KR20190099304A - 디스플레이 조립체를 위한 광 제어 필름 - Google Patents

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니콜라스 에이 존슨
리처드 브이 팔라리노
케네스 에이 엡스타인
마이클 이 로터스
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

광 제어 필름 및 그러한 필름을 포함하는 디스플레이 조립체. 광 제어 필름은 제1 및 제2 주 표면을 한정하는 기재를 포함하고, 제1 주 표면은 제1 주 표면의 법선에 실질적으로 수직한 제1 방향으로 연장되는 복수의 루버를 포함하고, 제2 주 표면은 제1 방향으로 연장되는 복수의 선형 미세구조체를 포함한다. 몇몇 예에서, 복수의 루버의 각각의 루버는 복수의 미세구조체 중 대응하는 미세구조체와 실질적으로 정렬된다.

Description

디스플레이 조립체를 위한 광 제어 필름
본 개시는 광 제어 필름(light controlling film) 및 이를 포함하는 디스플레이 조립체(display assembly)에 관한 것이다. 그러한 필름 및 디스플레이 조립체는 예를 들어 자동차 디스플레이에 사용될 수 있다.
광학 디스플레이가 랩-톱 컴퓨터(lap-top computer), 휴대용 계산기(hand-held calculator), 디지털 시계(digital watch), 자동차 터치-스크린 디스플레이(automotive touch-screen display) 등에 널리 사용된다. 잘 알려진 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD)는 그러한 광학 디스플레이의 일반적인 예이다. LCD 디스플레이에서, 액정의 부분들은 그들의 광학적 상태가 전기장의 인가에 의해 변경된다. 이러한 과정은 정보의 "픽셀(pixel)"을 표시하는 데 필요한 콘트라스트(contrast)를 생성한다. 몇몇 예에서, LCD 디스플레이는 예를 들어 휘도 또는 출력 분포를 비롯하여 디스플레이 조립체의 광 특성을 변경시키기 위해 다양한 광 제어 필름들의 조합을 포함할 수 있다.
본 개시의 몇몇 예는 제1 및 제2 주 표면을 한정하는 기재(substrate)를 포함하는 광 제어 필름을 포함하고, 제1 주 표면은 제1 주 표면의 법선(normal)에 실질적으로 수직한 제1 방향으로 연장되는 복수의 루버(louver)를 포함하고, 제2 주 표면은 제1 방향으로 연장되는 복수의 선형 미세구조체(linear microstructure)를 포함한다.
본 개시의 몇몇 예는 광 출력 표면을 한정하는 백라이트(backlight) 및 광 출력 표면에 인접하게 배치되는 광 제어 필름을 포함하는 디스플레이 조립체를 포함하고, 광 제어 필름은 제1 및 제2 주 표면을 한정하는 기재를 포함하고, 제1 주 표면은 제1 주 표면의 법선에 실질적으로 수직한 제1 방향으로 연장되는 복수의 루버를 포함하고, 제2 주 표면은 제1 방향으로 연장되는 복수의 선형 미세구조체를 포함하고, 백라이트로부터의 광은 광 출력 표면으로부터 출사하고, 광 제어 필름의 제2 주 표면에 입사하고, 제1 주 표면을 통해 출사한다.
본 개시의 몇몇 예는 광 제어 필름을 형성하기 위한 기술을 설명하고, 기술은 중합체 재료의 제1 표면 상에 복수의 슬롯(slot)을 형성하는 단계, 중합체 재료의 제2 주 표면 상에 복수의 선형 미세구조체를 형성하는 단계, 중합체 재료를 경화시키는 단계, 및 슬롯을 광 흡수 재료로 백필링(backfilling)하여 제2 주 표면 상에 복수의 루버를 형성하는 단계를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 예의 상세 사항이 첨부 도면 및 아래의 설명에 기재된다. 본 개시의 다른 특징, 목적 및 이점이 설명 및 도면으로부터, 그리고 청구범위로부터 명백할 것이다.
도 1은 광원 및 광원에 인접하게 위치된 필름의 서로 반대편에 있는 면들 상에 루버 및 미세구조체를 갖는 광 제어 필름(light control film, LCF)을 포함하는 예시적인 디스플레이 조립체의 개략적인 측단면도.
도 2는 LCF의 특징부 중 몇몇을 예시하기 위한 도 1의 LCF의 확대도.
도 3은 예시적인 디스플레이 조립체에 대한 광 출력 분포의 예시적인 선도.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 LCF 내에 통합될 수 있는 루버 형상의 예를 도시한 도면.
도 5는 단일 광학 필름의 서로 반대편에 있는 면들 상에 루버 및 미세구조체를 갖는 LCF를 형성하기 위한 연속 주조 및 경화(continuous cast and cure) 공정 기술을 사용하는 예시적인 기술을 도시한 도면.
도 6은 도 5에 설명된 기술을 구현하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 장치를 도시한 도면.
도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시된 중합체 재료의 예시적인 단면을 도시한 도면.
도 8은 광원, 도 1의 LCF, 및 확산기 필름(diffuser film)을 포함하는 예시적인 디스플레이 조립체의 개략적인 측단면도.
도 9는 필름의 특징부 중 몇몇을 예시하기 위한 도 8의 확산기 필름의 확대도.
몇몇 예에서, 본 개시는 광 제어 필름(LCF) 및 이를 포함하는 디스플레이 조립체를 기술한다. 기술된 LCF는 필름의 서로 반대편에 있는 면들 상에 복수의 선형 미세구조체 및 루버를 포함할 수 있다. 미세구조체와 루버는 각각의 루버가 대응하는 미세구조체와 정렬되도록 서로 정합될 수 있다. 그러한 LCF는 자동차 디스플레이 유닛 또는 개인 뷰잉 스크린(private viewing screen)과 같은 디스플레이 조립체의 원하는 평면 내에서 광 출력 분포의 각도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. LCF는 원하지 않는 방향으로의 디스플레이 이미지의 투사를 방지하거나 달리 제한하기 위해 특정 관찰 평면 내에서 광학 출력 분포를 조정하거나 좁히기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 자동차 디스플레이 유닛의 경우에, 기술된 LCF는 자동차의 윈드실드(windshield)와 같은 반사 표면을 향한 광의 표유 투사(stray projection)를 방지하기 위해 수직 평면 내에서 디스플레이 유닛의 광학 출력 분포를 제한하는 데 사용될 수 있다.
몇몇 예에서, 본 명세서에 기술된 LCF 및 디스플레이 조립체는 향상된 휘도 특성 및 조정된 광학 출력 분포를 가진 디스플레이 유닛을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 기술된 LCF 필름의 각각의 루버를 대응하는 미세구조체와 정합시킴으로써, 필름은 독립적으로 미세구조체 방향전환 필름(turning film) 또는 루버 필름, 또는 달리 비-정합된 정렬 상태에 있는 필름들의 조합을 사용하는 디스플레이 조립체에 비해 원하는 각도 출력 분포 내에서 LCF를 통해 광을 수송하는 데 더욱 효율적일 수 있다.
