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KR101911111B1 - 광학 필름 스택 - Google Patents

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KR101911111B1
KR101911111B1 KR1020137021302A KR20137021302A KR101911111B1 KR 101911111 B1 KR101911111 B1 KR 101911111B1 KR 1020137021302 A KR1020137021302 A KR 1020137021302A KR 20137021302 A KR20137021302 A KR 20137021302A KR 101911111 B1 KR101911111 B1 KR 101911111B1
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케네스 에이 엡스타인
아담 디 하아그
서헌 이
윤신 김
강명균
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

광학 필름 스택이 개시된다. 광학 필름 스택은 제1 반사 편광기, 제2 반사 편광기, 및 제1 반사 편광기와 제2 반사 편광기 사이에 배치된 지연 층을 포함할 수 있다.

Description

광학 필름 스택{OPTICAL FILM STACK}
본 발명은 광학 필름 스택(optical film stack)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 이중 반사 편광기(dual reflective polarizer), 지연 층(retardance layer), 및 잠재적으로 휘도 향상 층(brightness enhancing layer)을 포함하는 광학 필름 스택에 관한 것이다.
액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD) 장치와 같은 디스플레이 장치는 예를 들어 텔레비전, 핸드-헬드(hand-held) 장치, 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라, 및 컴퓨터 모니터를 비롯한 다양한 응용에 사용된다. 이들 장치 중 몇몇은 LC 패널 및 백라이트(backlight)를 포함한다. 백라이트는 전형적으로 하나 이상의 광원(예컨대, 냉음극 형광관(cold cathode fluorescent tube, CCFT) 또는 발광 다이오드(들)(light emitting diode, LED))으로부터의 광을 LC 패널에 커플링시킨다.
일부 디스플레이 장치는 또한 백라이트와 LC 패널 사이에 배치된 하나 이상의 광학 필름 스택을 포함한다. 광학 필름 스택은 출력 휘도, 조명 균일성, 시야각, 픽셀 완전성(pixel integrity), 명암비(contrast ratio) 및 전체 시스템 효율을 개선하도록 설계될 수 있다.
일 태양에서, 본 발명은 광학 필름 스택에 관한 것이다. 광학 필름 스택은 제1 반사 편광기, 제2 반사 편광기, 및 지연 층을 포함한다. 지연 층은 2개의 반사 편광기 사이에 배치되고, 두께 d, 평면내 굴절률 값 nx 및 ny와 필름의 평면에 직교하는 방향으로 굴절률 nz를 갖는다. 하기 특성은 굴절률과 지연 층의 두께 사이의 관계에 적용된다: 0.04 < [ | (nx - ny) | / | (0.5(nx + ny) - nz) | ] < 1.00, 및 0.25 < d × | (nx - ny) | < 75. 일부 실시예에서, 양 [ | (nx - ny) | / | (0.5(nx + ny) - nz) | ]는 0.12 초과 또는 0.15 초과일 수 있고 0.50 미만 또는 0.33 미만일 수 있다. 또한, 소정 실시예에서, 양 [d × | (nx - ny) | ]는 0.75 마이크로미터 초과일 수 있고 25 마이크로미터 미만 또는 20 마이크로미터 미만일 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 다른 광학 필름 스택에 관한 것이다. 광학 필름 스택은 제1 반사 편광기, 제2 반사 편광기, 지연 층, 및 휘도 향상 필름을 포함한다. 지연 층은 2개의 반사 편광기 사이에 배치되고, 두께 d, 평면내 굴절률 값 nx 및 ny와 필름의 평면에 직교하는 방향으로 굴절률 nz를 갖는다. 하기 특성은 굴절률과 지연 층의 두께 사이의 관계에 적용된다: 0.04 < [ | (nx - ny) | / | (0.5(nx + ny) - nz) | ] < 1.00, 및 0.25 마이크로미터 < d × | (nx - ny) | < 75 마이크로미터. 휘도 향상 필름은 제1 및 제2 주 표면을 갖는다. 제1 주 표면은 지연 층 반대편의 면 상에서 제2 반사 편광 필름에 부착되고, 제2 주 표면은 복수의 프리즘형 구조물(prismatic structure)을 포함하는 구조화된 표면이다. 일부 실시예에서, 양 [ | (nx - ny) | / | (0.5(nx + ny) - nz) | ]는 0.12 초과 또는 0.15 초과일 수 있고 0.50 미만 또는 0.33 미만일 수 있다. 또한, 소정 실시예에서, 양 [d × | (nx - ny) | ]는 0.75 마이크로미터 초과일 수 있고 25 마이크로미터 미만 또는 20 마이크로미터 미만일 수 있다.
<도 1>
도 1은 광학 필름 스택 및 백라이트의 일 실시예의 단면도.
<도 2>
도 2는 지연 층의 일 실시예의 개략적인 사시도.
<도 3>
도 3은 광학 필름 스택 및 백라이트의 다른 실시예의 단면도.
<도 4>
도 4는 반사 편광기의 일 실시예의 개략적인 사시도.
<도 5>
도 5는 본 발명에 따른 광학 필름 스택 및 백라이트의 다른 실시예의 단면도.
<도 6a 및 도 6b>
도 6a 및 도 6b는 광학 필름 스택의 실시예에 대한 광선-추적 모델링(ray-tracing modeling) 결과를 도시하는 도면.
<도 7a 및 도 7b>
도 7a 및 도 7b는 광학 필름 스택의 실시예에 대한 광선-추적 모델링 결과를 도시하는 도면.
<도 8a 및 도 8b>
도 8a 및 도 8b는 광학 필름 스택의 실시예에 대한 광선-추적 모델링 결과를 도시하는 도면.
<도 9a 및 도 9b>
도 9a 및 도 9b는 광학 필름 스택의 실시예에 대한 광선-추적 모델링 결과를 도시하는 도면.
<도 10a 및 도 10b>
도 10a 및 도 10b는 광학 필름 스택의 실시예에 대한 광선-추적 모델링 결과를 도시하는 도면.
<도 11>
도 11은 평면외에 대한 평면내 복굴절의 다양한 비를 가진 필름에 대한 이득 대 평면내 복굴절의 그래프.
<도 12>
도 12는 이득 대 평면외에 대한 평면내 복굴절의 비의 플롯.
광학 필름 스택은 액정(LC) 장치와 같은 디스플레이 장치에서 다양한 상이한 목적으로 사용된다. 예를 들어, 일부 스택은 LC 디스플레이의 축상 휘도 이득(on-axis brightness gain) 및 명암비를 개선할 수 있다.
