KR102169582B1 - 경사 각도에서의 낮은 색에 대해 조정된 두께 프로파일을 갖는 단일 패킷 반사 편광기 - Google Patents

경사 각도에서의 낮은 색에 대해 조정된 두께 프로파일을 갖는 단일 패킷 반사 편광기 Download PDF

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Abstract

이전에 과도한 축외 색을 갖는 것으로 간주되었던 다층 광학 필름 반사 편광기들이, 디스플레이의 후방 흡수 편광기에 라미네이팅되는 "온-글래스(on-glass)" 구성으로, 그러한 라미네이트 내에 임의의 광 확산층 또는 에어 갭 없이, LC 디스플레이에 적절한 성능을 제공할 수 있다. 반사 편광기는, 미세층들의 단지 하나의 패킷만을 가지며, 필름의 복굴절성 미세층들이 이축 복굴절성이 되도록 표준 텐터를 사용하여 배향되는, TOP(tentered-one-packet) 다층 필름이다. 미세층 패킷 내의 광학 반복 유닛(ORU)들의 두께 프로파일은 수직 각도 및 경사 각도에서의 과도한 지각색을 피하기 위해 조정된다. 디스플레이의 백색 상태에서 높은 경사 각도에서의 색은, 더 두꺼운 ORU들을 흡수 편광기에 더 가깝게 위치설정함으로써 그리고 ORU 두께 프로파일의 박스카 평균과 관련하여, ORU(600)으로부터 ORU(645)로의 평균 기울기가 ORU(450)으로부터 ORU(600)으로의 평균 기울기의 1.8배를 초과하지 않는 것을 보장함으로써, 감소된다.

Description

경사 각도에서의 낮은 색에 대해 조정된 두께 프로파일을 갖는 단일 패킷 반사 편광기
본 발명은 대체로 다층 광학 필름 반사 편광 필름들에 관한 것으로, 특히 교번하는 중합체 미세층들 - 일부는 이축 복굴절성임 - 의 하나의 패킷 또는 적층물만을 갖는 그러한 필름들, 및 그러한 반사 편광기가 디스플레이에 사용하기 위해 흡수 편광기에 접합되는 라미네이트들에 대한 응용에 관한 것이다. 본 발명은 또한 연관되는 물품들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
반사 편광기들은 통상적으로 액정(LC) 디스플레이들 및 디스플레이 시스템들의 휘도를 향상시키는 데 사용된다. LC 디스플레이 시스템은 전형적으로 LC 패널을 포함하며, 그 뒤로 LC 패널에 광을 제공하도록 위치된 조명 조립체 또는 백라이트가 있다. 휘도 향상은 반사 편광기에 의해 광 리사이클 공정의 결과로서 제공된다: (그의 편광 상태 때문에) 디스플레이 출력에 기여할 수 없는 광은 반사 편광기에 의해 백라이트 내로 다시 반사되고, 여기서 디스플레이 출력에 기여할 수 있고, 반사 편광기를 통과하여 사용자 또는 관찰자에게 향하는 광의 일부는 상이한 편광 상태로 반사 편광기를 향해 재-반사(re-reflect)된다.
LC 패널은 유리 패널 플레이트들 사이에 배치된 액정 재료의 층을 포함한다. 또한, LC 패널은 2개의 흡수 편광기 필름들, 즉 LC 패널의 전방 유리 플레이트에 부착된 전방 흡수 편광기와 후방 유리 플레이트에 부착된 후방 흡수 편광기 사이에 개재(sandwich)된다. 휘도 향상 반사 편광기는 LC 패널 뒤의 어딘가에, 그리고 후방 흡수 편광기 뒤에 배치된다.
실제로, 반사 편광기의 설계 세부사항들은 최적의, 또는 적어도 허용가능한 광학 성능을 제공하기 위해 반사 편광기가 디스플레이 시스템 내의 정확히 어디에 배치될 수 있는지에 영향을 미친다. 반사 편광기들의 일부 유형들은 후방 흡수 편광기의 노출된 후방 표면에 직접 라미네이팅될 수 있다. 당업자는 이러한 유형의 반사 편광기들이 수직 입사(광이 디스플레이 시스템의 광학 축을 따라 전파됨) 및 고도로 경사진 입사 둘 모두에서 편광의 통과 상태에 대해 매우 낮은 지각색(perceived color)을 가질 필요가 있다고 생각한다. 반사 편광기가 후방 흡수 편광기에 부착되고, 다음으로 후방 흡수 편광기가 통상적으로 LC 패널의 후방 유리 플레이트에 부착되기 때문에, 이를 반사 편광기의 "온-글래스(on-glass)" 구성이라 지칭한다. 온-글래스 구성에서 현재 사용되는 하나의 반사 편광기는 포물형으로-연신된(parabolically-stretched) 반사 편광기이며, 아래에서 더 논의된다. 온-글래스 구성에 사용되는 또 다른 반사 편광기는 다중 패킷 반사 편광기이며, 이 또한 아래에서 논의된다.
경사진 입사광에 대한 편광의 통과 상태에 대해 과도한 지각색을 갖는 것으로 당업자에 의해 이제 고려되는 다른 유형의 반사 편광기들은 디스플레이의 후방 흡수 편광기에 라미네이팅되지 않는데, 왜냐하면 반사 편광기와 연관된 (바람직하지 않은) 색이 흡수 편광기를 통해 그리고 LC 디스플레이를 통해 사용자에게 가시화될 것이기 때문이다. 대신에, 이들 후자 유형들의 반사 편광기들 - 미세층들의 단지 하나의 패킷만이 있는 교번하는 중합체 층들의 다층 광학 필름 반사 편광기들로서, 미세층 패킷은 광대역 반사를 제공하기 위한 두께 구배 또는 프로파일을 갖고, 다층 광학 필름은 필름의 복굴절성 층들이 이축 복굴절성이 되도록 표준 텐터(standard tenter)를 사용하여 배향되어 있고, 그러한 필름들은 본 명세서에서 "TOP"(Tentered-One-Packet) 필름들 또는 TOP 반사 편광기들로 지칭됨 - 은 디스플레이 시스템에서, 적어도 하나의 에어 갭에 의해 후방 흡수 편광기로부터 분리되고, 반사 편광기와 후방 흡수 편광기 사이에 배치된 광 확산 필름 또는 층에 부착되는 독립형 필름으로서 사용된다. 광 확산층은 사용자 또는 관찰자의 관점에서의 TOP 반사 편광기와 연관된 색을 감소 또는 제거하기 위해, 상이한 방향들에서 반사 편광기를 통과하는 광선들을 효과적으로 조합하도록 현저한 탁도 값을 갖는다.
미국 특허 제7,791,687호(Weber 등)는, 디스플레이 패널이 그의 일 측부 상에 제1 흡수 편광기와 TOP 반사 편광기의 조합을 갖고 - 이들 2개의 편광기들은 서로 정렬되어 있음 -, 디스플레이 패널의 다른 측부 상에 제1 흡수 편광기와 교차되는 (그에 대해 90도로 배향되는) 제2 흡수 편광기가 있는 실시 형태들을 개시함으로써 이러한 지배적인 견해에 역행하는 것으로 나타난다. 그러나, '687 Weber 특허는 제1 흡수 편광기가 낮은 콘트라스트 흡수 편광기인 특별한 경우들을 언급한다(예컨대, 칼럼 2, 라인 1 내지 라인 15, 및 칼럼 3, 라인 22 내지 라인 39 참조). 예들에서, 제1 흡수 편광기는 단지 약 5의 콘트라스트 비(contrast ratio)를 갖는다(예컨대, 제1 흡수 편광기의 차단 상태 투과율이 20%로서 보고되는 실시예 2 참조). '687 Weber 특허는, 제1 흡수 편광기가 낮은 콘트라스트를 갖는 이들 경우에, 반사 편광기의 광학 특성들이 디스플레이의 콘트라스트를 유지하는 데 더 중요해지게 된다고 말한다(칼럼 3, 라인 22 내지 라인 39 참조). 예들에서 입증되는 바와 같이, '687 Weber 특허는, 이어서, 디스플레이의 차단 상태(어두운 상태) 성능을 평가함으로써 디스플레이 콘트라스트를 평가한다. 즉, 이 특허는, (낮은 콘트라스트의, 그리고 TOP 편광기와 정렬된) TOP 반사 편광기/제1 흡수 편광기 조합이 높은 콘트라스트의 제2 흡수 편광기와 교차되는, 교차형 편광기 시스템들을 통해 스펙트럼 투과율을 계산 및 비교한다. 이들 투과 스펙트럼들은 다양한 경사 편각들(θ) 및 45도의 방위각(φ)에 대해 계산된다. 그러한 교차형 편광기 시스템들을 통한 계산된 투과율은 디스플레이의 어두운 상태를 나타내고, 따라서 매우 낮다 - 모든 예들은 시험된 각도들에 대한 전체 가시 파장 영역에 걸쳐, 4% 미만의 투과율들을 갖고, 일부는 1% 훨씬 미만이다. 예들은, TOP 반사 편광기가 상이한 방식들로 배향되는 시스템들 - 일부는 TOP 반사 편광기의 두께 프로파일이 하나의 방식으로 배향되고, 일부는 상반된 방식으로 배향됨 - 을 그들의 계산된 투과 스펙트럼들을 비교함으로써 비교한다. 이러한 분석은 '687 Weber 연구원들이, TOP 반사 편광기의 두께 프로파일은 더 작은 광학 두께를 갖는 대부분의 층들이 더 큰 광학 두께를 갖는 층들보다 디스플레이 패널에 더 가깝게 배치되도록 배향되어야 한다고 결론내리게 하였다. TOP 반사 편광기/낮은 콘트라스트 흡수 편광기 조합이 디스플레이 패널의 (전방보다는 오히려) 뒤에 배치되는 실시 형태들에서, 이것은 TOP 편광기의 두께 프로파일이, 더 얇은 층들이 전방을 향하고, 즉, 사용자를 향해 향하고, 더 두꺼운 층들이 후방을 향하고, 즉, 사용자로부터 멀리 그리고 백라이트를 향해 향하도록 배향되어야 한다는 것을 의미한다.
고도로 경사진 입사각들에서 디스플레이 시스템의 통과 상태(백색 상태)에서의 종래의 TOP 편광기들에 의해 생성되는 현저한 색으로 인해 LC 디스플레이 패널의 전방 및 후방 양쪽 모두에 높은 콘트라스트 흡수 편광기를 사용하는 최신 디스플레이 시스템들에서의 온-글래스 응용들에 TOP 반사 편광기들이 적합하지 않다는 현재의 지배적인 견해에 비추어, 본 발명자들은 이러한 응용들에 대한 TOP 반사 편광기들의 적합성을 다시 논의하였다. 간략하게 요약하면, 본 발명자들은, TOP 반사 편광기들을 그러한 디스플레이 시스템들에서 온-글래스 구성으로, 즉, 디스플레이 패널의 후방에서 높은 콘트라스트 흡수 편광기에 라미네이팅된 상태로 사용하는 것이 실제로 실현가능하다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 또한, 디스플레이의 백색 상태에서 높은 경사 각도들에서의 원치 않는 가시적인 색이, TOP 편광기를 적절히 배향시킴으로써 그리고 미세층 패킷의 두꺼운 미세층 단부와 연관된 층 두께 프로파일을 적절히 조정함으로써 허용가능한 수준으로 실질적으로 감소될 수 있다는 것을 발견하였다. 흥미롭게도, 본 발명자들이 최적인 것으로 발견한 TOP 편광기의 배향 - 더 두꺼운 미세층들(보다 정확하게는, 더 두꺼운 광학 반복 유닛(optical repeat unit, ORU)들)이 디스플레이(및 흡수 편광기)의 전방을 향하고, 더 얇은 미세층들(보다 정확하게는, 더 얇은 ORU들)이 디스플레이의 후방을 향하게 함 - 은, '687 Weber 등의 특허에 의해 교시된 배향의 반대이다.
적절하게 설계되고 배향된 TOP 반사 편광기들은, 임의의 에어 갭 또는 고 탁도 광 확산층을 필요로 하지 않으면서, LC 디스플레이에서, 온-글래스 구성으로, 허용가능한 성능을 제공할 수 있다. 따라서, 그러한 TOP 반사 편광기를 높은 콘트라스트 흡수 편광기와 조합함으로써 제조된 라미네이트는, 에어 갭 없이 그리고 반사 편광기와 흡수 편광기 사이에 고 탁도 광 확산층 또는 구조체 없이(그리고 일부 경우들에는 임의의 현저한 광 확산층 또는 구조체가 전혀 없이), 성공적으로 사용될 수 있고 액정 디스플레이 등으로 통합될 수 있다. 이러한 구조의 TOP 반사 편광기는 미세층들의 단지 하나의 패킷만 있는 교번하는 중합체 층들의 다층 광학 필름으로서, 다층 광학 필름은 필름의 (미세층들을 포함하는) 복굴절성 층들이 이축 복굴절성이 되도록 표준 텐터를 사용하여 배향되어 있다. 패킷 내의 미세층들, 또는 보다 정확하게는 패킷 내의 ORU들에는, 디스플레이 시스템의 통과 상태(백색 상태)에 대해 수직 각도 및 고도로 경사진 각도에서 과도한 지각색을 피하기 위해 적절히 조정된 두께 프로파일이 제공된다. 그러한 TOP 다층 광학 필름 반사 편광기들은 아래에서 더 논의된다.
따라서, 본 발명자들은 본 명세서에서 특히, 광학 간섭에 의해 광을 반사 및 투과시키는 미세층들의 단지 하나의 패킷만을 갖는 반사 편광기들을 기술하는데, 미세층들의 패킷은 제1 통과축(pass axis)(y), 제1 차단축(block axis)(x), 및 제1 통과축과 제1 차단축에 수직인 제1 두께축(thickness axis)(z)을 한정하도록 구성된다. 미세층들의 패킷은 교번하는 제1 및 제2 미세층들을 포함할 수 있고, 적어도 제1 미세층들은 이축 복굴절성이다. 인접한 제1 및 제2 미세층들의 쌍들은 미세층들의 패킷을 따라 광학 반복 유닛(ORU)들을 형성하는데, ORU들은 제1 차단축을 따라 편광된 수직 입사광에 대한 넓은 대역 반사율을 제공하는 구배를 갖는 물리적 두께 프로파일을 정의한다. ORU들은 물리적 두께 프로파일 및 광학 기하형상의 함수로서의 각각의 공진 파장들을 갖는다. ORU들은 패킷의 반대편 단부들에 있는 제1 ORU 및 마지막 ORU를 포함한다. 마지막 ORU에 근접한 ORU들은 제1 ORU에 근접한 ORU들의 평균 물리적 두께보다 더 큰 평균 물리적 두께를 갖는다. 물리적 두께 프로파일의 고유 대역폭 기반 박스카 평균(boxcar average)은 IB-평탄화된 두께 프로파일을 산출하는데, IB-평탄화된 두께 프로파일은 ORU들 각각에서 정의된다. ORU들은 ORU(450), ORU(600), 및 ORU(645)를 포함한다. ORU(450)은 P-편광된 광이 80도의 편각(θ)으로 x-z 평면에 입사되는 경사 광학 기하형상에 대해 450 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는다. 제1 ORU를 포함하는 ORU(450)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에 대해 450 nm 미만의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장들을 갖는다. ORU(600) 및 ORU(645)는 유사하게 정의되고, 동일한 경사 광학 기하형상에서 각각 600 nm 및 645 nm 이상의 공진 파장들을 갖는다. 패킷의 물리적 두께 프로파일은, IB-평탄화된 두께 프로파일이 ORU(450)으로부터 ORU(600)으로의 범위에 걸친 제1 평균 기울기, 및 ORU(600)으로부터 ORU(645)로의 범위에 걸친 제2 평균 기울기를 갖고, 제1 평균 기울기에 대한 제2 평균 기울기의 비가 1.8 이하이도록 조정된다.
이러한 조건을 만족시킴으로써, TOP 반사 편광기, 및 그것이 일부인 라미네이트는, - 고도로 경사진 각도들에서 그것을 통과하는 백색 광에 - 그러한 편광기 또는 라미네이트를 포함하는 디스플레이의 경우, 그러한 고도로 경사진 각도들에서 그러한 디스플레이의 백색 상태의 지각색이 중간 백색(neutral white) 또는 타깃 백색에 허용가능하게 가까울 만큼 적은 소정량의 색을 부여할 수 있다.
본 발명자들은 또한, 그러한 반사 편광기가 흡수 편광기와 조합된 라미네이트들을 기술한다. 흡수 편광기는 제2 통과축 및 제2 차단축을 갖고, 높은 콘트라스트 비, 예컨대 1000 이상의 콘트라스트 비를 갖는다. 흡수 편광기는 반사 편광기에, 그들 사이에 에어 갭이 없이 그리고 제1 및 제2 통과축들이 실질적으로 정렬되도록 부착된다. 반사 편광기는, 마지막 ORU가 제1 ORU보다 흡수 편광기에 더 가깝도록 흡수 편광기에 대해 배향된다.
관련 방법들, 시스템들, 및 물품들이 또한 논의된다.
본 출원의 이들 및 다른 양태들이 아래의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도, 상기의 개요는 청구된 요지에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 되며, 그 요지는 절차의 진행 동안에 보정될 수 있는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
도 1은 액정 디스플레이 시스템의 개략적인 측면도 또는 단면도이다.
도 2는 반사 편광기로서 구성된 단일 패킷 다층 광학 필름의 개략적인 측면도 또는 단면도이다.
도 3은 광학 필름의 웹(web)의 사시도이다.
도 4는 직교 좌표계와 관련한 광학 필름 또는 라미네이트의 사시도이다.
도 5는 흡수 편광기 뒤에 배치되고 그로부터 이격된 다층 광학 필름 반사 편광기의 개략적인 사시도로서, 반사 편광기에는 관찰되는 색의 양을 감소시키기 위해 광 확산층이 제공된다.
도 6은 광 확산층이 없는, 다층 광학 필름 반사 편광기와 흡수 편광기의 라미네이트의 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6의 라미네이트와 유사한 라미네이트의 개략적인 사시도이지만, 액정 패널로부터의 유리층을 추가로 포함하며, 흡수 편광기가 반사 편광기와 유리층 사이에 배치되어 있다.
도 8a는 TOP 반사 편광기의 미세층 패킷 - 패킷은 정확히 15개의 ORU들을 포함함 - 에 대한 제1 물리적 두께 프로파일 및 박스카 평탄화된(boxcar-smoothed) 두께 프로파일의 예시적인 목적을 위한 간략화된 그래프이고, 도 8b는 동일한 실시 형태에 대한 것이지만 박스카 평탄화된 두께 프로파일에 대한 그리고 주어진 광학 기하형상에 대한 공진 파장을 도시하는 대응하는 단순화된 그래프이다.
도 9는 TOP 반사 편광기에 사용될 수 있는 8개의 상이하지만 관련된 물리적 두께 프로파일의 그래프로서, 그의 성능은 도 10a 내지 도 17c에 모델링되고 도시되었다.
도 10a는, ORU 수에 대한 ORU 두께를 플로팅하고, 또한 ORU 수에 대한 공진 파장을 플로팅하는 복합 그래프이고, 도 10b는 공진 파장의 함수로서의 도 10a의 평균화된 두께 프로파일의 기울기의 그래프이고, 도 10c는 일정 범위의 방위각(φ) 및 편각(θ)에 걸쳐 TOP 반사 편광기 및 높은 콘트라스트 흡수 편광기의 라미네이트를 통해 투과된 광의 계산된 색의 그래프로서, TOP 반사 편광기는 도 10a의 두께 프로파일을 갖는다.
도 11a, 도 12a, 도 13a, 도 14a, 도 15a, 도 16a, 및 도 17a는 도 10a의 복합 그래프와 유사하지만 다른 TOP 반사 편광기 실시 형태들에 대한 복합 그래프들이고, 도 11b, 도 12b, 도 13b, 도 14b, 도 15b, 도 16b 및 도 17b는 도 10b의 그래프와 유사하지만 그러한 다른 TOP 편광기 실시 형태들에 대한 그래프들이고, 도 11c, 도 12c, 도 13c, 도 14c, 도 15c, 도 16c, 및 도 17c는 도 10c의 그래프와 유사하지만 그러한 다른 TOP 편광기 실시 형태들에 대한 그래프들이다.
도 18은 TOP 반사 편광기에 사용될 수 있는 8개의 상이하지만 관련된 물리적 두께 프로파일의 그래프로서, 그의 성능은 도 19a 내지 도 26c에 모델링되고 도시되었다.
도 19a는, ORU 수에 대한 ORU 두께를 플로팅하고, 또한 ORU 수에 대한 공진 파장을 플로팅하는 복합 그래프이고, 도 19b는 공진 파장의 함수로서의 도 19a의 평균화된 두께 프로파일의 기울기의 그래프이고, 도 19c는 일정 범위의 방위각(φ) 및 편각(θ)에 걸쳐 TOP 반사 편광기 및 높은 콘트라스트 흡수 편광기의 라미네이트를 통해 투과된 광의 계산된 색의 그래프로서, TOP 편광기는 도 19a의 두께 프로파일을 갖는다.
도 20a, 도 21a, 도 22a, 도 23a, 도 24a, 도 25a, 및 도 26a는 도 19a의 복합 그래프와 유사하지만 다른 TOP 반사 편광기 실시 형태들에 대한 복합 그래프들이고, 도 20b, 도 21b, 도 22b, 도 23b, 도 24b, 도 25b, 및 도 26b는 도 19b의 그래프와 유사하지만 그러한 다른 TOP 편광기 실시 형태들에 대한 그래프들이고, 도 20c, 도 21c, 도 22c, 도 23c, 도 24c, 도 25c, 및 도 26c는 도 19c의 그래프와 유사하지만 그러한 다른 TOP 편광기 실시 형태들에 대한 그래프들이다.
도 27은 TOP 반사 편광기에 사용될 수 있는 3개의 상이하지만 관련된 물리적 두께 프로파일의 그래프로서, 그의 성능은 도 28a 내지 도 30c에 모델링되고 도시되었다.
