KR100830261B1 - 구조화된 면을 구비한 백라이트 - Google Patents

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.

백라이트, 도파로, 광학 구조물, 후방면, 출력면, 터닝 필름, 광원

Description

구조화된 면을 구비한 백라이트 {BACKLIGHT WITH STRUCTURED SURFACES}

본 발명은 일반적으로 백라이트에 관한 것이고, 특히 하나 이상의 도파로(lightguide)의 표면에서 광학 구조물로 형성된 도파로를 포함하는 백라이트에 관한 것이다.

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.

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.

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 디스플 레이 장치의 다른 성능 측정요소이다.

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.

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.

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 소정 의 위치보다 상이한 필름 상에 제2 소정의 위치에 대해 제1 수치와 상이한 제2 수치를 갖는다.

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.

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.

도1은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 조명 장치의 사시도이다.

도2는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 광학 구조들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조들의 프로그램된 패턴을 병합하는 도파로 웨지의 사시도이다.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조들의 동상(in-phase) 프로그 램된 패턴을 병합하는 도파로 웨지의 사시도이다.

도7은 도6의 선 7-7을 따라 취한 단면도이다.

도8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조물들중의 이위상(out-of-phase) 프로그팸된 패턴을 병합하는 도파로 웨지의 사시도이다.

도9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조물들의 프로그램된 패턴을 병합하는 선형 렌즈 구조물의 사시도이다.

도10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 광학 구조물들의 프로그램된 패턴을 병합하는 원형 렌즈 구조물을 나타내는 개략적 평면도이다.

도11은 도10에 도시된 원형 렌즈 구조물을 나타내는 개략 사시도이다.

도12는 본 발명의 대체한 양호한 실시예에 따라 광학 구조물의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름이 사시도이다.

도13은 본 발명의 대체한 양호한 실시예에 따라 광학 구조물들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.

도14는 본 발명의 대체한 양호한 실시예에 따라 광학 구조물들의 프로그램된 패턴을 병합하는 광학 필름의 사시도이다.

도15는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 상부면에서 광학 구조물들의 제1 프로그램된 패턴과 바닥면에서 광학 구조물들의 제2 프로그램된 패턴을 병합하는 도파로의 사시도이다.

도16은 도15에 도시된 도파로를 도시한 측면도이다.

도17은 본 발명의 양호한 실시예에 따라 백라이트의 분해 사시도이다.

도18은 본 발명의 양호한 실시예에 따라 백라이트의 분해 사시도이다.

도19는 도17에 도시된 백라이트용 광 출력 분포를 도시한 도면이다.

도20은 도18에 도시된 백라이트용 광 출력 분포를 도시한 도면이다.

도21은 종래 기술에 따라 백라이트를 도시한 측면도이다.

도22는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 백라이트를 도시한 측면도이다.

도23 내지 도28은 본 발명의 양호한 실시예에 따라 백라이트의 다양한 구성을 도시한 측면도이다.

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.

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)를 포함한다. 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.

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.

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.

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.

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 향상시키 는 방법"이라는 발명의 명칭으로 1999년 10월 8일 출원된 공동 양도된 미국 특허 출원 제09/415,100호는 몇몇의 이러한 결합된 광학 구조물을 설명한다.

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.

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.

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 있 다. 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)

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.

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.

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.

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 제 공하기 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.

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.

본 발명은 미세 수준에서 도파로의 경사의 변화를 위해 허용되고 제공된다. 즉, 도파로의 경사는 미세 수준에서 광학 구조물의 추가에 의해 국부적으로 증가되 거나 감소될 수 있다. 광선이 더 큰 양의 경사를 타격할 때 만약 공칭 웨지각을 타격하는 것보다 더 신속히 도파로로부터 발출된다.

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.

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 비균일성을 최소화하는 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.

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.

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.

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 발명의 명칭으로 1999년 2월 9일 출원된 공동 양도된 미국 특허 출원 제09/246,970호에 설명되고, 이것의 개시물이 본 명세서에 명백하게 참고로 병합된다.

