KR20150134389A - 분할된 광 확산 구조물을 갖는 양면 필름 - Google Patents
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Abstract
양면 광학 필름은 하나의 주 표면 상에 형성된 연장된 분할된 확산 구조물 및 반대편 주 표면 상에 형성된 연장된 프리즘을 갖는다. 각각의 분할된 확산 구조물의 일 부분은 낮은 광 확산 특징을 갖고, 다른 부분은 높은 광 확산 특징을 갖는다. 각각의 분할된 확산 구조물에 대해, 낮은 광 확산 부분은 높은 광 확산 부분에 나란히 배치될 수 있다. 분할된 확산 구조물은 프리즘과 일대일 대응으로 배열될 수 있다. 주어진 프리즘의 하나의 경사 표면으로부터 주어진 프리즘 내로 들어가는 광은 분할된 확산 구조물의 낮은 광 확산 부분을 통하여 투과되는 광과 주로 관련될 수 있고, 주어진 프리즘의 다른 경사 표면으로부터 주어진 프리즘 내로 들어가는 광은 높은 광 확산 부분을 통하여 투과되는 광과 주로 관련될 수 있다.
Description
본 발명은 대체적으로 미세구조화된 광학 필름에 관한 것으로서, 특히 서로 반대편인 주 표면들 둘 모두가 구조화된 필름과, 그러한 필름을 포함하는 물품 및 시스템, 및 그러한 필름에 관계된 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 양면 광학 필름이라고 하는, 서로 반대편인 주 표면들 상에 구조화된 표면을 갖는 광학 필름이 공지되어 있다. 일부 그러한 필름에서, 하나의 구조화된 표면에는 렌티큘러 특징부가 형성되고 다른 구조화된 표면에는 프리즘 특징부가 형성되어 있다. 프리즘 특징부 대 렌티큘러 특징부의 일대일 대응이 있고, 개별 프리즘 특징부는 신장되고, 서로 평행하게 그리고 또한 신장되어 있는 개별 렌티큘러 특징부에 평행하게 연장된다. 그러한 필름은 무안경 입체(autostereoscopic) 3D 디스플레이 시스템에서 광학 광 방향전환 필름으로서 사용하기 위해 개시되었다. 예를 들어, 미국 특허 제8,035,771호(브로트(Brott) 외) 및 제8,068,187호(호이징가(Huizinga) 외), 및 미국 특허 출원 공개 제2005/0052750호(킹(King) 외), 제2011/0149391호(브로트 외), 및 제2012/0236403호(시코라(Sykora) 외)를 참조하라.
광학 필름의 일 면 상에 형성된 구조물이 낮은 광 확산 특징을 갖는 일 부분과, 높은 광 확산 특징을 갖는 나란히 배치된 다른 부분으로 분할된 새로운 부류의 양면 광학 필름을 개발해 왔다. 인접한 높은 광 확산 부분과 조합한 하나의 낮은 광 확산 부분은 분할된 확산 구조물로 지칭될 수 있다. 높은 광 확산 특징은 조면화되고 그리고/또는 만곡된 표면(예를 들어, 렌즈릿(lenslet) 또는 그의 일부)과 관련될 수 있고, 낮은 광 확산 특징은 평활한 표면과 관련될 수 있고, 일부 경우에 표면은 또한 평탄할 수 있는 한편 다른 경우에 표면은 만곡될 수 있다. 분할된 확산 구조물은 연장되거나 신장될 수 있고, 광학 필름의 반대편 면 상의 구조화된 표면에서, 예를 들어, 프리즘 특징부의 분할된 확산 구조물에 대한 일대일 대응으로, 연장되거나 신장된 (예를 들어, 선형의) 프리즘 특징부와 조합될 수 있다. 주어진 프리즘 특징부의 하나의 경사 표면으로부터 주어진 프리즘 특징부 내로 들어가는 광은 그의 연관된 분할된 확산 구조물의 낮은 광 확산 부분을 통하여 투과되는 광과 주로 관련될 수 있고, 주어진 프리즘 특징부의 다른 경사 표면으로부터 주어진 프리즘 특징부 내로 들어가는 광은 구조물의 높은 광 확산 부분을 통하여 투과되는 광과 주로 관련될 수 있다. 적합한 도광체 및 광원들과 조합된 경우, 그러한 광학 필름은 전자적으로 절환가능한 선택적 프라이버시(privacy) 능력을 갖는 디스플레이 시스템 및 전자적으로 절환가능한 선택적 스포트라이트(spotlight) 능력을 갖는 조명 시스템을 포함하는 독특한 광학 시스템을 제공하는 데 사용될 수 있다.
본 출원은, 그 중에서도, 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖는 양면 광학 필름을 추가로 개시하는데, 복수의 연장된 프리즘들이 제1 구조화된 표면 상에 형성되고 복수의 연장된 분할된 확산 구조물들이 제2 구조화된 표면 상에 형성되며, 각각의 분할된 확산 구조물은 낮은 확산 부분에 나란히 배치된 높은 확산 부분을 갖고, 프리즘 및 분할된 확산 구조물은 프리즘 대 분할된 확산 구조물의 일대일 대응으로 배열된다.
각각의 프리즘은 그의 일 면 상에 제1 경사 표면을 그리고 그의 타 면 상에 제2 경사 표면을 가질 수 있고, 주어진 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분은 그의 관련된 프리즘의 제1 경사 표면을 통하여 투과된 광과 주로 관련될 수 있다. 주어진 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분은 관련된 프리즘의 제2 경사 표면을 통하여 투과된 광과 주로 관련될 수 있다.
분할된 확산 구조물의 각각에 대해, 낮은 확산 부분은 평활한 표면 특징을 가질 수 있고 높은 확산 부분은 조면화된 표면 특징을 가질 수 있다. 분할된 확산 구조물의 각각은 제2 구조화된 표면의 만곡된 세그먼트를 포함할 수 있고, 각각의 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분 및 높은 확산 부분은 각각 만곡된 세그먼트의 평활한 부분 및 조면화된 부분을 포함할 수 있다.
각각의 분할된 확산 구조물에 대해, 높은 확산 부분은 조면화된 부분일 수 있고 낮은 확산 부분은 렌즈릿일 수 있다. 각각의 분할된 확산 구조물에 대해, 높은 확산 부분은 렌즈릿일 수 있고 낮은 확산 부분은 평탄할 수 있다. 각각의 분할된 확산 구조물의 렌즈릿은 발산 렌즈릿(diverging lenslet)일 수 있다. 각각의 분할된 확산 구조물의 렌즈릿은 대안적으로 수렴 렌즈릿(converging lenslet)일 수 있다.
분할된 확산 구조물은 서로 평행한 각각의 신장 축을 따라 연장될 수 있고, 분할된 확산 구조물의 각각에 대해, 낮은 확산 부분 및 높은 확산 부분은 평면도로 볼 때 신장 축에 평행한 경계를 따라서 만날 수 있다. 프리즘은 서로 평행한 각각의 제1 신장 축을 따라 연장될 수 있고, 분할된 확산 구조물은 서로 평행한 각각의 제2 신장 축을 따라 연장될 수 있고, 제1 신장 축은 제2 신장 축에 평행할 수 있다.
광학 필름은 기준 평면을 한정할 수 있고, 프리즘은 각각의 프리즘 광학 축을 가질 수 있고, 각각의 프리즘 광학 축은 기준 평면에 직각일 수 있다. 대안적으로, 복수의 프리즘 광학 축은 기준 평면에 직각인 법선 축에 대해 기울어질 수 있다. 게다가, 각각의 분할된 확산 구조물은 확산 구조물 광학 축을 가질 수 있고, 그리고 각각의 확산 구조물 광학 축은 기준 평면에 직각일 수 있거나, 복수의 확산 구조물 광학 축은 기준 평면에 직각인 법선 축에 대해 기울어질 수 있다.
광학 시스템은 임의의 그러한 양면 광학 필름, 및 광을 우선적으로 경사 각들로 방출하도록 구성된 주 표면을 갖는 도광체를 포함할 수 있는데, 여기서 광학 필름은 도광체에 인접하게 배치되고, 도광체의 주 표면으로부터 방출된 광이 제1 구조화된 표면을 통하여 광학 필름 내로 들어가도록 배향된다.
또한, 광을 방출하도록 구성된 주 표면을 갖는 도광체, 상이한 각각의 제1 및 제2 방향을 따라서 광을 도광체 내로 주입하도록 구성된 제1 및 제2 광원, 및 양면 광학 필름을 포함하는 광학 시스템이 개시된다. 광학 필름은 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖고, 도광체에 인접하게 배치되고, 도광체의 주 표면으로부터 방출된 광이 제1 및 제2 광원 중 어느 광원에 전원공급되는가의 함수로서 출력 빔을 제공하도록 광학 필름에 의해 편향되고 그를 통과하도록 배향된다. 제1 광원에 전원공급되고 제2 광원에 전원공급되지 않은 경우에 출력 빔은 넓은 출력 빔이고, 제2 광원에 전원공급되고 제1 광원에 전원공급되지 않은 경우에 출력 빔은 좁은 출력 빔이다.
넓은 출력 빔은 빔 폭(FWHM)이 주어진 관찰 평면에서 40도 이상일 수 있고, 좁은 출력 빔은 빔 폭(FWHM)이 주어진 관찰 평면에서 30도 이하일 수 있다. 좁은 출력 빔은 관찰 평면에서 넓은 출력 빔에 의해 포괄될, 즉 그 내에 전체적으로 포함될 수 있다. 광학 필름은 도광체를 대면하는 제1 구조화된 표면 및 제1 구조화된 표면에 반대편인 제2 구조화된 표면을 가질 수 있다. 복수의 연장된 프리즘은 제1 구조화된 표면 상에 형성될 수 있고, 복수의 연장된 분할된 확산 구조물은 제2 구조화된 표면 상에 형성될 수 있으며, 각각의 분할된 확산 구조물은 낮은 확산 부분에 나란히 배치된 높은 확산 부분을 갖고, 프리즘 및 분할된 확산 구조물은 프리즘 대 분할된 확산 구조물의 일대일 대응으로 배열될 수 있다.
시스템은 또한 제1 및 제2 광원에 결합된 스위치를 포함할 수 있다. 시스템은 디스플레이를 포함할 수 있고, 스위치는 디스플레이에 절환가능한 프라이버시/공유 기능을 제공할 수 있다. 시스템은 조명기구, 작업등, 또는 유사한 조명 디바이스를 포함할 수 있고, 스위치는 디바이스에 절환가능한 스포트라이트 기능을 제공할 수 있다.
또한, 디스플레이 패널, 디스플레이 패널 뒤에 배치되고 하나 이상의 제1 광원 및 하나 이상의 제2 광원을 포함하는 백라이트, 및 하나 이상의 제1 광원에 그리고 하나 이상의 제2 광원에 결합되어 그러한 광원에 선택적 전원공급하는 스위치를 포함하는 디스플레이 시스템이 개시된다. 백라이트는 하나 이상의 제1 광원이 온(ON)이고 하나 이상의 제2 광원이 오프(OFF)일 때 제1 출력 광 빔을 제공하도록 구성될 수 있고, 하나 이상의 제1 광원이 오프이고 하나 이상의 제2 광원이 온일 때 제2 출력 광 빔을 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 제1 출력 광 빔은 제2 출력 광 빔보다 더 넓은 각의 확산을 가질 수 있어서, 스위치가 디스플레이 시스템에 절환가능한 프라이버시/공유 기능을 제공하게 한다.
백라이트는 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖는 양면 광학 필름을 포함할 수 있고, 광학 필름은 제1 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 프리즘; 및 제2 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 분할된 확산 구조물을 포함하고, 각각의 분할된 확산 구조물은 낮은 확산 부분에 나란히 배치된 높은 확산 부분을 갖는다. 프리즘 및 분할된 확산 구조물은 프리즘 대 분할된 확산 구조물의 일대일 대응으로 배열될 수 있다. 백라이트는 도광체를 포함할 수 있다.
관련된 방법, 시스템, 및 물품이 또한 개시된다.
본 발명의 이들 및 다른 태양은 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도, 상기의 개요는 청구된 요지에 대한 제한으로서 해석되어서는 안되며, 그 요지는 절차의 수행 동안에 보정될 수 있는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
도 1a는 양면 광학 필름을 포함하는 예시적인 디스플레이 시스템의 개략 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 디스플레이 시스템에서 백라이트로서 역할을 할 수 있거나 다른 응용에서 사용될 수 있는 조명 시스템의 개략 사시도이다.
도 2는 도광체의 두 개의 주 표면 상의 예시적인 표면 구조물을 과장된 방식으로 도시하는 도광체의 개략 사시도이다.
도 2a는 시준된 광원과 조합된 도 2의 도광체의 도면으로서, 도광체의 주어진 측부 상의 어느 광원이 온으로 되는가의 함수로서 도광체가 어떻게 효과적으로 세분 또는 분할될 수 있는가를 예시한다.
도 3은 하나의 광원에 전원공급되고 이 광원이 양면 광학 필름으로부터 출사하는 넓은 출력 빔을 생성하는 도 1b의 것과 같은 조명 시스템의 개략 측면도이다.
도 4a는 도3의 조명 시스템이지만 반대편 광원에 전원공급되고 이 광원이 양면 광학 필름으로부터 출사하는 좁은 출력 빔을 생성하는 조명 시스템의 개략 측면도이다.
도 4b는 도 4a와 유사하지만 빔 웨이스트(beam waist)를 갖는 변형된 좁은 출력 빔을 생성하도록 양면 광학 필름이 변형된 조명 시스템의 개략 측면도이다.
도 5는 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 6은 도 5의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 6a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 6의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 6b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 6의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 7은 다른 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 8은 도 7의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 8a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 8의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 8b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 8의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 9는 다른 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 10은 도 9의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 10a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 10의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 10b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 10의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 11은 다른 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 12는 도 11의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 12a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 12의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 12b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 12의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 13은 다른 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 14는 도 13의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 14a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 14의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 14b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 14의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 15는 분할된 확산 구조물들이 그들 각각의 프리즘들과 정렬되고, 그리고 분할된 확산 구조물들의 피치가 프리즘들의 피치와 동일한, 예시적인 양면 광학 필름 또는 그의 일부의 개략 측면도이다.
도 16은 분할된 확산 구조물들의 피치가 프리즘 피치와 상이한, 예시적인 양면 광학 필름 또는 그의 일부의 개략 측면도이다.
도 17은 분할된 확산 구조물 피치가 프리즘 피치와 상이하고 프리즘이 필름 상의 위치의 함수로서 기울어져 있는 광학 축을 갖는, 예시적인 양면 광학 필름 또는 그의 일부의 개략 측면도이다.
도 18은 요소들이 서로에 대해 병진이동식 및 회전식으로 정렬된, 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 개략 측면도이다.
도 19는 요소들이 서로에 대해 병진이동식 및 회전식으로 오정렬되고 상이한 양으로 기울어진, 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 개략 측면도이다.
도 20a는 주어진 양면 광학 필름 상에 입사된 경사 광의 입력 빔 및 필름에 의해 생성된 넓은 각의 출력 광 빔의 가능한 각 분포(angular distribution)의 단순화된 도표이다.
도 20b는 도 20a의 양면 광학 필름 상에 입사된 경사 광의 상이한 입력 빔 및 필름에 의해 생성된 좁은 각의 출력 광 빔의 가능한 각 분포의 단순화된 도표이다.
도 21은 예시적인 양면 광학 필름을 이용하는 디스플레이 시스템의 개략 상면도 또는 측면도이다.
도 22는 다른 예시적인 양면 광학 필름을 이용하는 다른 디스플레이 시스템의 개략 상면도 또는 측면도이다.
도 23은 예시적인 양면 광학 필름을 이용하는 조명기구의 개략 측면도이다.
도 24는 다른 예시적인 양면 광학 필름을 이용하는 다른 조명기구의 개략 측면도이다.
도 25a 내지 도 25e는 양면 광학 필름 및/또는 도광체가 가질 수 있는 일부 평면 및 비평면 형상들을 보여주는 광학 시스템의 개략 사시도이다.
도 26은 도 5 및 도 6의 것과 유사한 양면 광학 필름에 의해 생성된 출력 빔에 대한 편각(polar angle)의 함수로서의 모델링된(modeled) 휘도의 그래프로서, 그래프는 넓은 각의 출력 빔 및 좁은 각의 출력 빔을 도시한다.
도 27은 도 7 및 도 8의 것과 유사한 양면 광학 필름에 의해 생성된 출력 빔에 대한 편각의 함수로서의 모델링된 휘도의 그래프로서, 그래프는 넓은 각의 출력 빔 및 좁은 각의 출력 빔을 도시한다.
도 28a 및 도 28b는 각각 도 27의 모델링된 넓은 각 및 좁은 각의 출력 빔들의 등광도 극좌표 그래프(polar iso-candela graph)이다.
도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1b는 도 1a의 디스플레이 시스템에서 백라이트로서 역할을 할 수 있거나 다른 응용에서 사용될 수 있는 조명 시스템의 개략 사시도이다.
도 2는 도광체의 두 개의 주 표면 상의 예시적인 표면 구조물을 과장된 방식으로 도시하는 도광체의 개략 사시도이다.
도 2a는 시준된 광원과 조합된 도 2의 도광체의 도면으로서, 도광체의 주어진 측부 상의 어느 광원이 온으로 되는가의 함수로서 도광체가 어떻게 효과적으로 세분 또는 분할될 수 있는가를 예시한다.
도 3은 하나의 광원에 전원공급되고 이 광원이 양면 광학 필름으로부터 출사하는 넓은 출력 빔을 생성하는 도 1b의 것과 같은 조명 시스템의 개략 측면도이다.
도 4a는 도3의 조명 시스템이지만 반대편 광원에 전원공급되고 이 광원이 양면 광학 필름으로부터 출사하는 좁은 출력 빔을 생성하는 조명 시스템의 개략 측면도이다.
도 4b는 도 4a와 유사하지만 빔 웨이스트(beam waist)를 갖는 변형된 좁은 출력 빔을 생성하도록 양면 광학 필름이 변형된 조명 시스템의 개략 측면도이다.
도 5는 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 6은 도 5의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 6a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 6의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 6b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 6의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 7은 다른 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 8은 도 7의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 8a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 8의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 8b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 8의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 9는 다른 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 10은 도 9의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 10a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 10의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 10b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 10의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 11은 다른 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 12는 도 11의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 12a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 12의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 12b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 12의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 13은 다른 예시적인 양면 광학 필름의 일부의 개략 사시도이다.
도 14는 도 13의 것과 동일하거나 유사한 설계를 갖는 양면 광학 필름의 일부의 개략 측면도로서, 이 도면은 하나의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍을 도시한다.
도 14a는 프리즘의 제1 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 14의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 14b는 프리즘의 제2 경사 표면 내로 들어가는 경사 광이 어떻게 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로 주로 지향되는가를 도시하도록 광선이 추가된 도 14의 필름 부분의 개략 측면도이다.
도 15는 분할된 확산 구조물들이 그들 각각의 프리즘들과 정렬되고, 그리고 분할된 확산 구조물들의 피치가 프리즘들의 피치와 동일한, 예시적인 양면 광학 필름 또는 그의 일부의 개략 측면도이다.
도 16은 분할된 확산 구조물들의 피치가 프리즘 피치와 상이한, 예시적인 양면 광학 필름 또는 그의 일부의 개략 측면도이다.
도 17은 분할된 확산 구조물 피치가 프리즘 피치와 상이하고 프리즘이 필름 상의 위치의 함수로서 기울어져 있는 광학 축을 갖는, 예시적인 양면 광학 필름 또는 그의 일부의 개략 측면도이다.
도 18은 요소들이 서로에 대해 병진이동식 및 회전식으로 정렬된, 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 개략 측면도이다.
도 19는 요소들이 서로에 대해 병진이동식 및 회전식으로 오정렬되고 상이한 양으로 기울어진, 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 개략 측면도이다.
도 20a는 주어진 양면 광학 필름 상에 입사된 경사 광의 입력 빔 및 필름에 의해 생성된 넓은 각의 출력 광 빔의 가능한 각 분포(angular distribution)의 단순화된 도표이다.
도 20b는 도 20a의 양면 광학 필름 상에 입사된 경사 광의 상이한 입력 빔 및 필름에 의해 생성된 좁은 각의 출력 광 빔의 가능한 각 분포의 단순화된 도표이다.
도 21은 예시적인 양면 광학 필름을 이용하는 디스플레이 시스템의 개략 상면도 또는 측면도이다.
도 22는 다른 예시적인 양면 광학 필름을 이용하는 다른 디스플레이 시스템의 개략 상면도 또는 측면도이다.
도 23은 예시적인 양면 광학 필름을 이용하는 조명기구의 개략 측면도이다.
도 24는 다른 예시적인 양면 광학 필름을 이용하는 다른 조명기구의 개략 측면도이다.
도 25a 내지 도 25e는 양면 광학 필름 및/또는 도광체가 가질 수 있는 일부 평면 및 비평면 형상들을 보여주는 광학 시스템의 개략 사시도이다.
도 26은 도 5 및 도 6의 것과 유사한 양면 광학 필름에 의해 생성된 출력 빔에 대한 편각(polar angle)의 함수로서의 모델링된(modeled) 휘도의 그래프로서, 그래프는 넓은 각의 출력 빔 및 좁은 각의 출력 빔을 도시한다.
도 27은 도 7 및 도 8의 것과 유사한 양면 광학 필름에 의해 생성된 출력 빔에 대한 편각의 함수로서의 모델링된 휘도의 그래프로서, 그래프는 넓은 각의 출력 빔 및 좁은 각의 출력 빔을 도시한다.
도 28a 및 도 28b는 각각 도 27의 모델링된 넓은 각 및 좁은 각의 출력 빔들의 등광도 극좌표 그래프(polar iso-candela graph)이다.
도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
개시된 양면 광학 필름의 독특한 특성을 이용할 수 있는 광학 시스템(100)이 도 1a에 도시되어 있다. 이 경우, 광학 시스템(100)은 디스플레이 시스템이지만, 조명기구 또는 작업등과 같은 환경 조명 디바이스(ambient lighting device)를 포함하는 다른 디바이스 및 응용예가 또한 고려된다. 시스템(100)은 선택된 특징부의 방향 및 배향이 더 용이하게 논의될 수 있도록 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다. 시스템(100)은 디스플레이 패널(120), 예를 들어 액정 디스플레이(LCD) 패널, 및 디스플레이 패널(120)에 광을 제공하도록 위치된 백라이트(130)를 포함한다. 백라이트(130)는 하나 이상의 도광체(150), 하나 이상의 제1 광원(134), 및 하나 이상의 제2 광원(132)을 포함한다. 백라이트(130)는 상세한 설명이 아래에서 추가로 논의되는 양면 광학 필름(140)을 또한 포함한다. 좌표계의 x-y 평면은 도광체(150) 및 디스플레이 패널(120)의 평면에 또한 전형적으로 평행한 필름(140)의 평면에 평행하게 놓이는 것으로 상정된다.
