KR20160130269A - 다층 광학 필름을 포함하는 광원 - Google Patents

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KR20160130269A
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타오 리우
윌리암 더블유 메릴
마크 이 나피에랄라
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

광원은 광학 필름을 포함하는 상부 면, 확산 반사기를 포함하는 저부 면, 및 상부 면과 저부 면 사이에서 연장되는 입력 면을 갖는 도광체를 포함한다. 조명원이 도광체의 입력 면에 근접하게 배치된다. 광학 필름은 인접한 제1 및 제2 구역을 구비하며, 이때 각각의 구역은 실질적으로 광학 스택의 전체 두께 또는 광학 필름의 적어도 하나의 광학 패킷의 전체 두께에 걸쳐 연장된다. 광원으로부터 도광체에 입사하는 광은 도광체 내에서 전파되고 주로 광학 간섭에 의해서 광학 필름에 의해 반사되거나 투과된다. 적어도 하나의 제1 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역은 실질적으로 동일한 광학 투과율을 갖는다. 적어도 하나의 제2 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 제2 구역은 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다.

Description

다층 광학 필름을 포함하는 광원{LIGHT SOURCE INCORPORATING MULTILAYER OPTICAL FILM}
본 발명은 일반적으로 투과 및 반사 특성이 광학 필름 내에 배치된, 즉 광학 필름에 대해 내부에 있는 층들 사이의 계면(interface)으로부터 반사되는 광의 보강 및 상쇄 간섭에 의해 대부분 결정되는 광학 필름을 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 관련 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도광체(lightguide)는 자동차 조명 장치를 비롯한 많은 응용을 위한 발광 다이오드 및/또는 다른 솔리드 스테이트(solid state) 조명 장치의 사용을 용이하게 한다. 추출 특징부(extraction feature)는 유도된 광이 도광체로부터 빠져나가도록 허용한다. 그러나, 추출 특징부가 광을 산란시키기 때문에, 추출 효율과 조명원의 투명도 사이에 트레이드-오프(trade-off)가 존재한다.
몇몇 실시예는 제1 파장의 광을 방출하는 실질적으로 단색의 조명 장치를 포함하는 광원을 포함한다. 광원은 조명 장치로부터 제1 파장의 광을 수광하기 위한, 조명 장치에 근접한 입력 면(input side), 확산 반사기를 포함하는 저부 면(bottom side), 및 상부 면(top side)을 구비한다. 상부 면은 복수의 층을 갖춘 광학 필름을 포함한다. 각각의 층은 광학 필름의 제1 및 제2 구역에 인접하게 연장되고, 적어도 제1 구역에서 주로 광학 간섭(optical interference)에 의해 광을 투과시키고 반사한다. 복수의 층 중의 적어도 하나의 층은 제1 및 제2 구역에서 상이한 복굴절을 가져서, 제1 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역 각각이 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다. 더 큰 제2 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 구역이 반사율보다 상당히 더 작은 광학 투과율을 갖고, 광학 필름의 제2 구역이 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다.
몇몇 실시예는 패턴을 형성하는 복수의 제1 및 제2 구역을 포함하는 광학 필름을 포함하는 광원에 관한 것이다. 각각의 구역은 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하여서, 광원이 광을 방출할 때, 패턴의 가시성이 시야각(viewing angle) 증가에 따라 증가한다.
몇몇 실시예에서, 광원은 광학 필름을 포함하는 상부 면, 확산 반사기를 포함하는 저부 면, 및 상부 면과 저부 면 사이에서 연장되는 입력 면을 포함하는 도광체를 포함한다. 조명원이 도광체의 입력 면에 근접하게 배치된다. 광학 필름은 인접한 제1 및 제2 구역을 구비하며, 이때 각각의 구역은 광학 스택(optical stack) 또는 광학 필름의 적어도 하나의 광학 패킷(optical packet)의 실질적으로 전체 두께에 걸쳐 연장된다. 광원으로부터 도광체에 입사하는 광은 도광체 내에서 전파되고, 주로 광학 간섭에 의해서 광학 필름에 의해 반사되거나 투과된다. 적어도 하나의 제1 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역은 실질적으로 동일한 광학 투과율을 갖는다. 적어도 하나의 제2 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 제2 구역은 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다.
몇몇 실시예는 재귀반사 층(retroreflecting layer)을 포함하는 광학 시스템에 관한 것이다. 광학 필름이 재귀반사 층 상에 배치되고, 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하는 복수의 교번하는 제1 및 제2 층을 포함한다.
몇몇 실시예는 광원을 포함한다. 광원은 제1 파장의 광을 방출하도록 구성된 실질적으로 단색의 제1 조명 장치, 및 제1 파장 또는 상이한 제2 파장의 광을 방출하도록 구성된 실질적으로 단색의 제2 조명 장치를 포함한다. 광원은 조명 장치로부터 제1 파장의 광을 수광하기 위한, 조명 장치에 근접한 입력 면, 확산 반사기를 포함하는 저부 면, 및 복수의 층을 갖춘 광학 필름을 포함하는 상부 면을 구비한다. 광학 필름은 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하며, 여기서 제1 조명 장치는 제1 기능을 위해 활성화되고 광을 방출하도록 구성되고, 제2 조명 장치는 상이한 제2 기능을 위해 활성화되고 광을 방출하도록 구성된다.
관련 방법, 시스템, 및 물품이 또한 논의된다.
본 출원의 이들 및 다른 태양이 하기의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도, 상기의 개요는 청구된 주제에 대한 제한으로서 해석되어서는 안되며, 그 주제는 절차 수행 동안에 보정될 수 있는 바와 같은 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
도 1a는 몇몇 실시예에 따른 패턴화된 다층 광학 필름(patterned multilayer optical film)을 포함하는 광원의 단면도.
도 1b는 몇 가지 점에서 도 1a의 광원과 유사하고 필터를 포함하는 상부 면을 포함하는 광원의 단면도.
도 1c는 광학 필름의 제2 구역에 인접하게 배열된 렌즈를 포함하는 광원의 단면도.
도 1d 및 도 1e는 도 1a의 광원의 사시도.
도 1f는 재귀반사기 위에 배치된, 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하는 광학 필름을 예시한 도면.
도 1g는 비패턴화된 다층 광학 필름을 포함하는 상부 면 및 재귀반사기를 포함하는 저부 면을 갖춘 광원.
도 1h는 패턴화된 다층 광학 필름을 포함하는 상부 면 및 재귀반사기를 포함하는 저부 면을 갖춘 광원.
도 2a는 패턴을 형성하는 제2 구역을 갖춘 다층 광학 필름의 평면도.
도 2b는 다층 광학 필름을 통한 광 방출의 각도 선택성을 예시한 도면.
도 2c는 다층 광학 필름을 통해 투과된 광의 원추(cone)를 예시한 도면.
도 2d는 다층 광학 필름을 통한 광 방출을 예시한 도면.
도 3은 여러 가지 입사각에 대한 파장에 관한 MOF의 광 투과율의 그래프를 나타낸 도면.
도 4는 다층 광학 필름의 일부의 개략 측면도.
도 5는 다층 광학 필름의 일부의 개략 단면도.
도 6a 내지 도 6c는 몇몇 실시예에 따른 광원의 각도 선택성을 예시한 사진.
도 7a는 2차원 패턴을 포함하는 확산 반사기의 평면도.
도 7b는 반사기가 3차원 형상에 합치하는 3차원 형상을 갖는 저부 면을 갖춘 광원의 측단면도.
도 7c는 반사기 위에 배치된 패턴화된 층을 포함하는 광원의 측단면도.
도 8a 내지 도 8c는 패턴화된 다층 광학 필름 및 3차원 패턴화된 확산 반사기를 갖춘 광원을 예시한 사진.
도 9a 내지 도 9e는 다수의 조명 장치를 갖춘 광원을 예시한 도면.
도 10a 내지 도 10c는 3차원 형성된 비패턴화된 다층 광학 필름을 포함하는 광원을 예시한 도면.
도 10d 내지 도 10f는 3차원 형성된 패턴화된 다층 광학 필름을 포함하는 광원을 예시한 도면.
도 11은 본 명세서에 개시된 다층 광학 필름 실시예들 중 적어도 하나를 포함하는 자동차를 도시한 도면.
도 12는 광원에의 반사기 및 재귀반사기 기능의 통합을 예시한 사진.
도 13a는 프로젝션 시스템에 사용되는 본 명세서에 기술된 바와 같은 광원을 도시한 도면.
도 13b는 프로젝션 시스템에 사용되는 2개의 조명 장치를 포함하는 본 명세서에 기술된 바와 같은 광원을 예시한 도면.
도면들이 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아니다. 도면들에 사용된 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 지시한다. 그러나, 주어진 도면에서 소정 구성요소를 지시하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표지된 다른 도면 내의 그 구성요소를 제한하도록 의도되지 않음이 이해될 것이다.
도 1a는 몇몇 실시예에 따른 다층 광학 필름을 포함하는 광원을 도시한 측단면도이다. 광원(100)은 제1 파장의 광을 방출하도록 구성된 실질적으로 단색의 조명 장치(110)를 포함한다. 조명 장치(110)는 조명 장치(110)로부터 제1 파장의 광을 수광하기 위한 입력 면(120)에 근접하게 배치된다. 광원은 확산 반사기(135)를 포함하는 저부 면(130), 및 다층 광학 필름(MOF)(145)을 포함하는 상부 면(140)을 포함한다. MOF(145)는 일부 광이 인접한 층들 사이의 계면에서 반사되도록 상이한 굴절률(refractive index)을 갖는 개별 층들의 광학 스택을 포함한다. 때때로 "미세층"으로 지칭되는 이들 층은 충분히 얇아서, 복수의 계면에서 반사되는 광이 보강 또는 상쇄 간섭을 겪어 다층 광학 필름에 원하는 반사 또는 투과 특성을 제공한다. 자외선, 가시선, 또는 근적외선 파장의 광을 반사하도록 설계된 다층 광학 필름의 경우, 각각의 미세층은 일반적으로 약 1 μm 미만의 광학적 두께(물리적 두께에 굴절률을 곱한 것)를 갖는다. 그러나, 다층 광학 필름의 외측 표면에 있는 스킨 층, 또는 광학 스택 내의 미세층들의 밀착 그룹들("스택들" 또는 "패킷들"로 알려짐)을 분리하기 위해 다층 광학 필름 내에 배치된 보호 경계 층(protective boundary layer, PBL)과 같은 더 두꺼운 층이 또한 포함될 수 있다. 몇몇 설계에서, 광학 패킷은 반복 단위(repeat unit) 내에 2개 초과의 층을 포함할 수 있다.
MOF(145)는 하나 이상의 광학 패킷을 포함할 수 있는 광학 스택 내에 복수의 층을 포함하며, 여기서 광학 스택 내의 각각의 층은 광학 필름(145)의 제1 구역(141) 및 제2 구역(142)에 인접하게 연장된다. MOF의 층들은 적어도 제1 구역(141)에서 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사한다. 몇몇 실시예에서, MOF(145)는 제1 및 제2 구역(141, 142) 둘 모두에서 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사한다. MOF(145)의 복수의 층 중의 적어도 하나의 층은 제1 및 제2 구역(141, 142)에서 상이한 복굴절을 갖는다. 제1 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, MOF(145)의 제1 및 제2 구역(141, 142) 각각은 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다. 더 큰 제2 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, MOF(145)의 각각의 제1 구역(141)은 반사율보다 상당히 더 작은 광학 투과율을 갖고, MOF(145)의 각각의 제2 구역(142)은 제1 구역(141)보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다.
도 1a의 광원은 MOF(145)와 확산 반사기(135) 사이에 배치된 웨지 중실형 도광 영역(wedge solid lightguiding region)(150)을 예시한다. 도광체(150)와 MOF(145) 사이에 그리고/또는 도광체(150)와 반사기(135) 사이에 공기 간극(198, 199)이 있을 수 있다. 광(197)이 도광 영역(150)을 따라 전파되고, 도광 영역(150)으로부터 높은 각도로, 예컨대 도광체(150)의 표면에 거의 평행하게 추출된다. 추출된 광의 각도 분포는 도광체(150)의 형상에 좌우된다. 거의 광의 절반이 도광체(150)의 상부 표면으로부터 추출되고, 나머지 광이 저부 표면으로부터 추출된다.
도광 영역(150)의 저부 표면으로부터 추출되는 광은 확산 후방 반사기(135)에 의해 반사된다. 다층 광학 필름(145)의 광학 특성으로 인해, 도광 영역(150)의 상부 표면으로부터 추출되는 광의 대부분은 다시 확산 후방 반사기(135)로 반사되고 재순환되어 유용한 광이 된다. 도광 영역(150)에 의해 추출되는 광은 높은 각도 상태에 있고, 다층 광학 필름은 높은 각도 광의 상당한 양을 반사하고 수직 입사 광을 높은 효율로 투과시킨다. 따라서, 도광 영역(150)은 추출 특징부 없이 광학적으로 투명하도록 제조될 수 있다. 저부 면 상에 한정된 패턴은 조명 장치가 켜져 있든지 꺼져 있든지 상관없이 고 콘트라스트(contrast)로 관찰될 수 있다.
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 패턴은 또한 다층 광학 필름 내에 한정될 수 있다.
제1 및 제2 구역(141, 142)은 패턴을 형성하도록 배열될 수 있으며, 이때 각각의 구역은 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사한다. 광원(100)이 광을 방출할 때, 패턴의 가시성은 시야각 증가에 따라 증가한다.
패턴의 가시성은 제1 구역(141)과 제2 구역(142) 사이의 콘트라스트가 시야각 증가에 따라 증가하는 것에 의해 시야각 증가에 따라 증가한다.
몇몇 실시예에서, 각각의 구역(141, 142)은 MOF(145)의 광학 스택의 실질적으로 전체 두께에 걸쳐 또는 MOF(145)의 광학 스택 내의 적어도 하나의 광학 패킷의 실질적으로 전체 두께에 걸쳐 연장된다. 광원(110)으로부터 도광 영역(150)에 입사하는 광은 도광 영역(150) 내에서 전파되고, 광학 필름(145)에 의해서 주로 광학 간섭에 의해 반사되거나 투과된다. 적어도 하나의 제1 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 광학 필름(145)의 제1 및 제2 구역(141, 142)은 실질적으로 동일한 광학 투과율을 갖는다. 적어도 하나의 제2 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 제2 구역(142)은 광학 필름(145)의 제1 구역(141)보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다.
몇몇 실시예에 따르면, 조명 장치(110)는 후방 반사기(111), 및 후방 반사기(111)와 광원(100)의 입력 면(120) 사이에 배치된 조명원(112)을 포함한다. 조명원(112)은 예를 들어 램프, 냉음극관, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 레이저, 및 수직 공동 표면-방출 레이저(vertical cavity surface-emitting laser, VCSEL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에 따르면, 조명 장치(110)는 전자기 방사선 스펙트럼의 가시 파장 영역 내에 있는 제1 파장의 광을 방출한다. 예를 들어, 제1 파장은 전자기 방사선 스펙트럼의 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 파장 영역 내에 있을 수 있다. 조명 장치(110)는 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
도 1d 및 도 1e는 광원(100)의 평면도 및 사시도를 제공한다. 도 1d 및 도 1e에 예시된 바와 같이, 조명 장치는 광원(100)의 입력 면(120)을 따라 배열된 다수의 조명원(112)을 포함할 수 있다. 다수의 조명원(112)은 제1 파장의 단색 광을 방출하도록 선택될 수 있다.
