KR101220070B1 - 얇은 프로파일을 가진 에지 발광 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

디스플레이용 에지 발광 백라이트 유닛이 제공된다. 일 실시예에서, 백라이트 유닛은 소스로부터 광을 수신하고 그러한 광을 넓게 분산시켜 광 가이드 위에 배치된 회전막을 향해 방출하도록 구성되는 광 가이드를 포함할 수 있다. 회전막은 광 가이드로부터 수신된 광을 회전막의 법선을 향해 재지향시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 광 가이드는 그로부터의 피크 광 분포가 약 60도의 입사각에서 발생하도록 구성될 수 있으며, 35도와 85도의 입사각들 사이의 각도 범위에 걸쳐 넓은 광 분포가 실질적으로 발생할 수 있다. 게다가, 일 실시예에서, 회전막은, 광 가이드로부터 방출된 광을 수신하고 재지향시키며, 60도보다 작거나 약 60도의 정점 각도들을 포함하는 다수의 프리즘을 포함할 수 있다. 추가적인 에지 발광 백라이트 유닛들 및 방법들도 개시된다.

Description

얇은 프로파일을 가진 에지 발광 백라이트 유닛{EDGE-LIT BACKLIGHT UNIT WITH THIN PROFILE}
본 발명은 일반적으로 액정 디스플레이들과 같은 전자 디스플레이 패널들의 백라이트 유닛들에 관한 것이다.
본 섹션은 아래에 설명 및/또는 청구되는 본 발명의 다양한 양태들과 관련될 수 있는 기술의 다양한 양태들을 독자에게 소개하는 것을 의도한다. 본 설명은 본 발명의 다양한 양태들의 더 나은 이해를 돕기 위한 배경 정보를 독자에게 제공하는 데 도움이 될 것으로 생각한다. 따라서, 본 설명은 이를 고려하여 읽어야 하며, 종래 기술의 시인은 아니다.
액정 디스플레이(LCD)들은 일반적으로 텔레비전들, 컴퓨터들 및 핸드헬드 장치들(예로서, 셀룰러 전화들, 오디오 및 비디오 플레이어들, 게임 실행 시스템들 등)과 같은 소비자 전자 장치들을 포함하는 다양한 전자 장치들을 위한 스크린들 또는 디스플레이들로서 사용된다. 이러한 LCD 장치들은 통상적으로 다양한 전자 제품들에서 사용하기에 적합한 비교적 얇은 패키지의 평판 디스플레이를 제공한다. 게다가, 통상적으로 이러한 LCD 장치들은 필적하는 디스플레이 기술들보다 적은 전력을 사용하며, 따라서 배터리 급전형 장치들에서 또는 전력 사용을 최소화하는 것이 바람직한 다른 상황들에서 사용하기에 적합하다.
LCD들은 통상적으로 LCD 패널을 포함하며, LCD 패널은 특히 액정층, 및 층 내의 액정들의 배향을 제어하여 LCD 패널을 통과하는 광의 양을 조절하기 위한 다양한 회로를 구비한다. 게다가, 소정의 LCD들은 LCD 패널의 정면에 위치하는 소스로부터의 광(예로서, 주변광)을 반사하고 그의 통과를 조절함으로써 동작할 수 있는 반면, 많은 LCD는 뒤에서 LCD 패널을 조명하는 내부 광원과 같은 광원을 포함한다. 예를 들어, 직접 발광 백라이트 구성에서, 광원(예로서, 램프 또는 발광 다이오드들)은 뒤에 제공되고, 광을 LCD 패널로 지향시킨다. LCD의 두께를 줄이기 위하여, 에지 발광 백라이트 구성이 대신 사용될 수 있으며, 이 구성에서는 광원이 광 가이드의 에지를 조명하도록 배향되고, 광 가이드는 또한 그러한 광을 LCD 패널로 분산시킨다. 에지 발광 백라이트들은 일반적으로 직접 발광 백라이트들보다 얇지만, 다양한 통상의 에지 발광 백라이트들은 낮은 휘도 및/또는 좁은 수용 가능 시야각들과 같은 소정의 단점들을 가질 수 있다.
본 명세서에 예시적으로 개시되는 실시예들의 소정 양태들이 아래에 요약된다. 이러한 양태들은 단지 본 명세서에 개시 및/또는 청구되는 발명이 취할 수 있는 소정 형태들의 간단한 요약을 독자에게 제공하기 위해 설명되며, 이러한 양태들은 본 명세서에 개시 및/또는 청구되는 임의 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 게다가, 본 명세서에 개시 및/또는 청구되는 임의의 발명은 아래에 설명되지 않을 수 있는 다양한 양태들을 포함할 수 있다.
본 발명은 일반적으로 디스플레이용 에지 발광 백라이트 유닛에 관한 것이다. 일 실시예에서, 에지 발광 백라이트 유닛은 광원으로부터 광을 수신하고 이 광을 넓게 분산시켜 회전막을 향해 방출하는 광 가이드를 포함한다. 일 실시예에서, 광 가이드는 회전막을 향해 방출되는 광이 넓은 분포를 갖도록, 예를 들어 약 50도의 범위에 걸치도록 광을 굴절시키는 이방성 광학 소자들을 포함한다. 게다가, 회전막은 이러한 넓은 분포의 광을 백라이트 유닛에 대한 수직 방향을 향해 재지향시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 에지 발광 백라이트 유닛은 통상의 에지 발광 백라이트 유닛들에 비해 향상된 휘도, 향상된 시야각들 또는 이들 모두를 제공할 수 있다. 게다가, 일 실시예에서, 에지 발광 백라이트 유닛은 소정의 통상적인 에지 발광 백라이트 유닛들보다 얇을 수 있다.
전술한 특징들의 다양한 개량들이 본 발명의 다양한 양태들과 관련하여 존재할 수 있다. 이러한 다양한 양태들에는 추가적인 특징들도 포함될 수도 있다. 이러한 개량들 및 추가적인 특징들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 예시되는 실시예들 중 하나 이상과 관련하여 후술하는 다양한 특징들은 본 발명의 전술한 양태들 중 임의의 양태에 단독으로 또는 임의의 조합으로 포함될 수 있다. 다시, 전술한 간단한 요약은 청구되는 내용에 대한 한정이 아니라 단지 본 발명의 실시예들의 소정의 양태들 및 상황들을 독자에게 친숙하게 하는 것을 의도한다.
본 발명의 장점들은 아래의 상세한 설명을 읽을 때 그리고 도면들을 참조할 때 명확해질 수 있으며, 도면들에서:
도 1은 본 발명의 양태들에 따른 전자 장치의 예시적인 컴포넌트들의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 양태들에 따른 컴퓨터의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 양태들에 따른 핸드헬드 전자 장치의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 양태들에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이(LCD)의 분해도이고,
도 5는 쐐기 형상의 광 가이드 및 휘도 강화막들을 포함하는 백라이트 유닛의 일례를 나타내고,
도 6은 프리즘 특징들을 갖는 광 가이드 및 광 가이드로부터 광을 수신하도록 구성된 프리즘들을 갖는 회전막을 포함하는 백라이트 유닛의 다른 예를 나타내고,
도 7은 도 6의 광 가이드로부터 방출된 좁은 분포의 광의 또한 도 6의 회전막의 프리즘에 의한 회전을 일반적으로 나타내고,
도 8은 본 발명의 양태들에 따른, 도 6 및 7보다 넓은 분포 범위에 걸쳐 광을 방출하는 광 가이드를 갖는 백라이트 유닛을 일반적으로 나타내는 부분 분해도이고,
도 9는 본 발명의 양태들에 따른, 도 8의 광 가이드로부터 방출된 넓은 분포의 광의 도 8의 회전막의 프리즘에 의한 회전을 일반적으로 나타내고,
도 10은 본 발명의 양태들에 따른, 광 가이드로부터 광을 수신하고 재지향시키는 도 9의 프리즘의 동작을 나타내는 흐름도이고,
도 11은 본 발명의 양태들에 따른, 넓은 분포 범위 걸쳐 광을 방출하기 위한 이방성 광학 소자들을 포함하는 도 8 및 9의 광 가이드의 평면도이고,
도 12는 본 발명의 양태들에 따른, 넓은 분포 범위에 걸쳐 광을 방출하는 광 가이드 및 다기능 막을 갖는 백라이트 유닛을 일반적으로 나타내는 부분 분해도이고,
도 13은 본 발명의 양태들에 따른, 백라이트 유닛의 회전막 위에 확산층을 포함하지 않는 백라이트 유닛을 일반적으로 나타내는 부분 분해도이고,
도 14는 본 발명의 양태들에 따른, 상이한 형상의 프리즘들을 포함하는 회전막을 갖는 백라이트 유닛을 일반적으로 나타내는 부분 분해도이고,
도 15는 도 6의 백라이트 유닛의 휘도를 그의 장축 및 단축을 따른 시야각의 함수로서 나타내는 그래프이고,
도 16은 본 발명의 양태들에 따라 제공되는 광 가이드로부터 회전막으로 넓은 분포의 광을 방출하는 백라이트 유닛의 단축 휘도의 향상을 일반적으로 나타내는 그래프이고,
도 17은 본 발명의 양태들에 따른, 백라이트 유닛 및 디스플레이의 피크 휘도 방향의 편향의 가능성을 일반적으로 나타내는 컴퓨터의 사시도이다.
