KR20170125860A - 시준 반사 편광기 및 구조화된 층을 포함하는 광학 필름 - Google Patents

시준 반사 편광기 및 구조화된 층을 포함하는 광학 필름 Download PDF

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Abstract

시준 반사 편광기 및 시준 반사 편광기의 주 표면 상에 배치된 구조화된 층을 포함하는 광학 필름이 제공된다. 구조화된 층은 시준 반사 편광기로부터 멀어지게 향하는 구조화된 층의 외부 주 표면 상에 복수의 3차원 구조물들을 포함한다. 3차원 구조물들은, 3차원 구조물들의 표면적의 적어도 50 퍼센트에 대해 약 35도 내지 약 55도의 범위인 광학 필름의 평면에 대한 각도를 갖는 표면 법선을 갖는다.

Description

시준 반사 편광기 및 구조화된 층을 포함하는 광학 필름
반사 편광기는 일 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키면서 직교 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키고, 디스플레이 디바이스용 백라이트에 사용된다. 일부 경우에, 반사 편광기는 다른 반사 표면과 결합되어 광 재순환 공동(light recycling cavity)을 생성한다. 복수의 광 지향 요소들을 갖는 미세복제된 필름이 광의 각도 분포를 변경하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 태양에 따르면, 시준 반사 편광기 및 시준 반사 편광기의 주 표면 상에 배치된 구조화된 층을 포함하는 광학 필름이 제공된다. 구조화된 층은 시준 반사 편광기로부터 멀어지게 향하는 구조화된 층의 외부 주 표면 상에 복수의 3차원 구조물들을 포함한다. 3차원 구조물들은, 3차원 구조물들의 표면적의 적어도 50 퍼센트에 대해 약 35도 내지 약 55도의 범위인 광학 필름의 평면에 대한 각도를 갖는 표면 법선을 갖는다.
본 발명의 일부 태양에 따르면, 광학 필름을 포함하는 백라이트 시스템들 및 디스플레이들이 제공된다.
도 1은 다층 광학 필름의 광학 반복 유닛의 개략 사시도이다.
도 2는 광학 필름의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 광학 필름들의 부분들의 평면도들이다.
도 5는 광학 필름을 포함하는 백라이트 시스템을 포함하는 디스플레이의 개략 단면도이다.
도 6은 시준 반사 편광기의 층 두께 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 7a는 3차원 구조물의 단면 프로파일의 그래프이다.
도 7b는 도 7a의 단면 프로파일의 기울기의 그래프이다.
하기 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 도면은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다. 다른 실시 형태가 고려되며 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
반사 편광기는 흔히 액정 디스플레이와 같은 시각 디스플레이 시스템에 사용된다. 이들 시스템 - 현재 모바일 전화기, 태블릿, 노트북 및 서브노트북을 비롯한 컴퓨터, 및 몇몇 평판 TV와 같은 매우 다양한 전자 디바이스에서 발견됨 - 은 연장된 면적의 백라이트에 의해 후방으로부터 조명되는 액정(LC) 패널을 사용한다. 반사 편광기는 LC 패널에 의해 사용가능한 편광 상태의 광을 백라이트로부터 LC 패널로 투과시키도록 백라이트 위에 배치되거나 또는 그렇지 않다면 백라이트 내에 통합된다. LC 패널에 의해 사용가능하지 않은 직교 편광 상태의 광은 다시 백라이트 내로 반사되고, 여기서 그 광은 궁극적으로 다시 LC 패널을 향해 반사되어 가용 편광 상태로 적어도 부분적으로 변환될 수 있어서, 보통은 소실되곤 했던 광을 "재순환"시키고, 디스플레이의 생성된 휘도 및 전체 효율을 증가시킨다.
시준 반사 편광기는 고 각도의 광(즉, 고 입사각으로 시준 반사 편광기 상에 입사되는 광)을 반사시키고 저 각도의 광(즉, 저 입사각으로 시준 반사 편광기 상에 입사되는 광)을 투과시킴으로써 부분적으로 시준할 수 있다. 고 각도의 광은 재순환되어서 그것이 궁극적으로 시준 반사 편광기의 투과 원추 내로 산란될 수 있도록 한다.
시준 반사 편광기는 디스플레이의 축방향 휘도(axial luminance)를 증가시킬 수 있지만, 연장된 선형 프리즘을 포함하는 휘도 향상 필름(BEF)과 조합한 통상의 반사 편광기는 전형적으로, 굴절 요소를 포함하지 않는 시준 반사 편광기보다 더 높은 축상 휘도(on-axis luminance)를 생성한다. 전형적인 백라이트에서는, 직교 방향으로 연장되는 선형 프리즘을 갖는 BEF의 2개의 층들이 반사 편광기와 함께 사용된다. 본 발명에 따르면, 소정의 3차원 기하 형상들을 갖는 굴절 구조물들을 갖는 단일 층이 시준 반사 편광기와 조합되어, 종래의 반사 편광기 및 2개의 BEF 필름들을 사용하여 생성된 것과 유사한 축방향 휘도를 생성할 수 있다는 것이 발견되었다. 더욱이, 구조화된 층이 시준 반사 편광기 상에 직접 형성되어 단일 광학 필름을 얻을 수 있는데, 이 단일 광학 필름은 반사 편광기 및 2개의 교차형(crossed) BEF 필름들의 종래의 3개의 필름 적층물들보다 더 효과적이거나 또는 그 만큼 효과적이라는 것이 발견되었다. 또한, 종래의 BEF 필름들의 결점은, 선형 프리즘들의 에지들이 디스플레이 내의 다른 구성요소들을 스크래칭하거나 또는 달리 손상시킬 수 있다는 것이다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 구조화된 층들에서의 구조물들은 피크 또는 에지 대신에 밸리(valley)를 갖는 반전된 기하 형상을 갖고, 그러한 기하 형상들은 디스플레이 내에 포함된 다른 구성요소들에 대한 손상을 최소화할 수 있다.
시준 반사 편광기는 다층 광학 필름, 즉, 적어도 부분적으로는 굴절률이 상이한 미세층(microlayer)들의 배열에 의해 바람직한 투과율 및/또는 반사율 특성을 제공하는 필름으로부터 제조될 수 있다. 진공 챔버 내에서 기재 상에 광학적으로 얇은 층("미세층")으로 일련의 무기 재료를 침착시킴으로써 그러한 다층 광학 필름을 제조하는 것이 공지되어 있다. 무기 다층 광학 필름은, 예를 들어, 문헌[H. A. Macleod, Thin-Film Optical Filters, 2nd Ed., Macmillan Publishing Co.(1986)] 및 문헌[A. Thelan, Design of Optical Interference Filters, McGraw-Hill, Inc.(1989)]의 교재에 기술되어 있다.