광원은 입력 면(120), 저부 면(130) 및 상부 면(140)이 그것들 사이에 도광 영역(150)을 한정하도록 배열된다. 몇몇 태양에 따르면, 도광 영역(150)은 중실형 도광 영역일 수 있다. 다른 태양에 따르면, 도광 영역(150)은 중공형 도광 영역일 수 있다. 선택적으로, 그리고 도 1a에 예시된 바와 같이, 상부 면(140)과 저부 면(130) 사이의 분리는 광원(100)의 길이를 따라 감소한다. 몇몇 구현예에서, 분리에 있어서의 이러한 감소는 또한, 광원(100)의 길이를 따라 또한 감소하는 다층 광학 필름(145)과 확산 반사기(135) 사이의 분리에 대응한다.
광원(100)의 저부 면(130)은 주로 확산 표면 반사기를 포함할 수 있거나 주로 확산 체적 반사기를 포함할 수 있는 확산 반사기(135)를 포함한다. 몇몇 구현예에서, 확산 반사기(135)는 재귀반사기여서, 광원(100)이 상부 면(140)과 저부 면(130) 사이에 배치된 재귀반사기 층을 포함한다. 다양한 실시예에서, 재귀반사기는 프리즘 재귀반사기, 복수의 큐브-코너 요소(cube-corner element), 렌즈-미러 재귀반사기, 및/또는 복수의 구형 비드(bead)일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다.
MOF(145)와 도광 영역 사이에 그리고/또는 확산 반사기와 도광 영역 사이에 배치된 공기 간극이 있을 수 있다.
도 1b는 많은 점에서 도 1a에 도시된 광원(100)과 유사한 광원(101)의 측단면도이며, 여기서 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 지시한다. 도 1b의 광원(101)은 MOF(145)를 따라 배치된 선택적인 필터 층(160)을 포함한다. 필터 층(160)을 포함하는 구성은 차 신호 구현예에서 유용할 수 있으며, 여기서 필터(160)는 적색 및/또는 호박색 광이 광원(101)으로부터 방출되도록 허용한다.
도 1c는 많은 점에서 도 1a에 도시된 광원(100)과 유사한 광원(102)의 측단면도이며, 여기서 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 지시한다. 도 1c에 의해 예시된 바와 같이, 다층 광학 필름(145)은 MOF(145)의 적어도 하나의 제2 구역(142) 위에 배치된 적어도 하나의 광학 렌즈(146)를 포함한다. 광학 렌즈(146)는 제2 구역(142) 상에 배치되고 그것과 정렬될 수 있고, 다층 광학 필름의 제2 구역(142)에 의해 투과되는 제1 파장의 광의 방향을 변화시키도록 구성될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 다층 광학 필름(145)은 복수의 이격된 제2 구역(142)을 포함하며, 이때 각각의 제2 구역(142)은 상이한 광학 렌즈(146)에 대응하고 그것과 정렬된다. 광학 렌즈(146)는 제2 구역에 의해 투과되는 제1 파장의 광의 방향을 변화시킨다. 다양한 실시예에서, 렌즈는 제1 구역에 걸쳐, 제1 및 제2 구역 둘 모두에 걸쳐, 또는 제1 구역의 일부에 걸쳐 그리고/또는 제2 구역의 일부에 걸쳐 연장될 수 있다.
도 1f의 단면도에 도시된 바와 같이, 몇몇 실시예는 재귀반사 층(166), 및 재귀반사 층(166) 상에 또는 그것 위에 배치된 다층 광학 필름(165)을 포함하는 광학 시스템(103)을 포함한다. 층(166)은 불연속적으로 재귀반사성일 수 있다. 예를 들어, 층(166)은 일부 영역에서는 재귀반사성이고 다른 영역에서는 그렇지 않을 수 있다. 재귀반사 층(166)과 다층 광학 필름(165) 사이에 공기 간극 및/또는 도광 영역이 있을 수 있지만, 그러할 필요는 없다. 다층 광학 필름(165)은 제1 파장의 광을 주로 광학 간섭에 의해 투과시키고 반사하는 복수의 교번하는 제1 및 제2 층을 포함한다. 재귀반사 층(166)은 광학 시스템(103)의 다층 광학 필름 측으로부터 재귀반사 층(166)에 입사하는 광을 재귀반사한다. 다양한 실시예에서, 재귀반사기(166)는 프리즘 재귀반사기, 복수의 큐브-코너 요소, 렌즈-미러 재귀반사기, 및/또는 복수의 구형 비드일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다.
일반적으로, 시스템(103)의 재귀반사 층(165)에 의해 반사되는 광의 색은 비패턴화된 또는 패턴화된 다층 광학 필름(165)을 통해 투과되는, 재귀반사 층(165)에 의해 반사되는 광의 시야각에 좌우된다. 광의 색은 재귀반사 층(166)에 의해 반사되고 다층 광학 필름(165)의 패턴화된 구역을 통해 투과되는 광의 시야각과는 독립적이다.
광학 시스템(103)은 다층 광학 필름이 다수의 광학 패킷을 포함하는 경우 다양한 색 조합을 제공할 수 있다. 예시적인 2 광학 패킷 시스템에서, 제1 광학 패킷은 제1 파장 범위 내의 파장을 갖는, 필름에 수직인 입사각의 광에 대해 반사성일 수 있고, 제2 광학 패킷은 제1 파장 범위와는 상이한 제2 파장 범위 내의, 필름에 수직인 입사각의 광에 대해 반사성일 수 있다. 광학 패킷들 각각은 개별적으로 패턴화되거나 비패턴화될 수 있다.
표 1은 필름 표면에 수직인 입사 광에 대해 680 nm 초과의 파장에 대해 반사성인 다층 광학 필름을 갖춘, 도 1f에 도시된 시스템(103)과 유사한, 광학 시스템에 의해 반사되는 색을 열거한다. 이러한 필름에 대한 투과 특성이 도 3과 관련하여 논의된다. 표 1은 또한 2개의 광학 패킷을 포함하는 다층 광학 필름을 갖춘, 도 1f에 도시된 시스템(103)과 유사한, 광학 시스템에 의해 반사되는 색을 열거하는데: 제1 광학 패킷은 680 nm 초과의 파장을 갖고 필름 표면에 수직으로 입사하는 광에 대해 반사성이고, 제2 광학 패킷은 600 nm 미만의 파장을 갖고 필름 표면에 수직으로 입사하는 광에 대해 반사성이다. 표 1은 다층 광학 필름의 비패턴화된 영역(제1 구역) 및 패턴화된 영역(제2 구역)에 대한, 그리고 투명하거나 적색인 외측 층(렌즈)에 대한 색을 열거한다. 표 1에 표로 작성된 결과는 백색 광이 다층 광학 필름에 수직으로 입사하는 도 1f에 도시된 바와 같은 광학 시스템을, 그리고 다층 광학 필름과 재귀반사 층 사이의 임의의 공간 또는 공기 간극은 무시해도 될 정도임을 가정한다.
[표 1]
Figure pct00001
몇몇 실시예에서, 광학 시스템은 각각 도 1g 및 도 1h의 광원(104, 105)의 측단면도에 의해 예시된 바와 같이, 조명 장치 및 도광 영역을 포함하는 광원일 수 있다. 광원(104, 105)은 재귀반사 층(166)과 다층 광학 필름(181, 182) 사이에 배치될 수 있는 조명원(167)을 포함하는 조명 장치(170)를 포함한다. 도 1g 및 도 1h에 예시된 바와 같이, 광원(104, 105)은 재귀반사 층(166)과 다층 광학 필름(181, 182) 사이에서 연장되는 입력 면(168)을 포함할 수 있으며, 여기서 조명원(167)은 입력 면(168)에 근접하게 배치된다.
몇몇 경우에, 조명 장치(170)는 후방 반사기(180)를 포함하고, 조명원(167)은 후방 반사기(180)와 광원(104, 105)의 입력 면(168) 사이에 배열된다. 앞서 논의된 바와 같이, 조명원(167)은 예를 들어 램프, 냉음극관, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 레이저, 및 수직 공동 표면-방출 레이저(VCSEL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 조명 장치(170)는 전자기 방사선 스펙트럼의 가시 파장 영역 내에 있는 제1 파장의 단색 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장은 전자기 방사선 스펙트럼의 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 파장 영역 내에 있을 수 있고, 조명 장치(170)는 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
광원(104, 105)은 입력 면(168), 저부 면(124, 125) 및 상부 면(114, 115)이 그것들 사이에 도광 영역(151)을 한정하도록 배열될 수 있다. 도 1a와 관련하여 앞서 논의된 바와 같이, 도광 영역(151)은 중실형 또는 중공형일 수 있다. 몇몇 구성에서, 상부 면과 저부 면 사이의 분리는 광원의 길이를 따라 감소한다. 몇몇 구현예에서, 분리에 있어서의 이러한 감소는 또한 광원의 길이를 따라 감소하는 다층 광학 필름과 재귀반사 층 사이의 분리에 대응한다.
도 1h에 의해 예시된 몇몇 구현예에 따르면, 다층 광학 필름(182)의 각각의 층은 다층 광학 필름(182)의 제1 구역(171) 및 제2 구역(172)에 인접하게 연장된다. 다층 광학 필름(182)의 복수의 층 중의 적어도 하나의 층은 제1 구역(171) 및 제2 구역(172)에서 상이한 복굴절을 갖는다. 도 1g에 의해 예시된 몇몇 구현예에 따르면, 다층 광학 필름(181)은 비패턴화될 수 있다.
복수의 제1 및 제2 구역(171, 172)은 패턴을 형성하도록 배열될 수 있으며, 이때 각각의 구역은 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사한다. 광원(105)이 광을 방출할 때, 패턴의 가시성은 시야각 증가에 따라 증가한다.
예를 들어, 패턴의 가시성은 제1 구역(171)과 제2 구역(172) 사이의 콘트라스트가 시야각 증가에 따라 증가하는 것에 의해 시야각 증가에 따라 증가한다.
몇몇 실시예에서, 각각의 구역(171, 172)은 다층 광학 필름(145)의 하나 이상의 광학 패킷의 실질적으로 전체 두께에 걸쳐 연장되거나, 다층 광학 필름(145)의 실질적으로 전체 두께에 걸쳐 연장된다. 광원(105)으로부터 도광 영역(151)에 입사하는 광은 도광 영역(151) 내에서 전파되고, 다층 광학 필름(182)에 의해서 주로 광학 간섭에 의해 반사되거나 투과된다. 적어도 하나의 제1 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 다층 광학 필름(182)의 제1 및 제2 구역(171, 172)은 실질적으로 동일한 광학 투과율을 갖는다. 적어도 하나의 제2 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 제2 구역(172)은 다층 광학 필름(182)의 제1 구역(171)보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다.
일례에서, 광원(105)은 제2 구역(172)에 의해 형성되는 패턴이 시야각이 다층 광학 필름(182)의 평면에 수직인 축에 대해 축외(off axis)에 있을 때 관찰가능하도록 배열될 수 있다. 재귀반사 층(166)은 또한 2차원 또는 3차원 패턴으로 패턴화될 수 있다. 광이 광원(105)의 다층 광학 필름 측으로부터 재귀반사 층(166)에 입사하고, 입사 광 및 관찰 축이 다층 광학 필름(182) 및 재귀반사 층(166)의 평면(도 1h의 x-y 평면)에 수직일 때(또는 거의 수직에 가까울 때), 재귀반사 층(124)의 패턴은 수직 축을 따라 관찰될 때 보이고, 다층 광학 필름(182)의 제2 구역(172)에 의해 형성되는 패턴은 실질적으로 보이지 않는다.
도 2a 및 도 2b는 예를 들어 도 1a, 도 1b, 도 1c, 및 도 1h와 관련하여 앞서 논의된 바와 같은 다층 광학 필름(145)을 더 상세히 예시한다. 도 2a는 적어도 하나의 제1 구역(141) 및 하나 이상의 제2 구역(142)을 포함하는 다층 광학 필름(145)의 평면도를 제공하며, 여기서 제2 구역(142)은 패턴을 형성한다. 제1 구역은 또한 본 명세서에서 "비패턴화된 구역" 또는 "비패턴화된 MOF"로 지칭되고, 제2 구역은 또한 본 명세서에서 "패턴화된 구역" 또는 "패턴화된 MOF"로 지칭된다. 몇몇 구현예에서, 제2 구역(142)에 의해 형성되는 패턴은 도 2a에 도시된 바와 같이 규칙적 패턴일 수 있다. 제2 구역의 패턴은 표시(indicia), 문자, 단어, 영숫자, 심볼, 로고, 텍스트, 그림, 및 이미지 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
도 2b는 제1 구역(141) 및 제2 구역(142)을 포함하는 다층 광학 필름(145)의 일부를 단면으로 도시한다. 다층 광학 필름(145)은 복수의 층을 포함하는 다층 광학 필름이며, 이때 각각의 층은 제1 및 제2 구역(141, 142)에 인접하게 연장된다. 각각의 층은 적어도 제1 구역(141)에서 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사한다. 몇몇 실시예에서, MOF(145)는 제1 및 제2 구역(141, 142) 둘 모두에서 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사한다. MOF(145)의 복수의 층 중의 적어도 하나의 층은 제1 및 제2 구역(141, 142)에서 상이한 복굴절을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 각각의 구역(141, 142)은 다층 광학 필름(145)의 광학 패킷의 (z 방향을 따른) 실질적으로 전체 두께에 걸쳐 또는 다층 광학 필름(145)의 광학 스택의 전체 두께에 걸쳐 연장된다.
도 2b는 화살표(221)에 의해 표시된, 제1 입사각 θ1로 다층 광학 필름(145)에 입사하는 제1 파장의 광을 도시한다. 몇몇 실시예에서, MOF(145)의 제1 및 제2 구역(141, 142) 각각은 광(221)에 대해 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다. 제1 파장 및 입사각 θ1의 광(221)에 대해,
T1 > R1이고,
T2 > R2이며,
여기서 T1은 제1 구역의 투과율이고, R1은 제1 구역의 반사율이고, T2는 제2 구역의 투과율이고, R2는 제2 구역의 반사율이다.
도 2b는 화살표(222)에 의해 표시된, 제2 입사각 θ2 > θ1로 다층 광학 필름(145)에 입사하는 제1 파장의 광을 도시한다. θ2로 입사하는 제1 파장의 광(222)에 대해, MOF(145)의 제1 구역(141)은 반사율보다 상당히 더 작은 광학 투과율을 갖고, MOF(145)의 제2 구역(142)은 제1 구역(141)보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다. 제1 파장 및 입사각 θ2의 광에 대해,
T1 < R1이고,
T2 > T1이다.
몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 파장 및 적어도 하나의 입사각 θ1에 대한 광(221)에 대해, 다층 광학 필름(145)의 제1 및 제2 구역(141, 142)은 실질적으로 동일한 광학 투과율 T1
Figure pct00002
T2를 갖는다. 제2 입사각 θ2의 적어도 하나의 파장의 광(222)에 대해, 제2 구역(142)은 제1 구역(141)보다 상당히 더 큰 광학 투과율 T2 > T1을 갖는다.
따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이 다층 광학 필름에 입사하는 광에 대해, 제2 구역(142)에 의해 형성되는 패턴의 가시성은 시야각 증가에 따라 증가한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 다층 광학 필름(145)이 작동 광원에 사용될 때(예컨대, 도 1a 참조), 제2 구역(142)은 제1 입사각 θ1을 따라서보다 제2 입사각 θ2를 따라 관찰될 때 더 잘 보인다. 광원이 작동하고 있을 때 그리고 주변 광이 없는 상태에서 제2 입사각 θ2를 따라 관찰될 때, 제2 구역(142)은 제1 구역(141)보다 상당히 더 밝다.
몇몇 구현예에 따르면, 제1 입사각 θ1은 약 10도 미만이고 제2 입사각 θ2는 약 40도 초과이다. 약 10도 미만의 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 다층 광학 필름(145)의 제1 및 제2 구역(141, 142) 각각은 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다. 몇몇 구현예에서, 약 40 내지 70도의 제2 입사각의 범위로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 다층 광학 필름의 제1 구역(141)은 반사율보다 상당히 더 작은 광학 투과율을 갖고, 다층 광학 필름(145)의 제2 구역(142)은 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다.