하나 이상의 특정 실시예가 아래에 설명된다. 이러한 설명되는 실시예들은 단지 예시적으로 제공되며, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 게다가, 이러한 예시적인 실시예들의 간명한 설명을 제공하기 위해, 실제 구현의 모든 특징들이 본 명세서에서 설명되지는 않을 수도 있다. 임의의 그러한 실제 구현의 개발에 있어서는, 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같이, 구현마다 다를 수 있는 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제한들의 준수와 같은 개발자들의 특정 목표들을 달성하기 위해 다수의 구현에 고유한 결정들이 이루어져야 한다는 것을 알아야 한다. 더욱이, 그러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 본 발명의 이익을 갖는 통상의 기술자들에게는 일상적인 설계, 제조 및 제작 업무일 것이라는 것을 알아야 하다.
후술하는 다양한 실시예들의 요소들을 소개할 때, 단수표현은 요소들 중 하나 이상이 존재한다는 것을 의미하는 것을 의도한다. 용어들 "포함하는", "구비하는" 및 "갖는"은 포괄적이며, 나열된 요소들과 다른 추가적인 요소들이 존재할 수 있다는 것을 의미하는 것을 의도한다. 더욱이, 용어 "예시적인"은 본 명세서에서 현재 개시되는 발명의 양태들 또는 실시예들의 소정 예들과 관련하여 사용될 수 있지만, 이러한 예들은 사실상 예시적이며, 본 명세서에서 용어 "예시적인"은 개시되는 양태 또는 실시예에 관한 임의의 선호 또는 요구를 나타내는 데 사용되지 않는다는 것을 알 것이다. 게다가, "하나의 실시예", "일 실시예", "일부 실시예들" 등에 대한 참조들은 개시되는 특징들을 또한 포함하는 추가 실시예들의 존재를 배제하는 것으로 해석되는 것을 의도하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본원은 일반적으로 디스플레이들을 위한 에지 발광 백라이트 유닛들에 관한 것이다. 특히, 본원은 휘도 강화막들을 사용하는 소정의 전통적인 백라이트 유닛들에 비해 더 얇은 프로파일로 향상된 휘도를 제공하는 에지 발광 백라이트 유닛들을 개시한다. 게다가, 현재 개시되는 백라이트 유닛들은 다른 전통적인 백라이트 유닛들보다 양호한 시야각 성능도 제공할 수 있다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 본 기술들에 따른 에지 발광 백라이트 유닛들은 회전막을 향해 넓은 분포의 광을 방출하는 광 가이드를 포함하며, 회전막은 일반적으로 백라이트 유닛으로부터의 광을 이를테면 디스플레이의 LCD 패널을 향해 재지향시키도록 동작한다.
이러한 상기 특징들에 유의하면서, 그러한 에지 발광 백라이트 유닛을 이용할 수 있는 전자 장치들의 일반적인 설명이 아래에 제공된다. 알 수 있듯이, 전자 장치는 장치의 기능에 기여하는 다양한 내부 및/또는 외부 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1은 하나의 그러한 전자 장치(10) 내에 존재할 수 있고 장치(10)로 하여금 여기에 설명되는 기술들에 따라 기능하게 할 수 있는 컴포넌트들을 도시하는 블록도이다. 이 분야의 통상의 기술자들은 도 1에 도시된 다양한 기능 블록들이 (회로를 포함하는) 하드웨어 요소들, (하드 드라이브 또는 시스템 메모리와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 컴퓨터 코드를 포함하는) 소프트웨어 요소들 또는 하드웨어 및 소프트웨어 요소들 양자의 조합을 포함할 수 있다는 것을 알 것이다. 도 1은 특정 구현의 일례일 뿐이며, 전자 장치(10) 내에 존재할 수 있는 컴포넌트들의 타입들을 예시하는 것만을 의도한다는 점에 더 유의해야 한다. 예를 들어, 현재 설명되는 실시예에서, 이러한 컴포넌트들은 디스플레이(12), I/O 포트들(14), 입력 구조들(16), 하나 이상의 프로세서들(18), 메모리 장치(20), 비휘발성 저장 장치(22), 확장 카드(들)(24), 네트워킹 장치(26) 및 전원(28)을 포함할 수 있다.
이러한 컴포넌트들의 각각과 관련하여, 디스플레이(12)는 장치(10)에 의해 생성되는 다양한 이미지들을 표시하는 데 사용될 수 있다는 점에 먼저 유의한다. 다양한 실시예들에서, 디스플레이(12)는 액정 디스플레이(LCD), 음극선관(CRT) 디스플레이, 또는 임의의 다른 적절한 디스플레이일 수 있다. 게다가, 전자 장치(10)의 소정 실시예들에서, 디스플레이(12)는 장치(10)에 대한 제어 인터페이스의 일부로서 사용될 수 있는 터치 스크린과 같은 터치 감지 요소와 연계하여 제공될 수 있다.
I/O 포트들(14)은 전원, 헤드셋 또는 헤드폰들, 또는 (핸드헬드 장치들 및/또는 컴퓨터들, 프린터들, 프로젝터들, 외부 디스플레이들, 모뎀들, 도킹 스테이션들 등과 같은) 다른 전자 장치들과 같은 다양한 외부 장치들에 접속하도록 구성된 포트들을 포함할 수 있다. I/O 포트들(14)은 임의의 인터페이스 타입, 예를 들어 유니버설 직렬 버스(USB) 포트, 비디오 포트, 직렬 접속 포트, IEEE-1394 포트, 이더넷 또는 모뎀 포트, 및/또는 AC/DC 전원 접속 포트를 지원할 수 있다.
입력 구조들(16)은 사용자 입력 또는 피드백을 프로세서(들)(18)에 제공할 수 있는 다양한 장치들, 회로 및 경로들을 포함할 수 있다. 이러한 입력 구조들(16)은 전자 장치(10)의 기능, 장치(10) 상에서 실행되는 애플리케이션들 및/또는 장치(10)에 접속되거나 그에 의해 사용되는 임의의 인터페이스들 또는 장치들을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 입력 구조들(16)은 사용자가 표시된 사용자 인터페이스 또는 애플리케이션 인터페이스를 내비게이트하게 할 수 있다. 입력 구조들(16)의 비제한적인 예들은 버튼들, 슬라이더들, 스위치들, 제어 패드들, 키들, 노브들, 스크롤 휠들, 키보드들, 마우스들, 터치 패드들 등을 포함한다. 디스플레이(12) 상에 표시된 사용자 또는 애플리케이션 인터페이스와의 상호작용과 같은 입력 구조들(16)과의 사용자 상호작용은 사용자 입력을 나타내는 전기 신호들을 생성할 수 있다. 이러한 입력 신호들은 추가 처리를 위해 입력 허브 또는 버스와 같은 적절한 경로들을 통해 프로세서(들)(18)로 라우팅될 수 있다.
또한, 소정 실시예들에서, 하나 이상의 입력 구조들(16)은 터치 감지 메커니즘이 디스플레이(12)와 연계하여 제공되는 터치 스크린의 경우에서와 같이 디스플레이(12)와 함께 제공될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 사용자는 터치 감지 메커니즘을 통해, 표시된 인터페이스 요소들을 선택하거나 그들과 상호작용할 수 있다. 이러한 방식으로, 표시된 인터페이스는 상호작용 기능을 제공하여, 사용자가 디스플레이(12)를 터치함으로써 표시된 인터페이스를 내비게이트하게 할 수 있다.
