KR20030015378A - Backlight with structured surfaces - Google Patents

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KR20030015378A
KR20030015378A KR10-2003-7000339A KR20037000339A KR20030015378A KR 20030015378 A KR20030015378 A KR 20030015378A KR 20037000339 A KR20037000339 A KR 20037000339A KR 20030015378 A KR20030015378 A KR 20030015378A
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가디너마크이.
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크레트만웨이드디.
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

백라이트는 도파로, 도파로 안으로 광을 도입하기 위해 도파로에 대해 배열된 광원 및 터닝 필름을 포함한다. 광학 구조물은 도파로의 후방면 및 출력면 중 하나에 형성된다. 광학 구조물은 도파로로부터 광을 발출하도록 배열된다. 후방 반사기는 후방면 근처에 배열된다. 광학 구조물은 도파로의 출력에서 비균일성을 차폐하도록 배열된 가변 패턴을 포함하도록 형성된다.The backlight includes a waveguide, a light source and a turning film arranged relative to the waveguide for introducing light into the waveguide. The optical structure is formed on one of the rear face and the output face of the waveguide. The optical structure is arranged to emit light from the waveguide. The rear reflector is arranged near the rear face. The optical structure is formed to include a variable pattern arranged to shield non-uniformity at the output of the waveguide.

Description

구조화된 면을 구비한 백라이트 {BACKLIGHT WITH STRUCTURED SURFACES}Backlit with structured surface {BACKLIGHT WITH STRUCTURED SURFACES}

액정 디스플레이(LCD) 장치와 같은 백라이트 디스플레이 장치는 통상 웨지형(wedge-shaped) 도파로를 사용한다. 웨지형 도파로는 냉각 음극 형광 램프(CCFL)와 같은 사실상 선형 공급원으로부터의 광을 사실상 평평한 출력(planar output)으로 연결한다. 평평한 출력은 LCD를 조명하는 데 사용된다.Backlit display devices, such as liquid crystal display (LCD) devices, typically use wedge-shaped waveguides. Wedge waveguides connect light from a substantially linear source, such as a cooling cathode fluorescent lamp (CCFL), to a substantially planar output. The flat output is used to illuminate the LCD.

백라이트 디스플레이의 성능의 측정요소 중 하나가 그 균일성이다. 사용자는 디스플레이의 하나의 영역으로부터 다음까지 디스플레이의 명도에서의 비교적 작은 차이를 용이하게 감지할 수 있다. 비교적 작은 비균일성조차도 디스플레이의 사용자에게는 매우 불쾌 할 수 있다.One measure of performance of a backlight display is its uniformity. The user can easily detect a relatively small difference in brightness of the display from one area of the display to the next. Even relatively small non-uniformities can be very unpleasant for the user of the display.

도파로를 나가는 빛을 산란시키는 표면 확산기 또는 벌크 확산기 시트는 때로 비균일성을 차폐하거나 또는 완화하는데 사용된다. 그러나, 이러한 확산은 또한 빛이 양호한 시각 축으로부터 멀어지게 지향되는 결과를 가져온다. 결과는 양호한 시각 축을 따라 디스플레이의 전체 명도에서 감소될 수 있고, 이것은 디스플레이 장치의 다른 성능 측정요소이다.Surface diffuser or bulk diffuser sheets that scatter light exiting the waveguide are sometimes used to shield or mitigate non-uniformity. However, this diffusion also results in the light being directed away from the good viewing axis. The result can be reduced in the overall brightness of the display along the good viewing axis, which is another measure of performance of the display device.

주관적 관점에서 전체 명도의 비교적 작은 증가 또는 감소는 불연속 비균일성과 같이 디스플레이 장치의 사용자에 의해 용이하게 감지되지 않는다. 그러나, 디스플레이 장치 고안자는 단지 대물렌즈 측정에 의해서만 감지될 수 있는 작은 감소를 포함해서 전체 명도의 가장 작은 감소에 의해서도 실망한다. 이것은 디스플레이 명도와 디스플레이의 전력 요구사항이 밀접하게 관계가 있다. 만약 전체 명도가 필요한 전력을 증가시키지 않고 증가될 수 있다면, 고안자는 실제로 더 적은 전력을 디스플레이 장치에 배분하지만 명도의 적절한 수준을 달성할 수 있다. 충전기 전원연결의 휴대형 장치에서, 이것은 더 긴 작동 시간을 재생한다.From a subjective point of view, a relatively small increase or decrease in overall brightness is not easily perceived by the user of the display device, such as discontinuous nonuniformity. However, display device designers are disappointed by even the smallest decrease in overall brightness, including a small decrease that can only be detected by objective lens measurements. This is closely related to the display brightness and the power requirements of the display. If the overall brightness can be increased without increasing the required power, the designer can actually distribute less power to the display device but achieve an appropriate level of brightness. In portable devices with charger power connections, this reproduces longer operating times.

본 발명은 일반적으로 백라이트에 관한 것이고, 특히 하나 이상의 도파로(lightguide)의 표면에서 광학 구조물로 형성된 도파로를 포함하는 백라이트에 관한 것이다.The present invention relates generally to a backlight, and more particularly to a backlight comprising a waveguide formed of an optical structure on the surface of one or more lightguides.

도1은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 조명 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a lighting apparatus formed according to an embodiment of the present invention.

도2는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 광학 구조들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.2 is a perspective view of an optical film incorporating a programmed pattern of optical structures in accordance with one embodiment of the present invention.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.3 is a perspective view of an optical film incorporating a programmed pattern of optical structures in accordance with another embodiment of the present invention.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.4 is a perspective view of an optical film incorporating a programmed pattern of optical structures in accordance with another embodiment of the present invention.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조들의 프로그램된 패턴을 병합하는 도파로 웨지의 사시도이다.5 is a perspective view of a waveguide wedge incorporating a programmed pattern of optical structures in accordance with another embodiment of the present invention.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조들의 동상(in-phase) 프로그램된 패턴을 병합하는 도파로 웨지의 사시도이다.6 is a perspective view of a waveguide wedge incorporating an in-phase programmed pattern of optical structures in accordance with another embodiment of the present invention.

도7은 도6의 선 7-7을 따라 취한 단면도이다.FIG. 7 is a sectional view taken along line 7-7 of FIG.

도8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조물들중의 이위상(out-of-phase) 프로그팸된 패턴을 병합하는 도파로 웨지의 사시도이다.8 is a perspective view of a waveguide wedge incorporating an out-of-phase programmed pattern among optical structures in accordance with another embodiment of the present invention.

도9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조물들의 프로그램된 패턴을 병합하는 선형 렌즈 구조물의 사시도이다.9 is a perspective view of a linear lens structure incorporating a programmed pattern of optical structures in accordance with another embodiment of the present invention.

도10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조물들의 프로그램된 패턴을 병합하는 원형 렌즈 구조물을 나타내는 개략적 평면도이다.Figure 10 is a schematic plan view showing a circular lens structure incorporating a programmed pattern of optical structures in accordance with another embodiment of the present invention.

도11은 도10에 도시된 원형 렌즈 구조물을 나타내는 개략 사시도이다.FIG. 11 is a schematic perspective view showing the circular lens structure shown in FIG.

도12는 본 발명의 대체한 양호한 실시예에 따라 광학 구조물의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름이 사시도이다.12 is a perspective view of an optical film incorporating a programmed pattern of an optical structure in accordance with an alternative preferred embodiment of the present invention.

도13은 본 발명의 대체한 양호한 실시예에 따라 광학 구조물들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.Figure 13 is a perspective view of an optical film incorporating a programmed pattern of optical structures in accordance with an alternative preferred embodiment of the present invention.

도14는 본 발명의 대체한 양호한 실시예에 따라 광학 구조물들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.Figure 14 is a perspective view of an optical film incorporating a programmed pattern of optical structures in accordance with an alternative preferred embodiment of the present invention.

도15는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 상부면에서 광학 구조물들의 제1 프로그램된 패턴과 바닥면에서 광학 구조물들의 제2 프로그램된 패턴을 병합하는 도파로의 사시도이다.Figure 15 is a perspective view of a waveguide incorporating a first programmed pattern of optical structures on the top surface and a second programmed pattern of optical structures on the bottom surface in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도16은 도15에 도시된 도파로를 도시한 측면도이다.FIG. 16 is a side view showing the waveguide shown in FIG. 15. FIG.

도17은 본 발명의 양호한 실시예에 따라 백라이트의 분해 사시도이다.Figure 17 is an exploded perspective view of a backlight according to a preferred embodiment of the present invention.

도18은 본 발명의 양호한 실시예에 따라 백라이트의 분해 사시도이다.18 is an exploded perspective view of a backlight according to a preferred embodiment of the present invention.

도19는 도17에 도시된 백라이트용 광 출력 분포를 도시한 도면이다.FIG. 19 is a view showing the light output distribution for the backlight shown in FIG.

도20은 도18에 도시된 백라이트용 광 출력 분포를 도시한 도면이다.FIG. 20 is a diagram showing the light output distribution for the backlight shown in FIG.

도21은 종래 기술에 따라 백라이트를 도시한 측면도이다.Figure 21 is a side view of the backlight according to the prior art.

도22는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 백라이트를 도시한 측면도이다.Fig. 22 is a side view showing the backlight according to the preferred embodiment of the present invention.

도23 내지 도28은 본 발명의 양호한 실시예에 따라 백라이트의 다양한 구성을 도시한 측면도이다.23 to 28 are side views illustrating various configurations of a backlight according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따라, 도파로, 광학 필름 또는 렌즈와 같은 광학 요소는 광학 구조물의 소정의 프로그램된 패턴으로 형성된다. 광학 구조물은 광학 요소의 출력에서 비균일성에 대해 선택적으로 교정하도록 배열될 수 있거나, 또는 소정의 고안된 방식으로 디스플레이의 성능에 달리 영향을 미치도록 배열될 수 있다.According to the invention, optical elements such as waveguides, optical films or lenses are formed in a predetermined programmed pattern of the optical structure. The optical structure may be arranged to selectively correct for non-uniformity at the output of the optical element, or may be arranged to otherwise affect the performance of the display in any designed manner.

본 발명의 제1 태양에서, 제1 면, 제2 면, 제1 엣지, 제2 엣지를 갖는 광학적 전달 필름은 제1 면에 형성된 복수의 광학 구조물을 형성한다. 복수의 광학 구조물은 소정의 패턴으로 제1 면 상에 배열되고, 각각의 광학 구조물은 진폭, 주기 및 영상비(aspect ratio)로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 특성을 갖는다. 각각의 특성은 제1 엣지와 제2 엣지 사이의 필름 상에 제1 소정의 위치에 대한 제1 수치를 갖고, 그 특성은 제1 엣지와 제2 엣지 사이에 필름 상의 제1 소정의 위치보다 상이한 필름 상에 제2 소정의 위치에 대해 제1 수치와 상이한 제2 수치를 갖는다.In a first aspect of the invention, an optically transmissive film having a first face, a second face, a first edge, and a second edge forms a plurality of optical structures formed on the first face. The plurality of optical structures are arranged on the first face in a predetermined pattern, each optical structure having at least one property selected from the group consisting of amplitude, period, and aspect ratio. Each characteristic has a first value for a first predetermined position on the film between the first edge and the second edge, the characteristic being different than the first predetermined position on the film between the first edge and the second edge. It has a 2nd numerical value different from a 1st numerical value with respect to a 2nd predetermined position on a film.

본 발명의 다른 태양에서, 본 발명에 따른 구조물은 예를 들어, 도파로 웨지 또는 슬랩과 같은 두꺼운 광학 요소의 일부이다. 구조물은 사출 성형, 캐스팅, 압축 성형을 통해 또는 구조물을 구비한 필름을 두꺼운 광학 요소에 결합함으로써 두꺼운 요소 상에서 달성된다.In another aspect of the invention, the structure according to the invention is part of a thick optical element, for example a waveguide wedge or slab. The structure is achieved on a thick element through injection molding, casting, compression molding or by bonding the film with the structure to a thick optical element.