광원(132, 134)은 도광체의 서로 반대편인 단부들 상에 배치되어 반대 방향으로부터 도광체 내로 광을 주입한다. 각각의 광원은 명목상의 백색이고 원하는 색조 또는 색 온도를 갖는 광을 방출할 수 있다. 대안적으로, 각각의 광원은 유색 광, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 또는 다른 알려진 비백색으로 인지되는 광을 방출할 수 있고, 그리고/또는 자외 광 및/또는 적외 광(근적외 광 포함)을 방출할 수 있다. 광원은 또한 한 무리의 개별 발광 디바이스들일 수 있거나 이들을 포함할 수 있고, 이들의 일부 또는 모두는 비백색인 유색 광을 방출할 수 있지만, 개별 디바이스들로부터의 광의 조합이, 예를 들어 적색, 녹색, 및 청색 광의 합으로부터, 명목상의 백색 광을 생성할 수 있다. 도광체의 서로 반대편인 단부들 상의 광원들은 상이한 백색 또는 비백색의 광을 방출할 수 있거나, 또는 이들은 동일한 색의 광을 방출할 수 있다. 광원(132, 134)은 임의의 공지된 설계 또는 유형의 것일 수 있고, 예를 들어, 하나 또는 둘 모두는 냉 음극 형광 램프(CCFL)일수 있거나 이를 포함할 수 있고, 하나 또는 둘 모두는 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드와 같은 하나 이상의 무기 고체 상태 광원일 수 있거나 이를 포함할 수 있고, 하나 또는 둘 모두는 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 하나 이상의 유기 고체 상태 광원일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 도면에서 광원을 나타내는 데 사용되는 둥근 형상은 단지 개략적인 것이고, LED(들), 또는 임의의 다른 적합한 유형의 광원을 배제하려는 것으로 이해되어서는 안된다. 광원(132, 134)은 바람직하게는, 어느 하나가 온 상태(최대 또는 그렇지 않다면 유의한 광 출력을 생성함)로 전원공급될 수 있는 한편 다른 하나는 오프 상태(광 출력을 거의 또는 전혀 생성하지 못함)를 유지할 수 있도록, 또는 원한다면 둘 모두가 동시에 온 상태에 있을 수 있고 둘 모두가 사용하지 않는 동안 오프로 될 수 있도록 전자적으로 제어가능하다. 많은 경우에, 광원(132, 134)이 절환 속도에 관한 임의의 특정 요건을 만족할 필요는 없다. 예를 들어, 광원(132, 134) 중 어느 하나 또는 둘 모두가 사람의 눈이 감지할 수 없는 속도(예를 들어, 적어도 30 또는 60 ㎐)로 오프 상태와 온 상태 사이에서 반복적으로 전이가능할 수 있더라도, 그러한 능력이 많은 실시 형태에서 필요하지는 않다 (깜빡임이 없는 작동의 경우, 전이 속도가 50 내지 70 ㎐ 이상의 범위에 있을 수 있고; 양면 작동(two-sided operation)의 경우, 전이 속도는 디스플레이 패널(만일 있다면) 및 광원에 대해 100 내지 140 ㎐ (이상)의 범위에 있을 수 있다.) 따라서, 온 상태와 오프 상태 사이에 훨씬 더 느린 특징적 전이 시간을 갖는 광원들이 또한 사용될 수 있다.
도광체(150)는 제1 광원(134)에 인접한 제1 광 입력 면(150c) 및 제2 광원(132)에 인접한 반대편의 제2 광 입력 면(150d)을 포함한다. 제1 도광체 주 표면(150b)이 제1 면(150c)과 제2 면(150d) 사이에서 연장된다. 제1 주 표면(150b)에 반대편인 제2 도광체 주 표면(150a)이 제1 면(150c)과 제2 면(150d) 사이에서 연장된다. 도광체(150)의 주 표면(150b, 150a)은 서로에 대해 실질적으로 평행할 수 있거나, 또는 이들은 도광체(150)가 쇄기 형상이도록 평행하지 않을 수 있다. 광은 도광체(150)의 어느 하나의 표면(150b, 150a)으로부터 반사 또는 방출될 수 있지만, 일반적으로 광은 표면(150a)으로부터 방출되고 표면(150b)으로부터 반사된다. 일부 경우에, 제2 표면(150a)을 통해 나오는 광을 방향전환시키는 데 도움이 되기 위해 고 반사성 표면이 제1 표면(150b) 상에 또는 이에 인접하게 제공될 수 있다. 광 추출 특징부(153), 예를 들어 얕은 프리즘, 렌티큘러 특징부, 백색 점(white dot), 헤이즈 코팅(haze coating) 및/또는 다른 특징부가 도광체(150)의 하나 또는 둘 모두의 주 표면(150b, 150a) 상에 배치될 수 있다. 도광체에 대한 예시적인 광 추출 특징부는 도 2와 관련하여 아래에서 논의된다. 광 추출 특징부(153)는 주 표면(150a)으로부터 방출된 광이, x-z 평면에서 측정될 때 z-축에 평행하거나 그로부터 단지 약간 편향된 법선 또는 거의 법선 전파 방향으로 전파하는 것보다는 오히려, (다시 x-z 평면에서 측정될 때) 공기 중에서 큰 경사 각으로 우선적으로 전파되도록 전형적으로 선택된다. 예를 들어, 표면(150a)으로부터 공기 중으로 방출된 광은 60도 이상, 또는 70도 이상, 또는 80도 이상의 표면 법선(z-축)에 대한 각을 이루는 피크 세기 방향을 가질 수 있는데, 피크 세기 방향은 따라갈 때 x-z 평면 내의 출력 빔의 세기 분포가 최대인 방향을 나타낸다.
도광체(150)는 중실 형태를 가질 수 있는데, 즉 이는 제1 주 표면(150b)과 제2 주 표면(150a) 사이에 전체적으로 중실인 내부를 가질 수 있다. 중실 재료는 임의의 적합한 광 투과 재료, 예컨대, 유리, 아크릴, 폴리에스테르, 또는 다른 적합한 중합체 또는 비중합체 재료일수 있거나 이를 포함할 수 있다. 대안적으로, 도광체(150)는 중공일 수 있는데, 즉 그의 내부가 공기 또는 다른 기체, 또는 진공일 수 있다. 중공인 경우, 도광체(150)에는 그의 서로 반대편인 면들 상에 광학 필름들 또는 유사한 구성요소들이 제공되어 제1 및 제2 주 표면(150a, 150b)을 제공한다. 중공 도광체는 또한 다수의 도광체로 분할 또는 세분될 수 있다. 중실이든 중공이든 간에, 도광체(150)는 실질적으로 평면일 수 있거나, 또는 이는 비평면, 예를 들어, 파형이거나 만곡될 수 있고, 곡률은 (평면에 가깝게) 작거나 또는 클 수 있고, 이는 도광체가 자체로 만곡되어 완전한 또는 부분적인 튜브를 형성하는 경우를 포함한다. 그러한 튜브는, 만곡된 형상 예컨대 원 또는 타원, 또는 다각형 형상 예컨대 정사각형, 직사각형, 또는 삼각형, 또는 임의의 그러한 형상들의 조합을 포함하여 임의의 원하는 단면 형상을 가질 수 있다. 이와 관련하여 중공 튜브형 도광체는 중공 튜브를 형성하도록 자체가 휘어진 단일 조각의 광학 필름 또는 유사한 구성요소(들)로 제조될 수 있는데, 이 경우 도광체의 제1 및 제2 주 표면은 둘 모두 그러한 광학 필름 또는 구성요소(들)에 의해 제공되는 것으로 이해될 수 있다. 곡률은 x-z 평면에서만, 또는 y-z 평면에서만, 또는 두 평면 모두에서 있을 수 있다. 비록 도광체 및 양면 필름이 비평면일 수 있더라도, 단순화를 위하여, 이들은 도면에 평면인 것으로서 도시되어 있고; 전자의 경우, 그가 평면인 것으로 보이도록 도광체 및/또는 광학 필름의 충분히 작은 부분을 도시하는 것으로 도면을 해석할 수 있다. 중실이든 중공이든 간에, 구성의 재료(들) 및 그들 각각의 두께에 따라서, 도광체는 물리적으로 강성일 수 있거나 이는 가요성일 수 있다. 가요성 도광체 또는 광학 필름은 굽혀질 수 있거나 또는 그렇지 않다면 그의 형상을 평면인 것으로부터 만곡된 것으로 또는 그 반대로, 또는 일 평면에서 만곡된 것으로부터 직교 평면에서 만곡된 것으로 변화시키도록 조작될 수 있다.
양면 광학 필름(140)은 디스플레이 패널(120)과 도광체(150) 사이에 배치된다. 필름(140)은 서로 반대편인 구조화된 표면들을 갖는다. 도광체(150)로부터 멀어지게 배향된 구조화된 표면 상에는, 분할된 확산 구조물(142)이 형성된다. 분할된 확산 구조물(142)은 인접하게 연장된 렌즈릿들로서 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있고, 이의 더 상세한 사항은 단순화를 위하여 도면에서 생략되지만 아래에서 추가로 설명된다. 대안적인 설계의 분할된 확산 구조물이 또한 아래에서 설명된다.
도광체(150)를 향하여 배향된, 필름(140)의 반대편인 구조화된 표면 상에 프리즘(141)이 형성된다. 이러한 배향에서, 도광체(150)의 주 표면(150a)으로부터 방출된 광은 프리즘(141)으로 입사하는데, 이는 입사광을 편향시키는 것을 돕는다. 입사광은 필름(140)에 의해 편향되고 그를 통과하여, 필름(140)으로부터 출사하는 출력 광 빔을 제공한다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 출력 빔의 특성은 광원(132, 134) 중 어느 것이 온 상태에 있는가에 의해 강하게 영향을 받는다. 하나의 광원이 온인 경우, 출력 빔은 넓은 각의 빔일 수 있다. 반대편 광원이 온인 경우, 출력 빔은 좁은 각의 빔일 수 있다.
프리즘(141) 및 분할된 확산 구조물(142) 둘 모두는 전형적으로 선형일 수 있거나, 또는 하나 또는 둘 모두가 정확히 선형이 아닌 (예를 들어, 직선이 아닌) 경우에, 이들은 달리 특정 면내(in-plane) 축을 따라서 연장되거나 신장된다. 따라서, 분할된 확산 구조물(142)들은 서로 평행한 각각의 확산 구조물 축을 따라서 연장될 수 있다. 하나의 그러한 축이 y-축에 평행한 것으로 상정되는 축(144)으로서 도 1b에 도시되어 있다. 프리즘(141)들은 서로 평행한 각각의 프리즘 축을 따라서 연장될 수 있다. 확산 구조물의 신장 축은 프리즘의 신장 축에 전형적으로 평행하다. 완벽한 평행관계가 요구되지는 않고, 완벽한 평행관계로부터 약간 벗어난 축도 또한 평행한 것으로 고려될 수 있지만, 오정렬은 양면 필름의 작업 표면 상의 주어진 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 길이를 따른 상이한 위치에서 이들 쌍 사이의 상이한 양의 정합을 가져오고 -- 그리고 (아래에서 논의되는 바와 같이, 정합 정도가 상응하는 정점들 또는 다른 기준점들의 정밀한 정렬을 갖도록 맞춰지는지 또는 의도된 오정렬을 갖도록 맞춰지는지 여부에 관계 없이) 정합 정도의 그러한 차이는 바람직하게는 약 1 마이크로미터 이하이다. 일부 경우에, 도광체의 주 표면(150b) 상의 추출 특징부(153)는 필름(140)의 분할된 확산 구조물 및 프리즘의 신장 축에 평행한 축을 따라서 선형이거나 신장될 수 있고; 대안적으로, 그러한 신장된 추출 특징부(153)는 다른 각으로 배향될 수 있다.
필름(140) 또는 그의 관련된 부분에는, 프리즘(141) 대 분할된 확산 구조물(142)의 일대일 대응이 있다. 따라서, 각각의 프리즘(141)에 대해, 주어진 프리즘이 주로 함께 상호작용하는 독특한 분할된 확산 구조물(142)이 있고, 그 반대의 경우가 있다. 분할된 확산 구조물(142)들의 하나, 일부, 또는 전부는 그의 각각의 프리즘(141)과 실질적인 정합 상태에 있을 수 있다. 대안적으로, 필름(140)은 분할된 확산 구조물(들)의 일부 또는 전부의 그의 각각의 프리즘(들)에 대한 의도된 오정렬 또는 오정합을 포함하도록 설계될 수 있다. 프리즘 및 분할된 확산 구조물의 정렬 또는 오정렬에 관련되는 것은 이들 요소의 중심-대-중심 간격 또는 피치이다. 디스플레이 시스템의 경우에, 분할된 확산 구조물(142)들의 피치 및 프리즘들(141)의 피치는 디스플레이 패널(120) 내의 주기적인 특징부들에 대한 모아레(Moire) 패턴을 감소시키거나 제거하도록 선택될 수 있다. 분할된 확산 구조물(142)들의 피치 및 프리즘들(141)의 피치는 또한 제조가능성에 기초하여 결정될 수 있다. LCD 패널이 다양한 픽셀 피치를 갖도록 제조되기 때문에, LCD 패널의 다양한 픽셀 피치를 수용하도록 광학 필름의 피치를 변화시키는 것이 바람직할 수 있다. 광학 필름(140)의 구조화된 표면 상의 각각의 요소들에 대한 유용한 피치 범위는, 예를 들어, 약 10 마이크로미터 내지 약 140 마이크로미터이지만, 이는 지나치게 제한하는 방식으로 해석되어서는 안된다.
시스템(100)은 임의의 유용한 형상 또는 구성을 가질 수 있다. 많은 실시 형태에서, 디스플레이 패널(120), 도광체(150), 및/또는 양면 광학 필름(140)은 정사각형 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 이들 요소의 임의의 것 또는 전부는 4개 초과의 면 및/또는 만곡된 형상을 가질 수 있다.
절환가능한 구동 요소(160)는 제1 및 제2 광원(132, 134)에 전기적으로 연결된다. 이러한 요소는 광원들(132, 134) 중 하나 또는 둘 모두에 전원공급할 수 있는 적합한 전원 장치, 예를 들어 하나 이상의 전압 공급원 및/또는 전류 공급원을 포함할 수 있다. 전원 장치는 단일 전원 장치 모듈 또는 요소, 또는 전원 장치 요소들의 그룹 또는 네트워크, 예를 들어, 각각의 광원에 대한 하나의 전원 장치 요소일 수 있다. 구동 요소(160)는 또한 광원에 연결된 전기 공급 라인에 그리고 전원 장치에 결합된 스위치를 포함할 수 있다. 스위치는 단일 트랜지스터 또는 다른 절환 요소, 또는 절환 모듈들 또는 요소들의 그룹 또는 네트워크일 수 있다. 구동 요소(160) 내의 스위치 및 전원 장치는 몇몇 작동 모드를 갖도록 구성될 수 있다. 이들 모드는 단지 제1 광원(134)만이 온인 모드; 단지 제2 광원(132)만이 온인 모드; 제1 및 제2 광원 둘 모두가 온인 모드; 및 제1 및 제2 광원 둘 모두가 온이 아닌 (즉, 둘 모두가 오프인) 모드 중 2개, 3개, 또는 전부를 포함할 수 있다.
제어기(170)가 절환가능한 구동 요소(160)에 그리고 디스플레이 패널(120)에 결합된다. 제어기(170)는 구동 요소를 그의 작동 모드들 중 하나로 되도록 제어하거나 지시하여 광원들에 선택적으로 전원공급하도록 할 수 있다.
제어기(170)와 구동 요소(160) 사이의 결합은 유선, 또는 무선, 또는 유선과 무선의 일부 조합으로 될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 이동용 전화 또는 다른 이동용 무선 디바이스를 사용하여 구동 요소(160)를 활성화시킬 수 있고, 이동용 전화 또는 다른 무선 디바이스는 제어기(170)의 일부인 것으로 고려될 수 있다. 제어기(170)는 또한 디스플레이 패널(120)을 제어하여 그가 원하는 이미지 또는 일련의 이미지들을 표시하게 할 수 있다. 이미지 정보는 임의의 공지된 방식으로 제어기(170)로부터 디스플레이 패널(120)로 제공될 수 있다. 이미지는, 예를 들어, 정지 이미지, 일련의 이미지들, 비디오 스트림, 및/또는 렌더링된 컴퓨터 그래픽일 수 있다.
구동 요소(160)가 어느 광원에 전원공급하는가에 따라서 넓은 각의 출력 빔 또는 좁은 각의 출력 빔을 생성하는 능력을 백라이트에 양면 광학 필름(140)이 어떻게 제공할 수 있는가를 아래에서 더 상세히 설명한다. 넓은 각의 출력 빔은 백라이트(130)에 대해 각 또는 위치가 넓게 분산될 수 있는 관찰자에 의한 이미지의 보기(viewing)를 허용한다. 이는 광학 시스템(100) 작동의 "공개 보기 모드" 또는 "공유 모드"인 것으로 고려될 수 있는데, 그 이유는 디스플레이가 단일 사용자에 의해서뿐만 아니라 실질적으로 각도상 서로 분리된 한 그룹의 개개인들에 의해서도 볼 수 있기 때문이다. 좁은 각의 출력 빔은 백라이트(130)에 대해 (넓은 각의 출력 빔에 비하여) 각 또는 위치가 더 좁게 분산된 관찰자에 의한 이미지의 보기만을 단지 허용한다. 이는 광학 시스템 작동의 "사적 보기 모드" 또는 "비공유 모드"인 것으로 고려될 수 있는데, 그 이유는 디스플레이가 단일 주 사용자 이외의 개개인들에 의해 쉽게 또는 용이하게 볼 수 없기 때문이다. 따라서, 시스템(100)의 디스플레이는 전자적으로 절환가능한 선택적인 프라이버시 또는 선택적인 공유 능력을 갖는다고 할 수 있다. 디스플레이 패널(120)을 제거하고 임의의 다른 적합한 적응물을 제조함으로써, 시스템(100)은 전자적으로 절환가능한 선택적인 스포트라이트 능력을 갖는 조명 시스템으로 용이하게 변환될 수 있다.
도 1b는 도광체(150), 광학 필름(140), 및 제2 광원(132)을 도시하는 백라이트(130)의 개략 사시도이다. 도 1a와 도 1b 사이의 동일한 요소는 동일한 도면 부호를 갖고, 추가로 논의될 필요는 없다. 광학 필름(140)은 도광체(150) 및 프리즘(141)으로부터 멀어지게 배향된 분할된 확산 구조물(142)을 포함하는데, 프리즘 피크가 도광체(150)를 향하여 배향되어 있다. 프리즘(141)의 신장 축에 또한 대응할 수 있는 분할된 확산 구조물의 신장 축(144)은 y-축에 평행하게 도시되어 있다. 프리즘(141)의 경우에, 신장 축은 프리즘의 정점에 평행하게 이어진다. 필름(140)은 도광체(150)에 인접하지만 약간 이격되어 도시되어 있다. 필름(140)은 또한 도광체(150)와 접촉하도록 장착 또는 보유될 수 있는데, 예를 들어, 필름(140)은 도광체(150) 상에 놓여 있으면서, (공기의 물리적으로 얇지만 광학적으로 두꺼운 층으로) 프리즘(141)의 소면(facet) 또는 경사 측부 표면에서 공기/중합체 계면을 여전히 실질적으로 유지하여 그들의 굴절 특성이 보존될 수 있게 하고 있다. 대안적으로, 낮은 굴절률의 접합 재료가 프리즘(141)과 도광체(150) 사이에 사용되어 필름(140)을 도광체에 접합시킬 수 있다. 이와 관련하여, 굴절률이 공기에 다소 가까울 수 있고 이러한 목적을 위하여 사용될 수 있는, 초저굴절률(ultra low index of refraction, ULI)을 갖는 나노공극형 재료(nanovoided material)가 공지되어 있다. 예를 들어, 굴절률(n)이 대략 n 
1.15 내지 n 
1.35 범위에 있는 ULI 재료에 대해 논의하고 있는 국제특허출원 공개 WO 2010/120864호(하오(Hao) 외) 및 WO 2011/088161호(볼크(Wolk) 외)를 참조하라. 또한, 국제특허출원 공개 WO 2010/120422호(콜브(Kolb) 외), WO 2010/120468호(콜브 외), WO 2012/054320호(코지오(Coggio) 외), 및 미국 특허 출원 공개 제2010/0208349호(비어(Beer) 외)를 참조하라. 예를 들어, 두 개의 구성요소들 사이에 공기 갭을 실질적으로 유지하면서 그들을 함께 접합하기 위하여 미세복제된 기둥들의 어레이가 사용되는 공기 갭 이격 기술이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2013/0039077호(에드몬즈(Edmonds) 외)를 참조하라.
개시된 양면 광학 필름 및 관련된 구성요소는 다양한 형태 및 구성으로 제공될 수 있다. 일부 경우에, 양면 광학 필름은 자체만으로, 예를 들어, 조각, 시트, 또는 롤 형태로 패키징되거나, 판매되거나, 또는 사용될 수 있다. 다른 경우에, 양면 광학 필름은 양면 필름과 함께 사용하기 위해 맞춰지는 출력 빔 특징을 갖는 도광체와 함께 패키징되거나, 판매되거나, 또는 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 양면 필름은 앞서 논의된 바와 같이 도광체에 접합될 수 있거나, 또는 이들은 서로 접합되지 않을 수 있다. 일부 경우에, 양면 광학 필름은, 양면 필름과 함께 사용하기 위해 맞춰지는 도광체, 및 도광체 내로, 예를 들어 도 1a에 대체로 도시된 바와 같은 그의 서로 반대편인 단부들로부터 광을 주입하도록 구성되는 하나 이상의 LED(들) 또는 다른 광원(들) 둘 모두와 함께 패키징되거나, 판매되거나, 또는 사용될 수 있다. 양면 필름, 도광체, 및 광원(들)은 서로 접합되거나, 서로 부착되거나, 또는 그렇지 않다면 서로에 인접하게 보유될 수 있어서, 크거나 작고, 강성이거나 가요성이고, 실질적으로 평탄/평면이거나 비평탄/비평면일 수 있는 그리고 자체만으로 또는 다른 구성요소와 조합하여 사용될 수 있는 조명 모듈을 형성할 수 있다. 양면 광학 필름, 도광체, 및 하나 이상의 광원(들)을 포함하는 조명 시스템이 임의의 원하는 최종 사용, 예를 들어, 디스플레이, 백라이트, 조명기구, 작업등, 또는 범용 조명 모듈을 위해 구성될 수 있다.
도 2는 개시된 양면 광학 필름들의 일부 또는 전부와 함께 사용하기에 적합할 수 있는 예시적인 도광체(250)의 개략 사시도를 도시한다. 도광체(250)는 도 1a의 도광체(150) 대신 사용될 수 있고, 도광체(150)와 관련하여 논의된 특성, 선택사항, 및 대안이 도광체(250)에 동일하게 적용되는 것으로 이해될 것이다. 직교 x-y-z 좌표가 도 1a 및 도 1b의 좌표와 일치하는 방식으로 도 2에 제공된다. 도 2는 도광체(250)의 두 개의 주 표면들 상의 예시적인 표면 구조물을 과장된 방식으로 도시하지만, 도광체의 에지 또는 경계에 대한 구조화된 표면(들)의 다른 배향들이 사용될 수 있다. 도광체(250)는 제1 주 표면(250a) - 이로부터 광이 양면 광학 필름을 향해 추출됨 -, 제1 주 표면의 반대편인 제2 주 표면(250b), 및 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 바와 같이 제1 및 제2 광원을 위한 광 주입 표면들로서 역할할 수 있는 측부 표면(250d, 250c)들을 포함한다. 예를 들어, 하나의 광원이 도광체(250)로부터 방출된 제1 경사 광 빔을 제공하도록 측부 표면(250c)을 따라 위치될 수 있고, 유사한 광원이 도광체(250)로부터 방출되는 제2 경사 광 빔을 제공하도록 측부 표면(250d)을 따라 위치될 수 있다. 이와 관련한 경사 광 빔은, x-z 평면에서의 세기 분포가 앞서 논의된 바와 같이 표면 법선(z-축)에 대해 60도 이상, 또는 70도 이상, 또는 80도 이상의 피크 세기 방향을 갖는 광 빔을 나타낸다.
