KR20190104175A - 소면형 미세구조화된 표면 - Google Patents

Abstract

광학 필름(210)은 복수의 프리즘형 구조체(230)들을 포함하는 미세구조화된 표면(211)을 포함하고, 미세구조화된 표면(211)은 기준 평면(241-242), 및 기준 평면에 수직인 두께 방향(243)을 한정하며, 복수의 프리즘형 구조체들은 복수의 소면(231)들을 포함하고, 각각의 소면은 두께 방향에 대한 극각 및 기준 평면을 따른 방위각을 형성하는 소면 법선 방향을 갖고, 미세구조화된 표면은 실질적으로 균일한, 복수의 소면들의 표면 방위 분포를 갖고, 미세구조화된 표면은 축외 피크 극 분포를 갖는 복수의 소면들의 표면 극 분포를 갖는다.

Description

소면형 미세구조화된 표면

액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD) 시스템과 같은 디스플레이 시스템은 예를 들어 컴퓨터 모니터, 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 휴대폰, 소형 음악 플레이어 및 박형 LCD 텔레비전과 같은 다양한 응용 및 구매가능한 장치에 사용된다. 많은 LCD가 액정 패널 및 액정 패널을 조명하기 위한 넓은 면광원(extended area light source) - 흔히 백라이트(backlight)라고 지칭됨 - 을 포함한다. 백라이트는 전형적으로 하나 이상의 램프 및, 예를 들어 도광체, 미러 필름, 광 방향전환 필름(휘도 향상 필름을 포함함), 지연 필름, 편광 필름, 및 확산 필름과 같은 다수의 광 관리 필름을 포함한다. 확산 필름은 전형적으로 광학 결함을 숨기고 백라이트에 의해 방출되는 광의 밝기 균일성을 개선하기 위해 포함된다. 확산 필름은 또한 디스플레이 시스템 이외의 응용에 사용될 수 있다.

본 발명의 실시 형태들에 따르면, 광학 물품은 기준 평면에 걸쳐 랜덤하게 분포된 프리즘형 구조체들을 갖는 미세구조화된 표면(microstructured surface)을 구비하는 광학 필름을 포함할 수 있다. 불규칙한 프리즘형 구조체들은 기준 평면으로부터의 극각(polar angle) 및 기준 평면을 따른 방위각(azimuthal angle)에서 평평한 소면(facet)들을 포함할 수 있다. 프리즘형 구조체들은 미세구조화된 표면의 시준된-광(collimated light) 광학 투과 특성이 전체 원추형 프리즘형 구조체들의 시준된-광 광학 투과 특성과 근사하도록 분포 및 배향될 수 있다.

다른 실시 형태에서, 광학 필름은 복수의 프리즘형 구조체들을 포함하는 미세구조화된 표면을 포함할 수 있고, 미세구조화된 표면은 기준 평면, 및 기준 평면에 수직인 두께 방향을 한정하며, 복수의 프리즘형 구조체들은 복수의 소면들을 포함하고, 각각의 소면은 두께 방향에 대한 극각 및 기준 평면을 따른 방위각을 형성하는 소면 법선 방향을 갖고, 미세구조화된 표면은 실질적으로 균일한, 복수의 소면들의 표면 방위 분포(surface azimuthal distribution)를 갖고, 미세구조화된 표면은 축외 피크 극 분포(off-axis peak polar distribution)를 갖는 복수의 소면들의 표면 극 분포(surface polar distribution)를 갖는다.

본 발명의 하나 이상의 실시 형태의 상세 사항이 첨부 도면 및 이하의 설명에 기재되어 있다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점이 상세한 설명 및 도면으로부터 그리고 청구범위로부터 명백해질 것이다.

도면에서 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 나타낸다. 점선은 선택적 또는 기능적 구성요소를 나타내는 반면, 파선은 보이지 않는 구성요소를 나타낸다.
도 1은 기재(substrate) 상에 광학 필름을 포함하는 광학 물품의 다이어그램.
도 2a는 미세구조화된 표면을 갖는 광학 필름을 포함하는 광학 물품의 다이어그램.
도 2b는 프리즘형 구조체의 소면의 평면도의 다이어그램.
도 2c는 프리즘형 구조체의 평평한 소면의 측면도의 다이어그램.
도 3은 광학 필름을 형성하기 위한 예시적인 공정을 예시한 도면.
도 4는 시준된 광 투과를 통해 광학 필름에 대한 광 투과 정보를 생성하기 위한 예시적인 방법을 도시한 도면.
도 5a, 도 6a, 및 도 7a는 각각 본 명세서에 개시된 광학 필름의 샘플 1, 샘플 2 및 샘플 3에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯(conoscopic plot).
도 5b, 도 6b, 및 도 7b는 정규화된 극 투과(polar transmission) 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프.
도 8a는 원추체들의 육각형 패킹된 어레이를 갖는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯.
도 8b는 정규화된 극 투과 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프.
도 9a는 프리즘들의 와플-유사 그리드를 갖는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯.
도 9b는 정규화된 극 투과 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프.
도 10a는 부분 구체들의 어레이를 갖는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯.
도 10b는 정규화된 극 투과 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프.
도 11a는 둥근-피크의 불규칙한 프리즘들을 갖는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯.
도 11b는 정규화된 극 투과 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프.
도 12a는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각의 공초점(confocal) 기울기 데이터의 코노스코프 표현.
도 12b는 기울기 빈도(y-축) 대 극각(x-축)의 그래프.
도 13은 모델링된 원추체 이득 대 다양한 원추체 구조 파라미터의 표.
도 14a는 원추형 구조체의 평평한 주 표면(major surface)으로부터의 극각 및 원추형 구조체의 주 표면을 따른 방위각에서의 역 원추형 구조체에 대한 광 세기를 도시한 차트.
도 14b는 샘플 5 및 시뮬레이션된 원추형 구조체에 대한 표면 극각의 범위에 대한 정규화된 휘도의 그래프.
도 15a 및 도 15b는 각각 전술된 소면 분석을 포함하는, 샘플 6A 및 샘플 6B의 복합 AFM 이미지.
도 16a 및 도 16b는 각각 전술된 소면 분석을 포함하는, 샘플 7A 및 샘플 7B의 복합 AFM 이미지.
도 17a는 전술된 소면 분석을 포함하는, 샘플 8의 복합 AFM 이미지.
도 17b는 전술된 소면 분석을 포함하는, 샘플 9의 복합 AFM 이미지.
도 18a 및 도 18b는 전술된 소면 분석을 포함하는, 둥근-피크의 불규칙한 프리즘들을 갖는 광학 필름의 복합 AFM 이미지.
도 19는 전술된 소면 분석을 포함하는, 원추체들의 육각형 패킹된 어레이를 갖는 광학 필름의 복합 AFM 이미지.
도 20은 전술된 소면 분석을 포함하는, 부분 구체들의 패킹된 어레이를 갖는 광학 필름의 복합 AFM 이미지.
도 21은 전술된 소면 분석을 포함하는, 피라미드형 프리즘들의 어레이를 갖는 광학 필름의 복합 AFM 이미지.
도 22는 총 표면적의 퍼센트로서 6가지 광학 필름 예에 대한 평평한 소면 코어 영역들의 커버리지 면적의 그래프로서, 샘플 6 내지 샘플 9가 불규칙한 프리즘, 부분 구체, 및 육각형 원추체 광학 필름들보다 상당히 더 높은 표면적 커버리지를 나타냄을 도시하는 그래프.
도 23a 및 도 23b는 2개의 직교하는 평면내(in-plane) 방향들(각각 y 및 x)을 따른 파워 스펙트럼 밀도(power spectral density) 대 공간 주파수의 그래프.
도 24a는 소면 부분들에 대한 다양한 방위각에서의 표면적 커버리지를 나타내는, 광학 필름들에 대한 소면 방위각 분포의 그래프.
도 24b는 구배(gradient) 부분들에 대한 다양한 방위각에서의 표면적 커버리지를 나타내는, 평평한 소면형(faceted) 광학 필름들에 대한 구배 방위각 분포의 그래프.
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 광학 필름들의 AFM 데이터로부터의 구배/소면 분포에 기초한 2차원 분포 플롯.
도 26a 내지 도 26d는 불규칙한 프리즘(26d), 부분 구체(26a), 육각형 원추체(26b), 및 피라미드형 프리즘(26c)을 갖는 광학 필름들의 AFM 데이터로부터의 구배/소면 분포에 기초한 2차원 분포 플롯.
도 27a는 샘플 10을 나타내는 광학 필름, 샘플 11을 나타내는 광학 필름, 및 불규칙한 프리즘 광학 필름의 구배 크기 누적 분포 그래프.
도 27b는 샘플 10, 샘플 11, 및 불규칙한 프리즘 광학 필름의 구배 크기 분포 그래프.
도 27c는 위의 광학 필름들의 누적 소면 기울기 크기 분포 그래프.
도 27d는 샘플 6, 샘플 7, 및 불규칙한 프리즘의 경사각 대 정규화된 빈도의 소면 경사각 분포 그래프.
도 27e는 상기 광학 필름들에 대한 구배 크기 누적 분포 그래프.
도 27f는 20도 초과의 기울기를 갖는 평평한 소면 코어 영역들의 커버리지의 차트.
도 27g는 임의의 기울기 제한이 없는 평평한 소면 코어 영역들의 커버리지의 차트.
도 27h 및 도 27i는 소면 방위각 분포 및 구배 방위각 분포의 그래프.
도 27j는 상기 광학 필름들의 누적 소면 경사각 분포 그래프.
도 27k 및 도 27l은 평방도(square degree) 단위의 입체각(solid angle)당 %의 정규화된 빈도에 대한 구배 크기의 그래프.
도 28 내지 도 36은 보다 넓은 곡률 제한을 갖는 것을 제외하고는, 위에서 도 15 내지 도 22에 대해 논의된 바와 동일한 분석을 수반함.
도 37은 본 명세서에 기술된 바와 같은 예시적인 광학 필름의 현미경 사진.

