TW201348756A - 具有實質上非成像之嵌入式擴散器的增亮膜 - Google Patents

具有實質上非成像之嵌入式擴散器的增亮膜 Download PDF

Info

Publication number
TW201348756A
TW201348756A TW102114084A TW102114084A TW201348756A TW 201348756 A TW201348756 A TW 201348756A TW 102114084 A TW102114084 A TW 102114084A TW 102114084 A TW102114084 A TW 102114084A TW 201348756 A TW201348756 A TW 201348756A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
embedded
substrate
film
structured surface
Prior art date
Application number
TW102114084A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI614537B (zh
Inventor
Gary Timothy Boyd
Qing-Bing Wang
Tri Dinh Pham
Connie Lynn Johnson
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of TW201348756A publication Critical patent/TW201348756A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI614537B publication Critical patent/TWI614537B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0043—Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0221—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having an irregular structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0231—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having microprismatic or micropyramidal shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G02B5/045—Prism arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

本發明係關於一種用於光學顯示器、背光及其類似物中之微複製光學薄膜，其包括藉由基板承載之稜柱層。使用中，可將該光學薄膜與其他組件組合於系統中，以使得該光學薄膜定位於擴展光源與偏振器之間。在該等情況下，若基板具有可觀雙折射，則該系統之使用者可偵測到稱為基板色斑(SCM)之微細但具特徵性之有色圖案。為在對該光學薄膜之增亮能力有極小或無不利影響之情況下減小或消除該SCM，該光學薄膜可在該基板與該稜柱層之間包括嵌入式結構化表面。為避免稱為閃光之另一光學假影，至少80%的該嵌入式結構化表面較佳由諸如散焦微透鏡或隨機平坦琢面之特徵佔據。

Description

具有實質上非成像之嵌入式擴散器的增亮膜
本發明一般係關於微複製光學薄膜及可為增亮之目的用於顯示器之該等薄膜之特殊應用。
顯示系統(諸如液晶顯示器(LCD)系統)用於多種應用及市售裝置(諸如電腦監視器、個人數位助理(PDA)、行動電話、微型音樂播放器及薄LCD電視)中。大多數LCD包括液晶面板及用於對液晶面板進行照明之擴展面積光源(常被稱為背光)。背光通常包括一或多個燈及許多光管理膜，諸如光導、鏡面膜、光重定向膜(包括增亮膜)、相位差膜(retarder film)、偏光膜及擴散膜。通常包括擴散膜以掩蓋光學缺陷及改良背光所發射之光的亮度均一性。
用於增亮目的之微複製光學薄膜通常包括由基板所承載之稜柱層。當該薄膜用於光學顯示器、背光或類似系統時，其可與其他組件組合以使該光學薄膜定位於擴展光源與偏振器之間。在該等情況下，若基板具有可觀雙折射，則系統之使用者可偵測到稱為基板色斑(SCM)之微細但具特徵性之有色圖案。為在對該光學薄膜之增亮能力有極小或無不利影響之情況下減小或消除SCM，該光學薄膜可在該基板與該稜柱層之間包括嵌入式結構化表面。此外，為避免稱為閃光之 另一光學假影，至少80%的嵌入式結構化表面較佳由諸如散焦微透鏡或隨機定向平坦琢面之特徵佔據。
吾人已開發一族經組態以展現實質上減小之SCM及極少或無閃光之微複製光學薄膜。藉由使光學薄膜具有適當設計之嵌入式結構化表面，該等減小對光學薄膜之增亮能力可能有極小或無不利影響。在一些情況下，實質大多數(例如至少80%)嵌入式結構化表面由諸如散焦微透鏡或隨機定向平坦琢面之非成像特徵佔據。
本申請案尤其揭示包括雙折射基板、由該基板所承載之稜柱層及安置於該基板與該稜柱層之間的嵌入式結構化表面的光學薄膜。稜柱層具有包含沿相同第一方向延伸之複數個並排線性稜柱的主要表面。嵌入式結構化表面可包含複數個散焦微透鏡，該等散焦微透鏡覆蓋嵌入式結構化表面之至少80%。
稜柱在橫截面中可具有相同定向。稜柱可具有間距P，且各微透鏡可具有等效圓直徑ECD，該複數個微透鏡具有平均等效圓直徑ECD平均，且ECD平均可大於P。嵌入式結構化表面可隔開折射率相差至少0.05之兩種光學介質。嵌入式結構化表面可為稜柱層與嵌入層之間的界面，該嵌入層係安置於基板與稜柱層之間。稜柱層之折射率可大於嵌入層之折射率至少0.05，且各散焦微透鏡曲面可遠離稜柱層。
嵌入式結構化表面可為第一嵌入層與第二嵌入層之間的界面，且該第一嵌入層及該第二嵌入層可安置於基板與稜柱層之間。第一嵌入層之折射率與第二嵌入層之折射率可相差至少0.05。
嵌入式結構化表面可經組態以使光學薄膜展現不小於1.5或不小於1.6之有效透射率(ET)。基板可為聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)薄膜。基板可包括暴露於空氣之主要表面，且該基板之主要表面可能不光滑。
本申請案亦揭示包括雙折射基板、由該基板所承載之稜柱層及 安置於該基板與該稜柱層之間的嵌入式結構化表面的光學薄膜。稜柱層具有包含沿相同第一方向延伸之複數個並排線性稜柱的主要表面。嵌入式結構化表面可包含複數個隨機定向之實質平坦琢面，該等琢面覆蓋嵌入式結構化表面之至少80%。稜柱在橫截面中可具有相同定向。
嵌入式結構化表面可隔開折射率相差至少0.05之兩種光學介質。嵌入式結構化表面可為稜柱層與嵌入層之間的界面，該嵌入層係安置於基板與稜柱層之間。稜柱層之折射率可比嵌入層之折射率大至少0.05。嵌入式結構化表面可為第一嵌入層與第二嵌入層之間的界面，該第一嵌入層及該第二嵌入層係安置於基板與稜柱層之間。第一嵌入層之折射率與第二嵌入層之折射率可相差至少0.05。
嵌入式結構化表面可經組態以使光學薄膜展現不小於1.5或不小於1.6之有效透射率。基板可為聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)薄膜。基板可包括暴露於空氣之主要表面，且該基板之主要表面可能不光滑。
亦討論相關方法、系統及物品。舉例而言，亦揭示併入所揭示薄膜中之背光及顯示器。
本申請案之此等及其他態樣將由以下實施方式而顯而易見。然而，決不應將上述概要解釋為對所主張之標的物構成限制，該標的物僅由隨附申請專利範圍界定，而隨附申請專利範圍可能在審批期間進行修正。
101‧‧‧觀測者
102‧‧‧擴展光源
103‧‧‧任意光線
104‧‧‧偏振器
110‧‧‧光學系統
119‧‧‧微複製光學薄膜
119a‧‧‧前主要表面
119b‧‧‧背或後主要表面
120‧‧‧基板
120a‧‧‧第一主要表面
120b‧‧‧第二主要表面
150‧‧‧稜柱層
150a‧‧‧第一主要表面
150b‧‧‧第二主要表面
219‧‧‧微複製光學薄膜
219a‧‧‧第一主要表面或 結構化表面
219b‧‧‧第二主要表面
220‧‧‧基板層
220a‧‧‧第一主要表面
220b‧‧‧第二主要表面
250‧‧‧稜柱層
250a‧‧‧主要表面
250b‧‧‧主要表面
251‧‧‧線性稜柱或微結構
251a、251b、251c‧‧‧稜柱
252‧‧‧頂角
253a、253b、253c、253e‧‧‧高度
301‧‧‧觀測者
302‧‧‧擴展光源
304‧‧‧前偏振器
306‧‧‧第二或後偏振器
310‧‧‧光學系統
319‧‧‧微複製光學薄膜
319a‧‧‧前主要表面
319b‧‧‧背或後主要表面
320‧‧‧基板
350‧‧‧稜柱層
350b‧‧‧第二主要表面
351a、351b、351c‧‧‧稜柱
601‧‧‧偵測器
602‧‧‧擴展光源
604‧‧‧第一偏振器
605‧‧‧高斯分佈曲線
606‧‧‧第二偏振器
610‧‧‧光學系統
620‧‧‧雙折射基板
620a‧‧‧第一主要表面
620b‧‧‧第二主要表面
621a、621b、621c、621d‧‧‧點
650‧‧‧稜柱層
650a‧‧‧第一主要表面
810‧‧‧曲線
812‧‧‧曲線
901‧‧‧偵測器
902‧‧‧擴展光源
903‧‧‧光線
904‧‧‧第一偏振器
906‧‧‧第二偏振器
910‧‧‧光學系統
919‧‧‧微複製光學薄膜
919a‧‧‧前主要表面
919b‧‧‧背或後主要表面
920‧‧‧雙折射基板
920b‧‧‧表面
930‧‧‧光擴散層
933‧‧‧嵌入式結構化表面
950‧‧‧稜柱層
950a‧‧‧第一主要表面
1001‧‧‧虛線
1002‧‧‧大致轉折點
1003‧‧‧區域
1010、1012、1014、1016、1018、1020‧‧‧曲線
1201‧‧‧偵測器
1210‧‧‧光學系統
1310、1312、1314、1316、1318、1320‧‧‧曲線
1410、1412、1414、1416、1418、1420‧‧‧曲線
1519‧‧‧光學薄膜
1519a‧‧‧第一主要表面
1519b‧‧‧第二主要表面
1520‧‧‧雙折射基板
1530‧‧‧第一光擴散層
1533‧‧‧嵌入式結構化表面
1540‧‧‧第二光擴散層
1550‧‧‧稜柱層
1569‧‧‧物件/光學薄膜
1569a‧‧‧第一主要表面
1569b‧‧‧第二主要表面
1570‧‧‧基板
1580‧‧‧稜柱層
1603a、1603b‧‧‧光線
1605‧‧‧邊界線
1630‧‧‧第一透光介質
1633‧‧‧不規則波狀表面
1640‧‧‧第二透光介質
1720‧‧‧雙折射基板
1730‧‧‧第一光擴散層
1733‧‧‧嵌入式結構化表面
1733a‧‧‧微透鏡
1733b‧‧‧結構化表面部分
1740‧‧‧第二光擴散層
1750‧‧‧稜柱層
1820‧‧‧微結構
1825‧‧‧主要表面
2210a、2210b、2212a、2212b、2214a、2214b‧‧‧曲線