도 28a는, ORU 수에 대한 ORU 두께를 플로팅하고, 또한 ORU 수에 대한 공진 파장을 플로팅하는 복합 그래프이고, 도 28b는 공진 파장의 함수로서의 도 28a의 평균화된 두께 프로파일의 기울기의 그래프이고, 도 28c는 일정 범위의 방위각(φ) 및 편각(θ)에 걸쳐 TOP 반사 편광기 및 높은 콘트라스트 흡수 편광기의 라미네이트를 통해 투과된 광의 계산된 색의 그래프로서, TOP 편광기는 도 28a의 두께 프로파일을 갖는다.
도 29a 및 도 30a는 도 28a의 복합 그래프와 유사하지만 다른 TOP 다층 광학 필름 반사 편광기 실시 형태들에 대한 복합 그래프들이고, 도 29b 및 도 30b는 도 28b의 그래프와 유사하지만 그러한 다른 TOP 편광기 실시 형태들에 대한 그래프들이고, 도 20c, 도 21c, 도 22c, 도 23c, 도 24c, 도 25c, 및 도 26c는 도 19c의 그래프와 유사하지만 그러한 다른 TOP 편광기 실시 형태들에 대한 그래프들이다.
도 31은, 제조되고 시험된 예시적인 TOP 다층 광학 필름 반사 편광기에 대한 측정된 물리적 두께 프로파일의 그래프이다.
도 32a는, ORU 수에 대한 ORU 두께를 플로팅하고, 또한 ORU 수에 대한 공진 파장을 플로팅하는 복합 그래프이고, 도 32b는 공진 파장의 함수로서의 도 32a의 평균화된 두께 프로파일의 기울기의 그래프이고, 도 32c는 일정 범위의 방위각(φ) 및 편각(θ)에 걸쳐 TOP 반사 편광기 및 높은 콘트라스트 흡수 편광기의 라미네이트를 통해 투과된 광의 계산된 색의 그래프로서, TOP 편광기는 도 32a의 두께 프로파일을 갖는다.
도 33은 비교예의 (공지된) TOP 반사 편광기에 대한 측정된 물리적 두께 프로파일의 그래프이다.
도 34a는, ORU 수에 대한 ORU 두께를 플로팅하고, 또한 ORU 수에 대한 공진 파장을 플로팅하는 복합 그래프이고, 도 34b는 공진 파장의 함수로서의 도 34a의 평균화된 두께 프로파일의 기울기의 그래프이고, 도 34c는 일정 범위의 방위각(φ) 및 편각(θ)에 걸쳐 TOP 반사 편광기 및 높은 콘트라스트 흡수 편광기의 라미네이트를 통해 투과된 광의 계산된 색의 그래프로서, TOP 편광기는 도 34a의 두께 프로파일을 갖는다.
도 35는 다른 비교예의 (공지된) TOP 다층 광학 필름 반사 편광기에 대한 측정된 물리적 두께 프로파일의 그래프이다.
도 36a는, ORU 수에 대한 ORU 두께를 플로팅하고, 또한 ORU 수에 대한 공진 파장을 플로팅하는 복합 그래프이고, 도 36b는 공진 파장의 함수로서의 도 36a의 평균화된 두께 프로파일의 기울기의 그래프이고, 도 36c는 일정 범위의 방위각(φ) 및 편각(θ)에 걸쳐 TOP 다층 광학 필름 반사 편광기 및 높은 콘트라스트 흡수 편광기의 라미네이트를 통해 투과된 광의 계산된 색의 그래프로서, TOP 편광기는 도 36a의 두께 프로파일을 갖는다.
도면에 있어서, 유사한 도면 부호들은 유사한 요소들을 가리킨다.
전술된 바와 같이, 본 발명자들은, 높은 콘트라스트 흡수 편광기를 갖는 온-글래스 구성으로 사용되기에 너무 많은 축외(off-axis) 색을 갖는 것으로 통상 간주되는, TOP 다층 광학 필름 반사 편광기들이 액정 디스플레이에서 그러한 구성으로 적절한 성능을 실제로 제공할 수 있다는 것을 발견하였다. TOP 반사 편광기와 흡수 편광기 사이에, 또는 이러한 2개의 편광기들을 포함하는 라미네이트 내의 어디에도, 에어 갭 또는 고 탁도 광 확산층이 필요하지 않으며(그리고 일부 경우에는 광 확산층 또는 구조체가 전혀 필요하지 않으며), 전형적으로 어느 것도 제공되지 않는다. 높은 콘트라스트 흡수 편광기는 일반적으로 LC 디스플레이 내의 LC 패널의 후방에 위치되는데, 이 디스플레이는 또한 LC 패널의 전방에 있는 높은 콘트라스트 흡수 편광기뿐만 아니라 전술된 바와 같은 전방 및 후방 유리 플레이트들을 포함할 수 있다.
TOP 반사 편광기는 미세층들의 단지 하나의 패킷만을 가지며, 필름 내의 복굴절성 미세층들이 텐터의 구속된 연신(constrained stretch)의 결과로서 이축 복굴절성이 되도록 표준 텐터를 사용하여 배향된다. 더욱이, 단일 패킷 내의 미세층들 - 또는 오히려, 미세층들에 의해 한정되는 광학 반복 유닛(ORU)들 - 은 적합하게 조정된 두께 프로파일을 갖는다. 두께 프로파일은, 미세층 패킷 내의 더 두꺼운 ORU들이 더 얇은 ORU들보다 흡수 편광기에 더 가깝도록 조정된다. 두께 프로파일은, TOP 반사 편광기를 통해(그리고 그것이 일부인 라미네이트를 통해) 고도로 경사진 각도들로 투과된 광에서 의외로 적은 양의 지각색을 라미네이트에 제공하기 위해 아래에 추가로 기술되는 바와 같이 추가로 조정된다. 미세층 패킷의 두께 프로파일을 그렇게 조정함으로써, TOP 반사 편광기는, 높은 콘트라스트 흡수 편광기와 조합될 때, LC 디스플레이에 사용하기 위한 허용가능한 온-글래스 라미네이트를 제공할 수 있다. 수직 입사 및 경사 입사 양쪽 모두에서, 80도 이상의 편각(θ)까지의 그리고 0 내지 90도의 중간 방위각들(φ)에서 적절한 색 성능이 달성될 수 있다.
일반적으로, 특정되지 않은 설계의 다층 광학 필름 반사 편광기가 주어지면, 그러한 반사 편광기의 LC 디스플레이 시스템 내의 적절한 배치가, 무엇보다도, 반사 편광기의 색 특성들, 특히 광 전파의 높은 축외(경사) 각도들의 색 특성들의 함수가 된다. 양호한 색 성능은 수직 입사에서보다 고도로 경사진 각도들에서 달성하기가 더 어렵다. 색 특성들은 이어서 필름이 제작되는 방식 및 필름의 결과적인 물리적 및 광학적 특징부들의 함수가 된다.
예를 들어, 수십, 수백 또는 수천 개의 교번하는 중합체 층들을 다이를 통해 공압출하고, 선택적으로 층 다중화기(layer multiplier) 디바이스에서 유동 스트림을 분할 및 재-적층(re-stacking)함으로써 층들의 수를 2배 또는 3배화하고, 캐스팅 휠 상에 압출물을 냉각시키고, 개별 중합체 층들이 광학적으로 얇은 미세층들을 형성하도록 필름 두께를 감소시키기 위해, 그리고 미세층들의 적어도 일부에 복굴절을 유도하기 위해 캐스트 필름을 배향(연신)함으로써 반사 편광기를 제조하는 것이 알려져 있다. 완성된 다층 광학 필름에서, 미세층들은 인접한 미세층들 사이의 굴절률 차이, 인접한 미세층들의 쌍의 광학 두께, 및 필름의 두께 방향 또는 축을 따른 이러한 층 쌍들의 적층물의 두께 프로파일의 함수로서, 광학 간섭에 의해 광을 반사 및 투과시킨다. 반사 편광기를 제조하기 위해, 주로 하나의 면내(in-plane) 방향을 따라 배향 또는 연신이 수행됨으로써, 미세층들의 굴절률이 고 반사율의 차단축, 저 반사율(및 고 투과율)의 통과축, 및 통과축과 차단축에 수직인 두께축을 한정하게 한다. 예를 들어, 미국 특허 제5,882,774호(Jonza 등)를 참조한다.
도 1은 전형적인 LC 디스플레이 시스템(100)에 포함될 수 있는 다양한 컴포넌트들, 층들 및 필름들을 예시하도록 참조를 위해 제공된다. 디스플레이 시스템(100)은 디스플레이 패널(150) 및 패널(150) 뒤에 위치되어 그곳에 광을 제공하기 위한 조명 조립체(101)를 포함한다. 디스플레이 패널(150)은 임의의 적합한 유형의 디스플레이를 포함할 수 있다. 예시된 실시 형태에서, 디스플레이 패널(150)은 LC 패널(이후로 LC 패널(150)이라고 지칭함)을 포함하거나 LC 패널이다. LC 패널(150)은 전형적으로 패널 플레이트들(154a, 154b)(집합적으로 154) 사이에 배치된 액정(LC) 층(152)을 포함한다. 플레이트들(154)은 종종 유리로 구성되며, 그의 내부 표면들 상에 LC 층(152) 내의 액정들의 배향을 제어하기 위한 전극 구조체들 및 정렬층들을 포함할 수 있다. 이들 전극 구조체들은 통상적으로 LC 패널 픽셀들, 즉 액정들의 배향이 인접 영역들과 독립적으로 제어될 수 있는 LC 층의 영역들을 한정하도록 배열된다. 컬러 필터는 또한 LC 층의 서브 픽셀 요소들 상에, 그리고 따라서 LC 패널(150)에 의해 디스플레이된 이미지 상에 적색, 녹색 및 청색과 같은 원하는 색들을 부과하기 위한 하나 이상의 플레이트들(152)을 포함할 수 있다.
LC 패널(150)은 전방(또는 상부) 흡수 편광기(156)와 후방(또는 하부) 흡수 편광기(158) 사이에 위치된다. 예시된 실시 형태에서, 전방 및 후방 흡수 편광기들(156, 158)은 LC 패널(150) 외부에 위치된다. 종종, 흡수 편광기(156 또는 158)는 적합한 투명 접착제로 그의 이웃하는 유리 패널 플레이트(154a 또는 154b 각각)의 외부 주 표면에 라미네이팅된다. 흡수 편광기들(156, 158) 및 LC 패널(150)은 조합되어 백라이트(110)로부터 관찰자로의 디스플레이 시스템(100)을 통한 광의 투과율을 제어한다. 예를 들어, 흡수 편광기들(156, 158)은 그들의 통과축들(투과축들)이 서로 수직하게 배열될 수 있다. 예컨대, 제어기(104)에 의한 LC 층(152)의 상이한 픽셀들의 선택적 활성화로 인해, 광이 소정의 원하는 위치에서 디스플레이 시스템(100)을 통과해 나오며 따라서 관찰자가 보는 이미지를 형성한다. 제어기(104)는 예를 들어, 텔레비전 이미지들을 수신하여 디스플레이하는 컴퓨터 또는 텔레비전 제어기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 표면에 기계적 및/또는 환경적 보호를 제공하기 위해 하나 이상의 선택적인 층들(157)이 전방 흡수 편광기(156)에 근접하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 층(157)은 전방 흡수 편광기(156) 위에 하드코트(hardcoat)를 포함할 수 있다.
조명 조립체(101)는 백라이트(110) 및 백라이트(110)와 LC 패널(150) 사이에 위치된 배열체(140) 내의 하나 이상의 광 관리 필름들을 포함한다. 백라이트(110)는 임의의 공지된 적합한 설계의 백라이트일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 백라이트 내부의 광원(들)은 백라이트가 에지형(edge-lit) 종류 또는 직하형(direct-lit) 종류일 수 있도록 위치될 수 있다. 광원(들)은, 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp, CCFL)들을 포함하는 형광 전구들 또는 램프들; 및 개별 LED들 또는 LED들의 어레이들, 전형적으로, 상이한 착색된 LED 다이 칩들(예컨대, RGB)의 조합에 의해서든, 또는 백색 또는 황색 발광 인광체를 조명하고 여기시키는 청색 또는 UV LED 다이에 의해서든, 공칭 백색 광을 방출하는 LED들 중 하나 이상을 포함하는 임의의 공지된 광원들을 포함할 수 있다.
광 관리 유닛으로도 지칭될 수 있는 광 관리 필름들의 배열체(140)는 백라이트(110)와 LC 패널(150) 사이에 위치된다. 광 관리 필름들은 백라이트(110)로부터 전파되는 조명 광에 영향을 미친다. 일부 경우들에서, 백라이트(110)는 배열체(140) 내의 광 관리 필름들 중 하나, 일부 또는 전부를 포함하는 것으로 간주될 수 있다.
광 관리 필름들의 배열체(140)는 확산기(148)를 포함할 수 있다. 확산기(148)는 백라이트(110)로부터 수광된 광을 산란 또는 확산시키는 데 사용된다. 확산기(148)는 임의의 적합한 확산기 필름 또는 플레이트일 수 있다. 예를 들어, 확산기(148)는 임의의 적합한 확산 재료 또는 재료들을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 확산기(148)는 유리, 폴리스티렌 비드 및 CaCO3 입자들을 포함하는 다양한 분산 상들을 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)의 중합체 매트릭스를 포함할 수 있다. 확산기(148)는 또한 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 3M™ 스카치칼(Scotchcal)™ 확산기 필름, 타입 3635-30, 3635-70 및 3635-100일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 배열체(140)와 같은 광 관리 필름 배열체에 사용되는 바와 같은 확산기(148)는 전형적으로, ASTM D1003에 기술된 것과 같은 적합한 절차에 따라, 미국 메릴랜드주 실버 스프링스 소재의 비와이케이-가드너(BYK-Gardiner)로부터의 헤이즈 가드 플러스(Haze Guard Plus) 탁도 측정기를 사용하여 측정할 때 예컨대, 40% 이상의 비교적 고 탁도를 가질 것이다.
광 관리 유닛(140)은 또한 반사 편광기(142)를 포함한다. 비록 일반적 의미에서 반사 편광기(142)는 임의의 적합한 설계의 것 - 예를 들어, 다층 광학 필름, 연속/분산 위상 편광기와 같은 확산 반사 편광 필름(DRPF), 와이어 그리드 반사 편광기, 또는 콜레스테릭 반사 편광기 - 일 수 있으나, 본 출원의 목적상, 본 발명자들은 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 바와 같이 반사 편광기가 특정 유형의 다층 광학 필름인 경우들에 관심을 가지고 있다. 예를 들어, 반사 편광기는 전술된 바와 같이 TOP 반사 편광기일 수 있다. 당업자는, 이러한 유형의 반사 편광기를, 디스플레이 시스템의 통과 상태(백색 상태)에서, 디스플레이 시스템(100)의 전체 지각색을 중간 백색에 또는 그에 합리적으로 가깝게 유지하기 위해 반사 편광기(142)와 후방 흡수 편광기(158) 사이의 고 탁도 확산기 및 에어 갭이 필요한 것으로 고려될 정도로 많은 축외 색을 갖는 것으로 간주하였다.
일부 실시 형태들에서, 1/4 파장 지연 층(quarter wave retarding layer)과 같은 편광 제어 층(144)이 확산기(148)와 반사 편광기(142) 사이에 제공될 수 있다. 편광 제어 층(144)은 반사 편광기(142)로부터 반사되는 광의 편광을 변경시키는 데 사용되어 증가된 분율의 재순환된 광이 반사 편광기(142)를 통해 투과되게 할 수 있다.
광 관리 필름들의 배열체(140)는 또한 하나 이상의 휘도 향상 층들을 포함할 수 있다. 휘도 향상 층은 축외 광을 디스플레이의 축에 보다 가까운 방향으로 방향전환(redirect)시킬 수 있다. 이는 LC 층(152)을 통해 축상(on-axis)으로 전파되는 광량을 증가시키고, 그에 따라서 관찰자가 보는 이미지의 휘도를 증가시킨다. 휘도 향상 층의 하나의 예는 프리즘형 휘도 향상 층인데, 이는 굴절 및 반사를 통해 조명 광을 방향전환시키는 다수의 프리즘형 리지(ridge)를 갖는다. 도 1에서, 제1 프리즘형 휘도 향상 층(146a)은 하나의 차원으로 광학 이득을 제공하고, 제2 프리즘형 휘도 향상 층(146b)은 층(146a)의 프리즘형 구조체들에 직교하게 배향된 프리즘형 구조체들을 가짐으로써, 층들(146a, 146b)의 조합은 디스플레이 시스템(100)의 광학 이득을 2개의 직교하는 차원들로 증가시킨다. 일부 실시 형태들에서, 휘도 향상 층들(146a, 146b)은 백라이트(110)와 반사 편광기(142) 사이에 위치될 수 있다.
광 관리 유닛(140)의 상이한 층들은 서로에 대해 독립적일 수 있다. 대안적으로, 광 관리 유닛(140)의 2개 이상의 층들은 서로 라미네이팅될 수 있다.
LC 디스플레이 시스템에 사용될 다층 광학 필름 반사 편광기의 두 가지 설계 양태들이 본 출원과 특정 관련이 있다: 즉, 압출된 필름이 연신되는 방식 - 이는 실질적 효과에 있어서, 복굴절성 미세층들이 일축 복굴절성(uniaxially birefringent)인지 또는 이축 복굴절성인지 여부를 결정함 -, 및 층 다중화기 디바이스들이 제조 중에 사용되는지 여부, 또는 완성된 다층 광학 필름이 미세층들의 하나 초과의 별개의 적층물 또는 패킷을 갖는지 여부.
우선 압출된 필름을 연신 또는 배향하는 방식이 논의된다. 공지된 제1 기술에서, 중합체 필름의 긴 길이 또는 웹은 표준 텐터 장치를 통해 연속적으로 전진한다. 표준 텐터에서, 필름은 필름의 서로 반대편인 에지들에 부착된 클립들의 세트들에 의해 팽팽하게 유지되고 클립 세트들은 체인 드라이브 등의 작용 하에 레일을 따라 전방으로 이동한다. 텐터의 한 섹션에서, 레일들의 직선 섹션들은 서로 멀어지므로 클립들이 필름을 일반적으로 다운-웹(down-web) 방향(종방향이라고도 함)에서 전방으로 운반할 때, 클립들은 필름을 크로스-웹(cross-web) 방향(횡방향이라고도 함)으로 연신한다. 이는 필름을 주로 크로스-웹 방향으로 배향한다. 표준 텐터의 클립들은 일정한 클립 대 클립 간격을 유지하고 직선 레일 섹션들의 전체 길이에 걸쳐 일정한 속도로 이동하며, 이는 필름이 다운-웹 방향으로 이완되는 것을 방지한다. 배향 도중의 필름의 이러한 다운-웹 구속으로 인해, 이러한 표준 텐터에 의해 제공되는 연신은 때때로 구속된 연신이라 지칭된다. 구속의 결과로서, 연신의 조건들 하에서 복굴절성이 된 필름 내의 층들은 전형적으로 필름의 3개 주요 방향들(크로스-웹 또는 x-방향, 다운-웹 또는 y-방향, 및 두께 또는 z-방향)을 따라 3개의 상이한 굴절률을 발생시킨다. 주요 x-방향, y-방향 및 z-방향을 따른 그러한 층의 굴절률들을 nx, ny 및 nz로 표시하면, nx ≠ ny, ny ≠ nz, 그리고 nz ≠ nx이다. (재료에서 분산이 나타나고 그에 따라 주어진 굴절률(n)이 광학 파장의 함수로서 다소 변경되는 한, 굴절률은 550 nm(녹색) 또는 632.8 nm(He-Ne 레이저, 적색)와 같은 특정 가시 파장에 특정되는 것으로 이해될 수 있거나, 또는 굴절률은 가시 파장 범위, 예컨대, 400 nm 내지 700 nm에 대한 평균인 것으로 이해될 수 있음.) 이러한 유형의 복굴절을 갖는 재료는 이축 복굴절성인 것으로 칭해진다
복굴절성 미세층들이 등방성 미세층들과 교번하는 반사 편광기에서, 복굴절성 미세층들이 이축 복굴절성이 되면 y-방향 및 z-방향을 따른 층들간(layer-to-layer) 굴절률 차이들은 모두 0일 수 없게 된다. 결과적으로, 이는 y-축(즉, 편광기의 통과축) 및 z-축을 포함하는 기준면에서 전파되는 p-편광된 광에 대해, 그리고 다른 방향들을 따라 전파되는 고도로 경사진 광에 대해, 필름에 수직인 광학 축에 대해 높은 경사 각도들에서 전파되는 광에 대한 잔류 반사율 및 (디스플레이에서 사용되는 경우에) 지각색을 초래한다.
공지된 제2 기술에서, 필름 또는 웹은 배향 공정 중에 웹 또는 필름이 다운-웹 방향으로 완전히 이완되게 허용하도록 특별히 설계된 연신 장치를 통하여 전진한다. 예를 들어, 일부 실시 형태들에서, 연신 장치는 포물선-형상의 레일들을 따라 이동하는 클립들의 세트들을 활용한다. 예컨대, 미국 특허 제6,949,212호(Merrill 등)를 참조한다. 필름을 다운-웹 방향으로(뿐만 아니라 두께 방향으로도) 이완되게 함으로써, 연신의 조건들 하에서 복굴절성이 되는 필름 내의 층들은 전형적으로 필름의 3개 주요 방향들을 따라 단지 2개의 상이한 굴절률만을 발생시킨다. 달리 말하면, 이러한 복굴절성 층에 대해, z-방향을 따른 굴절률은 y-방향을 따른 굴절률과 동일하거나 또는 실질적으로 동일하나, 이들 굴절률들은 x-방향(연신 방향)을 따른 굴절률과 실질적으로 상이하다. nx, ny, nz 표기법을 사용하면, ny = nz이나, nx ≠ ny 그리고 nx ≠ nz이다. (일부 경우들에서, ny 및 nz는 정확히 같지 않을 수도 있으나 아래에서 논의되는 바와 같이, 그 차이는 매우 작다. 따라서 ny
Figure 112019036516117-pct00001
nz이다.) 이러한 유형의 복굴절을 갖는 재료는 일축 복굴절성인 것으로 칭해진다. 복굴절성 미세층들이 등방성 미세층들과 교번하는 반사 편광기에서, 복굴절성 미세층들이 일축 복굴절성이 되면 y-방향 및 z-방향을 따른 층들간 굴절률 차이들은 모두 0이거나, 또는 실질적으로 0일 수 있고, 반면 x-방향을 따른 굴절률 차이는 0이 아니며 크기가 크다. 이로 인해 높은 경사 각도들에서 현저한 반사율은 거의 없거나 전혀 없고, 필름이 디스플레이의 반사 편광기로서 사용되는 경우에 이러한 각도들에 지각색은 거의 없거나 전혀 없다.