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.

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.

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.

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.

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 및 형상을 달성하도록 선택된 특정 도구가 사용될 수 있는 것을 이해해야 한다.

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.

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 출력 면에 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.

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.

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.

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.

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.

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. 이러 한 구조는 "광학 필름"이라는 발명의 명칭의 전술된 미국 특허 출원 제09/025,183호에 개시되고 설명된다.

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.

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.

상술된 바와 같이, 변화는 도파로의 출력면 또는 후방면 각각에 형성된 광학 구조물(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.

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 균일하 게 형성될 수 있다.

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.

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 구조 물일 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.

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.

도파로의 후방면의 홈

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.

도파로(164)의 후방면(172) 상에 형성된 광학 구조물을 구비하여 추가적 광 은 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.

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.

도파로의 출력면의 홈

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.

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.

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.

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 도파 로(224)의 출력면(230)에 적층된 광 전달 필름에 형성될 수 있다.

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.

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.

재생 백라이트 시스템

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.

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.

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.

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.

도파로(244)는 (도시되지 않은) 광학 구조물로 형성된 출력면(255)을 구비한다. 광학 구조물은 상술된 바와 같이 가변 패턴을 구비할 수 있다. 광학 구조물 은 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.

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.

모조-웨지 백라이트 시스템

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.

다면식 홈 구조물(272)은 가변 각 특성을 구비할 수 있다. 각각의 개개 다 면체는 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.

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.

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.

Claims (35)

1. 제1 면과,

   제1 면에 대향한 제2 면과,

   제1면과 제2 면 사이에 연장된 입력 엣지면과,

   제1 면에 형성된 복수의 프리즘 홈을 포함하고,

   상기 프리즘 홈 각각은 홈축을 갖고, 각각의 홈축은 서로 홈축에 대해 정렬되고, 상기 홈축은 입력 엣지면에 사실상 수직으로 배치되도록 배열되고, 복수의 프리즘 홈 각각은 프리즘 홈의 광학 특징에 영향을 주는 특성을 갖고, 상기 특성은 적어도 프리즘 홈의 진폭, 영상비 또는 핏치이고, 상기 특성은 입력 엣지면으로부터 연장하는 홈축을 따라 위치의 함수로서 변하는 도파로.
2. 제1항에 있어서, 인접한 프리즘 홈의 특성의 변화는 동상(in-phase) 및 이위상(out-of-phase) 중 하나인 도파로.
3. 제1항에 있어서, 상기 특성은 입력 엣지면에 더 근접하게 배열된 위치에서 홈축을 따라 더 큰 수치를 갖도록 배열되는 도파로.
4. 제1항에 있어서, 상기 특성은 홈축의 길이를 따라 불연속적인 특성의 변화를 포함하는 도파로.
5. 제1항에 있어서, 상기 특성에서의 변화는 홈축의 길이를 따라 연속적인 특성의 변화를 포함하는 도파로.
6. 제1항에 있어서, 상기 특성은 프리즘 홈의 광출력에 관한 것이고, 광출력은 입력 엣지에 더 근접하게 배열된 홈축 상의 위치로부터 입력 엣지로부터 더 멀리 배열된 홈축 상의 위치까지 홈축을 따라 제1 수치로부터 제1 수치보다 더 작은 제2 수치까지 경사진 도파로.
7. 제1항에 있어서, 제2 면에 형성된 복수의 프리즘 홈을 포함하는 도파로.
8. 제1항에 있어서, 상기 홈축은 사실상 평행한 도파로.
9. 제1항에 있어서, 상기 특성은 진폭을 포함하고, 상기 진폭은 홈축을 따라 변하는 도파로.
10. 제1항에 있어서, 광출력은 입력 엣지에 더 근접하게 배열된 홈축 상의 위치로부터 입력 엣지로부터 더 멀리 배열된 홈축 상의 위치까지 홈축을 따라 제1 수치로부터 제1 수치보다 더 작은 제2 수치까지 경사진 도파로.
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