를 형성하도록 다양한 상이한 각도로 배향되고 경사 시퀀스로 지칭되는 특정 시퀀스로 배열된다. 렌즈(417)는 모두 패싯의 동일한 배열을 갖는 것으로 도시되며, 따라서 모두 동일한 유형인 것으로 가정되며, 예를 들어 그것들은 모두 포커싱-유형 렌즈 또는 디포커싱-유형 렌즈이다. 본 논의의 목적을 위해, 층(413)이 층(414)보다 큰 굴절률을 갖는 것으로 간주하며, 이러한 경우에 렌즈(417)는 모두 도 4에 도시된 패싯(416)의 구성으로 인해 디포커싱-유형 렌즈일 것이지만, 굴절률 관계가 역전되면 반대 경우가 또한 가능하다. 도 4에서, 프레넬 렌즈(417)는 그것들이 패싯(418)에 의해 제공되는 분리 영역에 의해 분리되기 때문에 서로 인접하지 않지만, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 다른 렌즈 구성이 또한 고려된다.

층(413, 414) 중 어느 하나가 적합한 구조화된 공구에 맞대어져 엠보싱되거나 캐스팅되어 패싯형 계면(415)의 원하는 기하학적 구조를 부여할 수 있고, 이후에 다른 하나의 층(413 또는 414)이 평탄화 층으로서 추가되거나 코팅될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 경우에, 층(414)이 우선 층을 구조화된 공구에 맞대어 엠보싱하거나 캐스팅하여 구조화된 표면을 제공한 다음에, 구조화된 표면이 패싯형 계면(415)이 되도록 층(414)을 층(413)으로 평탄화시킴으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 층(413)이 우선 엠보싱되거나 캐스팅되어 구조화된 표면을 제공할 수 있고, 이후에 구조화된 표면이 역시 패싯형 계면(415)이 되도록 층(414)이 평탄화 층으로서 추가될 수 있다. 어느 경우든, 층(413, 414)은 바람직하게는 투명하거나 달리 적합하게 광 투과성이고, 입사 광이 계면(415)에서 굴절되고 물품(410)을 통해 관찰자의 눈으로 진행할 수 있도록 충분히 상이한 굴절률을 갖는다.

일반적으로, 포커싱이든 디포커싱이든 간에 프레넬 렌즈의 강도 또는 광학 굴절력(optical power)은 주어진 패싯 기하학적 구조에 대해, 층들 사이의 굴절률 차이가 증가되면 증가되고, 층들 사이의 굴절률 차이가 감소되면 감소된다. 몇몇 경우에, 프레넬 렌즈 필름을 값이 근사한 굴절률을 갖는 제1 및 제2 층에 대한 재료를 선택함으로써 비교적 약한 광학 굴절력을 갖도록 설계하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 경우에, 프레넬 렌즈 필름을 크게 다른 굴절률을 갖는 재료를 선택함으로써 보다 강한 광학 굴절력을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다. 설계 관점에서, 굴절률 차이를 증가시키는 것은 또한 특정 초점 길이 또는 광학 굴절력의 프레넬 렌즈가 감소된 배향 또는 경사를 가진 패싯을 채용하도록 허용한다. 광 투과성 제1 및/또는 제2 층에 사용될 수 있는 중합체 재료의 예는 액정 디스플레이에 사용하기 위해 제조되는 프리즘형 휘도 향상 필름에 사용되는 것과 같은 고굴절률 수지(그러한 수지는 약 n

1.55 내지 n

1.70 범위 내의 굴절률을 가짐); 특허 출원 공보 WO 2010/120864호(하오(Hao) 등) 및 WO 2011/088161호(울크(Wolk) 등)에서 논의된, 약 n

1.15 내지 n

1.35 범위 내의 굴절률을 갖는 초저굴절률(ultra low index, ULI) 나노공극형 재료; PMMA(n 1.49); 폴리카르보네이트(n

1.59); 실리콘 접착제를 포함하는 실리콘(n

1.4); 및 탄화플루오르 재료(n

1.35)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

또한, 실제 재료가 가시 스펙트럼에 걸쳐 그것들의 굴절률에 있어 무시할 수 없는 분산을 보일 수 있는 것에 유의하여야 한다. 몇몇 경우에, 프레넬 프리즘 계면을 형성하는 인접 층(예를 들어, 도 1의 층(113, 114))은 바람직하게는 모든 가시 파장에서 동일한 굴절률 차이 또는 동일한 차이에 최대한 근사한 차이를 가질 수 있다. 굴절률 차이가 가시 스펙트럼에 걸쳐 파장에 대해 실질적으로 일정하지 않은 다른 경우에, 개별 프레넬 프리즘에 기인하는 좁은 무지개색 줄무늬를 필름에서 볼 수 있다. 필름의 원하는 외양에 따라, 이러한 색은 향상될 수 있거나, 그것은 감소될 수 있다. 그것이 감소되도록 되면, 2개의 층의 재료는 보다 우수한 분산 정합(dispersion match)을 제공하도록 선택될 수 있다. 전형적으로, 임의의 주어진 재료가 일반적으로 다른 재료에서의 분산의 양과 상이한 일정 정도의 굴절률 분산을 보이며, 따라서 많은 경우에 정확히 분산 없는 굴절률 차이가 달성되지 않을 수 있지만; 실제로, 가시 스펙트럼에 걸친 굴절률 차이의 작은 변화가 시각 효과를 거의 또는 전혀 생성하지 않고, 무시될 수 있다. 색 줄무늬가 관찰되면 그리고 그것들을 감소시키기를 원하면, 프리즘은 보다 작은 치수로 제조될 수 있다. 반면에 관찰가능한 색 줄무늬를 향상시키기를 원하면, 재료는 보다 큰 분산 차이로 선택될 수 있고/있거나 프리즘은 보다 큰 치수로 제조될 수 있다.

물품(410)은 직교 x,y,z 좌표계에 관하여 도시된다. 바람직하게는, 패싯(416)과 프레넬 렌즈(417)는 y-방향을 따라 선형이거나 달리 길고, 즉 그것들은 도면의 평면에 수직한 축을 따라 연장된다. 이것이 도 4a에 제공된 물품(410)의 평면도에 도시된다. 패싯(418)에 의해 제공되는 분리 영역에 의해 서로 분리되는 패싯(416, 418)과 프레넬 렌즈(417)는 각각 y-축을 따라 연장되는 것으로 보일 수 있다. 프레넬 렌즈는 각각 도 4a에 도시된 바와 같은 평면도 폭 "w1"에 의해 특징지어질 수 있고, 분리 영역은 평면도 폭 "w2"에 의해 특징지어질 수 있다. w1과 w2의 값은 완성된 물품에서 적합한 시각적 외양을 제공하도록 필름 설계자에 의해 선택될 수 있다. 몇몇 경우에, w1은 w2보다 작을 수 있다. 다른 경우에, w1은 w2와 실질적으로 동일할 수 있다. 또 다른 경우에, w1은 w2보다 클 수 있다. 프레넬 렌즈의 패턴은 또한 역시 도 4a에 도시된 평면도 중심간 피치 "p"에 의해 특징지어질 수 있다. 균일한 폭의 이들 인접하지 않은 프레넬 렌즈에 대해, p = w1 + w2이다. 패싯(418)은 매끄럽고 매우 투명할 수 있거나, 그것들은 필름 내에 확산 줄무늬를 제공하기 위해 조도화(roughen)되거나 코팅될 수 있거나, 그것들은 착색된 또는 염색된 유색 잉크로 코팅되거나 인쇄될 수 있다. 개별 패싯이 필름의 길이를 따라 연속적이거나 불연속적일 수 있고, 패싯 상의 확산기 또는 인쇄된 유색 코팅이 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 패싯(418)의 일부 또는 전부가 이러한 방식으로 처리될 수 있다.

원한다면, 물품(410)은 또한 프레넬 렌즈에 의해 투과되는 광을 산란시키도록 배치되는 확산기를 포함할 수 있다. 시각적인 관점에서, 확산기는 과도하게 거슬리는 외양을 회피하기 위해 프레넬 렌즈로부터의 굴절을 연화시키거나 둔화시키는 효과를 갖는다. 확산기는 층(413, 414, 420) 중 임의의 하나 이상 내에 통합될 수 있거나, 그것은 추가의 별개의 확산기 층으로서 물품(410)에 부착되거나 그것 내에 포함될 수 있다. 확산기 층은 예를 들어 가시 광의 산란을 촉진하기 위해 입자 및/또는 공극이 그것 내에 분산되는 광 투과성 매트릭스 재료의 층이거나 그것을 포함할 수 있다. 적합한 입자는 가시 파장에서 매트릭스 재료의 그것보다 높거나 낮은 굴절률을 갖는 적합한 크기 분포의 투명 마이크로비드(microbead)를 포함할 수 있다. 확산기는 대칭이거나 비대칭일 수 있다. 대칭이면, 확산기의 산란 축은 바람직하게는 위에서 논의된 바와 같이 프레넬 렌즈의 연신 축과 적어도 대략 정렬된다. 예를 들어, 도 4에서, 프레넬 렌즈(417) 각각은 y-축에 평행한 방향을 따라 연장된다. 이러한 경우에, 비대칭 확산기가 음의 z-방향을 따라 전파될 수 있는 수직 입사 광을 우선적으로 y-축을 따라 확산시키는 것이 바람직하다. 즉, 표면(410a)에 수직 입사하는 광에 대해, 비대칭 확산기는 우선적으로 그 광을 x-z 평면 내에서보다는 y-z 평면 내에서 보다 큰 정도로 산란시킨다. 이에 대한 이유는 긴 프레넬 렌즈(417)의 디포커싱 작용(또는 층(414)이 층(413)보다 큰 굴절률을 가지면 포커싱 작용)이 주로 또는 전적으로 y-z 평면 내에서보다는 x-z 평면 내에서 일어나며, 따라서 3차원 외양을 제공하는 디포커싱(또는 포커싱) 특성을 여전히 유지하면서 x-z 평면 내에서보다는 y-z 평면 내에서 훨씬 더 많은 산란이 허용될 수 있다는 것이다.

