KR101821727B1 - 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 프론트 조명 디바이스 - Google Patents

필름 기반 라이트가이드를 포함하는 프론트 조명 디바이스 Download PDF

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KR101821727B1
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Abstract

반사형 디스플레이(reflective display)는 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator) 및 프론트라이트(frontlight)를 포함한다. 프론트라이트는 필름으로부터 형성된 라이트가이드를 포함한다. 라이트가이드는 라이트가이드의 라이트가이드 영역(lightguide region)와 연속하는 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 포함한다. 하나이상의 광원들은 결합 라이트가이드들의 어레이로 광을 방출한다. 라이트가이드 영역 내에서 각 결합 라이트라이트로부터의 광은 병합되고 그리고 전반사한다. 광 추출 특징부들은 라이트가이드 영역 내에서 전반사하는 광을 방해하여 광은 필름의 광 방출 영역에서 반사형 공간 광 변조기쪽을 향하여 라이트가이드를 빠져나간다. 클래딩 영역은 라이트가이드에 광학적으로 결합되어서, 광원으로부터의 광은 클래딩 영역으로 진행한다. 광 추출 영역(light extracting region)은 라이트가이드에 대향하는 클래딩 영역에 효과적으로 결합되고 그리고 클래딩 영역에서의 광은 추출된다. 디스플레이를 생산하는 방법이 또한 개시된다.

Description

필름 기반 라이트가이드를 포함하는 프론트 조명 디바이스{FRONT ILLUMINATION DEVICE COMPRISING A FILM-BASED LIGHTGUIDE}
관련 출원들에 대한 상호 참조(CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS)
본 출원은 2010년 4월 16일자로 출원된 "Replaceable illuminated signage system for cooler doors" 명칭의 미국 가출원 제61/325,266호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Manufacturing device for ultra-low profile film lightguide" 명칭의 미국 가출원 제61/325,252호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Processing method for optical film lightguide and coupling system" 명칭의 미국 가출원 제61/325,269호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Method and apparatus for aligning lightguides in a coupling system" 명칭의 미국 가출원 제61/325,271호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Center aligned lighting configuration for ultra-thin LED backlight system for LCDs" 명칭의 미국 가출원 제61/325,272호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Low profile battery powered lightguide" 명칭의 미국 가출원 제61/325,275호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Method and apparatus for enhanced LCD backlight" 명칭의 미국 가출원 제61/325,277호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Film coupling system with light propagation modifications" 명칭의 미국 가출원 제61/325,280호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Heatsinking methods for compact film light guide systems" 명칭의 미국 가출원 제61/325,282호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Lamination method for a multi-layer optical lightguide film" 명칭의 미국 가출원 제61/325,262호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Edge-enhancement for film coupling technology" 명칭의 미국 가출원 제61/325,270호; 2010년 4월 16일자로 출원된 "Colored surface illumination by mixing dyes and scattering features into ink" 명칭의 미국 가출원 제61/325,265호; 2010년 5월 24일자로 출원된 "Light emitting device comprising a film-based lightguide" 명칭의 미국 가출원 제61/347,567호; 2010년 7월 12일자로 출원된 "Film lightguide with light redirecting elements" 명칭의 미국 가출원 제61/363,342호; 2010년 7월 28일자로 출원된 "Light emitting device with optical redundancy" 명칭의 미국 가출원 제61/368,560호; 2010년 8월 27일자로 출원된 "Light emitting device comprising a lightguide film" 명칭의 미국 가출원 제61/377,888호; 2010년 9월 9일자로 출원된 "Light emitting device with externally or internally controlled output" 명칭의 미국 가출원 제61/381,077호; 2010년 11월 18일자로 출원된 "Light emitting device comprising a lightguide film and light turning optical element" 명칭의 미국 가출원 제61/415,250호; 2010년 12월 21일자로 출원된 "Light emitting device comprising a removable and replaceable lightguide" 명칭의 미국 가출원 제61/425,328호; 2011년 2월 11일자로 출원된 "Front illumination device comprising a film-based lightguide" 명칭의 미국 가출원 제61/441,871호; 및 2011년 3월 9일자로 출원된 "Illumination device comprising a film-based lightguide" 명칭의 미국 가출원 제61/450,711호의 이익을 주장하며, 그 문헌 각각의 전체 내용은 본 출원에 참고 문헌으로 포함되어 있다.
본 출원에 개시된 본 발명 내용은 일반적으로 조명 기구들, 백라이트들, 프론트라이트들, 발광 표지판들, 수동 디스플레이들, 및 능동 디스플레이들와 같은 발광 디바이스들 및 그것의 컴포넌트들 및 제조 방법에 관한 것이다.
종래에, 백라이트들과 같은 디스플레이들의 두께를 줄이기 위해, 고정된 라이트가이드들을 이용하는 에지형 구성들은 더 넓은 외면의 에지로부터 광을 수신하고 광을 더 넓은 외면(face)으로 향하게 하기 위해 이용된다. 이런 타입들의 발광 디바이스들은 전형적으로 컴포넌트 또는 디바이스 유연성을 감안하지 않는 상대적으로 두껍고, 고정된 프레임들 내에 수용되고 설계 변경들을 위해 긴 리드 타입을 요구한다. 이런 디바이스들의 볼륨은 크고 때때로 디바이스 주위에 두껍거나 큰 프레임들 또는 베젤(bezel)을 포함한다. 두꺼운 라이트가이드들(전형적으로 2밀리미터(mm) 및 이상)은 설계 구성들, 생산 방법들, 및 조명 방식들을 제한한다.
이 분야 발광 디바이스들의 두께 및 전체 볼륨을 추가로 줄이기 위한 능력은 충분한 광속을 얇은 라이트가이드로 결합하는 능력에 의해 제한된다. 전형적 LED 광원들은 적어도 1 mm의 발광 면적 치수를 가지며, 설계 조건들을 충족하기 위해 2 mm 라이트가이드에 진입하고, 이를 통과하여 진행하고, 이로부터 결합되는 광을 제어하는데 종종 어려움이 있다. 2 mm 라이트가이드들을 통합하는 디스플레이들은 33선티미터(cm) 또는 작은 다이아고널(diagonal) 치수를 가지는 디스플레이들에 전형적으로 제한된다. 큰 광원들 및 큰 입력 결합 광학 또는 방법들을 이용하는 설계들 때문에 많은 시스템들은 두껍다. 픽셀 당 하나의 라이트가이드를 이용하는 일부 시스템들(광섬유 기반 시스템들과 같은)은 큰 볼륨을 요구하고 작은 정렬 오차를 갖는다. 생산에서, 얇은 라이트가이드들은 집적 광학 컴포넌트들을 위해 고정된 웨이퍼들 상에 코팅하는 것에 한정된다.
일 실시예에서, 반사형 디스플레이(reflective display)는 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator) 및 프론트라이트(frontlight)를 포함한다. 프론트라이트는 그사이가 약 0.5 밀리미터(millimeter)보다 크지 않은 두께를 갖는 대향하는 외면(face)들을 가지는 필름(film)으로부터 형성된 라이트가이드(lightguide)를 포함한다. 라이트가이드는 라이트가이드의 라이트가이드 영역(lightguide region)와 연속하는 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 포함하고, 각 결합 라이트가이드는 바운딩 에지(bounding edge)에서 종단되고, 그리고 각 결합 라이트가이드는 접힘 영역(fold region)에서 접혀져서 바운딩 에지들은 스택(stack)된다. 적어도 하나의 광원(light source)은 스택된 바운딩 에지들로 광(light)을 방출하도록 배치된다. 광(light)은 결합 라이트가이드들내에서 라이트가이드의 라이트가이드 영역으로 진행하여 라이트가이드 영역 내에서 각 결합 라이트가이드로부터의 광(light)과 병합하며 그리고 전반사한다. 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)은 라이트가이드 영역 내에서 전반사되는 광(light)을 방해하여, 광(light)은 필름의 광 방출 영역(light emitting region)에서 반사형 공간 광 변조기쪽을 향하여 라이트가이드를 빠져나간다. 클래딩 영역(cladding region)은 라이트가이드의 제 1 측면상에 광학적으로 결합되고, 적어도 하나의 광원으로부터의 광(light)은 클래딩 영역으로 진행한다. 광 추출 영역(light extracting region)은 라이트가이드에 대향하는 클래딩 영역의 제 2 측면상의 클래딩 영역에 효과적으로(operatively) 결합되고, 클래딩 영역에서의 광(light)의 부분은 광 추출 영역에 의해 추출된다.
다른 실시예에서, 반사형 디스플레이(reflective display)는 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator) 및 프론트라이트(frontlight)를 포함한다. 프론트라이트는 0.5 밀리미터(millimeter)보다 크지 않은 두께를 가지는 필름(film)으로부터 형성된 라이트가이드(lightguide)를 포함한다. 라이트가이드는 라이트가이드의 라이트가이드 영역(lightguide region)으로부터 연장되는 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 포함한다. 결합 라이트가이드들의 어레이는 접힘 영역(fold region)에서 접혀지고 그리고 광 입력 표면(light input surface)을 형성하기 위해 스택(stack)된다. 광원(light source)은 광 입력 표면에 광(light)을 방출하도록 배치된다. 광(light)은 결합 라이트가이드들의 어레이내에서 라이트가이드 영역으로 진행하여 라이트가이드 영역 내에서 결합 라이트가이드들 어레이의 각 결합 라이트가이드로부터의 광(light)과 병합하며 그리고 전반사한다. 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)은 필름에 효과적으로(operatively) 결합되고 그리고 라이트가이드 영역 내에서 전반사되는 광(light)을 방해하도록 구성되어, 광(light)은 광 방출 영역(light emitting region)에서 반사형 공간 광 변조기쪽을 향하여 프론트라이트(frontlight)를 빠져나간다. 클래딩 영역(cladding region)은 라이트가이드에 광학적으로 결합된다. 광 추출 영역(light extracting region)은 라이트가이드에 대향하는 클래딩 영역의 제 1 측면상에 클래딩 영역에 광학적으로 결합되고, 전반사(total internal reflection) 계면(interface)으로부터 제 1 각도로 각 결합 라이트가이드에서 진행하는 광(light)은 결합 라이트가이드에서의 접힘 영역 후에는 더 큰 각도에서 진행하고 그리고 광 추출 영역에 의해 클래딩 영역으로부터 추출된다.
추가 실시예에서, 디스플레이(display)를 생산하는 방법은 코어 영역(core region) 및 클래딩 영역(cladding region)을 포함하는 필름(film)의 라이트가이드 영역(lightguide region)으로부터 결합 라이트가이드들 어레이의 각 결합 라이트가이드를 서로 분리함으로써 상기 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 형성하는 단계로서,각 결합 라이트가이드는 상기 라이트가이드 영역과 연속하고 그리고 상기 결합 라이트가이드의 끝단(end)에서 바운딩 에지(bounding edge)를 포함하는, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이를 형성하는 단계; 상기 결합 라이트가이드들의 어레이를 접어서 상기 바운딩 에지들이 스택되게 하는, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이를 접는 단계; 상기 스택된 바운딩 에지들로 광(light)을 향하게 하는 광원의 위치를 정하는 단계로서, 상기 광(light)은 전반사(total internal reflection)에 의해 상기 코어 영역 내에서 상기 결합 라이트가이드들의 어레이 및 상기 라이트가이드 영역을 통과하여 진행하는, 상기 광원의 위치를 정하는 단계; 상기 라이트가이드 영역의 광 방출 영역(light emitting region)에서의 상기 코어 층(core layer)상에 또는 내에 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)을 형성하는 단계; 상기 결합 라이트가이드들의 어레이와 상기 광 방출 영역사이의 상기 라이트가이드 영역의 광 혼합 영역(light mixing region)에서의 상기 클래딩 영역상에 광 추출 영역(light extracting region)을 배치하거나 또는 광 추출 영역을 상기 클래딩 영역에 광학적으로 결합하는 단계;및 반사형 공간 광 변조기에 인접하여 상기 광 방출 영역의 위치를 정하는 단계;를 포함한다.
도 1은 라이트가이드의 일측면 상에 배치된 광 입력 커플러를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 2는 -y 방향으로 접혀진 결합 라이트가이드들을 갖는 광 입력 커플러의 일 실시예의 사시도이다.
도 3은 라이트가이드의 일측면 상에 3개의 광 입력 커플러들을 갖는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 4는 라이트가이드의 대향 측면들 상에 배치된 2개의 광 입력 커플러들을 갖는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 5는 광원들의 광학 축들이 서로에 대해 실질적으로 지향되는 라이트가이트의 동일 측면 상에 배치된 2개의 광 입력 커플러들을 갖는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 6은 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드의 평면 에지들로 구성되는 실질적으로 평면 광 입력 표면을 갖는 발광 디바이스의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 7은 광이 하이브리드 굴절-TIR 프레넬 렌즈와 유사한 일부 외부 표면들 상에서 전반사하는 광 입력 표면 상에 굴절성의 및 편평한 표면 특징부들을 갖는 광 입력 표면과 함께 광 입력 커플러를 갖는 발광 디바이스의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 8은 결합 라이트가이드들 및 광 입력 표면이 광원에 광학적으로 결합되는 발광 디바이스의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 9는 결합 라이트가이드들이 슬리브에 의해 제자리에 유지되고 결합 라이트가이드들의 끝단들과 광원에 인접한 편평한 외부 표면을 갖는 슬리브 사이에 겔과 같은 광학 접착제 또는 물질에 의해 에지 표면들이 효과적으로 편평화되는 발광 디바이스의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 10은 레드, 그린 및 블루 라이트를 방출하는 백라이트의 일 실시예 평면도이다.
도 11은 광 입력 커플러 및 표면에 인접하여 배치된 반사형 광학 엘리먼트를 갖는 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예 단면 측면도이다.
도 12는 반사형 공간 광 변조기에 가장 가까운 필름 기반 라이트가이드의 측면상에 필름 기반 라이트가이드로부터 돌출한(protruding) 돌출 광 추출 표면 특징부들을 갖는 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예의 영역 단면 측면도이다.
도 13은 색 필터들 및 광 변조 픽셀들사이에 배치된 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다.
도 14는 기판상의 광 변조 픽셀들 위에 배치된 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다.
도 15는 클래딩 층과 확산 도메인(diffusive domain)들을 포함하는 낮은 굴절율 접착제 영역(low refractive index adhesive region)사이에 배치된 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다.
도 16는 돌출 표면 특징부들을 갖는 제 1 라이트가이드 층과 리세스드 특징부들(recessed feature)갖는 제 2 라이트가이드 층 사이의 에어 갭( air gap)으로부터 형성된 광 추출 특징부들을 포함하는 라이트가이드 영역을 갖는 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예 영역의 단면 측면도(cross-sectional side view)이다.
도 17은 레드, 그린 및 블루 필름 기반 라이트가이드 코어 영역들을 갖는 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예의 영역 단면 측면도이다.
도 18은 대향하는 방향들로 지향된 중간 영역에서의 동일한 에지 상에 광원들을 갖는 2개의 광 입력 커플러들을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 19는 -y 방향을 향하여 접혀진 그리고 그 후 단일 광원을 향하여 +z 방향으로 접혀진 결합 라이트가이드들을 갖는 하나의 광 입력 커플러를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 20는 필름 기반 라이트가이드 및 광 반사형 광학 엘리먼트를, 또한 광 콜리메이팅(collimating) 광학 엘리먼트이면서 광 블로킹(blocking) 엘리먼트인, 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예 사시도이다.
도 21은 반사형 공간 광 변조기에 광학적으로 결합된 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트를 포함하는 공간 디스플레이의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 22는 반사형 공간 광 변조기에 인접하여 배치된 프론트 조사(front-lit) 필름 라이트가이드를 포함하는 공간 디스플레이의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 23은 반사형 공간 광 변조기에 가장 가까운 라이트가이드의 일 측면상에 광 추출 특징부들을 갖는 반사형 공간 광 변조기에 광학적으로 결합된 프론트 조사 라이트가이드를 포함하는 공간 디스플레이의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 24는 반사형 공간 광 변조기내에 배치된 전면 조사(front-lit) 필름 라이트가이드를 포함하는 공간 디스플레이의 일 실시예의 단면 측면도이다
도 25는 콜리메이팅 광학 엘리먼트를 갖는 광원에 인접하여 배치된 광 입력 커플러를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 26은 x, y, 및 z축에 대해 각을 이루어 지향되는 광원 및 광 결합 라이트가이드들을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 사시도이다.
도 27은 필름 기반 라이트가이드로부터 돌출한 광 추출 특징부들을 가진 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다.
도 28은 두개의 클래딩 층들사이에 배치된 필름 기반 라이트가이드내의 광 추출 특징부들을 가진 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다.
도 29a는 라이트가이드와 실질적으로 동일한 평면 내에 있고 결합 라이트가이드들이 2개의 선형 접힘 영역들을 포함하는 광 투과 필름의 영역들인 결합 라이트가이드들의 어레이를 포함하는 광 입력 커플러를 제조하기 위한 일 실시예의 사시도이다.
도 29b는 도 29a의 선형 접힘 영역들 중 하나를 병진이동하는 것을 포함하는 입력 커플러 및 라이트가이드를 제조하는 것을 위한 일 실시예의 사시도이다.
도 29c는 도 29b의 선형 접힘 영역들 중 하나를 병진이동하는 것을 포함하는 입력 커플러 및 라이트가이드를 제조하는 것을 위한 일 실시예의 사시도이다.
도 29d는 도 29c의 선형 접힘 영역들 중 하나를 병진이동하는 것을 포함하는 입력 커플러 및 라이트가이드를 제조하는 것을 위한 일 실시예의 사시도이다.
도 29e는 도 29d의 선형 접힘 영역들 중 하나를 병진이동하는 것을 포함하는 입력 커플러 및 라이트가이드를 제조하는 것을 위한 일 실시예의 사시도이다.
도 30은 결합 라이트가이들이 라이트가이드의 표면에 광학적으로 결합된 발광 디바이스의 일 실시예의 사시도이다.
도 31은 결합 라이트가이드들의 어레이가 비평행 영역들을 갖는 입력 커플러 및 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 32는 접혀진 결합 라이트가이드들을 갖는 도 31의 입력 커플러 및 라이트가이드의 일부의 평면 사시도이다.
도 33은 선형 접힘 영역에 가장 근접하게 배치된 상대 위치 유지 엘리먼트를 포함하는 광 입력 커플러 및 라이트가이드의 일 실시예의 사시도이다.
도 34는 필름 기반 라이트가이드에 실질적으로 평행한 평면으로 재결합되고 2번 접혀진 결합 라이트가이드들의 번들들을 포함하는 광 입력 커플러 및 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 35는 필름 기반 라이트가이드의 평면에 실질적으로 수직인 스택으로 결합되고 위를 향해(+z 방향) 접혀진 결합 라이트가이드들의 번들들을 포함하는 광 입력 커플러 및 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 36는 결합 라이트가이드들의 위를 향한 접힘들을 포함하는 도 35a의 영역의 확대도이다.
도 37은 디스플레이 및 조명기구로서 동시에 기능할 수 있는 발광 디바이스의 일 실시예의 사시도이다.
도 38은 결합 라이트가이드들이 라이트가이드의 에지에 광학적으로 결합된 발광 디바이스의 일 실시예의 사시도이다.
도 39는 접힘 영역들을 포함하는 접혀지지 않은 라이트가이드를 갖는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 40은 접혀지는 라이트가이드를 갖는 도 39의 발광 디바이스의 사시도이다.
도 41은 접혀진 영역들을 오버래핑하는 것을 포함하는 라이트가이드로 접혀진 도 39의 발광 디바이스의 사시도이다.
도 42는 제 1 결합 라이트가이드들 세트로부터 광을 수신하도록 배치되는 제 1 광 방출 영역 및 제 2 결합 라이트가이드들 세트로부터 광을 수신하도록 배치되는 제 2 광 방출 영역을 포함하는 필름 기반 라이트가이드의 일 실시예의 상승 단면도이다.
도 43은 접혀진 결합 라이트가이드들을 갖는 도 42의 필름 기반 라이트가이드의 상승 단면도이다.
도 44는 z 방향으로 스택된 2개의 라이트가이드들을 포함하는 광학 중복성(optical redundancy)을 가진 발광 디바이스의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 45는 제 1 열 전이 엘리먼트에 열적으로 결합되는 제 1 광원 및 제 2 광원을 갖는 발광 디바이스의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 46은 각각의 결합 라이트가이드 내에 복수의 제 1 반사 표면 에지들 및 복수의 제 2 반사 표면 에지들을 갖는 결합 라이트가이드들을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 47은 도 46의 결합 라이트가이드들의 입력 끝단의 확대 사시도이다.
도 48은 결합 라이트가이드들의 코어 영역들 사이에 배치된 인덱스 매칭 영역들을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 결합 라이트가이드들 및 광원의 단면 측면도이다.
도 49는 테이퍼형 결합 라이트가이드들의 어레이를 포함하는 필름 기반 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 50은 도 49의 필름 기반 라이트가이드 및 광원을 포함하는 일 실시예의 발광 디바이스의 평면 사시도이다.
도 51은 테이퍼형 결합 라이트가이드들 및 광원이 광 방출 영역 뒤에서 접혀진 도 50의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면 사시도이다.
도 52는 각진, 테이퍼형 결합 라이트가이드들의 어레이를 포함하는 필름 기반 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 53은 필름 기반 라이트가이드의 측방 측면들을 지나서 연장하지 않는 광원 및 접혀진 결합 라이트가이드들을 갖는 도 52의 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 일 실시예의 발광 디바이스의 평면 사시도이다.
도 54는 각진, 테이퍼형 결합 라이트가이드들의 제 1 및 제 2 어레이를 포함하는 필름 기반 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 55는 도 54의 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 일 실시예의 발광 디바이스의 평면 사시도이다.
도 56은 라이트가이드, 결합 라이트가이드들 및 곡선의 미러를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 57은 라이트가이드, 결합 라이트가이드들, 및 2개의 곡선의 영역들을 갖는 곡선의 미러를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 58은 라이트가이드 및 발광 디바이스의 광 방출 영역 뒤에서 접혀진 결합 라이트가이드들을 포함하는 2개의 광 입력 커플러들을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 59는 2개의 직교 측면들 상에 결합 라이트가이드들을 갖는 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 60은 로우 컨택 에어리어 커버가 광 입력 커플러에 물리적으로 결합된 광 입력 커플러 및 라이트가이드를 포함하는 일 실시예의 발광 디바이스의 일부의 단면 측면도이다.
도 61은 로우 컨택 에어리어 커버와 접촉하는 라이트가이드의 영역의 도 60의 확대 부분을 나타낸다.
도 62는 로우 컨택 에어리어 커버에 의해 보호되는 광 입력 커플러 및 라이트가이드를 포함하는 일 실시예의 발광 디바이스의 일부의 측면도이다.
도 63는 결합 라이트가이드들의 끝단 영역의 한 측면상에 2개의 플랜지들을 포함하는 결합 라이트가이드들을 포함하는 일 실시예의 필름 기반 라이트가이드의 일부의 사시도이다.
도 64는 선형 접힘 영역에 가장 근접하게 배치된 상대 위치 유지 엘리먼트를 포함하는 라이트가이드 및 광 입력 커플러를 포함하는 필름 기반 라이트가이드의 일 실시예의 사시도이다.
도 65는 원형의 각진 에지 표면들을 포함하는 상대 위치 유지 엘리먼트의 일 실시예의 사시도이다.
도 66은 원형의 각진 에지 표면들 및 원형의 팁을 포함하는 상대 위치 유지 엘리먼트의 일 실시예의 사시도이다.
도 67은 결합 라이트가이드들의 끝단 영역의 일측면 상에 2개의 플랜지들을 포함하는 결합 라이트가이드들을 포함하는 일 실시예의 필름 기반 라이트가이드의 일부의 사시도이다.
도 68은 도 62에 예시된 실시예의 발광 디바이스의 일부의 사시도이다.
도 69는 라이트가이드의 대향 측면들 상에 배치된 2개의 광 입력 커플러들, 제 1 광원, 및 제 2 광원을 갖는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 70은 라이트가이드, 광 입력 커플러, 및 광 입력 커플러와 광 방출 영역 사이에 배치된 광 반사 필름을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 사시도이다.
도 71은 광원 및 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트로부터 광을 수신하도록 배치된 하나의 스택의 결합 라이트가이드들을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 72는 도 71에 나타낸 실시예의 단면 측면도이다.
도 73은 콜리메이팅 광학 엘리먼트에 물리적으로 결합된 하나의 스택의 결합 라이트가이드들을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 74는 하나의 스택의 결합 라이트가이드들에 광학적으로 결합된 광 터닝 광학 엘리먼트에 인접한 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 75a는 광 터닝 광학 에지들을 갖는 하나의 스택의 결합 라이트가이드들의 측방 에지에 인접하여 배치되는 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 75b는 광 터닝 광학 에지들을 갖는 하나의 스택의 결합 라이트가이드들의 연장된 영역에 광 입력 표면 에지에 인접하여 배치되는 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 76은 광학 접착제(optical adhesive)를 이용하여 두 스택들의 결합 라이트가이드들에 광학적으로 결합되는 2개의 광 터닝 광학 엘리먼트들로 광을 결합하도록 배치되는 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도(top view)이다.
도 77은 2개의 스택들의 결합 라이트가이드들에 광학적으로 결합되는 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트로 광을 결합하도록 배치되는 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 78은 2개의 스택들의 결합 라이트가이드들에 광학적으로 결합되는 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트로 광을 결합하도록 배치되는 2개의 광원들을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 79는 광 터닝 광학 에지들을 갖는 2개의 스택들의 결합 라이트가이드들로 광을 결합하도록 배치되는 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 80은 광 터닝 광학 에지들을 갖는 2개의 오버래핑 스택들의 결합 라이트가이드들로 광을 결합하도록 배치되는 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 81은 결합 라이트가이드들이 정렬 구멍들을 갖는 탭들을 갖는 광 터닝 광학 에지들을 갖는 하나의 스택의 결합 라이트가이드들로 광을 결합하도록 배치되는 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 82는 저광속 밀도 영역에서의 레지스트레이션 구멍들 및 광 터닝 광학 에지들을 갖는 하나의 스택의 결합 라이트가이드들로 광을 결합하도록 배치되는 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 83은 광원 레지스트레이션에 대해 광원 오버레이 탭 영역을 갖는 하나의 스택의 결합 라이트가이드들로 광을 결합하도록 배치되는 광원을 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 84는 광 터닝 광학 에지들을 갖는 결합 라이트가이드들을 포함하는 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 85는 결합 라이트가이드들이 측방 에지를 지나서 연장하도록 접혀진 결합 라이트가이드들을 갖는 도 84의 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 86은 접히지 않은 결합 라이트가이드를 포함하는 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 87은 결합 라이트가이드들이 접혀진 도 86의 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 88은 광 콜리메이팅 광학 에지 영역들 및 광 터닝 광학 에지 영역들을 갖는 결합 라이트가이드들을 포함하는 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 89는 결합 라이트가이드들이 접혀진 도 88의 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 90은 연장된 영역들을 갖는 결합 라이트가이드들을 포함하는 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 91은 접혀진 결합 라이트가이드들을 갖는 도 90의 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 92는 접히지 않은 결합 라이트가이드 및 2개의 방향들로 광을 터닝하는 광 터닝 광학 에지들을 갖는 결합 라이트가이드들을 포함하는 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 93은 함께 그룹화된 각각의 측단으로부터 결합 라이트가이드들을 갖는 도 92의 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면 사시도이다.
도 94는 스택으로 인터리빙된 측단으로부터 결합 라이트가이드들을 갖는 도 92의 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면 사시도이다.
도 95는 제 1 방향을 따라 인버트된 형상으로 연장되는 광 터닝 광학 에지들을 갖는 결합 라이트가이드들을 포함하는 필름 기반 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 96은 2개의 스택들의 결합 라이트가이드들을 형성하도록 접혀진 도 95의 라이트가이드의 실시예를 포함하는 라이트가이드의 사시도이다.
도 97은 광 터닝 광학 에지들, 광 콜리메이팅 광학 에지들, 및 정렬 캐비티들을 포함하는 광원 오버레이 탭 영역들을 갖는 결합 라이트가이드들을 포함하는 필름 기반 라이트가이드의 일 실시예의 평면도이다.
도 98은 광원을 통해 위치하고 정렬 가이드에 의해 z방향으로 가이드되는 하나의 스택의 결합 라이트가이드들로 접혀지는 도 97의 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 99는 광원 근방의 영역에서의 도 98의 발광 디바이스 실시예의 측면도이다.
도 100은 정렬 가이드를 통해 완전히 맞추도록 연장하지 않는 정렬 캐비티들을 갖는 결합 라이트가이드들을 갖는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 측면도이다.
도 101은 내부 광 지향 에지들을 가진 결합 라이트가이드들을 포함하는 발광 디바이스 일 실시예의 영역의 단면 측면도(cross-sectional side view)이다
도 102는 플렉서블(flexible) 디스플레이 커넥터에 부착된 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트 및 반사형 공간 광 변조기를 포함하는 발광 디스플레이의 일 실시예 단면 측면도이다
도 103은 반사형 공간 광 변조기를 위한 상부 기판(top substrate)로서 추가 기능을 하는 라이트가이드를 포함하는 발광 디스플레이의 일 실시예 단면 측면도이다.
도 104는 플렉서블 커넥터에 물리적으로 결합된 회로 보드(circuit board)상에 배치된 광원을 갖는 반사형 공간 광 변조기를 위한 상부 기판으로서 추가 기능을 하는 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예 사시도이다.
도 105는 플렉서블 커넥터상에 물리적으로 결합된 광원과 함께 플렉서블 커넥터에 물리적으로 결합된 필름 기반 라이트가이드 및 반사형 공간 광 변조기를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예 사시도이다.
도 106 는 플렉서블 터치스크린(flexible touchscreen)를 더 포함하는 도104의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디스플레이의 일 실시예 단면 측면도이다.
도 107은 필름 기반 라이트가이드와 반사형 공간 광 변조기사이에 배치된 플렉서블 터치스크린을 갖는 발광 디바이스의 일 실시예 사시도이다.
도 108은 플렉서블 디스플레이 드라이브 커넥터 및 플렉서블 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예 사시도이다.
도 109는 플렉서블 터치스크린 필름상에 배치된 광원 및 플렉서블 디스플레이 드라이브 커넥터를 갖는 플렉서블 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예의 사시도이다.
도 110은 결합 라이트가이드들의 어레이를 포함하는 필름 기반 라이트가이드의 일 실시예의 평면도(top view)이며, 각 결합 라이트가이드는 결합 라이트가이드들의 서브-어레이를 더 포함한다.
도 111 은 도 110에서 도시된 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 발광 디바이스 일 실시예의 사시 평면도(perspective top view)이며, 결합 라이트가이드들은 접혀진다.
도 112는 수직 광 터닝 광학 에지들을 포함하는 코어 영역들을 갖는 결합 라이트가이드들의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다.
도 113은 수직 광 터닝 광학 에지들 및 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들을 포함하는 코어 영역들을 갖는 결합 라이트가이드들의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다.
도 114는 수직 광 터닝 광학 에지들 및 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들을 포함하는 코어 영역들 및 캐비티를 갖는 결합 라이트가이드들의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다.
도 115 는 열전이 엘리먼트(thermal transfer element)의 정렬 캐비티내에 배치된 결합 라이트가이드들의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예 영역의 사시도이다.
도 116 은 연장된 정렬 암(alignment arm) 및 정렬 캐비티를 갖는 정렬 가이드내에 배치된 결합 라이트가이드들의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스의 일 실시예 영역의 측면도이다.
도 117 은 반사형 공간 광 변조기 및 라이트가이드의 클래딩층에 광학적으로 결합된 광 추출 층을 갖는 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 반사형 디스플레이의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 118은 디스플레이를 생산하는 방법의 일 실시예의 블럭도(block diagram)이다.
수개의 실시예들의 특징들 및 다른 세부사항들은 이제 더 상세하게 설명될 것이다. 본 출원에서 설명되는 특정 실시예들은 예시로서 그리고 제한이 아닌 것으로서 도시되는 것이 이해될 것이다. 주요 특징들은 임의의 특정 실시예의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 실시예들에서 이용될 수 있다. 모든 부분들 및 퍼센티지들은 다르게 지정되지 않으면 중량에 의한다.
정의들(DEFINITIONS)
"전계발광 표지판(Electroluminescent sign)"은 본 출원에서 정보를 디스플레이하기 위한 수단으로서 정의되며, 여기서 명각(legend), 메시지, 이미지 또는 표시(indicia)는 그 위에 전기적으로 여기가능한 조명원에 의해 형성되거나 이 조명원에 의해 더 분명하게 제작된다. 이것은 조사된 카드들, 슬라이드(transparency)들, 그림(picture)들, 프린팅된 그래픽들, 형광 표지판들, 네온 표지판들, 채널 문자 표지판들, 라이트 박스 표지판들, 버스 정류장 표지판들, 조사된 광고 표지판들, EL(전계발광) 표지판들, LED 표지판들, 에지형 표지판들, 광고 디스플레이들, 액정 디스플레이들, 전기 영동 디스플레이들, 구매 시점 광고 디스플레이들, 방향 표지판들, 조사된 그림들, 및 다른 정보 디스플레이 표지판들을 포함한다. 전계발광 표지판들은 자체 발광(방출형), 후면 조사(후면형), 전면 조사(전면형), 에지 조사(에지형), 도파로 주사 또는 다른 구성들일 수 있으며, 광원으로부터의 광은 이미지들 또는 표시(indicia)를 생성하기 위한 정적 또는 동적 수단을 통해 지향된다.
본 출원에서 정의된 "광학적으로 결합된(Optically coupled)"은 한쪽 영역으로부터 다른 쪽 영역으로 통과하는 광의 휘도가 영역들 사이의 굴절률들의 차이들 때문에 프레넬 계면 반사 손실(Fresnel interfacial reflection)들에 의해 실질적으로 감소되지 않는 2개 이상의 영역들 또는 층들의 결합을 지칭한다. "광학 결합" 방법들은 유사한 굴절률들을 갖는 2개의 영역들이 함께 결합되게 결합하거나 실질적으로 비슷하거나 영역들 또는 층들의 굴절률 사이의 굴절률을 갖는 광학 접착제를 이용하는 방법들을 포함한다. "광학 결합"의 예들은 인덱스 매칭된 광학 접착제를 이용하는 라미네이션, 일 영역 또는 층을 다른 영역 또는 층 상에 코팅하는 것, 또는 실질적으로 근접한 굴절률들을 갖는 2개 이상의 층들 또는 영역들을 결합하기 위해 인가 압력을 이용하는 핫 라미네이션을 제한 없이 포함한다. 열 전이(thermal transferring)는 물질의 2개의 영역들을 광학적으로 연결하는데 이용될 수 있는 다른 방법이다. 다른 물질의 표면 상에 물질을 형성, 변경, 프린팅, 또는 도포하는 것은 2개의 물질들을 광학적으로 결합하는 다른 예들이다. "광학적으로 결합된"은 또한 광이 제 1 물질로부터 제 2 물질로 진행하도록 제 2 굴절률 물질의 볼륨 내에 제 1 굴절률의 영역들, 특징부들, 또는 물질들을 형성, 추가, 또는 제거하는 것을 포함한다. 예를 들어, 화이트 광 산란 잉크(메타크릴레이트(methacrylate), 비닐, 또는 폴리우레탄계(polyurebonate) 바인더에서의 티타늄 다이옥사이드(titanium dioxide) 과 같은)는 표면 상에 잉크를 잉크젯 프린팅함으로써 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 실리콘 필름(silicon film)의 표면에 광학적으로 결합될 수 있다. 마찬가지로, 표면에 도포되는 솔벤트 내의 티타늄 다이옥사이드과 같은 광 산란 물질은 그것이 필름 표면 또는 볼륨에 광학적으로 결합되도록 폴리카보네이트 또는 실리콘 필름의 표면에 근접한 물질적 컨택 내에 광 산란 물질로 하여금 침투 또는 접착시키는 것을 가능하게 할 수 있다.
"라이트가이드(Light guide)" 또는 "도파로(Waveguide)"는 임계각보다 큰 각도에서 진행하는 광선들이 영역 내에서 반사 및 잔존한다는 조건에 의해 제한되는 영역을 지칭한다. 라이트가이드에서, 광은 각도(α)가 조건을 만족하면 반사 또는 전반사(TIR: totally internally reflect)될 것이다
Figure 112012092620332-pct00001
여기서, n1은 라이트가이드 내의 매질의 굴절률이고 n2는 라이트가이드 외부의 매질의 굴절률이다. 전형적으로, n2는
Figure 112012092620332-pct00002
의 굴절률을 갖는 에어이지만, 고 및 저굴절률 물질들은 라이트가이드 영역들을 획득하는데 이용될 수 있다. 라이트가이드는 반사 필름들과 같은 반사 컴포넌트들, 알루미늄 코팅들, 표면 릴리프 특징부들, 및 광을 방향전환 또는 반사할 수 있는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 라이트가이드는 기판들과 같은 비산란 영역들을 포함할 수도 있다. 광은 측면들 또는 아래로부터 라이트가이드 영역 상에 입사될 수 있고 영역 내의 표면 릴리프 특징부들 또는 광 산란 도메인들, 페이즈들 또는 엘리먼트들은 그것이 전반사되도록 하는 큰 각도로 또는 광이 라이트가이드를 탈출하도록 하는 작은 각도로 광을 지향시킬 수 있다. 라이트가이드는 라이트가이드로서 간주되는 그의 컴포넌트들 모두에 광학적으로 결합될 필요가 없다. 광은 도파로 영역의 임의의 면(또는 계면 굴절률 경계)으로부터 진입될 수 있고 동일한 또는 다른 굴절률 계면 경계로부터 전반사될 수 있다. 영역은 두께가 관심 광의 파장보다 길기만 하면 본 출원에서 예시된 목적들을 위한 도파로 또는 라이트가이드로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 라이트가이드는 필름의 5 마이크론 영역 또는 층일 수 있거나 광 투과 폴리머를 포함하는 3 밀리미터 시트일 수 있다.
