KR100654652B1 - 프로그램된 광학 구조를 갖는 광학 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 광 가이드 또는 광학 필름 등과 같은 광학 요소에는 예정된, 프로그램된 패턴의 광학 구조가 형성된다. 이 광학 구조는 광 가이드의 출력부에 있어서의 불균일성을 선택적으로 교정하도록 배열될 수 있으며, 또는 다른 경우에는 디스플레이의 성능을 강화시키도록 배열될 수 있다.

Description

프로그램된 광학 구조를 갖는 광학 요소{OPTICAL ELEMENT HAVING PROGRAMMED OPTICAL STRUCTURES}
본 발명은 광학 요소에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 광 가이드(light guide)와, 광학 필름, 그리고 디스플레이 장치에 사용하기에 적합하고 프로그램된 광학 구조를 갖는 그 밖의 광학 요소에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD) 장치 등과 같은, 후면 발광 디스플레이 장치는 일반적으로 쐐기형 광 가이드를 사용한다. 이 쐐기형 광 가이드는 냉음극 형광 램프(CCFL) 등과 같은 실질적인 선형 광원의 빛을 거의 평면인 출력부에 연결한다. 이 평면형 출력부는 그 후 LCD를 조명하는 데 사용된다.
후면 발광 디스플레이의 성능의 한 가지 척도는 그것의 균일성이다. 사용자는 디스플레이의 한 영역과 다음 영역의 비교적 작은 디스플레이 휘도의 차를 쉽게 인식할 수 있다. 비교적 작은 불균일성도 디스플레이의 사용자에게는 매우 눈에 거슬릴 수 있다.
불균일성을 은폐하거나 억제하기 위하여, 광 가이드에서 나가는 빛을 확산시키는 표면형 확산기 또는 벌크형 확산기들이 종종 사용된다. 그러나, 이러한 확산은 또한 빛이 바람직한 시야 축선으로부터 멀리 떨어진 곳을 향하게 한다. 그 결과, 디스플레이 장치의 다른 성능 척도인 디스플레이의 휘도가 바람직한 시야 축선을 따라 전반적으로 감소할 수 있다.
불균일성과는 달리, 주관적인 관점에서 비교적 작은 전체 휘도의 증가 또는 감소는 디스플레이의 사용자에 의해 쉽게 인식되지 않는다. 그러나, 디스플레이 장치 설계자는 객관적인 측정에 의해서만 인지될 정도로 작은 감소 등의 전체 휘도의 최소 감소에도 실망한다. 이는 디스플레이 휘도와 디스플레이의 전력 조건이 밀접하게 관련되어 있기 때문이다. 만약 전체 휘도가 필요 전력을 증가시키지 않으면서 증가될 수 있다면, 설계자는 실제적으로 디스플레이 장치에 보다 작은 전력을 할당할 수 있는 동시에, 여전히 허용가능한 수준의 휘도를 얻을 수 있다. 이는 배터리로 전력이 공급되는 휴대용 장치의 경우, 작동 시간을 더 길게 연장시킨다.
본 발명에 따르면, 광 가이드 또는 광학 필름 등과 같은 광학 요소에는 소정의 프로그램된 광학 구조의 패턴이 형성된다. 광학 구조는 광 가이드의 출력부에 있어서의 불균일성을 선택적으로 교정하도록 배열되거나, 그렇지 않으면 소정의 설계 방식으로 디스플레이의 성능에 영향을 미치도록 될 수 있다.
본 발명의 제1 양태에서, 제1 표면, 제2 표면, 제1 에지 및 제2 에지를 구비하는 광투과성 필름에는 그 제1 면에 복수 개의 광학 구조가 형성된다. 이 복수 개의 광학 구조는 예정된 패턴으로 제1 면 상에 배열되며, 각 광학 구조는 진폭, 주기 및 종횡비로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 특성을 갖는다. 각 특성은 제1 에지와 제2 에지 사이에 있는 필름의 예정된 제1 위치에 대해서 제1의 값 을 갖고, 상기 필름의 제1 에지와 제2 에지 사이에서 상기 예정된 제1 위치와는 다른 필름의 예정된 제2 위치에 대해서는 상기 제1의 값과는 다른 제2의 값을 갖는다.