圖1為包括具有雙折射基板之微複製光學薄膜的光學系統之示意性側視圖或截面圖，該光學系統產生稱為基板色斑(SCM)之有色方向圖案或假影；圖2為具有線性稜柱陣列之微複製光學薄膜之示意性透視圖，該圖展現可使用之各種稜柱組態； 圖3為可類似於圖1之光學系統之示意性側視圖或截面圖，但其中添加後偏振器以實質上提高基板色斑之可見度；圖3a為以俯視圖或平面圖描述圖3之光學系統中之薄膜及組件之相應軸的示意圖；圖4為以灰度所示之增強SCM圖案之錐光影像；圖5為以灰度所示之另一增強SCM圖案之錐光影像；圖5a及圖5b為構成模擬增強SCM圖案之CIE色彩分量之模擬錐光影像，其中圖5a描述CIE x色彩分量且圖5b描述CIE y色彩分量；圖6為類似於圖3之光學系統之示意性側視圖或截面圖，但其中顯示稜柱層及雙折射基板彼此隔開，且基板之上部主要表面經結構化以提供表面擴散或霧度；圖6a為更詳細顯示圖6之雙折射基板之示意性側視圖或截面圖；圖6b為說明高斯表面角分佈(Gaussian surface angle distribution)之圖表，假定該分佈為模擬圖6之光學系統之雙折射基板之結構化表面的分佈；圖7a至圖7e為由圖6之光學系統產生之增強SCM圖案的CIE x色彩分量之模擬錐光影像，由於結構化表面之不同量的表面變化率，因此產生不同量的霧度，其中圖7a對應於零霧度，圖7b對應於1%霧度，圖7c對應於1.8%霧度，圖7d對應於2.7%霧度且圖7e對應於6.2%霧度；圖8為對於兩種不同定向之稜柱陣列，圖6之光學系統之經計算SCM可見度隨霧度變化的圖表；圖9為類似於圖6之光學系統之示意性側視圖或截面圖，但其中光學薄膜之組件不再藉由氣隙隔開而是使用另一層一起接合於單一薄膜中，且將結構化表面嵌入光學薄膜內；圖9a為更詳細地顯示圖9之光學薄膜之示意性側視圖或截面圖； 圖10為圖9之光學系統之經計算SCM可見度隨霧度變化的圖表；圖11為基於圖10之結果之圖表，該圖表繪製需要多少表面變化率來實質上減小隨跨越嵌入式結構化表面之折射率差而變化的SCM圖案(以空氣霧度臨限值表示)；圖12為用於量測諸如圖9a之微複製光學薄膜之同軸亮度的光學系統之示意性側視圖或截面圖；圖13為基於模擬結果之諸如圖9a之光學薄膜的計算增益或有效透射率隨嵌入式結構化表面之表面變化率(以空氣霧度臨限值表示)而變化的圖表；圖14為類似於圖13之基於模擬結果之圖表，但其中假定光學薄膜之背部或後方之經暴露主要表面具有亞光毛面而非光滑且平坦的；圖15為包括安置於具有圖案化主要表面之第二薄膜、層或物件頂上或接近其之微複製光學薄膜的薄膜堆疊之示意性側視圖或截面圖，此排列易於展現稱為「閃光」之光學現象或假影；圖16a、圖16b為圖15之微複製光學薄膜中之嵌入式波狀結構化表面之一部分的示意性側視圖或截面圖，其顯示結構化表面之不同部分具有怎樣的聚焦或成像特性，取決於哪個鄰接結構化表面之光學介質具有較大折射率；圖17為具有嵌入式結構化表面之微複製光學薄膜之示意性側視圖或截面圖，其中結構化表面經組態具有極小或無聚焦或成像特性以避免閃光假影，同時仍散射或擴散足以實質上減小SCM可見度之光；圖18為具有複數個密排微透鏡之結構化表面之示意性俯視圖或平面圖；圖19為具有複數個密排微透鏡之結構化表面之顯微照片；圖20為具有複數個密排微透鏡之另一結構化表面之顯微照片；圖21為具有複數個隨機定向平坦琢面之結構化表面的顯微照 片，且圖21a為此結構化表面之放大視圖；圖22a及圖22b為顯示圖19、圖20及圖21中所述之結構化表面分別沿平面內x軸及沿平面內y軸之所量測表面角分佈之圖表；且圖23為顯示製造且測試之實例微複製光學薄膜之結果之表。
在該等圖式中，相同參考數字表示相同元件。
在圖1中，光學系統110包括安置於擴展光源102(諸如具有發射白光之擴展輸出表面之平坦光導)與偏振器104之間的微複製光學薄膜119。光學系統110可為光學顯示器、背光或類似系統，且其可包括圖中未示之其他組件，諸如液晶面板及其他偏振器、擴散器、延遲器及/或其他光學薄膜或組件。就本發明之描述而言，為便於說明吾人忽視該等其他組件。顯示具有前主要表面119a及背或後主要表面119b之光學薄膜119由承載稜柱層150之基板120建構，但亦可使用其他層組態。據稱甚至在一或多個插入層使基板與稜柱層實體連接之情況下基板120仍承載稜柱層150。稜柱層150可藉由使用微圖案化工具將聚合物組合物澆鑄於聚合物薄膜基板120上且固化來製造。該工具經組態以使得與薄膜119之前主要表面119a重合之稜柱層150之第一主要表面150a為具有形成線性稜柱陣列之獨特平面或琢面的該工具之微結構化複本。除澆鑄及固化之外，亦可使用其他已知製造技術形成微結構化表面150a，諸如壓印、蝕刻及/或其他已知技術。稜柱層150之第二主要表面150b與基板120之第一主要表面120a重合。基板120之第二主要表面120b與薄膜119之背主要表面119b重合。
為參考之目的，笛卡兒x-y-z座標系統(Cartesian x-y-z coordinate system)包括在圖式中。薄膜119一般與x-y平面平行延伸，且系統110之光軸可對應於z軸。結構化表面之稜柱各以至少在平面圖中平行於y軸之一般線性方向延伸。線性稜柱陣列以使得系統之同軸亮度或明度 相於比無薄膜119之相同系統有所提高的方式折射光。
承載稜柱層150之基板120為雙折射的。雙折射可為有意設計特徵，或可為無意的。舉例而言，可以經濟之方式使由聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)製成之薄膜具有用於光學薄膜應用所需之機械及光學特性，但由PET製成之薄膜可展現不可忽略之雙折射量。該雙折射可為實質上空間均一的，亦即基板內一個位置之雙折射實質上可與該基板內其他位置之雙折射相同。雙折射通常至少藉由平面內雙折射表徵。亦即，若基板對於分別沿x軸、y軸及z軸方向偏振之光的折射率為nx、ny、nz，則平面內折射率nx與ny之間存在顯著差異。x方向及y方向可對應於例如聚合物膜之橫向纖網及縱向纖網方向。nx-ny之量值通常可為至少0.01、或0.02、或0.03。特定折射率差是否顯著之問題可視基板之厚度而定：對於薄基板，小折射率差可以忽略，但對於厚基板，折射率差顯著。
在圖式中，顯示任意光線103由光源102行進至觀測者101。遵循此光線，看到其在主要表面120b(119b)處折射，傳播通過基板120，在主要表面120a(150b)處再次折射，傳播通過稜柱層150，在主要表面150a(119a)處再次折射，行進至偏振器104，且光線之一個偏振分量穿過偏振器且行進至觀測者101。假定光線103在其離開光源102時且在其到達薄膜119之前未經偏振。當其到達主要表面120b處之空氣/基板界面時，因為一般取決於入射角及基板之折射率不同地透射(且反射)正交s及p偏振態，所以其部分偏振。為便於說明，反射光分量在圖1中未示。雙頭箭頭疊置於光線103上接近表面120b處，以指示當光線103開始其通過基板120之路徑時部分偏振。當光線103傳播通過基板120接近表面120a時，由於基板120之雙折射，故其部分偏振態一般有所變化。此偏振態變化不僅取決於基板之雙折射量(及厚度)，而且取決於光線之傳播角度及光線之波長。變化之偏振態在圖式中以疊 置於光線103上接近表面120a處之小橢圓描述。偏振態改變之光線接著由稜柱層150折射，且與偏振器104之通軸對準之偏振分量穿過偏振器104且到達觀測者101。
如上所述，基板120內存在之偏振態變化取決於光之波長。即使基板材料展現無任何分散仍如此。因此，遵循相同或幾乎相同之穿過系統110之路徑(諸如光線103所繪出之路徑)的不同波長之光線一般將以不同相對量透射至觀測者101。相對量取決於光線之傳播方向，且假定傳播方向之範圍或錐形作為發射顯著角範圍內之光的來源102之結果存在，例如朗伯分佈(Lambertian distribution)或另一適合角分佈。隨波長而變且隨傳播方向而變之不同相對透射率之結果為，感知到在傳播方向之範圍或錐形內且在諸如自藍色至紅色之可見光波長帶內之波長範圍內之光的觀測者101觀察到本文稱為基板色斑(SCM)之有色影像或圖案。若基板120及稜柱層150之相關設計特徵為實質上空間均一，亦即若其在薄膜上之一個位置或區域與另一位置或區域實質上不變化，則由觀測者101之角度來看SCM圖案空間上不固定。更確切言之，當觀測者位置相對於光學薄膜119移動(例如沿x軸及/或y軸)時，SCM圖案似乎與觀測者101同步移動相等量。換言之，若觀測者保持固定觀察位置及視角，但薄膜沿x軸或y軸方向轉移，則若薄膜光學特性具轉移獨立性則圖案穩定。
在包括圖1中所示組件之許多實務實施例中，SCM圖案相對微細且易忽視，除非觀測者經過充分培訓及/或特定尋找SCM。SCM圖案微細之一個原因為空氣/基板界面120b處提供之部分偏振通常遠遠弱於偏振器104提供之偏振。
在進行SCM圖案之進一步討論之前，吾人轉向圖2使閱讀者瞭解一些可用於所揭示光學薄膜之各種類型之稜柱及稜柱陣列。
圖1及以下其他圖式中之稜柱示為名義上具有相同幾何結構，包 括高度、寬度及頂角。此情況主要為簡單說明起見。一般而言，除非另有說明，否則稜柱層之稜柱可具有如圖2所提出之多種組態中之任一者。
在圖2中，顯示微複製光學薄膜219可充當顯示器、背光或其他系統中之增亮膜。光學薄膜219包括用於改良亮度之線性稜柱或微結構251陣列。光學薄膜219包括包含複數個沿y軸方向延伸之微結構或線性稜柱251之第一主要表面或結構化表面219a。薄膜219包括與第一主要表面或結構化表面219a相反之第二主要表面219b。
薄膜219包括包含第一主要表面220a及與主要表面219b重合之相對的第二主要表面220b之基板層220。光學薄膜219包括由基板層220承載之稜柱層250。稜柱層250安置於基板層之主要表面220a上，該表面220a與層250之主要表面250b重合，該層250亦包括與薄膜219之主要表面219a重合之另一主要表面250a。
光學薄膜219包括兩個層：就本說明書而言假定為雙折射的基板層220、及稜柱層250。一般而言，光學薄膜219可具有一或多個層。舉例而言，在一些情況下，光學薄膜219可僅具有包括各別第一主要表面219a及第二主要表面219b之單層。作為另一實例，在一些情況下，光學薄膜219可具有許多層。舉例而言，在一些情況下，基板220可由多個獨特層構成。當光學薄膜包括多個層時，組成層通常彼此同延，且各對相鄰組成層包含有形光學材料且具有彼此完全重合或彼此實體接觸其各別表面積之至少80%以上、或至少90%之主要表面。
稜柱251可經設計以使在光學薄膜219之主要表面219b沿所需方向(諸如沿z軸正方向)入射之光重定向。在例示性光學薄膜219中，稜柱251為線性稜柱結構。一般而言，稜柱251可為能夠藉由例如折射一部分入射光且使不同部分之入射光再循環而使光重定向的任何類型之稜柱或稜柱狀微結構。舉例而言，稜柱251之橫截面圖可為或包括彎 曲及/或逐段線性部分。
稜柱251各包括頂角252及自諸如主要表面250b之公用參考面量測之高度。顯示個別稜柱251a、251b、251c等具有高度253a、253b、253c……253e等。在一些情況下，例如當需要減少光耦合或浸透及/或改良光重定向光學薄膜之耐久性時，既定稜柱251之高度可沿y軸方向變化。舉例而言，線性稜柱251a之稜柱高度沿y軸方向變化。在該等情況下，稜柱251a具有沿y軸方向變化之局部高度253a，該變化之高度界定最大高度及平均高度。在一些情況下，諸如線性稜柱251c之稜柱具有沿y軸方向之恆定高度。在該等情況下，稜柱具有等於稜柱之最大高度及平均高度之恆定局部高度253c。
