具有基本上非成像嵌入扩散片的增亮膜的制作方法_3

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hatsworth,CA)的 SpectraScan?PR-650 光谱色度计。用于此 类测量的合适的光箱为具有约85%的总反射率的特氟隆立方体。
[0062] 光学膜219的ET可通过下述方式来测量:将光学膜219置于指定位置处,使主表 面219a(和线性棱镜251)面向光电检测器并且使主表面219b面向光箱。接下来,光谱加 权轴向亮度11(沿着光轴的亮度)由光电检测器通过线性吸收型偏振器来测量。然后,去 除光学膜219,并且在没有光学膜219的情况下测量光谱加权亮度12。ET为比率11/12。 ET可通过指定光学膜相对于线性吸收型偏振器的取向更详细指定。例如,"ΕΤ0"是指当光 学膜被取向成使得棱镜251中的每个沿着平行于线性吸收型偏振器的透光轴的方向延伸 时的有效透射率,且"ET90"是指当光学膜被取向成使得棱镜251中的每个沿着垂直于线性 吸收型偏振器的透光轴的方向延伸时的有效透射率。进一步就这一点而言,"平均有效透射 率"("ETA")为ETO和ET90的平均值。根据此附加术语学,先前所提及的术语"有效透射 率"或"ET",如果没有更多的话,是指光学膜的平均有效透射率。
[0063] 在示例性情况下,本公开的微复制型光学膜(包括光学膜219)被构造用于增加系 统亮度,且线性棱镜具有至少约1. 6的折射率,且光学膜的平均有效透射率(ETA)为至少约 1. 3、或至少1. 5、或至少1. 7、或至少1. 9、或至少2. 1。
[0064] 在图3中,显不了光学系统310,光学系统310在一些方面类似于图1的系统,不同 的是添加了另一个偏振器,从而允许更容易地观察和测量SCM。具体地讲,类似于系统110, 系统310包括扩展光源302、偏振器304和设置在光源302和偏振器304之间的微复制型光 学膜319。类似于光学膜119,光学膜319具有前部主表面319a和背部或后部主表面319b 并且由承载棱镜层350的基板320构造而成,但也可使用其它层构形。棱镜层350的第二 主表面350b与基板320的第一主表面重合。基板320的第二主表面与膜319的背部主表 面319b重合。也类似于光学膜119,承载棱镜层350的基板320为双折射的,如结合图1所 述。类似于观察者101,观察者301在传播方向范围或锥上和在波长范围上(例如在从蓝色 到红色的可见波长带上)感知光。
[0065] 与图1不同,图3的系统310显不为包括第二或后部偏振器306,偏振器306设置 在膜319和光源302之间,以使得膜319设置在后部偏振器306和前部偏振器304之间。添 加后部偏振器306增加了 SCM图案的可见度,因为后部偏振器增加进入双折射基板320的 光的偏振度。我们将在例如图3所示的系统中观察到的SCM称为"增强的" SCM,因为通过 将所考虑的光学膜夹在两个实际线性偏振器之间而不是依赖由空气/介质界面处的菲涅 耳反射提供的部分偏振来采取步骤以增强的SCM的可见度。
[0066] 系统310包括具有某种类型的平面内取向轴的多个膜和部件。例如,棱镜层350 包括棱镜阵列(参见各个棱镜35la、35Ib、351c),其中棱镜中的每个平行于例如y轴的棱镜 轴延伸,如图2所示。前部偏振器304具有透光轴,此处称为透光轴1,使得平行于透光轴 偏振的光基本上由偏振器透射,而垂直于透光轴偏振的光基本上被吸收或以其它方式被阻 断。后部偏振器306也具有透光轴,此处称为透光轴2。基板320为双折射的,并且可由平 面内最小折射率轴(此处称为基板快轴)来表征。棱镜轴、透光轴1、透光轴2和基板快轴 均如从观察者301的角度以平面图一起显示于图3a中。
[0067] 图3所示轴显示带有相对旋转,出于该图目的,所述相对旋转允许容易识别不同 的轴。一般来讲,这些轴、和在图3中和本文其它地方与其对应的膜和层可具有任何所需的 相对取向。一般来讲,这种相对取向对所观察到的SCM有影响。在下文进一步解释的一个 场景中,透光轴1正交于透光轴2,且棱镜轴和基板快轴均平行于透光轴1。
[0068] 基本上如图3所示获得并布置微复制型膜、扩展白色光源和两个线性吸收型偏振 器。微复制型膜为3M?薄增亮膜-TBEF2-GT (24),并且具有由PET基板承载的线性棱镜的 棱镜层。线性棱镜各自平行于棱镜轴延伸。PET基板为约50千分尺厚,并且具有限定快轴 的平面内双折射。棱镜层具有约1. 64的折射率和约24千分尺的棱镜间距。
[0069] 在第一取向中,前部和背部偏振器被取向成使其透光轴彼此正交,且基板的快轴 与棱镜轴稍微错位,即,不平行于棱镜轴。观察到增强的SCM图案以及其色带和特征。使用 照相机来记录SCM图案的锥光图像,且图4中显示图像的灰度版本。在该图中,提供水平虚 线以代表光学膜的棱镜轴的方向。图像的中心代表光学系统的轴向方向,如图3中的z方 向。从图像的中心到图的四个角中的任一个的距离代表约20度的极角。