몇몇 실시예에 따르면, 제1 입사각 θ1로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 다층 광학 필름(145)의 제1 및 제2 구역(141, 142) 각각은 반사율보다 적어도 50%만큼 더 큰 광학 투과율을 갖는데, 즉 T1 > 1.5 R1이고 T2 > 1.5R2이다. 몇몇 실시예에서, 제2 입사각 θ2로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 다층 광학 필름(145)의 제1 구역(141)은 반사율보다 적어도 50%만큼 더 작은 광학 투과율을 갖는데, 즉 T1 < 0.5 R1이다. 몇몇 실시예에서, 제2 입사각 θ2로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 다층 광학 필름(145)의 제2 구역(142)은 다층 광학 필름의 제1 구역보다 적어도 30%만큼 더 큰 광학 투과율을 갖는데, 즉 T2 > 1.3T1이다.
몇몇 실시예에서, 제2 입사각 θ2로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 다층 광학 필름(145)의 제2 구역(142)은 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는데, 즉 T2 > R2이다. 몇몇 실시예에서, 제2 입사각 θ2로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 다층 광학 필름(145)의 제2 구역(142)은 제2 구역(142)에서의 반사율보다 적어도 30%만큼 더 큰 광학 투과율을 갖는데, 즉 T2 > 1.3R2이다.
몇몇 구현예에서, 다층 광학 필름(145)의 제2 구역(142)은 광학적으로 확산성일 수 있다. 예를 들어, 다층 광학 필름(145)의 제2 구역(142)은 다층 광학 필름(145)의 제1 구역(141)보다 더 광학적으로 확산성일 수 있다.
도 2c는 다층 광학 필름(145)이 도 1a의 광원(100)과 같은 광원에 사용될 때 다층 광학 필름(145)을 통해 방출되는 광을 예시한다. 조명 장치(도 2c에 도시되지 않음)로부터의 광(219)이 다층 광학 필름(145)의 표면(298)에 입사한다. 광원은 제1 구역(141)의 영역으로부터의 제1 파장의 광의 원추(215)로 표면(299)으로부터 광을 방출하며, 이때 광의 원추(215)는 약 30도의 각도 반치전폭 세기(angular full width at half maximum intensity)로 그 영역에 실질적으로 수직인 중심 방향(216)을 따라 전파된다. 제1 파장의 광의 원추(217)가 제2 구역(142)의 영역으로부터 표면(299)에서 방출되며, 이때 광의 원추(217)는 약 70도의 각도 반치전폭 세기로 그 영역에 실질적으로 수직인 중심 방향을 따라 전파된다.
도 2d는 도 1a에 도시된 광원(100)과 같은 광원에 사용되는 다층 광학 필름으로부터의 광 방출을 예시한다. 조명 장치(도 2d에 도시되지 않지만, 도 1a에 도시됨)로부터의 광이 다층 광학 필름의 표면(298)으로부터 표면(299)까지 광의 방향을 변화시킴이 없이 다층 광학 필름을 통해 추출된다. 단색 램프로부터 방출되고 상부 면에 의해 투과되는 입사 방향을 따라 상부 면의 표면(298)에 입사하는 각각의 광선(화살표(228)에 의해 표시됨)이 실질적으로 광선(228)의 입사 방향을 따른 투과 방향을 갖는 광선(화살표(229)에 의해 표시됨)으로서 광원으로부터 출사한다. 예를 들어, 몇몇 구성에서, 투과 방향은 입사 방향으로부터 5도 미만만큼 벗어난다. 따라서, 도 2d에 예시된 바와 같이, 표면(298)에 대한 입사각이 θ이면, 방출 방향은 θ ± 약 5°이다. 이와 관련하여, 다층 광학 필름(145)을 포함하는 광원의 상부 면은 광 방향에 있어서의 변화가 아니라 주로 다층 광학 필름(145)의 광학 간섭에 의해 광을 투과시킨다. 그렇기 때문에, 광의 방향에 있어서의 변화를 유발하는 광 추출 특징부의 사용을 필요로 함이 없이 광이 다층 광학 필름(145)으로부터 추출될 수 있다.
본 명세서에 개시된 다층 광학 필름은 실질적으로 단색의 광에 대해 각도 선택적이다. 다층 광학 필름의 밴드 에지(band edge)는 입사각 선택성을 달성하기 위해 조명 장치에 의해 방출되는 피크 파장에 대해 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 조명 장치에 의해 방출되는 중심 파장에 대응하는 선(310)을 갖는 그래프이다. 도 3은 또한 다층 광학 필름의 평면에 수직인 각도로 다층 광학 필름에 입사하는 광에 대한 파장에 관한 MOF의 광 투과율의 그래프(320); 수직 방향으로부터 30도만큼 축에서 벗어난 각도로 다층 광학 필름에 입사하는 광에 대한 파장에 관한 광 투과율의 그래프(330); 및 수직 방향으로부터 60도만큼 축에서 벗어난 각도로 다층 광학 필름에 입사하는 광에 대한 파장에 관한 광 투과율의 그래프(340)를 도시한다.
도 3의 MOF는 수직 입사 광에 대해 632 nm(조명 장치의 중심 파장)에서 약 70%의 높은 투과율을 갖는다. MOF 밴드는 축외 입사 광에 대해 더 짧은 파장으로 이동하며, 이에 따라 632 nm에서의 그것의 투과율은 30도 비수직 축에서 40%로, 그리고 60도 비수직 축에서 거의 0으로 떨어진다. 따라서, 도 3에 예시된 MOF는 수직 입사 광이 고효율로 통과하게 함과 동시에 축외 광을 재순환시키고, 실질적으로 단색의 광에 대해 양호한 균일성을 갖는 에지형(edge-lit) 도광체를 갖춘 광원을 가능하게 한다.
다시 도 2a를 참조하면, (MOF(145)와 같은) 본 명세서에 기술된 MOF는 내부 층들 중 적어도 일부의 공간 선택적 복굴절 감소를 사용하여 내부적으로 패턴화되거나 공간적으로 맞추어질 수 있다. 내부 패턴화는 별개의 제1 구역(141) 및 제2 구역(142)을 한정한다. 패턴은 상이한 구역이 상이한 투과 및 반사 특성을 갖기 때문에 보인다. 도시된 실시예에서, 구역(141)은 제1 투과 특성 및 제1 반사 특성을 갖고, 구역(142)은 제2 투과 특성 및 제2 반사 특성을 갖는다. 일반적으로, 투과율(T) + 반사율(R) + 흡수율(A) = 100%, 또는 T + R + A = 100%이다. 몇몇 실시예에서, MOF는 파장 스펙트럼의 적어도 일부에 걸쳐 낮은 흡수율을 갖는 재료로 전적으로 구성된다. 따라서, 많은 경우에, MOF(145)는 가시 스펙트럼과 같은, 파장 스펙트럼의 적어도 제한된 부분에 걸쳐 작거나 무시해도 될 정도인 흡수율을 가질 수 있으며, 이러한 경우에 그러한 제한된 범위에 걸친 반사율 및 투과율은 T + R = 100% - A이기 때문에 상호보완적인 관계를 취한다. 몇몇 경우에, A는 무시해도 될 정도이고 근사식(approximation) T + R
Figure pct00003
100%가 만들어질 수 있다. 이러한 근사식은 투과율과 반사율 간의 관계(T = R ― 100%)를 제공한다. 몇몇 경우에, A는 제1 및 제2 구역에서 유사하여서, 구역들 사이의 또는 파장에 따른 A에 있어서의 편차에도 불구하고, 반사율에 관한 논의가 또한 근사적인 의미에서 투과율에 적용가능하다. 따라서, 아래의 논의는 단지 구역들의 반사 특성만을 언급하는데, 왜냐하면 투과 특성은 반사 특성에 기초하여 확인될 수 있기 때문이다.
다양한 실시예에서, 제1 및 제2 반사 특성은 각각 MOF(145)의 표면에 적용된 코팅 또는 다른 표면 특징부의 결과보다는, MOF(145)에 대해 내부에 있는 구조적 특징부의 결과이다. 제1 및 제2 반사 특성은 관찰자에 의한 또는 기계에 의한 패턴의 검출을 허용하기 위해 적어도 몇몇 관찰 조건하에서 인지가능한 어떤 방식에 있어서 상이하다. 몇몇 경우에, 패턴이 대부분의 관찰 및 조명 조건하에서 인간 관찰자에게 잘 보이도록 가시 파장에서 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 차이를 최대화하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 경우에, 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간에 미세한 차이만을 제공하는 것, 또는 소정의 관찰 조건하에서만 잘 보이는 차이를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 어느 경우에서든, 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 차이는 MOF(145)의 상이한 이웃한 구역(141, 142)에서의 MOF(145)의 내부 층들의 굴절률 특성에 있어서의 차이에 주로 기인할 수 있고, 이웃한 구역(141, 142) 사이의 두께에 있어서의 차이에 주로 기인하지 않는다.
굴절률에 있어서의 구역간 차이(zone-to-zone difference)는 MOF의 설계에 따라 제1 반사 특성과 제2 반사 특성 사이의 다양한 차이를 생성할 수 있다. 몇몇 경우에, 제1 반사 특성은 주어진 중심 파장, 밴드 에지, 및 최대 반사율을 갖는 제1 반사 밴드를 포함할 수 있고, 제2 반사 특성은 중심 파장 및/또는 밴드 에지가 제1 반사 밴드와 유사하지만 제1 반사 밴드와는 상당히 상이한 최대 반사율(더 크든지 또는 더 작든지 간에)을 갖는 제2 반사 밴드를 가짐으로써 제1 반사 특성과는 상이할 수 있거나, 제2 반사 밴드에는 제2 반사 특성이 실질적으로 없을 수 있다. 이들 제1 및 제2 반사 밴드는 단지 하나의 편광 상태의 광과, 또는 필름의 설계에 따라 임의의 편광 상태의 광과 연관될 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 제1 및 제2 반사 특성은 시야각에 대한 그들의 의존성에 있어서 상이할 수 있다. 예컨대, 제1 반사 특성은 수직 입사에서 주어진 중심 파장, 밴드 에지, 및 최대 반사율을 갖는 제1 반사 밴드를 포함할 수 있고, 제2 반사 특성은 수직 입사에서 제1 반사 밴드의 이러한 태양과 매우 유사한 제2 반사 밴드를 포함할 수 있다. 그러나, 입사각이 증가함에 따라, 제1 및 제2 반사 밴드 둘 모두가 더 짧은 파장으로 이동할 수 있지만, 그들 각자의 최대 반사율은 서로 크게 다를 수 있다. 예컨대, 제1 반사 밴드의 최대 반사율은 입사각이 증가함에 따라 일정하게 유지되거나 증가할 수 있는 반면, 제2 반사 밴드 또는 적어도 그의 p-편광 성분의 최대 반사율은 입사각이 증가함에 따라 감소할 수 있다.
제1 반사 특성과 제2 반사 특성 간의 전술한 차이가 가시 스펙트럼의 일부를 포함하는 반사 밴드에 관련되는 경우, 그 차이는 필름의 제1 구역과 제2 구역 간의 색에 있어서의 차이로서 인식될 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 다층 필름(145)의 일부가 그것의 내부 층을 비롯한 필름의 구조를 보여주기 위해 개략 측면도로 예시된다. 필름(145)은 로컬 x-y-z 직교 좌표계와 관련하여 도시되며, 여기서 필름은 x-축 및 y-축에 평행하게 연장되고, z-축은 필름 및 그의 구성 층에 수직이고 필름의 두께 축에 평행하다. 필름(145)은 평평할 필요는 없고, 만곡되거나 달리 평면으로부터 벗어나도록 형상화될 수 있으며, 심지어 그러한 경우에도 필름의 임의적으로 작은 부분 또는 영역이 도시된 바와 같은 로컬 직교 좌표계와 연관될 수 있음에 유의한다. 필름(145)은 일반적으로 그의 구역(141, 142) 중 임의의 것에서 필름(145)을 나타내는 것으로 간주될 수 있는데, 그 이유는 필름(145)의 개별 층들이 바람직하게는 각각의 그러한 구역으로부터 다음 구역까지 연속적으로 연장되기 때문이다.
앞서 논의된 바와 같이, 다층 광학 필름은 일부 광이 인접한 층들 사이의 계면에서 반사되도록 상이한 굴절률을 갖는 개별 층들 또는 "미세층들"을 포함한다. 이들 층은 충분히 얇아서, 복수의 계면에서 반사되는 광이 보강 간섭 또는 상쇄 간섭을 겪어 다층 광학 필름에 원하는 반사 또는 투과 특성을 제공한다. 자외선, 가시선, 또는 근적외선 파장의 광을 반사하도록 설계된 다층 광학 필름의 경우, 각각의 미세층은 일반적으로 약 1 μm 미만의 광학적 두께(물리적 두께에 굴절률을 곱한 것)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 다층 광학 필름의 외측 표면에 있는 스킨 층, 또는 미세층들의 밀착 그룹들("스택들" 또는 "패킷들"로 알려짐)을 분리하기 위해 다층 광학 필름 내에 배치된 보호 경계 층(PBL)과 같은 더 두꺼운 층이 또한 포함될 수 있다. 도 4에서, 미세층들은 "A" 또는 "B"로 표지되며, "A" 층은 하나의 재료로 구성되고 "B" 층은 상이한 재료로 구성되며, 이들 층은 교번하는 배열로 적층되어 도시된 바와 같이 광학 반복 단위들 또는 단위 셀들(ORU 1, ORU 2, ... ORU 6)을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 광학 스택, 또는 광학 패킷들 중 하나 이상은 반복 단위 내에 2개 초과의 층을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광학 스택 또는 광학 패킷은 2개 초과의 상이한 교번하는 재료를 포함할 수 있다.
전형적으로, 중합체 재료로 전적으로 구성된 다층 광학 필름은 고 반사율이 요구되는 경우 6개 초과의 많은 광학 반복 단위를 포함할 것이다. 도 4에 도시된 "A" 및 "B" 미세층 모두가, 이러한 예시적인 예에서 그것의 상부 표면이 필름(145)의 외측 표면(410)과 일치하는 최상부 "A" 층을 제외하고는, 필름(145)의 내부 층인 것에 유의한다. 도 4의 저부에 있는 상당히 더 두꺼운 층(213)은 외측 스킨 층, 또는 도면에 도시된 미세층들의 스택을 미세층들의 다른 스택 또는 패킷(도시되지 않음)으로부터 분리하는 보호 경계 층(PBL)을 나타낼 수 있다. 원한다면, 2개 이상의 별개의 다층 광학 필름이, 예컨대 하나 이상의 두꺼운 접착제 층으로, 또는 압력, 열 또는 다른 방법을 이용하여 함께 라미네이팅되어 라미네이트 또는 복합 필름을 형성할 수 있다.
미세층들은 ¼-파 스택에 대응하는 두께 및 굴절률 값을 가질 수 있는데, 즉 동일한 광학적 두께(f-비 = 50%, f-비는 완전한 광학 반복 단위의 광학적 두께에 대한 구성 층 "A"의 광학적 두께의 비임)의 2개의 인접한 미세층을 각각 갖는 광학 반복 단위들로 배열될 수 있으며, 그러한 광학 반복 단위는 그것의 파장 λ가 광학 반복 단위의 총 광학적 두께의 2배인 보강 간섭 광에 의해 반사하는 데 효과적이며, 여기서 물체의 "광학적 두께"는 그의 물리적 두께에 그의 굴절률을 곱한 것을 말한다. 도 4의 실시예에서, "A" 층은 일반성을 위해 "B" 층보다 얇은 것으로 도시되지만, 그럼에도 불구하고 각각의 광학 반복 단위(ORU 1, ORU 2 등)는 여전히 그것의 구성 "A" 및 "B" 층의 광학적 두께의 합과 동일한 광학적 두께(OT1, OT2 등)를 갖고, 각각의 광학 반복 단위는 그것의 파장 λ가 광학 반복 단위의 총 광학적 두께의 2배인 광을 반사한다.