물품(410)은 또한 표지 층과 같은 다른 층 또는 구성요소를 포함할 수 있다. 표지 층은 잉크 또는 다른 적합한 재료의 코팅이 그것에 인쇄되거나 달리 적용되어 표지를 형성한 기부 필름이거나 그것을 포함할 수 있다. 표지 층은 프레넬 렌즈(417)에 의해 투과되는 광을 차단하도록 물품(410) 내에 포함될 수 있다.

본 명세서에 기술된 프레넬 구조체가 장식 응용에 사용될 수 있기 때문에, 표지는 미적 목적을 위해 필름, 필름 스택 및 필름 물품을 향상시키는 데 있어 중요하고 상조적인 역할을 할 수 있다. 프레넬 구조체는 흥미롭고 장식적인 광학 효과의 기초를 제공하고, 표지는 프레넬 렌즈 어레이의 주기적 구조를 보완하기 위해 추가될 수 있거나, 대안적으로 표지는 주기적 렌즈 어레이의 반복성을 파괴하기 위해 적용될 수 있다. 표지는 또한 주어진 프레넬 렌즈 어레이를 맞춤제작하기 위한 편리한 수단을 제공한다. 본 명세서의 다른 부분에 기술된 바와 같이, 표지는 다양한 상이한 기술을 사용하여 형성될 수 있고, 물품의 하나 이상의 구성 층 또는 표면 내에 또는 그 상에 통합될 수 있다.

콘텐트와 스타일을 언급할 때, 용어 표지는 본 명세서에 기술된 장식용 필름에 적용될 수 있는 매우 다양한 유형의 패턴을 포함할 수 있다. 표지는 실제 물체 또는 추상적 디자인의 이미지일 수 있다. 프레넬 렌즈 어레이의 주기적 외양을 보완하거나 파괴하기 위해, 표지는 대안적으로 예를 들어 인쇄된 잉크 또는 안료의 비-연속적인 면적 적용, 확산기, 또는 렌즈 또는 미러 어레이와 정합되어 적용되는 프레넬 프리즘의 제거 또는 부재에 의해 형성되는, 선, 직사각형, 정사각형, 원 등과 같은 알려진 기하학적 형상일 수 있다. 정합은 x-축을 따른 거리에 관한 것일 수 있고, 표지는 또한 y-축을 따라 불연속적일 수 있다. 그러한 경우에, 표지는 평면도에서 필름의 총 면적의 10% 미만 또는 25% 미만 또는 50% 미만을 덮도록 조정될 수 있다.

도 5에서, 그 구성 요소가 물품(510)에 3차원 외양을 제공하도록 조정될 수 있는 다른 필름 물품(510)을 개략적으로 예시한다. 물품(510)은 프레넬 렌즈의 배열이 상이한 것을 제외하고는 물품(410)의 그것과 유사한 구성을 갖는다. 특히, 물품(410)에 사용되었던 것과 같은 인접하지 않은 프레넬 렌즈의 배열보다는, 물품(510)은 렌즈들 사이의 분리 영역을 제거함으로써 인접하게 배열되는 프레넬 렌즈를 사용한다.

프레넬 렌즈 설계의 변화 이외에는, 물품(510)의 구성요소는 물품(410)의 대응하는 구성요소와 유사하거나 동일할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 대향 주 표면들(510a, 510b)을 갖는 물품(510)은 표면(510b)에 또는 그 부근에 위치되는 제1 필름(512)을 포함하며, 제1 필름(512)은 제1 층(513) 및 제2 층(514)을 포함하고, 그것들 사이에 계면(515)이 개별 패싯(516)을 구비한 패싯형 표면으로서 구성된다. 제1 필름(512), 제1 및 제2 층(513, 514), 및 패싯(516)은 각각 제1 필름(412), 제1 및 제2 층(413, 414), 및 패싯(416)과 동일하거나 유사할 수 있고, 패싯(516)의 배향 또는 경사 시퀀스는 층(513)의 굴절률이 층(514)의 그것보다 큰 것으로 가정하여, 디포커싱 프레넬 렌즈(517)를 형성하도록 패싯(416)의 그것과 동일할 수 있다. 패싯(516)과 프레넬 렌즈(517)는 바람직하게는 도 4a의 도면과 유사하게 y-축을 따라 실질적으로 선형이고 길다.

물품(410)과 유사하게, 물품(510)은 또한 본 명세서의 다른 부분에서 논의되는 바와 같이 확산기 및/또는 표지와 같은 추가의 층 또는 요소를 포함할 수 있다.

도 6에서, 그 구성 요소가 물품(610)에 3차원 외양을 제공하도록 조정될 수 있는 다른 필름 물품(610)을 개략적으로 예시한다. 물품(610)은 프레넬 렌즈의 배열이 상이한 것을 제외하고는 물품(510)의 그것과 유사한 구성을 갖는다. 특히, 물품(510)에 사용되었던 것과 같은 인접한 디포커싱 프레넬 렌즈의 배열보다는, 물품(610)은 인접한 포커싱 프레넬 렌즈(617a) 및 디포커싱 프레넬 렌즈(617b)의 교번하는 배열을 갖는다.

프레넬 렌즈 배열의 변화 이외에는, 물품(610)의 구성요소는 물품(510)의 대응하는 구성요소와 유사하거나 동일할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 대향 주 표면들(610a, 610b)을 갖는 물품(610)은 표면(610b)에 또는 그 부근에 위치되는 제1 필름(612)을 포함하며, 제1 필름(612)은 제1 층(613) 및 제2 층(614)을 포함하고, 그것들 사이에 계면(615)이 개별 패싯(616)을 구비한 패싯형 표면으로서 구성된다. 제1 필름(612), 제1 및 제2 층(613, 614), 및 패싯(616)은 패싯(616)의 배향 또는 경사 시퀀스가 상이한 것을 제외하고는, 각각 제1 필름(512), 제1 및 제2 층(513, 514), 및 패싯(516)과 동일하거나 유사할 수 있다.

패싯(616)의 경사 시퀀스는 주기적, 예를 들어 사인곡선형이어서, 패싯은 디포커싱 렌즈(617b)와 교번하는 포커싱 렌즈(617a)를 형성한다. (층(614)의 굴절률이 층(613)의 그것보다 크면, 렌즈(617a)는 디포커싱이고, 렌즈(617b)는 포커싱이다.) 계면(615)을 따라 패싯(616)의 경사 시퀀스를 평가할 때, 경사 범위가 0의 경사(예를 들어, 렌즈(617b)의 중심에서)로부터 증가하는 음의 경사로 최대의 음의 경사까지(예를 들어, 렌즈들(617b, 617a) 사이의 경계에서), 감소하는 음의 경사로 0의 경사까지(예를 들어, 렌즈(617a)의 중심에서), 증가하는 양의 경사로 최대의 양의 경사까지(예를 들어, 렌즈들(617a, 617b) 사이의 경계에서), 감소하는 양의 경사로 0의 경사까지(예를 들어, 렌즈(617b)의 중심에서)에 이르는 것을 볼 수 있다. (평가 영역을 이동시킴으로써 이러한 경사 시퀀스의 다른 설명이 또한 가능하며, 예를 들어 경사 시퀀스 범위가 0의 제1 경사로부터 증가하는 양의 경사로 최대의 양의 경사까지, 감소하는 양의 경사로 0의 제2 경사까지, 증가하는 음의 경사로 최대의 음의 경사까지, 감소하는 음의 경사로 0의 제1 경사까지에 이르는 것으로 기술될 수 있다. "0의 경사"는 정확히 수평일 필요는 없지만, 수평의 몇도 내에 있을 수 있다.) 계면(615)의 형상의 반복적인 특성으로 인해, 이러한 경사 시퀀스는 계면(615)을 가로질러 실질적으로 중단되지 않는 방식으로 반복될 수 있다.

이와 관련하여, 도 7은 교번하는 인접한 포커싱 및 디포커싱 프레넬 렌즈를 생성할 수 있는 예시적인 사인곡선형 경사 시퀀스를 도시한 그래프를 도시한다. 매끄러운 사인곡선형 곡선은 어떻게 패싯 각도가 위치의 함수로서 변화하는지를 나타내며, 여기서 위치는 렌즈의 연신 방향에 수직한 평면내 방향(예를 들어, 도 6a의 x-축)을 따라 측정된다. 이러한 예에서, 패싯 각도 범위는 최대 약 +14.3도 내지 최소 약 -14.3도이다. 매끄러운 사인곡선형 곡선은 정확히 경사 시퀀스를 나타내지는 않는데, 왜냐하면 프레넬 렌즈가 각각이 전형적으로 평평하고 단일 경사를 갖는 다수의 개별 패싯으로 세그먼트화되기 때문이다. 따라서, 구조화된 표면의 개별 패싯의 경사를 나타내기 위해 점이 매끄러운 곡선 상에 중첩된다.