다층 광학 필름은 또한 교호하는 중합체 층들의 공압출에 의해 입증되었다. 예를 들어, 미국 특허 제3,610,729호(로저스(Rogers)), 제4,446,305호(로저스 등), 제4,540,623호(임(Im) 등), 제5,448,404호(슈렝크(Schrenk) 등), 및 제5,882,774호(존자(Jonza) 등)를 참조하라. 이러한 중합체 다층 광학 필름에서는, 개별 층의 제조에서 중합체 재료가 주로 또는 전적으로 사용된다. 그러한 필름은 대량 제조 공정에 적합하고 대형 시트 및 롤 제품으로 제조될 수 있다.
다층 광학 필름은 상이한 굴절률 특성을 갖는 개별 미세층들을 포함하여, 인접한 미세층들 사이의 계면에서 일부 광이 반사되게 한다. 다층 광학 필름에 원하는 반사 또는 투과 특성을 제공하기 위해, 미세층은 복수의 계면에서 반사된 광이 보강 또는 상쇄 간섭을 겪도록 충분히 얇다. 자외선, 가시광, 또는 근적외선 파장에서 광을 반사시키도록 설계된 다층 광학 필름의 경우, 각각의 미세층은 대체적으로 약 1 ㎛ 미만의 광학 두께(즉, 물리적 두께에 굴절률을 곱한 것)를 갖는다. 다층 광학 필름의 외부 표면들에 있는 스킨 층들, 또는 미세층들의 일관된 그룹들(본 명세서에서는 "패킷들"로 지칭됨)을 분리시키는 다층 광학 필름들 내에 배치된 보호 경계 층(PBL)들과 같은 두꺼운 층들이 포함될 수 있다.
편광 응용의 경우, 예컨대 반사 편광기의 경우, 광학 층 중 적어도 일부는 중합체의 굴절률이 중합체의 직교좌표축을 따라 상이한 값을 갖는 복굴절 중합체를 사용하여 형성된다. 일반적으로, 복굴절 중합체 미세층은 층 평면에 대한 법선(z-축)에 의해 정의되는 직교좌표축을 가지며, 여기서 x-축 및 y-축은 층 평면 내에 있다. 복굴절 중합체는 또한 비편광 응용에서 사용될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 다층 광학 필름의 예시적인 광학 반복 유닛(ORU)의 개략 사시도가 예시되어 있다. 도 1은 다층 광학 필름(10)의 2개의 층들만을 도시하는데, 다층 광학 필름은 하나 이상의 인접한 패킷들 또는 적층물들 내에 배열된 수십 또는 수백 개의 그러한 층들을 포함할 수 있다. 필름(10)은 개별 미세층들(12, 14)을 포함하며, 여기서 "미세층들"은, 그러한 층들 사이의 복수의 계면들에서 반사되는 광이 보강 간섭 또는 상쇄 간섭을 겪도록 충분히 얇아서 다층 광학 필름에 원하는 반사 또는 투과 특성을 제공하는 층들을 지칭한다. 미세층들(12, 14)은 함께 다층 적층물의 하나의 광학 반복 유닛(ORU)을 나타낼 수 있고, ORU는 적층물의 두께 전반에 걸쳐 반복 패턴으로 반복되는 층들의 최소 세트이다. 미세층은 상이한 굴절률 특성을 가져서, 일부 광이 인접한 미세층들 사이의 계면에서 반사되게 한다. 자외선, 가시광 또는 근적외선 파장에서 광을 반사시키도록 설계된 광학 필름들의 경우, 각각의 미세층은 전형적으로 약 1 마이크로미터 미만의 광학 두께(즉, 물리적 두께에 굴절률을 곱함)를 갖는다.
일부 경우에, 미세층들(12, 14)은 1/4 파장 적층물에 대응하는 두께 및 굴절률 값들을 갖는데, 즉 이들은 각각이 동일한 광학 두께(f-비 = 50%)의 2개의 인접한 미세층들을 갖는 광학 반복 유닛들 또는 유닛 셀들 내에 배열되며, 그러한 광학 반복 유닛은 파장(λ)이 광학 반복 유닛의 전체 광학 두께의 2배인 보강 간섭광에 의한 반사에 효과적이다. f-비가 50%가 아닌 2-미세층 광학 반복 유닛을 갖는 다층 광학 필름, 또는 광학 반복 유닛이 2개 초과의 미세층들을 포함하는 필름과 같은 다른 층 배열이 또한 공지되어 있다. 이들 광학 반복 유닛 설계는 소정의 고차 반사율을 감소시키거나 증가시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,360,659호(아렌즈(Arends) 등) 및 제5,103,337호(슈렝크 등)를 참조하라. 사람의 가시 영역 전체에 걸쳐 그리고 근적외선 내로 연장되는 반사 대역과 같은 확장된 반사 대역을 제공하도록 필름의 두께 축(예를 들어, z-축)을 따른 두께 구배가 이용될 수 있어, 이 대역이 경사 입사각에서 보다 짧은 파장으로 이동될 때 미세층 적층물이 전체 가시 스펙트럼에 걸쳐 계속하여 반사하도록 한다. 대역 에지, 즉 고반사율과 고투과율 사이의 파장 전이를 예리하게 하도록 맞춤된 두께 구배가 미국 특허 제6,157,490호(휘틀리(Wheatley) 등)에 논의되어 있다.
다층 광학 필름 및 관련 설계와 구조물의 추가 상세 사항이 미국 특허 제5,882,774호(존자 등) 및 제6,531,230호(웨버(Weber) 등), PCT 공개 WO 95/17303호(오더커크(Ouderkirk) 등) 및 WO 99/39224호(오더커크 등), 및 문헌["Giant Birefringent Optics in Multilayer Polymer Mirrors", Science, Vol. 287, March 2000 (Weber et al.)]에 논의되어 있다. 다층 광학 필름 및 관련 물품은 그의 광학적, 기계적, 및/또는 화학적 특성을 위해 선택된 추가의 층 및 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, UV 흡수 층이 구성요소를 UV 광에 의해 야기되는 열화로부터 보호하기 위해 필름의 입사면에 추가될 수 있다. 다층 광학 필름은 UV-경화성 아크릴레이트 접착제 또는 다른 적합한 재료를 사용하여 기계적 강화층에 부착될 수 있다. 그러한 강화층은 PET 또는 폴리카르보네이트와 같은 중합체를 포함할 수 있고, 예를 들어 비드 또는 프리즘의 사용에 의해, 광 확산 또는 시준과 같은 광학 기능을 제공하는 구조화된 표면을 또한 포함할 수 있다. 추가의 층 및 코팅은 또한 스크래치 방지층, 인열 방지층 및 견고제(stiffening agent)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,368,699호(길버트(Gilbert) 등)를 참조하라. 다층 광학 필름을 제조하기 위한 방법 및 디바이스가 미국 특허 제6,783,349호(네빈(Neavin) 등)에 논의되어 있다.