미세구조화된 필름은 특정 입사각의 광을 굴절시키고 다른 입사각의 광을 다시 필름 내로 반사하여 추가 처리를 받게 함으로써 광을 시준시키는 비스듬한 측부들을 갖는 미세구조체를 포함할 수 있다. 미세구조화된 필름의 표면에 걸쳐 일관된 휘도를 촉진시키기 위해, 미세구조체는 표면들이 다양한 각도로 배향되는 상태로 패턴화될 수 있다. 일부 경우에, 미세구조체는 반대 방향들로 비스듬한 평평한 측부들을 갖는 기다란 프리즘형 미세구조체일 수 있다. 예를 들어, 기다란 프리즘형 미세구조체들의 2개의 필름이 수직 각도로 적층되어 각각 단일 축을 따라 광을 시준시킬 수 있다. 이들 미세구조체를 갖는 필름들의 표면은 비스듬한 측부들에 의해 덮일 수 있다. 그러나, 이들 필름의 패턴화된 구조체는 측부 각도들의 제한된 방위 분포로 인해 광을 전체 표면에 걸쳐 균일하게 공간적으로 분배하지 못할 수 있다. 다른 경우에, 미세구조체들은 광을 모든 방향들로 분배하는 반경방향 표면들을 구비하는 원형 또는 난형 기부 프로파일들을 가질 수 있다. 예를 들어, 미세구조체는 구면 렌즈 또는 원추체일 수 있다. 그러나, 이들 원형 기부 미세구조체의 원형 프로파일들은 이들 미세구조체를 사용하여 필름들의 표면을 실질적으로 덮지 못하여, 원형 기부 미세구조체들 사이에 평평한 또는 비구조화된 영역을 남길 수 있다. 또한, 미세구조체들의 규칙적인 패턴을 갖는 미세구조화된 필름은 모아레 효과(

)와 같은 부정적인 영향을 받을 수 있다.

본 발명은 광을 시준시키기 위한 미세구조화된 표면을 갖는 광학 필름을 포함한다. 미세구조화된 표면은 미세구조화된 표면의 기준 평면으로부터 비스듬한 복수의 소면을 포함하는 복수의 프리즘형 구조체의 불규칙한 분포를 포함한다. 프리즘형 구조체들이 개별적으로 불규칙하거나 랜덤일 수 있지만, 프리즘형 구조체들의 소면들은 소면들의 표면 방위 분포가 기준 평면을 따라 실질적으로 균일할 수 있도록 크기 설정되고 비스듬히 놓이며 분포될 수 있는 반면, 소면들의 표면 극 분포는 기준 평면에 수직으로 입사하는 광의 피크 투과와 상관되는 극 범위 내에 실질적으로 속할 수 있다. 소면들의 이러한 분포는 실질적으로 전체 주 표면을 프리즘형 구조체들로 덮으면서, 밑각(base angle)들의 등가 분포를 갖는 원추형 프리즘형 구조체들의 앙상블(ensemble)의 광학 분포 특성과 같은, 원추형 광학 분포 특성에 근사한 미세구조화된 표면의 광학 분포 특성을 생성할 수 있다. 상호연결된 소면 표면들의 사용은 광학 필름의 실질적으로 전체 표면이 미세구조화된 표면에 의해 덮일 수 있게 할 수 있다. 프리즘형 구조체들의 불규칙한 분포는 패턴화된 또는 규칙적인 필름들에서 보이는 모아레 효과를 감소시킬 수 있다.

도 1은 기재(120) 상에 광학 필름(110)을 포함하는 광학 물품(100)의 다이어그램이다. 광학 필름(110)은 기재(120)에 결합되는 평평한 주 표면(112) 및 미세구조화된 표면(111)을 포함한다. 기재(120)는 저부 주 표면(121)을 포함한다. 광원(130)에 의해 생성된 광(131)이 저부 주 표면(121)에서 기재(120)를 통해 굴절되어 미세구조화된 표면(111)에서 빠져나갈 수 있다. 광학 물품(100)으로부터 빠져나가는 광(131)은 실질적으로 시준될 수 있다(즉, 저부 주 표면(121)에 실질적으로 수직인 방향으로 미세구조화된 표면(111)으로부터 빠져나감).

미세구조화된 표면(111)은 광원(130)에 의해 생성되고 광학 물품(100)을 통해 처리되는 비시준된 광으로부터 실질적으로 시준된 광을 생성하도록 구조화될 수 있다. 미세구조화된 표면(111)에서의 광의 시준에 영향을 미치는 인자는, 예를 들어 광학 필름(110)의 굴절률, 미세구조화된 표면(111)과 접촉하는 매질의 굴절률, 및 미세구조화된 표면(111)에 입사하는 광의 각도를 포함할 수 있다. 미세구조화된 표면(111)에 입사하는 광의 각도에 영향을 미치는 인자는, 예를 들어 기재(120)의 굴절률, 기재(120)의 저부 주 표면(121)과 광원(130) 사이의 매질의 굴절률, 및 광원(130)으로부터 방출되는 입사광의 각도를 포함할 수 있다.

일부 예에서, 광학 물품(100)은 광원(130)으로부터의 광을 편광시키고 시준시킬 수 있다. 더욱 상세히 후술될 수 있는 바와 같이, 광학 필름(110)은 시준 필름일 수 있고, 기재(120)는 반사 편광기일 수 있다. 본 명세서에 기술된 시준 광학 필름을 반사 편광기와 조합함으로써, 광학 물품은 단일 백라이트 필름에서 시준 및 휘도를 증가시키도록 작동할 수 있다.

도 2a는 미세구조화된 표면(211)을 갖는 광학 필름(210)을 포함하는, 전술된 광학 물품(100)과 같은 광학 물품(200)의 다이어그램이다. 광학 물품(200)은, 광원(130)과 같은 광원, 및 액정 디스플레이 장치와 같은 광 게이팅 장치(light gating device)를 추가로 포함하는 광학 장치에 사용될 수 있다. 광학 물품(200)은 광을 광원으로부터 광 게이팅 장치로 지향시키기 위해 사용될 수 있다. 광원의 예는 전계발광 패널(electroluminescent panel), 도광 조립체(light guide assembly), 및 형광 또는 LED 백라이트를 포함한다. 광원은 비시준된 광을 생성할 수 있다. 광학 물품(200)은 미세구조화된 표면(211)의 구성에 따라 휘도 향상 필름, 균일성 필름(uniformity film), 방향전환 필름(turning film), 또는 이미지 지향 필름(image directing film)(굴절 빔 방향전환 제품)으로서 사용될 수 있다. 광학 물품(200)을 사용하는 광학 시스템은 광학 디스플레이, 백라이트, 또는 유사 시스템일 수 있고, 액정 패널 및 추가의 편광기, 및/또는 다른 광학 필름 또는 구성요소와 같은 다른 구성요소를 포함할 수 있다.

광학 필름(210)은 평평한 주 표면(212)에서 기재(220)에 부착될 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 광학 물품(200)은 2개의 층, 즉 기재(220) 및 광학 필름(210)을 포함한다. 그러나, 광학 필름(210)은 하나 이상의 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 광학 물품(200)은 미세구조화된 표면(211) 및 저부 주 표면(212)을 포함하는 광학 필름(210)의 단일 층만을 구비할 수 있다. 일부 경우에, 광학 물품(200)은 많은 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 기재(220)는 다수의 별개의 층으로 구성될 수 있다. 광학 물품(200)이 다수의 층을 포함하는 경우, 구성 층들은 서로 동연적(coextensive)일 수 있으며, 인접한 구성 층들의 각각의 쌍은 유형의(tangible) 광학 재료를 포함하고 서로 완전히 일치하거나 그들 각각의 표면적의 적어도 80% 초과, 또는 90% 이상 서로 물리적으로 접촉하는 주 표면들을 가질 수 있다.

기재(220)는 광의 흐름을 제어하도록 설계된 광학 물품에 사용하기에 적합한 조성물을 가질 수 있다. 기재 재료로서 사용하기 위한 인자 및 특성은, 예를 들어 기재(220)가 특정 광학 제품 내에 조립되거나 사용될 수 있도록 충분한 광학 투명도 및 구조 강도를 포함할 수 있고, 광학 제품의 성능이 시간 경과에 따라 저하되지 않도록 온도 및 노화에 대한 충분한 저항을 가질 수 있다. 임의의 광학 제품에 대한 기재(220)의 특정 화학 조성 및 두께는, 구성되고 있는 특정 광학 제품의 요건, 예컨대 다른 것들 중에서 강도, 투명도, 내온성(temperature resistance), 표면 에너지, 미세구조화된 표면에 대한 접착성, 미세구조화된 표면을 형성하는 능력의 필요성들의 균형을 유지하는 것에 의존할 수 있다. 기재(220)는 단축 또는 이축 배향될 수 있다.

기재(220)를 위한 유용한 기재 재료는, 예를 들어 스티렌-아크릴로니트릴, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 트라이아세테이트, 폴리에테르 설폰, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나프탈렌 다이카르복실산을 기반으로 한 공중합체 또는 블렌드, 폴리사이클로-올레핀, 폴리이미드, 및 유리를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 선택적으로, 기재 재료는 이들 재료의 혼합물 또는 조합을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 기재(220)는 다층일 수 있거나, 또는 연속 상(continuous phase) 내에 현탁되거나 분산된 분산 상을 포함할 수 있다. 휘도 향상 필름과 같은 일부 광학 제품에 대해, 바람직한 기재 재료의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리카르보네이트를 포함할 수 있지만, 이로 한정되지 않는다.

일부 기재 재료는 광학적으로 활성일 수 있고, 편광 재료로서 작용할 수 있다. 필름을 통한 광의 편광은, 예를 들어 통과하는 광을 선별적으로 흡수하는 이색성(dichroic) 편광기를 필름 재료 내에 포함시킴으로써, 또는 통과하는 광을 선별적으로 반사하는 반사 편광기를 필름 재료 내에 포함시킴으로써 달성될 수 있다. 광 편광은 또한 정렬된 운모 조각과 같은 무기 물질을 포함함으로써, 또는 연속 필름 내에 분산된 불연속 상, 예를 들면, 연속 필름 내에 분산된 광 조절 액정의 액적에 의하여 달성될 수 있다. 대안으로서, 필름은 여러 재료의 초미세(microfine) 층들로부터 제조될 수 있다. 필름 내의 편광 물질은, 예를 들어, 필름의 신장, 전기장 또는 자기장의 인가, 및 코팅 기술과 같은 방법을 이용함으로써 편광 배향으로 정렬될 수 있다.