다시 도 6 및 도 6a를 참조하면, 패싯(616)과 프레넬 렌즈(617a, 617b)는 y-방향을 따라 선형이거나 달리 길고, 즉 그것들은 도면의 평면에 수직한 축을 따라 연장된다. 이것이 도 6a에 제공된 프레넬 렌즈(617a, 617b)의 평면도에 도시된다. 실질적으로 그 사이에 개재 공간 또는 랜드 영역 없이 서로 인접하는 패싯(616)과 프레넬 렌즈는 각각 y-축을 따라 연장되는 것으로 보일 수 있다. 프레넬 렌즈는 각각 도 6a에 도시된 바와 같은 평면도 폭 "w"에 의해 특징지어질 수 있다. 프레넬 렌즈의 패턴은 또한 역시 도 6a에 도시된 평면도 중심간 피치 "p"에 의해 특징지어질 수 있다. 균일한 폭의 인접한 프레넬 렌즈에 대해, w = p이다.

물품(510)과 유사하게, 물품(610)은 또한 본 명세서의 다른 부분에서 논의되는 바와 같이 확산기 및/또는 표지와 같은 추가의 층 또는 요소를 포함할 수 있다.

본 명세서에 기술된 물품에 많은 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 확산기는 단지 하나의 층보다는 다수의 별개의 층을 포함할 수 있다. 표지 층이 마찬가지로 다수의 별개의 층을 포함할 수 있다. 대안적으로, 확산기와 표지 층은 단지 단일 층으로 조합될 수 있다. 별개의 확산기와 표지 층이 제공되면, 그것들은 프레넬 렌즈에 대해 임의의 순서로 배열될 수 있다. 비대칭 확산기는 프리즘의 일부분 또는 각각의 프리즘의 길이 축을 따라 프리즘 높이의 저진폭, 고진동수 기복(undulation)을 생성함으로써 엠보싱 또는 캐스팅 공구로 절단될 수 있다.

주어진 실시예에서, 주어진 유형의 프레넬 렌즈는 균일하게 동일할 수 있거나, 그것들은 서로 상이할 수 있거나, 그것들은 이들의 일부 조합일 수 있다. 예를 들어, 도 4의 프레넬 렌즈(417) 또는 도 5의 프레넬 렌즈(517)는 모두 동일한 유효 곡률 및/또는 동일한 폭 w를 가질 수 있거나, 프레넬 렌즈 곡률 및/또는 폭은 규칙적 또는 불규칙적 패턴에 따라 상이할 수 있다. 포커싱 프레넬 렌즈만을 가진 실시예, 디포커싱 프레넬 렌즈만을 가진 실시예, 디포커싱 프레넬 렌즈가 포커싱 프레넬 렌즈 사이에 배치된 실시예, 및 프레넬 렌즈가 인접한 방식으로 배열된 모든 전술한 실시예와 분리 영역이 렌즈들 사이에 있는 상태로 프레넬 렌즈가 인접하지 않은 방식으로 배열된 모든 전술한 실시예를 비롯한 포커싱 및/또는 디포커싱 프레넬 렌즈의 다수의 조합이 고려된다.

프레넬 렌즈는 평면도에서 정확히 선형일 필요는 없다. 예를 들어, 프레넬 렌즈(및 렌즈를 구성하는 프리즘 또는 패싯)는 만곡된 경로, 및/또는 대체로 특정 평면내 방향을 따라 연장되지만 그 방향에 대해 진동하거나(예를 들어, 사인곡선형으로 또는 임의의 다른 주기적 또는 거의-주기적 방식으로) 구불구불한(예를 들어, 진동수가 낮고 진폭이 작으며 주기적이지 않은 편차에 의해 특징지어짐) 경로를 따를 수 있다. 엠보싱 또는 캐스팅/경화에 사용되는 공구(예를 들어, 엠보싱 드럼 또는 캐스팅 휠)는 구불구불한 사구(sand dune) 외양과 같은 비-선형 패턴으로 제조될 수 있다. 이것이 고속 플런징(plunging) 공구에 의한 다수의 패스를 사용하여 드럼 상의 다이아몬드 공구로 달성될 수 있지만, 대안적인 방법은 프리즘이 래스터 레이저 빔(rastered laser beam)에 의한 포토레지스트의 가변 깊이 노출에 의해 생성되는 그레이 스케일 리소그래피(gray scale lithography)를 사용하는 것이다. 비-선형 패턴은 또한 유연한 프리즘을 탄성 기재 상에 형성함으로써 - 이는 이어서 표면을 가로질러 상이한 영역에서 불균일하게 신장될 수 있음 - 달성될 수 있다. 그러한 구성물은 유연한 수지의 프리즘을, 예를 들어 비닐, 우레탄 또는 실리콘 필름과 같은 유연한 기재 상에 캐스팅함으로써 제조되었다. 유연한 프레넬 렌즈는 또한 필름을 양 평면내 축을 따라 만곡되는 비-평탄 표면, 즉 복합 만곡 표면에 적용할 때 유용하다. 몇몇 예는 조명 설비, 조명 기구, 차량 외부 또는 내부 표면, 컴퓨터 마우스 표면 및 몇몇 전화, 노트패드 또는 노트북 컴퓨터와 같은 이동식 핸드헬드 전자 장치이다.

프레넬 렌즈는 단지 물품의 외측 물리적 경계 또는 에지에 의해서만 제한되는 평면도 종횡비를 가질 수 있으며, 즉 프레넬 렌즈 각각은 하나의 그러한 경계 또는 에지로부터 대향 경계 또는 에지까지 연장될 수 있다. 대안적으로, 프레넬 렌즈는 각각 특정 방향을 따라 연장되지만 물품의 물리적 경계에 대해 절두되는 길이를 가질 수 있다. 절두형 프레넬 렌즈가 사용될 때, 미적 목적을 위해 그것들을, 작은 블랭크(blank) 영역(예를 들어, 임의의 기울어진 또는 비스듬한 프리즘 패싯의 부재에 의해 특징지어지는 작은 평평한 윈도우 영역)이 인접 프레넬 렌즈를 분리시키도록 배열하는 것이 바람직할 수 있으며, 이러한 작은 블랭크 영역은 절두형 프레넬 렌즈의 주어진 열을 따라 규칙적으로 또는 무작위로 이격될 수 있다. 작은 블랭크 영역은 적어도 2가지 방식으로 달성될 수 있다. 하나의 경우에, 절단 공구가 후퇴되고 공구 상의 사전결정된 길이에 대해 일 세트의 인접 프리즘을 절단하지 않도록 금속 공구가 절단될 수 있거나, 프리즘이 추후에 사전결정된 길이에서 금속 공구로 평평하게 기계가공될 수 있다. 대안적으로, 프리즘이 공구로 연속적으로 절단되면, 공구의 결과적으로 생성된 캐스팅된 중합체 복제물은 국소 영역(작은 블랭크 영역에 대응함)에서 프리즘을 제2 필름으로 코팅(평탄화)함으로써 그들 선택된 영역에서 평탄화될 수 있다. 프레넬 렌즈에 대해, 평탄화 중합체 코팅이 사용되면, 그것은 투명하고 프리즘의 굴절률에 비교적 근사하여야(공기 또는 ULI 재료에 비해) 하며, 예를 들어 Δn < 0.2이다. 국소 영역에서 프리즘을 효과적으로 제거하는 어느 한 방법에 의해, 무작위한 또는 이미지 형성 패턴이 필름 상의 프리즘형 구조체의 부재를 통해 형성될 수 있다. 그러한 공간 패턴은 프레넬 필름에 대한 표지로 고려될 수 있다.

특정 방향을 따라 긴 프레넬 렌즈는 예를 들어 2, 5, 10, 20, 또는 50 이상의 평면도 종횡비를 가질 수 있다. 몇몇 경우에, 프레넬 렌즈는 평면도에서 원형, 정사각형 또는 다른 길지 않은 형상을 가질 수 있다.

개시된 물품의 예시적인 실시예는 물품이 자립형(self-supporting)이고 가요성이며 목표 표면 또는 물체에 합치할 수 있도록 라미네이팅, 공압출 및/또는 코팅되는 얇은 중합체-기반 필름을 포함한다. 이와 관련하여, 개시된 물품은 물품의 후방 표면이 윈도우, 벽 또는 관심 있는 다른 물체에 부착되도록 구성될 수 있고, 광은 후방 표면을 통해 물품에 입사하고 전방 표면을 통해 출사할 수 있지만, 광은 또한 또는 대안적으로 전방 표면을 통해 입사하고 출사할 수 있다. 개시된 물품은 예를 들어 평탄화 층(들), 접착제 층(들), 이형 라이너(들), 하드 코트(들) 등을 비롯한, 그러한 응용을 용이하게 하기 위한 추가의 층과 코팅을 포함할 수 있다. 유색 및/또는 무채색(neutral gray) 염료, 안료 등이 추가의 시각 효과를 위해 구성 층 중 하나 이상에 추가될 수 있다. 다층 간섭 필름과 같은 반사 컬러 필름이 프레넬 렌즈 필름과 조합될 때 현저한 시각 효과를 제공할 수 있다. 그 예를 미국 특허 제6,531,230호(웨버(Weber) 등) "색 변환 필름(Color Shifting Film)"에서 찾아볼 수 있는 협대역 컬러 미러 필름이 이러한 구성에서 특히 매력적인 것으로 밝혀졌다. 협대역 미러는 가시 스펙트럼에 걸쳐 평균될 때 높은(예를 들어, 50% 초과) 투과율을 갖지만, 좁은 가시 스펙트럼 대역에 걸쳐 낮은 투과율과 높은 반사율(예를 들어, 30, 50, 60, 70, 80, 90, 또는 95% 이상의 반사율)을 가지며, 여기서 좁은 스펙트럼 대역은 150 미만, 또는 100 미만, 또는 70 미만, 또는 50 nm 미만, 또는 이들 값 중 임의의 것 내지 10 nm 범위 내의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 가질 수 있다. 본 명세서에 개시된 프레넬 렌즈 필름에 라미네이팅되거나 그것과 달리 조합될 때, 그러한 협대역 미러는 주어진 관찰 각도에서 예를 들어 청색, 녹색 또는 적색의 유색 플래시(flash)를 생성할 수 있다. 또한, 외양은 협대역 미러가 프레넬 렌즈 필름 전방에 있는지 또는 후방에 있는지에 따라, 또는 광이 협대역 미러를 통과하기 전에 또는 통과한 후에 프레넬 렌즈를 통과하는지에 따라 미러 필름에 대한 광의 입사 및 투과의 상이한 각도로 인해 라미네이트의 대향 면들에서 볼 때 상이하다. 개시된 물품은 중합체-기반 필름 이외의 재료를 포함하는, 현재 알려진 또는 추후 개발될 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 물품은 결과적으로 생성된 물품이 가요성이기보다는 강성이도록 하나 이상의 두꺼운 및/또는 강성 및/또는 취성 구성요소를 포함할 수 있다.

