KR20170023165A

KR20170023165A - 360도 프라이버시 필름

Info

Publication number: KR20170023165A
Application number: KR1020177002386A
Authority: KR
Inventors: 제레미 케이 라센; 커트 제이 핼버슨; 제프리 엘 솔로몬
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US20170108628A1; EP3161543B1; EP3161543A4; EP3161543A1; SG11201610843SA; JP6785669B2; KR102414650B1; JP2017522598A; US10663630B2; WO2016003669A1; CN106662743A

Abstract

그것을 통과해 투과되는 광을 360° 시야 영역 내에 있도록 국한시키고 이 시야 영역 밖에서는 광을 차단하는 광 제어 필름이 제공된다. 광 제어 필름은, 1차원 광 제어 필름과 비교해 광 투과율을 손상시킴이 없이, 필름의 좌우 및 상하를 포함한 모든 방향에서 보안을 제공할 수 있다. 광 제어 필름은 광 투과성, 테이퍼형 포스트의 어레이, 및 포스트 사이에 배치된 흡수 영역을 포함한다.

Description

360도 프라이버시 필름{360 DEGREE PRIVACY FILM}

본 개시는 광 제어 필름(light control film) 및 이를 포함하는 디스플레이에 관한 것이다.

광 시준 필름(light collimating film)으로 또한 알려진 광 제어 필름(LCF)은, 종종 다른 사람으로부터 관찰되는 것을 어렵게 하기 위해(예를 들어, 프라이버시 필름(privacy film)), 광의 투과율을 조절하도록 구성된 광학 필름이다. LCF가 공지되어 있고, 전형적으로 복수의 평행한 홈을 갖는 광 투과성 필름(light transmissive film)을 포함하며, 여기서 홈은 광-흡수 재료(light-absorbing material)로 형성된다. 다양한 LCF가 예를 들어 미국 특허 제8, 213,082호(게이드스(Gaides) 등), 미국 공개 제2008/0186558호(리(Lee) 등), 미국 특허 제6,398,370호(취(Chiu) 등) 등에 기술된다.

LCF는 디스플레이 표면, 이미지 표면, 또는 관찰될 다른 표면에 근접하게 배치될 수 있다. 관찰자가 필름 표면에 수직인 방향으로 LCF를 통해 이미지를 보는 수직 입사(즉, 0도 시야각(viewing angle))에서, 이미지는 관찰가능하다. 시야각이 증가함에 따라, LCF를 통해 투과되는 광의 양이 시야 차단각(viewing cutoff angle)에 도달할 때까지 감소하는데, 이 시야 차단각에서는 실질적으로 모든 광이 광-흡수 재료에 의해 차단되고 이미지가 더 이상 관찰가능하지 않다. 이는 전형적인 시야각 범위 밖에 있는 다른 사람에 의한 관찰을 차단함으로써 관찰자에게 프라이버시를 제공할 수 있다.

LCF는 폴리카보네이트 기재(substrate) 상에 중합성 수지를 성형하고 자외선 경화시킴으로써 제조될 수 있다. 그러한 LCF는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩처링 컴퍼니(Minnesota Mining and Manufacturing Company)("쓰리엠(3M)")로부터 상표명 "쓰리엠 필터스 포 노트북 컴퓨터스 앤드 LCD 모니터스(3M Filters for Notebook Computers and LCD Monitors)"로 구매가능하다.

종래의 평행한 홈 형성된 필름은 1차원 광 제어 또는 프라이버시 필름인데, 즉 그것은 필름의 좌우(또는 상하)에 대해서만 광 제어 효과를 갖는다. 종래의 필름의 단일 시트(sheet)는 이에 따라 필름의 좌우 및 상하를 포함한 모든 방향에서 보안을 확보하고자 하는 사용자의 요구를 충족시킬 수 없다. 종래의 광 제어 필름에 의해 다양한 방향에서 광 제어 효과를 달성하기 위해, 2개의 필름이 그들의 루버(louver) 방향이 서로 교차하는 상태로 중첩될 수 있다. 그러나, 이는 불가피하게 필름 두께를 증가시키고 광 투과율을 감소시키는 문제를 초래한다.

간략하게, 일 태양에서, 본 개시는, 표면에 대한 법선(수직선)에 중심을 둔 시야 영역(viewing region) 내에서만, 광을 투과시키거나 관찰자가 정보를 관찰하도록 허용할 수 있는 광 제어 필름을 제공한다. 광 제어 필름은 일반적으로 이 시야 영역 밖에서는 정보 또는 광을 차단할 수 있고, 필름의 좌우 및 상하를 포함한 모든 방향에서 보안을 제공할 수 있다. 본 명세서에 기술된 광 제어 필름은 그것의 표면으로부터 투과되는 광을, 표면에 대한 법선에 중심을 둔 360° 시야 원추(view cone) 내에 있도록 국한시키는 360도 프라이버시 필름일 수 있다.

다른 태양에서, 광 제어 필름이 제공된다. 광 제어 필름은 제1 주 표면(major surface), 및 제1 주 표면 반대편의 제2 주 표면을 포함한다. 시야 축(view axis)은 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나에 대체로 수직이다. 광 투과성 재료(light transmissive material)를 포함하는 포스트(post)의 어레이가 열과 행을 갖는 2차원으로 배열되고, 제1 주 표면으로부터 제2 주 표면까지 각자의 종축을 따라 연장된다. 흡수 영역(absorptive region)이 포스트의 어레이 사이에 배치된다. 흡수 영역은 광학 흡수성 재료(optically absorptive material)를 포함하고, 제1 주 표면으로부터 제2 주 표면까지 적어도 부분적으로 연장된다. 포스트 중 적어도 하나는 각자의 종축을 따른 테이퍼 형상(tapered shape)을 갖는다. 포스트의 어레이 및 흡수 영역은 제1 또는 제2 주 표면 밖으로 투과되는 광을, 시야 축을 중심으로 한 360° 시야 원추 내에 있도록 국한시키도록 배열된다.

또 다른 태양에서, 디스플레이 장치에 광 제어 필름이 제공된다. 광 제어 필름은 제1 주 표면, 및 제1 주 표면 반대편의 제2 주 표면을 포함한다. 시야 축은 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나에 대체로 수직이다. 광 투과성 재료를 포함하는 포스트의 어레이가 열과 행을 갖는 2차원으로 배열되고, 제1 주 표면으로부터 제2 주 표면까지 각자의 종축을 따라 연장된다. 흡수 영역이 포스트의 어레이 사이에 배치된다. 흡수 영역은 광학 흡수성 재료를 포함하고, 제1 주 표면으로부터 제2 주 표면까지 적어도 부분적으로 연장된다. 포스트 중 적어도 하나는 각자의 종축을 따른 테이퍼 형상을 갖는다. 포스트의 어레이 및 흡수 영역은 제1 또는 제2 주 표면 밖으로 투과되는 광을, 시야 축을 중심으로 한 360° 시야 원추 내에 있도록 국한시키도록 배열된다.

본 개시의 예시적인 실시예에서 다양한 예상치 못한 결과 및 이점이 얻어진다. 본 개시의 예시적인 실시예의 하나의 그러한 이점은, 본 명세서에 기술된 광 제어 필름이 예를 들어 미국 특허 제8,213,082호(게이드스 등)에 개시된 필름과 같은 종래의 1차원 광 제어 필름과 비교할 만한 높은 광 투과율을 여전히 나타내면서, 360도 프라이버시 보호를 제공할 수 있다는 것이다.