편광 필름의 예는, 각각 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,825,543호 및 제5,783,120호에 기술된 것을 포함한다. 이들 편광 필름을 휘도 향상 필름과 조합하여 사용하는 것은 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,111,696호에 기술되어 있다. 기재로서 사용될 수 있는 편광 필름의 제2 예는, 또한 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,882,774호에 기술된 그러한 필름이다. 구매가능한 필름은 쓰리엠(3M)으로부터 상표명 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film, 이중 휘도 향상 필름)으로 판매되는 다층 필름이다. 휘도 향상 필름에서 이러한 다층 편광 광학 필름의 사용은 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,828,488호에 기술되었다. 기재 재료의 이러한 목록은 독점적인 것은 아니고, 당업자들이 알게 되는 바와 같이 다른 편광 및 비편광 필름들이 또한 본 발명의 광학 제품의 기부로서 유용할 수 있다. 이들 기재 재료는 다층 구조를 형성하기 위해, 예를 들어 편광 필름을 포함한 임의의 수의 다른 필름들과 조합될 수 있다. 추가의 기재 재료들의 선발 후보 목록(short list)은, 다른 것들 중에서 미국 특허 제5,612,820호 및 제5,486,949호에 기술된 필름들을 포함할 수 있다. 또한, 특정 기부의 두께는 광학 제품의 전술한 요건에 따라 달라질 수 있다.

일부 예에서, 광학 물품(200)은 자유 부동(free floating) 또는 백라이트 필름일 수 있고, 기재(220)는 반사 편광기일 수 있다. 광학 필름(210)은 저부 주 표면(212)에서 기재(220)에 부착될 수 있으며, 이때 미세구조화된 표면(211)은 액정 디스플레이와 같은 디스플레이 구성요소를 향한다. 광학 물품(200)을 사용하는 시스템을 통해 이동하는 광의 경로에 관하여, 광학 필름(210)은 시스템의 필름 스택 내의 기재(220) "위에" 위치될 수 있다. 반사 편광기 및 시준 광학 필름을 갖는 광학 물품(200)은 동일한 필름에서 시준 및 휘도 증가 특성 둘 모두를 제공할 수 있다.

광학 필름(210)은 저부 주 표면(212)에서 기재(220)와 직접 접촉하거나 기재(220)에 광학적으로 정렬될 수 있으며, 미세구조화된 표면(211)이 광의 흐름을 지향시키거나 집중시키도록 허용하는 크기, 형상, 및 두께를 가질 수 있다. 광학 필름(210)은 기재(220)와 일체로 형성될 수 있거나, 일정 재료로 형성되어 기재(220)에 접착되거나 라미네이팅될 수 있다.

광학 필름(210)은 임의의 적합한 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률의 선택에 대한 인자는 광학 필름(210) 내로의 입사광의 방향, 미세구조화된 표면(211)의 표면 특성, 및 미세구조화된 표면(211)으로부터의 출사광의 원하는 방향을 포함할 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 예를 들어, 일부 경우에, 광학 필름(210)은 굴절률이 약 1.4 내지 약 1.8, 또는 약 1.5 내지 약 1.8, 또는 약 1.5 내지 약 1.7의 범위일 수 있다. 일부 경우에, 광학 필름(210)은 굴절률이 약 1.5 이상, 또는 약 1.55 이상, 또는 약 1.6 이상, 또는 약 1.65 이상, 또는 약 1.7 이상일 수 있다.

광학 필름(210)은 광의 흐름을 제어하도록 설계된 광학 물품에 사용하기에 적합한 조성물을 가질 수 있다. 광학 필름(10)에 유용한 재료는 폴리(카르보네이트)(PC); 신디오탁틱(syndiotactic) 및 아이소탁틱(isotactic) 폴리(스티렌)(PS); C1-C8 알킬 스티렌; 알킬, 방향족, 및 지방족 고리 함유 (메트)아크릴레이트 - 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 및 PMMA 공중합체를 포함함 -; 에톡실화 및 프로폭실화 (메트)아크릴레이트; 다작용성 (메트)아크릴레이트; 아크릴화 에폭시; 에폭시; 및 기타 에틸렌계 불포화 재료; 사이클릭 올레핀 및 사이클릭 올레핀 공중합체; 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS); 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 (SAN); 에폭시; 폴리(비닐사이클로헥산); PMMA/폴리(비닐플루오라이드) 블렌드; 폴리(페닐렌 옥사이드) 얼로이(alloy); 스티렌계 블록 공중합체; 폴리이미드; 폴리설폰; 폴리(비닐 클로라이드); 폴리(다이메틸 실록산) (PDMS); 폴리우레탄; 불포화 폴리에스테르; 낮은 복굴절성의 폴리에틸렌을 포함하는 폴리(에틸렌); 폴리(프로필렌) (PP); 폴리(알칸 테레프탈레이트), 예를 들어 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET); 폴리(알칸 나프탈레이트), 예를 들어 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN); 폴리아미드; 이오노머; 비닐 아세테이트/폴리에틸렌 공중합체; 셀룰로오스 아세테이트; 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트; 플루오로중합체; 폴리(스티렌)-폴리(에틸렌) 공중합체; 폴리올레핀 PET 및 PEN을 포함하는 PET 및 PEN 공중합체; 및 폴리(카르보네이트)/지방족 PET 블렌드를 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.

광학 필름(210)은 미세구조화된 표면(211)을 포함할 수 있다. 미세구조화된 표면(211)은 광학 물품(200)으로부터의 실질적으로 시준된 광의 투과를 위한 구조화된 표면을 나타낼 수 있다. 미세구조화된 표면(211)은 특정 범위(들)의 입사각으로 미세구조화된 표면(211)과 접촉하는 광을 굴절시키고 이들 범위(들) 밖의 광을 반사하도록 구성될 수 있다. 이들 범위(들)는, 예를 들어 광학 필름(210)의 굴절률 및 공기와 같은 미세구조화된 표면(211)과 접촉하는 임의의 물질의 굴절률에 의존할 수 있다. 도 4는 미세구조화된 표면(211)과 같은 미세구조화된 표면을 갖는, 광학 필름(210)과 같은 예시적인 광학 필름의 SEM 이미지이다. 참고로, 미세구조화된 표면(211)은 x-축(241) 및 x-축(241)에 수직인 y-축(242)을 갖는 기준 평면을 한정할 수 있고, 기준 평면에 수직인 z-축(243)을 따라 두께 방향을 한정할 수 있다.

미세구조화된 표면(211)은 복수의 프리즘형 구조체(230)를 포함할 수 있다. 프리즘형 구조체(230)는 광의 시준과 같은, 프리즘형 구조체(230)를 갖는 광학 필름(210)의 원하는 기능을 특징짓는 미세구조화된 표면(211)의 구성을 나타낼 수 있다. 일반적으로, 프리즘형 구조체(230)는, 예를 들어 입사 광의 일부분을 굴절시키고 입사 광의 상이한 부분을 재순환시킴으로써 광을 방향전환시킬 수 있다. 프리즘형 구조체(230)는 양의 z-방향을 따르는 것과 같이 원하는 방향을 따라 프리즘형 구조체(230)의 소면(231)에 입사하는 광을 방향전환시키도록 설계될 수 있다. 일부 예에서, 프리즘형 구조체(230)는 광을 z-축(243)에 실질적으로 평행한 그리고 x-축 및 y-축에 의해 형성되는 기준 평면에 수직인 방향으로 방향전환시킬 수 있다. 프리즘형 구조체(230)는 광학 필름(210)의 실질적으로 모든 미세구조화된 표면(211), 예를 들어 미세구조화된 표면(211)의 표면적의 90%를 초과하여 차지할 수 있다.

미세구조화된 표면(211)의 프리즘형 구조체(230)들은 미세구조화된 표면(211)에 걸쳐 실질적으로 불규칙하게 또는 랜덤으로 배열될 수 있다. 실질적으로 불규칙한 또는 랜덤인 배열은 국소적으로 패턴화되지 않거나 불규칙하게 패턴화되는 미세구조화된 표면(211)을 가로지른 프리즘형 구조체(230)들의 공간 분포를 포함할 수 있지만, 전체적으로 특정 특성, 특성의 범위, 또는 특성의 확률을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 프리즘형 구조체(230)가 증가함에 따라, 복수의 프리즘형 구조체(230)의 특성의 평균이 보다 작은 편차를 나타낼 수 있지만; 프리즘형 구조체(230)들의 제1 공간 영역 및 프리즘형 구조체(230)들의 제2 공간 영역은 유사한 특성 분포를 갖지 않을 수 있다.

광학 물품(200)의 미세구조화된 표면(211)에서의 불연속부들, 예컨대 돌출부들은, 평균 중심선 위의 표면 프로파일(profile)에 의해 둘러싸이는 영역들의 합계가 그 중심선 아래의 영역들의 합계와 동일해지도록 프리즘형 구조체(230)들을 통해 그려진 평균 중심선으로부터 프로파일이 벗어날 수 있으며, 상기 중심선은 물품의 공칭 표면(미세구조체를 보유함)에 본질적으로 평행하다. 프리즘형 구조체(230)의 높이는, 표면의 대표적인 특성 길이, 예를 들어 1 내지 30 cm를 통해 광학 현미경 또는 전자 현미경으로 측정되는 바와 같이, 약 0.2 내지 100 마이크로미터일 수 있다. 상기 평균 중심선은 평탄하거나, 오목하거나, 볼록하거나, 비구면이거나 또는 그 조합일 수 있다. 프리즘형 구조체(230)들은 2개의 교차하는 소면 사이의 가장 먼 거리로 정의되는 피치를 가질 수 있다. 프리즘형 구조체(230)들의 피치는 250 마이크로미터 이하일 수 있고, 0(교차)에서 250 마이크로미터까지 다양할 수 있다. 피치는 프리즘형 구조체(230) 상의 소면(231)의 밑각(233) 및 프리즘형 구조체(230)의 높이와 같은 인자와 관련될 수 있다. 일부 예에서, 높이와 피치는 스파클(sparkle)을 감소시키도록 선택될 수 있다. "스파클"은 랜덤 패턴인 것으로 나타나는 것에 있어서 밝은 휘도와 어두운 휘도의 작은 영역들로 이루어진 입상 텍스처(grainy texture)(텍스처 무라(texture mura))로서 나타나는 광학 아티팩트(artifact)를 지칭한다. 밝은 영역과 어두운 영역의 위치는 시야각이 변화함에 따라 달라질 수 있어서, 텍스처를 특히 분명하게 하여 관찰자에게 부적당하게 한다. 스파클을 최소화시키기 위해, 프리즘형 구조체(230)는 약 100 마이크로미터 미만, 바람직하게는 20 내지 30 마이크로미터 미만의 높이를 가질 수 있거나, 매우 적은 주기성을 가질 수 있거나, 근접 구조체의 마이크로-이미지를 형성하지 않을 수 있거나, 이들 속성의 임의의 조합일 수 있다.