본 발명은 이들 특성을 개선할 수 있는 광학 필름 스택을 제공한다. 일부 실시예에서, 광학 필름 스택은 제1 반사 편광기 및 제2 반사 편광기와, 2개의 반사 편광기 사이에 배치된 지연 층을 포함한다. 지연 층은 또한 평면내 굴절률과 평면외 굴절률 사이의 차이(x 및 y 대 z)로 나눈 평면내 굴절률들의 차이(x 대 y)로서 정의되는 최적의 평면외에 대한 평면내 비를 갖는다. 지연 층은 또한 지연 층 두께와 평면내 굴절률들의 차이의 곱으로서 정의되는 최적 지연을 나타낸다.
일부 실시예에서, 광학 필름 스택은 또한 지연 층으로부터의 제2 반사 편광기의 반대편 면 상에 배치된 휘도 향상 필름을 포함할 수 있다. 휘도 향상 필름은 그의 표면들 중 하나 상에 복수의 프리즘형 구조물을 포함할 수 있다.
도 1은 광학 필름 스택(100)의 일 실시예를 예시한다. 광학 필름 스택(100)은 제1 반사 편광기(102), 제2 반사 편광기 층(106), 및 제1 반사 편광기와 제2 반사 편광기 사이에 배치된 지연 층(104)을 포함한다. 적어도 일부 실시예에서, 도 1에 도시된 것과 같은(그리고 제1 반사 편광기(102), 지연 층(104) 및 제2 반사 편광기(106)를 포함하는) 광학 필름 스택(100)은 본 명세서에서 "이중 반사 편광기 구성"으로 지칭될 수 있다.
제1 및 제2 반사 편광기 각각은 통과 축 및 차단 축을 가질 수 있다. 적어도 일부 실시예에서, 제1 및 제2 반사 편광기의 통과 축 및 차단 축은 평행하거나 적어도 실질적으로 평행하다.
제1 및 제2 반사 편광기(102, 106)는 임의의 적합한 반사 편광기 또는 편광기들, 예컨대 다층 광학 필름(multilayer optical film, MOF) 반사 편광기; 연속/분산 상 편광기와 같은 확산 반사 편광 필름(diffusely reflective polarizing film, DRPF); 와이어 그리드(wire grid) 반사 편광기; 섬유 편광기, 선형 편광기 또는 콜레스테릭(cholesteric) 반사 편광기를 포함할 수 있다. 콜레스테릭 편광기가 사용되는 경우, 그러한 편광기는 원형 편광기 및 1/4 파장 필름을 포함하는 선형 편광기 구성의 일부일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 반사 편광기의 예시적인 일 실시예를 예시한다. 반사 편광기는 제2 재료의 제2 층(415) 상에 (예컨대, 공압출에 의해) 배치된 제1 재료의 제1 층(413)을 포함하는 다층 광학 필름(411)이다. 도시된 광학 필름(411)은 3개의 상호 직교하는 축 x, y 및 z를 참조하여 기술될 수 있다. 2개의 직교하는 축 x 및 y는 필름(411)의 평면 내에 있고(평면내, 또는 x 및 y 축), 제3 축(z-축)은 필름의 두께의(또는 x 및 y축 둘 모두에 직교하는) 방향으로 연장한다. 제1 및 제2 재료 중 하나 또는 둘 모두는 복굴절성일 수 있다.
단지 2개의 층이 도 4에 예시되어 있고 본 명세서에서 전반적으로 기술되지만, 본 발명의 전형적인 실시예는 2개 이상의 제2 층이 상호배치된 2개 이상의 제1 층을 포함한다. 층의 총 수는 수백 또는 수천개 이상일 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 인접한 제1 및 제2 층은 광학 반복 유닛으로 지칭될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 사용하기에 적합한 반사 편광기는 예를 들어 미국 특허 제5,882,774호, 제6,498,683호, 제5,808,794호, 및 PCT 특허 공개 WO2008/144656호에 기술되어 있으며, 이들 각각은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. MOF 반사 편광기의 구매가능한 예는 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한, 확산 표면을 포함하는 DBEF-D200 및 DBEF-D440 다층 반사 편광기를 포함한다.
광학 필름(411)은 추가 층을 포함할 수 있다. 추가 층은 예컨대 추가의 광학적 기능을 수행하는 광학 층, 또는 예컨대 그 기계적 또는 화학적 특성을 위해 선택되는 비-광학 층일 수 있다. 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,179,948호에 논의된 바와 같이, 이들 추가 층은 본 명세서에 기술된 공정 조건 하에서 배향될 수 있고, 필름의 전체 광학적 및/또는 기계적 특성에 기여할 수 있지만, 명확함 및 간단함의 목적을 위해 이들 층은 본 출원에서 추가로 논의되지 않을 것이다.
본 발명의 목적을 위해, 두꺼운 이축 복굴절성 외부 층이 디스플레이 패널을 향하는 편광기의 면 상에 배치되지 않는 것이 바람직하다. 두꺼운 외부 층이 일단 설치되면 디스플레이를 향하도록 의도된 편광기의 면 상에 있는 것이 요구되는 경우, 그러한 층은 제거가능하여야 하거나, 이들은 등방성으로 또는 단지 약한 이축 복굴절성 재료로 제조되어야 한다.
복굴절성 반사 편광기에서, 제1 층(413)의 굴절률(n1x, n1y, n1z) 및 제2 층(415)의 굴절률(n2x, n2y, n2z)은 하나의 평면내 축(y-축)을 따라 실질적으로 정합되고 다른 평면내 축(x-축)을 따라서는 실질적으로 부정합된다. 정합된 방향(y)은 편광기의 투과(통과) 축 또는 상태를 형성하여, 그 방향을 따라 편광된 광이 우선적으로 투과되고, 부정합된 방향(x)은 편광기의 반사(차단) 축 또는 상태를 형성하여, 그 방향을 따라 편광된 광이 우선적으로 반사된다. 일반적으로, 반사 방향을 따른 굴절률들의 부정합이 커지고 투과 방향에서의 정합이 근접할수록, 편광기의 성능이 우수해진다.
본 발명에 따른 이중 반사 편광기 구성에 사용하기에 적합한 다른 예시적인 반사 편광기는 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,697,195호에 또한 기술되어 있다.