몇몇 실시예에서, 각각의 광학 반복 단위의 광학적 두께의 2배와 동일한 파장에 중심을 둔 고 반사율의 좁은 반사 밴드를 제공하기 위해, 층 스택 내의 광학 반복 단위들의 광학적 두께가 모두 서로 동일할 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 반복 단위들의 광학적 두께는 필름의 z-축 또는 두께 방향을 따른 두께 구배에 따라 상이할 수 있으며, 그에 의해 광학 반복 단위들의 광학적 두께는 증가하거나, 감소하거나, 스택의 일 측(예컨대, 상부)으로부터 스택의 다른 측(예컨대, 저부)으로 진행함에 따라 어떤 다른 기능적 관계를 따른다. 그러한 두께 구배는 관심 대상의 연장된 파장 밴드에 걸쳐, 그리고 또한 관심 대상의 모든 각도에 걸쳐 실질적으로 스펙트럼적으로 평평한 광의 투과 및 반사를 제공하도록 넓어진 반사 밴드를 제공하는 데 사용될 수 있다.
중합체 다층 광학 필름의 경우, 반사 밴드는 예리해진 밴드 에지뿐만 아니라, 반사 특성이 응용의 파장 범위에 걸쳐 본질적으로 일정한 "평평한 상부" 반사 밴드를 갖도록 설계될 수 있다. 그것의 f-비가 50%와는 상이한 2-미세층 광학 반복 단위를 갖는 다층 광학 필름, 또는 그것의 광학 반복 단위가 2개 초과의 미세층을 포함하는 필름과 같은 다른 층 배열이 또한 고려된다. 이러한 대안적인 광학 반복 단위 설계는, 원하는 반사 밴드가 근적외선 파장 내에 존재하거나 그것까지 연장되는 경우 유용할 수 있는 소정의 고차(higher-order) 반사를 감소시키도록 또는 여기시키도록 구성될 수 있다.
다층 광학 필름의 인접한 미세층들은 일부 광이 인접한 층들 사이의 계면에서 반사되도록 상이한 굴절률을 갖는다. 주된 x-축, y-축, 및 z-축을 따라 편광된 광에 대한 미세층들(예컨대, 도 4에서의 "A" 층들) 중 하나의 굴절률은 각각 n1x, n1y, 및 n1z로 지칭된다. 동일 축을 따른 인접한 미세층(예컨대, 도 4에서의 "B" 층)의 굴절률은 각각 n2x, n2y, n2z로 지칭된다. 이들 층 사이의 굴절률에 있어서의 차이는 x-방향을 따른 Δnx(= n1x ― n2x), y-방향을 따른 Δny(= n1y ― n2y), 및 z-방향을 따른 Δnz(= n1z ― n2z)로 지칭된다. 이러한 굴절률 차이의 특성은, 필름 내의 (또는 필름의 주어진 스택 내의) 미세층들의 수 및 그들의 두께 분포와 조합되어, 주어진 구역 내의 필름의 (또는 필름의 주어진 스택의) 반사 및 투과 특성을 제어한다. 예를 들어, 인접한 미세층들이 하나의 평면내 방향을 따른 큰 굴절률 부정합(Δnx가 큼) 및 직교하는 평면내 방향을 따른 작은 굴절률 부정합(Δny
Figure pct00004
0)을 갖는 경우, 필름 또는 패킷은 수직 입사 광에 대해 반사 편광기로서 거동할 수 있다. 이와 관련하여, 반사 편광기는, 이러한 응용의 목적을 위해, 파장이 패킷의 반사 밴드 내에 있다면 하나의 평면내 축("차단축"으로 지칭됨)을 따라 편광된 수직 입사 광을 강하게 반사하고, 직교하는 평면내 축("통과축"으로 지칭됨)을 따라 편광된 그러한 광을 강하게 투과시키는 광학체인 것으로 간주될 수 있다. "강하게 반사한다" 및 "강하게 투과시킨다"는 의도된 응용 또는 사용 분야에 따라 약간 상이한 의미를 가질 수 있지만, 많은 경우에 반사 편광기는 차단축에 대해 적어도 70, 80, 또는 90% 반사율, 및 통과축에 대해 적어도 70, 80, 또는 90% 투과율을 가질 것이다.
다른 예에서, 인접한 미세층들은 둘 모두의 평면내 축을 따른 큰 굴절률 부정합(Δnx가 크고 Δny가 큼)을 가질 수 있으며, 이 경우에 필름 또는 패킷은 축상(on-axis) 미러로서 거동할 수 있다. 이와 관련하여, 미러 또는 미러-유사 필름은, 이러한 응용의 목적을 위해, 파장이 패킷의 반사 밴드 내에 있다면 임의의 편광의 수직 입사 광을 강하게 반사하는 광학체인 것으로 간주될 수 있다. 역시, "강하게 반사하는"은 의도된 응용 또는 사용 분야에 따라 약간 상이한 의미를 가질 수 있지만, 많은 경우에 미러는 관심 대상의 파장에서 임의의 편광의 수직 입사 광에 대해 적어도 70, 80, 또는 90% 반사율을 가질 것이다. 전술한 실시예의 변형에서, 인접한 미세층들은 z-축을 따른 굴절률 정합 또는 부정합(Δnz
Figure pct00005
0 또는 Dnz가 큼)을 나타낼 수 있고, 부정합은 평면내 굴절률 부정합(들)과 동일한 또는 반대의 극성 또는 부호를 가질 수 있다. Δnz의 그러한 조정은 경사 입사 광의 p-편광 성분의 반사율이 입사각 증가에 따라 증가하는지, 감소하는지, 또는 동일하게 유지되는지에 있어서 핵심적인 역할을 한다. 또 다른 예에서, 인접한 미세층들이 둘 모두의 평면내 축을 따른 실질적인 굴절률 정합(Δnx
Figure pct00006
Δny
Figure pct00007
0)을, 그러나 z-축을 따른 굴절률 부정합(Δnz가 큼)을 가질 수 있으며, 이러한 경우에 필름 또는 패킷은, 임의의 편광의 수직 입사 광을 강하게 투과시키지만, 파장이 패킷의 반사 밴드 내에 있다면 증가하는 입사각의 p-편광 광을 점점 더 반사하는 이른바 "p-편광기"로서 거동할 수 있다.
상이한 축을 따른 가능한 굴절률 차이, 층들의 총 수 및 그들의 두께 분포(들), 및 다층 광학 필름 내에 포함된 미세층 패킷들의 수 및 유형의 다수의 순열(permutation)을 고려하면, 가능한 다층 광학 필름(145) 및 그의 패킷의 다양성은 방대하다.
다층 광학 필름의 적어도 하나의 패킷 내의 미세층들 중 적어도 일부는 필름의 적어도 하나의 구역(예컨대, 도 2a의 구역(141, 142) 중 적어도 하나)에서 복굴절성이다. 따라서, 광학 반복 단위 내의 제1 층이 복굴절성일 수 있거나(즉, n1x ≠ n1y, 또는 n1x ≠ n1z, 또는 n1y ≠ n1z), 광학 반복 단위 내의 제2 층이 복굴절성일 수 있다(즉, n2x ≠ n2y, 또는 n2x ≠ n2z, 또는 n2y ≠ n2z). 더욱이, 그러한 층의 복굴절은 적어도 하나의 구역에서 이웃한 구역에 비해 감소된다. 몇몇 경우에, 이들 층의 복굴절은 그들이 구역들 중 하나에서는 광학적으로 등방성(즉, n1x = n1y = n1z, 또는 n2x = n2y = n2z)이지만 이웃한 구역에서는 복굴절성이도록 0으로 감소될 수 있다.
예시적인 다층 광학 필름은 중합체 재료로 구성되며, 공압출, 캐스팅(casting), 및 배향 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 간단히 요약하면, 제조 방법은 하기를 포함할 수 있다: (a) 완성된 필름에 사용될 제1 및 제2 중합체에 대응하는 수지의 적어도 제1 및 제2 스트림을 제공하는 단계; (b) (i) 제1 및 제2 유동 채널을 포함하는 구배 플레이트 - 제1 채널은 유동 채널을 따른 제1 위치로부터 제2 위치까지 변화하는 단면적을 가짐 -, (ii) 제1 유동 채널과 유체 연통하는 제1 복수의 도관 및 제2 유동 채널과 유체 연통하는 제2 복수의 도관을 구비한 피더 튜브 플레이트(feeder tube plate) - 각각의 도관은 그 자신 각자의 슬롯 다이에 공급하고, 각각의 도관은 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 도관의 제1 단부는 유동 채널과 유체 연통하고, 도관의 제2 단부는 슬롯 다이와 유체 연통함 -, 및 (iii) 선택적으로, 상기 도관에 근접하게 위치된 축방향 로드 히터(rod heater)를 포함하는 것과 같은 적합한 피드블록(feedblock)을 사용하여 제1 및 제2 스트림을 복수의 층으로 분할하는 단계; (c) 복합 스트림을 압출 다이를 통해 통과시켜, 각각의 층이 인접한 층들의 주 표면(major surface)에 대체로 평행한 다층 웨브(web)를 형성하는 단계; 및 (d) 다층 웨브를, 때때로 캐스팅 휠(casting wheel) 또는 캐스팅 드럼(casting drum)으로 지칭되는, 냉각 롤(chill roll) 상으로 캐스팅하여 캐스팅된 다층 필름을 형성하는 단계. 이러한 캐스팅된 필름은 완성된 필름과 동일한 수의 층을 가질 수 있지만, 캐스팅된 필름의 층은 전형적으로 완성된 필름의 층보다 훨씬 더 두껍다. 더욱이, 캐스팅된 필름의 층들은 전형적으로 모두 등방성이다. 캐스팅된 다층 웨브를 제조하는 많은 대안적인 방법이 또한 사용될 수 있다.
냉각 후에, 다층 웨브는 거의-완성된 다층 광학 필름을 생성하기 위해 연신되거나 신장될 수 있다. 연신 또는 신장은 2가지 목표를 달성하는데, 즉 그것은 층들을 그들의 원하는 최종 두께로 박화하고, 그것은 층들 중 적어도 일부가 복굴절성이 되도록 층들을 배향시킨다. 배향 또는 신장은 (예컨대, 텐터(tenter)를 통해) 웨브-횡단 방향(cross-web direction)을 따라, (예컨대, 길이 배향기(length orienter)를 통해) 웨브-하류 방향(down-web direction)을 따라, 또는, 동시에든지 또는 순차적으로든지 간에, 이들의 임의의 조합으로 달성될 수 있다. 하나의 방향만을 따라 신장되는 경우, 신장은 "비구속"되거나(여기서 필름은 신장 방향에 수직인 평면내 방향으로 치수적으로 이완되도록 허용됨) "구속"될 수 있다(여기서 필름은 구속되며 이에 따라 신장 방향에 수직인 평면내 방향으로 치수적으로 이완되도록 허용되지 않음). 둘 모두의 평면내 방향을 따라 신장되는 경우, 신장은 대칭적이거나, 즉 직교하는 평면내 방향들을 따라 동일하거나, 비대칭적일 수 있다. 후속적인 또는 동시적인 연신 감소, 응력 또는 변형 평형, 열 고정(heat setting), 및 다른 처리 작업이 또한 필름에 적용될 수 있다.
다층 광학 필름 및 필름 본체는 또한 그의 광학적, 기계적 및/또는 화학적 특성을 위해 선택된 추가의 층 및 코팅을 포함할 수 있다. 예컨대, UV 광에 의해 유발되는 장기적인 열화로부터 필름을 보호하기 위해 필름의 하나의 또는 둘 모두의 외측 주 표면에 UV 흡수 층이 추가될 수 있다. 추가의 층 및 코팅은 또한 긁힘 방지층, 인열 방지층 및 경화제(stiffening agent)를 포함할 수 있다.
도 5는 구역(141)과 구역(142)의 경계에 있는 도 2의 다층 광학 필름(145)의 일부의 개략 단면도를 도시한다. 필름(145)의 이러한 확대도에서, 구역(141)을 이웃한 구역(142)으로부터 분리하는 좁은 전이 구역(143)을 볼 수 있다. 그러한 전이 구역은 처리 상세 사항에 따라 존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있으며, 그것이 존재하지 않으면 구역(141)은 유의미한 개재 특징부 없이 구역(142)에 바로 인접할 수 있다. 필름(145)의 선택적인 구성 상세 사항을 또한 볼 수 있으며: 필름(145)은 선택적으로 그것의 대향 측들에서 광학적으로 두꺼운 스킨 층(510, 512)을 포함할 수 있으며, 이때 복수의 미세층(514) 및 다른 복수의 미세층(516)이 스킨 층(510, 512) 사이에 배치된다. 미세층(514, 516) 모두는 외측 스킨 층에 의해 필름(145)에 대해 내부에 있다. 미세층(514, 516) 사이의 공간은, 미세층(514, 516)이 하나의 스킨 층(510)에서 시작하여 반대편 스킨 층(512)에서 끝나는 단일 미세층 패킷의 부분인 경우, 및 또한 미세층(514, 516)이 광학적으로 두꺼운 보호 경계 층(PBL) 또는 다른 광학적으로 두꺼운 내부 층에 의해 서로 분리된 둘 이상의 별개의 미세층 패킷의 부분인 경우를 감안하여, 도면에서는 벌어져 있다. 어느 경우든, 미세층(514, 516)은 바람직하게는 각각 광학 반복 단위로 배열된 2개의 교번하는 중합체 재료를 포함하며, 이때 미세층(514, 516) 각각은 도시된 바와 같이 구역(141)으로부터 이웃한 구역(142)까지 연속적으로 연장된다. 미세층(514, 516)은 보강 또는 상쇄 간섭에 의해 구역(141)에서 제1 투과 및 반사 특성을 제공하고, 미세층(514, 516) 중 적어도 일부는 복굴절성이다. 구역(143, 142)은 이전에 구역(141)과 동일한 특성을 가졌을 수 있지만, 예컨대 구역(141)에서 미세층의 복굴절을 유지하면서 구역(142)에서 미세층(514, 516) 중 일부의 복굴절을 감소시키거나 제거하기에 충분한 양으로 그것에 열을 선택적으로 인가하는 것에 의해 처리되었으며, 이때 열은 또한 처리된 구역(142)에서 미세층(514, 516)의 구조적 완전성을 유지하기에 충분히 낮다. 구역(142)에서의 미세층(514, 516)의 감소된 복굴절은 구역(141)에 대한 제1 투과 및 반사 특성과는 상이한 구역(142)에 대한 제2 투과 및 반사 특성의 주된 원인이다.
몇몇 실시예에서, 열의 인가는 제2 구역의 개별 층들이 더 이상 구별가능하지 않을 때까지 제2 구역에 적용될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 제2 구역은 더 이상 광을 주로 광학 간섭에 의해 투과시키고 반사하지 않으며, 대신에 구역을 통해 투과된 광을 산란시킨다.