도 1은 광원(110) 및 광원(110)에 인접하게 위치된 LCF(120)를 포함하는 예시적인 디스플레이 조립체(100)의 개략적인 측단면도이다. 도 2는 LCF(120)의 특징부 중 몇몇을 예시하기 위해 LCF(120)의 확대도를 제공한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, LCF(120)는 각각 광 투과성 재료(130)의 영역에 의해 분리되는 복수의 루버(128)(예컨대, 광 흡수 영역)를 포함하는, 실질적으로 평활한(예컨대, 비-구조화된) 제1 주 표면(122)을 한정한다. 복수의 선형 미세구조체(126)(예컨대, 프리즘(prism))를 포함하는 제2 주 표면(124)이 제1 주 표면(122)의 반대편에 있으며, 이때 각각의 미세구조체(126)는 광원(110)으로부터의 광을 굴절시키고 반사하며 광을 제1 주 표면(122)을 향해 방향전환시키도록 구성되는 제1 면(132) 및 제2 면(134)을 구비한다. 각각의 루버(128)는 루버(128)와 미세구조체(126)가 실질적으로 정렬되고 실질적으로 동일한 방향, 예컨대 x-축의 방향으로 연장되며 실질적으로 동일한(예컨대, 동일하거나 거의 동일한) 반복 빈도(repeating frequency)로 존재하도록 대응하는 미세구조체(126)에 정합된다. 추가로 후술되는 바와 같이, 루버(128)는 미세구조체(126) 및 루버(128)의 배치가 원하는 시야각(viewing angle) 내로 미세구조체(126)에 의해 방향전환된 광이 투과성 재료(130)의 영역을 통과하도록 허용하게 최적화되도록 정합될 수 있다.
몇몇 예에서, 디스플레이 조립체(100) 내에 LCF(120)를 포함시키는 것은 y-z 평면 내에서 광 출력 분포(예컨대, 시준 각도(collimation angle))를 제어하기 위한 매우 효율적인 메커니즘을 제공할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 조립체(100)의 작동 중에, 광원(110)은 미세구조체(126)의 제1 면(132)을 통해 LCF(120)에 입사하는 광선(102)을 생성할 것이다. 광선(102)이 미세구조체(126)를 통과함에 따라, 광선(102)은 각각의 미세구조체(126)의 제1 면(132)으로부터의 굴절 및 제2 면(134)으로부터의 반사를 겪을 것이다. 최종 결과는 광선(102)이 y-z 평면 내에서 제1 주 표면(122)의 법선(104)(예컨대, z-축)을 향해 방향전환하게 한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 표면에 대한 "법선"은 표면 평활도(surface smoothness)의 임의의 국소 변동을 무시할 때, 표면의 주 평면에 대한 수직선을 의미한다. 몇몇 예에서, 법선(104)은 디스플레이 조립체(100)의 디스플레이 축을 나타낼 수 있다.
광선(102)은 이어서 제1 주 표면(122)에서 LCF(120)로부터 출사하기 전에 투과성 재료(130)의 영역을 통해 투과된다. 몇몇 예에서, 제1 주 표면(122)으로부터 출사하는 광은 y-z 시준 각도(σ)에 의해 특징지어지는 광 출력 분포(136) 내에서 시준될 수 있다. 광 출력 분포(136)는 LCF(120)의 제1 주 표면(122)으로부터 출사하는 광의 합을 나타낸다. 몇몇 예에서, 광 출력 분포(136)는 y-z 평면 내에서 볼 때 제1 세트의 특성 시야각(characteristic viewing angle)을 한정할 수 있다. 몇몇 예에서, LCF(120)는 약 30도의 y-z 시준 각도(σ)에 대응하는, 법선(104)으로부터 측정될 때 y-z 평면 내에서 약 -10도 내지 약 +20의 광 출력 분포를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
몇몇 예에서, 광원(110)으로부터 방출되어 LCF(120)에 입사하는 광선(102)은 초기에 분포 각도(distribution angle)(φ)에 의해 특징지어지는 광 분포 원추(light distribution cone)(108) 내에서 시준되고 각각의 미세구조체(126)의 제1 면(132)을 향해 지향될 수 있다. 미세구조체(126)를 통해 투과된 광은 광이 루버(128)에 의해 영향을 받지 않고서, 광 투과성 재료(130)를 통과하여 광 출력 분포(136) 내에서 LCF(120)로부터 출사하도록 대부분 시준되어 유지될 수 있다. 그러나, 의도하지 않은 반사, 굴절, 또는 분산; 비효율적인 광원; 부적절한 정렬 등으로 인해, 광원(110)으로부터 발생된 광선(102) 중 적어도 일부가 부분적으로 탈-시준되어(de-collimated), 비스듬한 또는 다른 덜 바람직한 시야각(예컨대, 원하는 광 출력 분포(136) 외부의 각도)으로 미세구조체(126)와 LCF(120)를 통과하는 미광 광선(stray light ray)을 생성할 수 있다.
예를 들어 자동차 디스플레이 유닛 또는 개인 뷰잉 스크린을 포함하는 소정 응용에서, 그러한 미광 광선은 이미지가 덜 바람직한 시야각으로 투사되게 할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 조립체(100)가 자동차 디스플레이 유닛을 나타내는 예에서, y-z 평면은 자동차 내의 수직 평면을 나타낼 수 있다. 디스플레이 유닛이 수직 평면 내에서(예컨대, 도 1의 y-z 평면 내에서) 미광 광선을 생성한 경우, 그들 미광 광선 중 일부는 윈드실드로부터 반사되고 차량의 탑승자를 향해 방향전환될 수 있다. 저-조도(low-light) 운전 조건 중에, 그러한 의도하지 않은 반사는 탑승자의 주의 산만을 초래할 수 있다.
루버(128)를 포함하고 각각의 루버를 각각의 미세구조체(126)와 정합시킴으로써, 루버(128)는 그러한 미광 광선이 제1 주 표면(122)을 통해 출사하는 것을 차단하는 메커니즘을 제공할 수 있다. 예를 들어, 루버(128)는 투과성 재료(130)의 영역에 의해 인접 루버(128)로부터 분리되어 투과성 재료 및 흡수성 재료의 교번하는 영역을 형성하는 광 흡수 재료의 영역 또는 슬랫(slat)(예컨대, 비-투과 영역)으로 특징지어질 수 있다. 인접 루버들(128) 사이의 형상, 배향, 및 거리로 인해, 특정 y-z 투과 각도(transmission angle)(α) 내에서 투과성 재료(130)를 통해 투과되는 광만이 LCF(120)를 통과할 것이며, 이때 모든 다른 광(예컨대, y-z 시준 각도(σ) 외부의 각도로 LCF(120)를 통해 이동하는 y-z 평면 내의 미광 광선)은 루버(128)에 의해 흡수된다.