본 발명의 많은 장점 및 특징은 유사한 참조 번호가 전체에 걸쳐 유사한 요소에 관한 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 몇몇 양호한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 본 기술 분야에서 통상의 기술 중의 하나로 명백해질 것이다.Many advantages and features of the present invention will become apparent to one of ordinary skill in the art from the following detailed description of some preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings in which like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명은 몇몇 양호한 실시예, 특히 랩탑 컴퓨터 디스플레이 또는 데스크탑 평면 패널 디스플레이와 같이 평면 패널 디스플레이 장치에 전형적으로 사용되는 백라이트 시스템에 사용하기에 적절한 도파로 또는 광학 필름에 대해 설명된다. 그러나, 본 발명은 용도에 제한되지 않고 본 기술분야에서 통상의 기술을 가진 사람은 시각적인 임의의 광학 시스템, 예를 들어, 투사 스크린 장치 및 평면 패널 텔레비젼에 대한 용도를 포함하는 것으로 이해한다. 본 발명은 휴대폰, 개인용 디지털 보조기구(PDAs), 호출기 등에서 발견되는 것과 같이 작은 LCD 디스플레이 장치로의 용도를 갖는다고 더 이해해야 한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 실시예는 본 발명의 넓은 기술 범위를 제한하지 않는다.The present invention is described in some preferred embodiments, particularly waveguides or optical films suitable for use in backlight systems typically used in flat panel display devices such as laptop computer displays or desktop flat panel displays. However, the present invention is not limited to the application and one of ordinary skill in the art understands that it includes the use for any optical system that is visual, for example, a projection screen device and a flat panel television. It should be further understood that the present invention has application to small LCD display devices as found in cell phones, personal digital assistants (PDAs), pagers and the like. Thus, the embodiments described herein do not limit the broad technical scope of the present invention.

도1에서, 조명 시스템(10)은 광원(12)과, 광원 반사기(14), 출력면(18), 후방면(20), 입력면(21)과 단부면(22)을 구비한 도파로(16), 후방면(20) 근처의 반사기(24), 제1 광 재유도 요소(26), 제2 광 재유도 요소(28) 및 반사 편광자(30)를포함한다. 도파로(16)는 웨지, 그의 변형 또는 슬랩일 수 있다. 널리 공지된 바와 같이, 도파로의 목적은 광원(12)보다 훨씬 더 큰 영역에 대해, 특히 출력면(18)에 의해 형성된 사실상 전체 영역에 대해 광원(12)으로부터의 광을 분배하기 위해 제공하는 것이다. 도파로(16)는 조밀하고, 얇은 패키지에서 이러한 작업을 더 양호하게 수행한다.In FIG. 1, the illumination system 10 comprises a waveguide having a light source 12, a light source reflector 14, an output face 18, a rear face 20, an input face 21 and an end face 22. 16), a reflector 24 near the rear face 20, a first light redirecting element 26, a second light redirecting element 28 and a reflective polarizer 30. Waveguide 16 may be a wedge, a variant thereof, or a slab. As is well known, the purpose of the waveguide is to provide for distributing light from the light source 12 for a much larger area than the light source 12, in particular for substantially the entire area formed by the output surface 18. . Waveguide 16 performs this task better in a dense, thin package.

광원(12)은 광을 도파로(16)의 엣지면(21)으로 입력하는 CCFL일 수 있고, 램프 반사기(14)는 램프 공동을 형성하는 광원(12) 주위로 감싸는 반사형 필름일 수 있다. 후방 반사기(24)는 도파로(16) 뒤 후방면(20) 근처에 위치된다. 후방 반사기(24)는 효율적 후방 반사기, 예를 들어 확산 반사형 필름 또는 거울식(specular) 반사형 필름일 수 있다.The light source 12 may be a CCFL that inputs light to the edge surface 21 of the waveguide 16, and the lamp reflector 14 may be a reflective film that wraps around the light source 12 forming the lamp cavity. The back reflector 24 is located near the rear face 20 behind the waveguide 16. The back reflector 24 can be an efficient back reflector, for example a diffuse reflective film or a specular reflective film.

도시된 실시예에서, 엣지-결합된 광은 입력면(21)으로부터 단부면(22)을 향해 전달되고, 전체 내부 반사(TIR)에 의해 한정된다. 광은 TIR의 실패(frustration)에 의해 도파로로부터 발출된다. 도파로(16) 내에 한정된 광선은 각각의 TIR 바운스(bounce)를 갖고서 웨지각으로 인해 상부 및 바닥벽 평면에 대해 그 입사각을 증가시킨다. 따라서, 광은 더이상 TIR에 의해 갇혀있지 않기 때문에 결과적으로 입사각(glancing angle)에서 출력면(18)으로부터 굴절한다. 몇몇 광선은 후방면(20)으로부터 발출된다. 이러한 광선은 도파로(16) 안에서 및 통과하여 후방 반사기(24)에 의해 후방으로 반사된다. 제1 광 재유도 요소(26)는 출력면(18)을 나가는 이러한 광선을 양호한 시각 방향에 사실상 평행한 방향을 따라 재유도하는 터닝 필름으로 배열된다.In the embodiment shown, the edge-coupled light is transmitted from the input face 21 toward the end face 22 and is defined by total internal reflection (TIR). Light is emitted from the waveguide by the frustration of the TIR. Light rays confined within waveguide 16 have respective TIR bounces, increasing their angle of incidence with respect to the top and bottom wall planes due to the wedge angle. Thus, the light is no longer trapped by the TIR and as a result refracts from the output face 18 at the glancing angle. Some rays are emitted from the rear face 20. This light beam is reflected backwards by the back reflector 24 in and through the waveguide 16. The first light reinducing element 26 is arranged in a turning film that reinduces this light ray exiting the output face 18 along a direction substantially parallel to the preferred viewing direction.

도1 및 간략하게 도2에 대해, 제1 광 재유도 요소(26)는 제1 면(32) 및 제1 면(34)을 구비한 광 투과 광학 필름일 수 있다. 터닝 필름 적용예에서, 제1 면(32)은 입력면으로 배열되고 프리즘(44)을 형성하며, 이것은 도파로(16)를 나가는 광을 양호한 시선 방향을 따라 굴절시키고 반사시킨다. 따라서, 제1 면(34)은 출력면이다. 프리즘은 사실상 균일 형상을 구비하거나 또는 본 명세서에서 참조로 명확히 병합된 개시물인 1999년 10월 8일에 출원된 "가변 각 프리즘을 구비한 광학 필름"이라는 발명의 명칭으로 공동 양도된 미국 특허 제09/415,873호에 기술된 바와 같이 비균일 형상일 수 있다.1 and briefly as shown in FIG. 2, the first light redirecting element 26 may be a light transmissive optical film having a first face 32 and a first face 34. In turning film applications, the first face 32 is arranged as an input face and forms a prism 44, which refracts and reflects light exiting the waveguide 16 along a good viewing direction. Thus, the first face 34 is an output face. The prisms are commonly assigned U. S. Patent No. 09, entitled “Optical Film with Variable Angle Prism,” filed Oct. 8, 1999, which is a disclosure having a substantially uniform shape or expressly incorporated herein by reference. It may be a non-uniform shape as described in / 415,873.

다시, 도1에 대해, 제2 광 재유도 요소(28)는 조명 시스템(10)의 모든 형상에 요구되지 않을 수 있다. 그 시스템(10)에 포함될 때, 제2 광 재유도 요소는 확산기, 렌즈형 퍼짐기 또는 예를 들어, 미네소타 세인트 폴에 소재한 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩처링 컴파니로부터 상용가능한 (BEFII 또는 BEFIII로 판매되는) 3M 명도 향상 필름 제품과 같은 명도 향상성 필름인 프리즘 필름일 수 있다. 반사형 편광기(30)는 무기(inorganic), 중합(polymeric) 또는 콜레스테릭(cholesteric) 액정 편광기 필름일 수 있다. 적절한 필름은 (DRPF로 판매되는) 확산 반사 편광기 필름 제품 또는 (DBEF로 판매되는) 거울식 반사 편광기 필름 제품이고, 이들 모두는 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩처링 컴파니로부터 상용가능하다. 더욱이, 적어도 제2 광 재유도 요소(28) 및 반사형 편광기(30) 및 잠재적으로 제1 광 재유도 요소(26)는 단일 광학 요소 안에 결합될 수 있다. 본 명세서에서 명확하게 참조로 병합되어 있는 개시물인 "디스플레이 조명 장치 및 디스플레이 조명 장치의 명도를 향상시키는 방법"이라는 발명의 명칭으로 1999년 10월 8일 출원된 공동 양도된 미국 특허 출원 제09/415,100호는 몇몇의 이러한 결합된 광학 구조물을 설명한다.Again, with respect to FIG. 1, the second light reinducing element 28 may not be required for all shapes of the lighting system 10. When included in the system 10, the second light reinducing element is a 3M commercially available (sold as BEFII or BEFIII) from a diffuser, a lenticular spreader or a Minnesota Mining and Manufacturing Company, eg, St. Paul, Minnesota. It may be a prism film which is a brightness improving film such as a brightness improving film product. The reflective polarizer 30 may be an inorganic, polymeric or cholesteric liquid crystal polarizer film. Suitable films are diffuse reflective polarizer film products (sold by DRPF) or mirror reflective polarizer film products (sold by DBEF), all of which are commercially available from the Minnesota Mining and Manufacturing Company. Moreover, at least the second light redirecting element 28 and the reflective polarizer 30 and potentially the first light redirecting element 26 may be combined into a single optical element. Jointly assigned US patent application Ser. No. 09 / 415,100, filed Oct. 8, 1999, entitled “Method of Increasing Brightness of Display Lighting and Display Lighting,” the disclosure of which is hereby expressly incorporated by reference. The arc describes some such combined optical structures.

도파로(16)와 같이 백라이트용으로 사용되는 도파로의 경우, 도파로로부터 광 출력의 비균일성이 있다는 것이 일반적이다. 이러한 비균일성은 입력면(21) 근처에 종종 집중될 수 있다. 일반적으로 결점으로 여겨지는 비균일성을 차폐(mask)하기 위해, 도파로의 출력면을 커버하는 확산기가 전형적으로 사용된다. 그러나, 확산기는 디스플레이의 전체 명도를 감소하려는 경향이 있고 모든 결점을 종종 차폐할 수 없다.In the case of a waveguide used for a backlight such as the waveguide 16, it is common that there is a non-uniformity of light output from the waveguide. This nonuniformity can often be concentrated near the input face 21. In order to mask the non-uniformity, which is generally regarded as a drawback, a diffuser is typically used that covers the output face of the waveguide. However, diffusers tend to reduce the overall brightness of the display and often cannot shield all drawbacks.

상술된 바와 같이, 조명 시스템(10)에서, 제1 광 재유도 요소(26)는 터닝 필름으로 배열되고 도2에 도시된 바와 같은 구조를 구비할 수 있다. 다시, 도2에 대해, 필름은 이위상 가변 진폭을 갖도록 배열되는 광학 구조물[40, (프리즘)]의 패턴(42)을 함유한다. 터닝 필름의 적용에서, 패턴(42)은 필름의 광 입력면인 면 상에 형성된다. 그러나, 본 명세서에서 설명된 몇몇 다른 적용예에서, 패턴(42)은 웨지, 슬랩 또는 필름의 상부 및/또는 바닥면 상에 형성될 수 있다. 도1에 도시된 터닝 필름의 적용예에서, 제1 광 재유도 요소(26)의 제1 면(32) 상에 형성된 프리즘에 더하여, 제1 면(34)이 광학 구조물로 형성될 수 있다.As described above, in the illumination system 10, the first light reinducing element 26 may be arranged in a turning film and have a structure as shown in FIG. 2. Again, for FIG. 2, the film contains a pattern 42 of optical structure 40 (prism) arranged to have a biphasic variable amplitude. In the application of the turning film, the pattern 42 is formed on the side which is the light input surface of the film. However, in some other applications described herein, the pattern 42 may be formed on the top and / or bottom surface of the wedge, slab or film. In the application of the turning film shown in FIG. 1, in addition to the prisms formed on the first face 32 of the first light redirecting element 26, the first face 34 may be formed of an optical structure.

도2와 관련된 설명을 계속하면, 제1 광 재유도 요소(26)는 제1 엣지(36)와 제2 엣지(38)를 구비한다. 광학 구조물(40)은 패턴(42)에서 제1 엣지(36)로부터 제2 엣지(38)를 향해 연장된다. 각각의 광학 구조물(40)은 진폭, 주기, 및 피크(44)와 밸리(46)의 영상비(aspect ratio)와 같은 다수의 특성을 구비할 수 있다. 패턴(42)은 광학 구조물(40)들 사이에 예를 들어, 핏치, P와 같은 특성을 또한 구비할 수 있다. 도2의 구조물은 진폭 변화를 갖는 것을 도시한다. 제1 광 재유도 구조물(26)의 적용예에서, 홈은 그 진폭에서의 변화가 광원(12)에 수직이도록 배열될 수 있다.(도1)Continuing with the description with reference to FIG. 2, the first light re-guiding element 26 has a first edge 36 and a second edge 38. The optical structure 40 extends from the first edge 36 toward the second edge 38 in the pattern 42. Each optical structure 40 may have a number of properties such as amplitude, period, and aspect ratio of peak 44 and valley 46. The pattern 42 may also have properties such as, for example, pitch, P, between the optical structures 40. The structure of Figure 2 shows that it has an amplitude change. In an application of the first light re-guiding structure 26, the grooves can be arranged such that the change in its amplitude is perpendicular to the light source 12 (FIG. 1).