프로세서(들)(18)는 전자 장치(10)의 운영 체제, 프로그램들, 사용자 및 애플리케이션 인터페이스들 및 임의의 다른 기능들을 실행하기 위한 처리 능력을 제공할 수 있다. 프로세서(들)(18)는 하나 이상의 "범용" 마이크로프로세서들, 하나 이상의 특수 목적 마이크로프로세서들 및/또는 ASIC들 또는 그러한 처리 컴포넌트들의 소정 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(들)(18)는 하나 이상의 축소 명령어 세트(RISC) 프로세서들은 물론, 그래픽 프로세서들, 비디오 프로세서들, 오디오 프로세서들 등도 포함할 수 있다. 인식하듯이, 프로세서(들)(18)는 전자 장치(10)의 다양한 컴포넌트들 사이에 데이터 및 명령어들을 전송하기 위해 하나 이상의 데이터 버스들 또는 칩셋들에 통신 가능하게 결합될 수 있다.
프로세서(들)(18)에 의해 실행되는 프로그램들 또는 명령어들은 실행되는 명령어들 또는 루틴들을 적어도 공동으로 저장하는 하나 이상의 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체들을 포함하는, 이를테면 후술하는 메모리 장치들 및 저장 장치들과 같은, 그러한 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 제조물에 저장될 수 있다. 또한, 그러한 컴퓨터 프로그램 제품에 인코딩된 그러한 프로그램들(예로서, 운영 체제)은 장치(10)가 본 명세서에서 설명되는 것들을 포함하는 다양한 기능들을 제공할 수 있게 하기 위해 프로세서(들)(18)에 의해 실행될 수 있는 명령어들도 포함할 수 있다.
프로세스(들)(18)에 의해 처리될 명령어들 또는 데이터는 메모리(20)와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 메모리(20)는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 휘발성 메모리 및/또는 판독 전용 메모리(ROM)와 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(20)는 다양한 정보를 저장할 수 있으며, 다양한 목적들을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 메모리(20)는 (기본 입출력 시스템(BIOS)과 같은) 전자 장치(10)용 펌웨어, 운영 체제, 및 전자 장치(10)에서 실행될 수 있는 다양한 다른 프로그램들, 애플리케이션들 또는 루틴들을 저장할 수 있다. 게다가, 메모리(20)는 전자 장치(10)의 동작 동안 버퍼링 또는 캐싱을 위해 사용될 수 있다.
장치(10)의 컴포넌트들은 다른 형태들의 컴퓨터 판독 가능 매체들, 이를테면 데이터 및/또는 명령어들의 영구 저장을 위한 비휘발성 저장 장치(22)를 더 포함할 수 있다. 비휘발성 저장 장치(22)는 예를 들어 플래시 메모리, 하드 드라이브, 또는 임의의 다른 광학, 자기 및/또는 반도체 저장 매체들을 포함할 수 있다. 비휘발성 저장 장치(22)는 펌웨어, 데이터 파일들, 소프트웨어 프로그램들, 무선 접속 정보 및 임의의 다른 적절한 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예는 하나 이상의 카드 또는 확장 슬롯들도 포함할 수 있다. 카드 슬롯들은 추가 메모리, I/O 기능 또는 네트워킹 능력과 같은 기능을 전자 장치(10)에 추가하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 확장 카드들(24)을 수용하도록 구성될 수 있다. 이러한 확장 카드들(24)은 임의 타입의 적절한 커넥터를 통해 장치(10)에 접속할 수 있고, 전자 장치(10)의 하우징의 내부에서 또는 외부에서 액세스될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 확장 카드들(24)은 플래시 메모리 카드, 예를 들어 보안 디지털(SD) 카드, 미니 또는 마이크로 SD, 컴팩트 플래시 카드, 멀티미디어 카드(MMC) 등을 포함할 수 있다. 또한, 확장 카드들(24)은 장치(10)의 하나 이상의 프로세서(들)(18), 예컨대 장치(10)에 의한 그래픽 렌더링을 돕기 위한 GPU를 갖는 비디오 그래픽 카드를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 컴포넌트들은 네트워크 제어기 또는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)와 같은 네트워크 장치(26)도 포함한다. 일 실시예에서, 네트워크 장치(26)는 임의의 802.11 표준 또는 임의의 다른 적절한 무선 네트워킹 표준을 통해 무선 접속을 제공하는 무선 NIC일 수 있다. 네트워크 장치(26)는 전자 장치(10)가 네트워크, 예를 들어 개인 영역 네트워크(PAN), 근거리 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN) 또는 인터넷을 통해 통신하게 할 수 있다. 게다가, 전자 장치(10)는 네트워크 상의 임의의 장치, 예를 들어 휴대용 전자 장치들, 개인용 컴퓨터들, 프린터들 등에 접속하고 이들과 데이터를 송수신할 수 있다. 대안으로서, 일부 실시예들에서, 전자 장치(10)는 네트워크 장치(26)를 포함하지 않을 수 있다. 그러한 실시예에서는, NIC가 하나의 확장 카드(24)로서 추가되어, 전술한 것과 유사한 네트워킹 능력을 제공할 수 있다.
게다가, 장치(10)는 전원(28)도 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전원(28)은 하나 이상의 배터리들, 예를 들어 리튬 이온 폴리머 배터리 또는 다른 타입의 적절한 배터리일 수 있다. 배터리는 사용자에 의해 제거될 수 있거나, 전자 장치(10)의 하우징 내에 고정될 수 있으며, 재충전 가능할 수 있다. 또한, 전원(28)은 전기 콘센트에 의해 제공되는 바와 같은 AC 전원을 포함할 수 있으며, 전자 장치(10)는 전원 어댑터를 통해 전원(28)에 접속될 수 있다. 이러한 전원 어댑터는 장치(10)의 하나 이상의 배터리를 재충전하는 데에도 사용될 수 있다.
전자 장치(10)는 컴퓨터 시스템 또는 소정의 다른 타입의 전자 장치의 형태를 취할 수 있다. 그러한 컴퓨터들은 일반적으로 휴대형인 컴퓨터들(예를 들어, 랩탑, 노트북, 태블릿 및 핸드헬드 컴퓨터들)은 물론, 일반적으로 한 장소에서 사용되는 컴퓨터들(예를 들어, 통상의 데스크탑 컴퓨터들, 워크스테이션들 및/또는 서버들)도 포함할 수 있다. 소정 실시예들에서, 컴퓨터 형태의 전자 장치(10)는 CA 쿠퍼티노의 애플사로부터 입수 가능한 맥북(등록상표), 맥북(등록상표) 프로, 맥북 에어(등록상표), 아이맥(등록상표), 맥(등록상표) 미니 또는 맥 프로(등록상표)의 한 모델일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 랩탑 컴퓨터(30) 형태의 전자 장치(10)가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 컴퓨터(30)는 하우징(32), 디스플레이(12)(예로서, LCD(34) 또는 소정의 다른 적절한 디스플레이), 입출력 포트들(14) 및 입력 구조들(16)을 포함한다.
일 실시예에서, 입력 구조들(16)(예로서, 키보드 및/또는 터치 패드)은 컴퓨터(30)와 상호작용하기 위해, 예를 들어 컴퓨터(30) 상에서 실행되는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 또는 애플리케이션들을 시작, 제어 또는 조작하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 키보드 및/또는 터치 패드는 사용자가 디스플레이(12) 상에 표시된 사용자 인터페이스 또는 애플리케이션 인터페이스를 내비게이트하게 할 수 있다.
도시된 바와 같이, 컴퓨터(30) 형태의 전자 장치(10)는 추가 장치들의 접속을 가능하게 하는 다양한 I/O 포트들(14)도 포함할 수 있다. 예를 들어, I/O 포트들(14)은 USB 포트, DVI 포트, 또는 다른 전자 장치, 프로젝터, 보조 디스플레이 등에 접속하는 데 적합한 소정의 다른 포트를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터(30)는 도 1에 관련하여 설명된 바와 같은 네트워크 접속, 메모리 및 저장 능력들을 포함할 수 있다. 결과적으로, 컴퓨터(30)는 GUI 및 다른 애플리케이션들을 저장하고 실행할 수 있다.