다층 광학 필름의 반사 및 투과 특성은 각각의 미세층의 굴절률 및 미세층의 두께와 두께 분포의 함수이다. 각각의 미세층은, 적어도 필름 내의 국부 위치에서, 면내(in-plane) 굴절률(nx, ny) 및 필름의 두께 축과 연관된 굴절률(nz)에 의해 특징지어질 수 있다. 이들 굴절률은 각각 상호 직교하는 x-축, y-축 및 z-축을 따라 편광된 광에 대한 당해 물질의 굴절률을 나타낸다. 본 발명에서의 설명을 용이하게 하기 위해, 달리 특정되지 않는 한, x-축, y-축 및 z-축은 다층 광학 필름 상의 임의의 관심대상 지점에 적용가능한 국부 직교좌표인 것으로 가정되며, 여기에서 미세층은 x-y 평면에 평행하게 연장되고, x-축은 Δnx의 크기를 최대화하도록 필름의 평면 내에 배향된다. 따라서, Δny의 크기는 Δnx의 크기 이하일 수 있다(그러나, 초과하지는 않음). 또한, 차이들(Δnx, Δny, Δnz)을 계산함에 있어서 어떤 재료 층으로 시작할 지의 선택은 Δnx가 음이 되지 않을 것을 요구함으로써 정해진다. 달리 말하면, 계면을 형성하는 2개의 층들 사이의 굴절률 차이가 Δnj = n1j - n2j이고, 여기서 j = x, y 또는 z이고, 층의 번호 1, 2는 n1x ≥ n2x, 즉, Δnx ≥ 0이 되도록 선택된다.
실제로, 굴절률은 적절한 재료 선택 및 처리 조건에 의해 제어된다. 다층 필름은 2개의 교호하는 중합체들(A, B)을 많은 수, 예를 들어 수십 또는 수백 개의 층들로 공압출하고, 때때로 이어서 다층 압출물을 하나 이상의 다중화 디바이스들로 통과시키고, 이어서 필름 다이로 통과시키며, 그리고 나서 최종 필름을 형성하도록 압출물을 연신 또는 달리 배향시킴으로써 제조된다. 생성된 필름은 전형적으로, 가시광 또는 근적외선에서와 같은 원하는 스펙트럼 영역(들) 내에서 하나 이상의 반사 대역을 제공하도록 그 두께 및 굴절률이 맞춰진 수백 개의 개별 미세층들로 구성된다. 적당한 수의 층에 의한 고반사율을 달성하기 위하여, 인접한 미세층들은 전형적으로 x-축을 따라 편광된 광에 대해 적어도 0.05의 굴절률 차이(Δnx)를 나타낸다. 일부 실시 형태에서, x-축을 따라 편광된 광에 대한 굴절률 차이가 배향 후에 가능한 한 크도록 재료가 선택된다. 2개의 직교 편광에 대하여 고반사율이 필요한 경우, 인접한 미세층들은 또한 y-축을 따라 편광된 광에 대해 적어도 0.05의 굴절률 차이(Δny)를 나타내도록 제조될 수 있다.
상기 참조된 '774 특허(존자 등)는 특히, z-축을 따라 편광된 광에 대한 인접한 미세층들 사이의 굴절률 차이(Δnz)가 경사 입사광의 p-편광 성분에 대한 바람직한 반사율 특성을 달성하도록 어떻게 맞추어질 수 있는지를 기술한다. 경사 입사각에서의 p-편광된 광의 고반사율을 유지하기 위하여, 미세층들 사이의 z-굴절률 부정합(Δnz)은 실질적으로 최대 면내 굴절률 차이(Δnx) 미만이어서 Δnz ≤ 0.5*Δnx, 또는 Δnz ≤ 0.25 * Δnx가 되도록 제어될 수 있다. 0 또는 거의 0인 크기의 z-굴절률 부정합은 p-편광된 광에 대한 반사율이 입사각의 함수로서 일정하거나 거의 일정한 미세층들 사이의 계면을 생성한다. 또한, z-굴절률 부정합(Δnz)은 면내 굴절률 차이(Δnx)와 비교할 때 반대 극성을 갖도록, 즉 Δnz < 0이 되도록 제어될 수 있다. 이러한 조건은 s-편광된 광에 대한 경우에서와 같이, p-편광된 광에 대한 반사율이 입사각의 증가에 따라 증가하는 계면을 생성한다.
'774 특허(존자 등)는 또한, 다층 반사형 또는 반사 편광기로 지칭되는 편광기로서 구성되는 다층 광학 필름에 관한 소정의 설계 고려사항들을 논의한다. 많은 응용에서, 이상적인 반사 편광기는 하나의 축("소광" 또는 "차단" 축)을 따라 고반사율을, 그리고 다른 축("투과" 또는 "통과" 축)을 따라 0의 반사율을 갖는다. 본 발명의 목적을 위해, 편광 상태가 통과 축 또는 투과 축과 실질적으로 정렬되는 광은 통과 광이라고 지칭되고, 편광 상태가 차단 축 또는 소광 축과 실질적으로 정렬되는 광은 차단 광이라고 지칭된다. 달리 표시되지 않는다면, 60˚ 입사에서의 통과 광은 p-편광된 통과 광을 사용하여 측정된다. 일부 반사가 투과 축을 따라 일어나면, 비-수직(off-normal) 각도에서의 편광기의 효율이 감소될 수 있고, 반사율이 다양한 파장에 대해 상이하면, 투과된 광 내로 색상이 도입될 수 있다. 게다가, 2개의 y 굴절률 및 2개의 z 굴절률의 정확한 정합은 일부 다층 시스템에서 가능하지 않을 수 있으며, z-축 굴절률이 정합되지 않으면, 면내 굴절률(n1y, n2y)에 대해 약간의 부정합의 도입이 요구될 수 있다. 특히, y-굴절률 부정합을 z-굴절률 부정합과 동일한 부호를 갖도록 조정함으로써, 브루스터(Brewster) 효과가 미세층들의 계면에서 생성되어, 다층 반사 편광기의 투과 축을 따라 축외(off-axis) 반사율 및 따라서 축외 색상을 최소화시킨다.
'774 특허(존자 등)에서 논의된 다른 설계 고려사항은 다층 반사 편광기의 공기 계면에서의 표면 반사에 관한 것이다. 편광기가 기존의 유리 구성요소 또는 다른 기존의 필름에 투명한 광학 접착제를 사용하여 양면에서 라미네이팅되지 않는 한, 그러한 표면 반사는 광학 시스템에서 원하는 편광의 광의 투과율을 감소시킬 것이다. 따라서, 일부 경우에, 반사방지(antireflection, AR) 코팅을 반사 편광기에 부가하는 것이 유용할 수 있다.