따라서, 디스플레이에서의 축외 색과 관련하여, 복굴절성 미세층들이 일축 복굴절성인 다층 반사 편광기, 예컨대, 포물선 연신 장치를 사용하여 제조된 다층 반사 편광기는 복굴절성 미세층들이 이축 복굴절성인 편광기, 예컨대, 전통적인 텐터를 사용하여 제조된 편광기에 비해 내재적인 장점을 갖는다. 그러나, 실제로 다른 모든 인자들이 동일한 경우에, 일축 복굴절성 편광기는 이축 복굴절성 편광기보다 제조 비용이 더 많이 드는데, 이는 적어도 부분적으로, 전용 포물선 연신 장치에 대한 수율이 표준 텐터에 대한 수율에 비해 실질적으로 보다 낮은 것에 기인한다.
개시된 반사 편광기들의 제조에 사용될 수 있는 광학 재료들은 공지된 재료들, 바람직하게는 동일한 온도에서 그리고 공통 피드블록에서 이러한 재료들의 공압출을 허용하는 재료 특성들을 갖는 투명 중합체 재료들로부터 선택될 수 있다. 예시적인 실시 형태들에서, 교번하는 열가소성 중합체들(ABABAB...)의 층들이 사용되고, 연신의 조건들 하에서, 중합체들 중 하나가 복굴절성이 되도록 선택되고, 다른 중합체는 광학적으로 등방성을 유지하도록 선택된다. 적합한 중합체들은 예를 들어, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 이들의 공중합체들 및 이들의 배합물들로부터 신중하게 선택될 수 있다. 또한, 복굴절을 나타내고 이 목적에 유용할 수 있는 다른 부류의 중합체들은 폴리스티렌(신디오택틱(syndiotactic) 폴리스티렌 포함), 폴리아미드(나일론 6 포함) 및 액정 중합체이다.
단축 및 이축 복굴절, 그리고 nx, ny 및 nz를 포함하는 등식 및 부등식에 관한 위의 논의와 관련하여, 본 발명자들은 두 굴절률들 사이의 정확한 등식은 달성 또는 측정이 어려울 수 있고, 실질적인 관점으로부터, 작은 차이들은 정확한 등식과 구별가능하지 않을 수 있다는 것을 인식한다. 따라서, 본 명세서의 목적을 위해, 본 발명자들은, 재료의 한 쌍의 굴절률들이 실질적으로 동일하지만 - 예컨대, 이들이 0.05 미만으로 상이하지만 -, 재료의 나머지 쌍의 굴절률들이 실질적으로 동일하지 않은 경우 - 예컨대, 이들이 0.05 이상으로 상이한 경우 -, 재료가 일축 복굴절성인 것으로 간주한다. 마찬가지로, 재료의 각각의 그리고 모든 쌍의 주 굴절률들이 실질적으로 동일하지 않은 경우 - 예컨대, 이들이 0.05 이상으로 상이한 경우 -, 재료는 이축 복굴절성인 것으로 간주된다.
전형적으로, 특히 다층 광학 필름 반사 편광기들과 관련하여, 이러한 편광기의 이축 복굴절성 층은 예를 들어, | ny ― nz | ≥ 0.05, 및 | nx ― ny | > 0.06 또는 0.08의 관계를 만족시키는 굴절률들(nx, ny, nz)을 가질 수 있다. 대조적으로, 이러한 편광기의 일축 복굴절성 층은 예를 들어, | ny ― nz |< 0.05, 및 |nx ― ny | > 0.06 또는 0.08의 관계를 만족시키는 굴절률들(nx, ny, nz)을 가질 수 있다.
본 출원과 특정 관련이 있는 또 다른 설계 양태는 완성된 다층 반사 편광기에 존재하는 미세층들의 별개의 적층물들의 수로서, 이는 종종 필름의 제조 중에 층 다중화기 디바이스들이 사용되었는지 여부와 관련된다. 이 특징을 기술함에 있어서, 반사 편광기(220)로서 구성된 단일 패킷 다층 광학 필름을 개략적으로 도시하는 도 2를 참조한다.
다층 광학 필름 또는 편광기(220)는 2개의 서로 반대편인 외부 주 표면들(220a, 220b)을 가지며, 그 사이에 복수의 별개의 중합체 층들이 있다. 공압출 및 연신에 의해 이러한 필름을 제조하는 데 사용될 수 있는 중합체 재료들 및 필름 제조 장비가 공지되어 있으며, 예컨대, 미국 특허 제5,882,774호(Jonza 등) 및 제6,783,349호(Neavin 등) 및 특허 출원 공개 US 제2011/0102891호(Derks 등)를 참조한다. 인접한 중합체 층들은 x, y 또는 z 주축들 중 적어도 하나를 따라 실질적으로 상이한 굴절률을 가지므로, 일부 광은 (광의 전파 방향 및 편광 상태에 따라) 층들 사이의 계면들에서 반사된다. 편광기(220)의 중합체 층들 중 일부는 충분히 얇아서 - 본 명세서에서 "광학적으로 얇은" 것으로 지칭됨 -, 다층 광학 필름에 원하는 반사 또는 투과 특성들을 부여하기 위해 복수의 계면들에서 반사된 광은 보강 또는 상쇄 간섭을 겪는다. 이들 층들은 본 명세서에서 미세층들로 지칭되며, 도 2에서 "A" 및 "B"로 라벨링된다. 가시 광선을 반사하도록 설계된 반사 편광기들의 경우, 각각의 미세층은 일반적으로 약 1 마이크로미터 미만인 광학 두께(즉, 물리적 두께와 그의 굴절률의 곱)를 갖는다. 당해 분야에 공지된 바와 같이, 표피 층(skin layer)들 또는 보호 경계층(protective boundary layer, PBL)들과 같은 보다 두꺼운 층들이 도 2에 도시된 바와 같이, 층(222)으로서 편광기 내에 또한 존재할 수 있다. 이러한 "광학적으로 두꺼운" 층들은 1 마이크로미터 이상의, 그리고 종종 1 마이크로미터보다 훨씬 더 큰 광학 두께를 가지며 미세층들로 간주되지 않는다. (본 명세서 전체에 걸쳐, "두께"라는 용어가 "광학"이라는 수식어 없이 사용되는 경우, 문맥에 달리 명시되어 있지 않는 한 그 두께는 물리적인 두께를 지칭함.)
미세층들의 코히어런트 그룹화(coherent grouping)는 본 명세서에서 미세층들의 적층물 또는 패킷으로서, 또는 미세층 패킷으로 지칭된다. 도시된 바와 같이, 편광기(220)는 미세층들의 단지 하나의 패킷(224)만을 포함한다. 패킷(224)은 (물리적) 두께 T 1 을 갖고, 편광기(220)는 도면에 도시된 바와 같이 전체 두께 T 2 를 갖는다. 미세층들의 단지 하나의 패킷(224)만으로 다층 광학 필름을 구성하는 것은 (원하는 미세층들의 수가 과도하지 않다면) 제조 공정을 단순화하고, 미세층들의 두께 및 두께 프로파일을 보다 잘 제어할 수 있게 하여, 결과적으로, 반사 편광기의 스펙트럼 반사율 및 스펙트럼 투과율 특성을 보다 잘 제어할 수 있게 한다. 도 2에서, 인접한 미세층들의 쌍들은 ORU1 내지 ORU6으로 라벨링된 광학 반복 유닛(ORU)들을 형성하며, 각각의 ORU는 그의 구성 미세층들의 광학 두께의 합과 동일한 광학 두께(OT1, OT2, ... OT6)를 갖는다. 단지 6개의 ORU들(12개의 미세층들)이 도시되었으나, 독자는 전형적인 단일 패킷 반사 편광기가 가시성 스펙트럼에 걸쳐 적절한 반사율을 제공하기 위해 보다 많은 미세층들 및 ORU들을 포함할 것이라는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 단일 패킷 반사 편광기 내의 미세층들의 총 개수는 500 미만, 또는 400 미만, 또는 350 미만, 또는 예를 들어, 200 내지 500, 또는 200 내지 400, 또는 200 내지 350 또는 225 내지 325의 범위일 수 있다. ORU의 광학 두께는 ORU가 피크 반사율을 나타내는 파장을 결정한다. ORU들의 광학 두께가 패킷의 일 측부(예컨대, 주 표면(220a) 근처)로부터 패킷의 반대편 측부(예컨대, 두꺼운 층(222) 근처)로 점진적으로 증가하는 바람직한 층 두께 프로파일에 따라 ORU들의 두께를 세심하게 제어하는 것은 충분한 수의 ORU들이 패킷 내에 존재한다면, 미세층들의 패킷이 가시성 스펙트럼 및 원하는 관측 각도들 범위에 걸쳐 넓은 반사율을 제공할 수 있게 한다.
원하는 광학 성능 목표들을 보다 쉽게 달성하기 위한 대안적인 접근법은, 단일 패킷 필름 내에 실제적으로 통합될 수 있는 것보다 많은 미세층들을 갖도록 다층 광학 필름 반사 편광기를 설계하는 것이다. 이러한 이유로 인해(또는 다른 이유들로 인해), 이웃하는 패킷들을 분리시키는 적어도 하나의 광학적으로 두꺼운 중합체 재료를 이용하여 미세층들이 2개 이상의 식별가능한 미세층 패킷들로 분할 또는 분리된 반사 편광기들이 제조된다. 이러한 다중 패킷 반사 편광기들은 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 반사 편광기는 단지 하나의 피드블록만을 사용하는 대신, 다중 피드블록들(다중 패킷들에 대응됨)을 사용하고, 중합체 재료들이 여전히 액체인 동안 이들 피드블록들로부터 패킷들을 조합함으로써 제조될 수 있다. 예컨대, 특허 출원 공개 US 제2011/272849호(Neavin 등)를 참조한다. 대안적으로, 반사 편광기는 예컨대, 미국 특허 제5,882,774호(Jonza 등) 또는 제6,025,897호(Weber 등)에서 논의된 바와 같이, 층 다중화기 디바이스를 사용하여 제조될 수 있다. 층 다중화기 디바이스는 예를 들어, 미세층들 및 ORU들의 수를 2배 또는 3배화하여, 완성된 반사 편광기 내의 패킷들의 수를 (각각) 2배 또는 3배로 생성할 수 있다. 또 다른 접근법에서, 다중 패킷 반사 편광기들은 예를 들어 단일 피드블록으로 각각 제조된 2개 이상의 다층 광학 필름 반사 편광기들을 함께 라미네이팅함으로써 제조될 수 있다.
다중 패킷 반사 편광기들의 단점은 (a) 다수의 층들 및 그에 따른 높은 재료 비용으로 인한 증가된 제조 비용, 및 (b) 일부 디스플레이 응용들의 현저한 단점이 될 수 있는 비교적 큰 물리적 전체 두께를 포함하는 경향이 있다는 것이다. (개시된 반사 편광기들은 바람직하게는 50 마이크로미터 미만, 또는 40 마이크로미터 미만, 또는 20 또는 25 마이크로미터 내지 50 마이크로미터 또는 20 또는 25 마이크로미터 내지 40 마이크로미터 범위의 두께를 갖는다). 그러나, 더 많은 수의 미세층들은, 이러한 편광기들이 표준 텐터를 사용하여 배향된 경우에도, 즉, 이러한 반사 편광기들 내의 복굴절성 미세층들이 이축 복굴절성인 경우에도 다중 패킷 반사 편광기들이 디스플레이 품질의 광학 성능 목표들을 달성할 수 있게 한다. 이는 다중 패킷들이 특허 출원 공개 US 제2013/0063818호(Weber 등)에 기술된 바와 같이 스펙트럼 평탄화를 생성하여 결과적으로 축외 색의 양이 감소되게 할 수 있기 때문이다. 단일 패킷 반사 편광기들은 이러한 스펙트럼 평탄화 기술의 장점을 취할 수 없고, 층 두께 가변성에 관해 더 작은 오차 범위를 갖는다.
교번하는 중합체 재료들의 많은 층들을 피드백/다이를 통해 공압출하고 연신 동작으로 필름을 배향시킴으로써 제조된 다층 광학 필름들, 및 시각 디스플레이 응용들에서의 이러한 필름들의 적합성을 논의하는 경우에, 통상의 지식을 가진 기술자에게 실질적인 관심이 되는 필름의 한 양태는 제조된 필름의 공간적으로 균일한 정도이다. 이러한 필름의 양태는 의도된 응용에서, 제조된 필름을 얼마나 많이 사용할 수 있는지 대비 얼마나 많은 양을 폐기해야 하는지와 관련이 있기 때문에 관심의 대상이 된다. 결과적으로, 이는 제조 수율과 제조 비용에 영향을 미치며, 또한 대형 디스플레이 시스템에 맞추기 위해 주어진 필름의 웹으로부터 얼마나 큰 조각을 얻거나 절단할 수 있는지에 대한 크기 제한을 둘 수 있다. LC 디스플레이들에 사용하기 위한 광학 필름들의 경우, 디스플레이된 이미지에 필름 관련 아티팩트들이 관찰되지 않도록 공간 균일성이 높은 정도인 것이 바람직하다.
광학 필름(320)의 웹이 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 필름(320)은 필름 제조 라인 상에서 제조되고, 요소(309)로서 개략적으로 도시된 텐터 또는 다른 연신 디바이스로부터 나온다. 필름(320)은 도시된 바와 같이 y-축에 평행한 종방향 또는 다운-웹 방향을 갖는다. 필름(320)은 또한 도시된 바와 같이 x-축에 평행한 횡방향 또는 크로스-웹 방향을 갖는다. 2개의 서로 반대편인 종방향 에지들(320a, 320b)은 필름(320)의 종방향 경계를 한정한다. 이전의 배향 단계 중에, 이들 엣지들 근처에서 텐터 또는 전용 연신 장치로부터의 클립 세트들이 필름을 파지했고, 그 후로 필름(320)이 에지들(320a, 320b)로 트리밍되었다. 디스플레이 응용 또는 다른 원하는 응용에서 반사 편광기들로서 사용하도록 의도된 3개의 필름 샘플들, 즉, 필름 에지(320a) 근처의 필름 샘플(321a), 필름 에지(320b) 근처의 필름 샘플(321b), 및 필름(320)의 중심부(횡방향에 대해)의 필름 샘플(321c)이 도면에 도시되어 있다. 이러한 필름 샘플들 또는 조각들은 나이프, 슬리터(slitter) 또는 다른 적합한 절단 도구를 이용해 보다 큰 웹 또는 필름(320)으로부터 절단된다. 반사 편광기로서, 광학 필름(320) 및 필름 샘플들(321a, 321b, 321c)의 각각은 x-축에 평행한 차단축 및 y-축에 평행한 통과축을 갖는다.
이상적인 상황에서, 필름 샘플들(321a, 321b, 321c)은 모두 동일한 광학 특성들 및 속성들을 가질 것이다. 그러나, 실제로는, 필름(320)은 특정 양의 공간 가변성을 나타낸다. 결과적으로, 필름(320)의 에지 근처의 미세층 패킷의 층 두께 프로파일(및 그의 대응되는 스펙트럼 투과 및 반사 특성들)은 필름의 중심부의 층 두께 프로파일(및 대응되는 스펙트럼 투과 및 반사 특성들)과 다소 상이하다. 필름의 중심과 에지 사이의 스펙트럼 특성들의 변화의 양은 본 출원에서 관심의 대상인 다층 광학 필름의 유형에 대해 특히 중요한데, 즉, 필름 내의 복굴절성 미세층들이 이축 복굴절성이 되도록 반사 편광기는 미세층들의 단지 하나의 패킷만을 가지며 표준 텐터를 사용하여 배향된다. 이는 그러한 필름들이 다른 유형의 반사 편광기들의 다중 패킷들에 의해 제공되는 스펙트럼 평탄화가 결여되어 있기 때문이다. 예컨대, 특허 출원 공개 US 제2013/0063818호(Weber 등)를 참조한다.
본 발명자들은 본 명세서의 다른 부분에서, 특정 각도들 및 편광 상태들에서의 소정 편광 필름들 및 라미네이트들의 투과 및 반사와 같은 광학 특성들에 대해 논의한다. 도 4는 독자가 일부 관련 방향들, 평면들 및 각도들을 이해하도록 돕기 위해 제공된다. 도면에서, 광학체(412) - 광학체는 예를 들어, 반사 편광기(예컨대, TOP 반사 편광기)로서 구성된 다층 광학 필름이거나 이를 포함할 수 있고, 또는 이러한 필름이 흡수 편광기 및/또는 다른 광학 필름 또는 광학체에 라미네이팅된 것이거나 이를 포함할 수 있음 - 가 데카르트 x-y-z 좌표계의 맥락에서 도시되어 있다. 편광기로서의 광학체(412)는 상호 수직인 y-축 및 x-축에 각각 대응되는 통과축(413) 및 차단축(414)을 갖는다. z-축은 광학체(412)의 두께 방향, 즉 광학체(412)의 평면에 수직인 축에 대응된다. 광학체(412) 상에 수직으로 입사되는 광은 z-축에 평행하게 전파되며, 0의 편각(θ)으로 특징지어진다. 이러한 광은 광이 통과축(413)에 평행한 선형 편광 성분을 가지면 광학체(412)에 의해 실질적으로 투과되고, 광이 차단축(414)에 평행한 선형 편광 성분을 가지면 실질적으로 차단된다(반사 편광기의 경우라면 반사되고, 흡수 편광기의 경우라면 흡수됨).
대안적인 용어가 부족함으로 인해, "입사 평면"은 광이 필름 상에 입사되는 경우 및 광이 필름 상에 입사되는 것이 아니라 대신에 필름으로부터 출사하는 경우 둘 모두에서, 표면 법선 방향 및 광 전파 방향을 포함하는 기준 평면을 지칭하도록 본 명세서에서 사용된다. 마찬가지로, "입사각"은 필름 상에 입사되는 광 및 필름으로부터 출사하는 광 둘 모두에 대해, 표면 법선 방향(z-축)과 광 전파 방향 사이의 각도를 지칭하는 데 사용되는데, 이 각도는 또한 편각(θ)에 대응한다.
입사의 두 기준 평면들(416 및 418)이 도면에 포함된다: 기준 평면(416)은 차단축(414) 및 z-축을 포함하고; 기준 평면(418)은 통과축(413) 및 z-축을 포함한다. 2개의 경사진 입사 광선들(415, 417)이 도면에 도시되어 있다. 광선(415)은 평면(416)에 놓이고 광선(417)은 평면(418)에 놓인다. 광선들(415, 417)은 그의 전파의 방향들이 z-축에 대해 각각 0이 아닌 편각(θ)을 형성하기 때문에 경사지게 입사된다. 각각의 광선(415, 417)에 있어서, 광선의 편광 상태는 도면에서 한 쌍의 직교하는 쌍촉 화살표들로 표현된 2개의 직교 성분들로 분해될 수 있다: 편광 상태가 입사 평면 내에 존재하는, "p-편광된"것으로 지칭되는 성분, 및 그 편광 상태가 입사 평면에 수직인, "s-편광된"것으로 지칭되는 성분. 도면을 검토하면 경사 광선(415)에 대한 p-편광된 광의 편광 방향은 경사 광선(417)에 대한 p-편광된 광의 편광 방향과 동일하지 않은(또한 평행하지 않은) 것으로 나타났다. 유사하게, 경사 광선(415)에 대한 s-편광된 광의 편광 방향은 경사 광선(417)에 대한 s-편광된 광의 편광 방향과 동일하지 않다(또한 평행하지 않음). 광선(415)의 p-편광된("p-pol") 성분이 통과축(413)에 수직하고 차단축(414)과 부분적으로 정렬되는 한편, 광선(415)의 s-편광된("s-pol") 성분은 통과축(413)에 평행하다. 광선(417)의 p-pol 성분은 차단축(414)에 수직이고 통과축(413)과 부분적으로 정렬되는 한편, 광선(417)의 s-pol 성분은 차단축(414)에 평행하다. 이로부터, 입사의 방향에 따라, p-편광된 광은 일부 경우들에서 통과축에 수직이고, 다른 경우들에서 차단축에 수직일 수 있고, s-편광된 광은 일부 경우들에서 통과축에 평행하고, 다른 경우들에서 차단축에 평행할 수 있음을 알 수 있다.
2개의 경사 광선들(415, 417)은 임의의 경사진 입사 광선의 보다 일반적인 경우의 특별한 경우들인데, 이 임의의 경사 광선은 평면(416)에도 평면(418)에도 평행하지 않으며, 즉, x-축에도 y-축에도 평행하지 않은 입사 평면을 가질 수 있다. 그러한 임의의 경사 광선을 완전히 특징짓기 위해, 방위각으로 지칭되는 추가의 각도(φ)를 채용한다. 방위각(φ)은, x-y 평면, x-축(즉, 차단축)과 x-y 평면에서의 그러한 광선의 투영 사이, 또는 x-축(차단축)과 그러한 광선의 입사 평면 사이에서 측정되는 각도이다. φ = 0도의 값은 평면(416)에 대응하고, φ = 90도의 값은 평면(418)에 대응한다.
이제 도 5를 참조하면, LC 디스플레이 시스템(500)의 선택된 요소들이 개략적으로 예시되어 있음을 볼 수 있다. 도시된 선택된 요소들은 (도 1의 후방 흡수 편광기(158)와 동일하거나 유사할 수 있는) 후방 흡수 편광기(558), (도 1의 반사 편광기(142) 또는 도 2의 반사 편광기(220)와 동일하거나 유사할 수 있는) 다층 광학 필름 반사 편광기(520), 및 반사 편광기(520)의 전방 주 표면 상에 배치된 광 확산층(525)이다. LC 패널, 전방 흡수 편광기 및 백라이트와 같은 LC 디스플레이 시스템에 포함될 수 있는 다른 컴포넌트들은 간략화를 위해 도면에서 생략된다. 광학 필름은 일반적으로 x-y 평면 내에 놓이거나, 또는 x-y 평면에 평행하게 놓인다. 제1 사용자 또는 관찰자(508)는 시스템(500)의 전방에 위치하고, z-축에 평행한 시스템 광학 축을 따라 수직 입사에서 디스플레이를 관찰한다. 제2 사용자 또는 관찰자(509)는 또한 시스템(500)의 전방에 위치하되, 경사 각도에서 디스플레이를 관찰한다.