"컨택 내에(In contact)" 및 "상에 배치된(disposed on)"은 일반적으로 2개의 아이템들이 서로 인접하여 전체 아이템이 요구대로 기능할 수 있는 것을 설명하는데 이용된다. 이것은 아이템이 요구대로 기능할 수 있기만 하면, 추가적인 물질들이 인접 아이템들 사이에 존재할 수 있는 것을 의미할 수 있다.
본 출원에서 이용된 "필름(film)"은 물질의 얇게 연장된 영역, 멤브레인, 또는 층을 지칭한다.
본 출원에서 이용된 "굽힘(bend)"은 예를 들어 제 2 영역에 대한 엘리먼트의 제 1 영역의 움직임에 의해 형상에 있어서 변형 또는 변환을 지칭한다. 굽힘들의 예들은 무거운 의복들이 막대 상에 걸려 있거나 그것을 원통형 메일링 튜브로 맞추도록 페이퍼 다큐먼트를 롤링업할 때 의복들 막대의 굽히는 것을 포함한다. 본 출원에서 이용된 "접힘(fold)"은 굽힘의 타입이며 제 1 영역이 제 2 영역의 적어도 일부를 커버하도록 제 2 영역 상에 엘리먼트의 어느 영역의 굽힘 또는 놓임을 지칭한다. 접힘의 예는 편지를 굽히는 것 및 봉투에 그것을 넣기 위해 주름들을 형성하는 것을 포함한다. 접힘은 엘리먼트의 모든 영역들이 중첩하는 것을 필요로 하지 않는다. 굽힘 또는 접힘은 객체의 표면을 따라 제 1 방향으로 방향의 변경일 수 있다. 접힘 또는 굽힘은 주름들을 갖거나 갖지 않을 수 있고 굽힘 또는 접힘은 90 도 또는 45 도와 같은 하나 이상의 방향들 또는 평면들에서 발생할 수 있다. 굽힘 또는 접힘은 측방, 수직, 비틀림, 또는 그 조합일 수 있다.
발광 디바이스(LIGHT EMITTING DEVICE)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 제 1 광원, 광 입력 커플러, 광 혼합 영역, 및 광 추출 특징부를 갖는 광 방출 영역을 포함하는 라이트가이드를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 제 1 광원은 제 1 광원 방출 표면을 가지며, 광 입력 커플러는 제 1 광원으로부터 광을 수신하고 복수의 결합 라이트가이드들을 통한 전반사에 의해 광 입력 커플러를 통과하는 광을 투과하도록 배치된 입력 표면을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들을 나가는 광은 재결합되어 광 혼합 영역에서 혼합되고 전반사를 통해 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역 내에서 지향된다. 라이트가이드 내에서, 입사광의 부분은 광의 각도가 라이트가이드에 대한 임계값보다 작다는 조건으로 광 추출 특징부들에 의해 광 추출 영역 내에 지향되고 지향된 광은 라이트가이드 발광 표면을 통해 라이트가이드를 나간다.
추가 실시예에 있어서, 라이트가이드는 필름 내의 발광 디바이스 출력 표면 아래에 광 추출 특징부들을 갖는 필름이고 필름은 그것들이 결합 라이트가이드들의 에지들의 집합에 의해 제 1 입력 표면을 갖는 광 입력 커플러를 형성하도록 접혀지는 결합 라이트가이드 스트립(strip)들로 분리된다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 하나의 피크를 갖는 출력 프로파일들의 디바이스들을 위해 디바이스의 발광 표면 또는 영역으로부터 방출되는 광에 대한 피크 광도의 방향으로서 본 출원에서 정의된 광학 축을 갖는다. 하나 이상의 피크를 갖는 광학 출력 프로파일들 및 출력이 "배트윙(batwing)" 타입 프로파일과 같은 축에 주위에서 대칭인 것에 대해, 발광 디바이스의 광학 축은 광 출력의 대칭 축이다. 축 주위에서 대칭이 아닌 하나 이상의 피크를 갖는 각 광도 광학 출력 프로파일들을 구비한 발광 디바이스들에서, 발광 디바이스 광학 축은 광도 출력의 각도 가중 평균이다. 비평면 출력 표면들에 대해, 발광 디바이스 광학 축은 2개의 직교 출력 평면들에서 구해지고 제 1 출력 평면 내에서 그리고 제 1 출력 평면에 직교하는 제 2 출력 평면 내의 변화하는 각도에서 일정한 방향일 수 있다. 예를 들어, 원통형 발광 표면으로부터 방출되는 광은 곡선의 출력 표면 프로파일을 포함하지 않는 광 출력 평면에서 피크 각 광도(따라서 발광 디바이스 광학 축)를 가질 수 있고 광도의 각도는 곡선의 표면 프로파일을 포함하는 출력 평면에서의 원통형 표면 둘레의 회전 축 주위에서 실질적으로 일정할 수 있고, 따라서 피크 각 광도는 각도의 범위이다. 발광 디바이스가 각도의 범위에서 발광 디바이스 광학 축을 가질 때, 발광 디바이스의 광학 축은 각도의 범위 또는 범위 내에서 선택된 각도를 포함한다. 렌즈 또는 엘리먼트의 광학 축은 적어도 하나의 평면 내에 회전 대칭의 어떤 각도가 있는 방향이고 본 출원에서 이용되는 바와 같이 기계적 축에 대응한다. 렌즈들 또는 엘리먼트들의 영역, 표면, 면적, 또는 집합의 광학 축은 렌즈 또는 엘리먼트의 광학 축과 다를 수 있고, 본 출원에서 이용되는 바와 같이 렌즈 또는 엘리먼트의 오프-액시스(off-axis) 조명의 경우에서와 같이 입사광 각도 및 공간 프로파일에 의존한다.
광 입력 커플러(LIGHT INPUT COUPLER)
일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 광원으로부터 방출되는 광을 수신하고 라이트가이드로 광을 투과하도록 배치된 복수의 결합 라이트가이드들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 복수의 결합 라이트가이드들은 라이트가이드 필름으로부터 절단된 스트립들이어서 그것들은 적어도 하나의 에지 상에서 절단되지 않지만 스트립의 적어도 하나의 에지 또는 표면을 통해 광을 결합하기 위해 라이트가이드로부터 실질적으로 독립적으로 회전 또는 위치(또는 병진이동)될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 복수의 결합 라이트가이드들은 라이트가이드 필름으로부터 절단되지 않고 광원 및 라이트가이드에 개별적으로 광학적으로 결합된다. 일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 광 혼합 영역에서 함께 연결되는 결합 라이트가이드들에 광학적으로 결합된 적어도 하나의 광원을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 광이 스트립들의 그룹 또는 배열의 에지를 통해 진입할 수 있도록 그룹으로 배열되는 영역 필름으로부터 절단된 스트립 섹션들의 조합이다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 코어 물질의 코어 영역 및 코어 물질 중 적어도 하나의 면 또는 에지 상에 코어 물질보다 작은 굴절률을 갖는 클래딩 물질의 클래딩 영역 또는 클래딩 층을 포함하는 광 입력 커플러를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 적어도 하나의 스트립의 면 상에 입사되는 광원으로부터의 광의 부분이 라이트가이드로 지향되어 그것이 도파로 조건에서 진행하도록 하는 복수의 결합 라이트가이드들을 포함한다. 광 입력 커플러는 스트립 접힘 디바이스, 스트립 유지 엘리먼트, 및 입력 표면 광학 엘리먼트: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
광원(LIGHT SOURCE)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 형광 램프, 원통형 냉음극 형광 램프, 평판형 형광 램프, 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드, 전계 방출 램프, 가스 방전 램프, 네온 램프, 필라멘트 램프, 백열 램프, 전계발광 램프, 라디오형광 램프, 할로겐 램프, 백열 램프, 수은 증기 램프, 나트륨 증기 램프, 고압 나트륨 램프, 금속 할로겐 램프, 텅스텐 램프, 카본 아크 램프, 전계발광 램프, 레이저, 포토닉 밴드갭 기반 광원, 양자점 기반 광원, 고효율 플라즈마 광원, 마이크로플라즈마 램프: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 광원을 포함한다. 발광 디바이스는 라이트가이드의 대향 측면들 상에, 라이트가이드의 직교 측면들 상에, 라이트가이드의 3개 이상의 측면들 상에, 또는 실질적으로 평면 라이트가이드의 4 측면들 상에 어레이로 배열된 복수의 광원들을 포함할 수 있다. 광원들의 어레이는 적어도 하나의 LED 다이를 포함하는 개별 LED 패키지들을 갖는 선형 어레이일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 입력 표면을 향해 광을 방출하도록 배치된 하나의 패키지 내에 복수의 광원들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 또는 10 이상의 광원들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 발광 필름 또는 시트로서 광을 방출하도록 배치된 유기 발광 다이오드를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드로 광을 방출하도록 배치된 유기 발광 다이오드를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 100 나노미터보다 큰 파장 스펙트럼에서 광을 방출하는 적어도 하나의 광대역 광원을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 100 나노미터보다 작은 좁은 대역폭에서 광을 방출하는 적어도 하나의 협대역 광원을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 100 나노미터보다 큰 파장 스펙트럼에서 광을 방출하는 적어도 하나의 광대역 광원 또는 100 나노미터보다 작은 좁은 대역폭에서 광을 방출하는 적어도 하나의 협대역 광원을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 300nm 내지 350nm, 350nm 내지 400nm, 400nm 내지 450nm, 450nm 내지 500nm, 500nm 내지 550nm, 550nm 내지 600nm, 600nm 내지 650nm, 650nm 내지 700nm, 700nm 내지 750nm, 750nm 내지 800nm, 및 800nm 내지 1200nm: 그룹으로부터 선택된 범위 내에서 피크 파장을 갖는 적어도 하나의 협대역 광원을 포함한다. 광원들은 디스플레이로서 이용되는 발광 디바이스에 이용될 때 집합적으로, 색역(color gamut) 영역이 70% NTSC, 80% NTSC, 90% NTSC, 100% NTSC, 및 표준 뷰어의 가시 CIE u' v' 색역의 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95%: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이도록 레드, 그린 및 블루의 스펙트럼 품질을 일치시키기 위해 선택될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광원은 레드, 그린, 및 블루 LED를 포함하는 화이트 LED 패키지이다.
다른 실시예에 있어서, 상이한 색들을 갖는 적어도 2개의 광원들은 적어도 하나의 광 입력 커플러를 통해 라이트가이드로 광을 결합하도록 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 적어도 3개의 광 입력 커플러들, 상이한 색들(예를 들어 레드, 그린 및 블루)을 갖는 적어도 3개의 광원들 및 적어도 3개의 라이트가이드들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광원은 반사 옵틱, 반사기, 반사기 컵, 콜리메이터, 주 옵틱, 보조 옵틱, 콜리메이팅 렌즈, 복합 파라볼라 콜리메이터, 렌즈, 반사 영역 및 입력 결합 옵틱: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함한다. 광원은 광원(및 가능하면 히트 싱크)이 발광 디바이스의 상이한 에지를 따라 지향되게 할 수 있는 곡선형 반사기와 같은 광학 경로 접힘 옵틱(optical path folding optic)을 포함할 수도 있다. 광원은 120 도, 100 도, 80 도, 60 도, 40 도, 및 20 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 각도 FWHM을 광 출력에 제공하는 포토닉 밴드갭 구조, 나노구조 또는 다른 3차원 배열을 포함할 수도 있다.
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 150 도, 120 도, 100 도, 80 도, 70 도, 60 도, 50 도, 40 도, 30 도, 20 도, 및 10 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 각도 반치전폭(FWHM: full-width at half maximum) 세기에서 광을 방출하는 광원을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광원은 주 옵틱, 보조 옵틱, 및 포토닉 밴드갭 영역: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함하고 광원의 각 반치전폭 세기는 150 도, 120 도, 100 도, 80 도, 70 도, 60 도, 50 도, 40 도, 30 도, 20 도, 및 10 도로부터 선택된 하나보다 작다.
LED 어레이(LED ARRAY)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 복수의 LED들 또는 LED 패키지들을 포함하며, 여기서 복수의 LED들 또는 LED 패키지들은 LED들의 어레이를 포함한다. 어레이 컴포넌트들(LED들 또는 전기 컴포넌트들)은 단일 회로 보드에 물리적으로(및/또는 전기적으로) 결합될 수 있거나 그것들은 직접 물리적으로 결합되거나 결합될 수 없는 복수의 회로 보드들(즉 동일한 회로 보드 상이 아닌 것과 같은)에 결합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, LED들의 어레이는 레드, 그린, 블루, 및 화이트 LED들: 그룹으로부터 선택된 적어도 2개를 포함하는 어레이다. 이 실시예에 있어서, 제조로 인한 화이트 포인트(white point)의 변동 또는 컴포넌트 변동들이 감소될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, LED 어레이는 적어도 하나의 쿨 화이트 LED 및 하나의 레드 LED를 포함한다. 이 실시예에 있어서, CRI, 또는 색 렌더링 인덱스는 단독의 쿨 화이트 LED 조명보다 높다. 일 실시예에 있어서, 광 방출 영역, 발광 표면, 조명 기구, 발광 디바이스, 발광 디바이스를 포함하는 화이트 모드에서 구동되는 디스플레이, 및 표지판: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 CRI는 70, 75, 80, 85, 90, 95, 및 99: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 광 방출 영역, 발광 표면, 조명 기구, 발광 디바이스, 발광 디바이스를 포함하는 화이트 모드에서 구동되는 디스플레이, 또는 표지판: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 NIST 색 품질 스케일(CQS: Color Quality Scale)은 70, 75, 80, 85, 90, 95, 및 99: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스를 포함하는 디스플레이는 NTSC 표준의 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 105%, 110%, 120%, 및 130% 색역보다 큰 색역을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, LED 어레이는 화이트, 그린, 및 레드 LED들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, LED 어레이는 적어도 하나의 그린 및 블루 LED 및 하나의 타입이 다른 타입의 레드 LED보다 낮은 발광 효율 또는 낮은 파장을 갖는 2개의 타입들의 레드 LED들을 포함한다. 본 출원에서 이용되는 바와 같이, 화이트 LED는 형광체(phosphor) 변환 블루 LED 또는 형광체 변환(phosphor converted) UV LED일 수 있다.
다른 실시예에 있어서, LED들의 입력 어레이는 긴 라이트가이드 대 짧은 라이트가이드를 통해 광의 불균일한 흡수를 보상하도록 배열될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 흡수는 긴 결합 라이트가이드들 또는 긴 라이트가이드들에 대응하는 광 입력 커플러로 더 많은 광을 지향시킴으로써 보상된다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 파장 밴드 내의 광은 제 2 파장 밴드 내의 광보다 많은 라이트가이드 내에 흡수되고 제 2 파장 밴드 내의 광 입력 커플러로 결합된 방사 광속에 의해 나누어진 제 1 파장 밴드 내의 광 입력 커플러로 결합된 방사 광속의 제 1 비율은 제 2 파장 밴드 내의 광 방출 영역으로부터 방출된 방사 광속에 의해 나누어진 제 1 파장 밴드 내의 광 방출 영역으로부터 방출된 방사 광속의 제 2 비율보다 크다.
레이저(LASER)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 하나 이상의 광 입력 커플러들 또는 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 표면으로 광을 결합하도록 배치된 하나 이상의 레이저들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 광원들의 다이버전스(divergence)는 20 밀리라디안, 10 밀리라디안, 5 밀리라디안, 3 밀리라디안, 및 2 밀리라디안: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 혼합 영역은 라이트가이드의 광 방출 영역 또는 발광 디바이스의 발광 표면 영역으로 진입하기 전에 광 혼합 영역 내의 하나 이상의 레이저들로부터 광의 각도 FWHM을 증가시키는 광 산란 또는 광 반사 영역을 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 광 혼합 영역 내의 광 산란 영역은 5 밀리라디안보다 작은 다이버전스를 갖는 532nm 레이저 다이오드의 영역에서 필름의 넓은 면적 표면과 수직으로 측정되었을 때 50 도, 40 도, 30 도, 20 도, 10 도, 5 도, 및 2 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 투과된 광의 각도 FWHM을 갖는 체적 또는 표면 광 산란 영역이다. 추가 실시예에 있어서, 광 혼합 영역 내의 확산기의 헤이즈(haze)는 필름의 넓은 면적 표면에 수직으로(발광 표면과 평행과 같은) 측정되었을 때 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 및 2%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
색 튜닝(COLOR TUNING)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 2개 이상의 광원들을 포함하고 2개 이상의 광원들의 상대적 출력은 라이트가이드의 광 방출 영역 또는 영역 내에서 중첩하는 복수의 라이트가이드들을 포함하는 발광 디바이스 상의 광 출력의 에어리어에서 원하는 색을 획득하기 위해 조정된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 결합 라이트가이드들의 스택의 광 입력 표면으로 광을 결합하도록 배치된 레드, 그린, 및 블루 LED를 포함한다. 광은 라이트가이드 내에서 혼합되고 라이트가이드의 광 방출 영역에서 출력된다. 레드 및 블루 LED들을 턴 온함으로써, 예를 들어, 퍼플 색 광 방출 영역을 획득할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광원들의 상대적 광 출력은 발광 디바이스의 광학 엘리먼트에서 비균일 스펙트럼 흡수를 보상하기 위해 조정된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 블루 LED의 밀리와트 출력은 라이트가이드(또는 블루 광 산란)에서 더 많은 블루 광 흡수를 보상하기 위해 밀리와트 레드 출력보다 많은 레벨로 증가되어 광 방출 영역은 특정 영역에서 실질적으로 화이트 광 출력을 갖는다.
LED 어레이 위치(LED ARRAY LOCATION)
일 실시예에 있어서, 복수의 LED 어레이들은 단일 광 입력 커플러 또는 하나보다 많은 광 입력 커플러로 광을 결합하도록 배치된다. 추가 실시예에 있어서, 회로 보드 상에 배치된 복수의 LED들은 광 방출 영역을 포함하는 발광 디바이스의 복수의 측면들을 향해 광을 지향시키는 복수의 광 입력 커플러들로 광을 결합하도록 배치된다. 추가 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 발광 디바이스의 광 방출 영역 뒤에서 접혀진 LED 어레이 및 광 입력 커플러를 포함해서 LED 어레이 및 광 입력 커플러는 표면과 수직인 각도에서 광 방출 영역의 주임을 볼 때 보여지지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 발광 디바이스의 하부 영역으로부터 광 방출 영역으로 광을 지향시키도록 배치된 적어도 하나의 광 입력 커플러로 광을 결합하도록 배치된 단일 LED 어레이를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 제 1 광 입력 커플러 및 제 2 광 입력 커플러 각각으로 광을 결합하도록 배치된 제 1 LED 어레이 및 제 2 LED 어레이를 포함하며, 여기서 제 1 광 입력 커플러 및 제 2 광 입력 커플러는 발광 디바이스의 상부 영역 및 하부 영역 각각으로부터 광 방출 영역으로 광을 지향시키기 위해 배치된다. 추가 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 발광 디바이스의 하부 영역, 좌측 영역, 및 우측 영역 각각으로부터 광 방출 영역으로 광을 지향시키도록 배치된 제 1 광 입력 커플러, 제 2 광 입력 커플러, 및 제 3 광 입력 커플러 각각으로 광을 결합하도록 배치된 제 1 LED 어레이, 제 2 LED 어레이, 및 제 3 LED 어레이를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 발광 디바이스의 하부 영역, 좌측 영역, 우측 영역, 및 상부 영역 각각으로부터 광 방출 영역으로 광을 지향시키도록 배치된 제 1 광 입력 커플러, 제 2 광 입력 커플러, 제 3 광 입력 커플러, 및 제 4 광 입력 커플러 각각으로 광을 결합하도록 배치된 제 1 LED 어레이, 제 2 LED 어레이, 제 3 LED 어레이, 및 제 4 LED 어레이를 포함한다.
파장 변환 물질(WAVELENGTH CONVERSION MATERIAL)
다른 실시예에 있어서, LED는 형광체(phosphor)와 결합된 블루 또는 자외 LED이다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 제 1 활성화 에너지를 갖는 광원 및 제 1 활성화 에너지의 제 1 부분을 제 1 부분과 다른 제 2 파장으로 변환하는 파장 변환 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 형광단(fluorophore), 형광체(phosphor), 형광 염료(fluorescent dye), 무기 형광체(inorganic phosphor), 포토닉 밴드갭 물질, 양자점 물질, 형광 단백질(fluorescent protein), 융합 단백질, 특정 관능기들(아미노기들(활성 에스테르, 카르복실레이트, 이소티오시아네이트, 히드라진와 같은), 카르복실기들(카르보디이미드), 티올(말레이미드, 아세틸 브로마이드), 아지드(클릭 화학(click chemistry)을 통해 또는 비특이적으로(글루타르알데히드)))에 대한 단백질에 부착된 형광단들(fluorophore), 양자점 형광단(quantum dot fluorophore)들, 소분자 형광단(small molecule fluorophore)들, 방향족 형광단(aromatic fluorophore)들, 공액 형광단(conjugated fluorophore)들, 형광 염료(fluorescent dye), 및 다른 파장 변환 물질: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파장 변환 물질을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 광원은 LED와 같은 반도체 광 방출기 및 방출기로부터의 광의 부분을 단 또는 장 파장으로 변환하는 파장 변환 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러, 클래딩 영역, 결합 라이트가이드, 입력 표면 옵틱, 결합 옵틱, 광 혼합 영역, 라이트가이드, 광 추출 특징부 또는 영역, 및 발광 표면: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 파장 변환 물질을 포함한다.
광 입력 커플러 입력 표면(LIGHT INPUT COUPLER INPUT SURFACE)
일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 라이트가이드들을 결합하는 결합 라이트가이드들의 어레이를 포함하고 필름은 그 주변을 따라 바운딩 에지들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 광 커플러 입력 표면을 형성하는 복수의 바운딩 에지들과 결합 라이트가이드들의 집합을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광학 엘리먼트는 광원과 적어도 하나의 결합 라이트가이드 사이에 배치되며, 여기서 광학 엘리먼트는 광 커플러 입력 표면을 통해 광원으로부터 광을 수신한다. 일부 실시예들에 있어서, 입력 표면은 실질적으로 연마되거나, 평평하거나, 광학적으로 매끄러워서 광은 피트(pit)들, 돌출부들 또는 다른 거친 표면 특징부들로부터 전방 또는 후방으로 산란되지 않는다. 일부 실시예들에 있어서, 광학 엘리먼트는 입력 표면(적어도 하나의 결합 라이트가이드에 광학적으로 결합될 때)으로서 또는 적어도 하나의 결합 라이트가이드로부터 분리되거나 이에 광학적으로 결합된 광학 엘리먼트로서 광 방향전환을 제공하기 위해 광원과 적어도 하나의 결합 라이트가이드 사이에 배치되어 더 많은 광은 광학 엘리먼트를 갖지 않거나 플랫 입력 표면을 갖는 경우인 것보다 라이트가이드 내의 임계값보다 큰 각도들에서 라이트가이드로 방향전환된다. 다른 실시예에 있어서, 입력 표면은 플랫 입력 표면에서 발생하는 것보다 라이트가이드 내의 임계각보다 큰 라이트가이드 내의 각도들로 광원으로부터 수신된 더 많은 광을 굴절시키기 위해 곡선형되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 광학 엘리먼트는 입사광을 굴절시키는 방사상 또는 선형 프레넬 렌즈 특징부들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광학 엘리먼트는 굴절-TIR 하이브리드 프레넬 렌즈(1.5보다 작은 저 F/#을 갖는 것과 같은)를 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 광학 엘리먼트는 반사 및 굴절 광학 엘리먼트이다. 일 실시예에 있어서, 광 입력 표면은 매끄러운, 곡선형, 원형, 오목, 볼록, 리기드(rigged), 그루브, 마이크로구조, 나노구조, 또는 미리 결정된 표면 형상을 생성하기 위해 기계화, 절단, 연마, 형상화, 성형, 또는 라이트가이드 커플러들에 물질을 다르게 제거 또는 추가함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 광원으로부터 광을 수집하고 균일성을 증가시키도록 설계된 광학 엘리먼트를 포함한다. 그러한 광학 엘리먼트들은 그들이 어떻게 형성되는지에 관계없이 플라이 아이 렌즈들, 마이크로렌즈 어레이들, 일체형 렌즈들, 렌티큘러 렌즈들, 마이크로규모 특징부들 또는 나노 규모 특징부들을 갖는 홀로그래픽 또는 다른 확산 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 적어도 하나의 라이트가이드 및 적어도 하나의 광원에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 광학 엘리먼트는 회절 엘리먼트, 홀로그래픽 엘리먼트, 렌티큘러 엘리먼트, 렌즈, 평면 윈도우, 굴절 엘리먼트, 반사 엘리먼트, 도파로 결합 엘리먼트, 반사방지 코팅 엘리먼트, 평면 엘리먼트, 및 결합 라이트가이드, 광학 접착제, UV 경화 접착제, 및 압력 감지 접착제: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 형성된 일부 또는 영역: 그룹으로 선택된 적어도 하나이다. 광 커플러 또는 엘리먼트는 거기에 적어도 하나의 광 투과 물질로 구성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러 또는 광 입력 윈도우의 엘리먼트, 렌즈 또는 표면은 실리콘 물질이며, 여기서 200 시간 동안 150 ℃의 노출로 인한 ASTM D1003 시감 투과율은 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 및 5%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 입력 표면, 결합 라이트가이드들, 또는 입력 표면에 광학적으로 결합된 윈도우는 광 투과 광학 접착제를 이용하여 광학 윈도우, 광원, LED의 외부 표면, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트, 광 방향전환 광학 엘리먼트, 광 터닝 광학 엘리먼트, 중간 렌즈, 또는 광 투과 광학 엘리먼트:그룹으로부터 선택된 하나이상에 광학적으로 결합된다.
에어(air)에서 진행하는 광이 계면의 수직으로부터의 각도들에서 1.3보다 큰 굴절률을 갖는 광 손실 물질의 평면 광 입력 표면에 입사될 때, 예를 들어, 많은 광은 에어 입력 표면 계면으로부터 반사된다. 반사로 인한 광의 손실을 감소시키는 하나의 방법은 광원에 광 입력 커플러의 입력 표면을 광학적으로 결합하는 것이다. 이 손실을 감소시키는 다른 방법은 광원의 광학 축에 가까운 각도들로 광원으로부터의 광 출력의 일부를 지향시키는 콜레이메이션 옵틱 또는 옵틱을 이용하는 것이다. 콜리메이팅 옵틱, 또는 광학 엘리먼트는 광원, 결합 라이트가이드들, 접착제, 다른 광학 엘리먼트에 광학적으로 결합될 수 있어서 그것은 결합 라이트가이드들 내의 전반사 조건에서 결합 라이트가이드들로 더 많은 광을 지향시킨다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 표면은 리세티 캐비티 또는 오목 영역을 포함해서 입력 표면으로부터 반사되는 캐비티 또는 오목 영역에 인접하여 배치된 광원으로부터의 광의 퍼센티지는 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 3%, 및 2%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
다른 실시예에 있어서, 광원들의 전체 발광 표면 면적들에 의해 나누어진 임의의 광원으로부터 전체 광속의 5% 이상을 수용하는 발광 디바이스의 광 입력 커플러들 모두의 입력 표면의 전체 면적으로서 정의되는 전체 입력 면적 비율은 0.9, 1, 1.5, 2, 4, 및 5: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 광원의 발광 표면 면적에 의해 나누어지는 광원으로부터 수신된 전체 광속의 5% 이상을 수용하는 발광 디바이스의 광 입력 커플러의 입력 표면 면적으로서 정의되는 개별 입력 면적 비율은 0.9, 1, 1.5, 2, 4, 및 5: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 상이한 입력 커플러들을 위한 발광 디바이스의 개별 입력 면적 비율들이 변화될 수 있고 특정 입력 커플러를 위한 개별 입력 면적 비율은 전체 입력 면적 비율보다 크거나 작을 수 있다.
광원에 대한 입력 표면 위치(INPUT SURFACE POSITION RELATIVE TO LIGHT SOURCE)
일 실시예에 있어서, 광원의 외부 표면과 광 입력 커플러의 입력 표면 사이의 거리는 20 ℃의 발광 디바이스에 대한 유지된 주위 온도에서 광원에 전원을 공급하기 직전과 광원의 실질적으로 정상 상태 접합 온도 동안의 시간 사이의 기간에 걸쳐 3 밀리미터, 2 밀리미터, 1 밀리미터, 0.5 밀리미터, 및 0.25 밀리미터: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 기계 에너지를 저정하는데 탄성 물체는 광원의 외부 표면이 광 입력 커플러의 입력 표면과 접촉하거나 미리 결정된 거리에 있도록 배치된다. 일 실시예에 있어서, 탄성 물체는 인장 스프링, 연장 스프링, 압축 스프링, 토션 스프링, 와이어 스프링, 코일형 스프링, 플랫 스프링, 캔틸레버 스프링, 코일 스프링, 나선 스프링, 원추 스프링, 압축 스프링, 볼류트 스프링, 헤어스프링, 밸런스 스프링, 리프 스프링, V-스프링, 벨레빌 와셔, 벨레빌 스프링, 정하중 스프링, 가스 스프링, 메인스프링, 고무 밴드, 스프링 와셔, 하중 하에 트위스트된 토션 바, 토션 스프링, 니게이터 스프링, 및 웨이브 스프링: 그룹으로부터 선택된 하나이다. 일 실시예에 있어서, 탄성 물체는 광원 또는 LED 어레이와 하우징 또는 열 전이 엘리먼트와 같은 다른 엘리먼트 사이에 배치되어 힘이 광원 또는 LED 어레이에 가해져서 광원 또는 LED 어레이의 외부 발광 표면과 광 입력 커플러의 입력 표면 사이의 상대적 거리는 20 ℃의 발광 디바이스에 대한 유지된 주위 온도에서 광원에 전원을 공급하기 직전과 광원의 실질적으로 정상 상태 접합 온도 동안의 시간 사이의 기간에 걸쳐 고정 거리의 0.5 밀리미터 내에 존속한다.
추가 실시예에 있어서, 스페이서(spacer)는 적어도 하나의 광원의 최소 분리 거리를 실질적으로 유지하는 물리적 엘리먼트 및 적어도 하나의 광 입력 커플러 중 적어도 하나의 입력 표면을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 스페이서는 광원의 컴포넌트, 필름(화이트 반사 필름 또는 로우 컨택 에어리어 커버 필름과 같은)의 영역, LED 어레이(플라스틱 돌출부와 같은)의 컴포넌트, 하우징의 컴포넌트, 열 전이 엘리먼트의 컴포넌트, 홀더의 컴포넌트, 상대 위치 유지 엘리먼트의 컴포넌트, 광 입력 표면의 컴포넌트, 광 입력 커플러에 물리적으로 결합된 컴포넌트, 광 입력 표면, 적어도 하나의 결합 라이트가이드, 결합 라이트가이드를 위한 윈도우, 라이트가이드, 발광 디바이스의 하우징 또는 다른 컴포넌트: 그룹으로부터 선택된 하나이다.
추가 실시예에 있어서, 필름, 라이트가이드, 광 혼합 영역, 광 입력 커플러, 및 결합 라이트가이드: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 광원 또는 LED 어레이의 외부 발광 표면과 광 입력 커플러의 입력 표면 사이의 상대적 거리가 20 ℃의 발광 디바이스에 대한 유지된 주위 온도에서 광원에 전원을 공급하기 직전과 광원의 실질적으로 정상 상태 접합 온도 동안의 시간 사이의 기간에 걸쳐 고정 거리의 0.5 밀리미터 내에 존속하는 것을 유지하는 상대 위치 유지 메커니즘을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상대 위치 유지 메커니즘은 라이트가이드 내의 구멍 및 광원에 물리적으로 결합된 컴포넌트(열 전이 엘리먼트와 같은) 내의 핀이다. 예를 들어, 광원에 물리적 결합된 얇은 알루미늄 시트 열 전이 엘리먼트 내의 핀들은 광 입력 커플러의 입력 표면과 광원의 발광 표면 사이에서 거리를 유지하기 위해 광 입력 커플러(또는 결합 라이트가이드와 같은 광 입력 커플러의 컴포넌트) 내의 구멍들로 레지스터(register)된다. 다른 실시예에 있어서, 상대 위치 유지 메커니즘은 가이드 디바이스이다.
광 입력 커플러를 형성하는 스택 스프립들 또는 세그먼트들(STACKED STRIPS OR SEGMENTS OF FILM FORMING A LIGHT INPUT COUPLER)
일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 라이트가이드를 포함하는 필름의 영역이고 광 입력 커플러는 광 커플러 입력 표면을 형성하기 위해 함께 그룹되는 결합 라이트가이들을 형성하는 필름의 스트립 섹션들을 포함한다. 결합 라이트가이드들은 함께 그룹될 수 있어서 라이트가이드 영역에 대향하는 에지들은 그들의 얇은 에지들로 구성되는 입력 표면을 형성하도록 접합된다. 광 입력 커플러에 대한 평면 입력 표면은 각도들에서 표면으로부터 입력 광의 부분을 방향전환시키기 위한 유리한 굴절을 제공할 수 있어서 그것은 라이트가이드에 대한 임계값보다 큰 각도들에서 진행한다. 다른 실시예에 있어서, 실질적으로 평면 광 투과 엘리먼트는 결합 라이트가이드들의 그룹 에지들에 광학적으로 결합된다. 결합 라이트가이드들의 에지들 중 하나 이상은 연마되거나, 용융되거나, 광학 접착제로 접착되거나, 솔벤트 용접되거나, 에지 표면의 영역을 따라 다르게 광학적으로 결합될 수 있어서 표면은 실질적으로 연마되거나, 매끄러워지거나, 평평해지거나, 실질적으로 평면화된다. 이 연마는 결합 라이트가이드들 내의 임계각보다 작은 각도들로 또는 광원의 후방을 향해 광 산란, 반사, 또는 굴절을 감소시키는데 조력할 수 있다. 광 입력 표면은 광학 엘리먼트의 표면, 접착제의 표면, 하나보다 많은 광학 엘리먼트의 표면, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 에지의 표면, 또는 상술한 표면들의 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다. 광 입력 커플러는 오프닝 또는 윈도우를 갖는 광학 엘리먼트를 포함할 수도 있으며, 여기서 광원으로부터의 광의 부분은 광학 엘리먼트를 통과하지 않고 결합 라이트가이드들로 직접 통과될 수 있다. 광 입력 커플러 또는 엘리먼트 또는 영역은 거기에 클래딩 물질 또는 영역을 포함할 수도 있다.
다른 실시예에 있어서, 클래딩 층은 열, 압력, 솔벤트, 및 전자기 방사: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 하에, 클래딩 층의 일부가 제거될 수 있는 물질로 형성된다. 일 실시예에 있어서, 클래딩 층은 코어 영역보다 작은 유리 전이 온도를 갖고 광 입력 에지들 근방의 결합 라이트가이드들에 인가된 압력은 압력이 인가되기 전에 클래딩 영역들의 두께의 10%, 20%, 40%, 60%, 80% 및 90%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작아지도록 클래딩의 전체 두께를 감소시킨다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 층은 코어 영역보다 작은 유리 전이 온도를 갖고 광 입력 에지들 근방의 결합 라이트가이드들에 인가된 열 및 압력은 열 및 압력이 인가되기 전에 클래딩 영역들의 두께의 10%, 20%, 40%, 60%, 80% 및 90%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작아지도록 클래딩 영역들의 전체 두께를 감소시킨다. 다른 실시예에 있어서, 압력 감지 접착제들이 클래딩 층으로서 기능하고 결합 라이트가이드들이 접혀져서 결합 라이트가이드들의 일측면 또는 양측면 상의 압력 감지 접착제 또는 컴포넌트는 결합 라이트가이드들을 함께 유지시키고 압력 감지 접착제의 두께의 적어도 10%는 열 및 압력을 인가함으로써 광 입력 표면으로부터 제거된다.
광 입력 커플러의 광 입력 표면에 광원을 결합하기 위한 가이드 디바이스(GUIDE DEVICE FOR COUPLING THE LIGHT SOURCE TO THE LIGHT INPUT SURFACE OF THE LIGHT INPUT COUPLER)
광 입력 커플러는 광 입력 표면에 대한 광원의 정렬을 용이하게 하기 위해 기계, 전기, 수동, 가이드, 또는 다른 시스템 또는 컴포넌트를 포함하는 가이드를 포함할 수도 있다. 가이드 디바이스는 오프닝 또는 윈도우를 포함할 수 있고 발광 디바이스의 광원(또는 광원에 물리적으로 부착된 컴포넌트), 광 입력 커플러, 결합 라이트가이드, 하우징, 및 전기, 열, 또는 기계 엘리먼트: 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 함께 물리적으로 또는 광학적으로 결합할 수 있다. 이 디바이스의 일 실시예에 있어서, 광학 엘리먼트는 광학 엘리먼트 또는 결합 라이트가이드들에 광원(LED 스트립과 같은)을 물리적으로 결합 또는 정렬하도록 배치된 하나 이상의 가이드들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광학 엘리먼트는 입력 커플러의 광 입력 표면에 광학 엘리먼트를 물리적으로 결합 또는 정렬하도록 배치된 하나 이상의 가이드 영역들을 포함한다. 가이드는 그루브 및 릿지, 구멍 및 핀, 수 및 대응하는 암 컴포넌트, 또는 파스너를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 가이드는 배튼(batten), 버튼, 클램프, 걸쇠, 클립, 클러치(핀 파스너), 플랜지, 그로밋(grommet), 앵커, 네일, 핀, 못, 클레비스 핀, 코터 핀, 린치핀, R-클립, 리테이닝 링, 서클립 리테이닝 링, 이링(e-ring) 리테이닝 링, 리벳, 스크류 앵커, 스냅, 스테이플, 스티치, 스트랩, 택(tack), 스레드 파스너, 캡티브 스레드 파스너들(너트, 스크류, 스터드, 스레드 인서트, 스레드 로드), 타이, 토글, 후크 및 루프 스트립들, 웨지 앵커, 및 지퍼: 그룹으로부터 선택된 파스너를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 가이드 영역들은 발광 디바이스의 하나 이상의 필름들, 필름 세그먼트들(결합 라이트가이드들과 같은), 열 전이 엘리먼트들, 하우징 또는 다른 컴포넌트들을 함께 물리적으로 결합 또는 정렬하도록 배치된다.