在一些情況下，諸如當需要減少光耦合或浸透時，一些線性稜柱較矮且一些較高。舉例而言，線性稜柱251c之高度253c小於線性稜柱251b之高度253b。
各稜柱之頂角或二面角252可具有應用中可能需要之任何值。舉例而言，在一些情況下，頂角252可在約70度至約110度、或約80度至約100度、或約85度至約95度之範圍內。在一些情況下，稜柱251具有可例如在約88或89度至約92或91度之範圍內，諸如90度之相等頂角。
稜柱層250可由任何適合光透射材料構成且可具有任何適合的折射率。舉例而言，在一些情況下，稜柱層之折射率可在約1.4至約1.8、或約1.5至約1.8、或約1.5至約1.7之範圍內。在一些情況下，稜柱層之折射率可不小於約1.5，或不小於約1.55，或不小於約1.6，或不小於約1.65，或不小於約1.7。稜柱層可全部或部分雙折射，且可全部或部分(實質上)各向同性。
在大多數情況下，諸如當光學薄膜219用於液晶顯示器系統中時，在與無光學薄膜219之相同顯示器相比時，光學薄膜219會提高該顯示器之同軸亮度，亦即如沿z軸所量測之亮度。出於定量軸明度改 良之目的，將光學薄膜219稱為具有「有效透射率」或相對「增益」，亦即大於1。如本文所用之「有效透射率」(「ET」)係指當光源為漫反射率>80%之朗伯光源或近朗伯光源時，在適當位置具有薄膜之同軸明度與在適當位置無薄膜之顯示器系統之同軸明度之比率。
光學薄膜之ET可使用包括以下之光學系統來量測：中空朗伯光箱、線性光吸收偏振器及以光箱之光軸為中心之光偵測器。中空光箱可藉由經由光學纖維連接至光箱內部之穩定寬帶光源來照明，且自光箱之發射或出射表面發出之光可具有朗伯明度分佈。將ET待量測之光學薄膜或其他測試樣品置於光箱與吸收線性偏振器之間的位置。將系統中存在光學薄膜情況下之光偵測器輸出除以系統中不存在光學薄膜情況下之光偵測器輸出得到光學薄膜之ET。
適用於量測ET之光偵測器為SpectraScanTM PR-650 SpectraColorimeter，其可獲自Photo Research,Inc,Chatsworth,CA。適用於該等量測之光箱為總反射率為約85%之鐵氟龍(Teflon)立方體。
光學薄膜219之ET可藉由將光學薄膜219置於指定位置來量測，其中主要表面219a(及線性稜柱251)面向光偵測器且主要表面219b面向光箱。隨後，藉由光偵測器經由線性吸收偏振器量測光譜加權軸明度I1(沿光軸之明度)。接著移除光學薄膜219且在無光學薄膜219之情況下量測光譜加權明度I2。ET為比率I1/I2。ET可藉由規定光學薄膜相對於線性吸收偏振器之定向來更詳細地規定。舉例而言，「ET0」係指光學薄膜經定向以使得稜柱251各自沿平行於線性吸收偏振器之通軸之方向延伸時的有效透射率，且「ET90」係指光學薄膜經定向以使得稜柱251各自沿垂直於線性吸收偏振器之通軸之方向延伸時的有效透射率。此外在此方面，「平均有效透射率」(「ETA」)為ET0及ET90之平均值。鑒於此額外術語，早前提及但提及不多之術語「有 效透射率」或「ET」係指光學薄膜之平均有效透射率。
在例示性情況下，包括光學薄膜219之所揭示之微複製光學薄膜係經組態以提高系統亮度，且線性稜柱之折射率為至少約1.6，且光學薄膜之平均有效透射率(ETA)為至少約1.3、或至少1.5、或至少1.7、或至少1.9、或至少2.1。
在圖3中，顯示一些方面與圖1之系統類似之光學系統310，其中例外為已添加另一偏振器，使得較易觀察及量測SCM。詳言之，類似於系統110，系統310包括擴展光源302、偏振器304及安置於光源與偏振器之間的微複製光學薄膜319。類似於光學薄膜119，光學薄膜319具有前主要表面319a及背或後主要表面319b，且由承載稜柱層350之基板320建構，但亦可使用其他層組態。稜柱層350之第二主要表面350b與基板320之第一主要表面重合。基板320之第二主要表面與薄膜319之背主要表面319b重合。亦類似於光學薄膜119，如關於圖1所討論，承載稜柱層350之基板320為雙折射的。類似於觀測者101，觀測者301感知在傳播方向範圍或錐形內且在諸如自藍色至紅色之可見光波長帶內之波長範圍內的光。
不同於圖1，顯示圖3之系統310包括安置於薄膜319與光源302之間的第二或後偏振器306，以使薄膜319安置於後偏振器306與前偏振器304之間。添加後偏振器306會提高SCM圖案之可見度，因為後偏振器會提高進入雙折射基板320中之光的偏光度。吾人將在諸如圖3之系統中所觀察到之SCM稱為「增強」SCM，此係因為已採取措施以藉由將所討論之光學薄膜夾入兩個實際線性偏振器之間，而非依賴藉由菲涅耳反射(Fresnel reflection)在空氣/介質界面所提供之部分偏振來提高SCM之可見度。
系統310包括許多薄膜及具有一些類型之平面內定向軸之組件。舉例而言，稜柱層350包含稜柱陣列(參見個別稜柱351a、351b、 351c)，其中如圖2所示稜柱各平行於稜柱軸(諸如y軸)延伸。前偏振器304具有通軸，本文稱為通軸1，以便平行於通軸偏振之光實質上由偏振器透射，且垂直於通軸偏振之光實質上被吸收或以其他方式阻擋。後偏振器306亦具有通軸，本文稱為通軸2。基板320為雙折射的，且其特徵可為平面內最小折射率軸，本文稱為基板快軸。在平面圖中，例如自觀測者301之角度來看，稜柱軸、通軸1、通軸2及基板快軸均一起顯示於圖3a中。
顯示圖3中所示之軸具有相對旋轉可使得就圖式而言容易識別出不同軸。一般而言，在圖3中及本文其他處此等軸及其所對應之薄膜及層可具有任何所需相對定向。一般而言，相對定向對觀察到之SCM有影響。在一種下文進一步說明之情況下，通軸1與通軸2正交，且稜柱軸與基板快軸皆平行於通軸1。
獲得微複製膜、擴展白色光源及兩個線性吸收偏振器且實質上如圖3所示排列。微複製膜為3MTM薄增亮膜-TBEF2-GT(24)，且具有由PET基板承載之線性稜柱之稜柱層。線性稜柱各平行於稜柱軸延伸。PET基板約50微米厚，且具有界定快軸之平面內雙折射。稜柱層之折射率為約1.64，且稜柱間距為約24微米。
在第一定向中，前偏振器及後偏振器經定向使其通軸彼此正交，且基板之快軸與稜柱軸略不對準，亦即不平行於稜柱軸。觀察到增強SCM圖案及其有色帶及特徵。使用相機記錄SCM圖案之錐光影像，且灰度版影像示於圖4中。在圖式中，提供水平虛線以表示光學薄膜之稜柱軸之方向。影像之中心表示光學系統之軸向，例如圖3中之z軸方向。影像中心至圖式之四個角中之任一者之距離表示約20度之極角。
使用圖3之相同光學組件及相同通用排列，但以第二定向獲得另一影像。第二定向類似於第一定向，其中例外為基板快軸平行於稜柱 軸。稜柱軸平行於前偏振器之通軸。用此設置觀察到另一增強SCM圖案。使用相機記錄SCM圖案之錐光影像，且灰度版影像示於圖5中。圖式中提供水平虛線以表示光學薄膜之稜柱軸之方向。影像之中心表示光學系統之軸向，例如圖3中之z軸方向。影像中心至圖式之四個角中之任一者之距離表示約20度之極角。
亦使用光學模型建立軟體模擬實質上對應於圖3之光學系統。在模擬中，假定擴展光源以朗伯發射分佈發射白光。假定前偏振器及後偏振器經定向以便其通軸以90度角相交。假定稜柱層之稜柱具有均一高度及頂角，該頂角為90度。假定稜柱之折射率為1.64且具各向同性。假定基板之物理厚度為2.05密耳(52微米)，且分別沿x軸、y軸及z軸偏振之光的折射率為nx、ny及nz，以便：ny-nx=0.037695；nz-((nx+ny)/2)=-0.1679；且(nx*nx+ny*ny+nz*nz)/3=(1.61383)2。假定基板層之吸收率為0.0191mm-1。此等值表示快軸可視需要在x-y平面內定向之聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)薄膜。就模擬而言，假定基板快軸平行於稜柱軸且平行於前偏振器之通軸。
在系統組件如此限定之情況下，使用光學模擬軟體在增強SCM之各錐光角度產生透射光譜，如同其出現於觀測者301面前一般。計算錐光影像類似於圖4及圖5，且其包括有色帶及特徵。計算錐光光譜在各角度分解成CIE x及y軸色彩座標。圖5a及圖5b為該色彩分解程序之結果。由初始模擬(色彩)錐光光譜開始，評估影像中表示特定極角及特定方位角之各點或像素在CIE(x,y)色彩座標中之色彩。CIE色彩座標表徵1931年由國際照明委員會(Commission international de l'eclairage，"CIE"或國際照明委員會(International Commission on Illumination))研發之以數學方式界定之色彩空間，且在此項技術中已知。例如如圖1、圖2或圖3之笛卡兒x-y-z(物理)座標系所示，CIE x及y軸色彩座標應不會與與物理位置或位移有關之x及y座標混淆。不同 於物理座標，(x,y)色彩座標無單位。
在測定原始(色彩)模擬錐光影像中各點之CIE(x,y)色彩座標之後，將影像分成其組成CIE x座標及CIE y座標分量色彩。由此產生兩個錐光影像：繪製CIE x色彩分量之圖5a之影像，及繪製CIE y色彩分量之圖5b之影像。在圖5a及圖5b各者中，影像之中心表示光學系統之軸向，例如圖3中之z軸方向，且影像之圓形外邊界表示20度之極角。各影像之外邊界之數字0、45、90等表示以弧度為單位之方位角。光學薄膜之稜柱層之稜柱軸對應於0度及180度之方位角。各影像之右邊為呈垂直條形式之刻度尺，其顯示色彩座標值與圖式中所用之灰度陰影之對應。
圖3之光學系統之觀測者易注意到圖4、圖5、圖5a及圖5b中所示之增強SCM圖案。藉由諸如圖1之光學系統產生之普通(非增強)SCM圖案一般更微細且不易被普通觀測者注意到。然而，不論增強或非增強，吾人希望確定是否可消除或至少實質上減小SCM圖案，較佳不用更便宜之各向同性基板替換雙折射基板，且較佳不會實質上不利地影響光學薄膜之增亮能力，且較佳不會引入任何額外不利光學現象或假影。
為完成此等目標中之一或多者，吾人研究使用不光滑、有紋理或以其他方式結構化之表面添加光散射、擴散或霧度。在此方面，圖6顯示可用於研究SCM圖案是否可藉由向系統中引入光散射或霧度而完全或部分消除之光學系統610。在此設置中，吾人藉由實體上隔開此等組件且在其間提供氣隙使稜柱層與雙折射基板分隔。吾人亦改變雙折射基板之上部主要表面使其不光滑、有紋理或以其他方式結構化，以使其充當表面擴散器。
所得光學系統610類似於圖3之系統310，但已將光學薄膜分成藉由氣隙彼此完全隔開之稜柱層650及雙折射基板620。稜柱層650具有 經結構化以形成稜柱陣列之第一主要表面650a及假定平坦且光滑之第二主要表面。稜柱層650可與圖1、圖2及圖3中所討論之稜柱層相同或類似。關於此處之討論，假定稜柱層650由各向同性材料構成，無顯著雙折射。基板620具有非光滑、有紋理或以其他方式結構化之第一主要表面620a及假定平坦且光滑之第二主要表面620b。假定基板620為雙折射的，且更特定言之，假定具有平面內雙折射，以便沿一個平面內方向偏振之光的折射率(例如nx)不同於沿正交平面內方向偏振之光的折射率(例如ny)。