전자 장치(10)가 일반적으로 도 2의 컴퓨터와 관련하여 도시되지만, 전자 장치(10)는 다른 타입들의 전자 장치들의 형태를 취할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 다양한 전자 장치들(10)은 셀룰러 전화들, 음악 및/또는 비디오를 재생하기 위한 미디어 플레이어들, 개인용 데이터 오거나이저들, 핸드헬드 게임 플랫폼들, 카메라들 및/또는 이러한 장치들의 조합들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 일반적으로 도시된 바와 같이, 장치(10)는 (사진들을 촬영하고, 전화 통화들을 행하고, 인터넷에 액세스하고, 이메일을 통해 통신하고, 오디오 및/또는 비디오를 기록하고, 음악을 듣고, 게임들을 실행하고, 무선 네트워크들에 접속하는 것 등을 위한 능력과 같은) 다양한 기능들을 포함하는 핸드헬드 전자 장치(36)의 형태로 제공될 수 있다. 추가적인 예로서, 핸드헬드 장치(36)는 애플사로부터 입수 가능한 아이팟(등록상표) 또는 아이폰(등록상표)의 한 모델일 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서는, (음악 및/또는 비디오를 재생하기 위한 다른 미디어 플레이어들, 개인용 데이터 오거나이저들, 핸드헬드 게임 플랫폼들 및/또는 이러한 장치들의 조합들과 같은) 다른 타입들의 핸드헬드 장치들도 전자 장치(10)로서 적절히 제공될 수 있다.
현재 예시되는 실시예의 핸드헬드 장치(36)는 내부 컴포넌트들을 물리적 손상으로부터 보호하고 이들을 전자기 간섭으로부터 차폐하는 인클로저 또는 본체를 포함한다. 인클로저는 플라스틱, 금속 또는 합성 물질과 같은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있으며, 소정 주파수들의 전자기파가 핸드헬드 장치(36) 내의 무선 통신 회로로 통과할 수 있게 하여 무선 통신을 용이하게 할 수 있다.
핸드헬드 전자 장치(36)는 외부 장치들에 대한 핸드헬드 장치(36)의 접속을 허가하는 다양한 입출력(I/O) 포트들(14)도 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 I/O 포트(14)는 핸드헬드 전자 장치(36)와 다른 전자 장치, 예를 들어 컴퓨터 사이의 데이터 또는 명령들의 송수신을 허가하는 포트일 수 있다. 그러한 I/O 포트(14)는 애플사로부터의 독점 포트일 수 있거나, 공개 표준 I/O 포트일 수 있다.
도시된 실시예에서, 인클로저는 사용자 입력 구조들(16)을 포함하며, 사용자는 이들을 통해 장치와 인터페이스할 수 있다. 각각의 사용자 입력 구조(16)는 작동시에 장치 기능의 제어를 돕도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 전화 구현에서, 하나 이상의 입력 구조들(16)은 표시될 "홈" 스크린 또는 메뉴를 호출하고, 슬립(sleep) 모드와 웨이크(wake) 모드 사이에서 토글링하고, 셀 전화 애플리케이션을 위해 링어(ringer)를 침묵시키고, 볼륨 출력을 증감시키는 것 등을 행하도록 구성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 핸드헬드 장치(36)는 LCD(34)의 형태일 수 있는 디스플레이(12)를 포함한다. 그러한 LCD(34)는 사용자가 핸드헬드 장치(36)와 상호작용할 수 있게 하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)(38)를 표시하는 데 사용될 수 있다. GUI(38)는 LCD(34)의 전부 또는 일부에 표시될 수 있는 다양한 계층들, 윈도들, 스크린들, 템플릿들 또는 다른 그래픽 요소들을 포함할 수 있다. 일반적으로, GUI(38)는 아이콘들(40)과 같이 전자 장치의 애플리케이션들 및 기능들을 표현하는 그래픽 요소들은 물론, 버튼들, 슬라이더들, 메뉴 바들 등을 표현하는 다른 이미지들도 포함할 수 있다. 아이콘들(40)은 각각의 아이콘(40)의 선택시에 열릴 수 있는 전자 장치의 다양한 애플리케이션들에 대응할 수 있다. 더구나, 특정 아이콘(40)의 선택은 계층적 내비게이션 프로세스를 유발할 수 있으며, 따라서 특정 아이콘(40)의 선택은 하나 이상의 추가 아이콘들 또는 다른 GUI 요소들을 포함하는 스크린을 유발한다. 아이콘들(40)은 디스플레이(12)에 포함된 터치 스크린을 통해 선택될 수 있거나, 휠 또는 버튼과 같은 하나 이상의 사용자 입력 구조들(16)을 통해 선택될 수 있다. 물론, LCD(34)는 다른 데이터, 이미지들 또는 비주얼 출력들을 표시하는 데에도 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 LCD 디스플레이(34)의 일례가 도 4에 도시되어 있다. LCD 디스플레이(34)는 일반적으로 LCD 패널(42) 및 백라이트 유닛(44)을 포함하며, 이들은 프레임(46) 내에 조립될 수 있다. 알 수 있듯이, LCD 패널(42)은 백라이트 유닛(44)으로부터 LCD 패널(42)을 통과하는 광의 양 및 컬러를 선택적으로 조절하도록 구성된 다수의 픽셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, LCD 패널(42)은 액정층, 전기장을 통해 액정층의 액정들의 배향을 제어하도록 구성된 하나 이상의 박막 트랜지스터 층들, 및 LCD 패널(42)이 각각의 픽셀에 의해 방출되는 광의 양을 제어할 수 있게 하도록 협력하는 편광막들을 포함할 수 있다. 또한, LCD 패널(42)은 픽셀들로부터 특정 컬러들(예로서, 적, 녹, 청)의 광이 방출될 수 있게 하는 컬러 필터들을 포함할 수 있다. LCD 패널(42)은 트위스티드 네마틱(TN) 패널, 면내 스위칭(IPS) 패널, 프린지 필드(fringe-field) 스위칭(FFS) 패널, 수직 정렬 패널(예로서, 멀티-도메인 수직 정렬(MVA) 패널 또는 패터닝된 수직 정렬(PVA) 패널), 위의 타입들의 패널의 변형들, 또는 임의의 다른 적절한 패널일 수 있다.
아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 백라이트 유닛(44)은 광원(48)을 포함한다. 광원(48)으로부터의 광은 백라이트 유닛(44)의 부분들(예로서, 광 가이드 및 광학 막들)을 통해 라우팅되며, 일반적으로 LCD 패널(42)을 향해 방출된다. 다양한 실시예들에서, 광원(48)은 냉음극 형광 램프(CCFL), 하나 이상의 발광 다이오드(LED), 또는 임의의 다른 적절한 광원(들)을 포함할 수 있다. 다양한 LCD 디스플레이들(34)이 컴퓨터들(30) 또는 핸드헬드 장치들(36) 내에 포함될 수 있지만, 다른 LCD 디스플레이들(34)은 텔레비전들, 컴퓨터 모니터들 및 다른 타입들의 장치들 내에 포함될 수 있다는 점에 유의한다.
백라이트 유닛들의 부분들의 더 상세한 예들이 도 5 및 6에 도시되어 있다. 이 양 도면들에서, 도시된 백라이트 유닛들은 에지 발광 백라이트 유닛들이다. 그러한 에지 발광 백라이트 유닛들에서, 광원은 광을 광 가이드의 측면 에지에 제공하도록 배치되고, 광 가이드는 방출면(예로서, 광 가이드의 상면)으로부터 광을 방출한다. 예를 들어, 도 5의 백라이트 유닛(50)은 광 가이드(52), 예컨대 광원(54)에 인접 배치된 광 가이딩 플레이트를 포함한다. 광원(54)이 일반적으로 CCFL의 일부로서 도시되지만, 광원(54)은 또한 또는 그 대신에 LED들과 같은 임의의 적절한 광원을 포함할 수 있다.