반사 층이 가시 스펙트럼의 일부분에 걸쳐 높은 반사율을 그리고 가시 스펙트럼의 다른 부분에 걸쳐 낮은 반사율과 높은 투과율을 갖는 경우에, 이색성(dichroic) 프레넬 미러로 지칭될 수 있는 결과적으로 생성된 구성물은 높은 반사율을 갖는 그러한 가시 파장에 대한 프레넬 미러로서 기능하고, 낮은 반사율을 갖는 그러한 가시 파장에 대한 프레넬 렌즈로서 기능한다. 따라서, 이색성 프레넬 미러는 보다 넓은 군의 프레넬 미러의 부류 또는 서브세트이다.

시뮬레이션

오정렬된 세트의 선형 프레넬 렌즈를 갖는 필름 스택의 외양이 모델링되거나 시뮬레이션될 수 있다. 하나의 그러한 시뮬레이션의 결과가 도 8에 제공된다. 그 도면의 목적을 위해, 제1 복수의 프레넬 렌즈가 모두 정확히 선형이고 평행하며 인접하고 예를 들어 도 6a에 도시된 것과 유사한 평면도를 갖는 것으로 가정하였다. 마찬가지로, 제2 복수의 프레넬 렌즈가 선형이고 평행하며 인접한 것으로 가정하였다. 선형 프레넬 구성요소는, 원통형 공구 내의 다이아몬드 선삭 홈에 의해 엠보싱 공구를 제조하는 것에 관하여, 횡방향으로 일부 방식으로 벗어나는 홈보다 직선형 홈을 가진 그러한 엠보싱 공구를 제조하는 것이 훨씬 쉽기 때문에 유리하다.

도 8의 목적을 위해, 또한 프레넬 렌즈의 각각의 세트가 도 6 및 도 7에 도시된 것과 같은 사인곡선형 경사 시퀀스를 사용하는 것으로 가정하였다. 이는 2개의 프레넬 렌즈 필름 각각에 교번하는 인접한 포커싱 및 디포커싱 렌즈를 제공한다.

시뮬레이션을 위해, 제1 프레넬 렌즈 필름을 다음과 같은 형태의 제1 사인파에 의해 표현하였다.

,

여기서,

,

그리고, x는 중합체 필름에 대한 웨브-교차 방향인 것으로 가정할 수 있는 (평면내) x-축을 따른 위치이다. 제2 프레넬 렌즈 필름을 다음과 같은 형태의 제2 사인파에 의해 표현하였다.

.

여기서, x'는 x-축에 대해 각도 φ만큼 회전되는 (평면내) x' 축을 따른 위치이며, 따라서:

, 및

.

2개의 함수의 합은 2개의 함수, 즉 제1 프레넬 렌즈 필름 및 각도 φ만큼 회전되는 제2 프레넬 렌즈 필름의 조합된 외양을 시뮬레이션하기 위해 사용될 수 있다:

,

여기서, 이러한 방정식의 z는 3차원 표면의 겉보기 높이의 측정치이지만, 또한 z를 시뮬레이션의 목적을 위해 휘도를 나타내는 것으로 해석할 수 있다. 각도 φ를 약 6도로 선택하면, 위의 방정식으로부터의 시뮬레이션된 휘도는 도 8에 도시된 바와 같다.

독자는 역시 도 8의 z-축이 이러한 시뮬레이션의 목적을 위해 위치가 아닌 휘도를 나타내는 것에 유의하여야 한다. 그러나, 도 8의 x-축 및 y-축은 필름 조합물의 출력 표면에서의 위치를 나타낸다. 도 8의 검토는 2개의 직교하는 평면내 방향, 즉 x-방향 및 y-방향으로 변하는 세기 패턴이 2개의 완전한 선형 함수 중 하나가 다른 하나에 대해 회전되면 이러한 2개의 완전한 선형 함수의 조합으로부터 생성될 수 있는 것을 보여준다. 세기 패턴은 미적으로 만족스러운 사구형 또는 완만한 파형 외양을 갖는다.

예 및 추가 논의

장식 외양을 갖는 몇몇 물품을 제조하고 평가하였다. 이들 물품 각각은 적어도 하나의 선형 프레넬 렌즈 필름을 통합하였다.

제1 예에서, 2개의 상이한 프레넬 렌즈 필름과 확산기를 사용하여 필름 스택을 제조하였다.

다이아몬드 선삭된 금속 롤 공구를 사용하여 캐스팅 및 UV 경화 공정에 의해 프레넬 렌즈 필름을 제조하였다. 금속 공구 내의 홈은 상이한 사인곡선형 홈 패턴, 즉 단주기성 패턴 및 장주기성 패턴의 2개의 인접한 영역을 한정하였다. 이러한 공구를 필름 기재 상에 프리즘 층을 캐스팅하고 경화시키기 위해 사용하였을 때, 홈은 프리즘 층의 2개의 인접한 영역을 한정하는 작은 선형 프리즘을 생성하였으며, 각각의 영역은 그 개별 프리즘 경사가 웨브-교차 방향을 따라 사인곡선형 방식으로 변화되는 평행 선형 프리즘을 가졌다. 영역 각각에서, 프리즘은 75 마이크로미터의 일정한 피치(중심간 프리즘 거리)와, 웨브-교차 방향을 따라 사인곡선형 방식으로 변화되는 경사를 가졌으며, 각각의 사인곡선형 패턴의 한 사이클은 범위가 최대 +14.3도로부터, 이어서 실질적으로 0도로 감소하고, 이어서 최소 -14.3도로 더욱 감소하고, 이어서 실질적으로 0도로 증가하고, 이어서 또 다시 최대 +14.3도로 증가하는 경사를 가졌다. 이들 영역 중 어느 하나에서 임의의 주어진 사인곡선형 사이클은 하나의 디포커싱 프레넬 렌즈에 인접한 하나의 포커싱 프레넬 렌즈의 세트를 한정하였다. 단주기성 영역에서, 사인곡선 중 각각의 사인곡선의 주기는 20 mm였고, 장주기성 영역에서, 사인곡선 중 각각의 사인곡선의 주기는 40 mm였다. 단주기성 영역의 웨브-교차 폭은 약 23 cm였으며, 즉 보다 좁은 포커싱/디포커싱 선형 프레넬 렌즈의 11.5개의 쌍이 있었다. 장주기성 영역의 웨브-교차 폭은 역시 약 23 cm였으며, 즉 보다 넓은 포커싱/디포커싱 선형 프레넬 렌즈의 거의 6개의 쌍이 있었다. 각각의 영역 내의 포커싱 및 디포커싱 프레넬 렌즈가 서로 인접한 것에 더하여, 2개의 영역은 또한 공유 선형 경계를 따라 서로 인접하였다. 단주기성 영역 내의 프레넬 렌즈는 균일한 제1 초점 길이(크기)를 가졌고, 장주기성 영역 내의 그것은 균일한 제2 초점 길이(크기)를 가졌으며, 제1 초점 길이는 약 16 mm였고, 제2 초점 길이는 약 35 mm였다.

이들 프레넬 구조체가 평평한 2 밀(mil)(50 마이크로미터) 두께의 PET 기부 필름 위에서 프리즘 층 내에 형성된 수개의 광학 필름을 제조하였으며, 프리즘 층을 굴절률 n

1.65의 UV-경화 수지로 제조하였다. 고굴절률을 달성하기 위해 수지를 나노-지르코니아 입자로 충전하였다. 그러한 수지는 예를 들어 미국 특허 제7,264,872호(워커 주니어(Walker, Jr.) 등)에 기술되어 있다. 그 구조화된 표면이 40 mm 주기 사인곡선 및 그 초점 길이가 약 35 mm인 보다 넓은 포커싱/디포커싱 선형 프레넬 렌즈에 의해 실질적으로 완전히 특징지어지는 제1 프레넬 렌즈 필름; 및 그 구조화된 표면이 20 mm 주기 사인곡선 및 그 초점 길이가 약 16 mm인 보다 좁은 포커싱/디포커싱 선형 프레넬 렌즈에 의해 실질적으로 완전히 특징지어지는 제2 프레넬 렌즈 필름을 생성하도록 광학 필름을 절단하거나 슬리팅하였다. 연질 확산 표면을 가진 아크릴 플레이트를 또한 입수하였다. 아크릴 플레이트는 3 mm의 두께와 46%의 탁도를 가졌으며, 탁도는 실질적으로 대칭이었다.