類似於系統310，系統610亦包括：擴展光源602，其可與光源102或302相同或類似；第一偏振器604及第二偏振器606，其可與圖3之偏振器304、306相同或類似，且其間安置有稜柱層650及雙折射基板620；及偵測器601。偵測器601可為類似於觀測者101、301之人類觀測者，或偵測器601可為相機或類似光學裝置。類似於觀測者101、301，偵測器601經組態以使在傳播方向範圍或錐形內且在諸如自藍色至紅色之可見光波長帶內之波長範圍內的光成像。
雙折射基板620之放大圖示於圖6a中。將表面620a結構化且暴露於空氣，且其充當結構化表面擴散器。表面620a之特徵為整個表面上之斜坡或定向分佈。在此方面，結構化表面620a在其表面上之任何既定點具有可量測斜坡或定向。在此方面，「點」可指足夠小以至於實質上局部平坦之表面之區域或一部分。一些代表性點及斜坡示於圖6a中：在點621a、621b、621c、621d處，表面620a具有藉由穿過各別點之虛線指示之斜坡或定向。在真實3維空間中，虛線表示在該等點與結構化表面620a相切之平面，且各該平面與基板平面(亦即x-y平面)之間的二面角α可進行量測或以其他方式測定。角α可稱為傾斜角、定向角或表面角。
當在整個結構化表面上取樣時，對於不同類型之結構化表面， 表面角之整體分佈一般不同。出於模擬圖6之光學系統610之目的，為簡單且概論起見，吾人可假定結構化表面620a具有呈高斯形式之表面角分佈。該高斯分佈以曲線605示於圖6b中。高斯分佈605在表面角α為零處(對應於平行於薄膜平面定向之表面部分)具有最大值，且α值增加使分佈605減少，意謂逐漸減少之表面620a之部分以愈來愈高之α值傾斜。高斯分佈完全由標準差參數σ表徵，其以α按相同單位給出，亦即度(或弧度)。出於模擬之目的，藉由選擇適合σ值控制或說明結構化表面620a之構形變化之量或嚴重程度，其中σ=0對應於光滑平坦表面(無構形變化率)，小σ值對應於輕微結構化表面且大σ值對應於嚴重結構化表面。因為使結構化表面620a暴露於空氣，所以構形變化率量直接與結構化表面提供之霧度量有關。如下文所進一步討論，霧度亦可藉由所嵌入之結構化表面提供。
光擴散或散射可用稱為「光學霧度」或簡稱為「霧度」之參數表示。對於藉由普通入射光束照明之薄膜、表面或其他物件，物件之光學霧度係指偏離法線方向4度以上之透射光與總透射光之比率。霧度可以模擬方式計算，且對於實際樣品，其可使用Haze-Gard Plus霧度計(可獲自BYK-Gardner,Columbia,MD)根據ASTM D1003中所述之程序或用其他適合程序來量測。與光學霧度相關者為光學透明度，其係指比率(T1-T2)/(T1+T2)，其中T1為偏離法線方向1.6度與偏離法線方向2度之間的透射光，且T2為離法線方向零度與0.7度之間的透射光。透明度值亦可使用來自BYK-Gardiner之Haze-Gard Plus霧度計來量測。
對如上所述圖6之光學系統進行模擬。對於模擬，選擇不同σ值以表示結構化表面620a之不同變化率量，對應於不同光散射量。光散射之量及實際上擴散表面之全參數化需要散射結構之參數σ與表面分率。
可使用許多不同模擬技術來模型化圖6之光學系統。在一些情況下，模擬中可界定且使用特定表面構形，例如微透鏡之特定排列或具有特定幾何結構之波狀表面。然而，在本發明之情況下，在不假定任何特定表面構形下進行模擬以便模擬結果更廣泛適合於各種構形。結構化表面由平面替代表示，且在光線跟蹤期間，為計算折射角將表面進行處理，該處理就如同其在光線與表示結構化表面之平面之相交點具有局部傾斜一般。因此，當任何模擬光線在既定點觸及彼平面時，軟體會改變相交點處之表面以便假定傾斜角度係根據基於高斯分佈及模擬之σ值之加權隨機函數進行選擇。此傾斜僅用以計算特定折光線之方向及其他相關特徵，且之後不保存或以其他方式與模擬之其餘部分之特定相交點關聯。
對如上所述圖6之光學系統進行模擬。模擬假定圖6中所示之層具有以下特性：●稜柱層650：折射率為1.64，稜柱角為90度，稜柱均為相同對稱定向；●雙折射基板層620：物理厚度為2.05密耳(52微米)。假定分別沿x軸、y軸及z軸偏振之光的折射率為nx、ny及nz，以便：ny-nx=0.037695；nz-((nx+ny)/2)=-0.1679，且(nx*nx+ny*ny+nz*nz)/3=(1.61383)2。假定基板層之吸收率為0.0191mm-1。此等值表示快軸可視需要在x-y平面內定向之聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)薄膜。
假定前偏振器與後偏振器交叉，亦即以90度相對旋轉角定向。在一些模擬中，假定前偏振器之稜柱軸與通軸之間的偏角為45度。在其他模擬中，假定偏角為零，亦即稜柱軸平行於前偏振器之通軸。
針對各種結構化表面參數σ(在100%表面覆蓋率下)且因此針對結構化表面620a提供之各種量之霧度進行模擬，霧度在0%至約92%之範圍內，對應於σ在0至30度之範圍內。對於所進行之各模擬，產生增強 SCM圖案之錐光圖。一些錐光圖示於圖7a至圖7e中。此等圖式描述0至20度之極角範圍內之增強SCM圖案的計算CIE x色彩分量。分別針對0%、1%、1.8%、2.7%及6.2%之霧度量產生圖7a、圖7b、圖7c、圖7d及圖7e，且所有此等圖式假定稜柱方向、基板快軸及頂部偏振器通軸對準，均沿0度。此等圖式之比較顯示增強SCM之可見度可藉由增加圖6中結構化表面620a之霧度而顯著減小。
為定量SCM圖案可見度減小之量，需要清楚地表示任何既定SCM圖案之可見度的參數。吾人將此參數稱為SCM可見度。SCM可見度可以許多方法來定義。SCM可見度較佳考慮既定錐光圖之規定極角範圍內及完全360度方位角內之亮度變化與色彩變化。就本說明書而言，除非另外說明，否則吾人假定： 其中σx及σy(勿與表面變化率參數σ混淆)為錐光影像極角及方位角範圍內x軸及y軸色彩座標之標準差。使用此SCM可見度之定義，計算與圖7a、圖7b、圖7c、圖7d及圖7e有關之SCM圖案之可見度分別為0.108、0.092、0.069、0.055及0.051。以此方式定義之SCM可見度參數清楚地表示錐光圖中SCM圖案之可見度。
鑒於以此方式定義之SCM可見度，吾人可分析模擬輸出且針對隨表面變化率σ或霧度而變化之圖6系統及所使用之不同偏角來定量評估增強SCM圖案之可見度。此分析之結果提供於圖8之圖表中。在圖8中，繪製如上所述SCM可見度隨霧度之變化，其中霧度又與表面變化率σ直接相關，其中表面分率=100%。模擬零度偏移定向(其中偏移係指稜柱方向與頂部偏振器通軸之間的相對角)之數據點形成曲線810，且模擬45度偏移條件之數據點形成曲線812。自該圖表可見至少兩種情況。首先，在任何既定霧度值下，相較於45度偏角，零度偏角產生較可見之SCM圖案。其次，兩個數據組展現極小霧度量下SCM可見度 初始快速降低，且接著對於較大霧度量SCM可見度降低減慢。快速降低區域與減慢降低區域之間的轉折點在霧度約2%處出現。值得注意的是曲線810最左側之5個數據點對應於分別與圖7a至圖7e有關之SCM可見度。
類似於圖6，圖9顯示用於另一組模擬以研究增強SCM圖案是否可藉由將光散射或霧度引入系統中而完全或部分消除的設置。類似於系統610，圖9之光學系統910包括：擴展光源902，其可與光源602相同或類似；第一偏振器904及第二偏振器906，其可為與偏振器604、606相同或類似，及偵測器901，其可與偵測器601相同或類似。
然而，圖9之系統與圖6之不同之處在於稜柱層與雙折射基板之間無氣隙，且光散射或霧度藉由嵌入式結構化表面而非暴露式結構化表面提供。因此，在系統910中，將單個微複製光學薄膜919安置於兩個偏振器之間，薄膜919包括其間無氣隙之雙折射基板920及稜柱層950。基板920承載稜柱層950以及各別光擴散層930，該各別光擴散層包括在薄膜構造中且安置於稜柱層與基板之間。稜柱層650具有經結構化以形成稜柱陣列之第一主要表面，該稜柱陣列可與本文其他處所述之稜柱陣列相同或類似。關於此處之討論，假定稜柱層950由各向同性材料構成，無顯著雙折射。基板920具有各假定為平坦且光滑之第一主要表面及第二主要表面。如上文關於基板620所討論，假定基板920為雙折射的。
光學系統910之光學薄膜919更詳細地示於圖9a中。薄膜919具有與稜柱層950之第一主要表面950a重合之前主要表面919a，及與雙折射基板920之第二主要表面重合之背或後主要表面919b。薄膜919之光擴散層930可見於稜柱層950與雙折射基板920之間。光擴散層與稜柱層之間的界面或表面933不平坦、有紋理或以其他方式結構化以提供控制量之光散射或霧度。結構化表面933可稱為埋入式或嵌入式，此 係因為呈固體或其他形式有形之光透射材料(例如適合的光透射聚合物材料)在其相對側形成邊界。此情況與圖6之結構化表面620a相反，圖6之結構化表面620a係暴露於空氣或真空。就模擬而言，為簡單起見，假定光擴散層930無體積散射特性，亦即光擴散層930之相反主要表面之間不存在光散射元件。類似於與圖6有關之模擬，假定薄膜919中之結構化表面933具有關於圖6b所討論之以相同標準差參數σ表徵之高斯斜坡分佈。
在圖9a中，可見來自光源之光線903行進穿過光學薄膜919，光線在擴散層與稜柱層之間的結構化表面933處偏轉或散射。預期具有既定量表面變化率σ之結構化表面在暴露組態(參見例如圖6及圖6a)下不會提供相對於嵌入組態(參見例如圖9及圖9a)下所提供之霧度相同量之霧度。此係因為結構化表面之相反側面上之介質的折射率差在暴露組態下相較於嵌入組態而言通常(但未必)較大。因此，具有既定表面變化率值σ之結構化表面在嵌入組態相較於暴露組態而言通常產生實質上較小之霧度。
出於此考慮，模擬圖9之排列，假定圖9a中所示之層具有以下特性：●稜柱層950：特性與圖6之模擬所假定相同，其中例外為假定與稜柱表面相反之其主要表面接觸光擴散層且具有以表面變化率參數σ表徵之表面變化率；●雙折射基板層920：特性與圖6之模擬所假定相同，其中例外為假定兩個主要表面平坦且光滑；●光擴散層930：假定各向同性折射率等於不同模擬之所選值：1.6、1.57、1.54、1.5、1.45或1.4。
假定前偏振器與後偏振器904、906交叉，亦即以90度相對旋轉角定向。對於所有模擬，假定稜柱層之稜柱軸與前偏振器之通軸之間 的偏角為零度，對應於圖8之高SCM可見度定向。
針對0至30度範圍內之各種結構化表面參數σ(在100%表面覆蓋率下)進行模擬，由此產生藉由結構化表面933提供之各種量之霧度。亦針對如上文所提供光擴散層930所假定之各種各向同性折射率進行模擬。
對於所進行之各模擬，產生通常含有增強SCM圖案之錐光圖或影像。使用上述SCM可見度參數計算各該SCM圖案之可見度。此等計算之結果概括於圖10之圖表中。圖表之垂直座標為圖8中所用之相同SCM可見度參數。圖10中圖表之水平座標標記為「空氣霧度」，其需要一些說明。「空氣霧度」為結構化表面之表面變化率之量度，且與參數σ直接相關。若吾人假定圖9及圖9a中之結構化表面933在100%表面覆蓋率下具有既定表面變化率σ，則「空氣霧度」為結構化表面933若用於圖6及圖6a之暴露組態時將展現之霧度之量。藉由使用此「空氣霧度」作為圖10中之水平座標，吾人易於在圖10與圖8之間進行直接比較。模擬系統910中之結構化表面933所提供之實際霧度實質上小於其相關空氣霧度，此係因為結構化表面933嵌入在光學介質之間，該等光學介質與圖6之暴露式結構化表面相比折射率差較小。