본 개시의 예시적인 실시예의 다양한 태양 및 이점이 요약되었다. 상기의 '발명의 내용'은 본 개시의 각각의 예시된 실시예 또는 본 소정의 예시적인 실시예의 모든 구현예를 기술하고자 하는 것은 아니다. 하기의 '도면' 및 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'은 본 명세서에 개시된 원리를 이용하는 소정의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 예시한다.

첨부 도면과 관련하여 본 개시의 다양한 실시예의 하기의 상세한 설명을 고찰함으로써 본 개시가 보다 완전히 이해될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 광 제어 필름의 분해 상면 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 광 제어 필름의 개략 사시도를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른, 포스트의 어레이를 보여주는 광 제어 필름의 사시도이다.
도 4는 도 3의 광 제어 필름의 평면도이다.
도 5는 포스트들 사이의 흡수 영역을 보여주는 도 3의 광 제어 필름의 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른, 광 제어 필름의 단면도이다.
도 7은 본 개시에서의 샘플 1에 따른, 광 제어 필름의 평면도이다.
도 8은 도 7의 광 제어 필름의 저면도이다.
도 9a는 본 개시에서의 샘플 1에 따른, 광 제어 필름의 정규화된 광 투과율(normalized light transmittance)을 도시한다.
도 9b는 1차원 광 제어 필름의 정규화된 광 투과율을 도시한다.
도 10a는 도 9a의 광 제어 필름에 대한 발광(luminescence) 대 시야각의 플롯을 도시한다.
도 10b는 도 9b의 1차원 광 제어 필름에 대한 발광 대 시야각의 플롯을 도시한다.
도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다. 전술된 도면 - 일정한 축척으로 작성되지 않을 수 있음 - 이 본 개시의 다양한 실시예를 제시하지만, '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'에 언급된 바와 같이, 다른 실시예가 또한 고려된다. 모든 경우에, 본 개시는 현재 개시되는 개시 내용을 명백한 제한으로서가 아니라 예시적인 실시예의 표현으로서 기술한다. 본 개시의 범주 및 사상에 속하는 많은 다른 변형 및 실시예가 당업자에 의해 고안될 수 있음을 이해하여야 한다.

본 개시는, 표면에 대한 법선(수직선)에 중심을 둔 시야 영역 내에서만, 광을 투과시키거나 관찰자가 정보를 관찰하도록 허용할 수 있는 광 제어 필름을 제공한다. 광 제어 필름은 일반적으로 이 시야 영역 밖에서는 정보 또는 광을 차단할 수 있고, 필름의 좌우 및 상하를 포함한 모든 방향에서 보안을 제공할 수 있다. 본 명세서에 기술된 광 제어 필름은 그것의 표면으로부터 투과되는 광을, 표면에 대한 법선에 중심을 둔 360° 시야 원추 내에 있도록 국한시키는 360도 프라이버시 필름일 수 있다.

"광 투과성", "광학적으로 투명한" 또는 "광을 투과시키는"과 같은 용어는 원하는 파장에서, 예를 들어 미국 특허 제8,213,082호(게이드스 등)에 개시된 필름과 같은, 종래의 1차원 광 제어 필름의 광 투과 부분에 용인되는 정도로 광이 투과되는 것을 의미한다. 몇몇 실시예에서, 광 투과 부분은 가시광 스펙트럼에서, 예를 들어 90% 이상, 95% 이상 또는 98% 이상의 투과율을 가질 수 있다.

"광학 흡수성", "광학적으로 불투명한" 또는 "광을 투과시키지 않는"과 같은 용어는 원하는 파장에서, 예를 들어 미국 특허 제8,213,082호(게이드스 등)에 개시된 필름과 같은 종래의 1차원 광 제어 필름의 광 흡수 부분에 용인되는 정도로 광이 흡수되고/되거나 확산(또는 분산)되는 것을 의미한다. 몇몇 실시예에서, 흡수 부분은 가시광 스펙트럼에서, 예를 들어 10% 이하, 5% 이하 또는 2% 이하의 투과율을 가질 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 태양에 따른, 광 제어 필름(LCF)(100)의 분해 상면 사시도를 도시한다. LCF(100)는 제1 주 표면(114) 및 반대편의 제2 주 표면(116)을 갖는 미세구조화된 층(microstructured layer)(110)을 포함한다. 시야 축(115)은 제1 주 표면(114) 및 제2 주 표면(116) 중 적어도 하나에 대체로 수직이다. 미세구조화된 층(110)은 광 투과성 재료를 포함하는 포스트(122)의 어레이, 및 포스트(122)들 사이에 배치된 광학 흡수성 재료를 포함하는 흡수 영역(124)을 포함한다. 포스트(122)는 열과 행을 갖는 2차원으로 배열되고, 제1 주 표면(114)과 제2 주 표면(116) 사이에서 시야 축(115)을 따라 종방향으로 연장된다. 포스트(122)(또는 광을 투과시키는 광학적으로 투명한 영역)의 광 투과성 재료는 그것을 통한 원하는 파장의 광의 전파를 허용한다. 흡수 영역(124)(또는 광을 투과시키지 않는 광학적으로 불투명한 영역)의 광학 흡수성 재료는 그것을 통한 원하는 파장의 광의 전파를 방지한다. 포스트(122)들은 인접한 포스트(122)들을 광학적으로 분리하는 흡수 영역(124)에 의해 광학적으로 격리될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 포스트(122)의 광 투과성 재료는 가시광 스펙트럼에서 예를 들어 90% 이상, 95% 이상 또는 98% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 흡수 영역(124)의 광학 흡수성 재료는 가시광 스펙트럼에서 예를 들어 10% 이하, 5% 이하, 또는 2% 이하의 투과율을 가질 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 포스트(122)들 각각은 시야 축(115)에 대체로 수직인 측방향 평면에서 육각형의 단면 형상을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 포스트(122)의 어레이는 각각 원형 형상, 타원형 형상 또는 다각형 형상일 수 있는 단면을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 몇몇 실시예에서, 포스트(122)들 중 적어도 하나는 불규칙 단면 형상을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(122)의 어레이는 제1 단면 형상을 갖는 제1 포스트, 및 제1 단면 형상과는 상이한 제2 단면 형상을 갖는 제2 포스트를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(122)의 어레이의 단면 형상은 2개 이상의 다각형의 혼합일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 포스트(122)의 육각형은 밀집 레이아웃(close packed layout)으로 배열될 수 있고, 그들 사이의 흡수 영역(124)은 벌집 패턴(honeycomb pattern)을 형성할 수 있다(예를 들어, 이하에서 추가로 논의될 도 4, 도 7 및 도 8 참조). 포스트(122)는 흡수 영역(124)의 벌집 패턴이 각자의 측방향 평면에서 대체로 균일한 벽 두께를 가질 수 있도록 배열될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(122)의 어레이는 비-주기적으로 위치될 수 있다. 포스트(122)의 어레이는 측방향 평면 내의 형성된 패턴이 비-주기적이도록 랜덤하게 배열될 수 있다.

하나의 특정 실시예에서, 포스트(122)는, 다른 곳에 기술된 바와 같이, 포스트(122)의 단면이 크기에 있어서 제1 주 표면(114)으로부터 제2 주 표면(116)으로의 방향으로 감소할 수 있는 테이퍼 형상을 갖는다.