이러한 제1 예에 대해, 제1 프레넬 렌즈 필름, 제2 프레넬 렌즈 필름 및 아크릴 확산기 플레이트를 스택 내에 함께 배치하되, 3개의 구성요소들 사이에 접착제 없이 그리고 양 광학 필름의 프레넬 렌즈가 공기에 노출된 상태로 배치함으로써 필름 스택을 제조하였다. 2개의 광학 필름 내의 프레넬 렌즈의 상대 배향은 하나의 광학 필름을 다른 하나에 대해 회전시킴으로써 변화될 수 있었고, 상대 회전 각도의 넓은 범위에 걸쳐 흥미로운 시각 패턴이 얻어졌다. 도 9는 낮 동안 사무실 윈도우의 전방에서 유지될 때 이러한 제1 예의 필름 스택의 사진이며, 여기서 제1 광학 필름과 제2 광학 필름 사이의 상대 회전 각도는 약 30도였다. 스택의 상이한 구성요소의 다양한 크기 및 형상과 광학 필름들 사이의 상대 회전으로 인해, 스택의 모든 3개의 구성요소(제1 프레넬 렌즈 필름, 제2 프레넬 렌즈 필름 및 아크릴 확산기 플레이트) 사이의 중첩이 단지 도 9에 910으로 표시된 영역에서만 얻어졌다. 도 9의 검토는 중첩 영역(910)에서, 도 8의 그것과 유사한 사구형 또는 완만한 파형 패턴을 볼 수 있는 것을 보여준다. (양 프레넬 렌즈 필름을 굴절률 1.17의 ULI 재료로 평탄화시켰고, 쓰리엠(3M)™ 옵티컬리 클리어 어드히시브(Optically Clear Adhesive) 8171을 사용하여, 2개의 필름의 프리즘이 내향으로 향하는 상태로 함께 라미네이팅한 유사한 구성물을 추후 제조하였다. 이러한 라미네이트의 외양은 제1 예와 실질적으로 동일하였다.)

제2 예에서, 2개의 유사한 프레넬 렌즈 필름을 사용하여 필름 스택을 제조하였다.

이러한 제2 예에 대해, 그 구조화된 표면이 20 mm 주기 사인곡선 및 그 초점 길이가 약 16 mm인 보다 좁은 포커싱/디포커싱 선형 프레넬 렌즈에 의해 실질적으로 완전히 특징지어지는 제1 프레넬 렌즈 필름; 및 그 구조화된 표면이 제1 프레넬 렌즈 필름과 실질적으로 동일한 제2 프레넬 렌즈 필름을 생성하도록 광학 필름을 절단하거나 슬리팅한 것을 제외하고는, 제1 예에서와 실질적으로 동일한 방식으로 프레넬 렌즈 필름을 제조하였다. 이들 필름 둘 모두 상의 프레넬 렌즈를 굴절률 1.17의 ULI 재료로 평탄화시켰고, 이어서 평탄화된 필름을 쓰리엠™ 옵티컬리 클리어 어드히시브 8171을 사용하여, 2개의 필름의 프리즘이 내향으로 향하는 상태로 함께 라미네이팅하였다. ULI 코팅에 의한 평탄화 후에, 렌즈의 초점 길이는 대략 30 mm였다.

2개의 광학 필름 내의 프레넬 렌즈의 상대 배향은 라미네이션 전에 하나의 광학 필름을 다른 하나에 대해 회전시킴으로써 변화될 수 있었고, 상대 회전 각도의 넓은 범위에 걸쳐 흥미로운 시각 패턴이 얻어졌다. 프리즘 필름들 사이의 작은 회전 각도에 대해, 도 8 및 도 9와 유사하게, 스택은 완만한 파형 패턴을 생성하였다. 도 10은 낮 동안 사무실 윈도우의 전방에서 유지될 때 이러한 제2 예의 라미네이팅된 필름 스택의 사진이며, 여기서 제1 광학 필름과 제2 광학 필름 사이의 상대 회전 각도는 약 90도였으며, 즉 2개의 필름의 프리즘 축은 대략 직교하였다. 도 10의 검토는 원, 정사각형 및 다른 다양한 형상을 포함하는 복잡한 패턴을 보여준다.

제3 예에서, 단지 하나의 프레넬 렌즈 필름의 시각적 외양을 평가하였다.

이러한 제3 예에 대해, 그 구조화된 표면이 40 mm 주기 사인곡선 및 보다 넓은 포커싱/디포커싱 선형 프레넬 렌즈에 의해 실질적으로 완전히 특징지어지는 프레넬 렌즈 필름을 생성하도록 광학 필름을 절단하거나 슬리팅하였고; 또한, 구조화된 표면을 공기에 노출시키기보다는 굴절률 1.17의 초저굴절률(ULI) 코팅으로 평탄화시킨 것을 제외하고는, 제1 및 제2 예에서와 실질적으로 동일한 방식으로 프레넬 렌즈 필름을 제조하였다. ULI 평탄화 층은 포커싱/디포커싱 렌즈의 초점 길이를 대략 60 mm로 증가시켰다.

도 11은 사무실 환경에서 유지될 때 이러한 제3 예의 이러한 프레넬 렌즈 필름의 사진이며, 이때 프레넬 렌즈의 연신 축은 수직으로 배향되었다. 도 11의 검토는 필름이 외양에 있어 주름진 "양철 지붕(tin roof)"과 유사하게, 1차원 파형 변환에 따라 필름 후방에 위치된 물체를 왜곡시키는 것을 보여준다. 이것과 같은 광학 필름은 높은 투과율 또는 주위 조명을 허용함과 동시에 또한 일정 정도의 프라이버시(privacy)를 제공하기 위해 윈도우 또는 다른 투명 기재에 적용될 수 있다. 왜곡이 여전히 필름 후방에 있는 물체가 어느 정도 식별가능하도록 허용하는 것에 유의하여야 한다. 저굴절률 ULI 평탄화 층은 구조화된 (프레넬) 표면이 필름 또는 제품 내에 매설되거나 매립될 수 있도록 하여 그것이 스크래치 또는 먼지나 잔해물에 의한 오염으로부터 보호되도록 하는 데 유용하다. 이것과 같은 광학 필름은 높은 광 투과율을 갖는 확산기와 조합될 수 있다. 이러한 예에서 그리고 다른 개시된 실시예에서, 확산기는 추가의 시각 효과를 위해 높은 탁도 및 낮은 탁도의 규칙적, 불규칙적 또는 무작위한 패턴을 제공하도록 패턴화될 수 있다. 그러한 공간적으로 패턴화된 확산기는 광학 필름의 하나 이상의 적합한 표면에 적용될 수 있고, 필름에 대한 표지로 고려될 수 있다.

예를 들어 프리즘 패싯에 사인곡선형 경사 시퀀스를 이용함으로써 교번하는 포커싱 및 디포커싱 선형 프레넬 렌즈를 갖는 광학 필름은 또한 더욱 더 시각적으로 흥미로운 제품을 제공하기 위해 표지와 조합될 수 있다. 표지가 프레넬 렌즈에 대해 특정 거리 또는 거리의 범위에 위치될 때 가장 흥미로운 시각 효과가 발생하는 것으로 밝혀졌으며, 이러한 거리의 범위는 렌즈의 초점 길이 또는 초점 거리와 관련된다. 예시적인 배열이 도 12에 도시된다.

도 12에서, 표지 층(1226)이 프레넬 렌즈(1217a, 1217b)에 대해 고정된 축방향 거리 D1에 유지되며, 이러한 렌즈는 구조화된 표면(1215)의 패싯(1216)에 의해 형성된다. 도시된 바와 같이, 프레넬 렌즈(1217a)는 포커싱 렌즈이고, 프레넬 렌즈(1217b)는 디포커싱 렌즈이며, 각각의 렌즈는 바람직하게는 y-축에 평행한 프리즘 축을 따라 연장된다. 렌즈(1217a, 1217b)는 이와 관련하여 도 6의 프레넬 렌즈(617a, 617b) 또는 본 명세서에 개시된 다른 프레넬 렌즈와 동일하거나 유사할 수 있다. 구조화된 표면(1215)은 예를 들어 투명 기부 필름(1220) 상에 캐스팅되고 경화될 수 있는 프리즘 층(1213)의 하나의 주 표면이다. 구조화된 표면(1215)은 공기에 노출되는 것으로 도시되지만, 그것은 대안적으로 본 명세서의 다른 부분에서 논의된 바와 같이 ULI 재료 또는 다른 저굴절률 재료로 평탄화되고 다른 필름 또는 층에 부착될 수 있다. 기부 필름(1220)과 프리즘 층(1213)은 함께 광학 필름(1210)을 형성할 수 있다.

프레넬 렌즈(예를 들어, 구조화된 표면(1215))와 표지 층(1226) 사이의 원하는 거리를 유지하기 위해, 광학 필름(1210)과 표지 층(1226)은 적합한 두께의 광-투과성 플레이트(1225)의 대향 주 표면들에 접착되거나 달리 부착될 수 있다. 플레이트(1225)는 윈도우 유리, 아크릴 파티션, 또는 다른 적합한 광-투과성 고체 구조체일 수 있다. 대안적으로, 표지는 훨씬 더 큰 공간에 의해 프레넬 렌즈로부터 물리적으로 분리될 수 있으며, 예를 들어 표지는 프레넬 렌즈로부터 물리적으로 떨어진, 예를 들어 그로부터 1 미터 이상 떨어진 벽 또는 다른 물체 상에 배치될 수 있다.