발명의 다른 양태에서, 본 발명에 따른 구조는, 예컨대 광 가이드 쐐기 등과 같은 두꺼운 광학 요소의 일부이다. 상기 구조는 사출 성형, 압축 성형을 통해서 또는 상기 구조를 구비하는 필름에 추가의 광학 요소를 접합시킴으로써 두꺼운 광학 요소에 구현된다.
본 발명의 많은 장점 및 특징은 동일 도면 부호가 동일 요소를 지시하고 있는 첨부 도면을 참고로 하는 본 발명의 여러 바람직한 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 적합하게 된 조명 장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따라 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하는 광학 필름의 사시도이며,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하는 광학 필름의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 동위상(同位相)으로 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하는 광 가이드 쐐기의 사시도이며,
도 5는 도 4의 선 5-5을 따라 취한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 역위상으로 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하는 광 가이드 쐐기의 사시도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하는 선형 렌즈 구조체의 사시도이고,
도 8은 본 발명의 바람직한 변형예에 따라 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하는 광학 필름의 사시도이며,
도 9는 본 발명의 바람직한 변형예에 따라 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하는 광학 필름의 사시도이고,
도 10은 본 발명의 바람직한 변형예에 따라 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하는 광학 필름의 사시도이며,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상단면에는 제1 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하고 바닥면에는 제2 프로그램된 패턴의 광학 구조를 포함하는 광 가이드의 측면도이다.
복수 개의 바람직한 실시예, 더 상세히 말하면 랩톱 컴퓨터의 디스플레이 또는 데스크톱의 평판 디스플레이 등과 같은 평판 디스플레이 장치에 일반적으로 사용되는 후면 발광 시스템에서 사용하기에 적합한 광학 필름 또는 광 가이드와 관련하여 본 발명을 설명한다. 그러나, 본 발명의 용도가 그렇게 제한되는 것은 아니며, 당업자라면 사실상 모든 광학 시스템, 예컨대 투사 스크린 장치 및 평판 텔레비젼에도 그 용법이 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본원에 설명된 실시예들은 발명의 넓은 범위를 제한하는 것으로 취급되어서는 안된다.
도 1을 참조하면, 조명 시스템(10)은 광원(12); 광원 리플렉터(14); 출력 표면(18), 후면(20), 입력 표면(21)과 단부 표면(22)을 구비한 광 가이드(16); 후면(20)에 인접한 리플렉터(24); 제1 광방향 변경 요소(light redirecting element)(26); 제2 광방향 변경 요소(28) 및 반사 편광기(30)를 포함한다. 광 가이드(16)는 쐐기형, 그것의 변형 또는 슬랩(slab)형일 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 광 가이드의 목적은 광원(12)으로부터의 빛을 광원(12)보다 더 넓은 영역에 걸쳐서, 더 상세히 말하자면 실질적으로 출력 표면에 의해 형성되는 전체 영역에 걸쳐서 확산시키는 것이다. 또한, 광 가이드(16)는 이러한 일을 콤팩트하고 얇은 패키지 내에서 수행하는 것이 바람직하다.
광원(12)은 빛을 광 가이드(16)의 에지면(21)에 입력하는 CCFL일 수 있으며, 램프 리플렉터(14)는 광원(12)을 둘러싸서 램프 공동을 형성하는 반사성 필름일 수 있다. 리플렉터(24)는 광 가이드(16)의 뒤쪽에 있으며, 예컨대 램버티안(lambertian) 필름, 정반사 필름 또는 이들의 조합체 등과 같은 효과적인 후방 리플렉터일 수 있다.