계속해서 도2에 대해, 광학 구조물(40)이 제1 엣지(36)에서 더 많은 양의 진폭 변화로 형성되고, 이 진폭 변화는 제2 엣지(38)를 향해 크기에서 감소하는 것이 패턴(42) 내에서 관찰된다. 광학 구조물(40)에서의 더 많은 양의 진폭 변화는 더 높은 면 경사 때문에 홈 축을 따라 더 많은 광전력을 생산한다. 다음, 이러한 패턴의 광전력은 제1 엣지(36)로부터 거리의 함수로서 감소된다. 광학 구조물(40) 및 패턴의 이러한 배열은 의미가 있다. 설명한 바와 같이, 도파로(16)의 출력에서의 비균일성은 입력면(21)으로부터 멀수록 덜 비균일성을 가지면서 입력면(21) 근처에 집중될 수 있다. 따라서, 광학 구조물(40) 및 패턴(42)은 제1 엣지(36) 근처에 더 많은 확산을 제공하도록 배열된다. 적용예에서, 제1 엣지(36)는 도파로(16)의 사실상 입력면 근처에 배치된다. 패턴(42)은 균일하거나 또는 가변적인 핏치, P를 구비하고, 광학 구조물(40)의 진폭은 제2 엣지(38)를 향해 영으로 감소할 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되듯이 이러한 패턴은 임의의 도구 형상으로 생성될 수 있다.2, the optical structure 40 is formed with a greater amount of amplitude change at the first edge 36, and this amplitude change decreases in magnitude toward the second edge 38. Observed within). Larger amplitude variations in the optical structure 40 produce more optical power along the groove axis due to the higher plane tilt. The optical power of this pattern is then reduced as a function of distance from the first edge 36. This arrangement of optical structure 40 and pattern is meaningful. As described, non-uniformity at the output of the waveguide 16 can be concentrated near the input surface 21 with less non-uniformity away from the input surface 21. Thus, the optical structure 40 and the pattern 42 are arranged to provide more diffusion near the first edge 36. In an application, the first edge 36 is disposed substantially near the input surface of the waveguide 16. The pattern 42 has a uniform or variable pitch, P, and the amplitude of the optical structure 40 can be reduced to zero towards the second edge 38. As will be described in more detail below, such a pattern can be created in any tool shape.

광선 추적 및 다른 분석 기술을 이용하여 도파로(16)의 출력의 특정 관찰된 비균일성을 최상으로 교정하는 광학 구조물(40) 및 패턴(42)에 대한 특정 배열을 결정하는 것이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 즉, 하나 이상의 광학 구조물(40)및 패턴(42)의 특성이 특정 비균일성을 교정하도록 맞추어 질 수 있다. 상술된 바와 같이, 제1 광 재유도 요소(26)와 관련해서, 광학 구조물(40) 및 패턴(42)은 입력면(21) 근처에 발생할 수 있는 비균일성을 차폐하기 위해 입력면(21) 근처에 도파로(16)의 출력에 광전력을 구비한다. 적거나 또는 덜 강한 비균일성이 입력면(21)으로부터 더 멀수록 도파로(16)로부터 전형적으로 관찰되듯이 입력면(21)으로부터 떨어져 더 적은 광전력 또는 광전력이 제공되지 않는다. 이러한 방식으로, 광전력은 비균일성을 차폐하거나 도는 완화하는데 가장 필요한 곳에 제공되지만, 차폐하기에 더 적은 비균일성이 있는 곳에 더 적은 광전력이 제공된다. 더욱이, 광전력은 광학 구조물을 추가하거나 및/또는 광학 구조물의 특성을 변화시킴으로써 도파로의 출력의 사실상 임의의 곳에 추가될 수 있다. 더욱이, 광전력의 추가는 균일할 필요가 없다. 대신, 광전력은 만약 결점을 차폐하거나 또는 특정 광 효과를 생성하는 것에 협조하는 것이 필요하다면 도파로 출력의 불연속 구역으로 필요시 추가될 수 있다.It should be understood that it is possible to determine the specific arrangement for the optical structure 40 and pattern 42 that best corrects the specific observed nonuniformity of the output of the waveguide 16 using ray tracing and other analysis techniques. . That is, the properties of one or more optical structures 40 and patterns 42 can be tailored to correct for certain nonuniformities. As described above, with respect to the first light re-guiding element 26, the optical structure 40 and the pattern 42 are adapted to shield the non-uniformity that may occur near the input surface 21. The optical power is provided at the output of the waveguide 16 near). The less or less strong non-uniformity is from the input face 21, the less optical power or light power is provided away from the input face 21 as is typically observed from the waveguide 16. In this way, optical power is provided where it is most needed to shield or mitigate non-uniformity, but less optical power is provided where there is less non-uniformity to shield. Moreover, optical power can be added virtually anywhere of the output of the waveguide by adding optical structures and / or changing the properties of the optical structures. Moreover, the addition of optical power need not be uniform. Instead, optical power can be added as needed into the discontinuous region of the waveguide output if it is necessary to shield the defect or to cooperate in producing a particular light effect.

몇몇 도파로는 도파로의 후방면 상에 확산 도트의 패턴을 포함한다. 도트들 중의 하나로의 입사광은 확산 도트에 의해 확산적으로 산란되고 이 반사된 광의 일부는 도파로를 나가게 된다. 도파로로부터 광을 발출하는 이러한 방법의 확산 성질에도 불구하고, 도트들의 패턴은 그 자체로 도파로 출력에서 시각화될 수 있다. 따라서, 도트 패턴을 은폐하기 위해 추가 확산이 전형적으로 구비된다.Some waveguides include a pattern of diffuse dots on the back surface of the waveguide. Incident light into one of the dots is diffusely scattered by the diffusing dots and some of the reflected light exits the waveguide. Despite the diffusing nature of this method of emitting light from the waveguide, the pattern of dots can be visualized at the waveguide output by itself. Thus, additional diffusion is typically provided to conceal the dot pattern.

도3에 대해, 필름(50)은 패턴(56)에 배치된 복수의 광학 구조물(54)을 포함하도록 형성된 면(52)을 갖는다. 광학 구조물(54)은 도파로로부터 광의 발출을 제공하기 위해 확산 도트 패턴을 대체하는데 필수적으로 배치된다. 도3에 타원으로서 도시되지만, 광학 구조물(54)은 임의 특정 형상에 집합적으로 제한되지 않거나 패턴(56) 내에 임의의 특정 형상에 제한되지 않는다. 따라서, 광학 구조물(54)은 프리즘, 라인, 도트, 사각형, 타원형, 원형, 다이아몬드형 또는 일반적인 임의의 형상 또는 형상들의 조합일 수 있다. 더욱이, 광학 구조물(54)은 확산 도트 패턴 내의 도트의 크기 및 이격된 것보다 더욱 크기에서 매우 작게 형성될 수 있고 그 패턴(56) 내에서 매우 근접하게 이격될 수 있다. 예를 들어, 광학 구조물은 확산 도트용으로 사용되는 것의 전형적 크기의 크기를 갖지만, 바람직하게는 인간의 눈의 예민함(aruity)보다 더 작고 서로의 대략 50 내지 100 m 내에 이격될 수 있다. 광학 구조물(54)의 이러한 매우 작은 크기 및 근접 이격은 확산 도트의 패턴을 은폐하기 위해 보통 필요한 도파로의 출력에서의 확산에 대한 요구를 제거하거나 또는 감소시킨다.3, the film 50 has a surface 52 formed to include a plurality of optical structures 54 disposed in the pattern 56. The optical structure 54 is essentially arranged to replace the diffuse dot pattern to provide emission of light from the waveguide. Although shown as an ellipse in FIG. 3, the optical structure 54 is not collectively limited to any particular shape or to any particular shape within the pattern 56. Thus, optical structure 54 may be a prism, a line, a dot, a rectangle, an oval, a circle, a diamond, or any general shape or combination of shapes. Moreover, the optical structure 54 can be formed very small in size and even larger than the spaced dot in the diffuse dot pattern and can be spaced very closely within the pattern 56. For example, the optical structure has a typical size of that used for diffused dots, but is preferably less than the auraity of the human eye and can be spaced within approximately 50 to 100 m of each other. This very small size and close spacing of the optical structure 54 eliminates or reduces the need for diffusion at the output of the waveguide that is usually needed to conceal the pattern of diffusion dots.

도4에 대해, 광학 필름(51)은 패턴(57) 내에 배치된 복수의 광학 구조물(55) 을 형성한 면(53)을 구비한다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 광학 구조물(55)은 원형 또는 도트로서 형성된다. 도5는 패턴(65)에 배치된 광학 구조물(63)을 형성한 후방면(61)을 구비한 도파로 엣지(59)를 도시한다. 다시, 광학 구조물은 원형 또는 도트로서 도시되지만 광학 구조물이 사실상 임의의 형상을 취할 수 있는 것을 이해해야 한다.4, the optical film 51 has a surface 53 on which a plurality of optical structures 55 are arranged in the pattern 57. As shown in FIG. In this embodiment of the present invention, the optical structure 55 is formed as a circle or a dot. FIG. 5 shows a waveguide edge 59 with a rear face 61 forming an optical structure 63 disposed in a pattern 65. FIG. Again, the optical structure is shown as a circle or a dot, but it should be understood that the optical structure can take virtually any shape.

본 발명은 미세 수준에서 도파로의 경사의 변화를 위해 허용되고 제공된다. 즉, 도파로의 경사는 미세 수준에서 광학 구조물의 추가에 의해 국부적으로 증가되거나 감소될 수 있다. 광선이 더 큰 양의 경사를 타격할 때 만약 공칭 웨지각을 타격하는 것보다 더 신속히 도파로로부터 발출된다.The present invention allows and provides for a change in the slope of the waveguide at the fine level. That is, the slope of the waveguide can be locally increased or decreased by the addition of the optical structure at the fine level. When the beam strikes a larger amount of inclination, it is emitted from the waveguide more quickly than if it hits the nominal wedge angle.

지금까지 광학 필름에 대해 설명했지만, 본 발명은 도파로 웨지 그 자체에 적용을 구비한다. 도6 및 도7에 대해, 도파로(60)는 입력면(62), 출력면(64) 및 후방면(66)을 구비한다. 입력면(62)은 입력면(62)에 입사광의 공급원을 제공하기 위해 (도시되지 않은) 광원 근처에 배치되도록 배열된다. 입력면(62)으로의 입사광은 도파로(60) 내의 실패된 TIR의 결과로서 출력면(64)으로부터 발출된다. 상술된 바와 같이, 도파로(60)로부터, 특히 입력면(62) 근처에서 광 출력에서의 비균일성이 있는 것이 일반적이다.Although the optical film was demonstrated so far, this invention is equipped with an application to a waveguide wedge itself. 6 and 7, the waveguide 60 has an input face 62, an output face 64 and a back face 66. As shown in FIG. Input surface 62 is arranged to be disposed near a light source (not shown) to provide a source of incident light to input surface 62. Incident light on the input face 62 is emitted from the output face 64 as a result of the failed TIR in the waveguide 60. As described above, it is common for non-uniformity in light output from waveguide 60, especially near input surface 62.