광 방향전환 광학 엘리먼트(LIGHT REDIRECTING OPTICAL ELEMENT)
일 실시예에 있어서, 광 방향전환 광학 엘리먼트는 적어도 하나의 광원으로부터 광을 수신하고 복수의 결합 라이트가이드들로 광을 방향전환시키도록 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 광학 엘리먼트는 보조 옵틱, 미러 엘리먼트 또는 표면, 알루미늄 PET와 같은 반사 필름, 3M Inc.에 의한 Vikuiti™ 강화 정반사성 반사기 필름과 같은 자이언트 복굴절 광학 필름들(giant birefringent optical film), 곡선형 미러, 전반사 엘리먼트, 빔스플리터, 및 다이크로익 반사 미러 또는 필름: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
다른 실시예에 있어서, 제 1 파장 스펙트럼을 갖는 광원으로부터의 광의 제 1 부분은 파장 선택 반사 엘리먼트(다이크로익 필터(dichroic filter)와 같은)에 의한 반사에 의해 복수의 결합 라이트가이드들로 지향된다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 파장 스펙트럼을 갖는 광원으로부터의 광의 제 1 부분은 파장 선택 반사 엘리먼트(다이크로익 필터와 같은)에 의한 반사에 의해 복수의 결합 라이트가이드들로 지향되고 제 2 파장 스펙트럼을 갖는 제 2 광원으로부터의 광의 제 2 부분은 파장 선택 반사 엘리먼트를 통해 복수의 결합 라이트가이드들로 투과된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 레드 광을 방출하는 LED로부터의 레드 광은 45 도에서 지향되는 제 1 다이크로익 필터에 의해 반사되고 결합 라이트가이드들 세트로 광을 반사시킨다. 그린 광을 방출하는 LED로부터의 그린 광은 45 도에서 지향되는 제 2 다이크로익 필터에 의해 반사되고 결합 라이트가이드들 세트로 제 1 다이크로익 필터를 통과한다. 블루 LED로부터의 블루 광은 지향되고 결합 라이트가이드들로 제 1 및 제 2 다이크로익 필터들을 통과한다. 광 결합의 다른 조합들 또는 입력 표면 또는 개구로 다수의 광원들로부터의 출력을 병합하는 것은 투사 엔진 설계의 분야에 알려져 있고 마이크로디스플레이와 같은 개구 상으로 색 LED들로부터의 광 출력을 병합하기 위한 방법들을 포함한다. 이 기술들은 마이크로디스플레이(microdisplay) 또는 공간 광 변조기(spatial light modulator)가 결합 라이트가이드들의 입력 표면에 의해 대체되는 실시예들에 용이하게 적응될 수 있다.
광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(LIGHT COLLIMATING OPTICAL ELEMENT)
일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트를 포함한다. 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트는 적어도 하나의 입력 평면 내의 제 1 각 반치전폭 세기를 갖는 광원으로부터 광을 수신하고 광원으로부터 입사광의 부분을 방향전환시켜 광의 각 반치전폭 세기는 제 1 입력 평면에서 감소된다. 일 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트는 이하 중 하나 이상이다: 광원 주 옵틱, 광원 보조 옵틱, 광 입력 표면, 및 광원과 적어도 하나의 결합 라이트가이드 사이에 배치된 광학 엘리먼트. 다른 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 엘리먼트는 이하 중 하나 이상이다: 사출 성형된 광학 렌즈(injection molded optical lens), 열성형된 광학 렌즈(thermoformed optical lens), 및 몰드로 제조되는 가교 결합된 렌즈(cross-linked lens made from a mold). 다른 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 엘리먼트는 입력 평면 및 입력 평면에 직교하는 평면 내에서 각도 반치전폭(FWHM) 세기를 감소시킨다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 입력 커플러 및 필름 기반 라이트가이드를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 광원 및 하나 이상의 광원들로부터 광을 수신하고 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트를 나가는 광의 광학 축으로부터 60 도, 40 도, 30 도, 20 도, 및 10 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 에어 중의 각 반치전폭 세기를 제 1 출력 평면, 제 1 평면에 직교하는 제 2 출력 평면, 또는 양 출력 평면들 내의 광 출력에 제공하도록 배치된 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 엘리먼트로부터의 광의 각도 FWHM 세기의 콜리메이션 또는 감소는 광학 축 주위에서 실질적으로 대칭이다. 일 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트는 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 및 130 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 광학 축 주위의 실질적으로 대칭 각도 FWHM 세기를 갖는 광원으로부터 광을 수신하고 광학 축으로부터 60, 50, 40, 30, 및 20 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 각도 FWHM 세기를 출력 광에 제공한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트는 그의 광학 축 주위에서 대칭인 약 120 도의 각도 FWHM 세기를 갖는 화이트 LED로부터 광을 수신하고 광학 축으로부터 약 30 도의 각도 FWHM 세기를 출력 광에 제공한다.
다른 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 엘리먼트로부터의 광의 각도 FWHM 세기의 콜리메이션 또는 감소는 광학 축 주위에서 실질적으로 대칭이다. 일 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트는 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 및 130 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 광학 축 주위의 실질적으로 대칭 각도 FWHM 세기를 갖는 광원으로부터 광을 수신하고 제 1 출력 평면 내의 60, 50, 40, 30, 및 20 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 각도 FWHM 세기 및 제 1 출력 평면에 실질적으로 직교하는 제 2 출력 평면 내의 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 및 30 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 각도 FWHM 세기를 출력 광에 제공한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트는 그의 광학 축 주위에서 대칭인 약 120 도의 각도 FWHM 세기를 갖는 화이트 LED로부터 광을 수신하고 결합 라이트가이드들의 스택의 연장된 필름 표면들에 직교하는 제 1 평면 내의 약 30 도의 각도 FWHM 세기 및 결합 라이트가이드들의 스택의 연장된 필름 표면들과 평행한 제 2 평면 내의 약 80 도의 각도 FWHM 세기를 출력 광에 제공한다. 일 실시예에 있어서, 제 1 출력 평면은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드들의 스택 내의 결합 라이트가이드들의 연장된 필름 표면들과 실질적으로 평행하다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 입력 커플러 및 필름 기반 라이트가이드를 포함하며, 여기서 라이트가이드 내에서 진행하는 광은 라이트가이드에서 진행하는 광의 광학 축으로부터 60 도, 40 도, 30 도, 20 도, 및 10 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 각 반치전폭 세기를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들, 광 혼합 영역들, 라이트가이드 영역들, 또는 광 방출 영역들의 하나 이상의 영역들에서 진행하는 광의 각 반치전폭 세기는 각 대역폭 감소 방법에 의해 감소된다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트를 이용하여 입사광을 콜리메이팅하는 것, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 테이퍼형 또는 아치형 측방 에지들 또는 결합 라이트가이드들의 영역들을 이용하여 결합 라이트가이드 내에서 광을 콜리메이팅하는 것, 하나 이상의 굽힘 영역들에서 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 굽힘의 곡률 반경을 감소시키는 것, 코어 영역과 클래딩 영역 사이에서 굴절률 차이를 감소시키는 것, 클래딩 영역의 두께를 감소시키는 것, 및 클래딩 영역의 굴절률을 증가시키는 것을 제한없이 포함하는 하나 이상의 각도 FWHM 세기 감소 방법들을 이용하는 필름 기반 라이트가이드를 포함한다.
라이트가이드 내에서 진행하는 광의 각 반치전폭 세기는 필름 표면과 수직인 광학 품질 엔드 컷(optical quality end cut)으로부터 라이트가이드의 파 필드 각 세기 출력을 측정하고 에어 라이트가이드 계면에서 굴절을 계산 및 조정함으로써 결정될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드의 하나 이상의 광 추출 특징부들 또는 광 추출 특징부들을 포함하는 광 추출 영역들로부터의 추출된 광의 평균 각 반치전폭 세기는 50 도, 40 도, 30 도, 20 도, 10 도, 및 5 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부로부터 추출된 광의 피크 각 광도는 영역 내의 라이트가이드와 수직인 표면의 50 도 내에 있다. 다른 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드의 광 방출 영역으로부터의 추출된 광의 파 필드 전체 각 반치전폭 세기는 50 도, 40 도, 30 도, 20 도, 10 도, 및 5 도: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작고 피크 각 광도는 광 방출 영역 내의 라이트가이드와 수직인 표면의 50 도 내에 있다.
광 터닝 광학 엘리먼트(LIGHT TURNING OPTICAL ELEMENT)
일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 제 1 광학 축 각도를 갖는 광원으로부터 광을 수신하고 제 1 광학 축 각도과 다른 제 2 광학 축 각도를 갖는 것으로 광을 방향전환시키도록 배치된 광 터닝 광학 엘리먼트를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 약 90 도까지 광을 방향전환시킨다. 다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 적어도 하나의 평면 내에서 75 도 및 90 도의 범위 내로부터 선택된 각도까지 입사광의 광학 축을 방향전환시킨다. 다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 40 도 및 140 도 내로부터 선택된 각도까지 입사광의 광학 축을 방향전환시킨다. 일 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 광원 또는 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 에어 갭에 의해 광원 또는 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면으로부터 광의 광학 경로에서 분리된다. 다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 제 1 광학 축 각도들과 다른 제 2 광학 축 각도들을 갖는 광에 대한 제 1 광학 축 각도들을 갖는 2개 이상의 광원들로부터 광을 방향전환시킨다. 추가 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 제 1 광학 축 각도와 다른 제 2 광학 축 각도를 갖는 광에 대한 제 1 광학 축 각도를 갖는 광원으로부터 광의 제 1 부분을 방향전환시킨다. 다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 제 1 광학 축 각도와 다른 제 2 광학 축 각도를 갖는 광에 대한 제 1 광학 축 각도를 갖는 제 1 광원으로부터 광을 방향전환시키고 제 3 광학 축 각도와 다른 제 4 광학 축 각도를 갖는 광에 대한 제 3 광학 축 각도를 갖는 제 2 광원으로부터 광을 방향전환시킨다.
양방향 광 터닝 광학 엘리먼트(BI-DIRECTIONAL LIGHT TURNING OPTICAL ELEMENT)
다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 2개의 상이한 방향들로 하나 이상의 광원들로부터의 광의 광학 축을 방향전환시킨다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러의 중간 결합 라이트가이드는 접히지 않은 결합 라이트가이드이고 스택된 접혀진 결합 라이트가이드들의 2개의 어레이들의 광 입력 끝단들은 중간 결합 라이트가이드를 향해 지향된다. 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트는 중간 결합 라이트가이드보다 위에 배치되어 광원으로부터의 광의 제 1 부분은 중간 결합 라이트가이드에 진입하고, 광원으로부터의 광의 제 2 부분은 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트에 의해 접혀진 결합 라이트가이드들의 제 1 스택 어레이의 입력 표면과 평행하게 그리고 이를 향해 제 1 방향으로 지향되고, 광원으로부터의 광의 제 3 부분은 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트에 의해 접혀진 결합 라이트가이드들의 제 2 스택 어레이의 입력 표면과 평행하게 그리고 이를 향해 제 2 방향으로 지향된다. 이 실시예에 있어서, 광원은 광 방출 영역 또는 발광 디바이스의 측방 에지들 사이에 배치될 수 있고 접히지 않은 결합 라이트가이드는 다른 다크 영역을 제거하거나(접혀진 결합 라이트가이드에 대한 불충분한 공간이 있는 경우) 그 이상의 광 손실을 도입하고 볼륨 요건들을 증가시킬 수 있는 결합 라이트가이드들에서 다수의 굽힘들을 위한 요건을 제거한다.
일 실시예에 있어서, 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트는 하나의 광원의 광학 축을 2개의 상이한 방향들로 분할 및 터닝시킨다. 다른 실시예에 있어서, 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트는 제 1 광원의 광학 축을 제 1 방향으로 회전시키고 제 2 광원의 광학 축을 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 회전시킨다. 다른 실시예에 있어서, 사출 성형된 렌즈와 같은 광학 엘리먼트는 하나보다 많은 광원으로부터 광을 수신하도록 구성된 하나보다 많은 광 터닝 광학 엘리먼트 및 광 콜리메이팅 엘리먼트를 포함한다. 예를 들어, 광학 광 터닝 표면들 및 광 콜리메이팅 표면들의 선형 어레이를 포함하는 사출 성형된 렌즈는 LED들의 선형 어레이를 포함하는 스트립으로부터 광을 수신하도록 배치될 수 있어서 광은 복수의 광 입력 커플러들 또는 결합 라이트가이드들의 스택들로 지향된다. 복수의 광원들을 위해 광 터닝 및 광 콜리메이팅을 수행하는 단일 광학 엘리먼트를 형성함으로써, 보다 소수의 광학 엘리먼트들이 요구되고 비용들이 감소될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 양방향 광 터닝 엘리먼트는 광원, 결합 라이트가이드들, 또는 그 조합에 광학적으로 결합될 수 있다.
광 터닝 및 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(LIGHT TURNING AND LIGHT COLLIMATING OPTICAL ELEMENT)
다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 광 터닝 엘리먼트 내의 제 1 평면에서 광원으로부터 광의 광학 축을 터닝시키고 제 1 평면, 제 1 평면에 직교하는 제 2 평면, 또는 그 조합에서 광을 콜리메이팅한다. 다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 광 터닝 영역 및 콜리메이팅 영역을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 평면에서 입력 광을 콜리메이팅함으로써, 광은 라이트가이드 내에서 더 효율적으로 진행할 것이고 굽힘 영역들에서 손실들을 감소시키고 결합 라이트가이드들로 입력 결합 손실들을 감소시킨다. 일 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 제 1 광학 축 각도로부터 제 1 광학 축 각도와 다른 제 2 광학 축 각도로 광을 방향전환시키도록 설계된 사출 성형된 렌즈이다. 사출 성형된 렌즈는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA: poly(methyl methacrylate)), 폴리카보네이트, 실리콘과 같은 광 투과 물질, 또는 임의의 적당한 광 투과 물질로 형성될 수 있다. 추가 실시예에 있어서, 광 터닝 엘리먼트는 제 1 평면에 직교하는 제 2 평면에서 광학 축 각도를 실질적으로 유지하는 동안 제 1 평면에서 제 1 광학 축 각도로부터 제 2 광학 축 각도로 광을 지향시키는 실질적으로 평면 엘리먼트일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 이산화탄소(CO2) 레이저 커터를 이용하여 PMMA의 1mm 시트로부터 절단된 일 평면에서 곡선형 프로파일을 갖는 1 밀리미터(mm) 두께 렌즈이다.
일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 광원이 광원으로부터 라이트가이드 영역으로 광의 입력 측면에 인접한 발광 표면의 측면들의 연장된 바운딩 영역들 사이에 배치되는 것을 허용하는 광 터닝 에지들을 갖는 광 터닝 광학 엘리먼트 또는 결합 라이트가이드들을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 터닝 광학 엘리먼트 또는 광 터닝 에지들은 광원이 어느 하나의 측면을 넘어 실질적으로 연장되지 않고 라이트가이드 영역의 광 입력 측면 영역 상에 배치되는 것을 허용한다. 게다가, 이 실시예에 있어서, 광원은 라이트가이드의 광 방출 영역 뒤에서 접혀질 수 있어서 광원은 광 방출 영역의 에지 또는 광 방출 영역을 포함하는 발광 디바이스의 외부 표면을 넘어 실질적으로 연장되지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 광원은 광 방출 영역을 향해 지향되는 그의 광학 축과 실질적으로 지향되고 터닝 광학 엘리먼트 또는 결합 라이트가이드들의 에지들은 광이 터닝되는 것을 허용해서 그것은 라이트가이드 영역의 입력 측면과 실질적으로 평행하게 그리고 광원 광학 축에 실질적으로 직교하여 스택되는 결합 라이트가이드들의 스택 어레이에 진입할 수 있다.
광 결합 광학 엘리먼트(LIGHT COUPLING OPTICAL ELEMENT)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광원으로부터 광을 수신하고 광 결합 엘리먼트 없이 발생하는 것보다 결합 라이트가이드들로 큰 광속을 투과하도록 배치된 광 결합 광학 엘리먼트를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 결합 엘리먼트는 광원으로부터 입사광의 제 1 부분을 굴절시켜서 그것은 수직으로부터 낮은 입사각에서 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 입력 표면 또는 결합 라이트가이드들 세트들에 입사되어 더 많은 광속은 결합 라이트가이드들 또는 결합 라이트가이드들 세트들로 결합된다(더 적은 광은 반사로 인해 손실됨). 다른 실시예에 있어서, 광 결합 광학 엘리먼트는 광원, 복수의 결합 라이트가이드들, 복수의 결합 라이트가이드들 세트들, 복수의 광원들: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 광학적으로 결합된다.
광 차단 엘리먼트(LIGHT BLOCKING ELEMENT)
일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 외부 광이 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역에 도달하는 것을 차단하거나 발광 디바이스의 영역으로부터 방출된 광이 뷰어에 의해 보여지는 디바이스를 탈출하는 것을 차단하는 광 차단 엘리먼트를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 차단 엘리먼트는 입사광의 상당한 부분이 흡수, 반사, 또는 그 조합을 통해 광 입력 커플러를 탈출하거나 광 입력 커플러에 진입하는 것을 방지한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 알루미늄 반사 테이프는 광 입력 커플러의 결합 라이트가이드들 둘레에 접착된다. 다른 실시예에 있어서, 저굴절률 클래딩 또는 에어 영역은 광 흡수 또는 반사 광 차단 엘리먼트 사이에 배치되어 결합 라이트가이드 또는 라이트가이드의 코어 층 내에서 전반사되는 광은 전반사로부터 방해되고 결합 라이트가이드 또는 라이트가이드로부터 흡수 또는 산란되지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 광 차단 엘리먼트는 실질적으로 정반사성 반사 엘리먼트이고 하나 이상의 결합 라이트가이드들 또는 라이트가이드들에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 예를 들어, 광 입력 커플러의 하우징은 블랙이고 결합 라이트가이드들의 에지들로부터 탈출되는 광을 실질적으로 흡수하고 이 광이 발광 디바이스의 시각적 외관으로부터 전환되는 것을 방지한다. 다른 실시예에 있어서, 광 차단 엘리먼트는 로우 컨택 에어리어 커버 상에 배치되거나 이에 물리적으로 또는 광학적으로 결합되는 영역이다. 다른 실시예에 있어서, 광 차단 엘리먼트는 서로에 대해 결합 라이트가이드들의 상대 위치를 유지하거나 결합 라이트가이드와 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 또는 광원 사이에서 상대 위치를 유지한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 부분적으로 정반사성 반사 알루미늄 필름은 접착제(알루미늄 테이프)를 포함하고, 결합 라이트가이드들 둘레를 감싸고, 광 혼합 영역 내의 라이트가이드에 또한 접착된다. 일 실시예에 있어서, 광 차단 엘리먼트는 1.5, 2, 4, 6, 8, 10, 및 15 기가파스칼(GPa): 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 ASTM D790 굴곡 탄성률을 갖는다.
광학 엘리먼트의 열 안정성(THERMAL STABILITY OF OPTCIAL ELEMENT)
다른 실시예에 있어서, 광 결합 광학 엘리먼트 또는 광 방향전환 광학 엘리먼트는 결합 라이트가이드들 내에 포함된 물질들의 체적 평균 유리 전이 온도보다 높은 체적 평균 유리 전이 온도를 갖는 물질들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 유리 전이 온도는 100 ℃보다 작고 광 결합 광학 엘리먼트 또는 광 방향전환 광학 엘리먼트의 유리 전이 온도는 100 ℃보다 크다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 유리 전이 온도는 120 ℃보다 작고 광 결합 광학 엘리먼트 또는 광 방향전환 광학 엘리먼트의 유리 전이 온도는 120 ℃보다 크다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 유리 전이 온도는 140 ℃보다 작고 광 결합 광학 엘리먼트 또는 광 방향전환 광학 엘리먼트의 유리 전이 온도는 140 ℃보다 크다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 유리 전이 온도는 150 ℃보다 작고 광 결합 광학 엘리먼트 또는 광 방향전환 광학 엘리먼트의 유리 전이 온도는 150 ℃보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 광학 엘리먼트 또는 광 결합 광학 엘리먼트는 폴리카보네이트를 포함하고 결합 라이트가이드들은 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 광학 엘리먼트 및 광 결합 광학 엘리먼트 중 적어도 하나는 발광 디바이스의 열 전이 엘리먼트 또는 하우징에 열적으로 결합된다.
결합 라이트가이드들(COUPLING LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드는 영역 내의 광이 도파로 조건에서 진행하고 결합 라이트가이드들의 표면 또는 영역으로 광 입력의 일부가 라이트가이드 또는 광 혼합 영역을 향해 결합 라이트가이드를 통과할 수 있는 영역이다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 필름의 "바디(body)"(라이트가이드 영역)로부터 연장되는 "레그(leg)" 영역들에 의해 정의된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 내의 도파로 조건에서 진행하는 광은 결합 라이트가이드의 외부 표면들로부터 반사되고, 따라서 결합 라이트가이드의 볼륨 내에서 전반사된다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드는 결합 라이트가이드의 코어 영역에 광학적으로 결합된 클래딩 영역 또는 다른 영역을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 내의 광의 부분은 코어 영역을 통해 진행할 수 있거나, 결합 라이트가이드 내의 광의 부분은 클래딩 영역 또는 다른 영역을 통해 진행할 수 있거나, 광은 도파로 조건(또는 입력 표면 근방의, 클래딩 또는 다른 에어리어 상의 광 추출 층 근방의, 또는 굽힘 영역 근방의 비도파로 조건)에서 양 영역들을 통해 진행할 수 있다. 결합 라이트가이드는, 일부 실시예들에 있어서, 제 1 형상화 면적으로부터 제 1 형상화 면적과 다른 제 2 형상화 면적으로 플럭스의 일부를 기하학적으로 변환하는 역할을 할 수 있다. 이 실시예의 예에서, 평면 필름의 접혀진 스트립들(결합 라이트가이드들)의 에지들로부터 형성된 광 입력 커플러의 광 입력 표면은 3 밀리미터에 2.7 밀리미터인 직사각형 치수들을 갖고 광 입력 커플러는 40.5 밀리미터에 0.2 밀리미터의 단면 치수들을 갖는 광 혼합 영역 내의 필름의 평면 섹션으로 광을 결합한다. 일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러의 입력 면적은 하나 이상의 결합 라이트가이드들로부터 광을 수신하도록 배치된 광 혼합 영역 또는 라이트가이드의 단면 면적과 실질적으로 동일하다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들로부터 광을 수신하도록 배치된 광 혼합 영역 또는 라이트가이드 영역의 전체 단면 면적에 의해 나누어진 광원으로부터 광속의 5% 이상을 수용하는 광 입력 커플러들의 전체 광 입력 표면 면적으로서 정의되는 전체 변환 비율은 1 내지 1.1, 0.9 내지 1, 0.8 내지 0.9, 0.7 내지 0.8, 0.6 내지 0.7, 0.5 내지 0.6, 0.5 내지 .999, 0.6 내지 0.999, 0.7 내지 0.999, 1보다 작음, 1보다 큼, 1과 같음: 그룹으로부터 선택된 하나이다. 다른 실시예에 있어서, 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드들의 에지들에 대응하는 각 광 입력 커플러의 입력 표면 면적은 각 대응하는 결합 라이트가이드들로부터 광을 수신하도록 배치된 광 혼합 영역 또는 라이트가이드 영역의 단면 면적과 실질적으로 동일하다. 다른 실시예에 있어서, 대응하는 결합 라이트가이드들로부터 광을 수신하도록 배치된 광 혼합 영역 또는 라이트가이드의 전체 단면 면적에 의해 나누어진 광 입력 커플러(결합 라이트가이드들의 에지들에 대응함)의 단일 광 입력 표면의 전체 광 입력으로서 정의된 개별 변환 비율은 1 내지 1.1, 0.9 내지 1, 0.8 내지 0.9, 0.7 내지 0.8, 0.6 내지 0.7, 0.5 내지 0.6, 0.5 내지 .999, 0.6 내지 0.999, 0.7 내지 0.999, 1보다 작음, 1보다 큼, 1과 같음: 그룹으로부터 선택된 하나이다.
다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드는 제 1 입력 표면 최장 치수를 갖는 적어도 하나의 입력 표면으로부터 광을 수신하고 제 1 입력 표면 최장 치수보다 큰 발광 표면 최장 치수를 발광 표면에 있어서의 라이트가이드에 광을 투과하도록 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드는 적어도 하나의 광원으로부터 결합 라이트가이드들의 에지들 또는 표면들를 통해 광을 수집하고 발광 표면을 포함하는 라이트가이드의 표면, 에지, 또는 영역으로 광을 지향시키도록 배치된 복수의 라이트가이드들이다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 광 채널들을 제공하고 그것에 의해 제 1 단면 면적 내의 결합 라이트가이드들에 진입하는 광속은 광 입력 커플러의 광 출력 영역에서 제 1 단면 면적과 다른 제 2 단면 면적으로 방향전환될 수 있다. 그 다음, 광 입력 커플러 또는 광 혼합 영역을 나가는 광은 동일한 엘리먼트의 분리 영역(동일한 필름의 분리 영역과 같은)일 수 있는 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역에 진행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광원 및 광 추출 특징부들을 갖는 라이트가이드 영역, 복수의 소스들, 광 입력 커플러들, 또는 결합 라이트가이드들로부터의 광이 라이트가이드 영역으로 진입하기 전에 혼합되는 광 혼한 영역을 형성하도록 처리되는 필름을 포함한다. 결합 라이트가이드들, 광 혼합 영역, 및 광 추출 특징부들은 모두 동일한 필름으로, 이 필름 상에, 또는 이 피름 내에 형성될 수 있고 그들은 하나 이상의 영역들을 통해 서로 상호연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 적어도 2개의 상이한 색들의 복수의 광원들로부터 광을 수신하도록 배치되며, 여기서 결합 라이트가이드에 의해 수신된 광은 결합 라이트가이드를 통해 반사됨으로써 각도로, 공간적으로, 또는 둘 다로 미리 혼합되고 2001년 6월 1일자의 VESA Flat Panel Display Measurements 표준 version 2.0(부록 201, 페이지 249)에 기재된 1976 u', v' UCS(Uniform Chromaticity Scale) 상에서 측정된 발광 디바이스의 발광 표면의 9-스폿 샘플 공간 색 비균일성(Δu'v')은 분광계 기반 스폿 색차계(spectrometer based spot color meter)를 이용하여 측정되었을 때 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 및 0.004: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
결합 라이트가이드 접힘들 및 굽힘들(COUPLING LIGHTGUIDE FOLDS AND BENDS)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드와 결합 라이트가이드들을 형성하기 위해 절단된 스트립들 또는 세그먼트들 사이에 배치된 광 혼합 영역을 포함하며, 그것에 의해 스트립들 또는 세그먼트들의 에지들의 집합은 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 광 입력 커플러의 광 입력 표면을 형성하기 위해 함께 접합된다. 일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 결합 라이트가이드를 포함하며, 여기서 결합 라이트가이드는 일 평면에서 접혀지거나 굽혀진 적어도 하나를 포함해서 적어도 하나의 에지는 다른 에지를 중첩한다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드는 복수의 접힘들 및 굽힘들을 포함하며, 여기서 결합 라이트가이드의 에지들은 영역에서 함께 접해질 수 있어서 영역은 발광 디바이스의 광 입력 커플러의 광 입력 표면을 형성한다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 굽혀지거나 접혀진 적어도 하나의 결합 라이트가이드를 광 입력 커플러를 포함해서 굽힘 또는 접힘 전에 라이트가이드 내의 제 1 방향으로 진행하는 광은 굽힘 또는 접힘 후에 라이트가이드 내의 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 진행한다.
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 스트립 또는 세그먼트의 두께의 75배보다 작은 곡률 반경으로 굽혀지거나 접혀진 스트립 또는 세그먼트를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 스트립 또는 세그먼트의 두께의 10보다 큰 곡률 반경으로 굽혀지거나 접혀진 스트립 또는 세그먼트를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 굽혀지거나 접혀져서 적어도 하나의 평면 내의 발광 디바이스 또는 결합 라이트가이드를 통한 단면 내의 최장 치수는 접힘 또는 굽힘이 없는 것보다 작다. 세그먼트들 또는 스트립들은 하나보다 많은 방향 또는 영역으로 굽혀지거나 접혀질 수 있고 접힘 또는 굽힘의 방향들은 스트립들 또는 세그먼트들 사이에서 상이할 수 있다.
광 입력 커플러의 광학 효율(OPTICAL EFFICIENCY OF THE LIGHT INPUT COUPLER)
실시예에 있어서, 광 입력 커플러 광 입력 표면을 통과하는 광원으로부터 그리고 광 입력 커플러로부터 혼합 영역, 라이트가이드, 또는 발광 표면으로 원래 광속의 퍼센티지로서 정의되는 광 입력 커플러의 광학 효율은 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95%: 그룹으로붓터 선택된 하나보다 크다. 콜리메이션(collimation)의 정도는 광 입력 커플러의 광학 효율에 영향을 미칠 수 있다.
결합 라이트가이드들에 진입하는 광의 콜리메이션(COLLIMATION OF LIGHT ENTERING THE COUPLING LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 광원과 결합 라이트가이드, 결합 라이트가이드의 형상, 혼합 영역의 형상, 광 입력 커플러의 형상, 및 광 입력 커플러의 엘리먼트 또는 영역의 형상: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 사이에 배치된 광원, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트, 광원 주 옵틱, 광원 보조 옵틱, 광 입력 표면, 광학 엘리먼트: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 80 도보다 작음, 70 도보다 작음, 60 도보다 작음, 50 도보다 작음, 40 도보다 작음, 30 도보다 작음, 20 도보다 작음, 10 도보다 작음, 10 도와 30 도 사이, 30 도와 50 도 사이, 10 도와 60 도 사이 및 30 도와 80 도 사이: 그룹으로부터 선택된 각 반치전폭 세기를 갖는 결합 라이트가이드 내에 광을 제공한다. 일부 실시예들에 있어서, 크게 콜리메이팅되는(약 10 도 이하의 FWHM) 광은 광 추출 특징부들을 갖는 라이트가이드 영역 내에서 공간적으로 혼합되지 않아서 다크 대역들 또는 비균일성의 영역들이 있을 수 있다. 그러나, 이 실시예에 있어서, 광은 적게 콜리메이팅된 광에 대한 라이트가이드 내의 곡선들 및 굽힘들 둘레에서 효율적으로 결합될 것이고 일부 실시예들에 있어서, 콜리메이션의 높은 정도는 광 입력 커플러 및 최종 발광 디바이스에서 접힘 또는 굽힘에 대한 작은 곡률 반경 및 작은 볼륨을 가능하게 한다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들 내에서 콜리메이션의 낮은 정도(약 120 도의 FWHM)를 갖는 광원으로부터의 광의 상당한 부분은 각도들로 반사되어 그것은 작은 곡률 반경을 갖는 굽힘들 또는 접힘들 근방의 영역들 내의 결합 라이트가이드들을 나간다. 이 실시예에 있어서, 광 추출 영역들의 면적들 내의 라이트가이트에서 결합 라이트가이드들로부터의 광의 공간 광 혼합(균일한 색 또는 휘도를 제공함)은 높고 라이트가이드로부터 추출된 광은 더 균일한 각도 또는 공간 색 또는 휘도 균일성(angular or spatial color or luminance uniformity)을 갖는 것으로 나타날 것이다.
일 실시예에 있어서, 광원으로부터의 광은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트에 의해 제 1 평면에서 콜리메이팅되고 광은 결합 라이트가이드의 광 콜리메이팅 에지들에 의해 제 1 평면에 직교하는 제 2 평면에서 콜리메이팅된다. 다른 실시예에 있어서, 광원으로부터의 광의 제 1 부분은 제 1 평면에서 광 콜리메이팅 엘리먼트에 의해 콜리메이팅되고 광의 제 1 부분은 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 에지들을 콜리메이팅함으로써 제 1 평면에 직교하는 제 2 평면, 제 1 평면, 또는 그 조합에서 더 콜리메이팅된다. 추가 실시예에 있어서, 광원으로부터의 광의 제 1 부분은 제 1 평면에서 광 콜리메이팅 엘리먼트에 의해 콜리메이팅되고 광원으로부터의 광의 제 2 부분 또는 광의 제 1 부분은 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 에지들을 콜리메이팅함으로써 제 1 평면에 직교하는 제 2 평면, 제 1 평면, 또는 그 조합에서 콜리메이팅된다.
다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들은 굽혀지거나 접혀지고 광원의 광학 축은 제 1 방향전환 각에서 발광 디바이스 광학 축으로 지향되고, 제 2 방향전환 각에서 발광 디바이스 광학 축에 직교하는 제 2 방향으로 지향되고, 제 3 방향전환 각에서 발광 디바이스 광학 축에 직교하는 제 3 방향 및 제 2 방향으로 지향된다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 방향전환 각, 제 2 방향전환 각, 또는 제 3 방향전환 각은 0 도, 45 도, 90 도, 135 도, 180 도, 0 내지 90 도, 90 내지 180 도, 및 0 내지 180 도: 그룹으로부터 선택된 대략 하나이다.
각 광원은 상이한 각도에서 지향될 수 있다. 예를 들어, 스트립 타입 광 입력 커플러를 갖는 필름의 일 에지에 따른 2개의 광원들은 서로를 향해 직접 지향될 수 있다(광학 축들은 180 도 떨어짐). 다른 예에서, 광원들은 필름의 에지의 중심에 배치되고 서로로부터 떨어져서 지향될 수 있다(광학 축들은 또한 180 도 떨어짐(apart)).
세그먼트들 또는 스트립들은 예를 들어 스트립들이 필름의 일측면을 따라 지향되고 서로 접한 상태에서 한 번 접혀질 수 있어서 광원 광학 축은 필름 평면 또는 라이트가이드 평면과 실질적으로 평행한 방향에 있다. 스트립들 또는 세그먼트들은 예를 들어 두 번 접혀질 수도 있어서 광원 광학 축은 필름 평면과 실질적으로 수직이거나 도파로와 수직이다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드, 결합 라이트가이드의 영역 또는 세그먼트 또는 광 입력 커플러 내의 접힘 또는 굽힘은 광원 광학 축에 대한 굽힘 각에 있는 방향으로 굽힘의 주름 또는 반경 중심을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 굽힘 각은 0 도, 45 도, 90 도, 135 도, 180 도, 0-90 도, 90-180 도, 및 0-180 도: 그룹으로부터 선택된 하나이다.
굽힘 또는 접힘은 또한 단일 방향 굽힘(수직 타입, 수평 타입, 45 도 타입 또는 다른 단일 각과 같은)이거나 굽힘 또는 접힘은 스트립 또는 세그먼트가 비틀어지는 트위스트된 타입과 같은 다방향일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 스트립, 세그먼트 또는 2개의 방향으로 동시에 굽혀져서 스트립 또는 세그먼트가 트위스트된다.
다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 필름으로 절단된 스트립들(또는 결합 라이트가이드들)의 에지들로 광을 입력하도록 배치된 적어도 하나의 광원을 포함하며, 여기서 스트립들은 트위스트되고 입력 표면을 형성하는 그들의 에지들과 정렬되며 광원 출력 표면 면적은 결합 라이트가이드, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 광 입력 표면의 에지와 실질적으로 평행하거나 광원의 광학 축은 결합 라이트가이드, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 광 입력 표면의 에지와 실질적으로 수직이다. 다른 실시예에 있어서, 다수의 광원들은 필름으로 절단된 스트립들을 포함하는 광 입력 커플러로 광을 결합하도록 배치되어 적어도 하나의 광원은 라이트가이드 에지, 결합 라이트가이드 측방 에지 또는 라이트가이드 영역의 가장 가까운 에지와 실질적으로 평행한 광학 축을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 2개의 그룹들은 서로를 향해 개별적으로 접혀져서 스트립들의 끝단들 사이의 분리는 실질적으로 2개의 그룹들 사이의 중심 스트립의 두께이고 2개 이상의 광원들은 스트립들로 실질적으로 대향하는 방향들로 광을 지향시키도록 배치된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 2개의 그룹들은 서로를 향해 개별적으로 접혀진 다음에 둘 다 필름으로부터 떨어진 방향으로 접혀져서 결합 라이트가이드들의 에지들은 적어도 하나의 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 단일 광 입력 표면을 형성하기 위해 접합된다. 이 실시예에 있어서, 광원의 광학 축은 실질적으로 평면 필름 기반 라이트가이드(planar film-based lightguide)에 실질적으로 수직일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 동일한 필름으로부터의 결합 라이트가이드들의 2개의 대향하는 스택들은 결합 장치의 끝단으로부터 떨어진 어떤 포인트에서 접혀지고 재결합(recombine)된다. 이것은 서로를 향해 접혀지는 2개의 번들(bundle)들 중 하나 이상의 세트들로 필름을 분할함으로써 달성될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 번들들은 추가적 타이트 반경(tight radius)에서 접혀지고 단일 스택으로 재결합될 수 있다. 스택 입력은 플랫 단일 입력 표면이 되도록 더 연마되거나 플랫 윈도우에 광학적으로 결합되고 광원으로부터 광을 수신하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 2개의 필름 스택들의 조합은 전체 볼륨을 감소시키도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 필름은 필름 내에서 진행하는 광의 제 1 부분에 대한 충분한 전반사를 유지하기 위해 필름 두께 오더(order)의 10X보다 큰 곡률 반경으로 접혀지거나 굽혀진다.