필름(145)은 도면에 도시된 바와 같이 구역(141)에서 특성 두께(d1, d2)를, 그리고 구역(142)에서 특성 두께(d1', d2')를 갖는다. 두께(d1, d1')는 각자의 구역에서 필름의 정면 외측 표면으로부터 필름의 배면 외측 표면까지 측정된 물리적 두께이다. 두께(d2, d2')는 필름의 정면 표면에 가장 가까이 배치된 (미세층 패킷의 하나의 단부에 있는) 미세층으로부터 필름의 배면 표면에 가장 가까이 배치된 (동일한 또는 상이한 미세층 패킷의 단부에 있는) 미세층까지 측정된 물리적 두께이다. 따라서, 구역(142)에서의 필름(145)의 두께가 구역(142)에서의 필름의 두께와 비교되는 경우, 어느 측정이 더 편리한지에 따라, d1이 d1'와 비교될 수 있거나, d2가 d2'와 비교될 수 있다. 대부분의 경우에, d1과 d1' 사이의 비교가 d2와 d2' 사이의 비교와 실질적으로 동일한 결과(비례적으로)를 산출하는 것은 당연하다. (물론, 필름이 외측 스킨 층을 포함하지 않고, 미세층 패킷이 필름의 양쪽 외측 표면에서 종결되는 경우에, d1과 d2는 동일해진다.) 그러나, 스킨 층이 하나의 위치로부터 다른 위치로 상당한 두께 변화를 겪지만 대응하는 두께 변화가 밑에 있는 미세층에서 존재하지 않는 경우, 또는 그 반대의 경우와 같은, 상당한 불일치가 존재하는 경우, 스킨 층은 전형적으로 미세층 패킷(들)에 비해 필름의 반사 특성에 대한 영향이 미미하다는 사실을 고려하여, 상이한 구역들에서 총 필름 두께를 더 잘 나타내는 것으로서 d2 및 d2' 파라미터를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
광학적으로 두꺼운 층에 의해 서로 분리된 둘 이상의 별개의 미세층 패킷을 포함하는 다층 광학 필름의 경우, 임의의 주어진 미세층 패킷의 두께가 또한 측정될 수 있고 패킷 내의 첫 번째 미세층으로부터 마지막 미세층까지의 z-축을 따른 거리로서 특성화될 수 있다. 이러한 정보는 상이한 구역(141, 142)에서의 필름(145)의 물리적 특성을 비교하는 보다 심층적인 분석에서 중요해질 수 있다.
언급된 바와 같이, 구역(142)은 열의 선택적 인가로 처리되어 미세층(514, 516) 중 적어도 일부가 이웃한 구역(141)에서의 그들의 복굴절에 비해 그들의 복굴절의 일부 또는 전부를 잃게 하여서, 구역(142)이 구역(141)의 반사 특성과는 상이한, 미세층으로부터의 광의 보강 또는 상쇄 간섭에 기인하는, 반사 특성을 나타낸다. 선택적 가열 공정은 구역(142)에 대한 압력의 선택적 인가를 수반하지 않을 수 있고, 그것은 (파라미터 d1/d1'를 사용하든지 또는 파라미터 d2/d2'를 사용하든지 간에) 필름의 두께 변화가 실질적으로 없게 할 수 있다. 예컨대, 필름(145)은 구역(141)에서 또는 미처리된 필름에서 관찰되는 두께에 있어서의 보통의 변동성 이하만큼 구역(141)에서의 평균 두께로부터 벗어나는 구역(142)에서의 평균 두께를 나타낼 수 있다. 따라서, 필름(145)은 구역(141)에서, 또는 구역(142)의 열 처리 전에 구역(141) 및 구역(142)의 일부를 포함하는 필름의 영역에 걸쳐, Δd의 두께(d1이든지 또는 d2든지 간에)에 있어서의 변동성을 나타낼 수 있고, 구역(142)은 Δd 이하만큼 구역(141)에서의 (각각) 공간적으로 평균된 두께 d1, d2와는 상이한 공간적으로 평균된 두께 d1', d2'를 가질 수 있다. 파라미터 Δd는 예를 들어 두께 d1 또는 d2의 공간 분포에서 1, 2, 또는 3의 표준 편차를 나타낼 수 있다.
몇몇 경우에, 구역(142)의 열 처리는 구역(142)에서 필름의 두께에 대한 소정의 변화를 발생시킬 수 있다. 이러한 두께 변화는 예를 들어 다층 광학 필름을 구성하는 상이한 재료들의 국소 수축 및/또는 팽창에 기인할 수 있거나, 어떤 다른 열적-유도 현상에 기인할 수 있다. 그러나, 그러한 두께 변화는, 그것이 발생하는 경우, 처리된 구역에서의 복굴절의 감소 또는 제거에 의해 행해지는 일차적인 역할에 비해 처리된 구역(142)의 반사 특성에 대한 그것의 영향에 있어서 이차적인 역할만을 한다.
몇몇 경우에, 필름의 반사 특성을 분석함으로써 두께 변화의 영향을 복굴절에 있어서의 변화와 구별하는 것이 가능하다. 예를 들어, 미처리된 구역(예컨대, 구역(141)) 내의 미세층이 좌측 밴드 에지(left band edge, LBE), 우측 밴드 에지(right band edge, RBE), 중심 파장 λc, 및 피크 반사율 R1에 의해 특성화되는 반사 밴드를 제공하는 경우, (미세층의 굴절률에 있어서의 변화가 없는) 그들 미세층에 대한 주어진 두께 변화는 R1과 대략 동일한 피크 반사율 R2를 갖지만 미처리된 구역의 반사 밴드의 그들 특징에 비해 파장에 있어서 비례적으로 이동된 LBE, RBE, 및 중심 파장을 갖는 처리된 구역에 대한 반사 밴드를 생성할 것이며, 이러한 이동은 측정될 수 있다. 반면에, 복굴절에 있어서의 변화는 전형적으로 복굴절에 있어서의 변화에 의해 유발되는 광학적 두께에 있어서의 (보통 매우 작은) 변화의 결과로서, LBE, RBE, 및 중심 파장의 파장에 있어서의 매우 미미한 이동만을 생성할 것이다. (광학적 두께는 물리적 두께에 굴절률을 곱한 것과 같음을 상기한다.) 그러나, 복굴절에 있어서의 변화는, 미세층 스택의 설계에 따라, 반사 밴드의 피크 반사율에 큰 또는 적어도 상당한 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 몇몇 경우에, 복굴절에 있어서의 변화는 R1과는 실질적으로 상이한 변경된 구역에서의 반사 밴드에 대한 피크 반사율 R2를 제공할 수 있으며, 여기서 물론 R1과 R2는 동일한 조명 및 관찰 조건하에서 비교된다. R1과 R2가 백분율로 표현되는 경우, R2는 R1과는 10% 이상만큼, 또는 20% 이상만큼, 또는 30% 이상만큼 상이할 수 있다. 명확한 예로서, R1은 70%일 수 있고, R2는 60%, 50%, 40%, 또는 그 미만일 수 있다. 대안적으로, R1은 10%일 수 있고, R2는 20%, 30%, 40%, 또는 그 초과일 수 있다. R1과 R2는 또한 그들의 비를 취함으로써 비교될 수 있다. 예를 들어, R2/R1 또는 그것의 역수는 2 이상, 또는 3 이상일 수 있다.
피크 반사율에 있어서의 상당한 변화는 또한, 그것이 복굴절에 있어서의 변화로 인한 인접한 층들 사이의 굴절률 차이에 있어서의 변화에 기인하는 계면 반사율(때때로 광파워(optical power)로 지칭됨)에 있어서의 변화를 나타내므로, 전형적으로 반사 밴드의 밴드폭에 있어서의 적어도 얼마간의 변화를 수반하며, 여기서 밴드폭은 LBE와 RBE 사이의 분리를 말한다.
앞서 논의된 바와 같이, 몇몇 경우에, 처리된 구역(142)에서의 필름(145)의 두께, 즉 d1' 또는 d2'는, 열 처리 중에 선택적 압력이 실제로 구역(142)에 가해지지 않았을지라도, 미처리된 구역(141)에서의 필름의 두께와는 약간 상이할 수 있다. 이러한 이유로, 도 5는 d1'를 d1과는 약간 상이한 것으로, 그리고 d2'를 d2와는 약간 상이한 것으로 도시한다. 선택적 열 처리의 결과로서 필름의 외측 표면 상에 "범프(bump)" 또는 다른 검출가능한 아티팩트(artifact)가 존재할 수 있음을 보여주기 위해, 전이 구역(143)이 또한 일반성을 위해 도시되어 있다. 그러나, 몇몇 경우에, 상기 처리는 이웃한 처리된 구역과 미처리된 구역 사이의 검출가능한 아티팩트를 유발하지 않을 수 있다. 예컨대, 몇몇 경우에, 구역들 사이의 경계를 가로질러 그의 또는 그녀의 손가락을 활주시키는 관찰자는 구역들 사이의 범프, 리지(ridge) 또는 다른 물리적 아티팩트를 검출할 수 없다.
몇몇 상황하에서, 처리된 구역과 미처리된 구역 간의 두께 차이가 필름의 두께를 통해 비례하지 않는 것이 가능하다. 예컨대, 몇몇 경우에, 외측 스킨 층이 처리된 구역과 미처리된 구역 간의, 퍼센트 변화율로서 표현된, 비교적 작은 두께 차이를 갖는 것이 가능한 반면, 하나 이상의 내부 미세층 패킷은 동일한 구역들 간의, 퍼센트 변화율로서 또한 표현된, 더 큰 두께 차이를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 구역에서의 복수의 층 중의 각각의 층의 평균 두께 사이의 차이는 약 5% 미만이다.
도 5에 예시된 바와 같이, 필름(145)의 복수의 층 중의 각각의 층은 제1 구역(141) 및 제2 구역(142)을 가로질러 단일형(unitary)이다. 제1 구역과 제2 구역 사이의 물리적 계면을 갖는 층이 복수의 층(514, 516) 중에 없다. 복수의 층(514, 516) 중의 적어도 하나의 층은 제1 구역(141) 및 제2 구역(142)에서 동일한 화학 조성을 갖지만 동일한 배향 또는 동일한 결정도(crystallinity)를 갖지 않는다.
도 4에 관하여 앞서 논의된 바와 같이, 다층 광학 필름(145)의 복수의 층 중의 각각의 층은 각자의 상호 직교하는 x, y 및 z 방향을 따른 3개의 주 굴절률 nx, ny 및 nz를 포함하며, 이때 x 및 y 방향은 층의 평면 내에 있고, z 방향은 층의 두께 방향을 따른다. 몇몇 구현예에서, 복수의 층 중의 적어도 하나의 층의 적어도 하나의 주 굴절률 각각은 제1 및 제2 구역에서 상이한 값을 갖는다. 몇몇 구현예에서, 복수의 층 중의 적어도 하나의 층의 적어도 2개의 주 굴절률 각각은 제1 및 제2 구역에서 상이한 값을 갖는다. 몇몇 구현예에서, 다층 광학 필름(145)은 다층 광학 필름(145)의 제1 및 제2 구역(141, 142)에 인접하게 연장되는 (도 4의 층 A 및 층 B에 의해 예시된 바와 같은) 복수의 교번하는 제1 및 제2 층을 포함하며, 이때 각각의 제1 층(A 층)의 각각의 주 굴절률은 제1 및 제2 구역(141, 142)에서 동일한 값을 갖고, 각각의 제2 층(B 층)의 각각의 주 굴절률은 제1 및 제2 구역(141, 142)에서 상이한 값을 갖는다.
몇몇 구현예에서, 다층 광학 필름(145)은 다층 광학 필름(145)의 제1 및 제2 구역(141, 142)에 인접하게 연장되는 복수의 교번하는 제1 및 제2 층(도 4의 A 층 및 B 층)을 포함한다. 각각의 제1 층(A 층)은 제1 및 제2 구역(141, 142)에서 동일한 nz를 갖고, 각각의 제2 층(B 층)은 제2 구역(142)보다 제1 구역(141)에서 더 큰 nz를 갖는다.
예를 들어, 다층 광학 필름은 다층 광학 필름(145)의 제1 구역(141) 및 제2 구역(142)에 인접하게 연장되는 복수의 교번하는 제1 및 제2 층(도 4의 A 층 및 B 층)을 포함할 수 있으며, 이때 각각의 제1 층(A 층)은 제1 및 제2 구역(141, 142)에서 실질적으로 등방성이고, 각각의 제2 층(B 층)은 제1 구역(141)에서 결정질이고 제2 구역(142)에서 등방성이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 명세서에 개시된 광원의 각도 선택성을 예시한다. 도 6a는 도 1a에 예시된 구성을 갖는 광원의 평면도를 예시한다. 광원은 벌집 패턴을 한정하는 제2 구역을 갖춘 MOF를 포함한다. 패턴은 다층 광학 필름의 표면에 거의 수직인 시야각을 따라 관찰될 때 식별가능하지 않다. 그러나, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 수직으로부터 충분히 축에서 벗어난 각도에서 관찰될 때, 패턴은 명확히 눈에 띈다. 도 6a, 도 6b, 및 도 6c에 의해 예시된 바와 같이, 광원의 작동 중에, 제2 구역에 의해 형성된 패턴은 제1 입사각(MOF의 표면에 수직)을 따라서보다 제2 입사각(수직으로부터 축에서 벗어남)을 따라 관찰될 때 더 잘 보인다. 광원의 작동 중에, 주변 광이 없는 상태에서 제2 입사각(수직으로부터 축에서 벗어남)을 따라 관찰될 때, 제2 구역은 제1 구역보다 상당히 더 밝다.
몇몇 실시예에서, 광원의 저부 면은 패턴화될 수 있다. 예를 들어, 광원의 확산 반사기는 도 7a 및 도 7b에 예시된 바와 같이 2차원(2D) 또는 3차원(3D) 패턴을 포함할 수 있다. 도 7a는 그것 상에 형성된 2D 패턴(710)을 포함하는 확산 반사기의 평면도를 제공한다. 2D 패턴(710)은 예를 들어 인쇄 또는 임의의 다른 적합한 마킹 공정에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저부 면은 주로 조명 장치에 의해 방출되는 또는 다층 광학 필름에 의해 반사되는 광을 산란시키기 위한 제1 패턴(715), 및 주로 다층 광학 필름을 통해 보이기 위한 제2 패턴(710)을 포함한다.
몇몇 구현예에서, 도 7b의 광원(730)의 측면도에 의해 예시된 바와 같이, 저부 면은 3D 패턴(770)을 형성하는 3차원 형상을 가지며, 이때 확산 반사기(750)는 3D 형상에 합치한다. 2D 또는 3D 구성 중 어느 하나에 대해, 패턴(710, 770)은 다층 광학 필름(145)을 통해 보이도록 구성될 수 있다. 패턴(710, 770)은 예를 들어 문자, 단어, 영숫자, 심볼, 로고, 텍스트, 그림, 및 이미지 중 적어도 하나와 같은 규칙적 패턴 및/또는 표시를 포함할 수 있다.
도 7c의 측면도에 도시된 바와 같이, 몇몇 구현예에서, 광원은 확산 반사기(760) 및 확산 반사기(760)의 적어도 일부 상에 배치된 패턴화된 층(761)을 포함하는 저부 면을 포함하며, 이때 패턴화된 층(761)은 다층 광학 필름(145)을 통해 보이도록 구성된 패턴(762)을 포함한다.
도 8a 내지 도 8c는 패턴화된 MOF 및 3D 패턴화된 확산 반사기를 갖춘 광원을 예시한다. 이 예에서, 확산 반사기는 후방 면의 3D 형상에 합치한다. MOF는 벌집 패턴을 한정하는 제2 구역을 구비한다. 이 예에서, 후방 면 상의 패턴은 패턴에 의해 산란되는 광으로 인해 고 콘트라스트로 축상에서 명확히 보이지만, MOF 상의 패턴은 축상에서 덜 보이거나 보이지 않는다. 축외에서 관찰될 때, 후방 면 상의 패턴은 사라지거나 실질적으로 사라지고, MOF 상의 패턴은 고 콘트라스트로 보인다.
도 8a는 광원의 평면도를 예시한다. 광원의 표면에 대략 수직인 시야각을 따라 관찰될 때, 3D 패턴화된 확산 반사기의 패턴을 볼 수 있고, MOF의 패턴은 식별가능하지 않다. 그러나, 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 수직으로부터 충분히 축에서 벗어난 각도에서 관찰될 때, MOF의 패턴은 명확히 눈에 띄고, 후방 표면의 패턴은 보이지 않는다.