도광체의 후방 주 표면(250b)은 바람직하게는 얕은 프리즘 구조물(252)들의 선형 어레이를 제공하도록 기계가공되거나, 성형되거나, 또는 달리 형성된다. 이들 프리즘 구조물은 y-축에 평행한 축을 따라서 신장되고, (x-축을 따른) 도광체의 길이를 따라서 전파되는 광의 적절한 부분을 반사시키도록 설계되어 반사된 광이 적합한 경사 각으로 전방 주 표면(250a)으로부터 공기 (또는 적합하게 낮은 굴절률의 유형적 재료) 내로 굴절되고 양면 광학 필름으로 전진할 수 있게 한다. 많은 경우에, 반사된 광이 전방 주 표면(250a)으로부터 도광체(250)의 길이를 따라서 비교적 균일하게 추출되는 것이 바람직하다. 표면(250b)은 알루미늄과 같은 반사 필름으로 코팅될 수 있거나, 이는 그러한 반사 코팅을 갖지 않을 수 있다. 임의의 그러한 반사성 코팅의 부재 시, 도광체를 통과하는 임의의 하향-전파 광을 반사하여 그러한 광이 도광체 내로 그리고 이를 통해 다시 반사되게 하기 위해 별개의 후방 반사기가 표면(250b)에 근접하게 제공될 수 있다. 프리즘 구조물(252)은 전형적으로 도광체의 총 두께에 비해 얕은 깊이, 및 도광체의 길이에 비해 작은 폭 또는 피치를 갖는다. 프리즘 구조물(252)은 개시된 양면 광학 필름에서 사용되는 프리즘의 꼭지각(apex angle)보다 전형적으로 훨씬 더 큰 꼭지각을 갖는다. 도광체는 전형적으로 폴리카르보네이트, 또는 아크릴 중합체, 예컨대, 스파테크 폴리캐스트(Spartech Polycast) 재료와 같은 저 산란성을 갖는 임의의 투명한 광학 재료로 제조될 수 있다. 하나의 예시적인 실시 형태에서, 도광체는 셀-캐스트(cell-cast) 아크릴과 같은 아크릴 재료로 제조될 수 있고, 1.4 mm의 총 두께 및 x-축을 따른 140 mm의 길이를 가질 수 있으며, 프리즘은 약 172도의 프리즘 꼭지각에 대응하는, 2.9 마이크로미터의 깊이 및 81.6 마이크로미터의 폭을 가질 수 있다. 읽는 사람은 이들 값이 단지 예시적인 것이며 과도하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 이해할 것이다.
도광체의 전방 주 표면(250a)은 서로에 그리고 렌티큘러 신장 축에 평행한 렌티큘러 구조물 또는 특징부(254)들의 선형 어레이를 제공하도록 기계 가공, 성형 또는 달리 형성될 수 있다. 프리즘 구조물(252)의 신장 축과 달리, 렌티큘러 신장 축은 전형적으로 x-축에 평행하다. 렌티큘러 구조물(254)은 전방 주 표면을 통해 도광체의 밖으로 나오는 광에 대해 y-z 평면에서의 각 확산을 향상시키도록, 그리고 원하는 경우 전방 주 표면으로부터의 반사에 의해 도광체 내에 남아 있는 광에 대해 y-축을 따른 공간 확산을 제한하도록 형상화되고 배향될 수 있다. 일부 경우에, 렌티큘러 구조물(254)은 도광체의 총 두께에 비해 얕은 깊이, 및 도광체의 폭에 비해 작은 폭 또는 피치를 가질 수 있다. 일부 경우에, 렌티큘러 구조물은 비교적 강하게 만곡될 수 있는 한편, 다른 경우에 렌티큘러 구조물들은 더 약하게 만곡될 수 있다. 일 실시 형태에서, 도광체는 셀-캐스트 아크릴로 제조될 수 있고, 0.76 mm의 총 두께, x-축을 따른 141 mm의 길이, 및 y-축을 따른 66 mm의 폭을 가질 수 있으며, 렌티큘러 구조물(254)은 각각, 예를 들어, 35.6 마이크로미터의 반경, 32.8 마이크로미터의 깊이, 및 72.6 mm의 폭(323)을 가질 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 프리즘 구조물(252)은 2.9 마이크로미터의 깊이, 81.6 마이크로미터의 폭, 및 약 172도의 프리즘 꼭지각을 가질 수 있다. 다시, 읽는 사람은 이들 실시 형태들이 단지 예시적인 것이며 과도하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안되고, 예를 들어, 렌티큘러 구조물 외의 구조물이 도광체의 전방 주 표면 상에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
앞서 언급된 바와 같이, 렌티큘러 구조물(254)은 전방 주 표면으로부터의 반사에 의해 도광체 내에 남아 있는 광에 대해 y-축을 따른 공간 확산을 제한하도록 형상화되고 배향될 수 있다. y-축을 따른 제한된 공간 확산이 또한 도광체의 평면, 즉 x-y 평면에서 (실질적으로 시준된 것을 포함하여) 시준된 광원들로 달성될 수 있거나 또는 향상될 수 있다. 그러한 광원은 하나 이상의 시준 렌즈, 미러 등과 조합한 비교적 작은 면적의 LED 다이 또는 다이들일 수 있다. 도 2a는 측부 표면(250d)을 따라서 배열된 광원(232a, 232b, 232c) 및 측부 표면(250c)을 따라서 배열된 광원(234a, 234b, 234c)과 조합한 도 2의 도광체(250)를 도시한다. 이들 광원이 실질적으로 시준될 수 있거나, 또는 렌티큘러 구조물(254)이 y-축을 따른 광의 공간 확산을 제한하도록 형상화될 수 있거나, 또는 둘 모두일 수 있다. 도면에서, 광원(232a, 232b, 232c)은 온인 것으로 도시되어 있고, 다른 광원은 오프이다. 광원의 시준, 렌티큘러 구조물(254)의 형상, 또는 둘 모두로 인해, 광원(232a, 232b, 232c)은 각각 도광체(250)의 스트라이프(stripe) 또는 밴드(band)(250-1, 250-2, 250-3)를 조명한다. 밴드들은 도면에 도시된 바와 같이 거의 또는 전혀 중첩 없이 구별될 수 있거나, 이들은 어느 정도 중첩될 수 있다. 광원의 각각은 독립적으로 다룰 수 있어서(addressable), 도광체가 도광체의 각각의 측부 상의 어느 광원이 온으로 되는가의 함수로서 효과적으로 세분 또는 분할될 수 있게 한다. 예를 들어, 밴드(250-1, 250-2, 250-3)의 단지 하나만이 조명될 수 있거나, 또는 단지 두 개만이 조명될 수 있거나, 또는 밴드들 전부가 조명될 수 있다. 도광체의 반대편 측부 상에 위치된 광원(234a, 234b, 234c)은 그들이 동일한 각각의 밴드(250-1, 250-2, 250-3)를 조명하도록 측부 표면(250d)에서의 그들의 상대편 광원과 정렬될 수 있고; 대안적으로, 광원(234a, 234b, 234c)은 그들이 밴드(250-1, 250-2, 250-3)와 유사한 방식으로 서로 중첩될 수 있거나 중첩되지 않을 수 있는 다른 밴드를 조명하도록 측부 표면(250d)에서의 광원에 대해 y-방향을 따라서 이동되거나 엇갈릴 수 있다. 광원(232a, 232b, 232c, 234a, 234b, 234c)은 모두 백색 광, 또는 비백색의 또는 비백색 파장의 광을 방출할 수 있거나, 광원은 상이한 색들을 방출할 수 있다. 따라서, 도광체(250)의 주어진 부분, 예컨대 밴드(250-1, 250-2, 250-3)의 임의의 부분은 독립적인 도광체로서 기능을 할 수 있고, 일 측부 표면(예를 들어, 표면(250d))에서의 단지 그의 관련된 광원(들)이 온인가 여부, 또는 반대편 측부 표면(예를 들어, 표면(250c))에서의 단지 그의 관련된 광원(들)이 온인가 여부, 또는 그러한 광원들 둘 모두가 온인가 여부의 함수로서 세 개의 상이한 출력 빔들을 방출할 수 있다. 양면 광학 필름이 그러한 도광체와 함께 사용되는 경우, 도광체의 공간적 밴드형 또는 스트라이프형 출력 능력은 양면 광학 필름으로 실질적으로 전달되어서, 적절한 광원(들)에 전원공급함으로써, 넓은 각의 출력 빔이 양면 광학 필름으로부터 그의 출력 표면의 전체(모든 스트라이프 또는 밴드) 또는 단지 일부(스트라이프 또는 밴드의 적어도 하나이지만 모든 스트라이프 또는 밴드보다는 적은 일부)에 걸쳐 출사될 수 있게, 또는 어느 부분(어느 스트라이프 또는 밴드)에 걸쳐서도 출사되지 않을 수 있게 하고, 좁은 각의 출력 빔이 또한 동시에 양면 광학 필름으로부터 그의 출력 표면의 전체 또는 단지 일부에 걸쳐 출사될 수 있게, 또는 어느 부분에 걸쳐서도 출사되지 않을 수 있게 한다.
이제 도 3으로 가면, 도 1a, 도 1b, 및 도 2의 것과 일치하는 좌표계의 상황에서 조명 시스템(300)의 개략 측면도가 거기에 도시되어 있다. 시스템(300)은, 도 3의 제어기(170)가 어떠한 디스플레이 패널에도 결합되어 있지 않고 도 3의 도광체(150)가 실질적으로 도 2의 도광체(250)와 관련하여 기술된 바와 같은 설계를 가질 수 있다는 것을 제외하고는, 도 1a 및 도 1b의 백라이트(130)와 동일하거나 유사할 수 있다. 이 외에, 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 라벨링되고, 추가로 논의될 필요는 없다. 게다가, 도 3에서, 단지 광원(134)에만 전원공급되고(온), 광원(132)에는 전원공급되지 않는다(오프). 도광체(150)의 특징, 광학 필름(140)의 특징, 및 도광체와 광학 필름 사이의 상호작용으로 인해, 광원(134)으로부터의 광은 양면 광학 필름으로부터 출사하는 제1 출력 빔(310)을 생성하고, 제1 출력 빔(310)은 x-z 평면에서 비교적 넓은 각 확산을 갖는다.
전원공급된 광원(134)으로부터의 광은 제1 면(150c)을 통하여 도광체(150) 내로 들어간다. 이러한 광은 대체로 양(positive)의 x-방향으로 도광체(150)를 따라서 이동하고, 광은 주 표면(150a, 150b)에서 반사하여 제1 안내된 광 빔(134-1)을 제공한다. 빔(134-1)이 전파됨에 따라서, 광의 일부는 굴절되거나 또는 그렇지 않다면 주 표면(150a)으로부터 추출되어 x-z 평면에서의 최대 광 세기의 방향을 나타내는 경사지게 배향된 화살표로 표시된 경사 광 빔(134-2)을 제공한다. 경사 광 빔(134-2)은 전형적으로, 실질적으로 주 표면(150a)의 전 표면적에 걸쳐서, 즉, 주 표면(150a)의 기하학적 중심에서뿐만 아니라 그의 에지에서 또는 그 근처에서 그리고 사이의 중간 위치들에서, 다수의 경사진 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 방출된다. 경사 광 빔(134-2)은 양의 x-방향과 가장 가까이 정렬된 최대 광 세기의 방향을 갖는다. 빔(134-2)의 최대 광 세기의 방향은 양의 x-방향으로부터, 예를 들어, 30도 이하, 또는 20도 이하, 또는 15도 이하, 또는 10도 이하 만큼 편향될 수 있다.
경사 광 빔(134-2)의 방향성 때문에, 광원(134)으로부터의 광은 대부분 필름(140)의 하부 구조화된 표면 상의 프리즘(141) 각각의 단지 하나의 소면 또는 경사 측부 표면을 통하여 양면 광학 필름(140) 내로 들어간다. 이어서, 필름(140)의 상부 구조화된 표면은, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 그러한 광이 주로 관련된 분할된 확산 구조물(142)의 높은 확산 부분으로 지향되도록 설계된다. 그 결과, 광은 넓은/제1 출력 빔(310)으로서 필름(140)으로부터 출사한다. 넓은 출력 빔(310)은 필름(140)을 가로질러 각각의 분할된 확산 구조물(142)로부터 방출된 개별 출력 빔들 또는 "빔릿(beamlet)들"의 합으로부터 발생한다. 세 가지의 그러한 대표적인 빔릿이 도 3에 예시되어 있다: 필름(140)의 기하학적 중심에서 또는 그 근처에서 방출되는 빔릿(310-0), 필름(140)의 제1 단부 또는 에지에서 또는 그 근처에서 방출되는 빔릿(310-1), 및 필름(140)의 제2 단부 또는 에지에서 또는 그 근처에서 방출되는 빔릿(310-2). 예시된 실시 형태에서, 개별 빔 또는 빔릿의 각 확산(angular spread)은 명목상으로 전체 출력 빔(310)의 각 확산과 동일한데, 즉, 빔릿 각각은 넓은 각 확산을 갖는다. 넓은 각 확산은 반대편 광원에 의해 생성된 출력 빔의 (더 좁은) 각 확산에 비해 "넓고"; 많은 경우에, 넓은 각 확산은 x-z 평면에서의 세기 분포의 각의 반치전폭(full angular width at half maximum)이 적어도 50도일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 개별 빔 또는 빔릿의 각 확산은 전체 출력 빔(310)의 각 확산과 다소 상이할 수 있다.
제1 광원(134)이 오프로 되고 제2 광원(132)이 온으로 되면, 시스템(300)은 제2의, 더 좁은 출력 빔을 생성한다. 그러한 더 좁은 출력 빔의 가능한 두 가지 상이한 경우가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 이들 두 가지 상이한 경우는, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 양면 광학 필름(140)의 상이한 설계들 또는 실시 형태들을 상정하지만, 각각의 경우에, 광학 필름(140)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 단지 제1 광원(134)만이 온으로 된 경우 비교적 더 넓은 출력 빔(310)을 생성한다.
한 가지 경우에, 필름(140)은 도 4a에 도시된 바와 같이 제2 출력 빔을 생성하도록 설계될 수 있는데, 제2 출력 빔은 도 3의 제1 출력 빔보다 더 좁다. 도 4a에서, 조명 시스템(400a)이 도 3의 것과 일치하는 좌표계의 상황에 있는 것으로 도시되어 있다. 시스템(400a)은 광원(134)에 전원공급되지 않고(오프) 광원(132)에 전원공급된(온) 것을 제외하고는 조명 시스템(300)과 동일하거나 유사할 수 있다. 도광체(150)의 특징, 광학 필름(140)의 특징, 및 도광체와 광학 필름 사이의 상호작용으로 인해, 광원(132)으로부터의 광은 양면 광학 필름으로부터 출사하는 제2 출력 빔(410a)을 생성하고, 제2 출력 빔(410a)은 x-z 평면에서 비교적 좁은 각 확산을 갖는다.
전원공급된 광원(132)으로부터의 광은 제2 면(150d)을 통하여 도광체(150) 내로 들어간다. 이러한 광은 대체로 음(negative)의 x-방향으로 도광체(150)를 따라서 이동하고, 광은 주 표면(150a, 150b)에서 반사하여 제1 안내된 광 빔(132-1)을 제공한다. 빔(132-1)이 전파됨에 따라서, 광의 일부는 굴절되거나 또는 그렇지 않다면 주 표면(150a)으로부터 추출되어 x-z 평면에서의 최대 광 세기의 방향을 나타내는 경사지게 배향된 화살표로 표시된 경사 광 빔(132-2)을 제공한다. 경사 광 빔(132-2)은 전형적으로, 실질적으로 주 표면(150a)의 전 표면적에 걸쳐서, 즉, 주 표면(150a)의 기하학적 중심에서뿐만 아니라 그의 에지에서 또는 그 근처에서 그리고 사이의 중간 위치들에서, 다수의 경사진 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 방출된다. 경사 광 빔(132-2)은 음(negative)의 x-방향과 가장 가까이 정렬된 최대 광 세기의 방향을 갖는다. 빔(132-2)의 최대 광 세기의 방향은 음의 x-방향으로부터, 예를 들어, 30도 이하, 또는 20도 이하, 또는 15도 이하, 또는 10도 이하 만큼 편향될 수 있다.
경사 광 빔(132-2)의 방향성 때문에, 광원(132)으로부터의 광은 대부분 필름(140)의 하부 구조화된 표면 상의 프리즘(141) 각각의 단지 하나의 소면 또는 경사 측부 표면을 통하여 양면 광학 필름(140) 내로 들어가는데, 이러한 소면 또는 경사 표면은 도 3과 관련하여 사용되는 소면/표면의 반대편이다. 이어서, 필름(140)의 상부 구조화된 표면은, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 그러한 광이 주로 관련된 분할된 확산 구조물(142)의 낮은 확산 부분으로 지향되도록 설계된다. 그 결과, 광은 좁은/제2 출력 빔(410a)으로서 필름(140)으로부터 출사한다. 좁은 출력 빔(410a)은 필름(140)을 가로질러 각각의 분할된 확산 구조물(142)로부터 방출된 개별 출력 빔들 또는 "빔릿들"의 합으로부터 발생한다. 세 가지의 그러한 대표적인 빔릿이 도 4a에 예시되어 있다: 필름(140)의 기하학적 중심에서 또는 그 근처에서 방출되는 빔릿(410-0a), 필름(140)의 제1 단부 또는 에지에서 또는 그 근처에서 방출되는 빔릿(410-1a), 및 필름(140)의 제2 단부 또는 에지에서 또는 그 근처에서 방출되는 빔릿(410-2a). 예시된 실시 형태에서, 개별 빔 또는 빔릿의 각 확산은 명목상으로 전체 출력 빔(410a)의 각 확산과 동일한데, 즉, 빔릿 각각은 좁은 각 확산을 갖는다. 그러한 각 확산들은, 이들이 반대편 광원에 단독으로 전원공급된 경우 생성되는 각각의 출력 빔의 각각의 각 확산보다 더 좁기 때문에, "좁은"것이라 하고; 많은 경우에, 좁은 각 확산은 각의 반치전폭(FWHM)이 넓은 출력 빔의 각의 반치전폭보다 적어도 25도 작을 수 있다. 빔릿(410-0a, 410-1a, 410-2a)은 모두 실질적으로 동일한 방향으로 배향된다. 이는 필름(140)으로부터 출사됨에 따라 발산하는 제2 출력 빔(410a)을 생성한다. 대안적인 배열체가 도 4b에 도시되어 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 도 4b는 도 4a의 실시 형태에 대한 대안적인 실시 형태를 도시하지만, 이는 또한 도 3과 양립가능하다. 다시 말하면, 양면 광학 필름(140)의 일 실시 형태는 단지 제1 광원(134)만이 온인 경우에 도 3의 넓은 각의 출력 빔을 생성할 수 있고 단지 제2 광원(132)만이 온인 경우에 도 4a의 좁은 각의 출력 빔을 생성할 수 있는 한편, 양면 광학 필름(140)의 상이한 실시 형태는 단지 제1 광원(134)만이 온인 경우에 도 3의 넓은 각의 출력 빔을 생성할 수 있고 단지 제2 광원(132)만이 온인 경우에 도 4b의 좁은 각의 출력 빔을 생성할 수 있다.
따라서, 이러한 대안적인 경우에, 필름(140)은 도 4b에 도시된 바와 같이 제2 출력 빔을 생성하도록 설계되는데, 제2 출력 빔은 도 3의 제1 출력 빔보다 더 좁다. 도 4b에서, 조명 시스템(400b)이 도 3의 것과 일치하는 좌표계의 상황에 있는 것으로 도시되어 있다. 시스템(400b)은 광원(134)에 전원공급되지 않고(오프) 광원(132)에 전원공급된(온) 것을 제외하고는 조명 시스템(300)과 동일하거나 유사할 수 있다. 도광체(150)의 특징, 광학 필름(140)의 특징, 및 도광체와 광학 필름 사이의 상호작용으로 인해, 광원(132)으로부터의 광은 양면 광학 필름으로부터 출사하는 제2 출력 빔(410b)을 생성하고, 제2 출력 빔(410b)은 x-z 평면에서 비교적 좁은 각 확산을 갖는다.
바로 도 4a에서와 같이, 전원공급된 광원(132)으로부터의 광은 제2 면(150d)을 통하여 도광체(150) 내로 들어간다. 이러한 광은 대체로 음의 x-방향으로 도광체(150)를 따라서 이동하고, 광은 주 표면(150a, 150b)에서 반사하여 제1 안내된 광 빔(132-1)을 제공한다. 빔(132-1)이 전파됨에 따라서, 광의 일부는 굴절되거나 또는 그렇지 않다면 주 표면(150a)으로부터 추출되어 x-z 평면에서의 최대 광 세기의 방향을 나타내는 경사지게 배향된 화살표로 표시된 경사 광 빔(132-2)을 제공한다. 경사 광 빔(132-2)은 전형적으로, 실질적으로 주 표면(150a)의 전 표면적에 걸쳐서, 즉, 주 표면(150a)의 기하학적 중심에서뿐만 아니라 그의 에지에서 또는 그 근처에서 그리고 사이의 중간 위치들에서, 다수의 경사진 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 방출된다. 경사 광 빔(132-2)은 음의 x-방향과 가장 가까이 정렬된 최대 광 세기의 방향을 갖는다. 빔(132-2)의 최대 광 세기의 방향은 음의 x-방향으로부터, 예를 들어, 30도 이하, 또는 20도 이하, 또는 15도 이하, 또는 10도 이하 만큼 편향될 수 있다.
경사 광 빔(132-2)의 방향성 때문에, 광원(132)으로부터의 광은 대부분 필름(140)의 하부 구조화된 표면 상의 프리즘(141) 각각의 단지 하나의 소면 또는 경사 측부 표면을 통하여 양면 광학 필름(140) 내로 들어가는데, 이러한 소면 또는 경사 표면은 도 3과 관련하여 사용되는 소면/표면의 반대편이다. 이어서, 필름(140)의 상부 구조화된 표면은, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 그러한 광이 주로 관련된 분할된 확산 구조물(142)의 낮은 확산 부분으로 지향되도록 설계된다. 그 결과, 광은 좁은/제2 출력 빔(410b)으로서 필름(140)으로부터 출사한다. 좁은 출력 빔(410b)은 필름(140)을 가로질러 각각의 분할된 확산 구조물(142)로부터 방출된 개별 출력 빔들 또는 "빔릿들"의 합으로부터 발생한다. 세 가지의 그러한 대표적인 빔릿이 도 4b에 예시되어 있다: 필름(140)의 기하학적 중심에서 또는 그 근처에서 방출되는 빔릿(410-0b), 필름(140)의 제1 단부 또는 에지에서 또는 그 근처에서 방출되는 빔릿(410-1b), 및 필름(140)의 제2 단부 또는 에지에서 또는 그 근처에서 방출되는 빔릿(410-2b). 예시된 실시 형태에서, (x-z 평면에서의) 개별 빔 또는 빔릿의 각 확산은 각각 전체 출력 빔(410b)의 각 확산보다 더 작고, 예를 들어, 개별 빔릿의 각 확산과 전체 출력 빔의 각 확산 사이의 차이는 2도 또는 3도 이상일 수 있다. 각각의 개별 빔릿은 x-z 평면에서의 각 확산이 30도 이하일 수 있다. 빔릿(410-0b, 410-1b, 410-2b)은 도시된 바와 같이 상이한 방향들로 배향되고, 이는 필름(140)으로부터 출사됨에 따라 수렴하는 제2 출력 빔(410b)을 생성한다. 제2 빔(410b)은 빔 웨이스트(410b') - 이를 지나서는 빔(410b)이 발산함 - 에서 (x-z 평면에서의 광의 분포에 대한) 최소 빔 폭을 달성한다.