표지 층(1226)은 바람직하게는 적어도 부분적으로 광 투과성이고, 몇몇 경우에, 그것은 가시 광 스펙트럼의 일부 또는 전부에 걸쳐 높은 광학 투과율을 갖는다. 표지 층은 흑색 및 백색 잉크의 그레이 스케일로 제조될 수 있고, 그것은 또한 또는 대안적으로 청색, 녹색, 황색 및/또는 적색 등과 같은 유색 잉크로 제조될 수 있다. 그러나, 다른 경우에, 그것은 낮은 광학 투과율을 가질 수 있고, 그것은 심지어 불투명할 수 있다. 표지 층(1226)의 여러 특징이 구성물의 외양에 상당한 영향을 미칠 수 있는 것을 알게 되었다. 하나의 특징은 표지 층(1226)으로부터 프레넬 렌즈까지의 축방향 거리이다. 다른 특징은 특히 렌즈가 제1 평면내 축을 따라 길고 표지가 제2 평면내 축에 평행하게 긴 표지 특징부를 포함할 때 프레넬 렌즈에 대한 표지 층의 배향이다.

표지 층으로부터 프레넬 렌즈까지의 거리에 대하여, 특히 프레넬 렌즈의 초점 길이 또는 초점 거리에 관해, 표지 층이 프리즘 필름에 너무 근접하게 배치되면, 프레넬 렌즈가 표지의 시각적 왜곡을 거의 또는 전혀 제공하지 못하는 것을 알게 되었다. 장식용 필름 물품에 관하여 왜곡이 거의 또는 전혀 없는 것은 흥미롭지 못하고 불리한 것으로 고려될 수 있다. 예를 들어, 전형적으로 그러한 바와 같이, 렌즈의 초점 길이가 광학 필름(1210)의 두께보다 훨씬 더 크고, 두꺼운 플레이트(1225)가 도 12의 구성물로부터 생략되어, 표지 층이 필름(1210)에 직접 맞대어져 위치되면, 프레넬 렌즈(1217a, 1217b)는 표지의 시각적 왜곡을 거의 또는 전혀 제공하지 못할 것이다.

프레넬 렌즈에 대한 표지의 상대 위치는 프레넬 렌즈로부터 표지 층까지의 축방향 거리 D1을 프레넬 렌즈의 초점 길이와 관련된 거리와 비교함으로써 정량화될 수 있다. 후자의 초점 길이-관련 거리는 주어진 프레넬 렌즈의 실제 초점 또는 포커스가 그것이 부착되는 층(들)의 광학적 두께(물리적 두께 곱하기 굴절률)에 의해 영향을 받는다는 사실에 의해 복잡해질 수 있다. 도 12의 실시예의 경우에, 가장 중요한 광학적 두께는 두꺼운 플레이트(1225)와 관련된 광학적 두께이다. 이 도면에, 포커싱 프레넬 렌즈(1217a) 중 하나에 대한 초점 F(렌즈(1217a)와 패싯(1216)이 또한 y-축에 평행하게 연장되기 때문에, 실제로는 y-축에 평행하게 연장되는 선)가 도시된다. 점 F는 렌즈(1217a)에 수직 입사하는 시준된 광이 기부 필름(1220) 및 플레이트(1225)와 같은, 구성물의 다른 광학 층을 통해 전파된 후에 실제로 포커싱되는 점을 나타낸다. 점 F는 프레넬 렌즈(1217a)에 대해 축방향 거리 D2에 배치된다. 광학 필름(1210)이 격리되고 공기 또는 진공 중에 완전히 침지되도록 두꺼운 플레이트(1225)와 표지 층(1226)이 제거되었으면, 점 F는 렌즈(1217a)에 더욱 근접하게(본 논의에서 F'로 지칭할 수 있는 점으로) 이동하였을 것이고, 거리 D2는 더욱 짧았을(본 논의에서 D2'로 지칭할 수 있음) 것이다. 이동된 초점 F'와 짧아진 거리 D2'는 예를 들어 광학 필름이 플레이트(1225)에 적용되기 전에 광학 필름(1210)이 격리되어 있는 것으로 고려될 때 실질적으로 렌즈(1217a)의 초점과 초점 길이에 대응한다.

이러한 배경 하에서, 프레넬 렌즈가 표지의 상당한 왜곡을 제공하는 것을 알게 된 거리 관계를 정량화할 수 있다. D1이 약 D2'/3 내지 약 D2'/10 범위 내에 있을 때 두드러진 시각 효과가 관찰된다. D1이 D2'/3 초과일 때 더욱 흥미로운 시각 효과가 관찰된다. D1이 D2'/1.5 초과일 때 현저한 시각 효과가 관찰된다. 따라서, D1은 바람직하게는 약 D2'/10 초과이거나, (D2')/3 내지 D2' 범위 내에 있거나, 몇몇 경우에는 D2' 초과이다. 많은 실제 실시예에서, D2'와 D2 사이의 그리고 F'와 F 사이의 차이는 비교적 작다. 따라서, 전술한 관계는 D2'가 D2에 의해 대체되는 경우에 또한 충족될 수 있다.

구성물의 외양에 상당한 영향을 미칠 수 있는 표지 층(1226)의 다른 특징은 특히 렌즈가 제1 평면내 축을 따라 길고 표지가 제2 평면내 축에 평행하게 긴 표지 특징부를 포함할 때 프레넬 렌즈에 대한 표지 층의 배향이다. 그러한 경우에, 시각적 외양은 제2 평면내 축을 제1 평면내 축에 평행하거나 수직한 것이 아니라 비스듬한 각도 φ로 배향되게 배향시킴으로써 실질적으로 향상될 수 있다. 예를 들어, φ는 45 내지 89도 또는 30 내지 89도 범위 내에 있도록 선택될 수 있다. φ의 원하는 값은 전술된 거리 D1에 의존할 수 있지만, 많은 경우에, φ가 60 내지 90도이면 효과가 매력적이며, 45도 미만이지만 약 30도 이상인 각도에서 여전히 흥미로운 왜곡을 유발한다.

표지 층의 상대 위치와 상대 배향 각도 φ의 효과를 제4 예와 관련하여 평가하였다. 제4 예에서, 선형 프레넬 렌즈 필름을 선형 표지 특징부를 갖는 표지 층과 조합시켰다.

이러한 제4 예에 대해, 광학 필름의 구조화된 표면을 ULI 코팅으로 평탄화시키지 않은 것을 제외하고는, 제3 예에서와 실질적으로 동일한 방식으로 프레넬 렌즈 필름을 제조하였다. 따라서, 이러한 프레넬 렌즈 필름은 40 mm 주기 사인곡선 및 그들 각각의 초점 길이가 약 35 mm인 보다 넓은 포커싱/디포커싱 선형 프레넬 렌즈에 의해 실질적으로 완전히 특징지어지는 구조화된 표면을 가졌다. 이어서, 표지 필름을 입수하였다. 표지 필름은 모조 우드 그레인 표지가 상부에 인쇄된 80 마이크로미터 두께의 비닐 필름이었으며, 비닐 필름은 또한 우드 텍스처와 유사한 작은 긴 함입부로 일 면 상에서 엠보싱되었다. 이러한 표지 필름은 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)에 의해 쓰리엠™ 다이-녹(DI-NOC)™ 필름으로서 미국에서 1년 넘게 전에 판매된 모조 우드그레인 필름 제품 내의 구성요소로서 사용된 표지 필름과 실질적으로 동일하였다. 우드-그레인 표지 특징부는 특정 평면내 축을 따라 실질적으로 길었다.

프레넬 렌즈 필름을 표지 필름 전방에 유지시켰고, 조합물을 관찰하였다. 우드-그레인 축이 렌즈 축에 평행하거나 수직하도록 필름이 배향되었으면, 우드-그레인 패턴의 왜곡이 거의 관찰되지 않았다. 또한, 프레넬 렌즈 필름이 표지 필름에 너무 근접하게 유지되었으면, 우드-그레인 패턴의 왜곡이 거의 관찰되지 않았다. 배향 각도 φ가 비스듬하였을 때 그리고 프레넬 렌즈 필름이 표지 필름으로부터 상당한 거리에 유지되었을 때(필름들은 두꺼운 공기 간극에 의해 분리됨), 시각적으로 흥미로운 파형 외양을 생성하는 더욱 큰 왜곡이 관찰되었다. 도 13은 약 60도의 배향 각도 φ와 약 40 mm의 간격 D1에 대한 결과의 사진이다.

제5 예에서, 두꺼운 아크릴 플레이트의 대향 면들에 부착된 프레넬 렌즈 필름과 표지 필름의 추가의 조합을 검토하였다.