다층 시준 반사 편광기의 경우, 층 두께 및 굴절률은 경사 입사광에 비해 축상 입사광의 더 양호한 투과율을 제공하기 위해 선택될 수 있다. 후방 반사기와 조합하여, 시준 반사 편광기는 경사 입사광을 재순환시킬 수 있다. 후속 통과에서, 재순환된 광은 축상에서 투과될 가능성이 더 커서, 시준 효과를 가져올 수 있다. 예를 들어, PCT 공개 WO 2013/059225 A1호(웨버 등)에 기술된 바와 같이, 이러한 필름을 사용한 재순환 백라이트로부터의 광의 잠재적인 시준도(degree of collimation)의 유용한 표시는 주어진 필름의 수직 입사(Tpassnormal) 및 60도 입사(Tpass60)에서의 투과된 p-편광된 광의 비로부터 얻어질 수 있다. 유용한 시준 반사 편광기는 Tpass60 대 Tpassnormal의 비가 0.75, 0.6, 0.5 이하보다 작을 수 있다. 일부 실시 형태에서, Tpass60 대 Tpassnormal의 비가, 예를 들어 0.1 내지 0.75의 범위에 있다.
도 2는 시준 반사 편광기를 포함하는 광학 필름의 단면도이다. 광학 필름(200)은, 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면들(214, 216)을 갖는 시준 반사 편광기(210), 및 제1 주 표면(214) 상에 배치되며 외부 주 표면(221)을 갖는 구조화된 층(220)을 포함하는데, 외부 주 표면은 밸리들(224) 및 리지(ridge)들(226)을 갖는 3차원 구조물들(222)을 포함한다. 리지들(226)은 시준 반사 편광기(210)로부터 밸리들(224)의 반대편에 있다. 구조화된 층(220)의 외부 주 표면(221)은 시준 반사 편광기(210)로부터 멀어지게 향하고, 3차원 구조물들(222)이 시준 반사 편광기(210)로부터 멀어지게 향하도록 구조화된다. 3차원 구조물들(222)은 광학 필름의 평면에 대한 각도 θ를 이루는 표면 법선(228)을 갖는다. 3차원 구조물들은 평탄한 또는 실질적으로 평탄한 측부들을 가질 수 있거나, 또는 측부들은 만곡부(curvature)를 가질 수 있다. 3차원 구조물들의 표면적의 상당 부분에 대해 45도에 가까운 각도 θ를 갖는 3차원 기하 형상들이 다른 기하 형상들보다 개선된 축상 휘도를 제공한다는 것이 밝혀졌다. 일부 실시 형태에서, 각도 θ는 3차원 구조물들의 표면적의 적어도 50 퍼센트에 대해 또는 적어도 60 퍼센트에 대해 또는 적어도 70 퍼센트에 대해 또는 적어도 80 퍼센트에 대해 약 35도 또는 약 40도 내지 약 50도 또는 약 55도의 범위이다. 예시된 실시 형태에서, 3차원 구조물들(222)은 반전된 각뿔(pyramid)들이다. 일부 실시 형태에서, 리지들(226)은 인접한 필름들 또는 구성요소들의 잠재적 스크래칭을 감소시키기 위해 둥글거나 또는 달리 변형될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 반전된 각뿔들의 측부들은 둥글 수 있다. 일부 실시 형태에서, 3차원 구조물들(222)은 3차원 미세구조물들이다.
시준 반사 편광기(210)는 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 시준 반사 편광기(210)는 중합체 다층 광학 필름 시준 반사 편광기일 수 있는데, 이는 시준 다층 광학 필름(CMOF)으로도 기술될 수 있다.
구조화된 층(220)은 캐스팅 및 경화와 같은 미세복제 공정들을 비롯한 임의의 적합한 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 패턴 또는 구조를 포함하는 미세복제된 공구를 사용하여, 시준 반사 편광기의 외부 표면 상으로 중합성 수지 조성물을 캐스팅하고 그것이 공구 표면과 접촉 상태에 있을 때 수지 조성물을 경화시킴으로써 3차원 구조물들이 형성될 수 있다. 그러한 캐스팅 및 경화 공정들은, 예를 들어 미국 특허 제5,175,030호(루(Lu) 등) 및 미국 특허 제5,183,597호(루)에 기술되어 있다. 구조화된 층(220)을 형성하기 위해 사용되는 수지는 그의 처리 능력, 내구성, 용융 및 휨 내성(warp resistance)과 같은 다른 물리적 특성, 및 굴절률, 투명도 및 확산 품질과 같은 광학 특성에 대해 선택될 수 있다. 예를 들어, 수지는, 시준 반사 편광기의 외부 층에서의 굴절률과 정합되거나 또는 그에 가까운 굴절률을 갖도록 선택될 수 있다. 본 발명의 구조화된 층들은, 예를 들어 약 1.45 또는 약 1.50 내지 약 1.8 또는 약 1.9의 범위의 굴절률을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 다르게 규정되지 않는 한, "굴절률"은 25℃에서 589 nm(나트륨 D 선(sodium D line))의 파장을 갖는 광에 대한 굴절률을 말한다. 수지는, 예를 들어 아크릴레이트와 같은 자외선(UV) 경화성 수지일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 구조화된 층(220)은, 예를 들어 캐스팅 및 경화 공정에서 시준 반사 편광기(210) 상에 직접 형성될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 구조화된 층(220)은 별도의 기재 상에 형성되고, 이어서 접착제로 시준 반사 편광기(210)에 부착될 수 있다. 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카르보네이트(PC) 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)와 같은 중합체 재료를 비롯한 임의의 적합한 재료일 수 있다. 접착제는 광학적으로 투명한 접착제(optically clear adhesive, OCA), 감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA), 또는 열 또는 UV-경화성 접착제를 비롯한 임의의 적합한 접착제일 수 있다.