몇몇 실시예에서, 광원은 다수의 조명 장치와 함께 사용되는, 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하는 패턴화된 또는 비패턴화된 MOF를 포함할 수 있다. 도 9a는 MOF(945)(패턴화되거나 비패턴화될 수 있음)를 포함하는 상부 면(940), 도광 섹션(950), 및 확산 반사기(935)를 포함하는 저부 면(930)을 갖춘 광원(900)의 측면도를 도시하고, 도 9b는 그것의 평면도를 도시한다. 광원은 광원(900)의 입력 면(920)에 근접하게 상부 표면(940)과 저부 표면(930) 사이에 배치된 제1 조명 장치(905)를 포함한다. 광원은 상부 표면(940)과 저부 표면(930) 사이에 배치된 제2 조명 장치(910)를 포함하며, 제2 조명 장치(910)는 도 9a에서 2개의 대안적인 위치(910a, 910b)에 예시된다. 제1 및/또는 제2 조명 장치(905, 910)는 단일 광원을 포함할 수 있거나, 도 9b에 도시된 바와 같이 다수의 광원(907, 911)을 포함할 수 있다.
제1 조명 장치(905)는 후방 반사기(906)와 광원(900)의 입력 면(920) 사이에 배치된 적어도 하나의 조명원(907)을 포함한다. 제2 조명 장치(910)는 적어도 하나의 조명원(911)을 포함한다. 조명원(907, 911)은 각각 예를 들어 램프, 냉음극관, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 레이저, 및 수직 공동 표면-방출 레이저(VCSEL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 조명 장치(905) 및 제2 조명 장치(910) 둘 모두는 제1 파장의 단색 광을 방출한다. 몇몇 실시예에서, 제1 조명 장치(905)는 제1 파장의 실질적으로 단색의 광을 방출하고, 제2 조명 장치(910)는 제1 파장과는 상이한 제2 파장의 실질적으로 단색의 광을 방출한다. 몇몇 구현예에 따르면, 제1 조명 장치(905)는 전자기 방사선 스펙트럼의 가시 파장 영역 내에 있는 제1 파장의 광을 방출한다. 예를 들어, 제1 파장은 전자기 방사선 스펙트럼의 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 파장 영역 내에 있을 수 있다. 조명 장치(905)는 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 몇몇 구현예에 따르면, 제2 조명 장치(910)는 전자기 방사선 스펙트럼의 가시 파장 영역 내에 있는 제2 파장의 광을 방출한다. 예를 들어, 제2 파장은 전자기 방사선 스펙트럼의 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 파장 영역 내에 있을 수 있다. 제2 조명 장치(910)는 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
도 9c는 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하는 MOF(946)(패턴화되거나 비패턴화될 수 있음)를 포함하는 상부 면(941)을 갖춘 광원(901)의 실시예의 측면도를 도시하고, 도 9d는 그것의 평면도를 도시한다. 광원(901)은 도광 섹션(952), 및 확산 반사기(936)를 포함하는 저부 면(931)을 추가로 포함한다. 광원(901)은 광원(901)의 제1 입력 면(921)에 근접하게 상부 면(941)과 저부 면(931) 사이에 배치된 제1 조명 장치(950)를 포함한다. 광원(901)은 광원(901)의 제2 입력 면(922)에 근접하게 상부 면(941)과 저부 면(931) 사이에 배치된 제2 조명 장치(960)를 포함한다. 제1 및/또는 제2 조명 장치(950, 960)는 단일 광원을 포함할 수 있거나, 도 9d에 도시된 바와 같이 다수의 광원(951, 961)을 포함할 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 제1 조명 장치(950) 및 제2 조명 장치(960) 둘 모두는 제1 파장의 단색 광을 방출한다. 몇몇 실시예에서, 제1 조명 장치(950) 및 제2 조명 장치(960) 둘 모두는 전자기 방사선 스펙트럼의 가시 파장 영역 내에 있는 실질적으로 단색의 광을 방출한다.
도 9e는 많은 점에서 도 9c 및 도 9d에 도시된 광원(901)과 유사한 광원(902)을 예시한다. 광원(902)은 제1 및 제2 구역(948, 949)을 갖춘 패턴화된 MOF(947)를 포함하는 상부 면(942)을 포함하며, 여기서 적어도 제1 구역(948)은 광을 주로 광학 간섭에 의해 투과시키고 반사한다. 몇몇 구현예에서, 제1 및 제2 구역(948, 949) 둘 모두는 광을 주로 광학 간섭에 의해 투과시키고 반사한다.
광원(902)은 제1 파장의 광을 방출하는 실질적으로 단색의 제1 조명 장치(950), 및 실질적으로 단색의 제2 조명 장치(960)를 포함한다. 제1 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 다층 광학 필름(947)의 제1 및 제2 구역(948, 949) 각각은 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다. 제1 입사각으로 입사하는 제2 파장의 광에 대해, 다층 광학 필름(947)의 제2 구역(949)은 다층 광학 필름(947)의 제1 구역(948)보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는다. 도 9e에 도시된 바와 같이, 제1 조명 장치(950)는 상부 및 저부 면(942, 931) 사이에, 광원(902)의 제1 입력 면(921)에 근접하게 그리고 그것 상에 배치될 수 있다. 제2 조명 장치(960)는 상부 및 저부 면(942, 931) 사이에, 제1 입력 면(921) 반대편에 있는 광원(902)의 제2 입력 면(922)에 근접하게 그리고 그것 상에 배치될 수 있다.
몇몇 구현예에서, 제2 조명 장치(960)는 제1 파장의 실질적으로 단색의 광을 방출한다. 몇몇 구현예에서, 제2 조명 장치(960)는 제1 파장과는 상이한 제2 파장의 실질적으로 단색의 광을 방출한다.
몇몇 실시예에서, 본 명세서에 기술된 광원의 다층 광학 필름은 3차원(3D) 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 3D 형성된 MOF 실시예는 크롬 외양(chrome appearance)의, 선명한(sharp), 대비를 이루는 선들을 제공하는 독특한 설계, 및 다른 흥미로운 설계를 허용한다. 3D 형상은 열성형에 의해 형성될 수 있으며, 여기서 MOF의 광학 특성은 열성형 후에 대부분 유지된다. 도 10a 내지 도 10c는 3D 형성된 비패턴화된 MOF를 갖춘 광원을 예시한다. 도 10a는 시야각이 실질적으로 MOF의 상부의 평면에 수직인 축을 따르는 광원의 평면도를 예시한다. 도 10b 및 도 10c는 수직 축에 대해 축에서 벗어난 각도에서 관찰되는 광원의 도면을 도시한다.
도 10d 내지 도 10f는 3D 형성된 패턴화된 MOF를 갖춘 광원을 예시한다. 도 10d는 시야각이 실질적으로 패턴화된 MOF의 상부의 평면에 수직인 축을 따르는 광원의 평면도를 예시한다. 도 10d에 도시된 바와 같이, MOF의 패턴은 광원이 광원의 상부 표면에 대략 수직인 시야각을 따라 관찰될 때 식별가능하지 않거나 실질적으로 식별가능하지 않다. 그러나, 도 10e 및 도 10f에 도시된 바와 같이, 수직으로부터 충분히 축에서 벗어난 각도에서 관찰될 때, MOF의 패턴은 눈에 띈다.
본 명세서에서 논의된 광원은 예를 들어 자동차 응용을 비롯한 다양한 응용에 유용하다. 다수의 조명 장치를 포함하는 광원이 다기능 지시기로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 9a 내지 도 9d에 예시된 광원은 제1 파장의 광을 방출하는 실질적으로 단색의 제1 조명 장치, 및 실질적으로 단색의 제2 조명 장치를 포함한다. 광원(900, 901, 902)은 각각 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하는 다층 광학 필름(945, 946, 947)을 포함한다. 제1 조명 장치(905, 950)는 제1 기능을 위해 활성화되고 제1 파장의 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 제2 조명 장치(910, 960)는 상이한 제2 기능을 위해 활성화되고 제1 파장의(또는 상이한 제2 파장의) 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
도 11은 본 명세서에 개시된 광원들 중 적어도 하나(1110)를 포함하는 차량(1100)을 예시한다. 예를 들어, 광원(1110)은 주행등(running light), 위치, 예컨대 회전 지시기, 백업 기능 및/또는 브레이크 지시기로서 사용될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 지시기로서 사용될 때, 위에 언급된 제1 기능은 위치 지시기를 포함할 수 있고, 제2 기능은 브레이크 지시기를 포함할 수 있다.
추가적으로, 또는 대안적으로, 재귀반사기를 포함하는 실시예(예컨대, 도 1f, 도 1g, 도 1h 참조)가 차량 상의 다양한 위치에 사용될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 조명 장치가, 예컨대 위치 지시기 및/또는 브레이크 지시기로서의 역할을 하기 위해 포함된다(도 1g, 도 1h). 몇몇 위치에서, 예컨대 조명 장치가 포함되지 않으며, 개시된 실시예는 차량 상에 재귀반사 영역을 제공하는 데 사용된다. 다양한 실시예에서, 본 명세서에 개시된 실시예는 예를 들어 차량등(vehicle light) 내의 후부 및/또는 측부 재귀반사기로서, 차량 패시아(fascia) 내의 후부 재귀반사기로서 그리고/또는 차량 램프 내의 측부 재귀반사기로서, 차량 패시아 내의 후부 및/또는 측부 재귀반사기로서, 차량 전조등 내의 측부 호박색 재귀반사기로서, 그리고/또는 차량 패시아 내의 측부 호박색 재귀반사기로서 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예는 예컨대 차량 램프로서 사용되는 광원을 위한 후방 반사기뿐만 아니라 재귀반사기의 통합을 제공할 수 있다. 도 12는 후방 반사기 및 재귀반사기 통합을 갖는 광원의 사진 표현이다. 이러한 실시예에서, 2가지 기능(반사기 및 재귀반사기)이 단일 반사기 구성요소 상에 통합된다. 선택적으로, MOF가 패턴화될 때, 선명한, 대비를 이루는 광 패턴이 생성될 수 있다. 도 12에 도시된 예는, 광원의 입력 면을 따라 배열되고 도광 공동 쪽을 향하는 LED를 포함하는 조명 장치를 사용한다. 쓰리엠 스카치라이트(3M Scotchlite)를 후방 반사기로서 사용하였다. 도 12에 도시된 사진은 플래시를 사용하여 촬영되었고, 비패턴화된 구역보다 현저히 더 밝은 패턴화된 구역을 보여준다. 플래시가 켜져 있지 않을 때, 이미지는 균일한, 비패턴화된 램프의 것이다.
도 13a에 예시된 바와 같이, 몇몇 응용에서, 본 명세서에 개시된 광원은 프로젝션 시스템에 사용될 수 있다. 도 13a는 예컨대 도 1a에 예시된 광원과 같은, 본 명세서에 개시된 바와 같은 광원(1310)을 포함하는 프로젝션 시스템(1300)을 도시한다. 예를 들어, 프로젝션 시스템(1300)은 표시, 영숫자, 이미지 또는 다른 콘텐츠(1330)를 디스플레이 스크린(1320) 또는 노면 상에 투사하도록 구성될 수 있다. 디스플레이되는 콘텐츠는 광원의 패턴화된 MOF의 제2 구역에 의해 형성되는 패턴에 대응한다.
몇몇 응용에서, 도 13b에 도시된 바와 같이, 광원은 제1 및 제2 조명 장치를 포함할 수 있다. 도 13b는 예컨대 도 9a에 예시된 광원과 같은, 본 명세서에 개시된 바와 같은 광원(1311)을 포함하는 프로젝션 시스템(1301)을 도시한다. 광원(1311)은 제1 및 제2 조명 장치를 포함한다. 광원(1311)의 제1 조명 장치는 표시, 영숫자, 이미지 또는 다른 제1 콘텐츠(1331)를 디스플레이 스크린(1321) 또는 노면 상에 투사하는 데 사용된다. 제1 콘텐츠(1331)는 광원의 패턴화된 MOF의 제2 구역에 의해 형성되는 패턴에 대응할 수 있다. 광원(1311)의 제2 조명 장치는 제2 콘텐츠(1332)를 디스플레이 스크린(1321) 또는 노면 상에 투사하는 데 사용되며, 여기서 제1 콘텐츠(1331)는 제2 콘텐츠와는 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 콘텐츠는 제1 파장의 것일 수 있고, 제2 콘텐츠는 제2 파장의 것일 수 있다. 다양한 구현예에서, 제1 콘텐츠는 제1 이미지, 예컨대 패턴, 표시, 및/또는 영숫자, 또는 다른 콘텐츠일 수 있다. 제2 콘텐츠는 제2 이미지, 예컨대 패턴, 표시, 영숫자, 다른 콘텐츠일 수 있거나, 균일한 조명된 입체 외양(solid appearance)을 제공할 수 있다.
예
하기의 예는 위의 다양한 실시예에서 논의된 바와 같은 다층 광학 필름의 제조를 기술하였다.
분산물을 매질 밀링 공정(media milling process)을 통해 제조하였다. 81.37 중량%의 용매 에틸렌 글리콜, 4.25 중량%의 분산제 솔플러스(Solplus)(등록상표) D540(미국 오하이오주 위클리프 소재의 루브리졸 코포레이션(Lubrizol Corporation)으로부터 입수가능함) 및 14.38 중량%의 아마플라스트(Amaplast)(등록상표) IR-1050(미국 조지아주 애틀랜타 소재의 컬러켐(ColorChem)으로부터 입수가능함)의 혼합물을, 우선 에틸렌 글리콜과 솔플러스(등록상표) D540을 디스퍼매트(Dispermat) CN-10 실험실 고-전단 분산기(미국 메릴랜드주 컬럼비아 소재의 비와이케이-가드너 유에스에이(BYK-Gardner USA))를 사용하여 완전히 용해될 때까지 함께 배합하고, 이어서 아마플라스트(등록상표) IR-1050 분말 내에 천천히 충전함으로써 제조하였다. 이어서 혼합된 분산물을 500 그램의 0.5 mm 이트리아 안정화 지르코니아 밀링 매질(일본 도쿄 소재의 토레이 인더스트리즈(Toray Industries)로부터 입수가능함)로 로딩된 랩스타(LabStar) 실험실 매질 밀(미국 펜실베이니아주 엑스턴 소재의 네취(Netzsch)) 내에서 밀링하였다. 밀링을 4320 rpm에서 진행하였다. 밀링 공정을 모니터링하기 위해 소량의 샘플을 주기적으로 취출하고 분석하였다. 분석을 위한 분산물 샘플을 에틸렌 글리콜 중에서 추가로 희석시켰고, 입자 크기 분포를 미니플로우 셀(MiniFlow Cell)을 구비한 파티카(Partica) LA-950 레이저 회절 입자 크기 분포 분석기(Laser Diffraction Particle Size Distribution Analyzer)(미국 캘리포니아주 어바인 소재의 호리바(Horiba)로부터 입수가능함)에 의해 측정하였다. 밀링을 파티카 LA-950에 의해 측정된 바와 같은 입자 분포에 의해 특성화될 때 원하는 수준의 분말도(fineness)가 달성될 때까지 진행하였으며: 이에 따라 대략 0.3 마이크로미터의 평균 입자 크기가 달성되었고; 분포의 어떠한 측정가능한 부분도 1 마이크로미터를 초과하지도 않았고 0.1 마이크로미터 미만이지도 않았다. 또한, 분산물은 후속 마스터배치 수지 제조에 사용하기 전에 상당한 침전 없이 안정적이었다.