빔 웨이스트(410b')는 렌즈의 초점에 비유될 수 있고, 거리(f)는 필름(140)으로부터 빔 웨이스트(410b')까지의 축방향 거리로서 정의될 수 있다. 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분에 의해 생성되는 빔릿의 기울기 각 및 확산 각을 제어함으로써 거리(f)를 맞출 수 있다. 그러한 빔 제어는 아래에서 추가로 논의된다.
이제, 본 명세서에서 논의된 광학 시스템들 중 임의의 광학 시스템에서 사용될 수 있는 몇몇 예시적인 양면 광학 필름 설계에 대해 논의될 것이다. 대체적으로, 그러한 필름은 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖고, 제1 구조화된 표면에는 복수의 연장된 프리즘이 형성되고, 제2 구조화된 표면에는 복수의 연장된 분할된 확산 구조물이 형성된다. 각각의 분할된 확산 구조물은 낮은 확산 부분에 나란히 배치된 높은 확산 부분을 갖는다. 프리즘 및 분할된 확산 구조물은 프리즘 대 분할된 확산 구조물의 일대일 대응으로 배열된다.
필름의 구조화된 표면은 임의의 공지된 미세복제 기술을 이용하여, 예를 들어 중합체 필름을 엠보싱(embossing)하거나 열성형함으로써, 또는 연속 캐스트-및-경화 방법을 이용함으로써, 제조될 수 있다. 후자의 경우, 경화성 중합체 재료 또는 중합체 전구체 재료가 투명한 캐리어 필름과 적합하게 구성된 구조화된 표면 툴(tool) 사이에 적용될 수 있다. 이어서, 재료는 경화되고 툴로부터 분리되어, 캐리어 필름에 접합되고 원하는 미세구조화된 토포그래피(topography)를 갖는 층을 제공한다. 하나의 그러한 층은 캐리어 필름의 일 면 상에 적용되어 프리즘을 형성할 수 있고(예를 들어, 도 3의 프리즘(141) 참조), 다른 그러한 층은 캐리어 필름의 반대편 면 상에 적용되어 분할된 확산 구조물을 형성할 수 있다(예를 들어, 도 3의 분할된 확산 구조물(142) 참조). 일부 경우에, 증가된 표면 조도가 각각의 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분으로부터 높은 확산 부분을 구별하는 데 사용되고, 그러한 경우에, 공지된 표면 조면화 기술이 구조화된 표면의 부분들을 선택적으로 조면화하는 데 사용되어 높은 확산 부분을 한정할 수 있다. 조면화 기술(들)은 툴의 부분들에 적용되어서, 증가된 표면 조도를 갖는 부분들이 필름의 툴로부터의 분리 직후에 생성되게 할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 미세복제 전 또는 후에, 또는 몇몇 경우에는 미세복제 대신에, 선택적인 조면화 기술(들)이 표면에 적용될 수 있다. 미세복제 기술 및/또는 조면화 기술이 필름의 제조 시에 사용된 결과로, 이들은 바람직하게는, 필름의 서로 반대편인 구조화된 표면들 상의 요소들, 예를 들어, 주어진 분할된 확산 구조물 및 주어진 프리즘의 상대 위치가 제어될 수 있는 방식으로, 그리고 이들 사이의 축방향 거리가 또한, 예를 들어 필름 두께 및 코팅 두께의 적절한 선택에 의해, 제어될 수 있도록, 채용된다. 특히 미세복제된 구조물들이 물품의 서로 반대편인 면 들 상에서 어떻게 정렬 상태로 이루어질 수 있는가를 설명하는 미국 특허 출원 공개 제2005/0052750호(킹(King) 외)가 참조된다.
개시된 양면 광학 필름의 구조화된 표면 및 개시된 도광체의 구조화된 표면은, 대안적으로 또는 추가적으로, 때때로 3차원 인쇄 또는 3D 인쇄라고 하는 공지된 부가적인 제조 기술을 이용하여 제조될 수 있다.
도 5는 예시적인 양면 광학 필름(540)의 일부의 개략도이다. 이 필름은 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면(543, 544)을 갖는다. 필름(540)은 앞선 도면들에서의 좌표와 일치하는 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다. 제1 구조화된 표면(543)에는 복수의 프리즘(541)이 형성되어 있다. 프리즘(541)의 각각은 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 제2 구조화된 표면(544)에는 복수의 분할된 확산 구조물(542)이 형성되어 있다. 이들도 또한 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 필름(540)은, 더 많거나 더 적은 층들이 또한 고려되지만, 세 개의 구성 층 또는 요소(545, 546, 547)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 층(547)은 캐리어 필름일 수 있고, 층(545, 547)은, 예를 들어 캐스팅-및-경화 과정 또는 다른 적합한 과정을 이용하여, 캐리어 필름에 접합되는 층일 수 있다. 필름(540) 및 그의 구성 층들은 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 높은 광 투과성 및 낮은 흡수성의 실질적으로 투명한 재료를 포함하는 것으로 상정되지만, 일부 경우에, 필름(540) 또는 그의 구성 층들 중 하나 이상은 유색의 그리고/또는 그레이스케일의 색조(들)를 필름(540)에 제공하기 위하여 염료(들), 안료(들), 및/또는 다른 흡수제(들)를 포함할 수 있다. 필름에 사용하기 위한 예시적인 재료는 광 투과 중합체 재료이지만, 다른 적합한 광 투과 재료가 또한 사용될 수 있다. 필름 및/또는 그의 구성 성분들 중 일부 또는 전부는 1.4 내지 1.7 또는 1.5 내지 1.7 범위의 가시 파장에 대한 굴절률(예를 들어, 캐리어 필름에 대해 1.67의 굴절률 및 층(546 및/또는 545)을 형성하는 수지에 대해 1.51의 굴절률)을 가질 수 있지만, 이들 범위는 예시적인 것으로 고려되어야 하고 지나치게 한정하는 것으로 고려되어서는 안된다.
구조화된 표면(543) 상의 각각의 프리즘(541)은 대체적으로 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(541a, 541b)을 갖는다. 이들 경사 표면의 일부 인접한 쌍들은 프리즘 정점을 형성하도록 교차하는 한편, 다른 쌍들은 각각의 프리즘(541)에 대한 에지 또는 경계를 형성하도록 교차한다. 정점 및 에지/경계 둘 모두는 뾰족한 또는 v-형상인 것으로 도 5에 도시되어 있으나, 뾰족하지 않고 v-형상이 아닌 프로파일, 예를 들어 절두형 프로파일이 또한 사용될 수 있다. 경사 표면(541a, 541b)은 전형적으로 평탄하지만, 다소 만곡되거나 그렇지 않으면 평탄하지 않은 표면이 또한 사용될 수 있다. 각각의 프리즘(541)은 정점이 날카롭지 않더라도 정점 각에 의해 특징지어질 수 있다. 전형적인 정점 각은 50도 내지 90도의 범위에 있지만, 예를 들어, 63.5도이지만, 이는 지나치게 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 정점 각과 관계없이, 정점은 종종 상당히 날카로운데, 예를 들어 5 이하, 또는 3 이하, 또는 2 이하, 또는 1 이하의 곡률 반경을 갖는다. 프리즘(541)들은 집합적으로 피치(p1)에 의해 특징지어질 수 있다. 피치는 인접한 프리즘들의 도시된 바와 같이 중심-대-중심으로 또는 에지에서-에지까지 측정될 수 있다. 피치는 전형적으로 구조화된 표면(543)의 범위에 걸쳐 균일하지만, 일부 경우에 이는 균일하지 않을 수 있다.
구조화된 표면(544) 상의 각각의 분할된 확산 구조물(542)은 서로 나란히 배치된 높은 확산 부분(542a) 및 낮은 확산 부분(542b)을 갖는다. 도면에서, 높은 확산 부분은 낮은 확산 부분(542b)의 더 평활한 표면과 비교하여 조면화된 표면을 나타내도록 음영으로 도시되어 있다. 각각의 분할된 확산 구조물(542)은 구조화된 표면(544)의 만곡된 세그먼트 또는 렌즈릿으로서 도시되어 있다. 그러나, 높은 확산 부분(542a)과 관련된 선택적 조면화로 인하여, 각각의 만곡된 세그먼트는 전체로서 종래의 렌즈릿보다 더 복잡한 방식으로 광에 응답한다. 각각의 분할된 확산 구조물의 경우, 높은 확산 부분(542a) 및 낮은 확산 부분(542b)은 분할된 확산 구조물의 신장 축에 평행한 경계를 따라서 만난다. 하나의 그러한 경계(542c)가 도 5에 라벨링되어 있는데, 경계(542c)는 y-축에 평행하다. 일부 실시 형태에서, 경계는 y-z 평면에서 파형일 수 있고; 따라서, 더 대체적으로, 높은 확산 부분과 낮은 확산 부분 사이의 경계는 평면도로 볼 때 신장 축에 평행하다고 말할 수 있다. 경계(542c)는, 날카롭고 급격한, 또는 대안적으로, 완만하고 점진적인, 높은 확산 부분과 낮은 확산 부분 사이의 전이부에 의해 특징지어질 수 있다. 분할된 확산 구조물(542)들은 집합적으로 피치(p2)에 의해 특징지어질 수 있다. 피치는 인접한 분할된 확산 구조물들의 도시된 바와 같이 중심-대-중심으로 또는 에지에서-에지까지 측정될 수 있다. 피치는 전형적으로 구조화된 표면(543)의 범위에 걸쳐 균일하지만, 일부 경우에 이는 균일하지 않을 수 있다. 피치(p2)는 p1과 동일할 수 있어서, 그 때문에, 분할된 확산 구조물(542)의 프리즘(541)에 대한 정합 정도는 x-축을 따른 필름(540)의 상응하는 면적에 걸쳐 일정하게 또는 실질적으로 일정하게 유지된다. 대안적으로, p2는 p1보다 약간 더 크거나 더 작을 수 있어서, 그 때문에, 구조물(542)의 프리즘(541)에 대한 정합 정도는 x-축에 따른 필름(540)의 상응하는 면적에 걸쳐 변한다.
도 6에서는, 도 5의 필름(540)과 동일하거나 유사할 수 있는 양면 광학 필름(640)의 일부의 개략도를 도시한다. 도 6의 도면은 공기 중에 침지된 것으로 상정되고 648로 라벨링된 단일 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 정밀 검토를 허용하도록 도 5의 것과 비교하여 확대되어 있다. 도 6의 직교 좌표계는 도 5 및 앞선 도면들의 좌표와 일치한다. 필름(640)은 하나로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 대안적으로 도 5의 층형(layered) 구성, 또는 상이한 층형 구성을 가질 수 있다. 필름(640)은 복수의 프리즘(641)이 형성된 제1 구조화된 표면(643)을 갖는다. 표면(643) 및 프리즘(641)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(543) 및 프리즘(541)과 동일할 수 있다. 그와 관련하여, 프리즘(641)은 앞서 논의된 각각의 경사 표면(541a, 541b)과 동일할 수 있는 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(641a, 641b)을 갖는다. 표면(641a, 641b)은 교차하여 프리즘 정점(Vprism)을 형성하는데, 정점은 y-축에 평행하게 연장된 라인 또는 리지(ridge)일 수 있다.
필름(640)은 또한 복수의 분할된 확산 구조물(642)이 형성된 제2 구조화된 표면(644)을 갖는다. 표면(644) 및 분할된 확산 구조물(642)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(544) 및 분할된 확산 구조물(542)과 동일할 수 있다. 따라서, 분할된 확산 구조물(642)은, 위에서 논의된 부분(542b)과 동일할 수 있는 낮은 확산 부분(642b)에 나란히 배치된, 위에서 논의된 부분(542a)과 동일할 수 있는, 높은 확산 부분(642a)을 갖는다. 도면은 높은 확산 부분(642a)이 낮은 확산 부분(642b)에 비해 조면화된 표면 특징을 갖는 것을 나타낸다. 부분(642a, 642b)은, 합쳐져서, 단일 만곡된 세그먼트 또는 렌즈릿을 형성하는 것으로 고려될 수 있다. 만곡된 세그먼트의 외부 에지(분할된 확산 구조물(642)의 에지에 또한 대응함) 및 프리즘(641)의 외부 에지는 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(648)의 경계를 표시하는 것으로 고려될 수 있는 파선인 수직 선분에 의해 연결된 것으로 도시되어 있다. 만곡된 세그먼트의 (또한 그의 정점에 대응하는) 기하학적 중심은 GC로 라벨링되어 있고, 만곡된 세그먼트의 곡률의 중심은 C로 라벨링되어 있다. 각각의 분할된 확산 구조물에 대한 기하학적 중심은 전체로서 분할된 확산 구조물의 서로 반대편인 에지들 또는 경계들 사이의 중간쯤의 구조화된 표면 상의 점을 말하는데; 도 6에서, 그러한 에지 또는 경계는 만곡된 세그먼트의 말단부이다. 도 6에서, 기하학적 중심은 높은 확산 부분(642a)과 낮은 확산 부분(642b) 사이의 경계에 배치되어 있지만, 대안적인 실시 형태에서, 높은 확산 부분은 확대될 수 있고 낮은 확산 부분은 감소될 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있어서, 분할된 확산 구조물의 기하학적 중심이 높은 확산 부분 내에, 또는 낮은 확산 부분 내에 놓이게 한다. 기하학적 중심(GC) 및 프리즘 정점(Vprism)은 어느 것이 분할된 확산 구조물(642)에 대한 프리즘(641)의 정렬(또는 오정렬)의 정도를 특징짓는가에 따라 기준점으로서 사용될 수 있다. 만곡된 세그먼트가 균일한 곡률을 갖는 경우, 곡률의 중심(C)(전형적으로, y-축에 평행한 라인)은, 정점 및 외부 에지 둘 모두를 포함하여, 전체 만곡된 세그먼트에 대한 곡률의 중심이다. 만곡된 세그먼트는 대안적으로 불균일한 곡률을 가질 수 있고, 이러한 경우에, 곡률의 중심(C)은 단지 정점에 적용가능하고, 만곡된 세그먼트의 다른 부분은 상이한 곡률의 중심들을 가질 것이다.
도 6a 및 도 6b는 도 6의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(648)을 재현하고 있지만, 넓은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 3 참조)을 생성하는 모드 및 좁은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 4a 또는 도 4b 참조)을 생성하는 모드에서의 그의 작동을 나타내는 광선을 그 위에 중첩시키고 있다. 도 6에서와 동일한 도면 부호를 갖는 항목은 동일한 각각의 요소를 나타내고, 추가의 논의는 불필요하다.
도 6a에서, 입사 광선(634-2)은 양의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(640)의 구조화된 표면(643) 상에 충돌한다. 이는 도 3과 유사하다. 입사 광선(634-2)은 경사 광 빔(134-2)(도 3 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(634-2)은, 예를 들어, x-z 평면에서 전파되고 x-축에 대해 약 20 ± 10도의 각을 이루는 광선을 나타낼 수 있다. 광선(634-2)은 프리즘(641)의 제1 경사 측부 표면(641a) 내로 들어간다. 그 이후에, 광선은 도면에 대체적으로 도시된 바와 같이 필름을 통하여 전파된다. 예시적인 실시 형태에서, 필름(640)의 굴절률은 (중심 캐리어 필름 부분에 대해) 1.67 및 (프리즘 및 분할된 확산 구조물 부분에 대해) 1.51일 수 있고; 프리즘 꼭지각은 약 60도일 수 있고; 만곡된 세그먼트의 곡률 반경은 균일하거나 불균일할 수 있으며 약 40 마이크로미터일 수 있고; 분할된 확산 구조물의 기하학적 중심(GC)과 프리즘 정점(Vprism) 사이의 거리는 약 110 마이크로미터일 수 있다. 전술한 값들은 단지 특정 실시 형태를 대표하는 것이며 지나치게 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이러한 상정들을 이용하여, 경사 광선(634-2)은 도면에 대체적으로 도시된 바와 같이 필름(640)을 통하여 전파되고 광선(610A)으로 나타낸 출력 빔으로서 필름(640)으로부터 출사하는 경향이 있을 것이다. 광선(610A)은 넓은 출력 빔(310)(도 3) 또는 그의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 넓은 출력 빔을 제공한다. 필름(640)은 경사 입사 광선(634-2)을 주로 분할된 확산 구조물(642)의 높은 확산 부분(642a)으로 지향시킨다. 이는, 입사 광선의 일부가 낮은 확산 부분(642b)으로 지향될 수 있더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(648)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(644)의 부분들로 지향될 수 있더라도, 그러한다.
도 6b는 반대 경우, 즉 좁은 각의 출력 빔을 생성하는 모드의 경우에 대한 것이다. 따라서, 입사 광선(632-2)은 음의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(640)의 구조화된 표면(643) 상에 충돌한다. 이는 도 4a 또는 도 4b와 유사하다. 입사 광선(632-2)은 경사 광 빔(132-2)(도 4a, 도 4b 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(632-2)은, 예를 들어, x-z 평면에서 전파되고 (음의) x-축에 대해 약 20 ± 10도의 각을 이루는 광선을 나타낼 수 있다. 광선(632-2)은 프리즘(641)의 제2 경사 측부 표면(641b) 내로 들어간다. 그 이후에, 광선은 도 6a에서와 동일한 설계 특징부를 상정하는 도 6b에 대체적으로 도시된 바와 같이 필름을 통하여 전파된다. 따라서, 광선(632-2)은 광선(610B)에 의해 나타낸 출력 빔으로서 필름(640)으로부터 출사한다. 광선(610B)은 좁은 출력 빔(410a)(도 4a)이나 좁은 출력 빔(410b)(도 4b) 또는 그들의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 좁은 출력 빔을 제공한다. 필름(640)은 경사 입사 광선(632-2)을 주로 분할된 확산 구조물(642)의 낮은 확산 부분(642b)으로 지향시킨다. 이는, 입사 광선의 일부가 높은 확산 부분(642a)으로 지향될 수 있더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(648)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(644)의 부분들로 지향될 수 있더라도, 그러한다.
대안적인 설계의 예시적인 양면 광학 필름이 도 7, 도 8, 도 8a, 및 도 8b에 도시되어 있다. 이러한 필름은 위에서 논의된 것들과 동일한 또는 유사한 재료로 구성될 수 있고, 위에서 논의된 것들과 동일하거나 유사한 제조 기술 및 설계 특징부로 제조될 수 있다.
도 7은 양면 광학 필름(740)을 도시한다. 이러한 필름은 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면(743, 744)을 갖고, 앞선 도면들과 일치하는 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다. 제1 구조화된 표면(743)에는 복수의 프리즘(741)이 형성되어 있다. 프리즘(741)의 각각은 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 제2 구조화된 표면(744)에는 복수의 분할된 확산 구조물(742)이 형성되어 있다. 이들도 또한 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 필름(740)은 세 개의 구성 층 또는 요소(745, 746, 747)를 갖지만, 더 많거나 더 적은 층들이 고려된다.
구조화된 표면(743) 상의 각각의 프리즘(741)은 대체적으로 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(741a, 741b)을 갖는다. 이들 경사 표면의 일부 인접한 쌍들은 프리즘 정점을 형성하도록 교차하는 한편, 다른 쌍들은 각각의 프리즘(741)에 대한 에지 또는 경계를 형성하도록 교차한다. 정점 및 에지/경계 둘 모두는 뾰족한 또는 v-형상인 것으로 도 7에 도시되어 있으나, 뾰족하지 않고 v-형상이 아닌 프로파일, 예를 들어 절두형 프로파일이 또한 사용될 수 있다. 제1 경사 표면(741a)은 실질적으로 평탄한 한편, 제2 경사 표면(741b)은 x-z 평면에서 완만한 곡률을 갖는다. 대안적인 실시 형태에서, 양 표면들은 평탄할 수 있거나, 둘 모두는 만곡될 수 있다. 프리즘(741)은 전술된 실시 형태로부터의 피치(p1)와 동일하거나 상이할 수 있는 피치(p1)에 의해 특징지어진다.
구조화된 표면(744) 상의 각각의 분할된 확산 구조물(742)은 서로 나란히 배치된 높은 확산 부분(742a) 및 낮은 확산 부분(742b)을 갖는다. 도 7의 실시 형태에서, 높은 확산 부분(742a) 및 낮은 확산 부분(742b) 둘 모두는 평활한 표면에 의해 특징지어질 수 있다. 그러나, 높은 확산 부분(742a)은, 도시된 바와 같이 실질적으로 평탄할 수 있는 낮은 확산 부분(742b)에 비해 x-z 평면에서 고도로 만곡된다. 각각의 분할된 확산 구조물의 경우, 높은 확산 부분(742a) 및 낮은 확산 부분(742b)은 분할된 확산 구조물의 신장 축에 평행한, 즉, y-축에 평행한 경계를 따라서 만난다. 경계는 급격(abrupt)하거나 완만한(gradual) 것일 수 있다. 분할된 확산 구조물(742)은 전술된 실시 형태로부터의 피치(p2)와 동일하거나 상이할 수 있는 피치(p2)에 의해 특징지어진다.
도 8에서는, 도 7의 필름(740)과 동일하거나 유사할 수 있는 양면 광학 필름(840)의 일부의 개략도를 도시한다. 도 8의 도면은 공기 중에 침지된 것으로 상정되고 848로 라벨링된 단일 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 정밀 검토를 허용하도록 도 7의 것과 비교하여 확대되어 있다. 도 8의 직교 좌표계는 도 7 및 앞선 도면들의 좌표와 일치한다. 필름(840)은 하나로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 대안적으로 도 7의 층형(layered) 구성, 또는 상이한 층형 구성을 가질 수 있다. 필름(840)은 복수의 프리즘(841)이 형성된 제1 구조화된 표면(843)을 갖는다. 표면(843) 및 프리즘(841)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(743) 및 프리즘(741)과 동일할 수 있다. 그와 관련하여, 프리즘(841)은 앞서 논의된 각각의 경사 표면(741a, 741b)과 동일할 수 있는 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(841a, 841b)을 갖는다. 표면(841a, 841b)은 교차하여 프리즘 정점(Vprism)을 형성하는데, 정점은 y-축에 평행하게 연장된 라인 또는 리지일 수 있다.
필름(840)은 또한 복수의 분할된 확산 구조물(842)이 형성된 제2 구조화된 표면(844)을 갖는다. 표면(844) 및 분할된 확산 구조물(842)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(744) 및 분할된 확산 구조물(742)과 동일할 수 있다. 따라서, 분할된 확산 구조물(842)은, 위에서 논의된 부분(742b)과 동일할 수 있는 낮은 확산 부분(842b)에 나란히 배치된, 위에서 논의된 부분(742a)과 동일할 수 있는, 높은 확산 부분(842a)을 갖는다. 높은 확산 부분(842a)은 낮은 확산 부분(842b)에 비해 x-z 평면에서 고도로 만곡된 표면을 갖는다. 높은 확산 부분(842a)은 발산하고 있거나 오목한 렌즈릿이다. 분할된 확산 구조물(842)의 외부 에지 및 프리즘(841)의 외부 에지는 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(848)의 경계를 표시하는 것으로 고려될 수 있는 파선인 수직 선분에 의해 연결된 것으로 도시되어 있다. 분할된 확산 구조물(842)의 (x-z 평면의 관점으로부터의) 기하학적 중심은 GC로 라벨링되어 있다. 기하학적 중심(GC) 및 프리즘 정점(Vprism)은 어느 것이 분할된 확산 구조물(842)에 대한 프리즘(841)의 정렬(또는 오정렬)의 정도를 특징짓는가에 따라 기준점으로서 사용될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 도 8의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(848)을 재현하고 있지만, 넓은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 3 참조)을 생성하는 모드 및 좁은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 4a 또는 도 4b 참조)을 생성하는 모드에서의 그의 작동을 나타내는 광선을 그 위에 중첩시키고 있다. 도 8에서와 동일한 도면 부호를 갖는 항목은 동일한 각각의 요소를 나타내고, 추가의 논의는 불필요하다.
