(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射するために光学的反復単位で配置された複数のマイクロ層を有する多層光学フィルムと、
透過軸及び遮蔽軸を有する偏光子と、を備える、組み合わせ体であって、
隣接する前記マイクロ層は、前記多層光学フィルムが４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の全ての偏光状態の垂直入射光において少なくとも７５％の反射率を有するように、第１面内軸及び第２面内軸を画定する屈折率差を有し、
前記多層光学フィルムが、
前記第１面内軸を含む第１入射面にて前記多層光学フィルムに入射するｐ偏光に関して、垂直入射における初期値から斜角θの入射における値Ｒ１まで、少なくとも半減する反射率を有する一方で、
前記第２面内軸を含む第２面にて前記多層光学フィルムに入射するｐ偏光に関して、斜角θの入射におけるＲ１よりも大きいＲ２の反射率を有するように、前記屈折率差は構成され、
前記光学的反復単位は、前記多層光学フィルムの厚さ方向に光学的厚さ分布を有し、前記光学的厚さ分布は、前記多層光学フィルムの薄い側及び厚い側を画定し、前記光学的反復単位のより薄いものは、概して前記薄い側に向けて配され、前記光学的反復単位のより厚いものは、概して前記厚い側に向けて配され、
前記偏光子及び前記多層光学フィルムは、斜めの透過ローブを画定するように配され、
前記透過ローブの方位コリメーションΔφｅを低減させるべく、前記厚い側が前記偏光子に面するように、前記多層光学フィルムの前記薄い側及び前記厚い側は、前記偏光子に対して方向付けられる、組み合わせ体。
【請求項２】
前記偏光子が反射性偏光子を含む、請求項１に記載の組み合わせ体。
【請求項３】
前記組み合わせ体に結合された線形プリズム状フィルムを更に含み、前記プリズムは、プリズムの軸と平行に延び、前記プリズムの軸は、前記多層光学フィルムの前記第１入射面と実質的に垂直である、請求項１に記載の組み合わせ体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、その反射特性が、フィルム内のマイクロ層の間の境界面から反射する光の強め合う干渉及び破壊的な干渉により、大部分が決定されるようなフィルムへの特定の用途を有する光学フィルムに関する。本発明はまた、関連するシステム及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
その反射特性及び透過特性がフィルム内の複数の又は積み重ね体の光学的薄層（「マイクロ層」）の間の境界面から反射する光の強め合う干渉及び破壊的干渉に専ら又は主に基づく多層光学フィルムは既知である。例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの無機光学物質の交互の層を基材上に真空蒸着することにより、高反射率ミラーフィルムを作製することは、長きにわたって既知である。
【０００３】
複数の交互のポリマー層を共押出し、キャスト層を薄化し、生じたマイクロ層のいくらかにストレス誘起複屈折を提供するために好適な条件下において、キャストウェブを伸張させることによって、著しい面内複屈折を備える多層光学フィルムを提供することもまた既知である。例えば、米国特許第３，６１０，７２９号（Ｒｏｇｅｒｓ）、同第４，４４６，３０５号（Ｒｏｇｅｒｓら）及び同第５，４８６，９４９号（Ｓｃｈｒｅｎｋら）を参照。材料特性及びプロセス条件は、ストレス誘起複屈折が、１つの面内軸に沿って隣接するマイクロ層の間の屈折率不整合及び垂直な面内軸に沿って実質的な屈折率整合を提供するように選択される。屈折率不整合は、第１軸（遮蔽軸）に沿って偏光された光に高反射率を提供し、屈折率整合は垂直な軸（透過軸）に沿って偏光された光に低反射率及び高透過率を提供し、便利な反射性偏光子物品を生じる。
【０００４】
最近、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙの研究者が、このようなフィルムのフィルムと垂直な方向、すなわちＺ軸に沿った層間の屈折率特性の有意性を指摘し、これらの特性が斜角の入射角で、フィルムの反射率及び透過率においていかに重要な役割を有するかを示した。例えば、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）を参照。Ｊｏｎｚａらはとりわけ、隣接するマイクロ層の間の屈折率におけるｚ軸の不整合（より簡潔にｚ屈折率不整合又はΔｎｚと称される）が、どのようにブリュースター角（境界面におけるｐ偏光の反射率がゼロになる角度）が非常に大きいか、又は存在しない多層積み重ね体の構成を可能にするように調整され得るかを教示する。これはひいては、そのｐ偏光の境界反射率が、入射角の増加に伴って徐々に低減するか、若しくは入射角と独立であるか又は垂直方向からの入射角に伴って増加する多層ミラー及び偏光子の構成を可能にする。その結果、ミラーの場合のあらゆる入射方向及び偏光子の場合の選択された方向において、ｓ偏光及びｐ偏光の両方に関し、広帯域幅にわたり高反射率を有する多層フィルムが達成され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書においてとりわけ、広帯域多層光学フィルム及び偏光子の組み合わせ体が記載され、これは、このようなフィルムに関して今まで示されたことのない指向性透過特性及び反射特性を呈する。
【０００６】
例えば、垂直入射光に関してミラー様特性を呈し、任意の偏光に関し、及び可視範囲又は他の拡張された、関心の波長範囲にわたって高反射率（例えば、少なくとも７５％、８０％、８５％又は９０％）を維持する、多層フィルムが本明細書において記載される。しかしながら、一定の斜角において、これらの同じフィルムは、拡張された波長範囲におけるｐ偏光に対して高度に透過性となる。反射率の著しい低下によって達成される、この斜角における光の漏れは、第１入射面（斜角におけるｐ偏光の弱い反射性のために、弱入射面と指定される）において、第２入射面（同じ斜角におけるｐ偏光の、より強い反射性のために、強入射面と指定される）におけるよりも強く生じる。第２入射面又は強入射面は、垂直入射に対する斜角におけるｐ偏光の実質的に光の漏れを呈さないことがあり、又はこれは有意であるが、弱入射面におけるものよりも小さな光の漏れを呈することがある。前者の場合においては、多層フィルムはｐ偏光において、軸外の光の漏れから生じる実質的な「バットウィング」透過特性を、第１（弱）入射面にて呈するが垂直な第２の（強）入射面にて呈さず、後者の場合においては、多層フィルムは実質的な「バットウィング」透過特性をこれらの垂直な面の両方において呈する。
【０００７】
次にこれらの特性を有する多層光学フィルムと透過軸及び遮蔽軸を有する偏光子とを組み合わせる。好ましくは偏光子は反射性偏光フィルムであるか、又はこれを含む。好ましくは偏光子を、その遮蔽軸が多層フィルムの強軸（強入射面と平行な面内軸）と実質的に位置合わせされるように位置付け、この場合、偏光子の透過軸は多層フィルムの弱軸（弱入射面と平行な面内軸）と実質的に位置合わせされる。この偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体は、極方向及び方位方向の両方において光を閉じ込める。極方向の閉じ込めは、弱入射面における強軸外ｐ偏光の漏れと組み合わされた、全ての偏光の垂直入射光における多層光学フィルムの高反射率によって提供され得る。方位方向の制限は、弱面にて斜角のｐ偏光の、多層光学フィルムのより低い反射率及び強い透過率と組み合わされた、強面における斜角のｐ偏光における多層光学フィルムの高い反射率によって提供されることがあり、又は多層光学フィルムが、強面にて斜角のｐ偏光の実質的な光の漏れを有する場合、偏光子の遮蔽軸によって方位制限が提供され得る。いずれにせよ、偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体によって提供される極及び方位制限は、入射光に関する斜めの透過ローブを提供する。
【０００８】
驚くべきことに、方位方向にて斜めの透過ローブの角度幅又はコリメーションの度合いは、偏光子に対する多層光学フィルムの配置に強く依存し得ることが見出された。特に多層光学フィルムの２つの相対する主表面のいずれが偏光子に面するかという選択が、方位方向における斜めの透過ローブのコリメーションの度合いに大幅な影響を有し得る。これは、多層光学フィルムが拡張された波長帯域にわたって光を反射するために光学的反復単位で配置された複数のマイクロ層を含み、光学反復単位は、光学的反復単位のより薄いものが概して多層フィルムの主表面（「薄い側」）に向けて配され、光学的反復単位のより厚いものが概して多層光学フィルムの他方の主表面（「厚い側」）に向けて配されるように、多層光学フィルムの厚さ方向に光学的厚さ分布を有する場合に妥当することを見出した。このような層の厚さ方向の配置は、例えば、光学的反復単位が、フィルムの厚さ方向単調に増加する又は単調に減少する厚さ勾配を有するように配置される場合に生じ得る。いくつかの場合において、多層光学フィルムに対して偏光子の配置がまた、斜めの透過ローブの方位コリメーションに影響を有する場合がある。
【０００９】
本明細書においてとりわけ、人間の４００〜７００ｎｍの可視のスペクトルなど、拡張された波長帯域にわたって光を反射するための光学的反復単位で配置されたマイクロ層を含む多層光学フィルムが記載される。隣接するマイクロ層は、実質的な面内屈折率不整合、ｘ軸に沿ってΔｎｘ及びｙ軸に沿ってΔｎｙを呈する。これらの不整合は、拡張された波長帯域の垂直入射光に関し、フィルムはｘ軸に沿ったこのような偏光の反射率Ｒｎｏｒｍａｌｘを有し、ｙ軸に沿ったこのような偏光の反射率Ｒｎｏｒｍａｌｙを有し、Ｒｎｏｒｍａｌｘ及びＲｎｏｒｍａｌｙが両方とも少なくとも７５％、８０％、８５％又は９０％であるように、規模が十分に大きい。しかしながら、隣接するマイクロ層はまた、面外ｚ軸に沿って実質的な屈折率不整合Δｎｚを呈する。この不整合は、第１（「弱」）入射面にてフィルムに入射するｐ偏光に関し、フィルムが垂直入射における初期値から斜角θにおける値Ｒ１まで、少なくとも半減する反射率を有するように、規模が十分に大きく、適切な極性である。しかしながら、面内屈折率不整合Δｎｘ及びΔｎｙは、第１入射面と垂直な第２（「強」）入射面にてフィルムに入射するｐ偏光に関し、フィルムが斜角θにおけるＲ１よりも大きい反射率Ｒ２を有するように、十分に異なる。いくつかの場合において、Ｒ２は、全ての入射角において、第２入射面にて入射するｐ偏光に関し、少なくとも７５％であり得る。したがって、多層光学フィルムの設計により、斜めの極角で第１入射面にて観察されるｐ偏光反射率の大きな減少及びこれに伴う透過率の大きな増加が、第２入射面にて、より低い度合いで観察されるか、又は全く観察されないことがある。
【００１０】
このようなフィルムは典型的には、それぞれ第１入射面にて位置し、それぞれｚ軸に対して極角θの入射を示す２つの別個の方向において低い反射率Ｒ１を呈し、２つの方向はこの角の２倍、２＊斜角θによって互いに角度的に分離している。多層フィルムと偏光子を組み合わせることにより、これらの独自の方向それぞれと関連する低い反射率及び高い透過率が、制限された円錐状の方向にわたって維持され、これを超えると垂直入射光又は第２入射面に入射する光と関連する高い反射率及び低い透過率が生じ、このような円錐は透過ローブと称される。したがって、このような偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体は２つの軸外透過ローブ内への光を選択的に透過することにより光を「閉じ込める」ことができ、バットウィング配光を形成し、かつ好ましくは透過しないあらゆる光を反射する。バットウィングのローブはそれぞれ、極角θにて有限の角度幅Δθ及び方位角φにて有限の角度幅Δφによって特徴付けることができる。多層フィルムのどちらの主表面を偏光子に向けて方向付けるか、及びいくつかの場合においては、偏光子のどちらの主表面を多層フィルムに向けて方向付けるかの適切な選択により、１２０°以下又は９０°以下又は６０°以下の斜めの透過ローブに関する方位幅Δφを提供することができる。この良好な方位制限は好ましくは、例えば５０から８０°までの範囲の斜角θの入射において、好ましくはまた入射角θ＝６０°における斜めの透過ローブにおいて達成される。
【００１１】
軸外透過ローブ又は光の漏れは、組み合わせ体を直接照明バックライト及び同様の照明システムにおける使用にとって好適なものにし、ここで、より良好な空間的均一性のためにランプによって放出される光を分散させることを助け、ランプを隠す又は見えにくくすることを助けるために、組み合わせ体が他の光学フィルム又は本体の介在と共に、又はこれを無しにランプの前に定置され得る。組み合わせ体はまた、照明器具及び作業用照明などの一般的な照明システムにおいて使用され、軸上照明及び軸外照明のバランスを提供し、グレアの低減又は他の所望の設計目標のために出力光の角度分布を広げることを助けることができる。多層光学フィルムを出る、大きく傾いた光をシステムの表示軸に向けて、又は所望の他の方向にて向け直すために、プリズム状フィルム及び同様の光管理フィルムが含まれてもよい。
【００１２】
光の漏れの非対称の性質及び透過ローブと関連する方位角の制限された範囲のために、組み合わせ体は線形光源（すなわち、光源軸に沿って物理的に延び、光源軸と垂直な他の軸に沿って遥かに短いか又は制限された光源）で使用するためによく適している。直管蛍光灯がこのような光源の一例であり、線形に配置された個別のＬＥＤが別の例である。組み合わせ体は、透過ローブが位置合わせされる第１入射面、すなわち弱入射面が、光源軸と実質的に垂直であるように、有益に方向付けられ得る。第１入射面はあるいは、光源軸と平行に位置合わせされ得る。この別の構成において、光の多くが、弱軸に沿って出るように向け直されるために多数の反射を経験し、組み合わせ体を通じて出る前に光のより均一な混合を生じる。高効率システムを維持するために、この場合、低吸収システムが重要である。
【００１３】
開示される反射性多層光学フィルム、これに加えてこのようなフィルムと組み合わせて使用するために代表的な偏光子は、可視区域又は他の関心の波長区域における低吸収損失を有するように作製されてもよく、それによってフィルムを透過しないほぼ全てのこのような光がフィルムにより反射され、逆もまた同様であり、すなわちＲｈｅｍｉ＋Ｔｈｅｍｉ≒１００％であり、式中Ｒｈｅｍｉはフィルムの全半球平均反射率を指し、Ｔｈｅｍｉはフィルムの全半球平均透過率を指す。したがって、開示される組み合わせ体は光リサイクリングを利用する照明システムにおいて有利に使用され得る。開示される組み合わせ体は例えば、後方反射体及び後方反射体とフィルムとの間に配される１つ以上のランプを有する直接照明システム内に定置され得る。組み合わせ体を最初に透過しない光は後方反射体によって反射されて、組み合わせ体の方に戻り、透過するための別の機会を得る。
【００１４】
多層光学フィルムと関連するものとして本明細書において言及される反射率及び透過率値（これに加えて、代表的な偏光子と関連するもの及び開示される偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体と関連するもの）は、特に指定されない限り、２つ又は１つ又は０のフィルム／空気の境界面の影響を組み込むものとして解釈され得る。このようなフィルム／空気の境界面をいくつ含めるかという問題は、開示されるフィルムの意図される用途に依存し得る。例えば、フィルム又は組み合わせ体が既存のバックライト、照明器具又は他の照明システム内に定置される場合、及びフィルム又は組み合わせ体の外側主表面が別の光学素子と緊密に光学的に接触する（例えば、積層により）のではなく、空気に露出された状態に留まる場合、システムの設計者は、反射性フィルム若しくは組み合わせ体のシステムに対する影響を評価するために、２つのフィルム／空気の境界面の反射率及び透過率における影響を含めることを所望することがある。他方で、プリズム状フィルムが最初に反射性フィルム又は組み合わせ体の一方の主表面に積層されて次に生じた構造が既存の照明システム内に定置される場合、システムの設計者は、１つのみのフィルム／空気の境界面の影響（反射性フィルム又は組み合わせ体の積層されていない主表面のもの）を含めることを所望することがある。最後に、反射性フィルム又は組み合わせ体が、フィルム又は組み合わせ体の外側表面のものと同様の反射率を有する照明システムの、既存の構成要素に積層される場合、システムの設計者は、反射性フィルムのシステムへの追加がシステム内のポリマー／空気の境界面の合計数を実質的に変えないという事実を考慮して、反射率及び透過率値にフィルム／空気の境界面を含めないことを所望することがある。
【００１５】
関連する方法、システム及び物品も述べられる。
【００１６】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、決して、上記要約は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができるような「特許請求の範囲」によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本明細書において記載されるバットウィング透過特性を有する偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体を含む、照明システムの概略斜視図。
【図２ａ】垂直な視線方向に沿った、図１の照明システムの概略側面図。
【図２ｂ】垂直な視線方向に沿った、図１の照明システムの概略側面図。
【図２ｃ】図１の照明システムの概略的なトップダウンビュー。
【図３】多層光学フィルムの一部の斜視図。
【図３ａ】多層光学フィルムの所望の反射特性及び透過特性を達成することを助けるために使用され得る代表的な屈折率の関係。
【図３ｂ】多層光学フィルムの所望の反射特性及び透過特性を達成することを助けるために使用され得る代表的な屈折率の関係。
【図３ｃ】多層光学フィルムの所望の反射特性及び透過特性を達成することを助けるために使用され得る代表的な屈折率の関係。
【図４】一方で固定されたｘ、ｙ、ｚデカルト座標系の間の差を、他方でｓ偏光及びｐ偏光の方向を示す理想的な偏光フィルムの斜視図。後者は光の入射面に依存し、したがって光の入射面を特定しない限り、ｘ、ｙ及びｚ軸に対して特定されない。
【図４ａ】デカルト座標軸に対して任意の点又はベクトルの極角θ及び方位角φを図示するデカルト座標軸ｘ、ｙ、ｚの斜視図。
【図５】マイクロ層光学フィルムに関する典型的な層厚さプロファイルのグラフ。
【図６】フィルムの互いに対する１つの可能な配置を示す、偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体の概略側面図。
【図７】図６の配置を含む、多層光学フィルム及び偏光子の互いに対する４つの可能な配置のマトリックス。
【図７ａ】第１反射性偏光子に関する反射率対入射角のグラフ。
【図８】２つの内部ブリュースター角を有するが、弱入射面にてのみ著しいｐ偏光の漏れを有し、強入射面にて有さない、第１多層光学フィルムの反射率対空中の入射角θのグラフ。
【図８ａ】様々な入射角θにおける、図８の多層光学フィルムの透過率対方位角φのグラフ。
【図８ｂ】特定の（厚い−薄い−厚い−薄い）相対的配置及び様々な入射角θにおける、図７ａの反射性偏光子と組み合わせた、図８の多層光学フィルムの透過率対方位角φのグラフ。
【図８ｃ】同じ偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体。が、異なる相対的配置の２つのフィルム（薄い−厚い−薄い−厚い）に関する、図８ｂと同様のグラフ。
【図８ｄ】同じ偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体。が、更に別の相対的な配置の２つのフィルム（薄い−厚い−厚い−薄い）に関する、図８ｃと同様のグラフ。
【図８ｅ】同じ偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体。が、更に別の相対的な配置の２つのフィルム（厚い−薄い−薄い−厚い）に関する、図８ｄと同様のグラフ。
【図９】２つの内部ブリュースター角を有し、弱入射面及び強入射面の両方において著しいｐ偏光の漏れを有する、第２の多層光学フィルムにおける反射率対空中の入射角θのグラフ。