복수의 프리즘형 구조체(230)는 복수의 소면(231)을 포함할 수 있다. 각각의 프리즘형 구조체(230)는 피크(237)에서 만나는 복수의 소면(231)을 포함할 수 있다. 각각의 소면(231)은, x-축(241) 및 y-축(242)에 의해 형성되는 기준 평면에 대해 적어도 하나의 기울기를 한정하는, 미세구조화된 표면(211) 및 프리즘형 구조체(230)의 표면을 나타낼 수 있으며, 이때 각각의 소면(231) 및 대응하는 기울기는 0이 아닌 밑각(233)을 형성한다.

복수의 소면(231)의 적어도 하나의 기울기는 기울기 크기 분포 및 기울기 크기 누적 분포(slope magnitude cumulative distribution)를 한정할 수 있다. 기울기 크기 분포는 밑각(233)과 같은 경사각의 정규화된 빈도를 나타낼 수 있다. 기울기 크기 누적 분포는 미세구조화된 표면(211)에 걸친 각각의 각도에 대한, 밑각(233)과 같은 경사각들의 누적 정규화된 빈도를 나타낼 수 있다. 누적 기울기 크기 분포는 경사각에 대한 누적 정규화된 빈도의 변화를 나타내는 변화율을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4a를 참조한다. 일부 예에서, 약 10도 미만의 기울기들에 대한 기울기 크기 누적 분포의 변화율은 1도당 약 1% 미만일 수 있는 반면, 약 30도 미만의 기울기들에 대한 기울기 크기 누적 분포의 변화율은 1도당 약 2% 미만일 수 있다. 예를 들어, 도 27a를 참조한다. 일부 예에서, 20%에서의 기울기 크기 누적 분포의 변화율은 60도 부근에서의 기울기 크기 누적 분포의 변화율보다 상당히 더 작을 수 있다. 예를 들어, 도 27d를 참조한다. 일부 예에서, 10도 부근에서의 기울기 크기 누적 분포의 변화율은 1도당 약 0.5% 미만일 수 있는 반면, 20도 부근에서의 기울기 크기 누적 분포의 변화율은 1도당 약 1% 미만일 수 있다. 예를 들어, 도 27b를 참조한다.

미세구조화된 표면(211)은 기준 평면에 대해 복수의 기울기를 한정할 수 있다. 일부 예에서, 미세구조화된 표면의 약 10%가 약 10도 미만의 기울기를 갖고, 미세구조화된 표면의 약 15%가 약 60도 초과의 기울기를 갖는다. 예를 들어, 도 27a를 참조한다. 일부 예에서, 구조화된 표면의 약 80%가 약 30도 내지 약 60도의 기울기를 갖는다. 예를 들어, 도 27a를 참조한다.

각각의 소면(231)은 표면적, 및 소면(231)의 평균 표면 방향을 나타내는 소면 법선 방향을 가질 수 있다. 각각의 소면(231)의 표면적은 광학 필름(210)을 통과하는 광이 소면과 접촉하여 보다 낮은 입사각에서 굴절되거나 보다 높은 입사각에서 반사될 수 있는 영역을 나타낼 수 있다. 소면(231)이 만곡되는 예에서, 소면 법선 방향은 평균 곡률도(degree of curvature), 곡률의 접선, 소면(231)의 피크들을 가로지르는 평면, 또는 소면(231)의 평균화된 굴절 표면을 나타내는 다른 기능 표면의 법선 방향일 수 있다.

소면(231)들은 미세구조화된 표면(211)의 실질적으로 전부를 차지할 수 있다. 일부 예에서, 소면(231)들은 미세구조화된 표면(211)의 90%를 초과하여 차지할 수 있다. 미세구화된 표면(211)의 표면 커버리지는 특정 구배 크기 범위 또는 한계에 대한 평방도 단위의 입체각당 퍼센트 미세구조화된 표면으로 나타내어질 수 있다. 일부 예에서, 평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면(211)의 0.010% 미만이 약 10도의 구배 크기를 갖는 반면, 평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면(211)의 약 0.008% 미만이 약 30도의 구배 크기를 갖는다. 예를 들어, 도 27k를 참조한다. 일부 예에서, 평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면(211)의 약 0.008% 미만이 약 10도의 구배 크기를 갖는 반면, 평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면의 약 0.007% 미만이 약 30도의 구배 크기를 갖는다. 일부 예에서, 약 0의 구배 크기를 갖는 평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면(211)은 약 0.0005% 내지 약 0.01%이다. 일부 예에서, 약 0의 구배 크기를 갖는 평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면(211)은 약 0.001% 내지 약 0.006%이다. 일부 예에서, 평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면(211)의 약 0.010% 미만이 약 10도 미만의 구배 크기를 갖고, 평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면(211)의 약 0.008% 초과가 약 50도의 구배 크기를 갖는다. 예를 들어, 도 27l을 참조한다. 미세구조화된 표면의 퍼센트 평탄한 부분들이 약 10%를 초과하는 예와 같은 일부 예에서, 평방도 단위의 입체각당 구조화된 표면의 약 0.010% 미만이 약 10도의 구배 크기를 갖는다. 예를 들어, 도 27m 및 도 27n을 참조한다.

복수의 프리즘형 구조체(230) 중 하위-복수(sub-plurality)의 프리즘형 구조체는 실질적으로 만곡된 주연부 부분에 의해 둘러싸이는 실질적으로 평탄한 중심 부분을 포함하는 소면(231)들을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 소면들의 평탄한 중심 부분들의 약 20% 미만이 약 40도 미만의 기울기를 가지며, 미세구조화된 표면(211)의 약 10% 미만이 약 20도 미만의 기울기를 갖는다.

소면(231)들은 실질적으로 평평할 수 있다. 실질적인 평평함은, 예를 들어 프리즘형 구조체(230)들의 평균 높이의 10배보다 큰 곡률 반경과 같은, 평평한 소면(231)의 곡률 반경 또는 평균 곡률 반경에 의해 표시되거나 결정될 수 있다. 일부 예에서, 30% 초과와 같은, 미세구조화된 표면(211)의 소면(231)들의 특정 부분이 실질적으로 평평할 수 있다.

복수의 프리즘형 구조체(230)는 2개의 소면(231)의 교점에 형성되는 복수의 피크(237)를 포함할 수 있다. 피크(237)를 형성하는 2개의 소면(231)은 연관된 꼭지각(apex angle)(232)을 가질 수 있다. 각각의 피크(237)는 피크의 각 첨예도(angular sharpness)를 나타내는 연관된 곡률 반경을 가질 수 있다. 예를 들어, 피크(237)는 프리즘형 구조체(230)들의 평균 높이의 1/10 미만의 곡률 반경을 가질 수 있다. 피크(237)는 피크(237)의 표면적이 미세구조화된 표면(211)에 미미하게 기여하도록 실질적으로 한정되거나 첨예할 수 있다. 일부 예에서, 복수의 피크(237)의 표면적은 미세구조화된 표면(211)의 총 표면적의 1% 미만이다. 한정된 피크(237)들을 갖는 미세구조화된 표면(211)은 소면(231)들의 표면적을 증가시키고, 광학 필름(210)으로부터 원하는 투과 범위에 대한 광학 이득을 증가시키며, 축상 투과각(on-axis transmission angle) 부근에서 초래되는 웨트-아웃(wet-out)을 감소시킬 수 있다.

도 2b는 프리즘형 구조체(230)의 소면(231)의 평면도의 다이어그램이다. 소면 법선 방향(234)은 (도시된 바와 같이) x-축(241)과 또는 y-축(242)과 방위각(235)을 형성할 수 있다. 방위각(235)은 x-축(241) 및 y-축(242)에 의해 형성되는 기준 평면을 따른 소면(231)의 배향을 나타낼 수 있다. 소면(231)들은 0 내지 2π 라디안과 같은, 방위각(235)들의 실질적으로 전체 방위 범위 전반에 걸쳐 배향될 수 있다.

도 2c는 프리즘형 구조체(230)의 평평한 소면(231)의 측면도의 다이어그램이다. 소면 법선 방향(234)은 z-축(243)과 극각(236)을 형성할 수 있다. 극각(236)은 x-축(241) 및 y-축(242)에 의해 형성되는 기준 평면의 법선에 대한 평평한 소면(231)의 배향을 나타낼 수 있다. 소면(231)들은 0 내지 π/2 라디안과 같은, 극각(236)들의 실질적으로 전체 극 사분면(polar quadrant) 전반에 걸쳐 배향될 수 있다.

미세구조화된 표면(211)은 소면(231)들의 표면 정규 분포를 가질 수 있다. 소면들의 표면 정규 분포는 특정 극각(235) 또는 방위각(236)을 갖는 소면(231)의 확률 또는 집중과 같은 소면(231)들의 정규 분포를 나타낼 수 있다. 소면(231)들의 표면 정규 분포는 소면(231)들의 표면 극 분포 및 소면(231)들의 표면 방위 분포를 포함한다.

표면 극 분포는 특정 극각(236)들에서의 소면(231)들의 정규 분포를 나타낸다. 일부 예에서, 표면 극 분포는 일정 극각 범위 내의 소면들의 백분율로서 나타내어질 수 있다. 예를 들어, 90% 초과와 같은 실질적으로 모든 소면(231)들은 특정 극각 범위 내의 극각을 가질 수 있다. 특정 극각 범위는 실질적으로 시준된 광을 생성하는 극각 범위, 예를 들어 z-축(243)의 5도 이내를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 소면(231)들의 실질적으로 전부가 대략 45도의 극각(236)을 가질 수 있는데, 예를 들어 소면(231)들의 90%가 40도 내지 50도의 극각(236)을 갖는다. 일부 예에서, 표면 극 분포는 특정 극각(236)들을 갖는 평평한 소면(231)의 확률로 나타내어질 수 있다.