광원(54)으로부터의 광은 일반적으로 광 가이드(52)의 상면 및 하면에서의 내부 전반사를 통해 광 가이드(52)를 통해 전파될 수 있으며, 궁극적으로는 그로부터 다양한 광학 막들(56)을 향해 방출될 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(52)는 내부 전반사를 방해하는 광 가이드(52)의 상면 및 하면 중 하나 또는 양자 상의 소정의 광학 특징들을 포함하여, 광이 광 가이드(52)로부터 광학 막들(56)로 통과하게 할 수 있다. 그러한 광학 특징들은 예를 들어 광 가이드(52)의 상면 및 하면 중 하나 또는 양자 상의 인쇄된 점들 또는 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 예들에서는, 대체로 쐐기 형상의 광 가이드(52)가 반사광의 입사각을 점차 감소시켜 결국에는 광이 광 가이드(52)로부터 벗어나게 할 수 있다. 도 5에는 대체로 쐐기 형상인 것으로 도시되지만, 광 가이드(52)는 대체로 평평한 광 가이드와 같은 다른 형태들로 제공될 수 있다는 점에 유의한다.
광 가이드(52)가 인쇄된 점들 또는 마이크로 렌즈들을 포함하는 백라이트 유닛들(50)의 경우, 통상적으로 그러한 광학 특징들은 매우 넓은 분포 범위에 걸쳐(즉, 90도 초과) 광을 산란시킨다. 광학 막들(56)은 이러한 매우 넓은 광 분포를 LCD 패널로의 출력을 위해 집속하도록 기능하여, LCD 패널의 겉보기 휘도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 광학 막들(56)은 휘도 강화막들(58, 60)을 포함할 수 있으며, 이들은 일반적으로 "축상" 휘도(즉, 백라이트 유닛(50)의 상면의 법선을 따르는 백라이트 유닛(50)의 휘도)를 증가시킨다. 그러한 휘도 강화막들(58, 60)은 통상적으로, 도 5에 일반적으로 도시된 바와 같이, 그러한 막들의 상면 상에 형성되고, 일반적으로 광 가이드(52)로부터 떨어져 지향된 프리즘들을 포함한다.
휘도 강화막들(58, 60)은 일반적으로 소정의 수신 광이 법선에 대해 원하는 시야 범위 내에서 방출되게 하는 반면에 나머지 수신 광은 반사기(66)를 향한 광 반사에 의해 재순환될 수 있게 함으로써 백라이트 유닛(50)의 축상 휘도를 증가시킨다. 예를 들어, 휘도 강화막(58)의 하면은 하면의 임계각보다 큰 각도로 입사하는 광을 반사할 수 있고, 임계각보다 작은 각도로 입사하는 광을 굴절시킬 수 있다. 하면에 의해 굴절되는 광 중에서, 이 광의 일부는 휘도 강화막(58)의 프리즘들의 하나 이상의 표면에 의해 광 가이드(52)를 향해 다시 반사될 수 있는 반면, 다른 광은 프리즘들로부터 방출될 것이다. 휘도 강화막(60)은 유사한 방식으로 동작할 수 있다.
휘도 강화막들(58, 60)로부터 반사된 광은 반사기(66)에 의해 다시 휘도 강화막들(58, 60)을 향해 반사될 수 있다. 이어서, 이러한 재순환 광은 재순환 광이 그러한 막들에 접근하는 각도에 따라 휘도 강화막들(58, 60)을 통과하거나 다시 반사될 수 있다. 백라이트 유닛(50)은 광을 산란시켜 백라이트 유닛(50)으로부터 더 균일한 광 분포를 제공하기 위한 확산층들(62, 64)도 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(50), 및 매우 넓은 분포 범위에 걸쳐 광을 방출하는 광 가이드 및 축상 휘도를 증가시키기 위한 하나 이상의 휘도 강화막을 유사하게 구비하는 다른 백라이트들은 통상적으로 광 가이드(52)를 형성하는 데 일반적으로 사용되는 재료의 이름을 따서 일반적으로 명명된 "PMMA"(즉, 폴리메틸-메타크릴레이트, 아크릴 유리) 백라이트로서 지칭된다. 그러나, 광 가이드(52)는 다른 적절한 재료들로 형성될 수 있다는 점에 유의한다.
도 6에 도시된 예에서, 백라이트 유닛(68)은 광 가이드(72)를 향해 광을 출력하도록 구성된 광원(70)을 포함한다. 광 가이드(72)는 광원(70)으로부터 수신되는 광의 내부 전반사를 방해하여 그러한 광이 광 가이드(72)로부터 (직접 또는 반사기(66)로부터의 반사를 통해) 회전막(76) 및 확산층(78)을 향해 방출되게 하는 다수의 마이크로 프리즘(74)을 포함한다. 광 가이드로부터의 광을 재지향시키기 위한 마이크로 프리즘들 및 하나 이상의 회전막을 갖는 광 가이드를 포함하는 그러한 백라이트 유닛들은 통상적으로 프리즘 백라이트 유닛들로서 참조된다. 도 5의 PMMA 백라이트와 관련하여 전술한 광 가이드(52)로부터의 매우 넓은 광 분포와 달리, 광 가이드(72)는 대신에 그의 상면으로부터 회전막(76)으로 매우 좁은 분포 범위로 (즉, 30도보다 작거나 대략 동일한 범위로) 광을 방출한다. 회전막(76)은 회전막(76)의 하면 상에 형성되고 일반적으로 인접 광 가이드(72)를 향해 돌출한 작은 프리즘들(80)을 포함한다. 휘도 강화막들(58, 60)과 관련하여 전술한 바와 같은 매우 넓은 분포의 광을 집속하도록 동작하는 것이 아니라, 회전막(76)은 매우 좁은 분포의 광을 수신하도록 동작하며, 일반적으로 그러한 광을 백라이트 유닛(68)을 포함하는 디스플레이의 법선을 향해 재지향시켜, 그러한 디스플레이의 사용자에 의한 축상 관찰을 가능하게 한다.
그러한 동작은 도 7과 관련하여 더 잘 이해될 수 있으며, 이 도면은 프리즘 백라이트 유닛(68) 내의 단일 프리즘(80)에 의한 광 가이드(72)로부터의 광의 재지향을 일반적으로 도시한다. 그러한 유닛들에서, 광 가이드(72)로부터 방출되는 광선들(82)은 프리즘(80)을 향해 지향될 수 있다. 광 가이드(72)로부터의 광 출력은 피크 투과 방향(84)을 포함할 수 있으며, 그러한 광은 실질적으로 분포 범위(86) 내에 있을 수 있다. 백라이트 유닛(68)에서 그리고 다른 프리즘 백라이트 유닛들에서, 광은 광 가이드(72)로부터 가파른 입사각(88)(예로서, 약 75도)으로 방출되고, 일반적으로 각도(90)(예로서, 30도보다 작거나 대략 동일한 각도)로 표시되는 좁은 분포 범위 내에 있다.
프리즘(80)의 표면(92)에서 수신된 광(82)은 일반적으로 참조 번호 94로 지시되는 바와 같이 표면(96)을 향해 굴절된다. 이어서, 그러한 광(82)은 표면(96)에 의해 반사되고, 일반적으로 참조 번호 98로 지시되는 바와 같이, 회전막(76)(은 물론, 디스플레이의 추가 층들)을 통과하도록 재지향될 수 있다. 프리즘(80)은 표면들(92, 96)의 교선에 의해 형성된 정점(100)을 포함할 수 있고, 정점(100)은 정점 각도(102)를 정의할 수 있다. 통상적으로, 프리즘(80)은 정점 각도(102)가 실질적으로 68도와 동일하도록 형성된다.
전술한 바와 같이, 프리즘 백라이트 유닛들을 포함하는 디스플레이들은 종종 통상적인 시야각으로부터 (예로서, 백라이트 유닛 및 디스플레이의 법선에서) 관찰될 때 PMMA 백라이트 유닛들보다 높은 휘도를 보이는 반면, PMMA 백라이트들은 통상적으로 프리즘 백라이트 유닛들보다 양호한 시야각들(예로서, 백라이트를 포함하는 디스플레이 상의 이미지를 넓은 각도에서 관찰할 때 더 적은 이미지 왜곡)을 제공한다. 그러나, 본 기술들에 따라, 전통적인 PMMA 백라이트 유닛들보다 높은 휘도 및 전통적인 프리즘 백라이트 유닛들보다 넓은 시야각들을 제공할 수 있는 다양한 백라이트 유닛들이 도 8-17을 참조하여 아래에 설명된다.