후방 흡수 편광기(558)는 그의 LC 디스플레이에 적합한 것으로 당업계에 공지된 임의의 흡수 편광기라고 가정된다. 편광기(558)는 통과축 및 차단축(도 5에는 도시되지 않음)을 가지며, 편광기는 통과축이 y-축에 평행하고 차단축이 x-축에 평행하도록 배향된다. 현대의 LC 디스플레이들에서, 후방 흡수 편광기(558)는 통상, 콘트라스트 비가 1000 초과인, 높은 콘트라스트 편광기이다. 이와 관련하여, 본 명세서의 목적을 위한 편광기의 콘트라스트는, 달리 명시되지 않는 한, 편광기 상에 수직으로 입사되고 그 파장이 가시 스펙트럼에 있거나 편광기에 대한 임의의 다른 유용한 파장 범위 내에 있는 광에 대해, 차단 상태 편광된 광에 대한 편광기의 투과율에 대한 통과 상태 편광된 광에 대한 편광기의 투과율의 비를 지칭한다. 흡수 편광기는, 일부 경우에 콘트라스트가 1000 이상, 또는 10,000 이상인 경우 높은 콘트라스트를 갖는 것으로 칭해진다. 현재 이용가능한 흡수 편광기들은, 예를 들어 1000 내지 100,000, 또는 2,000 내지 10,000 범위의 콘트라스트를 가질 수 있다.
반사 편광기(520)는 전술된 바와 같은 TOP 반사 편광기인 것으로 가정된다. 도 5는 TOP 반사 편광기들이 편광기의 과도한 축외 색으로 인해 온-글래스 구성에 적합하지 않다는 대중적인 믿음에 맞추어, 독립형 구성의 편광기(520)를 도시한다. 따라서, 반사 편광기(520)는 에어 갭(505)에 의해 흡수 편광기(558)로부터 분리된다. 또한, 반사 편광기(520)에는 그의 하나의 주 표면 상에 광 확산층(525)이 제공되는데, 광 확산층(525)은 반사 편광기(520)와 흡수 편광기(558) 사이에 배치된다. 광 확산층(525)은 입사 광선(506) 및 산란된 광선들(507)에 의해 도시된 바와 같이, 광을 각도들의 분포 또는 원추로 산란시킨다. 산란은 반사 편광기(520)와 연관된 색을 감소 또는 제거하기 위해 반사 편광기(520)를 통해 상이한 방향으로 전파되는 광선들을 효과적으로 혼합한다. 확산층(525)은 헤이즈 가드 플러스 탁도 측정기를 사용하여 측정될 때 비교적 고 탁도, 예컨대, 40% 이상을 갖는 것으로 가정된다. 확산층(525)은 임의의 공지된 유형 또는 설계일 수 있으며, 예를 들어 상이한 굴절률의 매트릭스에 담겨진 유리 또는 세라믹 비드들 또는 다른 입자들을 포함할 수 있거나, 또는 중합체/공기 또는 중합체/중합체 계면에서의 텍스처화된 표면, 소면화된(faceted) 표면, 또는 달리 비평탄 주 표면을 포함할 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 본 발명자들은 조사 및 시험을 통해, 지배적인 견해와 대조적으로, 적절히 설계 및 배향된 TOP 반사 편광기가 온-글래스 구성으로, 즉, 높은 콘트라스트 후방 흡수 편광기에 라미네이팅될 때, 그리고 그들 사이에 확산층 또는 구조체 없이, 허용가능한 광학 성능을 제공할 수 있다는 것을 발견하였다. (그러나, 일부 경우에, 비교적 낮은 탁도, 예컨대 30% 미만, 또는 20% 미만, 또는 10% 미만의 탁도를 갖는 확산층 또는 구조체가 포함될 수 있다). 온-글래스 구성의 두 가지 예들이 도 6 및 도 7에 도시되어 있다.
도 6의 개략도에는 라미네이트(630) 또는 광학체가 도시되어 있으며, 여기서 다층 광학 필름 반사 편광기(620)가 투명 접착제층(626)에 의해 후방 흡수 편광기(658)에 부착된다. 반사 편광기(620), 후방 흡수 편광기(658), 및 접착제층(626)은 모두 서로 동연적(coextensive)이고, 반사 편광기(620)와 흡수 편광기(658) 사이에는 에어 갭이 없다. 라미네이트(630)의 관찰자 측은 양의 z 방향이고, 따라서, 후방 흡수 편광기(658)는 반사 편광기(620)의 전방에 있는 것으로 간주될 수 있다. 반사 편광기(620)는 전술한 반사 편광기(520)와 동일하거나 유사할 수 있다. 실제로, 하기의 설명에서, 반사 편광기(620)가 TOP 반사 편광기인 것으로 가정한다. TOP 반사 편광기(620)는 반사 편광기 웹의 중심부(예컨대, 도 3의 필름 샘플(321c) 참조)일 수 있거나, 또는 에지 부분(예컨대, 필름 샘플들(321a, 321b) 참조)일 수 있다.
TOP 반사 편광기(620)는 y-축에 대체로 평행한 통과축(613a) 및 x-축에 대체로 평행한 차단축(614a)을 갖는다. 단일 미세층 패킷 내의 ORU들의 수 및 이들 ORU들의 두께 프로파일은, 통과축(613a)에 평행하게 편광된 수직 입사 가시 광선에 대해서는 고 투과율을, 그리고 차단축(614a)에 평행하게 편광된 수직 입사 가시 광선에 대해서는 저 투과율(및 고 반사율 - 이는 이들 저 흡수 다층 광학 필름들에 대해 투과율 + 반사율이 약 100%와 동일하기 때문임 -)을 반사 편광기(620)에 제공한다. 예를 들어, 통과축(613a)에 평행하게 편광된 수직 입사 가시 광선의 투과율은, 가시 파장 범위에 대해 평균화되는 경우에, 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상일 수 있으며, 차단축(614a)에 평행하게 편광된 수직 입사 가시 광선의 투과율은 가시 파장 범위에 대해 평균화되는 경우에, 30% 미만, 또는 20% 미만, 또는 10% 미만일 수 있다. z-축 및 통과축(613a)을 포함하는 기준 평면에 입사되는 경사 p-편광된 광에 대한 TOP 반사 편광기(620)의 광학 성능은 필름의 복굴절성 미세층들의 이축 복굴절성 성질로부터 야기된 불가피한 층들간 굴절률 불일치의 영향을 받는다. 60도의 입사 편각에서의 이러한 경사 광에 대해, 반사 편광기(620)(단독으로, 임의의 흡수 편광기로부터 분리 상태에서)의 투과율은 450 nm 내지 700 nm의 적어도 일부 파장에 대해 70% 내지 90%, 또는 70% 내지 85% 범위의 값을 가지며; 일부 경우들에서, 이러한 경사 광에 대한 투과율은 400 nm 내지 500 nm의 파장 범위 전체에 걸쳐 90% 미만일 수 있다.
TOP 반사 편광기(620)는 50 마이크로미터 미만 또는 40 마이크로미터 미만의 전체 두께를 가질 수 있거나, 20 마이크로미터 내지 50 마이크로미터 범위 또는 20 마이크로미터 내지 40 마이크로미터 범위 또는 25 마이크로미터 내지 40 마이크로미터 범위에 있을 수 있다. 편광기(620)의 미세층 패킷 내의 ORU들의 층 두께 프로파일은, 수직 입사로부터, 80도의 편각(θ)까지의 그리고 그를 포함하는 임의의 시야각으로의 투과된 백색 광의 색 변이(color shift)가 부적당하지 않도록 조정될 수 있으며, 이는 아래에 추가로 기술되는 바와 같다. 특히, 그러한 광의 색 변이를 수직 입사에서의 제1 CIE 색도(a*, b*) 좌표로부터 θ = 80도까지의 임의의 각도에서의 제2 CIE 색도(a*, b*) 좌표로의 변화(Δ)로 정량화하는 경우, sqrt((Δa*)^2 + (Δb*)^2)는 바람직하게는 3.5 미만, 더 바람직하게는 2.5 미만, 가장 바람직하게는 2.0 미만이다.
통과축(613b) 및 차단축(614b)을 갖는 후방 흡수 편광기(658)는 전술한 후방 흡수 편광기(558)와 동일하거나 유사할 수 있다. 실제로, 흡수 편광기(658)가 높은 콘트라스트 흡수 편광기인 것으로 가정한다. 흡수 편광기(658)는 통과축들(613a, 613b)이 실질적으로 정렬되고 차단축들(614a, 614b)이 또한 실질적으로 정렬되도록 반사 편광기(620)에 대해 배향된다. 예를 들어, 2개의 이러한 실질적으로 정렬된 축들은 1도 미만 또는 0.1도 미만의 각도 편차로 특징지어질 수 있다.
투명 접착제층(626)은 임의의 적합한 광학 접착제, 예를 들어 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 임의의 광학적으로 투명한 접착제 제품들일 수 있다. 접착제층(626)의 굴절률은 바람직하게는 흡수 편광기(658)의 외부 표면의 굴절률 및 반사 편광기(620)의 외부 표면의 굴절률에 합리적으로 가깝게 되어, 이들 필름들의 중합체/접착제 계면들에서의 프레넬(Fresnel) 반사를 회피하도록 한다. 접착제층(626)은 바람직하게 흡수 편광기(658)와 반사 편광기(620) 사이에 영구적인 접합을 제공한다.
라미네이트(630)는 (단지) 반사 편광기(620), 흡수 편광기(658) 및 접착제층(626)으로만, 또는 이들로 본질적으로 이루어질 수 있다. 일부 실시 형태들에서, 라미네이트(630) 및 이들 3개의 컴포넌트들의 각각은 상이한 굴절률의 비드들 또는 다른 입자들, 또는 텍스처화된 또는 다른 비평탄 주 표면과 같은, 임의의 현저하게 식별가능한 광 확산층 또는 구조체를 포함하지 않는다. 따라서, 라미네이트(630)에는 임의의 이러한 광 확산층 또는 구조체가 없을 수 있다. 라미네이트(630)가 그러한 확산층 또는 구조체를 포함하는 경우에, 그 층은 반사 편광기(620)와 흡수 편광기(658) 사이에, 또는 흡수 편광기(658)의 반대편인 반사 편광기(620) 측 상에, 또는 반사 편광기(620) 내에, 또는 흡수 편광기(658) 내에 있을 수 있다. 앞선 진술들은 월등한 광학 투명도를 갖는 이상적인 평평한 광학 필름들 및 층들조차도 미세하지만 측정가능한 양의 광학 산란 또는 확산을 보일 수 있다는 인식 하에 이루어진다. 따라서, 명확성을 위해, 본 발명자들은 실용적인 관점에서, 그리고 본 명세서의 목적 상, 관심 대상 층 또는 구조체가 어떠한 광 확산도 갖지 않는 것으로 간주될 수 있는 최소 임계치를 설정할 수 있다. 본 발명자들은, ASTM D1003에 기술된 것과 같은 적합한 절차에 따라, 미국 메릴랜드주 실버 스프링스 소재의 비와이케이-가드너로부터의 헤이즈 가드 플러스 탁도 측정기를 사용하여 측정할 때, 이러한 최소 광 확산 임계치를 5%, 또는 4%, 또는 3%, 또는 2% 또는 1%의 탁도 값으로 설정한다.
광학 필름들은 종종 스크래치들 또는 다른 손상으로부터 필름의 주 표면들을 보호하기 위해 양면에 일시적인 중합체 이형 라이너를 구비하고 판매 및/또는 출하된다. 이러한 이형 라이너는 박리(peeling)에 의해 제품으로부터 용이하게 제거될 수 있다. 이형 라이너들은 염료, 안료, 또는 광 확산제들을 포함하는 기타 작용제들을 포함할 수 있으므로 사용자가 쉽게 볼 수 있거나 감지할 수 있다. 이러한 일시적인 이형 라이너는 라미네이트(630)의 외부 표면에도 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 이형 라이너들은 라미네이트(630)와 구별될 수 있고 라미네이트(630)의 일부로 간주될 필요는 없다. 따라서, 이러한 이형 라이너들이 라미네이트(630) 상에(또는 아래의 라미네이트(730)를 포함하는 본 명세서에 개시된 다른 라미네이트들 상에) 존재하고 실질적인 광 확산 특성을 갖는 한, 라미네이트가 임의의 현저한 광 확산층 또는 구조체를 포함하지 않는다고 진술하는 것이 여전히 맞을 수 있다.
그러나, 일부 경우들에서, 반사 편광기(620)와 흡수 편광기(658) 사이에 하나 이상의 적당한 확산층들 또는 구조체들을 포함하는 것이 바람직할 수 있고, 이러한 적당한 확산층들 또는 구조체들은 현저한, 즉 전술한 최소 광 확산 임계치보다 크지만, 도 5의 것과 같은 독립형 구성들에서 전형적으로 발견되는 고 탁도 확산기들보다 여전히 작은 소정량의 탁도를 갖는다는 것을 독자는 유의해야 한다. 예를 들어, 비교적 낮은 탁도, 예컨대, 30% 미만, 또는 20% 미만, 또는 10% 미만의 탁도를 갖는 TOP 반사 편광기(620)와 높은 콘트라스트 흡수 편광기(658) 사이에 확산층 또는 구조체가 포함될 수 있다.
개시된 TOP 반사 편광기의 미세층 패킷 내의 미세층들 및 ORU들은, 조심스럽게 조정되고 적절히 배향되는 물리적 두께들, 광학 두께들, 또는 양쪽 모두를 가져서, 반사 편광기에, 관심 대상의 가시 파장 범위에 걸쳐 그리고 수직 입사 및 고도로 경사진 입사 양쪽 모두에 대해, 차단 상태 편광에 대한 낮은 투과율(높은 반사율) 및 통과 상태 편광에 대한 높은 투과율(낮은 반사율)뿐만 아니라 고도로 경사진 광에 대한 - 특히 중간 방위각들(φ)에서 - 낮은 투과된 색을 제공하는 두께 프로파일을 제공하며, 여기서 φ는 15 내지 45도의 범위에 있다. (TOP 반사 편광기가 위치되는 디스플레이의 백색 상태와 밀접하게 연관된) 편광기의 통과 상태에서 높은 경사 각도들에서의 원치 않는 색은, 미세층 패킷 내의 더 두꺼운 ORU들을 더 얇은 ORU들보다 높은 콘트라스트 흡수 편광기에 더 가깝게 위치설정함으로써, 그리고 ORU(450), ORU(600), 및 ORU(645)의 존재, 및 물리적 두께 프로파일(IB-평탄화된 두께 프로파일)의 고유 대역폭 기반 박스카 평균을 수반하는 아래에 추가로 기술되는 조건을 만족시키고, IB-평탄화된 두께 프로파일이 ORU(450)으로부터 ORU(600)으로의 범위에 걸친 제1 평균 기울기 및 ORU(600)으로부터 ORU(645)로의 범위에 걸친 제2 평균 기울기를 갖고 제1 평균 기울기에 대한 제2 평균 기울기의 비가 1.8 이하인 것을 보장함으로써 감소된다. 이러한 조건을 만족시킴으로써, TOP 반사 편광기, 및 그것이 일부인 라미네이트는, - 고도로 경사진 각도들에서 그것을 통과하는 백색 광에 - 그러한 편광기 또는 라미네이트를 포함하는 디스플레이의 경우, 그러한 고도로 경사진 각도들에서 그러한 디스플레이의 백색 상태의 지각색이 중간 백색 또는 타깃 백색에 허용가능하게 가까울 만큼 적은 소정량의 색을 부여할 수 있다.
다른 라미네이트(730) 또는 광학체가 도 7에 도시되어 있다. 라미네이트(730)는 2개의 추가적인 층들이 추가된 것을 제외하고는 전술한 라미네이트(630)와 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 라미네이트(730)는 높은 콘트라스트 후방 흡수 편광기(758), TOP 반사 편광기(720) 및 흡수 편광기(758)를 반사 편광기(720)에 접합시키는 접착제층(726)을 포함한다. 이들 요소들은 라미네이트(630)의 대응되는 요소들과 동일하거나 유사할 수 있으며, 이들은 구조체(730')의 전면이 추가적인 층들에 부착되어 있는 점을 제외하고는 라미네이트(630)와 동일하거나 유사할 수 있는 광학체 또는 구조체(730')를 형성한다. 특히, 높은 콘트라스트 후방 흡수 편광기(758)의 전방 주 표면은 접착제층(728)을 통해 유리층(754)에 접합된다. 접착제층(728)은 접착제층(726)과 동일하거나 유사할 수 있다. 유리층은 전술한 LC 패널(150)의 패널 플레이트(154b)와 같은 액정 패널의 후방 또는 배면 패널 플레이트일 수 있다.
라미네이트(730)는 전술한 바와 같이 (단지) 요소들(720, 726, 758, 728 및 754)로만, 또는 이들로 본질적으로 이루어질 수 있다. 라미네이트(630)와 유사하게, 라미네이트(730) 및 그 컴포넌트들의 각각은 상이한 굴절률의 비드들 또는 다른 입자들, 또는 텍스처화된 또는 다른 비평탄 주 표면과 같은 임의의 현저하게 식별가능한 광 확산층 또는 구조체를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 라미네이트(730)에는 임의의 이러한 광 확산층 또는 구조체가 없을 수 있다. 라미네이트(730)가 그러한 확산층 또는 구조체를 포함하는 경우에, 그 층은 반사 편광기(720)와 흡수 편광기(758) 사이에, 또는 흡수 편광기(758)의 반대편인 반사 편광기(720) 측 상에, 또는 반사 편광기(720) 내에, 또는 흡수 편광기(758) 내에 있을 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 월등한 광학 투명도를 갖는 이상적인 평평한 광학 필름들 및 층들조차도 측정가능한 광학 산란을 나타낼 수 있으며, 본 발명자들은 관심 대상 층 또는 구조체가 본 명세서의 목적을 위해 광 확산을 갖지 않는 것으로 간주될 수 있는 최소 임계치를 설정할 수 있다. 적합한 임계 값들이 위에 주어졌다. 또한, 일부 경우들에서, 작지만 현저한 양의 탁도, 예컨대, 30% 미만, 또는 20% 미만 또는 10% 미만의 탁도를 갖는 반사 편광기(720)와 흡수 편광기(758) 사이에 하나 이상의 확산층들 또는 구조체들을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
도 6 및 도 7의 라미네이트들의 TOP 반사 편광기들과 같은 개시된 TOP 반사 편광기들에 사용되는 층 두께 프로파일은 일부 추가적인 논의를 보증한다. 이미 언급된 바와 같이, 미세층 패킷의 미세층들은 광학 반복 유닛(ORU)들로 구성되어 있으며, 가시 스펙트럼 전체에 걸친 광에 대해, ORU들(및 미세층들)의 광학 두께는, 수직 입사에서 그리고 원하는 범위의 경사진 입사 각도들 및 방향들에 걸쳐 양쪽 모두에서, 차단 편광의 광에 대해서는 높은 광대역 반사율을, 그리고 통과 편광의 광에 대해서는 높은 광대역 투과율(저 반사율)을 제공하도록 조정된다. 이는 ORU들의 두께 프로파일을 필름의 두께 방향(z-축)을 따라 단조로운(monotonic) 또는 거의 단조로운 함수로 되도록 조정함으로써 달성되며, 이때 더 얇은 ORU들은 대체로 패킷의 일 측부(본 명세서에서 얇은 측부로 지칭됨)에 위치하고, 더 두꺼운 ORU들은 대체로 패킷의 반대편 측부(본 명세서에서 두꺼운 측부로 지칭됨)에 위치한다.
개시된 필름들의 바람직하지 않은 축외 투과 지각색(perceived off-axis transmitted color)을 감소시키기 위해, (a) 미세층 패킷의 두꺼운 측부가 흡수 편광기(및 그에 따라서 또한 관찰자 및 LC 패널)에 대면하고 미세층 패킷의 얇은 측부가 흡수 편광기로부터 멀리(그리고 그에 따라서 디스플레이 시스템의 백라이트를 향해) 대면하도록 반사 편광기를 배향시키고, (b) 미세층 패킷의 IB-평탄화된 두께 프로파일이 ORU(450)으로부터 ORU(600)으로의 범위에 걸친 제1 평균 기울기 및 ORU(600)으로부터 ORU(645)로의 범위에 걸친 제2 평균 기울기를 갖고, 제1 평균 기울기에 대한 제2 평균 기울기의 비가 1.8 이하인 것을 보장하는 방식으로 ORU 두께 프로파일을 매끄럽게 변하도록 조정하는 것이 유용하다. 이러한 조건을 만족시킴으로써, TOP 반사 편광기, 및 그것이 일부인 라미네이트는, - 고도로 경사진 각도들에서 그것을 통과하는 백색 광에 - 그러한 편광기 또는 라미네이트를 포함하는 디스플레이의 경우, 그러한 고도로 경사진 각도들에서 그러한 디스플레이의 백색 상태의 지각색이 중간 백색 또는 타깃 백색에 허용가능하게 가까울 만큼 적은 소정량의 색을 부여할 수 있다.
TOP 반사 편광기의, 그리고 이를 포함하는 라미네이트의 색 효과들을 허용가능하게 낮은 수준으로 유지하도록 조정될 수 있다고 본 발명자들이 발견한 ORU 두께 프로파일 및 그의 특성들에 관한 상기 논의는, 이제 더욱 상세하게 그리고 다수의 실시 형태들뿐만 아니라 일부 실시예들의 도움으로 설명될 것이다. 본 발명자들은 도 8a 및 도 8b를 참조하여, 단순화된 ORU 물리적 두께 프로파일에 관한 보다 상세한 논의를 시작한다. 단순화된 두께 프로파일은, 각각의 ORU에 대해, 박스카 평균화를 사용한 두께 프로파일의 평탄화, 및 주어진 광학 기하형상에서의 박스카 평균화된(평탄화된) 두께 프로파일에 대한 공진 파장들과 같은 개념들을 보다 쉽게 설명할 수 있게 한다. 이후에, 많은 TOP 반사 편광기 실시 형태들, 및 고도로 경사진 각도들에서의 그들의 모델링된 색 관련 성능이 도 9 내지 도 30c와 관련하여 논의되고 비교된다. 최종적으로, 예시적인 TOP 반사 편광기가 도 31 내지 도 32c와 관련하여 논의되고, 2개의 비교예의 TOP 반사 편광기들이 도 33 내지 도 36c와 관련하여 논의된다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 실시 형태들은 차단축을 따라 편광된 수직 입사광에 대한 넓은 대역 반사율을 제공하는 구배를 갖는 ORU 물리적 두께 프로파일을 포함하고, ORU들은 물리적 두께 프로파일 및 광학 기하형상의 함수로서의 공진 파장들을 갖는다.