몇몇 예에서, 루버(128)를 미세구조체(126)와 정합시킴으로써, 제2 면(134)에 의해 반사되고 광 출력 분포(136)의 각도(σ) 내로 유지되는 실질적으로 모든 광(예컨대, 광의 약 85% 이상)이 루버(128)에 의해 의도하지 않게 흡수됨이 없이 LCF(120)를 통해 투과될 수 있다. 따라서, 루버(128)를 미세구조체(126)에 정합시키는 최종 결과는 광 출력 분포(136)의 각도(σ) 외부의 미광이 제1 주 표면(122)으로부터 출사하는 것을 실질적으로 제거하면서(예컨대, 제거하거나 거의 제거하면서) 광 출력 분포(136) 내의 바람직한 광을 유지시킬 뿐만 아니라 또한 LCF(120)를 통해 효율적으로 전달할 수 있다. 몇몇 예에서, LCF(120)는 광원(110)으로부터 발생된 광의 85% 이상이 제1 주 표면(122)을 통해 출사하도록 허용할 수 있으며, 이때 그러한 광의 90% 이상이 광 출력 분포(136) 내에 포함된다. 몇몇 예에서, LCF(120)는 광의 더욱 많은 부분이 광 출력 분포(136) 내로 방향전환되고 관찰자에게 이용가능해지기 때문에 루버 필름만을 포함하는 시스템에 비해 개선된 휘도를 보일 수 있다.
몇몇 예에서, 루버(128)는 미세구조체(126)에 정합되어 광 출력 분포(136)의 각도(σ) 내에서 LCF(120)로부터 출사하는, 제2 면(134)에 의해 반사되어 투과성 재료(130)를 통과하는 광의 양을 증가시킬 수 있다. 최종 정렬은 예를 들어 광 출력 분포(136)의 각도(σ), 루버(128)의 크기 및 형상, 제2 면(134)으로부터 반사된 광의 주 반사 축(primary reflection axis) 등을 비롯한 여러 요인에 의존할 수 있다. 몇몇 비제한적인 예에서, 각각의 루버(128)는 법선(104)의 축을 따라 대응하는 미세구조체(126)의 밸리(valley)(135)와 정렬될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 루버(128)와 미세구조체(126)는 각각의 미세구조체(126)의 반사 면(예컨대, 제2 면(134))의 일부분(137)을 따른 점이 투과성 재료(130)의 대응하는 영역의 중심과 정렬될 수 있도록 정합될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 대표적인 광선(102a)이 각각의 미세구조체(126)에 입사하고 제2 면(134)의 부분(137)으로부터 반사되고 제1 주 표면(122)을 향해 방향전환되는 것으로 도시된다. 디스플레이 조립체(100)의 구성으로 인해, 각각의 미세구조체(126)에 입사하는 광의 대부분이 제2 면(134)의 (예컨대, 각각의 미세구조체의 피크(peak)(133)로부터 피크(133)와 밸리(135) 사이의 중간까지의) 상반부로부터 반사될 것이다. 따라서, 부분(137)은 제2 면(134)의 반사 상반부를 나타낼 수 있다. 부분(137) 상의 임의의 점(예컨대, 부분(137)의 중간)이 투과성 재료(130)의 대응하는 영역의 중심(127)과 정렬될 수 있다.
몇몇 예에서, 전술된 바와 같이 루버(128)를 미세구조체(126)와 정합시키는 것은 루버(128)와 미세구조체(126)를 구비하지만 전술된 정합이 없는 유사한 필름에 비해 LCF(120)를 통해 투과되는 광의 양을 개선할 수 있다. 예를 들어, 루버(128)와 미세구조체(126)를 서로 정합시키는 데 실패함으로써, 원하는 광 출력 분포(136) 내의 광 중 일부가 루버(128)에 의해 바람직하지 않게 흡수되어 LCF를 통해 투과되는 광의 감소를 초래할 수 있다. 몇몇 예에서, 루버(128)를 미세구조체(126)와 정합시키는 것은 루버(128)에 의해 흡수되는 광의 양을 약 35% 흡광도(absorbance)(예컨대, 비-정합시)로부터 약 11% 흡광도(예컨대, 정합시)로 감소시킬 수 있다.
LCF(120)는 또한 독립적으로 사용되는 루버 필름 또는 방향전환 필름에 비해 개선된 에지 차단(edge cut-off)(예컨대, 축외(off-axis) 시야각 내에서 투과되는 광의 감소)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 3은 (예컨대, 도 1의 y-z 평면 내에서의) 시야각의 함수로서 광 출력의 세기(예컨대, 최대 휘도의 %)를 도시한 하나 이상의 LCF 필름을 포함하는 디스플레이 조립체에 대한 광 출력 분포의 예시적인 선도이다. 곡선(300)은 복수의 루버(예컨대, 루버(128)와 유사함)를 갖는 LCF 필름의 광 출력 분포를 나타내지만, 정합된 미세구조체가 존재하지 않는다(예컨대, 루버만 있는 LCF). 곡선(302)은 복수의 미세구조체(예컨대, 미세구조체(126)와 유사함)를 갖는 LCF 필름의 광 출력 분포를 나타내지만, 정합된 루버가 존재하지 않는다. 곡선(304)은 복수의 루버(128)에 정합된 복수의 미세구조체(126)를 갖는 LCF(120)와 유사한 LCF의 광 출력 분포를 나타낸다.
곡선(300, 302)(루버만 있는 필름 및 미세구조체만 있는 필름)에 의해 도시된 바와 같이, 광 출력 분포 각도(σ) 내에서 대부분 시준되지만, 비스듬한 각도로 각각의 필름을 통과하는 어느 정도의 미광을 여전히 포함한다(예컨대, 이들 곡선은 영역(306)에서 약간의 휘도를 보임). 곡선(304)에 의해 도시된 바와 같이, 루버(128) 및 정합된 미세구조체(126) 둘 모두의 존재는 독립적으로 루버 또는 미세구조체 필름에 비해 영역(306) 내에서(예컨대, y-z 시준 각도(σ)의 외부) 광의 보다 우수한 효과적인 흡수를 제공할 수 있어, 그러한 광이 LCF(120)의 제1 주 표면(122)으로부터 출사하는 것을 차단하고, 출력 분포 각도(σ) 내의 광만이 제1 주 표면(122)을 통해 투과되도록 허용한다. 몇몇 예에서, 결과적인 출력 분포 각도(σ)는 디스플레이 조립체(100)에 대한 y-z 평면 내에서의 특성 시야각의 세트에 대응할 수 있다. 몇몇 예에서, y-z 특성 시야각은 제1 주 표면(122)의 법선(104)으로부터 측정될 때 약 ±70도 미만, 예를 들어 약 ±35도 미만, 약 ±20도 미만, 또는 약 ±10도 미만일 수 있다. 몇몇 예에서, 특성 시야각은 그러한 각도에서 관찰된 디스플레이 조립체(100)로부터의 휘도가 최대 휘도 값의 적어도 5% 초과인 시야각으로 특징지어질 수 있다.