【図９ａ】特定の（薄い−厚い−薄い−厚い）相対的な配置及び様々な入射角θにおける、図７ａの反射性偏光子と組み合わせた図９の多層光学フィルムの透過率対方位角φのグラフ。
【図９ｂ】図９ａの透過率データの極座標プロット。
【図９ｃ】同じ偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体であるが、異なる相対的配置の２つのフィルム（厚い−薄い−薄い−厚い）に関する、図９ａと同様のグラフ。
【図９ｄ】図９ｃの透過率データの極座標プロット。
【図１０】第２反射性偏光子に関する反射率対入射角のグラフ。
【図１０ａ】特定の（薄い−厚い−薄い−厚い）相対的配置における、第２反射性偏光子（図１０参照）と組み合わされた第２多層光学フィルム（図９参照）の透過率対方位角φのグラフ。
【図１０ｂ】図１０ａの透過率データの極座標プロット。
【図１０ｃ】同じ偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体であるが、異なる相対的配置の２つのフィルム（薄い−厚い−厚い−薄い）に関する、図１０ａと同様のグラフ。
【図１０ｄ】図１０ｃにおけるのと同じ偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体における吸収率対方位角φのグラフ。吸収性偏光子が構成に追加されている。
【図１０ｅ】図１０ｃの透過率データの極座標プロット。
【図１１ａ】第２多層光学フィルム及び第１反射性偏光子の同じ組み合わせ体であり、かつ同じ配置（厚い−薄い−薄い−厚い）を有する図９ｃと同様のグラフ。吸収性偏光子が構成に追加されている。
【図１１ｂ】方位角の関数として、吸収性偏光子によって吸収される光の量を図示する、図１１ａの構成における吸収率対方位角φのグラフ。
【図１２】その構成要素のマイクロ層が面内方向にかかわらず、同じ屈折率を有する、すなわち、構成要素それぞれの層においてｎｘ＝ｎｙであるように対称である、比較用の第３多層光学フィルムにおける、反射率対空中の屈折率θのグラフ。
【図１２ａ】特定の（薄い−厚い−薄い−厚い）相対的配置における、第１反射性偏光子（図７参照）と組み合わされた第３多層光学フィルムの透過率対方位角φのグラフ。
【図１３】多層フィルムから出る、大きく傾いた光を他の方向に向け直すように方向付けられた線形プリズム状フィルムと組み合わせた、本明細書において開示される多層光学フィルムの概略的側面図。
【図１４ａ】拡張された光源、多層光学フィルム及び異なるプリズム状フィルムを含む、異なる照明システムの概略側面図。
【図１４ｂ】それぞれ生じた光出力の角度分布。
【図１５ａ】拡張された光源、多層光学フィルム及び異なるプリズム状フィルムを含む、異なる照明システムの概略側面図。
【図１５ｂ】それぞれ生じた光出力の角度分布。
【図１６】開示される多層光学フィルムを利用し得る、異なる薄い輪郭の照明システムの概略側面図。
【図１７】開示される多層光学フィルムを利用し得る、異なる薄い輪郭の照明システムの概略側面図。
【図１８】拡散的に反射する前方反射体と拡散的に反射する後方反射体を含むバックライトの一実施形態の一部の概略断面図。
【図１９】鏡面反射性前方反射体と半鏡面性後方反射体とを含む、バックライトの一実施形態の一部分の概略断面図。
【図２０】垂直面にて異なる出力の拡散又はコリメーションを有する照明器具の斜視図。
【００１８】
図中、同様の参照数字は同様の構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、偏光子１１３と組み合わせた反射性多層光学フィルム１１２を利用する照明システム１１０の簡略化した斜視図を表し、これらの要素の組み合わせ体は参照番号１１５として付番され、バットウィング透過特性を有する。システム１１０はまた、高反射性後方反射体１１４も含み、これは組み合わせ体１１５と実質的に同一の広がりを有し、それらの間に光リサイクリングキャビティ１１６を形成するように組み合わせ体１１５と対向する。したがって、組み合わせ体１１５によって反射された光が、システム効率の改善及び損失の低減のために透過する別の機会を得るため、後方反射体１１４によって、組み合わせ体１１５に向けて再び反射される場合がある。
【００２０】
フィルム１１２及び偏光子１１３は、例示を容易にするために、互いに僅かに離間した別個のフィルムとして図示される。実際にこれらの構成要素は、所望によりこのように別個であってもよく、又はこれらは、例えば積層により又は１つ以上の中間的光学フィルム若しくは本体により（好ましくはポリマー／空気の境界面による反射を低減するためにそれらの間に空隙を介在させることなく）互いに取り付けられてもよい。また、これらの構成要素の順序は、フィルム１１２ではなく偏光子１１３が上になるように変更されてもよい。しかしながら、以下で更に詳細に記載されるように、これらの構成要素の相対的配置（フィルム１１２のどちらの主表面が偏光子に面するべきか及び偏光子１１３のどちらの主表面がフィルムに面するべきかという観点から）は重要であり、本明細書における教示を考慮して慎重に選択されるべきである。
【００２１】
組み合わせ体１１５は、大きな斜角においてのみ光を透過するものとして図示される（光線１１８ａ、１１８ｂ参照）。これらの光線１１８ａ〜ｂは、以下でより詳細に記載される実際の組み合わせ体の実際の透過の過度な単純化であるが、この組み合わせ体の重要な特性を示すために有用である。表される光線と共に、両方向の小さな矢印が含まれ、これらそれぞれの偏光状態を表す。デカルトｘ−ｙ−ｚ座標系もまた、参照の目的でも示される。組み合わせ体１１５は、ｘ−ｙ面と平行に延び、ｚ軸と垂直な面法線を有し、実質的に平坦かつ平面的であるものとして表される。組み合わせ体１１５が、望ましい形状に一致するために湾曲し得る、又は曲がり得る照明システムがまた想到されるが、これらの場合であっても組み合わせ体１１５は、小さな領域にわたり局所的に平坦かつ平面的であるものとみなされ得る。このような場合、図１は、より大きな照明システムの小さな局所化された部分を表すものとみなされ得る。
【００２２】
組み合わせ体１１５の多層光学フィルム１１２は、座標系におけるｙ軸及びｘ軸とそれぞれ位置合わせされた、２つの特徴的な面内軸１２０、１２２を有するが、当然他の規則も可能である。軸１２０は「弱」軸と称される場合があり、軸１２２は「強」軸と称される場合がある。弱軸及び強軸はそれぞれ偏光子の「透過」軸及び「遮蔽」軸と類似であるが、大きく傾いた光に対してであり、必ずしも軸上の光に対してではない。ｚ軸と平行にフィルム１１２に衝突する軸上の光は、偏光にかかわらず拡張された波長帯域にわたって強く反射し、それによってフィルム１１２は、実質的に高度に反射性の広帯域ミラーとして挙動する。ｘ軸に沿って偏光されたこのような光（すなわちＲｎｏｒｍａｌｘ）の反射率は、少なくとも７５％若しくは少なくとも８０％、８５％又は９０％、及びｙ軸に沿って偏光されたこのような光の反射率（Ｒｎｏｒｍａｌｙ）はまた少なくとも７５、８０、８５又は９０％である。多くの実施形態において、弱軸１２０の軸上の反射率は、強軸１２２のものより若干低いが、これは全ての実施形態において妥当する必要はなく、いずれかの場合において、弱軸の反射率は、上記のように少なくとも７５％である。換言すると、ＲｎｏｒｍａｌｍｉｎがＲｎｏｒｍａｌｘ及びＲｎｏｒｍａｌｙよりも低い場合、Ｒｎｏｒｍａｌｍｉｎは、全てではないが多くの実施形態において弱軸に対応し、Ｒｎｏｒｍａｌｍｉｎは少なくとも７５、８０、８５又は９０％である。垂直入射におけるフィルム１１２のミラー様特性のために、図１は、ｚ軸に沿って組み合わせ体１１５を透過する光線は図示しない。
【００２３】
大きな斜角において、フィルム１１２は高度に透過性となるが、実質的にｐ偏光に対してのみであり、ひいては主に「弱面」（弱軸１２０を含む入射面）に入射するのｐ偏光に対してであり、「強面」（強軸１２２を含む入射面）に入射するのｐ偏光に対してではない。上記のように、フィルム１１２は、強面に斜めに入射したｐ偏光の、例えば、１０、１５、２０又は２５％透過率を超える（ただし、傾角θにおける弱面に入射するｐ偏光の漏れよりも少ない、所定の傾角θ°の入射角における漏れ）、有意な量の光の漏れを呈してもよく、呈さなくてもよい。いずれの場合においても、透過軸及び遮蔽軸を有する種類の偏光子１１３は好ましくは、その遮蔽軸が強軸１２２と実質的に位置合わせされるように方向付けられる。これは、フィルム１１２の強面にて入射するのｐ偏光のいずれかの光の漏れが、偏光子１１３によって、及びしたがって、また組み合わせ体１１５によって遮蔽されることを確実にする。この同じ配置はまた、偏光子１１３の透過軸がフィルム１１２の弱軸１２０と実質的に位置合わせされつことを確実にし、弱面に入射する高度に漏れたｐ偏光が組み合わせ体１１５を透過することを可能にする。斜光線１１８ａ、１１８ｂはしたがって、図１において、弱（ｙ−ｚ）面に位置するものとして図示され、かつｐ偏光として図示される。透過率の増加は、垂直入射に対する反射率の低下を伴う。フィルム１１２は、少なくともいくらかの斜角θの入射における最小面内反射率（Ｒｎｏｒｍａｌｍｉｎ）まで半減し、好ましくは更に低く低下する、弱面にて入射するｐ偏光に関する反射率を有する。これは、Ｒ１≦Ｒｎｏｒｍａｌｍｉｎ／２として表すことができ、式中、Ｒ１は斜角斜角θにおいて弱面にて入射するｐ偏光に関する、フィルム１１２の反射率を指す。斜角θは、典型的には空中において５０°から８０°までの範囲である。いくつかの実施形態において、強面にて入射するｐ偏光に関するフィルム１１２の反射率はまた、あらゆる入射角において高いままである。これは、Ｒ２≧７５％（又は８０％、８５％若しくは９０％）として表すことができ、式中、Ｒ２は、あらゆる角度における（あらゆる可能な入射角における）強面にて入射するｐ偏光の反射率を指す。この条件を満たす多層光学フィルムは、２００８年１１月１９日に出願された米国特許出願番号第６１／１１６２９１号、「Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  Ｗｉｔｈ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｂｏｔｈ  Ｐｏｌａｒ  ａｎｄ  Ａｚｉｍｕｔｈａｌ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ」に記載され、本明細書において参照として組み込まれるあるいは、Ｒ２は、あらゆる入射角θに関するＲｎｏｒｍａｌｍｉｎと同等以上であり得る。
【００２４】
０°より大きく９０°より小さい方位角に対応する、弱面と遮蔽面の中間の入射面における、組み合わせ体１１５の反射及び透過性能は、透過光のコリメーション又は角度制限の度合いを特徴付け、以下で更に説明される。
【００２５】
弱面、すなわちｙ−ｚ面における入射光に関する組み合わせ体１１５の透過率の増加は、透過率における対応する増加が強面、すなわちｘ−ｚ面に入射する光においては生じないという事実と相まって、バックライト、照明器具などの異なる照明システムにおいて、電球を隠す目的又は他の方法により光を望ましい方向及び空間的パターンで分配するために有益に使用され得る。このような光学的特性により、組み合わせ体１１５は、一方向、弱軸１２０のみに沿って均一化する光束又は輝度を提供する場合があり、これは、線形光源、例えば蛍光管又は近い間隔で配置されたＬＥＤの列若しくは蛍光体でコーティングしたＬＥＤを利用する照明システムで有益に使用され得る。このような場合、フィルムの光束均一化方向は好ましくは、線形光源の軸又は長い寸法と実質的に垂直に方向付けられる。フィルムの角度に依存する反射率及び透過率は、例えば、バックライト又は照明器具の前側ディフューザープレートに、光強度のより均一な供給を提供することを助ける場合がある。
【００２６】
組み合わせ体１１５の多層光学フィルム１１２構成要素の前述の特性は、以下でより詳細に記載される多数のマイクロ層の適切な選択及び設計によって達成され得る。好ましくは、フィルムのマイクロ層及び他の構成要素は、低吸収材料、例えば、低損失光透過性ポリマー又は他の低損失材料を使用して製作され、それによってフィルムに関する単回通過による吸収損失は非常に低く（例えば、可視波長において平均１％未満）維持される。したがって、特に指示されない限り、所与の波長、偏光状態及び入射方向における、多層光学フィルムの％反射率と％透過率の合計は、ほぼ１００％又は少なくとも９９％であると想定され得る。換言すれば、反射率（％）＋透過率（％）≒１００％である。このために、フィルムの反射率の低減はまた、透過率の増加であると解釈することができ、逆もまた同様である。
【００２７】
多層光学フィルムの基本的特性に精通する読者は、多層光学フィルム内の所与のマイクロ層の対が、光の入射角の関数として異なる波長の光を反射し、これはまた、本明細書において記載される多層光学フィルムについても妥当するということを認識するであろう。いくつかの場合において、この特性は、入射角の関数として異なる波長を意図的に透過するか、又は反射する「色シフト」フィルムを構成するために利用される。しかしながら、本明細書において記載される多層光学フィルムは、例えば、４００〜７００ｎｍの人間の可視領域の、拡張された波長帯域にわたって、実質的に均一に光を反射及び透過するように設計され、広範囲の入射角にわたってそうするように設計される。以下で更に記載されるように、十分な数のマイクロ層及び好適な層厚さ勾配を有するフィルム１１２を提供して、広く実質的に平坦な反射帯域を提供することによって達成され得る。反射帯域は、これが入射角及び偏光と共にシフトする際に、拡張された波長帯域にわたって、比較的平坦又は均一なスペクトル透過率及び反射率が維持されるように、望ましくは十分に広くかつ十分に平坦である。平坦なスペクトル特性は、反射又は透過した光の知覚される色が光源の色からずれ過ぎないように、白色光が均一に反射又は透過することを確実にする。関心の拡張された波長帯域が可視スペクトルである場合、フィルムが平坦な主表面を空気に露出していることを想定し、あらゆる使用可能な角度にわたって４００〜７００ｎｍの均一な反射率を確実にするために、垂直入射において、４００〜９００ｎｍの、平坦な反射帯域を多層光学フィルムに提供することが多くの場合適切である。
【００２８】
システム１１０はまた、後方反射体１１４も含むが、読者は組み合わせ体１１５がまた、後方反射体１１４及びリサイクリングキャビティ１１６を含まない照明システムにおいても使用され得ることを理解するだろう。しかしながら、後方反射体１１４は、含まれる場合、意図される用途によって様々な形態をとることができる。比較的安価な照明器具設計の場合、後方反射体は、シート材料の断片などの構造部材に適用される白い塗料による単純なコーティングであるか、又はこれを含んでもよい。ＬＣＤ  ＴＶ又は同様のディスプレイのためのバックライトなどの、より要求の大きい用途においては、後方反射体１１４は、いずれかの偏光の可視光に対し、少なくとも９０％、９５％、９８％、９９％又はそれ以上の軸上平均反射率を有し得る。そのような反射率の値は、半球内に反射される全ての可視光を含み、すなわち、かかる値は、鏡面反射と拡散反射の両方を含む。この点において、後方反射体１１４は、空間的に均一又はパターン付きにかかわらず、主として鏡面性反射体、拡散反射体又は鏡面／拡散反射体の組み合わせ体であってもよい。後方反射体１１４はまた、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ  ２００８／１４４６４４号、「Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔｓ  Ｗｉｔｈ  Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」（代理人整理番号第６３０３２ＷＯ００３号）（本明細書において参照として組み込まれる）に記載の半鏡面性反射体であるか、又はこれを含み得る。
【００２９】
いくつかの場合では、後方反射体１１４は、高反射率コーティングを有する硬い金属基材又は支持基材に積層された高反射率フィルムから作製され得る。好適な高反射性材料としては、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）多層ポリマーフィルム、０．４ミル（１０．２マイクロメートル）厚のイソオクチルアクリレートアクリル酸感圧接着剤を使用して、硫酸バリウムが加えられたポリエチレンテレフタレートフィルム（２ミル（５０．８マイクロメートル厚））をＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＥＳＲフィルムに積層することによって作製されるフィルム（得られる積層フィルムは本明細書において「ＥＤＲ  ＩＩ」フィルムと称される）、Ｔｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＥ−６０シリーズＬｕｍｉｒｒｏｒ（商標）ポリエステルフィルム、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃから入手可能なものなどの、多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ，Ｉｎｃから入手可能なＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（商標）反射材料、Ａｌａｎｏｄ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ−Ｖｅｒｅｄｌｕｎｇ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．から入手可能なＭＩＲＯ（商標）陽極処理アルミニウムフィルム（ＭＩＲＯ（商標）２フィルムを含む）、Ｆｕｒｕｋａｗａ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ．，ＬｔｄからのＭＣＰＥＴ高反射性発泡シート、Ｍｉｔｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃから入手可能なＷｈｉｔｅ  Ｒｅｆｓｔａｒ（商標）フィルム及びＭＴフィルム及び米国特許第５，９７６，６８６号（Ｋａｙｔｏｒら）に記載の、熱誘起相分離法（「ＴＩＰＳ」）を使用して作製される１つ以上の多孔質ポリプロピレンフィルムが挙げられる。
【００３０】
後方反射体１１４は、実質的に平らで滑らかでもよいし、あるいは、それは光の分散又は混合を強化するように関連付けられた構造化面を備えてもよい。そのような構造化面は、（ａ）後方反射体１１４の表面上に与えられてもよく、又は（ｂ）表面に付着された透明コーティング上に与えられてもよい。前者の場合では、高反射フィルムは、構造化面が予め形成された基板に積層されてもよく又は高反射フィルムは、平坦な基板（例えば３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）（ＤＥＳＲ−Ｍ：Ｄｕｒａｂｌｅ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）など）に積層され、その後で刻印操作などにより構造化表面が形成されてもよい。後者の場合、構造化面を有する透明フィルムを平らな反射面に貼り付けてもよいし、透明フィルムを反射体に貼り付け、その後で透明フィルムの上に構造化面を設けてもよい。
【００３１】
直接照明構成、すなわち１つ以上の光源が照明システム１１０の出力又は放出領域のすぐ後ろに配される構成を含むこれらの実施形態に関し、後方反射体は、光源がその上に取り付けられる、連続的な一体型の切れ目のない層であり得、又はこれは、別個の断片で非連続的に、若しくはそれを通じて光源が他の連続的な層に突出することができる別個の開口部を含む限りにおいて非連続に構成される場合がある。例えば、反射材料ストリップが、光源列が取り付けられた基板に貼り付けられ、ストリップがそれぞれ、ある光源列から別の光源列まで延在するのに十分な幅を有し、かつバックライトの出力領域の両方の境界の間にわたるのに十分な寸法を有してもよい。
【００３２】