도 8a에서, 입사 광선(834-2)은 양의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(840)의 구조화된 표면(843) 상에 충돌한다. 이는 도 3과 유사하다. 입사 광선(834-2)은 경사 광 빔(134-2)(도 3 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(834-2)은 x-z 평면에서 전파되고 x-축에 대해 18 ± 10도의 각을 이루는 광선으로서 모델링하였다. 광선(834-2)은 프리즘(841)의 제1 경사 측부 표면(841a) 내로 들어간다. 광학적 모델링을 사용하여 광선이 그 후에 필름을 통하여 어떻게 전파되려고 하는가를 판정하였다. 모델링은 하기로 상정하였다: 필름(840)의 굴절률은 (중심 캐리어 필름 부분에 대해) 1.67 및 (프리즘 및 분할된 확산 구조물 부분에 대해) 1.51이었고; 프리즘 꼭지각은 약 63.5도였고; 프리즘 표면(841b)의 곡률 반경은 160 마이크로미터였고; 높은 확산 부분(842a)의 곡률 반경은 30 마이크로미터였고; 기하학적 중심(GC)과 프리즘 정점(Vprism) 사이의 거리는 113 마이크로미터였다. 이러한 상정들을 이용하여, 광학 모델링은 필름(840)을 통한 광선(834-2)의 궤도를 계산하였고, 그 결과가 광선(810A)으로서 도시되어 있다. 도 8a를 검토해 보면, 광선(810A)이 넓은 출력 빔(310)(도 3) 또는 그의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 넓은 출력 빔을 제공한다는 것이 드러난다. 광선(810A)의 출력 빔은 제2 경사 표면(841b)이 만곡되어 있다는 사실에 의해 더 넓게 만들어지고; 이러한 곡률은 높은 확산 부분(842a)의 곡률과 협력하여, 복합 렌즈의 작동과 유사한 방식으로, 경사 표면(841b)이 평탄한 경우보다 더 큰 광 확산을 제공한다. 도 8a를 검토해 보면, 필름(840)이 경사 입사 광선(834-2)을 주로 분할된 확산 구조물(842)의 높은 확산 부분(842a)으로 지향시키는 것이 추가로 드러난다. 이는, 입사 광선의 일부가 낮은 확산 부분(842b)으로 지향되더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(848)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(844)의 부분들로 지향되더라도, 그러한다.
도 8b는 반대 경우, 즉 좁은 각의 출력 빔을 생성하는 모드의 경우에 대한 것이다. 따라서, 입사 광선(832-2)은 음의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(840)의 구조화된 표면(843) 상에 충돌한다. 이는 도 4a 또는 도 4b와 유사하다. 입사 광선(832-2)은 경사 광 빔(132-2)(도 4a, 도 4b 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(832-2)은 x-z 평면에서 전파되고 (음의) x-축에 대해 18 ± 10도의 각을 이루는 광선으로서 모델링하였다. 광선(832-2)은 프리즘(841)의 제2 경사 측부 표면(841b) 내로 들어간다. 광학적 모델링을 사용하여 광선이 그 후에 필름을 통하여 어떻게 전파되려고 하는가를 판정하였다. 모델링은 도 8a에서와 동일한 설계 특징부를 상정하였다. 이러한 상정들을 이용하여, 광학 모델링은 필름(840)을 통한 광선(832-2)의 궤도를 계산하였고, 그 결과가 광선(810B)으로서 도시되어 있다. 도 8b를 검토해 보면, 광선(810B)이 좁은 출력 빔(410a)(도 4a)이나 좁은 출력 빔(410b)(도 4b) 또는 그들의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 좁은 출력 빔을 제공한다는 것이 드러난다. 도 8b를 검토해 보면, 필름(840)이 경사 입사 광선(832-2)을 주로 분할된 확산 구조물(842)의 낮은 확산 부분(842b)으로 지향시키는 것이 추가로 드러난다. 이는, 입사 광선의 일부가 높은 확산 부분(842a)으로 지향되더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(848)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(844)의 부분들로 지향되더라도, 그러한다.
대안적인 설계의 예시적인 양면 광학 필름이 도 9, 도 10, 도 10a, 및 도 10b에 도시되어 있다. 이러한 필름은 위에서 논의된 것들과 동일한 또는 유사한 재료로 구성될 수 있고, 위에서 논의된 것들과 동일하거나 유사한 제조 기술 및 설계 특징부로 제조될 수 있다.
도 9는 양면 광학 필름(940)을 도시한다. 이러한 필름은 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면(943, 944)을 갖고, 앞선 도면들과 일치하는 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다. 제1 구조화된 표면(943)에는 복수의 프리즘(941)이 형성되어 있다. 프리즘(941)의 각각은 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 제2 구조화된 표면(944)에는 복수의 분할된 확산 구조물(942)이 형성되어 있다. 이들도 또한 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 필름(940)은 세 개의 구성 층 또는 요소(945, 946, 947)를 갖지만, 더 많거나 더 적은 층들이 고려된다.
구조화된 표면(943) 상의 각각의 프리즘(941)은 대체적으로 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(941a, 941b)을 갖는다. 이들 경사 표면의 일부 인접한 쌍들은 프리즘 정점을 형성하도록 교차하는 한편, 다른 쌍들은 각각의 프리즘(941)에 대한 에지 또는 경계를 형성하도록 교차한다. 정점 및 에지/경계 둘 모두는 뾰족한 또는 v-형상인 것으로 도 9에 도시되어 있으나, 뾰족하지 않고 v-형상이 아닌 프로파일, 예를 들어 절두형 프로파일이 또한 사용될 수 있다. 제1 경사 표면(941a) 및 제2 경사 표면(942b) 둘 모두는 실질적으로 평탄하다. 대안적인 실시 형태에서, 하나 또는 둘 모두의 표면이 x-z 평면에서 완만하게 만곡될 수 있다. 프리즘(941)은 전술된 실시 형태로부터의 피치(p1)와 동일하거나 상이할 수 있는 피치(p1)에 의해 특징지어진다.
구조화된 표면(944) 상의 각각의 분할된 확산 구조물(942)은 서로 나란히 배치된 높은 확산 부분(942a) 및 낮은 확산 부분(942b)을 갖는다. 도면에서, 높은 확산 부분(942a)은 낮은 확산 부분(942b)의 더 평활한 표면과 비교하여 조면화된 표면을 나타내도록 음영으로 도시되어 있다. 도 9의 실시 형태에서, 높은 확산 부분(942a) 및 낮은 확산 부분(942b) 둘 모두가 실질적으로 평탄하고 x-y 평면에 평행할 수 있지만, 낮은 확산 부분(942b)은, 유의한 광 산란을 제공하도록 조면화된 표면에 의해 특징지어지는 높은 확산 부분(942a)과 비교하여, (광 산란을 거의 또는 전혀 제공하지 않는) 평활한 표면에 의해 특징지어진다. 각각의 분할된 확산 구조물의 경우, 높은 확산 부분(942a) 및 낮은 확산 부분(942b)은 분할된 확산 구조물의 신장 축에 평행한, 즉, y-축에 평행한 경계를 따라서 만난다. 경계는 급격하거나 완만한 것일 수 있다. 분할된 확산 구조물(942)은 전술된 실시 형태로부터의 피치(p2)와 동일하거나 상이할 수 있는 피치(p2)에 의해 특징지어진다.
도 10에서는, 도 9의 필름(940)과 동일하거나 유사할 수 있는 양면 광학 필름(1040)의 일부의 개략도를 도시한다. 도 10의 도면은 공기 중에 침지된 것으로 상정되고 1048로 라벨링된 단일 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 정밀 검토를 허용하도록 도 9의 것과 비교하여 확대되어 있다. 도 10의 직교 좌표계는 도 9 및 앞선 도면들의 좌표와 일치한다. 필름(1040)은 하나로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 대안적으로 도 9의 층형 구성, 또는 상이한 층형 구성을 가질 수 있다. 필름(1040)은 복수의 프리즘(1041)이 형성된 제1 구조화된 표면(1043)을 갖는다. 표면(1043) 및 프리즘(1041)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(943) 및 프리즘(941)과 동일할 수 있다. 그와 관련하여, 프리즘(1041)은 앞서 논의된 각각의 경사 표면(941a, 941b)과 동일할 수 있는 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(1041a, 1041b)을 갖는다. 표면(1041a, 1041b)은 교차하여 프리즘 정점(Vprism)을 형성하는데, 정점은 y-축에 평행하게 연장된 라인 또는 리지일 수 있다.
필름(1040)은 또한 복수의 분할된 확산 구조물(1042)이 형성된 제2 구조화된 표면(1044)을 갖는다. 표면(1044) 및 분할된 확산 구조물(1042)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(944) 및 분할된 확산 구조물(942)과 동일할 수 있다. 따라서, 분할된 확산 구조물(1042)은, 위에서 논의된 부분(942b)과 동일할 수 있는 낮은 확산 부분(1042b)에 나란히 배치된, 위에서 논의된 부분(942a)과 동일할 수 있는, 높은 확산 부분(1042a)을 갖는다. 높은 확산 부분(1042a)은 비교적 평활한 낮은 확산 부분(1042b)에 비해 x-z 평면에서 조면화된 표면 특징을 갖는다. 분할된 확산 구조물(1042)의 외부 에지 및 프리즘(1041)의 외부 에지는 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1048)의 경계를 표시하는 것으로 고려될 수 있는 파선인 수직 선분에 의해 연결된 것으로 도시되어 있다. 분할된 확산 구조물(1042)의 (x-z 평면의 관점으로부터의) 기하학적 중심은 GC로 라벨링되어 있다. 기하학적 중심(GC) 및 프리즘 정점(Vprism)은 어느 것이 분할된 확산 구조물(1042)에 대한 프리즘(1041)의 정렬(또는 오정렬)의 정도를 특징짓는가에 따라 기준점으로서 사용될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 도 10의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1048)을 재현하고 있지만, 넓은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 3 참조)을 생성하는 모드 및 좁은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 4a 또는 도 4b 참조)을 생성하는 모드에서의 그의 작동을 나타내는 광선을 그 위에 중첩시키고 있다. 도 10에서와 동일한 도면 부호를 갖는 항목은 동일한 각각의 요소를 나타내고, 추가의 논의는 불필요하다.
도 10a에서, 입사 광선(1034-2)은 양의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(1040)의 구조화된 표면(1043) 상에 충돌한다. 이는 도 3과 유사하다. 입사 광선(1034-2)은 경사 광 빔(134-2)(도 3 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(1034-2)은, 예를 들어, x-z 평면에서 전파되고 x-축에 대해 약 20 ± 10도의 각을 이루는 광선을 나타낼 수 있다. 광선(1034-2)은 프리즘(1041)의 제1 경사 측부 표면(1041a) 내로 들어간다. 그 이후에, 광선은 도면에 대체적으로 도시된 바와 같이 필름을 통하여 전파된다. 예시적인 실시 형태에서, 필름(1040)의 굴절률은 (중심 캐리어 필름 부분에 대해) 1.67 및 (프리즘 및 분할된 확산 구조물 부분에 대해) 1.51일 수 있고; 프리즘 꼭지각은 약 60도일 수 있고; 높은 확산 부분(1042a)의 조도(Ra)는 낮은 확산 부분(1042b)의 조도보다 실질적으로 더 큰 값일 수 있고; 기하학적 중심(GC)과 프리즘 정점(Vprism) 사이의 거리는 113 마이크로미터일 수 있다. 전술한 값들은 단지 특정 실시 형태를 대표하는 것이며 지나치게 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이러한 상정들을 이용하여, 경사 광선(1034-2)은 도면에 대체적으로 도시된 바와 같이 필름(1040)을 통하여 전파되고 광선(1010A)으로 나타낸 출력 빔으로서 필름(1040)으로부터 출사하는 경향이 있을 것이다. 광선(1010A)은 넓은 출력 빔(310)(도 3) 또는 그의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 넓은 출력 빔을 제공한다. 필름(1040)은 경사 입사 광선(1034-2)을 주로 분할된 확산 구조물(1042)의 높은 확산 부분(1042a)으로 지향시킨다. 이는, 입사 광선의 일부가 낮은 확산 부분(1042b)으로 지향될 수 있더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1048)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(1044)의 부분들로 지향될 수 있더라도, 그러한다.
도 10b는 반대 경우, 즉 좁은 각의 출력 빔을 생성하는 모드의 경우에 대한 것이다. 따라서, 입사 광선(1032-2)은 음의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(1040)의 구조화된 표면(1043) 상에 충돌한다. 이는 도 4a 또는 도 4b와 유사하다. 입사 광선(1032-2)은 경사 광 빔(132-2)(도 4a, 도 4b 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(1032-2)은, 예를 들어, x-z 평면에서 전파되고 (음의) x-축에 대해 약 20 ± 10도의 각을 이루는 광선을 나타낼 수 있다. 광선(1032-2)은 프리즘(1041)의 제2 경사 측부 표면(1041b) 내로 들어간다. 그 이후에, 광선은 도 10a에서와 동일한 설계 특징부를 상정하는 도 10b에 대체적으로 도시된 바와 같이 필름을 통하여 전파된다. 따라서, 광선(1032-2)은 광선(1010B)에 의해 나타낸 출력 빔으로서 필름(1040)으로부터 출사한다. 광선(1010B)은 좁은 출력 빔(410a)(도 4a)이나 좁은 출력 빔(410b)(도 4b) 또는 그들의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 좁은 출력 빔을 제공한다. 필름(1040)은 경사 입사 광선(1032-2)을 주로 분할된 확산 구조물(1042)의 낮은 확산 부분(1042b)으로 지향시킨다. 이는, 입사 광선의 일부가 높은 확산 부분(1042a)으로 지향될 수 있더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1048)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(1044)의 부분들로 지향될 수 있더라도, 그러한다.
대안적인 설계의 예시적인 양면 광학 필름이 도 11, 도 12, 도 12a, 및 도 12b에 도시되어 있다. 이러한 필름은 위에서 논의된 것들과 동일한 또는 유사한 재료로 구성될 수 있고, 위에서 논의된 것들과 동일하거나 유사한 제조 기술 및 설계 특징부로 제조될 수 있다.
도 11은 양면 광학 필름(1140)을 도시한다. 이러한 필름은 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면(1143, 1144)을 갖고, 앞선 도면들과 일치하는 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다. 제1 구조화된 표면(1143)에는 복수의 프리즘(1141)이 형성되어 있다. 프리즘(1141)의 각각은 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 제2 구조화된 표면(1144)에는 복수의 분할된 확산 구조물(1142)이 형성되어 있다. 이들도 또한 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 필름(1140)은 세 개의 구성 층 또는 요소(1145, 1146, 1147)를 갖지만, 더 많거나 더 적은 층들이 고려된다.
구조화된 표면(1143) 상의 각각의 프리즘(1141)은 대체적으로 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(1141a, 1141b)을 갖는다. 이들 경사 표면의 일부 인접한 쌍들은 프리즘 정점을 형성하도록 교차하는 한편, 다른 쌍들은 각각의 프리즘(1141)에 대한 에지 또는 경계를 형성하도록 교차한다. 정점 및 에지/경계 둘 모두는 뾰족한 또는 v-형상인 것으로 도 11에 도시되어 있으나, 뾰족하지 않고 v-형상이 아닌 프로파일, 예를 들어 절두형 프로파일이 또한 사용될 수 있다. 제1 경사 표면(1141a) 및 제2 경사 표면(1142b) 둘 모두는 실질적으로 평탄하다. 대안적인 실시 형태에서, 하나 또는 둘 모두의 표면이 x-z 평면에서 완만하게 만곡될 수 있다. 프리즘(1141)은 전술된 실시 형태로부터의 피치(p1)와 동일하거나 상이할 수 있는 피치(p1)에 의해 특징지어진다.
구조화된 표면(1144) 상의 각각의 분할된 확산 구조물(1142)은 서로 나란히 배치된 높은 확산 부분(1142a) 및 낮은 확산 부분(1142b)을 갖는다. 도면에서, 높은 확산 부분(1142a)은 낮은 확산 부분(1142b)의 더 평활한 표면과 비교하여 조면화된 표면을 나타내도록 음영으로 도시되어 있다. 도 11의 실시 형태에서, 높은 확산 부분(1142a) 및 낮은 확산 부분(1142b) 둘 모두가 실질적으로 평탄하고 x-y 평면에 평행할 수 있지만, 낮은 확산 부분(1142b)은, 유의한 광 산란을 제공하도록 조면화된 표면에 의해 특징지어지는 높은 확산 부분(1142a)과 비교하여, (광 산란을 거의 또는 전혀 제공하지 않는) 평활한 표면에 의해 특징지어진다. 게다가, 높은 확산 부분(1142a)은 선택적 조면화를 가능하게 하는 데 사용될 수 있는 낮은 확산 부분(1142b)에 비해 높여져 있다. 예를 들어, 구조화된 표면(1144)은 초기에, 부분(1142a)이 높여져 있지만 평활하도록 형성될 수 있고, 이어서 조면화 작업이 구조화된 표면에 대해 수행될 수 있지만, 부분(1142b)의 리세스형 특성으로 인해, 부분(1142b)이 평활한 상태를 유지하는 동안 단지 부분(1142a)만이 조면화된다. (부분(1142a, 1142b)의 역할이 반대인 대안적인 실시 형태에서, 높여진 부분은 평활한 상태를 유지할 수 있고, 확산 또는 산란 재료가 높여진 부분 상에서가 아닌 리세스 내에서 인쇄 또는 그렇지 않다면 침착될 수 있다. 이어서, 그러한 경우에, 부분(1142a)은 낮은 확산 부분일 것이고, 부분(1142b)은 높은 확산 부분일 것이다.) 각각의 분할된 확산 구조물의 경우, 높은 확산 부분(1142a) 및 낮은 확산 부분(1142b)은 분할된 확산 구조물의 신장 축에 평행한, 즉, y-축에 평행한 경계를 따라서 만난다. 경계는 급격하거나 완만한 것일 수 있다. 분할된 확산 구조물(1142)은 전술된 실시 형태로부터의 피치(p2)와 동일하거나 상이할 수 있는 피치(p2)에 의해 특징지어진다.
도 12에서는, 도 11의 필름(1140)과 동일하거나 유사할 수 있는 양면 광학 필름(1240)의 일부의 개략도를 도시한다. 도 12의 도면은 공기 중에 침지된 것으로 상정되고 1248로 라벨링된 단일 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 정밀 검토를 허용하도록 도 11의 것과 비교하여 확대되어 있다. 도 12의 직교 좌표계는 도 11 및 앞선 도면들의 좌표와 일치한다. 필름(1240)은 하나로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 대안적으로 도 11의 층형 구성, 또는 상이한 층형 구성을 가질 수 있다. 필름(1240)은 복수의 프리즘(1241)이 형성된 제1 구조화된 표면(1243)을 갖는다. 표면(1243) 및 프리즘(1241)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(1143) 및 프리즘(1141)과 동일할 수 있다. 그와 관련하여, 프리즘(1241)은 앞서 논의된 각각의 경사 표면(1141a, 1141b)과 동일할 수 있는 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(1241a, 1241b)을 갖는다. 표면(1241a, 1241b)은 교차하여 프리즘 정점(Vprism)을 형성하는데, 정점은 y-축에 평행하게 연장된 라인 또는 리지일 수 있다.
필름(1240)은 또한 복수의 분할된 확산 구조물(1242)이 형성된 제2 구조화된 표면(1244)을 갖는다. 표면(1244) 및 분할된 확산 구조물(1242)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(1144) 및 분할된 확산 구조물(1142)과 동일할 수 있다. 따라서, 분할된 확산 구조물(1242)은, 위에서 논의된 부분(1142b)과 동일할 수 있는 낮은 확산 부분(1242b)에 나란히 배치된, 위에서 논의된 부분(1142a)과 동일할 수 있는, 높은 확산 부분(1242a)을 갖는다. 높은 확산 부분(1242a)은 비교적 평활한 낮은 확산 부분(1242b)에 비해 x-z 평면에서 조면화된 표면 특징을 갖고, 부분(1242a)은 부분(1242b)에 비해 높여져 있다. 분할된 확산 구조물(1242)의 외부 에지 및 프리즘(1241)의 외부 에지는 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1248)의 경계를 표시하는 것으로 고려될 수 있는 파선인 수직 선분에 의해 연결된 것으로 도시되어 있다. 분할된 확산 구조물(1242)의 (x-z 평면의 관점으로부터의) 기하학적 중심은 GC로 라벨링되어 있다. 기하학적 중심(GC) 및 프리즘 정점(Vprism)은 어느 것이 분할된 확산 구조물(1242)에 대한 프리즘(1241)의 정렬(또는 오정렬)의 정도를 특징짓는가에 따라 기준점으로서 사용될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 도 12의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1248)을 재현하고 있지만, 넓은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 3 참조)을 생성하는 모드 및 좁은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 4a 또는 도 4b 참조)을 생성하는 모드에서의 그의 작동을 나타내는 광선을 그 위에 중첩시키고 있다. 도 12에서와 동일한 도면 부호를 갖는 항목은 동일한 각각의 요소를 나타내고, 추가의 논의는 불필요하다.
도 12a에서, 입사 광선(1234-2)은 양의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(1240)의 구조화된 표면(1243) 상에 충돌한다. 이는 도 3과 유사하다. 입사 광선(1234-2)은 경사 광 빔(134-2)(도 3 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(1234-2)은, 예를 들어, x-z 평면에서 전파되고 x-축에 대해 약 20 ± 10도의 각을 이루는 광선을 나타낼 수 있다. 광선(1234-2)은 프리즘(1241)의 제1 경사 측부 표면(1241a) 내로 들어간다. 그 이후에, 광선은 도면에 대체적으로 도시된 바와 같이 필름을 통하여 전파된다. 예시적인 실시 형태에서, 필름(1240)의 굴절률은 (중심 캐리어 필름 부분에 대해) 1.67 및 (프리즘 및 분할된 확산 구조물 부분에 대해) 1.51일 수 있고; 프리즘 꼭지각은 약 60도일 수 있고; 높은 확산 부분(1242a)의 조도(Ra)는 낮은 확산 부분(1242b)의 조도보다 실질적으로 더 큰 값일 수 있고; 높은 확산 부분(1242a)과 낮은 확산 부분(1242b) 사이의 수직 간격은 25 마이크로미터일 수 있고; 기하학적 중심(GC)과 프리즘 정점(Vprism) 사이의 거리는 113 마이크로미터일 수 있다. 전술한 값들은 단지 특정 실시 형태를 대표하는 것이며 지나치게 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이러한 상정들을 이용하여, 경사 광선(1234-2)은 도면에 대체적으로 도시된 바와 같이 필름(1240)을 통하여 전파되고 광선(1210A)으로 나타낸 출력 빔으로서 필름(1240)으로부터 출사하는 경향이 있을 것이다. 광선(1210A)은 넓은 출력 빔(310)(도 3) 또는 그의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 넓은 출력 빔을 제공한다. 필름(1240)은 경사 입사 광선(1234-2)을 주로 분할된 확산 구조물(1242)의 높은 확산 부분(1242a)으로 지향시킨다. 이는, 입사 광선의 일부가 낮은 확산 부분(1242b)으로 지향될 수 있더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1248)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(1244)의 부분들로 지향될 수 있더라도, 그러한다.