도 3은 구조화된 층(320)을 포함하는 광학 필름(300)의 일부분의 평면도인데, 구조화된 층은 극단부(extremum)들(324) 및 리지들(326)을 갖는 3차원 구조물들(322)을 포함하는 외부 주 표면(321)을 갖는다. 3차원 구조물들(322)은 (4개의 측부들 및 베이스를 갖는) 각뿔들일 수 있고 극단부들(324)은 각뿔들의 정점(vertex)들일 수 있거나, 또는 3차원 구조물들(322)은 (4개의 측부들을 갖는) 반전된 각뿔들일 수 있고 극단부들(324)은 반전된 각뿔들의 밸리들일 수 있다. 각뿔 또는 반전된 각뿔의 각각의 측부는, 광학 필름(300)의 평면에 대한 약 45도의 각도를 이루는(또는 40 내지 50도의 범위 또는 어딘가 다른 곳에서 기술되는 범위들 중 임의의 범위의 각도를 이루는) 표면 법선을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 프리즘들 또는 반전된 프리즘들의 리지들(326) 및/또는 극단부들(324) 및/또는 에지들은 둥글거나 또는 달리 변형될 수 있다. 리지들(326)은 극단부들(324)을 둘러싼다. 3차원 구조물들(322)은, 광학 필름(300)의 평면에서 제1 방향(332)을 따라 그리고 광학 필름(300)의 평면에서 제2 방향(334)을 따라 반복되는 반복 패턴으로 배열된다. 제2 방향(334)은 제1 방향(332)에 직교한다. 3차원 구조물들(322)은 S의 최근접 이웃 간격을 갖는다. 2개의 방향들에서 주기적인 3차원 구조물들의 배열들의 경우, 최근접 이웃 간격은 그 2개의 방향들에서의 피치들(예컨대, 밸리-밸리 거리) 중 보다 작은 것이다. 주기적이지 않은 3차원 구조물들의 배열들의 경우, 구조화된 층 상의 3차원 구조물들에 걸쳐 평균된, 3차원 구조물의 극단부로부터 최근접 이웃하는 3차원 구조물의 극단부까지의 거리로서 평균 최근접 이웃 간격이 정의될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 3차원 구조물들은 평균 최근접 이웃 간격이 1 마이크로미터 내지 1 밀리미터의 범위 또는 5 마이크로미터 내지 500 마이크로미터의 범위이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "3차원 구조물들"은 3개의 치수들에서 구조화되는 구조물들이다. 구조화된 층에서의 3차원 구조물들은 구조화된 층의 평면에서 각각의 방향을 따른 변화를 나타내고, 구조화된 층의 평면에 수직인 방향에서의 변화를 나타낸다. 일 방향에 직교하는 평면에서의 3차원 구조물의 단면은 임의의 방향에 대해 그 방향을 따라 변화된다. 예시적인 3차원 구조물들은 베이스, 및 정점부(apex)를 향해 경사진 3 또는 4개의 측부들을 갖는 각뿔들을 포함한다. 다른 예들은 밸리를 향해 경사진 3 또는 4개의 측부들을 갖는 반전된 각뿔들을 포함한다. 예를 들어, 반전된 각뿔의 형상을 갖는 표면 구조물이 3차원 구조물인데, 이는 그 표면이 2개의 면내 방향들에서의 그리고 구조화된 층의 평면에 수직인 방향에서의 변화를 나타내기 때문이다. 또 다른 예들은 "탄두(bullet)" 또는 반전된 탄두 기하 형상들을 포함하는데, 여기서 탄두 형상은 구조화된 층의 평면에 수직인 축을 중심으로 하는 회전체의 표면으로서 기술될 수 있다. 면내 방향을 따라 연장되는 선형 프리즘들은 단지 2개의 방향들(하나의 면내 방향 및 수직 방향)에서만 구조화되므로, 3차원 구조물들이 아니다. 일 방향으로 연장되고 그 방향을 따른 균일한 단면들을 갖는 선형 프리즘들과 같은 구조물들은 본 명세서에서 "2차원 구조물들"로 지칭될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 3차원 구조물들은 최대 치수(즉, 3차원 구조물들 상의 2개의 지점들 사이의 최대 길이)가 0.5 마이크로미터 내지 5 밀리미터의 범위, 또는 1 마이크로미터 내지 2 밀리미터의 범위, 또는 1 마이크로미터 내지 1 밀리미터의 범위, 또는 5 마이크로미터 내지 500 마이크로미터의 범위이다. 일부 실시 형태에서, 3차원 구조물들은 제1 면내 방향에서의 제1 길이가 1 마이크로미터 내지 1 밀리미터의 범위 또는 5 마이크로미터 내지 500 마이크로미터의 범위이고, 제1 면내 방향에 직교하는 제2 면내 방향에서의 제2 길이가 1 마이크로미터 내지 1 밀리미터의 범위 또는 5 마이크로미터 내지 500 마이크로미터의 범위이다. 3차원 구조물들이 반복 패턴으로 배열되는 실시 형태에서, 제1 면내 방향 및 제2 면내 방향 중 적어도 하나는 반복 방향(예컨대, 브라베(Bravais) 격자 벡터를 따른 방향)일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 길이 대 제2 길이의 비는 0.01 또는 0.1 내지 10 또는 100의 범위이다. 일부 실시 형태에서, 3차원 구조물들은, 리지들의 평면에서의 최대 직경(예컨대, 3차원 구조물들(322)의 정사각형 리지(326)의 대각선을 따른 길이, - 이는 또한 3차원 구조물들(322)의 최대 치수일 수 있음 -), 및 리지들의 평면에서의 최소 직경(예컨대, 3차원 구조물들(322)의 정사각형 리지(326)의 측부를 따른 길이)을 갖는다. 최대 직경 및 최소 직경 각각은 1 마이크로미터 내지 1 밀리미터의 범위 또는 5 마이크로미터 내지 500 마이크로미터의 범위일 수 있다. 최대 직경 대 최소 직경의 비는 1 내지 100 또는 1 내지 10 또는 1 내지 5의 범위일 수 있다.
예를 들어, 3차원 구조물들(322)은 광학 필름(320)의 평면에서 제1 방향(332)에서의 제1 길이(L1) 및 광학 필름의 평면에서 제2 방향(334)에서의 제2 길이(L2)를 갖는다. 제2 방향(334)은 제1 방향(332)에 직교하고, 방향들(332, 334) 각각은 반복 방향들이다. 일부 실시 형태에서, 제1 길이(L1) 대 제2 길이(L2)의 비(즉, L1/ L2)는 0.01 또는 0.1 내지 10 또는 100의 범위이다. 3차원 구조물들(322)은 S의 평균 최근접 이웃 간격을 갖는다. S는 제1 방향(332)에서의 피치로서 기술될 수 있는데, 이는 또한 정사각형 격자(square lattice)의 경우 제2 방향(334)에서의 피치와 동일하다.
일부 실시 형태에서, 3차원 구조물들은 극단부들 가까이에서 둥글어서, 극단부들에 뾰족한 지점들이 없도록 한다. 둥근 정점부 또는 둥근 밸리를 갖는 각뿔 또는 반전된 각뿔은 각각, 여전히 각뿔 또는 반전된 각뿔로 지칭될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 극단부들은 곡률 반경이 3차원 구조물들의 평균 최근접 이웃 간격의 약 0.01 또는 약 0.02 또는 약 0.03 내지 약 0.07 또는 약 0.08 또는 약 0.1배의 범위이다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 3차원 구조물들은 밸리, 및 시준 반사 편광기로부터 밸리의 반대편인 리지를 갖고, 각각의 밸리는 곡률 반경이 3차원 구조물들의 평균 최근접 이웃 간격의 약 0.02 내지 약 0.08배의 범위이다. 곡률 반경은 평균 곡률의 절대값의 역수로서 이해될 수 있는데, 여기서 평균 곡률은 주요 곡률들의 산술 평균이다.