도7은 도파로(60)의 후방면(66)으로의 광전력의 추가 및 입력면(62)으로부터 연장된 강도의 조절을 도시한다. 도6에 도시된 바와 같이, 후방면(66)은 입력면(62) 근처에서 발출을 향상시키고 입력면(62)으로부터 영으로 테이퍼지게 배열된 동상(in-phase) 광학 구조물(68)을 형성한다. 패턴은 또한 테이퍼지지 않을 수 있고, 즉, 램덤하게 변하면서 영으로부터 증가하여 전체 표면에 대해 일정하게 되거나 불연속 구역에 분배될 수 있다. 광학 구조물이 도8에 도시된 도파로(60')의 후방면(66')에 형성된 광학 구조물(68')과 같이 이위상이 되는 것이 가능하다. 광학 구조물의 패턴은 또한 분리식으로 또는 후방면(66)에 형성된 패턴과 관련하여 출력면(64)에 형성될 수 있고, 본 발명의 이러한 실시예는 특히 도15 및 도16에 관련해서 아래에서 상세히 설명된다는 것을 이해해야 한다. 본 설명으로 돌아와서, 광학 구조물을 제공하는 목적은 그들이 발생하는 곳마다 도파로 출력의 비균일성을최소화하는 효과를 수행하는 것이다. 예를 들어, 도6 및 도8에 도시된 도파로(60)는 주로 입력면(62) 근처에 나타나는 비균일성을 갖고, 이것은 입력면(62) 근처에 더 많은 광전력을 구비하는 광학 구조물을 추가하는 것을 제안한다.FIG. 7 shows the addition of optical power to the rear face 66 of the waveguide 60 and the adjustment of the intensity extending from the input face 62. As shown in FIG. 6, the rear face 66 forms an in-phase optical structure 68 which is arranged near the input face 62 to improve exit and tapered to zero from the input face 62. do. The pattern may also not be tapered, that is, it may change randomly and increase from zero to be constant over the entire surface or may be distributed in discrete areas. It is possible for the optical structure to be out of phase, such as the optical structure 68 'formed on the rear face 66' of the waveguide 60 'shown in FIG. The pattern of the optical structure may also be formed on the output face 64 separately or in connection with the pattern formed on the rear face 66, and this embodiment of the invention is described below in particular with reference to FIGS. 15 and 16. It should be understood that this is described in detail. Returning to this description, the purpose of providing optical structures is to perform the effect of minimizing non-uniformity of waveguide output wherever they occur. For example, the waveguide 60 shown in FIGS. 6 and 8 has a non-uniformity that appears mainly near the input face 62, which is an optical structure having more optical power near the input face 62. Suggest to add.

특히 도7과 관련해서, 광학 구조물(68)은 광학 필름(70)의 표면(72) 상에 형성될 수 있다. 다음, 광학 필름(70)은 자외선(UV) 경화, 프레셔 센서티브 또는 임의의 다른 적절한 접착제를 사용하여 도파로(60)의 웨지 구조에 연결될 수 있다. 이와 달리, 웨지는 후방면(66)에 광학 구조물(68)을 포함하도록 벌크에 몰딩될 수 있다.In particular with respect to FIG. 7, optical structure 68 may be formed on surface 72 of optical film 70. The optical film 70 may then be connected to the wedge structure of the waveguide 60 using ultraviolet (UV) curing, pressure sensitive or any other suitable adhesive. Alternatively, the wedge may be molded in bulk to include the optical structure 68 on the rear face 66.

전술로부터 일반적으로 더 잘 이해하듯이, 실제로 광학 구조물의 임의의 형상은 광학 필름 안에 형성될 수 있고, 광학 필름은 예를 들어 접합에 의해 도파로 또는 다른 벌크 광학 요소에 연결된다. 예를 들어, 섬광 감소, 습식 방지(anti-wetout), 프레넬(Fresnels), 및 광학 필름의 표면에 형성될 수 있는 사실상 임의의 다른 구조물이 필름 안에 용이하게 복제될 수 있고 다음 그 필름은 다른 광학 요소에 연결된다.As is generally better understood from the foregoing, in practice any shape of the optical structure can be formed in the optical film, which is connected to the waveguide or other bulk optical element, for example by bonding. For example, glare reduction, anti-wetout, Fresnels, and virtually any other structure that can be formed on the surface of the optical film can be easily replicated in the film and then the film can be Is connected to the optical element.

필름 병합 프로그램된 광학 구조물이 미세복제 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 제조 공정에서, 예를 들어 금속 롤 안으로 패턴을 절단함으로써 마스터가 형성되고, 그 마스터는 인발, 주조와 경화(cast-and-cure), 엠보싱 및 다른 적절한 공정에 의해 필름을 생성하는 데 사용된다. 이와 달리, 필름은 압축 또는 사출 성형, 캐스팅 또는 롤 포밍에 의해 제조될 수 있다. 미세복제용 양호한 장치 및 방법은 "결점 감소면을 구비한 광학 필름 및 이를 제조하는 방법"이라는 발명의명칭으로 1999년 2월 9일 출원된 공동 양도된 미국 특허 출원 제09/246,970호에 설명되고, 이것의 개시물이 본 명세서에 명백하게 참고로 병합된다.Film merged programmed optical structures can be fabricated using microreplication processes. In this manufacturing process, a master is formed, for example by cutting a pattern into a metal roll, which is used to produce a film by drawing, casting and curing, embossing and other suitable processes. . Alternatively, the film can be made by compression or injection molding, casting or roll forming. Preferred devices and methods for microreplication are described in commonly assigned US patent application Ser. No. 09 / 246,970, filed Feb. 9, 1999 under the name "Optical Film with Defect Reducing Surface and Method for Making the Same". The disclosure of which is hereby expressly incorporated by reference.

본 발명의 상술된 특징의 예로서, 도9에 관해, 선형 프레넬 렌즈 또는 프리즘(80)은 사실상 평평한 제1 면(82) 및 제2 면(84)을 구비한다. 제2 면(84)은 렌즈 구조물(86)을 형성하고 추가 광학 구조물(88)이 렌즈 구조물(86) 상에 포개진다. 광학 구조물(88)은 진폭, 주기 및 영상비와 같은 특성을 구비하고, 이것은 렌즈(80)의 제1 엣지(90)로부터 렌즈(80)의 제2 엣지까지 변한다. 렌즈(80)는 벌크로 형성되거나 또는 도9에 도시된 바와 같이, 광학 구조물(88)을 포함하는 렌즈 구조물(86)은 벌크 광학 기판(96)에 연결된 필름(94) 상에 형성될 수 있다. 상기 적용에 따라, 제1 면(82)은 입력면으로서, 제2 면(84)은 출력면으로서 배열될 수 있고 그 역으로도 배열된다.As an example of the above-described features of the present invention, with respect to FIG. 9, the linear Fresnel lens or prism 80 has a first surface 82 and a second surface 84 that are substantially flat. The second face 84 forms the lens structure 86 and an additional optical structure 88 is superimposed on the lens structure 86. Optical structure 88 has characteristics such as amplitude, period, and aspect ratio, which vary from the first edge 90 of lens 80 to the second edge of lens 80. Lens 80 may be formed in bulk or as shown in FIG. 9, lens structure 86 including optical structure 88 may be formed on film 94 connected to bulk optical substrate 96. . Depending on the application, the first face 82 may be arranged as an input face and the second face 84 may be arranged as an output face and vice versa.

도10 및 도11은 제1 면(83) 및 제2 면(85)을 포함하는 개략적 원형 렌즈(81)를 도시한다. 제2 면(85)은 예를 들어 원형 프레넬 렌즈 구조물과 같은 렌즈 구조물(87)을 포함하도록 형성되고 추가적 광학 구조물(89)이 렌즈 구조물(87) 위에 포개진다. 광학 구조물(89)은 진폭, 주기 및 영상비와 같은 특성을 구비하고, 이것은 예를 들어 렌즈(81)의 외부 원주로부터 렌즈(81)의 중심까지 변할 수 있다.10 and 11 show a schematic circular lens 81 comprising a first face 83 and a second face 85. The second face 85 is formed to include a lens structure 87, for example a circular Fresnel lens structure and an additional optical structure 89 is superimposed over the lens structure 87. Optical structure 89 has characteristics such as amplitude, period, and aspect ratio, which may vary, for example, from the outer circumference of lens 81 to the center of lens 81.

도12에서, "V" 형상의 절단 도구를 사용하여 형성된 광학 구조물(108)의 가변 진폭 패턴(102)을 함유한 필름(100)이 도식적으로 도시된다. 패턴(102)은 필름의 상부 및/또는 바닥면 상에 형성될 수 있다. 이와 같이, 패턴(102)은 웨지 또는 슬랩에 형성될 수 있다. 필름(100)은 제1 엣지(104)와 제2 엣지(106)를 구비한다.광학 구조물(108)은 제1 엣지(104)로부터 패턴(102)에 배치된 제2 엣지(106)을 향해 연장된다. 각각의 광학 구조물(108)은 진폭, 주기 및 영상비와 같은 다수의 특성을 구비할 수 있다. 패턴(102)은 예를 들어 광학 구조물(108) 사이의 이격을 한정하는 핏치, p, 와 같은 특성을 또한 구비할 수 있다. 도12의 광학 구조물(108)은 진폭 변화를 구비하여 도시된다. 필름(100)의 적용예에서, 홈은 진폭에서의 변화가 도파로 병합 필름(100)의 광원과 수직, 평행 또는 일정 각도이도록 배열될 수 있다.In FIG. 12, a film 100 containing a variable amplitude pattern 102 of an optical structure 108 formed using a “V” shaped cutting tool is shown schematically. Pattern 102 may be formed on the top and / or bottom surface of the film. As such, the pattern 102 may be formed in a wedge or slab. The film 100 has a first edge 104 and a second edge 106. The optical structure 108 is directed from the first edge 104 toward the second edge 106 disposed in the pattern 102. Is extended. Each optical structure 108 may have a number of characteristics such as amplitude, period, and aspect ratio. Pattern 102 may also have properties such as pitch, p, that define, for example, the spacing between optical structures 108. The optical structure 108 of FIG. 12 is shown with an amplitude change. In an application of the film 100, the grooves may be arranged such that the change in amplitude is perpendicular, parallel or at an angle with the light source of the waveguide merging film 100.

도12에서, 패턴(102) 내에 광학 구조물(108)이 제1 엣지에서 더 큰 진폭으로 형성되고 제2 엣지(106)를 향해 진폭에서 감소한다. 더 큰 진폭이 발생하면 더 높은 표면 경사 때문에 홈축을 따라 더 많은 광전력이 발생한다. 다음, 이러한 패턴의 광전력은 제1 엣지(104)로부터 거리의 함수로서 감소한다. 광학 구조물(108) 및 패턴(102)의 이러한 배열은 중요하다.In FIG. 12, the optical structure 108 in the pattern 102 is formed with a larger amplitude at the first edge and decreases in amplitude towards the second edge 106. Larger amplitudes result in more optical power along the groove axis due to higher surface slopes. Next, the optical power of this pattern is reduced as a function of distance from the first edge 104. This arrangement of the optical structure 108 and the pattern 102 is important.

도13 및 도14에서, 필름(110, 112)이 각각 도시된다. 각각의 필름(110, 112)은 필름(100)과 유사한 특성을 갖고, 유사한 참고 번호가 그 사이의 유사한 요소를 설명하는 데 사용된다. "V" 형상의 도구를 사용함으로써 형성된 패턴과 반대로, 도13에서 필름(110)은 커브 또는 호형 형상을 가진 도구를 사용하여 형성된 광학 구조물(116)의 패턴을 구비한다. 도14에서 필름(112)은 평평한 돌출부 도구를 사용하여 형성된 광학 구조물(120)의 패턴(118)을 구비한다. 패턴(114, 118)은 필름(110, 112)의 면 또는 면들에 광전력을 제공하도록 설명된 바와 같이 배열된다. 사실상 임의의 도구 형상은 필름의 표면 또는 표면들 내에 광전력의 원하는 양 및형상을 달성하도록 선택된 특정 도구가 사용될 수 있는 것을 이해해야 한다.13 and 14, films 110 and 112 are shown, respectively. Each film 110, 112 has similar properties to film 100, and like reference numerals are used to describe similar elements therebetween. In contrast to the pattern formed by using an “V” shaped tool, the film 110 in FIG. 13 has a pattern of optical structure 116 formed using a tool having a curved or arc shaped shape. In FIG. 14, film 112 has a pattern 118 of optical structure 120 formed using a flat protrusion tool. Patterns 114 and 118 are arranged as described to provide optical power to the face or faces of film 110 and 112. It should be understood that virtually any tool shape may be used with a particular tool selected to achieve the desired amount and shape of optical power in the surface or surfaces of the film.