다시 도 1을 참조하면, 광은 백라이트(108)로부터 이동하고, 제1 반사 편광기(102)에 입사한다. 일반적으로, 제1 반사 편광기는 제1 편광의 광(예컨대, x-방향을 따라 편광된 광)의 전부 또는 실질적으로 전부를 투과시킬 것이고, 제2 직교 편광의 광(예컨대, y-방향을 따라 편광된 광)의 대부분을 반사시킬 것이다. 백라이트는 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp, CCFL), 외부 전극 형광 램프(external electrode fluorescent lamp, EEFL), 평판 형광 램프(flat fluorescent lamp, FFL) 및 발광 다이오드(LED)와 같은 임의의 많은 잠재적인 광원 중 하나로 이해될 수 있다. 백라이트는 또한 예를 들어 후방 반사기, 도광체(lightguide) 및 확산기 시트(diffuser sheet) 또는 확산기 플레이트(diffuser plate)와 후방 조명을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 임의의 다른 많은 요소를 비롯한 다수의 부분품으로 구성될 수 있다.
광학 필름 스택에 의해 반사된 광은 백라이트(108)로 복귀될 수 있다. 제2 직교 편광 상태 광 중 대부분의 광이 반사되지만, 일반적으로 반사 편광기는 "완벽하지" 않다. 따라서, 반사 편광기를 통한 제2 직교 편광 상태의 광의 누출이 존재할 것이어서, 광 중 10%는 불순할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 반사 편광기(102)를 통해 투과된 광의 90%는 전형적인 LC 패널의 흡수 편광기에 의해 수용될 편광을 갖는데, 즉 필름 스택에 의해 투과된 광의 편광은 패널의 후방 흡수 편광기의 통과 축에 실질적으로 평행할 것이다. 제2 반사 편광기에 입사하는 광의 90%가 이러한 원하는 편광을 갖기 때문에, 제2 반사 편광기는 이러한 광을 추가로 정화(clean up)하는 역할을 한다. 제2 반사 편광기(106) 및 제1 반사 편광기(102)의 통과 축이 정렬된 것으로 가정하면, 제2 반사 편광기는 원하지 않는 편광을 갖는 광의 투과를 추가로 감소시킬 것이다. 이는 편광기(106)에 입사하는 광 중 10%의 광의 제2 누출 10%에 해당한다. 따라서, 제2 반사 편광기(106)를 통해 투과된 광의 99%가 원하는 편광을 가진다. 원하지 않는 편광의 광은 제1 반사 편광기(102)를 향해 반사된다.
이러한 재순환 효과로 인해, 제1 반사 편광기(102)와 제2 반사 편광기(106) 사이에 지연 층(104)이 없다면, 반사된 광은 제1 반사 편광기와 제2 반사 편광기 사이에서 단순히 전후로 바운싱되고(bounce) 결국 흡수되어 스택의 효율을 감소시킬 것이다. 지연 층(104)은 제1 반사 편광기(102)와 제2 반사 편광기(106) 사이에서 바운싱하는 광의 위상을 이동시킬 수 있어서, 제2 반사 편광기에 의해 반사된 광의 편광이 원하는 편광으로 변환된다.
또한 다양한 재료 및 기술이 지연 층(104)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 지연 층은, 가시 광의 적어도 하나의 편광 상태에 대해 실질적으로 비-흡수성 및 비-산란성이고 x, y 및 z의 직교하는 굴절률들 - 여기서 직교하는 굴절률들 중 적어도 2개는 동일하지 않음 - 을 갖는 동시 이축 연신된 중합체 필름의 층을 포함한다.
연신될 수 있고 본 명세서에 기술된 광학적 특성을 나타내는 임의의 중합체 재료가 지연 층을 형성하는 데 사용될 수 있다. 이들 중합체는 예를 들어 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 플루오로중합체 등을 포함할 수 있다. 하나 이상의 중합체가 조합되어 지연기를 형성할 수 있다. 적합한 폴리올레핀은 예를 들어, 예컨대 폴리스티렌, 노르보르넨 등과 같은 사이클릭 올레핀 중합체; 예를 들어 폴리프로필렌과 같은 비-사이클릭 올레핀 중합체; 폴리에틸렌; 폴리부틸렌; 폴리펜틸렌 등을 포함한다. 구체적인 폴리부틸렌은 폴리(1-부텐)이다. 구체적인 폴리펜틸렌은 폴리(4-메틸-1-펜텐)이다. 적합한 폴리아크릴레이트는 예를 들어 아크릴레이트, 메타크릴레이트 등을 포함한다. 구체적인 폴리아크릴레이트의 예는 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 폴리(부틸 메타크릴레이트)를 포함한다. 플루오로중합체는 구체적으로 폴리(비닐리덴 플루오라이드)를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 중합체 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 지연 층(204)은 2개 이상의 복굴절성 지연 부층(sublayer)(210, 212)을 포함할 수 있다. 2개 이상의 복굴절성 지연 부층(210, 212)은 정렬되는데, 예컨대 제1 부층(210)의 빠른 축(fast axis)이 제2 부층(212)의 빠른 축에 실질적으로 평행할 수 있다. 다른 실시예에서, 지연 부층들은 교차된다(즉, 서로 직교함). 부층(210, 212)이 교차되는 경우, 층(204) 내의 2개의 지연 부층의 굴절률 nx, ny 및 nz는 각각 이하에서 추가로 논의되는 평면외에 대한 평면내 복굴절의 비 및 지연 값 내에 포함되도록 개별적으로 결정될 수 있다.
많은 실시예에서, 지연 부층들은 정렬된 빠른 축을 가질 것이고, 따라서 단일 빠른 축을 갖는 것으로 이해될 수 있다. 다른 실시예에서, 지연기는 단일 빠른 축을 가진 단지 하나의 지연 층으로 구성될 것이다. 어느 경우에서도, 지연기에 대한 빠른 축은 많은 경우에서 제1 반사 편광기의 통과 축과 평행하거나 거의 평행할 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 편광기의 통과 축은 지연기의 빠른 축과 20도 내, 또는 15도 내, 또는 10도 내, 또는 5도 내로 평행할 수 있다.
지연 층(204)은 d로서 표시된 두께(필름의 주 평면에 직교하는 방향)를 갖는 것으로 이해될 수 있다. 지연 층은 x-방향으로의 굴절률 nx 및 y-방향으로의 굴절률 ny 및 z-방향으로의 굴절률 nz를 갖는다. 다수의 시뮬레이션이 투과 "엔빌로프"(transmission envelope)" 및 프린지 밀도(fringe density)에 대한 지연 층의 효과를 결정하기 위해 수행되었다.
본 발명은 층이 제1 및 제2 반사 편광기와 함께 사용될 때 디스플레이의 높은 이득 및 명암비를 제공하는 특정 지연 값을 가진 지연 층을 제공한다.