IR 흡수 아마플라스트(등록상표) IR-1050을 갖는 이른바 coPEN 90/10 마스터배치를 하기의 절차에 따라 합성하였으며: 스테인레스강, 오일 재킷형 배치 반응기(oil jacketed batch reactor)를 단량체 및 촉매로 충전하였다. 재료의 최종 충전물은 55.7 중량%의 다이메틸 2,6-나프탈렌 다이카르복실레이트(NDC)(미국 일리노이주 네이퍼빌 소재의 비피 아모코(BP Amoco)로부터 입수가능함), 4.9 중량%의 다이메틸 테레프탈레이트(DMT)(미국 캔자스주 위치타 소재의 인비스타(Invista)로부터 입수가능함), 34.8 중량%의 에틸렌 글리콜(EG)(미국 미시간주 미들랜드 소재의 엠이 글로벌(ME Global)로부터 입수가능함), 및 4.5 중량%의 분산물뿐만 아니라, 121 ppm의 코발트 다이아세테이트 테트라하이드레이트(미국 오하이오주 신시내티 소재의 셰퍼드 케미칼(Shepherd Chemical)로부터 입수가능함), 121 ppm의 아연 다이아세테이트 다이하이드레이트(미국 펜실베이니아주 센터 밸리 소재의 아반터 퍼포먼스 머티리얼즈(Avantor Performance Materials)로부터 입수가능함), 303 ppm의 안티몬 트라이아세테이트(말레이시아 셀랑고르주 수방 자야 소재의 퍼포먼스 애디티브즈(Performance Additives)로부터 입수가능함) 및 242 ppm의 트라이에틸포스포노아세테이트(TEPA)(미국 노스 캐롤라이나주 버링턴 소재의 마이테크 스페셜티 케미칼즈(Mytech Specialty Chemicals)로부터 입수가능함)를 포함하였다. 초기에, 반응기를 TEPA 및 분산물을 제외하고는 모든 것으로 충전하였다. 압력(239.2 ㎪)하에서, 에스테르화 반응 부산물인 메탄올을 제거하면서 혼합물을 257℃로 가열하였다. 메탄올을 완전히 제거한 후에, TEPA를 반응기에 충전하였다. 5분의 체류 시간 후에, 압력을 점진적으로 500 Pa 아래로 감소시켰고, 분산물을 압력하에서 충전하여 케틀 압력(kettle pressure)을 115.1 ㎪로 상승시켰다. 5분의 체류 시간 후에, 이어서 279℃로 가열하면서 압력을 점진적으로 500 Pa 아래로 감소시켰다. 축합 반응 부산물인 에틸렌 글리콜을 30℃에서 60/40 중량%의 페놀/o-다이클로로벤젠에서 측정될 때 약 0.50 dL/g의 고유 점도를 갖는 수지가 생성될 때까지 연속하여 제거하였다.
이러한 마스터배치를 사용하여, 보강 또는 상쇄 간섭에 의해 근적외 및 가시 광을 선택적으로 반사하도록 배열된 일군의 내부 층들을 포함하는 레이저-이미징가능 광학 필름을, 미국 특허 제5,882,774호(존자(Jonza) 등), 미국 특허 제6,352,761호(헤브링크(Hebrink) 등), 미국 특허 제6,830,713호(헤브링크 등), 미국 특허 제6,946,188호(헤브링크 등) 및 국제 특허 출원 WO 2010/075357 A1호(메릴(Merrill) 등)에 의해 기술된 일반적인 방법에 따라 다층 열가소성 필름의 공압출 및 배향에 의해 제조하였다. 보다 구체적으로, 특허 출원 WO 2007/149955 A2호(류(Liu) 등)의 폴리에스테르 K로서 예 5에 기술된 바와 같은 소듐 설페이트아이소프탈레이트를 갖는 coPET(이하에서 CoPET-1로 지칭됨)를 미국 특허 제6,946,188호의 예 1에 기술된 바와 같은 coPEN 90/10과 공압출하였다.
CoPEN 90/10과 coPET-1을 압출하였고, 각각 274℃ 및 260℃의 최종 설정값에서 멜트 트레인(melt train)을 통해 중량 기준으로 3:4의 비로 279℃로 설정된 550개 층 피드블록 내로 펌핑하였다. coPEN 90/10 용융물 스트림은 원래 그대로의 수지와 아마플라스트(등록상표) IR-1050을 갖는 마스터배치 수지를 6:1의 비로 동시에 공급하였다. coPET-1 스트림이 또한 coPET-1 공급물의 약 20%를 구성하는 보호 경계 스트림을 공급하였다. 피드블록을 275개 층을 각각 포함하는 2개의 별개의 층 패킷으로 분할하였으며, 각각의 패킷은 각각의 패킷을 통해 층 쌍 두께 구배를 생성하도록 구배 플레이트를 구비하였다. 광학 층 쌍 두께 구배는 각각의 패킷을 통해 대략 선형이었으며, 이때 더 얇은 패킷의 가장 두꺼운 층이 두께에 있어서 더 두꺼운 패킷의 가장 얇은 광학 층과 유사하였다. 피드블록으로부터의 다층 유동을 슬립제(slip agent)로서 0.1 중량%의 합성 건식(fumed) 비정질 실리카를 갖는 coPEN 90/10의 274℃로 설정된 2개의 추가의 공압출된 스킨 층 스트림과 조합하였다. 2개의 외측 스킨은 필름 구조물의 약 18 중량%를 구성하였다. 이어서 조합된 스트림을 279℃에서 다이로부터 캐스팅하였고, 급랭 휠 상에 정전기식으로 피닝하였다. 캐스팅된 필름은 유동 결함의 증거를 나타내지 않았다. 아마플라스트(등록상표) IR-1050을 갖는 캐스팅된 필름을 후속하여 coPEN 90/10의 유리 전이 온도 위로 재가열하였고, 약 3.7의 연신비로 배향된 길이로 롤러 위에서 신장시켰고, 이어서 대략 125℃로 가열하고 약 3.5의 연신비로 횡방향으로 신장시켰고, 이어서 텐터에서 3.5 바로 아래의 최종 연신비로 횡방향으로 약간 이완시켰다. 필름을 신장 후에 약 238℃에서 열 고정시켰고, 이어서 필름의 롤로 권취하였다. 생성된 광학 필름은 대략 63 마이크로미터 두께였다.
필름은 수직 입사에서 원적외선(far-red)/적외선 반사기였다. 필름은 약간 회색으로 보였지만, 수직-각도 투과 색을 보기 위해 후방조명될 때 거의 무색이었다. 회색을 띤 색조는 여기에 사용된 로딩에서 가시 스펙트럼 내의 투과된 광의 대략 10%를 흡수한 아마플라스트(등록상표) IR-1050의 결과였다. 필름이 비수직 각도에서 관찰되었을 때, 필름은 청록색 투과 색을 나타냈다. 경면 반사 광의 관찰에 유리한 조건하에서의 비수직 각도에서, 필름은 금속성 동적색(copper-red)으로 보였다. 생성된 다층 반사 필름의 투과 스펙트럼을 람다(Lambda) 950 분광광도계(미국 매사추세츠주 월섬 소재의 퍼킨-엘머(Perkin-Elmer)로부터 입수가능함)로 측정하였다. 필름은 약 700 내지 1050 나노미터의 스펙트럼에서 투과율로서 잘 나타나는 바와 같이 강한 수직 입사 반사 밴드를 보였다. 750 내지 950 nm에서의 투과율은 전형적으로 각각의 측정된 파장에서 5% 미만, 그리고 10% 이하였으며, 이는 이러한 밴드에서의 높은 수준의 반사율을 나타낸다.
예컨대 국제 특허 출원 WO 2010/075357 A1호(메릴 등)의 방법에 따라, 1064 nm의 파장을 갖는 펄스식 섬유 레이저(영국 사우샘프턴 소재의 에스피아이 레이저스(SPI Lasers)로부터의 20W HM 시리즈)의 출력에 선택적으로 노출시킴으로써, 필름의 일부를 이미징하였는데, 예컨대 반사율을 패턴화하였다. 필름을 스테인레스강 플레이트 상에 배치하였고, 레이저를 광학 스택의 더 얇은 층을 포함하는 필름의 면에 충돌시켰다. 500 ㎑의 펄스율(반복률) 및 8 와트의 평균 공칭 출력에서 탄화(charring) 또는 다른 결함 없이 원적외선/근적외선에서의 상당한 반사율 감소가 달성되었다. 레이저의 출력을 허리스캔(hurrySCAN) II 14 검류계 스캐너(독일 푸크하임 소재의 스캔랩 아게(SCANLAB AG))로 섬유에 의해 전달하였고, 0.15의 개구수를 가진 f-세타 렌즈(독일 벤델스타인 소재의 실 옵틱스 게엠베하(Sill Optics GmbH))를 사용하여 집중시켰다. f-세타 렌즈의 초점을 샘플의 표면에 가깝게 위치시켰다. 윈라세 소프트웨어(Winlase Software)(미국 매사추세츠주 액튼 소재의 랜마크 컨트롤즈 인크.(Lanmark Controls, Inc.)로부터 입수가능함)에 의해 제어되는 바와 같은 4954 mm/s의 점프 속도(jump speed) 및 50 마이크로초의 점프 지연(jump delay)으로 280개 도트/인치(dpi)에서 래스터링된(rastered) 구성을 사용하여 샘플 상에 패턴을 생성하도록 레이저 빔을 검류계 스캐너로 조작하였다. 전형적인 래스터링된, 패턴화된 면적은 대략 120 mm x 70 mm였다.
본 개시에서 논의된 실시예는 적어도 하기의 항목을 포함한다.
항목 1. 광원으로서,
제1 파장의 광을 방출하는 실질적으로 단색의 조명 장치;
조명 장치로부터 제1 파장의 광을 수광하기 위한, 조명 장치에 근접한 입력 면;
확산 반사기를 포함하는 저부 면; 및
복수의 층을 갖는 광학 필름을 포함하는 상부 면 ― 각각의 층은 광학 필름의 제1 및 제2 구역에 인접하게 연장되고 적어도 제1 구역에서 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하며, 복수의 층 중의 적어도 하나의 층은 제1 및 제2 구역에서 상이한 복굴절을 가져서, 제1 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역 각각이 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖고, 더 큰 제2 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 구역이 반사율보다 상당히 더 작은 광학 투과율을 가지며, 광학 필름의 제2 구역이 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 가짐 ― 을 포함하는, 광원.
항목 2. 항목 1에 있어서, 광학 필름은 제1 및 제2 구역에서 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하는, 광원.
항목 3. 항목 1 또는 항목 2에 있어서, 조명 장치는 후방 반사기, 및 후방 반사기와 광원의 입력 면 사이에 배치된 조명원을 포함하는, 광원.
항목 4. 항목 1 내지 항목 3 중 어느 한 항목에 있어서, 조명 장치는 조명 장치의 출력 면에서 광학 필터를 포함하며, 광학 필터는 제1 파장의 광을 투과시키고, 다른 파장의 광의 반사 및 흡수 중 적어도 하나를 하는, 광원.
항목 5. 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 조명 장치는 램프, 냉음극관, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 레이저, 및 수직 공동 표면-방출 레이저(VCSEL) 중 적어도 하나를 포함하는 조명원을 포함하는, 광원.
항목 6. 항목 1 내지 항목 5 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 파장은 전자기 방사선 스펙트럼의 가시 파장 영역 내에 있는, 광원.
항목 7. 항목 1 내지 항목 6 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 파장은 전자기 방사선 스펙트럼의 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 파장 영역 내에 있는, 광원.
항목 8. 항목 1 내지 항목 7 중 어느 한 항목에 있어서, 조명 장치는 청색, 황색, 호박색, 녹색, 또는 적색 광을 방출하는, 광원.
항목 9. 항목 1 내지 항목 8 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 파장과는 상이한 제2 파장의 광을 방출하는 실질적으로 단색의 제2 조명 장치를 포함하여서, 제1 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역 각각이 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖고, 제1 입사각으로 입사하는 제2 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제2 구역이 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는, 광원.
항목 10. 항목 1 내지 항목 9 중 어느 한 항목에 있어서,
제1 파장의 광을 방출하는 실질적으로 단색의 제1 조명 장치는 입력 면에 근접하게 그리고 그것의 일측에 배치되고,
실질적으로 단색의 제2 조명 장치가 상부 면과 저부 면 사이에 그리고 입력 면의 반대편 측에 배치되는, 광원.
항목 11. 항목 10에 있어서, 실질적으로 단색의 제2 조명 장치는 제1 파장과는 상이한 제2 파장의 광을 방출하는, 광원.
항목 12. 항목 10에 있어서, 실질적으로 단색의 제2 조명 장치는 제1 파장의 광을 방출하는, 광원.
항목 13. 항목 10의 광원을 포함하는 차량으로서, 제1 조명 장치는 제1 기능을 위해 활성화되고 제1 파장의 광을 방출하도록 구성되고, 제2 조명 장치는 상이한 제2 기능을 위해 활성화되고 제1 파장의 광을 방출하도록 구성되는, 차량.
항목 14. 항목 1 내지 항목 13 중 어느 한 항목에 있어서, 입력 면, 저부 면 및 상부 면은 그것들 사이에 중실형 도광 영역을 한정하는, 광원.
항목 15. 항목 1 내지 항목 13 중 어느 한 항목에 있어서, 입력 면, 저부 면 및 상부 면은 그것들 사이에 중공형 도광 영역을 한정하는, 광원.
항목 16. 항목 1 내지 항목 15 중 어느 한 항목에 있어서, 상부 면과 저부 면 사이의 분리가 광원의 길이를 따라 감소하는, 광원.
항목 17. 항목 1 내지 항목 16 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 필름과 확산 반사기 사이의 분리가 광원의 길이를 따라 감소하는, 광원.
항목 18. 항목 1 내지 항목 17 중 어느 한 항목에 있어서, 확산 반사기는 주로 확산 표면 반사기인, 광원.
항목 19. 항목 1 내지 항목 17 중 어느 한 항목에 있어서, 확산 반사기는 주로 확산 체적 반사기인, 광원.
항목 20. 항목 1 내지 항목 19 중 어느 한 항목에 있어서, 저부 면은 광학 필름을 통해 보이도록 구성된 패턴을 포함하는, 광원.
항목 21. 항목 20에 있어서, 패턴은 규칙적 패턴을 포함하는, 광원.
항목 22. 항목 20에 있어서, 패턴은 표시를 포함하는, 광원.
항목 23. 항목 22에 있어서, 표시는 문자, 단어, 영숫자, 심볼, 로고, 텍스트, 그림, 및 이미지 중 적어도 하나를 포함하는, 광원.
항목 24. 항목 1 내지 항목 23 중 어느 한 항목에 있어서, 저부 면은 3차원 형상을 가지며, 확산 반사기는 상기 형상에 합치하는, 광원.
항목 25. 항목 1 내지 항목 24 중 어느 한 항목에 있어서, 저부 면은 확산 반사기의 적어도 일부 상에 배치된 패턴화된 층을 추가로 포함하며, 패턴화된 층은 광학 필름을 통해 보이도록 구성되는, 광원.
항목 26. 항목 1 내지 항목 25 중 어느 한 항목에 있어서, 저부 면은,
조명 장치에 의해 방출되거나 광학 필름에 의해 반사되는 광을 주로 산란시키는 제1 패턴; 및
주로 광학 필름을 통해 보이기 위한 제2 패턴을 포함하는, 광원.
항목 27. 항목 1 내지 항목 26 중 어느 한 항목에 있어서, 확산 반사기는 재귀반사기를 포함하는, 광원.
항목 28. 항목 27에 있어서, 재귀반사기는 프리즘 재귀반사기를 포함하는, 광원.
항목 29. 항목 27에 있어서, 재귀반사기는 복수의 큐브-코너 요소를 포함하는, 광원.
항목 30. 항목 27에 있어서, 재귀반사기는 렌즈-미러 재귀반사기를 포함하는, 광원.
항목 31. 항목 27에 있어서, 재귀반사기는 복수의 구형 비드를 포함하는, 광원.
항목 32. 항목 1 내지 항목 31 중 어느 한 항목에 있어서, 상부 면과 저부 면 사이에 배치된 재귀반사기 층을 추가로 포함하는, 광원.