도15 및 도16에 도시된 도파로(121)에서, 광학 구조물(124)의 제1 패턴(122)은 바닥면(126)에 형성되고 광학 구조물(130)의 제2 패턴(128)은 웨지(134)의 상부면(132)에 형성된다. 단지 예시를 목적으로, 광학 구조물(124)이 바닥면(126)을 가로질러 단지 부분적으로 연장되도록 도15에 도시되고, 광학 구조물(130)이 상부면(132)을 가로질러 단지 부분적으로 연장되도록 도15에 도시된다. 광학 구조물(124) 및 광학 구조물(130)이 대부분의 경우 각각 바닥면(126) 및 상부면(132) 전체를 가로질러 연장되는 것을 이해해야 한다. 제1 패턴(122)은 웨지(134)로부터 광의 발출을 용이하게 하도록 배열될 수 있지만 제2 패턴(128)은 웨지로부터 광출력에서 비균일성을 차폐하도록 배열될 수 있다. 그러나, 웨지(134)에 실행된 패턴은 웨지(134)로부터 수행되는 원하는 광출력에 의존하는 것을 이해해야 한다. 더욱이, 상술된 바와 같이, 패턴(122, 128)은 예를 들어 접합함으로써 웨지에 더 후에 연결된 광학 필름에 먼저 형성될 수 있다. 다른 구조에서, 표면(122, 128)은 사출 성형 또는 캐스팅에 의해 웨지에 형성된다.In the waveguide 121 shown in FIGS. 15 and 16, the first pattern 122 of the optical structure 124 is formed on the bottom surface 126 and the second pattern 128 of the optical structure 130 is formed of a wedge ( 134 is formed on the upper surface 132. For illustrative purposes only, the optical structure 124 is shown in FIG. 15 so that it only partially extends across the bottom surface 126, and the optical structure 130 extends only partially across the top surface 132. 15 is shown. It should be understood that optical structure 124 and optical structure 130 in most cases extend across entire bottom surface 126 and top surface 132, respectively. The first pattern 122 can be arranged to facilitate the extraction of light from the wedge 134 while the second pattern 128 can be arranged to shield non-uniformity in light output from the wedge. However, it should be understood that the pattern executed on the wedge 134 depends on the desired light output from the wedge 134. Moreover, as described above, patterns 122 and 128 may be first formed in an optical film that is later connected to the wedge, for example by bonding. In other structures, surfaces 122 and 128 are formed in the wedge by injection molding or casting.

상술로부터 이해되고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도파로는 제1 면, 제2 면 둘 중의 하나 또는 둘 다에서 광학 구조물, 예를 들어 "V"형 홈으로 형성될 수 있다. 제1 면 또는 제2 면의 경우 입력면은 광원에 대해 표면의 방향과 관련된다. 광학 구조물은 균일하게 또는 랜덤하게 이격될 수 있고 다양한 다른 특성을 구비할 수 있다. 따라서, 본 발명은 다양한 적용을 위해 도파로 및 백라이트 시스템에 적용을 갖는다. 하나의 적용의 일 예는 도파로가 후방면 및/또는 그의 출력면에 광학 구조물을 형성하는 전체 내부 반사의 실패에 의해 광을 발출하는 백라이트 시스템이다. 또 다른 예는 후방 및 출력면 둘 중의 하나 또는 둘 다에 형성된 광학 구조물을 포함하는 광을 발출하기 위해 도트 패턴을 사용하는 도파로를 구비한 백라이트 시스템이다. 이러한 다른 예는 아래에서 더욱 상세히 설명된다.As is understood from the above, according to a preferred embodiment of the present invention, the waveguide may be formed of an optical structure, for example a "V" groove, on one or both of the first side and the second side. In the case of the first side or the second side, the input face relates to the direction of the surface with respect to the light source. The optical structures can be spaced uniformly or randomly and can have a variety of other properties. Thus, the present invention has application to waveguides and backlight systems for various applications. One example of one application is a backlight system in which the waveguide emits light by failure of total internal reflection to form optical structures on the rear face and / or its output face. Another example is a backlight system with a waveguide that uses a dot pattern to emit light including an optical structure formed on one or both of the rear and output surfaces. These other examples are described in more detail below.

도17에서, 백라이트(140)는 도시되고 웨지 도파로(144)의 입력 엣지(143) 근처에 광원(142)을 포함한다. 후방 반사기(146)는 도파로(144)의 후방면(154) 근처에 배치되고 터닝 필름(148)은 도파로(144)의 입력면(150) 근처에 배치된다. 후방면(154)은 광학 구조물(152)로 형성된다. 광학 구조물(152)은 후방면(154)에 형성된 홈일 수 있고 도16에서와 같이 도시된다. 도17에 도시된 홈은 "V"형 홈이고 대략 90도의 프리즘 각을 갖지만, 60도에서 120도의 범위에 있는 프리즘 각이 사용될 수 있다. "V"형 홈과 다른 형상이 또한 광학 구조물(152) 용으로 사용될 수 있다. 더욱이, 각각의 광학 구조물은 공칭 값으로부터 그 길이를 따라 변하는 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 변화는 대략 1m 내지 1000m의 범위에 있을 수 있는 파장을 갖고, 바람직하게는 대략 140m이하이다. 이러한 구조물은 1998년 2월 18일 출원되어 "광학 필름"이라는 발명의 명칭으로 공동 양도된 미국 특허 출원 제09/025,183호에 개시되고 설명되며, 이것의 개시는 본 명세서에서 명확하게 참고로 병합된다.In FIG. 17, the backlight 140 is shown and includes a light source 142 near the input edge 143 of the wedge waveguide 144. The back reflector 146 is disposed near the rear surface 154 of the waveguide 144 and the turning film 148 is disposed near the input surface 150 of the waveguide 144. The back surface 154 is formed of the optical structure 152. The optical structure 152 may be a groove formed in the rear surface 154 and is shown as in FIG. The groove shown in Fig. 17 is a "V" type groove and has a prism angle of approximately 90 degrees, but prism angles in the range of 60 to 120 degrees can be used. Other shapes than the “V” shaped grooves may also be used for the optical structure 152. Moreover, each optical structure can be formed to have a height that varies from its nominal value along its length. This change has a wavelength that may be in the range of about 1 m to 1000 m, preferably about 140 m or less. Such a structure is disclosed and described in US patent application Ser. No. 09 / 025,183, filed Feb. 18, 1998 and co-assigned under the name "Optical Film", the disclosure of which is hereby expressly incorporated by reference. .

광학 구조물(152)은 광원(142)에 사실상 수직 방향으로 도시된다. 광학 구조물(152)은 광원(142)에 수평 또는 광원(142)에 0도 내지 90도 사이의 각으로 방향지어질 수 있다.The optical structure 152 is shown in a direction substantially perpendicular to the light source 142. Optical structure 152 may be oriented horizontally to light source 142 or at an angle between 0 degrees and 90 degrees to light source 142.

터닝 필름(148)은 임의의 적절한 분광적 터닝 필름일 수 있다. 예를 들어, 터닝 필름(148)은 "가변 각 프리즘을 구비한 광학 필름"이라는 발명의 명칭으로 상술된 미국 특허 출원에 설명된 바와 같이 형성될 수 있다.Turning film 148 can be any suitable spectroscopic turning film. For example, turning film 148 may be formed as described in the US patent application described above under the name “Optical Film with Variable Angle Prism”.

후방면(154)은 광학 구조물(152)을 포함하도록 형성된다. 이것은 후방면(154)으로부터 발출된 광과 비교하여 출력면(150)을 통해 도파로(144)로부터 발출되는 몇몇 추가적 광을 가져온다. 후방면(154)을 나가는 광의 일부는 후방 반사기(146)를 만나고 도파로(144) 및 출력면(150)을 통해 후방으로 반사된다.The back surface 154 is formed to include the optical structure 152. This results in some additional light emitted from waveguide 144 through output surface 150 as compared to light emitted from rear surface 154. Some of the light exiting the back surface 154 meets the back reflector 146 and is reflected back through the waveguide 144 and the output surface 150.

도18에서, 백라이트(140')는 백라이트(140)와 구조에서 유사하게 도시되고 유사한 참조 번호가 유사한 요소를 나타내는 데 사용된다. 액센트 부호의 참조 번호는 도17에 도시된 백라이트 구조로부터 변경된 요소를 나타내는 데 사용된다. 백라이트(140')는 웨지 도파로(144')의 입력 엣지(143) 근처에 광원(142)을 포함한다. 후방 리플렉터(146')는 도파로(144')의 후방면(154') 근처에 배치되고 터닝 필름(148)은 도파로(144')의 출력면(150') 근처에 배치된다. 출력면(150')은 광학 구조물(152')이 형성된다. 광학 구조물(152')은 출력면(150')에 형성된 홈일 수 있고 도17과 같이 도시된다. 도18에 도시된 홈은 "V"형 홈이고 대략 90도의 프리즘 각을 구비하지만 60도에서 120도 범위의 프리즘 각이 사용될 수 있다. "V"형 홈 이외의 형상이 또한 광학 구조물(152')에 사용될 수 있다. 더욱이, 각각의 광학 구조물(152')은 공칭값으로부터 그 길이를 따라 변하는 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 높이에서의 이러한 변화는 대략 1m 내지 1000m의 범위에 있을 수 있는 파장을 구비하지만, 도파로 적용예의 경우 바람직하게는 대략 140m이하이다. 이러한 구조는 "광학 필름"이라는 발명의 명칭의 전술된 미국 특허 출원 제09/025,183호에 개시되고 설명된다.In FIG. 18, backlight 140 'is shown similarly in structure to backlight 140 and like reference numerals are used to denote like elements. Reference numerals in the accent signs are used to indicate elements changed from the backlight structure shown in FIG. The backlight 140 'includes a light source 142 near the input edge 143 of the wedge waveguide 144'. The rear reflector 146 'is disposed near the rear surface 154' of the waveguide 144 'and the turning film 148 is disposed near the output surface 150' of the waveguide 144 '. The output surface 150 'is formed with an optical structure 152'. Optical structure 152 ′ may be a groove formed in output surface 150 ′ and is shown as in FIG. 17. The groove shown in Fig. 18 is a "V" type groove and has a prism angle of approximately 90 degrees, but prism angles in the range of 60 to 120 degrees can be used. Shapes other than "V" shaped grooves may also be used in the optical structure 152 '. Furthermore, each optical structure 152 ′ may be formed to have a height that varies from its nominal value along its length. This change in height has a wavelength that may be in the range of about 1 m to 1000 m, but for waveguide applications it is preferably about 140 m or less. Such a structure is disclosed and described in the aforementioned US patent application Ser. No. 09 / 025,183, entitled "Optical Film."

광학 구조물(152')은 광원(142')에 사실상 수직 방향으로 도시된다. 광학 구조물(152')이 광원(142')에 평행 또는 광원(142)에 0도 내지 90도 사이의 각으로 방향지어 질 수 있다.Optical structure 152 ′ is shown in a direction substantially perpendicular to light source 142 ′. The optical structure 152 ′ may be oriented parallel to the light source 142 ′ or at an angle between 0 degrees and 90 degrees to the light source 142.

광학 구조물(152')을 포함하도록 출력면(150')을 형성하는 것은 출력면(150')과 비교하여 도파로(144)로부터 후방면(154')을 통해 발출된 추가적 광을 가져온다. 몇몇 광은 또한 출력면(150')으로부터 발출된다. 후방면(154')을 나가는 광의 일부는 후방 반사기(146')를 만나고 도파로(144') 및 출력면(150)을 통해 후방으로 반사된다. 따라서, 백라이트(140')을 구비하여, 후방 반사기(146')를 후방면(154')에 직접 고정하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 후방 반사기(146')를 후방면(154')으로 적층함으로써 수행될 수 있다. 후방 반사기(146')에 대한 이러한 배열은 "직접 고정된 반사기를 구비한 도파로 및 이를 형성하는 방법"이라는 발명의 명칭으로 1999년 10월 8일 출원된 공동 양도된 미국 특허 출원 제09/414,124호에 개시되고 설명되며, 이러한 개시물은 본 명세서에서 참고로 명확하게 병합된다. 이와 달리, 후방 반사기는 증착 공정을 사용하여 후방면 상에 형성될 수 있다. 반사기가 도파로의 후방면에 직접 고정되는 실시예에서, 반사기가 거울식이고 매우 낮은 흡수를 갖고서 매우 효율적이어야 하는 것을 이해해야 한다.Forming the output surface 150 'to include the optical structure 152' results in additional light emitted from the waveguide 144 through the rear surface 154 'as compared to the output surface 150'. Some light is also emitted from the output surface 150 '. Some of the light exiting the back surface 154 'meets the back reflector 146' and is reflected back through the waveguide 144 'and the output surface 150. Thus, it may be desirable to have a backlight 140 'to fix the back reflector 146' directly to the back surface 154 '. This can be done by stacking the back reflector 146 'to the back surface 154'. This arrangement for the back reflector 146 'is commonly assigned US patent application Ser. No. 09 / 414,124, filed Oct. 8, 1999, entitled "Waveguide with Directly Fixed Reflector and Method of Forming It". As disclosed and described in, these disclosures are expressly incorporated herein by reference. Alternatively, the back reflector can be formed on the back side using a deposition process. In embodiments where the reflector is fixed directly to the backside of the waveguide, it should be understood that the reflector should be highly efficient with a mirror and very low absorption.