몇몇 예에서, 본 명세서에 기술된 특성 시야각은 시스템의 법선(예컨대, 법선(104)) 또는 디스플레이 축을 중심으로 하는 시야 반각(viewing half angle)에 의해 특징지어질 수 있다. 예를 들어, y-z 특성 시야각의 세트를 한정한 LCF(120)가 주 표면(122)의 법선(104)에 대해 ±70도를 포함하면(예컨대, y-z 평면 내에서 -70도로부터 +70도까지 연장되는 시야각, 이때 0도는 법선(104)을 나타냄), y-z 특성 시야각도 마찬가지로 70도의 시야 반각을 갖는 것으로 특징지어질 수 있다. 몇몇 예에서, 조립체(100)의 y-z 특성 시야각은 10도 이상 및 70도 미만의 시야 반각을 한정할 수 있다. 몇몇 예에서, 조립체(100)의 y-z 특성 시야각은 20도 이상 및 35도 미만의 시야 반각을 한정할 수 있다.
몇몇 예에서, 루버(128)의 크기, 형상, 및 간격은 광 출력 분포 각도(σ)의 범위(span)를 설정하기 위해 사용될 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 투과 각도(α)의 하나 이상의 파라미터 및 결과적으로 광 출력 분포 각도(σ)를 조절하기 위해 LCF(120) 내에 통합될 수 있는 루버 형상의 추가의 예를 도시한다. 예를 들어, 도 4a는 루버가 투과성 재료(404)의 영역에 의해 분리된 사다리꼴 단면 형상을 갖도록 경사진 벽(406)을 가진 루버(402)를 포함하는 LCF 필름(400)을 도시한다. 몇몇 예에서, 벽(406)은 제1 주 표면(408)의 법선으로부터 최대 약 5도만큼 제1 주 표면(408)으로부터 내향으로 경사질 수 있다. 루버 벽(406)의 각도가 클수록, 결과적인 투과 각도(α)의 범위가 좁아진다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 루버(402)는 사다리꼴 단면을 역 배향(예컨대, 사다리꼴의 기부가 +z-축 방향으로 위로 향함)으로 한정한다. 그러한 구성은 루버(402)를 반대/직립 배향(예컨대, 사다리꼴의 기부가 -z-축 방향으로 아래로 향함)으로 포함한 LCF에 비해 투과 각도(α)의 범위를 증가시킬 수 있다. 몇몇 예에서, 투과 각도(α)는 약 20도 내지 약 70도일 수 있다.
도 4b는 투과성 재료(414)의 영역에 의해 분리된 비대칭적으로 경사진 벽(416a, 416b)을 가진 기울어진 루버(412)를 포함하는 LCF 필름(410)을 도시한다. 몇몇 예에서, 루버(412)의 결과적인 구성은 결과적인 각도가 더 이상 제1 주 표면(418)의 법선에 중심설정되지 않도록 투과 각도(α)를 기울이기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 그러한 예에서, 기울어진 루버(412)는 결과적인 시야각을 최대 약 15도, 몇몇 예에서 최대 약 5도만큼 이동시키기(예컨대, 기움각(cant angle)을 확립하기) 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, LCF(410)로부터 출사하는 광의 결과적인 출력 분포 각도(σ)는 예를 들어 60도일 수 있지만, 루버(128)는 5도만큼 기울어져 제1 주 표면(418)의 법선으로부터 측정될 때 -25도 내지 35도(예컨대, 5도의 기움각을 갖고서 60도 퍼짐(spread))의 시야각의 특성 세트를 생성할 수 있다.
몇몇 예에서, 인접 루버들(128) 사이의 거리(예컨대, y-축 방향으로 측정되는 바와 같은 투과 영역(130)의 폭)는 대략 밀리미터 또는 마이크로미터 스케일, 예를 들어 10 내지 200 마이크로미터(μm) 또는 10 내지 100 μm일 수 있다. 몇몇 예에서, 인접 루버들(128) 사이의 거리는 약 20 내지 약 60 μm일 수 있다. 몇몇 예에서, 루버(128)는 약 35 내지 약 50 마이크로미터의 폭(예컨대, y-축 방향으로 측정됨)과 약 50 내지 약 120 마이크로미터의 높이(예컨대, z-축 방향으로 측정됨)를 한정할 수 있다.
도 1을 참조하면, 몇몇 예에서, LCF(120)의 제1 주 표면(122)을 통해 출사하는 광원(110)에 의해 생성된 광의 효율의 정도는 부분적으로 분포 원추(108)의 시준 각도(φ)에 의존할 수 있다. 분포 원추(108)의 범위는 광원(110)의 유형, 백라이트 조립체의 유형, 임의의 수반하는 시준/주입 광학계(예컨대, 광원(110)으로부터 LCF(120)로 광을 전달하도록 구성되는 도광체(lightguide))의 존재 등 중 하나 이상에 의존할 수 있다. 몇몇 예에서, 도광체는 광원(110)의 출력 표면(112)에 걸쳐 비교적 균일한 출력 밀도(power density) 및 출력 분포를 허용할 수 있다.
몇몇 예에서, 분포 원추(108)는 웨지(wedge)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 광원(110)이 일련의 평행한 광원을 포함할 때, 각각의 광원에 대한 광 분포 원추가 효과적으로 병합되어 대략 일정한 각도 범위의 확장된 광 분포를 생성할 수 있다(예를 들어, 마치 광 분포 원추(108)의 단면이 도 1의 페이지 내/외로 투사된 것처럼). 몇몇 예에서, 확장된 광 분포는 광원(110)의 출력 표면(112)에 걸쳐 비교적 균일한 출력 밀도 및 출력 분포를 가질 수 있다. 몇몇 예에서, 확장된 광 분포는 또한 광원(110)이 CCFL 튜브와 같은 선형 광원을 포함하는 경우에 형성될 수 있다. 설명을 위해, 광원(110)으로부터의 광은 LCF(120)의 제2 주 표면(124)에 입사할 수 있는 광선(102)에 의해 표시될 수 있다.
광원(110)은 임의의 적합한 광원 또는 광원들의 조합일 수 있다. 몇몇 예에서, 광원(110)은 하나 이상의 발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 광원(110)은 실질적으로 백색 광을 방출하도록 또는 백색 광을 집합적으로 재생성할 수 있는 상이한 파장의 광을 각각 방출하는 상이한 구성요소를 구비하도록 구성될 수 있다. "백색" 광은 관찰자에 의해 백색 광으로 인지될 수 있는 그리고 디스플레이 조립체(100)의 응용에 따라 조절되거나 보정될 수 있는 임의의 적합한 바람직한 색점(color point)을 지칭할 수 있다. 몇몇 예에서, 광원(110)은 냉음극 형광등(cold cathode fluorescent light, CCFL) 또는 백열 광원(incandescent light source)을 포함할 수 있다. 광원 및 임의의 대응하는 주입, 시준, 또는 다른 광학계가 임의의 적합한 파장 또는 파장들의 조합, 편광, 점 퍼짐 분포, 및 시준도(degree of collimation)를 제공하도록 선택될 수 있다.