도 3에 예시된 실시 형태에서, 3차원 구조물들(322)은 정사각형 격자 상에 배열되어 있다. 다른 실시 형태에서, 3차원 구조물들은 다른 반복 패턴들로, 예컨대 육각형 격자(이는 정삼각형 격자로도 지칭될 수 있음) 또는 다른 2차원 반복 격자들 상에 배열될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 3차원 구조물들은 랜덤하게 또는 유사-랜덤하게(pseudo-randomly) 배열(랜덤하게 보이는 배열을 생성하기 위한 결정론적 알고리즘을 이용하여 배열)될 수 있다.
도 4는 외부 주 표면(421)을 갖는 구조화된 층(420)을 포함하는 광학 필름(400)의 일부분의 평면도인데, 외부 주 표면은 극단부들(424) 및 리지들(426)을 갖는 3차원 구조물들(422)을 포함한다. 3차원 구조물들(422)은 (3개의 측부들 및 베이스를 갖는) 각뿔들일 수 있고 극단부들(424)은 각뿔들의 정점들일 수 있거나, 또는 3차원 구조물들(422)은 (3개의 측부들을 갖는) 반전된 각뿔들일 수 있고 극단부들(424)은 반전된 각뿔들의 밸리들일 수 있다. 각뿔 또는 반전된 각뿔의 각각의 측부는, 광학 필름(400)의 평면에 대한 약 45도의 각도를 이루는(또는 40 내지 50도의 범위 또는 어딘가 다른 곳에서 기술되는 범위들 중 임의의 범위의 각도를 이루는) 표면 법선을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 리지들(426) 및/또는 극단부들(424)은 둥글거나 또는 달리 변형될 수 있다. 리지들(426)은 극단부들(424)을 둘러싼다. 3차원 구조물들(422)은 육각형 격자 상에 배열되어 있다.
도 5는 백라이트 시스템(502) 및 액정 디스플레이 패널일 수 있는 디스플레이 패널(550)을 포함하는 디스플레이(504)의 개략 단면도이다. 백라이트 시스템(502)은, 시준 반사 편광기(510) 및 구조화된 층(520)을 포함하는 광학 필름(500), 도광체(540), 조명 구성요소(542), 및 반사기(544)를 포함한다. 광학 필름(500)은 본 명세서에 기술되는 광학 필름들 중 임의의 것일 수 있고, 예를 들어 광학 필름(200)에 대응할 수 있다. 광학 필름(500)은, 구조화된 층(520)이 도광체로부터 멀어지게 향하는 상태로 도광체(540)에 근접하게 배치된다. 이러한 방식으로 배치될 때, 광학 필름(500)은 디스플레이(504)의 축상 휘도를 증가시키는 데 효과적이라고 밝혀졌다. 반사기(544)는 광학 필름(500)의 반대편인 도광체(540)에 근접하게 배치된다. 예를 들어, 액정 디스플레이(LCD) 패널일 수 있는 디스플레이 패널(550)이 도광체(540)의 반대편인 광학 필름(500)에 근접하게 배치된다. 조명 구성요소(542)는 도광체(540)의 단부 내로 광을 주입하도록 배치된다. 조명 구성요소(542)는 CCFL, LED, 백열 전구, 또는 이들의 임의의 조합을 비롯한, 광원들 중 하나의 광원 또는 임의의 개수의 광원들일 수 있다. 도광체(540)는 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있고, 임의의 적합한 형상 또는 크기의 것일 수 있다. 예를 들어, 도광체는 아크릴로 형성될 수 있고, 평면이거나, 테이퍼지거나 또는 만곡될 수 있다. 도광체(540)는, 예를 들어, 반사기(544)에 인접한 도광체의 주 표면 상에 인쇄된 점(dot)들 또는 바(bar)들과 같은, 임의의 적합한 추출 특징부들을 포함할 수 있다. 반사기(544)는 임의의 적합한 반사기일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 반사기(544)는 다층 반사 필름, 예컨대 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 향상된 경면 반사기(Enhanced Specular Reflector, ESR)일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 에어 갭이 광학 필름(500)과 도광체(540)를 분리시킨다. 다른 실시 형태에서, 광학 필름(500)은 반사기(544)의 반대편인 도광체(540)의 주 표면에 부착된다. 광학 필름(500)은, 예를 들어 광학적으로 투명한 접착제를 사용하여 도광체(540)에 부착될 수 있다.
실시예
시준 반사 편광기의 제조
미국 특허 출원 공개 제2014/0254125호(네비트(Nevitt) 등)의 실시예 3에 기술된 바와 같이 시준 다층 광학 필름(collimating multilayer optical film, CMOF)을 제조하였다. 특히, 2011년 5월 6일자로 출원된, 발명의 명칭이 "다층 중합체 필름을 제조하기 위한 피드블록(Feedblock for Manufacturing Multilayer Polymeric Films)"인 미국 특허 출원 공개 제2011/0272849호에 기술된 피드블록 방법을 이용하여, 교호하는 저 굴절률 및 고 굴절률 중합체 층들로 된 275개 층들을 각각 갖는 2개의 패킷들을 캐스트 웨브(cast web)로서 공압출하고 나서, 연속 필름 제조 라인 상의 텐터(tenter)에서 연신시켰다. 고 굴절률 재료는 90/10 coPEN(90% 나프탈레이트 유닛 및 10% 테레프탈레이트 유닛)이었다. 저 굴절률 재료는 미세층들의 패킷 1과 패킷 2 사이에서 상이하였다. 패킷 1을 위한 저 굴절률 재료는 PETg(미국 테네시주 킹즈포트 소재의 이스트만 케미칼(Eastman Chemical)로부터의 이스타(EASTAR) GN071 코폴리에스테르)와 비정질 55/45 coPEN(55% 나프탈레이트 유닛 및 45% 테레프탈레이트 유닛)의 블렌드였다. 1.589의 굴절률을 얻도록 블렌드 비를 조절하였다. 패킷 2를 위한 저 굴절률 재료는 이스트만 케미칼(미국 테네시주 킹즈포트 소재)로부터의 트리탄(TRITAN) FX150 코폴리에스테르였고, 1.554의 측정된 굴절률을 가졌다. 모든 굴절률은 633 nm에서 측정되었다.
CMOF 필름의 층 두께 값들은 원자력 현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)을 사용하여 측정하였고, 패킷 1 및 패킷 2 각각에 대한 층 두께 프로파일들(13a, 13b)이 도 6에 도시되어 있다.