LCF(100)는 미세구조화된 층(110)의 제2 주 표면(116)에 결합된 광학적으로 투명한 캐리어 층(carrier layer)(130)을 추가로 포함한다. 몇몇 실시예에서, 캐리어 층(130)은 예를 들어 폴리카보네이트 필름(들)과 같은 광 투과성 중합체 재료(들)를 포함하는 가요성 베이스 기재 층일 수 있다. 몇몇 실시예에서, LCF(100)는 제1 주 표면(114)에서 미세구조화된 층(110)을 덮는 선택적인 커버 필름을 추가로 포함할 수 있다. 선택적인 커버 필름은 캐리어 층(130)과 동일한 재료 또는 그것과는 상이한 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어 접착제와 같은 접합제로 미세구조화된 층(110)에 접합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캐리어 층(130)이 제1 주 표면(114)에 배치될 수 있고 선택적인 커버 필름이 제2 주 표면(116)에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 1은 광이 포스트(122) 내에서 종방향으로 실질적으로 투과되고 Z 축 또는 시야 축(115)을 따라 주로 배향된 방향으로 LCF(100)를 출사할 수 있도록 포스트(122)가 광학적으로 격리되어 있는 것을 예시하기 위해 좌표축 X, 좌표축 Y 및 좌표축 Z의 세트를 추가로 도시한다. 광은 X-Y 축에 의해 형성되는 측방향 평면 내에서 횡방향으로 실질적으로 투과되지 않을 수 있다.

하나의 특정 실시예에서, 시야 평면(viewing plane)(118)이 Y-Z 평면(시야 축(115)과, Y 축에 대체로 평행한 선(117)에 의해 한정됨)으로부터 방위각(β)에 위치되는 것으로 도시된다. 시야 평면(118)은 Z-축에 대체로 평행한 시야 축(115)을 포함하고, X-Y 평면에 대체로 수직으로 연장된다. 시야 평면(118)은 시야 축(115)으로부터 측정된 시야 또는 투과 차단각(Φ")에 위치된 시야 차단선(119)을 추가로 포함하여, 시야 차단각(Φ")보다 큰 임의의 각도에 대해, 광이 LCF(100)를 통해 실질적으로 투과될 수 없다. 시야 차단각(Φ")의 크기는, 다른 곳에 기술된 바와 같이, 방위각 및 포스트(122)의 기하학적 구조(geometry)에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시야 차단각(Φ")은 예를 들어 약 10도 내지 약 70도 사이로 달라질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시야 차단각(Φ")은 약 45° 이하일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시야 차단각(Φ")은 약 30° 이하일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시야 차단각(Φ")은, 방위각이 0도 내지 360도 사이로 달라질 때, X-Y 평면에서의 포스트(122)의 단면 형상에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시야 차단각(Φ")은 방위각이 0도 내지 360도 사이로 달라짐에 따라 30° 내지 45° 사이로 달라질 수 있다.

도 2는 광원(290)과 관찰자 A, 관찰자 B, 관찰자 C 또는 관찰자 D 사이에 배치된 광 제어 필름(LCF)(100)의 개략 사시도를 도시한다. LCF(100) 밖으로 투과된 광은, 시야 축(115)을 중심으로 한, 그리고 시야 차단각(Φ)에 의해 한정되는 360° 시야 원추(215)로 국한된다. 관찰자 A, 관찰자 B, 관찰자 C, 관찰자 D는 시야 축(115) 주위의 다양한 위치(예를 들어, 좌-우, 상-하, 및 시야 축(115)을 둘러싸는 360도 원 주위)에 위치된다. 그렇기 때문에, LCF(100)는 시야 차단각(Φ) 또는 360° 시야 원추(215) 밖에 있는 광원(290)으로부터의 광선이 관찰자 A, 관찰자 B, 관찰자 C 및 관찰자 D에 도달하는 것을 방지한다.

도 3은 일 실시예에 따른, 포스트(322)의 어레이를 도시하는 광 제어 필름(300)의 사시도이다. 도 4는 광 제어 필름(300)의 평면도이다. 포스트(322)의 어레이는 광 투과성 재료를 포함하는 도 1의 포스트(122)의 어레이일 수 있다. 포스트(322)의 어레이는, 예를 들어 도 1의 캐리어 층(130)일 수 있는 광학적으로 투명한 캐리어 층(330)에 의해 지지된다. 포스트(322)는 간극(gap)(325)이 사이에 배치된 상태로 열과 행을 갖는 2차원으로 배열된다. 간극(325)은, 예를 들어, 하기에 추가로 논의될 도 5에 도시된 흡수 영역(340)과 같은 흡수 영역을 형성하도록 광학 흡수성 재료로 충전될 수 있다. 포스트(322) 사이의 흡수 영역의 형성 후에, 광 제어 필름(300)은 제1 주 표면(314), 및 제1 주 표면(314) 반대편의 제2 주 표면(316)을 갖는다. 포스트(322)는 각자의 종축(AA')을 따라 제1 주 표면(314)과 제2 주 표면(316) 사이에서 연장된다.

시야 축(315)은 제1 및 제2 주 표면(314, 316) 중 적어도 하나에 대체로 수직이다. 포스트(322)는 각각 경사진 측부 표면(323)을 형성하도록 각자의 종축(AA')을 따른 테이퍼 형상을 갖는다. 시야 축(315)에 대체로 수직인 측방향 평면에서의 포스트(322)의 단면은 제2 주 표면(316)으로부터 제1 주 표면(314)으로의 방향으로 크기가 감소한다. 각각의 포스트(322)는 제1 주 표면(314)에 인접한 제1 단부(324) 및 제2 주 표면(316)에 인접한 제2 단부(328)를 포함한다. 제2 단부(328)는 광학적으로 투명한 캐리어 층(330)에 의해 지지된다.

선택적으로, 캐리어 층(330)은, 예를 들어, 접합제(예컨대, 접착제)를 포함하고, 다른 곳에 기술된 바와 같이, 다양한 기능들 중 적어도 하나를 제공할 수 있는 다양한 기재에 LCF(300)를 결합할 수 있는 접착제 층과 같은 접합 층을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 접합제는 주 표면, 및/또는 캐리어 층(330)의 에지(들)에 배치될 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, 각각의 포스트(322)는 측방향 평면에서 육각형의 단면 형상을 갖는다. 포스트(322)의 어레이는 그들 사이의 간극(325)(및 도 5의 그 후 충전된 흡수 영역(340))이 도 4에 도시된 바와 같이 벌집 패턴을 형성하는 상태로 밀집 레이아웃으로 배열된다. 간극(325)의 간격은 측방향 평면에서 대체로 균일할 수 있고, 제1 주 표면(314)으로부터 제2 주 표면(316)으로의 방향으로 크기가 감소한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 간극(325)은 흡수 영역(340)을 형성하도록 광학 흡수성 재료(들)로 충전될 수 있다. 흡수 영역(340)은, 예를 들어, 광학 흡수성 재료를 포함하는 도 1의 흡수 영역(124)일 수 있다. 흡수 영역(340)은 시야 축(315)에 대체로 수직인 측방향 평면에서 벌집 패턴을 형성한다. 포스트(322)의 어레이는 충전된 흡수 영역(340)이 각자의 측방향 평면에서 대체로 균일한 벽 두께를 가질 수 있도록 배열될 수 있다. 흡수 영역(340)은 제1 주 표면(314)에 인접한 제1 단부 표면(344) 및 제2 주 표면(316)에 인접한 제2 단부 표면(348)을 갖는다.

포스트(322)의 어레이의 밀집 레이아웃은 광 흡수성 면적에 비한 광 투과성 면적의 비(ratio)를 최대화하여서, LCF(300)의 광 투과율을 증가시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, LCF(300)는 50% 이상의 정규화된 광 투과율을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, LCF(300)는 63% 이상의 정규화된 광 투과율을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, LCF(300)는 70% 이상의 정규화된 광 투과율을 가질 수 있다. 추가로, 인접한 포스트(322)의 서로 반대편에 있는 측부 표면(323)은, 흡수 영역(340)을 형성하도록 광학 흡수성 재료(들)가 그것 내로 균일하게 충전될 수 있는 측방향으로 균일한 간격 또는 간극(325)을 한정한다. 포스트(322) 사이의 간극(325)은 광학 흡수성 재료(들)를 균일하게 분배하도록 광학 흡수성 재료(들)를 함유하는 중합성 조성물이 그것을 통해 유동할 수 있는 유체 채널을 제공할 수 있다.