몇몇 예에서, 광원(110)은 하나 이상의 광원 및 도광체를 포함하는 백라이트 조립체를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 광원(110)은 하나 이상의 광원으로부터 광을 수용하도록 구성된 제2 주 표면(124)에 인접하게 배치되는 도광체를 포함할 수 있다. 도광체는 광이 시준 각도(φ) 내에서 LCF(120)에 걸쳐 균일하게 분포되도록 길이 및/또는 폭을 따른 광의 추출에 대한 제어를 제공하기 위해 도광체가 광을 내부 전반사에 의해 수송하도록 허용하는 특정 기하학적 구조 및 광학적 특징부를 갖는 중실형 투명 광학 구성요소일 수 있다. 소정 추출기 설계가 고도로 시준된 광을 원하는 각도로 방출하기 위해 사용될 수 있다.
미세구조체(126)는 미세구조체(126)가 실질적으로 동일한(예컨대, 동일하거나 거의 동일한) 단면 형상을 가진 방향을 따라 연장되도록 선형 미세구조체(예컨대, 프리즘)일 수 있다(예컨대, 도 1의 단면도에 도시된 바와 같이, 그리고 x-축 방향으로 연장됨). 몇몇 예에서, 미세구조체(126)는 제2 주 표면(124)에 인접한 물질(예컨대, 공기)보다 높은 굴절률을 가질 수 있어, 제1 면(132)의 계면에서의 프레넬 반사(Fresnel reflection)를 제외하고는, 광선(102)이 미세구조체(136)의 제1 면(132)에 의해 굴절되지만 실질적으로 반사되지 않게 하며, 여기서 광선은 이어서 제2 면(134)을 향해 굴절된다. 몇몇 예에서, 이들 프레넬 반사는 제2 주 표면(124) 상에(예컨대, 미세구조체(126)의 제1 및 제2 면(132, 134) 상에) 반사-방지 코팅 또는 처리를 제공함으로써 감소될 수 있다. 몇몇 예에서, 반사-방지는 모스 아이(moth's eye) 구조체 등과 같은 반사방지 구조화된 표면에 의해 제공될 수 있다.
미세구조체(126)의 제1 및 제2 면(132, 134)은 임의의 적합한 형상 또는 각도일 수 있다. 몇몇 예에서, 면들(132, 134) 중 하나 이상은 평탄하지 않은(예컨대, 만곡된) 표면을 구비할 수 있다.
미세구조체(126)는 임의의 적절한 크기일 수 있다. 몇몇 예에서, 미세구조체(126)는 밀리미터 또는 마이크로미터 스케일, 예를 들어 10 내지 200 μm 또는 10 내지 100 μm일 수 있다. 미세구조체(126)의 피치(pitch) 또는 크기는 증가하고, 감소하고, 증가할 뿐만 아니라 또한 감소하고, 또는 LCF(120)의 제2 주 표면(124)의 전부 또는 부분들에서 일정하게 유지될 수 있다. 몇몇 예에서, 미세구조체(126)는 모두 실질적으로 동일할(예컨대, 동일하거나 거의 동일할) 수 있거나, 상이한 형상 또는 크기인 미세구조체들의 조합을 포함할 수 있다. 미세구조체들(126) 사이의 간격(예컨대, 피크간(peak to peak))은 각각의 루버가 대응하는 미세구조체에 정합되도록 루버들(128) 사이의 간격(예컨대, 중심간(center to center))과 실질적으로 동일할(예컨대, 동일하거나 거의 동일할) 수 있다.
미세구조체(126)와 루버(128)는 임의의 적합한 기술 및 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 몇몇 예에서, 추가로 후술되는 바와 같이, 루버(128)와 미세구조체(126)는 압출, 주조-및-경화 등과 같은 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 루버(128)는 투과성 재료(130)의 각각의 영역이 슬롯에 의해 분리되도록 중합체 필름 내에 투과성 재료(130)의 영역을 생성함으로써 형성될 수 있다. 슬롯은 이어서 광 흡수 재료로 다시 충전되어 루버(128)를 생성할 수 있다. 광 흡수 재료는 적어도 가시 스펙트럼의 일부분에서 광을 흡수하거나 차단하는 기능을 하는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 몇몇 예에서, 광 흡수 재료는 카본 블랙(carbon black)과 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 예에서, 루버(128)를 형성하는 흡수 재료(예컨대, 카본 블랙, 다른 안료 또는 염료, 또는 이들의 조합)는 적합한 결합제 내에 분산될 수 있다. 광 흡수 재료는 또한 광이 광 흡수 영역을 통해 투과되는 것을 차단하는 기능을 할 수 있는 입자 또는 다른 산란 요소를 포함할 수 있다.
몇몇 예에서, 루버(128)는 가능한 한 입사 광의 많은 부분을 흡수하도록 설계될 수 있다. 고 흡수 영역은 루버(128)를 통해 "누설"될 수 있는 광의 양을 최소화시키며, 따라서 바람직하지 않은 시야각으로 투과되는 광을 감소시키는 데 도움을 준다. 몇몇 예에서, 루버(128)로부터 반사되는 광을 최소화시켜 그러한 반사에 기인할 수 있는 허위(spurious) 또는 "고스트(ghost)" 이미지를 감소시키는 것이 또한 요구될 수 있다. 몇몇 예에서, 루버(128)와 투과성 재료(130)의 영역 사이의 계면에서의 원하지 않는 반사는 스펙트럼, 예를 들어 인간 가시 스펙트럼의 적어도 일부분에 걸쳐 광 투과성 재료(130)의 굴절률과 광 흡수 재료(루버(128))의 굴절률을 일치시키거나, 광 투과성 재료(130)의 굴절률을 광 흡수 재료(루버(128))의 굴절률보다 낮게 함으로써 제어될 수 있다. 광 투과성 재료(130)의 굴절률이 흡수 영역의 굴절률보다 낮을 때, 이들 사이의 계면에 입사하는 광은 흡수 영역으로 굴절되어 흡수될 것이다. 몇몇 예에서, 2개의 영역(예컨대, 루버(128) 및 광 투과성 재료(130))의 굴절률은 루버 굴절률이 광 투과성 재료(130)보다 약간 더 높도록(동일하지 않으면), 그리고 반사가 본질적으로 제거되도록 "일치"될 수 있다. 불행하게도, 흡수되는 광의 부분은 LCF(120)를 통해 투과되는 총 광을 감소시키며, 광 출력 분포(136)의 각도를 변경시킴이 없이, 이러한 흡수된 광의 일부분을 방향전환시키는 것이 바람직할 수 있다.
몇몇 예에서, 디스플레이의 휘도는 입사 광 중 일부가 광 투과성 재료(130)와 루버(128) 사이의 계면으로부터 내부 전반사(total internal reflection, TIR)를 겪을 때 증가될 수 있다. 광선이 TIR을 겪을지 그렇지 않을지 여부는 계면과의 입사각, 및 투과 및 흡수 영역에 사용되는 재료의 굴절률의 차이로부터 결정될 수 있다. 몇몇 예에서, 루버(128)의 굴절률은 광 투과성 재료(130)의 굴절률 이하이다. 몇몇 경우에, 광 투과성 재료(130)의 굴절률은 루버(128)의 굴절률보다 약 0.005 이상만큼 더 클 수 있다. 몇몇 경우에, 굴절률들 사이의 차이는 0.1 미만이다. 몇몇 경우에, 굴절률들 사이의 차이는 약 0.007 내지 약 0.06이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 25 범위 내의 2개의 숫자들 "사이"는 범위의 종점을 포함하도록 의도된다.