도 12b는 반대 경우, 즉 좁은 각의 출력 빔을 생성하는 모드의 경우에 대한 것이다. 따라서, 입사 광선(1232-2)은 음의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(1240)의 구조화된 표면(1243) 상에 충돌한다. 이는 도 4a 또는 도 4b와 유사하다. 입사 광선(1232-2)은 경사 광 빔(132-2)(도 4a, 도 4b 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(1232-2)은, 예를 들어, x-z 평면에서 전파되고 (음의) x-축에 대해 약 20 ± 10도의 각을 이루는 광선을 나타낼 수 있다. 광선(1232-2)은 프리즘(1241)의 제2 경사 측부 표면(1241b) 내로 들어간다. 그 이후에, 광선은 도 12a에서와 동일한 설계 특징부를 상정하는 도 12b에 대체적으로 도시된 바와 같이 필름을 통하여 전파된다. 따라서, 광선(1232-2)은 광선(1210B)에 의해 나타낸 출력 빔으로서 필름(1240)으로부터 출사한다. 광선(1210B)은 좁은 출력 빔(410a)(도 4a)이나 좁은 출력 빔(410b)(도 4b) 또는 그들의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 좁은 출력 빔을 제공한다. 필름(1240)은 경사 입사 광선(1232-2)을 주로 분할된 확산 구조물(1242)의 낮은 확산 부분(1242b)으로 지향시킨다. 이는, 입사 광선의 일부가 높은 확산 부분(1242a)으로 지향될 수 있더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1248)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(1244)의 부분들로 지향될 수 있더라도, 그러한다.
대안적인 설계의 예시적인 양면 광학 필름이 도 13, 도 14, 도 14a, 및 도 14b에 도시되어 있다. 이러한 필름은 위에서 논의된 것들과 동일한 또는 유사한 재료로 구성될 수 있고, 위에서 논의된 것들과 동일하거나 유사한 제조 기술 및 설계 특징부로 제조될 수 있다.
도 13은 양면 광학 필름(1340)을 도시한다. 이러한 필름은 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면(1343, 1344)을 갖고, 앞선 도면들과 일치하는 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다. 제1 구조화된 표면(1343)에는 복수의 프리즘(1341)이 형성되어 있다. 프리즘(1341)의 각각은 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 제2 구조화된 표면(1344)에는 복수의 분할된 확산 구조물(1342)이 형성되어 있다. 이들도 또한 y-축에 평행한 신장 축을 따라서 연장된다. 필름(1340)은 세 개의 구성 층 또는 요소(1345, 1346, 1347)를 갖지만, 더 많거나 더 적은 층들이 고려된다.
구조화된 표면(1343) 상의 각각의 프리즘(1341)은 대체적으로 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(1341a, 1341b)을 갖는다. 이들 경사 표면의 일부 인접한 쌍들은 프리즘 정점을 형성하도록 교차하는 한편, 다른 쌍들은 각각의 프리즘(1341)에 대한 에지 또는 경계를 형성하도록 교차한다. 정점 및 에지/경계 둘 모두는 뾰족한 또는 v-형상인 것으로 도 13에 도시되어 있으나, 뾰족하지 않고 v-형상이 아닌 프로파일, 예를 들어 절두형 프로파일이 또한 사용될 수 있다. 제1 경사 표면(1341a) 및 제2 경사 표면(1342b) 둘 모두는 실질적으로 평탄하다. 대안적인 실시 형태에서, 하나 또는 둘 모두의 표면이 x-z 평면에서 완만하게 만곡될 수 있다. 프리즘(1341)은 전술된 실시 형태로부터의 피치(p1)와 동일하거나 상이할 수 있는 피치(p1)에 의해 특징지어진다.
구조화된 표면(1344) 상의 각각의 분할된 확산 구조물(1342)은 서로 나란히 배치된 높은 확산 부분(1342a) 및 낮은 확산 부분(1342b)을 갖는다. 도면에서, 높은 확산 부분(1342a) 및 낮은 확산 부분(1342b) 둘 모두는 평활한 표면에 의해 특징지어질 수 있다. 그러나, 높은 확산 부분(1342a)은, 도시된 바와 같이 실질적으로 평탄할 수 있고 x-y 평면에 평행할 수 있는 낮은 확산 부분(1342b)에 비해 x-z 평면에서 고도로 만곡된다. (높은 확산 부분(1342a)의 곡률은 도 7의 높은 확산 부분(742a)의 곡률과 반대라는 것 - 확산 부분(1342a)은 양의 값이거나 렌즈릿을 포커싱하며, 확산 부분(742a)은 음의 값이거나 렌즈릿을 디포커싱하는 것 - 에 유의하여야 한다.) 높은 확산 부분(1342a)은 수렴하고 있거나 볼록한 렌즈릿이다. 각각의 분할된 확산 구조물의 경우, 높은 확산 부분(1342a) 및 낮은 확산 부분(1342b)은 분할된 확산 구조물의 신장 축에 평행한, 즉, y-축에 평행한 경계를 따라서 만난다. 경계는 급격하거나 완만한 것일 수 있다. 분할된 확산 구조물(1342)은 전술된 실시 형태로부터의 피치(p2)와 동일하거나 상이할 수 있는 피치(p2)에 의해 특징지어진다.
도 14에서는, 도 13의 필름(1340)과 동일하거나 유사할 수 있는 양면 광학 필름(1440)의 일부의 개략도를 도시한다. 도 14의 도면은 공기 중에 침지된 것으로 상정되고 1448로 라벨링된 단일 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 정밀 검토를 허용하도록 도 13의 것과 비교하여 확대되어 있다. 도 14의 직교 좌표계는 도 13 및 앞선 도면들의 좌표와 일치한다. 필름(1440)은 하나로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 대안적으로 도 13의 층형 구성, 또는 상이한 층형 구성을 가질 수 있다. 필름(1440)은 복수의 프리즘(1441)이 형성된 제1 구조화된 표면(1443)을 갖는다. 표면(1443) 및 프리즘(1441)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(1343) 및 프리즘(1341)과 동일할 수 있다. 그와 관련하여, 프리즘(1441)은 앞서 논의된 각각의 경사 표면(1341a, 1341b)과 동일할 수 있는 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면(1441a, 1441b)을 갖는다. 표면(1441a, 1441b)은 교차하여 프리즘 정점(Vprism)을 형성하는데, 정점은 y-축에 평행하게 연장된 라인 또는 리지일 수 있다.
필름(1440)은 또한 복수의 분할된 확산 구조물(1442)이 형성된 제2 구조화된 표면(1444)을 갖는다. 표면(1444) 및 분할된 확산 구조물(1442)은 위에서 논의된 각각의 구조화된 표면(1344) 및 분할된 확산 구조물(1342)과 동일할 수 있다. 따라서, 분할된 확산 구조물(1442)은, 위에서 논의된 부분(1342b)과 동일할 수 있는 낮은 확산 부분(1442b)에 나란히 배치된, 위에서 논의된 부분(1342a)과 동일할 수 있는, 높은 확산 부분(1442a)을 갖는다. 높은 확산 부분(1442a)은 낮은 확산 부분(1442b)에 비해 x-z 평면에서 고도로 만곡된 표면을 갖는다. 분할된 확산 구조물(1442)의 외부 에지 및 프리즘(1441)의 외부 에지는 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1448)의 경계를 표시하는 것으로 고려될 수 있는 파선인 수직 선분에 의해 연결된 것으로 도시되어 있다. 분할된 확산 구조물(1442)의 (x-z 평면의 관점으로부터의) 기하학적 중심은 GC로 라벨링되어 있다. 기하학적 중심(GC) 및 프리즘 정점(Vprism)은 어느 것이 분할된 확산 구조물(1442)에 대한 프리즘(1441)의 정렬(또는 오정렬)의 정도를 특징짓는가에 따라 기준점으로서 사용될 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 도 14의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1448)을 재현하고 있지만, 넓은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 3 참조)을 생성하는 모드 및 좁은 각의 출력 빔(예를 들어, 도 4a 또는 도 4b 참조)을 생성하는 모드에서의 그의 작동을 나타내는 광선을 그 위에 중첩시키고 있다. 도 14에서와 동일한 도면 부호를 갖는 항목은 동일한 각각의 요소를 나타내고, 추가의 논의는 불필요하다.
도 14a에서, 입사 광선(1434-2)은 양의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(1440)의 구조화된 표면(1443) 상에 충돌한다. 이는 도 3과 유사하다. 입사 광선(1434-2)은 경사 광 빔(134-2)(도 3 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(1434-2)은 x-z 평면에서 전파되고 x-축에 대해 18도의 각을 이루는 광선으로서 모델링하였다. 광선(1434-2)은 프리즘(1441)의 제1 경사 측부 표면(1441a) 내로 들어간다. 광학적 모델링을 사용하여 광선이 그 후에 필름을 통하여 어떻게 전파되려고 하는가를 판정하였다. 모델링은 하기로 상정하였다: 필름(1440)의 굴절률은 (중심 캐리어 필름 부분에 대해) 1.67 및 (프리즘 및 분할된 확산 구조물 부분에 대해) 1.51이었고; 프리즘 꼭지각은 약 60도였고; 높은 확산 부분(1442a)의 곡률 반경은 22.3 마이크로미터였고; 기하학적 중심(GC)과 프리즘 정점(Vprism) 사이의 거리는 113 마이크로미터였다. 이러한 상정들을 이용하여, 광학 모델링은 필름(1440)을 통한 광선(1434-2)의 궤도를 계산하였고, 그 결과가 광선(1410A)으로서 도시되어 있다. 도 14a를 검토해 보면, 광선(1410A)이 넓은 출력 빔(310)(도 3) 또는 그의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 넓은 출력 빔을 제공한다는 것이 드러난다. 도 14a를 검토해 보면, 필름(1440)이 경사 입사 광선(1434-2)을 주로 분할된 확산 구조물(1442)의 높은 확산 부분(1442a)으로 지향시키는 것이 추가로 드러난다. 이는, 입사 광선의 일부가 낮은 확산 부분(1442b)으로 지향되더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1448)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(1444)의 부분들로 지향되더라도, 그러한다.
도 14b는 반대 경우, 즉 좁은 각의 출력 빔을 생성하는 모드의 경우에 대한 것이다. 따라서, 입사 광선(1432-2)은 음의 x-방향과 가장 가깝게 정렬된 방향을 따라서 필름(1440)의 구조화된 표면(1443) 상에 충돌한다. 이는 도 4a 또는 도 4b와 유사하다. 입사 광선(1432-2)은 경사 광 빔(132-2)(도 4a, 도 4b 참조)을 충분히 나타낸다. 광선(1432-2)은 x-z 평면에서 전파되고 (음의) x-축에 대해 18 ± 5도의 각을 이루는 광선으로서 모델링하였다. 광선(1432-2)은 프리즘(1441)의 제2 경사 측부 표면(1441b) 내로 들어간다. 광학적 모델링을 사용하여 광선이 그 후에 필름을 통하여 어떻게 전파되려고 하는가를 판정하였다. 모델링은 도 14a에서와 동일한 설계 특징부를 상정하였다. 이러한 상정들을 이용하여, 광학 모델링은 필름(1440)을 통한 광선(1432-2)의 궤도를 계산하였고, 그 결과가 광선(1410B)으로서 도시되어 있다. 도 14b를 검토해 보면, 광선(1410B)이 좁은 출력 빔(410a)(도 4a)이나 좁은 출력 빔(410b)(도 4b) 또는 그들의 개별 빔릿들 중 임의의 것과 유사한 좁은 출력 빔을 제공한다는 것이 드러난다. 도 14b를 검토해 보면, 필름(1440)이 경사 입사 광선(1432-2)을 주로 분할된 확산 구조물(1442)의 낮은 확산 부분(1442b)으로 지향시키는 것이 추가로 드러난다. 이는, 입사 광선의 일부가 높은 확산 부분(1442a)으로 지향되더라도 그리고 입사 광선의 일부가 특정 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1448)의 경계 외측에 놓이는 구조화된 표면(1444)의 부분들로 지향되더라도, 그러한다.
이제 분할된 확산 구조물 및 프리즘을 포함하는 몇몇 양면 광학 필름을 설명하면서, 이제 이들 요소가 조명 시스템에서 원하는 출력 빔을 생성하도록 필름 내에 조합될 수 있는 다양한 방식들을 더 상세히 논의한다. 좁은 각의 출력 빔이 생성되지만 넓은 각의 출력 빔이 또한 영향을 받는 작동의 모드에 특별한 관심이 주어진다. 프리즘와 분할된 확산 구조물의 수직 간격, 이들 요소의 횡방향 상대 위치(이들이 횡방향으로 정렬되어 있는지 또는 아닌지 여부), 프리즘의 (만일 있다면) 기울기의 크기, 및 분할된 확산 구조물의 (만일 있다면) 기울기의 크기를 포함하여, 필름 내의 각각의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 상세한 설계 사항은, 주어진 입력 광 빔에 대해, 주어진 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍에 의해 생성된 출력 빔 또는 빔릿의 형상 및 다른 특성을 결정한다. 일부 경우에, 횡방향 상대 위치 및/또는 기울기의 크기와 같은 설계 파라미터가 필름의 면 상에서 변하는데, 필름의 중심에서 하나의 값을 갖고 필름의 외부 에지 또는 극단부를 향하여 단조 증가 또는 감소한다. 그러한 공간적 변동은 도 4b의 출력 빔(410b)과 같은 출력 빔을 생성하는 데 이용될 수 있다. 다른 경우에, 상응하는 설계 파라미터들은 모두 필름의 면 상에서 실질적으로 동일할 수 있어서, 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 모두에 의해 생성된 빔 또는 빔릿이 실질적으로 동일하게 한다. 그러한 공간적 균일성은 도 4a의 출력 빔(410a)과 같은 출력 빔을 생성하는 데 이용될 수 있다.
양면 광학 필름(1540)이 도 15에 개략적으로 도시되어 있다. 필름(1540)은 제1 구조화된 표면(1543) 및 제2 구조화된 표면(1544)을 갖고, 제1 구조화된 표면(1543)에는 복수의 프리즘(1541)이 형성되어 있고, 제2 구조화된 표면(1544)에는 복수의 분할된 확산 구조물(1542)이 형성되어 있다. 일반성을 위하여, 분할된 확산 구조물(1542)은, 구조화된 표면을 함께 형성하는 얇은 박스들 또는 직사각형들로서 매우 개략적으로 도시되어 있다. 읽는 사람은 이들 얇은 박스가 본 명세서에서 개시된 분할된 확산 구조물 중 임의의 것을 나타낼 수 있는 것을 이해할 것이다. 필름(1540)은 앞선 도면들과 일치하는 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다.
각각의 프리즘(1541)은 정점(Vprism)에서 교차하는 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면을 포함한다. 각각의 프리즘(1541)은 또한 프리즘 광학 축(1549-1)을 갖는다. 프리즘 광학 축(1549-1)은 x-z 평면에 놓이고, 프리즘 정점을 통과하고, 프리즘 정점 각을 양분하여 그가 양 경사 측부 표면들로부터 등거리에 있게 한다. 프리즘(1541)은 x-축에 따른 중심에서 중심까지(예를 들어, 프리즘 정점에서 프리즘 정점까지)의 프리즘 피치(p1)에 의해 특징지어지는데, 피치(p1)는 혼란스러움을 줄이기 위하여 도 15에서 라벨링되어 있지 않다.
각각의 분할된 확산 구조물(1542)은, 도 15에 도시되어 있지 않은, 높은 확산 부분 및 낮은 확산 부분을 갖는다. 각각의 분할된 확산 구조물(1542)은 앞서 논의된 바와 같은 기하학적 중심(GC), 및 확산 구조물 광학 축(1549-2)에 의해 특징지어진다. 확산 구조물 광학 축(1549-2)은 기하학적 중심(GC)을 통과하고; 그리고, 분할된 확산 구조물이 실질적으로 대칭이면(예를 들어, 도 6의 분할된 확산 구조물(642) 및 도 10의 분할된 확산 구조물(1042) 참조), 확산 구조물 광학 축(1549-2)은 분할된 확산 구조물(1542)의 대칭 축이고; 달리, 분할된 확산 구조물 내에 실질적인 대칭이 존재하지 않지만, 높은 확산 부분 또는 낮은 확산 부분 중 하나 또는 둘 모두가 평탄하면(예를 들어, 도 8의 분할된 확산 구조물(842), 도 12의 분할된 확산 구조물(1242), 및 도 14의 분할된 확산 구조물(1442) 참조), 확산 구조물 광학 축(1549-2)은 그러한 평탄한 표면(들)에 직각이고; 달리, 분할된 확산 구조물에 실질적인 대칭이 존재하지 않고 높은 확산 부분이나 낮은 확산 부분 어느 것도 평탄하지 않으면, 확산 구조물 광학 축(1549-2)은 분할된 확산 구조물(1542)의 토포그래피에 최적인 평면에 직각이다. 분할된 확산 구조물(1542)은 x-축에 따른 중심에서 중심까지(예를 들어, GC에서 GC까지)의 확산 구조물 피치(p2)에 의해 특징지어지는데, 피치(p2)는 혼란스러움을 줄이기 위하여 도 15에서 라벨링되어 있지 않다.
필름(1540)에서, 구조화된 표면(1543, 1544)은 p1 = p2이도록 구성되고, 프리즘 정점(Vprism)의 각각은 그의 각각의 분할된 확산 구조물의 GC와 수직으로 정렬되고, 프리즘 광학 축(1549-1)들은 서로에 대해 그리고 z-축에 대해 평행하고, 확산 구조물 광학 축(1549-2)들은 또한 서로에 대해 그리고 z-축에 대해 평행하다. 따라서, 필름(1540) 내의 모든 프리즘 광학 축(1549-1) 및 모든 확산 구조물 광학 축(1549-2)은 기울기가 영(0)이다. 대안적인 실시 형태에서, p1은 다시 p2와 동일하지만, 프리즘 정점(Vprism)들은 그들의 각각의 분할된 확산 구조물 GC 점으로부터, 특정 방향으로 출력 빔을 조향하기 위하여 원하는 양 만큼, 오정렬될 수 있다.
다른 양면 광학 필름(1640)이 도 15의 필름과 동일한 개략적인 방식으로 도 16에 도시되어 있다. 필름(1640)은 제1 구조화된 표면(1644) 및 제2 구조화된 표면(1644)을 갖고, 제1 구조화된 표면(1643)에는 복수의 프리즘(1641)이 형성되어 있고, 제2 구조화된 표면(1644)에는 복수의 분할된 확산 구조물(1642)이 형성되어 있다. 필름(1640)은 앞선 도면들과 일치하는 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다.
각각의 프리즘(1641)은 앞서 논의된 바와 같은 정점(Vprism)에서 교차하는 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면 및 프리즘 광학 축(1649-1)을 포함한다. 프리즘(1641)은 혼란스러움을 줄이기 위하여 도 16에서 라벨링되어 있지 않은 프리즘 피치(p1)에 의해 특징지어진다.
각각의 분할된 확산 구조물(1642)은, 도 16에 도시되어 있지 않은. 높은 확산 부분 및 낮은 확산 부분을 갖는다. 각각의 분할된 확산 구조물(1642)은 앞서 논의된 바와 같은 기하학적 중심(GC), 및 확산 구조물 광학 축(1649-2)에 의해 특징지어진다. 분할된 확산 구조물(1642)은 혼란스러움을 줄이기 위하여 도 16에서 라벨링되어 있지 않은 확산 구조물 피치(p2)에 의해 특징지어진다.
필름(1640)에서, 구조화된 표면(1643, 1644)은 p1 > p2이도록 구성되고, 프리즘 광학 축(1649-1)들은 서로에 대해 그리고 z-축에 대해 평행하고, 확산 구조물 광학 축(1649-2)들은 또한 서로에 대해 그리고 z-축에 대해 평행하다. 따라서, 필름(1640) 내의 모든 프리즘 광학 축(1649-1) 및 모든 확산 구조물 광학 축(1649-2)은 기울기가 영(0)이다. 필름의 중심(필름의 좌측 극단부로부터의 다섯 번째 정점 및 필름의 우측 극단부로부터의 다섯 번째 정점)에 위치된 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 경우, 프리즘 정점(Vprism)은 그의 각각의 분할된 확산 구조물의 GC와 수직으로 정렬된다. 그러나, 필름 상의 나머지 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 경우, 그러한 수직 정렬이 일어나지 않고, 오정렬의 양이 필름(1640)의 중심으로부터의 거리의 증가에 따라 단조 증가한다. 도 16에 도시된 기술을 이용하여 제조된 또는 더 대체적으로 p1≠p2인 필름은, 출력 광의 중심 분포가 예를 들어 도 4b에 도시된 바와 같이 수렴하는 효과를 생성하기 위하여 내향으로 지향되거나 겨냥될 수 있는 효과를 생성할 수 있다. 더 큰 오정렬 정도는 크로스토크(crosstalk)의 더 큰 레벨을 생성하고, 최대 허용가능 오정렬 정도는 특정 응용에 대해 최대 허용가능한 크로스토크 레벨에 의해 제한될 수 있다. 크로스토크는 명목상 정렬된 특징부 쌍들(프리즘/분할된 확산 구조물 쌍들)이 그들의 가장 가까운 이웃과 중첩되기 시작할 때 야기된다. 일부 경우에, 광을 겨냥하는 이러한 접근은 약 10도 이하인 다양한 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍들의 중심 출력 각과 필름의 법선 방향(z-축) 사이의 각으로 제한될 수 있다. 이러한 편향 각에 대한 제한은 필름의 기하학적 태양, 예컨대 두께 (도 18의 Dz 참조), 피치, 기재, 프리즘의 끼인 각, 등에 종속될 수 있고, 도광체의 출력 분포에 의해 영향을 받는다.
또 다른 양면 광학 필름(1740)이 도 15 및 도 16의 필름과 동일한 개략적인 방식으로 도 17에 도시되어 있다. 필름(1740)은 제1 구조화된 표면(1744) 및 제2 구조화된 표면(1744)을 갖고, 제1 구조화된 표면(1743)에는 복수의 프리즘(1741)이 형성되어 있고, 제2 구조화된 표면(1744)에는 복수의 분할된 확산 구조물(1742)이 형성되어 있다. 필름(1740)은 앞선 도면들과 일치하는 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다.
각각의 프리즘(1741)은 앞서 논의된 바와 같은 정점(Vprism)에서 교차하는 두 개의 경사 측부 표면 또는 소면 및 프리즘 광학 축(1749-1)을 포함할 수 있다. 프리즘(1741)은 혼란스러움을 줄이기 위하여 도 17에서 라벨링되어 있지 않은 프리즘 피치(p1)에 의해 특징지어진다.
각각의 분할된 확산 구조물(1742)은, 도 17에 도시되어 있지 않은. 높은 확산 부분 및 낮은 확산 부분을 갖는다. 각각의 분할된 확산 구조물(1742)은 앞서 논의된 바와 같은 기하학적 중심(GC), 및 확산 구조물 광학 축(1749-2)에 의해 특징지어진다. 분할된 확산 구조물(1742)은 혼란스러움을 줄이기 위하여 도 17에서 라벨링되어 있지 않은 확산 구조물 피치(p2)에 의해 특징지어진다.