복수의 소면(231)의 표면 극 분포는 복수의 소면(231)의 피크 분포를 나타내는 극각 또는 극각 범위와 연관된 피크 극 분포를 포함할 수 있다. 피크 극 분포는 축외일 수 있는데; 즉, 피크 극 분포는 미세구조화된 표면(211)의 기준 평면에 실질적으로 수직하지 않을 수 있다. 일부 예에서, 표면 극 분포는 축상 극 분포보다 적어도 2배 더 높은 축외 피크 극 분포를 갖는다.

소면들의 표면 극 분포가 특정 극각 범위에 대해 광학 필름(210)의 광학 이득을 증가시키도록 프리즘형 구조체(230)들이 광학 필름(210)에 걸쳐 분포되고 이들의 소면들이 미세구조화된 표면(211)에 걸쳐 배향될 수 있다. 일부 예에서, 표면 극 분포는 극 투과 분포를 생성하도록 구성될 수 있으며, 여기서 극 투과 분포는 극각 0 내지 π/2에 걸친 세기 분포로의 미세구조화된 표면(211)을 통한 축방향 시준된 광의 투과를 나타낸다. 극 투과 분포는 전체 원추형 미세구조체의 시준된 광 투과 특성과 연관될 수 있다. 예를 들어, 원추형 미세구조체는 특정 굴절률에 대해 특정 극각에서 피크 휘도를 갖는 광을 분배할 수 있으며, 피크 휘도는 축상 극 투과보다 높은, 예를 들어 2배만큼 더 높은 특정 비일 수 있다. 미세구조화된 표면(211)의 표면 극 분포는 피크 휘도와 연관된 특정 입사각의 광으로부터 시준된 광을 생성하는 극 범위 내의 실질적으로 모든 소면들을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 극 범위는 32 내지 38도의 입사각의 광에 대한 피크 휘도를 위해 선택된다. 소면(231)은 미세구조화된 표면(211)으로부터 투과된 광이 실질적으로 시준되도록 30 내지 60도와 같은 극각(236) 범위 전반에 걸쳐 배향될 수 있다.

소면(231)들의 표면 극 분포는 피크를 가질 수 있다.

표면 방위 분포는 특정 방위각들에서의 소면(231)들의 분포를 나타낸다. 예를 들어, 큰 샘플 크기들에서, 모든 평평한 소면들의 실질적으로 1/360, 예를 들어 0.1% 내지 0.5%, 또는 0.25% 내지 0.3%는 특정 각도 사이에 있는 방위각을 가질 수 있다. 소면(231)들의 표면 방위 분포가 균일한 방위 투과(azimuthal transmission) 분포를 생성할 수 있도록 프리즘형 구조체(230)들이 광학 필름(210)에 걸쳐 분포되고 그들의 평평한 소면들이 미세구조화된 표면(211)에 걸쳐 배향될 수 있으며, 여기서 방위 투과 분포는 방위각들에서의 미세구조화된 표면(211)을 통한 광의 투과를 나타낸다. 광의 방위 투과는 전체 원추형 미세구조체들의 시준된 광 투과 특성과 연관될 수 있다. 예를 들어, 원추형 미세구조체들은 전체 방위 범위에 걸쳐 균일하게 광을 분배할 수 있다. 소면(231)들의 표면 방위 분포는 전체 360도에 걸쳐 특정 각 분해능(angular resolution) 내에서 균일할 수 있다. 일부 예에서, 각 분해능은 제조 정확도에 기초하여 선택된다. 소면(231)들의 전체 표면적 또는 개수는 각각의 방위각(235)에 대해 실질적으로 동일할 수 있고, 방위각(235)들의 평균은 회전 대칭일 수 있다. 일부 예에서, 소면(231)들의 전체 표면적 또는 개수는, 방위각(235)들에서 국소 변동이 있을 수 있기 때문에, 10,000개 초과의 평평한 소면과 같은, 소면(231)들의 특정 샘플 크기 또는 분해능에서 실질적으로 동일한 것으로 평가될 수 있다.

프리즘형 구조체(230)들이 광학 필름(210)에 걸쳐 불규칙하게 분포되고 배향될 수 있지만, 프리즘형 구조체(230)들의 평평한 소면(231)들의 전체 효과는 광을 균일하게 분배하기 위해 기준 평면 상에서 전체 방위각 범위에 걸쳐 그리고 광을 실질적으로 시준시키기 위해 제한된 극각 범위에 걸쳐 균일하게 분포되는 표면적을 갖는 미세구조화된 표면(211)이다.

도 3은 광학 필름(210)과 같은 광학 필름을 형성하기 위한 예시적인 공정(300)을 예시한다. 광학 필름을 제조하기 전에, 광학 필름의 미세구조화된 표면, 예를 들어 미세구조화된 표면(211)에 대응하는 구조화된 표면 특성을 갖는 미세복제 공구가 제조될 수 있다. 대안적으로, 광학 필름의 미세구조화된 표면에 대응하는 구조화된 표면 특성을 갖는 미세복제 공구가 광학 필름의 원하는 미세구조화된 표면에 기초하여 제공되거나 선택될 수 있다.

단계(310)에서, 금속 층들이 상부에 전착될(electroplated) 수 있는 기초로서 역할하는 기부가 제공될 수 있다. 기부는 다양한 형태들 중 하나의 형태, 예컨대, 시트(sheet), 플레이트, 또는 실린더의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 연속 롤 제품을 생산하기 위해 원형 실린더가 사용될 수 있다. 기부는 전형적으로 금속으로 제조될 수 있고, 예시적인 금속들은 니켈, 구리, 및 황동을 포함하지만, 다른 금속이 또한 사용될 수 있다. 기부는 후속 단계들에서 하나 이상의 전착된 층이 상부에 형성될 수 있는 노출 표면("기부 표면")을 가질 수 있다. 기부 표면은 매끄럽고 평평하거나 실질적으로 평평할 수 있다. 특히 실린더 표면 상의 임의의 주어진 점 부근의 작은 국부적 영역을 고려한다면, 매끄러운 폴리싱된 실린더의 만곡된 외부 표면은 실질적으로 평평한 것으로 간주될 수 있다.

단계(320)에서, 기부 표면을 전기도금하기 위해 전기도금 조건이 선택될 수 있다. 전기도금 용액의 조성, 예를 들어 용액에 사용되는 금속 염의 유형뿐만 아니라, 전류 밀도, 도금 시간 및 기재 이동 속도와 같은 다른 공정 파라미터들은, 전기도금된 층이 매끄럽고 평평하게 형성되는 것이 아니라 대신에 불규칙한 평평-소면형 특징부들, 예를 들어 요구되는 프리즘형 구조체(230)들에 대응하는 특징부들에 의해 특징지어지고 구조화되는 주 표면을 갖도록 선택될 수 있다. 전류 밀도의 선택, 도금 시간의 선택, 및 기재 이동 속도와 같은 기부 노출률의 선택이 불규칙한 특징부들의 크기 및 밀도를 결정할 수 있다. 전기도금 용액에 사용되는 금속 염의 유형과 같은 금속 템플릿(metal template)의 선택이 특징부의 기하학적 구조를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전기도금 공정에 사용되는 금속 염의 유형이 침착된 금속 구조체의 기하학적 구조를 결정할 수 있으며, 따라서 미세구조화된 표면, 예를 들어 미세구조화된 표면(211) 상의 프리즘형 구조체, 예를 들어 프리즘형 구조체(230)의 형상을 결정할 수 있다.

단계(330)에서, 전기도금 공정을 사용하여 기재의 기부 표면 상에 금속의 층이 형성될 수 있다. 이 단계가 개시되기 전에, 기재의 기부 표면은 접착을 촉진시키기 위하여 프라이밍(primed)되거나 달리 처리될 수 있다. 도금되는 금속은 기부 표면을 구성하는 금속과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 기부 표면이 구리를 포함하는 경우, 단계(330)에서 형성되는 전기도금된 층이 또한 구리로 제조될 수 있다. 금속의 층을 형성하기 위해, 전기도금 공정은 전기도금 용액을 사용할 수 있다. 전기도금 공정은 전기도금된 층의 표면이 미세구조화된 표면(211)에 대응하는 불규칙한 소면들을 갖는 미세구조화된 표면을 구비하도록 수행될 수 있다. 금속이 롤의 미세구조화된 표면 상에 불균일하게 고착(accretion)되어 돌출부들을 형성할 수 있다. 광학 필름의 미세구조화된 표면은 롤의 미세구조화된 표면에 대해 피크 또는 밸리(valley) 등으로 복제된다. 미세구조화된 롤 상의 침착된 금속 구조체의 위치 및 배치는 랜덤이다. 대표적인 제1 주 표면의 구조화된 특성 및 조도를 도 36의 광학 필름의 SEM 이미지에서 볼 수 있으며, 이때 필름은 단계(330)에 따라 제조된 전기도금된 층의 표면으로부터 미세복제된다.

단계(330)가 완료된 후에, 전기도금된 층을 갖는 기재는 광학 확산 필름을 형성하기 위한 원 공구(original tool)로서 사용될 수 있다. 일부 경우에서, 단계(330)에서 생성된 전기도금된 층(들)의 구조화된 표면을 포함할 수 있는, 공구의 구조화된 표면은 제2 금속 또는 다른 적합한 재료로 부동태화(passivated)되거나 달리 보호될 수 있다. 예를 들어, 전기도금된 층(들)이 구리로 구성되는 경우, 구조화된 표면은 크롬의 얇은 코팅으로 전기도금될 수 있다. 크롬 또는 다른 적합한 재료의 얇은 코팅은 바람직하게는 구조화된 표면의 토포그래피(topography)를 실질적으로 보존하기에 충분히 얇다.

광학 확산 필름의 제조에 원 공구 그 자체를 사용하기보다는, 원 공구의 구조화된 표면을 미세복제함으로써 하나 이상의 복제 공구가 제조될 수 있고, 이어서 이러한 복제 공구(들)가 광학 필름을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 원 공구로부터 제조된 제1 복제물이 구조화된 표면에 대응하지만 그의 역전 형태인 제1 복제 구조화된 표면을 가질 것이다. 예를 들어, 구조화된 표면 내의 돌출부가 제1 복제 구조화된 표면 내의 공동(cavity)에 대응한다. 제2 복제물이 제1 복제물로부터 제조될 수 있다. 제2 복제물은 원 공구의 구조화된 표면에 대응하고 그의 비-역전 형태인 제2 복제 구조화된 표면을 가질 것이다.