이러한 제5 예에 대해, 광학 필름이 20 mm 주기 사인곡선 및 보다 좁은 포커싱/디포커싱 선형 프레넬 렌즈에 의해 실질적으로 완전히 특징지어지는 구조화된 표면을 갖도록 제2 예에서와 실질적으로 동일한 방식으로 프레넬 렌즈 필름을 제조하였다. 포커싱/디포커싱 렌즈의 초점 길이는 약 16 mm였다. 투명 필름 상의 평행 직선으로 구성되는, 쓰리엠™ 파사라(Fasara)™ 장식용 윈도우 필름의 샘플을 표지 층으로서 사용하였다. 이어서, 12 mm 두께의 아크릴 플레이트를 입수하였고, 프레넬 렌즈 필름과 표지 층을 플레이트의 대향 주 표면들에 라미네이팅하였다. 프레넬 렌즈의 패싯이 공기에 노출되도록 프레넬 렌즈 필름을 배향시켰다. 또한, 표지의 연신 축이 렌즈 축에 대해 약 45도의 각도 φ를 형성하도록 필름들을 배향시켰다. 이러한 동일한 구성을 6 mm 두께의 아크릴 플레이트에 대해 그리고 3 mm 두께의 아크릴 플레이트에 대해 반복하였다. 플레이트 두께가 12 mm로부터 6 mm로 그리고 3 mm로 감소함에 따라 감소하는 진폭을 갖고서, 모든 3가지 경우에 파형 외양이 관찰되었다. 3 mm 플레이트에 대한 파 진폭은 약간 작았다.

제6 예에서, 제5 예의 그것과 유사한, 프레넬 렌즈 필름, 표지 필름 및 아크릴 플레이트의 추가의 조합을 검토하였다.

이러한 제6 예에 대해, 프레넬 렌즈 필름의 구조화된 표면을 약 1.18의 굴절률을 갖는 초저굴절률(ULI) 코팅으로 평탄화시킨 것을 제외하고는, 제5 예의 그것과 동일한 프레넬 렌즈 필름, 표지 필름 및 아크릴 플레이트를 사용하였다. 이는 프레넬 렌즈의 초점 길이를 원래의 16 mm로부터 약 30 mm로 증가시켰다. 이번에도, 프레넬 렌즈 필름과 표지 필름이 아크릴 플레이트의 대향 면들에 부착되고 서로에 대해 약 45도의 각도 φ로 배향된 3개의 샘플을 평가하였고, 역시 12 mm, 6 mm 및 3 mm 아크릴 플레이트를 사용하였다. 제5 예의 그것에 비해 감소된 진폭을 갖고서, 이번에도 모든 3가지 경우에 파형 외양이 관찰되었다. 예를 들어, 6 mm 플레이트를 사용한 이러한 제6 예의 실시예는 제5 예의 3 mm 플레이트 실시예의 파 진폭과 대략 동일한 파 진폭을 가졌다. 3 mm 플레이트를 사용한 이러한 제6 예의 실시예에 대해, 효과는 매우 작다.

제7 예에서, 제5 예의 그것과 유사한, 프레넬 렌즈 필름, 표지 필름 및 아크릴 플레이트의 추가의 조합을 검토하였다.

이러한 제7 예에 대해, 프레넬 렌즈 필름 내에 상이한 기하학적 구조의 선형 프레넬 렌즈를 생성하는 상이한 공구를 사용한 것을 제외하고는, 제5 예에서와 유사한 방식으로 프레넬 렌즈 필름을 제조하였다. 이러한 경우에, 프레넬 렌즈는 이번에도 동일한 50 마이크로미터 PET 기부 필름 상의 동일한 고굴절률(n = 1.65) 재료의 선형 평행 프리즘으로 구성되었고, 프리즘은 역시 웨브-교차 방향을 따라 사인곡선형 방식으로 변화되는 경사 시퀀스를 가졌으며, 각각의 사인곡선형 사이클은 하나의 디포커싱 프레넬 렌즈에 인접한 하나의 포커싱 프레넬 렌즈의 세트를 한정하였고, 사인곡선의 주기성은 역시 20 mm였다. 그러나, 이러한 프레넬 렌즈 필름에 대해, 프리즘 패싯은 경사 시퀀스 범위가 최대 +26도로부터 이어서 실질적으로 0도로 감소하고, 이어서 최소 -26도로 더욱 감소하고, 이어서 실질적으로 0도로 증가하고, 이어서 또 다시 최대 +26도로 증가하도록 더욱 크게 기울어졌다. 이들 프레넬 렌즈는 약 10 mm의 초점 길이를 가졌다.

제5 및 제6 예와 유사하게, 프레넬 렌즈 필름을 이어서 아크릴 플레이트의 하나의 주 표면에 부착시켰고(프리즘 패싯이 공기에 노출된 상태로), 선형 마킹을 가진 표지 필름을 플레이트의 대향 주 표면에 부착시켰으며, 표지 필름의 선형 마킹을 프레넬 렌즈의 축에 대해 약 45도의 각도 φ로 배향시켰다. 이번에도 12 mm, 6 mm 및 3 mm 두께의 아크릴 플레이트를 사용하였다. 모든 3가지 경우에 상당한 파형 외양이 관찰되었고, 파 진폭은 대응하는 플레이트 두께에 대해 제5 예의 그것에 비해 컸고 더욱 두드러졌다.

본 명세서에 기술된 프레넬 렌즈 필름과 그의 조합은 또한 가시 광을 그의 구성 파장 또는 색으로 분리시켜 다색 또는 무지개형 시각 효과를 생성하도록 조정되는 가시 광 회절 요소를 포함할 수 있다. 가시 광 회절 요소는 하나 이상의 회절 격자(diffraction grating)를 제공하도록 크기설정되는 홈, 리지, 프리즘 또는 다른 특징부를 포함할 수 있다. 선형으로 연장되는 프레넬 구조체(각각 미러 또는 렌즈)를 갖는 프레넬 미러 필름 및/또는 프레넬 렌즈 필름과 함께 사용될 때, 회절 격자(들)는 또한 예를 들어 직선의 선형 홈 또는 다른 회절 특징부를 사용하여 선형으로 연장될 수 있다. 회절 격자(들)의 연신 축은 프레넬 미러 필름 및/또는 프레넬 렌즈 필름의 프레넬 구조체의 연신 축에 대해 원하는 대로 배향될 수 있다. 몇몇 경우에, 회절 격자 축은 프레넬 구조체의 축에 실질적으로 평행할 수 있다. 몇몇 경우에, 회절 격자 축은 프레넬 렌즈 구조체의 축에 실질적으로 수직할 수 있다. 몇몇 경우에, 회절 격자 축은 프레넬 구조체의 축에 대해 비스듬한 각도로 배향될 수 있다.

회절 격자가 포함되면, 그것은 프레넬 필름에 라미네이팅될 수 있거나, 프레넬 프리즘 홈에 평행한 회절 홈의 경우에, 회절 홈은 엠보싱/캐스팅 공구로 보다 큰 홈의 일부 또는 전부의 면 내에 직접 절단될 수 있다. 일례에서, 600 nm 반복 거리 및 폭을 갖는 정삼각형 형상의 프리즘(60도 꼭지각)이 구리 공구로 각각의 홈의 면 내에 절단되었으며, 구리 공구는 그 외에는 제1 예에 대해 위에서 사용된 것과 실질적으로 동일하였다. 따라서, 구리 공구는 그 홈 각도가 40 mm의 주기를 갖는 사인곡선형 경사 시퀀스로 배열되는 75 마이크로미터 폭의 홈을 구비하였으며, 각각의 홈은 또한 보다 작은 600 nm 회절 홈을 포함하였다. 회절 홈은 복제된 중합체 필름 내의 프레넬 프리즘 상에 회절 하위-구조체를 생성하였다. 구리 공구 및 이러한 공구로 제조된 캐스팅되고 경화된 중합체 필름 둘 모두 상에서 선명한 무지개 패턴이 관찰되었다. 회절 프레넬 렌즈 필름은 전술된 바와 동일한 방식으로 다른 프레넬 렌즈 필름(회절 특징부가 있거나 없는)과 같은 다른 구성요소와 조합될 수 있다.

몇몇 경우에, 개시된 필름 및 조합에 추가의 시각적으로 특유한 특징을 제공하기 위해 패싯형 또는 구조화된 표면의 패턴화된 평탄화가 구현될 수 있다. 예를 들어, 구조화된 표면의 선택된 부분이 그 두께가 구조화된 표면을 평탄화시키기에 충분히 큰 중합체 재료 또는 다른 적합한 재료로 이미지-방식(image-wise) 코팅될 수 있다. 결과적으로 생성된 제품에서, 프레넬 렌즈는 이미지-방식 코팅에 의해 평탄화된 선택된 부분을 제외하고는 구조화된 표면 상의 모든 곳에 형성될 수 있거나, 프레넬 렌즈는 구조화된 표면의 나머지(비-이미지-방식 코팅된 부분)에 대한 굴절률 차이에 비해, 구조화된 표면의 대향 면들 상에서의 실질적으로 감소된 굴절률 차이로 인해 실질적으로 감소된 광학 굴절력을 갖고서 선택된 부분에 형성될 수 있다. 선택된 부분에서의 프레넬 렌즈의 부재(또는 감소된 프레넬 렌즈 굴절력)는 물품의 시각적 특유성에 추가될 수 있는 눈에 띄는 이미지를 제공한다. 이미지-방식 코팅은 임의의 원하는 이미지 또는 패턴을 가질 수 있다. 프리즘을 선택된 영역에서 굴절률 정합 또는 근사-정합 재료로 평탄화시킴으로써 형성되는 그러한 공간 패턴은 프레넬 필름에 대한 표지로 고려될 수 있다.