본 명세서에서 이득으로 지칭되는 비간섭성 광학 이득은 이득 구성요소, 예컨대 필름 또는 포일(foil)이 백라이트에 부가될 때의 휘도 증폭에 대한 무단위 측정치이다. 이득에 대한 요건은 후방-반사기와 부분 반사기 사이에서 광을 가두는 광학 공동이고, 부분 반사기는 바람직한 방향으로부터의 광을 우선적으로 투과시키고 상이한 바람직한 방향으로부터의 광을 반사시키거나, 바람직한 편광 상태의 광을 투과시키고 상이한 바람직한 편광 상태의 광을 반사시킨다. 그러한 부분 반사기는 이득을 증폭시키기 위해 함께 적층될 수 있는 이득 구성요소, 예컨대 프리즘형 이득 필름 및 반사 편광기이다. 추가의 요건은 후방 반사기가 또한 입사 광의 상태들을 혼합하는 것이다.
이득 방정식은 부분 반사의 무한 급수의 합이고, 여기서 바람직한 반사된 광은 이득 공동 내에서 재순환되어 바람직한 투과된 방향 또는 편광을 공급한다. 완전 램버시안(lambertian) 반사기 및 반사 편광기에 이은 이상적 흡수 편광기의 단순한 경우에 대한 이득 방정식은
G = TAxial/(1-R'x RHemi)
이고, 여기서 TAxial은 축 방향의 바람직한 편광 상태의 투과율이고, R'는 램버시안 반사기의 반사율이며, RHemi는 램버시안 조명 하에서의 반사 편광기의 총 반사율이다. 프리즘형 이득 필름의 경우, 바람직한 입력 방향은 바람직한 출력 방향과 상이하지만, RHemi 는 동일한 의미를 갖는다. 이득 방정식은 반사기가 실질적으로 확산 및/또는 편광 산란이라면, 양호한 근사이다.
이득은 통상적으로 축에 특정되지만, 형식적 기술(formal description)은 임의 방향(Θ,Φ)에서 의미를 가지며, 여기서 T(Θ,Φ)가 이득 방정식에서 TAxial을 대체한다. 이득의 방향적 특성은 흔히 도 6a와 같이, 때때로 코노스코픽 플롯(conoscopic plot)으로 지칭되는 극좌표 플롯(polar plot)으로 나타내어지고, 여기서 플롯 좌표는 Θ 및 Φ이며 표시되는 양은 이득, 또는 투과율, 또는 단순히 휘도이다.
반사 편광기의 경우, 극좌표 플롯은 실질적으로 편평하거나 느리게 변하는 반면, BEF와 같은 구조화된 휘도 향상 필름은 방향에 따라 상당한 변동 및 높은 이득의 연속적인 중심 영역을 나타낸다. 일반적으로, 축 부근(near-axis) 이득은 중심 최대점의 입체각 양에 따라 역으로 변한다. 어느 경우에서도, 연속적인 그리고 매끄럽게 변하는 특성이 바람직하다.
평면내 지연 차이 | (nx - ny) | 및 평균 평면내 지연 대 평면외 지연(즉, | 0.5(nx + ny) - nz | )의 특유의 성질 및 그와 관련된 비를 살펴보면, 지연 층 내에서 nx, ny 및 nz에 대해 선택된 굴절률 값은 주어진 시스템의 원하는 이득 및 명암비를 달성하는 데 아주 중요할 수 있다는 것이 명백하다. 평면내 굴절률 차이가 최저(0)인 경우, 거의 또는 전혀 광이 투과되지 않는 노드(node)들 및 최대 세기의 큰 노드들이 존재한다. 평면내 굴절률 차이가 더 큰 경우(예컨대, 0.10), 디스플레이 목적에 아주 유리할 수 있는, 휘도 최소점이 없는 더 큰 휘도 균일성을 보게 될 것이다.
그러나, 더 양호한 휘도 균일성이 존재하더라도, 필름이 얇은 경우, 디스플레이는 휘도 로브(lobe)의 느리고 주목할 만한 진동을 나타낼 수 있다. 필름이 더 두껍게 구성될수록, 이미지 내의 로브의 진동이 빨라진다. 결국, 주어진 두께에서, 세기 진동 및 관련 색상 프린지는 더 이상 사람 눈에 의해 인식되지 않을 것이다. 약한 확산기가 일부 경우에 잔류 프린지를 분해하는 데 충분하다. 그러나, 확산은 또한 광학 이득을 감소시키는 경향을 갖는다.
따라서, 본 발명은 휘도 로브 또는 프린지가 작고 이미지의 중심 휘도 영역이 크도록 (서로에 대하여) 지연 층의 가장 유리한 굴절률 값이 포함되는 발견된 영역을 제공한다. 본 발명은 또한 로브 또는 프린지가 사람 눈에 의해 검출가능하지 않을 정도로 충분히 신속하게 진동하는 시스템을 제공한다.
투과 또는 휘도 로브의 전체는 투과 "엔빌로프"로서 이해될 수 있다. 프린지 크기 및 위치와, 엔빌로프 크기 및 형상의 중요한 계량은 본질적으로 본 명세서에서 추가로 한정되는 평면외에 대한 평면내 비 및 지연의 상호관련된 값에 따라 측정될 수 있다. 따라서, 편광기들 사이의 기술된 지연 층 또는 층들을 포함하는 이중 반사 편광기 구성은 최소 관찰 결함을 갖고서 높은 휘도, 높은 명암비의 디스플레이를 제공할 수 있다. 이미지 내의 문제가 되는 진동 없이 크고, 높은 휘도의 투과 엔빌로프를 달성하는 이러한 능력은 개선된 광학 이득 및 명암비를 가능하게 한다.
LC 패널 디스플레이를 위한 가장 높은 이득 및 명암비를 달성하기 위해, 지연 층은 특정 "평면외에 대한 평면내 비" 값 및 "지연" 값 내에 포함된다. 평면외에 대한 평면내 비는 평면내 굴절률 차이 대 평면외 굴절률 차이로서 정의되고, 여기서 평면외 굴절률 차이는 nx와 ny와 nz의 평균 사이의 차이이다.
평면외에 대한 평면내 비의 방정식은 다음과 같다.
평면외에 대한 평면내 비 = 0.04 < [ | (nx - ny) | / | (0.5(nx + ny) - nz) | ] < 1.00.
이러한 방정식을 작성함에 있어서, 항 | (nx - ny) | 및 | (0.5(nx + ny) - nz) | 둘 모두는 그 양의 절대값을 취한다는 것에 유의하여야 한다. 따라서, 평면외에 대한 평면내 비는 항상 플러스여야 한다. 본 명세서에서 지연으로 지칭되는 평면내 지연의 값은 두께와 평면내 복굴절의 곱으로서 정의되고, 하기 방정식에 의해 이해될 수 있다:
지연 = 0.25 마이크로미터 < d × | (nx - ny) | < 75 마이크로미터.