在圖10中，曲線1010、1012、1014、1016、1018及1020分別對應於為1.6、1.57、1.54、1.5、1.45及1.4之光擴散層930之折射率。因此，曲線1010、1012、1014、1016、1018及1020分別對應於為0.04、0.07、0.10、0.14、0.19及0.24之稜柱層950與光擴散層930之間的折射率差。圖10之圖表疊置有來自圖8之曲線810，其因垂直及水平座標相容故可繪於圖10中。自圖10可見至少兩種情況。首先，對於光擴散層930之任何既定折射率值，「空氣霧度」增加，且因此表面變化率σ增加，對應於SCM圖案之可見度減小。其次，對於任何既定「空氣霧度」，且因此對於任何既定表面變化率σ，稜柱層950與光擴散層930之 間的折射率差較大對應於SCM圖案之可見度減小。
虛線1001疊置於圖10之數據上。在SCM可見度約等於0.06處出現之線1001標記曲線810之大致轉折點1002，在其一側SCM可見度隨霧度增加而快速減小，且在其另一側SCM可見度減小較為緩慢。當結構化表面933之相反側之折射率差減小時，藉由線1001界定之此轉折點處之SCM可見度與曲線1020、1018等在與增加之表面變化率(及增加之空氣霧度)對應之位置相交。鑑別區域1003對一些來自下文更詳細討論之薄膜實例之結果的意義。
圖10中之數據之進一步分析提供於圖11中。圖11繪製由曲線1020、1018等各自與線1001相交表示之空氣霧度臨限值隨△n(亦即結構化表面933之相反側之折射率差)變化之曲線。舉例而言，圖10中之曲線1020與線1001在空氣霧度約35%處相交，曲線1020表示結構化表面933上之折射率差為0.24。因此，圖10中之曲線1020產生圖11之最右下端之數據點。對於較小△n值，需要較大表面變化率σ及較大空氣霧度臨限值以達到SCM可見度之轉折點。因此圖11證實當如藉由空氣霧度減小所量測，結構化表面933變化變小且更光滑時，需要較大折射率差△n來保持SCM可見度處於臨限值水準。有趣地，圖11亦揭示對於折射率差小於0.05可能不能藉由增加表面變化率來保持SCM可見度。
吾人顯示在諸如增亮膜之微複製膜中使用適合的嵌入式結構化表面可消除或實質上減小SCM圖案之可見度。然而，因為增亮膜之主要目的為增強背光或顯示器之同軸亮度，所以亦希望嵌入式擴散器結構不會顯著降低薄膜之增亮特性。如上所說明，藉由有效透射率(ET)量測薄膜所提供之增亮量。因此，吾人亦希望研究嵌入式結構化表面對光學薄膜所提供之ET之影響。亦可使用上文所用之模擬工具，使用圖12之排列來研究此問題。
圖12描繪可與圖9之系統910相同或類似之光學系統1210，其中例外為省去前偏振器904及後偏振器906。因此，系統1210包括上文已描述之擴展光源902及光學薄膜919。系統亦包括偵測器1201。偵測器1201可與圖9之偵測器901相同或類似。然而，可使用偵測器1201來量測ET而非擷取錐光影像，且因此偵測器1201無需偵測或可忽略相對於光學系統1210之軸向(例如z軸)以顯著傾角傳播之光。為量測薄膜919之ET，運作如所示在適當位置具有薄膜919之系統1210的模擬，且運作相同系統但省去薄膜919之另一模擬。此兩次模擬之計算偵測器輸出之比率產生薄膜919之ET。
因此，對於薄膜919之各實施例，在與特定空氣霧度對應之光擴散層930之所選折射率及所選表面變化率σ(在100%表面覆蓋率下)下，運作系統1210之兩次模擬，一次包括薄膜919且一次省去薄膜919，且使用結果計算有效透射率(ET)。結果示於圖13之圖表中。在此圖式中，將所計算ET對「空氣霧度」繪圖，「空氣霧度」為與圖10中所用相同之參數。曲線1310、1312、1314、1316、1318及1320分別對應於為1.6、1.57、1.54、1.5、1.45及1.4之光擴散層之折射率。因此，曲線1310、1312、1314、1316、1318及1320分別對應於為0.04、0.07、0.10、0.14、0.19及0.24之稜柱層與光擴散層之間的折射率差△n。圖13之檢驗揭示若干情況。首先，在增亮膜中引入嵌入式擴散器結構以至少在某種程度上(取決於折射率差△n及結構化表面變化率σ)降低薄膜之ET。對於大多數所述折射率差與結構化表面變化率(或「空氣霧度」)之組合，ET之降低相對適度，且實質上仍保持薄膜作為增亮膜之有效性。舉例而言，至少一些實施例之ET為至少1.3、1.4、1.5、1.6或1.65。其次，對於光擴散層之任何既定折射率值，「空氣霧度」增加及因此表面變化率σ增加一般對應於薄膜之ET降低，極高空氣霧度水準及大折射率差除外。第三，對於任何既定「空氣霧度」，且因 此對於任何既定表面變化率σ，稜柱層與光擴散層之間的較大折射率差產生薄膜ET之較大降低。
在許多情況下，在增亮膜背部或後方暴露之主要表面具有亞光毛面，例如以達到掩蓋缺陷之目的。鑒於在模擬薄膜中存在嵌入式擴散器結構，需要將研究擴展至薄膜之最背部或最後方表面具有亞光毛面之實施例。因此，重新運作用以產生圖13中之數據之模擬，其中例外為假定光學薄膜919之最後方表面(參見圖9a中之表面920b)具有亞光毛面而非光滑且平坦的。藉由光學模型化軟體針對表面920b所假定之亞光毛面表示下文圖19中所示之結構化表面，此係因為該亞光毛面重現此表面之空氣霧度及透明度。除用亞光表面替代光滑平坦表面以外，以與圖13相同之方式進行模擬。各種光學薄膜實施例之所得計算ET繪於圖14中。在此圖式中，再次用ET針對嵌入式擴散器層之「空氣霧度」繪圖。曲線1410、1412、1414、1416、1418及1420分別對應於為1.6、1.57、1.54、1.5、1.45及1.4之光擴散層之折射率。因此，曲線1410、1412、1414、1416、1418及1420分別對應於為0.04、0.07、0.10、0.14、0.19及0.24之稜柱層與光擴散層之間的折射率差。圖13及圖14之比較揭示光學薄膜底部之亞光表面趨向於降低光學薄膜之ET，但底部亞光表面亦趨向於使光學薄膜之ET對與嵌入式結構化表面933相關之擴散稍微不敏感。
吾人已顯示SCM圖案之可見度可在增亮膜中使用適合嵌入式結構化表面提供控制量之擴散或霧度來消除或實質上減小，且可將嵌入式擴散器在薄膜增亮特性降低相對小之情況下併入薄膜中。然而，在許多最終使用應用中，可將增亮膜置於主要表面以一些方式圖案化之第二薄膜、層或物件頂上或抵靠其置放，且此等薄膜之組合可產生稱為「閃光」之光學假影。
「閃光」係指表現為似乎為不規則圖案之由亮及暗明度小區域 組成之木紋狀紋理(紋理不均勻)的光學假影。亮及暗區域之位置可隨視角變化而改變，使紋理對於觀察者尤其明顯且有害。閃光可表現為一些類型之不光滑表面與接近其之另一結構之間的光學相互作用之結果，該另一結構在本文中稱為物件。在一些情況下，物件可為稜柱膜，諸如增亮膜。該情形以圖15之光學堆疊圖示。
圖15為薄膜堆疊1510之示意圖，其中光學薄膜1519置於本文稱為物件1569之另一光學薄膜1569頂上或抵靠其置放。光學薄膜1519具有可適合於引入散射或霧度以減小SCM可見度同時保持高有效透射率(ET)之嵌入式結構化表面。必要時，光學薄膜1519可如圖9a之光學薄膜919所示具有3層構造。或者，薄膜1519可如圖15所示藉由在稜柱層與雙折射基板之間加入另一嵌入層而具有4層構造。該另一層使得在選擇嵌入式結構化表面之對側的材料之折射率中有更多自由度。因此，光學薄膜1519具有稜柱層1550、第一光擴散層1530、第二光擴散層1540及承載層1550、1530、1540之雙折射基板1520。光學薄膜1519亦具有第一主要表面1519a及第二主要表面1519b。稜柱層1550可與圖1、圖2及圖3之稜柱層相同或類似。雙折射基板1520可與圖1、圖2、圖3或圖9a之雙折射基板相同或類似。為簡單起見，假定各光擴散層1530、1540無體積散射特性，亦即此等層各者之相反主要表面之間不存在光散射元件。然而，此等層沿嵌入式結構化表面1533相交或會合。結構化表面1533可具有以表面變化率σ表徵之高斯斜坡分佈，或其可具有另一適合斜坡分佈，以便其散射或擴散光。
物件1569在圖式中示為習知增亮膜，其具有第一主要表面1569a、第二主要表面1569b、稜柱層1580及基板1570。該薄膜通常以相對於上方增亮膜之交叉定向來定向以便物件1569之稜柱平行於x軸方向延伸，然而為圖示方便起見稜柱以其他方式示於圖式中。
概況而言，光學薄膜1519中之嵌入式結構化表面1533示為以不 規則波動為特徵之結構化表面。如關於圖16a及圖16b所說明，該表面傾向於產生閃光假影。
圖16a及圖16b描述不規則波狀表面1633之任意部分之極大放大圖，其可與結構化表面933或1533相同或類似。假定表面1633一般平行於x-y平面延伸，且假定由折射率n1之第一透光介質1630及折射率n2之第二透光介質1640在其相對側形成邊界。顯示在圖16a及圖16b中表面部分1633具有相同幾何結構或形狀，但在圖16a中假定n1大於n2，而在圖16b中假定n1小於n2。因為表面1633呈波狀，所以其包括在z軸負方向彎曲(亦即圖16a、圖16b中向下)之部分及在z軸正方向彎曲(亦即圖16a、圖16b中向上)之部分。在圖16a、圖16b中所示之表面部分1633中，繪製邊界線1605以鑑別向下彎曲之表面部分之左子部分及向上彎曲之表面部分之右子部分。若吾人自圖16a、圖16b之角度假定將稜柱層之稜柱安置於表面1633上方，則表面部分1633之左子部分可稱為遠離稜柱彎曲，且表面部分1633之右子部分可稱為朝向稜柱彎曲。
圖16a、圖16b亦包括光線1603a、1603b以展現結構化表面1633之光聚焦或散焦特性。可易見在圖16a中左子部分展現聚焦特性，而在圖16b中右子部分展現聚焦特性。確切聚焦性質取決於表面子部分之特定形狀及折射率n1、n2之比值。
圖16a及圖16b展現若為減小SCM可見度，選擇任意形狀結構化表面用於諸如薄膜919或1519之光學薄膜中，則結構化表面之實質部分可展現聚焦或成像特性。舉例而言，對於一些波狀嵌入式表面，無論n1>n2或n1<n2，約一半的平面圖表面積可展現聚焦特性。視焦點距離、薄膜厚度及物件間隔而定，該等聚焦特性可產生閃光假影。此係因為嵌入式結構化表面1633之個別面積可充當選擇性成像或放大安置於光學薄膜919、1519後方或以其他方式接近其之物件之圖案化表 面之部分的小聚焦元件。
為避免閃光假影，對用於所揭示之光學薄膜，需要選擇具有極小或無聚焦或成像特性，同時仍散射或擴散適當量之光以減小SCM可見度之結構化表面。該結構化表面之一個實例示於圖17中。在圖17中，光學薄膜1719具有第一主要表面1719a及第二主要表面1719b。薄膜1719使用類似於薄膜1519之4層構造。因此，光學薄膜1719具有稜柱層1750、第一光擴散層1730、第二光擴散層1740及承載層1750、1730、1740之雙折射基板1720。稜柱層1750可與稜柱層1550相同或類似。雙折射基板1720可與雙折射基板1520相同或類似。假定各光擴散層1730、1740無體積散射特性，亦即此等層各者之相反主要表面之間不存在光散射元件。然而，此等層沿嵌入式結構化表面1733相交或會合。結構化表面1733可具有以表面變化率σ表徵之高斯斜坡分佈，或其可具有另一適合斜坡分佈，以便如本文其他處所討論其散射或擴散光以減小SCM可見度。