구조화된 표면 공구가 예를 들어 단계(330)에서 제조된 후에, 동일한 구조화된 표면(원 공구에 대해 역전되든 비-역전되든 간에)을 갖는 광학 필름(210)과 같은 광학 필름이 원 또는 복제 공구로부터의 미세복제에 의해 단계(340)에서 제조될 수 있다. 광학 필름은 예컨대 예비성형된 필름을 엠보싱하는 공정, 또는 경화성 층을 캐리어 필름 상에 주조 및 경화시키는 공정을 비롯한 임의의 적합한 공정을 사용하여 공구로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 미세구조화된 표면(211)을 갖는 광학 필름(210)은 (a) 중합가능 조성물을 제조하는 단계; (b) 마스터(master)의 공동들을 충전하기에 충분한 양으로 단계(330)에서 형성된 구조화된 표면 공구의 마스터 네거티브(negative) 구조화된 표면 상에 중합가능 조성물을 침착시키는 단계; (c) 기재(220)와 같은 기재와 마스터 사이에서 중합가능 조성물의 비드(bead)를 이동시킴으로써 공동들을 충전하는 단계; 및 (d) 중합가능 조성물을 경화시키는 단계에 의해 제조될 수 있다. 위의 실시 형태에서, 광학 필름(210)과 기재(220)는 함께 접합되는 별개의 층들일 수 있다. 다른 방법은 주형을 압출된 또는 주조된 기재 재료 상에 직접 복제하여 모놀리식인 기재(220)와 광학 필름(210)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예

광 투과 특성화

본 발명에 따른 광학 필름들의 샘플들(샘플 1, 샘플 2, 및 샘플 3)을 전술된 도 3을 포함한 본 명세서에 기재된 기술에 따라 제조하였다. 발명의 명칭이 "광학 물품(Optical Article)"인 미국 특허 출원 공개 제2010/0302479호에 개시된 바와 유사한 방법을 사용하여 공구를 제조하였다. 이러한 공구를 사용하여 미국 특허 제5,175,030호에 기재된 것과 같은 주조 및 경화 공정에 의해 광학 필름을 제조하였다. 주조 및 경화 공정에 사용된 수지는 광학적 사용에 적합한 수지였다. (1) 원추체들의 육각형 패킹된 어레이, (2) 프리즘들의 와플 그리드, (3) 부분 구체들의 패킹된 어레이, 및 (4) 둥근-피크의 불규칙한 프리즘들을 갖는 광학 필름들의 비교예들을 또한 제공하였다.

광학 필름을 시준된 광 투과 프로브로 시험하여 광학 필름의 광학 특성, 예를 들어 극 투과 분포 및 방위 투과 분포를 결정하였다. 도 4는 시준된 광 투과를 통해 광학 필름에 대한 광 투과 정보를 생성하기 위한 예시적인 방법이다. 축방향으로 시준된 LED 광을 갖는 광 프로브를 광학 필름의 미세구조화된 표면 앞에 배치하였고, 0도의 극각 및 방위각으로 정렬시켰다. 검출기를 광학 필름의 평평한 주 표면 뒤에 배치하였다. 광 프로브로부터의 축방향으로 시준된 광을 광학 필름을 통해 처리하였고, 광학 필름의 미세구조화된 표면으로 인한 소스 광(source light)의 각 산란(angular scattering)을 검출기 상에서 측정하였다. 시준된 광 투과는 미세구조화된 표면의 표면 극 분포의 극 범위에 대응하는 미세구조화된 표면의 소면들에 대한 밑각을 결정하기 위해 사용될 수 있다.

표면 특성화

본 발명에 따른 광학 필름들의 4개의 샘플(샘플 6A/B, 샘플 7A/B, 샘플 8, 및 샘플 9)을 전술된 도 3 및 실시예 1 내지 실시예 3을 포함한 본 명세서에 기재된 기술에 따라 제조하였다. (1) 둥근-피크의 불규칙한 프리즘들을 갖는 광학 필름, (2) 원추체들의 육각형 패킹된 어레이를 갖는 광학 필름, (3) 부분 구체들의 패킹된 어레이를 갖는 광학 필름, 및 (4) 피라미드형 프리즘들의 어레이를 갖는 광학 필름의 비교예들을 또한 제공하였다. 후술되는 바와 같이, 샘플의 AFM 이미지를 촬영하여 이미지 분석에 사용하였다.

AFM 이미지를 평평도(flatness) 및 각 배향(angular orientation)에 대해 분석하였다. 기울기 분석 도구에 소면 분석 기능을 추가하도록 코드를 기입하였다. 소면 분석 기능을 샘플의 소면들의 평평도 및 배향의 분석을 위해 소면의 코어 영역을 식별하도록 구성하였다. 프리필터 높이 맵(prefilter height map)을 잡음(noise)(예컨대, 공초점 현미경 검사용 AFM 및 푸리에 저역 통과를 위한 매체 3)을 최소화하도록 그리고 0의 높이가 평균 높이가 되게 높이 맵을 이동시키도록 선택하였다.

gcurvature 및 tcurvature를 각각의 픽셀에서 계산하였다. 픽셀에서의 gcurvature는 하기의 3개의 점: Z(x, y), Z(x-dx, y-dy), 및 Z(x+dx, y+dy)의 높이들을 사용하여 구배 방향으로 계산되는 표면 곡률이며, 여기서 (dx, dy)는 구배 벡터에 평행하고, (dx, dy)의 크기 = Sk / Skdivosor이며, 여기서 Sk는 코어 조도 깊이(core roughness depth)이고, Skdivisor는 사용자에 의해 설정되는 무단위 파라미터이다. (dx, dy)의 크기는 가장 가까운 픽셀로 반올림되고, 3개의 픽셀과 같은 최소치로 설정될 수 있다. Tcurvature는 평행 대신에, 구배를 가로지르는 방향이 곡률의 계산에 사용되는 것을 제외하고는 gcurvature와 동일하다.

각각의 픽셀에 대한 한계치를 사용하여 평평한 소면들의 이진 맵(binary map)을 얻었다. 한계치는 하기를 포함한다: (1) max (gcurvature, tcurvature) < rel_curvecutoff / R(여기서, R = min (xcrossing_period, ycrossing_period) / 2이고, xcrossing_period 및 ycrossing_period는 각각 x, y 방향으로의 제로 크로싱(zero crossing) 사이의 평균 거리임); 및 (2) gslope < facetslope_cutoff.

이미지 처리 단계가 이진 이미지를 깨끗하게 하기 위해 적용될 수 있다. 이미지 처리 단계는 침식(erode), N개의 픽셀보다 작은 소면들의 제거, 2배 확장, 침식을 포함할 수 있으며, 여기서 N = ceil(r*r*minfacetcoeff) 픽셀이고, r은 픽셀 단위의 (dx, dy)의 크기이며, ceil은 가장 가까운 정수로 반올림하는 함수이다. 이어서, 이미지를 생성하였고, 소면 영역들의 통계량 및 분포를 계산하였다.

실시예 1, 실시예 2, 실시예 3

도 5a, 도 6a, 및 도 7a는 각각 본 명세서에 개시된 광학 필름의 샘플 1, 샘플 2 및 샘플 3에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯이다. 각각의 샘플은 극 범위에서 축외이고 집중되는 극 투과 분포, 및 전체 범위에 걸쳐 실질적으로 균일한 방위 투과 분포를 보여준다.

도 5b, 도 6b, 및 도 7b는 정규화된 극 투과 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프이다. 도 5b, 도 6b, 및 도 7b에서 관찰되는 바와 같이, 각각의 샘플은 3개의 샘플에 대해 피크 극 투과각, 및 극각들의 집중된 극 범위를 갖는다. 또한, 축상(0도) 극각에 대한 피크 극 투과각의 비가 기록된다. 뚜렷한 피크 극 투과각, 및 피크 극 투과 대 축상 극 투과의 높은 비는 원추형 투과 분포를 나타낼 수 있고, 소면들의 실질적으로 균일한 표면 방위 분포 및 소면들의 집중된 축외 표면 극 분포와 상관될 수 있다.

비교예 1 - 원추체들의 육각형 패킹된 어레이

도 8a는 원추체들의 육각형 패킹된 어레이를 갖는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯이다. 각각의 원추체는 육각형 기부와 함께 만곡된 측부들을 구비할 수 있고, 도 19의 것과 같은 패턴화된 어레이로 배열될 수 있다. 소정 방위각들에서의 높은 상대 휘도는 원추체들의 패턴화된 육각형 피크들과 같은, 불균일한 표면 방위 분포와 상관되는 불균일한 방위 투과 분포를 나타낸다. 도 8b는 정규화된 극 투과 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프이다. 샘플은 고도로 집중된 극 투과 분포 및 축상 극각으로의 매우 높은 피크 극 투과각을 갖는다.

비교예 2 - 프리즘들의 그리드

도 9a는 프리즘들의 와플-유사 그리드를 갖는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯이다. 각각의 평평한 프리즘 면은 4개의 평방 각도(square angle) 중 하나로 배향될 수 있다. 소정 방위각들에서의 높은 상대 휘도는 프리즘들의 4개의 평방 각도와 같은, 불균일한 방위 분포와 상관되는 불균일한 방위 투과 분포를 나타낸다. 도 9b는 정규화된 극 투과 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프이다. 다수의 피크 극 투과각은 평평하지 않은 프리즘 표면을 나타내는 반면, 높은 축상 극각은 프리즘 정점에서의 상당히 평평하거나 둥근 표면을 나타낸다.

비교예 3 - 부분 구체

도 10a는 부분 구체들의 어레이를 갖는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯이다. 각각의 부분 구체는 높은 축상 극 성분을 갖는 둥근 측부들을 구비할 수 있다. 도 10b는 정규화된 극 투과 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프이다. 샘플은 높은 축상 극 투과 분포를 갖는다.

비교예 4 - 둥근 불규칙한 프리즘

도 11a는 둥근-피크의 불규칙한 프리즘들을 갖는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각에서의 광 세기의 코노스코프 플롯이다. 불규칙한 프리즘들은 도 18a 및 도 18b에서와 같은, 둥근 피크들에서 만나는 만곡된 측부들을 구비할 수 있다. 도 11b는 정규화된 극 투과 분포(y-축)에 대한 평균 극 기울기(x-축)의 그래프이다. 샘플의 피크 극 투과각은 축상 투과각에 가깝고, 피크 극 투과 대 축상 극 투과의 낮은 비는 프리즘 표면들 사이의 둥근 피크를 나타낼 수 있다.