포스트(322)는 그들 사이에 흡수 영역(340)이 있는 상태로 분리된다. 관련 기술분야의 기술자에 의해 인식되는 바와 같이, 인접한 포스트(322) 사이의 간격은 중심 간의 거리를 계산함으로써, 그리고 디스플레이에서의 픽셀 크기 및 간격을 고려하여 결정될 수 있다. 포스트(322) 사이의 간격을 변경하는 것은 높은 밀도, 중간 밀도 또는 더 낮은 밀도를 갖는 포스트의 어레이의 형성을 야기할 수 있다. 포스트(322)는 임의의 적합한 거리만큼 이격될 수 있다. 간격은 2개의 인접한 포스트의 중심점 간의 거리를 측정함으로써 결정된다. 포스트(322)는 일반적으로 10 마이크로미터 내지 500 마이크로미터만큼 이격될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(322)는 약 20 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터만큼 이격될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(322)는 약 30 마이크로미터 내지 약 300 마이크로미터만큼 이격될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(322)는 약 50 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터만큼 이격될 수 있다.

도 5는 도 4의 측방향 축(BB')을 따른 광 제어 필름(300)의 단면도이다. 포스트(322)는 각각 그것의 측부 표면(323)과 시야 축(315) 사이에 형성되는 드래프트각(draft angle)(α)을 갖는 테이퍼 형상을 갖는다. 드래프트각(α)은 LCF(300)를 통한 광 투과율에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 10도 초과와 같은 비교적 큰 드래프트각은 흡수 영역(340)의 폭을 증가시켜서, 수직 입사에서 투과율을 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 드래프트각(α)은 약 5° 이하일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 드래프트각(α)은 약 3° 이하일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 드래프트각(α)은 0.5° 내지 3°일 수 있다.

포스트(322)는 각자의 포스트(322)의 제1 단부(324)와 제2 단부(328) 사이의 종방향 거리인 깊이("D")를 갖는다. 제1 및 제2 단부(324, 328)는, 각각, 제1 단부 폭("W₁") 및 제2 단부 폭("W₂")을 갖는다. 제1 단부 폭("W₁")과 제2 단부 폭("W₂")은 각자의 측방향 평면에서의 포스트(322)의 단면의 대표적인 측방향 치수이다. 흡수 영역(340)의 벌집 패턴은 제1 주 표면(314)에 인접한 제1 단부 표면(344)에서 제1 벽 두께("T₁")를 갖고 제2 주 표면(316)에 인접한 제2 단부 표면(348)에서 제2 벽 두께("T₂")를 갖는다. 제1 벽 두께("T₁") 및 제2 벽 두께("T₂")는 각자의 측방향 평면에서의 흡수 영역(340)의 단면의 대표적인 측방향 치수이다. 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에서, 포스트(322)는 각각 W₂가 W₁보다 크고 T₁이 T₂보다 크도록 테이퍼 형상을 갖는다.

포스트(322)의 종횡비(aspect ratio)가 종축(AA')을 따른 평균 종방향 치수와 측방향 축(BB')을 따른 평균 측방향 치수 간의 비로 정의될 수 있다. 도 5의 실시예에 도시된 바와 같이, 포스트(322)는 D/((W₁+W₂)/2)에 의해 정의될 수 있는 종횡비를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 포스트(322)는 육각형 이외의 다각형 또는 다른 규칙 또는 불규칙 형상의 단면 형상을 가질 수 있고, 종횡비가 유사한 방식으로 정의될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 포스트(322)의 종횡비는 일반적으로 종횡비에 의해 좌우되는 방향에서 유효 시야각을 결정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 종횡비 D/((W₁+W₂)/2)는 2 이상일 수 있고, 대응하는 유효 시야각은 60도 이하일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 종횡비 D/((W₁+W₂)/2)는 8 이하일 수 있고, 대응하는 유효 시야각은 10도 이상일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 종횡비 D/((W₁+W₂)/2)는 2 내지 8일 수 있고, 대응하는 유효 시야각은 60도 내지 10도일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적절한 종횡비 D/((W₁+W₂)/2)는 유효 시야각이 약 45도 이하이도록 결정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적절한 종횡비 D/((W₁+W₂)/2)는 유효 시야각이 약 30도 이하이도록 결정될 수 있다.

포스트(322)와 흡수 영역(340) 간의 측방향 치수의 비는, 그것의 각자의 단면에서의 평균 측방향 치수 간의 비에 의해 정의될 수 있다. 도 4 또는 도 5의 실시예에 도시된 바와 같이, 포스트(322)는 육각형의 단면 형상을 갖고, 흡수 영역(340)은 벌집 패턴을 형성하며, 여기서 측방향 치수의 비는 (W₁+W₂)/(T₁+T₂)에 의해 정의될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 비 (W₁+W₂)/(T₁+T₂)는 2 내지 30일 수 있다. LCF(300)를 통한 광 투과율은 포스트(322)와 흡수 영역(340) 간의 측방향 치수의 비를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 비 (W₁+W₂)/(T₁+T₂)는 5 이상일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 비 (W₁+W₂)/(T₁+T₂)는 10 이상일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 비 (W₁+W₂)/(T₁+T₂)는 20 이상일 수 있다.

포스트(322)와 흡수 영역(340) 간의 측면적(lateral area)의 비는 각자의 단면에서의 측면적 간의 비에 의해 정의될 수 있다. LCF(300)를 통한 광 투과율은 포스트(322)와 흡수 영역(340) 간의 측면적의 비를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(322)와 흡수 영역(340)의 면적비는 제1 주 표면(314)에 인접한 단면에서 3:2 이상일 수 있고 제2 주 표면(316)에 인접한 단면에서 4:1 이상일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(322)와 흡수 영역(340)의 평균 측면적비는 2:1 이상, 5:2 이상, 또는 5:1 이상일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 포스트(322)는 10 마이크로미터 내지 1 mm의 깊이("D")를 가질 수 있다. 제1 주 표면(314)에 인접한 단면 육각형은 1 내지 200 마이크로미터의 제1 폭("W₁")을 가질 수 있다. 제2 주 표면(316)에 인접한 단면 육각형은 2 내지 250 마이크로미터의 제2 폭("W₂")을 가질 수 있다. 흡수 영역(340)의 벌집 패턴은 제1 주 표면(314)에 인접한 0.2 내지 40 마이크로미터의 벽 두께("T₁")를 가질 수 있다. 흡수 영역(340)의 벌집 패턴은 제2 주 표면(316)에 인접한 약 0 내지 20 마이크로미터의 벽 두께("T₂")를 가질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 포스트(322)는 15 내지 1000 마이크로미터의 깊이("D")를 가질 수 있다. 제1 주 표면(314)에 인접한 단면 육각형은 10 내지 100 마이크로미터의 제1 폭("W₁")을 가질 수 있다. 제2 주 표면(316)에 인접한 단면 육각형은 20 내지 120 마이크로미터의 제2 폭("W₂")을 가질 수 있다. 흡수 영역(340)의 벌집 패턴은 제1 주 표면(314)에 인접한 2 내지 40 마이크로미터의 벽 두께("T₁")를 가질 수 있다. 흡수 영역(340)의 벌집 패턴은 제2 주 표면(316)에 인접한 약 0 내지 20 마이크로미터의 벽 두께("T₂")를 가질 수 있다.