다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 적어도 하나의 결합 라이트가이드를 포함하며, 여기서 결합 라이트가이드는 아치형 반사 에지를 포함하고 라이트가이드 에지 또는 라이트가이드 영역의 가장 가까운 에지에 실질적으로 평행한 접힘 방향으로 다수배 접혀지고 다수의 접힘들은 작은 치수를 갖는 광 입력 표면을 형성하기 위해 에지의 섹션들을 결합하는데 이용된다. 다른 실시예에 있어서, 광 결합 라이트가이드, 스트립들, 또는 세그먼트들은 광원의 광축에 실질적으로 더 평행하게 광을 지향시키는 결합 라이트가이드로부터 절단된 콜리메이팅 섹션들을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드, 스트립들 또는 세그먼트들의 콜리메이팅 섹션들은 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역에 실질적으로 평행한 적어도 하나의 평면에서 광원의 광학 축에 실질적으로 더 평행하게 광을 지향시킨다.
추가 실시예에 있어서, 광 입력 커플러는 아크, 세그먼트된 아크, 또는 필름으로 절단된 다른 광 방향전환 에지를 갖는 적어도 하나의 결합 라이트가이드를 포함하고 광 입력 커플러은 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 나선형 또는 동심 원형 광 입력 에지를 형성할 때까지 롤링되는 필름의 영역을 포함한다.
결합 라이트가이드 측방 에지들(COUPLING LIGHTGUIDE LATERAL EDGES)
일 실시예에 있어서, 측방 에지들은 본 출원에서 광원으로부터 직접 광을 실질적으로 수신하지 않는 결합 라이트가이드의 에지들로서 정의되고 라이트가이드의 에지들의 일부는 아니다. 결합 라이트가이드의 측방 에지들은 실질적으로 단지 결합 라이트가이드 내에서 진행하는 광으로부터 광을 수신한다. 일 실시예에 있어서, 측방 에지들은 코팅되지 않은, 반사 물질로 코팅된, 반사 물질에 인접하여 배치된, 및 특정 단면 플로파일로 절단된: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다. 측방 에지들은 정반사성 반사 물질(specularly reflecting material), 부분적으로 확산 반사 물질, 또는 확산 반사 물질로 코팅되거나, 이들에 접합되거나 이들에 인접하여 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 에지들은 결합 라이트가이드들이 접힘 또는 굽힘으로서 접합될 때 정반사성 방식으로 광을 실질적으로 반사시키는 나노사이즈 또는 마이크론사이즈 입자들 또는 플레이크들을 포함하는 정반사성 반사 잉크로 코팅된다. 다른 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트(반사율을 갖는 다층 미러 폴리머 필름과 같은)은 배치된 결합 라이트가이드의 적어도 하나의 영역의 측방 에지 근방에 배치되고, 고반사율을 갖는 다층 미러 폴리머 필름은 에지로부터 광을 수신하고 그것을 다시 라이트가이드로 지향시키도록 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 측방 에지들은 원형이고 에지로부터 라이트가이드에서 회절된 입사광의 퍼센티지가 감소된다. 원형 에지들을 달성하는 하나의 방법은 처리 파라미터들(차단 속도, 차단 주파수, 레이저 파워 등)의 제어를 통해 원형으로 되는 필름 및 에지로부터 스트립들, 세그먼트들 또는 결합 라이트가이드 영역을 절단하는 레이저를 이용하는 것이다. 원형 에지들을 생성하기 위한 다른 방법들은 기계적 샌딩/연마 또는 화학적/기상 연마를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 영역의 측방 에지들은 테이퍼지거나, 각진 톱니형이거나, 다르게 절단 또는 형성되어 결합 라이트가이드 내에서 진행하는 광원으로부터의 광은 에지로부터 반사되어서 그것은 광원의 광학 축에 가까운 각도로, 접혀진 또는 굽혀진 영역을 향해, 또는 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역을 향해 지향된다.
결합 라이트가이드들의 폭(WIDTH OF COUPLING LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 치수들은 서로에 대한 폭 및 두께와 실질적으로 같아서 각 에지 표면에 대한 입력 표면 면적들은 실질적으로 동일한 것이다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 평균 폭(w)은 방정식에 의해 결정된다:
w=MF*WLES/NC,
여기서 WLES는 결합 라이트가이드로부터 광을 수신하는 라이트가이드 영역 또는 라이트가이드의 광 진입 에지와 평행한 방향으로의 발광 표면의 전체 폭이고, NC는 결합 라이트가이드로부터 광을 수신하는 라이트가이드 영역 또는 라이트가이드의 광 진입 에지와 평행한 방향으로의 결합 라이트가이드들의 전체 수이고, MF는 확대 계수(magnification factor)이다. 일 실시예에 있어서, 확대 계수는 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 0.7-1.3, 0.8-1.2, 및 0.9-1.1: 그룹으로부터 선택된 하나이다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 폭, 결합 도파로의 최대 폭, 결합 라이트가이드들의 평균 폭, 및 각 결합 라이트가이드들의 폭: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 0.5mm-1mm, 1mm-2mm, 2mm-3mm, 3mm-4mm, 5mm-6mm, 0.5mm-2mm, 0.5mm-25mm, 0.5mm-10mm, 10-37mm, 및 0.5mm-5mm: 그룹으로부터 선택된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 폭, 결합 도파로의 최대 폭, 결합 라이트가이드들의 평균 폭, 및 각 결합 라이트가이드들의 폭:그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 20 밀리미터보다 작다.
일 실시예에 있어서, 제 1 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드들의 평균 폭 대 결합 라이트가이드들의 평균 두께의 비율은 1, 2, 4, 5, 10, 15, 20, 40, 60, 100, 150, 및 200: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 어레이 내의 외부 결합 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드들의 어레이 내의 양 외부 결합 라이트가이드들의 폭은 어레이 내의 내부 또는 다른 결합 라이트가이드들의 평균 폭보다 넓다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 어레이 내의 외부 결합 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드들의 어레이 내의 양 외부 결합 라이트가이드들의 폭은 어레이 내의 내부 또는 다른 결합 라이트가이드들 모두보다 넓다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 어레이 내의 외부 결합 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드들의 어레이 내의 양 외부 결합 라이트가이드들의 폭은 그들이 입력 표면에서 광원으로부터 광을 수신하는 방식으로 스택될 때 어레이 내의 내부 또는 다른 결합 라이트가이드들의 두께보다 실질적으로 큰 양만큼 어레이 내의 내부 또는 다른 결합 라이트가이드들의 평균 폭보다 넓다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 어레이 내의 외부 결합 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드들의 어레이 내의 양 외부 결합 라이트가이드들의 폭 대 내부 또는 다른 결합 라이트가이드들의 평균 폭의 비율은 0.5보다 큼, 0.8보다 큼, 1보다 큼, 1.5보다 큼, 2보다 큼, 3보다 큼, 0.5와 3 사이, 0.8과 3 사이, 1과 3 사이, 1과 5 사이, 1과 10 사이: 그룹으로부터 선택된 하나이다. 다른 실시예에 있어서, 어레이의 일측면 상의 넓은 외부 결합 라이트가이드는 폭 방향으로의 다른 결합 라이트가이드들을 지나 연장되는 결합 라이트가이드의 영역이 먼지, TIR 방해 광 아웃 커플링(비결합), 스크래치들 등으로부터 로우 컨택 에어리어 커버와 같은 보호 장벽을 제공하도록 다른 결합 라이트가이드들의 측방 에지들을 향해 접혀지는 것을 허용한다. 다른 실시예에 있어서, 연장된 결합 라이트가이드 영역은 일측면 상의 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 측방 에지들, 어레이 내의 하부 결합 라이트가이드의 측방 에지들 및 일 표면, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 대향 측면들 상의 측방 에지들, 어레이 내의 내부 또는 다른 결합 라이트가이드들의 대향 측면들 상의 측방 에지들, 어레이 내의 내부 또는 다른 결합 라이트가이드들의 대향 측면들 상의 측방 에지들, 및 어레이 내의 다른 끝단 결합 라이트가이드의 외부 표면: 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 둘레에서 연장될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 10 밀리미터의 폭을 갖는 9 결합 라이트가이드들을 포함하는 10 결합 라이트가이드들의 어레이는 27 밀리미터의 폭을 갖는 외부 10번째 결합 라이트가이드보다 위의 일 측방 에지에서 배열 스택 및 정렬되며, 각 결합 라이트가이드는 0.2 밀리미터 두께이다. 이 실시예에 있어서, 스택된 9 결합 라이트가이드들의 에지들을 넘어 연장되는 외부 결합 라이트가이드의 17 mm 영역은 9 결합 라이트가이드들의 스택 둘레에서 감싸여지고 내부 결합 라이트가이드들을 보호하기 위해 그 자체와 중첩하는 방식으로 제자리에 부착된다(예를 들어 접착제 또는 클램핑 메커니즘에 의해). 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 스택 어레이는 10 밀리미터의 폭들을 갖는 8 결합 라이트가이드들 내 사이에 15 밀리미터의 폭들을 갖는 2 외부 결합 라이트가이드들을 포함하며, 여기서 각 결합 라이트가이드는 0.4 밀리미터 두께이다. 이 실시예에 있어서, 상부 외부 결합 라이트가이드는 결합 라이트가이드들의 스택 어레이의 일측면 상의 측방 에지들과 함께 접혀지고 하부 외부 결합 라이트가이드는 결합 라이트가이드들의 스택 어레이의 대향 측면 상의 대향 측방 에지들과 함께 접혀진다. 이 실시예에 있어서, 각 접혀진 섹션은 결합 라이트가이드들의 측방 에지들의 보호에 기여한다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 필름은 결합 라이트가이드와 측방 에지들과 접혀진 섹션 사이에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 접혀진 섹션은 로우 컨택 에어리어 표면 특징부들을 포함해서 그것은 결합 라이트가이드들의 측방 및/또는 표면 면적들로부터 광을 상당히 결합하지 않고 보호를 제공한다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드는 결합 라이트가이드의 2개의 영역들 사이에 배치된 접착제를 포함해서 그것은 자체에 접착되고 결합 라이트가이드들의 스택 둘레를 감싼다.
결합 라이트가이드들 사이의 갭(GAP BETWEEN THE COUPLING LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 2개 이상의 결합 라이트가이드들은 그들이 라이트가이드 영역, 라이트가이드 영역, 또는 광 혼합 영역에 연결되는 영역 내의 라이트가이드들 사이에 갭을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드들은 라이트가이드들 사이의 갭들이 발생되는 제조 방법으로 형성된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 라이트가이드들은 필름을 절단하는 다이에 의해 형성되고 결합 라이트가이드들은 서로의 사이에 갭을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들 사이의 갭은 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 5 및 10 밀리미터: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 결합 라이트가이드들 사이의 갭이 결합 라이트가이드 폭에 대해 매우 크면, 이 때 광 방출 영역의 균일성은 라이트가이드가 광이 라이트가이드 영역에 진입하지 않는 영역들(갭 영역들)을 갖기 때문에 라이트가이드에서 진행하는 광의 광학 축과 평행한 방향으로 충분히 길지 않은 경우 감소될 수 있다(휘도 또는 색 균일성에 대해). 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 2개의 라이트가이드들을 포함하며, 여기서 결합 라이트가이드들이 광 혼합 영역 또는 라이트가이드 영역을 결합하는 영역에서 결합 라이트가이드들 사이의 갭의 폭에 의해 나누어진 2개의 결합 라이트가이드들의 폭의 평균은 1, 1.5, 2, 4, 6, 10, 20, 40, 및 50: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 원하는 균일성 레벨을 제공하기 위해 결합 라이트가이드들과 충분히 긴 광 혼합 영역 사이에 큰 갭들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 2개의 라이트가이드들을 포함하며, 여기서 결합 라이트가이드들이 광 혼합 영역 또는 라이트가이드 영역을 결합하는 영역에서 2개의 결합 라이트가이드들의 폭의 평균에 의해 나누어진 결합 라이트가이드들 사이의 갭의 폭은 1, 1.5, 2, 4, 6, 10, 20, 40, 및 50: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
형상화 또는 테이퍼형 결합 라이트가이드들(SHAPED OR TAPERED COUPLING LIGHTGUIDES)
결합 라이트가이드들의 폭은 미리 결정된 패턴으로 변화될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 폭은 결합 라이트가이드들의 광 입력 에지들이 광 입력 커플러 상에 광 입력 표면을 형성하기 위해 함께 배치될 때 보여지는 바와 같이 중심 결합 라이트가이드 내의 큰 폭으로부터 중심 결합 라이트가이드로부터 먼 라이트가이들 내의 작은 폭으로 변화된다. 이 실시예에 있어서, 실질적으로 원형 광 출력 개구를 갖는 광원은 결합 라이트가이드들로 결합될 수 있어서 광학 축으로부터의 높은 각도들에서의 광인 작은 폭 스트립으로 결합되어 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 에지에 따른 그리고 결합 라이트가이드들로부터 광을 수신하도록 배치된 라이트가이드 영역의 입력 에지와 평행한 발광 표면의 균일성은 60%, 70%, 80%, 90% 및 95%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
광원의 발광 표면에 매칭된 입력 면적들을 제공하는 삼각형, 정사각형, 직사각형, 타원형 등과 같은 스택된 결합 라이트가이드들의 다른 형상들이 상상될 수 있다. 결합 라이트가이드들의 폭들은 테이퍼질 수도 있어서 그들은 광원으로부터 수신된 광의 부분을 방향전환시킨다. 라이트가이드들은 광원의 근방에서, 광원과 라이트가이드 영역 사이의 결합 라이트가이드를 따른 면적 내에, 라이트가이드 영역의 근방에서, 또는 어떤 그 조합으로 테이퍼질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하나의 광원은 특정 발광 디바이스에 소망되는 휘도 또는 광 출력 프로파일을 가능하게 하는데 충분한 광속을 제공하지 않을 것이다. 이 예에 있어서, 라이트가이드 영역 또는 라이트가이드 혼합 영역의 에지 또는 측면을 따라 하나보다 많은 광 입력 커플러 및 광원을 이용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광 입력 커플러에 대한 결합 라이트가이들의 평균 폭은 광 입력 표면에서 라이트가이드 커플러 폭의 방향으로 광원의 광 출력 표면의 최대 폭의 1 내지 3, 1.01 내지 3, 1.01 내지 4, 0.7 내지 1.5, 0.8 내지 1.5, 0.9 내지 1.5, 1 내지 2, 1.1 내지 2, 1.2 내지 2, 1.3 내지 2, 1.4 내지 2, 0.7 내지 2, 0.5 내지 2, 및 0.5 내지 3 배: 그룹으로부터 선택된 하나의 제 1 폭 범위에 있다.
일 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들 라이트가이드 영역 또는 광 혼합 영역에 인접한 결합 라이트가이드들의 영역 내의 넓은 폭으로 테이퍼진다. 외부로 테이퍼짐으로써, 결합 라이트가이드들로부터의 광은 필름의 라이트가이드 영역(또는 른 영역)으로 진입되기 전에 넓은 공간 영역으로 연장될 수 있다. 이것은 광 입력의 측면 근방에서 공간 균일성을 개선할 수 있다. 또한, 이 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들을 외부로 테이퍼지게 함으로써, 보다 소수의 결합 라이트가이드들은 라이트가이드 영역의 측면을 조사하기 위해 필요하다. 일 실시예에 있어서, 테이퍼형 결합 라이트가이드들은 두꺼운 라이트가이드, 작은 출력 면적 광원을 허용하거나, 특정 광원으로 결합 라이트가이드들의 하나보다 많은 스택을 이용하는 보다 소수의 결합 라이트가이드들의 이용을 가능하게 한다. 일 실시예에 있어서, 그들의 길이에 걸친 결합 라이트가이드들의 평균 폭 대 그들이 광 혼합 영역 또는 라이트가이드 영역으로 광을 결합하는 영역에서의 폭의 비율은 1, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 및 0.1: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 표면에서의 결합 라이트가이드들의 폭 대 그들이 광 혼합 영역 또는 라이트가이드 영역으로 광을 결합하는 영역에서의 폭의 비율은 1, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 및 0.1: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 치수 비율, 결합 라이트가이드의 폭(폭은 광 혼합 영역, 라이트가이드, 또는 라이트가이드 영역을 향해 결합 라이트가이드 내의 일반적인 진행 방향에 직교하는 평균 치수로서 측정됨) 대 결합 라이트가이드의 두께(두께는 결합 라이트가이드 내의 광의 진행 평면에 수직인 방향으로 측정되는 평균 치수임)의 비율은 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 40:1, 50:1, 60:1, 70:1, 및 100:1: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 두께는 600 마이크론보다 작고 폭은 10 밀리미터보다 크다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 두께는 400 마이크론보다 작고 폭은 3 밀리미터보다 크다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 두께는 400 마이크론보다 작고 폭은 10 밀리미터보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 두께는 300 마이크론보다 작고 폭은 10 밀리미터보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 또는 광 투과 필름의 두께는 200 마이크론보다 작고 폭은 20 밀리미터보다 작다. 결합 라이트가이드들의 측방 에지들에서의 불완전들(예를 들어 스트립들의 절단으로 인한 완전한 평면 플랫 표면들로부터의 편향들)은 결합 라이트가이드들의 에지들 또는 표면들을 통해 광의 손실을 증가시킬 수 있다. 결합 라이트가이드들의 폭을 증가시킴으로써, 결합 라이트가이드 내의 광이 광 진행의 각도들의 소정의 범위에 대한 좁은 결합 라이트가이드보다 넓은 결합 라이트가이드에서 나중의 에지 표면들(표면과 적게 상호작용함)로부터 적게 바운스(bounce)되므로(반사됨) 에지 불완전들의 효과들을 감소시킬 수 있다. 결합 라이트가이드들의 폭은 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 또는 라이트가이드에 진입하는 광의 공간 색 또는 휘도 균일성에 영향을 미치는 팩터이고, 결합 라이트가이드의 폭이 광 방출 영역의 폭(그 동일한 방향으로)에 비해 클 때, 그 후에 공간적으로 불균일한 영역들이 발생할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 폭과 평행한 방향으로 광 입력 커플러를 형성하는 결합 라이트가이드들의 그룹으로부터 방출된 광의 적어도 10%를 수신하도록 배치된 발광 표면 면적의 폭 대 결합 라이트가이드들의 평균 폭의 비율은 5:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 40:1, 50:1, 60:1, 70:1, 100:1, 150:1, 200:1, 300:1, 500:1, 및 1000:1: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 폭을 따라 광 방출 영역 또는 표면을 향해 광을 지향시키는 결합 라이트가이드들의 모두로부터 방출된 광을 수신하도록 배치된 전체 발광 표면의 전체 폭 대 평균 결합 라이트가이드 폭의 비율은 5:1, 15:1, 20:1, 25:1, 30:1, 40:1, 50:1, 60:1, 70:1, 100:1, 150:1, 200:1, 300:1, 500:1, 및 1000:1: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 폭은 이하 중 하나보다 크다: 결합 라이트가이드로 광을 결합하도록 배치된 광원의 광 출력 표면의 폭의 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.8, 2, 3, 4, 및 5 배. 다른 실시예에 있어서, 광원의 광 출력 표면의 폭에 대한 큰 결합 라이트가이드 폭은 결합 라이트가이드들의 광 콜리메이팅 에지들에 의해 콜리메이션의 높은 정도(낮은 각 반치전폭 세기)를 허용한다.
결합 라이트가이드들의 광 터닝 에지들(LIGHT TURNING EDGES OF THE COUPLING LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들은 결합 라이트가이드 내의 광의 부분을 전반사에 의해 광학적으로 터닝시키는 에지 형상을 가져서 결합 라이트가이드 내의 광의 광학 축은 제 1 광학 축 각도로부터 제 1 광학 축 각도와 다른 제 2 광학 축 각도로 변경된다. 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 하나보다 많은 에지는 결합 라이트가이드 내에서 광을 터닝시키기 위해 형상 또는 프로파일을 가질 수 있고 에지들은 결합 라이트가이드들 내에서 진행하는 광의 부분들을 위해 콜리메이션을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 스택의 하나의 에지는 곡선되어 라이트가이드 내에서 진행하는 광의 광학 축은 90 도까지 회전된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 하나의 에지에 의한 광학 축의 회전각은 10 도, 20 도, 40 도, 45 도, 60 도, 80 도, 90 도, 및 120 도: 중 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 하나보다 많은 에지 영역에 의한 광학 축의 회전각은 10 도, 20 도, 40 도, 45 도, 60 도, 80 도, 90 도, 120 도, 135 도, 및 160 도: 중 하나보다 크다. 하나보다 많은 특히 곡선된 에지를 이용함으로써, 광은 넓은 범위의 각도들로 회전될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 내의 광은 제 1 에지 프로파일에 의해 제 1 방향(+ 세타(theta) 방향)으로 방향전환되고 제 2 에지 프로파일에 의해 섹션 방향(+ 세타(theta) 2)으로 회전된다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 내의 광은 제 1 에지 프로파일에 의해 제 1 방향으로부터 제 2 방향으로 방향전환되고 더욱 결합 라이트가이드를 따라 제 2 에지 프로파일 영역에 의해 제 1 방향을 향해 다시 회전된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 광 터닝 에지들은 광원 근방, 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면 근방, 광 혼합 영역 근방, 라이트가이드 영역 근방, 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면 사이, 광 혼합 영역 근방, 결합 라이트가이드들과 라이트가이드 영역 사이의 영역 근방, 및 라이트가이드 영역의 근방을 제한없이 포함하는 하나 이상의 영역들에 배치된다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 광 입력 표면 근방의 하나의 측방 에지는 광 터닝 프로파일을 갖고 대향하는 측방 에지는 광 콜리메이팅 프로파일을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 광 입력 표면 근방의 하나의 측방 에지는 광 콜리메이팅 프로파일에 계속해서 광 터닝 프로파일을 갖는다(결합 라이트가이드 내의 광 입력 표면으로부터 멀어지는 광 진행의 방향(direction of light propagation)으로).
일 실시예에 있어서, 스택된 결합 라이트가이드들의 2개의 어레이들은 광원으로부터 광을 수신하고 2개의 상이한 방향들로 광의 광학 축을 회전시키도록 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 광 터닝 에지들을 갖는 복수의 결합 라이트가이드들은 라이트가이드 영역의 에지를 따라 접혀지고 스택될 수 있어서 라이트가이드 영역을 향해 지향되는 광원으로부터의 광은 접혀진 결합 라이트가이드들의 스택에 진입하고, 광 터닝 에지들은 에지와 실질적으로 평행한 제 1 방향으로 광의 광학 축을 방향전환시키고 스택된 결합 라이트가이드들 내의 접힘들은 라이트가이드 영역을 실질적으로 향하는 방향으로 광을 방향전환시킨다. 이 실시예에 있어서, 스택된 접혀진 결합 라이트가이드들의 제 2 어레이는 라이트가이드 영역의 동일한 에지를 따라 스택된 접혀진 결합 라이트가이드들의 제 1 어레이 위에 또는 아래에 스택될 수 있어서(그것과 인터리빙됨) 라이트가이드 영역을 향해 지향되는 동일한 광원으로부터의 광은 스택된 접혀진 결합 라이트가이드들의 제 2 어레이에 진입하고, 스택된 접혀진 결합 라이트가이드들의 제 2 어레이의 광 터닝 에지들은 에지와 실질적으로 평행한(및 제 1 방향과 대향함) 제 2 방향으로 광의 광학 축을 방향전환시키고 스택된 결합 라이트가이드들 내의 접힘들은 라이트가이드 영역을 실질적으로 향하는 방향으로 광을 방향전환시킨다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드 영역의 에지를 따라 2개의 상이한 어레이들로부터의 결합 라이트가이드들은 서로 위에 차례로 스택될 수 있다. 스택 배열은 미리 결정되거나, 랜덤하거나, 그 변화일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 접히지 않은 결합 라이트가이드의 일측면으로부터의 접혀진 결합 라이트가이드들의 제 1 스택은 접히지 않은 결합 라이트가이드의 일 표면에 인접하여 배치되고 접히지 않은 결합 라이트가이드의 타측으로부터의 접혀진 결합 라이트가이드들의 제 2 측면은 접히지 않은 결합 라이트가이드의 대향 표면에 인접하여 배치된다. 이 실시예에 있어서, 접히지 않은 결합 라이트가이드는 접히지 않은 결합 라이트가이드의 상부 표면 및 하부 표면 상에 같은 수들의 결합 라이트가이드들이 있을 때 광원으로부터 광의 중심(높은 플럭스) 영역을 수신하도록 정렬될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 접히지 않은 결합 라이트가이드는 접힘들 또는 굽힘들이 없으므로 높은 투과(적은 광 손실)을 가질 수 있고, 따라서 더 많은 광이 라이트가이드 영역에 도달한다.
다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 광 터닝 에지들은 제 1 광학 축 각도들과 다른 제 2 광학 축 각도들을 갖는 광에 대해 제 1 광학 축 각도들을 갖는 2개 이상의 광원들로부터 광을 방향전환시킨다. 추가 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 광 터닝 에지들은 제 1 광학 축 각도와 다른 제 2 광학 축 각도를 갖는 광의 부분에 대해 제 1 광학 축 각도를 갖는 광원으로부터 광의 제 1 부분을 방향전환시킨다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 광 터닝 에지들은 제 1 광학 축 각도와 다른 제 2 광학 축 각도를 갖는 광에 대해 제 1 광학 축 각도를 갖는 제 1 광원으로부터 광을 방향전환시키고 제 3 광학 축 각도와 다른 제 4 광학 축 각도를 갖는 광에 대해 제 3 광학 축 각도를 갖는 제 2 광원으로부터 광을 방향전환시킨다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 하나 이상의 에지들의 광 터닝 프로파일은 필름과 실질적으로 수직으로 보여질 때 곡선형된 형상을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 곡선형 형상(curved shape)은 하나 이상의 원뿔, 원형 아크, 포물선, 쌍곡선, 기하학, 파라메트릭, 또는 다른 대수 곡선형 영역들을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 곡선의 형상은 결합 라이트가이드에 대한 특정 광 입력 프로파일의 굽힘 손실(증가된 반사), 광 입력 표면, 곡선(예를 들어 콜리메이팅 에지들과 같은) 전의 광 프로파일 수정들, 결합 라이트가이드 물질에 대한 관심 파장들의 굴절률들, 에지의 표면 마무리, 및 곡선형 에지에서의 코팅 또는 클래딩 타입(예를 들어 저굴절률 물질, 에어, 또는 금속화)을 최소함으로써 결합 라이트가이드를 통해 개선된 투과을 제공하도록 설계된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 하나 이상의 에지 영역들의 광 터닝 프로파일로부터의 광 손실은 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 및 5% :중 하나보다 작다.
수직 광 터닝 에지들(VERTICAL LIGHT TURNING EDGES)
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 수직 에지들(큰 필름 표면에 접하는 에지들) 또는 결합 라이트가이드들의 코어 영역들은 입사광의 부분의 광학 축을 회전시키는 비수직 단면 프로파일을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 수직 에지들 또는 결합 라이트가이드들의 코어 영역들은 곡선형 에지를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 수직 에지들 또는 코어 영역들은 각진 에지를 포함하며, 여기서 결합 라이트가이드에 수직인 표면에 대한 각도는 10 도, 20 도, 30 도, 40 도, 50 도 및 60 도 : 중 하나보다 크다. 일 실시예에 있어서, 코어 영역들 또는 결합 라이트가이드들의 수직 광 터닝 에지들의 이용은 그것이 필름의 광학적으로 매끄러운 표면일 수 있으므로 광학 마무리를 획득하는 것이 전형적으로 용이한 결합 라이트가이드 필름 표면으로 결합 라이트가이드로 광이 진입되는 것을 허용한다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들(또는 결합 라이트가이드들의 코어 영역들)이 접촉되고 수직 에지들이 수직 표면에 대한 각도에서 절단된다. 일 실시예에 있어서, 각진 절단은 결합 라이트가이드들의 에지들 상에 매끄러운 연속 각진 수직 광 터닝 에지를 생성한다. 다른 실시예에 있어서, 각지거나, 곡선되거나, 그 조합 수직 광 터닝 에지들은 레이저 절단, 연마, 연삭, 다이 절단, 블레이드 절단 또는 슬라이딩, 및 핫 블레이드 절단 또는 슬라이싱 : 중 하나 이상에 의해 획득된다. 일 실시예에 있어서, 수직 광 터닝 에지들은 결합 라이트가이드들이 라이트가이드 필름으로 절단될 때 형성되고 결합 라이트가이드들은 수직 광 터닝 에지를 형성하도록 정렬된다.
다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면은 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 표면이고 표면은 광원으로부터 광의 부분을 터닝, 콜리메이팅 또는 방향전환시키는 하나 이상의 표면 릴리프 프로파일들(엠보스트 프레넬 렌즈(embossed Fresnel lens), 마이크로렌즈 어레이, 또는 프리즘 구조들과 같은)을 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 엘리먼트, 광 터닝 광학 엘리먼트, 또는 광 결합 광학 엘리먼트는 광원과 결합 라이트가이드(비에지 표면)의 광 입력 필름 표면 사이에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 광 입력 필름 표면은 결합 라이트가이드의 클래딩 영역 또는 코어 영역의 표면이다. 추가 실시예에 있어서, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트, 광 터닝 광학 엘리먼트, 또는 광 결합 광학 엘리먼트는 광학 엘리먼트와 결합 라이트가이드 사이의 코어 영역, 클래딩 영역, 또는 중간 광 투과 영역애 광학적으로 결합된다.
수직 광 콜리메이팅 에지들(VERTICAL LIGHT COLLIMATING EDGES)
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 수직 에지들(큰 필름 표면에 접하는 에지들) 또는 결합 라이트가이드들의 코어 영역들은 입사광의 부분을 콜리메이팅하는 비특정 단면 프로파일을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 수직 에지들 또는 결합 라이트가이드들의 코어 영역들은 입사광의 부분을 콜리메이팅하는 곡선형 에지를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 수직 에지들 또는 코어 영역들 각진 에지를 포함하며, 결합 라이트가이드에 수직인 표면에 대한 에지는 10 도, 20 도, 30 도, 40 도, 50 도 및 60 도 : 중 하나보다 크다.
접히지 않은 결합 라이트가이드(NON-FOLDED COUPLING LIGHTGUIDE)
추가 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 광 입력 표면으로부터 광을 수신하고 광을 터닝시키지 않고 라이트가이드를 향해 광을 지향시키도록 배치된 접히지 않은 결합 라이트가이드를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 접히지 않은 라이트가이드는 하나 이상의 광 터닝 광학 엘리먼트들, 광 결합 광학 엘리먼트들, 광 터닝 에지들을 갖는 결합 라이트가이드들, 또는 콜리메이팅 에지들을 갖는 결합 라이트가이드들과 함께 이용된다. 예를 들어, 광 터닝 광학 엘리먼트는 접히지 않은 결합 라이트가이드 위에 또는 아래에 배치될 수 있어서 광원으로부터의 광의 제 1 부분은 접히지 않은 결합 라이트가이드를 통과하는 동안 그의 광학 축의 방향을 실질적으로 유지하고 광 터닝 광학 엘리먼트에 의해 수신된 광원으로부터의 광은 결합 라이트가이드들의 스택 어레이로 진입하기 위해 터닝된다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 스택 어레이는 접혀진 결합 라이트가이드들 및 접히지 않은 결합 라이트가이드를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 접히지 않은 결합 라이트가이드는 라이트가이드의 에지 근방에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 접히지 않은 결합 라이트가이드는 라이트가이드 영역의 에지의 중간 영역에 배치된다. 추가 실시예에 있어서, 접히지 않은 결합 라이트가이드는 라이트가이드 영역의 측방 측면들 사이의 영역에서 라이트가이드 영역의 측면을 따라 배치된다. 일 실시예에 있어서, 접히지 않은 결합 라이트가이드는 라이트가이드 영역의 일 에지를 따라 다양한 영역에서 배치되며, 여기서 복수의 광 입력 커플러들은 라이트가이드 영역의 측면으로 광을 지향시키는데 이용된다.
다른 실시예에 있어서, 접혀진 결합 라이트가이드들는 광 콜리메이팅 에지들, 실질적으로 선형 에지들, 또는 광 터닝 에지들을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 접혀진 결합 라이트가이드들의 어레이, 광 터닝 광학 엘리먼트, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트, 및 광원: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 접히지 않은 결합 라이트가이드에 물리적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 접혀진 결합 라이트가이드들은 서로 물리적으로 결합되고 압력 감지 접착제 클래딩 층에 의해 접히지 않은 결합 라이트가이드에 결합되며 광 방출 영역을 포함하는 구속되지 않은 라이트가이드 필름 및 결합 라이트가이드들의 어레이의 두께는 결합 라이트가이드들의 어레이의 두께의 1.2 배, 1.5 배, 2 배, 및 3 배:중 하나보다 작다. 접혀진 결합 라이트가이드들을 그들 자체에만 접합함으로써, 결합 라이트가이드들(구속되지 않을 때)은 전형적으로 위로 굽혀지고 고정되거나 상대적으로 구속된 영역에 물리적으로 결합되지 않는 접혀진 결합 라이트가이드들로 인해 어레이의 두께를 증가시킨다. 접히지 않은 결합 라이트가이드에 접혀진 결합 라이트가이드들을 물리적으로 결합함으로써, 결합 라이트가이드들의 어레이는 안정성을 증가시키고 따라서 릴리징(release)되는 굽힘으로부터 탄성 에너지의 능력을 감소시키는 필름의 분리 영역에 물리적으로 결합된다.
일 실시예에 있어서, 접히지 않은 결합 라이트가이드는 광 콜리메이팅 에지들, 광 터닝 에지들, 각진 선형 에지들, 및 곡선형 광 방향전환 에지들: 중 하나 이상을 포함한다. 접히지 않은 결합 라이트가이드 또는 접혀진 결합 라이트가이드들은 굽힘 영역들, 터닝 영역들, 또는 콜리메이팅 영역들 근방의 곡선형 영역들을 포함할 수 있어서 응력(stress)(비틀림 또는 측방 굽힘에서 기인하는 것과 같은)은 샤프 코너(sharp corner)에서 포커싱되고 균열의 가능성을 증가시키지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드의 라이트가이드 영역 또는 광 혼합 영역과 결합되는 곡선형 영역(curved region)들이 배치된다.
다른 실시예에 있어서, 접히지 않은 결합 라이트가이드, 접히는 결합 라이트가이드, 광 콜리메이팅 엘리먼트, 광 터닝 광학 엘리먼트, 광 방향전환 광학 엘리먼트, 광 결합 광학 엘리먼트, 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 및 하나 이상의 엘리먼트들의 클래딩 영역: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 상대 위치 유지 엘리먼트에 물리적으로 결합된다. 상대 위치 유지 엘리먼트에 직접 또는 간접으로 결합 라이트가이드들을 물리적으로 결합함으로써, 결합 라이트가이드들 내의 굽힘으로부터 저장된 탄성 에너지는 결합 라이트가이드들 내에서 유지되고 구속되지 않은 결합 라이트가이드들의 병합된 두께(예를 들어 외부 하우징에 의해 구속되지 않음)가 감소된다.
내부 광 지향 에지(INTERIOR LIGHT DIRECTING EDGE)
일 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 내부 영역은 내부 광 지향 에지를 포함한다. 내부 광 방향전환 에지는 결합 라이트가이드의 내부 영역을 절단 또는 다른 방식으로 제거함으로써 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 내부 광 지향 에지는 결합 라이트가이드 내에서 광의 제 1 부분을 방향전환시킨다. 일 실시예에 있어서, 내부 광 방향전환 에지들은 미리 결정된 광 출력 패턴(특정 영역 내의 높은 균일성 또는 높은 플럭서와 같은)을 획득하기 위해 결합 라이트가이드들 내에서 광을 지향시키기 위한 추가 제어 레벨을 제공하고 결합 라이트가이드 내에 그리고 라이트가이드 영역 내에 광속 재분배를 제공할 수 있다.
결합 라이트가이드들 내의 캐비티 영역(CAVITY REGION WITHING THE COUPLING LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들 또는 결합 라이트가이드들의 코어 영역은 적어도 하나의 캐비티를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 캐비티는 광원을 수용하도록 배치되고 결합 라이트가이드들의 코어 영역들의 수직 에지들은 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들이다. 일 실시예에 있어서, 높은 광속은 캐비티 없이 결합 라이트가이드들로 결합되는 것보다 적어도 하나의 결합 라이트가이드 내의 캐비티와 결합 라이트가이드들 내에서 결합된다. 이것은 예를 들어 코어 영역과 인덱스 매칭되는 높은 투과율(>90% 투과율) 광 투과 물질을(대응하는 물질의 표면에 인접하여 배치된 광원으로) 캐비티를 충전하기 전에 그리고 충전한 후에 결합 라이트가이드들(절단되었을 때)로부터 또는 적분구를 갖는 발광 디바이스로부터 광속을 측정함으로써 평가될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 캐비티 영역은 결합 라이트가이드들로 결합되는 광원 및 증가된 광속을 결합 라이트가이드들의 레지스트레이션 또는 정렬에 제공한다. 일 실시예에 있어서, 수직 광 콜리메이팅 에지들을 갖는 결합 라이트가이드들 및 캐비티의 어레이는 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트에 대한 요구를 완화시킨다.