照明システム１１０はまた、図１の図には図示されない、１つ以上の光源を含み、これらはリサイクリングキャビティに光を放出するために配される。光源は、関心の拡張された波長帯域、典型的には可視スペクトルにわたって光を放出してもよく、又は例えばＬＥＤ若しくはレーザーからの紫外線、可視光若しくは赤外線の狭帯域を放出してもよい。例えば、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）は、それらの細長い発光領域にわたって白色発光を提供し、それら発光領域はまた、リサイクリングキャビティで発生するように、ＣＣＦＬに衝突する光の一部を散乱させように動作することもできる。しかしながら、ＣＣＦＬからの典型的な放射は、実質的にランベルトの角度分布を有し、これは、一部の超低損失バックライト設計では非効率であり、又は他の点で望ましくない場合がある。また、ＣＣＦＬの発光表面はまた、いくらか拡散的に反射性であるが、このような用途においては過剰であり得る吸収損失を典型的に有する。他方で、蛍光光源は、頭上照明器具又は作業用照明などのより高い損失のシステムにおいて完全に適切である。
【００３３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）もまた、光源として使用するために好適である。ＬＥＤダイは、ランベルト反射に近い方法で光を放射するが、ＣＣＦＬに比べて大きさがはるかに小さいため、ＬＥＤ配光は容易に改善することができ、例えば、全体封止レンズ、反射体又は抽出材を用いて、生じるパッケージ化したＬＥＤを、前方発光体、側方発光体又は他の非ランベルト反射的特性にすることができ、これは他のいくつかの用途において有益であり得る。しかしながら、ＬＥＤ光源はＣＣＦＬよりもサイズが小さく強度が高いので、ＬＥＤを使用して空間的に均一なバックライト出力を生成することはより難しくなる可能性がある。これは、特に、赤／緑／青（ＲＧＢ）色ＬＥＤの配置などの個々の色付きＬＥＤを使用して白色光を生成する場合に当てはまり、その理由は、そのような光の横方向の移動又は混合を十分に実現できないと、望ましくない色付き帯又は領域が生じる可能性があるからである。そのような色不均一性を減少させるために、白色発光ＬＥＤを使用することができ、白色発光ＬＥＤでは、蛍光体が青色又は紫外線発光ＬＥＤダイによって励起されてＬＥＤダイと同等の小さい面積又は体積から強い白色光が出力される。しかし、白色ＬＥＤは、現在、個々の色付きＬＥＤ配置で実現できるほど広い液晶表示色域を提供することができず、したがって必ずしも全ての最終用途に望ましいわけではない。
【００３４】
あるいは、白色光は、指向性光制御又は光混合のために本発明のフィルムを利用する、光リサイクリングキャビティの中、又は上の、ＬＥＤから離間した位置に蛍光体を加えることにより、青色若しくは紫外線ＬＥＤ、又は一般的に、より短い波長源からの任意のより長い波長の光から生成することができる。この配置は場合により、「遠隔蛍光体」と称される。
【００３５】
いずれの光源が使用されても、これらはシステム１１０の拡張された出力表面のすぐ後ろ、すなわち組み合わせ体１１５のすぐ後ろに位置付けられてよく、又は出力表面の縁部に沿って位置付けられてよい。前者の場合は「直接照明」システムと称され、後者は「エッジ照明」システムと称される。いくつかの場合において、直接照明システムはまた、装置の周辺部に１つ又はいくつかの光源を含んでもよく、又は縁部照明システムは、出力領域のすぐ後ろに１つ又はいくつかの光源を含んでもよい。そのような場合、光の大半が出力領域のすぐ後ろから生じる場合は、このシステムは「直接照明」と見なされ、光の大半が出力領域の周辺部から生じる場合は、このシステムは「エッジ照明」と見なされる。直接照明システムは「パンチスルー」現象の影響を受けやすく、光源それぞれの上の出力領域に明るい点が現出する。エッジ照明システムは典型的には、縁部に取り付けられた光源から出力領域の全ての点に光を伝播又は案内する中実の光導体を含み、光導体はまた、光導体から観察者１３０に光を向ける光抽出機構を有する。システム１１０が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置のバックライトである場合、１つ以上の偏光子（吸収偏光子及び反射偏光子を含む）、ディフューザー、プリズム状フィルム（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能ないずれかの輝度向上フィルム（ＢＥＦ））を含み、かつ利用可能な転向フィルムを含む）及び液晶パネルなどの追加的な構成要素が、典型的には組み合わせ体１１５と観察者１３０との間に含まれる。頭上照明器具又は作業用照明など、システムがより単純である場合、追加的構成要素としては、ディフューザーフィルム若しくはパネル及び／又は、開示される偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体がそこに積層され得るか若しくは開示される組み合わせ体がそれに対して定置され得る他の剛性の光透過性パネルが挙げられる。
【００３６】
再び図１を参照すると、観察者１３２及び１３４がまた、多層光学フィルム１１２の基本的光学特性を更に示すために、参照目的のために図示される。図２ａの部分概略側面図に図示されるように、観察者１３２は強軸１２２に沿って観察し、照明システム１１０を見る。図２ｂの部分概略側面図に図示されるように、観察者１３４は弱軸１２０に沿って観察し、照明システム１１０を見る。
【００３７】
図２ａでは、汎用的光源２１０が、組み合わせ体１１５と後方反射体１１４との間に、直接照明構成で、照明システムの出力表面のすぐ後ろに配されるものとして図示される。光源２１０は、２つの非偏光光線、すなわち垂直入射光線２１２及びｙ−ｚ（弱）面にて存在し、面法線又はｚ軸に対して極角θを示す斜めの入射光線２１４を放出するものとして図示される。これらの光線は組み合わせ体１１５の後方主表面に衝突し、これは図２ａの配置において偏光子１１３の主表面に対応するが、要素１１２及び１１３が再配置される場合、多層光学フィルム１１２の主表面にも対応し得る。図２ａは多層光学フィルムを表し、その構成要素のいくつかがマイクロ層１１２ａ及び（任意の）光学的に厚い外側スキン層１１２ｂ、１１２ｃの積み重ね体を含む（これらは縮尺通りに描かれることを意図されていない）。これらの構成要素は、便宜上、フィルム１１２の一部のみにわたって図示されるが、フィルム１１２の全長及び全幅にわたって延びるものとして理解される。フィルム１１２の適切な設計により、フィルムは、双方の垂直な偏光を高度に反射することにより、軸上ミラーとして動作する。偏光子１１３は、代表的な反射性偏光子の実施形態においてまた、好ましくは強軸１２２（図２ａのｘ軸）と実質的に位置合わせされたその遮蔽軸に沿って偏光された垂直入射光の部分を反射する。結果として、組み合わせ体１１５は、両方の偏光状態の光線２１２を高度に反射し、光線２１２ａとして後方反射体１１４に向けて戻す。フィルム１１２は、ｙ−ｚ面、すなわち弱面にて偏光された光に関して選択的な軸外の漏れを提供するように調整され、それによってフィルムに垂直に衝突するこのような光が高度に反射されるが（光線２１２、２１２ａ参照）、大きく傾いた極角θで衝突するこのような光（図面の面にて偏光される光線２１４の部分参照）は図１において先に参照したように、光線１１８ｂとして高度に透過する。この偏光の斜光はまた、その透過軸が好ましくは弱軸（図２ａのｙ軸）と実質的に位置合わせされた偏光子１１３を透過する。ｘ軸、すなわち強軸１２２に沿って偏光された斜光線２１４の部分は、偏光子１１３（これが反射偏光子である場合）かつフィルム１１２によって高度に反射されて、光線２１４ａを生じる。
【００３８】
極角光束エンベロープ２２０（その別個の半分又はローブ２２０ａ、２２０ｂにより標識される）が図２ａに提供されて、ｙ−ｚ面、すなわち弱面にて入射するｐ偏光に関するフィルム１１２の透過率の角依存を定性的に表す。このエンベロープは、組み合わせ体１１５を透過する光の光束若しくは輝度又は代替的に、組み合わせ体１１５の％透過率を、特定の入射面における特定の偏光の光に関する極角θの関数として表すものと考えることができる。弱面に入射する、垂直な偏光、ｓ偏光に関する同様の光束エンベロープは図示されないがこれは、全ての角度におけるこのような光の非常に低い透過率がこのようなエンベロープを関心外及び不必要なものとするからである。しかしながら、ｐ偏光エンベロープ２２０は、ｐ偏光が垂直入射における小さい又は極僅かな透過率を有し、大きな斜角θの入射において、最大値に増加することを示す。この最大透過率の角はまた、上記の反射率（Ｒ１）の最小値に対応する。透過率及び反射率の値は、１つ又は２つのフィルム／空気表面反射の影響を含む場合、光束エンベロープ２２０によって示されるように、ｐ偏光の透過率は典型的には、斜角θとかすめ入射（θ＝９０°）との間で急激に減少する。結果は、弱面にて入射するｐ偏光のバットウィング透過特性であり、全ての偏光に関して軸上のミラー様特性（高い軸上反射率）を有する。ローブ２２０ａ、２２０ｂは、典型的にはｚ軸に対して軸方向の対称性及びｙ−ｚ面に対して鏡面対称性を呈する。
【００３９】
図２ｂは、ｙ軸、すなわち弱軸１２０に沿って観察する観察者１３４を除いて図２ａと同様である。この観察者はまた、垂直入射光線２１２を放出する光源２１０を見、これは双方の垂直な偏光に関して再び高度に反射して、前述のように反射光線２１２ａを生じる。光源２１０はまた、別の斜光線２３０を放出し、これは図２ａの光線２１４のように、面法線又はｚ軸に対して角度θを示すが、光線２１４とは異なり光線は垂直なｘ−ｚ面、すなわち「強」面に配される。この入射面にて、双方の偏光状態の光線２３０は、斜角において組み合わせ体１１５に高度に反射され、反射光線２３０ａを生じる。極光束エンベロープはこの図に図示されないが、これは双方の垂直な偏光に関する、全ての入射角における、強面にて入射する光の非常に低い透過率が、このようなエンベロープを関心外及び不必要なものとするからである。いくつかの実施形態において、フィルム１１２（偏光子１１３なしに）は単独で、強（ｘ−ｚ）面にてｐ偏光に関し、光束エンベロープ２２０と同様であるが、より規模の小さい軸外バットウィング型光束エンベロープを有し得るが、これは事例であり、このような場合において、偏光子１１３の遮蔽軸はこのような光の透過を実質的に防ぎ（好ましくは、反射によるが、あるいは吸収による）それによってまた、組み合わせ体１１５は強面にて有意な極光束エンベロープを有さない。
【００４０】
図２ｃは、観察者１３０の視野からの照明システム１１０の平面図又は正面図である。ｐ偏光の方位光束エンベロープ２４０が、この図に重ねられ、光束エンベロープは、その別個の半部分又はローブ２４０ａ、２４０ｂによって標識されている。光束エンベロープ２４０は、全ての可能な入射面、しかしながら、特定の入射角θ、例えば、θ＝６０°又は別の選択される値において入射するｐ偏光の輝度又は光束（又は更に％透過率）を表す。ｓ偏光に関するこれらの多層光学フィルムに典型的な非常に低い光束又は透過率のために、ｓ偏光の対応する光束エンベロープは関心外又は不必要であり、したがって図示されない。組み合わせ体１１５に関するｐ偏光の透過率は入射角の重要な関数であるため、異なる入射角θ、例えばθ＝５０°又はθ＝７０°の選択は、典型的には、以下の実施例のいくつかに示されるように、若干異なる形状の光束エンベロープを生じることに留意する。ローブ２４０ａ、２４０ｂは、典型的にはｚ軸に対して軸方向の対称性及びｘ−ｚ面に関する鏡面対称性を呈する。
【００４１】
このようなエンベロープの所定の方位光束エンベロープ又は所定のローブのコリメーションの度合いを数量化することは有用である。最大光束の一次方向（又は方位角）が指定され、次に一次方向と反対側で二次方向（又は方位角）が指定される（ここで光束は最大光束の１／ｅであり、式中ｅはオイラー定数（ｅ≒２．７１８）である）手法を採用した。コリメーションの度合い（本明細書においてΔφ＝Δφｅと称され、式中Δφｅ中の「ｅ」は１／ｅ条件を指す）はひいては、２つの二次方向の間に示される方位角φである。図２ｃにおいて、ローブ２４０ａの最大光束の一次方向は点２４２に対応し、二次方向は点２４４、２４６に対応する。点２４４、２４６の間の角度Δφｅはしたがって、記載の１／ｅ光束基準を使用して、ローブ２４０ｂのコリメーションの度合い（また対称性によりローブ２４０ａのコリメーションの度合い）と考えることができる。
【００４２】
極光束エンベロープのコリメーションの度合い（例えば、図２ａの極角光束エンベロープ２２０参照）を数量化する極パラメータΔθｅは、方位パラメータΔφｅと完全に同様の方法で算出することができる。極コリメーション又は角拡散Δθｅは、図８及び図９に図示されるものなど、反射率対入射角θのグラフから又は対応する透過率対入射角θのグラフから容易に算出することができる。透過率が、斜角θの入射において、その最大値の１／ｅに低下する２つのθの値を位置付け、これらのθの２つの値の間の差を算出することによりΔθｅを求める。
【００４３】
当然、光源２１０は、例えばＣＣＦＬ光源により全ての方向に又は後方反射体１１４に取り付けられたＬＥＤにおいては立体角の半球にわたって、又は一定の「側方放出」パッケージＬＥＤにおいては、半球内の限定された角度の組み合わせにわたって光を放出し得ることが理解されるべきである。組み合わせ体１１４が、これがその全表面積にわたって光を透過するように照明される限りにおいて、光束エンベロープ２２０、２４０は、組み合わせ体の表面積の全てにわたって、又はいずれかの任意の部分にわたって放出される光を表すものと考えることができることが理解されるべきである。
【００４４】
ここで反射性多層光学フィルム１１２のより詳細な記載に移り、組み合わせ体１１５が上記の反射及び透過特性を呈するためにこれがどのように設計され得るかを説明する。
【００４５】
上記のように多層光学フィルムは、異なる屈折率特性を有する個別のマイクロ層を含み、その結果光の一部が隣接マイクロ層間の境界面で反射される。マイクロ層は、複数の境界面で反射された光が、強め合う干渉又は破壊的干渉を受けて多層光学フィルムに所望の反射又は透過特性を提供できるほど薄い。紫外、可視又は近赤外の波長で光を反射するように設計される多層光学フィルムに対しては、マイクロ層はそれぞれ、概して約１μｍ未満の光学的厚さ（物理的な厚さ×屈折率）を有する。しかしながら、多層光学フィルムの外側表面のスキン層又はマイクロ層の凝集性の一群（本明細書中では「積み重ね体」又は「パケット」として既知である）を分離する、多層光学フィルム内に配される保護境界層（ＰＢＬ）などの、より厚い層もまた含まれ得る。所望により、積層体を形成するために、２つ以上の別個の多層光学フィルムが、１つ以上の厚い接着剤層と一緒に積層され得る。
【００４６】
単純な実施形態では、マイクロ層は、１／４波積み重ね体（すなわち、等しい光学的厚さ（ｆ比＝５０％）の２つの隣接したマイクロ層をそれぞれ有する光学的反復単位又は単位セルで配置された）に対応する厚さと屈折率値を有することができ、そのような光学的反復単位は、光学的反復単位の全光学的厚さの２倍の波長λを有する、強め合う干渉光によって反射するのに有効であり、ここで本体の「光学的厚さ」とは、その物理的厚さとその反射率をかけたものを指す。フィルムの厚さ軸（ｚ軸）に沿った厚さ勾配は、拡張された反射帯域を提供し、拡張された、関心の波長帯域にわたって、及び全ての関心の角度にわたって、実質的にスペクトルが平坦な光の透過及び反射を提供するために使用される。米国特許第６，１５７，４９０号（Ｗｈｅａｔｌｅｙら）に記載されているように、（高反射と高透過の間の波長遷移において）そのような帯域端を急峻にするように調整された厚さ勾配を使用することもできる。高分子多層光学フィルムの場合、鋭角な帯域端と「上が平坦な」反射帯域を有するように反射帯域を設計することができ、反射特性は、応用波長範囲全体にわたって本質的に一定である。スペクトルが平坦な、広い反射帯域は、本明細書において記載される多層光学フィルムにとって特に重要である。５０％ではないｆ比を有する２つのマイクロ層光学的反復単位を有する多層光学フィルムや、光学的反復単位が３つ以上のマイクロ層を含むフィルムなどの他の層配置も意図される。これらの代替的な光学的反復単位設計は一定の高次の反射を低減するか、又は誘発するように構成され得、これは、所望の拡張された波長帯域が近赤外波長まで延びる場合に有用であり得る。例えば、米国特許第５，３６０，６５９号（Ａｒｅｎｄｓら）及び同第５，１０３，３３７号（Ｓｃｈｒｅｎｋら）を参照のこと。
【００４７】
適切な多層光学フィルム及び関連設計及び構造の更なる詳細は、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）、同第６，５３１，２３０号（Ｗｅｂｅｒら）、ＰＣＴ国際公開ＷＯ  ９５／１７３０３号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）、国際公開ＷＯ  ９９／３９２２４号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）及び「Ｇｉａｎｔ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍｉｒｒｏｒｓ」（Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２８７，Ｍａｒｃｈ  ２０００）（Ｗｅｂｅｒら）に見ることができる。
【００４８】
多層光学フィルム及びフィルム体は、光学的、機械的又は化学的特性が選択された付加的な層及び被覆を含むことができる。例えば、光学要素の入射側に紫外線吸収層を追加して、紫外線によって引き起こされる劣化から構成要素を守ることができる。追加の層及びコーティングは、引っ掻き抵抗性層、引き裂き抵抗性層及び硬化剤も含むことができる。例えば、米国特許第６，３６８，６９９号（Ｇｉｌｂｅｒｔら）を参照されたい。
【００４９】
図３は、多層光学フィルム３００の１つの光学的反復単位を構成する、２つの隣接するマイクロ層３０２、３０４を表す。フィルム３００は典型的には、数十、数百又は数千のこのようなマイクロ層、これに加えて、上記の任意のスキン層及び保護境界層を含むが、単一のマイクロ層の対を除いて、これらはいずれも図中に示されない。マイクロ層は、複数の境界面で反射された光が、強め合う干渉又は破壊的干渉を受けてフィルムに上記の反射及び透過特性を提供するために十分な薄さである。マイクロ層はそれぞれ、少なくともフィルムの局所的位置で、面内屈折率ｎｘ、ｎｙと、フィルムの厚さ又はｚ軸と関連する屈折率ｎｚとによって特徴付けることができる。これらの屈折率は、互いに直交するｘ、ｙ及びｚ軸のそれぞれに沿って偏光した光に関する対象材料の屈折率を表す。多層光学フィルム３００の反射特性及び透過特性は、それぞれのマイクロ層のこれらの屈折率の関数である。ｘ軸（Δｎｘ）、ｙ軸（Δｎｙ）及びｚ軸（Δｎｚ）に沿って偏光された光に関する、隣接するマイクロ層の間の屈折率の差が特に重要である。別の重要な設計パラメータは、使用されるマイクロ層の合計数及びフィルムのｚ軸に沿ったマイクロ層の層厚さの分布である。
【００５０】
上記の多層光学フィルムの所望の反射及び透過特性を達成することを助けるために有用である以下の設計指針が見出された。概して、面内屈折率の差Δｎｘ、Δｎｙは双方とも実質的に不整合であるべきであり、すなわち、これらはそれぞれ比較的大きい規模を有するべきであるが、これらはまた以下で更に記載されるように互いに異なるべきである。これらの面内屈折率の不整合を考慮すると、マイクロ層の合計数は、ｘ軸に沿って偏光された垂直入射光及びｙ軸に沿って偏光されたそのような光に関し、例えば少なくとも７５、８０、８５又は９０％などの高い反射率を提供するために十分に大きくなるよう選択され得る。
【００５１】
面外屈折率差に関し、本発明の多層光学フィルムの目的のために、大きく、好ましくは少なくとも１つの面内屈折率差Δｎｙと同等又はそれより大きいΔｎｚが選択され、これはΔｎｚを扱う多層光学フィルム従来の研究の強調点の多くと異なる。また、Δｎｙと同じ符合又は極性を有するΔｎｚが選択される。この点において、２つの屈折率差Δｎｙ、Δｎｚは、ｚ方向においてより高い屈折率ｎｚを有するマイクロ層がまた、ｙ方向に沿ってより高い屈折率ｎｙを有する場合、逆もまた同様に、ｚ方向にて、より低い屈折率ｎｚを有するマイクロ層がまたｙ方向にて、より低い屈折率ｎｙを有する場合、同じ極性又は符合を有する。Δｎｙとおよそ同等又はそれより大きく、同じ符合の面外屈折率差Δｎｚを選択することにより、フィルムが少なくとも１つの内部ブリュースター角、すなわち弱面と称されるｙ−ｚ面にて１つ有することを確実にし、いくつかの場合においてブリュースター角が更に平坦なフィルム表面で空中からアクセス可能であり得る。このｙ−ｚ面ブリュースター角の影響が、空気媒体から、かつｙ−ｚ面にてフィルムに入射するｐ偏光の軸外反射率を大幅に低減させ、それによってｙ軸が上記の弱軸となるように、十分に強力なものにさせる。
【００５２】