이러한 방정식을 작성함에 있어서, 역시 (nx - ny)의 값은 절대값이다. 따라서, 이러한 기재에서 정의되는 지연 값은 항상 플러스일 것이다. 그 후 최적 이득 및 명암비를 달성하기 위한 값이 결정되었다. 일 실시예에서, 평면외에 대한 평면내 비는 0.04 초과의 값을 갖는다. 다른 실시예에서, 평면외에 대한 평면내 비는 0.12 초과의 값을 갖는다. 다른 실시예에서, 평면외에 대한 평면내 비는 0.15 초과의 값을 갖는다. 일 실시예에서, 평면외에 대한 평면내 비는 1.00 미만의 값을 갖는다. 다른 실시예에서, 평면외에 대한 평면내 비는 0.50 미만의 값을 갖는다. 다른 실시예에서, 평면외에 대한 평면내 비는 0.33 미만의 값을 갖는다.
필요한 지연이 또한 결정되었다. 일 실시예에서, d × | (nx - ny) |는 0.25 마이크로미터 초과 및 75 마이크로미터 미만이다. 다른 실시예에서, d × | (nx - ny) |는 0.75 마이크로미터 초과 및 25 마이크로미터 미만이다. 다른 실시예에서, d × | (nx - ny) |는 0.75 마이크로미터 초과 및 20 마이크로미터 미만이다.
시뮬레이션은 쓰리엠 컴퍼니(미국 미네소타주 세인트 폴)에 의해 개발되고 내부적으로 사용되는 "햄스터(Hamster)" 광선-추적 어플리케이션(Ray-Tracing application)을 사용하여 수행되었다. 이 광선-추적 어플리케이션은 (미국 매사추세츠주 리틀톤 소재의 람다 리서치 코프.(Lambda Research Corp.)로부터의) 트레이스프로(TracePro) 또는 (미국 캘리포니아주 소재의 옵티컬 리서치 어소시에이츠(Optical Research Associates)로부터) 라이트툴즈(LightTools)와 같은 다른 광선-추적 프로그램과 동등한 기능을 수행하는 소프트웨어 코드이다. 필름 스택 파라미터는 마이크로소프트-엑셀(Microsoft-Excel) 기반 스프레드시트로 입력되며, 여기서 VBA 매크로가 햄스터로 파라미터를 삽입하고, 광선 추적을 개시하며, 극좌표 플롯으로 결과를 표시한다.
반사 편광기는 기본 반사 편광기(즉, 하나의 편광에 대해 투과(반사) 계수가 비교적 크고(작고) 그리고 직교 편광에 대해 반사(투과) 계수가 비교적 큰(작은) 특정 투과 및 반사 계수를 가진 광선 추적 프로그램에서의 층)으로서 햄스터에 모델링되었고, 이때 스킨 층(즉, 특정 굴절률 및 두께를 가진 얇은 층)이 기본 반사 편광기의 상부 및 저부에 부가되었다. 파라미터는 광학적 성능이 DBEF-Q(쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 반사 편광기)에 대한 결과와 실질적으로 일치하도록 선택되었다.
이중 반사 편광기 필름 스택은 2개의 반사 편광기(각각 전술된 바와 같이 모델링됨) 사이의 지연기 층으로서 모델링되었고, 이때 지연기가 1.5의 굴절률을 갖는 10 마이크로미터 두께의 접착제 층에 의해 반사 편광기에 커플링되었다. 지연기는 두께, 흡수 계수, 및 3개의 굴절률: nx, ny, nz을 규정함으로써 모델링되었다.
광선 추적 시뮬레이션은 표 1에 도시된 다양한 모델 파라미터에 대해 수행되었다. 이들 예에 대한 흡수 계수는 PET 또는 PEN과 같은 일부 연신된 필름에 전형적인 값인 0.09 ㎜-1으로 취해졌다. 이득은 시뮬레이션으로부터 계산되었고, 0도에서 빠른 축에 대해 표 1에 기록되어 있다. 비교를 위해, DBEF-Q 단독의 이득은 전형적인 LCD 백라이트에서 달성되는 값과 일치하는 1.66이었다. 이득은 효율적인 백라이트 반사율 R'에 좌우되는 것으로 이해된다. 여기서, R'는 84.6%이도록 취해졌다. 이득은 또한 이득 필름 흡수율에 좌우된다. 여기서, 지연기의 흡수 계수를 감소시키는 것은 이득을 증가시키는 역할을 한다.
각각의 예에 대한 프린징의 정도는 코노스코픽 플롯으로부터 결정되었고, 이는 높음/낮음 등급으로 표 1에 기재되어 있다. 또한 높은 이득을 갖는 코노스코픽 플롯 내의 입체각의 등급이 표 1에 기재되어 있다.
Figure 112013073185833-pct00001
도 6a 및 도 6b는 비교예 C1A의 광학 필름 스택의 모델링된 결과를 예시한다. 도 6a는 0도의 빠른 축에 대한 코노스코픽 플롯이고, 도 6b는 90도의 빠른 축에 대한 코노스코픽 플롯이다. 도 6a 및 도 6b 둘 모두는 45도의 편각(polar angle) 부근에서 매우 낮은 휘도 영역을 나타낸다. 도 6b에서, 이들 낮은 휘도 영역은 높은 휘도 영역에 의해 둘러싸여 있다. 도 7a 및 도 7b는 광학 필름 스택 내에 60% 탁도(haze)의 도입에 의해 비교예 C1A와 상이한 비교예 C1B의 광학 필름 스택의 모델링된 결과를 예시한다. 역시 플롯은 0도(도 7a) 및 90도(도 7b)의 빠른 축에 대한 것이다. 탁도는 프린징의 양을 감소시키지만 프린지 수준은 이러한 경우에 여전히 높다는 것을 알 수 있다.
유사하게, 도 8a 및 도 8b는 비교예 C3에 대한 모델링된 결과를 예시한다. 역시 플롯은 0도(도 8a) 및 90도(도 8b)의 빠른 축에 대한 것이다. 높은 휘도의 로브는 분리된 부분들로 무리를 이루고, 이때 매우 낮은 휘도의 영역이 이들 밝은 로브들 사이에 있다. 휘도가 높은 코노스코픽 플롯 내의 비교적 작은 총 입체각이 존재한다.