투과성 재료(130)의 영역뿐만 아니라 미세구조체(126)는 임의의 적합한 광학적 투과성 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 투과성 재료(130)와 미세구조체(126)는 중합성 수지를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 중합성 수지는 (메트)아크릴레이트 단량체, (메트)아크릴레이트 올리고머, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 제1 및 제2 중합성 성분의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "단량체" 또는 "올리고머"는 중합체로 변환될 수 있는 임의의 물질이다. 용어 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 화합물 둘 모두를 지칭한다. 몇몇 예에서, 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 UV 경화성 수지와 같은 방사선 경화성 중합체 수지일 수 있다. 몇몇 예에서, 투과성 재료(130)와 미세구조체(126)는 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 이들의 공중합체 및 블렌드와 같은 중합체 재료로부터 형성될 수 있다. 몇몇 예에서, LCF(120)의 투과 영역은 바람직하지 않게 산란하는 입사 광을 회피하기 위해 광학적으로 투명하거나, 낮은 탁도(haze) 및 높은 투명도(clarity)를 가질 수 있다. 몇몇 예에서, LCF(120)는 충분히 넓은 각도 범위에서 내부 전반사가 일어나는 것을 보장하기 위해 약 1.45 이상과 같은 충분히 높은 굴절률을 가질 수 있다. 다른 적절한 재료는 아크릴, 폴리스티렌, 메틸 스티렌, 아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드 등을 포함한다. 몇몇 예에서, LCF(120)의 재료, 치수, 또는 둘 모두는 가요성 필름을 생성하기 위해 선택될 수 있다.
LCF(120)의 미세구조체(126) 및 루버(128)는 임의의 적합한 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 루버(128)와 미세구조체(126)는 미세복제 공정을 사용하여 독립적인 필름으로서 형성될 수 있다. 광학 재료의 필름은 공구 상에 원하는 미세구조체(126) 또는 루버(128)의 네거티브(negative)를 갖는 그리고 유연하지만 경화성이거나 경질화가능한 광학 재료를 공구 표면에 대해 가압시키는 적합한 절삭 공구로 통과될 수 있다. 재료는 후속하여 경질화되거나 경화되어(예를 들어, 자외선과 같은 광에의 노출을 통해), 대응하는 미세구조체(126) 또는 루버(128)를 형성하기 위한 슬롯이 각각의 필름 상에 각인된 상태가 되게 할 수 있다.
다른 예에서, 미세구조체(126) 또는 루버(128)는 연속 주조 및 경화 공정을 사용하여 동일한 필름의 서로 반대편에 있는 면들 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5는 단일 광학 필름의 서로 반대편에 있는 면들 상에 루버 및 미세구조체를 형성하기 위한 예시적인 연속 주조 및 경화 공정 기술을 예시한다. 도 6 및 도 7a 내지 도 7c는 도 5의 설명된 기술을 돕기 위한 예시적인 장치(600)를 도시하며, 이때 도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 LCF의 처리 중에 다양한 지점에서 나타낸, 각각 지점 A-A, B-B, 및 C-C에 대한 y-z 평면에 걸친 LCF(예컨대, 중합체 재료(602))의 단면을 도시한다.
도 5의 기술은 중합체 재료(602)를 중합체 재료(602)의 제1 주 표면 내에 복수의 슬롯(614)을 형성하도록 구성되는 제1 롤러(roller)(610) 위로 통과시키는 단계(502), 중합체 재료(602)를 제1 주 표면의 반대편에 있는, 중합체 재료(602)의 제2 주 표면 상에 복수의 미세구조체(616)를 형성하도록 구성되는 제2 롤러(612) 위로 통과시키는 단계(504), 중합체 재료(602)를 경화시키는 단계(506), 및 슬롯(614)을 광 흡수 재료로 백필링하여 복수의 루버(예컨대, 도 1의 루버(128))를 형성하는 단계(508)를 포함한다.
전술된 바와 같이, 중합체 재료(602)는 결과적인 LCF(예컨대, LCF(120))의 미세구조체 및 투과 영역을 구성하기 위해 사용될 수 있는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 적합한 재료는 예를 들어 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 이들의 공중합체 및 블렌드를 포함할 수 있다.
롤러(610, 612)는 각각의 롤러 표면 상에 네거티브 슬롯 및 미세구조체 패턴을 생성하기 위해 임의의 적합한 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 몇몇 예에서, 롤러(610, 612)는 예를 들어 원통형 블랭크(blank), 또는 롤(roll)의 표면 내에 어레이 구조체를 나사 절삭함으로써 형성될 수 있다. 몇몇 예에서, 중합체 재료(602)는 미세구조체(616)가 대응하는 슬롯(614)에 정합되는 것을 보장하기 위해 롤러(610, 612)를 동시에(예컨대, 닙 롤링됨(nip rolled)) 또는 아주 근접하여(예컨대, 동일한 롤링 패스(rolling pass) 중에 순서대로) 통과할 수 있다.
일단 슬롯(614)과 미세구조체(616)가 중합체 재료(602)의 서로 반대편에 있는 표면들 상에 형성되면, 전술된 바와 같이 중합체 필름 재료가 경화될 수 있고 슬롯이 광 흡수 재료로 백필링되어 LCF를 형성할 수 있다.
예를 들어, 전기도금, 레이저 절삭, 또는 에칭 공구를 이용한 주조 및 경화, 주조 및 경화 공정과 함께 공구의 2-광자 마스터링(two-photon mastering)과 같은 포토리소그래피(photolithography)의 사용, 또는 심지어 직접 기계가공 또는 적층 3차원 인쇄(additive three-dimensional printing) 공정을 비롯한, LCF(120)를 형성하기 위한 다른 공정이 또한 가능할 수 있다.
몇몇 예에서, 디스플레이 조립체(100)는 예를 들어 LCD 디스플레이 조립체(도시되지 않음)를 비롯한 하나 이상의 추가의 필름 또는 광학 층을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 디스플레이 조립체(100)는 x-z 평면 내에서 광 출력 분포를 제어하도록 구성되는 추가의 광학 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 8은 광원 (110), LCF(120), 및 y-z 평면(예컨대, LCF(120)에 의해 제어되는 y-z 평면에 실질적으로 수직한 평면) 내에서 LCF(120)로부터의 광 출력 분포를 제어하도록 구성되는 확산기 필름(810)을 포함하는 다른 예시적인 디스플레이 조립체(800)의 개략적인 측단면도이다. 도 9는 필름의 특징부 중 몇몇을 예시하기 위해 확산기 필름(810)의 확대도를 제공한다.
몇몇 예에서, 확산기 필름(810)은 제1 실질적으로 평활한 표면(812)(예컨대, 비-구조화된) 및 제1 표면 반대편의 제2 구조화된 주 표면(814)을 한정할 수 있다.