도 8a 및 도 8b는 ORU 물리적 두께 프로파일, 박스카 평균화(예컨대, 고유 대역폭(IB) 기반 박스카 평균)에 의한 평탄화된 물리적 두께 프로파일, 및 경사 각도 공진 파장들의 개념들을 단순화된 방식으로 예시한다. 도 8a에서, 가상적인 TOP 반사 편광기의 물리적 두께 프로파일은 ORU 수에 대한 ORU 두께를 플로팅하는 그래프로 제시된다. 일반화를 위해, 그래프의 수직 축에는 수치 표시들이 제공되지 않지만, 독자는 두께가 축 화살표의 방향으로 선형으로 증가함을 이해할 것이다. 수평 축은 단순히 미세층 패킷의 제1 단부에서 시작하는 ORU들의 수의 카운트이다. (이와 같이, 수평 축은 또한 패킷의 제1 단부에 대한 반사 편광 필름 내의 물리적 위치 또는 깊이에 밀접하게 관련된다.) 그 축의 검사는 가상적인 편광기가 정확히 15개의 ORU들을 갖는다는 것을 드러낸다. 각각의 ORU는, 예컨대 상기 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 인접한 미세층들로 이루어질 수 있다. 점 P1은 제1 ORU의 물리적 두께를 나타내고, 점 P2는 제2 ORU의 물리적 두께를 나타내고, 기타 등등이고, 점 P15는 예시된 TOP 반사 편광기를 형성하는 미세층들의 패킷 내의 제15(및 마지막) ORU의 물리적 두께를 나타낸다. 점들 P1 내지 P15의 수집은 반사 편광기의 미세층들의 패킷의 ORU 물리적 두께 프로파일이다. 도시된 바와 같이, 이러한 두께 프로파일은 단조적으로 증가하고, ORU 수의 함수로서 실질적으로 선형이다. 제15(마지막) ORU에 근접한 ORU들은 제1 ORU에 근접한 ORU들의 평균 물리적 두께보다 더 큰 평균 물리적 두께를 갖는다.
임의의 주어진 광학 기하형상에 대해, 각각의 ORU는, (1) 피크 또는 최대 반사율, 및 (2) 고유 대역폭을 지칭하는 (예컨대, 반사율 스펙트럼의 반치전폭(full-width-at-half-maximum)에 의해 측정되는 바와 같은) 스펙트럼 너비 또는 폭으로 특징지어지는 반사율 스펙트럼을 생성한다. 미세층 패킷 내의 모든 ORU들의 스펙트럼 반사율들의 집합은, 이어서, 전체로서 TOP 반사 편광기의 반사율을 실질적으로 산출한다. 주어진 ORU의 피크 반사율은 (그 ORU에 대한) 공진 파장으로 지칭되는 파장에서 발생하지만; 피크 반사율 및 그에 따라서 공진 파장은 광학 기하형상의 함수로서 변한다. 수직 입사광에 대해, 공진 파장은 ORU의 광학 두께의 절반과 동일하며, 여기서 광학 두께는 위에서 상세히 설명된 바와 같은 물리적 두께와 상이하다. 경사 각도들에서, 공진 파장은 수직 입사에서의 공진 파장보다 작고, 또한 그것은 일반적으로 s-편광된 광 및 p-편광된 광에 대해 상이하다. ORU 반사율 스펙트럼의 고유 대역폭은 광학 기하형상에 의해서도 어느 정도 영향을 받지만, 패킷 내의 미세층들의 굴절률들, 및 그러한 미세층들 사이의 굴절률 차이들과 같은 다른 인자들에 의해서도 영향을 받는다.
패킷 내의 각각의 ORU가 0이 아닌 고유 대역폭을 갖는 반사율을 갖는다는 사실은, 주어진 특정 파장에서(그리고 특정 광학 기하형상에 대해) 전체로서의 반사 편광기의 반사율이, 공진 파장이 특정 파장과 동일한 ORU에뿐만 아니라 공진 파장들이 (ORU 반사 스펙트럼들의 고유 대역폭들에 관하여) 특정 파장에 가까운 이웃 ORU들에도 기인한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 점 P10에 의해 나타내는 ORU가 주어진 광학 기하형상에서 정확하게 λ10의 공진 파장을 갖는 것으로 가정하고, 이어서 그 파장 λ10에서(그리고 주어진 광학 기하형상에서) 전체로서의 반사 편광기(및 패킷)의 반사율을 고려하는 경우, 그러한 후자의 반사율은, 도 8a의 그룹 G10에 의해 나타낸 바와 같이, 점 P10의 ORU에뿐만 아니라 양 측부들 상의 그의 최근접 이웃 ORU들 중 몇몇에도 기인할 수 있다. 도 8a의 점 P1에 대한 ORU 또는 점 P15에 대한 ORU와 같은, 미세층 패킷의 2개의 단부들 중 하나의 단부에서 또는 그 근처에서의 ORU의 공진 파장에 대응하는 파장에서의 반사율의 경우, 최근접 이웃 ORU들은 당해 ORU의 일 측부 상에만 존재할 수 있으며, 이는 도 8a의 그룹 G1 및 그룹 G15와 같은 편파적인 또는 불균형한 ORU 그룹화들을 초래한다.
이웃 ORU들에 대한 중첩 반사율 대역들의 전술한 현상은, 15개의 ORU들 각각에서, 당해 ORU의 두께, 및 만일 있다면, 당해 ORU의 각각의 측부 상에 있는 그의 이웃 ORU들의 두께를 평균화함으로써 얻어지는, 평탄화된 ORU 두께 프로파일을 정의하게 한다. 이러한 기법을 박스카 평균화로 지칭한다. 당해 ORU의 각각의 측부 상에 포함되는 이웃 ORU들의 실제 개수는, 미세층 패킷 내의 ORU들의 고유 대역폭들 및 다른 인자들에 의존할 것이지만, 이러한 단순화된 예의 목적을 위해, 당해 ORU의 각각의 측부 상에 (이들이 존재하는 한) 2개의 ORU들을 포함한다. 이러한 고유 대역폭(IB) 기반 박스카 평균화의 결과는 도 8a에서, 15개의 ORU 들, 즉, A1, A2, A3, 기타 등등 내지 A15 각각에서 제공되는 작은 열린 원 마크들에 의해 예시되어 있다. 점들 P1 내지 P15에 의해 나타낸 바와 같은 원래의 ORU 두께 프로파일이 엄밀히 선형인 한, 그러한 ORU들에 대한 박스카 평균화의 대칭 성질로 인해, 마크들 A3 내지 A13이 또한 선형일 것이고, 그들 각각의 점들 P3 내지 P13과 일치할 것이다. 그러나, 패킷의 단부들에서 그리고 그 근처에서의 ORU들에 대해, IB-평탄화된 두께 프로파일은, 그러한 ORU들에 대한 박스카 평균화의 비대칭 성질로 인해, 그들 각각의 점들 P1, P2, P14, P15와 열린 원들 A1, A2, A14, A15의 부정합에 의해 도시된 바와 같이, 원래의 두께 프로파일로부터 벗어난다.
이러한 계산들에 이어서, 다음으로, IB-평탄화된 두께 프로파일 및 충분히 경사진 광학 기하형상 - 80도의 편각(θ)에서 x-z 평면(예컨대, 상기 도 4 참조)에 입사되는 p-편광된 광인 것으로 선택함 - 에 기초하여 15개의 ORU들 각각에 대한 공진 파장을 계산한다. 이러한 계산은, IB-평탄화된 두께 프로파일 및 다른 파라미터들, 예컨대, ORU들(상기 도 2의 논의를 참조) 내의 미세층들 각각에 대한 (파장 의존적) 굴절률 값들 nx, ny, nz뿐만 아니라 특정 경사 광학 기하형상을 입력들로서 이용하는 Berriman 4×4 매트릭스 다층 광학 응답 계산 엔진을 채용할 수 있다. 이러한 정보에 의해, 특정 경사 각도 기하형상에서의 공진 파장이 15개의 ORU들 각각에 대해 계산될 수 있다. 결과는 도 8b에 공진 파장 대 ORU 수의 그래프로 플로팅된다. Berriman 방법은 또한, TOP 반사 편광기 및 높은 콘트라스트 흡수 편광기에 라미네이팅된 그러한 편광기의 스펙트럼 반사율 및 스펙트럼 투과율을 계산하는 데 사용될 수 있다.
일반화를 위해, 그래프의 수직 축에는 수치 표시들이 제공되지 않지만, 독자는 공진 파장이 축 화살표의 방향으로 선형으로 증가함을 이해할 것이다. 수평 축은 단순히, 도 8a의 그래프에서와 같이, 미세층 패킷의 제1 단부에서 시작하는 ORU들의 수의 카운트이다. W1, W2, W3, 기타 등등 내지 W15로 라벨링된 x-형상의 점들은 ORU들 각각에서 계산된 공진 파장들을 나타낸다.
이제 전술한 계산들을 수행했기 때문에, (가상적인 단순화된) TOP 반사 편광기가, 반사 편광기의, 그리고 높은 콘트라스트 흡수 편광기와 반사 편광기의 라미네이트의 투과에서 낮은 지각색을 촉진할 조건들을 만족하는지 여부를 결정하기 위해 분석에 참여할 준비가 된다. 이러한 분석의 일부로서, 미세층 패킷 내의 ORU들 중 임의의 것이 하기의 조건들 둘 모두를 만족하는지 여부를 결정한다: 특정 경사 광학 기하형상(x-z 평면에서 θ = 80도로 입사되는 p-편광된 광)에서 그리고 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장은 450 nm 이상이고; 제1 ORU를 포함하는 ORU의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 (동일한 조건들 하에서) 450 nm 미만의 공진 파장들을 갖는다. 만일 그렇다면, 이 ORU를 ORU(450)으로 지칭한다. (바람직하게는, 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해, ORU(450)의 공진 파장은 455 nm 미만이다.) 유사하게, 미세층 패킷 내의 ORU들 중 임의의 것이 하기의 조건들 둘 모두를 만족하는지 여부를 결정한다: 특정 경사 광학 기하형상(x-z 평면에서 θ = 80도로 입사되는 p-편광된 광)에서 그리고 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장은 600 nm 이상이고; 제1 ORU를 포함하는 ORU의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 (동일한 조건들 하에서) 600 nm 미만의 공진 파장들을 갖는다. 만일 그렇다면, 이 ORU를 ORU(600)으로 지칭한다. (바람직하게는, 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해, ORU(600)의 공진 파장은 605 nm 미만이다.) 유사한 방식으로, 미세층 패킷 내의 ORU들 중 임의의 것이 하기의 조건들 둘 모두를 만족하는지 여부를 결정한다: 특정 경사 광학 기하형상(x-z 평면에서 θ = 80도로 입사되는 p-편광된 광)에서 그리고 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장은 645 nm 이상이고; 제1 ORU를 포함하는 ORU의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 (동일한 조건들 하에서) 645 nm 미만의 공진 파장들을 갖는다. 만일 그렇다면, 이 ORU를 ORU(645)로 지칭한다. (바람직하게는, 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해, ORU(645)의 공진 파장은 650 nm 미만이다.) ORU(400), ORU(600), ORU(645)가 고도로 경사진 광학 기하형상에서 정의되는데, 이는 수직 입사광에 대한 그들의 특성들이 경사 기하형상에서의 그들의 특성들과는 실질적으로 상이할 것임을 의미한다는 것에 유의한다. 예를 들어, ORU(645)는, 전자기 스펙트럼의 근적외선 부분 내에 온당히 있는 수직 입사광에 대한 공진 파장을 가질 가능성이 있을 것이다.
TOP 반사 편광기가 ORU(400), ORU(600), 및 ORU(645)의 3개 모두를 포함하는 경우, IB-평탄화된 두께 프로파일(예컨대, 도 8a의 점들 A1 내지 A15 참조)에 대한, 그리고 특히 그 프로파일의 평균 기울기에 대한 추가 분석을 수행한다. 짧은 파장 범위, 즉 ORU(400) 내지 ORU(600)에 걸친 IB-평탄화된 두께 프로파일의 제1 평균 기울기를, 더 긴 파장 범위, 즉, ORU(600) 내지 ORU(645)에 걸친 동일한 프로파일의 제2 평균 기울기와 비교한다. (반사 편광기가, 더 두꺼운 ORU들을 갖는 미세층 패킷의 단부가 흡수 편광기에 인접하거나 대면하도록 배향된다면) 편광기와 높은 콘트라스트 흡수 편광기의 라미네이트에 대해, 그리고 라미네이트를 포함하는 디스플레이의 백색 상태에 대해, 반사 편광기에 대한 낮은 투과된 색은, 제1 평균 기울기에 대한 제2 평균 기울기의 비가 1.8 이하일 때 촉진된다.
이러한 분석이 특정 고도로 경사진 광학 기하형상에서, 즉, 편각(θ) = 80도로 x-z 평면에 입사되는 p-편광된 광에 대해 계산된 바와 같은 공진 파장을 이용하지만, 낮은 색 출력(low color output)이 그 기하형상으로 결코 제한되지 않는다는 것을 독자는 유의한다. 달리 말하면, 반사 편광기, 및 그것이 일부인 라미네이트가 상기 분석에 기재된 바와 같이 조정되는 경우, 분석에 사용된 특정 고도로 경사진 광학 기하형상에서뿐만 아니라 (80도 이상의 편각들(θ)에 대한) 0 내지 90도의 중간 방위각들(φ)을 포함하는, 다른 고도로 경사진 기하형상들에서 그리고 다른 편광 상태들에 대해 낮은 색 투과가 달성된다.
도 9 및 그의 관련된 도 10a 내지 도 17c는, TOP 반사 편광기의 그리고 높은 콘트라스트 흡수 편광기를 갖는 그의 라미네이트의 다수의 관련된(모델링된) 실시 형태들에의 이러한 원리들의 적용을 입증한다. 반사 편광기의 투과 및 반사 스펙트럼들은 Berriman 4×4 매트릭스 다층 광학 응답 계산 엔진을 사용하여 계산되었다. 계산들을 위한 입력 파라미터들은, ORU들의 층 두께 프로파일, 및 미세층 패킷 및 ORU들을 이루는 복굴절성 미세층들 및 등방성 미세층들에 대한 파장 의존적 굴절률 값들을 포함하였다.
이러한 실시 형태들에서, TOP 반사 편광기는 정확히 152개의 ORU들을 갖는다. 각각의 ORU는 2개의 미세층들만을 포함하는데, 그 중 하나는 이축 복굴절성이고 그 중 다른 하나는 등방성이며, 이때 f-비(f-ratio)가 0.5이다. 복굴절성 미세층에는 일축 연신된 LmPEN(Low Melt Point PEN)에 대한 측정된 데이터에 기초하는 굴절률 세트(nx, ny, nz)가 할당된다. LmPEN의 조성과 관련하여, 다이올은 100% 에틸렌 글리콜인 한편, 이산(diacid)은 10 몰%의 테라프탈산 및 90 몰%의 나프탈렌 다이카르복실산이다. 등방성 미세층에는, PETg GN071(미국 테네시주 녹스빌 소재의 Eastman Chemicals) 및 LmPEN의 각각 58% 및 42%의 중량 분율의 비정질 배합물에 대한 측정된 데이터에 기초하여 등방성 굴절률(Niso)이 할당된다. 본 계산 모델링에 사용되는 바와 같은 이러한 재료들의 굴절률들이 표 1에 나타나 있다:
[표 1]
Figure 112019036516117-pct00002
표의 검사는, nx가 Niso보다 커서, x-축을 따른 전계들에 대한 큰 굴절률 차이를 제공한다는 것을 드러낸다. ny의 값은 Niso와 대략 동일하다. nz의 값은 Niso보다 작아서, 비수직 입사각들에 대해 p-편광된 광에 대한 굴절률 차이를 제공한다. 아래에서 참조되는 SCIENCE 문헌의 교시에 기초하여, 표 1에 나타낸 복굴절성 및 등방성 굴절률들의 조합은, 증가하는 입사각(θ)에 대해 그리고 s-편광된 광 및 p-편광된 광 양쪽 모두에 대해, 계면 반사율의 증가 및 반사 대역 파워의 증가를 야기할 것이다.
도 9에서, 8개의 상이하지만 관련된 ORU 물리적 두께 프로파일들(961, 962, 963, 964, 965, 966, 967, 968)의 그래프를 가지며, 이들 중 임의의 것이 TOP 반사 편광기에 용이하게 채용될 수 있다. 두께 프로파일(961)은, 물리적 두께가 약 120 nm인 제1 ORU(#1)로부터, 물리적 두께가 약 265 nm인 마지막 ORU(#152)까지, 선형 형태, 즉, 일정한 기울기의 것이다. 다른 두께 프로파일들(962 내지 968)은, ORU #1 내지 ORU #105에서 두께 프로파일(961)과 동일하지만, 이어서 ORU #105에서 이들은 ORU #105로부터 ORU #152까지 두께 프로파일의 기울기의 단계적 변화(step-change)를 겪는다. 기울기의 단계적 변화는, 도면에 도시된 바와 같이, 프로파일(962)에 대해 가장 작고 프로파일(968)에 대해 가장 크다.
이어서, 이러한 ORU 두께 프로파일들 각각은, ORU 두께 프로파일로부터,
Figure 112019036516117-pct00003
박스카 평균의 목적을 위해, 모델링된 굴절률들에 대한 ORU 반사 대역들의 고유 대역폭을 고려하기 위해, 당해 ORU의 각각의 측부 상에 포함하는 ORU들의 수가 (존재하는 경우) 10인 IB-평탄화된 두께 프로파일, 및
Figure 112019036516117-pct00004
80도의 편각(θ)으로 x-z 평면에 입사되는 p-편광된 광의 고도로 경사진 광학 기하형상에 대해, 각각의 ORU에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일의 공진 파장을 계산하고; 이어서
Figure 112019036516117-pct00005
미세층 패킷이 전술된 바와 같은 ORU(450), ORU(600), 및 ORU(645)를 포함하는지 여부를 결정하고; 만일 그렇다면,
Figure 112019036516117-pct00006
ORU(450)으로부터 ORU(600)으로의 IB-평탄화된 두께 프로파일의 제1 평균 기울기를 계산하고, ORU(600)으로부터 ORU(645)로의 IB-평탄화된 두께 프로파일의 제2 평균 기울기를 계산하고;
Figure 112019036516117-pct00007
제1 평균 기울기에 대한 제2 평균 기울기의 비("기울기 비")를 계산함으로써, 전술된 바와 같이 분석된다.
Figure 112019036516117-pct00008
미세층 패킷이 ORU(450), ORU(600), 또는 ORU(645) 중 어느 하나를 포함하지 않는 경우, 전술한 기울기 비는 정의되지 않음에 유의한다.
이 외에도, 본 발명자들은 또한, Berriman 방법을 사용하여, 5도 증분에서의 45 내지 85도의 편각들(θ)의 범위에 의해 그리고 15, 25, 35, 및 45도의 방위각들(φ)에 대해 정의되는 바와 같은 일정 범위의 고도로 경사진 광학 기하형상들에 대해, 10,000의 콘트라스트 비를 갖는 정렬된 흡수 편광기와 모델링된 TOP 반사 편광기의 라미네이트 - 그들 사이에 에어 갭 또는 확산 재료가 없고, 더 두꺼운 미세층들(및 ORU들)이 더 얇은 미세층들(및 ORU들)보다 흡수 편광기에 더 가깝도록 반사 편광기가 배향됨 - 의 색 응답을 계산한다. (이와 같은 각도들은 종종 표준 디스플레이 패널들의 백색 상태에서의 원치 않는 색 또는 색 변동에 민감하다.) 각각의 그러한 기하형상, 예를 들어, (θ = 50도, φ = 35도)에 대해, 계산 모델은 비편광 입력 광 빔을 라미네이트를 향해 특정 방향으로 개시하며, 그러한 입력 빔은 미세층 패킷의 가장 얇은 층 단부 상에서, 즉, ORU #1 상에서 공기로부터 입사된다. 입력 빔의 스펙트럼 콘텐츠는, LC 디스플레이를 대표하는, 적색, 녹색, 및 청색 필터들을 통해 필터링된 표준 디스플레이 백색 LED로서 모델링된다. 이어서, Berriman 방법은 라미네이트(TOP 반사 편광기 및 정렬된 높은 콘트라스트 흡수 편광기 둘 모두)를 통해 투과되는 바와 같은 출력 빔을 계산하고, 출력 빔의 스펙트럼 콘텐츠를 계산한다. 계산된 출력 빔을 입력 빔과 비교하는 것은 특정 기하형상에서 라미네이트에 대한 색 응답을 산출한다. 주지된 CIE (L*, a*, b*) 색 좌표들에 관하여 색 응답을 정량화한다. 라미네이트(및 반사 편광기)의 일반적인 색 응답 성능은 방위각 및 편각의 모델링된 범위에 걸쳐 계산된 (a*, b*) 값들을 평가함으로써 평가될 수 있다.
따라서, 도 10a에서, 복합 그래프는 ORU 수를 나타내는 단일 수평 축, 나노미터(nm) 단위의 ORU (물리적) 두께를 나타내는 좌측(left-hand-side, LHS) 수직 축, 및 나노미터(nm) 단위의 공진 파장을 나타내는 우측(right-hand-side, RHS) 수직 축을 갖는다. 이중 수직 축들의 사용은 동일한 그래프 상에 ORU 수에 대해 (LHS 축을 사용하는) ORU 두께 및 (RHS 축을 사용하는) 공진 파장 둘 모두를 플로팅할 수 있게 한다. 곡선들(961, 961A)은 LHS 수직 축에 대해 플로팅되고, 곡선(961W)은 RHS 수직축에 대해 플로팅된다.