포스트(322)의 어레이는, 예를 들어, 투명한 중합체 재료와 같은 광학적으로 투명한 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 투명한 중합체 재료는 폴리우레탄, 아크릴레이트 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 포스트(322)의 어레이는 중합성 수지를 성형 및 경화시킴으로서 제조될 수 있다. 중합성 수지는, 예를 들어, (메트)아크릴레이트 단량체, (메트)아크릴레이트 올리고머, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 제1 중합성 성분과 제2 중합성 성분의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "단량체" 또는 "올리고머"는 중합체로 변환될 수 있는 임의의 물질이다. 용어 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 화합물 둘 모두를 지칭한다. 몇몇 경우에, 중합성 조성물은 (메트)아크릴레이트화 우레탄 올리고머, (메트)아크릴레이트화 에폭시 올리고머, (메트)아크릴레이트화 폴리에스테르 올리고머, (메트)아크릴레이트화 페놀 올리고머, (메트)아크릴레이트화 아크릴 올리고머, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 중합성 수지는 자외선(UV) 경화성 수지와 같은 방사선 경화성 중합체 수지일 수 있다. 몇몇 경우에, 본 설명의 LCF에 유용한 중합성 수지 조성물은 미국 공개 제2007/0160811호(게이드스 등)에 기술된 것과 같은 중합성 수지 조성물을 포함할 수 있다.

흡수 영역(340)은 적어도 가시 스펙트럼의 일부에서 광을 흡수하거나 차단하는 기능을 하는 임의의 적합한 재료일 수 있는 광학 흡수성 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 광학 흡수성 재료는 흡수 영역(340)을 형성하기 위해 포스트(322) 사이의 간극(325) 내에 코팅되거나 달리 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광학 흡수성 재료는 카본 블랙과 같은 흑색 착색제를 포함할 수 있다. 카본 블랙은 10 마이크로미터 미만, 예를 들어 1 마이크로미터 이하의 입자 크기를 갖는 미립자 카본 블랙일 수 있다. 카본 블랙은, 몇몇 실시예에서, 1 마이크로미터 미만의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 흡수성 재료(예컨대, 카본 블랙, 다른 안료(pigment) 또는 염료(dye), 또는 이들의 조합)는 방사선 경화 수지(radiation cured resin) 또는 열 경화 수지(thermally cured resin)를 형성하도록, 예를 들어, 방사선 또는 가열에 의해 경화될 수 있는 수지 내에 매립될 수 있다. 또 추가의 실시예에서, 흡수성 재료는 적합한 결합제(binder) 중에 분산될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 흡수 영역(340)은, 예를 들어, 0.1 중량% 내지 3 중량%의, 카본 블랙과 같은 흑색 착색제를 포함할 수 있다. 광학 흡수성 재료는 또한 광이 흡수 영역(340)을 통해 투과되는 것을 차단하는 기능을 할 수 있는 입자 또는 다른 산란 요소를 포함할 수 있다.

도 6은 다른 실시예에 따른, LCF(400)의 단면도를 도시한다. 도 5의 LCF(300)와 유사하게, LCF(400)는 미세구조화된 층(410)을 포함하며, 이 미세구조화된 층은 미세구조화된 층(410)을 형성하도록 광 투과성 재료를 포함하는 포스트(422)의 어레이 및 포스트(422) 사이에 배치된 흡수 영역(440)을 포함한다. 포스트(422)는 각각 제1 단부(424)와 제2 단부(428) 사이에서 종방향으로 연장된다. 포스트(422)는, 랜드 영역(land region)(426)을 통해, 제2 단부(428)에서 연결된다. 랜드 영역(426)은 포스트(422)와 동일한 재료 또는 상이한 재료일 수 있는 광 투과성 재료를 포함한다.

선택적으로, LCF(400)는, 예를 들어, 접착제 층(427)과 같은 접합 층을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 접착제 층(427)은 접합제(예컨대, 접착제)를 포스트(422)의 제2 단부(428) 상에 코팅함으로써 LCF(400)에 포함될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 접착제 층(427)은 본 기술분야에 알려져 있는 라미네이션 공정(lamination process)을 통해 접착제 층(427)을 캐리어로부터 미세구조화된 층(410)으로 전사함으로써 LCF(400)로 전사될 수 있다. 접착제 층(427)은 광(예컨대, 광의 자외 및/또는 가시 파장)의 투과를 실질적으로 허용할 수 있다.

선택적인 접착제 층(427)은 LCF(400)를 기재(450)에 결합할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기재(450)는 처리 단계 동안 미세구조화된 층(410) 또는 미세구조화된 층(410)을 형성하는 재료를 전달하는 기능을 하는 가요성 캐리어(예를 들어, 종이, 코팅된 종이, 중합체 필름, 금속 필름)일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기재(450)는 강성 또는 가요성 재료(예를 들어, 건축 유리(architectural glazing), 글래스 슬라이드(glass slide), 플라스틱 필름, 코팅된 종이 등)일 수 있고, 물품과 연관된 기능적 특성(예를 들어, 구조, 형상, 크기, 화학적 완전성, 광학 특성, 및/또는 접착 특성)을 유지하도록 보호 층으로서 기능할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기재(450)는 이미징 시스템(예를 들어, 액정 디스플레이, 카메라, 렌즈, 광섬유 번들) 또는 다른 정보-전달 장치의 구성요소일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기재(450)는 디스플레이, 예를 들어 액정 디스플레이, 유기 발광 다이오드 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전기영동 디스플레이, 인쇄된 이미지 등, 또는 창문, 예를 들어 건축 유리일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 접착제 층(427)은 LCF(400)를 다른 기재에 결합하기 위해 포스트(422)의 제1 단부(424)에 배치될 수 있다.

기재(450)는 다양한 목적을 위해 사용될 수 있는 가요성 구성요소일 수 있다. 가요성 기재의 비-제한적인 예는 중합체 필름, 금속 필름 또는 종이를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 기재(450)는 접착제 층(427)을 미세구조화된 층(410)으로 전사하기 위해 접착제 층(427)으로 코팅된 캐리어(예를 들어, 이형 라이너(release liner))이다. 바람직하게는, 이들 및 다른 실시예에서, 기재(450)는 기재(450)로부터의 접착제 층(427)의 해제를 용이하게 하기 위해 실리콘, 플루오로실리콘, 왁스 또는 다른 저 표면 에너지 재료와 같은 해제 화학물질(release chemistry)로 코팅될 수 있다. 가요성 기재는 LCF(400)를 처리, 전달, 및/또는 손상 또는 오염으로부터 보호하기 위해 사용될 수 있다.

기재(450)는 LCF가 비가요성이 되게 하거나 구조적 메모리(structural memory)를 유지하게 하는 강성 구조적 구성요소(예를 들어, 디스플레이 표면, 건축 유리, 카메라, 광섬유 페이스플레이트(faceplate), 현미경 슬라이드, 거울)일 수 있다. LCF를 강성 기재에 결합함으로써, 물품은 광학적으로 정보를 얻을 수 있는 형상을 유지할 수 있다. LCF를 강성 기재에 결합하는 단계는 LCF를 기재에 직접 접촉시킴으로써, 또는 LCF 및/또는 강성 기재 중 어느 하나를 접합제로 코팅한 후 LCF/접합제를 기재에 또는 기재/접합제를 LCF에 접촉시킴으로써 수행된다. 결합 단계의 결과는 LCF가 강성 기재에 부착되게 하는 것일 것이다.