실시예 4

본 명세서에 개시된 바와 같은 제4 샘플 광학 필름(샘플 4)을 도 3 및 전술된 방법에 따라 제조하였다. 도 12a는 샘플 광학 필름에 대한 극각 및 방위각의 공초점 기울기 데이터의 코노스코프 표현이다. 이 실시예에서, 극각 및 방위각은 광학 필름의 평평한 소면들의 극각 및 방위각과 각각 상관될 수 있다. 도 12a에서 볼 수 있는 바와 같이, 기울기 분포는 특정 극각 범위에서 최고이고, 방위각 범위에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분포된다. 피크 극 분포각은 방위각에 걸쳐 실질적으로 일정하다. 도 12b는 기울기 빈도(y-축) 대 극각(x-축)의 그래프이다. 각자의 대향하는 방위각들의 극 분포들은 실질적으로 상관되어, 실질적으로 균일한 방위 분포를 나타낸다.

실시예 5

광학 원추형 구조체를 모델링하여 광학 원추형 구조체의 광학 특성을 결정하였다. 광학 원추형 구조체는, 예를 들어 광학 원추형 구조체의 표면들에서의 굴절 및 프레넬 반사(Fresnel reflection)를 시뮬레이션하였다. 도 13은 모델링된 원추체 이득 대 다양한 원추체 구조 파라미터의 표이다. 다수의 원추체를 모델링하여 광학 필름들에서 얻은 이득에 관하여 원추체 구조 파라미터들에 대한 원추체 이득을 평가하였다. 원추체들에 걸쳐 변화되는 인자는, 예를 들어 구조체 인덱스(index)(굴절률), 돌출부 표면 분율, 돌출부 종횡비(높이 대 반경), 및 기하학적 원추형 표면 법선에 대한 표면 법선의 가우스 분포(Gaussian distribution) 폭에 의해 특징지어지는 표면 조도를 포함한다. 도 14a는 원추형 구조체의 평평한 주 표면으로부터의 극각 및 원추형 구조체의 주 표면을 따른 방위각에서의 역 원추형 구조체에 대한 광 세기를 도시한 차트이다.

광학 필름의 샘플(샘플 5)의 광학 특성을 원추형 구조체 모델의 광학 특성과 비교하였다. 도 14b는 샘플 5 및 시뮬레이션된 원추형 구조체에 대한 표면 극각의 범위에 대한 정규화된 휘도의 그래프이다. 도 14a에서 볼 수 있는 바와 같이, 광학 필름에 대한 휘도의 극좌표 플롯(polar plot)은 방위각 방향으로 매끄러운 외양을 갖는다. 또한 도 13 및 도 14b에서 볼 수 있는 바와 같이, 측정된 광학 이득과 같은, 광학 필름의 시준된-광 광학 투과 특성은 시뮬레이션된 원추형 구조체의, 시뮬레이션된 광학 이득과 같은 시준된-광 광학 투과 특성과 실질적으로 비교된다.

실시예 6 내지 실시예 9 및 비교예 5 내지 비교예 8

도 15a 및 도 15b는 각각 전술된 소면 분석을 포함하는, 샘플 6A 및 샘플 6B의 복합 AFM 이미지이다. 도 16a 및 도 16b는 각각 전술된 소면 분석을 포함하는, 샘플 7A 및 샘플 7B의 복합 AFM 이미지이다. 도 17a는 전술된 소면 분석을 포함하는, 샘플 8의 복합 AFM 이미지이다. 도 17b는 전술된 소면 분석을 포함하는, 샘플 9의 복합 AFM 이미지이다. 도 18a 및 도 18b는 전술된 소면 분석을 포함하는, 둥근-피크의 불규칙한 프리즘들을 갖는 광학 필름의 복합 AFM 이미지이다. 도 19는 전술된 소면 분석을 포함하는, 원추체들의 육각형 패킹된 어레이를 갖는 광학 필름의 복합 AFM 이미지이다. 도 20은 전술된 소면 분석을 포함하는, 부분 구체들의 패킹된 어레이를 갖는 광학 필름의 복합 AFM 이미지이다. 외곽선(outline)은 곡률 파라미터 내의 소면 표면을 나타낼 수 있다. 도 21은 전술된 소면 분석을 포함하는, 피라미드형 프리즘들의 어레이를 갖는 광학 필름의 복합 AFM 이미지이다. 외곽선은 곡률 파라미터 내의 소면 표면을 나타낼 수 있다.

도 22는 총 표면적의 퍼센트로서 6가지 광학 필름 예에 대한 평평한 소면 코어 영역들의 커버리지 면적의 그래프이다. 샘플 6 내지 샘플 9가 불규칙한 프리즘, 부분 구체, 및 육각형 원추체 광학 필름들보다 상당히 더 높은 표면적 커버리지를 나타낸다.

도 23a 및 도 23b는 2개의 직교하는 평면내 방향들(각각 y 및 x)을 따른 파워 스펙트럼 밀도 대 공간 주파수의 그래프이다. 필름의 토포그래피는, 각각의 광학 필름이 따라 연장되는 기준 평면에 대해 정의될 수 있다. x,y 평면을 기준 평면으로서 사용하여, 각각의 구조화된 표면의 토포그래피는 x 및 y 성분들에 대한 기준 평면에 대한 상대 높이로서 기술될 수 있다. 도 23a 및 도 23b는 각각의 광학 필름의 표면 상의 프리즘형 구조체들의 공간 불규칙성 또는 랜덤성의 정도를 나타낸다. 도 23a 및 도 23b에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 샘플 6A/B 및 샘플 7A/B에 대해 x-평균 및 y-평균 파워 스펙트럼 밀도는 각각 x-방향 및 y-방향 공간 주파수가 감소함에 따라 지속적으로 감소한다. 대조적으로, 피라미드형 프리즘들을 갖는 광학 필름은 파워 스펙트럼 밀도의 다수의 높은 피크에 의해 관찰되는 바와 같이, 육각형 패킹된 어레이 원추체들을 갖는 광학 필름과 마찬가지로, 높은 주기성 및 패턴화를 보인다.

도 24a는 소면 부분들에 대한 다양한 방위각에서의 표면적 커버리지를 나타내는, 광학 필름들에 대한 소면 방위각 분포의 그래프이다. 도 24b는 구배 부분들에 대한 다양한 방위각에서의 표면적 커버리지를 나타내는, 평평한 소면형(faceted) 광학 필름들에 대한 구배 방위각 분포의 그래프. 각각의 그래프는 주기적인 방위각들에서의 필름의 퍼센트 커버리지를 플로팅한다. 도 24a에서 볼 수 있는 바와 같이, 피라미드형 프리즘 및 육각형 원추체 둘 모두는 소면 부분에 대해 불균일한 방위각 분포를 보이는 반면, 본 발명의 광학 필름은 보다 좁은 범위 내의 커버리지를 나타낸다. 도 24a 및 도 24b 둘 모두에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 둘 모두의 광학 필름은 표면 커버리지의 작은 국소 변동과 함께, 전체 방위 범위에 걸쳐 소면들의 실질적으로 균일한 표면 방위 분포를 나타낸다.

도 25a 및 도 25b는 본 발명의 광학 필름들의 AFM 데이터로부터의 구배/소면 분포에 기초한 2차원 분포 플롯이다. 도 25c 및 도 26a 내지 도 26c는 불규칙한 프리즘(26d), 부분 구체(26a), 육각형 원추체(26b), 및 피라미드형 프리즘(26c)을 갖는 광학 필름들의 AFM 데이터로부터의 구배/소면 분포에 기초한 2차원 분포 플롯이다. 각각의 플롯에 대해, x-축은 x-방향 기울기이고 y-축은 y-방향 기울기이다. 기울기의 아크탄젠트(arc tangent)가 취해져 도 단위의 경사각을 제공한다. 각각의 동심 링은 10도를 나타낸다. 도 25a 및 도 25b에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 광학 필름들은 위의 실시예 1 내지 실시예 3의 코노스코프 선도에서 볼 수 있는 것과 유사한 그리고 일반적으로 방위 및 극 투과 분포와 상관되는, 균일한 표면 방위 분포 및 축외의 집중된 표면 극 분포를 나타낸다. 대조적으로, 도 26d는 축상 극각에 더 가까운 표면 극 분포를 도시한다. 도 26a는 높은 축상 집중을 갖는 확산 표면 극 분포를 도시한다. 도 26b는 고도로 집중된 표면 극 분포를 도시한다. 도 26c는 불균일한 표면 방위 분포를 도시한다.

도 27c는 위의 광학 필름들의 누적 소면 기울기 크기 분포 그래프이다. 샘플 6 내지 샘플 9는 다른 광학 필름에 비해 더욱 집약적인 구배 크기 분포를 갖는다.

도 27d는 샘플 6, 샘플 7, 및 불규칙한 프리즘의 경사각 대 정규화된 빈도의 소면 경사각 분포 그래프이다. 불규칙한 프리즘은 쌍봉(bimodal) 기울기 분포를 갖는 반면, 샘플 6 및 샘플 7은 뚜렷한 피크 분포를 갖는다.

도 27e는 상기 광학 필름들에 대한 구배 크기 누적 분포 그래프이다. 샘플 6 내지 샘플 9는 부분 구체 및 불규칙한 프리즘보다 높은 구배 크기를 갖는다.

도 27f는 20도 초과의 기울기를 갖는 평평한 소면 코어 영역들의 커버리지의 차트이다. 샘플 6 내지 샘플 9는 육각형 원추체, 부분 구체, 및 불규칙한 프리즘보다 20도 초과의 기울기를 갖는 평평한 소면들의 상당히 더 높은 커버리지를 갖는다.

도 27g는 임의의 기울기 제한이 없는 평평한 소면 코어 영역들의 커버리지의 차트이다. 샘플 6 내지 샘플 9는 육각형 원추체, 부분 구체, 및 불규칙한 프리즘보다 20도 초과의 기울기를 갖는 평평한 소면들의 상당히 더 높은 커버리지를 갖는다.

도 27h 및 도 27i는 소면 방위각 분포 및 구배 방위각 분포의 그래프이다. 샘플 6 및 샘플 7은 전체 방위 범위 전반에 걸쳐 실질적으로 균일한 방위 기울기 분포를 보인다.