필름(1740)에서, 구조화된 표면(1743, 1744)은 p1 > p2이도록 구성되고, 확산 구조물 광학 축(1749-2)은 서로에 대해 그리고 z-축에 대해 평행하다. 따라서, 필름(1740) 내의 확산 구조물 광학 축(1749-2)들의 모두는 기울기가 영(0)이다(그러나, 대안적인 실시 형태에서, 이들은 기울기가 영(0)이 아닐 수 있고, 이는 예를 들어 도 19를 참조한다). 그러나, 프리즘 광학 축(1749-1)은 필름 상의 위치의 함수로서 기울어져 있는데, 중심 프리즘(필름의 좌측 또는 우측 극단부로부터 다섯 번째 정점)은 기울기가 영(0)이고(z-축에 평행함), 중심 프리즘의 좌측으로의 프리즘은 중심 프리즘으로부터 거리가 증가함이 따라 단조 증가하는 양의 기울기를 갖고, 중심 프리즘의 우측으로의 프리즘은 중심 프리즘으로부터 거리가 증가함이 따라 (크기가) 또한 단조 증가하는 음의 기울기를 갖는다. 이와 관련하여, 양의 기울기는 시계방향 기울기를 나타내고, 음의 기울기는 반시계방향 기울기를 나타낸다. 중심 프리즘에 대한 프리즘 정점(Vprism)은 그의 각각의 분할된 확산 구조물의 CG와 수직으로 정렬되지만, 필름 상의 나머지 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍의 경우, 그러한 수직 정렬이 일어나지 않고, 오정렬의 양이 필름(1740)의 중심으로부터의 거리의 증가에 따라 단조 증가한다. 도 17에 도시된 기술을 이용하여 제조된 또는 더 대체적으로 프리즘 및/또는 분할된 확산 구조물이 기울어진 필름은, 출력 광의 중심 분포가 예를 들어 도 4b에 도시된 바와 같이 수렴하는 효과를 생성하기 위하여 내향으로 지향되거나 겨냥될 수 있는 효과를 생성할 수 있다. 더 큰 오정렬 정도는 크로스토크의 더 큰 레벨을 생성하고, 최대 허용가능 오정렬 정도는 특정 응용에 대해 최대 허용가능한 크로스토크 레벨에 의해 제한될 수 있으며, 이는 위에서 논의된 바와 같다. 일부 경우에, 광을 겨냥하는 이러한 접근은 약 35도 이하인 다양한 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍들의 중심 출력 각과 필름의 법선 방향(z-축) 사이의 각으로 제한될 수 있다. 이러한 편향 각에 대한 제한은 필름의 기하학적 태양, 예컨대 두께 (도 18의 Dz 참조), 피치, 기재, 프리즘의 끼인 각, 등에 종속될 수 있고, 도광체의 출력 분포에 의해 영향을 받는다. 이러한 정렬 기술의 추가의 상세한 사항에 대해서는 미국 특허 출원 공개 제2012/0236403호(시코라 외)가 또한 참조된다.
또 다른 대안적인 설계에서, 도 15, 도 16, 및 도 17 중 임의의 도면의 분할된 확산 구조물은 임의의 원하는 방식으로, 예를 들어 필름 상의 위치의 함수로서 변하는 방식으로, 예를 들어 필름의 중심에서 영(0)의 기울기, 필름의 중심으로부터 좌측 에지로 증가하는 양의 기울기, 및 필름의 중심으로부터 우측 에지로 증가하는 음의 기울기를 갖는 방식으로, 기울어져 있을 수 있다.
도 18 및 도 19는 양면 광학 필름에 존재할 수 있는 상이한 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍들의 확대도를 도시한다. 도 18에서, 쌍의 요소들은 병진이동식 및 회전식으로 서로 정렬되어 있다. 도 19에서, 요소들은 병진이동식 및 회전식으로 서로 오정렬되고, 상이한 양들 만큼 기울어져 있다. 이들 도면 둘 모두에서, 일반성을 위하여, 분할된 확산 구조물은, 바로 도 15 내지 도 17에서와 같이, 얇은 박스 또는 직사각형에 의해 개략적으로 나타나 있다.
도 18에서, 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1848)은 하나의 프리즘(1841) 및 하나의 분할된 확산 구조물(1842)을 갖는다. 프리즘(1841)은 정점(Vprism)에서 만나는 경사 측부 표면 또는 소면(1841a, 1841b)을 갖는다. 프리즘(1841)은 또한 앞서 논의된 바와 같이 프리즘 광학 축(1849-1)을 갖는다. 분할된 확산 구조물(1842)은, 앞서 논의된 바와 같이, 기하학적 중심(GC) 및 확산 구조물 광학 축(1849-2)을 갖는다. 필름 두께 및/또는 코팅 두께의 적절한 선택에 의해, 구조물(1842)의 GC와 프리즘 정점 사이의 수직 거리(Dz)는 출력 빔의 원하는 광학 성능을 제공하도록 제어될 수 있다. Dz에 대한 최적의 값을 결정하는 것은 또한 전형적으로 광학 필름의 굴절률을 고려한다. 광학 축(1849-1, 1849-2)은 서로에 대해 그리고 z-축에 대해 평행하고, 서로 정렬 상태에 있다.
도 19에서, 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍(1948)은 하나의 프리즘(1941) 및 하나의 분할된 확산 구조물(1942)을 갖는다. 프리즘(1941)은 정점(Vprism)에서 만나는 경사 측부 표면 또는 소면(1941a, 1941b)을 갖는다. 프리즘(1941)은 또한 앞서 논의된 바와 같이 프리즘 광학 축(1949-1)을 갖는다. 분할된 확산 구조물(1942)은, 앞서 논의된 바와 같이, 기하학적 중심(GC) 및 확산 구조물 광학 축(1949-2)을 갖는다. 필름 두께 및/또는 코팅 두께의 적절한 선택에 의해, 구조물(1942)의 GC와 프리즘 정점 사이의 수직 거리(Dz)는, 광학 필름의 굴절률을 또한 고려하여, 출력 빔의 원하는 광학 성능을 제공하도록 제어될 수 있다. 분할된 확산 구조물(1942)은 x-축에 따라 변위량(Dx) 만큼 프리즘(1941)과 병진이동식으로 오정렬된다. 분할된 확산 구조물(1942)은 또한 프리즘(1941)과 회전식으로 오정렬되는데: 확산 구조물 광학 축(1949-2)은 프리즘 광학 축(1949-1)에 대해 x-z 평면에서 기울어져 있고, 더욱이 확산 구조물 광학 축(1949-2) 및 프리즘 광학 축(1949-1) 둘 모두는 z-축에 대해 기울어져 있다. 각(α, β)은 도면에 도시된 바와 같은 확산 구조물 광학 축 및 프리즘 광학 축의 기울기 각들을 나타내는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 양면 광학 필름은, (모든 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍들에 대해) 필름의 면적에 걸쳐 균일할 수 있거나 또는 그러한 면적에 걸쳐 불균일할 수 있는 설계 파라미터 Dz, Dx, α, 및 β을 적절하게 이용하여, 하나의 광원이 온인 경우 넓은 각의 출력 빔을 제공하고 상이한 광원이 온인 경우 좁은 각의 출력 빔을 제공할 수 있다.
도 20a 및 도 20b는 개시된 양면 광학 필름과 관련된 이상화된 각 분포를 도시하는 그래프이다. 이들 도면의 곡선은 실제 데이터가 아니라, 오히려 적합하게 맞춰진 양면 광학 필름을 포함하는 광학 시스템의 가능한 작동을 이상화된 방식으로 예시한다. 이들 도면은 편각(θ)의 함수로서 x-z 평면에서의 상대 광 세기를 그래프로 도시하는데, 여기서 θ는 공기 중에서의 광의 전파 방향과 z-축 사이의 각이다. 도 20a에서, 광학 시스템의 하나의 광원, 예컨대 도 3의 광원(134)은 온이고, 다른 광원은 오프이다. 광원으로부터의 광은 고도로 경사진 광의 입력 빔(2034-2)으로서 광학 필름에 제공된다. 예를 들어, 도 3의 경사 광 빔(134-2)을 참조하라. 이러한 입력 빔은 프리즘의 제1 경사 표면을 통하여 양면 광학 필름 내로 들어가는데, 제1 경사 표면은 분할된 확산 구조물의 높은 확산 부분과 주로 관련된다. 결과적으로, 빔은 필름으로부터 넓은 각의 출력 빔(2010A)으로서 출사한다. 곡선(2010A)은 양면 광학 필름의 전체 면적에 걸친 광 출력을 나타내지만, 필름의 각각의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍으로부터 출사하는 개별 빔 또는 빔릿의 각각을 또한 나타낼 수 있다.
도 20b에서, 반대편 광원, 예컨대 도 4a 또는 도 4b의 광원(132)은 온이다. 이러한 광원으로부터의 광은 고도로 경사진 광의 입력 빔(2032-2)으로서 광학 필름에 제공된다. 예를 들어, 도 4a 또는 도 4b의 경사 광 빔(132-2)을 참조하라. 이러한 입력 빔은 프리즘의 제2 경사 표면을 통하여 양면 광학 필름 내로 들어가는데, 제2 경사 표면은 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분과 주로 관련된다. 결과적으로, 빔은 필름으로부터 좁은 각의 출력 빔(2010B)으로서 출사한다. 곡선(2010B)은 양면 광학 필름의 전체 면적에 걸친 광 출력을 나타내지만, 필름의 각각의 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍으로부터 출사하는 개별 빔 또는 빔릿의 각각을 또한 나타낼 수 있다. 프리즘 및/또는 분할된 확산 구조물의 광학 축을 기울임으로써, 그리고/또는 프리즘을 그의 관련된 분할된 확산 구조물과 오정렬시킴으로써, 좁은 출력 빔은 필름에 직교하지 않는 주 방향을 따라서 필름으로부터 출사하도록 맞춰질 수 있는데, 예를 들어, 대안적인 좁은 각의 출력 빔(2010B' 2010B")을 참조하라.
도 21은 예시적인 양면 광학 필름을 이용하는 디스플레이 시스템(2100)의 개략도이다. 시스템은 하나 이상의 제1 광원(2134), 하나 이상의 제2 광원(2132), 백라이트 패키지(2130), 및 디스플레이 패널 (미도시)을 포함한다. 광원(2134, 2132)은 위에서 논의된 광원(134, 132)과 동일하거나 유사할 수 있다. 백라이트 패키지(2130)는, 도 1a 및 도 1b의 것과 같은 배열로, 적어도 도광체 및 양면 광학 필름을 포함한다. 양면 광학 필름은, 본 응용을 위해 적합하게 맞춰진, 본 명세서에서 논의된 임의의 설계 특징을 가질 수 있다. 그러한 설계 특징의 앞선 논의에 따라, 양면 광학 필름은 제1 광원(2134)이 온이고 제2 광원(2132)이 오프인 경우 작동의 제1 모드로 넓은 각의 출력 빔(2110A)을 제공하고 제2 광원(2132)이 온이고 제1 광원(2134)이 오프인 경우 작동의 제2 모드로 좁은 각의 출력 빔(2110B)을 제공하도록 설계된다. 시스템(2100)은 바람직하게는 작동의 제1 모드로부터 작동의 제2 모드로 또는 그 반대로 변하도록 사용자가 활성화시킬 수 있는 스위치를 포함한다. 작동의 제1 모드에서는, 중심에 위치된 관찰자(2102)뿐만 아니라 주변에 위치된 관찰자(2103, 2104)도 디스플레이를 보는 것을 허용하는 넓은 각의 출력 빔(2110A)이 제공된다. 이는 시스템(2130)의 작동의 공개 보기 모드인 것으로 여겨질 수 있다. 작동의 제2 모드에서는, 주변에 위치된 관찰자(2103, 2104)가 아닌 단지 중심에 위치된 관찰자(2102)만이 디스플레이를 보는 것을 허용하는 좁은 각의 출력 빔(2110B)이 제공된다. 이는 시스템(2130)의 작동의 사적 보기 모드인 것으로 여겨질 수 있다. 따라서, 시스템(2100)은 전자적으로 절환가능한 프라이버시 능력을 가질 수 있다.
도 22의 디스플레이 시스템(2200)은 도 21의 것과 유사하지만, 양면 광학 필름은 좁은 각의 출력 빔이 광학 필름으로부터 출사함에 따라 수렴하도록 맞춰진다. 따라서, 시스템(2200)은 예시적인 양면 광학 필름을 사용하고, 하나 이상의 제1 광원(2234), 하나 이상의 제2 광원(2232), 백라이트 패키지(2230), 및 디스플레이 패널 (미도시)을 포함한다. 광원(2234, 2232)은 도 21의 광원(2134, 2132)과 동일하거나 유사할 수 있다. 백라이트 패키지(2230)는, 개별 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍들이 광학 필름의 출력 면적을 가로질러 상이한 방향들로 배향된 빔들 또는 빔릿들을 생성하도록 양면 광학 필름을 구성한 것(예를 들어, 도 4b 참조)을 제외하고는, 도 21의 백라이트 패키지(2130)와 유사할 수 있다. 작동의 제1 모드에서, 양면 광학 필름은 제1 광원(2234)이 온이고 제2 광원(2232)이 오프인 경우 넓은 각의 출력 빔(2210A)을 제공한다. 작동의 제2 모드에서, 양면 광학 필름은 제2 광원(2232)이 온이고 제1 광원(2234)이 오프인 경우 좁은 각의 출력 빔(2210B)을 제공한다. 도시된 바와 같이, 좁은 각의 출력 빔은 광학 필름을 나감에 따라 초기에 수렴하여, 빔 웨이스트(2210B') - 이를 지나서 빔(2210B)이 발산함 - 에서 최소 빔 폭을 달성한다. 시스템(2100)과 유사하게, 시스템(2200)은 바람직하게는 작동의 제1 모드로부터 작동의 제2 모드로 또는 그 반대로 변하도록 사용자가 활성화시킬 수 있는 스위치를 포함한다. 작동의 제1 모드의 넓은 각의 출력 빔(2210A)은 중심에 위치된 관찰자(2202)뿐만 아니라 주변에 위치된 관찰자(2203, 2204)도 디스플레이를 보는 것을 허용한다. 작동의 제2 모드의 좁은 각의 출력 빔(2210B)은 주변에 위치된 관찰자(2203, 2204)가 아닌 단지 중심에 위치된 관찰자(2202)만이 디스플레이를 보는 것을 허용한다. 따라서, 시스템(2200)은 또한 전자적으로 절환가능한 프라이버시 능력을 가질 수 있다. 중심에 위치된 관찰자(2202)는, 그 관찰자가 출력 빔(2210B)에 의해 한정될 수 있는 시스템(2200)의 중심 보기 축으로부터 너무 멀리 벗어나지 않는 한, 다른 보기 위치(예를 들어, 관찰자(2202') 참조)에서 디스플레이를 계속 볼 수 있다는 것에 유의하여야 한다.
도 21 및 도 22의 특징부 및 원리는 또한 디스플레이 시스템 외의 조명 시스템에도 적용될 수 있다. 도 23 및 도 24에서, 이들 원리는 방, 사무실, 또는 다른 거주 공간을 조명하는 기능을 갖는 조명 시스템에 적용된다. 도 23의 조명 시스템(2300)은, 디스플레이 패널이 제거된 것을 제외하고는, 도 21의 디스플레이 시스템(2100)과 유사할 수 있다. 따라서, 시스템(2300)은 하나 이상의 제1 광원, 하나 이상의 제2 광원, 도광체, 및 양면 광학 필름을 포함한다. 광원은 위에서 논의된 다른 광원과 동일하거나 유사할 수 있다. 양면 광학 필름은, 본 응용을 위해 적합하게 맞춰진, 본 명세서에서 논의된 임의의 설계 특징을 가질 수 있다. 양면 광학 필름은 제1 광원이 온이고 제2 광원이 오프인 경우 작동의 제1 모드로 넓은 각의 출력 빔(2310A)을 제공하고 제2 광원이 온이고 제1 광원이 오프인 경우 작동의 제2 모드로 좁은 각의 출력 빔(2310B)을 제공하도록 설계된다. 시스템(2300)은 바람직하게는 작동의 제1 모드로부터 작동의 제2 모드로 또는 그 반대로 변하도록 사용자가 활성화시킬 수 있는 스위치를 포함한다. 작동의 제1 모드에서, 방 또는 거주 공간의 넓은 면적을 광범위하게 조명하는 넓은 각의 출력 빔(2310A)이 제공된다. 시스템(2300)은 바닥(2305) 및 거주자(2302)가 있는 방 내의 천장에 장착된 것으로 도시되어 있다. 작동의 제2 모드에서, 방의 실질적으로 더 작은 부분을 조명하는 좁은 각의 출력 빔(2310B)이 제공된다. 제1 모드의 더 넓은 조명과 비교하여, 더 좁은 조명은 스포트라이트 출력을 제공하는 것으로 여겨질 수 있다. 따라서, 시스템(2300)은 전자적으로 절환가능한 스포트라이트 능력을 가질 수 있다.
도 24의 조명 시스템(2400)은 도 23의 것과 유사하지만, 양면 광학 필름은 좁은 각의 출력 빔이 광학 필름으로부터 출사함에 따라 수렴하도록 맞춰진다. 이는 작동의 제2 모드에 대한 더 큰 스포트라이트 효과를 제공할 수 있다. 따라서, 시스템(2400)은 하나 이상의 제1 광원, 하나 이상의 제2 광원, 도광체, 및 양면 광학 필름을 이용한다. 이들 항목은, 개별 프리즘/분할된 확산 구조물 쌍들이 광학 필름의 출력 면적을 가로질러 상이한 방향들로 배향된 빔들 또는 빔릿들을 생성하도록 양면 광학 필름을 구성한 것(예를 들어, 도 4b 참조)을 제외하고는, 시스템(2300) 내의 대응하는 항목과 동일하거나 유사할 수 있다. 작동의 제1 모드에서, 양면 광학 필름은 제1 광원이 온이고 제2 광원이 오프인 경우 넓은 각의 출력 빔(2410A)을 제공한다. 작동의 제2 모드에서, 양면 광학 필름은 제2 광원이 온이고 제1 광원이 오프인 경우 좁은 각의 출력 빔(2410B)을 제공한다. 도시된 바와 같이, 좁은 각의 출력 빔은 광학 필름을 나감에 따라 초기에 수렴하여, 빔 웨이스트(2410B') - 이를 지나서 빔(2410B)이 발산함 - 에서 최소 빔 폭을 달성한다. 시스템(2300)과 유사하게, 시스템(2400)은 바람직하게는 작동의 제1 모드로부터 작동의 제2 모드로 또는 그 반대로 변하도록 사용자가 활성화시킬 수 있는 스위치를 포함한다. 작동의 제1 모드에서, 넓은 각의 출력 빔(2310A)은 방 또는 거주 공간의 넓은 면적을 광범위하게 조명한다. 시스템(2400)은 바닥(2405), 테이블 또는 다른 상승된 표면(2406), 및 거주자(2402)가 있는 방 내의 천장에 장착된 것으로 도시되어 있다. 작동의 제2 모드에서, 좁은 각의 출력 빔(2410B)은 방의 실질적으로 더 작은 부분을 조명한다. 제1 모드의 더 넓은 조명과 비교하여, 더 좁은 조명은 스포트라이트 출력을 제공하는 것으로 여겨질 수 있다. 빔 웨이스트(2410B')는 시스템(2400)으로부터의 축방향 거리(f)에 위치되고, 양면 광학 필름은 빔 웨이스트(2410B')가 원하는 축방향 위치에서, 예를 들어, 바닥(2405) 상에, 또는 테이블(2406)의 레벨에 위치되도록 맞춰질 수 있다. 따라서, 시스템(2400)은 전자적으로 절환가능한 스포트라이트 능력을 가질 수 있다.
개시된 양면 광학 필름, 도광체, 및 관련 구성요소에 대한 많은 변형이 이루어질 수 있고, 이들에 많은 특징부가 포함될 수 있다. 예를 들어, 양면 광학 필름의 또는 도광체의 임의의 주어진 구조화된 표면은 공간적으로 균일할 수 있는데, 즉, 구조화된 표면의 개별 요소 또는 구조물은 구성요소의 전체 주 표면을 차지하는 반복 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 1b 및 도 2를 참조하라. 대안적으로, 임의의 그러한 구조화된 표면은, 구조화된 표면의 부분(들)이 그러한 개별 요소 또는 구조물을 포함하지 않는, 또는 그 부분(들)이 그러한 개별 요소 또는 구조물을 포함하지만, 그러한 요소 또는 구조물이 완전히 또는 부분적으로 작동하지 않게 되도록 하는 방식으로 패턴화될 수 있다. 구조화된 표면의 부분(들) 위의 그러한 개별 요소 또는 구조물의 부재는, 전체 주 표면 위에 요소 또는 구조물을 형성하고, 이어서 임의의 적합한 기술에 의해 이를 파괴 또는 그렇지 않으면 제거함으로써, 예를 들어, 원하는 부분(들)에서 선택적으로(패턴 방식으로)만 충분한 열 및/또는 압력을 가하여 요소 또는 구조물을 평탄하게 함으로써, 달성될 수 있다. 대안적으로, 개별 요소 또는 구조물의 부재는, 예를 들어 적합하게 패턴화된 툴을 이용하여, 구조화된 표면의 다른 영역에 요소 또는 구조물이 형성되고 있을 때 이를 구조화된 표면의 원하는 부분(들)에 형성하지 않게 함으로써, 달성될 수 있다. 개별 요소 또는 구조물이 구조화된 표면의 원하는 부분(들)에서 완전히 또는 부분적으로 작동하지 않게 되는 경우에, 구조화된 표면은 초기에 공간적으로 균일할 수 있지만, 개별 요소 또는 구조물은 이어서, 요소 또는 구조물의 굴절률과 매칭하는(실질적으로 매칭하는 것을 포함) 굴절률을 갖거나 적어도 공기 또는 진공과는 상이한 굴절률을 갖는 접착제, 인쇄 매체, 또는 다른 적합한 재료로 패턴 방식으로 코팅될 수 있거나 또는 그렇지 않다면 덮일 수 있다. 구조화된 표면에 적용 후 경화 또는 가교결합될 수 있는 그러한 패턴 방식으로 적용된 재료가 구조화된 표면의 원하는 부분(들)을 평탄화할 수 있다. 개별 요소 또는 구조물이 누락되든 또는 작동하지 않게 되든, 광학 시스템은 단지 하나의 구조화된 표면(예를 들어, 도광체의 구조화된 표면, 또는 양면 필름의 구조화된 표면)이 패턴화되거나, 또는 단지 두 개의 구조화된 표면이 패턴화되거나, 또는 단지 세 개의 구조화된 표면이 패턴화되거나, 또는 네 개의 구조화된 표면이 패턴화되도록 설계될 수 있다. 두 개 초과의 구조화된 표면이 패턴화되는 경우, 동일한 패턴이 임의의 두 개의 패턴화된 표면에 대해 사용될 수 있거나, 상이한 패턴이 사용될 수 있다.
다른 대안예에서, 적합하게 설계된 도광체에 의해, 두 개의 양면 광학 필름이 도광체의 서로 반대편인 면들 상에 사용될 수 있다. 도광체는 그의 두 개의 서로 반대편인 주 표면들의 각각으로부터 경사 광 빔을 제공하도록 구성될 수 있고, 하나의 양면 필름이 도광체의 각각의 주 표면에 제공되어, 어느 광원(들)이 온인가에 따라서, 앞서 논의된 바와 같이, 경사 광 빔이 넓은 각의 출력 빔 또는 좁은 각의 출력 빔으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 도 1b에서, 필름(140)의 (x-y 평면에 대한) 미러 이미지인 양면 필름은, 도광체가 두 개의 미러-이미지의 양면 광학 필름들 사이에 배치되도록, 도광체(150)의 반대편인 면 상에 배치될 수 있다.