결합 라이트가이드들을 포함하는 결합 라이트가이드들(COUPLING LIGHTGUIDE COMPRISING COUPLING LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 복수의 결합 라이트가이드들을 포함한다. 예를 들어, 결합 라이트가이드는 결합 라이트가이드의 에지에 연결되는 복수의 결합 라이트가이드들을 포함하기 위해 더 절단될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 두께(T)의 필름은 M 수의 결합 라이트가이드들의 서브 어레이를 각각 포함하는 N 수의 결합 라이트가이드들의 제 1 어레이를 포함한다. 이 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 제 1 어레이가 제 1 방향으로 접혀져서 결합 라이트가이드들이 정렬 및 스택되고, 결합 라이트가이드들의 서브 어레이가 제 2 방향으로 접혀져서 결합 라이트가이드들이 정렬 및 스택된다. 이 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 서브 어레이를 포함하는 광 입력 에지 표면은 더 좁은 결합 라이트가이드들 각각과 동일한 폭을 갖고 광 입력 표면은 H= T x N x M에 의해 정의되는 높이(H)를 갖는다. 이것은 예를 들어 훨씬 큰 광 출력 표면 치수를 갖는 광원에서 이용되는 얇은 라이트가이드 필름의 이용을 허용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 박막 기반 라이트가이드들은 예를 들어 필름 기반 라이트가이드가 반사형 디스플레이 내의 터치스크린 위에 배치된 프론트라이트의 조사 엘리먼트일때 이용될 수 있다. 이 실시예에 있어서의 얇은 라이트가이드는 사용자가 라이트가이드 필름을 터치할 때 더 정확한 응답 터치스크린(예를 들어 용량 터치스크린들을 갖는 것과 같은)을 제공한다. 대안으로, 큰 광 출력 표면의 치수를 갖는 광원은 특정 라이트가이드 필름 두께에 이용될 수 있다.
복수의 결합 라이트가이드들을 포함하는 결합 라이트가이드들을 이용하는 다른 장점은 예를 들어 광원이 라이트가이드 영역의 측면 에지들 사이의 영역 내에 배치될 수 있고 따라서 광원 및 광 입력 커플러가 발광 표면 뒤에서 접혀질 때 디스플레이 또는 광 방출 영역의 에지를 넘어 연장되지 않는다는 것이다.
광 입력 커플러 내의 결합 라이트가이드들의 수(NUMBER OF COUPLING LIGHTGUIDES IN A LIGHT INPUT COUPLER)
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드로부터 광을 수신하는 라이트가이드 영역 또는 라이트가이드의 광 진입 에지와 평행한 방향으로의 결합 라이트가이드들의 전체 수(NC)는
NC=MF*WLES/w이며,
여기서 WLES는 결합 라이트가이드로부터 광을 수신하는 라이트가이드 영역 또는 라이트가이드의 광 진입 에지와 평행한 방향으로의 발광 표면의 전체 폭이고, w는 결합 라이트가이드들의 평균 폭이고, MF는 확대 계수이다. 일 실시예에 있어서, 확대 계수는 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 0.7 내지 1.3, 0.8 내지 1.2, 및 0.9 내지 1.1: 그룹으로부터 선택된 하나이다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러 내의 결합 라이트가이드들의 수 또는 발광 디바이스 내의 결합 라이트가이드들의 전체 수는 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 20, 30, 50, 70, 80, 90, 100, 2 내지 50, 3 내지 50, 4 내지 50, 2 내지 500, 4 내지 500, 10보다 큼, 20보다 큼, 30보다 큼, 40보다 큼, 50보다 큼, 60보다 큼, 70보다 큼, 80보다 큼, 90보다 큼, 100보다 큼, 120보다 큼, 140보다 큼, 200보다 큼, 300보다 큼, 400보다 큼, 500보다 큼: 그룹으로부터 선택된다.
하나보다 많은 광 입력 표면으로 지향되는 결합 라이트가이드들(COUPLING LIGHTGUIDES DIRECTED INTO MORE THAN ONE LIGHT INPUT SURFACE)
추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 인접 방식으로 광 혼합 영역, 라이트가이드, 또는 광 혼합 영역으로 광을 집합적으로 결합하지 않는다. 예를 들어, 모든 다른 결합 라이트가이드는 하나 이상의 에지들을 따라 스트립들 또는 결합 라이트가이드들을 여전히 제공하지만, 라이트가이드 영역들로 광을 연속적으로 결합하지 않는 동안 필름 기반 라이트가이드으로부터 절단될 수 있다. 보다 소수의 라이트가이드들을 이용함으로써, 광 입력 에지들의 집합은 사이즈에 있어서 감소될 수 있다. 사이즈에 있어서의 이러한 감소는 예를 들어 동일한 라이트가이드 또는 상이한 라이트가이드의 상이한 영역들에 광학적으로 결합되는 다수의 결합 라이트가이드들 세트들을 병합하거나, 광원 사이즈에 광 입력 표면 사이즈를 더 좋게 매칭시키거나, 작은 광원을 이용하거나, 특정 광원에서 두꺼운 라이트가이드 필름을 이용하는데 이용될 수 있으며, 여기서 두께 방향으로 인접 결합 라이트가이드들 세트의 치수는 광 입력 표면으로 광을 결합하도록 배치될 때 두께 방향으로 광원의 발광 표면보다 큰 10%, 20%, 40%, 50%, 및 100%: 그룹으로부터 선택된 하나일 것이다.
추가 실시예에 있어서, 라이트가이드의 제 1 영역으로부터의 결합 라이트가이드들은 2개 이상의 광 입력 표면들로 집합된 광 입력 에지들을 갖는다. 예를 들어, 홀수 결합 라이트가이드들은 제 1 화이트 광원에 지향될 수 있고 짝수 결합 라이트가이드들은 레드, 그린, 및 블루 광원에 결합될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드의 제 1 영역으로부터의 결합 라이트가이드들은 광원으로부터 색 변화들의 가시도를 감소시키기 위해 복수의 화이트 광원들에 결합된다. 예를 들어, 짝수 결합 라이트가이드들은 제 1 색 온도에서 화이트 광원으로부터 광을 결합할 수 있고 홀수 결합 라이트가이드들은 제 2 색 온도가 제 1 색 온도보다 높은 화이트 광원으로부터 광을 결합할 수 있어서 발광 표면을 따라 라이트가이드 영역의 에지와 평행한 방향에 따른 색 비균일성(Δu'v')은 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 및 0.004: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
유사하게, 3개 이상의 광 입력 표면들은 1, 2, 3 또는 그 이상의 광원들로부터 광을 결합하는데 이용될 스도 있다. 예를 들어, 라이트가이드의 제 1 영역으로부터의 모든 교호 제 1, 제 2, 및 제 3 결합 라이트가이드는 동일한 또는 상이한 색들의 제 1, 제 2, 및 제 3 광원에 지향된다.
추가 실시예에 있어서, 라이트가이드의 제 1 영역으로부터의 결합 라이트가이드들은 상이한 동작 모드들에 대한 라이트가이드로 광을 결합하도록 배치된 2개 이상의 광 입력 표면들로 집합된 광 입력 에지들을 갖는다. 예를 들어, 제 1 광 입력 표면은 데이라이트 호환 출력에 적당한 적어도 하나의 광원에 결합될 수 있고 2 광 입력 표면은 NVIS 호환 광 출력을 위한 적어도 하나의 광원에 결합될 수 있다.
하나보다 많은 광 입력 표면으로 지향되는 결합 라이트가이드들의 순서는 교호일 필요는 없고 임의의 미리 결정되거나 랜덤 구성일 수 있다. 예를 들어, 라이트가이드의 상부 및 하부 영역으로부터의 결합 라이트가이드들은 중간 영역과 상이한 광 입력 표면으로 지향될 수 있다. 추가 실시예에 있어서, 라이트가이드의 영역으로부터의 결합 라이트가이드들은 하나보다 많은 광 입력 에지를 각각 포함하는 복수의 광 입력 표면들로 함께 배치되고, 어레이로 배열되고, 광원들의 집합으로부터 광을 결합하도록 배치되고, 동일한 하우징 내에 배치되고, 광 입력 표면들이 서로 인접하여 배치되도록 배치되고, 광원들의 집합으로부터 광을 수신하도록 교차된 순서로 배치되고, 이웃하는 광 입력 표면들이 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 광 혼합 영역의 이웃하는 영역들로 광을 결합하지 않는 비인접 배열로 배치된다.
추가 실시예에 있어서, 복수의 결합 라이트가이드들 세트들은 동일 측면, 에지, 후면, 전면을 따라 또는 발광 디바이스의 동일한 하우징 영역 내에 복수의 광 입력 표면 세트들을 제공하기 위해 배열되며, 여기서 복수의 광 입력 표면들은 하나의 또는 복수의 LED들로부터 광을 수신하도록 배치된다.
결합 라이트가이드들의 순서(ORDER OF COUPLING LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 광 입력 표면을 형성하는 광 입력 에지에서 함께 배치되어 제 1 방향으로의 스트립들의 순서는 그들이 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역으로 광을 지향시키므로 결합 라이트가이드들의 순서이다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들이 인터리빙되어 제 1 방향으로의 스트립들의 순서는 그들이 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역으로 광을 지향시키므로 결합 라이트가이드들의 순서와 동일하지 않다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들이 인터리빙되어 제 1 색의 제 1 광원으로부터 광을 수신하는 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 제 1 광원의 색과 다른 제 2 색을 갖는 제 2 광원으로부터 광을 수신하는 라이트가이드 영역 또는 광 혼합 영역 근방의 영역에서 2개의 결합 라이트가이드들 사이에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 발광 표면을 따라 라이트가이드 영역의 에지와 평행한 방향에 따른 색 비균일성(Δu'v')은 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 및 0.004: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들이 인터리빙되어 광 혼합 영역, 라이트가이드, 또는 라이트가이드 영역 근방의 광 입력 커플러의 출력 영역에서 서로 인접한 적어도 하나의 결합 라이트가이드들 쌍은 광 입력 커플러의 입력 표면 근방의 서로에 인접하지 않는다. 일 실시예에 있어서, 인터리빙된 결합 라이트가이드들이 배열되어 비균일한 각 출력 프로파일은 결합 라이트가이드들을 분배함으로써 광 입력 커플러의 출력에서 더 균일해져 광 입력 커플러로부터의 출력은 광원의 각 비균일성을 공간적으로 복제하지 못한다. 예를 들어, 광 입력 커플러의 스트립들은 중간 영역이 0 도에서 또는 그의 광학 축을 따라 광원으로부터 전형적으로 높은 세기에 대응하는 매우 높은 휘도 발광 표면 영역을 갖지 않도록 그들이 광 입력 표면에서 병합되므로 라이트가이드 영역의 4개의 상이한 영역들 중에서 교호될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들이 인터리빙되어 광 혼합 영역, 라이트가이드, 또는 라이트가이드 영역 근방에서 서로 인접한 적어도 하나의 결합 라이트가이드들 쌍은 동일한 광원, 동일한 광 입력 커플러, 및 동일한 혼합 영역 중 적어도 하나로부터 광을 수신하지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들이 인터리빙되어 광 입력 표면 근방에서 서로 인접한 적어도 하나의 결합 라이트가이드들 쌍은 동일한 광 입력 커플러, 동일한 광 혼합 영역, 동일한 라이트가이드, 동일한 라이트가이드 영역, 동일한 필름, 동일한 광 출력 표면 중 적어도 하나에 광을 결합하지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들이 2차원 배열로 광 입력 표면에서 인터리빙되어 입력 표면에서 수직, 수평 또는 다른 방향으로의 적어도 2개의 이웃하는 결합 라이트가이드들은 동일한 광 입력 커플러, 동일한 광 혼합 영역, 동일한 라이트가이드, 동일한 라이트가이드 영역, 동일한 필름, 및 동일한 광 출력 표면: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 이웃하는 영역에 광을 결합하지 않는다.
추가 실시예에 있어서, 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 또는 제 1 입력 영역 근방의 광 방출 영역에 광학적으로 결합된 결합 라이트가이드들은 제 1 에지 영역에 30 도, 40 도, 50 도, 60 도, 70 도, 80 도 및 85 도 : 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 에지 방향을 따라 배치되는 제 2 에지 영역을 따라 또는 근방에 실질적으로 배치된 홀더에서 함께 배열된다. 예를 들어, 광 입력 커플러들은 액정 디스플레이의 하부 에지를 따라 배치된 제 1 광원 및 결합 라이트가이드 홀더로부터 광을 결합하고 디스플레이의 하부 에지로 약 90 도 지향된 디스플레이의 측면을 따라 배치된 라이트가이드의 영역으로 광을 향하게 할 수 있다. 결합 라이트가이드들은 상부, 하부, 또는 둘 다를 따라 배치된 광원으로부터 디스플레이의 하나 이상의 측면들으로 광을 지향시킬 수 있어서 광은 라이트가이드 영역 내의 하부 및 상부 에지들과 평행하게 실질적으로 진행한다.
라이트가이드 영역의 표면에 접합된 결합 라이트가이드들(COUPLING LIGHTGUIDES BONDED TO THE SURFACE OF A LIGHTGUIDE REGION)
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역을 포함하는 동일한 필름의 세그먼트된(절단된) 영역들이 아니다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 광학 접착제, 접합 방법(솔벤트 용접, 열적 접합, 초음파 용접, 레이저 용접, 고온 가스 용접, 프리핸드 용접, 스피드 팁 용접, 압출 용접, 접촉 용접, 핫 플레이트 용접, 고주파 용접, 사출 용접, 마찰 용접, 스핀 용접, 용접 로드), 및 폴리머들에 적당한 접착제 또는 결합 기술들: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 이용하여 형성되고 라이트가이드, 광 혼합 영역, 또는 라이트가이드 영역에 물리적으로 또는 광학적으로 부착된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들이 형성되어 라이트가이드, 혼합 영역, 또는 라이트가이드 영역에 광학적으로 결합되어 결합 라이트가이드들로부터의 광의 상당한 일부가 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 또는 라이트가이드 내의 도파로 조건으로 전송된다. 결합 라이트가이드는 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 또는 라이트가이드의 에지 또는 표면에 부착될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 제 1 필름 내에 배치되며, 여기서 라이트가이드 영역을 포함하는 제 2 필름은 제 1 필름의 영역 상에 압출되어 결합 라이트가이드들은 라이트가이드 영역에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 라이트가이드에 광학적으로 결합된 영역에서 테이퍼진다. 결합 라이트가이드들의 제조와 라이트가이드 영역의 제조를 분리함으로써, 상이한 특성들을 갖는 물질들은 상이한 광학 투과 특성들, 굴곡 탄성 계수, 충격 강도(Notched Izod), 굴곡 강성, 충격 저항, 기계적 특성들, 물리적 특성들, 및 다른 광학 특성들을 갖는 물질들과 같은 각 영역에 이용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 2 기가파스칼보다 작은 굴곡 탄성률을 갖는 물질을 포함하고 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역은 ASTM D 790에 따라 측정된 2 기가파스칼보다 큰 굴곡 탄성률을 갖는 물질을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 비교적 강성 폴리카보네이트 물질이고 결합 라이트가이드들은 플렉서블 엘라스토머 또는 폴리에틸렌을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 아크릴 물질이고 결합 라이트가이드들은 플렉서블 플루오로폴리머, 엘라스토머 또는 폴리에틸렌을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드 영역 또는 라이트가이드의 평균 두께는 적어도 하나의 결합 라이트가이드의 평균 두께보다 두꺼운 0.1mm 이상이다.
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 입력 광 커플러, 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 및 라이트가이드의 표면, 에지, 또는 내부 영역: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 필름의 방향을 따라 평행 선형 절단들을 포함하는 필름은 압출 공정에서 필름의 표면에 접합되어 스트립들은 라이트가이드 필름에 광학적으로 결합되고 절단 영역들은 스트립들을 "자유롭게 하는(free)" 횡단 방향으로 절단될 수 있어서 그들은 광 입력 커플러의 광 입력 표면을 형성하도록 접합될 수 있다.
서로 접합된 결합 라이트가이드들(COUPLING LIGHTGUIDE BONDED TO EACH OTHER)
일 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들은 하나 이상의 영역들에서 그들 자체에 실질적으로 접합된다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 어레이는 결합 라이트가이드들이 서로 인접하는 영역의 5%, 10% , 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 및 80%: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에서 서로 광학적으로 결합된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 광 입력 표면 근방의 하나 이상의 영역들 내의 인접한 결합 라이트가이드들 사이에서, 결합 라이트가이드들의 어레이 내에서, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 길이 및 에지를 따라, 또는 라이트가이드 영역 뒤에서 본래 표면 접착에 의해 서로 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 2개 이상의 결합 라이트가이드들은 하나 이상의 영역들에서 서로 광학적으로 결합되거나, 동작적으로 결합되거나, 부착된다.
라이트가이드 영역 내에서 끝나는 결합 라이트가이드들(COUPLING LIGHTGUIDES ENDING WITHIN THE LIGHTGUIDE REGION)
일 실시예에 있어서, 필름의 기계 방향을 따라 평행 선형 절단들을 포함하는 필름은 2개의 압출 층들 또는 코팅들 사이에서 가이드되어 스트립들의 끝단들은 효과적으로 다른 2개의 층들 또는 영역들 내부에 있게 된다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 하나 이상의 에지들은 산란을 감소시키고 라이트가이드로 광 결합을 증가시키기 위해 라이트가이드 내의 층 또는 코팅(접착제와 같은)에 광학적으로 결합된다. 이것은 단일 단계 또는 순차 단계들로 수행될 수 있다. 스트립들 또는 결합 라이트가이드들이 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 광 혼합 영역 내에서 종결되게 함으로써, 에지가 효과적으로 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역 또는 라이트가이드를 형성하는 광 투과 물질의 볼륨으로 광학적으로 결합되기 때문에 단일 표면 접합이 실행가능해지므로 에어 끝단 에지 계면으로부터 보다 소수의 후방 반사들이 있다(에지 및 잠재적으로 표면들의 광학 결합을 증진하기 위해 에지 근방의 물질이 에지 둘레에서 플로우 또는 변형되거나 다른 물질이 이용되는(접착제와 같은) 것을 가정함).
스트립 또는 결합 라이트가이드 레지스트레이션 또는 고정 특징부(STRIP OR COUPLING LIGHTGUIDE REGISTRATION OR SECURING FEATURE)
일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러의 중심 영역 근방의 적어도 하나의 스트립은 결합 스트립들을 정렬 또는 가이드하거나 라이트가이드 또는 하우징에 결합 라이트가이드들을 연결하는데 이용된다. 결합 라이트가이드들이 광 입력 커플러의 중심을 향해 접혀지는 접힘 설계에 있어서, 중심 스트립 또는 라이트가이드는 중심 스트립 또는 결합 라이트가이드를 접을 수 없는 기하학 제한들로 인해 광원으로부터 광을 수신하도록 접혀질 수 없다. 이 중심 스트립 또는 결합 라이트가이드는 스트립들(또는 라이트가이드)에 광 입력 커플러 또는 하우징을 정렬하는 것, 볼륨을 감소시키기 위해 스트립들 또는 결합 라이트가이드 스택의 접힘을 조이는 것, 광 입력 커플러 하우징의 위치를 맞추거나, 고정하거나 로크 다운하는 것, 상술한 엘리먼트들 중 하나에 대해 결합 라이트가이드들, 결합 라이트가이드들, 라이트가이드 또는 다른 엘리먼트를 굽히거나 접는 접힘 메커니즘의 컴포넌트들을 당기는 레버 또는 암을 제공하는 것: 그룹으로부터 선택된 하나에 이용될 수 있다.
탭 영역(TAB REGION)
일 실시예에 있어서, 스트립들 또는 결합 라이트가이드들의 하나 이상은 발광 디바이스의 하우징, 폴더, 홀더, 라이트가이드, 광원, 광 입력 커플러, 또는 다른 엘리먼트에 대해 스트립 또는 결합 라이트가이드의 위치를 맞추거나, 정렬하거나, 고정하는데 이용되는 탭 또는 탭 영역을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 스트립 또는 결합 라이트가이드는 스트립 또는 결합 라이트가이드의 위치를 맞추거나, 정렬하거나, 고정하는데 유용한 핀, 구멍, 컷아웃, 탭, 또는 다른 특징부를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 탭 영역은 광원이 결합 라이트가이드로 광을 결합하도록 배치될 때 하나 이상의 광원들에서 배치된다. 추가 실시예에 있어서, 탭 영역은 티어링(tearing), 예를 들어 결합 라이트가이드들의 스택 후에 제거될 수 있다. 예를 들어, 결합 라이트가이드들은 광원의 광 방출 영역이 배치될 수 있는 캐비티를 형성하도록 정렬되는 결합 라이트가이드들 내에 오프닝 또는 개구 컷을 가질 수 있어서 광원으로부터의 광은 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면들으로 지향된다. 결합 라이트가이드들을 물리적으로 구속한 후에(예를 들어 그들을 서로 또는 다른 엘리먼트에 접착함으로써 또는 기계적 클램핑, 정렬 가이드 또는 다른 수단에 의해), 탭 영역의 모두 또는 일부는 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 광 입력 표면의 광학 품질을 감소시키지 않고 티어링에 의해 제거될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 탭 영역은 미리 결정된 경로를 따라 탭 영역의 티어링 또는 제거를 증진하는 하나 이상의 천공들(perforation) 또는 컷 영역(cut region)들을 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 레지스트레이션을 포함하는 결합 라이트가이드들의 탭 영역 또는 영역 또는 정렬 오프닝들 또는 개구들이 스택되어 오프닝들 또는 개구들은 광 터닝 광학 엘리먼트, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트, 광 결합 엘리먼트, 광원, 광원 회로 보드, 상대 위치 유지 엘리먼트, 광 입력 커플러 하우징, 또는 광 입력 커플러의 다른 엘리먼트 상에 배치되거나 이에 물리적으로 결합된 레지스트레이션 핀 또는 포스트 위에 정렬되어서 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면들은 엘리먼트 또는 광원으로부터 광을 수신하도록 정렬 및 배치된다.
탭 영역은 결합 라이트가이드에서 캐비티를 형성하는 오프닝들 또는 개구들의 어느 한 측면 상에 레지스트레이션 오프닝들 또는 개구들을 포함할 수 있어서 레지스트레이션 핀들은 결합 라이트가이드들의 정렬 및 상대 위치 결정을 원조한다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들(접혀진 접혀지지 않은)은 낮은 광속 영역 내의 낮은 광 손실 레지스트레이션 오프닝들 또는 개구들을 포함한다. 결합 라이트가이드들의 낮은 광속 영역들 내의 낮은 광 손실 레지스트레이션 오프닝들 또는 개구들은 광원으로부터의 광속의 2%, 5%, 10% 및 20% 중 하나보다 작은 것이 결합 라이트가이드 내에 직접 또는 간접적으로 오프닝 또는 개구에 도달하는 것들이다. 이것은 블랙 라텍스 페인트와 같은 블랙 광 흡수 물질을 오프닝들 또는 개구들에 충전하고 적분구(integrating sphere)를 이용하여 광 방출 영역으로부터 광 출력의 손실을 측정함으로써 측정될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 탭 영역들은 결합 라이트가이드들의 스택 어레이의 광 입력 표면이 결합 라이트가이드들을 스택한 후에 형성되는 것을 허용해서 광 입력 표면의 개선된 광학 마무리가 획득될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 어레이는 결합 라이트가이드들의 입력 영역으로부터 연장된 탭 영역과 스택된다. 그 다음, 스택된 어레이는 연속적인 매끄러운 입력 표면을 제공하기 위해 탭 영역에서 절단된다(그리고 선택적으로 기계적으로, 열적으로, 화학적으로 또는 다르게 연마됨).
광원 또는 광학 엘리먼트에 대한 결합 라이트가이드 위치의 유지
다른 실시예에 있어서, 탭 영역은 광학 엘리먼트 또는 광원을 위해 물리적 구속 메커니즘을 제공하기 위해 절단될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 탭 영역은 하나 이상의 암들 또는 릿지들을 포함해서 결합 라이트가이드들이 어레이로 스택될 때, 암들 또는 릿지들은 적어도 하나의 방향으로 광학 엘리먼트 또는 광원을 실질적으로 유지하기 위해 구속 그루브 또는 캐비티를 형성한다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 스택 어레이는 광 콜리메이팅 옵틱의 연장된 릿지가 캐비티 내에 위치되는 것을 허용하는 캐비티를 형성해서 광 콜리메이팅 옵틱은 결합 라이트가이드들에 대한 그의 위치를 실질적으로 유지한다. 그루브들, 릿지들, 인터록킹 형상들, 핀들, 오프닝들, 개구들 및 다른 구속 형상들의 다양한 형태들은 인터록킹 형상으로 배치될 때 엘리먼트 또는 광원을 구속하기 위해 광학 엘리먼트(광 터닝 광학 엘리먼트 또는 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트와 같은) 또는 광원(또는 광원의 하우징) 및 결합 라이트가이드들로 절단된 형상에 이용될 수 있다.
연장된 결합 라이트가이드들(EXTENDED COUPLING LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들이 연장되어 결합 라이트가이드들은 상대 위치 유지 엘리먼트를 이용함으로써 조직된 방식으로 접혀질 수 있다. 결합 라이트가이드들을 연장함으로써, 결합 라이트가이드들의 상대 위치 및 순서는 정렬 및 스택 공정 동안 유지될 수 있어서 결합 라이트가이드들은 조직된 방식으로 스택 및 정렬될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 반전된 형상으로 연장되어 그들이 제 1 방향을 따라 미러링된다. 일 실시예에 있어서, 접힘 동작은 2개의 상이한 발광 디바이스들 또는 동일한 광원에 의해 조사되는 2개의 조사된 영역들을 형성하는데 이용될 수 있는 결합 라이트가이드들의 2개의 스택 어레이들을 생성한다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 상대 위치 유지 엘리먼트는 제 1 라이트가이드 영역 근방의 결합 라이트가이드들의 상대 위치를 실질적으로 유지하고 제 2 상대 위치 유지 엘리먼트는 결합 라이트가이드들의 연장된 영역들의 상대 위치를 실질적으로 유지한다(제 2 발광 디바이스 또는 영역의 결합 라이트가이드들을 형성할 수 있음).
변화하는 결합 라이트가이드 두께
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드 또는 스트립은 라이트가이드을 통해 진행하는 광의 경로를 따라 두께 방향으로 변화된다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드 또는 스트립은 라이트가이드를 통해 진행하는 광의 경로와 실질적으로 수직인 두께 방향으로 변화된다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드 또는 스트립의 치수는 라이트가이드를 통해 진행하는 광의 경로를 따라 발광 디바이스의 광학 축과 평행한 방향으로 변화된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 두께는 광이 광원으로부터 광 혼합 영역, 라이트가이드, 또는 라이트가이드 영역으로 진행됨에 따라 증가한다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 두께는 광이 광원으로부터 광 혼합 영역, 라이트가이드, 또는 라이트가이드 영역으로 진행됨에 따라 감소한다. 일 실시예에 있어서, 제 2 영역 내의 결합 라이트가이드의 두께에 의해 나누어진 제 1 영역 내의 결합 라이트가이드의 두께는 1, 2, 4, 6, 10, 20, 40, 60 및 100: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
광원 배치를 위한 광 터닝 광학 엘리먼트들 또는 에지들
일 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트들 또는 광 터닝 결합 라이트가이드 에지들은 결합 라이트가이드들과 같이 라이트가이드 영역의 동일 측면 상에 광원을 위치시키는데 이용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트들 또는 광 터닝 결합 라이트가이드 에지들은 결합 라이트가이드들의 연장된 경계들 내에 광원을 위치시키는데 이용될 수 있어서 광원은 라이트가이드의 에지, 광 방출 영역, 디스플레이 면적의 에지들, 라이트가이드 영역 또는 베벨을 지나 연장될 수 없다. 예를 들어, 결합 라이트가이드들이 일 에지를 따라 접혀진 필름 기반 라이트가이드는 라이트가이드 영역의 에지들에 의해 제한되는 영역 내에 광원을 위치시키기 위해 라이트가이드 영역의 각진 에지들 또는 영역이 결합 라이트가이드로부터 직접 조사되지 않게 할 수 있다. 대안으로, 일 에지에 따른 결합 라이트가이드의 스택은 광원 끝단들 근방에 광 터닝 에지들을 가질 수 있어서 광원은 광이 라이트가이드 영역을 향해 지향된 상태로 배치될 수 있다. 이것은 광이 결합 라이트가이드들로 터닝 및 지향되는 것을 허용할 수 있고 광원이 디스플레이 뒤에서 접혀질 때, 광원은 외부 디스플레이 에지들을 지나 연장되지 않는다.
광 혼합 영역(LIGHT MIXING REGION)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 입력 커플러와 라이트가이드 영역 사이의 광학 경로에 배치된 광 혼합 영역을 포함한다. 광 혼합 영역은 함께 혼합되는 개별 결합 라이트가이들로부터의 광 출력을 위해 영역을 제공하고 라이트가이드 또는 광 방출 영역 또는 발광 디바이스의 표면 또는 출력의 영역 내에서 공간 휘도 균일성, 공간 색 균일성, 각 색 균일성, 각 휘도 균일성, 각 광도 균일성 또는 임의의 그 조합 중 적어도 하나를 개선할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광 혼합 영역의 폭은 0.1mm(작은 디스플레이들에 대해)에서 3.048보다 큰 미터(큰 광고판들에 대해)까지의 범위로부터 선택된다. 일 실시예에 있어서, 광 혼합 영역은 결합 라이트가이드들의 끝단 영역 근방의 광학 경로를 따라 배치된 영역이며 여기에 있어서 2개 이상의 결합 라이트가이드들으로부터의 광이 혼재되고 그 후에 라이트가이드의 광 방출 영역으로 진행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광 혼합 영역은 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 광 입력 커플러, 및 결합 라이트가이드들 중 적어도 하나와 동일한 컴포넌트 또는 물질로 형성된다. 다른 실시예에 있어서, 광 혼합 영역은 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 광 입력 커플러, 및 결합 라이트가이드들: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나와 다른 물질을 포함한다. 광 혼합 영역은 직사각형, 정사각형, 다른 형상화 영역일 수 있거나 그것은 광 방출 영역 또는 라이트가이드 영역의 모두 또는 일부를 둘러싸는 주변 영역일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스의 광 혼합 영역의 표면 면적은 광이 방출되는 발광 표면의 전체 외부 표면 면적 또는 발광 표면 면적의 1%보다 작음, 5%보다 작음, 10%보다 작음, 20%보다 작음, 30%보다 작음, 40%보다 작음, 50%보다 작음, 60%보다 작음, 70%보다 작음, 20%보다 큼, 30%보다 큼, 40%보다 큼, 50%보다 큼, 60%보다 큼, 70%보다 큼, 80%보다 큼, 90%보다 큼, 1 내지 10%, 10 내지 20%, 20 내지 50%, 50 내지 70%, 70 내지 90%, 80 내지 95%: 그룹으로부터 선택된 하나이다.
일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 결합 라이트가이드 폭보다 긴 측방 치수를 갖는 광 혼합 영역을 포함하고 결합 라이트가이드들은 라이트가이드의 발광 영역에 대응하는 전체 에지 영역으로부터 연장되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 없이 에지에 따른 갭의 폭은 이웃하는 결합 라이트가이드들의 평균 폭의 1 배, 2 배, 3 배, 또는 4 배: 중 하나보다 크다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 없이 에지에 따른 갭의 폭은 광 혼합 영역의 측방 폭의 1 배, 2 배, 3 배, 또는 4 배: 중 하나보다 크다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 결합 라이트가이드 연장 없이 2 센티미터 갭이 있는 중심 영역을 제외하고, 측방 방향으로 4 센티미터 긴 광 혼합 영역을 따라 배치된 2 센티미터의 폭을 갖는 결합 라이트가이드들을 포함한다(용이하게 광 혼합 영역이 필름 기반 프론트라이트를 위한 반사형 디스플레이 뒤에서 접히는 경우일 수 있는 것과 같은). 이 실시예에 있어서, 이웃하는 결합 라이트가이드들 내의 광이 결합 라이트가이드에 의해 직접 조사되지 않는 광 혼합 영역의 갭 영역으로 확산되고 함께 혼합될 수 있어서 발광 면적 내의 광이 충분하게 균일해진다. 추가 실시예에 있어서, 광 혼합 영역은 그것으로부터 연장되는 결합 라이트가이드들 없이 2개 이상의 갭들을 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 광 혼합 영역은 필름 기반 라이트가이드의 에지를 따라 결합 라이트가이드 연장들 사이에 교호 갭들을 포함한다.
클래딩 층(CLADDING LAYER)
일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러, 결합 라이트가이드, 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 및 라이트가이드 중 적어도 하나는 적어도 하나의 표면에 광학적으로 결합되는 클래딩 층을 포함한다. 클래딩 영역은, 본 출원에서 이용되는 바와 같이, 표면에 광학적으로 결합된 층이며, 여기서 클래딩 층은 그것이 광학적으로 결합된 표면에 물질의 굴절률(nm)보다 작은 굴절률(nclad)을 갖는 물질을 포함한다. 일 실시예에 있어서, nm-nclad는 0.001 내지 0.005, 0.001 내지 0.01, 0.001 내지 0.1, 0.001 내지 0.2, 0.001 내지 0.3, 0.001 내지 0.4, 0.01 내지 0.1, 0.1 내지 0.5, 0.1 내지 0.3, 0.20.5, 0.01보다 큼, 0.1보다 큼, 0.2보다 큼, 및 0.3보다 큼: 그룹으로부터 선택된 하나이다. 일 실시예에 있어서, 클래딩은 메틸계 실리콘 압력 감지 접착제, 플루오로폴리머 물질(솔벤트에서 실질적으로 용해되는 플루오로폴리머를 포함하는 코팅을 이용하여 도포됨), 및 플루오로폴리머 필름: 그룹으로부터 선택된 하나이다. 클래딩 층은 라이트가이드의 코어 또는 코어 영역으로부터 바람직하지 않은 아웃 커플링(예를 들어, 오일리 핑거(oily finger)로 필름을 터치함으로써 전반사된 광을 방해함)을 감소시키기 위해 라이트가이드 영역의 코어 또는 코어 부분과 외부 표면 사이에 분리 층을 제공하도록 통합될 수 있다. 라이트가이드의 코어 또는 코어 영역과 직접 접촉 또는 광학 접촉하는 추가 필름들, 층들, 물체들, 손가락들, 먼지 등과 같은 컴포넌트들 또는 물체들은 라이트가이드로부터 광을 결합하거나, 광을 흡수하거나 새로운 층으로 전반사된 광을 전송할 수 있다. 코어보다 낮은 굴절률을 갖는 클래딩 층을 추가함으로써, 광의 부분이 코어 클래딩 층 계면에서 전반사될 것이다. 클래딩 층들은 또한 증가된 강성, 증가된 굴곡 탄성률, 증가된 충격 저항, 방현 특성들 중 적어도 하나의 이익을 제공하고, 타이 층 또는 반사방지 코팅용 베이스 또는 기판, 편광자와 같은 광학 컴포넌트, 액정 물질, 증가된 스크래치 저항용 기판으로서 기능하는 클래딩의 경우에서와 같이 다른 층들과 병합하기 위한 중간 층을 제공하고, 추가 기능성(다른 엘리먼트에 라이트가이드 영역을 접합하는 저점성 접착제, 윈도우 "점착 타입" 필름 예컨대 고 플라스틱화 PVC와 같은)을 제공하는데 이용될 수 있다. 클래딩 층은 디바이스의 다른 엘리먼트, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 광 입력 커플러, 또는 상술한 엘리먼트들 또는 영역들 중 하나 이상의 조합에 광학적으로 결합되는 저굴절률 실리콘 접착제와 같은 접착제일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 클래딩 층은 백릿 액정 디스플레이 내의 배면 편광자에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 층은 프런트릿 디스플레이 예컨대 전기 영동 디스플레이, 전자책 디스플레이, 전자-리더(e-reader) 디스플레이, MEMs 타입 디스플레이, 전자 종이 디스플레이들 예컨대 E Ink Corporation에 의한 E-ink® 디스플레이, 반사 또는 부분적 반사 LCD 디스플레이, 콜레스테릭 디스플레이, 또는 전면으로부터 조사될 수 있는 다른 디스플레이의 편광자 또는 외부 표면에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 층은 기판(유리 또는 폴리머)과 같은 컴포넌트, 광학 엘리먼트(편광자, 리타더 필름, 확산기 필름, 밝기 강화 필름와 같은), 보호 필름(보호 폴리카보네이트 필름과 같은), 발광 디바이스의 광 입력 커플러, 결합 라이트가이드들, 또는 다른 엘리먼트에 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역을 접합하는 접착제이다. 일 실시예에 있어서, 클래딩 층은 적어도 하나의 추가 층 또는 접착제에 의해 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역 코어 층으로부터 분리된다.
일 실시예에 있어서, 클래딩 물질의 영역은 라이트가이드 층 또는 라이트가이드가 라이트가이드의 다른 영역에 광학적으로 결합되는 영역에서 제거 또는 결여되며, 여기서 클래딩이 제거 또는 결여되어 광은 2개의 영역들 사이에서 결합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 클래딩은 라이트가이드의 에지 근방의 영역, 라이트가이드 영역, 라이트가이드 영역으로부터 절단된 스트립 또는 영역, 또는 결합 라이트가이드에서 제거 또는 결여되어 라이트가이드의 에지 근방에 있는 광은 영역을 다시 라이트가이드의 영역 위에서 접거나 굽힘으로써 방향전환될 수 있으며, 여기서 클래딩은 영역들이 함께 광학적으로 결합되는 경우에 제거되었다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩은 광원으로부터 또는 광 입력 표면 근방에서 광을 수신하도록 배치된 2개의 결합 라이트가이드들의 라이트가이드 영역들 사이에 배치된 영역에서 제거 또는 결여된다. 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 2개 이상의 결합 라이트가이드들의 입력 끝단들 사이의 영역에서 클래딩을 제거하거나 적용하지 않거나 배치함으로써, 광은 클래딩 영역 에지로 직접 결합되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 클래딩 영역은 그것이 다른 컴포넌트와 접촉될 때 라이트가이드로부터 광의 비결합을 방지하기 위해 광 혼합 영역의 하나 이상의 표면들에 광학적으로 결합된다. 이 실시예에 있어서, 클래딩은 또한 클래딩 및 광 혼합 영역이 다른 컴포넌트에 물리적으로 결합될 수 있게 한다.