除此以外，結構化表面1733較佳經組態以使得實質大多數表面(例如在平面圖中至少80%或至少90%之結構化表面)不展現聚焦特性。一種達到此情況之方式為組態結構化表面以使得實質大多數表面由以相同定向(例如朝向或遠離稜柱層1750之稜柱)彎曲之部分組成。結構化表面之各該彎曲部分可稱為微透鏡。在圖17中，舉例而言，結構化表面1733之部分1733a均一般遠離稜柱層1750彎曲且可視為微透鏡1733a。在圖17之組態中，微透鏡1733a為散焦的，亦即若層1740之折射率大於層1730之折射率，則微透鏡將各自使入射準直光散焦。較佳至少80%結構化表面1733由微透鏡1733a覆蓋或佔據。較佳覆蓋或佔據小於20%或小於10%表面1733之實質少數結構化表面1733(例如部分1733b)可經彎曲以便具有聚焦特性。值得注意的是若層1740之折射率小於層1730之折射率，則結構化表面1733較佳相對於其在圖17中之 定向相反，以便微透鏡1733均朝向稜柱層1750之稜柱彎曲。
值得注意的是，當在平面圖中觀察時既定結構化表面之個別微透鏡可在沿兩個主平面內方向之橫向尺寸受限。換言之，與線性稜柱陣列相反，各微透鏡可能不是經組態以沿既定平面內方向無限延伸，而是在所有平面內方向均受限制或約束。以此方式約束微透鏡可確保其不僅在一個橫截面中而且在正交橫截面中適當彎曲，且因此散焦。
在一些情況下，可能需要設計光學薄膜以使得嵌入式結構化表面之特徵尺寸與稜柱層之特徵尺寸具有預定關係。稜柱層之特徵尺寸為稜柱間距P，其標記於圖17中。若嵌入式結構化表面包含複數個微透鏡，諸如密排微透鏡之規則或不規則陣列，則在至少一些情況下各微透鏡可表徵為具有最大橫向尺寸D及等效圓直徑「ECD」。既定微透鏡之ECD可定義為在平面圖中之面積與微透鏡在平面圖中之面積相同之圓的直徑。藉由在該複數個微透鏡中對所有微透鏡之此等值取平均值，則該複數個微透鏡可稱為具有平均最大橫向尺寸D平均及平均等效圓直徑ECD平均。在一些情況下，微透鏡可經設計以實質上小於稜柱之特徵尺寸，以使得ECD平均小於稜柱間距P。在其他情況下，微透鏡可經設計以使尺寸與稜柱之特徵尺寸大致相同，以便使ECD平均約等於稜柱間距P。在其他情況下，微透鏡可經設計以大於稜柱之特徵尺寸，以便使ECD平均大於稜柱間距P。在每一此等情況下，在至少一些實施例中，希望稜柱陣列中之所有稜柱在橫截面中具有相同定向，例如以使得其頂角藉由彼此平行之線或平面二等分。因此甚至在ECD平均大於間距P之情況下稜柱仍可具有均一定向。
許多設計變化可用於所揭示之光學薄膜，尤其包括併入有嵌入式結構化表面之光學薄膜。除關於圖式所示且描述之特定層排列外，薄膜可包括其他層及/或塗層以提供所需光學及/或機械功能。任一所述層可使用兩個或兩個以上獨特子層來建構。類似地，任何兩個或兩 個以上相鄰層可組合成單個單式層或經單個單式層替換。可使用多種稜柱設計、薄膜或層厚度及折射率。稜柱層可具有任何適合折射率，例如在約1.4至約1.8、或約1.5至約1.8、或約1.5至約1.7之範圍內、或不小於約1.5、或不小於約1.55、或不小於約1.6、或不小於約1.65、或不小於約1.7。雙折射基板可具有典型雙折射，包括如上所述之平面內雙折射。在一些情況下，為達到所需功能，染料、顏料及/或粒子(包括散射粒子或其他適合擴散劑)可包括在光學薄膜之一或多個層或組件中。儘管為功能及經濟之目的，聚合物材料有時較佳用於所揭示光學薄膜中，但亦可使用其他適合材料。
奈米空隙材料，包括具有極低指數(ULI)，例如小於1.4、或小於1.3、或小於1.2、或在1.15至1.35範圍內之折射率的奈米空隙材料亦可用於所揭示光學薄膜中。可將許多該等ULI材料描述為多孔材料或層。ULI材料可用作例如圖9a中之層930、及圖15中之層1540或1530、及圖17中之層1730。當與並非奈米空隙且具有實質上較高折射率(諸如大於1.5或大於1.6)之更常用光學聚合物材料組合使用時，在嵌入式結構化表面上可提供相對大折射率差△n。適合的ULI材料描述於例如WO 2010/120864(Hao等人)及WO 2011/088161(Wolk等人)中，該等文獻以引用的方式併入本文中。
實例
製造許多微複製光學薄膜且測試SCM可見度及閃光之減小。薄膜各具有如圖9a所示之3層構造。在各種情況下，所用基底或基板薄膜為厚度3密耳(75微米)之聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)層，其具有實質上平坦之主要表面且具有顯著平面內雙折射。在此基板之一個主要表面上澆鑄且固化形成光擴散層之第一聚合物材料。光擴散層抵靠結構化表面工具進行澆鑄以使得光擴散層之與PET基板相反的主要表面經結構化以具有下文所述之特定幾何結構。隨後，在光擴散層之結構化 主要表面上澆鑄且固化可形成稜柱層之第二聚合物材料。所得薄膜構造實質上示意性示於圖9a中。
使用三種用於嵌入式結構化表面(參見圖9a中之表面933)之獨特幾何結構。兩種結構化表面幾何結構利用密排微透鏡圖案。另一結構化表面幾何結構利用不規則平坦琢面圖案。
根據WO 2010/141261(Aronson等人)之教示製造兩個密排微透鏡表面。此參考文獻尤其描述結構化表面，諸如圖18之結構化表面。圖18為在主要表面1825中形成不規則圖案之微結構1820之示意性頂視圖。在一些情況下，微結構形成似乎不規則之偽不規則圖案。一般而言，微結構可具有任何高度及任何高度分佈。在一些情況下，微結構之平均高度(亦即平均最大高度減平均最小高度)為不大於約5微米，或不大於約4微米，或不大於約3微米，或不大於約2微米，或不大於約1微米，或不大於約0.9微米，或不大於約0.8微米，或不大於約0.7微米。
本文藉由名稱「微透鏡1」提及密排微透鏡之一個結構化表面。從頂部觀察之微透鏡1結構化表面之顯微照片示於圖19中。本文藉由名稱「微透鏡2」提及密排微透鏡之另一結構化表面。從頂部觀察之微透鏡2結構化表面之顯微照片示於圖20中。在圖19及圖20中，提供參考標尺以顯示微透鏡特徵之實際平面內尺寸。此外，為閱讀者方便起見，著重指出此等圖式每一者中之兩個微透鏡。圖19及圖20中亦提供笛卡兒座標系統，且在各種情況下薄膜之縱向纖網方向對應於y軸方向。在圖19及圖20之每一者中，實質上所有偶然觀察可識別之微透鏡均以相同定向彎曲，且80%以上、及90%以上結構化表面由該等微透鏡構成。在使用微透鏡1及微透鏡2結構化表面之光學薄膜實施例中，在各情況下，稜柱層(參見圖9a之層950)之折射率大於光擴散層(參見圖9a之層930)之折射率，且因此微透鏡經定向以使得各微透鏡 遠離稜柱彎曲。
實例中所用之另一嵌入式結構化表面幾何結構為不規則平坦琢面結構化表面。本文藉由名稱「琢面」提及之此結構化表面係根據專利申請案公開案US 2010/0302479(Aronson等人)之教示製造。此參考文獻尤其描述上面具有隨機分佈之凹陷且微結構表面及凹陷為單式之微結構表面。從頂部觀察之琢面結構化表面之顯微照片示於圖21中，且相同表面之較大放大率之顯微照片示於圖21a中。在此等圖式中，提供參考標尺以顯示平坦琢面特徵之實際平面內尺寸。自圖21及圖21a易瞭解實質上整個結構化表面，例如大於80%及大於90%之結構化表面由隨機定向平坦琢面佔據。因此，期望類似於微透鏡1及微透鏡2結構化表面，琢面結構化表面具有極小或無聚焦或成像特性。
用共焦顯微鏡量測圖19、圖20及圖21之結構化表面，且將來自共焦顯微鏡之數據轉化為類似於圖6b之表面角分佈信息。結果提供於圖22a及圖22b中。在圖22a中，對於微透鏡1沿一個平面內方向(x)之表面角分佈繪為曲線2210a，對於微透鏡2繪為2212a且對於琢面繪為2214a。在圖22b中，對於微透鏡1沿正交平面內方向(y)之表面角分佈繪為曲線2210b，對於微透鏡2繪為2212b且對於琢面繪為2214b。
在各別測試中，量測圖19、圖20及圖21之結構化表面之「空氣霧度」量，其在提供於聚合物膜外部、暴露於空氣時針對可見光產生。顯示微透鏡1結構化表面之空氣霧度為7%，顯示微透鏡2結構化表面之空氣霧度為70%，且顯示琢面結構化表面之空氣霧度為100%。
如上文所說明，構造類似於圖9a之微複製光學薄膜係藉由在平坦PET膜上澆鑄第一聚合物材料來製造，該澆鑄由界定微透鏡1、微透鏡2或琢面表面幾何結構之工具進行。接著藉由在該第一聚合物材料頂上澆鑄第二聚合物材料來埋入或嵌入第一聚合物材料之結構化表面，該第二聚合物材料係抵靠提供具有線性稜柱狀結構化表面之第二 聚合物材料之外主要表面之工具澆鑄。由該工具提供之線性稜柱具有24微米之均一間距、12微米之均一高及橫截面內之均一定向。
第一聚合物及第二聚合物係選自以下各適於提供光學性能、高透明度、低吸收率聚合物層之可固化樹脂之群：可見光折射率為1.64之聚合物樹脂；可見光折射率為1.58之聚合物樹脂；可見光折射率為1.56之聚合物樹脂；及可見光折射率為1.5之聚合物樹脂。
製造6個在嵌入式結構化表面中具有微透鏡1幾何結構之光學薄膜，製造6個在嵌入式結構化表面中具有微透鏡2幾何結構之光學薄膜且製造6個在嵌入式結構化表面中具有琢面幾何結構之光學薄膜。除此等18個光學薄膜外，為參考之目的製造稱為「樣品0」之另一光學薄膜，其不具有光散射層，但作為替代具有在平坦表面化PET膜基板上直接澆鑄且固化的稜柱層。使用類似於圖9之設置評估每一此等薄膜之SCM評估，其中例外為省去下部偏振器以便可觀察到實際SCM(而非增強SCM)，且用人類觀測者替換相機。人類觀測者根據4級等級評定SCM之可見度：「最佳」(亦即最佳移除SCM)、「良好」(亦即良好移除SCM)、「少量」(亦即少量移除SCM)及「不良」(亦即極少或不移除SCM，因此SCM仍可見)。
除評估光學薄膜之SCM外，亦進行閃光假影之評估。在評估既定光學薄膜樣品之閃光時，將習知BEF薄膜插入樣品薄膜之下方以便樣品薄膜擱置於習知BEF之稜柱側。亦移除前偏振器(圖9之偏振器904)。觀測者隨後評估堆疊中閃光假影之存在。評定為「不良」指示觀測者可輕易地偵測到閃光假影；評定為「良好」指示觀測者不能輕易地偵測到閃光假影。
除SCM及閃光外，亦量測光學薄膜之有效透射率(ET)。
此等實例及觀察之結果提供於圖23之表中。樣品各展現大於1.6之ET(表中未示)。結果顯示微複製光學薄膜可由例如具有密排微透鏡 或隨機定向之實質上平坦琢面及足以充分掩蓋SCM而無閃光假影之折射率差且同時保持良好有效透射率的適合嵌入式結構化表面製造。值得注意的是，折射率差△n為0.14且空氣霧度為70%之樣品9評定為掩蓋SCM「最佳」。此樣品可與圖10中之曲線1016比較，其亦具有0.14之折射率差△n，且與臨限值線1001在區域1003中空氣霧度約70%處相交。
除非另外指明，否則應將在本說明書及申請專利範圍中使用的表示量、性質量測結果等之所有數字理解為由術語「約」修飾。因此，除非作相反指示，否則在說明書及申請專利範圍中所述之數值參數為可視熟習此項技術者力圖利用本申請案之教示獲得之所需特性而變化的近似值。並不試圖限制將等效原則應用於申請專利範圍之範疇，各數值參數應至少根據所報導之有效數位的數字且藉由應用一般捨入技術來理解。儘管闡述本發明之廣泛範疇的數值範圍及參數為近似值，但在本文所述之特定實例中闡述任何數值的範圍內，其被儘可能精確地報導。然而，任何數值皆可能含有與測試或量測侷限性相關之誤差。
以下為本發明之條目清單。
條目1為一種光學薄膜，其包含：雙折射基板；由該基板所承載之稜柱層，該稜柱層具有包含沿相同第一方向延伸之複數個並排線性稜柱之主要表面；及安置於該基板與該稜柱層之間的嵌入式結構化表面，該嵌入式結構化表面包含複數個散焦微透鏡，該等散焦微透鏡覆蓋該嵌入式結構化表面之至少80%。