다른 대안예에서, 광학 시스템은 또한 2차 구조물을 포함하여 양면 광학 필름에 의해 생성되는 출력 빔(들)의 광 확산의 정도를 제한 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 종래의 미늘형(louvered) 프라이버시 필름 및/또는 장막(shroud)(예를 들어, 하나 이상의 광 차단 부재를 포함)이 양면 필름의 출력부에 제공될 수 있다. 이러한 2차 구조물은 (예를 들어, 도 3, 도 4a, 도 4b의 x-y-z 좌표 배향을 기준으로) x-z 평면 및/또는 y-z 평면에서의 주어진 초기 출력 빔의 일부를 가림으로써 작동하여, 가림 평면(들)에서의 초기 출력 빔보다 더 좁은 변형된 출력 빔을 생성할 수 있다.
도광체 및 양면 광학 필름 둘 모두는 전체 형상에 있어서 실질적으로 평면일 수 있거나, 하나 또는 둘 모두는 비평면일 수 있다. 예시적인 조명 시스템 실시 형태는 도 25a 내지 25e에 개략적으로 도시되어 있다. 이들 도면의 각각에서, 제1 광원(2534) 및 제2 광원(2532)이 연장된 몸체의 서로 반대편인 에지들을 따라서 제공된다. 광원(2534, 2532)은 위에서 논의된 광원(134, 132)과 동일하거나 유사할 수 있다. 도 25a에서 EBa로, 도 25b에서 EBb로, 도 25c에서 EBc로, 도 25d에서 EBd로, 그리고 도 25e에서 EBe로 라벨링된 연장된 몸체는 도광체, 양면 광학 필름, 또는 둘 모두를 나타낼 수 있다. 이들 도면의 연장된 몸체는 앞선 도면들과 일치하는 직교 x-y-z 좌표계에 관련하여 도시되어 있다. 평면성으로부터의 벗어남은 가요성인 연장된 몸체, 또는 비평면 방식으로 형성된 물리적으로 강성인 연장된 몸체를 나타낼 수 있다. 연장된 몸체(EBa)는 x-y 평면에 평행하게 연장된 실질적으로 평면이다. 연장된 몸체(EBb)는 x-z 평면이 아닌 y-z 평면에서 곡률을 갖는 비평면이다. 연장된 몸체(EBc)는 또한 y-z 평면이 아닌 x-z 평면에서 곡률을 갖는 비평면이다. 대안적인 실시 형태는 x-z 평면 및 y-z 평면 둘 모두에서 곡률을 가질 수 있다. 연장된 몸체(EBd)는 x-z 평면이 아닌 y-z 평면에서 곡률을 갖는 비평면이고, y-z 평면에서의 곡률은 몸체가 그 자체에 접근하여 튜브형 구조물을 형성하도록 된다. 튜브형 구조물은 도시된 바와 같이 길이방향 슬롯 또는 갭을 포함할 수 있다. 튜브형 구조물은 횡단면(예를 들어, y-z 평면에서의 단면)이 실질적으로 원형인 형상, 또는 대안적으로 타원 또는 다른 비원형인 형상을 가질 수 있다. 연장된 몸체(EBd)는 y-z 평면이 아닌 x-z 평면에서 곡률을 갖는 비평면이고, x-z 평면에서의 곡률은 몸체가 그 자체에 접근하여 튜브형 구조물을 형성하도록 된다. 튜브형 구조물은 도시된 바와 같이 길이방향 슬롯 또는 갭을 포함할 수 있다. 튜브형 구조물은 횡단면(예를 들어, x-z 평면에서의 단면)이 실질적으로 원형인 형상, 또는 대안적으로 타원 또는 다른 비원형인 형상을 가질 수 있다. 도 25a 내지 도 25e의 형상들 중 임의의 형상을 갖는 조명 시스템은 종래의 백열 전구와 유사한 폼 팩터(form factor)를 포함한 임의의 원하는 폼 팩터로 구성될 수 있고, 절환가능한 넓은/좁은 출력 빔 분포의 추가된 능력을 갖고서, 종래의 백열 전구 대신에 사용될 수 있다.
실시예
도 5 및 도 6에 도시된 것과 유사한 양면 광학 필름을 광학 설계 소프트웨어로 모델링하였다. 도 6a 및 도 6b와 관련하여 전술된 설계 특징을 갖도록 필름을 상정하였다. 즉, 필름의 굴절률은 중심 캐리어 필름 부분에 대해 1.67 및 프리즘 및 분할된 확산 구조물 부분에 대해 1.51이었고; 프리즘 꼭지각은 약 60도였고; 만곡된 세그먼트(그의 절반을 조면화함)의 공칭 곡률 반경이 약 41 마이크로미터였고; 분할된 확산 구조물의 기하학적 중심(GC)과 프리즘 정점(Vprism) 사이의 거리가 111 마이크로미터였고; 높은 확산 부분의 표면 조도(Ra)가 0.588 마이크로미터였다. 이러한 양면 필름에 인접한 도광체를, 제1 입력 빔이 단지 제1 광원에만 전원공급한 것과 관련되고 제2 입력 빔이 단지 제2 광원에만 전원공급한 것과 관련되고 이들 입력 빔이 양면 필름의 프리즘 측부에 충돌하는 것으로, 모델링하였다. 이들 입력 빔들 중 하나를, 광선이 x-z 평면(좌표계 배향에 대해 도 5 및 도 6 참조)에서 전파되고 (양의) x-축에 대해 20 ± 10도의 각을 이루는 것으로, 모델링하였고, 다른 입력 빔을, 광선이 x-z 평면에서 전파되고 (음의) x-축에 대해 20 ± 10도의 각을 이루는 것으로, 모델링하였다. 제1 광원이 온으로 되고 제2 광원이 오프로 되면, 시스템은 x-z 평면에서의 분포가, 편각(즉, z-축에 대한 각)의 함수로서, 도 26의 곡선(2601)으로 도시된 출력 빔을 생성하였다. 제1 광원이 오프로 되고 제2 광원이 온으로 되면, 시스템은 x-z 평면에서의 분포가 곡선(2602)으로 도시된 출력 빔을 생성하였다. 곡선(2601)의 출력 빔은 곡선(2602)의 출력 빔보다 더 넓다. 양면 필름의 설계의 상세한 사항의 적절한 최적화에 의해 곡선(2601)의 형상이 추가로 변형되어 단일의 넓은 벨(bell) 형상의 프로파일을 갖는 분포를 제공할 수 있다는 것이 기대된다.
다른 양면 광학 필름을 광학 설계 소프트웨어로 모델링하였다. 필름은 도 7 및 도 8에 도시된 필름과 설계가 유사하였다. 도 8a 및 도 8b와 관련하여 전술된 설계 특징을 갖도록 필름을 상정하였다. 즉, 필름의 굴절률은 중심 캐리어 필름 부분에 대해 1.67 및 프리즘 및 분할된 확산 구조물 부분에 대해 1.51이었고; 프리즘 꼭지각은 약 63.5도였고; 프리즘 표면의 곡률 반경은 160 마이크로미터였고; 높은 확산 부분의 곡률 반경은 30 마이크로미터였고; 기하학적 중심(GC)과 프리즘 정점(Vprism) 사이의 거리는 113 마이크로미터였다. 제1 경사 입력 광 빔(제1 광원이 온이고 제2 광원이 오프인 것과 유사함)을, 광선을 프리즘의 경사 측부 표면들 중 하나 내로 주입함으로써 시뮬레이션하였다. 주입된 광선은 하기와 같은 각도의 범위에 걸쳐 확산되었다: x-z 평면(좌표 배향에 대해 도 7 및 도 8 참조)에서의 광선의 투사는 양의 x-성분을 가졌고 62 내지 82도(72 ± 10도)의 z-축에 대한 각을 이루었고; y-z 평면에서의 광선의 투사는 양의 z-성분을 가졌고 -40 내지 +40도(0 ± 40도)의 z-축에 대한 각을 이루었다. 양면 광학 필름은 이러한 제1 경사 입력 빔을, x-z 평면에서의 분포가, 편각의 함수로서, 도 27의 상대 세기 도표에서 곡선(2701)으로 도시된 제1 출력 빔으로 변환하였다. 이어서, 제2 경사 입력 광 빔(제1 광원이 오프이고 제2 광원이 온인 것과 유사함)을, 광선을 프리즘의 다른 경사 표면 내로 주입함으로써 시뮬레이션하였다. 주입된 광선은 하기와 같은 각도의 범위에 걸쳐 확산되었다: x-z 평면에서의 광선의 투사는 음의 x-성분을 가졌고 62 내지 82도(72 ± 10도)의 z-축에 대한 각을 이루었고; y-z 평면에서의 광선의 투사는 다시 양의 z-성분을 가졌고 다시 -40 내지 +40도(0 ± 40도)의 z-축에 대한 각을 이루었다. 양면 광학 필름은 이러한 제2 경사 입력 빔을, x-z 평면에서의 분포가 편각의 함수로서 도 27의 곡선(2702)으로 도시된 제2 출력 빔으로 변환하였다. 제2 출력 빔(곡선(2702))과 비교하여 제1 출력 빔(곡선(2701))에 대한 광의 더 넓은 확산에 유의하여야 한다. 제1 출력 빔은 x-z 평면에서의 반치전폭(FWHM)으로 측정된 각 확산이 55도이고, 제2 출력 빔은 (동일한 방식으로 측정된) 각 확산이 11도이다.
편각 및 방위각 둘 모두의 함수로서 양면 필름에 의해 광이 어떻게 방출되는가를 도시하기에는 코노스코프 도표(conoscopic plot)가 편리하다. 코노스코프 도표와 밀접하게 관련된 것이 등광도 극좌표 도표로서, 이는 세기 값이 등광도 극좌표 도표에서 코사인 보정되지 않은 것을 제외하고는 유사한 편리한 각 정보를 제공하지만, 세기 값을 편각의 코사인으로 나눔으로써, 상대 휘도 데이터가 얻어질 수 있다. 이러한 모델링된 양면 광학 필름의 제1 출력 빔의 등광도 극좌표 도표가 도 28a에 제공되고, 제2 출력 빔의 등광도 극좌표 도표가 도 28b에 제공된다. 이들 도표에서, z-축은 원형 스케일의 중심에 있는 점에 대응하고, (z-축에 대한) 편각은 중심으로부터의 반경방향 거리에 대응하고, (y-축에 대한) 방위각은 원형 스케일의 주연부에 숫자 0, 15, 30, 45, ... 345로 표시되어 있다. 계산된 상대 광 세기는 각각의 점에서 그레이스케일의 음영에 의해 도시되는데, 상대 세기를 나타내는 좌측편의 선형 스케일에 의해 제공되는 바와 같이, 그래프 상의 더 어두운 점이 더 밝은 광을 나타낸다. 제2 출력 빔(도 28b)과 비교하여 제1 출력 빔(도 28a)에 의해 제공되는 x-z 평면(90 및 270도의 방위각)에서의 더 넓은 광 확산에 유의하여야 한다.
달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 사용되는 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 숫자는 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에 기재된 수치 파라미터들은 본 출원의 교시 내용을 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치적 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 임의의 수치 값이 본 명세서에 설명된 특정 예에 기술되는 한, 이들은 가능한 한 합리적으로 정확히 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 시험 또는 측정 한계와 연관된 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 실시 형태들로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 독자는, 달리 지시되지 않는 한, 하나의 개시된 실시 형태의 특징이 또한 모든 다른 개시된 실시 형태에도 적용될 수 있는 것으로 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.
본 발명은 하기를 포함하지만 이로 제한되지 않는 많은 실시 형태들을 개시한다:
항목 1은 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖는 광학 필름으로서,
제1 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 프리즘; 및
제2 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 분할된 확산 구조물을 포함하고,
각각의 분할된 확산 구조물이 낮은 확산 부분에 나란히 배치된 높은 확산 부분을 갖고,
프리즘 및 분할된 확산 구조물이 프리즘 대 분할된 확산 구조물의 일대일 대응으로 배열되는, 광학 필름이다.
항목 2는, 각각의 프리즘이 그의 일 면 상에 제1 경사 표면을 그리고 그의 타 면 상에 제2 경사 표면을 갖고, 주어진 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분이 그의 관련된 프리즘의 제1 경사 표면을 통하여 투과된 광과 주로 관련되는, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 3은, 주어진 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분이 관련된 프리즘의 제2 경사 표면을 통하여 투과된 광과 주로 관련되는, 항목 2의 광학 필름이다.
항목 4는, 분할된 확산 구조물의 각각에 대해, 낮은 확산 부분은 평활한 표면 특징을 갖고 높은 확산 부분은 조면화된 표면 특징을 갖는, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 5는, 분할된 확산 구조물의 각각이 제2 구조화된 표면의 만곡된 세그먼트를 포함하고, 각각의 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분 및 높은 확산 부분이 각각 만곡된 세그먼트의 평활한 부분 및 조면화된 부분을 포함하는, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 6은, 각각의 분할된 확산 구조물에 대해, 높은 확산 부분이 조면화된 부분이고 낮은 확산 부분이 렌즈릿인, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 7은, 각각의 분할된 확산 구조물에 대해, 높은 확산 부분이 렌즈릿이고 낮은 확산 부분이 평탄한, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 8은, 각각의 분할된 확산 구조물의 렌즈릿이 발산 렌즈릿인, 항목 7의 광학 필름이다.
항목 9는 각각의 분할된 확산 구조물의 렌즈릿이 수렴 렌즈릿인, 항목 7의 광학 필름이다.
항목 10은, 분할된 확산 구조물이 서로 평행한 각각의 신장 축을 따라 연장되고, 분할된 확산 구조물의 각각에 대해, 낮은 확산 부분 및 높은 확산 부분이 평면도로 볼 때 신장 축에 평행한 경계를 따라서 만나는, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 11은, 프리즘이 서로 평행한 각각의 제1 신장 축을 따라 연장되고, 분할된 확산 구조물이 서로 평행한 각각의 제2 신장 축을 따라 연장되는, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 12는, 제1 신장 축이 제2 신장 축에 평행한, 항목 11의 광학 필름이다.
항목 13은, 광학 필름이 기준 평면을 한정하고, 프리즘이 각각의 프리즘 광학 축을 갖고, 각각의 프리즘 광학 축은 기준 평면에 대해 직각인, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 14는, 광학 필름이 기준 평면을 한정하고, 프리즘이 각각의 프리즘 광학 축을 갖고, 복수의 프리즘 광학 축이 기준 평면에 직각인 법선 축에 대해 기울어진, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 15는, 광학 필름이 기준 평면을 한정하고, 각각의 분할된 확산 구조물이 확산 구조물 광학 축을 갖고, 각각의 확산 구조물 광학 축이 기준 평면에 대해 직각인, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 16은, 광학 필름이 기준 평면을 한정하고, 각각의 분할된 확산 구조물이 확산 구조물 광학 축을 갖고, 복수의 확산 구조물 광학 축이 기준 평면에 직각인 법선 축에 대해 기울어진, 항목 1의 광학 필름이다.
항목 17은,
항목 1의 광학 필름; 및
우선적으로 경사 각으로 광을 방출하도록 구성된 주 표면을 갖는 도광체를 포함하고,
광학 필름이 도광체에 인접하게 배치되고, 도광체의 주 표면으로부터 방출된 광이 제1 구조화된 표면을 통하여 광학 필름 내로 들어가도록 배향되는, 광학 시스템이다.
항목 18은,
광을 방출하도록 구성된 주 표면을 갖는 도광체;
각각의 상이한 제1 및 제2 방향을 따라서 도광체 내로 광을 주입하도록 구성된 제1 및 제2 광원; 및
서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖는 광학 필름을 포함하고,
광학 필름은 도광체에 인접하게 배치되고, 도광체의 주 표면으로부터 방출된 광이 제1 및 제2 광원 중 어느 광원에 전원공급되는가의 함수로서 출력 빔을 제공하도록 광학 필름에 의해 편향되고 그를 통과하도록 배향되고,
제1 광원에 전원공급되고 제2 광원에 전원공급되지 않은 경우에 출력 빔은 넓은 출력 빔이고, 제2 광원에 전원공급되고 제1 광원에 전원공급되지 않은 경우에 출력 빔은 좁은 출력 빔인, 광학 시스템이다.
항목 19는, 넓은 출력 빔의 빔 폭(FWHM)이 주어진 관찰 평면에서 40도 이상이고, 좁은 출력 빔의 빔 폭(FWHM)이 주어진 관찰 평면에서 30도 이하인, 항목 18의 광학 시스템이다.
항목 20은, 좁은 출력 빔이 주어진 관찰 평면에서 넓은 출력 빔에 의해 포함되는, 항목 18의 광학 시스템이다.
항목 21은, 광학 필름이 도광체를 대면하는 제1 구조화된 표면 및 제1 구조화된 표면에 반대편인 제2 구조화된 표면을 갖는, 항목 18의 광학 시스템이다.
항목 22는, 복수의 연장된 프리즘이 제1 구조화된 표면 상에 형성되고, 복수의 연장된 분할된 확산 구조물이 제2 구조화된 표면 상에 형성되며, 각각의 분할된 확산 구조물이 낮은 확산 부분에 나란히 배치된 높은 확산 부분을 갖고, 프리즘 및 분할된 확산 구조물이 프리즘 대 분할된 확산 구조물의 일대일 대응으로 배열되는, 항목 21의 광학 시스템이다.
항목 23은, 제1 및 제2 광원에 결합된 스위치를 추가로 포함하는, 항목 18의 광학 시스템이다.
항목 24는, 광학 시스템이 디스플레이를 포함하고, 스위치가 디스플레이에 절환가능한 프라이버시/공유 기능을 제공하는, 항목 23의 광학 시스템이다.
항목 25는, 광학 시스템이 조명기구를 포함하고, 스위치가 조명기구에 절환가능한 스포트라이트 기능을 제공하는, 항목 23의 광학 시스템이다.
항목 26은, 디스플레이 시스템으로서,
디스플레이 패널;
디스플레이 패널 뒤에 배치되고 하나 이상의 제1 광원 및 하나 이상의 제2 광원을 포함하는 백라이트; 및
하나 이상의 제1 광원에 그리고 하나 이상의 제2 광원에 결합되어 그러한 광원에 선택적 전원공급하는 스위치를 포함하고,
백라이트가 하나 이상의 제1 광원이 온이고 하나 이상의 제2 광원이 오프일 때 제1 출력 광 빔을 제공하도록 구성되고, 하나 이상의 제1 광원이 오프이고 하나 이상의 제2 광원이 온일 때 제2 출력 광 빔을 제공하도록 추가로 구성되고,
제1 출력 광 빔이 제2 출력 광 빔보다 더 넓은 각의 확산을 가져서, 스위치가 디스플레이 시스템에 절환가능한 프라이버시/공유 기능을 제공하게 하는, 디스플레이 시스템이다.
항목 27은, 백라이트가 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖는 양면 광학 필름을 포함하고, 광학 필름이
제1 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 프리즘; 및
제2 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 분할된 확산 구조물을 포함하고,
각각의 분할된 확산 구조물이 낮은 확산 부분에 나란히 배치된 높은 확산 부분을 갖고,
프리즘 및 분할된 확산 구조물이 프리즘 대 분할된 확산 구조물의 일대일 대응으로 배열되는, 항목 26의 디스플레이 시스템이다.
항목 28은, 백라이트가 도광체를 포함하는, 항목 26의 디스플레이 시스템이다.
Claims (10)
- 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖는 광학 필름으로서,
제1 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 프리즘; 및
제2 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 분할된 확산 구조물을 포함하고,
각각의 분할된 확산 구조물은 낮은 확산 부분에 나란히 배치된 높은 확산 부분을 갖고,
프리즘 및 분할된 확산 구조물은 프리즘 대 분할된 확산 구조물의 일대일 대응으로 배열되는, 광학 필름. - 제1항에 있어서, 분할된 확산 구조물의 각각에 대해, 낮은 확산 부분은 평활한 표면 특징을 갖고 높은 확산 부분은 조면화된 표면 특징을 갖는, 광학 필름.
- 제1항에 있어서, 분할된 확산 구조물의 각각은 제2 구조화된 표면의 만곡된 세그먼트를 포함하고, 각각의 분할된 확산 구조물의 낮은 확산 부분 및 높은 확산 부분은 각각 만곡된 세그먼트의 평활한 부분 및 조면화된 부분을 포함하는, 광학 필름.
- 제1항에 있어서, 각각의 분할된 확산 구조물에 대해, 높은 확산 부분은 조면화된 부분이고 낮은 확산 부분은 렌즈릿(lenslet)인, 광학 필름.
- 제1항에 있어서, 각각의 분할된 확산 구조물에 대해, 높은 확산 부분은 렌즈릿이고 낮은 확산 부분은 평탄한, 광학 필름.
- 제5항에 있어서, 각각의 분할된 확산 구조물의 렌즈릿은 발산 렌즈릿인, 광학 필름.
- 제5항에 있어서, 각각의 분할된 확산 구조물의 렌즈릿은 수렴 렌즈릿인, 광학 필름.
- 광학 시스템으로서,
광을 방출하도록 구성된 주 표면을 갖는 도광체;
각각의 상이한 제1 및 제2 방향을 따라서 도광체 내로 광을 주입하도록 구성된 제1 및 제2 광원; 및
서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖는 광학 필름을 포함하고,
광학 필름은 도광체에 인접하게 배치되고, 도광체의 주 표면으로부터 방출된 광이 제1 및 제2 광원 중 어느 광원에 전원공급되는가의 함수로서 출력 빔을 제공하도록 광학 필름에 의해 편향되고 그를 통과하도록 배향되고,
제1 광원에 전원공급되고 제2 광원에 전원공급되지 않은 경우에 출력 빔은 넓은 출력 빔이고, 제2 광원에 전원공급되고 제1 광원에 전원공급되지 않은 경우에 출력 빔은 좁은 출력 빔인, 광학 시스템. - 디스플레이 시스템으로서,
디스플레이 패널;
디스플레이 패널 뒤에 배치되고 하나 이상의 제1 광원 및 하나 이상의 제2 광원을 포함하는 백라이트; 및
하나 이상의 제1 광원에 그리고 하나 이상의 제2 광원에 결합되어 그러한 광원에 선택적 전원공급하는 스위치를 포함하고,
백라이트는 하나 이상의 제1 광원이 온(ON)이고 하나 이상의 제2 광원이 오프(OFF)일 때 제1 출력 광 빔을 제공하도록 구성되고, 하나 이상의 제1 광원이 오프이고 하나 이상의 제2 광원이 온일 때 제2 출력 광 빔을 제공하도록 추가로 구성되고,
제1 출력 광 빔은 제2 출력 광 빔보다 더 넓은 각의 확산을 가져서, 스위치가 디스플레이 시스템에 절환가능한 프라이버시/공유 기능을 제공하게 하는, 디스플레이 시스템. - 제9항에 있어서, 백라이트는 서로 반대편인 제1 및 제2 구조화된 표면들을 갖는 양면 광학 필름을 포함하고, 광학 필름은
제1 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 프리즘; 및
제2 구조화된 표면 상에 형성된 복수의 연장된 분할된 확산 구조물을 포함하고,
각각의 분할된 확산 구조물은 낮은 확산 부분에 나란히 배치된 높은 확산 부분을 갖고,
프리즘 및 분할된 확산 구조물은 프리즘 대 분할된 확산 구조물의 일대일 대응으로 배열되는, 디스플레이 시스템.
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