도시된 실시예에서, 에지 결합광(edge-coupled light)은 입력 표면(21)으로부터 단부면(22)을 향해 전파되며, 내부 전반사(TIR)에 의해 억류된다. 상기 빛은 내부 전반사의 누설(frustration of TIR)에 의해 광 가이드(16)로부터 추출된다. 광 가이드(16) 내에 억류된 광선은 각각 내부 전반사 바운스(bounce)를 갖는 상부벽의 평면 및 바닥벽의 평면에 대하여 그 입사각이 쐐기각 때문에 증가된다. 따라서, 빛이 더 이상 내부 전반사에 의하여 수용되지 않기 때문에, 빛은 결국 출력 표 면(18) 밖으로 스침각(glancing angle)으로 굴절된다. 광선 중 일부는 후면(20) 밖으로 추출된다. 이들 광선은 후방 리플렉터(24)에 의해 광 가이드(16) 안으로 재반사되고 광 가이드(16)를 통과한다. 제1 광방향 변경 요소(26)는 전향 필름(turning film)으로서 배열되어, 바람직한 시야 방향에 거의 평행한 방향을 따라 출력 표면(18)에서 나온 이들 광선의 방향을 전환시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 광방향 변경 요소(26)는 바람직한 시야 방향을 따라 광 가이드(16)에서 나온 빛을 굴절 및 반사시키는 프리즘(도시 생략)이 형성된 입력 표면(34)과 출력 표면(32)을 구비하는 광투과성 광학 필름일 수 있다. 상기 프리즘(prism)은 거의 균일한 형상을 갖거나 또는 그 내용이 본원에 명백히 참조로 포함되어 있고 "가변각의 프리즘을 구비한 광학 필름(OPTICAL FILM WITH VARIABLE ANGLE PRISMS)" 이란 명칭으로 본원과 동일자로 출원되었던 공동 양도된 미국 특허 출원(대리인 사건 번호 28724/35320)에 개시된 바와 같이 불균일한 형상을 가질 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제2 광방향 변경 요소(28)는 모든 조명 시스템(10)의 구조에서 필요로 하는 것은 아니다. 시스템(10)에 포함되는 경우, 제2 광방향 변경 요소는 확산기, 렌티큘러 스프레더(lenticular spreader) 또는 예컨대 미네소타주 세인트 폴에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 컴패니로부터 (BEFIII로서) 시판되는 3M 휘도 강화용 필름 제품 등의 휘도 강화용 필름 등과 같은 프리즘 필름일 수 있다. 반사 편광기(30)는 무기 액정 편광 필름, 고분자 액정 편광 필름 또는 콜레스테릭(cholesteric) 액정 편광 필름일 수 있다. 적절한 필름으로 는 3M 확산 반사형 편광 필름 제품(DRPF로 판매됨)이나 정반사형 편광 필름 제품(DBEF로 판매됨)이 있으며, 이들 모두는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 컴패니로부터 시판된다. 또한, 적어도 제2 광방향 변경 요소(28) 및 반사 편광기(30), 그리고 가능하다면 제1 광방향 변경 요소(26)는 단일 광학 요소로 통합될 수 있다. 그 내용이 본원에 명백히 참조로 포함되어 있으며 "디스플레이 조명 장치 및 그 휘도를 강화시키는 방법(DISPLAY ILLUMINATION DEVICE AND METHOD OF ENHANCING BRIGHTNESS IN A DISPLAY ILLUMINATION DEVICE)"이란 명칭으로 본 출원과 동일자로 출원되었던 공동 양도된 미국 특허 출원(대리인 사건 번호 28724/35321)에는 복수 개의 상기 복합형 광학 구조가 개시되어 있다.
광 가이드(16) 등과 같이 광 가이드가 백라이트에 사용되는 경우, 광 가이드로부터의 빛의 출력은 불균일한 것이 일반적이다. 이러한 불균일성은 종종 입력 표면(21) 부근에 집중될 수 있다. 이러한 광 가이드의 용례에 있어서의 결함을 은폐하기 위해, 일반적으로 광 가이드의 출력 표면을 덮는 확산기가 사용된다. 그러나, 확산기는 디스플레이의 전반적인 휘도를 감소시키는 경향이 있으며, 상기 결함의 전부를 충분히 은폐할 수는 없다.
이제 도 2를 참조하면, 동위상 가변 진폭 패턴을 포함하는 필름이 도시되어 있다. 전술된 패턴은 쐐기의 상부면이나 바닥면에, 평면 필름(plano film)에 또는 이하에 기술되는 바와 같이 전향 필름에 형성될 수 있다. 이러한 관점에서, 제1 광방향 변경 요소(26)의 입력 표면(34)에 프리즘이 형성되는 것 이외에도, 출력 표면(32)에 광학 구조가 형성될 수 있다. 더 상세히 말하면, 제1 광방향 변경 요소(26)는 제1 에지(36)와 제2 에지(38)를 구비한다. 소정의 패턴(42)으로 정렬된 복수 개의 광학 구조(40)는 제1 에지(36)로부터 제2 에지(38)를 향해 연장된다. 각각의 광학 구조(40)는 진폭, 주기 및 피크(44)와 밸리(46)의 종횡비 등과 같은 복수 개의 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 패턴(42)은 예컨대, 광학 구조(40) 사이의 피치(p) 등과 같은 특성을 가질 수 있다. 도 2의 광학 구조(40)는 진폭의 변화를 갖는 것으로 도시되어 있다. 제1 광방향 변경 요소(26)의 용례에 있어서, 홈은 진폭이 광원(12)에 수직하게 변화하도록 배열된다.