ブリュースター角とは、異なる屈折率を有する２つの区域間の境界面に入射する光の反射率が、伝搬方向と、表面に対する垂直線とによって画定される面にてその電場ベクトルを有する光に対し、ゼロとなるような入射角のことである。言い換えれば、異なる屈折率を有する２つの領域間の境界面における光入射角に関して、ブリュースター角とは、ｐ偏光に対する反射率がゼロとなるような入射角のことである。屈折率ｎ１を有する第１の等方性媒体から、屈折率ｎ２を有する第２の等方性媒体へと光が伝搬されるとき、ブリュースター角はアーク・タンジェント（ｎ２／ｎ１）として示される。「内部ブリュースター角」とは、内部ブリュースター角において光が伝播するように、外部空気媒体からフィルムへの光の注入が可能であっても、又はなくても、フィルムの内側の境界面におけるブリュースター角度を指し、空気又はシステム内の他の構成要素との境界面におけるものではない。内部ブリュースター角は、２つの異なる屈折率を有する隣接部分の間の境界面が光学的構造内にある場合に、構造内に存在し得る。一般的に所与の多層光学フィルムは、内部ブリュースター角を有しても、又は有さなくてもよい。例えば、多層光学ミラーフィルム内の交互の層のうち１つ、あるいは両方が複屈折で、その層のｚ軸屈折率が面内屈折率に対して一定の差異Δｎｚを有する場合は、内部ブリュースター角は存在しない。しかしながら、別の屈折率が選択されて、面内屈折率差と共に、内部ブリュースター角を生じさせる、異なるΔｎｚを提供してもよい。所与の境界面は一般的にブリュースター角を２つ若しくは１つ有するか、又は有さないということに留意する：ｘ−ｚ面にて入射する光に関する第１内部ブリュースター角及びｙ−ｚ面にて入射する光に関する第２内部ブリュースター角；ｙ−ｚ面のみにおける光に関する内部ブリュースター角；又はｘ−ｚ面又はｙ−ｚ面のいずれにも内部ブリュースター角を有さない。
【００５３】
ここで望ましい反射及び透過特性を達成するために有用な設計指針の説明に戻り、Δｎｘ及びΔｎｙを双方とも実質的に不整合にするように選択すること及びΔｎｚをΔｎｙと比較して大きく、かつ同じ符合であるように選択することに加え、また他の面内屈折率差Δｎｘが、Δｎｙと、選択された合計数のマイクロ層に関するΔｎｘとΔｎｚの組み合わせが、大きく傾いた角度におけるｐ偏光のいかなる高度な透過をも生じないように、十分に異なることを確実にする。このようにして、ｘ軸は、上記の強軸となる。これを行う１つの方法は、ΔｎｘをΔｎｙと同じ符合又は極性であるが、より大きな規模にするように選択することである。この場合、Δｎｘ、Δｎｙ及びΔｎｚは全て同じ極性又は符合となる。Δｎｙに対してより大きな規模のΔｎｘ（所定の量のΔｎｚ及び所定の数のマイクロ層に関して）は、ｙ−ｚ面における内部ブリュースター角よりもより大きく傾いたｘ−ｚ面における内部ブリュースター角を生じる。これは、ｘ−ｚ面にてｐ偏光の反射率が、このような反射率は、垂線に対して傾いたいくつかの角度においてｘ−ｚ面ブリュースター角のために減少し得るにもかかわらず、空中の全ての入射角にわたって高いままであることを可能にする（例えば、ｙ−ｚ面におけるｐ偏光の反射率よりも高く、いくつかの場合において少なくとも７５％）。
【００５４】
ΔｎｘとΔｎｚの組み合わせが、大きく傾いた角度においてｐ偏光の高度な透過を生じないように、ΔｎｘがΔｎｙと十分に異なることを確実にするための別の方法は、Δｎｘが、Δｎｙ（及びΔｎｚ）と異なる符合又は極性を有するように選択することである。これは、多層積み重ね体内の正の複屈折材料及び負の複屈折材料の組み合わせによって行うことができるが、正の複屈折材料及び負の複屈折材料の全ての組み合わせが、所望の屈折及び透過特性を可能にする上記の他の指針を満たすわけではない。この手法は、ｘ−ｚ面における内部ブリュースター角の不在を生じる。このような多層フィルムはしたがって、１つのみのブリュースター角、ｙ−ｚ面における１つを有する。この手法により、「強軸」屈折率差Δｎｘが、弱軸屈折率差Δｎｙの規模よりも小さな規模を有し、依然として上記の所望の反射及び透過特性を維持することが可能である。
【００５５】
上記の説明において、面内軸それぞれに標識を割り当てることは任意であり、任意の表記が使用され得ることに留意する。例えば、強軸をｙ軸と関連付け、弱軸をｘ軸と関連付けることを選択してもよい。
【００５６】
図３ａ〜ｃは上記の指針を満たすことができ、既存の共押出可能なポリマー材料及び既知の加工装置で、慎重な材料の選択と加工条件により達成可能な代表的な屈折率の関係を表す。これらの図では、多層光学フィルム内の２つの隣接するマイクロ層に対応する２つの材料の相対的な屈折率が、ｘ、ｙ及びｚ方向におけるそれぞれの材料の屈折率に対応する３つの列で図示され、実線の棒がある材料に使用され、破線の棒が他方の材料に使用される。各図の垂直軸は標識されていないが、屈折率に対応し、より高い棒は、より高い屈折率に対応する。当然、所与の軸の屈折率差は、適切な列の、実践の棒の高さを、破線の棒の高さと比較することによって容易に判断することができる。
【００５７】
図３ａは、反射率が高い方の材料は正の複屈折を有し、屈折率が低い方の材料は等方性である、層の対の代表的な屈折率を表す。この図では、複屈折材料のｚ屈折率が、中実のバーの配列として図示され、ΔｎｚはΔｎｙとおよそ同等かそれ以上であり、同じ符号であり得ることを示す。Δｎｘの値及び使用されるマイクロ層の数によって、ΔｎｚはΔｎｙよりも若干小さく、かつ依然としてΔｎｙと「同等」であり得ることに留意する。適切な条件下における正の複屈折材料の伸張により、ｘ方向におけるその屈折率ｎｘが増加し、ｙ及びｚ方向におけるその屈折率ｎｙ及びｎｚは減少する。
【００５８】
図３ｂは、一方の材料が正の複屈折を有し（実線の棒）及び他方の材料が負の複屈折を有する（破線の棒）層の対の代表的な屈折率を表す。表される屈折率は、シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ）が負の複屈折材料として使用され、３０／７０  ｃｏＰＥＮが正の複屈折材料として使用される実施形態の典型例である。表される屈折率は、共押出した層を適切な条件下でｘ軸方向に伸張する（最初は等方性）ことによって達成され得る。殆どの多層積み重ね体とは対照的に、図３ｂの実施形態におけるいずれの材料も「高屈折率」層又は「低屈折率」層として特定され得ないが、これはｘ方向においてより高い屈折率を有する材料は、ｙ方向においてより低い屈折率を有し、逆もまた同様であるためである。
【００５９】
図３ｃは、反射率が高い方の材料は負の複屈折を有し、屈折率が低い方の材料は等方性である、層の対の代表的な屈折率を表す。表される屈折率は、シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ）が負の複屈折材料として使用され、ＴＨＶなどの低屈折率材料が等方性材料として使用される実施形態の典型例である。Δｎｚに関して、一連の中実の棒が示され、異なる伸張条件を表す。この材料の組み合わせに関し、多層光学フィルムの弱軸は、ｙ軸ではなくｚ軸と対応し、強軸はｘ軸ではなくｙ軸と対応することに留意する。この点において、Δｎｚが、表される棒の配列よりも更に低いが、依然として弱軸の屈折率差（この場合、Δｎｘ）が弱軸屈折率差と同等である材料は、ΔｎｙがΔｎｘよりも実質的に大きい限りにおいて依然として適切な反射特性を提供し得る。
【００６０】
様々なポリマー材料が現在利用可能であり、その中から、上記の多層光学フィルムを生成するための既知の共押出及び幅出し装置で共押出可能及び他の方法で加工可能であり、かつ上記の所望の屈折率の関係を達成することができる材料の対を選択することができる。追加的な好適な材料もまた同様に、今後利用可能となるであろう。現在利用可能な代表的な負の複屈折材料は、シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ）である。アタクチックポリスチレン（ａＰＳ）とｓＰＳとのブレンドが、ｓＰＳの複屈折を修正するために有用であることが見出された。大量のａＰＳが、ｓＰＳの複屈折を破壊することなく追加され得る。複屈折の低減は追加したａＰＳの割合におよそ比例する。この方法により、ｓＰＳ−ａＰＳと、選択された低屈折率ポリマーの多層のブリュースター角及び軸上反射率は双方とも、ｓＰＳ単独で達成されるものから修正され得る。
【００６１】
ナフタレンジカルボン酸ベースのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及びポリエステルを作製するために使用される様々な他のモノマーの一定のコポリマー又はブレンド（「ｃｏＰＥＮｓ」と称される）が、正の複屈折を有するポリマーとして有用である（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）加えて他のポリエステル及びコポリエステルなど）。特に好適なｃｏＰＥＮは、９０％  ＰＥＮ及び１０％  ＰＥＴ（「９０／１０  ｃｏＰＥＮ」と称される）である。ｃｏＰＥＮは、別個のポリマーを作製するために使用される構成モノマーの混合物から直接重合されてもよく、又はコポリマーは押出成形機及び溶融トレーンの中で十分な時間及び温度においてブレンドすることによって作製されてもよい。好適な低屈折率等方性材料としては、Ｎｅｏｓｔａｒ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ  ＦＮ００７（Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ）から入手可能なコポリエステル；Ｋｒａｔｏｎ  Ｇ１６５７、Ｋｒａｔｏｎ  Ｇ１６５７（Ｋｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓから入手可能なスチレンエチレン／ブタジエンスチレンブロックコポリマー）；ポリエチレン；ポリプロピレン及びポリエチレンのコポリマー；ポリメチルメタクリレート（「ＰＭＭＡ」）；ＰＭＭＡのコポリマー（「ｃｏＰＭＭＡ」）；ポリビニルブチラール（「ＰＶＢ」）；ポリビニルアルコール（「ＰＶＡ」）；エチレン／オクテンコポリマー；ポリ乳酸（「ＰＬＡ」）；３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能なＴＨＶ（商標）フルオロポリマー；及び共通の譲受人による米国特許出願公開第２００７／０１７７２７２（Ｂｅｎｓｏｎら）「Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｆｉｌｍｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ」（代理人整理番号第６１４９４ＵＳ００７号）に記載されるシリコーンポリオキサミド（ＳＰＯｘ）又はより正確には「ポリジオルガノシロキサンポリオキサミドブロックコポリマー」が挙げられる。他のシリコーン及びフルオロポリマーがまた、低屈折率材料として有用である。代表的な正の複屈折材料としては、７０％  ＰＥＴ及び３０％  ＰＥＮのコポリマー（「３０／７０ｃｏ  ＰＥＮと称される）が挙げられる。
【００６２】
上記の所望の透過特性及び反射特性を有するいくつかの代表的な多層光学フィルムは、２００８年４月１５日に出願された共通の譲受人によるＰＣＴ国際公開公開ＷＯ  ２００８／１４４１３６号「Ｌａｍｐ−Ｈｉｄｉｎｇ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  Ｆｏｒ  ａ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｌｉｔ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ」（代理人整理番号第６０８５２ＷＯ００４号）に見出され得る。
【００６３】
反射性多層光学フィルムの色の調整は、透過光がバックライト式ディスプレイとして直接見られる場合、又は透過光が一般的な照明用途において他の物体を見る目的で使用される場合に重要であり得る。この用法は、反射において見られる（すなわち、反射光のみが見られる場合）典型的なミラーとは対照的である。低透過率を有する部分反射体に関し、異なる波長における透過率の僅かな変動、（例えば、いくつかの波長において５％の透過率を有し、他の波長において１０％の透過率を有する鏡）はかなり色鮮やかなフィルムを生成し得る。色は、反射スペクトルの形状によって制御される。既知のプロセス、例えば真空蒸着は層積み重ね体のそれぞれ個別の層の層厚さの値を正確に制御し、中間的反射を有するミラーの色を制御することができる。しかしながら、個別の層の制御は、数百の個別のポリマー層にポリマー共押出技術を使用し、より困難である。
【００６４】
米国特許第５，１２６，８８０号（Ｗｈｅａｔｌｅｙら）及び同第５，５６８，３１６号（Ｓｃｈｒｅｎｋら）は、薄い層と非常に厚い層とを組み合わせて利用することにより、多層干渉反射材のイリデッセンスが低減することを教示している。一定の角度（例えば垂直入射において）において高い反射率が所望される場合、この手法において多数の層が必要とされ、これは非常に厚いフィルムを生じ、これはフィルムにおける光損失を増加させる。
【００６５】
好ましい手法は、全て又は殆どにおいて四分の一波長フィルムの積み重ね体を使用することである。この場合、スペクトルの制御には、フィルム積層の層の厚さ特性を制御する必要がある。空中の広範囲の角度にわたって可視光を反射する必要があるものなど、広帯域スペクトルでは、層がポリマーである場合、依然として多数の層が必要になるがこれは、無機フィルムに比べてポリマーフィルムで達成できる屈折率の差が比較的小さいためである。そのようなフィルムの層の厚さ特性は、顕微鏡技術で得られる層特性情報と組み合わされる、米国特許第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）において教示される軸ロッド器具を使用して、向上したスペクトル特性を提供するように調整することができる。
【００６６】
多数の層（約２５０層を超える）のポリマー多層光学フィルムは、従来、レイヤーマルチプライヤーを用いて作製されてきた。すなわち、フィードブロック内でスロット生成された層の単一セットから作製した層パケットを、複数使って構成される。この方法は米国特許第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）に概説されるこのような層マルチプライヤー装置は、多数の光学層の作製を大幅に簡略化するが、これにより結果として生じる層のパケットそれぞれに伝わるひずみは、パケットごとに同一ではない。この理由から、フィードブロックにて生成された層の層厚さ特性のいかなる調整も、それぞれのパケットで同じにはならず、これはスペクトル断絶のない均一で滑らかなスペクトルを生成するために、全てのパケットを同時に最適化することはできないということを意味する。したがって、最適な特性及び低透過率のカラー反射体は、マルチプライヤーを使用したマルチパケットフィルムで作製するのが困難である。フィードブロック内で直接作製された単一のパケット内の層の数が十分な反射率を提供しない場合、反射率を増加させるために２つ以上のこのようなフィルムが積層され得るが、これは一般的にミラー内の損失を増加させる。
【００６７】
低色又は制御された色スペクトルを有する多層光学フィルムを提供するための望ましい技術は以下である：
１）米国特許第６，７８３，３４９号（Ｎｅａｖｉｎら）に教示されるような、共押出ポリマー層の層厚さの値の軸ロッドヒーター制御を使用する。
【００６８】
２）積層の全ての層が、層形成中に軸ロッドヒーターゾーンによって直接制御されるよう、フィードバック設計を行う（すなわち、レイヤーマルチプライヤーは使用しない）。
【００６９】
３）作製中に、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過型電子顕微鏡又は走査型電子顕微鏡といった層厚さ測定ツールから、層厚さ特性フィードバックをタイムリーに得る。
【００７０】
４）望ましい層厚さ特性を生成するための光学的モデリングを行う。
【００７１】
５）測定した層特性と望ましい層特性との間の差に基づいて、軸ロッド調整を繰り返し行う。
【００７２】
一般にＡＦＭほど正確でないが、光学スペクトルを積分する（波長スペクトルに対して−Ｌｏｇ（１−Ｒ）を積分する）ことによって簡単に層プロファイルを評価することができる。これは、層厚さ特性が層の数に対して単純に増加又は減少するという条件で、反射材のスペクトル形状を、層厚さ特性の導関数から得ることができるという一般原理によるものである。
【００７３】
層の厚さプロファイルを制御する基本プロセスは、ターゲット層の厚さのプロファイルと測定した層のプロファイルの差に基づく軸方向棒状ゾーン出力設定の調整を含む。所定のフィードバック領域における層厚値の調整に必要とされる軸ロッド力の増加は、最初に、そのヒーター領域において生成される層の得られる厚さ変化のナノメートル当たりの入熱のワットに関して、検量されてよい。スペクトルの細かい制御は、２７５層に対して２４個の軸方向棒状ゾーンを使用して可能である。較正後に、所定のターゲットプロファイルと測定プロファイルの必要な電力調整を一度に算出することができる。この手順は、２つのプロファイルが収束するまで繰り返される。
【００７４】
ここで図４及び図４ａを参照し、フィルム又は本体に関する入射光及び反射光の様々な角度及び方向を説明する際のいくつかの形状に関する考察点及び規則に対処する。図４は、「理想的な」偏光フィルムにおける入射光の挙動を検討し、フィルムによるその透過又は反射に関する結論を導き出し得る前に、ｓ偏光及びｐ偏光の入射方向を特定しなくてはならないことを強調する。光線４１０は入射角θにおいて、理想的な偏光フィルム４０２に入射し、それによって入射面４１２を形成する。フィルム４０２は、ｘ軸に平行な透過軸４０６及びｙ軸と平行なブロック軸４０４を含む。光線４２０の入射面４２２はブロック軸４０４に平行である。光線４２０は、入射面４２２中にあるｐ偏光成分及び入射面４２２と直交するｓ偏光成分を有する。光線４２０のｐ偏光は偏光子４０２の遮蔽軸４０４と少なくとも部分的に平行であり、及びしたがって、入射角により、偏光子によって反射し得るが、一方で光線４２０のｓ偏光は偏光子４０２の透過軸４０６と平行であり、少なくとも部分的に透過する。
【００７５】
更に、図４は、偏光子４０２の透過軸４０６と平行な入射面４１２内で偏光子４０２に入射する光線４１０を例示する。したがって、光線４１０のｐ偏光は、偏光子４０２の透過軸４０６と平行であり、一方で、光線４１０のｓ偏光は、偏光子４０２の遮蔽軸４０４と平行である。結果として、偏光子４０２が、遮蔽軸における偏光の全ての角度の入射光において１００％の、透過軸における偏光の全ての角度の入射光において０％の反射率を有する「理想的」偏光子である場合、偏光子は光線４２０のｓ偏光及び光線４１０のｐ偏光を透過し、一方で光線４２０のｐ偏光及び光線４１０のｓ偏光を反射する。換言すれば、偏光子４０２はｐ偏光とｓ偏光の組み合わせを透過する。
【００７６】
図４ａは、ｘ−ｙ−ｚ座標系の原点を通過し、かつまた点ｐを通過する任意の方向ベクトルを図示する。点ｐは、ｘ−ｙ面にて投射ｐ’を有する。入射、反射又は透過の方向に対応し得る方向ベクトルは、ｚ軸に対する極角θを示す。ｘ−ｙ面におけるベクトルの投射は、ｘ軸に対して又はｘ−ｙ面において一定の他の指定の軸に対して方位角φを成す。方向ベクトルはしたがって、角度の対θ、φによって独自に特徴付けることができ、ここでθは０°から９０°までのの範囲、及びφは０°から３６０°までの範囲、又は例えば、−１８０°から＋１８０°までの範囲に及ぶ。ｘ−ｙ面にて配されるフィルムに入射する光に関する入射面は、方位角φによって指定される場合があり、ｘ−ｚ面は、φ＝０°又は１８０°によって指定され、ｙ−ｚ面はφ＝９０°又は−９０°若しくは２７０°によって指定されることにまた留意する。
【００７７】
図５〜７は、多層光学フィルム（及び多層反射性偏光子）にて使用される層厚さ分布、並びに本明細書において開示される偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体において使用される多層光学フィルム及び偏光子の相対的な「表面配置」の重要性を主題として対象にしている。この点において「表面配置」とは、多層光学フィルムの２つの外側主表面のうちのいずれが偏光子に面するか、及び偏光子の２つの外側主表面のいずれが多層光学フィルムに面するかを指す。
【００７８】