[0070] 使用与图3相同的光学部件和相同的总体布置,但以第二取向拍摄另一个图像。 第二取向类似于第一取向,不同的是基板快轴平行于棱镜轴。棱镜轴平行于前部偏振器的 透光轴。根据此设置,观察到另一个增强的SCM图案。使用照相机来记录SCM图案的锥光图 像,且图5显示了图像的灰度版本。在图中,提供水平虚线以代表光学膜的棱镜轴的方向。 图像的中心代表光学系统的轴向方向,如图3中的z方向。从图像的中心到图的四个角中 的任一个的距离代表约2〇度的极角。
[0071] 还使用光学建模软件来模拟大体上对应于图3所示的光学系统。在模拟中,扩展 光源假设以朗伯发射分布发出白色光。前部偏振器和背部偏振器假设被取向成使得其透光 轴以90度角相交。棱镜层的棱镜假设具有一致高度和顶角,该顶角为90度。棱镜的折射率 假设为1. 64,且为各向同性的。基板假设具有2. 05密耳(52千分尺)的物理厚度,并且具有 分别针对沿着X轴、y轴和z轴偏振的光的折射率nx、ny和nz,使得:ny - nx = 0. 037695 ; nz_((nx+ny)/2) = -〇· 1679 ;且(nx*nx+ny*ny+nz*nz)/3 = (1.61383)2。基板层假设具有 0. 0191mm 1的吸收率。这些值代表其快轴可在x-y平面中根据需要取向的聚对苯二甲酸乙 二醇酯(PET)膜。为了模拟的目的,基板快轴假设平行于棱镜轴并且平行于前部偏振器的 透光轴。
[0072] 通过如此限定的系统部件,使用光学模拟软件来产生如在观察者301看来呈增强 的SCM的每个锥光角的透射光谱。计算的锥光图像类似于图4和图5,且其包括色带和特 征。将计算的锥光光谱分解成每个角的CIE X色坐标和y色坐标。图5a和图5b为这样一 种颜色分解过程的结果。从初始模拟(颜色)锥光光谱开始,评价代表特定极角和特定方 位角的图像中的每个点或像素,以确定其在CIE(x、y)色坐标中的颜色。CIE色坐标表征由 Commission international de eclairage ( "CIE" 或国际照明委员会(International Commission on Illumination))于1931年开发的以数学定义的颜色空间,并且为本领域中 已知的。CIE X色坐标和y色坐标不应与X坐标和y坐标混淆,X坐标和y坐标与物理定位 或位移(如显示与图1、图2或图3的笛卡尔x-y-z (物理)坐标系)相关联。与物理坐标 不同,(x、y)色坐标为无量纲。
[0073] 在确定初始(颜色)模拟锥光图像中的每个点的CIE(x、y)色坐标之后,将图像分 成其组成CIE X坐标和CIE y坐标分量颜色。这样产生两个锥光图像:标绘CIE X颜色分 量的图5a的图像和标绘CIE y颜色分量的图5b的图像。在图5a和图5b中的每个中,图 像的中心代表光学系统的轴向方向,如图3中的z方向,且图像的圆形外边界代表20度的 极角。在每个图像的外边界处的数字〇、45、90等代表以弧度为单位的方位角。光学膜的棱 镜层的棱镜轴对应于〇度和180度的方位角。每个图像的右侧为呈坚线形式的比例以表示 色坐标值与图中所使用的灰度色调的对应关系。
[0074] 图4、图5、图5a和图5b所示增强的SCM图案应当容易被图3的光学系统的观察 者注意到。由例如图1所示的光学系统产生的普通(非增强的)SCM图案通常更微妙且不 会如此容易地被普通观察者注意到。然而,不管增强的还是非增强的,我们都希望确定是否 可消除或至少显著降低SCM图案,优选不需要以更昂贵的各向同性基板置换双折射基板, 且优选基本上不对光学膜的增亮能力产生不利影响,并且优选不引入任何额外不利的光学 现象或伪影。
[0075] 为实现这些目标中的一个或多个,我们研究使用非光滑的、带纹理的或以其它方 式结构化的表面来添加光散射、扩散或雾度。就这一点而言,图6显不了光学系统610,光学 系统610可用于研究是否可通过将光散射或雾度引入系统来完全或部分消除SCM图案。在 此设置中,我们通过物理分隔这些部件并在其之间提供空气间隙将棱镜层与双折射基板隔 离。我们还修改双折射基板的上主表面以使其变为非光滑的、带纹理的或以其它方式结构 化的,使得其起到表面扩散片的作用。
[0076] 所得光学系统610类似于图3的系统310,但光学膜已被分成彼此由空气间隙完 全分隔的棱镜层650和双折射基板620。棱镜层650具有第一主表面650a和第二主表面, 第一主表面650a被构造成形成棱镜阵列,第二主表面假设为平坦的和光滑的。棱镜层650 可相同于或类似于结合图1、图2和图3所述的棱镜层。对于本讨论而言,棱镜层650假设 由不具有显著双折射的各向同性材料构成。基板620具有第一主表面620a和第二主表面 620b,第一主表面620a为非光滑的、带纹理的或以其它方式结构化的,第二主表面620b假 设为平坦的和光滑的。基板620假设为双折射的,且更具体地讲,其假设具有平面内双折 射,使得沿着一个平面内方向偏振的光的折射率(如nx)不同于沿着正交平面内方向偏振 的光的折射率(如ny)。
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