곡선(961)은 ORU #1로부터 ORU #152까지 일정한 기울기를 갖는, 도 9의 ORU 물리적 두께 프로파일(961)과 동일하다. (실제로, 실제 다층 필름 샘플이 제공되는 경우, ORU 물리적 두께 프로파일은 전형적으로 다층 중합체 특성화들을 위해 설계된 원자간력 현미경(ATOMIC Force Microscopy, AFM) 시스템을 사용하여 측정되고, 정확한 결과를 얻기 위해 AFM으로부터의 원시 데이터의 일부 평균화 또는 평탄화가 필요할 수 있다.)
곡선(961A)은 곡선(961)의 고유 대역폭(IB) 기반 박스카 평균이다. ORU #11 내지 ORU #142 중 임의의 것에 대해, 평균화 또는 평탄화된 곡선(961A) 상의 대응하는 점은, 주어진 ORU, 좌측에서 주어진 ORU에 바로 인접한 10개의 ORU들, 및 우측에서 주어진 ORU에 바로 인접한 10개의 ORU들로 이루어진 ORU들의 그룹에 대한 (곡선(961)으로부터의) 평균 두께를 계산함으로써 유도된다. 따라서, 이들 ORU #11 내지 ORU #142에 대한 평균들은 21개의 ORU들의 그룹으로부터 유도된다. 미세층 패킷의 단부들에서 또는 그 근처에서의 ORU들의 경우, 즉, ORU #1 내지 ORU #10 및 ORU #143 내지 ORU #152의 경우, 21개 미만의 ORU들이 그룹 평균에 사용되는데, 그 이유는 이들 ORU들의 경우, 주어진 ORU의 좌측 또는 우측에 10개 미만의 ORU들이 이용가능하기 때문이다. 관심 대상의 임계 관찰자 각도 범위에서, 미세층 두께 프로파일 패킷의 투과 특성들을 좌우하는 여러 가지 중, 공진 1/4 파장 ORU들의 고유 대역폭에 기초하는, 측부당 10-ORU(단부들 또는 그 근처를 제외하고는 21-ORU 그룹) 박스카 평균이 적절하고, 개시된 실시 형태들에 대한 미세층 두께 프로파일의 반사/투과 거동을 나타낸다. 상기 표 1에 나타낸 바와 같은 굴절률들을 갖는, 1/4 파장 미세층들을 갖는 ORU의 고유 대역폭은 대략 10%이다. 이것은, 임의의 주어진 파장에 대해, 중심 ORU의 더 두꺼운 근접 이웃들인 대략 10개의 ORU들 및 그의 더 얇은 근접 이웃들인 10개의 ORU들이 그 주어진 파장에서 반사 응답을 생성하는 데 참여할 것이라는 것을 암시하고; 따라서, 21-ORU 박스카 평균 반사기 그룹과 같은 용어들의 사용을 암시한다.
임의의 주어진 ORU에서 평가되는 IB-평탄화된 두께 프로파일은, 바람직하게는, 주어진 ORU의 공진 파장에서 패킷의 반사율에 일관되게 기여하는 실질적으로 그러한 ORU들만을 포함한다. 당면한 논의에서의 주요 관심 대상의 실시 형태들에서, 이것은 IB-평탄화된 두께 프로파일이 주어진 ORU의 각각의 측부 상에 10개의 최근접 이웃 ORU들을 포함한다는 것을 의미한다. 그러나, 다른 실시 형태들에서, IB-평탄화된 두께 프로파일은, 예를 들어, 주요 관심 대상의 실시 형태들과 비교하여, 실질적으로 상이한 굴절률들 및 굴절률 차이들로 인해, 상이한 고유 대역폭의 결과로서 주어진 ORU의 각각의 측부 상에 상이한 미리결정된 수의 최근접 이웃 ORU들을 포함할 수 있다. 그러한 경우에, (주어진 ORU의 각각의 측부 상의) ORU들의 미리결정된 수는 20 이하이지만 5 이상일 수 있다.
21-ORU 박스카 평균의 플로팅된 값들은, 미세층 패킷의 얇은 단부 근처의, ORU #11에서 시작하여 ORU #142까지 계속해서 계산된다. 이어서, ORU #143으로부터 패킷의 두꺼운 단부 상의 마지막 ORU #152까지, 박스카 평균에서의 ORU들의 그룹은, 우측에서 이용가능한 ORU들의 수가 줄어들기 때문에 20으로부터 11로 줄어든다. 이들 박스카 평균화된 ORU 값들 각각은 그의 광학 위상 두께에 적절한 파장에서 반사 대역을 생성하도록 일관되게 작용하는 미세층들의 그룹을 나타내는데, 이는 이어서, 입사광의 편광 상태, 입사광이 나오는 외부 매체의 굴절률, 및 입사광의 방위각과 편각에 의존한다. 이축 재료들의 다층화된 적층물에 대한 이들 특성들의 상세한 논의는 문헌["Giant Birefringent Optics in Multilayer Polymer Mirrors", SCIENCE vol. 287, pp. 2451-2456 (March 31, 2000)]에서 발견된다.
도 10a의 곡선(961W)은 θ = 80도, φ = 0도로 특징지어지는 고도로 경사진 광학 기하형상에서, 그리고 x-z 평면을 그의 입사 평면으로서 갖는 p-편광된 광에 대해, 각각의 박스카 평균화된 반사기 그룹의 공진 파장(나노미터 단위)을 플로팅한다. 즉, 주어진 ORU에서의 곡선(961W) 상의 임의의 점은, 주어진 ORU에서의 그리고 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(961A)에 대한 공진 파장이다. 임계 파장에서의 기준선(λc)이 또한 플로팅되는데, 임계 파장은 개시된 실시 형태들에 대해 645 nm인 것으로 선택된다. 그래프의 검사는 곡선(961W)이 400 nm, 600 nm, 및 645 nm의 공진 파장들을 포함한다는 것을 드러낸다. 결과적으로, IB-평탄화된 두께 프로파일(961A)은 ORU(400), ORU(600), 및 ORU(645)를 포함한다.
도 10b는 곡선(961W)에 의해 정의되는 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 도 10a로부터의 IB-평탄화된 두께 프로파일(961A)의 기울기를 그래프로 나타낸다. 즉, ORU 수에 따라 도 10b의 수평축을 스케일링하는 대신에, 그것은 ORU들 각각의 (특정 경사 광학 기하형상에서의) 공진 파장에 따라 스케일링되어 있다. 계산된 기울기는 단순히 도 10a의 곡선(961A)의 진행에 걸친 상승과 동일하다. 이러한 계산된 기울기는 도 10b에 곡선(961S)으로서 도시되어 있는데, 이는 ORU #141 근처에서의 곡선(961A)의 기울기의 급격한 변화로 인해 약 665 nm 에서 불연속부를 갖는다. 도 10b에서, 기준선(λc)은 645 nm의 임계각에서 수직으로 나타난다. 450 nm(ORU(450)에 대응함)로부터 600 nm(ORU(600)에 대응함)까지 연장되는 제1 영역(1001), 및 600 nm로부터 645 nm(ORU(645)에 대응함)까지 연장되는 제2 영역(1002)이 도 10b에 또한 포함되어 있다.
앞서 논의된 기울기 비는, 제1 영역(1001)의 범위에 걸쳐, 기울기의, 즉, 곡선(961S)의 제1 평균을 계산하고, 제2 영역(1002)의 범위에 걸쳐 기울기(곡선(961S))의 제2 평균을 계산하는 것을 수반한다. 이 실시 형태에서, 도 10b의 검사는, 곡선(961S)이 이들 2개의 영역들에 걸쳐 실질적으로 평평하고, 따라서 제1 및 제2 평균들이 실질적으로 동일함을 드러낸다. 따라서, 이 실시 형태에 대해, 이들 평균들의 비(기울기 비)는 1.0의 값을 산출한다.
도 10c는 (무차원) CIE a* 및 b* 색 좌표들을 사용하여, 위에서 상세히 설명된 바와 같이, 도 10a 및 도 10b의 실시 형태에 대한 색 응답을 그래프로 나타낸다. 간략하게, Berriman 방법을 사용하여, 10,000의 콘트라스트 비를 갖는 정렬된 흡수 편광기와 모델링된 TOP 반사 편광기의 라미네이트 - 그들 사이에 에어 갭 또는 확산 재료가 없고, 더 두꺼운 미세층들(및 ORU들)이 더 얇은 미세층들(및 ORU들)보다 흡수 편광기에 더 가깝도록 반사 편광기가 배향됨 - 의 색 응답을 계산하였다. 색 응답은, 5도 증분에서의 45 내지 85도 범위의 편각들(θ)에 대한 그리고 15, 25, 35, 및 45도의 방위각들(φ)에 대한 고도로 경사진 광학 기하형상들에 대해 계산되었다. 결과들은 방위각의 관점에서 그룹화되는데, 이때 곡선(φ15)은 편각들의 범위에 걸쳐 φ = 15도에 대한 색 응답을 나타내고, 곡선(φ25)은 편각들의 범위에 걸쳐 φ = 25도에 대한 색 응답을 나타내고, 곡선(φ35)은 편각들의 범위에 걸쳐 φ = 35도에 대한 색 응답을 나타내고, 곡선(φ45)은 편각들의 범위에 걸쳐 φ = 45도에 대한 색 응답을 나타낸다. 본 명세서에 제시된 (a*, b*) 그래프들을 비교할 때 동일한 축척을 나타내기 위해 C로 라벨링된 기준 원이 제공된다. 달리 언급되지 않는 한, 원(C)은 모든 그러한 그래프들에서 3.0(무단위 치수)의 직경을 갖는다.
ORU 물리적 두께 프로파일(961)에 대해 전술되고 도 10a, 도 10b, 및 도 10c에 도시된 바와 동일한 방법이, 이어서, 도 9에 도시된 다른 관련된 ORU 물리적 두께 프로파일들 각각에 대해 반복되었다.
따라서, 프로파일(962)의 경우: 도 11a는, 곡선(962)이 프로파일(962)과 동일하고, 곡선(962A)이 곡선(962)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(962W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 11b는 곡선(962W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(962A)의 기울기를 곡선(962S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(1101), 600 내지 645 nm의 제2 영역(1102), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 11c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
프로파일(963)의 경우: 도 12a는, 곡선(963)이 프로파일(963)과 동일하고, 곡선(963A)이 곡선(963)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(963W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 12b는 곡선(963W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(963A)의 기울기를 곡선(963S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(1201), 600 내지 645 nm의 제2 영역(1202), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 12c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
프로파일(964)의 경우: 도 13a는, 곡선(964)이 프로파일(964)과 동일하고, 곡선(964A)이 곡선(964)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(964W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 13b는 곡선(964W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(964A)의 기울기를 곡선(964S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(1301), 600 내지 645 nm의 제2 영역(1302), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 13c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
프로파일(965)의 경우: 도 14a는, 곡선(965)이 프로파일(965)과 동일하고, 곡선(965A)이 곡선(965)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(965W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 14b는 곡선(965W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(965A)의 기울기를 곡선(965S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(1401), 600 내지 645 nm의 제2 영역(1402), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 14c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
프로파일(966)의 경우: 도 15a는, 곡선(966)이 프로파일(966)과 동일하고, 곡선(966A)이 곡선(966)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(966W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 15b는 곡선(966W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(966A)의 기울기를 곡선(966S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(1501), 600 내지 645 nm의 제2 영역(1502), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 15c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
프로파일(967)의 경우: 도 16a는, 곡선(967)이 프로파일(967)과 동일하고, 곡선(967A)이 곡선(967)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(967W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 16b는 곡선(967W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(967A)의 기울기를 곡선(967S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(1601), 600 내지 645 nm의 제2 영역(1602), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 16c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
프로파일(968)의 경우: 도 17a는, 곡선(968)이 프로파일(968)과 동일하고, 곡선(968A)이 곡선(968)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(968W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 17b는 곡선(968W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(968A)의 기울기를 곡선(968S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(1701), 600 내지 645 nm의 제2 영역(1702), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 17c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
도 9의 실시 형태들에 대한 기울기 비의 결과들이 표 2에 요약되어 있으며, 여기서 "기울기 비"는 IB-평탄화된 두께 프로파일의 기울기의 제2 평균(600 내지 645 nm)을 그 프로파일의 기울기의 제1 평균(450 내지 600 nm)으로 나눈 값을 지칭한다.
[표 2]
Figure 112019036516117-pct00009
고도로 경사진 임계 시야각에서의 관찰자에 대한 이들 실시 형태들의 색 응답은 도 10c, 도 11c, 도 12c, … 도 17c에서의 색 응답 곡선들의 검사에 의해 가장 잘 평가된다. 간략하게 요약하면, (각각, ORU 두께 프로파일들(961, 962, 963, 964)에 대한) 도 10c, 도 11c, 도 12c, 및 도 13c의 색 궤적들은 허용가능한 색 한계들 내에 있지만; (각각, ORU 두께 프로파일들(965, 966, 967, 968)에 대한) 도 14c, 도 15c, 도 16c, 및 도 17c의 색 궤적들은 너무 넓으며, 즉, 이들은 과도한 양의 색을 생성한다.
도 18 및 그의 관련된 도 19a 내지 도 26c는, TOP 반사 편광기들의 그리고 높은 콘트라스트 흡수 편광기를 갖는 그의 라미네이트의 다른 관련된(모델링된) 실시 형태들에의 이들 동일한 원리들의 적용을 입증한다. 도 9의 실시 형태들과 유사하게, 도 18의 TOP 반사 편광기 실시 형태들은 또한 정확히 152개의 ORU들을 갖고, 각각의 ORU는 굴절률들이 또한 상기 표 1에 제공된 바와 같은 2개의 미세층들만을 갖는다. 도 18은 8개의 상이하지만 관련된 ORU 물리적 두께 프로파일들(1861, 1862, 1863, 1864, 1865, 1866, 1867, 1868)을 도시하며, 이들 중 임의의 것이 TOP 반사 편광기에 용이하게 채용될 수 있다. 두께 프로파일(1861)은, 물리적 두께가 약 125 nm인 제1 ORU(#1)로부터, 물리적 두께가 약 275 nm인 마지막 ORU(#152)까지, 선형 형태, 즉, 일정한 기울기의 것이다. 다른 두께 프로파일들(1862 내지 1868)은, ORU #1 내지 ORU #125에서 두께 프로파일(1861)과 동일하지만, 이어서 ORU #125에서 이들은 ORU #125로부터 ORU #152까지 두께 프로파일의 기울기의 단계적 변화를 겪는다. 기울기의 단계적 변화는, 도면에 도시된 바와 같이, 프로파일(1862)에 대해 가장 작고 프로파일(1868)에 대해 가장 크다.
이어서, 이들 ORU 두께 프로파일들 각각은 도 9 내지 도 17c와 관련하여 전술된 것과 실질적으로 동일한 방식으로 분석되었으며, 이 분석은 불필요한 반복을 피하기 위해 여기서 반복되지 않을 것이다.
ORU 두께 프로파일(1861)의 경우: 도 19a는, 곡선(1861)이 프로파일(1861)과 동일하고, 곡선(1861A)이 곡선(1861)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(1861W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 19b는 곡선(1861W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(1861A)의 기울기를 곡선(1861S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(1901), 600 내지 645 nm의 제2 영역(1902), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 19c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
ORU 두께 프로파일(1862)의 경우: 도 20a는, 곡선(1862)이 프로파일(1862)과 동일하고, 곡선(1862A)이 곡선(1862)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(1862W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 20b는 곡선(1862W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(1862A)의 기울기를 곡선(1862S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(2001), 600 내지 645 nm의 제2 영역(2002), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 20c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
ORU 두께 프로파일(1863)의 경우: 도 21a는, 곡선(1863)이 프로파일(1863)과 동일하고, 곡선(1863A)이 곡선(1863)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(1863W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 21b는 곡선(1863W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(1863A)의 기울기를 곡선(1863S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(2101), 600 내지 645 nm의 제2 영역(2102), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 21c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
ORU 두께 프로파일(1864)의 경우: 도 22a는, 곡선(1864)이 프로파일(1864)과 동일하고, 곡선(1864A)이 곡선(1864)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(1864W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 22b는 곡선(1864W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(1864A)의 기울기를 곡선(1864S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(2201), 600 내지 645 nm의 제2 영역(2202), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 22c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
ORU 두께 프로파일(1865)의 경우: 도 23a는, 곡선(1865)이 프로파일(1865)과 동일하고, 곡선(1865A)이 곡선(1865)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(1865W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 23b는 곡선(1865W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(1865A)의 기울기를 곡선(1865S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(2301), 600 내지 645 nm의 제2 영역(2302), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 23c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
ORU 두께 프로파일(1866)의 경우: 도 24a는, 곡선(1866)이 프로파일(1866)과 동일하고, 곡선(1866A)이 곡선(1866)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(1866W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 24b는 곡선(1866W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(1866A)의 기울기를 곡선(1866S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(2401), 600 내지 645 nm의 제2 영역(2402), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 24c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
ORU 두께 프로파일(1867)의 경우: 도 25a는, 곡선(1867)이 프로파일(1867)과 동일하고, 곡선(1867A)이 곡선(1867)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(1867W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 25b는 곡선(1867W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(1867A)의 기울기를 곡선(1867S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(2501), 600 내지 645 nm의 제2 영역(2502), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 25c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
ORU 두께 프로파일(1868)의 경우: 도 26a는, 곡선(1868)이 프로파일(1868)과 동일하고, 곡선(1868A)이 곡선(1868)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(1868W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 26b는 곡선(1868W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(1868A)의 기울기를 곡선(1868S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(2601), 600 내지 645 nm의 제2 영역(2602), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 26c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
도 18의 실시 형태들에 대한 기울기 비의 결과들이 표 3에 요약되어 있으며, 여기서 "기울기 비"는 상기 표 2에서와 동일한 의미를 갖는다.
[표 3]
Figure 112019036516117-pct00010
고도로 경사진 임계 시야각에서의 관찰자에 대한 이들 실시 형태들의 색 응답은 도 19c, 도 20c, 도 21c, … 도 26c에서의 색 응답 곡선들의 검사에 의해 가장 잘 평가된다. 간략하게 요약하면, 이들 실시 형태들 모두에 대한 색 궤적들은 허용가능한 한계 내에 유지된다.
도 27 및 그의 관련된 도 28a 내지 도 30c는, TOP 반사 편광기들의 그리고 높은 콘트라스트 흡수 편광기를 갖는 그의 라미네이트의 더욱 더 관련된(모델링된) 실시 형태들에의 이들 동일한 원리들의 적용을 입증한다. 도 9 및 도 18의 실시 형태들과 유사하게, 도 27의 TOP 반사 편광기 실시 형태들은 또한 정확히 152개의 ORU들을 갖고, 각각의 ORU는 굴절률들이 또한 상기 표 1에 제공된 바와 같은 2개의 미세층들만을 갖는다. 도 27은 3개의 상이하지만 관련된 ORU 물리적 두께 프로파일들(2761, 2762, 2763)을 도시하며, 이들 중 임의의 것이 TOP 반사 편광기에 용이하게 채용될 수 있다. 두께 프로파일(2762)은, 물리적 두께가 약 108 nm인 제1 ORU(#1)로부터, 물리적 두께가 약 255 nm인 마지막 ORU(#152)까지, 선형 형태, 즉, 일정한 기울기의 것이다. 다른 두께 프로파일들(2761, 2763)도 또한 선형 형태이지만, 단순한 스케일링 인자(scaling factor)에 의해 두께 프로파일(2762)에 관련된다. 프로파일(2761)은 프로파일(2762)에 95%의 스케일링 인자를 곱함으로써 유도된다. 프로파일(2763)은 프로파일(2762)에 105%의 스케일링 인자를 곱함으로써 유도된다.
이어서, 이들 ORU 두께 프로파일들 각각은 도 9 내지 도 26c와 관련하여 전술된 것과 실질적으로 동일한 방식으로 분석되었으며, 이 분석은 불필요한 반복을 피하기 위해 여기서 반복되지 않을 것이다.
ORU 두께 프로파일(2761)의 경우: 도 28a는, 곡선(2761)이 프로파일(2761)과 동일하고, 곡선(2761A)이 곡선(2761)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(2761W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 28b는 곡선(2761W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(2761A)의 기울기를 곡선(2761S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(2801), 600 내지 645 nm의 제2 영역(2802), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 28c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
ORU 두께 프로파일(2762)의 경우: 도 29a는, 곡선(2762)이 프로파일(2762)과 동일하고, 곡선(2762A)이 곡선(2762)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(2762W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 29b는 곡선(2762W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(2762A)의 기울기를 곡선(2762S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(2901), 600 내지 645 nm의 제2 영역(2902), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 29c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
ORU 두께 프로파일(2763)의 경우: 도 30a는, 곡선(2763)이 프로파일(2763)과 동일하고, 곡선(2763A)이 곡선(2763)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(2763W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 30b는 곡선(2763W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(2763A)의 기울기를 곡선(2763S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(3001), 600 내지 645 nm의 제2 영역(3002), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 30c는 반사 편광기-흡수 편광기 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
도 27의 실시 형태들에 대한 기울기 비의 결과들이 표 4에 요약되어 있으며, 여기서 "기울기 비"는 상기 표 2 및 표 3에서와 동일한 의미를 갖는다.
[표 4]
Figure 112019036516117-pct00011
고도로 경사진 임계 시야각에서의 관찰자에 대한 이들 실시 형태들의 색 응답은 도 28c, 도 29c, 및 도 30c에서의 색 응답 곡선들의 검사에 의해 가장 잘 평가된다. 간략하게 요약하면, (ORU 두께 프로파일(2761)에 대한) 도 28c의 색 궤적은 현저하게 허용불가능한 적색을 생성하지만; (각각, ORU 두께 프로파일들(2762, 2763)에 대한) 도 29c 및 도 30c의 색 궤적들은 허용가능한 한계 내에 유지된다.