역으로, 도 9a 및 도 9b는 예 4에 대한 모델링된 결과를 예시한다. 역시 플롯은 0도(도 9a) 및 90도(도 9b)의 빠른 축에 대한 것이다. 두 플롯은 연속적이고 낮은 휘도 영역에 의해 부분들로 분할되지 않은 중심의 높은 휘도의 로브를 나타낸다. 도 10a 및 도 10b는 예 2에 대한 모델링된 결과를 예시한다. 여기서, 0도의 빠른 축에 대한 플롯(도 10a)은 연속적이고 낮은 휘도 영역에 의해 부분들로 분할되지 않는 중심의 높은 휘도의 로브를 나타내는 반면, 90도의 빠른 축에 대한 플롯(도 10b)은 더 큰 편각에서 분리된 더 작은 로브를 갖는 비교적 큰 중심 로브를 나타낸다.
도 11은 평면외에 대한 평면내 복굴절의 다양한 비 및 0도의 빠른 축에 대한 이득 대 평면내 복굴절의 플롯을 도시한다. 이러한 플롯은 평면외에 대한 평면내 복굴절의 고정된 비의 경우, 이러한 비가 약 0.1 초과인 한, 이득이 대체로 평면내 복굴절에 독립적인 것을 나타낸다. 충분히 큰 평면내 복굴절 및 충분히 작은 평면외에 대한 평면내 복굴절의 비의 경우, 도 11은 평면내 복굴절에 대한 이득의 일부 의존성을 나타낸다. 그러나, 이것이 일어나는 플롯의 영역은 nx, ny 및 nz의 달성가능한 값을 나타내지 않는다. 도 12는 이득 대 평면외에 대한 평면내 복굴절의 비의 플롯을 도시하며, 여기서 이러한 비가 평탄역에 도달하고 그 후 아주 느리게 하락하는 약 1에 도달할 때까지 이러한 비에 따라 이득이 하락하는 것을 알 수 있다. 도 11 및 도 12를 생성하는 데 사용된 모든 샘플은 76.2 마이크로미터 두께였고, 흡수율은 0.09 ㎜- 1이도록 취해졌다.
본 개시 내용 전체에 개시된 임의의 다른 실시예에서, 지연 층은, 광학 필름 스택이 다른 층 또는 요소를 포함하는 경우에도, 잠재적으로 본 명세서에 개시된 특성을 나타낼 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 기술된 광학 필름 스택은 2개의 편광기 사이에 배치된 지연 층을 가진 적어도 제1 및 제2 반사 편광기를 포함한다. 지연 층이 언급된 평면외에 대한 평면내 비 및 지연 층에 대한 지연 값을 나타내는 그러한 구성은 광학 이득의 개선을 달성할 수 있다. 더욱 구체적으로, 광학 필름 스택은 1.5 이상, 또는 1.6 이상, 또는 1.7 이상, 또는 1.8 이상의 광학 이득을 달성할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 이득은 1.85 초과일 수 있다.
일부 실시예에서, 광학 필름 스택은 제1 및 제2 반사 편광기 및 지연 층 이외에 다른 층을 포함할 수 있다. 하나의 이러한 필름(300)의 예가 도 3에 도시되어 있다. 광학 필름 스택(300)은 제1 반사 편광기(302), 지연 층(304) 및 제2 반사 편광기(306)를 포함한다. 도 1의 광학 필름 스택(100) 및 백라이트(108)에 관해 본 명세서에 기술된 모든 설계 고려사항 및 가능성이 도 3의 광학 필름 스택(300) 및 백라이트(308)에 동일하게 적용된다. 스택(300)은 또한 지연 층(304) 반대편의 면(324) 상에서 제1 반사 편광기(302)에 부착된 확산기 플레이트(320)를 포함한다. 확산기 플레이트(320)는 2개의 층을 기계적으로 커플링하는 것을 비롯한 임의의 많은 기술에 의해 제1 반사 편광기(302)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 확산기 플레이트(320) 및 제1 반사 편광기(302)는 접착제 층에 의해 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 접착제는 광학적으로 투명할 것이다. 확산기 플레이트(320)는 임의의 적합한 광학적으로 커플링하는 접착 재료일 수 있는 광학 커플링 층optical coupling layer)(322)에 의해 제1 반사 편광기(302)에 연결된다. 적어도 일부 실시예에서, 이러한 광학 커플링 층(322)은 1.5 미만 또는 1.2 미만과 같은 낮은 굴절률을 갖는다. 광학 커플링 층은 몇 가지 예를 들면 실리콘(n=1.41), MgF(n=1.39), 에어로겔(n=1.1) 또는 나노다공성 중합체 겔(n=1.15 - 1.3)로 구성될 수 있다.
확산기 플레이트(320)는 백라이트(308)로부터 수용된 광을 확산시키는 데 사용되며, 이는 제2 반사 편광기(306)를 빠져나간 후에 궁극적으로 LC 패널에 입사할 조명 광의 균일성을 증가시킨다. 확산기 플레이트(320)는 강성 시트로서 형성된 중합체 매트릭스, 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리카르보네이트(PC) 또는 사이클로-올레핀을 기반으로 할 수 있다. 시트는 확산 입자, 예를 들어 유기 입자, 무기 입자 또는 공극(void)(기포)을 포함한다. 다른 실시예에서, 확산기 플레이트는 강성 유기 또는 무기 기재 및 기재의 일 면에 바로 인접하여 특정 투과율 및 탁도 수준을 가진 중합체 체적 확산 시트를 포함할 수 있고, 여기서 플레이트의 구조적 및 광학적 기능은 공동 소유의 미국 특허 제7,446,827호에 기술된 바와 같이 2개의 시트로 분리된다.
추가 실시예에서, 본 발명의 광학 필름 스택은 이득 및 명암비 향상에 기여하는 추가 요소를 포함할 수 있다. 도 5는 광학 필름 스택(500)을 향해 광을 지향시키는 백라이트(508)를 예시한다. 본 실시예에서, 광학 필름 스택은 제1 반사 편광기(502), 제2 반사 편광기(506), 및 제1 반사 편광기와 제2 반사 편광기 사이에 배치된 지연 층(504)을 포함한다. 도 1의 광학 필름 스택(100) 및 백라이트(108)에 관해 본 명세서에 기술된 모든 설계 고려사항 및 가능성이 도 5의 광학 필름 스택(500) 및 백라이트(508)에 동일하게 적용된다. 도 3의 실시예에서와 같이, 스택은 선택적으로 지연 층(504) 반대편인 제1 반사 편광기(502)의 면 상에 확산기 플레이트(520)를 포함할 수 있다. 확산기 플레이트(520)는 광 커플링 층(522)에 의해 제1 반사 편광기(502)에 연결될 수 있고, 여기서 광 커플링 층(522)은 일부 실시예에서 1.5 미만 또는 1.2 미만의 굴절률을 가질 수 있고 임의의 많은 적절한 재료, 예컨대 광 커플링 층(322)에 대해 논의된 재료(상기 참조)로 제조될 수 있다.