0도에서의 투과율 값에 대한 60도로 투과된 통과 축 광의 비는 재순환 백라이트와 함께 사용될 때 필름의 시준 잠재성의 양호한 표시이다. p-편광된 입사광 및 s-편광된 입사광에 대한 투과율 스펙트럼들을 0도 및 60도의 입사각들에 대해 결정하였다. 각각의 측정에 대한 평균 투과율 값들(%T)을 420 nm 내지 680 nm의 각각의 스펙트럼의 투과율 값들을 평균함으로써 추정하였다. 명소시 가중치(photopic weighting)를 사용하지 않았지만, 원한다면 이것이 적용될 수 있다. CMOF 필름에 대한 평균 %T 값들은 하기와 같았다: p-편광에 대해 0도에서의 75%로부터 60도에서의 46%로 떨어지고, s-편광에 대해 0도에서의 75%로부터 60도에서의 36%로 떨어진다. p-편광된 광 및 s-편광된 광에 대한 Tpass60/Tpassnormal의 값들의 비들은 각각 0.62 및 0.48이었다.
축방향 휘도의 결정
백라이트 위에 다양한 광학 필름이 배치된 백라이트 및 배치되지 않은 백라이트가, 표준 광선 추적 기법들을 이용하여 모델링되었다. 백라이트 위에 광학 필름이 배치된 경우 및 배치되지 않은 경우의 축상 휘도를 결정하였다. 광학 필름이 굴절 구조물들을 포함하는 경우에, 광학 필름은 굴절 구조물들이 백라이트로부터 멀어지게 향하는 상태로 배치되었다. 광학 필름과 연관된 정규화된 축방향 휘도(즉, 광학 필름의 이득)는, 제자리에 광학 필름을 갖는 경우의 축상 휘도를 제자리에 광학 필름을 갖지 않는 경우의 축상 휘도로 나누고 100 퍼센트를 곱한 것으로 결정되었다.
실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 C-1 내지 비교예 C-8
"시준 반사 편광기의 제조"에서 기술된 것과 유사한 CMOF 상에 배치된 도 2 및 도 3에 도시된 것들과 유사한 구조화된 층을 갖는 광학 필름이, "축방향 휘도의 결정" 하에서 기술된 바와 같은 백라이트 시스템에서 모델링되었다. 구조화된 층은 약 50 마이크로미터의 피치를 갖는 정사각형 격자 상에 배열된 3차원 미세구조물들을 포함하였다. 3차원 구조물들은 대략 반전된 각뿔 형상들 또는 대략 각뿔 형상들을 가졌다. 도 7a는 대략 반전된 각뿔 형상을 갖는 3차원 구조물의 단면 프로파일(762)의 그래프를 도시하고, 도 7b는 도 7a의 단면 프로파일(762)의 기울기(764)의 그래프를 도시한다. 3차원 구조물들은, 3차원 구조물들의 표면적의 약 77 퍼센트에 대해 40도 내지 50도 범위의 광학 필름의 평면에 대한 각도(즉, 40 내지 50도 또는 -50 내지 -40도의 기울기)를 갖는 표면 법선을 가졌다.
CMOF 필름은 2개의 패킷들로서 모델링되었는데, 각각은 90/10 coPEN(90% 나프탈레이트 유닛들 및 10% 테레프탈레이트 유닛들)의 고 굴절률 재료를 갖고 각각은 55/45 coPEN(55% 나프탈레이트 유닛들 및 45% 테레프탈레이트 유닛들)의 저 굴절률 재료를 갖는다. 633 nm에서 90/10 coPEN에 대한 굴절률들은 nx = 1.820, ny = 1.617, 및 nz = 1.523이었고, 633 nm에서 55/45 coPEN에 대한 굴절률들은 nx = 1.625, ny = 1.625, 및 nz = 1.625였다. 층 프로파일은 도 6에 도시된 것과 유사하였다. 광학 모델링은, CMOF 필름이 p-편광된 광에 대해 0.655의 Tpass60/Tpassnormal을 가짐을 보였다.
CMOF 필름 단독에 대해, 구조화된 층 단독에 대해 그리고 CMOF 상에 구조화된 층이 배치된 CMOF - 이때 그 구조물들은 CMOF로부터 멀어지게 향함 -에 대해 시뮬레이션들이 수행되었다. 구조화된 층에 대한 다양한 굴절률들이 모델링되었다. 비교를 위해, 1개 또는 2개의 직교 교차형 BEF 필름들(선형(2-D) 프리즘 필름들)을 갖는 종래의 반사 편광기가 또한 모델링되었다. 종래의 반사 편광기는 APF(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 구매 가능한 반사 편광기)의 투과 및 반사 특성들을 제공하도록 모델링되었고, BEF 필름들은, 90도의 프리즘 각도를 가지며 50 마이크로미터의 피치를 갖는 선형 삼각 프리즘들로서 모델링되었다. BEF 필름들은, 프리즘들이 백라이트에 대해 수평으로, 수직으로 또는 (2개의 교차형 필름들의 경우에) 양쪽 모두로 연장되도록 위치되었고, 여기서 수평 방향은 대략 직사각형 백라이트의 더 긴 측부를 지칭한다.
아래의 표에 보고되는 결과들은, CMOF 단독으로는 하지 못하지만, 적절히 구조화된 층을 갖는 CMOF는 종래의 필름 적층물들에 필적하거나 또는 그보다 더 양호한 정규화된 축방향 휘도를 제공한다는 것을 보여준다. 실시예 2 및 실시예 3을 비교예 C-4와 비교하면, 본 발명의 단일 광학 필름(CMOF의 주 표면 상에 구조화된 층이 배치된 CMOF)은 종래의 반사 편광기와 2개의 교차형 BEF 필름들의 3층 적층물보다 더 양호한 정규화된 축방향 휘도(이득)를 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다. 실시예 1을 비교예 C-4 및 비교예 C-5와 비교하고, 실시예 2 및 실시예 3을 비교예 C-6 및 비교예 C-7과 비교하면, 2차원 구조물들을 갖는 구조화된 층을 사용하는 것이 3차원 구조물들을 갖는 구조화된 층을 사용하는 것만큼 효과적이지 않다는 것이 나타난다.
Figure pct00001
다음은 본 발명의 예시적인 실시 형태의 목록이다.
실시 형태 1은 광학 필름으로서, 광학 필름은
시준 반사 편광기, 및
시준 반사 편광기의 주 표면 상에 배치된 구조화된 층을 포함하고,
구조화된 층은 시준 반사 편광기로부터 멀어지게 향하는 구조화된 층의 외부 주 표면 상에 복수의 3차원 구조물들을 포함하고, 3차원 구조물들은 광학 필름의 평면에 대한 각도를 갖는 표면 법선을 갖고, 각도는 3차원 구조물들의 표면적의 적어도 50 퍼센트에 대해 약 35도 내지 약 55도의 범위이다.
실시 형태 2는, 3차원 구조물들의 최대 치수가 약 1 마이크로미터 내지 약 2 밀리미터의 범위인, 실시 형태 1의 광학 필름이다.
실시 형태 3은, 3차원 구조물들이 반복 패턴으로 배열되는, 실시 형태 1의 광학 필름이다.