상술된 바와 같이, 변화는 도파로의 출력면 또는 후방면 각각에 형성된 광학구조물(152, 152')의 특성, 예를 들어, 백라이트(140, 140') 각각의 출력에서 비균일성을 감소시키기 위해 광학 구조물의 진폭에서의 변화에 더해진다. 광학 구조물을 비드 블라스팅(bead blasting)하는 것과 같은 다른 방법에 의해 광학 구조물에 유사한 변화를 제공하는 것이 가능하나, 프리즘 높이에서 상술된 변화를 구비한 홈을 형성하는 것은 제어가능하고 예측가능하여 백라이트의 출력에서의 비균일성을 감소시키는 바람직한 방법을 제공한다.As described above, the change is to reduce the characteristics of the optical structures 152, 152 'formed on each of the output or rear surfaces of the waveguide, for example, non-uniformity at the output of each of the backlights 140, 140'. It is added to the change in the amplitude of the optical structure. It is possible to provide a similar change to the optical structure by other methods such as bead blasting the optical structure, but forming a groove with the above-described change in prism height is controllable and predictable, It provides a preferred method of reducing nonuniformity in output.

도19는 백라이트(140)의 출력 위에 배치된 시계 원뿔(viewing cone)에서의 광 출력, 즉, 터닝 필름(148)의 출력면으로부터 백라이트(140)를 나가는 광을 도시한다. 도시된 광 출력으로부터 결정될 수 있는 것은 축상 휘도, 최대 휘도, 집적 강도, 수평 분포 또는 수평 반각 및 수직 분포 또는 수직 반각이다. 도20은 백라이트(140')용 유사한 분포를 제공한다. 백라이트(140')의 출력이 감소된 수평 분포 및 다소 증가된 수직 분포를 갖는다는 것이 명확히 알 수 있다. 백라이트(140, 140')로부터 전체 집적 강도 또는 전체 양 출력 광이 대략 동일하지만, 축상 휘도 및 최대 휘도는 백라이트(140)과 비교하여 백라이트(140')에 대해 사실상 증가된다. 도19 및 도20으로부터 이해되듯이, 도파로(140, 140') 각각에서 광학 구조물의 배열은 백라이트 시스템의 출력에 영향을 미친다. 백라이트(140'), 그 상부면에 형성된 광학 구조물(152')을 구비한 도파로(144')에서, 백라이트(140')의 광 출력의 추가적 조준이 백라이트(140)와 비교하여 수행된다. 더욱이, 광학 구조물(152')이 가변 특성을 갖고 형성될 수 있기 때문에 상술된 바와 같이 백라이트(140')로부터의 광 출력이 광학 필름 또는 확산기와 같은 다른 장치없이 균일하게 형성될 수 있다.FIG. 19 shows light output at the viewing cone disposed above the output of the backlight 140, ie light exiting the backlight 140 from the output surface of the turning film 148. What can be determined from the light output shown is on-axis brightness, maximum brightness, integration intensity, horizontal distribution or horizontal half angle and vertical distribution or vertical half angle. 20 provides a similar distribution for backlight 140 '. It can be clearly seen that the output of the backlight 140 'has a reduced horizontal distribution and a somewhat increased vertical distribution. Although the overall integrated intensity or total amount of output light from the backlights 140 and 140 'is approximately the same, the on-axis brightness and the maximum brightness are substantially increased for the backlight 140' compared to the backlight 140. As understood from FIGS. 19 and 20, the arrangement of the optical structures in each of the waveguides 140, 140 ′ affects the output of the backlight system. In the waveguide 144 'with the backlight 140', the optical structure 152 'formed on its top surface, further aiming of the light output of the backlight 140' is performed in comparison with the backlight 140. Moreover, because the optical structure 152 'can be formed with variable characteristics, the light output from the backlight 140' can be formed uniformly without other devices, such as optical films or diffusers, as described above.

도파로(140')의 출력면(150')에서 가변 특성을 포함하여 광학 구조물(152')을 제공하는 것과 관련된 추가 장점이 있다. 이러한 하나의 장점은 터닝 필름(148)을 구비한 출력면(150')의 경계면과 관련된다. 광학 구조물(152')이 출력면(150')에 형성되어, 터닝 필름(148)의 프리즘과 출력면(150') 사이에 상대적으로 더 적은 접촉 점들이 있다. 이것은 일반적으로 습식(wet-out)으로 언급되는 광학 결점에서의 감소를 가져온다. 상술된 바와 같이, 광학 구조물(152')의 형성에서의 변화를 제공하는 것은 광출력을 더욱 균일하게 형성하는 백라이트의 출력에서의 결점을 차폐하는 데 협조한다. 따라서, 출력면(150')에서 광학 구조물(152')을 제공하는 다른 장점은 전체 백라이트 시스템에 확산기 필름의 제거일 수 있다. 도20에서 관찰되는 바와 같이, 광학 구조물(152')이 광 조준을 제공하기 때문에 본 발명에 따라 전형적 백라이트 시스템과 비교하여 광학 필름의 더 적은 시트를 요구하는 백라이트 시스템을 제공하는 것이 가능하다.There is an additional advantage associated with providing the optical structure 152 'including variable characteristics at the output surface 150' of the waveguide 140 '. One such advantage relates to the interface of the output face 150 ′ with the turning film 148. An optical structure 152 'is formed at the output surface 150' such that there are relatively fewer contact points between the prism of the turning film 148 and the output surface 150 '. This results in a reduction in optical defects, commonly referred to as wet-out. As discussed above, providing a change in the formation of the optical structure 152 'cooperates to shield defects in the output of the backlight that form the light output more uniformly. Thus, another advantage of providing the optical structure 152 'at the output surface 150' may be the removal of the diffuser film in the entire backlight system. As observed in FIG. 20, it is possible in accordance with the present invention to provide a backlight system that requires fewer sheets of optical film as compared to typical backlight systems, as the optical structure 152 ′ provides light aiming.

도21에 도파로(151), 터닝 필름(153), LCD 디스플레이(154) 및 후방 반사기(155)가 도시된다. 광은 상부면(161) 및 후방면(157) 모두에서 도파로(151)로부터 발출된다. 후방 반사기(155)와 후방면(157) 사이의 강한 프레넬 반사(156)가 후방면(157)으로부터 발출된 광의 사실상 일부를 포획하는 것이 가능하다. 이러한 광은 비효율적으로 안내하는 것을 결국 소실한다. 이러한 상황을 향상시키기 위해, 도22에 도시된 바와 같이, 후방 반사기(155')의 반사면(158)은 광학 구조물(159)로 형성된다. 광학 구조물(159)은 다면체, 홈 또는 다른 형상의 구조물일 수 있다. 광학 구조물(159)은 후방 반사기(155')로부터 반사의 거울식 요소를 감소시키고 도파로(151)를 통해 더 많은 광을 상향으로 지시하도록 협조하여 그 효율을 증가시킨다. 광학 구조물을 포함하는 적절한 후방 반사기는 3M에 의해 판매되는 향상된 확산 반사기(EDR) 필름 제품이다. 본 기술 분야에서 숙련자는 도22에 교시된 원리가 본 명세서에서 설명된 추가적 양호한 실시예에 따른 백라이트(140) 및 백라이트 시스템에 제한되지 않고 사실상 임의의 백라이트에 적용될 수 있다는 것을 이해한다.21 shows a waveguide 151, turning film 153, LCD display 154 and back reflector 155. FIG. Light is emitted from the waveguide 151 on both the upper surface 161 and the rear surface 157. It is possible that a strong Fresnel reflection 156 between the back reflector 155 and the back surface 157 captures a substantial portion of the light emitted from the back surface 157. This light eventually loses guidance inefficiently. To improve this situation, as shown in FIG. 22, the reflecting surface 158 of the back reflector 155 'is formed of the optical structure 159. As shown in FIG. The optical structure 159 may be a polyhedron, groove or other shaped structure. Optical structure 159 increases the efficiency by cooperating to reduce the specular element of reflection from back reflector 155 ′ and direct more light upward through waveguide 151. Suitable back reflectors including optical structures are the enhanced diffuse reflector (EDR) film products sold by 3M. One skilled in the art understands that the principles taught in FIG. 22 can be applied to virtually any backlight, without being limited to the backlight 140 and the backlight system according to the further preferred embodiments described herein.

백라이트 시스템의 몇몇 개조, 향상 및 변경이 상술되었다. 다른 것들이 고려될 수 있고 본 발명의 범위 내에 있다. 백라이트 시스템의 특정 장치가 그것이 의도되는 용도에 의존한다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 개조성을 설명하기 위해, 몇몇 예들이 도시되고 도23 내지 도28과 관련하여 설명된다.Several modifications, improvements and modifications of the backlight system have been described above. Others are contemplated and are within the scope of the present invention. It should be understood that the particular device of the backlight system depends on the intended use thereof. To illustrate the adaptability of the present invention, several examples are shown and described in connection with FIGS.

도파로의 후방면의 홈Groove on the rear face of the waveguide

도23에서, 백라이트(160)는 광원(162), 웨지 도파로(164), 후방 반사기(166), 터닝 필름(168) 및 선택적 추가 광학 필름(170)을 포함한다. 도파로(164)는 도16의 도파로(144)와 관련하여 도시된 광학 구조물(152)과 유사한 광학 구조물을 형성하는 출력면(165) 및 후방면(152)을 갖는다. 광학 구조물은 사출 성형 또는 캐스팅에 의해 도파로(164) 안으로 직접 형성될 수 있다. 이와 달리, 광학 구조물은 도파로(164)의 후방면(172)에 적층된 광 전달 필름에 형성될 수 있다.In FIG. 23, backlight 160 includes light source 162, wedge waveguide 164, back reflector 166, turning film 168, and optional additional optical film 170. Waveguide 164 has an output surface 165 and a rear surface 152 that form an optical structure similar to the optical structure 152 shown with respect to waveguide 144 of FIG. The optical structure may be formed directly into the waveguide 164 by injection molding or casting. Alternatively, the optical structure may be formed on a light transmitting film laminated to the rear surface 172 of the waveguide 164.

도파로(164)의 후방면(172) 상에 형성된 광학 구조물을 구비하여 추가적 광은 후방면(172)과 비교하여 출력면(165)을 통해 도파로(164)를 나간다. 그러나, 후방면(172)을 나가는 광은 후방 반사기(166)를 만나고 도파로(164)를 통해 후방으로 반사된다. 광학 구조물을 포함하는 적절한 반사기는 홈이 있는 확산 반사기이다.With additional optical structure formed on the rear surface 172 of the waveguide 164 additional light exits the waveguide 164 through the output surface 165 as compared to the rear surface 172. However, light exiting back surface 172 meets back reflector 166 and is reflected back through waveguide 164. Suitable reflectors including optical structures are grooved diffuse reflectors.

백라이트(160)의 추가적 태양에 따라, 터닝 필름(168)은 그 출력면(176)에 확산 구조물을 포함하도록 형성될 수 있다. 선택적 광학 필름(170)은 전술된 BEFIII 광학 필름, (DRPF로서 판매되는) 확산 반사 편광 필름 제품 또는 (DBEF로서 판매되는) 거울식 반사 편광 필름 제품과 같은 명도 향상 필름일 수 있고, 모든 것은 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩쳐링 컴파니로부터 상용 가능하다.According to a further aspect of the backlight 160, the turning film 168 may be formed to include a diffusion structure on its output surface 176. Optional optical film 170 may be a brightness enhancing film such as the BEFIII optical film described above, a diffuse reflective polarizing film product (sold as DRPF) or a mirror reflective polarizing film product (sold as DBEF), all of which are Minnesota mining Available from N & Manufacturing Company.

도파로의 출력면의 홈Groove on the output surface of the waveguide

도24에서, 백라이트(180)는 광원(182), 웨지 도파로(184), 후방 반사기(186), 터닝 필름(188) 및 선택적 광학 필름(190)을 포함한다. 도파로(184)는 도17에 도시된 도파로(144')와 관련되어 도시된 광학 구조물(152')과 유사한 광학 구조물로 형성된 출력면(192)을 구비한다. 도파로(184)는 출력면(192)에 광학 구조물을 포함하도록 사출 성형 또는 캐스팅에 의해 형성될 수 있다. 이와 달리, 광학 구조물은 도파로(184)의 출력면(192)에 적층된 광 전달 필름에 형성될 수 있다. 이러한 장치는 잠재적으로 제조 유연성을 증가시키고 도파로(184)에 대한 몰드 디자인을 간략화시킴으로써 제조 원가를 감소시킨다. 각각의 도파로에 대해 하나의 몰드를 구비하는 대신, 도파로는 광학 구조물로 형성된 광학 필름에 도파로의 표면을 적층시킴으로써 본 발명에 따라 채용될 수 있다.In FIG. 24, the backlight 180 includes a light source 182, a wedge waveguide 184, a back reflector 186, a turning film 188, and an optional optical film 190. Waveguide 184 has an output surface 192 formed of an optical structure similar to optical structure 152 'shown in relation to waveguide 144' shown in FIG. Waveguide 184 may be formed by injection molding or casting to include an optical structure on output surface 192. Alternatively, the optical structure may be formed on a light transmitting film laminated to the output surface 192 of the waveguide 184. Such a device potentially increases manufacturing flexibility and reduces manufacturing costs by simplifying mold design for waveguide 184. Instead of having one mold for each waveguide, the waveguide can be employed in accordance with the present invention by laminating the surface of the waveguide on an optical film formed of an optical structure.