도 27j는 상기 광학 필름들의 누적 소면 경사각 분포 그래프이다. 샘플 6 및 샘플 7은 불규칙한 프리즘보다 훨씬 더 집약적인 경사각(또는 구배 크기) 분포를 갖는다.

도 27k 및 도 27l은 평방도 단위의 입체각당 %의 정규화된 빈도에 대한 구배 크기의 그래프이다. 샘플 6 내지 샘플 9는 35 내지 65의 구배 크기에 대해, 평방도 단위의 입체각당 높은 %에 의해 지시되는 바와 같이, 높은 표면 커버리지를 갖는다.

도 28 내지 도 36은 보다 넓은 곡률 제한을 갖는 것을 제외하고는, 위에서 도 15 내지 도 22에 대해 논의된 바와 동일한 분석을 수반한다.

실시예 10 및 실시예 11

도 27a는 샘플 10을 나타내는 광학 필름, 샘플 11을 나타내는 광학 필름, 및 불규칙한 프리즘 광학 필름의 구배 크기 누적 분포 그래프이다. 이 실시예에서, 불규칙한 프리즘 광학 필름은 샘플 10 및 샘플 11 중 어느 하나보다 낮은 기울기를 가질 수 있다. 도 27b는 샘플 10, 샘플 11, 및 불규칙한 프리즘 광학 필름의 구배 크기 분포 그래프이다. 피크 구배 정규화된 빈도는 보다 낮은 구배 크기에 있다.

본 발명의 다양한 실시 형태가 기재되었다. 이들 및 다른 실시 형태는 하기 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (10)

1. 미세구조화된 표면(microstructured surface)으로서,
   미세구조화된 표면의 평면에 대한 복수의 기울기들을 포함하고,
   미세구조화된 표면의 약 10%가 약 10도 미만의 기울기들을 갖고, 미세구조화된 표면의 약 15%가 약 60도 초과의 기울기들을 가지며, 미세구조화된 표면의 약 80%가 약 30도 내지 약 60도 미만의 기울기들을 갖고,
   미세구조화된 표면은 복수의 실질적으로 랜덤으로 배열된 프리즘형 구조체들을 포함하며, 각각의 프리즘형 구조체는 피크(peak)에서 만나는 복수의 소면(facet)들을 포함하고,
   복수의 프리즘형 구조체들 중 적어도 하위-복수(sub-plurality)의 프리즘형 구조체들 각각에 대해, 각각의 소면은 실질적으로 만곡된 주연부 부분에 의해 둘러싸이는 실질적으로 평탄한 중심 부분을 포함하는, 미세구조화된 표면.
2. 미세구조화된 표면으로서,
   복수의 실질적으로 랜덤으로 배열된 소면들을 포함하고,
   각각의 소면은 미세구조화된 표면의 평면에 대해 적어도 하나의 기울기를 한정하고, 복수의 소면들의 상기 적어도 하나의 기울기는 기울기 크기 누적 분포(slope magnitude cumulative distribution)를 한정하며,
   20도 부근에서의 기울기 크기 누적 분포의 변화율은 60도 부근에서보다 실질적으로 더 작고, 10도 부근에서의 기울기 크기 분포의 변화율은 1도당 약 0.5% 미만이며, 20도 부근에서의 기울기 크기 분포의 변화율은 1도당 약 1% 미만인, 미세구조화된 표면.
3. 미세구조화된 표면으로서,
   복수의 실질적으로 랜덤으로 배열된 소면들을 포함하고,
   각각의 소면은 미세구조화된 표면의 평면에 대해 기울기를 한정하는 실질적으로 평탄한 중심 부분을 포함하고, 소면들의 평탄한 중심 부분들의 약 20% 미만이 약 40도 미만의 기울기들을 가지며, 미세구조화된 표면의 약 10% 미만이 약 20도 미만의 기울기들을 갖는, 미세구조화된 표면.
4. 미세구조화된 표면으로서,
   복수의 실질적으로 랜덤으로 배열된 소면들을 포함하고,
   각각의 소면은 미세구조화된 표면의 평면에 대해 기울기를 한정하는 실질적으로 평탄한 중심 부분을 포함하며, 복수의 소면들의 기울기는 기울기 크기 누적 분포를 한정하고, 약 10도 미만의 기울기들에 대한 기울기 크기 누적 분포의 변화율은 1도당 약 1% 미만이고, 약 30도 미만의 기울기들에 대한 기울기 크기 누적 분포의 변화율은 1도당 약 2% 미만인, 미세구조화된 표면.
5. 미세구조화된 표면으로서,
   복수의 실질적으로 랜덤으로 배열된 프리즘형 구조체들을 포함하고,
   각각의 프리즘형 구조체는 피크에서 만나는 복수의 소면들을 포함하며, 각각의 소면의 중심 부분은 미세구조화된 표면의 평면의 법선 방향에 대한 방위각(azimuthal angle) 및 미세구조화된 표면의 평면의 법선 방향에 대한 극각(polar angle)을 한정하며,
   0 내지 360도에서의 방위각의 분포의 변동은 약 20% 미만이고, 복수의 프리즘형 구조체들의 소면들의 극각들의 약 5% 미만이 약 10도 미만이며, 극각들의 분포는 약 10 내지 60도에서 최대여서, 법선 방향을 따라 입사하는 실질적으로 시준된 광(collimated light)에 대해, 미세구조화된 표면이 미세구조화된 표면의 피크들 측으로부터 입사하는 시준된 광에 대한 제1 총 광학 투과율, 및 미세구조화된 표면의 반대 측에 입사하는 시준된 광에 대한 실질적으로 더 낮은 제2 총 광학 투과율을 갖게 하고, 법선 방향에 비스듬한 방향을 따라 미세구조화된 표면의 반대 측으로부터 입사하는 실질적으로 시준된 광에 대해, 미세구조화된 표면이 제2 총 광학 투과율보다 큰 제3 총 광학 투과율을 갖게 하는, 미세구조화된 표면.
6. 미세구조화된 표면으로서,
   약 0의 구배(gradient) 크기들을 갖는 평방도(square degree) 단위의 입체각(solid angle)당 퍼센트 표면이 약 0.0005% 내지 약 0.01%이도록, 미세구조화된 표면의 평면에 대해 복수의 기울기들을 한정하는 복수의 실질적으로 랜덤으로 배열된 소면들을 포함하고,
   약 0의 구배 크기들을 갖는 평방도 단위의 입체각당 퍼센트 표면은 약 0.001% 내지 약 0.006%인, 미세구조화된 표면.
7. 미세구조화된 표면으로서,
   미세구조화된 표면의 평면에 대해 복수의 기울기들을 한정하는 복수의 실질적으로 랜덤으로 배열된 소면들을 포함하고,
   평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면의 약 0.010% 미만이 약 10도 미만의 구배 크기들을 가지며, 평방도 단위의 입체각당 미세구조화된 표면의 약 0.008% 초과가 약 50도의 구배 크기를 갖는, 미세구조화된 표면.
8. 광학 필름으로서,
   복수의 프리즘형 구조체들을 포함하는 미세구조화된 표면을 포함하고,
   미세구조화된 표면은 기준 평면, 및 기준 평면에 수직인 두께 방향을 한정하며,
   복수의 프리즘형 구조체들은 복수의 소면들을 포함하고, 각각의 소면은 두께 방향에 대한 극각 및 기준 평면을 따른 방위각을 형성하는 소면 법선 방향을 가지며,
   미세구조화된 표면은 실질적으로 균일한, 복수의 소면들의 표면 방위 분포(surface azimuthal distribution)를 갖고,
   미세구조화된 표면은 축외 피크 극 분포(off-axis peak polar distribution)를 갖는, 복수의 소면들의 표면 극 분포를 가지며, 축외 피크 극 분포는 축상 극 분포(on-axis polar distribution)보다 2배 이상만큼 더 높고,
   복수의 프리즘형 구조체들은 미세구조화된 표면에 걸쳐 불규칙하게 분포되며,
   미세구조화된 표면은, 10,000개 이상의 소면들을 포함하는 분해능(resolution)으로 실질적으로 균일한, 소면들의 표면 방위 분포를 갖는, 광학 필름.
9. 광학 필름으로서,
   복수의 프리즘형 구조체들을 포함하는 미세구조화된 표면을 포함하고,
   미세구조화된 표면은 기준 평면, 및 기준 평면에 수직인 두께 방향을 한정하며,
   복수의 프리즘형 구조체들은 복수의 소면들을 포함하고, 각각의 소면은 두께 방향에 대한 극각 및 기준 평면을 따른 방위각을 형성하는 소면 법선 방향을 가지며,
   미세구조화된 표면은 시준된 광에 대해 실질적으로 균일한 방위 투과(azimuthal transmission)를 특징으로 하고,
   미세구조화된 표면은 시준된 광에 대해 축외 피크 극 투과(off-axis peak polar transmission)를 갖는 극 투과를 특징으로 하며, 축외 피크 극 투과는 축상 극 투과보다 2배 이상만큼 더 높고,
   복수의 프리즘형 구조체들은 미세구조화된 표면에 걸쳐 불규칙하게 분포되는, 광학 필름.
10. 방법으로서,
    불규칙한 프리즘형 구조체들에 대응하는 결정 기하학적 구조(crystal geometry)를 갖는 금속 템플릿(metal template)을 포함하는 전기도금 용액을 제조하는 단계; 및
    전기도금 용액으로부터 기부(base) 상에 금속 층을 전기도금하는 단계
    를 포함하고,
    금속 층은 불규칙한 프리즘형 구조체들을 갖는 미세구조화된 표면에 대응하는 불규칙한 돌출부들을 포함하며,
    미세구조화된 표면은 기준 평면, 및 기준 평면에 수직인 두께 방향을 한정하고,
    불규칙한 프리즘형 구조체들은 평평한 소면들을 포함하고, 각각의 평평한 소면은 기준 평면에 대한 극각 및 기준 평면을 따른 방위각을 형성하는 소면 법선 방향을 가지며,
    불규칙한 프리즘형 구조체들은 미세구조화된 표면의 시준된-광 광학 투과 특성이 원추형 프리즘형 구조체들의 전체 표면의 시준된-광 광학 투과 특성에 근사하도록 광학 필름에 걸쳐 분포되는, 방법.

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