본 개시의 방법의 접착 단계에 유용한 접합제는 기재 또는 LCF의 부정적인 열화 없이 기재에 대한 LCF의 부착을 보장할 수 있는 임의의 물질일 수 있다. 당업자에 의해 인식될 바와 같이, 물품이 접합제로 코팅될 때, LCF의 배면 표면이 코팅될 것이다; 즉, 접합제로 코팅되는 표면은 공동(cavity)과 같은 형성된 특징부를 포함하지 않는 LCF의 표면이다. 적합한 접합제는 액체 에폭시; 글루(glue) 또는 접착제를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 바람직하게는, 감압 접착제가 사용된다.

강성 기재는 다양한 재료 중 임의의 것으로부터 형성될 수 있고, 상기에 논의된 구조적 특성 및 다른 구조적 특성, 예를 들어 편평도, 강도, 강직성(stiffness), 두께, 저 열팽창 계수, 광학 특성, 및 미세구조화된 층 상용성과 같은 화학적 특성을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 강성 기재의 원하는 특성에 따라 선택될 것이다. 예를 들어, 강성 구조가 투명인 것, 선택적으로 투명인 것, 선택된 굴절률을 갖는 것, 흡수성인 것, 선택적으로 흡수성인 것, 불투명인 것 또는 반사성인 것을 포함하지만 이로 제한되지 않는 광학 특성을 갖도록 선택될 수 있다. 또한, 금속 또는 금속-코팅된 강성 구조가 이용될 수 있다. 강성 기재를 위한 조성물은 알루미늄, 철, 강철, 다양한 합금 등과 같은 금속; 세라믹; 유리섬유와 같은 복합물; 규소 또는 다른 반도체 재료; 유리; 강성 플라스틱 또는 중합체 등을 포함한다.

본 명세서에 기술된 LCF는, 예를 들어, (i) 중합성 조성물을 준비하는 단계; (ii) 예를 들어, 포스트(예컨대, 도 1의 122, 도 3의 322, 또는 도 6의 422)의 어레이의 네거티브 복제물(negative replica)인 육각형 포켓을 갖는 마스터 네거티브 미세구조화된 성형 표면 상에 중합성 조성물을 침착(depositing)시키는 단계; (iii) 조성물을 경화시켜 포스트의 어레이를 생성하는 단계; 및 (iv) 포스트 사이의 간극을 흡수성 재료-함유 수지로 충전하여 흡수 영역(예컨대, 도 1의 124, 도 5의 340, 또는 도 6의 440)을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.

예

샘플 1: 다광자 리소그래픽 공정(multiphoton lithographic process)을 사용하여, 2도 내지 3도의 드래프트각, 300 마이크로미터의 종방향 깊이 및 측면당 75 마이크로미터의 측방향 폭을 각각 갖는 육각형 포스트의 어레이를 포함하는 마스터 툴(master tool)을 제작하였다. 인접한 포스트 사이의 간격 또는 간극은 하나의 단부에서 15 마이크로미터 그리고 다른 단부에서 30 마이크로미터이다. 예시적인 다광자 리소그래픽 공정이 미국 특허 제8,605,256호(드보에(DeVoe) 등)에 기술되어 있다. 대안적으로, 마스터 툴은 딥 규소 에칭 공정(deep silicon etching process)에 의해 제조될 수 있다. 예시적인 딥 규소 에칭 공정이 미국 특허 제5,501,893호(라에르머(Laermer) 등)에 기술되어 있다. 이어서 마스터 툴로부터 주조하기 위해 VT-330 2-파트 실리콘(프리먼 매뉴팩처링 앤드 서플라이 컴퍼니(Freeman Manufacturing & Supply Co.)로부터 구매가능함)을 사용함으로써 육각형 포켓을 갖는 마스터 네거티브 미세구조화된 주형을 제조하였다. 실리콘 포켓을 WC-780 2-파트 무색 투명한 우레탄 수지(비제이비 엔터프라이즈스(BJB Enterprises)로부터 구매가능함)로 주조하였고 60 psi 및 60℃에서 압력하에 경화시켜 오리지널 마스터의 폴리우레탄 복제물을 생성하였다.

이어서 무색 투명한 폴리우레탄 육각형 포스트 사이의 간극을 흡수성 재료-함유 수지로 충전하였다. 흡수성 재료-함유 수지 혼합물은 67 중량%의 포토머(Photomer) 6210(네덜란드 발베이크 소재의 아이지엠 레진스(IGM Resins)로부터 구매가능한 지방족 우레탄 다이아크릴레이트), 20 중량%의 9B385(미국 펜실베이니아주 도일스타운 소재의 펜 컬러(Penn Color)로부터 구매가능한 카본 블랙 UV 경화성 페이스트), 및 10 중량%의 SR285(미국 펜실베이니아주 엑스톤 소재의 사토머(Sartomer)로부터 구매가능한 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트)를 함유한다. 흡수성 재료-함유 수지는 또한 이르가큐어(Irgacure) 369, 이르가큐어 819, 및 다로큐르(Darocur) 1173 - 이들 각각은 미국 노스캐롤라이나주 샬럿 소재의 바스프(BASF)로부터 구매가능한 광개시제임 - 각각을 1% 함유하였다. 과량의 흡수성-재료 수지를 투명한 포스트의 표면으로부터 와이핑하였다. 블랙 함유 수지를 UV 방사선(1 패스(pass), 25 피트/분, 236 W/cm에서 작동하는 하나의 퓨전(Fusion) D 벌브를 이용한 일면 노출)으로 경화시켰다. 175 마이크로미터 두께의 글로스/글로스 폴리카보네이트 필름을, 70 중량%의 SR339(미국 펜실베이니아주 엑스톤 소재의 사토머로부터 입수가능한 페녹시에틸 아크릴레이트), 10 중량%의 바이텔(Vitel) 3350B(미국 위스콘신주 와우와토사 소재의 보스틱(Bostik)으로부터 구매가능함), 10 중량%의 E20071(미국 펜실베이니아주 엑스톤 소재의 사토머로부터 구매가능함), 10 중량%의 아이소보르닐 아크릴레이트(미국 펜실베이니아주 엑스톤 소재의 사토머로부터 구매가능함), 1 중량%의 이르가큐어 TPO(미국 노스캐롤라이나주 샬럿 소재의 바스프로부터 구매가능함), 1 중량%의 티누빈(Tinuvin) 928(미국 노스캐롤라이나주 샬럿 소재의 바스프로부터 구매가능함) 및 0.25 중량%의 티누빈 123(미국 노스캐롤라이나주 샬럿 소재의 바스프로부터 구매가능함)을 함유하는 방사선 경화성 접착제 혼합물을 사용하여 충전된 포스트 구조물 위에 라미네이팅하였다. 접착제 혼합물을 UV 방사선(1 패스, 25 피트/분, 236 W/cm에서 작동하는 하나의 퓨전 D 벌브를 이용한 일면 노출)으로 경화시켰다.

형성된 광 제어 필름은 육각형 포스트의 어레이, 및 포스트 사이에 배치된 흡수 영역을 포함한다. 형성된 광 제어 필름은 도 1 내지 도 6에 도시된 LCF(100, 300 또는 400)와 유사한 구성을 갖는다. 도 7 및 도 8은 형성된 광 제어 필름의 평면도 및 저면도를 도시한다.