계속해서 도 2를 참조하면, 상기 패턴(42)의 범위 내에서, 광학 구조(40)는 제1 에지(36)에서 더 큰 진폭을 갖도록 형성되고 제2 에지(38)를 향할수록 진폭이 감소하는 것으로 관찰된다. 진폭이 보다 큰 곳에서는 표면의 경사가 보다 크기 때문에, 홈의 축을 따라 보다 많은 광 파워(optical power)가 발생된다. 그 후, 이러한 패턴의 광 파워는 제1 에지(36)로부터의 거리의 함수로서 감소한다. 상기 광학 구조(40)와 패턴(42)의 배열은 의도적인 것이다. 언급한 바와 같이, 광 가이드(16)의 출력부측에서의 불균일성은 입력 표면(21) 부근에 집중되며, 아울러 입력 표면(21)으로부터 더 멀리 떨어질수록 더 적은 불균일성이 존재한다. 따라서, 광학 구조(40) 및 패턴(42)은 제1 에지(36) 부근에서 더 많은 확산을 일으키도록 배열된다. 용례에서, 제1 에지(36)는 광 가이드(16)의 입력 표면(21)에 거의 인접하게 배치될 것이다. 패턴(42)은 도시된 바와 같이 균일한 피치(P)를 가지며, 광학 구조(40)의 깊이는 제2 에지(38) 방향으로 0이 될 때까지 감소한다. 이러한 패턴은 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 임의의 도구 타입으로 생성될 수 있다.
광선 추적 기술 및 그 밖의 분석 기술을 사용하면, 광 가이드(16)의 출력부에서 관찰되는 특정한 불균일성을 가장 잘 교정하는 광학 구조(40) 및 패턴(42)의 특정 배열을 결정할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 즉, 광학 구조(40) 및 패턴(42)의 하나 이상의 특성은 특정한 불균일성을 교정하도록 맞추어질 수 있다. 제1 광방향 변경 요소(26)와 관련하여 전술한 바와 같이, 광학 구조(40) 및 패턴(42)은 입력 표면(21) 부근에서 광 가이드(16)의 출력부에 광 파워를 제공하여, 입력 표면(21) 부근에서 발생할 수 있는 불균일성을 은폐하였다. 입력 표면(21)으로부터 먼쪽에는 광 파워가 거의 제공되지 않으므로, 일반적으로 입력 표면(21)으로부터 더 멀리 있을수록 광 가이드(16)에서는 보다 약한 강도의 불균일성이 관측된다. 이러한 방식으로, 불균일성을 은폐하거나 억제할 필요가 가장 큰 곳에는 광 파워가 제공되고, 아울러 은폐할 불균일성이 더 적은 곳에는 보다 적은 광 파워가 제공된다. 또한, 광학 구조를 추가하거나 및/또는 광학 구조의 특성을 변경함으로써, 사실상 어디에서든지 광 가이드의 출력부에 광 파워를 추가할 수 있다. 또한, 광 파워의 추가는 균일할 필요가 없다. 대신에, 결함을 은폐하거나 특정 광학 효과를 발생시키는 것을 보조할 필요가 있다면, 광 파워가 필요에 따라 추가되어 광 가이드의 출력 영역을 이산시킬 수 있다.
TIR의 누설을 이용하여 작동되는 일부의 쐐기형 광 가이드와 평면형 광 가이드는 그 후면에 추출기 패턴을 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 추출기 패턴은 광 가이드의 후면에 배치된 흰점들의 패턴이다. 이들 점 중 하나에 입사하는 빛은 흰점에 의해 확산 반사되며, 이렇게 반사된 빛 중 일부는 광 가이드를 나가게 된다. 광 가이드로부터 빛을 추출하는 이러한 방법의 확산 특성에도 불구하고, 상기 점들의 패턴 그 자체를 광 가이드 출력부에서 볼 수 있다. 따라서, 일반적으로 점의 패턴을 감추기 위해 추가의 확산이 제공된다.