이미지를 형성하는 목적을 위해, 이미지 형성 평탄화 재료가 프리즘의 굴절률과 정합할 수 있지만 정확히 정합할 필요는 없는 것을 알게 되었다. 오히려, 그것은 단지 프리즘 표면의 나머지 부분과 접촉하는 재료(또는 공기)의 그것과 실질적으로 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 그 프리즘이 굴절률 n = 1.65를 갖는 사인파 프레넬 렌즈 표면 상의 작은 원형 영역에 굴절률 1.49의 접착제를 라미네이팅하였다. 렌즈 표면의 나머지를 공기와 접촉시켰다. 접착제가 프레넬 프리즘의 굴절률과 정합하지 않았더라도, 접착제와 프리즘 사이의 굴절률의 부정합 또는 차이는 구조화된 표면의 나머지에 대한 공기와 프리즘 사이의 굴절률의 부정합 또는 차이보다 훨씬 작았으며, 이는 원형 패턴을 명확하게 관찰할 수 있게 하기에 충분하였다. 라미네이트 내에 사용될 때, 프리즘 표면의 나머지는 ULI 재료 또는 이미지 형성 평탄화 층과 실질적으로 상이한 굴절률을 갖는 다른 재료로 코팅함으로써 평탄화될 수 있다. 이미지-방식 코팅은 저굴절률 평탄화 층이 없을 경우에 프레넬 필름을 표면 또는 다른 프레넬 필름에 접합하기 위해 사용되는 패턴화된 접착제 층일 수 있다. 이러한 방식으로, 프레넬 프리즘 표면의 나머지가 라미네이션 후 공기와 접촉되어 유지된다.

투명 이미지-방식 평탄화 패턴은 플렉소그래픽(flexographic), 그라비어(gravure), 스크린 또는 잉크젯과 같은 임의의 적합한 인쇄 기술을 사용하여 투명하거나 착색된, 접착제, 후-경화성 중합체 층, 에폭시 또는 인쇄 잉크로 형성될 수 있다.

달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 수는 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에 기재된 수치 파라미터는 본 출원의 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 특허청구범위의 범주에 대한 등가물의 원칙의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기재하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 임의의 수치 값이 본 명세서에 기술된 특정 예에 기재되는 경우, 이들은 가능한 한 합리적으로 정확히 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 시험 또는 측정 제한과 관련된 오차를 분명히 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게는 명백할 것이며, 본 발명이 본 명세서에 기재된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 개시된 투명 전도성 물품은 또한 반사-방지 코팅 및/또는 보호 하드 코트를 포함할 수 있다. 독자는, 달리 지시되지 않는 한, 하나의 개시된 실시예의 특징이 또한 다른 모든 개시된 실시예에 적용될 수 있음을 추정해야 한다. 또한, 본 명세서에서 언급된 모든 미국 특허, 특허 출원 공보, 및 다른 특허와 비-특허 문헌이 전술한 개시 내용과 모순되지 않는 정도로 참고로 포함된다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (25)

1. 필름 스택(film stack)으로서,
   제1 평면내 축(in-plane axis)에 대체로 평행하게 각각 연장되는 복수의 제1 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 한정하는 제1 투과성 패싯(transmissive facet)이 상부에 형성되는 제1 필름; 및
   제2 평면내 축에 대체로 평행하게 각각 연장되는 복수의 제2 프레넬 렌즈를 한정하는 제2 투과성 패싯이 상부에 형성되고, 상기 제1 프레넬 렌즈에 의해 투과되는 광을 차단하도록 배치되는 제2 필름을 포함하고,
   상기 제2 평면내 축은 상기 제1 평면내 축에 평행하지 않게 배치되는, 필름 스택.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및/또는 제2 프레넬 렌즈에 의해 투과되는 광을 산란시키도록 배치되는 확산기(diffuser)를 추가로 포함하는, 필름 스택.
3. 제2항에 있어서, 상기 확산기는 10 내지 90% 범위 내의 탁도(haze)를 갖는, 필름 스택.
4. 제2항에 있어서, 상기 확산기는 상기 제1 필름 및/또는 상기 제2 필름 내에 통합되는, 필름 스택.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 평면내 축은 2 내지 90도 범위 내의 각도를 형성하는, 필름 스택.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1 프레넬 렌즈는 제1 평균 폭에 의해 특징지어지고, 상기 복수의 제2 프레넬 렌즈는 상기 제1 평균 폭과 상이한 제2 평균 폭에 의해 특징지어지는, 필름 스택.
7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 제1 프레넬 렌즈는 제1 평균 피치(pitch)에 의해 특징지어지고, 상기 복수의 제2 프레넬 렌즈는 상기 제1 평균 피치와 상이한 제2 평균 피치에 의해 특징지어지는, 필름 스택.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 프레넬 렌즈 중 적어도 일부와 상기 제2 프레넬 렌즈 중 적어도 일부는 입사 평행 광을 포커싱(focusing)하도록 구성되는, 필름 스택.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 프레넬 렌즈 중 적어도 일부와 상기 제2 프레넬 렌즈 중 적어도 일부는 입사 평행 광을 디포커싱(defocusing)하도록 구성되는, 필름 스택.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 프레넬 렌즈는 입사 평행 광을 포커싱하도록 구성되는 정 프레넬 렌즈(positive Fresnel lens)와 입사 평행 광을 디포커싱하도록 구성되는 부 프레넬 렌즈(negative Fresnel lens)가 교번하도록 배열되는, 필름 스택.
11. 제10항에 있어서, 상기 정 및 부 프레넬 렌즈는 서로 인접하는, 필름 스택.
12. 제1항에 있어서, 상기 제1 프레넬 렌즈는 각각 길이 대 폭 종횡비(aspect ratio)를 갖고, 상기 복수의 제1 프레넬 렌즈의 종횡비는 각각 10 초과인, 필름 스택.
13. 제1항에 있어서, 상기 제1 프레넬 렌즈는 각각 평면도에서 직선형이고, 상기 제2 프레넬 렌즈는 각각 평면도에서 직선형이며, 상기 제1 및 제2 프레넬 렌즈는 조합하여 평면도에서 파상 패턴(undulating pattern)을 생성하는, 필름 스택.
14. 장식용 필름 물품으로서,
    실질적으로 0의 제1 경사로부터 증가하는 양의 경사(positive slope)로 최대의 양의 경사까지, 감소하는 양의 경사로 실질적으로 0의 제2 경사까지, 증가하는 음의 경사(negative slope)로 최대의 음의 경사까지, 감소하는 음의 경사로 상기 실질적으로 0의 제1 경사까지의 경사 시퀀스(slope sequence)로 배열되는 투과성 패싯이 상부에 형성되는 구조화된 표면(structured surface)을 포함하고, 상기 시퀀스는 상기 구조화된 표면의 적어도 일부분을 가로질러 실질적으로 중단되지 않는 방식으로 반복되며, 상기 투과성 패싯은 디포커싱 프레넬 렌즈와 교번하는 복수의 포커싱 프레넬 렌즈를 한정하는, 장식용 필름 물품.
15. 제14항에 있어서, 상기 패싯, 상기 포커싱 프레넬 렌즈 및 상기 디포커싱 프레넬 렌즈는 각각 제1 평면내 축에 대체로 평행하게 연장되는, 장식용 필름 물품.
16. 제14항에 있어서, 상기 물품의 주어진 표면 상에 배치되는 표지(indicia)와 조합되는, 장식용 필름 물품.
17. 제16항에 있어서, 상기 패싯, 상기 포커싱 프레넬 렌즈 및 상기 디포커싱 프레넬 렌즈는 각각 제1 평면내 축에 대체로 평행하게 연장되고, 상기 표지는 상기 제1 평면내 축에 대해 각도 φ로 배치되는 제2 평면내 축에 대체로 평행하게 연장되는 하나 이상의 특징부(feature)를 포함하며, 상기 각도 φ는 2 내지 88도 범위 내에 있고, 상기 표지는 상기 포커싱 프레넬 렌즈로부터 축방향 거리 D1에 배치되며, 상기 포커싱 프레넬 렌즈 중 적어도 일부는 상기 포커싱 프레넬 렌즈로부터 축방향 거리 D2에 배치되는 초점을 갖고, D1 > (D2)/10인, 장식용 필름 물품.
18. 제16항에 있어서, 상기 주어진 표면은 상기 구조화된 표면인, 장식용 필름 물품.
19. 제14항에 있어서, 상기 경사 시퀀스는 실질적으로 사인곡선형(sinusoidal)인, 장식용 필름 물품.
20. 제14항에 있어서, 상기 투과성 패싯을 덮는 저굴절률 평탄화 층(low refractive index planarization layer)을 추가로 포함하는, 장식용 필름 물품.
21. 제15항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈는 각각 평면도에서 직선형인, 장식용 필름 물품.
22. 제15항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈 각각은 파상 경로를 한정하는, 장식용 필름 물품.
23. 제14항에 있어서, 상기 포커싱 및 디포커싱 프레넬 렌즈에 의해 투과되는 광을 산란시키도록 배치되는 확산기를 추가로 포함하는, 장식용 필름 물품.
24. 제14항에 있어서, 상기 장식용 필름 물품에 의해 투과되는 가시 광을 그의 구성 색으로 분리시켜 다색 시각 효과를 생성하도록 조정되는 가시 광 회절 요소(visible light diffractive element)를 추가로 포함하는, 장식용 필름 물품.
25. 제15항에 있어서, 상기 장식용 필름 물품에 의해 투과되는 가시 광을 그의 구성 색으로 분리시켜 다색 시각 효과를 생성하도록 조정되는 가시 광 회절 요소를 추가로 포함하고,
    상기 가시 광 회절 요소는 상기 제1 평면내 축에 대체로 평행한 제2 평면내 축에 대체로 평행하게 연장되는, 장식용 필름 물품.

Images