항목 33. 항목 1 내지 항목 32 중 어느 한 항목에 있어서, 단색 램프로부터 방출되고 상부 면에 의해 투과되는 입사 방향을 따라 상부 면에 입사하는 각각의 광선은 실질적으로 입사 방향을 따르는 투과 방향을 따라 광원으로부터 출사하는, 광원.
항목 34. 항목 33에 있어서, 투과 방향은 입사 방향으로부터 5도 미만만큼 벗어나는, 광원.
항목 35. 항목 1 내지 항목 34 중 어느 한 항목에 있어서, 상부 면은 광을 광 방향의 변화가 아니라 주로 광학 간섭에 의해 투과시키는, 광원.
항목 36. 항목 1 내지 항목 35 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 층 중의 각각의 층은 제1 및 제2 구역을 가로질러 단일형인, 광원.
항목 37. 항목 1 내지 항목 36 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 구역과 제2 구역 사이의 물리적 계면을 구비하는 층이 복수의 층 중에 없는, 광원.
항목 38. 항목 1 내지 항목 37 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 층 중의 적어도 하나의 층은 제1 및 제2 구역에서 동일한 화학 조성, 그러나 동일하지 않은 배향 또는 결정도를 포함하는, 광원.
항목 39. 항목 1 내지 항목 38 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 층 중의 각각의 층은 각자의 상호 직교하는 x, y 및 z 방향을 따른 3개의 주 굴절률 nx, ny 및 nz를 포함하며, x 및 y 방향은 층의 평면 내에 있고, z 방향은 층의 두께 방향을 따르는, 광원.
항목 40. 항목 1 내지 항목 39 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 층 중의 적어도 하나의 층의 적어도 하나의 주 굴절률 각각은 제1 및 제2 구역에서 상이한 값을 갖는, 광원.
항목 41. 항목 39에 있어서, 복수의 층 중의 적어도 하나의 층의 적어도 2개의 주 굴절률 각각은 제1 및 제2 구역에서 상이한 값을 갖는, 광원.
항목 42. 항목 39에 있어서, 광학 필름은 광학 필름의 제1 및 제2 구역에 인접하게 연장되는 복수의 교번하는 제1 및 제2 층을 포함하며, 각각의 제1 층의 각각의 주 굴절률은 제1 및 제2 구역에서 동일한 값을 갖고, 각각의 제2 층의 각각의 주 굴절률은 제1 및 제2 구역에서 상이한 값을 갖는, 광원.
항목 43. 항목 39에 있어서, 광학 필름은 광학 필름의 제1 및 제2 구역에 인접하게 연장되는 복수의 교번하는 제1 및 제2 층을 포함하며, 각각의 제1 층은 제1 및 제2 구역에서 동일한 nz를 갖고, 각각의 제2 층은 제2 구역보다 제1 구역에서 더 큰 nz를 갖는, 광원.
항목 44. 항목 39에 있어서, 광학 필름은 광학 필름의 제1 및 제2 구역에 인접하게 연장되는 복수의 교번하는 제1 및 제2 층을 포함하며, 각각의 제1 층은 제1 및 제2 구역에서 등방성이고, 각각의 제2 층은 제1 구역에서는 결정질이고 제2 구역에서는 등방성인, 광원.
항목 45. 항목 1 내지 항목 44 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 및 제2 구역에서의 복수의 층 중의 각각의 층의 평균 두께 사이의 차이가 약 10% 미만인, 광원.
항목 46. 항목 1 내지 항목 45 중 어느 한 항목에 있어서, 작동 시에, 제2 구역은 제1 입사각을 따라서보다 제2 입사각을 따라 관찰될 때 더 잘 보이는, 광원.
항목 47. 항목 1 내지 항목 46 중 어느 한 항목에 있어서, 작동 시에 그리고 주변 광이 없는 상태에서 제2 입사각을 따라 관찰될 때, 제2 구역은 제1 구역보다 상당히 더 밝은, 광원.
항목 48. 항목 1 내지 항목 47 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 필름은 3차원 형상을 갖는, 광원.
항목 49. 항목 1 내지 항목 48 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 필름은 복수의 제1 및 제2 구역을 포함하며, 제2 구역은 규칙적 패턴을 형성하는, 광원.
항목 50. 항목 1 내지 항목 49 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 필름은 복수의 제1 및 제2 구역을 포함하며, 제2 구역은 표시를 형성하는, 광원.
항목 51. 항목 50에 있어서, 표시는 문자, 단어, 영숫자, 심볼, 로고, 텍스트, 그림, 및 이미지 중 적어도 하나를 포함하는, 광원.
항목 52. 항목 1 내지 항목 51 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 입사각은 약 10도 미만이고 제2 입사각은 약 40도 초과인, 광원.
항목 53. 항목 1 내지 항목 52 중 어느 한 항목에 있어서, 약 10도 미만의 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역 각각은 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는, 광원.
항목 54. 항목 1 내지 항목 53 중 어느 한 항목에 있어서, 약 40 내지 70도의 범위의 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 구역은 반사율보다 상당히 더 작은 광학 투과율을 갖고, 광학 필름의 제2 구역은 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는, 광원.
항목 55. 항목 1 내지 항목 54 중 어느 한 항목에 있어서, 광원은 제1 구역의 영역으로부터 제1 파장의 광의 원추를 방출하며, 광의 원추는 약 30도의 각도 반치전폭 세기로 상기 영역에 실질적으로 수직인 중심 방향을 따라 전파되는, 광원.
항목 56. 항목 1 내지 항목 54 중 어느 한 항목에 있어서, 광원은 제2 구역의 영역으로부터 제1 파장의 광의 원추를 방출하며, 광의 원추는 약 70도의 각도 반치전폭 세기로 상기 영역에 실질적으로 수직인 중심 방향을 따라 전파되는, 광원.
항목 57. 항목 1 내지 항목 56 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역 각각은 반사율보다 적어도 50%만큼 더 큰 광학 투과율을 갖는, 광원.
항목 58. 항목 1 내지 항목 57 중 어느 한 항목에 있어서, 제2 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 구역은 반사율보다 적어도 50%만큼 더 작은 광학 투과율을 갖는, 광원.
항목 59. 항목 1 내지 항목 58 중 어느 한 항목에 있어서, 제2 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제2 구역은 광학 필름의 제1 구역보다 적어도 30%만큼 더 큰 광학 투과율을 갖는, 광원.
항목 60. 항목 1 내지 항목 59 중 어느 한 항목에 있어서, 제2 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제2 구역은 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는, 광원.
항목 61. 항목 60에 있어서, 제2 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제2 구역은 반사율보다 적어도 30%만큼 더 큰 광학 투과율을 갖는, 광원.
항목 62. 항목 1 내지 항목 61 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 필름의 제2 구역은 광학적으로 확산성인, 광원.
항목 63. 항목 1 내지 항목 62 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 필름의 제2 구역은 광학 필름의 제1 구역보다 더 광학적으로 확산성인, 광원.
항목 64. 항목 1 내지 항목 63 중 어느 한 항목에 있어서, 상부 면은 제2 구역 상에 배치되고 그것과 정렬된 광학 렌즈를 추가로 포함하며, 광학 렌즈는 광학 필름의 제2 구역에 의해 투과되는 제1 파장의 광의 방향을 변화시키는, 광원.
항목 65. 항목 1 내지 항목 64 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 별개의 광학 렌즈를 추가로 포함하며, 광학 필름은 복수의 이격된 제2 구역을 포함하며, 각각의 제2 구역은 상이한 광학 렌즈에 대응하고 그것과 정렬되며, 광학 렌즈는 제2 구역에 의해 투과되는 제1 파장의 광의 방향을 변화시키는, 광원.
항목 66. 항목 1 내지 항목 65 중 어느 한 항목의 광원, 및 관찰을 위해 이미지를 투사하도록 구성된 프로젝션 장치를 포함하는, 프로젝션 시스템.
항목 67. 항목 66에 있어서, 이미지는 제2 구역에 의해 형성된 패턴에 대응하는, 프로젝션 시스템.
항목 68. 항목 67에 있어서, 광원은 제1 이미지와는 상이한 제2 이미지를 투사하도록 구성된 제2 조명 장치를 포함하는, 프로젝션 시스템.
항목 69. 광원으로서, 패턴을 형성하는 복수의 제1 및 제2 구역을 포함하는 광학 필름을 포함하며, 각각의 구역은 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하여서, 광원이 광을 방출할 때, 패턴의 가시성이 시야각 증가에 따라 증가하는, 광원.
항목 70. 항목 69에 있어서, 패턴의 가시성은 시야각 증가에 따라 증가하는 제1 구역과 제2 구역 사이의 콘트라스트에 의해 시야각 증가에 따라 증가하는, 광원.
항목 71. 광원으로서,
광학 필름을 포함하는 상부 면, 확산 반사기를 포함하는 저부 면, 및 상부 면과 저부 면 사이에서 연장되는 입력 면을 포함하는 도광체; 및
도광체의 입력 면에 근접하게 배치된 조명원 ― 광학 필름은 인접한 제1 및 제2 구역을 갖고, 각각의 구역은 광학 스택 또는 광학 필름의 적어도 하나의 광학 패킷의 실질적으로 전체 두께에 걸쳐 연장되며, 광원으로부터 도광체에 입사하는 광은 도광체 내에서 전파되고 주로 광학 간섭에 의해서 광학 필름에 의해 반사되거나 투과되며, 적어도 하나의 제1 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역은 실질적으로 동일한 광학 투과율을 갖고, 적어도 하나의 제2 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 제2 구역은 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 가짐 ― 을 포함하는, 광원.
항목 72. 광학 시스템으로서,
재귀반사 층; 및
재귀반사 층 상에 배치되고 복수의 교번하는 제1 및 제2 층을 포함하는 광학 필름 ― 각각의 제1 및 제2 층은 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사함 ― 을 포함하는, 광학 시스템.
항목 73. 항목 72에 있어서, 각각의 층은 광학 필름의 제1 및 제2 구역에 인접하게 연장되며, 복수의 층 중의 적어도 하나의 층은 제1 및 제2 구역에서 상이한 복굴절을 갖는, 광학 시스템.
항목 74. 항목 72 또는 항목 73에 있어서, 재귀반사 층은 광학 시스템의 광학 필름 측으로부터 재귀반사 층에 입사하는 광을 재귀반사하는, 광학 시스템.
항목 75. 항목 72 내지 항목 74 중 어느 한 항목에 있어서, 재귀반사 층과 광학 필름 사이에 배치된 조명원을 추가로 포함하는, 광학 시스템.
항목 76. 항목 72 내지 항목 75 중 어느 한 항목에 있어서, 재귀반사 층과 광학 필름 사이에서 연장되는 입력 면, 및 입력 면에 근접하게 배치된 조명원을 추가로 포함하는, 광학 시스템.
항목 77. 광원으로서,
제1 파장의 광을 방출하도록 구성된 실질적으로 단색의 제1 조명 장치;
제1 파장의 또는 상이한 제2 파장의 광을 방출하도록 구성된 실질적으로 단색의 제2 조명 장치;
조명 장치로부터 제1 파장의 광을 수광하기 위한, 조명 장치에 근접한 입력 면;
확산 반사기를 포함하는 저부 면; 및
복수의 층을 갖춘 광학 필름을 포함하는 상부 면 - 광학 필름은 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하며, 제1 조명 장치는 제1 기능을 위해 활성화되고 광을 방출하도록 구성되며, 제2 조명 장치는 상이한 제2 기능을 위해 활성화되고 광을 방출하도록 구성됨 ― 을 포함하는, 광원.
항목 78. 항목 77에 있어서, 제1 기능은 차량의 위치 지시기이고, 제2 기능은 차량용 브레이크 지시기인, 광원.
달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 사용된 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 본 출원의 교시 내용을 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 청구범위의 범주에 균등론을 적용하는 것을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 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 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이며, 본 발명이 본 명세서에 기재된 예시적인 실시예들로 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 본 명세서에서 언급된 모든 미국 특허, 특허 출원 공보와, 다른 특허 및 비특허 문헌은, 그들이 전술한 개시 내용과 상반되지 않는 한, 참고로 포함된다.

Claims (10)

  1. 광원으로서,
    제1 파장의 광을 방출하는 실질적으로 단색의 조명 장치;
    조명 장치로부터 제1 파장의 광을 수광하기 위한, 조명 장치에 근접한 입력 면(input side);
    확산 반사기를 포함하는 저부 면(bottom side); 및
    복수의 층을 갖는 광학 필름을 포함하는 상부 면(top side) ― 각각의 층은 광학 필름의 제1 및 제2 구역에 인접하게 연장되고 적어도 제1 구역에서 주로 광학 간섭(optical interference)에 의해 광을 투과시키고 반사하며, 복수의 층 중의 적어도 하나의 층은 제1 및 제2 구역에서 상이한 복굴절을 가져서, 제1 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역 각각이 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖고, 더 큰 제2 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 구역이 반사율보다 상당히 더 작은 광학 투과율을 가지며, 광학 필름의 제2 구역이 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 가짐 ― 을 포함하는, 광원.
  2. 제1항에 있어서, 광학 필름은 제1 및 제2 구역에서 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하는, 광원.
  3. 제1항에 있어서, 상이한 제2 파장의 광을 방출하는 실질적으로 단색의 제2 조명 장치를 포함하여서, 제1 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역 각각이 반사율보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖고, 제1 입사각으로 입사하는 제2 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제2 구역이 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는, 광원.
  4. 제1항에 있어서, 저부 면은 광학 필름을 통해 보이도록 구성된 패턴을 포함하는, 광원.
  5. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 구역에서의 복수의 층 중의 각각의 층의 평균 두께 사이의 차이가 약 10% 미만인, 광원.
  6. 제1항에 있어서, 작동 시에 그리고 주변 광이 없는 상태에서 제2 입사각을 따라 관찰될 때, 제2 구역은 제1 구역보다 상당히 더 밝은, 광원.
  7. 제1항에 있어서, 약 40 내지 70도의 범위의 입사각으로 입사하는 제1 파장의 광에 대해, 광학 필름의 제1 구역은 반사율보다 상당히 더 작은 광학 투과율을 갖고, 광학 필름의 제2 구역은 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 갖는, 광원.
  8. 광원으로서, 패턴을 형성하는 복수의 제1 및 제2 구역을 포함하는 광학 필름을 포함하며, 각각의 구역은 주로 광학 간섭에 의해 광을 투과시키고 반사하여서, 광원이 광을 방출할 때, 패턴의 가시성이 시야각(viewing angle) 증가에 따라 증가하는, 광원.
  9. 제8항에 있어서, 패턴의 가시성은 시야각 증가에 따라 증가하는 제1 구역과 제2 구역 사이의 콘트라스트(contrast)에 의해 시야각 증가에 따라 증가하는, 광원.
  10. 광원으로서,
    광학 필름을 포함하는 상부 면, 확산 반사기를 포함하는 저부 면, 및 상부 면과 저부 면 사이에서 연장되는 입력 면을 포함하는 도광체(lightguide); 및
    도광체의 입력 면에 근접하게 배치된 조명원 ― 광학 필름은 인접한 제1 및 제2 구역을 갖고, 각각의 구역은 광학 스택(optical stack) 또는 광학 필름의 적어도 하나의 광학 패킷(optical packet)의 실질적으로 전체 두께에 걸쳐 연장되며, 광원으로부터 도광체에 입사하는 광은 도광체 내에서 전파되고 주로 광학 간섭에 의해서 광학 필름에 의해 반사되거나 투과되며, 적어도 하나의 제1 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 광학 필름의 제1 및 제2 구역은 실질적으로 동일한 광학 투과율을 갖고, 적어도 하나의 제2 입사각 및 적어도 하나의 파장에 대해, 제2 구역은 광학 필름의 제1 구역보다 상당히 더 큰 광학 투과율을 가짐 ― 을 포함하는, 광원.
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