클래딩 위치(CLADDING LOCATION)
일 실시예에 있어서, 클래딩 영역은 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 라이트가이드의 하나의 표면, 라이트가이드의 2개의 표면들, 광 입력 커플러, 결합 라이트가이드들, 및 필름의 외부 표면: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩은 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 라이트가이드에 광학적으로 결합된 층 또는 층들과 광학 접촉으로 배치되고 클래딩 물질은 하나 이상의 결합 라이트가이드들 상에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 광 입력 표면 또는 광원 근방의 영역 내의 코어 영역들 사이에 클래딩 층을 포함하지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 코어 영역들은 함께 프레스 또는 유지될 수 있고 에지들은 플랫, 곡선 또는 그 조합인 광 입력 표면 또는 광 터닝 에지를 형성하기 위해 스택 또 어셈블리 후에 절단 및/또는 연마될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 층은 압력 감지 접착제이고 압력 감지 접착제에 대한 이형 라이너는 어레이로 함께 스택 또는 정렬되는 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 영역에서 선택적으로 제거되어 클래딩은 서로에 대해 결합 라이트가이드들의 상대 위치를 유지하는데 도움이 된다. 다른 실시예에 있어서, 보호 라이너(protective linear)는 결합 라이트가이드들의 내부 클래딩 영역들로부터 제거되고 외부 결합 라이트가이드들의 하나 또는 양 외부 표면들 상에 남겨진다.
일 실시예에 있어서, 클래딩 층은 발광 영역의 하나 또는 양 대향 표면들 상에 배치되고 광 입력 표면에서 2개 이상의 결합 라이트가이드들 사이에 배치되지 않는다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 마스크 층은 절단(및 가능하게는 결합 라이트가이드들) 후에 광 입력 표면을 형성하는 결합 라이트가이드들의 끝단 영역들에 대응하는 필름 기반 라이트가이드에 도포되고 필름은 저굴절률 코팅을 갖는 일측면 또는 양측면 상에 코팅된다. 이 실시예에 있어서, 마스크가 제거되고 결합 라이트가이드들이 접혀지고(예를 들어 상대 위치 유지 엘리먼트를 이용하여) 스택될 때, 광 입력 표면은 클래딩 층들 없이 코어 층들을 포함할 수 있고 발광 영역은 클래딩 층을 포함할 수 있으며(광 혼합 영역은 클래딩 및/또는 광 흡수 영역을 포함할 수도 있음), 그것은 클래딩이 발광 영역에 요구될 수 있는 경우에 광학 효율에 유익하고(광이 입력 표면에서 클래딩으로 지향됨) 필름 기반 프론트라이트들과 같은 응용들에서 반사 또는 반투과 디스플레이들에 유익하다.
다른 실시예에 있어서, 외부 결합 라이트가이드들의 적어도 하나의 외부 표면의 보호 라이너가 제거되어 결합 라이트가이드들이 이하 중 하나에 접합될 수 있다: 회로 보드, 접히지 않은 결합 라이트가이드, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트, 광 터닝 광학 엘리먼트, 광 결합 광학 엘리먼트, 디스플레이 또는 터치스크린을 위한 플렉서블 커넥터 또는 기판, 스택된 결합 라이트가이드들의 제 2 어레이, 광 입력 커플러 하우징, 발광 디바이스 하우징, 열 전이 엘리먼트, 히트 싱크, 광원, 정렬 가이드, 광 입력 표면을 위한 윈도우를 포함하는 레지스트레이션 가이드 또는 컴포넌트, 및 광 입력 표면 또는 발광 디바이스의 엘리먼트에 배치되며 그리고/또는 물리적으로 결합되는 임의의 적당한 엘리먼트. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 어느 하나의 평면 측면 상에 클래딩 영역을 포함하지 않고 결합 라이트가이드들 내의 굽힘들 또는 접힘들에서의 광학 손실이 감소된다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 어느 하나의 평면 측면 상에 클래딩 영역을 포함하지 않고 광 입력 표면 입력 결합 효율은 적어도 하나의 클래딩을 갖는 라이트가이드에 대한 라이트가이드 수신 표면의 높은 농도를 갖는 광 입력 표면 면적으로 인해 증가된다. 추가 실시예에 있어서, 발광 영역은 적어도 하나의 클래딩 영역 또는 층을 갖고 결합 라이트가이드들의 라이트가이드 일부로 광을 투과하도록 배치된 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면 면적의 퍼센티지는 이하 중 하나보다 크다: 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% 및 99%. 클래딩은 단지 라이트가이드의 일측면 상에 있을 수 있거나 발광 디바이스는 유리 윈도우(n=1.51)에 일시적으로 접착되는 플라스틱 PVC 필름(n=1.53)(또는 다른 저점성 물질)을 갖는 경우에서와 같이, 라이트가이드보다 낮은 굴절률을 갖는 물질에 광학적으로 결합되도록 설계될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드의 적어도 하나의 표면 상의 클래딩이 도포되고(예컨대 코팅 또는 공동 압출됨) 결합 라이트가이드들 상의 클래딩이 그 후에 제거된다. 추가 실시예에 있어서, 클래딩이 라이트가이드의 표면 상에 도포되어(또는 라이트가이드가 클래딩의 표면 상에 도포됨) 결합 라이트가이드들에 대응하는 영역들이 클래딩을 갖지 않는다. 예를 들어, 클래딩 물질은 중심 영역 내의 라이트가이드 필름 상에 압출 또는 코팅될 수 있으며 여기서 필름의 외부 측면들은 결합 라이트가이드들을 포함할 것이다. 유사하게도, 클래딩은 하나 이상의 광원들 또는 광 입력 표면에 아주 근접하여 배치된 영역 내의 결합 라이트가이드들 상에 없을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 2개 이상의 코어 영역들은 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면 에지로부터의 1 밀리미터, 2 밀리미터, 4 밀리미터, 및 8 밀리미터: 그룹으로부터 선택된 거리 내에 배치된 결합 라이트가이드의 영역 내의 코어 영역들 사이에 클래딩 영역을 포함하지 않는다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 2개 이상의 코어 영역들은 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면 에지에서 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드들의 코어들의 병합된 두께들의 10%, 20%, 50%, 100%, 200%, 및 300%: 그룹으로부터 선택된 거리 내에 배치된 결합 라이트가이드의 영역 내의 코어 영역들 사이에 클래딩 영역을 포함하지 않는다. 일 실시예에 있어서, 광 입력 표면에 근접한 영역 내의 결합 라이트가이드들은 코어 영역들 사이에 클래딩을 포함할 수 있고(그러나 결합 라이트가이드들의 수집부의 외부 표면들 상에 클래딩을 포함할 수 있음) 결합 라이트가이드들은 인덱스 매칭 접착제 또는 물질로 함께 광학적으로 결합되거나 결합 라이트가이드들은 열 및 압력을 인가함으로써 함께 광학적으로 접합, 융해, 또는 열 기계 용접된다. 추가 실시예에 있어서, 광원은 0.5 밀리미터, 1 밀리미터, 2 밀리미터, 4 밀리미터, 및 6 밀리미터: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면의 거리에 배치되고 결합 라이트가이드들의 두께 방향과 평행한 제 1 방향으로 광 입력 표면의 치수는 제 1 방향으로 광원의 발광 표면의 치수의 100%, 110%, 120%, 130%, 150%, 180%, 및 200%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들의 코어 영역들 사이에 인덱스 매칭 물질을 배치하는 것 또는 광원에 근접한 영역에서 함께 결합 라이트가이드들을 광학적으로 결합 또는 접합하는 것은 결합 라이트가이드의 광 입력 에지로 실질적으로 연장되는 클래딩 영역들을 갖는 결합 라이트가이드들로 결합되는 것보다 결합 라이트가이드들로 10%, 20%, 30%, 40%, 및 50% 많은 광: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 광학적으로 결합한다. 일 실시예에 있어서, 인덱스 매칭 접착제 또는 물질은 0.1, 0.08, 0.05, 및 0.02: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 코어 영역으로부터의 굴절률 차이를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 인덱스 매칭 접착제 또는 물질은 코어 영역의 굴절률의 0.1, 0.08, 0.05, 및 0.02: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 만큼 큰 굴절률을 갖는다. 추가 실시예에 있어서, 클래딩 영역은 제 2 결합 라이트가이드들 세트에 대한 결합 라이트가이드들의 제 1 코어 영역들 세트 사이에 배치되고 인덱스 매칭 영역은 결합 라이트가이드들의 코어 영역들 사이에 배치되거나 그들이 함께 융해된다. 추가 실시예에 있어서, 광원의 광학 축의 제 1 각도 내에서 광원의 발광 면적의 기하학 중심으로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드들은 코어 영역들 사이에 배치된 클래딩 영역들을 갖고, 제 1 각보다 큰 각도들에서의 코어 영역들은 결합 라이트가이드들의 코어 영역들 사이에 배치된 인덱스 매칭 영역들을 갖거나 그들이 함께 융해된다. 일 실시예에 있어서, 제 1 각도는 10 도, 20 도, 30 도, 40 도, 50 도, 및 60 도: 그룹으로부터 선택된다. 상술한 실시예들에 있어서, 클래딩 영역은 저굴절률 물질 또는 에어일 수 있다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들로 결합될 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 영역 내의 결합 라이트가이드들의 전체 두께는 라이트가이드 영역의 두께의 n배보다 작으며 여기서 n은 결합 라이트가이드들의 수이다. 추가 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들로 결합될 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 영역 내의 결합 라이트가이드들의 전체 두께는 라이트가이드 영역 내의 라이트가이드 층의 두께의 n배와 실질적으로 같다.
클래딩 두께(CLADDING THICKNESS)
일 실시예에 있어서, 라이트가이드의 하나 또는 양 클래딩 층들의 평균 두께는 100 마이크론, 60 마이크론, 30 마이크론, 20 마이크론, 10 마이크론, 6 마이크론, 4 마이크론, 2 마이크론, 1 마이크론, 0.8 마이크론, 0.5 마이크론, 0.3 마이크론, 및 0.1 마이크론: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
전반사 조건에서, 희박한 매질 내의 광의 진폭이 1/e인 계면에서 밀한 영역으로부터 희박한 매질로 에베네센트파 광의 침투 깊이(λe)는 그 경계에서 방정식에 의해 주어진다:
Figure 112012092620332-pct00003
여기서 λ0는 진공 내의 광의 파장이고, ns는 밀한 매질(코어 영역)의 굴절률이고 ne는 희박한 매질(클래딩 층)의 굴절률이고 θi는 밀한 매질 내의 계면에 대한 입사각이다. 침투 깊이에 대한 방정식은 임계각보다 큰 많은 각 범위에 대해, 라이트가이드 내에서 진행하는 광이 라이트가이드 조건을 유지하기 위해 매우 두꺼운 클래딩 두께를 가질 필요는 없다는 것을 예시한다. 예를 들어, 굴절률 1.33을 갖는 플루오로폴리머 클래딩 물질과 굴절률 1.47의 실리콘 필름 기반 코어 영역 내에서 진행하는 400 나노미터 내지 700 나노미터의 가시 파장 범위 내의 광은 약 65 도에서 임계각을 갖고 70 도와 90 도 사이에서 진행하는 광은 약 0.3 마이크론보다 작은 1/e 침투 깊이(λe)를 갖는다. 이 예에 있어서, 클래딩 영역 두께는 약 0.3 마이크론일 수 있고 라이트가이드는 계면에 수직으로부터 약 70 도 및 90 도의 라이트가이드 조건에서 가시광 투과는 상당히 유지할 것이다. 다른 실시예에 있어서, 코어 층 대 하나 이상의 클래딩 층들의 두께의 비율은 2, 4, 6, 8, 10, 20, 30, 40, 및 60 대 1: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 일 실시예에 있어서, 발광 영역 및 결합 라이트가이드들에 걸쳐서 연장되는 높은 코어 대 클래딩 층 두께 비율은 클래딩 영역들이 광 입력 표면에서 표면 면적의 낮은 퍼센티지를 나타내기 때문에 더 많은 광이 광 입력 표면에서 코어 층으로 결합될 수 있게 한다.
실시예에 있어서, 클래딩 층은 실리콘계 접착제, 아크릴레이트계 접착제, 에폭시, 방사 경화성 접착제, UV 경화성 접착제, 또는 다른 광 투과 접착제와 같은 접착제를 포함한다. 클래딩 층 물질은 광 산란 도메인들을 포함할 수 있고 광을 이방성적으로 또는 등방성적으로 산란시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 클래딩 층은 미국 특허 제6,727,313호에 기재된 것들과 같은 접착제이다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 물질은 미국 특허 제6,773,801호에 기재된 것들과 같은 저굴절률과 사이즈가 200nm보다 작은 도메인들을 포함한다. 미국 특허 제6,887,334호 및 제6,827,886호 및 미국 특허 출원 일련 번호 제11/795,534호에 개시된 것들과 같은 다른 저굴절률 물질들, 플루오로폴리머 물질들, 폴리머들 및 접착제들이 이용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드 내에서 수직인 코어-클래딩 계면에서 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 및 10 도: 그룹으로부터 선택된 각도(θ)에 대해 1/e 침투 깊이(λe)의 0.1 내지 10, 0.5 내지 5, 0.8 내지 2, 0.9 내지 1.5, 1 내지 10, 0.1 내지 1, 및 1 내지 5 배: 그룹으로부터 선택된 하나 내의 두께를 갖는 라이트가이드의 적어도 일측면 상에 클래딩을 갖는 라이트가이드를 포함하고; 광 출력 커플러 또는 광 추출 영역(또는 필름)은 클래딩 층과 광학 접촉할 때 라이트가이드로부터 입사광의 제 1 부분을 결합하도록 배치된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 고굴절률 광 산란 특징부들(TiO2 또는 고굴절률 유리 입자들, 비즈, 또는 플레이크들과 같은)을 포함하는 제거가능 및 교체가능 광 추출 필름은 두께(λe)의 비정질 플루오로폴리머 클래딩을 갖는 폴리카보네이트 라이트가이드를 포함하는 조명 기구에서 라이트가이드의 클래딩 층 상에 배치된다. 이 실시예에 있어서, 산란 특징부들을 갖는 제거가능 및 교체가능 광 추출 필름의 영역들, 광은 라이트가이드로부터 방해되고 라이트가이드를 탈출할 수 있다. 이 실시예에 있어서, 광 추출 영역 또는 필름은 라이트가이드로부터 광을 결합하도록 클래딩 영역을 갖는 라이트가이드와 함께 이용될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 클래딩 영역은 제거가능 및 교체가능 광 추출 필름이 사용자 구성가능 광 출력 특성을 허용하는 것을 여전히 가능하게 하는 동안 라이트가이드를(예를 들어 표면과 접촉할 때 스크래치들, 의도되지 않은 전반사 방해 또는 흡수로부터) 보호하는데 도움이 될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 출력 결합 필름, 분배 라이트가이드, 및 광 추출 특징부: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 필름 또는 컴포넌트는 클래딩 영역에 광학적으로 결합되거나, 클래딩 영역 상에 배치되거나 클래딩 영역 내에 형성되고 라이트가이드 및 클래딩 영역으로부터 광의 제 1 부분을 결합한다. 일 실시예에 있어서, 제 1 부분은 라이트가이드 내에서 또는 얇은 클래딩 층 및 필름 또는 컴포넌트를 포함하는 영역 내에서 플럭스의 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 50%, 및 70%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
일 실시예에 있어서, 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 광 입력 표면은 클래딩 층을 갖지 않는다. 일 실시예에 있어서, 광 입력 표면에서 클래딩 면적 대 코어 층 면적의 비율은 0보다 크고 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.02, 및 0.01: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 표면에서 피크 광도의 적어도 5%를 갖는 광원으로부터 광을 수신하는 광 입력 표면의 영역들에서 클래딩 면적 대 코어 층 면적의 비율은 0보다 크고 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.02, 및 0.01: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
클래딩 층 물질들
플루오로폴리머 물질들은 저굴절률 클래딩 물질에 이용될 수 있고 2개의 기본 급들 중 하나의 급으로 광범위하게 분류될 수 있다. 제 1 급은 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 및 헥사플루오로프로필렌(HFP)으로부터 유도된 혼성 중합 단위들을 포함하는 그 비정질 플루오로폴리머들 및 선택적으로 테트라플루오로에틸렌(TFE) 모노머들을 포함한다. 그러한 것의 예들은 Dyneon™ 플루오로엘라스토머 FC 2145 및 FT 2430로서 3M 주식회사로부터 상용화가능하다. 실시예들에 이용될 수 있는 추가 비정질 플루오로폴리머들은 예를 들어 VDF-클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머들이다. 하나의 그러한 VDF-클로로트리플루오로에틸렌 코폴리머는 3M 주식회사로부터 이용가능한 Kel-F™ 3700으로서 상업적으로 알려져 있다. 본 출원에서 이용되는 바와 같이, 비정질 플루오로폴리머들은 예를 들어 시차주사 열량법(DSC)에 의해 결정되는 바와 같이 본래 어떤 결정성도 포함하지 않거나 어떤 중요한 융점도 소유하지 않는 물질들이다. 이 논의를 위해, 코폴리머는 2개 이상의 다른 모노머들의 동시 폴리머화에서 기인하는 폴리머 물질로서 정의되고 호모폴리머는 단일 모노머의 폴리머화에서 기인하는 폴리머 물질이다.
실시예에 유용한 플루오로폴리머들의 제 2 중요한 급은 폴리비닐리덴 플루오라이드(Dyneon™ PVDF로서 3M 주식회사로부터 상용가능한 PVDF)와 같은 결정질 융점을 포함하는 TFE 또는 VDF와 같은 플루오르화 모노머들에 기초한 그 호모 및 코폴리머들, 또는 TFE-HFP-VDF의 결정질 마이크로구조에 기초한 TFE의 더 바람직한 열가소성 코폴리머들이다. 그러한 폴리머들의 예들은 상표명 Dyneon™ Fluoroplastics THV™ 200 하에 3M으로부터 이용가능한 것들이다.
이 클래스(class)들의 플루오로폴리머들의 일반적 설명 및 조제는 Encyclopedia Chemical Technology, Fluorocarbon Elastomers, Kirk-Othmer(1993), 또는 in Modern Fluoropolymers, J. Scheirs Ed,(1997), J Wiley Science, Chapters 2, 13, 및 32.(ISBN 0-471-97055-7)에서 발견될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 플루오로폴리머들은 테트라플루오로에틸렌("TFE"), 헥사플루오로프로필렌("HFP"), 및 비닐리덴 플루오라이드("VdF", "VF2,")로서 알려진 구성 모노머들로 형성된 코폴리머들이다. 이 구성에 대한 모노머 구조들은 하기의 (1), (2) 및 (3)으로 표시된다:
TFE: CF 2 〓CF 2(1)
VDF: CH 2 〓CF 2(2)
HFP: CF 2 〓CF―CF 3(3)
일 실시예에 있어서, 바람직한 플루오로폴리머는 변하는 몰량으로 구성 모노머들(HFP 및 VDF) 중 적어도 2개, 및 더 바람직하게는 구성 모노머들의 3개 모두로 구성된다. 앞서 표현되지 않았지만 실시예에 유용할 수도 있는 추가 모노머들은 일반 구조: CF 2 〓CF―OR f의 퍼플루오로비닐 에테르 모노머들을 포함하며, 여기서 R f는 1-8 탄소들의 분지형 또는 선형 퍼플루오로알킬 라디칼일 수 있고 산소와 같은 추가 헤테로원자들을 그 자체 포함할 수 있다. 구체적 예들은 퍼플루오로메틸 비닐 에테르, 퍼플루오로프로필 비닐 에테르, 및 퍼플루오로(3-메톡시-프로필) 비닐 에테르이다. 추가 모노머 예들은 3M에 양도된 Worm의 WO00/12754, 및 Carlson의 미국 특허 제5,214,100호에서 발견된다. 미국 특허 출원 일련 번호 제11/026,614호에 개시된 것들과 같은 다른 플루오로폴리머 물질들이 이용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 클래딩 물질은 복굴절이고 적어도 제 1 방향으로의 굴절률은 그것이 광학적으로 결합되는 라이트가이드 영역, 라이트가이드 코어, 또는 물질의 굴절률보다 작다.
물질을 통해 진행하는 콜리메이팅된 광은 산란(산란 손실 계수), 흡수(흡수 계수), 또는 산란 및 흡수의 조합(감쇠 계수)으로 인해 물질을 통과한 후에 세기가 감소될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 클래딩은 400 나노미터 내지 700 나노미터로부터의 가시 파장 스펙트럼에 걸쳐서 0.03 cm-1, 0.02 cm-1, 0.01 cm-1, 및 0.005 cm-1: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 콜리메이팅된 광에 대한 평균 흡수 계수를 갖는 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩은 400 나노미터 내지 700 나노미터로부터의 가시 파장 스펙트럼에 걸쳐서 0.03 cm-1, 0.02 cm-1, 0.01 cm-1, 및 0.005 cm-1: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 콜리메이팅된 광에 대한 평균 산란 손실 계수를 갖는 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩은 400 나노미터 내지 700 나노미터로부터의 가시 파장 스펙트럼에 걸쳐서 0.03 cm-1, 0.02 cm-1, 0.01 cm-1, 및 0.005 cm-1: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 콜리메이팅된 광에 대한 평균 감쇠 계수를 갖는 물질을 포함한다.
추가 실시예에 있어서, 라이트가이드는 소프트 코어 층(연화 실리콘 또는 실리콘 엘라스토머와 같은)을 실질적으로 보호하는 경화 클래딩 층(hard cladding layer)을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 50보다 작은 경도계 쇼어 A 경도(JIS)를 갖는 코어 물질 및 50보다 큰 경도계 쇼어 A 경도(JIS)를 갖는 적어도 하나의 클래딩 층을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 25 ℃에서 2 MPa보다 작은 ASTM D638 -10 영률을 갖는 코어 물질 및 2 MPa보다 큰 ASTM D638 - 10 영률을 갖는 적어도 하나의 클래딩 층을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 25 ℃에서 1.5 MPa보다 작은 ASTM D638 -10 영률을 갖는 코어 물질 및 2 MPa보다 큰 ASTM D638 -10 영률을 갖는 적어도 하나의 클래딩 층을 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 라이트가이드는 25 ℃에서 1 MPa보다 작은 ASTM D638 - 10 영률을 갖는 코어 물질 및 2 MPa보다 큰 ASTM D638 - 10 영률을 갖는 적어도 하나의 클래딩 층을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 25 ℃에서 2 MPa보다 작은 ASTM D638 - 10 영률을 갖는 코어 물질을 포함하고 라이트가이드 필름은 2 MPa보다 큰 ASTM D638 - 10 영률을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 25 ℃에서 1.5 MPa보다 작은 ASTM D638 - 10 영률을 갖는 코어 물질을 포함하고 라이트가이드 필름은 2 MPa보다 큰 ASTM D638 - 10 영률을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 25 ℃에서 1 MPa보다 작은 ASTM D638 - 10 영률을 갖는 코어 물질을 포함하고 라이트가이드 필름은 2 MPa보다 큰 ASTM D638 - 10 영률을 갖는다.
다른 실시예에 있어서, 클래딩은 마이크로구조들 또는 나노구조들로 인해 코어 층보다 작은 유효 굴절률을 갖는 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 층은 1.2보다 작은 굴절률을 갖는 에어 또는 다른 가스 또는 물질을 포함하는 다공성 영역을 포함해서 클래딩 층의 유효 굴절률은 다공성 영역들 주위의 물질의 것보다 작다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 클래딩 층은 코어 층보다 작은 유효 굴절률을 갖는 클래딩 층을 생성하는 코어 층 상에 배치된 나노구조 물질들의 에어로겔 또는 배열이다. 일 실시예에 있어서, 나노구조 물질은 코어 층 표면과 평행하거나 코어 층 표면에서 수직인 평면에서 1000, 500, 300, 200, 100, 50, 20, 10, 5, 및 2 나노미터: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 평균 직경 또는 치수를 갖는 파이버들, 입자들, 또는 도메인들을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 클래딩 층은 셀룰로오스, 폴리에스테르, PVC, PTFE, 폴리스티렌, PMMA, PDMS, 또는 다른 광 투과 또는 부분적으로 광 투과 물질들을 제한없이 포함하는 폴리머 물질들을 포함하는 나노구조 파이버들을 포함하는 코팅이다. 다른 실시예에 있어서, 1 미터보다 큰 라이트가이드 길이에 대한 코어 또는 클래딩 물질로서 이용되는 벌크 형태(HDPE 또는 폴리프로필렌와 같은)로 너무 많은 광을 통상 산란시키는(1 미터 길이에 걸쳐 라이트가이드로부터 광의 10%보다 큰 산란) 물질들이 나노구조 형태로 이용된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 벌크 고체 형태(헤이즈를 실질적으로 최소화하도록 설계된 필름 처리 조건들 하에 용적 측정으로 또는 표면 상에 기계적으로 형성된 물리적 구조들없이 형성된 200 마이크론 두께의 균질한 필름과 같은)로 형성될 때 필름 기반 라이트가이드 상의 나노구조 클래딩 물질은 0.5%보다 큰 ASTM 헤이즈를 갖는다.
추가 실시예에 있어서, 마이크로구조 또는 나노구조 클래딩 물질은 마이크로구조 또는 나노구조 클래딩 물질을 물질적 컨택에 배치된 광 추출 특징부로 광을 "웨트 아웃(wet-out)" 또는 광학적으로 결합하는 구조를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 나노구조 클래딩 영역에 아주 근접하거나 이와 접촉할 때 클래딩 영역으로부터 광을 결합하는 나노구조 표면 특징부들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 마이크로구조 또는 나노구조 클래딩 물질은 수형-암형 부분 또는 다른 단일 또는 복잡 상보성 구조들과 같은 광 추출 특징부 구조들에 상보성 구조들을 가져서 2개의 구조들을 포함하는 영역 내의 유효 굴절률은 광 추출 특징부들 없이 클래딩 영역의 것보다 크다.
반사 엘리먼트들(REFLECTIVE ELEMENTS)
일 실시예에 있어서, 광원, 광 입력 표면, 광 입력 커플러, 결합 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 및 라이트가이드: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 그것에 광학적으로 결합되거나, 그것에 인접하여 배치되거나, 그것으로부터 광을 수신하도록 배치된 반사 엘리먼트 또는 표면을 포함하며, 여기서 반사 영역은 정반사성 반사 영역, 확산 반사 영역, 영역 상의 금속 코팅(ITO 코팅, 알루미늄 PET, 은 코팅 등과 같은), 다층 반사기 다이크로익 반사기, 다층 폴리머 반사기, 자이언트 복굴절 광학 필름들, 강화 정반사성 반사기 필름들, 코팅 또는 층 내의 반사 잉크 또는 입자들, 및 티타늄 다이옥사이드, 바륨 설페이트, 및 보이드들: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 화이트 반사 필름: 그룹으로부터 선택된 하나이다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드를 포함하며, 광 재순환 엘리먼트, 70%보다 큰 확산 반사율(정반사 컴포넌트가 포함된 상태)을 갖는 정반사성 반사 테이프, 역반사 필름(코너 큐브 필름 또는 유리 비드 기반 역반사 필름과 같은), 화이트 반사 필름, 및 알루미늄 하우징: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 광 반사 물질은 라이트가이드로부터 광을 수신하고 광의 제 1 부분을 다시 라이트가이드로 방향전환시키도록 배치된 라이트가이드의 적어도 하나의 에지 영역 근방에 배치되거나 이 영역을 광학적으로 결합한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드를 포함하며, 여기서 50%보다 작은 확산 반사율(정반사 컴포넌트가 포함된 상태)을 갖는 광 흡수 테이프, 광 흡수 염료 또는 안료를 포함하는 영역, 카본 블랙 입자들을 포함하는 영역, 광 흡수 잉크를 포함하는 영역, 페인트, 필름들 또는 표면들, 및 블랙 물질: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 광 흡수 물질은 라이트가이드로부터 광을 수신하고 광의 제 1 부분을 다시 라이트가이드로 방향전환시키도록 배치된 라이트가이드의 적어도 하나의 에지 영역 근방에 배치되거나 이 영역을 광학적으로 결합한다. 추가 실시예에 있어서, 상술한 타입들의 광 반사 물질 및 광 흡수 물질은 라이트가이드로부터 광을 수신하고 광의 제 1 부분을 다시 라이트가이드로 방향전환시키고 입사광의 제 2 부분을 흡수하도록 라이트가이드의 적어도 하나의 에지 영역 근방에 배치되거나 이 영역을 광학적으로 결합한다. 일 실시예에 있어서, 광 반사 또는 광 흡수 물질은 라이트가이드 필름의 표면 상에 접착된 잉크 또는 테이프의 라인의 형태이디. 일 실시예에 있어서, 광 반사 물질은 라이트가이드의 에지 근방의 라이트가이드의 상부 표면, 에지, 및 하부 표면에 접착된 정반사성 반사 테이프이다. 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 물질은 라이트가이드의 에지 근방의 라이트가이드의 상부 표면, 에지, 및 하부 표면에 접착된 광 흡수 테이프이다. 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 물질은 라이트가이드 필름의 에지, 에지 근방의 상부 표면, 및 에지 근방의 하부 표면: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 접착된 광 흡수 잉크 또는 페인트(블랙 아크릴계 페인트와 같은)이다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스 조사되는 디스플레이 또는 다른 물체를 조명하는 백라이트이고 발광 영역, 라이트가이드, 또는 라이트가이드 영역은 반사 표면 또는 엘리먼트와 조사되는 물체 사이에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 반사 엘리먼트는 TEIJIN(Japan)으로부터의 TETORON® 필름 UX 시리즈와 같은 보이드 화이트 PET 필름이다. 일 실시예에 있어서, 반사 엘리먼트 또는 표면은 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 Minolta CM508D 분광계로 측정된 정반사 컴포넌트가 포함된 상태를 갖는 확산 반사율 d/8(DR-SCI, diffuse reflectance d/8 with the specular component included)을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 반사 엘리먼트 또는 표면은 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 Minolta CM508D 분광계로 측정된 정반사 컴포넌트가 제외된 상태를 갖는 확산 반사율 d/8(DR-SCE, diffuse reflectance d/8 with the specular component excluded)을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 반사 엘리먼트 또는 표면은 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 정반사율을 갖는다. 본 출원에서 정의된 정반사율은 반사된 광의 광학 축 주위에 중심이 있는 10 도(완전 각도) 원추 내에 있는 532 나노미터 레이저에 의해 조사되는 표면으로부터 반사된 광의 퍼센티지이다. 이것은 적분구를 이용하여 측정될 수 있으며, 여기서 적분구에 대한 개구 오프닝은 반사 포인트로부터의 거리에 위치되어 포획 광의 각도 범위는 10 도 완전 각도이다. 퍼센트 반사는 알려진 정반사율을 갖는 반사율 표준, 반사율 표준, 필름, 또는 극히 낮은 레벨의 산란을 갖는 물체에 대해 측정된다.
광 반사형 광학 엘리먼트는 또한 제 2 엘리먼트이다(LIGHT REFLECTING OPTICAL ELEMENT IS ALSO A SECOND ELEMENT)
입사광을 반사시키는 것에 더하여, 일 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 또한 광 차단 엘리먼트, 로우 컨택 에어리어 커버링 엘리먼트, 하우징 엘리먼트, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트, 광 터닝 광학 엘리먼트 및 열 전이 엘리먼트: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 제 2 엘리먼트이다. 다른 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 광 반사형 광학 엘리먼트의 영역 내의 제 2 엘리먼트이다. 추가 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 굽힘 영역, 탭 영역, 구멍 영역, 층 영역, 또는 연장된 영역을 포함하며 즉, 그 컴포넌트, 제 2 엘리먼트를 형성한다. 예를 들어, 보이드 PET 확산 반사 필름을 포함하는 확산 광 반사 엘리먼트는 확산 반사를 제공하기 위해 라이트가이드 영역에 인접하여 배치될 수 있고 필름은 굽혀지고 광원으로부터 입사광을 콜리메이팅하는 기능을 하는 필름의 연장된 영역 상에 정반사 금속화 코팅을 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트의 제 2 엘리먼트 또는 제 2 영역은 광 반사형 광학 엘리먼트의 하나 이상의 영역들과 접촉한다. 추가 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 제 2 엘리먼트에 물리적으로 결합되는 영역, 코팅, 엘리먼트, 또는 층이다. 다른 실시예에 있어서, 제 2 엘리먼트는 광 반사형 광학 엘리먼트에 물리적으로 결합되는 영역, 코팅, 엘리먼트 또는 층이다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 폴리우레탄 및 표면 릴리프 프로파일을 포함하는 투명 로우 컨택 에어리어 필름의 후면에 접착되는 금속화 PET 필름이며, 여기서 필름 조합은 하나 이상의 결합 라이트가이드들을 감싸기 위해 라이트가이드 영역 밑으로부터 연장된다. 추가 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 필름 기반 라이트가이드에 물리적으로 및/또는 광학적으로 결합되고 결합 라이트가이드들을 발생시키는 동일한 절단 공정 동안 절단되고 광 반사형 광학 엘리먼트는 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트 또는 광 터닝 광학 엘리먼트를 형성하기 위해 각지거나, 곡선이거나 그 결과 각지거나 곡선형 영역들로 절단된다. 광 반사형 광학 엘리먼트의 탭 영역들, 광 반사 영역들 또는 다른 영역들의 사이즈, 형상, 양, 지향, 물질 및 위치는 광학 엘리먼트들, 디스플레이들, 조명 기구들 등의 기술 분야에 알려진 바와 같이 광학(효율, 광 콜리메이션, 광 방향전환 등), 기계(강성, 다른 엘리먼트들과의 연결, 정렬, 제조의 용이성 등), 또는 시스템(감소된 볼륨, 증가된 효율, 색 혼합과 같은 추가 기능성) 이점들을 제공하기 위해 요구대로 변화될 수 있다. 예를 들어, 입사광을 정반사하는 광 반사형 광학 엘리먼트의 탭 영역들은 포물선, 다항 또는 다른 기하학 단면 형상을 포함할 수 있어서 각도 FWHM 세기, 광속, 지향, 균일성, 또는 광 프로파일이 제어된다. 예를 들어, 하나 이상의 탭 영역들의 곡선형 단면 형상은 복합 파라볼라 집중기의 것일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 반사형 광학 엘리먼트는 발광 디바이스의 제 2 엘리먼트 또는 컴포넌트와의 정렬, 위치, 접착, 물리적 결합, 및 광학적 결합: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 용이하게 하기 위해 발광 디바이스의 다른 엘리먼트들에 대한 형상, 사이즈, 또는 위치에 대응하는 구멍 영역들, 탭 영역들, 접착제 영역들 또는 다른 정렬, 물리적 결합, 광학 결합, 또는 위치 결정 영역들을 포함한다. 예를 들어, 광 반사형 광학 엘리먼트는 실질적으로 평면 발광 영역 밑에 배치되는 정반사 또는 미리형 금속화 PET일 수 있으며 광원 근방의 영역으로 연장되고 접혀지고 광 콜리메이팅 엘리먼트의 적어도 하나의 외부 표면에 광학적으로 결합되는 연장된 탭들 또는 접힘 영역들을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 또한 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트의 컴포넌트이다. 다른 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 압력 감지 접착제를 이용하여 접히지 않은 결합 라이트가이드에 광학적으로 결합되는 정반사 금속화 PET 필름이고 광원을 향해 연장되므로 연장된 영역은 광 반사형 광학 엘리먼트에 광학적으로 결합된 접히지 않은 결합 라이트가이드의 표면을 포함하는 평면에 수직인 평면에서 광원으로부터 광의 부분을 콜리메이팅하는 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트의 각진 표면에 광학적으로 결합된다.
일 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 또한 광 차단 엘리먼트이며, 여기서 광 반사 엘리먼트는 광 입력 커플러, 결합 라이트가이드, 광원, 광 방향전환 광학 엘리먼트, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트, 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역을 탈출하는 광의 제 1 부분을 차단한다. 다른 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 미광, 바람직하지 않은 광, 또는 발광의 미리 결정된 면적 또는 방향전환 표면의 가시도가 디스플레이, 표지판, 또는 발광 디바이스의 뷰어에게 도달하는 것을 방지한다. 예를 들어, 금속화 정반사 PET 필름은 라이트가이드 영역의 일측면으로부터 다시 라이트가이드를 향해 광을 반사시키고 또한 금속화 PET 필름을 스택에 접착하며 결합 라이트가이드로부터 탈출하고 보여지는 미광을 차단하도록 결합 라이트가이드들(라이트가이드들에 대한 클래딩 층일 수 있음)에 광학적으로 결합되는 PSA를 이용하여 결합 라이트가이드의 스택을 감싸기 위해 연장되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 또한 로우 컨택 에어리어 커버링이다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 표면 릴리프 특징부들을 포함하는 메타크릴레이트 기반 코팅을 포함하는 금속화 PET 필름이다. 이 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 에어가 클래딩 영역으로서 이용될 때 결합 라이트가이드들로부터 광을 상당히 추출하지 않고 스택을 감쌀 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 반사 엘리먼트는 비평면 영역들을 가져서 반사 표면은 평평하지 않고 광 반사 필름과 하나 이상의 결합 라이트가이드들 또는 라이트가이드 영역들 사이의 접촉 면적은 노출된 표면 면적의 낮은 퍼센티지이다.
다른 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 또한 하우징 엘리먼트이다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 결합 라이트가이드들에 대한 하우징의 내멱 상의 반사 코팅이다. 하우징은 반사 표면들을 갖거나 내부(내부 반사 층 또는 물질과 같은)로부터 광을 반사시킬 수 있다. 광 반사 엘리먼트는 라이트가이드 영역 또는 다른 라이트가이드에 대한 하우징 또는 발광 디바이스의 컴포넌트일 수 있다.