몇몇 예에서, 확산기 필름(810)은 제2 구조화된 주 표면(814)이 LCF(120)의 제1 주 표면(122)으로부터 광을 수용하게 설정되도록 배향될 수 있으며, 이때 광은 제1 실질적으로 평활한 표면(812)을 통해 확산기 필름(810)으로부터 출사한다. 몇몇 예에서, 그러한 배향은 확산 필름(810)에서의 광의 재귀-반사(retro-reflection)를 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다.
대안적으로, 제1 실질적으로 평활한 표면(812)이 LCF(120)의 제1 주 표면(122)으로부터 광을 수용하도록 배향될 수 있으며, 따라서 확산기 필름(810)으로부터 출사하는 광이 제2 구조화된 주 표면(814)을 통해 출사한다. 몇몇 예에서, 제1 실질적으로 평활한 표면(812)은 제1 주 표면(122)에 광학적으로 결합될 수 있다(예컨대, 광이 현저한 반사 또는 굴절을 겪음이 없이 LCF(120)로부터 확산기 필름(810)으로 투과되도록 제1 주 표면(122)에 부착됨). 몇몇 그러한 예에서, LCF(120)를 확산기 필름(810)에 광학적으로 결합시키는 것은 확산기 필름(810)의 제1 실질적으로 평활한 표면(812)으로부터의 원하지 않는 반사를 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다.
구조화된 표면(814)은 각각 필름을 통해 이동하고 구조화된 표면(814) 외부로 출사하는 광을 x-z 평면 내에서 확산시키도록(예컨대, 퍼지도록) 구성되는 만곡된 면을 갖는 복수의 렌즈형(lenticular) 미세구조체(816)를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 렌즈형 미세구조체(816) 각각은 미세구조체(126)와 루버(128)에 대해 실질적으로 수직한(예컨대, 수직하거나 거의 수직한) 방향을 따라 선형으로 연장될 수 있다.
임의의 적합한 만곡된 면이 원하는 x-z 출력 분포(예컨대, 각도(β))를 갖는 렌즈형 미세구조체(816)를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 예에서, (예컨대, 도 9의 단면도에 도시된 바와 같은) 렌즈형 미세구조체(816)에 적합한 단면 형상은 예를 들어 포물선형, 반원형, 반사굴절형(catadioptric) 형상 등을 포함할 수 있다.
자동차 디스플레이 유닛과 같은 몇몇 예에서, 확산기 필름(810)은 디스플레이 이미지가 차량의 상이한 탑승자에게 투사되도록 (LCF(120)의 수직 평면과 대조적으로) 수평 평면 내에서 광을 확산시키기 위해 사용될 수 있다. 디스플레이 표면(802)으로부터 출사하는 x-z 평면 내에서의 퍼짐은 분포 각도(β)(예컨대, 도 8) 내의 x-z 특성 시야각의 세트에 의해 특징지어질 수 있다. 몇몇 예에서, 분포 각도(β)는 디스플레이 조립체(800)가 x-z 평면 내에서 x-z 특성 시야각의 상대적으로 큰 세트를 그리고 y-z 평면 내에서 y-z 특성 시야각의 상대적으로 좁은 세트를 제공하도록 y-z 시준 분포 각도(σ)보다 클 수 있다. 몇몇 그러한 예에서, 관찰자에 의해 관찰될 때, x-z 평면은 수평 평면을 나타낼 수 있고, y-z 평면은 수직 평면을 나타낼 수 있다.
확산기 필름(810)은 임의의 적합한 두께일 수 있고, 임의의 적합한 재료로부터 제조될 수 있다. 몇몇 예에서, 확산기 필름(810)은 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 이들의 공중합체 및 블렌드와 같은 중합체 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 적절한 재료는 아크릴, 폴리스티렌, 메틸 스티렌, 아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드 등을 포함한다. 몇몇 예에서, 확산기 필름(810)은 LCF(120)의 투과 영역과 실질적으로 동일한 중합체 재료로 형성될 수 있다.
몇몇 예에서, 확산기 필름(810)으로 인한 x-z 평면 내에서의 결과적인 광 출력 분포는 LCF(120)의 법선(104)과 실질적으로 정렬될 수 있는, 디스플레이 표면(802)에 대한 법선으로부터 측정될 때 약 30도(예컨대, β가 약 60도이거나, 시야각이 -30 내지 +30도) 내지 약 60도(예컨대, β가 약 120도이거나, 시야각이 -60 내지 +60도)의 시야 반각을 한정하는 x-z 특성 시야각의 세트를 생성할 수 있다.
몇몇 예에서, 광원(110)으로부터 발생되고 확산기 필름(810)을 통해 출사하는 광의 80% 이상이 분포 각도(β)에 의해 한정되는 x-z 특성 시야각의 세트 내에 있을 것이다.
도면 내의 요소에 대한 설명은 달리 지시되지 않는 한, 다른 도면 내의 대응하는 요소에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명은 전술된 특정 예 및 실시예로 제한되는 것으로 고려되지 않아야 하는데, 이는 그러한 실시예가 본 발명의 다양한 태양의 설명을 용이하게 하기 위해 상세히 기술되기 때문이다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그의 등가물에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 범주 내에 속하는 다양한 변형, 등가의 공정, 및 대안적인 장치를 포함하여, 본 발명의 모든 태양을 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (36)

  1. 광 제어 필름(light control film)으로서,
    제1 및 제2 주 표면을 한정하는 기재(substrate)를 포함하고,
    제1 주 표면은 제1 주 표면의 법선(normal)에 실질적으로 수직한 제1 방향으로 연장되는 복수의 루버(louver)를 포함하고,
    제2 주 표면은 제1 방향으로 연장되는 복수의 선형 미세구조체(linear microstructure)를 포함하는, 광 제어 필름.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 루버의 각각의 루버는 복수의 미세구조체 중 대응하는 미세구조체와 실질적으로 정렬되는, 광 제어 필름.
  3. 제2항에 있어서, 복수의 루버의 각각의 루버는 제1 주 표면의 법선에 평행하게 한정되는 축을 따라 복수의 미세구조체 중 대응하는 미세구조체의 밸리(valley)와 정렬되는, 광 제어 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 루버는 인접 루버들 사이의 약 10 마이크로미터(μm) 내지 약 200 μm의 폭을 한정하는, 광 제어 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 미세구조체의 각각의 미세구조체는 약 10 μm 내지 약 200 μm의 미세구조체 폭을 한정하는, 광 제어 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 루버 폭과 미세구조체 폭은 실질적으로 동일한, 광 제어 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 루버는 0 초과 및 약 15도 미만의 기움각(cant angle)을 한정하는, 광 제어 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 루버는 광 흡수 재료를 포함하고, 각각의 루버는 광 투과성 재료에 의해 분리되는, 광 제어 필름.
  9. 제8항에 있어서, 복수의 미세구조체는 광 투과성 재료를 포함하는, 광 제어 필름.