실시 형태 4는, 3차원 구조물들이 육각형 격자 상에 또는 정사각형 격자 상에 배열되는, 실시 형태 3의 광학 필름이다.
실시 형태 5는, 3차원 구조물들이 랜덤하게 또는 유사-랜덤하게 배열되는, 실시 형태 1의 광학 필름이다.
실시 형태 6은, 3차원 구조물들 각각이 밸리, 및 시준 반사 편광기로부터 밸리의 반대편인 리지를 갖고, 리지가 밸리를 둘러싸는, 실시 형태 1의 광학 필름이다.
실시 형태 7은, 각각의 밸리가 곡률 반경이 3차원 구조물들의 평균 최근접 이웃 간격의 약 0.02 내지 약 0.08배의 범위인, 실시 형태 6의 광학 필름이다.
실시 형태 8은, 각도가 3차원 구조물들의 표면적의 적어도 60 퍼센트에 대해 약 40도 내지 약 50도의 범위인, 실시 형태 1의 광학 필름이다.
실시 형태 9는, 시준 반사 편광기가 p-편광된 광에 대해 수직 입사에서 통과 축을 따른 투과율이 Tpassnormal이고 p-편광된 광에 대해 60도 입사에서 통과 축을 따른 투과율이 Tpass60이고, Tpass60 대 Tpassnormal의 비가 0.75 미만인, 실시 형태 1의 광학 필름이다.
실시 형태 10은 백라이트 시스템으로서, 백라이트 시스템은
도광체, 및
도광체에 근접하게 배치된 실시 형태 1의 광학 필름을 포함하고, 구조화된 층은 도광체로부터 멀어지게 향한다.
실시 형태 11은, 광학 필름의 반대편인 도광체에 근접하게 배치된 반사기를 추가로 포함하는, 실시 형태 10의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 12는, 광학 필름이 도광체의 주 표면에 부착되는, 실시 형태 10의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 13은, 에어 갭이 광학 필름과 도광체를 분리시키는, 실시 형태 10의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 14는, 3차원 구조물들의 최대 치수가 약 1 마이크로미터 내지 약 2 밀리미터의 범위인, 실시 형태 10의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 15는, 3차원 구조물들이 반복 패턴으로 배열되는, 실시 형태 10의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 16은, 3차원 구조물들이 육각형 격자 상에 또는 정사각형 격자 상에 배열되는, 실시 형태 15의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 17은, 3차원 구조물들이 랜덤하게 또는 유사-랜덤하게 배열되는, 실시 형태 10의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 18은, 3차원 구조물들 각각이 밸리, 및 시준 반사 편광기로부터 밸리의 반대편인 리지를 갖고, 리지가 밸리를 둘러싸는, 실시 형태 10의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 19는, 각각의 밸리가 곡률 반경이 3차원 구조물들의 평균 최근접 이웃 간격의 약 0.02 내지 약 0.08배의 범위인, 실시 형태 18의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 20은, 각도가 3차원 구조물들의 표면적의 적어도 60 퍼센트에 대해 약 40도 내지 약 50도의 범위인, 실시 형태 10의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 21은, 시준 반사 편광기가 p-편광된 광에 대해 수직 입사에서 통과 축을 따른 투과율이 Tpassnormal이고 p-편광된 광에 대해 60도 입사에서 통과 축을 따른 투과율이 Tpass60이고, Tpass60 대 Tpassnormal의 비가 0.75 미만인, 실시 형태 10의 백라이트 시스템이다.
실시 형태 22는 실시 형태 10 내지 실시 형태 21 중 임의의 실시 형태의 백라이트 시스템을 포함하는 디스플레이이다.
특정 실시 형태가 본 명세서에 예시 및 기술되어 있지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 대안 및/또는 등가의 구현예가 도시 및 기술된 특정 실시 형태를 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시 형태의 임의의 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 청구범위 및 이의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 광학 필름으로서,
    시준 반사 편광기, 및
    시준 반사 편광기의 주 표면 상에 배치된 구조화된 층을 포함하고,
    구조화된 층은 시준 반사 편광기로부터 멀어지게 향하는 구조화된 층의 외부 주 표면 상에 복수의 3차원 구조물들을 포함하고, 3차원 구조물들은 광학 필름의 평면에 대한 각도를 갖는 표면 법선을 갖고, 각도는 3차원 구조물들의 표면적의 적어도 50 퍼센트에 대해 약 35도 내지 약 55도의 범위인 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서, 3차원 구조물들의 최대 치수가 약 1 마이크로미터 내지 약 2 밀리미터의 범위인 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서, 3차원 구조물들은 반복 패턴으로 배열되는 광학 필름.
  4. 제3항에 있어서, 3차원 구조물들은 육각형 격자 상에 또는 정사각형 격자(square lattice) 상에 배열되는 광학 필름.
  5. 제1항에 있어서, 3차원 구조물들은 랜덤하게 또는 유사-랜덤하게(pseudo-randomly) 배열되는 광학 필름.
  6. 제1항에 있어서, 3차원 구조물들 각각은 밸리(valley), 및 시준 반사 편광기로부터 밸리의 반대편인 리지(ridge)를 갖고, 리지는 밸리를 둘러싸는 광학 필름.
  7. 제6항에 있어서, 각각의 밸리는 곡률 반경이 3차원 구조물들의 평균 최근접 이웃 간격의 약 0.02 내지 약 0.08배의 범위인 광학 필름.
  8. 제1항에 있어서, 각도는 3차원 구조물들의 표면적의 적어도 60 퍼센트에 대해 약 40도 내지 약 50도의 범위인 광학 필름.
  9. 제1항에 있어서, 시준 반사 편광기는 p-편광된 광에 대해 수직 입사에서 통과 축(pass axis)을 따른 투과율이 Tpassnormal이고 p-편광된 광에 대해 60도 입사에서 통과 축을 따른 투과율이 Tpass60이고, Tpass60 대 Tpassnormal의 비가 0.75 미만인 광학 필름.
  10. 백라이트 시스템으로서,
    도광체, 및
    도광체에 근접하게 배치된 제1항의 광학 필름을 포함하고, 구조화된 층은 도광체로부터 멀어지게 향하는 백라이트 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 광학 필름의 반대편인 도광체에 근접하게 배치된 반사기를 추가로 포함하는 백라이트 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 광학 필름은 도광체의 주 표면에 부착되는 백라이트 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 에어 갭이 광학 필름과 도광체를 분리시키는 백라이트 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 3차원 구조물들 각각은 밸리, 및 시준 반사 편광기로부터 밸리의 반대편인 리지를 갖고, 리지는 밸리를 둘러싸고, 각각의 밸리는 곡률 반경이 3차원 구조물들의 평균 최근접 이웃 간격의 약 0.02 내지 약 0.08배의 범위인 백라이트 시스템.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항의 백라이트 시스템을 포함하는 디스플레이.
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