도파로(184)의 출력면(192) 상에 형성된 광학 구조물을 구비하여, 광의 추가적 양은 후방면(193)으로부터 도파로를 나가는 광의 양과 비교하여 출력면(192)으로부터 도파로(184)를 나간다. 그러나, 후방면(193)을 나가는 광은 후방 반사기(186)와 만나고 도파로(184)를 통해 후방으로 반사된다. 후방면(193)을 나가는 광의 높은 백분율이 도파로(184)를 통해 후방으로 반사되는 것을 보증하기 위해, 후방 반사기(186)는 바람직하게는 후방면(193)에 직접 고정된다. 이것은 후방면(193)에 거울 또는 거울 필름을 적층함으로써 또는 후방면(193)을 증착 코팅함으로써 수행될 수 있다. 후방면(193)에 직접 고정될 때 후방 반사기는 반사형이고 높은 효율을 갖는다.With an optical structure formed on the output surface 192 of the waveguide 184, an additional amount of light exits the waveguide 184 from the output surface 192 compared to the amount of light exiting the waveguide from the rear surface 193. However, light exiting the rear surface 193 meets the rear reflector 186 and is reflected back through the waveguide 184. In order to ensure that a high percentage of light exiting the back surface 193 is reflected back through the waveguide 184, the back reflector 186 is preferably secured directly to the back surface 193. This can be done by laminating a mirror or mirror film on the back side 193 or by vapor coating the back side 193. The back reflector is reflective and has high efficiency when fixed directly to the back surface 193.

백라이트(180)의 추가적 태양에 따라, 터닝 필름(188)은 그 출력면(196)에 확산 구조물을 포함하도록 형성될 수 있다. 광학 필름(190)은 전술된 BEFIII 광학 필름, (DRPF로서 판매되는) 확산 반사 편광 필름 제품 또는 (DBEF로서 판매되는) 거울식 반사 편광 필름 제품과 같은 명도 향상 필름일 수 있고, 모든 것은 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩쳐링 컴파니로부터 상용 가능하다.According to a further aspect of the backlight 180, the turning film 188 may be formed to include a diffuser structure at its output surface 196. Optical film 190 may be a brightness enhancing film such as the BEFIII optical film described above, a diffusely reflective polarizing film product (sold as DRPF) or a mirrored reflective polarizing film product (sold as DBEF), all of which are Minnesota mining and Commercially available from Manufacturing Company.

도25에서, 백라이트(220)는 광원(222), 웨지 도파로(224), 후방 반사기(226) 및 터닝 필름(228)을 포함한다. 도파로(224)는 (도시되지 않은) 광학 구조물로 형성된 출력면(230)을 갖는다. 광학 구조물은 임의의 적절한 형상의 절단 도구를 사용하여 형성된 "광학 필름"이라는 발명의 명칭으로 전술된 미국 특허 출원에 설명된 바와 같이 가변 패턴을 구비할 수 있다. 광학 구조물은 사출 성형 또는 캐스팅에 의해 도파로(224)에 직접 형성될 수 있고, 또는 이와 달리, 광학 구조물은 도파로(224)의 출력면(230)에 적층된 광 전달 필름에 형성될 수 있다.In FIG. 25, the backlight 220 includes a light source 222, a wedge waveguide 224, a back reflector 226 and a turning film 228. Waveguide 224 has an output surface 230 formed of an optical structure (not shown). The optical structure may have a variable pattern as described in the above-mentioned US patent application under the name "optical film" formed using a cutting tool of any suitable shape. The optical structure may be formed directly on the waveguide 224 by injection molding or casting, or alternatively, the optical structure may be formed on a light transmitting film laminated to the output surface 230 of the waveguide 224.

도파로(224)의 출력면(230) 상에 형성된 광학 구조물을 구비하여 광의 추가적 양은 출력면(230)을 통해 나가는 광의 양과 비교하여 후방면(232)을 통해 도파로(224)를 나간다. 이러한 광은 후방 반사기(226)를 만나고 도파로(224)를 통해 후방으로 반사된다. 적절한 반사기가 홈이 있는 확산 반사기일 수 있다. 광학 구조물은 또한 비균일성을 차폐하도록 제공될 수 있고, 따라서 백라이트 시스템에서 확산기에 대한 요구를 제거한다.With an optical structure formed on the output surface 230 of the waveguide 224, an additional amount of light exits the waveguide 224 through the rear surface 232 compared to the amount of light exiting through the output surface 230. This light meets the back reflector 226 and is reflected back through the waveguide 224. Suitable reflectors may be grooved diffuse reflectors. Optical structures can also be provided to shield non-uniformity, thus eliminating the need for diffusers in the backlight system.

또한, 광학 구조물이 도파로를 나가는 광의 조준을 제공할 수 있기 때문에(도20 참조), 전형적 백라이트 시스템과 비교하여 본 발명에 따라 광학 필름의 더 적은 시트를 요구하는 백라이트 시스템을 제공하는 것이 가능하다. 도25에 도시된 실시예에서, 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩처링 컴파니로부터 상용가능한 (DRPF로서 판매되는) 확산 반사 편광 필름 제품 또는 (DBEF로서 판매되는) 거울식 반사 편광 필름 제품일 수 있는 단일의 선택적 광학 필름(238)이다.In addition, since the optical structure can provide aiming of light exiting the waveguide (see FIG. 20), it is possible to provide a backlight system that requires fewer sheets of optical film in accordance with the present invention as compared to typical backlight systems. In the embodiment shown in Figure 25, a single selective optical film that can be a diffuse reflective polarizing film product (sold as DRPF) or a mirror reflective polarizing film product (sold as DBEF) commercially available from the Minnesota Mining and Manufacturing Company. (238).

재생 백라이트 시스템Regenerative backlight system

도26에서, 백라이트(200)는 광원(202), 웨지 도파로(204),후방 반사기(206) 및 하나 이상의 추가적 선택 광학 필름(210, 212)을 포함한다. 도파로(204)는 도17의 도파로(144)와 관련하여 도시된 광학 구조물(152)과 유사한 광학 구조물로 형성된 후방면(214)을 구비한다. 선택적 구조물은 사출 성형 또는 캐스팅에 의해 도파로(204)에 직접 형성될 수 있다. 이와 달리, 선택적 구조물은 도파로(204)의 후방면(214)에 적층된 광 전달 필름에 형성될 수 있다.In FIG. 26, the backlight 200 includes a light source 202, a wedge waveguide 204, a rear reflector 206 and one or more additional optional optical films 210, 212. Waveguide 204 has a rear face 214 formed of an optical structure similar to optical structure 152 shown in relation to waveguide 144 of FIG. Optional structures may be formed directly in the waveguide 204 by injection molding or casting. Alternatively, the optional structure may be formed in a light transmitting film laminated to the back surface 214 of the waveguide 204.

도파로(204)의 후방면(214) 상에 형성된 선택적 구조물은 도파로(204)로부터 광의 발출을 용이하게 한다. 따라서, 선택적 구조물은 도파로로부터 광을 발출하는데 전형적으로 사용되는 확산 도트 패턴의 제거를 허용할 수 있다. 몇몇 광은 후방면(214)을 나가고 이 광은 후방 반사기(206)을 만나고 도파로(204)를 통해 후방으로 반사된다. 적절한 후방 반사기는 3M에 의해 판매되는 향상된 확산 반사기(EDR) 필름 제품이다.An optional structure formed on the back surface 214 of the waveguide 204 facilitates the extraction of light from the waveguide 204. Thus, optional structures may allow removal of the diffuse dot pattern typically used to emit light from the waveguide. Some light exits the back surface 214 which meets the back reflector 206 and is reflected back through the waveguide 204. Suitable back reflectors are enhanced diffuse reflector (EDR) film products sold by 3M.

도파로(204)로부터 광의 발출을 위한 도트 패턴의 제거는 백라이트(200)의 출력에 도트 패턴의 발생을 차폐하도록 확산을 추가하는 요구를 감소시킬 수 있다. 선택적 광학 필름(210, 212)은 교차 배열로 배치된 전술된 BEFIII 광학 필름 제품, (DRPF로서 판매되는) 확산 반사 편광 필름 제품 또는 (DBEF로서 판매되는) 거울식 반사 편광 필름 제품 및/또는 그의 다양한 조합과 같은 명도 향상 필름일 수 있고, 모든 것은 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩쳐링 컴파니로부터 상용 가능하다.Removal of the dot pattern for emitting light from the waveguide 204 may reduce the need to add diffusion to shield the generation of the dot pattern at the output of the backlight 200. Optional optical films 210 and 212 may be the aforementioned BEFIII optical film product, a diffusely reflective polarizing film product (sold as DRPF) or a specularly reflective polarizing film product (sold as DBEF) and / or various It may be a brightness enhancing film such as a combination, and all are commercially available from Minnesota Mining and Manufacturing Company.

도27에서, 백라이트(240)는 광원(242), 웨지 도파로(244), 후방 반사기(246), 확산기(248) 및 제1과 제2 선택적 추가 광학 필름(250, 252)을 포함한다. 후방 반사기(246)는 바람직하게 "직접 고정된 반사기를 구비한 도파로"라는 발명의 명칭으로 전술된 미국 특허 출원에 설명된 바와 같이 도트 패턴 접착제를 사용하여 도파로(214)의 후방면(254)에 고정된다. 따라서, 접착제는 발출 도트 패턴의 전형적 도트 패턴으로 배열된다.In FIG. 27, the backlight 240 includes a light source 242, a wedge waveguide 244, a back reflector 246, a diffuser 248, and first and second optional additional optical films 250, 252. The back reflector 246 is preferably applied to the rear face 254 of the waveguide 214 using a dot pattern adhesive as described in the above-mentioned US patent application under the name "waveguide with a directly fixed reflector". It is fixed. Thus, the adhesive is arranged in a typical dot pattern of the outgoing dot pattern.

도파로(244)는 (도시되지 않은) 광학 구조물로 형성된 출력면(255)을 구비한다. 광학 구조물은 상술된 바와 같이 가변 패턴을 구비할 수 있다. 광학 구조물은 사출 성형 또는 캐스팅에 의해 도파로(244)에 직접 형성될 수 있거나 또는 이와 달리 광학 구조물은 도파로(244)의 출력면(255)에 적층된 광 전달 필름에 형성될 수 있다.Waveguide 244 has an output surface 255 formed of an optical structure (not shown). The optical structure may have a variable pattern as described above. The optical structure may be formed directly on the waveguide 244 by injection molding or casting or alternatively the optical structure may be formed on a light transmitting film laminated to the output surface 255 of the waveguide 244.

상술된 바와 같이 가변 패턴을 포함하는 광학 구조물은 백라이트(240)의 출력에서 다른 비균일성뿐만 아니라 도트 패턴을 차폐하기 위한 확산기(248)와 같은 확산기에 대한 요구를 제거할 수 있다. 이와 같이, 확산기(248)는 선택적이다. 사용될 때 선택적 광학 필름(250, 252)은 교차 배열로 배치된 전술된 BEFIII 광학 필름 제품, (DRPF로서 판매되는) 확산 반사 편광 필름 제품 또는 (DBEF로서 판매되는) 거울식 반사 편광 필름 제품 및/또는 그의 다양한 조합과 같은 명도 향상 필름일 수 있고, 모든 것은 미네소타 마이닝 앤 매뉴팩쳐링 컴파니로부터 상용 가능하다.As described above, optical structures comprising variable patterns can eliminate the need for diffusers such as diffuser 248 to shield the dot pattern as well as other non-uniformities at the output of backlight 240. As such, diffuser 248 is optional. When used, the optional optical films 250 and 252 may comprise the aforementioned BEFIII optical film products, a diffusely reflective polarizing film product (sold as DRPF) or a specularly reflective polarizing film product (sold as DBEF) and / or arranged in a cross arrangement. Brightness enhancing films, such as various combinations thereof, may be commercially available from Minnesota Mining and Manufacturing Company.