條目2為條目1之薄膜，其中該等稜柱在橫截面中具有相同定向。
條目3為條目2之薄膜，其中該等稜柱具有間距P，其中各微透鏡具有等效圓直徑ECD，其中該複數個微透鏡具有平均等效圓直徑ECD平均，且其中ECD平均大於P。
條目4為條目1之薄膜，其中該嵌入式結構化表面隔開折射率相差至少0.05之兩種光學介質。
條目5為條目1之薄膜，其中該嵌入式結構化表面為該稜柱層與嵌入層之間的界面，該嵌入層係安置於該基板與該稜柱層之間。
條目6為條目5之薄膜，其中該稜柱層之折射率比該嵌入層之折射率大至少0.05，且其中該等散焦微透鏡各自遠離該稜柱層彎曲。
條目7為條目1之薄膜，其中該嵌入式結構化表面為第一嵌入層與第二嵌入層之間的界面，該第一嵌入層及該第二嵌入層係安置於該基板與該稜柱層之間。
條目8為條目7之薄膜，其中該第一嵌入層之折射率與該第二嵌入層之折射率相差至少0.05。
條目9為條目1之薄膜，其中該嵌入式結構化表面經組態以使得該光學薄膜展現不小於1.5之有效透射率。
條目10為條目1之薄膜，其中該基板為聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)薄膜。
條目11為條目1之薄膜，其中該基板包含暴露於空氣之主要表面，且其中該基板之該主要表面不光滑。
條目12為包含條目1之薄膜之背光。
條目13為包含條目1之薄膜之顯示器。
條目14為一種光學薄膜，其包含：雙折射基板；由該基板所承載之稜柱層，該稜柱層具有包含沿相同第一方向延伸之複數個並排線性稜柱之主要表面；及 安置於該基板與該稜柱層之間的嵌入式結構化表面，該嵌入式結構化表面包含複數個隨機定向之實質上平坦之琢面，該等琢面覆蓋該嵌入式結構化表面之至少80%。
條目15為條目14之薄膜，其中該等稜柱在橫截面中具有相同定向。
條目16為條目14之薄膜，其中該嵌入式結構化表面隔開折射率相差至少0.05之兩種光學介質。
條目17為條目14之薄膜，其中該嵌入式結構化表面為該稜柱層與嵌入層之間的界面，該嵌入層係安置於該基板與該稜柱層之間。
條目18為條目17之薄膜，其中該稜柱層之折射率比該嵌入層之折射率大至少0.05。
條目19為條目14之薄膜，其中該嵌入式結構化表面為第一嵌入層與第二嵌入層之間的界面，該第一嵌入層及該第二嵌入層係安置於該基板與該稜柱層之間。
條目20為條目19之薄膜，其中該第一嵌入層之折射率與該第二嵌入層之折射率相差至少0.05。
條目21為條目14之薄膜，其中該嵌入式結構化表面經組態以使得該光學薄膜展現不小於1.5之有效透射率。
條目22為條目14之薄膜，其中該基板為聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)薄膜。
條目23為條目14之薄膜，其中該基板包含暴露於空氣之主要表面，且其中該基板之該主要表面不光滑。
條目24為包含條目14之薄膜之背光。
條目25為包含條目14之薄膜之顯示器。
對於熟習此項技術者而言，在不悖離本發明之精神及範疇之情況下，本發明之各種修改及更改將顯而易見，且應瞭解本發明並不限 於本文中所述之說明性實施例。舉例而言，所揭示之透明傳導性物品亦可包括抗反射塗層及/或保護性硬塗層。除非另外指明，否則閱讀者應假定一個所揭示實施例之特徵亦可用於所有其他所揭示實施例。亦應瞭解，本文所提及之所有美國專利、專利申請公開案及其他專利及非專利文件在其不與前述揭示內容相抵觸之程度下以引用的方式併入本文中。
901‧‧‧偵測器
902‧‧‧擴展光源
904‧‧‧第一偏振器
906‧‧‧第二偏振器
910‧‧‧光學系統
919‧‧‧微複製光學薄膜
920‧‧‧雙折射基板
930‧‧‧光擴散層
950‧‧‧稜柱層

Claims (10)

  1. 一種光學薄膜，其包含：雙折射基板；由該基板所承載之稜柱層，該稜柱層具有包含沿相同第一方向延伸之複數個並排線性稜柱之主要表面；及安置於該基板與該稜柱層之間的嵌入式結構化表面，該嵌入式結構化表面包含複數個散焦微透鏡，該等散焦微透鏡覆蓋該嵌入式結構化表面之至少80%。
  2. 如請求項1之薄膜，其中該等稜柱具有間距P，其中各微透鏡具有等效圓直徑ECD，其中該複數個微透鏡具有平均等效圓直徑ECD平均，且其中ECD平均係大於P。
  3. 如請求項1之薄膜，其中該嵌入式結構化表面隔開折射率相差至少0.05之兩種光學介質。
  4. 如請求項1之薄膜，其中該嵌入式結構化表面為該稜柱層與嵌入層之間的界面，該嵌入層係安置於該基板與該稜柱層之間。
  5. 如請求項4之薄膜，其中該稜柱層之折射率比該嵌入層之折射率大至少0.05，且其中該等散焦微透鏡各自遠離該稜柱層彎曲。
  6. 如請求項1之薄膜，其中該嵌入式結構化表面為第一嵌入層與第二嵌入層之間的界面，該第一嵌入層及該第二嵌入層係安置於該基板與該稜柱層之間。
  7. 如請求項1之薄膜，其中該基板包含暴露於空氣之主要表面，且其中該基板之該主要表面不光滑。
  8. 一種光學薄膜，其包含：雙折射基板；由該基板所承載之稜柱層，該稜柱層具有包含沿相同第一方 向延伸之複數個並排線性稜柱之主要表面；及安置於該基板與該稜柱層之間的嵌入式結構化表面，該嵌入式結構化表面包含複數個隨機定向之實質上平坦之琢面，該等琢面覆蓋該嵌入式結構化表面之至少80%。
  9. 如請求項8之薄膜，其中該嵌入式結構化表面為該稜柱層與嵌入層之間的界面，該嵌入層係安置於該基板與該稜柱層之間。
  10. 如請求項8之薄膜，其中該嵌入式結構化表面為第一嵌入層與第二嵌入層之間的界面，該第一嵌入層及該第二嵌入層係安置於該基板與該稜柱層之間。
TW102114084A 2012-04-20 2013-04-19 具有實質上非成像之嵌入式擴散器的增亮膜 TWI614537B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261636424P 2012-04-20 2012-04-20
US61/636,424 2012-04-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201348756A true TW201348756A (zh) 2013-12-01
TWI614537B TWI614537B (zh) 2018-02-11

Family

ID=48428617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102114084A TWI614537B (zh) 2012-04-20 2013-04-19 具有實質上非成像之嵌入式擴散器的增亮膜

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10571711B2 (zh)
JP (2) JP6338569B2 (zh)
KR (1) KR20150002820A (zh)
CN (1) CN104641264B (zh)
TW (1) TWI614537B (zh)
WO (1) WO2013158475A1 (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102159604B1 (ko) 2012-11-21 2020-09-25 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광학 확산 필름 및 이를 제조하는 방법
WO2014093119A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 3M Innovative Properties Company Brightness enhancing film with embedded diffuser
TWI515490B (zh) * 2013-09-25 2016-01-01 友達光電股份有限公司 顯示裝置
WO2015050862A1 (en) 2013-10-02 2015-04-09 3M Innovative Properties Company Article comprising polyacrylate pressure sensitive primer and adhesive comprising polyacrylate component
JP6643226B2 (ja) 2013-10-02 2020-02-12 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 第１の微細構造層及びコーティングを含む微細構造化拡散体、光学積層体、並びに方法
CN105593275B (zh) 2013-10-02 2020-10-30 3M创新有限公司 包括具有含氮聚合物的聚丙烯酸酯底漆的制品和方法
JP6185446B2 (ja) * 2014-08-18 2017-08-23 富士フイルム株式会社 バックライトユニットおよび液晶表示装置
US9910192B2 (en) 2014-10-20 2018-03-06 3M Innovative Properties Company Room-facing light redirecting films with reduced glare
US9817161B2 (en) 2014-10-20 2017-11-14 3M Innovative Properties Company Sun-facing light redirecting films with reduced glare
US9970614B2 (en) 2014-10-20 2018-05-15 3M Innovative Properties Company Insulated glazing units and microoptical layer comprising microstructured diffuser and methods
CN107750348A (zh) * 2015-06-16 2018-03-02 3M创新有限公司 包括可切换背光源和前表面膜的显示器
WO2017116996A1 (en) * 2015-12-28 2017-07-06 3M Innovative Properties Company Article with microstructured layer
EP3458886A1 (en) 2016-05-15 2019-03-27 3M Innovative Properties Company Light redirecting film constructions and methods of making them
DE102016124612A1 (de) * 2016-12-16 2018-06-21 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Segmentierte Optik für ein Beleuchtungsmodul zur winkelselektiven Beleuchtung
CN113589412B (zh) * 2017-01-16 2024-02-13 3M创新有限公司 带小面的微结构化表面、光学膜和方法