예를 들어, 백라이트 유닛(68)에 비해 향상된 시야각들을 제공할 수 있는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(104)이 도 8에 도시되어 있다. 백라이트 유닛(104)은 하나 이상의 LED들 또는 CCFL과 같은 광원(108)으로부터 그의 에지 상에서 광을 수신하도록 구성된 광 가이드(106)를 포함한다. 광 가이드(106)는 상부 방출 표면(110)을 포함하며, 이 표면으로부터 광이 백라이트 유닛(104)의 다른 층들, 및 하면(112)을 향해 방출된다. 백라이트 유닛(104)은 또한 방출 표면(110)을 향해 광을 지향시키도록 구성된 반사기(114)를 포함할 수 있다. 반사기(114)는 경면 반사기 또는 확산(예를 들어, 람베르트) 반사기를 포함할 수 있다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 광 가이드(106)는 광이 전술한 광 가이드(72)로부터 방출되는 광보다 넓은 분포 범위(116)로 광 가이드(106)로부터 벗어나게 하는 이방성 광학 소자들을 갖도록 구성될 수 있다. 광 가이드(106)로부터 방출된 광은 일반적으로 회전막(120)의 하면 상에 형성된 프리즘들(118)을 향해 지향된다. 프리즘들(118)은 주기적인 방식으로 또는 소정의 겉보기 무질서도로 회전막(120) 상에 배열될 수 있다. 또한, 프리즘들(118)은 그들의 축방향 길이를 따라 실질적으로 선형일 수 있거나, 굴곡(예로서, 파형 패턴)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 백라이트 유닛(104)에 관한 추가적인 상세들이 아래에 도 9-11과 관련하여 설명된다. 도 9는 광 가이드(106)로부터 방출되는 광 및 도 10에 일반적으로 도시된 방법(122)에 따른 그러한 광의 단일 프리즘(118)에 의한 재지향에 관한 상세들을 일반적으로 도시한다. 또한, 도 11은 회전막(120)에 의한 회전에 적합한 넓은 패턴으로 광을 방출하기 위해 광 가이드(106)의 표면 상에 형성된 이방성 광학 특징들의 일례를 일반적으로 도시한다.
예를 들어 그리고 도 9에 일반적으로 도시된 바와 같이, 광(124)은 광 가이드(106)의 방출 표면(110)으로부터 프리즘(118)을 향해 방출될 수 있다. 광(124)은 피크 투과 방향(126)을 포함하는 분포 범위(116) 내에 있다. 광 가이드(72)로부터의 광의 분포가 매우 좁고 가파른 입사각을 갖는 반면, 광 가이드(106)에 의해 방출되는 광(124)은 더 넓은 분포 범위(116)에 걸치고, 더 낮은 입사각들을 포함한다. 예를 들어, 피크 투과 방향(126)의 입사각(130)은 광 가이드(72)와 관련하여 전술한 바와 같은 75도와 대략 동일한 것이 아니라, 법선(132)으로부터 측정된 50도와 75도 사이에 있을 수 있다. 구체적으로, 소정 실시예들에서, 입사각(130)은 약 55도 내지 약 65도, 약 57도 내지 약 63도 사이에 있거나, 실질적으로 60도와 동일할 수 있다.
넓은 분포 범위(116)는 프리즘 광 가이드(72)에 의해 제공되는 것보다 큰, 일반적으로 각도 134로 표시되는 각도 범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(108) 및 광 가이드(106)의 방출 표면(110) 양자에 수직인 평면 내의 각도 분포 범위(116)(예로서, 도 9에 도시된 시야)는 30도보다 클 수 있다. 다양한 실시예들에서, 이러한 각도 범위는 약 35도와 약 90도 사이, 이를테면 대략 35도, 40도, 45도, 50도, 55도, 60도, 65도, 70도, 75도, 80도, 85도 또는 90도일 수 있다. 추가적인 예로서, 일 실시예에서, 각도 134로 표시되는 각도 범위는 약 50도 넓이일 수 있으며, 각도 136 및 138로 일반적으로 지시되는 바와 같이 법선(132)에 대해 35도 및 85도의 입사각들 사이에 실질적으로 위치할 수 있다. 게다가, 이 실시예 또는 다른 실시예들에서, 분포 범위(116)는 피크 투과 방향(126)에 실질적으로 중심을 가질 수 있다(즉, 분포(116) 내의 광의 약 절반은 각도(130)보다 큰 입사각들을 포함하는 반면, 나머지 대략 절반은 각도(130)보다 작은 입사각들을 포함한다).
도 10에 참조 번호 140으로 일반적으로 지시되는 바와 같이, 광 가이드(106)로부터의 광(124)은 프리즘(118)의 제1 표면(142)에서 수신될 수 있다. 제1 표면(142) 상에 입사하는 광(124)은 참조 번호 144로 일반적으로 지시되는 바와 같이 프리즘(118)의 제2 표면(148)으로 굴절 및 투과될 수 있다. 굴절된 광(146)은 참조 번호 150으로 일반적으로 지시되는 바와 같이 제2 표면(148)으로부터 반사될 수 있으며, 이러한 반사된 광(152)은 참조 번호 154로 일반적으로 지시되는 바와 같이 회전막(120)의 방출 표면(156)으로부터 방출될 수 있다. 게다가, 광(152)은 이어서 확산기(158)(도 8) 및 LCD 패널(42)(도 4)의 다양한 층들과 같은 백라이트 유닛(104) 또는 디스플레이(예로서, LCD(34))의 임의의 추가 층들을 통과할 수 있다. 확산기(158)는 회전막(120)으로부터 수신되는 광을 부분적으로 산란시켜 백라이트 유닛(104)으로부터 더 균일한 광 분포를 제공하도록 기능할 수 있다는 점에 유의한다. 게다가, 확산기(158)의 포함은 LCD(34)에 의해 표시되는 이미지들에서 프리즘들(118)과 LCD 패널(42)의 픽셀들 사이의 간섭으로부터 발생할 수 있는 무아레 패턴들을 방지하거나 크기를 줄일 수 있다. 일부 실시예들에서, 확산기(158)의 헤이즈 값(haze value)은 30 퍼센트 이상일 수 있지만, 다른 실시예들에서는 이 값이 더 작을 수 있다.
프리즘(118)의 제1 및 제2 표면(142, 148)은 일반적으로 정점 각도(164)를 정의하는 정점(162)에서 교차할 수 있다. 65도보다 큰 (예를 들어, 68도의) 정점 각도들(102)을 갖는 프리즘들(80)을 구비하는 회전막(76)(도 6)과 달리, 도 9에 도시된 프리즘(118)의 정점 각도(164)는 약 50도와 65도 사이와 같은 65도보다 작은 정점 각도(164)를 포함한다. 구체적으로, 일 실시예에서, 정점 각도(164)는 60도와 실질적으로 동일할 수 있지만, 약 50도와 65도 사이의 임의의 다른 각도와 같은 다른 정점 각도들(164)이 충분히 본 기술들에 따라 사용될 수 있다.