모조-웨지 백라이트 시스템Imitation-Wedge Backlight System

도28에서, 백라이트(260)는 광원(262) 및 모조-엣지 도파로(264)를 포함한다. 모조-엣지 도파로(264)는 제1 면(266) 및 제2 면9268)을 포함한다. 제1 면은 도17과 관련하여 설명된 광학 구조물(152)과 같은 광학 구조물(270)로 형성될 수 있다. 제2 면은 광원(262)에 평행하게 배열된 다면식 홈 구조물(272)로 형성된다. 다면식 홈 구조물(272)은 전체 내부 반사의 실패를 향상시킴으로써 도파로로부터 광의 발출을 용이하게 한다. 도시되지 않았지만, 백라이트(260)는 또한 제2 면(268) 근처에 배치된 후방 반사기를 포함한다.In FIG. 28, the backlight 260 includes a light source 262 and a pseudo-edge waveguide 264. Imitation-edge waveguide 264 includes a first side 266 and a second side 9268. The first face may be formed of an optical structure 270, such as the optical structure 152 described with reference to FIG. 17. The second face is formed of a multi-faceted groove structure 272 arranged parallel to the light source 262. The multi-sided groove structure 272 facilitates the emission of light from the waveguide by enhancing the failure of total internal reflection. Although not shown, the backlight 260 also includes a back reflector disposed near the second face 268.

다면식 홈 구조물(272)은 가변 각 특성을 구비할 수 있다. 각각의 개개 다면체는 다면체 각을 갖는다. 다면식 홈 구조물(272)이 가변 각 특성을 포함할 때 개개 다면체 각은 다면체에서 다면체까지 변한다. 다면식 홈 구조물(272)의 이러한 배열은 백라이트(260)의 출력에 비균일성의 발생을 감소할 수 있다.The multi-sided groove structure 272 may have variable angular characteristics. Each individual polyhedron has a polyhedron angle. When the polyhedral groove structure 272 includes variable angular properties, the individual polyhedral angles vary from polyhedron to polyhedron. This arrangement of the multi-sided groove structure 272 can reduce the occurrence of non-uniformity at the output of the backlight 260.

도파로(264)가 슬랩 구조물로서 도시되지만, 도파로(264)는 웨지일 수 있다. 더욱이, 다면식 홈 구조물(272)은 예를 들어 몰딩 또는 캐스팅에 의해 도파로(264)에 직접 형성되거나, 또는 다면식 홈 구조물은 슬랩 또는 웨지 도파로에 적층된 광학 필름에 형성될 수 있다. 다면식 홈 구조물은 또한 광원(262)으로부터 거리의 함수로서 밀도가 변할 수 있다.Although waveguide 264 is shown as a slab structure, waveguide 264 may be a wedge. Moreover, the multi-sided groove structure 272 can be formed directly in the waveguide 264 by, for example, molding or casting, or the multi-sided groove structure can be formed in an optical film laminated to the slab or wedge waveguide. The multi-faceted groove structure can also vary in density as a function of distance from light source 262.

본 발명의 다른 변형 및 다른 실시예가 전술된 면에서 본 기술분야에 숙련된 숙련자에게 명백할 것이다. 이러한 설명은 본 발명을 수행하는 최상의 상태를 본 기술분야에 숙련된 숙련자들을 교시할 목적으로 단지 예시로서 설명된다. 상세한 구조 및 방법은 본 발명의 기술 사상 내에서 사실상 변할 수 있고 첨부된 청구범위의 범위 내에서 오는 모든 변경의 독점적 사용은 보존된다.Other variations and other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art in view of the foregoing. This description is described by way of example only for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The detailed structure and method may vary substantially within the spirit of the invention and the exclusive use of all changes coming within the scope of the appended claims is preserved.

Claims (35)

도파로와,With waveguide, 도파로 내부로 광을 유도하도록 도파로에 대해 배치된 광원과,A light source disposed relative to the waveguide to direct light into the waveguide, 도파로의 출력면 및 후방면 중 하나에 형성되고 도파로로부터 광을 발출하도록 배열된 광학 구조물과,An optical structure formed on one of an output face and a rear face of the waveguide and arranged to emit light from the waveguide, 출력면의 근처에 배치된 터닝 필름과,Turning film disposed near the output surface, 후방면 근처에 배치된 후방 반사기를 포함하고,A rear reflector disposed near the rear face, 상기 광학 구조물은 도파로의 출력에 비균일성을 차폐하도록 배열된 가변 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트.And the optical structure comprises a variable characteristic arranged to shield non-uniformity at the output of the waveguide. 제1항에 있어서, 상기 광학 구조물은 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the optical structure comprises a groove. 제2항에 있어서, 상기 홈은 광원에 사실상 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 2, wherein the grooves are arranged substantially parallel to the light source. 제2항에 있어서, 상기 홈은 광원에 사실상 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 2, wherein the grooves are arranged substantially perpendicular to the light source. 제2항에 있어서, 상기 홈은 광원에 대략 0도 내지 대략 90도 사이의 각으로 배열되는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 2, wherein the grooves are arranged at an angle between about 0 degrees and about 90 degrees to the light source. 제2항에 있어서, 상기 홈은 V형 홈, 평평한 홈 및 호형으로 구성되는 형상의 그룹으로부터 선택된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 2, wherein the groove has a shape selected from the group of shapes consisting of a V-shaped groove, a flat groove and an arc shape. 제1항에 있어서, 상기 후방 반사기는 후방면에 직접 고정되는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the back reflector is fixed directly to the back surface. 제1항에 있어서, 상기 후방 반사기는 후방면에 접착식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the back reflector is adhesively coupled to the back surface. 제1항에 있어서, 상기 후방 반사기는 도트 접착 패턴에 의해 후방면에 고정되는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the back reflector is fixed to the rear surface by a dot bonding pattern. 제1항에 있어서, 상기 후방 반사기는 도파로를 통해 후방으로 광의 반사를 향상시키도록 배열된 광학 구조물을 포함하도록 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the back reflector is formed to include an optical structure arranged to enhance reflection of light backward through the waveguide. 제1항에 있어서, 상기 도파로는 웨지 도파로, 슬랩 도파로 및 모조-웨지 도파로 중 하나인 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the waveguide is one of a wedge waveguide, a slab waveguide, and a dummy-wedge waveguide. 제1항에 있어서, 상기 광학 구조물은 도파로에 적층된 광학 필름에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the optical structure is formed on an optical film laminated to the waveguide. 제1항에 있어서, 상기 도파로는 출력면 및 후방면의 각각에 광학 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the waveguide forms an optical structure on each of the output surface and the rear surface. 제1항에 있어서, 상기 가변 특성은 출력면 및 후방면 중 하나에 위치의 함수로서 변하는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the variable characteristic varies as a function of position on one of the output and rear surfaces. 제1항에 있어서, 상기 가변 특성은 도파로의 제1 엣지로부터 도파로의 제2 엣지까지 크기에서 선형으로 감소하는 것을 특징으로 하는 백라이트.The backlight of claim 1, wherein the variable characteristic decreases linearly in magnitude from the first edge of the waveguide to the second edge of the waveguide. 제1 면 및 제2 면을 구비한 광 전달 필름과,A light transmitting film having a first side and a second side; 제1 면에 형성되고 광학 필름의 출력에 비균일성을 차폐하도록 배열된 가변 특성을 포함하는 광학 구조물을 포함하고, 상기 가변 특성은 제1 면 상에 가변 특성의 위치의 함수로서 변하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.An optical structure formed on the first side and comprising variable characteristics arranged to shield non-uniformity in the output of the optical film, the variable characteristics varying as a function of the position of the variable characteristics on the first side Optical film. 제16항에 있어서, 상기 광학 구조물은 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.The optical film of claim 16, wherein the optical structure comprises a groove. 제16항에 있어서, 상기 홈은 광학 필름의 엣지에 사실상 평행하게 배열된 것을 특징으로 하는 광학 필름.The optical film of claim 16, wherein the grooves are arranged substantially parallel to the edge of the optical film. 제16항에 있어서, 상기 홈은 광학 필름의 엣지에 대략 0도 내지 대략 90도 사이의 각으로 배열된 것을 특징으로 하는 광학 필름.17. The optical film of claim 16, wherein the grooves are arranged at an angle between about 0 degrees and about 90 degrees at the edge of the optical film. 제16항에 있어서, 상기 필름의 제2면은 광학 필름의 출력면 및 후방면 중 하나에 고정되도록 형성된 것을 특징으로 하는 광학 필름.The optical film of claim 16, wherein the second surface of the film is formed to be fixed to one of an output surface and a rear surface of the optical film. 제16항에 있어서, 상기 홈은 V형 홈, 평평한 홈 및 호형으로 구성되는 형상의 그룹으로부터 선택된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 필름.17. The optical film of claim 16, wherein the groove has a shape selected from the group of shapes consisting of a V-shaped groove, a flat groove and an arc shape. 제16항에 있어서, 상기 가변 특성은 광학 필름의 제1 엣지로부터 광학 필름의 제2 엣지까지 크기에서 선형으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광학 필름.17. The optical film of claim 16, wherein the variable characteristic decreases linearly in size from the first edge of the optical film to the second edge of the optical film. 제1 면 및 제2 면과,The first and second sides, 제1 면과 제2면 중 하나에 형성되고 렌즈의 출력에 비균일성을 차폐하도록 배열된 가변 특성을 포함하는 광학 구조물을 포함하고, 상기 특성은 상기 면 상에광학 구조물의 위치의 함수로서 변하는 것을 특징으로 하는 렌즈.An optical structure formed on one of the first and second surfaces, the optical structure including variable characteristics arranged to shield non-uniformity at the output of the lens, the characteristics varying as a function of the position of the optical structure on the surface; Lens characterized in that. 제23항에 있어서, 렌즈는 프레넬 렌즈 구조물을 구비하고 광학 구조물은 프레넬 렌즈 구조물에 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈.24. The lens of claim 23, wherein the lens comprises a Fresnel lens structure and the optical structure is formed in the Fresnel lens structure. 제23항에 있어서, 상기 렌즈는 선형 렌즈 구조물 및 원형 렌즈 구조물 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈.The lens of claim 23, wherein the lens comprises one of a linear lens structure and a circular lens structure. 입력면, 후방면 및 출력면과,Input, rear and output surfaces, 입력면, 후방면 및 출력면 중 하나에 형성되고 도파로의 출력에 비균일성을 차폐하도록 배열된 가변 특성을 포함하는 광학 구조물을 포함하고, 상기 특성은 상기 면 상에 광학 구조물의 위치의 함수로서 변하는 것을 특징으로 하는 도파로.An optical structure formed on one of the input surface, the rear surface, and the output surface, the optical structure including a variable characteristic arranged to shield non-uniformity at the output of the waveguide, the characteristic being a function of the position of the optical structure on the surface; Waveguide characterized by changing. 제26항에 있어서, 상기 광학 구조물은 필름에 형성되고 상기 필름은 상기 면에 고정되는 것을 특징으로 하는 도파로.27. The waveguide of claim 26 wherein the optical structure is formed in a film and the film is secured to the face. 제27항에 있어서, 상기 필름은 결합에 의해 상기 면에 고정되는 것을 특징으로 하는 도파로.28. The waveguide of claim 27 wherein the film is secured to the face by bonding. 제26항에 있어서, 상기 광학 구조물은 V형 홈, 평평한 홈 및 호형 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파로.27. The waveguide of claim 26 wherein the optical structure comprises one of a V-shaped groove, a flat groove and an arc shape. 제26항에 있어서, 상기 광학 구조물은 입력 엣지에 수직으로 배열된 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 도파로.27. The waveguide of claim 26 wherein the optical structure comprises grooves arranged perpendicular to the input edge. 제26항에 있어서, 상기 광학 구조물은 입력면에 0도 내지 90도 사이의 각으로 배열된 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 도파로.27. The waveguide of claim 26 wherein the optical structure comprises grooves arranged at an angle between 0 and 90 degrees on the input surface. 제26항에 있어서, 상기 광학 구조물은 패턴으로 분산된 불연속 광학 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 도파로.27. The waveguide of claim 26 wherein the optical structure comprises discrete optical structures dispersed in a pattern. 제26항에 있어서, 상기 광학 구조물은 후방면 및 출력면의 각각에 형성되는 것을 특징으로 하는 도파로.27. The waveguide of claim 26 wherein the optical structure is formed on each of the rear surface and the output surface. 제26항에 있어서, 상기 후방면은 다면체로 형성되고 광학 구조물은 출력면에 형성된 것을 특징으로 하는 도파로.27. The waveguide of claim 26 wherein the rear face is formed of a polyhedron and the optical structure is formed on the output face. 제26항에 있어서, 상기 가변 특성은 상기 면 상에 가변 특성의 위치의 함수로서 변하는 것을 특징으로 하는 도파로.27. The waveguide of claim 26 wherein the variable characteristic varies as a function of the position of the variable characteristic on the face.
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