또한, 광학 필름 스택(500)은 휘도 향상 필름(530)을 포함할 수 있다. 휘도 향상 필름은 제1 주 표면(534) 및 제2 주 표면(536)을 가질 수 있다. 제1 주 표면은 제2 반사 편광기에 부착되는 매끄러운 표면일 수 있다. 제1 주 표면(536)은 지연 층(504) 반대편인 면(538) 상에서 제2 반사 편광기(506)에 부착될 수 있다. 적어도 일부 실시예에서, 휘도 향상 필름(530)의 제1 주 표면(536)은 접착제 층(532)에 의해 제2 반사 편광기(506)에 부착된다. 접착제 층(532)은 일반적으로, 예를 들어 1.5 미만 또는 1.2 미만의 낮은 굴절률을 가질 수 있거나, 이는 굴절률 정합 층일 수 있다. 휘도 향상 필름의 제2 주 표면(536)은 일반적으로 복수의 프리즘형 구조물(540) 또는 렌즈릿(lenslet) 또는 원뿔 또는 곡면형 원뿔과 같은 다른 돌출부를 포함하는 구조화된 표면일 수 있다.
휘도 향상 필름(530)은 일반적으로, 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 휘도 향상 필름, 예를 들어 BEF II 90/24, BEF II 90/50, BEF IIIM 90/50 및 BEF IIIT를 포함하는, 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 프리즘형 필름의 비퀴티(Vikuiti)™ BEF II 및 BEF III 계열에 대응할 수 있다.
프리즘형 구조물(540)을 더욱 구체적으로 보면, 각각의 구조물은 일반적으로 피크(peak)(543)에서 만나는 제1 소면(facet)(542a) 및 제2 소면(542b)을 갖는 것으로 이해될 수 있다. 피크각 θ는 약 80도 내지 110도, 또는 약 85도 내지 약 95도, 또는 대략 90도일 수 있다. 프리즘형 구조물 피크(예컨대, 543)는 필름(530)의 인접한 피크로부터 거의 일정한 변위를 가질 수 있다. 이러한 공간은 피치(pitch)(544)로서 이해된다. 필름(530)의 프리즘형 구조물(540)의 피치는 약 20 마이크로미터 내지 약 60 마이크로미터일 수 있다. 일부 실시예에서, 구조물의 소면은 만곡될 수 있고, 그들의 피크는 둥글 수 있다. 일부 실시예에서, 구조물은, 프리즘이기 보다는, 비드형(beaded) 이득 확산기의 비드와 같이 렌즈형 또는 반구형 돌출부이다. 상이한 실시예에서, 프리즘형 구조물은 공동 소유이고 공히 양도된 미국 특허 공개 제2010/0128351호에 기술된 것과 같이 곡면형 원뿔일 수 있다. 구조물은 또한 예를 들어 피라미드일 수 있다.
도 2에 예시된 지연 층(204)에서와 같이, 지연 층(504)은 정렬되거나 교차된 2개 이상의 PET 부층으로 구성될 수 있다. BEF를 포함하지 않는 광학 필름 스택에서와 같이, 도 5의 스택은 1.5 이상, 또는 1.6 이상, 또는 1.7 이상, 또는 1.8 이상의 광학 이득 수준을 달성할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 이득은 심지어 1.85 초과 및 1.9에 도달할 수 있다.
본 명세서에 인용된 모든 참고 문헌 및 공보는 그들이 본 발명과 직접적으로 모순될 수 있는 경우를 제외하고는, 명백히 전체적으로 본 개시 내용에 참고로 포함된다. 본 발명의 예시적인 실시예가 논의되어 있으며, 본 발명의 범주 내의 가능한 변화가 언급되었다. 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 본 발명에서의 이들 및 다른 변형 및 수정이 당업자에게 명백할 것이고, 본 발명은 본 명세서에 기재된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 그러므로, 본 발명은 이하에 제공되는 특허청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (34)

  1. 광학 필름 스택(optical film stack)으로서,
    제1 반사 편광기(polarizer);
    제2 반사 편광기; 및
    제1 반사 편광기와 제2 반사 편광기 사이에 배치되는 지연 층(retardance layer) - 상기 지연 층은 두께 d를 갖고, 평면내 굴절률 값 nx 및 ny와 필름의 평면에 직교하는 방향으로 굴절률 nz를 가지며, 여기서
    0.04 < | (nx - ny) / (0.5(nx + ny) - nz) | < 1.00이고,
    1.5 마이크로미터 < d × | (nx - ny) | < 75 마이크로미터임 - 을 포함하는 광학 필름 스택.
  2. 제1항에 있어서, 0.15 < | (nx - ny) / (0.5(nx + ny) - nz) | < 0.33인 광학 필름 스택.