시야각의 함수로서의 몇 개의 LCF의 광 투과율을, 아우트로닉 코노스테이지3 코노스코프(Autronic Conostage3 Conoscope)(독일 카를스루에 소재의 아우트로닉-멜처스 게엠베하(Autronic-Melchers GmnH))를 사용하여 측정하였다. LCF를 코노스코프의 스테이지 내에 확산 투과성 광원의 상부에 배치하였다. LCF를 갖는 광원의 휘도(cd/m² 또는 "니트", 즉 밝기) 프로파일을 측정하였다. 아우트로닉 코노스테이지3 코노스코프(독일 카를스루에 소재의 아우트로닉-멜처스 게엠베하로부터 구매가능함)를 사용하여, LCF 및 투명 글래스 현미경 슬라이드(2957F, 스위스 글래스(Swiss Glass)로부터 구매가능함) 둘 모두를 갖는 확산 광원의 휘도(밝기) 프로파일을 측정하였다. 확산 광원 상의 LCF의 휘도를 확산 광원 상의 투명 글래스 슬라이드의 휘도로 나눔으로써, LCF의 광학 성능을 정규화하였다.

샘플 1의 광 제어 필름에 대한 측정된 광학 성능 데이터가 도 9a 및 도 10a에 나타나 있다. 비교로서, 미국 제8,213,082호(게이드스 등)에 기술된 필름과 유사한 1차원 광 제어 필름을 또한 측정하였다. 1차원 광 제어 필름은 경화된 수지 내에 일련의 균일하게 이격된 채널을 갖는다. 채널 각각은 공칭적으로 사다리꼴인 단면을 갖는다. 경화된 수지 채널은 약 24 마이크로미터 폭(그것의 가장 좁은 곳에서), 약 74 마이크로미터 깊이이고, 약 32 마이크로미터 피치로 이격되었다. 끼인 벽 각도(included wall angle)는 약 3.6°였다. 1차원 광 제어 필름의 광 투과성 재료 및 흡수성 재료는 샘플 1에서의 것과 비교할 때 유사한 광 투과율을 갖는다. 1차원 광 제어 필름에 대한 측정된 광학 성능 데이터가 도 9b 및 도 10b에 나타나 있다.

도 10a는 4개의 지정된 방위각(예컨대, 0°, 45°, 90°, 및 135°)에서의, 정규화된 휘도 대 시야각 또는 극각의 4개 곡선을 도시한다. 도 10b는 0도 방위각에서의, 정규화된 휘도 대 시야각 또는 극각을 도시한다.

본 개시에서의 도 9a 및 도 10a의 광 제어 필름은 360° 시야 원추를 제공하고 이 시야 원추 밖에서는 광을 차단한다. 또한, 도 9a 및 도 10a의 광 제어 필름은 도 9b 및 도 10b에 도시된 1차원 광 제어 필름의 것과 비교할 만한 정규화된 광 투과율을 갖는다. 즉, 본 개시에서의 광 제어 필름은, 1차원 광 제어 필름과 비교해 광 투과율을 손상시킴이 없이, 예를 들어 필름의 좌우 및 상하를 포함한 모든 방향에서 보안을 제공할 수 있다. 본 개시에서의 LCF에 의해 나타나는 높은 광 투과율은, 예를 들어, 밀집 레이아웃, 포스트의 높은 종횡비, 포스트와 흡수 영역 간의 측면적의 높은 비 등을 포함한 LCF의 구성에 주로 기인할 수 있다.

예시적인 실시예의 목록

실시예 1은: 광 제어 필름으로서,

제1 주 표면 및 제1 주 표면 반대편의 제2 주 표면;

제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나에 대체로 수직인 시야 축;

광 투과성 재료를 포함하는 포스트의 어레이로서, 열과 행을 갖는 2차원으로 배열되고, 제1 주 표면으로부터 제2 주 표면까지 각자의 종축을 따라 연장되는, 상기 포스트의 어레이; 및

포스트의 어레이 사이에 배치된 흡수 영역으로서, 광학 흡수성 재료를 포함하고, 제1 주 표면으로부터 제2 주 표면까지 적어도 부분적으로 연장되는, 상기 흡수 영역을 포함하며,

포스트 중 적어도 하나는 각자의 종축을 따른 테이퍼 형상을 갖고,

포스트의 어레이 및 흡수 영역은 제1 또는 제2 주 표면 밖으로 투과되는 광을, 시야 축을 중심으로 한 360° 시야 원추 내에 있도록 국한시키도록 배열되는, 광 제어 필름이다.

실시예 2는: 실시예 1에 있어서, 포스트의 어레이의 각자의 단부를 지지하기 위해 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나에 인접하게 배치된 광학적으로 투명한 캐리어 층을 추가로 포함하는 광 제어 필름이다.

실시예 3은: 실시예 1에 있어서, 광 제어 필름을 기재에 결합하도록 구성된 접착제 층을 추가로 포함하는 광 제어 필름이다.

실시예 4는: 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 한 실시예에 있어서, 광 제어 필름은 포스트의 어레이의 각자의 단부를 연결하도록 구성된 랜드 영역을 제1 또는 제2 주 표면에서 추가로 포함하며, 랜드 영역은 광 투과성 재료를 포함하는, 광 제어 필름이다.

실시예 5는: 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 한 실시예에 있어서, 포스트의 어레이는 투명한 중합체 재료를 포함하는, 광 제어 필름이다.

실시예 6은: 실시예 5에 있어서, 투명한 중합체 재료는 폴리우레탄, 아크릴레이트 및 폴리카네이트 중 적어도 하나를 포함하는, 광 제어 필름이다.

실시예 7은: 실시예 1 내지 실시예 6 중 어느 한 실시예에 있어서, 광학 흡수성 재료는 안료 및 염료 중 적어도 하나를 포함하는, 광 제어 필름이다.

실시예 8은: 실시예 1 내지 실시예 7 중 어느 한 실시예에 있어서, 흡수 영역은 방사선 경화 수지 또는 열 경화 수지를 추가로 포함하는, 광 제어 필름이다.

실시예 9는: 실시예 1 내지 실시예 8 중 어느 한 실시예에 있어서, 포스트 중 적어도 하나는 다각형의 단면 형상을 갖는, 광 제어 필름이다.

실시예 10은: 실시예 9에 있어서, 포스트는 각각 육각형의 단면 형상을 갖고, 육각형은 밀집 레이아웃으로 배열되며, 육각형 사이의 흡수 영역은 벌집 패턴을 형성하는, 광 제어 필름이다.

실시예 11은: 실시예 10에 있어서, 포스트는 시야 축을 따른 깊이(D)를 가지며, 제1 주 표면에 인접한 육각형은 측면 폭(side width)(W₁)을 갖고, 제2 주 표면에 인접한 육각형은 측면 폭(W₂)을 가지며, 흡수 영역의 벌집 패턴은 제1 주 표면에 인접한 벽 두께(T₁)를 갖고, 흡수 영역의 벌집 패턴은 제2 주 표면에 인접한 벽 두께(T₂)를 가지며, 비 D/((W₁+W₂)/2)는 2 내지 8이고, 비 (W₁+W₂)/(T₁+T₂)는 2 내지 30인, 광 제어 필름이다.

실시예 12는: 실시예 11에 있어서, 포스트는 15 내지 1000 마이크로미터의 깊이(D)를 가지며, 제1 주 표면에 인접한 육각형은 10 내지 100 마이크로미터의 측면 폭(W₁)을 갖고, 제2 주 표면에 인접한 육각형은 20 내지 120 마이크로미터의 측면 폭(W₂)을 가지며, 흡수 영역의 벌집 패턴은 제1 주 표면에 인접한 2 내지 40 마이크로미터의 벽 두께(T₁)를 갖고, 흡수 영역의 벌집 패턴은 제2 주 표면에 인접한 약 0 내지 20 마이크로미터의 벽 두께(T₂)를 갖는, 광 제어 필름이다.