図５において、２００のマイクロ層を含む仮定的な多層光学フィルムに関し、光学的厚さ対光学的反復単位（ＯＲＵ）数のグラフを参照する。上記のように、多層光学フィルムのマイクロ層は、積み重ね体で配置され、隣接するマイクロ層の対が光学的反復単位を形成する。したがって、２００のマイクロ層が、１００のＯＲＵを形成する。ＯＲＵそれぞれは、その構成要素の光学的厚さの合計と相当する光学的厚さを有する。したがって、ｄ１＊ｎ１＋ｄ２＊ｎ２は、２層光学的反復単位の光学的厚さを表し、１つのマイクロ層は物理的厚さｄ１及び屈折率ｎ１を有し、他方のマイクロ層は物理的厚さｄ２及び屈折率ｎ２を有する。ＯＲＵは、積み重ね体内で、フィルムの一方の外側主表面と反対側の外側主表面との間に延びる、フィルムの厚さ又はｚ軸に沿って配置される。光学的に厚いスキン層がフィルムの外側表面に存在する場合、マイクロ層はフィルムの外側表面（スキン層の外側表面に対応する）ではなく、スキン層の内側表面までのみ延びる。いずれにせよ、ＯＲＵは、代表的な単調な曲線５１０などの光学的厚さ分布を有し、それによってマイクロ層積み重ね体は拡張された波長帯域の光、例えば、実質的に全ての可視波長を反射することができる。表される分布において、多層光学フィルムの一方の主表面又はその付近に配されるＯＲＵ第１は、最も小さい光学的厚さを有し、多層光学フィルムの反対側の主表面又はその付近に配されるＯＲＵ第１００は最も大きい光学的厚さを有する。ＯＲＵ第１の近位の多層光学フィルムの外側主表面は、フィルムの「薄い側」と称される場合があるがこれは、光学的反復単位の薄い方が、概してこれの近位に配されるからであり又はより薄い光学的厚さを有するＯＲＵの大部分は、フィルムの反対側の主表面よりもこれに近いからである。ＯＲＵ第１００の近位の多層光学フィルムの他方の主表面は、フィルムの「厚い側」と称される場合があるがこれは、光学的反復単位の厚い方が、概してこれの近位に配されるからであり又はより大きい光学的厚さを有するＯＲＵの主表面の大部分は、フィルムの他方の外側主表面（「薄い側」）よりもこれに近いからである。
【００７９】
典型的な曲線５１０に図示されるように、層の厚さ特性は好ましくは単調であるが、より大きい光学的厚さを有するＯＲＵの大部分が一方の外側表面により近く、より小さい光学的厚さを有するＯＲＵの大部分が反対側の外側表面により近い、他の特性がまた想到される。単調な特性は概して、広帯域反射体に対して最も高い反射を提供し、かつより重要なことに、多くの照明用途において、低色又は制御された色の部分的な反射性フィルムを提供するための代表的な方法である。本明細書において記載される非対称の多層光学フィルムは、垂直入射において高度に反射性であるが、ブリュースター最小値付近の角度範囲においてこれらは非常に透過性となり、殆どの照明用途において透過光の色が典型的に重要である。ブリュースター最小値又はその付近の中性灰色透過フィルムにおいて、反射／透過スペクトルは望ましくは可能な限り平坦であり波長に関する大きな変動を有さない。中性灰色透過の代わりに、層の特性はまた透過光をいずれかの色にするために調節され得る。
【００８０】
いくつかの代表的な実施形態において、多層光学フィルムの層の光学的厚さの特性を特徴付ける関数は、局所的最小値及び最大値を有する場合があり、これらは、より大きな光学的厚さの値を有する層の大部分が、一方の外側フィルム表面（厚い側）に、他方の表面よりも近く配される限りにおいて無視され得る。以下に示すように、偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体の透過ローブのより良好な方位コリメーション（より小さいΔφｅ）は、フィルムの厚い側が偏光子と面する、すなわちより大きな光学的厚さの値を有する層の大部分が、より小さい光学的厚さの値を有する層の大部分よりも偏光子に近く配されるような、多層光学フィルムの表面配置を確実にすることによって達成され得る。これは累積効果であり、厚い層と偏光子との間に介在する薄い層が多い程、方位コリメーションは悪い（より大きいΔφｅ）。偏光子が吸収偏光子である場合、偏光子は、薄い層が偏光子に面するときに、厚い層が偏光子に面する場合と比較して、より多くの光を吸収する。
【００８１】
図６は、本明細書において記載される多層光学フィルム６１２（「ＭＯＦ」）及び偏光子６１４の組み合わせ体６１０を図示し、偏光子はまた多層構成を有し、したがって反射性偏光子（「ＲＰ」）である。フィルム６１２の独自のＯＲＵ層厚さ分布６１６がその上に重ねられ、偏光子６１４の独自のＯＲＵ層厚さ分布６１８がその上に重ねられる。単純化のために層厚さ分布は単調なものとして図示されるが、上記のようにこれは必要ではない。しかしながら、フィルム６１２は、その近位にその構成要素である光学的反復単位の薄い方が配される外側主表面、又は「薄い側」６１２ａ及びその近位に、その構成要素である光学的反復単位の厚い方が配される別の外側主表面又は「厚い側」６１２ｂを有する。同様に、偏光子６１４は、その近位にその構成要素である光学的反復単位の薄い方が配される外側主表面、又は「薄い側」６１４ａ及びその近位にその構成要素である光学的反復単位の厚い方が配される別の外側主表面又は「厚い側」６１４ｂを有する。要素６１２、６１４は、例示を容易にするために、互いに離間しているものとして図示されるが、これらは、例えば一般性を損なうことなく積層によって互いに接合されてもよい。すなわち、外側表面６１２ａ、６１２ｂ、６１４ａ、６１４ｂは全て空気に露出してもよく、又は一部のみが空気に露出してもよく（例えば、要素６１２、６１４が互いに積層している場合）、あるいはいずれも空気に露出しなくてもよい（例えば、要素６１２、６１４が互いに積層され、この組み合わせ体がひいては両側において他の構成要素に積層している場合）。
【００８２】
図７は、フィルム６１２及び偏光子６１４の可能な表面配置のマトリックスを図示する。左上の四分区間では、丁度、図６に図示されるように、フィルムの厚い側６１２ｂが、偏光子の厚い側６１４ａに面している。これは、記号「／／」によって表され、薄い−厚い−薄い−厚い、と称される。右上の四分区画では、偏光子は反転されるか又は裏返され、それによってフィルムの厚い側６１２ｂが偏光子の厚い側６１４ｂに面する。これは、記号「∧」によって表され、薄い−厚い−厚い−薄い、と称される。左下の四分区間において、フィルムは図６のその配置に対して裏返され、それによってフィルムの薄い側６１２ａが偏光子の薄い側６１４ａに面する。これは、記号「∨」によって表され、厚い−薄い−薄い−厚い、と称され得る。最後に、右下の四分区間において、図６のこれらの配置に対してフィルム及び偏光子の両方が裏返され、それによってフィルムの薄い側６１２ａが偏光子の厚い側６１４ｂに面する。
【００８３】
多層光学フィルム及び偏光子の表面配置の組み合わせを記載するためのこの用語を用いて、ここで、いくつかの特定の組み合わせを記載し、これらの構成要素の相対的な表面配置が、構成体の斜めの透過ローブ又は方位光束エンベロープの方位コリメーションの度合いにどのように大きな影響を及ぼし得るかを示す。特に、多層光学フィルムの厚い側が偏光子に面するように、要素を配置することによって、組み合わせ体の方位コリメーションが大幅に向上し得る（低減したΔφｅ）ことを見出した。
【００８４】
まずは、第１反射性偏光子の実施形態を定義する。この偏光子は多層構成を有する。ポリマー材料の１つに９０／１０  ｃｏＰＥＮを選択する。もう一方のポリマー材料にＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏから入手可能な、ＰＥＴｇ及びポリカーボネートのブレンドであるＳＡ−１１５を選択する。これらのポリマーは共押出に適合性があり、伸張した際に許容可能な層間接着を呈する。これらの材料の交互の層の押出品は、以下の屈折率を有する反射性偏光子を提供するために好適な条件下で方向付けることができる。
【００８５】
【表１】
0005706332.tif 000002
【００８６】
これらの屈折率により、ｘ方向における大きな屈折率差は偏光子の遮蔽軸を画定し、ｙ方向におけるより小さい屈折率差（実質的にゼロ）は透過軸を画定する。この偏光子の実施形態は、保護境界層が介在しない、単一の積み重ね体又はパケットに配置された２７５の個別のマイクロ層を想定し、マイクロ層のおよそ半分が９０／１０  ｃｏＰＥＮから構成され、残りのマイクロ層がＳＡ−１１５で構成され、交互に配置される。積み重ね体はしたがって、約１３７の光学的反復単位から本質的に構成され、反復単位はそれぞれ９０／１０  ｃｏＰＥＮの１つのマイクロ層及びＳＡ−１１５の１つのマイクロ層を含む。積み重ね体はまた、フィルムの厚さ方向に単調な層厚さ勾配を組み込み、積み重ね体の一端における最も薄い光学的反復単位が２００ｎｍの光学的厚さを有し、積み重ね体の他端における最も厚い光学的反復単位が４５０ｎｍの光学的厚さを有する。この層分布は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ延びる、実質的に平坦な、広い反射帯域を提供する。最後に、この実施形態は、積み重ね体の相対する側に光学的に厚いスキン層を含み、スキン層は上記の表に示される等方性屈折率を有し、ＳＡ−１１５の典型例である。スキン層はそれぞれ、一方の側でマイクロ層積み重ね体に、他方の側で空気（上記の表では「外部」）に接触する。
【００８７】
実質的に一軸性反射性偏光子として記載され得る第１反射性偏光子の実施形態は、コンピューターを用いていモデル化され、その反射率は、空中の入射方向、偏光及び波長の関数として算出される。入射方向及び偏光それぞれに関し、算出される反射率は、関心の波長範囲、典型的には４２０〜６８０ｎｍにわたって平均され、スペクトルを平均した反射率の値が提供される。このように得られた結果が（スキン層の外側表面における２つのフィルム／空気の境界面の影響を含む）、図７ａに図示される。
【００８８】
図７ａにおいて、曲線７１０は、透過面、すなわち、透過軸を含むｙ−ｚ面に入射するｐ偏光のものである。曲線７１２は、遮蔽面、すなわち遮蔽軸を含む面に入射するｓ偏光のものである。曲線７１４は、遮蔽面に入射するｐ偏光のものである。曲線７１６は、透過面に入射するｓ偏光のものである。偏光子は良好な偏光特性を呈することに留意する。
【００８９】
次に第１の多層光学フィルムの実施形態を定義する。このフィルムの材料の１つに９０／１０  ｃｏＰＥＮ選択する。もう一方のポリマー材料にＴＨＶを選択する。これらのポリマーは共押出に適合し、伸張した際に、許容可能な層間接着を呈する。これらの材料の交互の層の押出品は、以下の屈折率を有する多層光学フィルムを提供するために好適な条件下で方向付けることができる。
【００９０】
【表２】
0005706332.tif 000003
【００９１】
これらの屈折率は２つの内部ブリュースター角を有するそれぞれのマイクロ層境界面を提供し、１つはｘ−ｚ面にあり、１つはｙ−ｚ面にある。屈折率はまた、ｙ軸が弱軸であり、ｘ軸が強軸であることを示す。この実施形態は、保護境界層が介在しない、単一の積み重ね体又はパケットに配置された２７５の個別のマイクロ層を想定し、マイクロ層の約半分が９０／１０  ｃｏＰＥＮから構成され、残りのマイクロ層がＴＨＶポリマーで構成され、交互に配置される。積み重ね体はしたがって、１３７の光学的反復単位から本質的に構成され、反復単位はそれぞれ、９０／１０  ｃｏＰＥＮの１つのマイクロ層及びＴＨＶポリマーの１つのマイクロ層を含む。積み重ね体はまた、フィルムの厚さ方向に単調な層厚さ勾配を組み込み、積み重ね体の一端における最も薄い光学的反復単位が２００ｎｍの光学的厚さを有し、積み重ね体の他端における最も厚い光学的反復単位が４５０ｎｍの光学的厚さを有する。この層分布は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ延びる、実質的に平坦な、広い反射帯域を提供する。最後に、この実施形態は、積み重ね体の相対する側に光学的に厚いスキン層を含み、スキン層は上記の表に示される複屈折の屈折率を有し、９０／１０  ｃｏＰＥＮの典型例である。スキン層はそれぞれ、一方の側でマイクロ層積み重ね体に、他方の側で空気（上記の表では「外部」）に接触する。
【００９２】
この第１のＭＯＦの実施形態は、コンピューターを用いて第１の偏光子実施形態と同様の方法でモデル化された。平均して、典型的に４２０〜６８０ｎｍの波長が再び使用され、この第１のＭＯＦの実施形態に関して、２つのフィルム／空気の境界面（両方のスキン層の外側表面）の影響が反射率及び透過率の算出に含まれた。
【００９３】
図８は、第１のＭＯＦの実施形態単独における、算出された反射率対空中の入射角θをプロットする。曲線８１０は、弱（ｙ−ｚ）面に入射するｐ偏光のものである。本実施形態の他の特徴的な反射率、すなわち強（ｘ−ｚ）面に入射するｐ偏光、弱面に入射するｓ偏光、及び強面に入射するｓ偏光は全て、図面の規模においては、全ての入射角に関してＲ＝１００％の線と実質的に区別不可能であり、したがって標識されない。大きな斜角θの入射において、著しい光の漏れに対応する、曲線８１０における特徴的なブリュースターに関する低下に留意する。これは図２に図示されるような斜めの透過ローブの対を生じさせ、極角θにおける光の閉じ込めの度合いを提供する。反射性多層フィルムのブリュースター最小値（空中において、２つの平滑な平面的な表面で測定される）は好ましくは、５０°から８０°までの極角θの範囲内である。
【００９４】
図８ａは、選択された斜角θに関する、方位角φの関数としての、第１ＭＯＦフィルム実施形態の算出された平均透過率、すなわちｓ偏光及びｐ偏光両方の平均のプロットである。曲線８２０、８２２、８２４、８２６及び８２８はそれぞれ、θ＝０°、３０°、５０°、６０°及び７０°と対応する。方位角φにおける光の閉じ込めの程度を提供する、遮蔽軸に沿った大きい入射角におけるほぼゼロの透過率（φ＝０、１８０及び３６０）、透過軸に沿った高い透過率（φ＝９０及び２７０）に留意する。様々な方位角φにおけるフィルムの試験及び特徴付けのために便利な極角は、約θ＝６０°である。この極角において、かなりの透過率が観察される方位角の範囲は、他の極角に関する方位透過率の典型例である。曲線８２６（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約１４４°である。
【００９５】
第１の偏光子実施形態と第１の多層光学フィルム実施形態とを組み合わせることにより、第１の組み合わせの偏光子／多層光学フィルムを構成する（本発明者らのモデル化ツールを使用する）。その透過軸がＭＯＦの弱軸と平行になり、その遮蔽軸がＭＯＦの強軸と平行になるように、偏光子を方向付ける。
【００９６】
第１の偏光子実施形態及び第１のＭＯＦの実施形態の両方が、単調なＯＲＵ厚さ特性を有することを想起されたい。両方の要素が厚い側及び薄い側を有する。第１の組み合わせの目的のために、最初に図７のマトリックスで「＼＼」と称される表面配置、すなわち厚い−薄い−厚い−薄いを使用し、ＭＯＦの薄い側は偏光子に面し、偏光子の厚い側はＭＯＦに面する。方位角φの関数としての算出される平均透過率が図８ｂにプロットされ、曲線８３０、８３２、８３４、８３６、８３８及び８４０はそれぞれ、θ＝０°、３０°、４０°、５０°、６０°及び７０°に対応する。曲線は再び、方位角φにおける光の閉じ込めの度合いを図示するが、図８ｂと図８ａの比較は、この表面配置における偏光子の追加が、方位制限の度合いに実質的に影響しないことを表している。曲線８３８（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約１４４°である。
【００９７】
ここで、第１の偏光子実施形態と第１のＭＯＦの実施形態からなる、同じ第１の組み合わせの実施形態を使用し、構成要素の表面配置を変更する一方で偏光子の透過軸をＭＯＦの弱軸と位置合わせした状態に維持する。特に、ＭＯＦ及び偏光子の両方を個別に裏返して図７のマトリックスにおいて「／／」と称される表面配置、すなわち薄い−厚い−薄い−厚いを生じ、ＭＯＦの薄い側が偏光子に面し、偏光子の薄い側がＭＯＦに面する。方位角φの関数としての算出される平均透過率が図８ｃにプロットされ、曲線８５０、８５２、８５４、８５６、８５８及び８６０はそれぞれ、θ＝０°、３０°、４０°、５０°、６０°及び７０°に対応する。曲線は、方位角φにおける光の閉じ込めの度合いを図示するが、閉じ込めの度合いは、図８ｂの閉じ込めよりも遥かに良い。図８ｃと図８ｄの比較は、単に構成要素の表面配置を裏返すことによって、組み合わせ体の方位における光の閉じ込めが大幅に改善されたことを表している。曲線８５８（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約６２°である。
【００９８】
図８ｄ及び８ｅは、この第１の組み合わせの実施形態の、残りの２つの表面配置の入れ換えについて検討している。図８ｄは、図７のマトリックスで「∧」と称される表面配置、すなわち薄い−厚い−厚い−薄いを使用し、第１のＭＯＦの実施形態の厚い側が偏光子に面し、第１の偏光子の実施形態の厚い側がＭＯＦに面する。図８ｄにおいて、曲線８７０、８７２、８７４、８７６、８７８及び８８０はそれぞれ、θ＝０°、３０°、４０°、５０°、６０°及び７０°と対応する。斜角透過率エンベロープの方位制限は図８ｃのものと同様である。曲線８７８（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約６２°である。
【００９９】
図８ｅは、図７のマトリックスで「∨」と称される表面配置、すなわち薄い−厚い−薄い−厚いを使用し、第１のＭＯＦの実施形態の薄い側が偏光子に面し、第１の偏光子の実施形態の薄い側がＭＯＦに面する。図８ｅにおいて、曲線８９０、８９２、８９４、８９６、８９８及び８９９はそれぞれ、θ＝０°、３０°、５０°、６０°及び７０°と対応する。斜角透過率エンベロープの方位制限は、図８ｂのものと同様のより弱い閉じ込めであることに留意する。曲線８９８（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約１４２°である。
【０１００】
次に、第２の多層光学フィルムの実施形態を定義する。このフィルムの材料の１つに、シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ）、負の複屈折率を有する材料を選択する。もう一方のポリマー材料にＴＨＶを選択する。これらのポリマーは共押出に適合し、伸張した際に許容可能な層間接着を呈する。これらの材料の交互の層の押出品は、以下の屈折率を有する多層光学フィルムを提供するために好適な条件下で方向付けることができる。
【０１０１】
【表３】
0005706332.tif 000004
【０１０２】
これらの屈折率は２つの内部ブリュースター角を有するそれぞれのマイクロ層境界面を提供し、１つはｘ−ｚ面にあり、１つはｙ−ｚ面にある。屈折率はまた、ｘ軸（ｓＰＳの負の屈折率のために、通常のｙ軸ではなく）は弱軸であり、ｙ軸（通常のｘ軸ではなく）は強軸であることを表す。この実施形態は、保護境界層が介在しない、単一の積み重ね体又はパケットに配置された５００の個別のマイクロ層を想定し、マイクロ層の約半分がｓＰＳから構成され、残りのマイクロ層がＴＨＶポリマーで構成され、交互に配置される。積み重ね体はしたがって、２５０の光学的反復単位から本質的に構成され、反復単位はそれぞれ、ｓＰＳの１つのマイクロ層及びＴＨＶポリマーの１つのマイクロ層を含む。積み重ね体はまた、フィルムの厚さ方向に単調な層厚さ勾配を組み込み、積み重ね体の一端における最も薄い光学的反復単位が２００ｎｍの光学的厚さを有し、積み重ね体の他端における最も厚い光学的反復単位が４５０ｎｍの光学的厚さを有する。この層分布は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ延びる、実質的に平坦な、広い反射帯域を提供する。最後に、この実施形態は、積み重ね体の相対する側に光学的に厚いスキン層を含み、スキン層は上記の表に示される複屈折の屈折率を有し、ｓＰＳの典型例である。スキン層はそれぞれ、一方の側でマイクロ層積み重ね体に、他方の側で空気（上記の表では「外部」）に接触する。
【０１０３】
この第２のＭＯＦの実施形態は、コンピューターを用いて第１のＭＯＦの実施形態と同様の方法でモデル化された。平均して、典型的に４２０〜６８０ｎｍの波長が再び使用され、この第２のＭＯＦの実施形態に関して、２つのフィルム／空気の境界面（両方のスキン層の外側表面）の影響が反射率及び透過率の算出に含まれた。
【０１０４】