도 3에는 추출기 필름(50)이 도시되어 있다. 소정의 패턴(56)으로 배치된 복수 개의 광학 구조(54)가 상기 추출기 필름의 표면(52)에 형성된다. 광학 구조(54)는 광 가이드로부터의 빛을 추출하는 흰점의 패턴을 대신하도록 배열되어야 한다. 도 3에는 원 또는 점으로 도시되어 있지만, 광학 구조(54)는 어떤 특정한 형상에 집합적으로 제한되지 않으며, 패턴(56)의 범위 내에서 어떤 한 가지 특정 형상에 제한되지도 않는다. 따라서, 광학 구조(54)는 프리즘, 직선, 점, 정사각형, 타원 또는 일반적인 임의의 형상일 수 있다. 또한, 광학 구조(54)는 패턴(56)의 범위 내에서 전체적으로 매우 인접하게, 예컨대 서로 약 50 내지 100 ㎛로 간격을 두고 배치되어 있는 점의 패턴 범위 내에 있는 점들 보다 더욱 인접하게 배치될 수 있다. 이와 같이 광학 구조(54)를 매우 인접하게 간격 배치함으로써, 보통 흰점의 패턴을 숨기는데 필요한 광 가이드의 출력에 있어서의 확산의 필요성을 줄이거나 없앤다. 또한, 본 발명은 광 가이드의 경사를 마이크로 수준으로 변화시킬 수 있게 한다. 즉, 광 가이드의 경사를 국부적으로 증가 또는 감소시킬 수 있다. 광선이 큰 정(正)의 경사부(higher positive slope)에 부딪힐 때는, 공칭 쐐기각으로 부딪힐 때보다 더 빠르게 광 가이드로부터 추출될 것이다.
지금까지는 광학 필름에 관하여 설명하였지만, 본 발명은 광 가이드 쐐기 자체에 대한 용례가 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 광 가이드(60)는 입력 표면(62)과 출력 표면(64)과 후면(66)을 구비한다. 입력 표면(62)은 광원(도시 생략) 부근에 배치되도록 배열되어, 입력 표면(62)으로 입사하는 빛의 공급원을 제공한다. 입력 표면(62)으로 입사하는 빛은 TIR의 누설로 인해 광 가이드(60) 내에서 출력 표면(64) 밖으로 추출된다. 전술한 바와 같이, 광 가이드(60)로부터의 광 출력, 특히 입력 표면(62) 부근의 광 출력에는 불균일성이 존재하는 것이 일반적이다.
계속해서 도 4 및 도 5를 참조하면, 확산이 광 가이드(60)의 후면(66)에 추가되고, 또한 그 강도는 입력 표면(62)으로부터 먼쪽까지 이르도록 조정된다. 즉, 후면(66)은 입력 표면(62) 부근에서는 확산 추출을 제공하고 입력 표면(62)으로부터 먼쪽에서는 0이 될 때까지 테이퍼지도록 배열된 동위상 광학 구조(68)로 형성된다. 또한, 이 패턴은 테이퍼지지 않거나, 즉 전체 표면에 걸쳐서 일정하거나, 0으로부터 증가하거나, 무작위로 변화하거나, 또는 불연속 영역에서 분산될 수 있다. 또한, 광학 구조는 도 6에 도시되어 있는 광 가이드(60')의 후면(66')에 형성된 광학 구조(68')와 같은 역위상일 수 있다. 또한, 광학 구조의 패턴은 후면(66)에 형성된 패턴과는 별도로 또는 그에 관련하여 출력 표면(64)에 형성될 수 있다고 이해될 것이다. 광학 구조를 제공하는 전반적인 목적은 불균일성이 일어날 수 있는 어떤 곳에서든지 광 가이드의 출력의 불균일성을 최소화하는 효과를 달성하는 것이며, 도 4 및 도 5에 도시된 광 가이드(60)의 경우, 불균일성은 주로 입력 표면(62)에서 나타난다.