광선들(152)은 프리즘(118) 또는 회전막(120)의 베이스에 대해 다양한 각도(160)로 방출될 수 있다. 특정 광선에 대한 결과적인 각도(160)는 광 가이드(106)로부터 방출되는 특정 광선에 대한 입사각(130)과 같은 다양한 기하학적 파라미터들 및 프리즘(118)의 다양한 양태들(예로서, 프리즘(118)의 정점 각도(164), 베이스 각도들 등)에 의존한다. 회전막(120)의 일부 또는 모든 프리즘들(118)은 참조 번호 166으로 일반적으로 지시되는 바와 같이 대칭선 또는 대칭면에 대해 대칭일 수 있거나, 비대칭일 수 있다. 예를 들어, 그러한 대칭 프리즘들(118)은 일반적으로 정점 각도(164)와 다른 실질적으로 동일한 베이스 각도들을 갖는 이등변 삼각형 형태 또는 일반적으로 서로 그리고 정점 각도(164)와 실질적으로 동일한 베이스 각도들을 갖는 등변 삼각형 형태의 축방향 단면을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프리즘(118)은 피크 광 분포가 프리즘(118)의 베이스, 방출 표면(156) 및 LCD 패널(42)의 공통 법선을 따라 발생하도록(즉, 피크 광 분포가 그러한 표면들과 직교하도록) 구성될 수 있거나, 피크 광 분포가 그러한 표면들에 대해 수직이 아닌 각도(160)로 발생하도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이 그리고 광 가이드(72)와 달리, 광 가이드(106)는 회전막(120)에 대해 일반적으로 더 작은 입사각들로 더 넓은 광 분포를 제공하기 위해 다양한 이방성 광학 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따라 도 11에 도시된 바와 같이, 광 가이드(106)는 광 가이드(106)의 표면(176) 상에 형성된 대체로 가늘고 긴(예로서, 타원 또는 타원체) 렌즈들과 같은 이방성 광학 소자들(174)을 포함한다. 예를 들어, 그러한 이방성 광학 소자들(174)은 광 가이드(106)의 방출 표면(110) 및 하면(112) 중 하나 또는 양자 상에 형성될 수 있다. 광원(108)으로부터의 광은 측면(178)에서 수신될 수 있고, 일반적으로 내부 전반사에 의해 광 가이드(106)를 통해 반대 표면(180)을 향해 전파될 수 있다. 가늘고 긴 렌즈들과 같은 이방성 광학 소자들(174)은 그러한 내부 전반사를 방해하고, 일반적으로 전술한 바와 같은 분포 패턴들(116)로 광을 방출할 수 있다. 그러한 가늘고 긴 렌즈들 또는 다른 이방성 광학 소자들은 표면(176) 상에 하나의 패턴으로 배열되거나 무작위화될 수 있다. 게다가, 일 실시예에서, 표면(176) 상의 광학 소자들(174)의 상대 밀도는 광 가이드(106)로부터의 광 방출의 균일성을 돕기 위해 측면(178)으로부터의 거리의 함수로서 증가할 수 있다. 현재 도시된 실시예에서는 이방성 광학 소자들(174)이 일반적으로 가늘고 긴 렌즈들로서 도시되지만, 광 분포(116)를 제공할 수 있는 임의의 다른 적절한 이방성 요소들(예로서, 다양한 프리즘들)이 충분히 본 기술들에 따라 사용될 수 있다.
본 기술들에 따른 다양한 백라이트 유닛들의 추가 실시예들이 도 12-14에 도시되어 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(184)은 광 가이드(106)로부터 수신된 광을 회전 및 확산시키도록 동작하는 다기능 막(186)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(106)는 광원(108)으로부터 광을 수신할 수 있고, 일반적으로 전술한 바와 같이 방출 표면(110) 및 하면(112)을 포함할 수 있다. 광이 방출 표면(110)으로부터 분포 범위(116) 내에서 그리고 다기능 막(186)의 회전 프리즘들(118)을 향해 방출될 수 있다. 프리즘들(118)은 수신된 광을 도 9 및 10과 관련하여 전술한 방식으로 재지향시키도록 동작할 수 있다. 게다가, 다기능 막(186)은 개별 확산기(158)(도 8)가 아니라, 재지향된 광을 확산시키기 위한 통합 확산층(188)을 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 통합 확산층(188)의 헤이즈 값은 30 퍼센트 이상일 수 있지만, 다른 실시예들에서는 더 작은 값들이 사용될 수 있다. 개별 회전막(120) 및 확산기(158)가 아닌 다기능 막(186)의 사용은 백라이트 유닛(104)에 비해 백라이트 유닛(184)의 두께를 줄일 수 있다.
다른 실시예들에서는, 도 13에서 백라이트 유닛(194)과 관련하여 일반적으로 설명되는 바와 같이, 프리즘들(118) 위의 확산층들(예로서, 확산기(158) 및/또는 통합 확산층(188))을 생략하는 것이 바람직할 수 있다. 하나의 그러한 실시예에서는, LCD 패널(42)의 편광층과 같은 디스플레이의 소정의 다른 층에 소정의 헤이즈를 적용함으로써 확산이 대신 달성될 수 있다. 도 14에 일반적으로 도시된 또 다른 실시예에서, 백라이트 유닛(204)은 그러한 백라이트 유닛(204)을 포함하는 디스플레이(34) 상에 렌더링되는 이미지들에서 특히 무아레 패턴들을 줄이거나 방지할 수 있는 소정의 무질서를 일반적으로 갖는 서로 상이한 프리즘들(118)을 구비하는 회전막(206)을 포함할 수 있다. 프리즘들(118)의 무질서는 프리즘 각도들, 높이, 배향 등과 같은 임의의 적절한 파라미터의 변화를 통해; 프리즘들(118)의 표면들 상에 무작위 반점 패턴을 제공함으로써; 또는 소정의 다른 방식으로 제공될 수 있다. 다른 실시예들에 대한 위의 설명으로부터 알 수 있듯이, 프리즘들(118)에 의해 수신된 광은 재지향되고, 회전막(206)의 방출 표면(208)으로부터 방출될 수 있다. 백라이트 유닛(204)은 확산기(158), 통합 확산층(예로서, 확산층(188))을 포함할 수 있거나, 프리즘들(118) 위의 그러한 확산층을 생략할 수 있다.
도 15 및 16에 일반적으로 도시된 바와 같이, 본 기술들에 따라 구성된 에지 발광 백라이트 유닛(예로서, 백라이트 유닛들(104, 184, 194, 204))을 포함하는 디스플레이에 대한 시야각들은 백라이트 유닛(68)과 같은 전통적인 프리즘 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이에 대한 시야각들에 비해 크게 향상될 수 있다. 도 15에서, 그래프(220)는 일반적으로 (수평축(224)을 따라 표시되는) 시야각의 함수로서 (수직축(222)을 따라 표시되는) 휘도를 나타낸다. 곡선(226)은 일반적으로 디스플레이의 장축(예를 들어, 수평축)을 따르는 상이한 시야각들에서의 디스플레이의 휘도를 나타내는 반면, 곡선(228)은 일반적으로 디스플레이의 단축(예로서, 수직축)을 따르는 시야각들에서의 휘도를 나타낸다. 그래프(220)에 일반적으로 지시되는 바와 같이, 전통적인 프리즘 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이의 휘도는 장축을 따르는 시야각의 변화들보다 단축을 따르는 시야각의 변화들에 대해 훨씬 더 큰 레이트로 감소한다.
이와 달리, 일 실시예에서, 본 기술들에 따라 구성된 에지 발광 백라이트 유닛은 도 16에 일반적으로 도시된 바와 같이 디스플레이의 장축 및 단축을 따르는 시야각의 변화들에 대해 실질적으로 균일한 휘도 응답을 가능하게 할 수 있다. 그래프(230)는 그러한 디스플레이의 휘도를 그래프(230)의 수직 및 수평 축들(232, 234)을 따르는 시야각의 함수로서 나타낸다. 디스플레이의 장축을 따르는 시야각의 변화들에 대한 휘도 응답은 곡선(236)으로 표시되는 반면, 디스플레이의 단축을 따르는 시야각의 변화들에 대한 휘도 응답은 곡선(238)으로 표시된다. 그래프들(220, 230)의 비교로부터 결정할 수 있듯이, 본 기술들에 따라 구성된 에지 발광 백라이트 유닛의 사용을 통해 디스플레이의 단축을 따르는 향상된 시야각들이 얻어질 수 있다. 게다가, 그러한 에지 발광 백라이트 유닛은 백라이트 유닛에 의해 손실되는 광의 양을 크게 줄임으로써 전통적인 PMMA 백라이트 유닛들에 의해 제공되는 것보다 높은 피크 휘도 레벨들을 제공할 수 있다. 더욱이, 본 기술들에 따른 에지 발광 백라이트 유닛들은 전통적인 PMMA 백라이트 유닛들보다 적은 광학 층들, 따라서 더 얇은 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, PMMA 백라이트 유닛들은 2개의 프리즘 막 및 2개의 확산기를 포함할 수 있는 반면, 백라이트 유닛(104)은 단일 프리즘 막(즉, 회전막(120)) 및 단일 확산기(158)를 포함하고, 백라이트 유닛(194)은 확산기 없이 단일 프리즘 막을 포함한다. 일부 실시예들에서, 현재 개시되는 백라이트 유닛들은 전통적인 PMMA 백라이트 유닛들보다 25 퍼센트 이상 더 얇을 수 있다.