図９は、第２のＭＯＦの実施形態単独における、算出された反射率対空中の入射角θをプロットする。曲線９１０は、弱（ｘ−ｚ）面に入射するｐ偏光のものである。曲線９１２は、強（ｙ−ｚ）面に入射するｐ偏光のものである。本実施形態の他の特徴的な反射率、すなわち弱面に入射するｓ偏光及び強面に入射するｓ偏光は両方とも、図面の規模においては、全ての入射角に関してＲ＝１００％の線と非常に近く位置し、プロット又は標識されない。曲線９１０、９１２の両方における特徴的なブリュースターに関する低下に留意する。曲線９１０の弱軸における反射率の減少（及び透過率の減少）は、曲線９１２の強軸におけるものよりも大きい。したがって、第２のＭＯＦの実施形態は、弱面における高度なｐ偏光のバットウィング透過特性及び強面におけるｐ偏光の著しいものの若干低いバットウィング透過特性（高度なバットウィング特性のものよりも大きな、最大透過率斜角θの、より大きい入射角を有する）を提供する。
【０１０５】
次に、第１の偏光子実施形態と第２の多層光学フィルム実施形態を組み合わせることにより、第２の組み合わせの偏光子／多層光学フィルムを構成する（本発明者らのモデル化ツールを使用する）。その透過軸がＭＯＦの弱軸と平行になり、その遮蔽軸がＭＯＦの強軸と平行になるように、偏光子を再び方向付ける。前の組み合わせの回転位置との一貫性のために、透過軸がｙ軸ではなくｘ軸と位置合わせされるように、得られた第２の組み合わせも回転させる。
【０１０６】
方位角φの関数としての（かつ選択される斜角θに関する）、この第２の組み合わせの偏光子／ＭＯＦの実施形態の平均透過率、すなわち両方の垂直な偏光状態の平均透過率が算出され、プロットされた。最初にこれは、図７のマトリックスで「／／」と称される表面配置、すなわち薄い−厚い−薄い−厚いに関して行われ、ＭＯＦの厚い側は偏光子に面し、偏光子の薄い側はＭＯＦに面する。方位角φの関数としての算出される平均透過率が図９ａにプロットされ、曲線９２０、９２２、９２４、９２６、９２８及び９３０はそれぞれ、θ＝０°、３０°、４０°、５０°、６０°及び７０°に対応する。曲線は、方位角φにおける光の閉じ込めの高い度合いを示す。曲線９２８（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約４６°である。
【０１０７】
図９ｂは、図９ａの平均透過率データを極座標形式で再プロットする。図９ｂにおいて、曲線９４０、９４２、９４４及び９４６はそれぞれ、θ＝４０°、５０°、６０°及び７０°と対応する。
【０１０８】
図９ｃは、第２の組み合わせの偏光子／ＭＯＦの実施形態の別の表面配置の入れ替えを検討する。図９ｃに関し、図９ａ〜ｂの配置に対してＭＯＦの表面配置を裏返し、偏光子の表面配置をそのままにして、「∨」配置、すなわち厚い−薄い−薄い−厚いを生じ、第２のＭＯＦの実施形態の薄い側が第１の偏光子実施形態の薄い側に面する。得られる組み合わせ体の平均透過率を、方位角の関数としてプロットすることにより図９ｃが生じ、曲線９５０、９５２、９５４、９５６、９５８及び９６０はそれぞれ、θ＝０°、３０°、４０°、５０°、６０°及び７０°に対応する。図９ｄは、図９ｃのデータを極形式で再プロットし、曲線９７０、９７２、９７４及び９７６はそれぞれ、θ＝４０°、５０°、６０°及び７０°に対応する。図９ｄと図９ｂを比較するか、又は図９ｃと図９ａを比較し、異なる表面配置により提供される大幅に異なる方位制限に留意する。図９ｃにおける、曲線９５８（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約１４８°である。
【０１０９】
次に、第２反射性偏光子の実施形態を定義する。この偏光子もまた、多層構成を有する。このフィルムの材料の１つに、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を選択する。もう一方の材料に５５／４５  ｃｏＰＥＮを選択する。これらのポリマーは共押出に適合性があり、伸張した際に許容可能な層間接着を呈する。これらの材料の交互の層の押出品は、以下の屈折率を有する反射性偏光子を提供するために好適な条件下で方向付けることができる。
【０１１０】
【表４】
0005706332.tif 000005
【０１１１】
これらの屈折率により、ｘ方向における大きな屈折率差は偏光子の遮蔽軸を画定し、ｙ方向におけるより小さい屈折率差（実質的にゼロ）は透過軸を画定する。この偏光子の実施形態は、保護境界層が介在しない、単一の積み重ね体又はパケットに配置された４００の個別のマイクロ層を想定し、マイクロ層の半分がＰＥＮから構成され、残りのマイクロ層が５５／４５  ｃｏＰＥＮで構成され、交互に配置される。積み重ね体はしたがって、２００の光学的反復単位から本質的に構成され、反復単位はそれぞれ、ＰＥＮの１つのマイクロ層及び５５／４５  ｃｏＰＥＮの１つのマイクロ層を含む。積み重ね体はまた、フィルムの厚さ方向に単調な層厚さ勾配を組み込み、積み重ね体の一端における最も薄い光学的反復単位が２００ｎｍの光学的厚さを有し、積み重ね体の他端における最も厚い光学的反復単位が４５０ｎｍの光学的厚さを有する。この層分布は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ延びる、実質的に平坦な、広い反射帯域を提供する。最後に、この実施形態は、積み重ね体の相対する側に光学的に厚いスキン層を含み、スキン層は上記の表に示される複屈折の屈折率を有し、ＰＥＮ材料の典型例である。スキン層はそれぞれ、一方の側でマイクロ層積み重ね体に、他方の側で空気（上記の表では「外部」）に接触する。
【０１１２】
二軸性複屈折偏光子として記載され得るこの第２反射性偏光子の実施形態は、上記のようにコンピューターを用いてモデル化され、その反射率（平均して、典型的に４２０〜６８０ｎｍ、かつ２つのフィルム／空気の境界面）が、空気及び偏光子内の入射方向の関数として算出された。結果を図１０に示す。図において、曲線１０１０は、透過面、すなわち、ｙ−ｚ面に入射するｐ偏光のものである。曲線１０１２は、遮蔽面、すなわちｘ−ｚ面に入射するｓ偏光のものである。この偏光子の他の特徴的な反射率、すなわち遮蔽面に入射するｐ偏光及び透過面に入射するｓ偏光は、非常に高い反射率を有し、互いにほぼ一致し、標識されない。この第２偏光子は良好な偏光特性を呈することに留意する。
【０１１３】
次に、この第２の偏光子実施形態と第２の多層光学フィルム実施形態を組み合わせる（ｓＰＳ及びＴＨＶマイクロ層から構成される）ことにより、第３の組み合わせの偏光子／多層光学フィルムを構成する（本発明者らのモデル化ツールを使用する）。その透過軸がＭＯＦの弱軸と平行になり、その遮蔽軸がＭＯＦの強軸と平行になるように、偏光子を再び方向付ける。前の組み合わせの回転位置との一貫性のために、透過軸がｘ軸と位置合わせされるように、得られた第３の組み合わせをまた回転させる。
【０１１４】
方位角φの関数としての（かつ選択される斜角θに関する）、この第３の組み合わせの偏光子／ＭＯＦの実施形態の平均透過率、すなわち両方の垂直な偏光状態の平均透過率が算出され、プロットされた。最初にこれは、図７のマトリックスで「／／」と称される表面配置、すなわち薄い−厚い−薄い−厚いに関して行われ、ＭＯＦの厚い側は偏光子に面し、偏光子の薄い側はＭＯＦに面する。方位角φの関数としての算出される平均透過率が図１０ａにプロットされ、曲線１０２０、１０２２、１０２４、１０２６、１０２８及び１０３０はそれぞれ、θ＝０°、３０°、４０°、５０°、６０°及び７０°に対応する。曲線は、方位角φにおける光の閉じ込めの高い度合いを示す。曲線１０２８（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約４６°である。
【０１１５】
図１０ｂは、図１０ａの平均透過率データを極形式で再プロットする。図１０ｂにおいて、曲線１０４０、１０４２、１０４４及び１０４６はそれぞれ、θ＝４０°、５０°、６０°及び７０°と対応する。
【０１１６】
図１０ｃは、第３の組み合わせの偏光子／ＭＯＦの実施形態の別の表面配置の入れ替えを検討する。図１０ｃに関し、図１０ａ〜ｂの配置に対して反射性偏光子の表面配置を裏返し、ＭＯＦの表面配置をそのままにして、「∧」配置、すなわち薄い−厚い−厚い−薄いを生じ、第２のＭＯＦの実施形態の厚い側が第２の偏光子実施形態の厚い側に面する。得られる組み合わせの平均透過率を、方位角の関数としてプロットすることにより図１０ｃが生じ、曲線１０５０、１０５２、１０５４、１０５６、１０５８及び１０６０はそれぞれ、θ＝０°、３０°、４０°、５０°、６０°及び７０°に対応する。図１０ｃと図１０ａを比較し、異なる表面配置により提供される大幅に異なる方位制限に留意する。図１０ｃにおける、曲線１０５８（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約５０°である。しかしながら、より大きな角度において、実質的な量の光が透過することに留意する。
【０１１７】
図１０ｄは、図１０ｃの曲線によって表される透過光の線形偏光の度合いを検討する。これを行うために、第３の組み合わせに吸収性偏光子を追加し（本発明者らのモデル化ツールを使用する）（依然として「∧」の配置にある）、反射性偏光子がＭＯＦと吸収性偏光子との間にあるようにこれを定置し、吸収性偏光子の透過軸と第２反射性偏光子の実施形態の透過軸を合わせる。次に方位角及び入射角の関数として、吸収性偏光子によって吸収される光の量を算出する。図１０ｄは、それぞれの入射角θ＝０°、１０°、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°及び７０°に関して曲線をプロットするが、７０°の曲線（曲線１０７０）のみが標識される。低度の吸収率は、斜めの光束エンベロープにおいて組み合わせ体から出る光が良好に偏光されていることを示す。
【０１１８】
図１０ｅは、図１０ｃの平均透過率データを極形式で再プロットする。図１０ｅにおいて、曲線１０８０、１０８２、１０８４及び１０８６はそれぞれ、θ＝４０°、５０°、６０°及び７０°と対応する。
【０１１９】
図１１ａは、図９ｃの曲線によって表される透過光の線形偏光の度合いを検討する。これを行うために、第２の組み合わせ体に吸収性偏光子を追加し（本発明者らのモデル化ツールを使用する）（丁度、図９ｃにおけるように「∨」の配置にある）、反射性偏光子がＭＯＦと吸収性偏光子との間にあるようにこれを定置し、吸収性偏光子の透過軸と第１反射性偏光子の実施形態の透過軸を合わせる。図１１ａは、この３つの構成要素の構成の生じる平均透過率をプロットし、ここで曲線１１１０、１１１２、１１１４、１１１６、１１１８及び１１２０はそれぞれ、θ＝０°、３０°、４０°、５０°、６０°及び７０°に対応する。吸収性偏光子の追加による極僅かな影響を示す、図９ｃの曲線との実質的な類似性に留意する。本構成の吸収性偏光子により吸収される光の量が、角θ＝５０°、６０°及び７０°に関して（それぞれ１０３０、１０３２及び１０３４と標識される）図１１ｂにプロットされる。低度の吸収率は、斜めの光束エンベロープにおいて第２の組み合わせ体（「∨」の配向）から出る光が良好に偏光されていることを確認する。
【０１２０】
比較の目的のために、次に比較用第３多層光学フィルムの実施形態を定義する。このフィルムは、その構成要素マイクロ層が、それぞれの構成要素層に関して、面内方向にかかわらず同じ屈折率を有する（すなわち、ｎｘ＝ｎｙ）ように対称的な設計を有する。したがって、フィルムは、ｘ−ｚ面及びｙ−ｚ面の両方における内部ブリュースター角を有するが、これは別個の弱軸及び強軸を有さない。このフィルムの材料の１つに、シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ）を選択する。もう一方の材料にＳＰＯｘを選択する。これらのポリマーは共押出に適合し、伸張した際に許容可能な層間接着を呈する。これらの材料の交互の層の押出品は、以下の屈折率を有する多層光学フィルムを提供するために好適な条件下で方向付けることができる。
【０１２１】
【表５】
0005706332.tif 000006
【０１２２】
上記のように、これらの屈折率はｘ−ｚ面におけるブリュースター角及びｙ−ｚ面におけるブリュースター角を提供するが、回転対称性のために別個の弱軸又は強軸を提供しない。この実施形態は、保護境界層が介在しない、単一の積み重ね体又はパケットに配置された４００の個別のマイクロ層を想定し、マイクロ層の約半分がｓＰＳから構成され、残りのマイクロ層がＳＰＯｘで構成され、交互に配置される。積み重ね体はしたがって、２００の光学的反復単位から本質的に構成され、反復単位はそれぞれ、ｓＰＳの１つのマイクロ層及びＳＰＯｘの１つのマイクロ層を含む。積み重ね体はまた、フィルムの厚さ方向に単調な層厚さ勾配を組み込み、積み重ね体の一端における最も薄い光学的反復単位が２００ｎｍの光学的厚さを有し、積み重ね体の他端における最も厚い光学的反復単位が４５０ｎｍの光学的厚さを有する。この層分布は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ延びる、実質的に平坦な、広い反射帯域を提供する。最後に、この実施形態は、積み重ね体の相対する側に光学的に厚いスキン層を含み、スキン層は上記の表に示される複屈折の屈折率を有し、ｓＰＳの典型例である。スキン層はそれぞれ、一方の側でマイクロ層積み重ね体に、他方の側で空気（上記の表では「外部」）に接触する。
【０１２３】
この第３のＭＯＦの実施形態は、コンピューターを用いて他のＭＯＦの実施形態と同様の方法でモデル化された。平均して、典型的に４２０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長が再び使用され、この第３のＭＯＦの実施形態に関して、２つのフィルム／空気の境界面（両方のスキン層の外側表面）の影響が反射率及び透過率の算出に含まれた。
【０１２４】
図１２は、第３のＭＯＦの実施形態単独における、算出された反射率対空中の入射角θをプロットする。曲線１２１０は、フィルムの対称性により、任意の入射面に入射するｐ偏光のものである。極方向の制限の度合いを提供する、曲線における特徴的なブリュースターに関する低下に留意する。しかしながらまた、フィルムの回転対称性により、方位方向における制限は提供されない。
【０１２５】
次に、この第３のＭＯＦの実施形態と図７ａに関して記載される第１偏光子実施形態を組み合わせることにより、比較の第４の組み合わせの偏光子／多層光学フィルムを構成する（本発明者らのモデル化ツールを使用する）。ＭＯＦの回転対称性により、ＭＯＦに対する偏光子の回転配置は無関係である。反射性偏光子の透過軸は、座標系のｙ軸と位置合わせされた。
【０１２６】
方位角φの関数としての（かつ選択される斜角θに関する）、この第４の組み合わせの偏光子／ＭＯＦの実施形態の平均透過率、すなわち両方の垂直な偏光状態の平均透過率が算出され、プロットされた。最初にこれは、図７のマトリックスで「／／」と称される表面配置、すなわち薄い−厚い−薄い−厚いに関して行われ、ＭＯＦの厚い側は偏光子に面し、偏光子の薄い側はＭＯＦに面する。方位角φの関数としての算出される平均透過率が図１２ａにプロットされ、曲線１２２０、１２２２、１２２４及び１２２６はそれぞれ、θ＝０°、５０°、６０°及び７０°に対応する。曲線は、方位角φにおける光の閉じ込めの低い度合いを示す。曲線１２２４（θ＝６０）の方位制限Δφｅは約１３８°である。
【０１２７】
この第４の組み合わせの構成要素の表面配置は次に、図７のマトリックスで「＼＼」と称される配置、すなわち厚い−薄い−厚い−薄いに対応するように変更され、ＭＯＦの薄い側は偏光子に面し、偏光子の厚い側はＭＯＦに面する。方位角φの関数としての平均透過率が再びプロットされたが、図１２ａに対する極僅かな変更のみを示した。データは再び、方位角φにおける低度の光の閉じ込めを示し、θ＝６０°における方位制限Δφｅは約１４８°であった。対称的なミラー／ＲＰの組み合わせ体を基準として使用し、対称的な多層光学フィルム／ＲＰの組み合わせ体は、大幅に改善されたフィルムの実質的な透過率の方位角の範囲制限を示し得る。全ての実施例に関して掲載される透過率値は、特に指定されない限り非偏光に関するものである。この理由により、既知の光学原理により、様々なフィルムの組み合わせの透過率値は、いずれの外側表面に入射する光に関しても同じである。
【０１２８】
開示される偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体によって提供される方位コリメーションの度合いは、効率的な光管理フィルムの組み合わせ体の構成において、線形プリズム構造で有益に使用され得る。例えば、線形プリズム状フィルム１３１０が本明細書に開示される組み合わせ体１３１２に適用され、斜めの透過光を実質的に垂直方向に又は他の所望の方向に向けることを補助し得る。このような配置が図１３に図示される。このプリズム状フィルムは、斜光線を垂直方向に屈折させることができまた、透過角度の範囲を縮小させることができる。プリズム状フィルム１３１０を組み合わせ体１３１２に積層することにより、２つのポリマー／空気の境界面が排除され得る。光学的効率性のために、組み合わせ体１３１２の弱軸はプリズムの長さ方向の軸と垂直に方向付けられる。狭い方位コリメーションを維持することにより、プリズム構造と組み合わせて使用するときに、ｘ−ｚ面のｚ軸に関してコリメーションを提供することができる。
【０１２９】
プリズム配列の形状は、従来のＢＥＦ構造とは非常に異なる場合がある。開示される多層光学フィルムでは、垂直及びほぼ垂直の入射光に関して提供される反射率の度合いは、プリズム配列ではなく多層フィルムによって決定され得る。プリズム配列は、概して３０°から９０°までの範囲の高い入射角で多層フィルムを透過する光の向きを変えるために単純に使用され得る。プリズムの頂点の狭角は所望により約４０°からほぼ１８０°までの範囲に及び得る。比較により、従来のＢＥＦフィルムは約９０°の狭角を有する。いくつかのシステムに関し、多層フィルムは５０°から８０°まで殆どの光を供給し得る。プリズムの狭角の選択は、ｘ−ｚ面に関して屈折する光の望ましい方向に依存する。プリズムがない（例えば、１８０°の狭角）と、多層フィルム及び光リサイクリングキャビティにより、広角バットウィング配光が生じる。プリズムが図８のフィルムの上に追加される場合、バットウィングローブは垂線（ｚ軸方向）に向けられる。プリズム狭角がより小さいと（かつプリズム屈折率がより大きいと）、バットウィングローブはｘ−ｚ面に対してより近く屈折する。より大きい狭角、例えば約９０°から１８０°までにおいて、様々な照明用途における照明器具のために有用なバットウィング配光の変動が生じ得る。より小さい狭角、例えば約９０°から約４０°において、バットウィングローブはｘ−ｚ面に対して、より近く屈折し、小さい狭角の制限におけるコリメートされた出力を生じる。最大コリメーションのための実際のプリズム角はフィルムのブリュースター最小角及びプリズム屈折率に依存する。ｙ−ｚ面におけるコリメーションは透過光の方位コリメーションΔφｅに依存し、これは多層フィルムの設計に依存する。
【０１３０】
追加的な構造がプリズムのいくつか又は全ての小平面に追加されてもよい。この追加的な構造は回折性又は屈折性であり得る。回折性粒子がまた、プリズム状フィルムのバルクに追加されてもよい。あるいは、回折性プリズム状フィルムではなく完全に回折性のフィルムが利用されてもよい。プリズム状フィルムのプリズムは全て同じ形状及び大きさであり得、又は規則的な方式若しくはランダムな方式でプリズム間で異なってもよい。プリズム小平面は下位構造を含んでもよく、かつこれらはまた湾曲していてもよく、かつプリズム頂点は丸いか、又は平坦であり得る。
【０１３１】
図１４ａは、全ての角又は選択した角に光を放出する、中実又は中空の光導体などの、拡張された光源１４１２を含む、照明システム１４１０を概略的側面図で示す。本明細書において開示される偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体１４１４は、バットウィング配光で光を選択的に透過し、リサイクリングのために他の光を反射して光源１４１２に戻す。プリズム状フィルム１４１６は、斜めに放出された光を細い円柱状（例えば、第２の偏光子／ＭＯＦの組み合わせ体の実施形態の場合は±１５°）に垂直方向の方に向ける。図１４ｂに図示される、生じる放出された光の分布は、「スポットライト」配光と同様であるが、遥かに薄い、薄い輪郭の物理構造を使用して達成される。
【０１３２】