  10. 디스플레이 조립체(display assembly)로서,
    광 출력 표면을 한정하는 백라이트(backlight); 및
    광 출력 표면에 인접하게 배치되는 광 제어 필름을 포함하고, 광 제어 필름은,
    제1 및 제2 주 표면을 한정하는 기재를 포함하고, 제1 주 표면은 제1 주 표면의 법선에 실질적으로 수직한 제1 방향으로 연장되는 복수의 루버를 포함하고, 제2 주 표면은 제1 방향으로 연장되는 복수의 선형 미세구조체를 포함하고,
    백라이트로부터의 광은 광 출력 표면으로부터 출사하고, 광 제어 필름의 제2 주 표면에 입사하고, 제1 주 표면을 통해 출사하는, 디스플레이 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 광 제어 필름의 제1 주 표면으로부터 출사하는 광은 제1 방향에 수직한 제1 평면 내에서 제1 세트의 특성 시야각(characteristic viewing angle)을 한정하고, 제1 세트의 특성 시야각은 광 제어 필름의 제1 주 표면의 법선으로부터 측정될 때 약 20 내지 약 70도의 시야 반각(viewing half-angle)을 한정하는, 디스플레이 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 백라이트로부터 발생되고 제1 주 표면을 통해 출사하는 광의 90% 이상이 제1 세트의 특성 시야각 내에 포함되는, 디스플레이 조립체.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 세트의 특성 시야각의 시야 반각은 약 20도 내지 약 30도인, 디스플레이 조립체.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 백라이트로부터 발생되는 광의 85% 이상이 광 제어 필름의 제1 주 표면을 통해 출사하는, 디스플레이 조립체.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 루버의 각각의 루버는 복수의 미세구조체 중 대응하는 미세구조체와 실질적으로 정렬되는, 디스플레이 조립체.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 루버는 인접 루버들 사이의 약 20 μm 내지 약 100 μm의 폭을 한정하는, 디스플레이 조립체.
  17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 루버는 인접 루버들 사이의 약 30 μm 내지 약 50 μm의 루버 폭을 한정하는, 디스플레이 조립체.
  18. 제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 미세구조체의 각각의 미세구조체는 약 20 μm 내지 약 100 μm의 미세구조체 폭을 한정하는, 디스플레이 조립체.
  19. 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 루버 폭과 미세구조체 폭은 실질적으로 동일한, 디스플레이 조립체.
  20. 제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 루버는 약 0 내지 약 5도의 기움각을 한정하는, 디스플레이 조립체.
  21. 제10항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 루버는 광 흡수 재료를 포함하고, 각각의 루버는 광 투과성 재료에 의해 분리되는, 디스플레이 조립체.
  22. 제21항에 있어서, 복수의 미세구조체는 광 투과성 재료를 포함하는, 디스플레이 조립체.
  23. 제10항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 실질적으로 평활한 주 표면 및 제2 구조화된 표면을 포함하는 확산기 필름(diffuser film)을 추가로 포함하고, 제2 구조화된 표면은 복수의 렌즈형 프리즘(lenticular prism)을 포함하고, 렌즈형 프리즘은 복수의 루버에 실질적으로 수직하게 정렬되고, 광 제어 필름의 제1 주 표면으로부터 출사하는 광은 확산기 필름에 입사하고 제1 실질적으로 평활한 주 표면 또는 제2 구조화된 표면 중 하나를 통해 출사하는, 디스플레이 조립체.
  24. 제23항에 있어서, 광 제어 필름의 제1 주 표면으로부터 출사하는 광은 확산기 필름의 제1 실질적으로 평활한 주 표면에 입사하고 확산기 필름의 제2 구조화된 표면으로부터 출사하는, 디스플레이 조립체.
  25. 제24항에 있어서, 확산기 필름의 제1 실질적으로 평활한 주 표면은 광 제어 필름의 제1 주 표면에 광학적으로 결합되는, 디스플레이 조립체.
  26. 제23항에 있어서, 광 제어 필름의 제1 주 표면으로부터 출사하는 광은 확산기 필름의 제2 구조화된 표면에 입사하고 확산기 필름의 제1 실질적으로 평활한 주 표면으로부터 출사하는, 디스플레이 조립체.
  27. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 확산기 필름의 제1 실질적으로 평활한 주 표면 또는 제2 구조화된 표면을 통해 출사하는 광은 제1 평면에 실질적으로 수직한 제2 평면 내에서 제2 세트의 특성 시야각을 한정하고, 제2 세트의 특성 시야각은 광 제어 필름의 제1 주 표면의 법선으로부터 측정될 때 약 30도 내지 약 60도의 시야 반각을 한정하는, 디스플레이 조립체.
  28. 제27항에 있어서, 백라이트로부터 발생되고 확산기 필름을 통해 출사하는 광의 80% 이상이 제2 세트의 특성 시야각 내에 있는, 디스플레이 조립체.
  29. 제27항에 있어서, 제1 세트의 특성 시야각은 수직 평면에 대응하고, 제2 세트의 특성 시야각은 수평 평면에 대응하는, 디스플레이 조립체.
  30. 광 제어 필름을 형성하는 방법으로서,
    중합체 재료의 제1 표면 상에 복수의 슬롯(slot)을 형성하는 단계;
    중합체 재료의 제2 주 표면 상에 복수의 선형 미세구조체를 형성하는 단계;
    중합체 재료를 경화시키는 단계; 및
    슬롯을 광 흡수 재료로 백필링(backfilling)하여 제2 주 표면 상에 복수의 루버를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  31. 제27항에 있어서, 복수의 슬롯을 형성하는 단계는,
    중합체 재료를 중합체 재료의 제1 주 표면 내에 복수의 슬롯을 형성하도록 구성되는 제1 롤러(roller) 위로 통과시키는 단계;
    제1 다이(die)를 롤링하여 광 제어 필름의 제1 표면 상에 복수의 슬롯을 형성하는 단계;
    복수의 슬롯을 광 흡수 재료로 백필링하여 복수의 루버를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  32. 제27항 또는 제28항에 있어서, 복수의 선형 미세구조체를 형성하는 단계는,
    중합체 재료를 중합체 재료의 제2 주 표면 상에 복수의 미세구조체를 형성하도록 구성되는 제2 롤러 위로 통과시키는 단계를 포함하는, 방법.
  33. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 루버를 대응하는 선형 미세구조체와 정합시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  34. 광 제어 필름으로서,
    광 흡수 재료를 포함하는 복수의 루버를 포함하는 루버 필름 - 각각의 루버는 광 투과성 재료에 의해 분리되고, 루버 필름은 광 제어 필름의 제1 주 표면을 한정함 -;
    광 제어 필름의 제2 주 표면을 형성하는 복수의 선형 미세구조체를 포함하는 방향전환 필름(turning film) - 각각의 선형 미세구조체는 대응하는 루버와 실질적으로 정렬됨 -; 및
    루버 필름과 방향전환 필름 사이의 광학적 투과성 층을 포함하는, 광 제어 필름.
  35. 제31항에 있어서, 광 투과성 재료, 광학적 투과성 층, 및 방향전환 필름은 모두 동일한 중합체 재료로부터 형성되는, 광 제어 필름.
  36. 제31항에 있어서, 광 투과성 재료, 광학적 투과성 층, 및 방향전환 필름은 모두 단일 심리스 필름(seamless film)으로서 형성되는, 광 제어 필름.
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