실시예 및 비교예
피드블록을 통한 중합체 공압출,
Figure 112019036516117-pct00012
및 텐터링(tentering)을 포함하는 절차들에 의해 연속 필름 라인들 상에서 일부 중합체 기반 TOP 반사 편광기 필름들을 제조하였다. 그러한 필름들, 및 일부 경우에는 정렬된 높은 콘트라스트 흡수 편광기와 그러한 필름의 라미네이트들을 또한 시험하였다. 시험의 일부는 미세층 적층물의 두께 프로파일을 AFM 디바이스로 측정하는 것을 수반하였다. 다른 시험은, 고도로 경사진 광학 기하형상들에서 라이트 테이블(light table) 상에서, 편광기 필름의 조각 또는 그의 라미네이트를 관찰하는 것을 수반하였다.
본 명세서에서 "실시예"로 지칭되는 첫 번째 경우에, 미세층 패킷의 이축 복굴절성 미세층들이 전술된 바와 같은 LmPEN을 포함하고, 미세층 패킷의 등방성 미세층들이 PETg GN071(미국 테네시주 녹스빌 소재의 Eastman Chemicals) 및 LmPEN의 각각 58% 및 42%의 중량 분율의 비정질 배합물을 포함하는, 공지된 다층 광학 필름 제조 기법들에 따라 TOP 반사 편광기 필름을 제조하였다. 이들 중합체들의 굴절률들은 표 1의 굴절률들과 유사하였다. 예를 들어, 미국 특허 제6,783,349호(Neavin 등)에 기술된 바와 같은 축방향 로드 히터(axial rod heater)를 피드블록 내에 채용하였고, 축방향 로드 히터를 따른 온도 프로파일을 사용하여, 중합체 유동 스트림들에 대해, 그리고 그에 따라서 또한 완성된 TOP 반사 편광기 필름에서의 ORU 두께 프로파일에 대해 일부 제어를 제공하였다. 그러한 필름 내의 미세층 패킷은 152개의 ORU들을 포함하였고, 각각의 ORU는 하나의 이축 복굴절성 미세층 및 하나의 등방성 미세층을 갖는다. TOP 반사 편광기의 물리적 두께는 약 31 마이크로미터였다. 실시예의 TOP 반사 편광기는 차단축과 통과축, 및 차단축을 따라 편광된 수직 입사광에 대한 넓은 대역 반사율을 제공하였고, 그러한 수직 입사 편광된 광에 대한 반사율은 430 nm 내지 650 nm에서 90% 초과이다.
완성된 필름 내의 층 두께들을 AFM 디바이스로 측정하였다. 원시 AFM 두께 출력을 평균화 기법을 사용하여 조절하여, 잡음을 필터링하고 더 정확한 두께 값들을 얻었다. ORU들의 결과적인 측정된 두께들은 도 31에 ORU 물리적 두께 프로파일(3161)로서 플로팅된다. 그래프의 검사는, 미세층 패킷이 ORU #1에서의 제1 단부 및 ORU #151에서의 제2 단부를 가졌고, 제2 단부에 근접한 ORU들이 제1 단부에 근접한 ORU들의 평균 물리적 두께보다 더 큰 평균 물리적 두께를 가졌음을 드러낸다.
상기 다른 실시 형태들과 관련하여 기술된 것과 실질적으로 동일한 방식으로 프로파일(3161)에 대한 분석을 행하였다. 그것과 관련하여: 도 32a는, 곡선(3161)이 프로파일(3161)과 동일하고, 곡선(3161A)이 곡선(3161)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(3161W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 32b는 곡선(3161W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(3161A)의 기울기를 곡선(3161S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(3201), 600 내지 645 nm의 제2 영역(3202), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 32c는, (프로파일(3161)에 의해 특징지어지는 바와 같은) 반사 편광기와, 정렬된 높은 콘트라스트 흡수 편광기(콘트라스트 = 1000), 및 대체로 더 두꺼운 ORU들을 갖는 패킷의 단부가 대체로 더 얇은 ORU들을 갖는 패킷의 단부보다 흡수 편광기에 더 가깝도록 배향된 TOP 반사 편광기의 (모델링된) 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
상기 표 2, 표 3, 및 표 4에서의 기울기 비와 동일한 방식으로 계산된, 실시예에 대한 기울기 비는 1.34이었다. 1.8 미만인 이 값은, 도 32c에서의 색 응답 곡선들이 실질적으로 허용가능한 한계들 내에 유지되어, 허용가능한 색 균일성 거동을 나타내고 높은 임계 시야각 범위 내에서 실질적으로 백색을 유지한다는 관찰과 일치한다.
실시예의 TOP 반사 편광기 필름의 물리적 샘플을 또한 라이트 테이블 상에서 시각적으로 시험하고 관찰하였다. 투명 유리를 San Ritz 5618 흡수 편광기(일본 도쿄 소재의 San Ritz)에 San Ritz 5618 편광기의 성분인 접착제를 사용하여 라미네이팅하였다. 이어서, TOP 반사 편광기 필름을 광학적으로 투명한 접착제(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠으로부터의 OCA 8171)를 사용하여 흡수 편광기에 라미네이팅하였다. 이러한 라미네이트의 색 특성들을 다양한 각도들에서 관찰하기 위해, LCD 백라이트들에서 일반적으로 발견되는 유형의 백색 LED들을 사용하는 확산 라이트 테이블을 이용하였다. 라미네이트를 반사 편광기 측을 아래로 하여 라이트 테이블 상에 배치하였다. 이어서, 라미네이트를 전체 반구체에 걸쳐 관찰하였다. 예시적인 필름은, 가장 심한 각도들(θ = 80도 및 φ = 15, 25, 35, 및 45도)에서 관찰될 때에도 부적당한 색들을 나타내지 않거나 또는 색 균일성을 나타냈다. 예시적인 라미네이트를, 상업화된 온-글래스 반사 편광기(일본 도쿄 소재의 Nitto Denko로부터의 APCF) 내에 포함된 반사 편광기를 사용하여 제조된 다른 라미네이트와 비교하였다. APCF 반사 편광기를 사용하여 제조된 라미네이트를, 실시예의 라미네이트와 동일한 층들, 즉, 유리/접착제/흡수 편광기/접착제/반사 편광기로서 구성하였으며, 이때 흡수 편광기는 실시예의 라미네이트에 사용된 것과 동일하다(그러나, 여기서 반사 편광기는 APCF 반사 편광기였음). 전술된 각도들에서 관찰될 때, 라미네이트들 둘 모두는 각도에 따른 매우 작은 색 변이 및 매우 작은 공간 색 균일성을 가졌으며, 세기가 유사한 것으로 판단되었다.
본 명세서에서 "비교예 1"로 지칭되는 다른 경우에, 미세층 패킷의 이축 복굴절성 미세층들이 전술된 바와 같은 LmPEN을 포함하고, 미세층 패킷의 등방성 미세층들이 PETg GN071(미국 테네시주 녹스빌 소재의 Eastman Chemicals) 및 LmPEN의 각각 58% 및 42%의 중량 분율의 비정질 배합물을 포함하는, 공지된 다층 광학 필름 제조 기법들에 따라 TOP 반사 편광기 필름을 제조하였다. 이들 중합체들의 굴절률들은 표 1의 굴절률들과 유사하였다. 그러한 필름 내의 미세층 패킷은 152개의 ORU들을 포함하였고, 각각의 ORU는 하나의 이축 복굴절성 미세층 및 하나의 등방성 미세층을 갖는다. TOP 반사 편광기의 물리적 두께는 약 31 마이크로미터였다.
완성된 필름 내의 층 두께들을 AFM 디바이스로 측정하였다. 원시 AFM 두께 출력을 평균화 기법을 사용하여 조절하여, 잡음을 필터링하고 더 정확한 두께 값들을 얻었다. ORU들의 결과적인 측정된 두께들은 도 33에 ORU 물리적 두께 프로파일(3361)로서 플로팅된다. 그래프의 검사는, 미세층 패킷이 ORU #1에서의 제1 단부 및 ORU #151에서의 제2 단부를 가졌고, 제2 단부에 근접한 ORU들이 제1 단부에 근접한 ORU들의 평균 물리적 두께보다 더 큰 평균 물리적 두께를 가졌음을 드러낸다.
상기 다른 실시 형태들과 관련하여 기술된 것과 실질적으로 동일한 방식으로 프로파일(3361)에 대한 분석을 행하였다. 그것과 관련하여: 도 34a는, 곡선(3361)이 프로파일(3361)과 동일하고, 곡선(3361A)이 곡선(3361)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(3361W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 34b는 곡선(3361W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(3361A)의 기울기를 곡선(3361S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(3401), 600 내지 645 nm의 제2 영역(3402), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 34c는, (프로파일(3361)에 의해 특징지어지는 바와 같은) 반사 편광기와, 정렬된 높은 콘트라스트 흡수 편광기(콘트라스트 = 1000), 및 대체로 더 두꺼운 ORU들을 갖는 패킷의 단부가 대체로 더 얇은 ORU들을 갖는 패킷의 단부보다 흡수 편광기에 더 가깝도록 배향된 TOP 반사 편광기의 (모델링된) 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
상기 표 2, 표 3, 및 표 4에서의 기울기 비와 동일한 방식으로 계산된, 비교예 1에 대한 기울기 비는 2.62이었다. 1.8 초과인 이 값은, 도 34c에서의 색 응답 곡선들이 허용불가능한 색 균일성 거동을 나타내어, 높은 임계 시야각 범위 내에서 백색-황색 효과(white-to-yellow effect)를 생성한다는 관찰과 일치한다.
비교예 1의 TOP 반사 편광기 필름의 물리적 샘플을 또한 라이트 테이블 상에서 시각적으로 시험하고 관찰하였다. 투명 유리를 San Ritz 5618 흡수 편광기(일본 도쿄 소재의 San Ritz)에 San Ritz 5618 편광기의 성분인 접착제를 사용하여 라미네이팅하였다. 이어서, 비교예 1의 필름을 광학적으로 투명한 접착제(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠으로부터의 OCA 8171)를 사용하여 흡수 편광기에 라미네이팅하였다. 이러한 라미네이트의 색 특성들을 다양한 각도들에서 관찰하기 위해, LCD 백라이트들에서 일반적으로 발견되는 유형의 백색 LED들을 사용하는 확산 라이트 테이블을 이용하였다. 라미네이트를 반사 편광기 측을 아래로 하여 라이트 테이블 상에 배치하였다. 이어서, 라미네이트를 전체 반구체에 걸쳐 관찰하였다. 비교예 1의 라미네이트는, 적어도 가장 심한 각도들(θ = 80도 및 φ = 15, 25, 35, 및 45도) 중 일부에서 관찰될 때, 부적당한 색들을 나타냈다. 비교예 1의 라미네이트를 (전술된) APCF 반사 편광기를 사용하여 제조된 라미네이트와 비교했을 때, 비교예 1의 라미네이트가, 각도에 따른 훨씬 더 심각한 색 변이 및 공간적 색 변동을 가지며, 고 충실도 디스플레이에 사용하기 위해 고려되기에는 너무 심한 것으로 판단되었다.
본 명세서에서 "비교예 2"로 지칭되는 또 다른 경우에, 미세층 패킷의 이축 복굴절성 미세층들이 LmPEN을 포함하고, 미세층 패킷의 등방성 미세층들이 PETg GN071(미국 테네시주 녹스빌 소재의 Eastman Chemicals) 및 LmPEN의 각각 58% 및 42%의 중량 분율의 비정질 배합물을 포함하는, 공지된 다층 광학 필름 제조 기법들에 따라 TOP 반사 편광기 필름을 제조하였다. 이러한 비교예 2의 TOP 반사 편광기 필름은, 미국 특허 제7,791,687호(Weber 등)의 칼럼 10, 라인 9 내지 라인 46에 그리고 그의 도 9에 기술된 반사 편광기 필름과 실질적으로 유사하다. 복굴절성 중합체의 굴절률들은 nx = 1.820, ny = 1.575, 및 nz = 1.560이었고, 등방성 중합체의 굴절률은 1.595이었다. 그러한 필름 내의 미세층 패킷은 138개의 ORU들을 포함하였고, 각각의 ORU는 하나의 이축 복굴절성 미세층 및 하나의 등방성 미세층을 갖는다. TOP 반사 편광기의 물리적 두께는 31 마이크로미터였다.
완성된 필름 내의 층 두께들을 AFM 디바이스로 측정하였다. 원시 AFM 두께 출력을 평균화 기법을 사용하여 조절하여, 잡음을 필터링하고 더 정확한 두께 값들을 얻었다. ORU들의 결과적인 측정된 두께들은 도 35에 ORU 물리적 두께 프로파일(3561)로서 플로팅되며, 이는 '687 Weber 등의 특허의 도 9와 실질적으로 유사하다. 그래프의 검사는, 미세층 패킷이 ORU #1에서의 제1 단부 및 ORU #137에서의 제2 단부를 가졌고, 제2 단부에 근접한 ORU들이 제1 단부에 근접한 ORU들의 평균 물리적 두께보다 더 큰 평균 물리적 두께를 가졌음을 드러낸다.
상기 다른 실시 형태들과 관련하여 기술된 것과 실질적으로 동일한 방식으로 프로파일(3561)에 대한 분석을 행하였다. 그것과 관련하여: 도 36a는, 곡선(3561)이 프로파일(3561)과 동일하고, 곡선(3561A)이 곡선(3561)의 IB-평탄화된 두께 프로파일이고, 곡선(3561W)이 특정 경사 광학 기하형상에서의 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장이고, 기준선(λc)이 645 nm에서의 임계 파장을 표시하는 복합 그래프이고; 도 36b는 곡선(3561W)에 의해 정의된 바와 같은 공진 파장의 함수로서의 IB-평탄화된 두께 프로파일(3561A)의 기울기를 곡선(3561S)으로서 그래프로 나타내고, 450 내지 600 nm의 제1 영역(3601), 600 내지 645 nm의 제2 영역(3602), 및 645 nm에서의 기준선(λc)을 제공하고; 도 36c는, (프로파일(3561)에 의해 특징지어지는 바와 같은) 반사 편광기와, 정렬된 높은 콘트라스트 흡수 편광기(콘트라스트 = 1000), 및 대체로 더 두꺼운 ORU들을 갖는 패킷의 단부가 대체로 더 얇은 ORU들을 갖는 패킷의 단부보다 흡수 편광기에 더 가깝도록 배향된 TOP 반사 편광기의 (모델링된) 라미네이트의 a*, b* 색 좌표들에서의 색 응답을 그래프로 나타내는데, 이때 곡선들(φ15, φ25, φ35, φ45)은 도 10c의 그것들과 유사한 의미를 갖고, 기준 원(C)을 갖는다.
상기 표 2, 표 3, 및 표 4에서의 기울기 비와 동일한 방식으로 계산된, 비교예 2에 대한 기울기 비는 1.91이었다. 1.8 초과인 이 값은, 도 36c에서의 색 응답 곡선들이 허용불가능한 색 균일성 거동을 나타내어, 높은 임계 시야각 범위 내에서 백색 내지 적색 효과(white-to-red effect)를 생성한다는 관찰과 일치한다.
비교예 2의 TOP 반사 편광기 필름의 물리적 샘플을 또한 라이트 테이블 상에서 시각적으로 시험하고 관찰하였다. 투명 유리를 San Ritz 5618 흡수 편광기(일본 도쿄 소재의 San Ritz)에 San Ritz 5618 편광기의 성분인 접착제를 사용하여 라미네이팅하였다. 이어서, 비교예 2의 필름을 광학적으로 투명한 접착제(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠으로부터의 OCA 8171)를 사용하여 흡수 편광기에 라미네이팅하였다. 이러한 라미네이트의 색 특성들을 다양한 각도들에서 관찰하기 위해, LCD 백라이트들에서 일반적으로 발견되는 유형의 백색 LED들을 사용하는 확산 라이트 테이블을 이용하였다. 라미네이트를 반사 편광기 측을 아래로 하여 라이트 테이블 상에 배치하였다. 이어서, 라미네이트를 전체 반구체에 걸쳐 관찰하였다. 비교예 2의 라미네이트는, 적어도 가장 심한 각도들(θ = 80도 및 φ = 15, 25, 35, 및 45도) 중 일부에서 관찰될 때, 부적당한 색들을 나타냈다. 비교예 2의 라미네이트를 (전술된) APCF 반사 편광기를 사용하여 제조된 라미네이트와 비교했을 때, 비교예 2의 라미네이트가, 각도에 따른 훨씬 더 심각한 색 변이 및 공간적 색 변동을 가지며, 고 충실도 디스플레이에 사용하기 위해 고려되기에는 너무 심한 것으로 판단되었다.
본 발명자들은 또한, (수직 입사 및 중간 경사 각도들에서의 낮은 색에 더하여) 디스플레이의 백색 상태에서 높은 경사 각도들에서의 가장 낮은 수준의 원치 않는 가시적인 색을 달성하기 위해 반사 편광기가 라미네이트 내의 흡수 편광기에 대해 어떻게 배향되어야 하는지의 문제를 다루기를 원할 것이다. 본 발명자들은, 미세층 패킷의 두꺼운 미세층 단부(주로 더 얇은 ORU들로부터 주로 더 두꺼운 ORU들까지의 편광기의 두께축을 따른 구배가 있다는 것을 고려하여, 더 두꺼운 ORU들을 갖는 TOP 편광기의 측)가 흡수 편광기(및 디스플레이의 전방)에 인접하고 그에 대면하고, 더 얇은 미세층 단부가 흡수 편광기로부터 멀리 그리고 디스플레이의 후면에 대면하도록 TOP 편광기를 배향시킴으로써 그러한 원치 않는 가시적인 색이 허용가능한 수준으로 실질적으로 감소될 수 있다는 것을 전술하였다. 이것을 두꺼운 층을 위로 한 배향(thick-layers-up orientation)으로, 그리고 반대 배향을 얇은 층을 위로 한 배향(thin-layers-up orientation)으로 지칭하면, 실시예의 라미네이트, 비교예 1의 라미네이트, 및 비교예 2 라미네이트는, 모두 두꺼운 층을 위로 한 배향을 사용하였다. 그러나, 이러한 3개의 라미네이트들 각각을, 확산 라이트 테이블을 사용하여 재구성된 얇은 층을 위로 한 배향으로 또한 조사하였다. 각각의 경우에, 가장 심한 관찰 기하형상(예를 들어, θ = 80도 및 φ = 15, 25, 35, 및 45도)에서의 색 성능은 두꺼운 층을 위로 한 배향에서의 색 성능보다 열등하였다.
하기는 본 발명에서 논의되고 기술된 일부 항목들의 비포괄적 목록이다.
항목 1은 라미네이트로서, 라미네이트는
광학 간섭에 의해 광을 반사 및 투과시키는 미세층들의 단지 하나의 패킷만을 갖는 반사 편광기 - 미세층들의 패킷은 제1 통과축(y), 제1 차단축(x), 및 제1 통과축과 제1 차단축에 수직인 제1 두께축(z)을 한정하도록 구성되고, 제1 차단축 및 제1 두께축은 x-z 평면을 형성하고, 미세층들의 패킷은 교번하는 제1 및 제2 미세층들을 포함하고, 제1 미세층들은 이축 복굴절성임 -; 및
제2 통과축 및 제2 차단축을 갖는 흡수 편광기 - 흡수 편광기는 반사 편광기에, 그들 사이에 에어 갭이 없이 그리고 제1 및 제2 통과축들이 실질적으로 정렬되도록 부착되며, 흡수 편광기는 1000 이상의 콘트라스트 비를 가짐 -를 포함하고,
인접한 제1 및 제2 미세층들의 쌍들은 미세층들의 패킷을 따라 광학 반복 유닛(ORU)들을 형성하는데, ORU들은 제1 차단축을 따라 편광된 수직 입사광에 대한 넓은 대역 반사율을 제공하는 구배를 갖는 물리적 두께 프로파일을 정의하고, ORU들은 물리적 두께 프로파일 및 광학 기하형상의 함수로서의 각각의 공진 파장들을 갖고;
ORU들은 패킷의 반대편 단부들을 한정하는 제1 ORU 및 마지막 ORU를 포함하고, 마지막 ORU는 제1 ORU보다 흡수 편광기에 더 가깝고, 물리적 두께 프로파일은, 마지막 ORU에 근접한 ORU들이 제1 ORU에 근접한 ORU들의 평균 물리적 두께보다 더 큰 평균 물리적 두께를 갖도록 되고;
물리적 두께 프로파일의 고유 대역폭 기반 박스카 평균은 IB-평탄화된 두께 프로파일을 산출하는데, IB-평탄화된 두께 프로파일은 ORU들 각각에서 정의되고;
ORU들은,
P-편광된 광이 80도의 편각(θ)으로 x-z 평면에 입사되는 경사 광학 기하형상에 대해 450 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(450) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(450)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 450 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -;
경사 광학 기하형상에 대해 600 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(600) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(600)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 600 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -; 및
마지막 ORU와 선택적으로 동일할 수 있고, 경사 광학 기하형상에 대해 645 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(645) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(645)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 645 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -를 추가로 포함하고,
IB-평탄화된 두께 프로파일은 ORU(450)으로부터 ORU(600)으로의 범위에 걸친 제1 평균 기울기, 및 ORU(600)으로부터 ORU(645)로의 범위에 걸친 제2 평균 기울기를 갖고, 제1 평균 기울기에 대한 제2 평균 기울기의 비는 1.8 이하이다.
항목 2는, 임의의 주어진 ORU에서 평가되는 바와 같은 IB-평탄화된 두께 프로파일이, 주어진 ORU의 공진 파장에서 패킷의 반사율에 일관되게 기여하는 실질적으로 그러한 ORU들만을 포함하는, 항목 1의 라미네이트이다.
항목 3은, 임의의 주어진 ORU에서 평가되는 바와 같은 IB-평탄화된 두께 프로파일이, 주어진 ORU의 각각의 측부 상의 최근접 이웃들인 미리결정된 수의 ORU들을 포함하는, 항목 1의 라미네이트이다.
항목 4는, 미리결정된 수가 20 이하인, 항목 3의 라미네이트이다.
항목 5는, 미리결정된 수가 5 이상인, 항목 3의 라미네이트이다.
항목 6은, 미리결정된 수가 10인, 항목 3의 라미네이트이다.
항목 7은, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(450)의 공진 파장이 455 nm 미만이고, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(600)의 공진 파장이 605 nm 미만이고, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(645)의 공진 파장이 650 nm 미만인, 임의의 선행하는 항목의 라미네이트이다.
항목 8은, 제2 미세층들이 실질적으로 등방성인, 임의의 선행하는 항목의 라미네이트이다.