추가 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 또한 광이 하나 이상의 결합 라이트가이드들에 진입하기 전에 광원으로부터 광의 각 반치전폭 세기를 감소시키도록 배치된 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트이다. 일 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 라이트가이드 필름의 발광 영역의 일측면 상에 배치되고 광원으로부터 광을 수신하고 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 입력 표면을 향해 광을 반사 및 콜리메이팅하는 각진 또는 곡선형 형상들을 형성하도록 굽혀지거나 접혀지는 굽힘들 또는 곡선형 영역들을 갖는 광원을 향하는 방향으로 연장된 정반사 다층 폴리머 필름(자이언트 복굴절 광학 필름과 같은)이다. 하나보다 많은 접혀진 또는 곡선형 영역은 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 상이한 영역들을 위해 광 반사 표면들의 상이한 상이한 형상들 또는 지향들을 제공하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 저굴절률 PSA 클래딩 층을 이용하여 필름 기반 라이트가이드의 라이트가이드 영역에 배치되고 광학적으로 결합되는 강화 정반사 다층 폴리머 필름(자이언트 복굴절 광학 필름과 같은)은 광원을 향해 연장되고 미광을 보호 및 차단하도록 클래딩 영역을 감싸는 제 1 연장된 영역을 포함하고 접혀지는 2개의 탭들 및 캐비티를 포함하는 연장된 영역을 더 포함할 수 있으며, 여기서 광원이 배치될 수 있어서 제 1 평면 내의 광원으로부터의 광은 연장된 영역 탭들에 의해 콜리메이팅된다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스(필름 기반 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드들과 같은) 내의 다른 컴포넌트에 물리적으로 결합되는 광 반사 엘리먼트의 이용은 광 반사 엘리먼트의 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트 탭들 또는 반사 영역들을 정렬하기 위한 앵커 또는 레지스트레이션 어시스턴스를 제공한다.
추가 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 제 1 평면에서 광의 광학 축을 방향전환시키도록 배치된 광 터닝 광학 엘리먼트이다. 일 실시예에 있어서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 라이트가이드 필름의 발광 영역의 일측면 상에 배치되고 광원으로부터 광을 수신하며 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 입력 표면을 향해 입사광의 광학 축을 반사 및 방향전환시키는 각진 또는 곡선형 형상들을 형성하도록 굽혀지거나 접혀지는 접힘들 또는 곡선형 영역들을 갖는 광원을 향하는 방향으로 연장된 정반사 다층 폴리머 필름(자이언트 복굴절 광학 필름과 같은)이다. 하나보다 많은 접혀진 또는 곡선형 영역은 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 상이한 영역들에 대한 광 반사 표면들의 상이한 형상들 또는 지향들을 제공하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 저굴절률 PSA 클래딩 층을 이용하여 필름 기반 라이트가이드의 라이트가이드 영역에 배치되고 광학적으로 결합되는 정반사 다층 폴리머 필름은 광원을 향해 연장되고 미광을 보호 및 차단하도록 클래딩 영역을 감싸는 제 1 연장된 영역을 포함하고 접혀지는 2개의 탭들 및 캐비티를 포함하는 연장된 영역을 더 포함할 수 있으며, 광원이 배치될 수 있어서 제 1 방향으로 제 1 평면 내의 광원으로부터의 광의 광학 축은 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 연장된 영역 탭들에 의해 방향전환된다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스(필름 기반 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드들과 같은) 내의 다른 컴포넌트에 물리적으로 결합되는 광 반사 엘리먼트의 이용은 광 반사 엘리먼트의 광 터닝 광학 엘리먼트 탭들 또는 반사 영역들을 정렬하기 위한 앵커 또는 레지스트레이션 어시스턴스를 제공한다.
추가 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 또한 광원으로부터 떨어져서 열을 전이하는 열 전이 엘리먼트이다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트는 라이트가이드 영역의 일측면 상에 배치되고 광원에 열적으로 결합되는 회로 보드로 연장되며 열적으로 결합되는 반사 알루미늄 하우징이어서 광원으로부터의 열은 알루미늄으로 열전이된다. 다른 예에서, 광 반사형 광학 엘리먼트는 핀들 또는 히트 싱크 연장부들을 갖는 압출 영역을 더 포함하는(또는 이 영역에 열적으로 결합됨) 알루미늄 시트의 고반사율 연마 영역이다. 다른 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 내부 영역에서 결합 라이트가이드를 포함하는 알루미늄 압출이며, 여기서 압출의 내부 표면은 결합 라이트가이드들로부터 다시 결합 라이트가이드들을 향해 수시된 광을 반사시키도록 배치된 광 반사형 광학 엘리먼트이다. 다른 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 내부 영역에서 결합 라이트가이드들을 포함하는 알루미늄 압출이며, 여기서 압출은 광원으로부터 광을 콜리메이팅하도록 배치된 광 콜리메이팅 반사 표면을 더 포함한다.
보호 층들(PROTECTIVE LAYERS)
일 실시예에 있어서, 광 입력 표면, 광 입력 커플러, 결합 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 및 라이트가이드: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 그것에 광학적으로 결합되거나, 그것에 물리적으로 결합되거나, 그것에 인접하여 배치되거나, 그것과 발광 디바이스의 발광 표면 사이에 배치된 보호 엘리먼트 또는 층을 포함한다. 보호 필름 엘리먼트는 스크래치들, 충격들, 디바이스의 적하, 및 예리한 물체들과의 상호작용 등으로부터 광 입력 표면, 광 입력 커플러, 결합 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 및 라이트가이드: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 보호하는데 적당한 높은 스크래치 저항, 높은 충격 저항, 하드코팅 층, 충격 흡수 층 또는 다른 층 또는 엘리먼트를 가질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드의 적어도 하나의 외부 표면 영역(또는 그의 층)은 제거가능 보호 필름 또는 마스킹 필름을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 코어 영역의 어느 한 측면 상의 클래딩 영역들에 물리적으로 결합되는 제거가능 보호 폴리에틸렌 필름들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 영역들 중 하나는 접착제이고 보호 폴리에틸렌 필름은 필름이 윈도우에 접착되기 전에 접착제의 오염을 방지하고, 예를 들어 다른 클래딩 영역은 2H보다 큰 펜슬 경도를 갖는 "하드코트" 코팅을 포함하며, 보호 폴리에틸렌 필름은 발광 디바이스의 설치 전에 스크래치들을 방지한다.
결합 라이트가이드의 표면으로 광의 결합
일 실시예에 있어서, 광 입력 커플러의 광 입력 표면은 적어도 하나의 결합 라이트가이드의 적어도 하나의 표면이다. 일 실시예에 있어서, 광이 결합 라이트가이드로 결합되어 그것은 적어도 하나의 표면 상의 또는 렌즈, 프리즘 렌즈, 프리즘 필름, 회절 격자, 홀로그래픽 광학 엘리먼트, 회절 광학 엘리먼트, 확산기, 이방성 확산기, 굴절 표면 릴리프 특징부들, 회절 표면 릴리프 특징부들, 볼륨 광 방향전환 특징부들, 마이크로 규모 체적 또는 표면 릴리프 특징부들, 나모 규모 체적 또는 표면 릴리프 특징부들, 및 전반사 체적 또는 표면 특징부들: 그룹으로부터 선택된 광학 영역을 포함하는 적어도 하나의 표면에 광학적으로 결합된 적어도 하나의 광학 엘리먼트 또는 특징부에 의해 다수의 전반사들을 위한 라이트가이드에 잔존한다. 광학 엘리먼트 또는 특징부는 결합 라이트가이드들의 스택된 또는 미리 결정된 물리적으로 배열된 분배도에서 하나 또는 수개의 결합 라이트가이들 상에 통합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광학 엘리먼트 또는 특징부는 하나의 결합 라이트가이드 내에 또는 상에 또는 다수의 결합 라이트가이드들에 걸쳐서 패턴으로 공간적으로 배열된다. 일 실시예에 있어서, 광학 엘리먼트 또는 특징부의 결합 효율은 350nm 내지 400nm, 400nm 내지 700nm, 450nm 내지 490nm, 490nm 내지 560nm, 및 635nm 내지 700nm: 그룹으로부터 선택된 하나로부터 선택되는 파장 범위에 대한 50%, 60%, 70%, 80%, 및 90%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 본 출원에서 정의된 결합 효율은 광 입력 표면 영역을 바로 지난 라이트가이드의 영역을 더욱 따라서 임계각보다 큰 각도에서 결합 라이트가이드 내에 잔존하는 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 적어도 하나의 결합 라이트가이드으로 결합되는 적어도 하나의 결합 라이트가이드 상에 광을 지향시키도록 배치된 광원으로부터 입사광의 퍼센트이다. 일 실시예에 있어서, 2개 이상의 결합 라이트가이드들은 함께 스택되거나 번들링되며, 여기서 그들은 결합 라이트가이드으로 광을 결합하도록 배치된 광학 엘리먼트 또는 특징부를 각각 갖고 광학 엘리먼트 또는 특징부는 350nm 내지 400nm, 400nm 내지 700nm, 450nm 내지 490nm, 490nm 내지 560nm, 및 635nm 내지 700nm: 그룹으로부터 선택된 하나로부터 선택된 파장 범위에 대한 50%, 60%, 70%, 80%, 및 90%: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 결합 효율을 갖는다. 결합 라이트가이드들 그룹을 스택함으로써, 예를 들어 광이 제 2 결합 라이트가이드로 결합되는 것을 가능하게 하도록 입사광의 부분이 제 1 결합 라이트가이드를 통해 제 2 결합 라이트가이드 상에 통과될 수 있게 하는 낮은 결합 효율들을 이용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 결합 효율은 결합 라이트가이드들의 배열을 통과하여 제 1 방향으로 점차 변화하거나 변화하고 광 반사 엘리먼트 또는 영역은 입사광의 부분을 다시 결합 라이트가이드들을 통해 반사시킬 수 있도록 결합 라이트가이드들의 배열의 대향 측면 상에 배치된다.
2개 이상의 표면들로 광의 결합(COUPLING LIGHT INTO TWO OR MORE SURFACES)
일 실시예에 있어서, 광은 발광 디바이스에서 광 입력 커플러들, 결합 라이트가이드들, 광학 엘리먼트들, 또는 그 조합을 통과하여 적어도 하나의 라이트가이드의 적어도 2개의 표면들 또는 표면 영역들에 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 표면을 통과하여 결합된 광은 발광 디바이스의 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 제 2 표면 또는 제 2 표면 영역을 통과하여 결합된 광으로부터 동일한 또는 상이한 광 추출 특징부들에 의해 지향되는 광의 것과 다른 각도 범위로 광 추출 특징부들에 의해 지향된다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 광 추출 영역은 라이트가이드의 발광 표면을 나가면 제 1 각도들 범위로 제 1 표면 또는 에지를 통과하여 입사된 광을 지향시키는 제 1 광 방향전환 특징부들 또는 광 추출 특징부들 세트를 포함하고 제 2 광 추출 영역은 라이트가이드의 발광 표면을 나가면 제 2 각도들 범위로 제 2 표면 또는 에지를 통과하여 입사된 광을 지향시키는 제 2 광 방향전환 또는 광 추출 특징부들 세트를 포함한다. 광 방향전환 특징부들에서 변형들은 특징부 높이, 형상, 지향, 밀도, 폭, 길이, 물질, 표면의 각도, x, y, 및 z 방향에서의 위치를 포함하지만, 이들에 제한되지 않고 분산된 위상 도메인들, 그루브들, 피트들, 마이크로-렌즈들, 프리즘 엘리먼트들, 에어 캐비티들, 중공 마이크로스피어들, 분산된 마이크로스피어들, 및 다른 알려진 광 추출 특징부들 또는 엘리먼트들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 적어도 하나의 라이트가이드 및 적어도 하나의 라이트가이드의 표면을 통과하여 광을 결합하도록 배치된 제 1 광원 및 적어도 하나의 라이트가이드의 에지를 통과하여 광을 결합하도록 배치된 제 2 광원을 포함하며, 여기서 결합 메커니즘은 광 입력 커플러들, 광학 엘리먼트, 결합 라이트가이드, 표면 또는 에지에 광학적으로 결합된 광학 컴포넌트들 또는 결합 라이트가이드들, 회절 옵틱스, 홀로그래픽 광학 엘리먼트, 회절 격자, 프레넬 렌즈 엘리먼트, 프리즘 필름, 광 방향전환 옵틱 및 다른 광학 엘리먼트: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
라이트가이드의 하나보다 많은 에지 근방에 배치된 광 입력 커플러들
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드의 2개의 상이한 에지들 근방에 배치된 적어도 2개의 입력 영역들으로부터 라이트가이드로 광을 결합하도록 배치된 복수의 광 입력 커플러들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 2개의 광 입력 커플러들은 라이트가이드의 대향 측면들 상에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 광 입력 커플러들은 필름 타입 라이트가이드의 3개의 또는 4개의 측면들 상에 배치된다. 추가 실시예에 있어서, 하나보다 많은 광 입력 커플러, 하우징, 또는 광 입력 표면은 단일 광원, 광원 패키지, 광원들의 어레이 또는 광원 스트립(LED들의 실질적으로 선형 어레이와 같은)으로부터 광을 수신하도록 배치된다. 예를 들어, 라이트가이드의 2개의 상이한 영역들에 광을 결합하도록 배치된 2개의 광 입력 커플러들에 대한 2개의 하우징은 LED들의 실질적으로 선형 어레이로부터 광을 수신하도록 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드의 제 1 영역에 광학적으로 결합된 결합 라이트가이드들의 제 1 수집을 포함하는 제 1 입력 표면 및 제 1 영역과 다른 라이트가이드의 제 2 영역에 광학적으로 결합된 결합 라이트가이드들의 제 2 수집을 포함하는 제 2 입력 표면은 동일한 광원, 복수의 광원들, 패키지 내의 광원들, 광원들의 어레이 또는 수집, 광원들의 선형 어레이, 하나 이상의 LED들, LED 패키지, LED들의 선형 어레이, 및 다수의 색들의 LED들: 그룹으로부터 선택된 하나로부터 광을 수신하도록 배치된다.
스트립 접힘 디바이스(STRIP FOLDING DEVICE)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 결합 라이트가이드들 또는 스트립들의 적어도 하나의 접힘 또는 홀딩을 지원하는 프레임 부재들을 포함한다. 프레임 부재들을 이용하는 필름 기반 라이트가이드들과 같은 결합 라이트가이드를 접고 홀딩하기 위한 방법들은 Anthony Nichols and Shawn Pucylowski에 의해 2010년 1월 26일에 출원된 "ILLUMINATION VIA FLEXIBLE THIN FILMS" 명칭의 국제(PCT) 공개 공보 제WO 2009/048863호 및 PCT 출원, 미국 가출원 특허 일련 번호들 제61/147,215호 및 제61/147,237호에 개시되어 있고, 각각의 내용은 본 출원에 참고 문헌으로 포함되어 있다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드 접힘(또는 굽힘) 및/또는 홀딩(또는 하우징) 엘리먼트는 강성 플라스틱 물질, 블랙 색의 물질, 불투명 물질, 반투명 물질, 금속 포일, 금속 시트, 알루미늄 시트, 및 알루미늄 포일: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로부터 형성된다. 일 실시예에 있어서, 접힘 또는 홀딩 물질은 그것이 접히거나 홀딩하는 필름 또는 결합 라이트가이드들의 굴곡 강성(또는 모듈러스)의 적어도 2배의 굴곡 강성(또는 굴곡 탄성률)을 갖는다.
광 입력 커플러용 하우징 또는 홀딩 디바이스
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 입력 커플러의 적어도 일부 및 광원을 홀딩하거나 또는 포함하는 하우징 또는 홀딩 디바이스를 포함한다. 하우징 또는 홀딩 디바이스는 광 입력 커플러, 광원, 결합 라이트가이드들, 라이트가이드, 광학 컴포넌트들, 전기 컴포넌트들, 히트 싱크 또는 다른 열적 컴포넌트들, 부착 메커니즘들, 레지스트레이션 메커니즘들, 접힘 메커니즘들 디바이스들, 및 프레임들: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 내부에 하우징하거나 포함할 수 있다. 하우징 또는 홀딩 디바이스는 복수의 컴포넌트들 또는 상술한 컴포넌트들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 하우징 또는 홀딩 디바이스는 먼지 및 파편 오염물로부터 보호하는 것, 기밀 시일을 제공하는 것, 방수 시일을 제공하는 것, 컴포넌트들을 하우징하거나 또는 포함하는 것, 전기 또는 광학 컴포넌트들용 안전 하우징을 제공하는 것, 결합 라이트가이드들의 접힘 또는 굽힘을 지원하는 것, 다른 컴포넌트에 대해 라이트가이드, 광원 또는 광 입력 커플러의 정렬 또는 홀딩을 지원하는 것, 결합 라이트가이드들의 배치를 유지하는 것, 광을 리사이클링하는 것(반사 내부 벽들에 있어서와 같이), 외부 물체 또는 표면에 발광 디바이스를 부착하기 위한 부착 메커니즘들을 제공하는 것, 미광이 특정 영역들을 통해 탈출하지 않도록 불투명한 컨테이너를 제공하는 것, 표시(indicia)를 디스플레이하고 발광 디바이스에 대해 외부에서 물체에 조명을 제공하기 위한 반투명한 표면을 제공하는 것, 릴리스용 커넥터 및 컴포넌트들의 상호 교환 가능성을 포함하는 것 및 다른 홀딩 디바이스들 또는 하우징들과 연결하도록 래치 또는 커넥터를 제공하는 것: 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 기능을 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 하우징 또는 홀딩 엘리먼트 내부에서 종결된다. 다른 실시예에 있어서, 하우징 또는 홀딩 엘리먼트의 내부 표면은 50%보다 큰 정반사성 또는 확산 반사율을 갖고 내부 표면은 화이트 또는 미러와 같이 보인다. 다른 실시예에 있어서, 하우징 또는 홀딩 디바이스의 외부 표면은 50%보다 큰 정반사성 또는 확산 반사율을 갖고 외부 표면은 화이트 또는 미러와 같이 보인다. 다른 실시예에 있어서, 하우징 또는 홀딩 디바이스의 적어도 하나의 벽은 50%보다 작은 정반사성 또는 확산 반사율을 갖고 내부 표면은 그레이, 블랙 또는 매우 어두운 거울처럼 보인다. 다른 실시예에 있어서, 하우징 또는 홀딩 디바이스의 적어도 하나의 벽 또는 표면은 불투명하고 50% 보다 작은 ASTM D1003에 따라 측정된 시감 투과율을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 하우징 또는 홀딩 디바이스의 적어도 하나의 벽 또는 표면은 30%보다 큰 ASTM D1003에 따라 측정된 시감 투과율을 갖고 하우징 또는 홀딩 디바이스 내부의 광원으로부터 벽 또는 표면에서 나오는 광은 발광 디바이스의 컴포넌트용 조명, 발광 디바이스에 대해 외부에서 물체를 위한 조명, 또는 표지판, 표시(indicia), 패시브 디스플레이, 제 2 디스플레이 또는 표시(indicia), 또는 LCD용 백라이트 조명을 제공하는 것과 같은 액티브 디스플레이를 디스플레이하는 표면의 조명을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 하우징 또는 홀딩 디바이스는 커넥터, 핀, 클립, 래치, 접착제 영역, 클램프, 조이닝 메커니즘, 및 다른 연결 엘리먼트 또는 라이트가이드, 결합 라이트가이드, 필름, 스트립, 카트리지, 제거가능한 컴포넌트 또는 컴포넌트들, 윈도우 또는 자동차, 광원, 일렉트로닉스 또는 전기 컴포넌트와 같은 외부 표면, 일렉트로닉스 또는 LED와 같은 광원을 위한 회로 보드, 히트 싱크 또는 다른 열적 제어 엘리먼트, 발광 디바이스의 프레임, 및 발광 디바이스의 다른 컴포넌트에 하우징 또는 홀딩 디바이스를 연결하거나 홀딩하는 기계적 수단들: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 입력 끝단들 및 출력 끝단들은 마그네틱 그립들, 기계적 그립들, 클램프들, 스크류들, 기계적 접착부, 화학적 접착부, 분산성 접착제, 확산성 접착제, 정전기 접착제, 진공 홀딩, 또는 접착제: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 의해 상대 위치 유지 엘리먼트와 물질적으로 접촉을 유지한다.
곡선형 또는 플렉서블 하우징 (CURVED OR FLEXIBLE HOUSING)
다른 실시예에 있어서, 하우징은 적어도 하나의 곡선형 표면을 포함한다. 곡선형 표면은 비선형 형상들 또는 디바이스들을 허용할 수 있거나 또는 비평면 또는 굽혀진 라이트가이드들 또는 결합 라이트가이드들을 통합하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 하우징이 곡선이거나 또는 굽혀진 결합 라이트가이드들을 포함하는 적어도 하나의 곡선형 표면을 갖는 하우징을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 하우징은 플렉서블이므로 일시적으로, 영구적으로 또는 반영구적으로 굽혀질 수 있다. 플렉서블 하우징을 이용함으로써, 예를 들어, 발광 디바이스는 굽혀질 수 있어서 발광 표면이 하우징과 함께 곡선이고, 발광 면적은 예를 들어 벽 또는 코너 내의 굽힘 주위로 곡선일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하우징 또는 라이트가이드는 일시적으로 굽혀질 수 있어서 최초 형상이 실질적으로 복원된다(예를 들어 도어를 통해 그것을 얻도록 긴 하우징을 굽힘). 다른 실시예에 있어서, 하우징 또는 라이트가이드는 영구적으로 또는 반영구적으로 굽혀질 수 있어서 굽혀진 형상이 릴리징 후 실질적으로 지지된다(예를 들어 곡선형 표지판 또는 디스플레이를 제공하기 위해 곡선형 발광 디바이스를 갖도록 소망되는 경우와 같이).
열 전이 엘리먼트를 포함하는 하우징(HOUSING INCLUDING A THERMAL TRANSFER ELEMENT)
일 실시예에 있어서, 하우징은 하우징의 내부의 컴포넌트로부터 하우징의 외부 표면으로 열을 전이하도록 배열된 열 전이 엘리먼트를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 히트 싱크, 금속 또는 세라믹 엘리먼트, 팬, 히트 파이프, 합성 제트, 에어 제트 생성 액츄에이더, 능동 쿨링 엘리먼트, 수동 쿨링 엘리먼트, 금속 코어 또는 다른 전도성 회로 보드의 후방부, 열전도성 접착제, 또는 열을 전도하도록 공지된 다른 컴포넌트: 그룹으로부터 선택된 것이다. 일 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 0.2, 0.5, 0.7, 1, 3, 5, 50, 100, 120, 180, 237, 300, 및 400: 그룹으로부터 선택된 것보다 큰 열전도율(W/(mㆍK))을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드를 지지하는 프레임(평탄성을 유지하도록 필름 내에 텐션을 홀딩하는 것과 같은)은 열 전이 엘리먼트이다. 일 실시예에 있어서, 광원은 LED이고 LED는 열 전이 엘리먼트인 밸러스트 또는 프레임에 열적으로 결합된다. 추가 실시예에 있어서, 프레임 또는 밸러스트는 광원으로부터 멀리 열적으로 전이하도록 이용되고 또한 발광 디바이스용 하이징이다.
하우징 또는 결합 라이트가이드 홀딩 디바이스의 사이즈
일 실시예에 있어서, 하우징 또는 결합 라이트가이드 홀딩 디바이스의 2개의 작은 치수들의 사이즈들은 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드들의 두께의 500, 400, 300, 200, 100, 50, 25, 10, 및 5 배: 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 하우징 또는 라이트가이드 홀딩 디바이스의 적어도 하나의 치수는 라이트가이드의 에지를 따라 배치된 하나 이상의 광 입력 커플러의 이용으로 인해 보다 작다. 이 실시예에 있어서, 하우징 또는 홀딩 디바이스의 두께는 스트립들 또는 결합 라이트가이드들의 고정된 수로 인해 감소될 수 있고, 그것들은 단일한 보다 큰 스택 대신에 복수의 보다 작은 스택들 내부에 배치될 수 있다. 또한 이는 보다 많은 광이 복수의 광 입력 커플러들 및 광원들을 이용함으로써 라이트가이드 내부에 결합되는 것을 가능하게 한다.
로우 컨택 에어리어 커버(LOW CONTACT AREA COVER)
일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 적어도 하나의 결합 라이트가이드와 발광 디바이스의 외부 사이에 배치된다. 로우 컨택 에어리어 커버 또는 랩은 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드의 영역과 접촉부의 낮은 표면 면적을 제공하고 핑거프린트들로부터의 보호, 먼지 또는 에어 오염물들로부터의 보호, 습기로부터의 보호, 하나 이상의 결합 라이트가이드들과 하나 이상의 영역들에서 접촉하는 경우 로우 컨택 에어리어 커버보다 많은 광을 디커플링 또는 흡수하는 내부 또는 외부 물체로부터의 보호, 적어도 하나의 결합 라이트가이드를 홀딩하거나 포함하기 위한 수단을 제공하는 것, 하나 이상의 결합 라이트가이드들의 상대 위치를 홀딩하는 것, 및 결합 라이트가이드들이 보다 큰 볼륨 내부로 굽혀지지 않거나 광을 디커플링 또는 흡수하는 표면과 접촉하는 것을 방지하는 것: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 추가로 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 하나 이상의 결합 라이트가이드 스택들 또는 어레이들 주위로 실질적으로 배치되고 결합 라이트가이드들 상에 먼지 빌드업을 감소시키는 것, 하나 이상의 결합 라이트가이드들이 다른 광 투과 또는 흡수 물질과 접촉함으로써 방해받는 전반사 또는 흡수를 방지하는 것, 및 다른 컴포넌트들 또는 어셈블러들 및/또는 디바이스의 사용자들과 물질적 컨택로부터 스크래치들, 커트들, 오목부들, 또는 변형을 방지하거나 제한하는 것: 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 기능을 제공한다.
다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 접힘 또는 굽힘 영역 및 라이트가이드 또는 광 혼합 영역 사이에 배치된 결합 라이트가이드들의 영역들과 발광 디바이스의 외부 표면 사이에 배치된다. 추가 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 결합 라이트가이드들과 라이트가이드의 광 입력 표면 또는 광 혼합 영역 사이에 배치된 결합 라이트가이드들의 영역들과 발광 디바이스의 외부 표면 사이에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 결합 라이트가이드들과 발광 디바이스의 외부 표면 사이에 배치된 하우징, 보호 커버, 또는 다른 컴포넌트에 의해 둘러싸이지 않은 결합 라이트가이드들의 영역의 일부와 발광 디바이스의 외부 표면 사이에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 하우징, 상대 위치 유지 엘리먼트, 또는 하우징의 일부 또는 엘리먼트을 유지하는 상대 위치이다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버 또는 랩은 발광 디바이스 주위에 실질적으로 배치된다.
필름 기반 로우 컨택 에어리어 커버(FILM-BASED LOW CONTACT AREA COVER)
일 실시예에 있어서 로우 컨택 에어리어 커버는 적어도 하나의 결합 라이트가이드 근처에 배치된 필름 기반 로우 컨택 에어리어 커버의 표면 상에 로우 컨택 에어리어 커버 및 표면 릴리프 패턴 또는 구조 근처에 배치된 결합 라이트가이드의 외부 물질의 굴절률보다 낮은 적어도 하나의 굴절률을 갖는 필름이다. 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어는 적어도 하나의 결합 라이트가이드의 적어도 하나의 외부 표면 근방에 배치된 볼록한 또는 돌출된 표면 릴리프 특징부들을 포함하고 결합 라이트가이드의 외부 표면 및 표면 릴리프 특징부들을 갖는 물질적 컨택인 라이트가이드에 근접하여 배치된 면적의 평균 퍼센티지는 다음의 70%, 50%, 30%, 10%, 5%, 및 1% 중 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 필름 기반 라이트가이드의 영역에 근접한 표면 릴리프 특징부들을 포함하고 7킬로파스칼의 균일한 평면 압력이 로우 컨택 에어리어 커버에 인가되는 경우 필름 기반 라이트가이드(또는 광 혼합 영역 또는 결합 가이드들)의 영역에 접촉하는 표면 릴리프 특징부들의 면적의 퍼센티지는 다음의 70%, 50%, 30%, 10%, 5%, 및 1% 중의 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 필름 기반 라이트가이드의 영역과 물직적 컨택에 근접하고 그 안의 표면 릴리프 특징부들을 포함하고 로우 컨택 에어리어 커버와 접촉하는 필름 기반 라이트가이드(또는 광 혼합 영역, 또는 결합 라이트가이드들)의 영역의 평균 퍼센티지는 다음의 70%, 50%, 30%, 10%, 5%, 및 1% 중의 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드의 표면을 갖는 로우 컨택 에어리어를 갖도록 설계된 볼록한 표면 릴리프 프로파일은 추출, 흡수, 분산, 및 그렇지 않다면 표면 동일한 물질의 평평한 표면보다 결합 라이트가이드 내부에 전파하는 광의 낮은 퍼센티지의 세기 또는 방향의 변경: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다. 일 실시예에 있어서, 표면 릴리프 프로파일은 랜덤, 반-랜덤, 오더된, 규칙적인 하나 또는 2개의 방향들, 홀로그래픽, 주문된, 컴프라이즈 원추들, 트런케이티드 다면체들, 트런케이티드 반구들, 트런케이티드 원추들, 트런케이티드 피라미드들, 피라미드들, 프리즘들, 포인트 형상들, 라운트 팁핑된 형상들, 로드들, 실린더들, 반구들, 및 다른 기하학적 형상들: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다 . 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버 물질 또는 필름은 투명, 반투명, 불투명, 광 흡수, 광 반사, 실질적으로 블랙, 실질적으로 화이트: 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이고, 70%보다 큰 것을 포함하는 확산 반사율 정반사성 컴포넌트를 갖고, 70%보다 작은 것을 포함하는 확산 반사율 정반사성 컴포넌트를 갖고, 30%보다 작은 ASTM D1003 시감 투과율을 갖고, 30%보다 큰 ASTM D1003 시감 투과율을 갖고, 입사광의 50%보다 작게 흡수하고, 제곱당 10 오옴보다 작은 전기 시트 저항을 갖고, 제곱당 10 오옴보다 큰 전기 시트 저항을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 및 95%: 그룹으로부터 선택된 것보다 큰 ASTM E 1164-07 및 ASTM E 179에 따라 di/0 기하학적 형성으로 측정된 확산 반사율을 갖는다.
다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 600 마이크론, 500 마이크론, 400 마이크론, 300 마이크론, 200 마이크론, 100 마이크론, 및 50 마이크론: 그룹으로부터 선택된 것보다 작은 두께를 갖는 필름이다.
다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 마이크로구조들 및/또는 나노구조들로 인해 코어 층보다 작은 유효 굴절률을 갖는 물질을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어는 코어 층 근처에 영역 내의 코어 층보다 작은 유효 굴절률을 갖는 필름 상에 배치된 나노구조 물질들의 배치 또는 에어로겔를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 나노구조 물질은 1000, 500, 300, 200, 100, 50, 20, 10, 5, 및 2 나노미터: 그룹으로부터 선택된 것보다 작은 코어 층 표면에 대해 수직이거나 또는 코어 층 표면에 대해 평행한 평면 내에 치수 또는 평균 직경을 갖는 파이버들, 입자들, 또는 도메인들을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 셀룰로오스, 폴리에스테르, PVC, PTFE, 폴리스티렌, PMMA, PDMS, 또는 다른 광 투과 또는 부분적으로 광 투과 물질들과 같은 하지만 이에 제한되지 않는 폴리머 물질들을 포함하는 나노구조 파이버들을 포함하는 코팅 또는 물질이다. 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어는 섬유질, 마이크로구조의, 또는 나노구조 물질들 또는 표면들을 포함하는 페이퍼 또는 유사한 시트 또는 필름(필터 페이퍼과 같은)이다. 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 물질은 직표 물질이다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 물질은 부직포 물질이다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 "매크로" 표면 특징부들의 외부 영역들 내부에 또는 그 상에 배치된 마이크로구조, 나노구조, 또는 섬유질 물질들 또는 표면 특징부들을 갖는 5 미크론보다 큰 평균 치수들을 갖는 "마이크로" 표면 특징부들을 포함하는 실질적으로 투명하거나 반투명한 광 투과 필름이다. 일 실시예에 있어서, "매크로" 표면 특징부들은 5, 10, 15, 20, 30, 50, 100, 150, 200, 및 500 마이크론: 그룹으로부터 선택된 것보다 큰 코어 표면에 대해 수직이거나 또는 코어 표면에 대해 평행한 제 1 방향으로 평균 치수들을 갖고 마이크로구조, 나노구조, 또는 섬유질 물질들 또는 표면 특징부들은 20, 10, 5, 2, 1, 0.5, 0.3, 0.1, 0.05, 및 0.01 마이크론: 그룹으로부터 선택된 것보다 작은 제 1 방향으로 평균 치수를 갖는다.
이 실시예에 있어서, "매크로(macro)" 표면 특징부들은 표면(압출 엠보싱 또는 UV 경화된 엠보싱에 의한 것과 같이) 내부에 패턴화될 수 있고 외부 영역들(코어 층과 접촉하는 돌출된 영역들의 최외각 표면들)은 남겨지거나, 형성되거나, 코팅되거나, 조면화되거나, 또는 그렇지 않다면 마이크로구조, 나노구조, 또는 섬유질 물질들 또는 표면 특징부들을 포함하도록 변경될 수 있어서 코어 층 내부에 접촉하는 경우 코어 층과 접촉하는 보다 작은 표면 면적으로 인해 코어 층의 외부로 보다 적은 광을 결합한다. 일 실시예에 있어서, "매크로" 돌출부들의 팁들만을 코팅함으로써, 예를 들어 보다 작은 나노구조 물질이 전체 로우 컨택 에어리어 필름 또는 평면 필름의 코팅보다 요구되고 "매크로" 돌출부들 주위의 "밸리들" 또는 에어리어들은 광 투과, 투명, 또는 반투명일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, "매크로" 표면 특징부들 상에 또는 내부에 배치된 마이크로구조, 나노구조, 또는 섬유질 물질들 또는 표면 특징부들은 클래딩 층으로서 기능하는 효과적인 보다 낮은 굴절률 영역을 생성한다. 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 코어 층 또는 코어 층에 인접한 영역과 접촉하는 적어도 하나의 영역(또는 전체 영역)에서 코어층으로부터의 광의 30%, 20%, 10%, 5%, 2%, 및 1%: 그룹으로부터 선택된 것보다 적게 추출한다.
일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어는 로우 컨택 에어리어 커버과 코어 층 사이의 분리 거리를 제공하는 스탠드 오프들, 포스트들, 또는 다른 돌출부들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 스탠드오프들, 포스트들, 또는 다른 돌출부들은 발광 영역에 인접한 영역, 발광 표면에 대향된 표면에 인접한 영역, 광 혼합 영역에 인접한 영역, 광 입력 커플러에 인접한 영역, 결합 라이트가이드들에 인접한 영역, 로우 컨택 에어리어 커버의 하나의 표면 상에 패턴 내, 및 로우 컨택 에어리어 커버의 모든 표면 상의 패턴 내: 그룹으로부터 선택된 로우 컨택 에어리어 커버의 하나 이상의 영역들 내에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버의 스탠드오프들, 포스트들 또는 다른 돌출부들은 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 및 1000 마이크론: 그룹으로부터 선택된 것보다 큰 코어 층에 대해 수직이거나 또는 코어 층의 표면에 대해 평행한 방향으로 평균 치수를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 종횡비(코어 표면에 대해 평행한 평면 내의 평균 폭에 의해 분할된 높이)는 1, 2, 5, 10, 15, 20, 50, 및 100: 그룹으로부터 선택된 것보다 크다.
다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 라이트가이드의 발광 영역 주위의 면적, 라이트가이드로부터 방출된 전체 광속의 5%보다 작게 방출된 라이트가이드의 주변 영역, 입력 커플러의 하우징의 영역, 클래딩된 층 또는 영역, 스탠드오프 영역, 포스트 영역, 돌출부들 영역, "매크로" 표면 특징부 영역, 나노구조의 특징부 영역, 마이크로구조의 특징부 영역, 및 화학적 결합들, 물리적 결합들, 접착제 층, 자력, 정전기력, 반데르발스 힘, 공유 결합들, 및 이온 결합들: 그룹으로부터 선택된 하나 이상에 의해 밸리 영역 사이에 배치된 플래토 영역으로부터 선택된 하나 이상의 영역들내에 라이트가이드 또는 코어 층에 물리적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 코어 층에 라미네이팅된다.
일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 페이퍼, 섬유질 필름 또는 시트, 셀룰로스 물질, 펄프, 저산성 페이퍼, 합성 페이퍼, 플래시스푼 파이버들, 플래시스푼 고-밀도 폴리에틸렌 파이버들, 및 마이크로-다공성 필름: 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 시트, 필름, 또는 컴포넌트이다. 다른 실시예에 있어서, 발광 영역 내에 라이트가이드의 코어 층과 접촉하는 로우 컨택 에어리어 커버에 에어리어 또는 로우 컨택 에어리어의 필름 물질은 1.6, 1.55, 1.5, 1.45, 1.41, 1.38, 1.35, 1.34, 1.33, 1.30, 1.25, 및 1.20: 그룹으로부터 선택된 것보다 작은 코어 표면에 수직한 또는 평행한 방향으로 벌크 굴절률 또는 유효 굴절률을 갖는 물질을 포함한다.