도 5를 참조하면, 광학 구조(68)는 광학 필름(70)의 표면(72)에 형성될 수 있다. 그 후, 광학 필름(70)은 자외선(UV) 경화 접착제, 감압 접착제 또는 그 밖의 적절한 접착제를 사용하여 광 가이드(60)의 쐐기형 구조에 결합될 수 있다. 선택적으로, 쐐기는 벌크형으로 성형되어 후면(66)에서 광학 구조(68)를 포함할 수 있다.
전술한 설명으로부터 좀더 일반적으로 이해되는 바와 같이, 광학 구조는 사실상 임의의 형상으로 광학 필름에 형성될 수 있으며, 이 광학 필름은 예컨대 접합에 의해 광 가이드 또는 그 밖의 벌크형 광학 요소에 결합된다. 예컨대, 눈부심 감소, 앤티-웨트아웃(anti-wetout), 프레넬 및 광학 필름의 표면에 형성될 수 있는 사실상 그 밖의 모든 구조가 필름에 쉽게 복제된 후, 필름은 다른 광학 요소에 결합될 수 있다.
프로그램된 광학 구조를 포함하는 필름은 마이크로 복제 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 이러한 제조 공정에서는, 예컨대 금속 롤에 패턴을 새겨넣어 마스터를 제조하며, 이 마스터는 압출 성형, 성형과 경화, 압인가공 및 그 밖의 적절한 공정으로 필름을 제조하는 데 사용된다. 선택적으로, 필름은 압축 성형되거나, 사출 성형되거나 또는 롤 성형될 수 있다. 마이크로 복제에 바람직한 장치 및 그 방법은 그 내용이 본원에 명백히 참조로 포함되어 있고 "결함 감소 표면을 구비한 광 필름 및 그 제조 방법(OPTICAL FILM WITH DEFECT-REDUCING SURFACE AND METHOD OF MAKING SAME" 이란 명칭으로 출원되었던 공동 양도된 미국 특허 출원(대리인 사건 번호 7780.374 US01)에 개시되어 있다.
본 발명의 전술한 특징의 일례로서, 도 7을 참조하면 선형 프레넬 렌즈 또는 프리즘(80)은 거의 평탄한 입력 표면(82)과 출력 표면(84)을 구비한다. 출력 표면(84)에는 렌즈 구조(86)가 형성되며, 이 렌즈 구조(86) 위에는 추가의 광학 구조(88)가 덧붙여진다. 광학 구조(88)는 진폭, 주기 및 종횡비 등과 같은 특성을 가지며, 이러한 특성은 렌즈(80)의 제1 에지(90)로부터 렌즈(80)의 제2 에지(92)에 이르기까지 변화한다. 렌즈(80)는 벌크형으로 형성되거나, 또는 도 7에 도시된 바와 같이 광학 구조(88)를 포함한 렌즈 구조가 필름(94) 상에 형성되고 그 후 이 필름이 벌크형 광학 기판(96)에 접합된다.
이제 도 8을 참조하면, "V"형 도구를 이용하여 형성된 가변 진폭 패턴(102)을 포함하는 필름(100)이 도시되어 있다. 이 패턴(102)은 필름(100)의 상부면 및/또는 바닥면에 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 이 패턴은 쐐기 또는 슬랩에 형성될 수 있다. 필름(100)은 제1 에지(104)와 제2 에지(106)를 구비한다. 상기 패턴(102)으로 정렬된 복수 개의 광학 구조(108)가 제1 에지(104)로부터 제2 에지(106)를 향해 연장된다. 각각의 광학 구조(108)는 진폭, 주기 및 종횡비 등과 같은 복수 개의 특성을 가질 수 있다. 또한, 패턴(102)은 예컨대 광학 구조(108) 사이의 간격을 한정하는 피치(p) 등과 같은 특성을 가질 수 있다. 도 8에 도시된 광학 구조(108)는 진폭이 변화하는 것으로 도시되어 있다. 필름(100)의 용례에서는, 필름(100)을 포함하는 광 가이드의 광원에 수직하게 진폭이 변화하도록 홈이 배열될 수 있다.