일 실시예에 따라 제공되는 도 17을 참조하면, 피크 휘도는 백라이트 유닛의 구성에 따라 컴퓨터(30)(또는 소정의 다른 전자 장치(10))의 디스플레이(12)의 법선(252)을 따라 또는 디스플레이(12)에 대해 수직이 아닌 각도에서 발생할 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들어, 도 9와 관련하여 일반적으로 전술한 바와 같이, 본 기술들에 따른 회전막의 프리즘들(118)은 참조 번호 250으로 일반적으로 지시되는 바와 같이 피크 휘도가 회전막 및 디스플레이(12)의 공통 법선을 따라 발생하도록 광을 출력할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 백라이트 유닛의 광 가이드(106), 프리즘들(118) 또는 다른 양태들은 (참조 번호 254로 일반적으로 지시되는) 피크 휘도가 법선(252)에 대해 각도(256)에서 발생하는 편향된 각도 성능을 제공하도록 구성될 수 있다.
전술한 특정 실시예들은 예시적으로 설명되었으며, 이러한 실시예들은 다양한 변경들 및 대안 형태들이 가능할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 기술들은 개시되는 특정 형태들로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 변경들, 균등물들 및 대안들을 커버하는 것을 의도한다는 것을 더 이해해야한다.

Claims (25)

  1. 디스플레이 백라이트 유닛으로서,
    제1 표면에서 광원으로부터 광을 수신하고, 제2 표면으로부터 상기 광을 방출하도록 구성되는 광 가이드 - 상기 제2 표면으로부터 방출된 상기 광은 상기 제2 표면의 법선에 대해 측정된 45도와 70도 사이의 피크 입사각을 포함하고, 상기 제2 표면으로부터 방출된 상기 광은 상기 제2 표면의 법선에 대해 측정된 35도 내지 85도의 주요 분포 범위 내에 있음 -; 및
    상기 광 가이드의 상기 제2 표면 위에 배치된 회전막 - 상기 피크 입사각과 상기 주요 분포 범위에 기초한 증가된 휘도 및 시야각을 생성하도록, 상기 회전막은 상기 광 가이드의 상기 제2 표면으로부터 방출된 상기 광을 수신하여 재지향시키도록 구성된 복수의 프리즘을 포함함 -
    을 포함하고,
    상기 광 가이드는, 상기 광원으로부터 수신된 상기 광을 굴절시키도록 구성된 이방성 광학 소자들을 포함하고, 상기 이방성 광학 소자들은 타원체 형상의 렌즈들을 포함하는,
    디스플레이 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피크 입사각은 55도와 65도 사이인 디스플레이 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피크 입사각은 60도인 디스플레이 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광원을 포함하고, 상기 광원은 냉음극 형광 램프 또는 발광 다이오드 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회전막 위에 배치된 확산기를 포함하는 디스플레이 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전막은 상기 복수의 프리즘으로부터 수신된 상기 재지향된 광을 확산시키도록 구성되는 확산부를 포함하는 디스플레이 백라이트 유닛.
  7. 디스플레이 백라이트 유닛으로서,
    광 가이드 - 상기 광 가이드는 광원으로부터 광을 수신하고, 상기 광 가이드의 방출 표면으로부터 상기 광을 방출하도록 구성되되, 상기 방출 표면으로부터 방출된 상기 광은 상기 방출 표면의 법선에 대해 측정된 50도와 75도 사이의 피크 입사각을 포함하고, 상기 방출 표면으로부터 방출된 상기 광은 상기 방출 표면의 법선에 대해 측정된 35도 내지 85도의 각도 범위 내에 있고, 상기 광 가이드는 상기 광원으로부터 수신된 상기 광을 굴절시키도록 구성된 이방성 광학 소자들을 포함하며, 상기 이방성 광학 소자들은 타원체 형상의 렌즈들을 포함함 -; 및
    상기 피크 입사각과 상기 각도 범위에 기초한 증가된 휘도 및 시야각을 생성하도록, 상기 광 가이드의 상기 방출 표면으로부터 상기 광을 수신하기 위해 상기 방출 표면 위에 배치된 재지향 층
    을 포함하는 디스플레이 백라이트 유닛.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이방성 광학 소자들은 상기 방출 표면 또는 상기 방출 표면 반대쪽의 상기 광 가이드의 표면 중 적어도 하나 상에 배치되는 디스플레이 백라이트 유닛.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기 각도 범위는 60도보다 작은 디스플레이 백라이트 유닛.
  11. 제10항에 있어서, 상기 각도 범위는 상기 방출 표면의 법선에 대해 60도의 입사각에 중심을 갖는 디스플레이 백라이트 유닛.
  12. 액정 디스플레이로서,
    액정 디스플레이 패널; 및
    상기 액정 디스플레이 패널에 광을 출력하도록 구성된 에지 발광 백라이트 유닛
    을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    광원;
    상기 광원으로부터 수신된 광을 방출하도록 구성된 광 가이드 - 상기 광 가이드는 상기 광 가이드의 방출 표면의 법선에 대해 측정된 35도 내지 85도의 주요 분포 범위 내에서 상기 광 가이드로부터 방출된 상기 광을 산란시키도록 구성되는 상기 광 가이드의 적어도 하나의 표면 상의 광학 소자들을 포함하고, 상기 광학 소자들은 상기 법선에 대해 57도와 63도 사이의 피크 입사각에서 광을 방출하도록 더 구성됨 -; 및
    상기 피크 입사각과 상기 주요 분포 범위에 기초하여 상기 액정 디스플레이패널에 대한 증가된 휘도 및 시야각을 생성하도록, 상기 광 가이드 위에 배치되고, 상기 광 가이드로부터 방출된 광을 수신하고 상기 광을 상기 액정 디스플레이 패널을 향해 재지향시키도록 구성된 복수의 프리즘을 포함하는 회전막 - 상기 복수의 프리즘은 60도보다 작은 정점 각도들을 갖는 프리즘들을 포함함 -
    을 포함하고,
    상기 광학 소자는, 타원체 형상의 렌즈들을 포함하는 이방성 광학 소자들을 포함하는,
    액정 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서, 상기 복수의 프리즘의 각각의 프리즘은 대칭인 액정 디스플레이.
  14. 제12항에 있어서, 상기 방출 표면에 대향하는 상기 광 가이드의 표면에 인접하게 배치되는 반사기를 포함하고, 상기 반사기는 상기 반사기의 반사면 상에 입사하는 광을 상기 광 가이드의 상기 방출 표면을 향해 지향시키도록 구성되는 액정 디스플레이.
  15. 에지 발광 백라이트 유닛에서 광을 재지향시키는 방법으로서,
    회전막의 수신 표면상에 형성된 프리즘의 제1 표면상에서, 에지 발광 백라이트 유닛의 광 가이드의 이방성 광학 소자들 - 상기 이방성 광학 소자들은 타원체 형상의 렌즈들을 포함함 - 로부터, 상기 광 가이드의 방출 표면의 법선에 대해 측정된 35도 내지 85도의 주요 분포 범위 내에서 상기 법선에 대해 57도와 63도 사이의 피크 입사각으로 방출된 광을 수신하는 단계;
    상기 수신된 광을 상기 프리즘의 제2 표면으로 투과시키는 단계 - 상기 프리즘은 50도 내지 65도의 상기 제1 및 제2 표면들 사이의 정점 각도를 포함함 -;
    상기 투과된 광을 상기 제2 표면으로부터 상기 수신 표면에 대향하는 상기 회전막의 방출 표면을 향해 반사시키는 단계; 및
    상기 피크 입사각과 상기 주요 분포 범위에 기초한 증가된 휘도 및 시야각을 생성하도록, 상기 반사된 광을 상기 회전막의 상기 방출 표면으로부터 방출하는 단계
    를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 반사된 광을 상기 회전막의 상기 방출 표면으로부터 방출하는 단계는, 방출된 광이 상기 방출 표면의 법선을 따라 피크 강도를 나타내도록 상기 반사된 광을 방출하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 광 가이드로부터 방출된 광을 수신하는 단계는, 상기 수신 표면 상에 형성된 복수의 프리즘의 각각의 제1 표면들 상에서 상기 광 가이드로부터 방출된 광을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 프리즘은 서로 다른 제1 프리즘 및 제2 프리즘을 포함하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 광 가이드로부터 방출된 광을 수신하는 단계는, 상기 회전막의 상기 수신 표면의 복수의 프리즘의 각각의 제1 표면들 상에서 상기 광 가이드로부터 방출된 광을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 수신 표면은 디스플레이 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 상에 생성된 이미지 상의 무아레 효과들을 줄이도록 구성되는 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
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  24. 삭제
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