図１５ａは、図１４ａの照明システムと同様の照明システム１５１０を図示し、同様の要素に対しては同様の参照番号が使用されるが、対称的なプリズム状フィルム１４１６は、非対称なプリズム状フィルム１５１２と交換される。非対称なプリズムの適切な設計により、殆どの光が一方の側、例えば左又は右に、プリズムの傾斜によって、向けられる。図１５ａに例示されるように、この効果は、プリズムのほぼ垂直な面に接する光の内部全反射（ＴＩＲ）から生じる。生じる配光パターンの一般的な形状が図１５ｂに例示される。
【０１３３】
開示される偏光子／多層光学フィルムの組み合わせ体はしたがって、プリズム状フィルムと又は同様のプリズム表面コーティングと組み合わされて薄く平坦で、かつ比較的良好にコリメートされた照明システム又は代替的に例えば１６０°から０°までの広い範囲で選択可能であるバットウィングの相対するローブの間の極分離を有するバットウィング配光を呈する照明システムを作製することができる。これらのシステムはＬＥＤを有するエッジ照明又は直接照明であり得、かつ依然としてフィルムの表面にわたって比較的均一な光の出力を提供する。照明システムは、従来のスポットライト又は更にフラッシュライトと同様の指向性を有し得るが、タブレットノートパソコン又はマガジンと同様のフォームファクタを有する。この形状及び生じる光線パターンが図１６に例示される。
【０１３４】
コリメートされた照明システムと従来のコリメートされたシステムとの主な差異は、このシステムの表面からの光の放出が高輝度のＬＥＤなどの僅かな明るい内部光源のみが存在し得るにもかかわらず、均一に見えるようにすることができることである。この方法において、低いグレア、心地良い審美性を有する大面積の「スポットライト」及び高いルーメン出力を作ることができる。
【０１３５】
この構造はまた、例えば図１７に表される湾曲した形状のような、湾曲した形状又は例えば、構造体が円形の断面図の柱状物の周囲に巻かれるような凹状の形状で作製することができる。図１７の凹状構造は集光特性を有する場合があり、これは他のいずれかの設計の薄いエッジ照明の照明器具では達成が困難である。
【０１３６】
追加的説明
上記のブリュースター角フィルムはまた、様々な照明システムに使用することができ、直接照明ＬＣＤバックライトに限定されない。室内照明及び空間照明のための照明器具、街灯、バックライト式看板及び他の照明目的が想到される。本明細書において記載される照明システムは、ここで掲載され、以下でより詳細に記載されるいくつかの重要な要素：
１）１つ以上の光源及びこれらの定置（上記の多くの実施例）と、
２）
（２ａ）高効率後方反射体及び
（２ｂ）前方部分透過性反射体（例えば、本明細書において記載される又は参照として組み込まれるフィルムの１つ）によって主に画定される光リサイクリングキャビティと、
３）前方反射体と後方反射体との間に位置する１つ以上の拡散素子（これは要素２の一部であるか又は別個であり得る）と、
４）前方反射体の出口側に位置する光路変更層と、を含み得る。
【０１３７】
キャビティの縁部は、縁部からの所望の光出力により、前方又は後方反射体のいずれかの部分であるように設計され得る。
【０１３８】
リサイクリングキャビティ及びディフューザー素子の重要な機能は、均一の又は他の設計された光の光束を光路変更層の入力表面に提供することである。光路変更層は次に、システムによって放出される光に望ましい指向性を提供する。非常に多様な属性を備える上記の４つの要素が利用可能であり、これは、薄く、大面積の照明システムからの均一性及び指向性に関する照明産業における非常に多様な現在の必要性を解決するために、適切な組み合わせで選択され得る。構成要素それぞれの関連する態様が以下でより詳細に記載される。
【０１３９】
１．光源
上記のように、光源はエッジ照明システムにおいて縁部に定置され又は直接照明方式で定置され得る。光源の定置、並びに光源からの光の放射の指向性及びこれがシステム内の反射体及びディフューザーの角性能にどのように関連するかは、照明システムの効率性及び均一性に大きな影響を有し得る。
【０１４０】
これらの特性をバックライト内にうまく組み込むことができるかどうかは、ある程度バックライトを照明するのに用いられる光源のタイプに依存する。例えば、ＣＣＦＬは、その細長い放射領域全体にわたって白色光を放射し、そのような放射領域はまた、リサイクリングキャビティ内で起こるのと同じように、ＣＣＦＬに当たる光の一部を散乱させる働きをすることもできる。しかしながら、ＣＣＦＬの典型的な発光は、実質的にランベルトな角度分布を有し、これは所与のバックライト設計において非効率的であり、ないしは別の態様で望ましくない場合がある。また、ＣＣＦＬの発光表面は、若干拡散的な反射性があるがまた、典型的には吸収損失を有しており、これは、高度なリサイクリングキャビティが所望される場合は顕著になり得る。ＬＥＤダイはまたランベルト方式でも光を放射するが、ＣＣＦＬと比較して寸法が非常に小さいので、例えば、一体型封止レンズ、反射体又は抽出器でＬＥＤ配光を容易に変更して、得られたパッケージ化ＬＥＤを前方発光、側方発光又はその他の非ランベルト特性とすることができる。このような非ランベルトプロファイルは、本開示のバックライトに対して重要な利点をもたらし得る。しかしながら、ＬＥＤ光源はＣＣＦＬに比べてサイズが小さく高輝度であるため、ＬＥＤを用いて空間的に均一なバックライト出力エリアを作製するのはより難しくなる。これは、赤／緑／青（ＲＧＢ）ＬＥＤの配置など、個々に色が違うＬＥＤを用いて白色光を供給する場合には特に当てはまり、そのような光を適切に水平移動させる又は混合することができないと、好ましくない着色帯又は領域を容易に生じてしまうことがあるからである。白色発光ＬＥＤでは、青又はＵＶ発光のＬＥＤダイによって蛍光体が励起され、ＬＥＤダイとほぼ同じ小面積又は体積から強い白色光を作り出す。これは、色の不均一さを低減するのに使用することができるが、現在の白色ＬＥＤでは、個々に色が違うＬＥＤの配置により達成できるような広範囲の色を供給することはできず、よって、あらゆる最終用途のアプリケーションには必ずしも望ましくない。蛍光体ベースのＬＥＤは概して、ランベルト指向性出力を生じる。ランベルト、バットウィング又は側方発光特性を有する、蛍光体を有さないＬＥＤが利用可能であり、これはシステムの性能を最適化するために使用され得る。
【０１４１】
蛍光体ＬＥＤの代替として、蛍光体層は、キャビティ内又は前方反射体の出口側の他の構成要素にコーティングされるか、ないしは別の方法で取り付けられる場合がある。
【０１４２】
２．光リサイクリングキャビティ及びディフューザー
効率的な光リサイクリングキャビティは、キャビティ内に注入されるか、又はキャビティ内でリサイクルされる光の指向性及び偏光方向の両方を効率的に混合することを意図される。これは、低損失反射体及び２つの反射体の間に位置する光路変更要素の両方を必要とする。リサイクリング光学キャビティ内において、光の大部分が、部分的に透過性で部分的に反射性の前面反射体から出る前に実質的に同一の広がりをもつ前面反射体と後方反射体の間で複数の反射を経験する。
【０１４３】
前方反射体は、そのような使用可能な光が所望により横方向に移動又は拡散するのを支援するために、並びにバックライト出力の許容可能な空間的均一性を達成するのに光線角度をランダム化するために、十分高い反射率を有するが、同時に照明システムの適用輝度が許容可能であることを確実にするため、適切な、用途において使用可能な角度内への十分に高い透過率を有する。例えば、低損失の前方反射体及び後方反射体、これに加えて側方反射体を含む低吸収損失の実質的に閉じたキャビティを提供し、かつ光源と関連した損失を極めて低く維持することの両方によって（例えば、全ての光源の累積放射領域が、バックライト出力領域の小さな部分であることを確実にすることによって）、リサイクリングキャビティ内で伝搬する光の総合損失が極めて低く維持される。
【０１４４】
製造コスト又は効率の理由から、直接照明バックライトではランベルト発光ＬＥＤが好まれる場合がある。同様の理由で、個別の光偏光装置は好まれない場合がある。良好な均一性及び「パンチスルー」の低減が、本明細書において記載されるフィルムの使用により依然として達成され得る。前方反射体が高度に反射性である場合（例えば、垂直入射において約１０％未満又は５％未満の透過率を有する）、ＬＥＤは、システムを垂直入射において見たときに、より見にくくなる。本明細書において記載されるフィルムは斜角においてより高い透過率を有し得るが、例えばＬＥＤなどの所与の点光源からの光の強度は１／Ｒ＾２の値で減少する（式中ＲはＬＥＤから前方反射体上の点までの距離である）。したがって、斜角で見たとき、この距離の因数によりパンチスルーの強度が減少する。斜角においても、フィルムの部分的な反射性と組み合わされる際に、パンチスルーは更により低減される。加えて、垂直角において遮断される光は、下記の適切な拡散素子によって散乱する場合、システムの均一性を更に増加させるように配光される。
【０１４５】
３．拡散素子
リサイクリング光学キャビティは、キャビティに鏡面特性と拡散特性のバランスを提供する構成要素を含み、構成要素は所望の度合いの横方向の光移動を支援するための十分な鏡面性を有するがまた、キャビティ内における定常光の所望の角度及び空間的分布を実質的に提供するために十分な拡散性を有する。偏光照明システムに関し、キャビティ内のリサイクリングは好ましくは、入射光の偏光状態に対する、反射した偏光の一定の度合いのランダム化を含み、これは使用不可能な偏光を使用可能な偏光に変換するメカニズムを可能にする。前方反射体及び後方反射体の組み合わせ体並びに拡散素子は個別の光源から前方反射体の表面までの光の移動を制御する光導体を作る。このプロセスを制御するメカニズムがここで記載される。
【０１４６】
ミラーと呼ばれることもある、純粋な鏡面性反射体は、「入射角は反射角と等しい」という光学的規則に従って機能する。両方とも純粋に鏡面性である前方反射体及び後方反射体を有する中空のキャビティ設計は、キャビティを横断する光の最大の横方向の移動を提供するが、これは、リサイクルされる光線が、キャビティにおけるその横方向の通過において阻害されないためである。しかしながら、所与の入射角での光伝播を、他の入射角に変換する機構が存在しないため、キャビティ内において角混合は生じない。一方で、純粋のランベルト面の反射体は、光線を全方向に等しく向け直す。これは図１８の中空のキャビティ設計に見られ、前方反射体及び後方反射体は共に純粋にランベルト面である。同じ最初に発射された斜光線は前方反射体によって全ての方向で直ちに散乱され、散乱する光の殆どはキャビティ内に反射して戻るが、いくらかは前方反射体を透過する。反射光のいくらかは「前方に」（図に見られるように一般的に右に）伝播するが、同等の量が「後方に」（一般的に左に）伝播する。前方散乱とは、反射光の横方向又は面内（当該散乱表面に平行な面）伝搬成分を意味する。このプロセスが繰り返されると、数回の反射の後、光線の前方に向けられた成分は大きく減少する。光線は迅速に分散し、鏡面システムと比較して大幅に減少した横方向の移動を生じる。
【０１４７】
半鏡面反射鏡は、鏡面反射特性と拡散特性のバランスを提供する。図１９の中空のキャビティ設計では、前方反射体は純粋に鏡面性であるが、後方反射体は半鏡面性である。同じ最初に発射した斜光線の反射された部分は後方反射体に当たり、調節された量で実質的に前方散乱する。次に、反射した光錐は部分的に透過されるが、殆どは後方に反射して（鏡面反射）反射体に戻り、一方でこれらは全て更にかなりの程度「前方」方向に伝搬する。
【０１４８】
このように、半鏡面反射鏡は、光線の方向及び偏光の適切な混合を更に提供しながら、リサイクリングキャビティの全域に光が横方向に広がるのを促進することがわかる。部分拡散であるが、実質的に前方に向けられた成分を有する反射体は、より少ない光線の全反射で、より多くの光をかなりの距離にわたって移動させる。定性的には、半鏡面反射鏡は、実質的に逆散乱よりも前方散乱をより多く提供する反射鏡であると説明することができる。半鏡面反射ディフューザーは、入射光の実質的過半数に関して光線方向の垂直成分を逆転させないものであると定義することができる、すなわち、光は実質的に前方（ｚ）方向に透過され、かつある程度ｘ及びｙ方向に散乱される。半鏡面性のより定量的な記載が、２００８年５月１９日に出願された、共通の譲受人によるＰＣＴ国際公開特許ＷＯ  ２００８／１４４６４４号「Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔｓ  Ｗｉｔｈ  Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」（代理人整理番号第６３０３２ＷＯ００３）に提供される。
【０１４９】
図１９の２つの構成要素システムの代替物として、前方反射体と後方反射体との間のリサイクリングキャビティの中に追加の光学的構成要素を挿入することができ、このような追加的構成要素は、所望の程度の半鏡面性をキャビティに提供するように調整されてもよい。多くの場合、キャビティ内の構成要素の数を最小にすることが望ましいが、第３の構成要素を使用することにより、前面反射体又は後方反射体の最小損失設計を可能にすることによって、キャビティの効率を高めることができる。
【０１５０】
散乱要素によるキャビティ内の光線の混合は、いくつかの方法で達成することができる。これは、前面反射体又は後方反射体の一体部分である拡散素子によって又は前面反射体若しくは後方反射体に積層された拡散素子によって又は２つの反射体の間のどこかに配置された個別の拡散シートを使用することによって、行うことができる。これらの選択肢のうちのいずれかの選択肢の組み合わせが可能である。その選択は、光損失、構成要素コスト、製造の都合などの問題の相対的重要度に依存する。拡散素子は、前面反射体又は後方反射体のどちらかに貼り付けられてもよいし、どちらかの一体部分でもよいし又はディフューザーと反射体との間にエアギャップが提供されてもよい。
【０１５１】
ディフューザーが、どちらかの反射体の一体部分か、どちらかの反射体に積層されるか又はキャビティ内に別個の構成要素として配置されるかに関係なく、全体的な望ましい光学性能は、後方反射体から前面反射体、再び後方反射体までの１つの往復経路を完成させる光線の角度分散機能の制御の１つである。半鏡面反射鏡は、反射鏡及びランベルト反射体の両方の特性を有することができ又は鏡面方向の周りの明確なガウスコーンであることができる。あるいは、ディフューザーは例えば、再帰反射フィルム又はコーティングのための重要な後方散乱特性を有し得る。ディフューザー構成要素はまた、反射体とは別個である場合があり、制御された度合いのディフューザーを有する後方反射体を作るために、いくつかの可能な構成が存在することに留意する。
【０１５２】
（１）高反射率拡散後方反射体上の部分透過鏡面性反射体、
（２）高反射率鏡面性後方反射体を覆う部分ランベルトディフューザー、
（３）高反射率鏡面性後方反射体上の前方散乱ディフューザー、
（４）鏡面性後方反射体上の部分再帰反射コーティング、
（５）波形化高反射率鏡面性反射体、
（６）拡散反射体。
【０１５３】
それぞれの構成では、掲載された第１の要素はキャビティの内部に面するように配置される。構成（１）〜（４）の第１の要素は、後方反射体の領域上で連続的又は不連続的であり得る。更に、第１要素はディフューザー特性の勾配を有することができ又はディフューザーの勾配がつけられている追加パターンを印刷又はコーティングすることも可能である。勾配がつけられているディフューザーは任意的であるが、様々なバックライトシステムの効率を最適化するために望ましい場合がある。用語「部分ランベルト」は、入射光線の一部のみを散乱する要素を指す。このような要素で散乱される光の一部はほぼ均一に全方向に向けられる。構造（１）において、部分鏡面反射鏡は前方反射体で利用したものとは異なる構成要素である。この場合の部分反射体は、中程度の反射率の空間的に均一なフィルム又は有孔の多層又は金属製反射体のような、空間的に均一な反射体であってもよい。鏡面性の程度は、孔の寸法及び数を変えることにより、若しくはフィルムの基本反射率を変えることにより、又はその両方により調整することができる。
【０１５４】
構造（５）は、多層ポリマー鏡面フィルムを熱でエンボス加工することにより、又はこのようなフィルムを物理的に波形化することにより作製することができる。更に、これらの形状を有する任意の表面を、金属製又は過剰金属反射フィルムでコーティングすることができる。更に、（１）〜（４）の半鏡面性構造は、その光移動特性を最適化するために波形化する又はエンボス加工することができる。
【０１５５】
本発明の前方反射体のいずれかを有する（２）、（３）、（４）及び（５）の拡散要素又はこれらの任意の組み合わせなど、これらの組み合わせのいくつかはまた、前方（部分）反射体においても可能である。同様に、上に挙げた第１の素子は、リサイクリングキャビティの内部に配置される。３つの構造全ての第１の素子は、部分反射体の領域上で連続的又は不連続的であり得、第１の素子は、ディフューザー特性の勾配を有することができ又は勾配がつけられている追加ディフューザーパターンを素子に印刷又はコーティングすることができる。
【０１５６】
定量的には、半鏡面性の程度（所与の反射体又は他の構成要素の鏡面性対ランベルト特性対再帰反射特性）は、それぞれＦ及びＢと呼ばれる前方及び後方散乱光成分の光束を比較することによって効果的に特徴付けることができる。順方向及び逆方向分散される光束は、立体角全てに対する積分反射強度（又は光学透過性構成要素の場合は積分透過強度）から得ることができる。半鏡面性の程度は、次に：
Ｔ＝（Ｆ−Ｂ）／（Ｆ＋Ｂ）で得られる「移動比率」Ｔによって特徴付けることができる。
【０１５７】
Ｔは、純粋な再帰反射から純粋な鏡面反射に移るにつれて−１から１までの範囲に及ぶ。完全な再帰反射体では、全ての光が後方散乱し、Ｆ＝０かつＢ＝１である。純粋ランベルト反射体では、順方向及び逆方向分散光束が等しい（Ｆ＝Ｂ）ため、Ｔ＝０である。純粋鏡面性反射体では、逆方向分散が存在しない（Ｂ＝０）ため、Ｔ＝Ｆ／Ｆ＝１である。実験により測定された値の例が、２００８年５月１９日に出願された、共通の譲受人によるＰＣＴ国際公開特許第２００８／１４４６４４号「Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔｓ  Ｗｉｔｈ  Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」（代理人整理番号第６３０３２ＷＯ００３）に提供される。任意の実際の反射性又は透過性構成要素の移動比率は、入射角の関数である。順方向分散光の量は、例えば、ほぼ垂直な入射光とグレージング入射光によって異なることが予想されるため、これは論理にかなう。
【０１５８】
拡散反射体の特徴付けは、ａｕｔｒｏｎｉｃ−ＭＥＬＣＨＥＲＳ  ＧｍｂＨ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能なＡｕｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｏｓｃｏｐｅにより、反射モードで行うことができる。試料をコノスコープレンズの焦点から約２ｍｍの場所に定置する。試料を、選択した入射角で白色コリメート光を用いて、機器で照射する。試料から反射した光をコノスコープレンズで収集し、二次元検出器アレイ（ＣＣＤカメラ）の上に画像化する。キャリブレーションファイルを使用してこの画像を角度分布関数に変換する。機器は、半鏡面性反射体及び拡散反射体の角度反射特性における非常に有用な比較を提供する。反射体の有意な反射成分は鏡面反射角近傍の検出器の飽和を引き起こすことができるが、この値は、低感受性の機械設定で別個に測定することができる。
【０１５９】
移動比率は、ある角度の光線と反射体又はディフューザーとの単一相互作用に関して明確に定義される。良好なリサイクリングキャビティは、全角度の光線と、少なくとも２つの反射又は散乱構成要素及び恐らく３つ以上の反射又は散乱構成要素、との複数の相互作用を生じさせる。単一相互作用の移動比率は入射角の関数であるので、総キャビティ移動比率の説明は単一構成要素と比べてより複雑である。「有効キャビティ移動比率」又はより記述的には「キャビティ移動値」は、キャビティが、どれだけ良好に注入された光を注入点からキャビティ内の遠点まで広げることができるか、更にどれだけ十分にそれをランダム化して光をユーザーに向かって均一に方向付けることができるかの尺度であるべきである。相対キャビティ移動値の簡単な評価方法は、鏡面反射、半鏡面反射及びランベルト構成要素の様々な組み合わせの優劣を判定するのに有用である。この目的のため、次のように表わされるそれぞれの構成要素の前方移動数ｆＴを定義する。
【０１６０】