계속해서 도 8을 참조하면, 광학 구조(108)는 패턴(102)의 범위 내에서 제1 에지(104)에서는 진폭이 크고 제2 에지(106)를 향할수록 진폭이 감소하도록 형성된다. 진폭이 보다 큰 곳에서는 표면의 경사가 보다 크기 때문에, 홈의 축선을 따라 보다 많은 광 파워가 발생된다. 그 후, 이러한 패턴의 광 파워는 제1 에지(104)로부터의 거리의 함수로서 감소한다. 이와 같은 광학 구조(108)와 패턴(102)의 배열은 의도적인 것이다.
도 9 및 도 10에는 필름(110, 112)이 각각 도시되어 있다. 필름(110)과 필름(112)은 필름(100)과 동일한 특성을 가지며, 이들 사이에 유사한 요소를 설명하는 데에는 유사한 도면 부호가 사용된다. "V"형 도구를 사용하여 만들어진 패턴과는 달리, 도 9의 필름(110)은 구부러진 노우즈 공구를 이용하여 형성된 광학 구조(116)의 패턴(114)을 갖는다. 도 10의 필름(112)은 정방형 노우즈 공구를 이용하여 형성된 광학 구조(120)의 패턴(118)을 갖는다. 패턴(114, 118)은 전술한 바와 같이 필름(110, 112)의 표면(들)에 광 파워를 제공하도록 배열된다. 거의 모든 형상의 공구가 필름의 표면(들)에서 바람직한 양 및 형태의 광 파워를 얻도록 선택된 특정한 공구와 함께 사용될 수 있다고 이해된다.
도 11에 예시된 광 가이드(121)에 있어서, 바닥 표면(126)에는 광학 구조(124)의 제1 패턴(122)이 형성되고, 쐐기(134)의 상부 표면(132)에는 광학 구조(130)의 제2 패턴(128)이 형성된다. 제1 패턴(122)은 쐐기(134)로부터 빛을 추출하는 것을 용이하게 하도록 배열되고, 아울러 제2 패턴(128)은 쐐기로부터의 광 출력에서 불균일성을 은폐하도록 배열될 수 있다. 그러나, 쐐기(134)에 구현되는 패턴은 쐐기(134)로부터 얻어지는 바람직한 광 출력에 따라 결정된다고 이해될 것이다. 또한, 전술한 바와 같이 먼저 패턴(122, 128)이 광학 필름에 마련된 후, 이 필름은 예컨대 접합에 의해 쐐기에 결합된다. 다른 형태에서는, 표면(122, 128)은 쐐기와 함께 사출 성형된다.
본 발명의 또 다른 변형예 및 수정예는 전술한 설명을 고려하면 당업자에게 명백한 것이다. 이 설명은 단지 예시적으로 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 가장 좋은 예를 당업자에게 교시하기 위한 것이다. 방법 및 구조의 세부 사항은 실질적으로 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변경될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 모든 변형예는 독점적으로 사용된다.

Claims (27)

  1. 제1 표면과;
    상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면; 그리고
    상기 제1 표면에 형성되는 복수 개의 프리즘 홈
    을 포함하며, 상기 프리즘 홈은 각각 홈 축선을 갖고, 각각의 축선은 실질적으로 서로 평행하며, 이들 홈 축선은 입력 에지 표면에 실질적으로 수직하게 배치되도록 배열되고,
    상기 복수 개의 프리즘 홈 각각은 각주(角柱), 직선, 점, 정사각형 및 타원 등의 복수 개의 불연속적인 또는 연속적인 광학 구조를 포함하도록 형성되며, 상기 복수 개의 광학 구조는 프리즘 홈에 광 파워(optical power)를 제공하고, 각 광학 구조는 진폭, 피치 및 종횡비 등의 특성을 가지며, 이 특성은 상기 입력 에지 표면으로부터 상기 홈 축선을 따른 위치의 함수로서 동위상 방식으로 또는 역위상 방식으로 변화하는 것인 광학 요소.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 파워는 상기 홈의 축선을 따라 상기 입력 에지 표면에 보다 가까운 위치에서 보다 크도록 구성되는 것인 광학 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 광학 요소를 마련하는 단계와;
    홈이 실질적으로 백라이트의 광원에 수직하게 그리고 상기 광원의 출력 경로 내에서 정렬되도록 상기 광학 요소를 배치하는 단계
    를 포함하는 백라이트의 광 출력에서의 결함을 감소시키는 방법.
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