항목 9는, 제1 및 제2 미세층들이 각각 상이한 제1 및 제2 중합체 재료들을 포함하는, 임의의 선행하는 항목의 라미네이트이다.
항목 10은, 반사 편광기가 50 마이크로미터 미만의 물리적 두께를 갖는, 임의의 선행하는 항목의 라미네이트이다.
항목 11은, 반사 편광기의 물리적 두께가 20 내지 40 마이크로미터의 범위에 있는, 항목 10의 라미네이트이다.
항목 12는, 라미네이트가 반사 편광기, 흡수 편광기, 및 반사 편광기를 흡수 편광기에 접합시키는 접착제층으로 본질적으로 이루어지는, 임의의 선행하는 항목의 라미네이트이다.
항목 13은, 미세층들의 패킷이, 400 내지 700 nm의 파장 범위에 걸쳐 평균적으로, 통과 상태 편광에 대해 80% 이상 그리고 차단 상태 편광에 대해 15% 미만의 수직 입사 투과율을 반사 편광기에 제공하는, 임의의 선행하는 항목의 라미네이트이다.
항목 14는 광학 간섭에 의해 광을 반사 및 투과시키는 미세층들의 단지 하나의 패킷만을 갖는 반사 편광기로서, 미세층들의 패킷은 통과축(y), 차단축(x), 및 통과축과 차단축에 수직인 두께축(z)을 한정하도록 구성되고, 차단축 및 두께축은 x-z 평면을 형성하고, 미세층들의 패킷은 교번하는 제1 및 제2 미세층들을 포함하고, 제1 미세층들은 이축 복굴절성이고;
인접한 제1 및 제2 미세층들의 쌍들은 미세층들의 패킷을 따라 광학 반복 유닛(ORU)들을 형성하고, ORU들은 차단축을 따라 편광된 수직 입사광에 대한 넓은 대역 반사율을 제공하는 구배를 갖는 물리적 두께 프로파일을 정의하고, ORU들은 물리적 두께 프로파일 및 광학 기하형상의 함수로서의 각각의 공진 파장들을 갖고;
ORU들은 패킷의 반대편 단부들을 한정하는 제1 ORU 및 마지막 ORU를 포함하고, 물리적 두께 프로파일은, 마지막 ORU에 근접한 ORU들이 제1 ORU에 근접한 ORU들의 평균 물리적 두께보다 더 큰 평균 물리적 두께를 갖도록 되고;
물리적 두께 프로파일의 고유 대역폭 기반 박스카 평균은 IB-평탄화된 두께 프로파일을 산출하는데, IB-평탄화된 두께 프로파일은 ORU들 각각에서 정의되고;
ORU들은,
P-편광된 광이 80도의 편각(θ)으로 x-z 평면에 입사되는 경사 광학 기하형상에 대해 450 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(450) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(450)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 450 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -;
경사 광학 기하형상에 대해 600 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(600) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(600)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 600 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -; 및
마지막 ORU와 선택적으로 동일할 수 있고, 경사 광학 기하형상에 대해 645 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(645) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(645)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 645 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -를 추가로 포함하고,
IB-평탄화된 두께 프로파일은 ORU(450)으로부터 ORU(600)으로의 범위에 걸친 제1 평균 기울기, 및 ORU(600)으로부터 ORU(645)로의 범위에 걸친 제2 평균 기울기를 갖고, 제1 평균 기울기에 대한 제2 평균 기울기의 비는 1.8 이하이다.
항목 15는, 임의의 주어진 ORU에서 평가되는 바와 같은 IB-평탄화된 두께 프로파일이, 주어진 ORU의 공진 파장에서 패킷의 반사율에 일관되게 기여하는 실질적으로 그러한 ORU들만을 포함하는, 항목 14의 편광기이다.
항목 16은, 임의의 주어진 ORU에서 평가되는 바와 같은 IB-평탄화된 두께 프로파일이, 주어진 ORU의 각각의 측부 상의 최근접 이웃들인 미리결정된 수의 ORU들을 포함하는, 항목 14의 편광기이다.
항목 17은, 미리결정된 수가 20 이하인, 항목 16의 편광기이다.
항목 18은, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(450)의 공진 파장이 455 nm 미만이고, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(600)의 공진 파장이 605 nm 미만이고, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(645)의 공진 파장이 650 nm 미만인, 항목 14 내지 항목 17 중 임의의 항목의 편광기이다.
항목 19는, 제2 미세층들이 실질적으로 등방성인, 항목 14 내지 항목 18 중 임의의 항목의 편광기이다.
항목 20은 라미네이트로서, 라미네이트는
항목 14의 반사 편광기 - 통과축은 제1 통과축이고, 차단축은 제1 차단축임 -; 및
제2 통과축 및 제2 차단축을 갖는 흡수 편광기 - 흡수 편광기는 반사 편광기에, 그들 사이에 에어 갭이 없이 그리고 제1 및 제2 통과축들이 실질적으로 정렬되도록 부착되며, 흡수 편광기는 1000 이상의 콘트라스트 비를 가짐 -를 포함하고,
마지막 ORU는 제1 ORU보다 흡수 편광기에 더 가깝다.
달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 사용된 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 숫자들은 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에 기재된 수치 파라미터들은 본 출원의 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치들이다. 청구범위의 범주에 균등론을 적용하는 것을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 디지트(digits)의 숫자의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 임의의 수치 값들이 본 명세서에 기술된 특정 예에 기재되는 경우, 그들은 합리적으로 가능한 한 정확히 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 아마 시험 또는 측정 한계와 연관된 오차를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이며, 본 발명은 본 명세서에 기재된 예시적인 실시 형태들로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 독자는, 달리 지시되지 않는 한, 하나의 개시된 실시 형태들의 특징이 또한 다른 모든 개시된 실시 형태들에 적용될 수 있다고 생각하여야 한다. 또한, 본 명세서에서 언급된 모든 미국 특허, 특허 출원 공보, 및 다른 특허와 비-특허 문헌이 전술한 개시 내용과 모순되지 않는 정도로 참고로 포함된다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (20)

  1. 라미네이트로서,
    광학 간섭에 의해 광을 반사 및 투과시키는 미세층들의 단지 하나의 패킷만을 갖는 반사 편광기 - 미세층들의 패킷은 제1 통과축(pass axis)(y), 제1 차단축(block axis)(x), 및 제1 통과축과 제1 차단축에 수직인 제1 두께축(thickness axis)(z)을 한정하도록 구성되고, 제1 차단축 및 제1 두께축은 x-z 평면을 형성하고, 미세층들의 패킷은 교번하는 제1 및 제2 미세층들을 포함하고, 제1 미세층들은 이축 복굴절성임 -; 및
    제2 통과축 및 제2 차단축을 갖는 흡수 편광기 - 흡수 편광기는 반사 편광기에, 그들 사이에 에어 갭이 없이 그리고 제1 및 제2 통과축들이 실질적으로 정렬되도록 부착되며, 흡수 편광기는 1000 이상의 콘트라스트 비(contrast ratio)를 가짐 -를 포함하고,
    인접한 제1 및 제2 미세층들의 쌍들은 미세층들의 패킷을 따라 광학 반복 유닛(optical repeat unit, ORU)들을 형성하는데, ORU들은 제1 차단축을 따라 편광된 수직 입사광에 대한 넓은 대역 반사율을 제공하는 구배를 갖는 물리적 두께 프로파일을 정의하고, ORU들은 물리적 두께 프로파일 및 광학 기하형상의 함수로서의 각각의 공진 파장들을 갖고;
    ORU들은 패킷의 반대편 단부들을 한정하는 제1 ORU 및 마지막 ORU를 포함하고, 마지막 ORU는 제1 ORU보다 흡수 편광기에 더 가깝고, 물리적 두께 프로파일은, 마지막 ORU에 근접한 ORU들이 제1 ORU에 근접한 ORU들의 평균 물리적 두께보다 더 큰 평균 물리적 두께를 갖도록 되고;
    물리적 두께 프로파일의 고유 대역폭 기반 박스카 평균(boxcar average)은 IB-평탄화된 두께 프로파일을 산출하는데, IB-평탄화된 두께 프로파일은 ORU들 각각에서 정의되고;
    ORU들은,
    P-편광된 광이 80도의 편각(polar angle)(θ)으로 x-z 평면에 입사되는 경사 광학 기하형상에 대해 450 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한, 공진 파장을 갖는 ORU(450) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(450)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 450 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -;
    경사 광학 기하형상에 대해 600 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(600) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(600)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 600 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -; 및
    마지막 ORU와 선택적으로 동일할 수 있고, 경사 광학 기하형상에 대해 645 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(645) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(645)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 645 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -를 추가로 포함하고,
    IB-평탄화된 두께 프로파일은 ORU(450)으로부터 ORU(600)으로의 범위에 걸친 제1 평균 기울기, 및 ORU(600)으로부터 ORU(645)로의 범위에 걸친 제2 평균 기울기를 갖고, 제1 평균 기울기에 대한 제2 평균 기울기의 비는 1.8 이하인, 라미네이트.
  2. 제1항에 있어서, 임의의 주어진 ORU에서 평가되는 바와 같은 IB-평탄화된 두께 프로파일은, 주어진 ORU의 공진 파장에서 패킷의 반사율에 일관되게 기여하는 실질적으로 그러한 ORU들만을 포함하는, 라미네이트.
  3. 제1항에 있어서, 임의의 주어진 ORU에서 평가되는 바와 같은 IB-평탄화된 두께 프로파일은, 주어진 ORU의 각각의 측부 상의 최근접 이웃들인 미리결정된 수의 ORU들을 포함하는, 라미네이트.
  4. 제3항에 있어서, 미리결정된 수는 20 이하인, 라미네이트.
  5. 제3항에 있어서, 미리결정된 수는 5 이상인, 라미네이트.
  6. 제3항에 있어서, 미리결정된 수는 10인, 라미네이트.
  7. 제1항에 있어서, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(450)의 공진 파장은 455 nm 미만이고, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(600)의 공진 파장은 605 nm 미만이고, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(645)의 공진 파장은 650 nm 미만인, 라미네이트.
  8. 제1항에 있어서, 제2 미세층들은 실질적으로 등방성인, 라미네이트.
  9. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 미세층들은 각각 상이한 제1 및 제2 중합체 재료들을 포함하는, 라미네이트.
  10. 제1항에 있어서, 반사 편광기는 50 마이크로미터 미만의 물리적 두께를 갖는, 라미네이트.
  11. 제10항에 있어서, 반사 편광기의 물리적 두께는 20 내지 40 마이크로미터의 범위에 있는, 라미네이트.
  12. 제1항에 있어서, 라미네이트는 반사 편광기, 흡수 편광기, 및 반사 편광기를 흡수 편광기에 접합시키는 접착제층으로 본질적으로 이루어지는, 라미네이트.
  13. 제1항에 있어서, 미세층들의 패킷은, 400 내지 700 nm의 파장 범위에 걸쳐 평균적으로, 통과 상태 편광에 대해 80% 이상 그리고 차단 상태 편광에 대해 15% 미만의 수직 입사 투과율을 반사 편광기에 제공하는, 라미네이트.
  14. 광학 간섭에 의해 광을 반사 및 투과시키는 미세층들의 단지 하나의 패킷만을 갖는 반사 편광기로서, 미세층들의 패킷은 통과축(y), 차단축(x), 및 통과축과 차단축에 수직인 두께축(z)을 한정하도록 구성되고, 차단축 및 두께축은 x-z 평면을 형성하고, 미세층들의 패킷은 교번하는 제1 및 제2 미세층들을 포함하고, 제1 미세층들은 이축 복굴절성이고;
    인접한 제1 및 제2 미세층들의 쌍들은 미세층들의 패킷을 따라 광학 반복 유닛(ORU)들을 형성하고, ORU들은 차단축을 따라 편광된 수직 입사광에 대한 넓은 대역 반사율을 제공하는 구배를 갖는 물리적 두께 프로파일을 정의하고, ORU들은 물리적 두께 프로파일 및 광학 기하형상의 함수로서의 각각의 공진 파장들을 갖고;
    ORU들은 패킷의 반대편 단부들을 한정하는 제1 ORU 및 마지막 ORU를 포함하고, 물리적 두께 프로파일은, 마지막 ORU에 근접한 ORU들이 제1 ORU에 근접한 ORU들의 평균 물리적 두께보다 더 큰 평균 물리적 두께를 갖도록 되고;
    물리적 두께 프로파일의 고유 대역폭 기반 박스카 평균은 IB-평탄화된 두께 프로파일을 산출하는데, IB-평탄화된 두께 프로파일은 ORU들 각각에서 정의되고;
    ORU들은,
    P-편광된 광이 80도의 편각(θ)으로 x-z 평면에 입사되는 경사 광학 기하형상에 대해 450 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한, 공진 파장을 갖는 ORU(450) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(450)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 450 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -;
    경사 광학 기하형상에 대해 600 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(600) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(600)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 600 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -; 및
    마지막 ORU와 선택적으로 동일할 수 있고, 경사 광학 기하형상에 대해 645 nm 이상의, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 공진 파장을 갖는 ORU(645) - 제1 ORU를 포함하는 ORU(645)의 측부 상에 배치된 모든 ORU들은 경사 광학 기하형상에서 IB-평탄화된 두께 프로파일에 대해 645 nm 미만의 공진 파장들을 가짐 -를 추가로 포함하고,
    IB-평탄화된 두께 프로파일은 ORU(450)으로부터 ORU(600)으로의 범위에 걸친 제1 평균 기울기, 및 ORU(600)으로부터 ORU(645)로의 범위에 걸친 제2 평균 기울기를 갖고, 제1 평균 기울기에 대한 제2 평균 기울기의 비는 1.8 이하인, 편광기.
  15. 제14항에 있어서, 임의의 주어진 ORU에서 평가되는 바와 같은 IB-평탄화된 두께 프로파일은, 주어진 ORU의 공진 파장에서 패킷의 반사율에 일관되게 기여하는 실질적으로 그러한 ORU들만을 포함하는, 편광기.
  16. 제14항에 있어서, 임의의 주어진 ORU에서 평가되는 바와 같은 IB-평탄화된 두께 프로파일은, 주어진 ORU의 각각의 측부 상의 최근접 이웃들인 미리결정된 수의 ORU들을 포함하는, 편광기.
  17. 제16항에 있어서, 미리결정된 수는 20 이하인, 편광기.
  18. 제14항에 있어서, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(450)의 공진 파장은 455 nm 미만이고, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(600)의 공진 파장은 605 nm 미만이고, IB-평탄화된 두께 프로파일에 대한 ORU(645)의 공진 파장은 650 nm 미만인, 편광기.
  19. 제14항에 있어서, 제2 미세층들은 실질적으로 등방성인, 편광기.
  20. 라미네이트로서,
    제14항의 반사 편광기 - 통과축은 제1 통과축이고, 차단축은 제1 차단축임 -; 및
    제2 통과축 및 제2 차단축을 갖는 흡수 편광기 - 흡수 편광기는 반사 편광기에, 그들 사이에 에어 갭이 없이 그리고 제1 및 제2 통과축들이 실질적으로 정렬되도록 부착되며, 흡수 편광기는 1000 이상의 콘트라스트 비를 가짐 -를 포함하고,
    마지막 ORU는 제1 ORU보다 흡수 편광기에 더 가까운, 라미네이트.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201812353A (zh) 2016-09-13 2018-04-01 美商3M新設資產公司 具有針對依傾斜角度之低顏色定製之厚度分布之單封包反射偏振器
WO2019069214A2 (en) 2017-10-02 2019-04-11 3M Innovative Properties Company PARTIAL REFLECTOR FOR CORRECTING A CHROMATIC VARIATION
CN112789529B (zh) * 2018-09-27 2023-04-14 东洋纺株式会社 多层层叠膜
KR102532479B1 (ko) * 2018-09-27 2023-05-16 도요보 가부시키가이샤 다층 적층 필름
KR102642890B1 (ko) * 2018-09-27 2024-03-05 도요보 가부시키가이샤 다층 적층 필름
WO2022232047A2 (en) * 2021-04-26 2022-11-03 Meta Platforms Technologies, Llc Multilayer organic solid thin films having a biaxial refractive index

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006062281A (ja) * 2004-08-30 2006-03-09 Teijin Dupont Films Japan Ltd 光学フィルム積層体およびそれを含む液晶表示装置
JP2015169769A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 帝人株式会社 多層一軸延伸フィルム、ならびにそれからなる反射型偏光板、ｉｐｓ方式液晶ディスプレイ装置用光学部材およびｉｐｓ方式液晶ディスプレイ装置

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6096375A (en) 1993-12-21 2000-08-01 3M Innovative Properties Company Optical polarizer
US5882774A (en) 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
US6025897A (en) 1993-12-21 2000-02-15 3M Innovative Properties Co. Display with reflective polarizer and randomizing cavity
US5808794A (en) 1996-07-31 1998-09-15 Weber; Michael F. Reflective polarizers having extended red band edge for controlled off axis color
US6049419A (en) 1998-01-13 2000-04-11 3M Innovative Properties Co Multilayer infrared reflecting optical body
US6111697A (en) * 1998-01-13 2000-08-29 3M Innovative Properties Company Optical device with a dichroic polarizer and a multilayer optical film
US6157490A (en) * 1998-01-13 2000-12-05 3M Innovative Properties Company Optical film with sharpened bandedge
US6531230B1 (en) * 1998-01-13 2003-03-11 3M Innovative Properties Company Color shifting film
US6808658B2 (en) 1998-01-13 2004-10-26 3M Innovative Properties Company Method for making texture multilayer optical films
US6590707B1 (en) * 2000-03-31 2003-07-08 3M Innovative Properties Company Birefringent reflectors using isotropic materials and form birefringence
US6949212B2 (en) 2002-11-27 2005-09-27 3M Innovative Properties Company Methods and devices for stretching polymer films
WO2006025548A1 (ja) 2004-08-30 2006-03-09 Teijin Dupont Films Japan Limited 光学フィルム積層体
EP1824791A1 (de) 2004-12-06 2007-08-29 Basf Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur behandlung von pflanzenschutzmittelhaltigem abwasser
US7791687B2 (en) 2006-12-21 2010-09-07 3M Innovative Properties Company Display including reflective polarizer
JP2008158365A (ja) 2006-12-26 2008-07-10 Hitachi Ltd 投射型映像表示装置
JP5336475B2 (ja) 2007-05-20 2013-11-06 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光リサイクリング中空キャビティー型ディスプレイ・バックライト
MY163688A (en) * 2008-03-31 2017-10-13 3M Innovative Properties Co Low layer count reflective polarizer with optimized gain
JP5706332B2 (ja) * 2008-11-19 2015-04-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 極方向及び方位方向の両方における出力制限を有する反射性フィルムの組み合わせ体並びに関連する構成
WO2010075373A1 (en) * 2008-12-22 2010-07-01 3M Innovative Properties Company Multilayer optical films suitable for bi-level internal patterning
JP2010250025A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Hitachi Displays Ltd 偏光素子とその製造方法および液晶表示装置
JP5898085B2 (ja) * 2009-10-24 2016-04-06 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 低減した色を有する浸漬された非対称反射体
KR101789839B1 (ko) * 2009-10-24 2017-10-25 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 선택된 입사 평면에서 각방향 구속을 갖는 침지형 반사 편광기
US20110115109A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Skc Haas Display Films Co., Ltd. Method of manufacturing a reflective polarizer
EP2514592B1 (en) * 2009-12-18 2014-08-20 Teijin Limited Multi-layer stretch film
WO2011139618A2 (en) 2010-05-07 2011-11-10 3M Innovative Properties Company Feedblock for manufacturing multilayer polymeric films
CN105652358B (zh) * 2010-05-21 2019-01-22 3M创新有限公司 部分反射型多层光学膜
JP2014142367A (ja) 2011-05-13 2014-08-07 Sharp Corp 機能性光学フィルムおよびこれを備えた液晶調光素子
CN102521807B (zh) * 2011-12-02 2013-09-25 中国科学院自动化研究所 利用颜色空间分布对颜色进行传递的方法
US9081147B2 (en) * 2012-01-03 2015-07-14 3M Innovative Properties Company Effective media retarder films with spatially selective birefringence reduction
WO2014085197A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 3M Innovative Properties Company Emissive display with hybrid polarizer
SG11201506508SA (en) * 2013-02-20 2015-09-29 3M Innovative Properties Co Absorbing, reflecting and collimating polarizer stack and backlights incorporating same
US9279921B2 (en) 2013-04-19 2016-03-08 3M Innovative Properties Company Multilayer stack with overlapping harmonics for wide visible-infrared coverage
US9773847B2 (en) * 2013-06-06 2017-09-26 3M Innovative Properties Company Antireflective OLED construction
WO2015034910A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-12 3M Innovative Properties Company Patterned marking of multilayer optical film by thermal conduction
EP3041673A1 (en) 2013-09-06 2016-07-13 3M Innovative Properties Company Multilayer optical film
WO2015035030A1 (en) 2013-09-06 2015-03-12 3M Innovative Properties Company Multilayer reflective polarizer
US9823395B2 (en) * 2014-10-17 2017-11-21 3M Innovative Properties Company Multilayer optical film having overlapping harmonics
US9441718B2 (en) * 2014-10-23 2016-09-13 Valeo Embrayages Hydrokinetic torque coupling device having turbine-piston lockup clutch, and related methods
MY186003A (en) * 2014-12-30 2021-06-14 3M Innovative Properties Co Optical stack including reflective polarizer and compensation film
WO2017087493A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-26 3M Innovative Properties Company Display laminate with single packet biaxially birefringent reflective polarizer
TW201812353A (zh) * 2016-09-13 2018-04-01 美商3M新設資產公司 具有針對依傾斜角度之低顏色定製之厚度分布之單封包反射偏振器
WO2018102193A1 (en) * 2016-11-29 2018-06-07 3M Innovative Properties Company Optical stack

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006062281A (ja) * 2004-08-30 2006-03-09 Teijin Dupont Films Japan Ltd 光学フィルム積層体およびそれを含む液晶表示装置
JP2015169769A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 帝人株式会社 多層一軸延伸フィルム、ならびにそれからなる反射型偏光板、ｉｐｓ方式液晶ディスプレイ装置用光学部材およびｉｐｓ方式液晶ディスプレイ装置

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JP7012113B2 (ja) 2022-01-27

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