ｆＴ＝Ｆ／（Ｆ＋Ｂ）
式中、Ｆ及びＢは本明細書に記載のように決定又は測定されるが、ここでは単一相互作用の全角度にわたって平均化する。約１０°の間隔で１０°から８０°までの測定が、適切な平均を提供するために十分である。Ｆ及びＢは前方及び後方散乱光の相対比率であり、定義によりＦ＋Ｂ＝１であるので、簡単に前方散乱光の一部であるｆＴ＝Ｆが得られる。次に、キャビティ移動ＣＴは、キャビティの前方反射体及び後方反射体のＦ値の積である。
ＣＴ＝Ｆ前方＊Ｆ後方
【０１６１】
例えば、前方反射体が鏡面性であり、Ｆ前方＝１を有し、半鏡面性後方反射体がＦ後方＝０．７５を有する（移動比Ｔ＝０．５）場合、総キャビティ移動値は、ＣＴ＝１＊０．７５＝０．７５として提供される。
【０１６２】
最も一般的なディフューザーではＴは上記のように０から１までの範囲に及び、ｆＴは０．５から１．０までの範囲に及ぶ。いくらかの再帰反射特性を有する材料がディフューザーとして利用される場合、そのような材料に関してＴは負であり得、０から−１までの範囲に及ぶ場合があり、Ｆは０から０．５までの範囲に及ぶ。９０°又はほぼ９０°の角度の小平面を有するプリズム構造のように、再帰反射ガラスビードが一例である。
【０１６３】
別の例では、前方反射体がＦ前方＝０．５（Ｔ＝０）であるランベルト面であり、後方反射体がＦ後方＝０．７５（Ｔ＝０．５）である半鏡面性の場合、総キャビティ移動値はＣＴ＝０．５＊０．７５＝０．３７５である。後者のキャビティは、第１の例のキャビティよりもかなり少ない光を注入点から所与の距離まで移動させることが予測される。この予測は、本明細書に記載の実験によって確認される。
【０１６４】
いくつかの用途において、前方反射体は、いくつかの構成要素の積み重ね、例えば、鏡面反射又は半鏡面反射鏡と、それに続く光方向転換層又は１つ以上のディフューザーとから構成することができ、転換層とディフューザーは互いに積層されてもされなくてもよい。前方及び後方反射体はそれぞれ、特定の順番で組み立てられる構成要素の一群であると定義することができる。前方反射体又は後方反射体を構成する全構成要素の総体的な移動特性は、１回の測定で決定され得る。個々の構成要素（例えば、フィルム）の、構成要素の積み重ねの移動特性に及ぼす影響は、積み重ねの中の構成要素の順番及び配向、並びに積み重ねの中の他の構成要素の特性に依存する。少なくともこれらの理由により、積み重ねは全体として測定され得る。前方反射体の構成要素は、Ａｕｔｒｏｎｉｃｓ及びＲａｄｉａｎｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ（Ｄｕｖａｌｌ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＵＳＡ）により製造されるもののような測定装置の中に、内部キャビティ表面を測定する光ビームに対向させて設置され得る。
【０１６５】
半鏡面反射鏡に関して上述したＦ及びＢの測定は反射モードで行われ、これは、入射ビームの一部が散乱層を２回通過する又は散乱層から１回反射することを意味する。ディフューザーが、キャビティの中の前方及び後方反射体の間のどこかに位置付けられる中間構成要素だとすると、光線は移動プロセス中に、前方から後方へのサイクルを１回として、２回通過する。このため、中間構成要素のＦ及びＢ値を、鏡にコーティングされたディフューザーと同じ方法で測定した値であると定義する。中間構成要素は、前方又は後方反射体のいずれかと同じグループにすることができ、中間構成要素と選択された反射体の移動特性の組み合わせを共に測定することができる。光の大部分が中間構成要素の上側で（又はキャビティの中の孔を介して下側から）キャビティの中に注入される場合、中間構成要素は下部反射体と同じグループになり得る。光の大部分が中間構成要素の下方で注入される場合、中間構成要素は移動測定のために前方反射体と同じグループになり得る。
【０１６６】
４．光路変更層
開示される組み合わせ体が前方反射体として光キャビティ内で利用されるとき、光路変更層はキャビティからの光束を受容する。光路変更層に入射する光束は、θ０及びφ０（フィルムの最大光透過の極角及び方位角）の規定値周辺を中央に合わせた角度分布を有する。Δθｅ及びΔφｅによって示される角度範囲Δθ及びΔφｅは、光の殆どを所望の角度範囲に効率的に向け直すことができる、マイクロ構造の設計を可能にする。光路変更層は、特定の角制御のための、ランベルト出力又はプリズム若しくはホログラム構造のための、バルクディフューザーであり得る。
【０１６７】
リサイクリングキャビティを出る光の向きを変えるために、一定の構造を有する形状が、光が出る前方反射体の表面上又は上方に定置され得る。これらの構造は、プリズム状又は球状若しくは部分的な球状、あるいは他の規則的又は不規則的な形状であり得る。構造はまた、光を屈折させるか若しくは光を回折させるか又は両方を組み合わせて行うために大きさを調節され得る。異なる面に入射する光の透過率に関する、多層光学フィルムの指向性の対称性の度合いは、透過光の向きを変えるために一次元又は二次元構造が多層フィルムに追加されるかどうかを決定し得る。いくつかのフィルムは実質的にフィルムの一方の軸に沿ってのみ透過し、すなわちこれらは指向性光の実質的に細い円柱を生じる。これらの「１Ｄ」反射体は、より効率的に１Ｄの例えば、線形の表面構造を使用することができ、線形の構造は、典型的にはこの透過軸と垂直な、主要透過面との角度で定置される。他のフィルムは拡張された角度範囲にわたって透過することができ、光の向きを変えるために、二次元構造をよりよく利用することができる。
【０１６８】
上記のフィルムとマイクロ構造の組み合わせ体が、照明システム内で使用されて、実質的にランダムな指向性光の様々な度合いのコリメーションを提供する。バックライトを出る光の角度範囲を縮小することは、光源光が非常にランダムであるか又はランベルトであるときに困難であり、多くの場合均一化のための条件が必要とされる。
【０１６９】
二次元構造はランダム又は規則的な配列のいずれかであり得る。ビード、球体、角錐などの配列などの二次元的構造は、対称的反射体及び非対称的反射体の両方で使用され得る。これらは、結合材と共にコーティングされる予備形成された構造であり得るか、又はエンボス加工され得、すなわち中実表面層の熱エンボス加工により若しくはキャスト及び硬化プロセスにより又は押出成形メルトコーティング及びエンボス加工により複製され得るかのいずれかである。構造は稠密であるか、又は離間している場合がある。あるいは、このような表面構造を含むフィルムが積層される場合がある。
【０１７０】
２Ｄ構造は丸い若しくは柱状である、又は両方の組み合わせであり得る。特に有用な構造は、「ノーズコーン」と同様の丸い円錐形構造である。この構造は球状構造の頂部に生じる平坦な面積を低減する。個別の要素は回転立体であり得るか又は多面体であり得る。
【０１７１】
キャビティから出る光のコリメーションの度合いは、構造体の形状に依存し、形状は一般的に表面に対する面法線ベクトルの分布によって特徴付けられる。
【０１７２】
バットウィング配光を生じるために使用される米国特許第３，８２９，６８０号（Ｊｏｎｅｓ）に開示される構造が、開示されるフィルム及び組み合わせ体と共に使用されて、これらのバットウィング配光を修正し得る。この構造は、ほぼ垂直入射で出口面に接する範囲の光線を再帰反射することによってバットウィング配光を生じる。これらの構造は開示されるフィルムで良好に機能するがこれは、これらの構造がこれらのほぼ垂直な光線の殆どを既に遮蔽し、高角度の光線をより多く供給し、これらの光線が次に構造化表面によって垂線近くに曲げられるためである。これらの方法において、フィルムの最大出力角度（ほぼ６０°から７０°まで）が、より小さい角度に向け直され得る。しかしながら、多層フィルムがほぼ垂直な光線を遮蔽し得るため、マイクロ構造はもはや再帰反射される必要がなく、Ｊｏｎｅｓのものから修正されて、より斜めの光線の屈折角を向上し得る。
【０１７３】
一般的に、半球状の角度の制限された範囲にわたって選択的に光を透過する、本明細書において記載される多層フィルムなどの光学素子は、誤って構成された光路変更層の性能を改善するために有用である。構造化表面は、ランベルト光源からの光の指向性の制御において、制限された有用性を有する。しかしながら、本明細書におけるフィルムは、ランベルト配光の選択された部分のみを透過し、より効果的にこの光の向きを変え得る特殊な表面構造の設計を可能にする。
【０１７４】
代表的な構造は、多層フィルムを透過する高角度の光線を、垂直に近い角度に屈折させる、面法線の配光を有するものである。１つのみの面法線角度ではなく、プリズム小平面は、連続的な範囲の面法線によって表される。この構造は、湾曲した小平面を有するプリズムの線形配列であり得るか又は「ノーズコーン」構造などの回転対称の構造であり得るか又は細長い２Ｄ構造であり得るかのいずれかであり得る。
【０１７５】
照明システム
代表的な照明システムの概略図が図２０に図示される。上記で概説された原理を使用して、指定のコリメートされた光出力角度分布２α及び２βを有する、薄い大面積の効率的な照明システムが構成され得る。角度α及びβはそれぞれ、基本フィルム特性出力角度Δθｅ及びΔφｅに起因する場合があり、光路変更層は、標準的な光学設計及び光線追跡ツールの使用によって設計され得る。配光２α及び２βが、光の強度が中央値の１／ｅとなる角度範囲として画定される。２αがθｅ及びマイクロ構造によって決定される角度範囲である場合、これは１８０°の大きさ又は２０°の狭さであり得る。中間値の３０°、４５°、６０°、９０°及び１２０°もまた容易に達成される。２βが方位範囲Δφｅ及びマイクロ構造によって決定される角度範囲である場合、これは１８０°の大きさ又は４５°の小ささであり得る。中間値の６０°、９０°及び１２０°もまた容易に達成される。多層フィルム及びプリズムの主軸は、照明器具又は他の照明装置の縁部に対して任意の角度で方向付けられ得る。図２０において、軸は単に例示的な目的で位置合わせされている。矩形の形状に加えて照明システムは任意の形状であり得る。輪郭は非常に薄い場合があるが、厚い（深い）キャビティも同様に容易に構成される。
【０１７６】
照明システムは、エッジ照明、直接照明又はこれら両方の組み合わせであり得る。
【０１７７】
前方反射体が光路変更層に取り付けられてもよく、あるいは両方がガラス若しくは剛性ポリマープレートなどのプレートに取り付けられてもよい。ガラス又はプレートは、別のシステム、典型的には照明システムによって照明されるシステムの構成要素であり得る。一例はＬＣＤパネルである。
【０１７８】
電球隠蔽（bulb hiding）及びゾーン制御を有する直接照明中空照明システム
エッジ照明型の中空キャビティ照明システムにて向上した光移動において、均一性を促進するために、キャビティ内の大きな距離に効率的に光を拡散させるため、前方反射体及び後方反射体のキャビティ移動比ＣＴ及びしたがって前方移動比率ｆＴは、光移動値が高くなるように選択される。ＬＣＤのための直接照明のゾーン分割されたバックライトの場合、所定の小面積の光源、例えば、極部化された照明ゾーンの１つ又は僅かなＬＥＤからの光の拡散の範囲を制限する必要性が存在する。しかしながら、ゾーン内の均一性が依然として何らかの手段によりつくられなくてはならず、製造の費用及び容易さの両方が主な検討事項である。これらの後者の理由のために、システム内の様々なゾーンの間の壁又は他の反射性障壁を使用せずに、所定の局所的な光源からの光を閉じ込めることが望ましい。
【０１７９】
開放システム内の均一性及び制限された光の拡散の両方を達成するために、いくつかの構成要素が同時に使用されるべきである。これらの構成要素は、
（１）前方プレート上の、角度を選択できる部分的に透過性の反射体と、
（２）拡散構成要素と、
（３）低い又は負のキャビティ移動比率を提供するように組み合わされる前方反射体及び後方反射体と、
（４）前方反射体の角度選択を補完するように選択される放出パターンを有する局所的な光源と、
（５）光路変更層とである。
【０１８０】
加えて、前方反射体及び後方反射体の両方が高度なリサイクリングキャビティ内の低損失を提供するように高効率性を有するべきである。
【０１８１】
これらの構成要素は、上記である程度詳細に記載されている。第１構成要素は、本明細書における、角度を選択的できる反射体であり得る。二次元（２Ｄ）の配列の小面積の光源では、両方の垂直な面内軸に沿った、空中において９０°未満のブリュースター角を有する反射体が、光の透過がシステムの両方の面内方向において所望される場合に選択され得る。１Ｄの配列の光源（例えば、蛍光灯又は例えば線形配列のＬＥＤ）では、方位を選択できる反射体が選択されてもよく、やはり少なくとも１つの軸が空中において９０°未満のブリュースター角を有する。電球隠蔽は、直接照明システムにおいて主要な関心事である。明るい小面積の光源の可視性（パンチスルー）を低減するか、又は排除するために、前方反射体は垂直入射において高い反射性を有するように選択される場合があり、入射角が増加するに伴って透過率が漸増する。Ｒｎｏｒｍａｌは８０％超、９０％超又は９５％超であり得る。小面積の光源が、垂直に放出された光の量を大幅に低減する、修正された出力分布を有する場合、上部反射体は、平坦であるか又は入射角の増加に伴って増加する反射率対角度を有するがただし、これは、光の実質的なリサイクリングを提供するために十分に低い全ＴＨｅｍｉを有する。３０％、２０％、１０％及び更に５％のＴＨｅｍｉがこの目的のために有用である。ブリュースター角が空中で９０°を超える場合であっても、反射率における著しいブリュースター最小値を有する前方反射体が有用である。しかしながら、ブリュースター最小値における反射率は約５０％であるか、又は垂直入射における反射率よりも小さい。第１構成要素は、ＬＣＤパネルなどの別のシステムの一部であり得る剛性プレートに積層される場合がある。
【０１８２】
構成要素（２）及び（３）が、キャビティ移動に関して上記で説明された。キャビティ移動比率がより低いと、光が点光源から離れて拡散するためにより多くの反射が必要となる。このようなシステムは、有意な拡散機構を提供されるときに、光の多数の反射によって混合を提供するが、光が緩慢に上部プレートを出る際に光の実質的な部分が局所的な形状の内部で前後に反射する。しかしながら、前方反射体上に定置されてその鏡面特性を修正するいずれのコーティングも、その角度を選択できる反射特性と大きく干渉するべきではない。あるいは、選択される移動比率を有する光散乱層が、空隙を有するようにして前方反射体に対して定置され得る。後方反射体が、全ての光を光源に直接送り返す点まで高度に再帰反射性である場合、光の殆どが、これが吸収され得る光源に戻らないように、光を拡散するために、いくつかの拡散が望ましくは追加されてもよい。光をあるゾーンに閉じ込めるための、上部の鏡面性又は半鏡面性反射体との組み合わせにおける再帰反射体の作用は、キャビティ内の局所的な光源のいずれかから遠ざけ、かつその後それに向かって戻すように光を反復し送ることである。高屈折率ガラスビードなどの一般的な再帰反射体により、実質的な量の拡散が生じ、繰り返される反射の結果として、光源付近の領域により均一な光の分布を提供する。
【０１８３】
０．２５以下の移動比率を有する拡散反射体又は別個のディフューザーが本出願において有用である。０．１未満又は０未満のＴを有する拡散構成要素が望ましい。ＣＴが０．５より小さいキャビティ移動値が望ましい。増加した光の閉じ込めにおいては、ＣＴが０．３より小さい、又は更に０．２より小さいＣＴが使用され得る。
【０１８４】
第４の構成要素、小面積の光源は、上記の前方プレート上の角度を選択できる反射体の角度透過率特性を補完するために任意により選択される調整された放出パターンを有するべきである。小面積の光源は、実質的な量の光を前方反射体又は後方反射体と平行に向ける、横方向の放出パターンを有するべきではない。このような放出された光は大きな距離を移動し、局所的ゾーンを逃れる。光源は任意により非対称の方位出力を有し、例えば一方の側にのみ放出することができる。
【０１８５】
均一性の向上のために、１つ以上の光源が個別のＬＥＤの影響するゾーン内にあることが可能である。システム設計基準により、隣接するＬＥＤの影響するゾーンの間の、僅かな又は大きな度合いの重複を有することが望ましい場合がある。例えば、低い重複を有することにより、ディスプレイの一部を著しくうす暗くする能力を提供する。これはゾーン分割されたシステム内でコントラストを最大化し、電力を節約する利益を提供するがまた、システムを個別のＬＥＤの故障に対して弱いものにする。より好ましいシステムの堅牢性と、依然として有用な水準の電力の節約及びコントラストとのより好ましいバランスを達成するために、いくつかのシステムにとって意図的に影響するゾーンの重複を有することが実際に望ましい場合がある。
【０１８６】
影響するゾーンは、局所的な光源（すなわち、単一のＬＥＤ又は局所的なＬＥＤ群）の光の強度がゾーンの中心における強度の１／ｅとなる領域とみなすことができる（群＝同じチップ又はヒートシンクに取り付けられ、互いに数ｍｍの間隔にある多数のＬＥＤ）。局所的な光源の影響するゾーンは、均一性の度合い及び必要とされるゾーンの大きさに応じて、最も近い隣接するゾーン又は２番目に近い隣接するゾーン又は更に３番目に近い隣接するゾーンと重複することがある。局所的な光源は線形、正方形、矩形、六角形又はランダムな配列を含む他のパターンで配置され得る。
【０１８７】
１つ以上の光学センサーを有してバックライトにおける特定の点で出力を検出し、制御手順に応じフィードバック回路によって個別のＬＥＤの出力を調節することが望ましい。
【０１８８】
空間的な不変解が好ましいが、空間的な可変解を有し、例えば、「パンチスルー」を低減するのを助けるために、それぞれの光源のすぐ上に印刷された拡散又は反射性ドット又はパッチを有することが可能である。
【０１８９】
特に指定されない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用する、数量、特性の測定値などを表す全ての数値は、「約」という語で修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、そうでない旨が指定されない限り、上記の明細書及び特許請求の範囲において記載された数値パラメータは、本出願の教示を利用する当業者が得ようと求める望ましい特性に応じて変化しうる概算値である。均等論を特許請求の範囲の範疇に適用することを制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、記録された有効数字の桁数を考慮して、又通常の四捨五入を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広範な範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似であるにも拘わらず、いかなる数値も本明細書で述べられる具体的な例で示される程度に、これらは妥当に可能な限り精確に報告される。しかしながら、いかなる数値も試験及び測定の限界に関連する誤差を含み得る。
【０１９０】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく本発明の様々な改変及び変形が当業者には明らかであり、本発明が本明細書に記載された例示的な実施形態に限定されるものではないことは理解されるはずである。本明細書で触れた全ての米国特許、米国特許出願公開、並びに他の特許及び非特許文献を、これらが上記の開示と矛盾しない限りにおいて本明細書に援用するものである。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７ａ】
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【図８】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図９】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図１０】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１０ｅ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【図１２ａ】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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