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  4. 광학 필름 스택으로서,
    제1 반사 편광기;
    제2 반사 편광기;
    제1 반사 편광기와 제2 반사 편광기 사이에 배치되는 지연 층 - 상기 지연 층은 직교 평면내 굴절률 값 nx 및 ny와 필름의 평면에 직교하는 방향으로 굴절률 nz를 갖고, 여기서
    0.04 < | (nx - ny) / (0.5(nx + ny) - nz) | < 1.00이고,
    1.5 마이크로미터 < d × | (nx - ny) | < 75 마이크로미터임 - ; 및
    제1 및 제2 주 표면을 갖는 휘도 향상 필름 - 상기 제1 주 표면은 지연 층 반대편의 면 상에서 제2 반사 편광기에 부착되는 매끄러운 표면이고, 상기 제2 주 표면은 복수의 프리즘형 구조물(prismatic structure)을 포함하는 구조화된 표면임 - 을 포함하는 광학 필름 스택.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9239490B2 (en) 2012-09-14 2016-01-19 Apple, Inc. Displays with reflective polarizers
US9568772B2 (en) 2012-09-14 2017-02-14 Apple Inc. Displays with elevated backlight efficiency
KR20140146829A (ko) * 2013-06-18 2014-12-29 삼성전자주식회사 액정 디스플레이 장치
JP6758766B2 (ja) 2013-11-25 2020-09-23 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 位相差層を含む光学フィルム積層体
US9995450B2 (en) * 2014-04-30 2018-06-12 3M Innovative Properties Company Optical film stack for light duct
US10054734B2 (en) 2015-05-08 2018-08-21 Apple Inc. Liquid crystal display with backlight
CN104848092A (zh) * 2015-05-22 2015-08-19 深圳市华星光电技术有限公司 背光模组和液晶显示器
US10606093B1 (en) * 2016-06-01 2020-03-31 J.A. Woollam Co., Inc. Biased fast axis retarder system
WO2018057774A1 (en) * 2016-09-21 2018-03-29 3M Innovative Properties Company Protective display film with glass
US10401553B2 (en) * 2017-03-21 2019-09-03 Keiwa Inc. Liquid crystal display device and turning film for liquid crystal display device
US11668863B2 (en) 2017-05-26 2023-06-06 Sk Microworks Co., Ltd. Optical polyester film, and prism sheet or polarized reflection sheet comprising same
KR101888132B1 (ko) * 2017-05-26 2018-08-14 에스케이씨 주식회사 편광 반사 시트용 폴리에스테르 필름
WO2019073330A2 (en) * 2017-10-09 2019-04-18 3M Innovative Properties Company OPTICAL COMPONENTS AND OPTICAL SYSTEMS
US20230074182A1 (en) * 2020-02-07 2023-03-09 3M Innovative Properties Company Reflective polarizer and display system
US12099217B2 (en) * 2020-09-23 2024-09-24 Innoviz Technologies Ltd. Ultra-light optical element
CN114966933A (zh) * 2021-02-26 2022-08-30 京东方科技集团股份有限公司 偏光组件及其制备方法、显示面板、显示设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004318060A (ja) * 2003-04-01 2004-11-11 Nitto Denko Corp 光学素子、偏光素子、照明装置および液晶表示装置

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US5828488A (en) 1993-12-21 1998-10-27 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Reflective polarizer display
IL112070A0 (en) 1993-12-21 1995-03-15 Minnesota Mining & Mfg Optical display
US6498683B2 (en) 1999-11-22 2002-12-24 3M Innovative Properties Company Multilayer optical bodies
US5808794A (en) 1996-07-31 1998-09-15 Weber; Michael F. Reflective polarizers having extended red band edge for controlled off axis color
JP3591699B2 (ja) * 1997-10-09 2004-11-24 日東電工株式会社 偏光素子、光学素子、照明装置及び液晶表示装置
US6627300B1 (en) * 1997-10-12 2003-09-30 3M Innovative Properties Company Optical device containing polymeric material domains having different degrees of randomness
US6070093A (en) * 1997-12-02 2000-05-30 Abbott Laboratories Multiplex sensor and method of use
US6179948B1 (en) 1998-01-13 2001-01-30 3M Innovative Properties Company Optical film and process for manufacture thereof
JP2001013321A (ja) 1999-06-09 2001-01-19 Three M Innovative Properties Co 光学積層体、照明装置および面発光装置
AU2515200A (en) 1999-09-20 2001-04-24 3M Innovative Properties Company Optical films having at least one particle-containing layer
EP1311880B1 (en) 2000-08-21 2007-10-03 3M Innovative Properties Company Loss enhanced reflective optical filters
US6985291B2 (en) 2001-10-01 2006-01-10 3M Innovative Properties Company Non-inverting transflective assembly
JP2003215563A (ja) * 2002-01-25 2003-07-30 Nitto Denko Corp 光学フィルム及びこれを用いた液晶表示装置
CN100359387C (zh) * 2002-04-24 2008-01-02 日东电工株式会社 聚光系统及透射式液晶显示装置
JP4103112B2 (ja) 2002-04-24 2008-06-18 日東電工株式会社 集光システムおよび透過型液晶表示装置
KR100763291B1 (ko) * 2002-04-24 2007-10-04 닛토덴코 가부시키가이샤 시야각 확대 액정표시장치
JP3834012B2 (ja) * 2002-04-24 2006-10-18 日東電工株式会社 視野角拡大液晶表示装置
JP2004354678A (ja) 2003-05-29 2004-12-16 Sumitomo Chem Co Ltd 偏光光源装置及び液晶表示装置
JP2005128216A (ja) 2003-10-23 2005-05-19 Nitto Denko Corp 旋光板、光学素子、集光バックライトシステムおよび液晶表示装置
JP4247894B2 (ja) 2003-10-23 2009-04-02 日東電工株式会社 光学素子、集光バックライトシステムおよび液晶表示装置
JP4383903B2 (ja) * 2004-01-23 2009-12-16 株式会社 日立ディスプレイズ 偏光板及びそれを用いた液晶表示装置
US7446827B2 (en) 2004-10-15 2008-11-04 3M Innovative Properties Company Direct-lit liquid crystal displays with laminated diffuser plates
US7710511B2 (en) 2004-10-15 2010-05-04 3M Innovative Properties Company Liquid crystal displays with laminated diffuser plates
US7436469B2 (en) 2004-10-15 2008-10-14 3M Innovative Properties Company Composite diffuser plates and direct-lit liquid crystal displays using same
KR101082894B1 (ko) * 2004-11-09 2011-11-11 삼성전자주식회사 광학모듈, 광학모듈의 제조 방법, 광학모듈을 갖는백라이트 어셈블리 및 백라이트 어셈블리를 갖는 표시장치
CN101155690A (zh) * 2005-04-06 2008-04-02 3M创新有限公司 带有光学薄膜并且该光学薄膜具有特定功能层的光学体
US7924368B2 (en) 2005-12-08 2011-04-12 3M Innovative Properties Company Diffuse multilayer optical assembly
US20070171325A1 (en) 2006-01-20 2007-07-26 Byung-Soo Ko Light Management Film Package For Display Systems and Systems Using Same
US20070236636A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Watson Philip E Contrast ratio enhancement optical stack
US20080002256A1 (en) 2006-06-30 2008-01-03 3M Innovative Properties Company Optical article including a beaded layer
EP1898252B1 (en) * 2006-09-05 2014-04-30 Tosoh Corporation Optical compensation film stack and stretched retardation film
US7826009B2 (en) * 2006-12-21 2010-11-02 3M Innovative Properties Company Hybrid polarizer
US7880824B2 (en) * 2007-03-15 2011-02-01 Sony Corporation Surface emitting device, liquid crystal display, and optical sheet combination
TWI448643B (zh) 2007-05-20 2014-08-11 3M Innovative Properties Co 背光與利用背光之顯示系統
JP5393048B2 (ja) 2007-06-29 2014-01-22 日東電工株式会社 液晶表示装置および積層偏光板ならびに偏光光源装置
US7982955B2 (en) * 2007-11-20 2011-07-19 Cambridge Research & Instrumentation, Inc. Birefringent filter using reflective polarizers and dichroic elements
US20100128351A1 (en) 2008-11-21 2010-05-27 3M Innovative Properties Company Curved sided cone structures for controlling gain and viewing angle in an optical film

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004318060A (ja) * 2003-04-01 2004-11-11 Nitto Denko Corp 光学素子、偏光素子、照明装置および液晶表示装置

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