US10401553B2 (en) * 2017-03-21 2019-09-03 Keiwa Inc. Liquid crystal display device and turning film for liquid crystal display device
JP7237018B2 (ja) * 2017-06-06 2023-03-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ワイドウェブ転向フィルムと、四分の一波長リターダを有する反射偏光子とを含むバックライト
JP7292253B2 (ja) * 2017-07-12 2023-06-16 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ファセット化された微細構造化表面
KR20230030039A (ko) * 2017-12-14 2023-03-03 비아비 솔루션즈 아이엔씨. 광학 시스템
CN109142470A (zh) * 2018-09-29 2019-01-04 业成科技（成都）有限公司 侦测装置及识别系统
CN110442273A (zh) * 2019-07-19 2019-11-12 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 红外触控显示装置
WO2021161128A1 (en) * 2020-02-10 2021-08-19 3M Innovative Properties Company Backlight for display
CN111679352A (zh) * 2020-06-09 2020-09-18 盐城东福电子科技有限公司 一种扩散片结构
TWI752856B (zh) * 2021-03-30 2022-01-11 弘勝光電股份有限公司 光學膜之結構
CN113588222B (zh) * 2021-09-26 2022-01-11 武汉精创电子技术有限公司 一种墨色一致性检测装置及方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025897A (en) 1993-12-21 2000-02-15 3M Innovative Properties Co. Display with reflective polarizer and randomizing cavity
US20100302479A1 (en) 1996-03-21 2010-12-02 Aronson Joseph T Optical article
US6100952A (en) 1997-06-04 2000-08-08 Korry Electronics Co. NVG-compatible AMLCD backlight having a ridged prismatic TIR with an embedded diffuser doped with an IR absorbing dye
TWI295388B (zh) 2001-03-28 2008-04-01 Au Optronics Corp
US6900941B2 (en) 2002-05-16 2005-05-31 Eastman Kodak Company Light diffuser with colored variable diffusion
US7224529B2 (en) * 2003-09-09 2007-05-29 3M Innovative Properties Company Microreplicated article
JP5009491B2 (ja) 2004-05-11 2012-08-22 出光興産株式会社 液晶バックライト装置用プリズム一体型光拡散板
JP2005327688A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Nippon Zeon Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子、並びにこれを用いた照明装置および表示装置
KR100487105B1 (ko) * 2004-06-04 2005-05-04 주식회사 엘지에스 광학필름
WO2006026743A1 (en) 2004-08-31 2006-03-09 Fusion Optix, Inc. Enhanced light diffusing sheet
KR100512193B1 (ko) 2004-10-29 2005-09-05 주식회사 엘지에스 광학필름 및 이를 갖는 백라이트유닛
JP2006220995A (ja) 2005-02-10 2006-08-24 Sun Tec Kk 光学シート
US8899768B2 (en) * 2008-05-23 2014-12-02 Ubright Optronics Corporation Luminance enhancement film having a substrate incorporating dispersed particles for diffusion
CN101218519B (zh) * 2005-06-09 2010-09-08 友辉光电股份有限公司 减少莫尔效应的具有不规则棱形结构的光学基板
US7777832B2 (en) 2005-11-18 2010-08-17 3M Innovative Properties Company Multi-function enhancement film
JP4006650B1 (ja) * 2006-05-08 2007-11-14 ソニー株式会社 光学フィルムおよびその製造方法ならびに表示装置
TW200743874A (en) * 2006-05-29 2007-12-01 Chi Lin Technology Co Ltd Composite optical substrate
US7478913B2 (en) * 2006-11-15 2009-01-20 3M Innovative Properties Back-lit displays with high illumination uniformity
WO2009051667A1 (en) 2007-10-12 2009-04-23 Bright View Technologies, Inc. Light management films, back light units, and related structures
TWI406014B (zh) 2008-10-02 2013-08-21 Eternal Chemical Co Ltd 複合光學膜
TW201015159A (en) 2008-10-02 2010-04-16 Gigastorage Corp Structure for multi-layer coating composite optical film
WO2010041656A1 (ja) * 2008-10-07 2010-04-15 大日本印刷株式会社 光学シート、面光源装置および透過型表示装置
EP2419767A1 (en) 2009-04-15 2012-02-22 3M Innovative Properties Company Optical film
US8657472B2 (en) 2009-06-02 2014-02-25 3M Innovative Properties Company Light redirecting film and display system incorporating same
US20130011608A1 (en) 2010-01-13 2013-01-10 Wolk Martin B Optical films with microstructured low refractive index nanovoided layers and methods therefor

Also Published As

Publication number Publication date
TWI614537B (zh) 2018-02-11
JP2015520407A (ja) 2015-07-16
US20150116833A1 (en) 2015-04-30
JP6338569B2 (ja) 2018-06-06
WO2013158475A1 (en) 2013-10-24
US10571711B2 (en) 2020-02-25
CN104641264B (zh) 2017-09-08
JP2018055112A (ja) 2018-04-05
JP6605557B2 (ja) 2019-11-13
KR20150002820A (ko) 2015-01-07
CN104641264A (zh) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6605557B2 (ja) 実質的に非撮像性の埋め込まれた拡散体を有する輝度向上フィルム
US9389355B2 (en) Structured optical film
US9229239B2 (en) Light redirecting film and display system incorporating same
US8888333B2 (en) Light redirecting film and display system incorporating same
US8213082B2 (en) Light control film
TWI463201B (zh) 較高傳輸之光控制薄膜
KR20160062043A (ko) 프리즘 시트, 면 광원 장치, 영상원 유닛 및 액정 표시 장치
TW200817780A (en) Backlight suitable for display devices
WO2014093119A1 (en) Brightness enhancing film with embedded diffuser
WO2013096324A1 (en) Optical film stack
KR101989207B1 (ko) 비대칭적 확산기를 갖는 광학 스택
JP2020526794A (ja) ファセット化された微細構造化表面
KR20220146639A (ko) 방현성 반사 방지 부재, 그리고 이것을 구비하는 편광판, 표면판 및 화상 표시 장치, 그리고 방현성 반사 방지 부재의 선별 방법
WO2022118533A1 (ja) 光拡散シート、バックライトユニット、液晶表示装置、情報機器、及び光拡散シートの製造方法
CN112771441B (zh) 使用了各向异性光学膜的导光层叠体及使用了该导光层叠体的显示装置用面状照明装置
JP6915296B2 (ja) 光学ユニット、面光源装置、映像源ユニット、及び液晶表示装置
JP2005215417A (ja) マイクロレンズアレイ
JP2013174698A (ja) ランダムな三次元表面形状に起因して光が屈折して拡散する機能を有する等方性光拡散マットフィルムの表面形状を同定するシステム
JP2013161583A (ja) 導光板