실시예 13은: 실시예 1 내지 실시예 12 중 어느 한 실시예에 있어서, 제1 주 표면에 인접한, 포스트의 어레이와 흡수 영역의 면적비는 3:2 이상이고, 제2 주 표면에 인접한, 포스트의 어레이와 흡수 영역의 면적비는 4:1 이상인, 광 제어 필름이다.

실시예 14는: 실시예 1 내지 실시예 13 중 어느 한 실시예에 있어서, 포스트 중 적어도 하나는 불규칙 단면 형상을 갖는, 광 제어 필름이다.

실시예 15는: 실시예 1 내지 실시예 14 중 어느 한 실시예에 있어서, 포스트의 어레이는 둘 이상의 단면 형상을 갖는 포스트를 포함하는, 광 제어 필름이다.

실시예 16은: 실시예 1 내지 실시예 15 중 어느 한 실시예에 있어서, 포스트의 어레이는 비-주기적으로 위치되는, 광 제어 필름이다.

실시예 17은: 실시예 1 내지 실시예 16 중 어느 한 실시예에 있어서, 포스트 중 적어도 하나의 테이퍼 형상은 약 5° 이하, 그리고 바람직하게는 약 3°이하의 드래프트각을 갖는, 광 제어 필름이다.

실시예 18은: 실시예 17에 있어서, 드래프트각은 0.5° 내지 3°, 그리고 바람직하게는 1° 내지 3°인, 광 제어 필름이다.

실시예 19는: 실시예 1 내지 실시예 18 중 어느 한 실시예에 있어서, 360° 시야 원추는 약 45° 이하의, 시야 축에 대한 투과 차단각을 갖는, 광 제어 필름이다.

실시예 20은: 실시예 19에 있어서, 투과 차단각은 약 30° 이하인, 광 제어 필름이다.

실시예 21은: 실시예 1 내지 실시예 20 중 어느 한 실시예에 있어서, 360° 시야 원추 내에서, 정규화된 광 투과율은 약 50% 이상인, 광 제어 필름이다.

실시예 22는: 실시예 21에 있어서, 정규화된 광 투과율은 약 63% 이상인, 광 제어 필름이다.

실시예 23은: 실시예 22에 있어서, 정규화된 광 투과율은 약 70% 이상인, 광 제어 필름이다.

실시예 24는: 실시예 1 내지 실시예 23 중 어느 한 실시예의 광 제어 필름을 포함하는 디스플레이 장치이다.

본 명세서가 소정의 예시적인 실시예를 상세히 기술하였지만, 당업자는, 전술한 것을 이해할 때, 이들 실시예에 대한 변경, 변형 및 등가물을 쉽게 안출할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 따라서, 본 개시가 상기에 기재된 예시적인 실시예로 부당하게 제한되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 숫자를 포함하도록 의도된다(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 및 5를 포함함). 또한, 본 명세서에 사용된 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 가정된다.

더욱이, 다양한 예시적인 실시예가 기술되었다. 이들 및 다른 실시예는 하기 청구범위의 범주 내에 속한다.

Claims

광 제어 필름(light control film)으로서,
제1 주 표면(major surface) 및 상기 제1 주 표면 반대편의 제2 주 표면;
상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면 중 적어도 하나에 대체로 수직인 시야 축(view axis);
광 투과성 재료(light transmissive material)를 포함하는 포스트(post)의 어레이로서, 열과 행을 갖는 2차원으로 배열되고, 상기 제1 주 표면으로부터 상기 제2 주 표면까지 각자의 종축을 따라 연장되는, 상기 포스트의 어레이; 및
상기 포스트의 어레이 사이에 배치된 흡수 영역(absorptive region)으로서, 광학 흡수성 재료(optically absorptive material)를 포함하고, 상기 제1 주 표면으로부터 상기 제2 주 표면까지 적어도 부분적으로 연장되는, 상기 흡수 영역을 포함하며,
상기 포스트 중 적어도 하나는 상기 각자의 종축을 따른 테이퍼 형상(tapered shape)을 갖고,
상기 포스트의 어레이 및 상기 흡수 영역은 상기 제1 주 표면 또는 상기 제2 주 표면 밖으로 투과되는 광을, 상기 시야 축을 중심으로 한 360° 시야 원추(view cone) 내에 있도록 국한시키도록 배열되는, 광 제어 필름.
제1항에 있어서, 상기 포스트의 어레이의 각자의 단부를 지지하기 위해 상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면 중 적어도 하나에 인접하게 배치된 광학적으로 투명한 캐리어 층(carrier layer)을 추가로 포함하는 광 제어 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광 제어 필름을 기재(substrate)에 결합하도록 구성된 접착제 층을 추가로 포함하는 광 제어 필름.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 제어 필름은 상기 포스트의 어레이의 각자의 단부를 연결하도록 구성된 랜드 영역(land region)을 상기 제1 주 표면 또는 상기 제2 주 표면에서 추가로 포함하며, 상기 랜드 영역은 상기 광 투과성 재료를 포함하는, 광 제어 필름.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포스트의 어레이는 투명한 중합체 재료를 포함하며, 선택적으로, 상기 투명한 중합체 재료는 폴리우레탄, 아크릴레이트 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나를 포함하는, 광 제어 필름.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 흡수성 재료는 안료(pigment) 및 염료(dye) 중 적어도 하나를 포함하는, 광 제어 필름.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡수 영역은 방사선 경화 수지(radiation cured resin) 또는 열 경화 수지(thermally cured resin)를 추가로 포함하는, 광 제어 필름.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포스트 중 적어도 하나는 다각형의 단면 형상을 가지며, 선택적으로, 상기 포스트는 각각 육각형의 단면 형상을 갖고, 상기 육각형은 밀집 레이아웃(close packed layout)으로 배열되며, 상기 육각형 사이의 상기 흡수 영역은 벌집 패턴(honeycomb pattern)을 형성하는, 광 제어 필름.
제8항에 있어서, 상기 포스트는 상기 시야 축을 따른 깊이(D)를 가지며, 상기 제1 주 표면에 인접한 육각형은 측면 폭(side width)(W₁)을 갖고, 상기 제2 주 표면에 인접한 육각형은 측면 폭(W₂)을 가지며, 상기 흡수 영역의 상기 벌집 패턴은 상기 제1 주 표면에 인접한 벽 두께(T₁)를 갖고, 상기 흡수 영역의 상기 벌집 패턴은 상기 제2 주 표면에 인접한 벽 두께(T₂)를 가지며, 비(ratio) D/((W₁+W₂)/2)는 2 내지 8이고, 비 (W₁+W₂)/(T₁+T₂)는 2 내지 30인, 광 제어 필름.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 주 표면에 인접한, 상기 포스트의 어레이와 상기 흡수 영역의 면적비는 3:2 이상이고, 상기 제2 주 표면에 인접한, 상기 포스트의 어레이와 상기 흡수 영역의 면적비는 4:1 이상인, 광 제어 필름.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포스트 중 적어도 하나의 상기 테이퍼 형상은 약 5° 이하의 드래프트각(draft angle)을 갖는, 광 제어 필름.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 360° 시야 원추는 약 45° 이하의, 상기 시야 축에 대한 투과 차단각(transmission cutoff angle)을 갖는, 광 제어 필름.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 360° 시야 원추 내에서, 정규화된 광 투과율(normalized light transmittance)은 약 50% 이상인, 광 제어 필름.
제13항에 있어서, 상기 정규화된 광 투과율은 약 63% 이상인, 광 제어 필름.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 상기 광 제어 필름을 포함하는 디스플레이 장치.