로우 컨택 에어리어 커버 주위의 랩핑(WRAP AROUND LOW CONTACT AREA COVER)
추가 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 내부 표면이거나 하우징, 홀딩 디바이스, 또는 상대 위치 유지 엘리먼트의 표면에 물리적으로 결합된다. 추가 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 적어도 하나의 결합 라이트가이드를 감싸는 필름이므로, 적어도 하나의 측방 에지 및 적어도 하나의 측방 표면이 실질적으로 커버되어, 로우 컨택 에어리어 커버는 결합 라이트가이드 및 디바이스의 외부 표면 사이에 배치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 필름-기반 라이트가이드는, 로우 컨택 에어리어 커버가 라이트가이드, 라이트가이드 필름, 광 입력 커플러, 라이트가이드, 하우징, 및 로우 컨택 에어리어 커버 물리적 결합 메커니즘에 의한 열 전이 엘리먼트 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 물리적으로 결합되는 제 1 그룹의 결합 라이트가이드들을 감싸는 로우 컨택 에어리어 커버를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 로우 컨택 에어리어 커버 필름에 텐션(tension)을 인가하도록 배치된 제 1 원통형 텐션 로드(tension rod)를 포함하며, 결합 라이트가이드들을 서로 밀접하게 그리고 라이트가이드에 밀접하게 홀딩하므로, 광 입력 커플러는 보다 낮은 프로파일을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는, 브레이스와 같은, 텐션 바(tension bar)를 홀딩하는 메커니즘의 물리적 결합 지점으로부터 떨어지게 또는 제 2 텐션 바로부터 떨어지게 제 1 원통형 텐션 로드를 이동시킴으로써 라이트가이드, 라이트가이드 필름, 광 입력 커플러, 라이트가이드, 하우징, 열 전이 엘리먼트, 및 다른 엘리먼트 또는 하우징 그룹으로부터 선택된 적어도 하나와 물리적으로 결합한 후, 팽팽하게 당겨질 수 있다. 텐션 형성 엘리먼트를 위한 다른 형성들 및 형태들은, 직사각형 단면, 반구형 단면, 또는 다른 컴포넌트들에 대해 정적으로 홀딩되는 텐션을 지지하거나 병진하는 경우, 텐션을 제공할 수 있는 제 1 방향으로 보다 긴 다른 엘리먼트를 갖는 로드와 같이 이용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 원통형 텐션 로드는 브레이스 영역 내에 남겨지면서 텐션을 제공하도록 제 1 방향으로 병진될 수 있고, 원통형 텐션 로드의 위치는 예를 들어 스크류(screw)를 타이트하게 함으로써 제 위치에 남겨지도록 로킹(lock)되거나 가압될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 텐션 형성 엘리먼트 및 브레이스 또는 광 입력 커플러의 다른 컴포넌트에 그것을 결합하기 위한 물리적 결합 메커니즘은 텐션 형성 엘리먼트의 보다 긴 치수에 대해 평행한 방향으로 라이트가이드의 적어도 하나의 에지를 지나서 1 밀리미터, 2 밀리미터, 3 밀리미터, 5 밀리미터, 7 밀리미터 및 10 밀리미터 그룹으로부터 선택된 것보다 연장되지 않는다.
저 경도 로우 컨택 에어리어 커버(LOW HARDNESS LOW CONTACT AREA COVER)
다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 로우 컨택 에어리어 커버 근방에 배치된 결합 라이트가이드의 외부 표면 영역보다 작은 300 그램 중량의 힘 하에 ASTM D3363 연필 경도(pencil hardness)를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 표면 릴리프 패턴 또는 구조를 갖는 실리콘, 폴리우레탄, 고무, 또는 열가소성 폴리우레탄을 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버의 300 그램 중량의 힘 하의 ASTM D3363 연필 경도는 로우 컨택 에어리어 커버 근방에 배치된 결합 라이트가이드의 외부 표면 영역보다 작은 적어도 2 등급(grade)들이다. 다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 5H, 4H, 3H, 2H, H, 및 F 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 ASTM D 3363 연필 경도를 갖는다.
로우 컨택 에어리어 커버를 위한 물리적 결합 메커니즘
일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는, 제 1 접촉 영역에서 라이트가이드, 광 혼합 영역, 또는 다른 컴포넌트에 로우 컨택 에어리어 커버를 소윙(sewing)하는 것(또는 파이버, 와이어, 또는 스레드(thread)를 스레딩 또는 피딩(feeding)하는 것), 하나 이상의 컴포넌트들에 로우 컨택 에어리어 커버를 용접하는 것(소닉, 레이저, 열-기계적으로 등), 하나 이상의 컴포넌트들에 로우 컨택 에어리어 커버를 접착하는 것(에폭시, 아교(glue), 압력 감지 접착제 등), 하나 이상의 컴포넌트들에 로우 컨택 에어리어 커버를 고정하는 것의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 방법들에 의해 발광 디바이스, 광 입력 커플러, 라이트가이드, 하우징, 로우 컨택 에어리어 커버의 제 2 영역, 또는 열 전이 엘리먼트에 물리적으로 결합된다. 추가 실시예에 있어서, 고정 메커니즘은 배튼, 버튼, 클램프, 걸쇠, 클립, 클러치(핀 파스너), 플랜지, 그로밋, 앵커, 네일, 핀, 못, 클레비스 핀, 코터 핀, 린치핀, R-클립, 리테이닝 링, 서클립 리테이닝 링, e-링 리테이닝 링, 리벳, 스크류 앵커, 스냅, 스테이플, 스티치, 스트랩, 택, 스레드 파스너, 캡티브 스레드 파스너들(너트, 스크류, 스터드, 스레드 인서트, 스레드 로드), 타이, 토글, 후크 및 루프 스트립들, 웨지 앵커, 및 지퍼 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에 있어서, 물리적 결합 메커니즘은 발광 디바이스, 라이트가이드, 및 결합 라이트가이드들 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 유연성을 유지한다. 추가 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버, 결합 라이트가이드들, 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 및 발광 디바이스 그룹으로부터 선택된 적어도 하나와 접촉하는 물리적 결합 메커니즘의 전체 표면 면적은 70%, 50%, 30%, 10%, 5%, 및 1% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 방향의 단면 면적에 대한 결합 라이트가이드들, 광 혼합 영역 또는 라이트가이드 영역 내의 광의 광학 축에 수직인 제 1 방향의 로우 컨택 에어리어 커버 물리적 결합 메커니즘의 최대 컴포넌트를 포함하는 전반사 하에 진행되는 광을 포함하는 층들의 단면 면적의 전체 퍼센티지는 10%, 5%, 1%, 0.5%, 0.1%, 및 0.05% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버는 결합 라이트가이드들의 스택 근처에 배치되고 스택을 감싸는 엠보싱된 반구의 일정한 2차원 어레이를 포함하는 표면을 갖는 플렉서블 투명 폴리우레탄 필름이고 1 센티미터 간격들에서 25 마이크론 구멍들로 25 마이크론보다 작은 직경을 갖는 투명 나일론 파이버를 이용하여 광 혼합 영역에 필름을 스레딩함으로써 25 마이크론 두께 코어 층을 포함하는 라이트가이드의 광 혼합 영역에 물리적으로 결합된다. 이 예에 있어서, 물리적 결합 메커니즘의 최대 컴포넌트는 라이트가이드로부터 광을 산란시킬 수 있는 코어 영역 내의 구멍들이다. 그러므로, 물리적 결합 메커니즘(코어 층 내의 구멍들)의 상술한 단면 면적은 코어 층의 단면 면적의 0.25%이다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 컴포넌트들 내의 구멍들을 통해 스레딩되는 파이버 또는 물질은 폴리머 파이버, 폴리에스테르 파이버, 고무 파이버, 케이블, 와이어(얇은 스틸 와이어와 같은), 알루미늄 와이어, 및 낚싯줄에 이용되는 것과 같은 나일론 파이버 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 구멍들을 통해 스레딩되는 파이버 또는 물질의 직경은 500 마이크론, 300 마이크론, 200 마이크론, 100 마이크론, 50 마이크론, 25 마이크론, 및 10 마이크론 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 파이버 또는 스레딩된 물질은 실질적으로 투명 또는 반투명이다.
다른 실시예에 있어서, 로우 컨택 에어리어 커버를 위한 물리적 결합 메커니즘은 로우 컨택 에어리어 커버에 접합되는 접착제, 에폭시 또는 다른 접착 물질이 증착되는 라이트가이드 내에 구멍들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 접착제, 에폭시, 또는 다른 접착 물질은 로우 컨택 에어리어 커버 및 코어 영역, 클래딩 영역, 및 라이트가이드 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나에 접합된다. 다른 실시예에 있어서, 접착제 물질은 1.48보다 큰 굴절률을 갖고 에어 갭 또는 파이버를 갖는 에어 갭, 스레드, 또는 구멍을 통과한 와이어를 이용하는 것을 통해 구멍 영역으로부터 라이트가이드로부터 스캐터(scatter)를 감소시킨다. 추가 실시예에 있어서, 접착제는 파이버 상에 코팅으로서 도포되고(예를 들어 스레딩 후에 UV 활성화, 경화 등 될 수 있음) 접착제는 구멍의 영역 내의 파이버에 도포되어 접착제는 구멍의 내부 표면들을 광학적으로 결합하는 것, 및 구멍의 내부 표면들에 파이버를 광학적으로 결합하는 것 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 의해 감소된 산란을 제공하기 위해 구멍으로 윅(wick)된다.
물리적 결합 메커니즘은, 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스 내의 필름 기반 라이트가이드, 로우 컨택 에어리어 커버 필름, 하우징, 상대 위치 유지 엘리먼트, 광 방향전환 엘리먼트 또는 필름, 확산기 필름, 콜리메이션 필름, 광 추출 필름, 보호 필름, 터치스크린 필름, 열 전이 엘리먼트, 및 다른 필름 또는 컴포넌트 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 엘리먼트들을 함께 물리적으로 결합하는데 이용될 수 있다.
라이트가이드 구성 및 특성들
에지형 라이트가이드들에 대한 0.5mm보다 작은 두께를 갖는 플라스틱 필름의 이용은 플라스틱 플레이트 또는 시트들을 이용하는 것을 통해 많은 장점들을 유지할 수 있다. 플렉서블 필름은 표면들에 형상화되거나, 저장을 위해 위로 접혀지거나, 필요에 따라 형상을 변경하거나, 에어 중에서 웨이브될 수 있다. 다른 장점은 비용을 낮출 수 있다. 두께의 감소는 주어진 폭 및 길이의 라이트가이드에 대한 물질, 제조, 저장 및 선적의 비용을 감소시키는데 도움이 된다. 다른 이유는 감소된 두께가 표면의 형상, 두께 및 또는 외관의 상당한 변화 없이 표면들에 추가될 수 있게 한다는 것이다. 예를 들어, 그것은 윈도우의 모양을 변경하지 않고 윈도우의 표면에 용이하게 추가될 수 있다. 다른 장점은 필름 또는 라이트가이드가 롤링 업될 수 있다는 것이다. 운송에서의 이러한 도움들은 일부 기능성을 유지할 수 있고, 롤 아웃 스크린이 이용되는 경우에 핸드헬드 디바이스들에 특히 유용할 수 있다. 제 5 이유는 필름이 무게가 덜 나가서, 또한 조작 및 운송을 용이하게 할 수 있다는 것이다, 제 6 이유는 필름이 큰 롤들에서 공통 압출되므로 큰 에지형 신호계가 생산될 수 있다는 것이다. 마지막으로, 제 7 이유는 필름이 많은 다른 산업계들에 유용하므로 필름을 코팅, 절단, 스택 및 조작하기 위해 셋업하는 많은 회사들이 있다는 것이다. 플라스틱 필름들은 6.096 미터 이상까지의 폭들에서 또는 수천 미터 이상의 롤들에서 블로우 또는 캐스트 압출에 의해 제조된다. 2 내지 100 층들로부터의 상이한 물질의 공동 압출은 특수 압출 다이들로 달성될 수 있다.
필름 또는 라이트가이드의 두께
일 실시예에 있어서, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 두께는 0.005mm 내지 0.5mm의 범위 내에 있다. 다른 실시예에 있어서, 필름 또는 라이트가이드의 두께는 0.025 밀리미터 내지 0.5 밀리미터의 범위 내에 있다. 추가 실시예에 있어서, 필름, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 두께는 0.050 밀리미터 내지 0.175 밀리미터의 범위 내에 있다. 일 실시예에 있어서, 필름, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 두께는 0.2 밀리미터보다 작거나 0.5 밀리미터보다 작다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드 또는 코어 영역의 평균 두께는 150 마이크론, 100 마이크론, 60 마이크론, 30 마이크론, 20 마이크론, 10 마이크론, 6 마이크론, 및 4 마이크론 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 일 실시예에 있어서,
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두께, 최대 두께, 평균 두께, 필름의 전체 두께의 90%보다 큰 두께, 라이트가이드, 및 라이트가이드 영역 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 0.2 밀리미터보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 방출 영역 내의 코어 영역의 평균 두께에 의해 나누어진 광 방출 영역의 평면에서 광 방출 영역의 최대 치수로서 정의된 사이즈 대 두께 비율은 100; 500; 1,000; 3,000; 5,000; 10,000; 15,000; 20,000; 30,000; 및 50,000 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 일 실시예에서, 디스플레이는 디스플레이의 공간 광 변조기의 픽셀들보다 실질적으로 얇은 라이트가이드를 포함하여서 가장 큰 픽셀 치수 대 라이트가이드의 코어 영역의 두께의 비율은 1, 1.5, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 및 20:그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광원, 광 입력 커플러, 및 필름 기반 라이트가이드를 포함하며, 여기서 필름 기반 라이트가이드 내에서 결합 라이트가이드들, 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 또는 광 방출 영역 내의 평균 광속 밀도는 입방 밀리미터 당 5, 10, 20, 50, 100, 200, 300, 500, 및 1000 루멘스 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광원, 광 입력 커플러, 및 필름 기반 라이트가이드를 포함하며, 여기서 필름 기반 라이트가이드 내에서 결합 라이트가이드들, 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 또는 광 방출 영역 내의 최대 광속 밀도는 입방 밀리미터 당 5, 10, 20, 50, 100, 200, 300, 500, 및 1000 루멘스 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 영역 내의 플럭스 밀도는 영역에서 표면에 수직인 광학 품질 에지를 절단하고 영역 주위의 면적을 마스킹 오프하고(광 흡수 물질들을 이용하여 광은 필름으로 다시 반사되지 않음) 고니오포토미터를 이용하여 파 필드 광도를 측정함으로써 측정된다.
라이트가이드 또는 광 투과 물질의 광학 특성들
실시예들에 대한 라이트가이드들 또는 광 투과 물질들의 광학 특성들에 관하여, 본 출원에서 지정된 광학 특성들은 라이트가이드, 코어, 클래딩, 또는 그 병합의 일반적인 특성들일 수 있거나 그들은 특정 영역(광 방출 영역, 광 혼합 영역, 또는 광 추출 영역과 같은), 표면(광 입력 표면, 확산 표면, 플랫 표면), 및 방향(표면과 수직으로 측정되거나 라이트가이드를 통한 광 진행 방향으로 측정되는 것과 같은)에 대응할 수 있다. 일 실시예에 있어서, BYK Gardner 헤이즈 미터로 ASTM D1003에 따라 광 방출 영역, 광 혼합 영역, 및 라이트가이드 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 내에서 측정된 라이트가이드의 평균 시감 투과율은 70%, 80%, 88%, 92%, 94%, 96%, 98%, 및 99% 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, BYK Gardner 헤이즈 미터로 ASTM D1003에 따라 주된 발광 면적(라이트가이드로부터 방출된 전체 광의 80%보다 큰 것을 포함하는 면적) 내에서 측정되는 라이트가이드의 평균 시감 투과율은 70%, 80%, 88%, 92%, 94%, 96%, 98%, 및 99% 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
다른 실시예에 있어서, BYK Gardner 헤이즈 미터로 측정되는 광 방출 영역, 광 혼합 영역, 및 라이트가이드 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 내에서 측정되는 라이트가이드의 평균 헤이즈는 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 및 3% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, BYK Gardner 헤이즈 미터로 ASTM D1003과 관련된 측정 절차에 따라 광 방출 영역, 광 혼합 영역, 및 라이트가이드 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 내에서 측정되는 라이트가이드의 평균 투명도는 70%, 80%, 88%, 92%, 94%, 96%, 98%, 및 99% 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
추가 실시예에 있어서, Minolta CM-508d 분광광도계를 이용하여 광 방출 영역, 광 혼합 영역, 및 라이트가이드 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 내에서 측정된 라이트가이드의 확산 반사율은 내부 벽들 상에 Edmund Optics Inc.로부터의 광 흡수 블랙 아웃 물질을 포함하는 광 흡수 6"x6"x6" 박스 위에 배치될 때 스펙트럼 성분이 포함된 상태와 스펙트럼 성분이 제외된 상태를 갖는 30%, 20%, 10%, 7%, 5%, 및 2% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, Minolta CM-508d 분광광도계를 이용하여 주된 발광 면적(라이트가이드로부터 방출된 전체 광의 80%보다 큰 것을 포함하는 면적) 내에서 측정되는 라이트가이드의 확산 반사율은 내부 벽 상에 Edmund Optics Inc.로부터의 광 흡수 블랙 아웃 물질(Light Absorbing Black-Out Material)을 포함하는 광 흡수 6"x6"x6" 박스 위에 배치될 때 스펙트럼 성분이 포함된 상태와 스펙트럼 성분이 제외된 상태를 갖는 30%, 20%, 10%, 7%, 5%, 및 2% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
다른 실시예에 있어서, BYK Gardner 헤이즈 미터로 측정된 광 방출 영역, 광 혼합 영역, 및 라이트가이드 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 내에서 측정된 라이트가이드의 평균 투명도는 70%, 80%, 88%, 92%, 94%, 96%, 98%, 및 99% 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
필름을 통과하여(두께 방향으로) 광의 투과를 결정할 수 있는 팩터들은 고유 물질 흡수, 굴절률(프레넬 반사들로 인한 광 손실), 입자들로부터의 산란(굴절, 반사, 또는 회절) 또는 볼륨 내의 또는 표면 또는 계면 상의 특징부들(사이즈, 형상, 스페이싱, 필름 평면과 평행한 2개의 직교 방향들로 입자들의 전체 수 또는 밀도 및 필름과 직교하는 평면), 다른 물질들(추가 층들, 클래딩들, 접착제들 등)로 인한 흡수/산란/반사/굴절, 반사 방지 코팅들, 표면 릴리프 특징부들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드에 대한 박막의 이용은 필름의 두께가 감소될 때 더 많은 도파로 모드들이 광 추출 특징부에 도달할 것이기 때문에 광 추출 특징부들의 사이즈의 감소를 가능하게 한다. 얇은 라이트가이드에서, 모드들의 오버랩은 도파로의 두께가 감소될 때 증가된다.
일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 두께 방향으로 그레이디드 굴절 프로파일을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드 영역 또는 라이트가이드의 두께이다 10 마이크론보다 작다. 추가 실시예에 있어서, 라이트가이드 영역의 두께는 10 마이크론보다 작고 라이트가이드는 단일 모드 라이트가이드이다.
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 광학 엘리먼트, 광학 필름, 코어 층, 클래딩 층, 및 광학 접착제 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 이용된 광 투과 물질은 관심 파장 범위에 대한 50, 100, 200, 300, 400, 및 500 dB/km 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 광학 흡수(dB/km)를 갖는다. 광학 흡수 값은 관심 범위 전역의 파장들 모두 또는 관심 파장들 전역의 평균 값에 대한 것일 수 있다. 광 투과 물질을 통한 높은 투과를 위한 관심 파장 범위는 광원 출력 스펙트럼, 발광 디바이스 출력 스펙트럼, 광학 기능성 요건들(예를 들어 카메라들, 모션 검출기들 등에 대한 IR 투과), 또는 그 일부 병합을 커버할 수 있다. 관심 파장 범위는 400nm - 700nm, 300nm - 800nm, 300nm - 1200nm, 300nm - 350nm, 300 - 450nm, 350nm - 400nm, 400nm - 450nm, 450nm - 490nm, 490nm - 560nm, 500nm - 550nm, 550nm - 600nm, 600nm - 650nm, 635nm - 700nm, 650nm - 700nm, 700nm - 750nm, 750nm - 800nm, 및 800nm - 1200nm 그룹으로부터 선택된 파장 범위일 수 있다.
광 투과 물질을 통과하여 진행하는 콜리메이팅된 광은 산란(산란 손실 계수), 흡수(흡수 계수), 또는 산란 및 흡수(감쇠 계수)의 병합으로 인해 물질을 통과한 후에 세기가 감소될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드의 코어 물질은 400 나노미터에서 700 나노미터까지의 가시 파장 스펙트럼에 걸쳐서 0.03 cm-1, 0.02 cm-1, 0.01 cm-1, 및 0.005 cm-1 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 콜리메이팅된 광에 대한 평균 흡수 계수를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드의 코어 물질은 400 나노미터에서 700 나노미터까지의 가시 파장 스펙트럼에 걸쳐서 0.03 cm-1, 0.02 cm-1, 0.01 cm-1, 및 0.005 cm-1 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 콜리메이팅된 광에 대한 평균 산란 손실 계수를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드의 코어 물질은 400 나노미터에서 700 나노미터까지의 가시 파장 스펙트럼에 걸쳐서 0.03 cm-1, 0.02 cm-1, 0.01 cm-1, 및 0.005 cm-1 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 콜리메이팅된 광에 대한 평균 감쇠 계수를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 적외광을 수신하도록 배치되고 콜리메이팅된 광에 대한 코어 층 또는 클래딩 층의 흡수 계수, 산란 손실 계수, 및 감쇠 계수 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 평균은 700 나노미터에서 900 나노미터까지의 파장 스펙트럼에 걸쳐서 0.03 cm-1, 0.02 cm-1, 0.01 cm-1, 및 0.005 cm-1 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 UV 및 블루 영역에서 저흡수를 갖고 라이트가이드는 형광체(phosphor) 필름 또는 파장 변환 엘리먼트를 더 포함한다. 블루 또는 UV 광원 및 화이트 광의 발생을 위한 라이트가이드의 출력 표면 근방의 파장 변환 엘리먼트를 이용함으로써, 광 투과 물질은 매우 높은 블루 또는 UV 광 투과에 최적화될 수 있다. 이것은 예를 들어 그린 및 레드 파장 영역들에서 높은 흡수 계수들을 갖는 것들을 포함하기 위해 라이트가이들에 적당한 물질들의 범위를 증가시킬 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 디스플레이 기술에 대한 기판이다. 다양한 고성능 필름들은 충분한 기계적 및 광학 특성들을 갖는 것으로 디스플레이 산업계에 알려져 있다. 이들은 폴리카보네이트, PET, PMMA, PEN, COC, PSU, PFA, FEP, 및 블렌드들과 다층 컴포넌트들로 제조된 필름들을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 필름이 생산을 위한 기판으로서 이용되거나 OLED 디스플레이, MEMs 기반 디스플레이, 폴리머 필름 기반 디스플레이, 쌍안정 디스플레이, 전기 영동 디스플레이, 전기 변색 디스플레이, 전기 광학 디스플레이, 수동 매트릭스 디스플레이, 또는 폴리머 기판들을 이용하여 생산될 수 있는 다른 디스플레이와 같은 디스플레이를 위한 기판으로서 이용되기 전에 또는 후에 필름의 라이트가이드 영역에 형성된다.
광 투과 물질의 굴절률
일 실시예에 있어서, 라이트가이드의 코어 물질은 고굴절률을 갖고 클래딩 물질은 저굴절률을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 코어는 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 및 3.0 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 굴절률(nD)을 갖는 물질로 형성된다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 물질의 굴절률(nD)은 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 및 2.5 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드의 코어 영역은 0.1, 0.05, 0.02, 0.01, 0.005, 및 0.001 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 2개 이상의 직교 방향들로의 굴절률 차이를 갖는 물질을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 투과 물질은 저굴절률 복굴절을 갖는 반결정질이다. 다른 실시예에 있어서, 광 투과 물질은 실질적으로 비정질이고 저응력 유도 복굴절을 갖는다.
실시예 내에서 이용되는 코어 또는 클래딩 또는 다른 광 투과 물질은 열가소성 수지, 열경화성 수지, 고무, 폴리머, 실리콘 또는 다른 광 투과 물질일 수 있다. 광학 생성물들은 고굴절률 (메트)아크릴레이트 모노머들과 같은 모노머들, 할로겐화 모노머들, 및 이 기술 분야에 알려진 것과 같은 다른 고굴절률 굴절 모노머들을 포함하는 고굴절률 물질들로부터 조제될 수 있다. 이들 및 다른 것들과 같은 고굴절률 물질들은 예를 들어 미국 특허 번호 제4,568,445호; 제4,721,377호; 제4,812,032호; 제5,424,339호; 제5,183,917호; 6,541,591호; 제7,491,441호; 제7297810호, 제6,355,754호, 제7,682,710호; 제7,642,335호; 제7,632,904호; 제7,407,992호; 제7,375,178호; 제6,117,530호; 제5,777,433호; 제6,533,959호; 제6,541,591호; 제7,038,745호 및 미국 특허 출원 번호 제11/866521호; 제12/165765호; 제12/307,555호; 및 제11/556,432호에 개시되어 있다. 미국 특허 출원 일련 번호 제12/608,019호에 개시되어 있는 것들과 같은 고굴절률 압력 감지 접착제들은 코어 층 또는 층 컴포넌트로서 이용될 수도 있다.
저굴절률 물질들은 졸 겔들, 플루오로폴리머들, 플루오르화 졸 겔들, PMP, 및 제7,575,847호에 개시된 것들과 같은 플루오로폴리에테르 우레탄들과 같은 다른 물질들, 및 미국 특허 출원 번호 제11/972034호; 제12/559690호; 제12/294694호; 제10/098,813호; 제11/026,614호; 및 미국 특허 번호 제7,374,812호; 제7,709,551호; 제7,625,984호; 제7,164,536호; 제5,594,830호 및 제7,419,707호에 기재된 것들과 다른 저굴절률 물질을 포함한다.
나노입자들과 같은 물질들(예를 들어 이산화 티탄, 및 다른 산화물들), 블렌드들, 합금들, 도핑, 졸 겔, 및 다른 기술들은 물질의 굴절률을 감소시키거나 증가시키는데 이용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 영역의 굴절률 또는 위치는 환경적 변화들 또는 제어된 변화들에 응답하여 변한다. 이 변화들은 전류, 전자장, 자장, 온도, 압력, 화학 반응, 입자들 또는 물질들의 움직임(전기 영동 또는 전기 습윤와 같은), 광학 조사, 중력장에 대한 물체의 방위, MEMS 디바이스들, MOEMS 디바이스들, 및 스마트 물질들에 알려진 것들과 같은 기계적, 전기적, 광학적 또는 물리적 특성들을 변경하기 위한 다른 기술들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 인가된 전압 또는 전자장에 응답하여 라이트가이드로부터 다소의 광을 결합한다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드를 포함하며, 여기서 라이트가이드의 특성들(라이트가이드의 위치와 같은)은 미국 특허 출원 일련 번호 제12/511693호; 제12/606675호; 제12/221606호; 제12/258206호; 제12/483062호; 제12/221193호; 제11/975411호, 제11/975398호; 제10/31/2003호; 제10/699,397호 및 미국 특허 번호 제7,586,560호; 제7,535,611호; 제6,680,792호; 제7,556,917호; 제7,532,377호; 및 제7,297,471호에 개시된 MEMs 타입 디스플레이들 및 디바이스들에 통합되어 있는 것들과 같은 라이트가이드로부터 다소의 광을 결합하기 위해 변한다.
라이트가이드의 에지들
일 실시예에 있어서, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 에지들은 코팅되고, 정반사 반사 물질, 부분적으로 확산 반사 물질, 또는 분산 반사 물질과 인접하여 결합 또는 배치된다. 이 일 실시예에 있어서, 라이트가이드 에지들은 나노사이즈 또는 마이크론사이즈 입자들 또는 광을 실질적으로 정반사하는 플레이크들을 포함하는 정반사 반사 잉크로 코팅된다. 다른 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트(고반사율을 갖는 정반사 다층 폴리머 필름과 같은)는 라이트가이드 에지에 가까이 배치되고, 에지로부터 광을 수신하고 그것을 반사하고 라이트가이드에서 다시 지향하도록 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드 에지들은 원형이고, 에지로부터 회절된 광의 퍼센티지는 감소된다. 원형 에지들을 달성하는 방법은 필름으로부터 라이트가이드를 절단하고 가공 파라미터들(절단 속도, 절단 빈도, 레이저 파워 등)의 제어를 통하여 에지 라운딩을 달성하기 위해 레이저를 이용한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드의 에지들은 테이퍼, 각진 톱니 모양이거나 또는 절단 또는 형성되어 결합 라이트가이드내로 진행되는 광원으로부터 광을 에지로부터 반사시켜 접힘 영역, 굽힘 영역, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 발광 디바이스의 광학 축을 향해 광원의 광학 축과 가까운 각으로 지향된다. 추가 실시예에 있어서, 2개 이상의 광원들은 접힘 또는 굽힘 영역, 라이트가이드 영역, 라이트가이드 영역, 또는 발광 디바이스의 광학 축을 향해 광원의 광학 축과 가까운 각으로 광원으로부터 광의 부분이 지향되는 제 1 및 제 2 반사 표면들을 포함하는 각각의 2개의 광원에 대해 광 방향전환 영역들을 포함하는 2개 이상의 결합 라이트가이드로 각각의 한 쌍의 광이 배치된다. 일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들, 라이트가이드, 광 혼합 영역, 또는 라이트가이드 영역의 하나 이상의 에지들은 영역에서 필름의 2개 이상의 표면 사이의 교차 영역에서 곡선형 또는 아치형 프로파일을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 영역에서 에지들은 날카로운 코너 대신에 곡선형 프로파일을 가져서 영역 가까이 광의 추출 및 회절 효과들을 감소시킨다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 영역들의 에지들은 진행되는 광에 회절 엘리먼트들로서 행할 수 있는 코너를 제거하기 위한 반원호와 같은 원형 절단 에지들이다. 매우 얇은 라이트가이드들(예를 들어, 150 마이크론 두께보다 작음)은 날카로운 코너에 직면할 때 광을 회절시키는데 높은 가능성을 갖는다. 원형 코너들은 예를 들어 원형 에지로 재응고되는 용해된 에지를 남겨두기 위해 아크릴 필름을 레이저 절단함으로써 달성할 수 있다.
라이트가이드의 표면들
일 실시예에 있어서, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 적어도 하나의 표면은 코팅되고, 정반사 반사 물질, 부분적으로 확산 반사 물질, 또는 분산 반사 물질과 인접하여 결합 또는 배치된다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 라이트가이드 표면은 나노사이즈 또는 마이크론사이즈 입자들 또는 광을 실질적으로 정반사하는 플레이크들을 포함하는 정반사 반사 잉크로 코팅된다. 다른 실시예에 있어서, 광 반사 엘리먼트(고반사율을 갖는 정반사 다층 폴리머 필름과 같은)는 발광 표면과 대향하는 라이트가이드 표면 가까이 배치되고, 표면으로부터 광을 수신하고 그것을 반사하고 라이트가이드에서 다시 지향하도록 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 라이트가이드 또는 라이트가이드와 결합된 컴포넌트의 외부 표면은 지문의 출현을 감소시키기 위해 마이크로구조를 포함한다. 이러한 마이크로구조들은 미국 특허 출원 일련 번호 제12/537,930호에 기재된 디스플레이들의 하드코팅 분야 및 실시예에 알려져 있다.
라이트가이드의 형상
일 실시예에 있어서, 라이트가이드 형상 또는 라이트가이드 표면의 적어도 하나의 부분은 실질적으로 평면, 곡선, 원통형, 실질적으로 평면 필름으로부터 형성된 형상, 구형, 부분적으로 구형, 각진, 꼬임, 둥근, 2차 곡면, 회전 타원체, 직육면체, 평행 육면체, 삼각형 프리즘, 직사각형 프리즘, 타원형, 난형, 콘 피라미드, 테이퍼드 삼각형 프리즘, 파형 형상, 및 다른 공지된 기하학적 솔리드들 또는 형상들 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 가열 성형 또는 다른 형성 기술에 의해 형상에 형성되는 필름이다. 다른 실시예에 있어서, 필름 또는 필름의 영역은 적어도 하나의 방향으로 테이퍼진다. 추가 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 복수의 라이트가이드들 및 물리적으로 결합 또는 함께 배열된 복수의 광원들(예를 들어, 1x2 어레이로 타일드된 것과 같은)을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 필름의 라이트가이드 영역을 포함하거나 또는 실질적으로 직사각형, 사각형, 원형, 도넛 형상(내부 영역에 구멍을 갖는 타원형), 타원형, 직선 스트립, 및 튜브(원형, 직사각형, 다각형, 또는 다른 단면 형상을 가짐)이다. 일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 스탬프, 굽힘, 접힘 또는 다른 컴포넌트와 상대적인 위치를 유지하는데 지원하는 하나 이상의 공간(예를 들어, 결합 라이트가이드들, 라이트가이드 영역, 또는 광 혼합 영역과 같은)에서 재형상되거나 또는 다른 컴포넌트(예를 들어 제한없이 하우징, 프레임, 광 입력 커플러, 디바이스 하우징과 같은)에 그것을 부착하거나 그것을 가이드한다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 실린더의 내부를 향하는 짧은 에지에 필름으로부터 분기되는 결합 라이트가이드 스트립들을 포함하는 중공 원통형 튜브에 필름으로부터 형성되는 라이트가이드를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 필름으로 절단된 결합 라이트가이드를 갖는 필름 라이트가이드를 포함하여 라이트가이드 영역과의 결합이 잔존하고, 중심 스트립은 라이트가이드와 광학적으로 결합되지 않고 중심 스트립 영역 또는 스트립에 가까운 라이트가이드 영역에 가까운 적어도 하나의 방향으로 증가된 세기를 갖는 스파인을 제공한다. 추가 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 배열된 광 입력 커플러들을 갖는 라이트가이드를 포함하여 라이트가이드의 에지의 중심 영역에 광원이 배치되고, 광 입력 커플러(또는 그 컴포넌트)는 에지 이상 연장될 수 없고 1x2, 2x2, 2x3, 3x3 이상의 어레이 중 적어도 하나에 라이트가이드들을 타일드할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 발광 라이트가이드들을 포함하며, 여기서 발광 표면에 따른 방향 중 적어도 하나의 라이트가이드 사이의 분리는 10mm, 5mm, 3mm, 2mm, 1mm 및 0.5mm 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 단일 접힘 또는 라이트가이드의 에지에 가까운 굽힘을 포함하여 라이트가이드는 그 아래 또는 위로 접힌다. 이 실시예에 있어서, 라이트가이드의 에지에서 통상적으로 손실이 있을 수 있는 광은 접힘 또는 굽힘 후에 라이트가이드로부터 더 추출될 수 있어 라이트가이드 또는 디바이스의 광학 효율을 증가시킨다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드에 광 추출 특징부들은 접힘 또는 굽힘 후에 라이트가이드 내에 광의 광학 경로에 배치되고, 휘도, 휘도 균일성, 색 균일성, 광학 효율, 및 이미지 또는 로고 선명도 또는 해상도 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 증가시키는 광 추출 특징부들을 제공한다.
라이트가이드 내의 후면 주변에 에지들의 접힘
일 실시예에 있어서, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 및 결합 라이트가이드들 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에지는 그 자체로 접히거나 또는 굽혀지고, 라이트가이드, 라이트가이드 영역 또는 결합 라이트가이드와 광학적으로 결합되어 에지 영역이 시작되는 부분은 에지 영역으로부터 떨어져 있는 방향으로 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 결합 라이트가이드 내의 후면에 결합된다. 에지 영역들은 PSA 또는 다른 접착제와 같은 접착제, 열적 결합, 또는 라이트가이드, 라이트가이드 영역 또는 결합 라이트가이드 상의 후면에 기타 광학적인 결합을 이용하여 부착될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드의 에지 영역들이 접힘으로써 라이트가이드 내의 후면에 필름의 에지가 정상적으로 나갈 수 있고, 시스템의 광학 효율을 증가시킨다.
다른 실시예에 있어서, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 결합 라이트가이드의 두께는 에지 근처 영역에서 광 방출 영역 또는 라이트가이드 영역에서 라이트가이드의 평균 두께보다 얇다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 결합 라이트가이드의 두께는 광 방출 영역 또는 라이트가이드 영역에서 라이트가이드의 평균 두께의 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 및 5% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 결합 라이트가이드의 두께는 에지 근처 영역에서 테이퍼진다. 일 실시예에 있어서, 에지 근처 영역에서 두께를 테이퍼링함으로써, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 표면과 광학적으로 결합될 때 라이트가이드 내의 후면에 결합되기 위해 더 많은 광을 허용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 입력 커플러로 광을 지향시키도록 배치된 광의 발광 플럭스에 의해 나누어진 광 방출 영역에서 발광 디바이스를 나가는 광의 발광 플럭스로서 정의되는 50%, 60%, 70%, 80%, 및 90% 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 광학 효율을 갖는다.
다른 실시예에 있어서, 광원 또는 광 입력 커플러로부터 직접 광을 수신하도록 배치되지 않는 라이트가이드의 에지 영역은 광 출력 표면을 제조하기 위해 접히거나 또는 굽혀지는 결합 라이트가이드들을 포함하는 광 출력 커플러로 형성 또는 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 광 출력 표면은 동일한 라이트가이드 또는 필름, 또는 제 2 라이트가이드 또는 필름에 대해 광 입력 커플러의 광 입력 표면에 광학적으로 결합되거나 또는 근방에 배치된다. 이 실시예에 있어서, 라이트가이드의 에지에 도달하는 광은 라이트가이드 내의 후면에 광을 지향하고 광을 재이용하기 위해 접혀지거나 굽혀진 결합 스트립들로 결합될 수 있다.
라이트가이드의 에지로 절단된 반사 특징부들
일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드의 하나 이상의 영역들은 전반사에 의해 라이트가이드 내의 후면에 제 1 각의 범위내로 광을 반사하기 위해 배치된 반사 특징부들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 반사 특징부들은 각진 특징부들, 삼각 특징부들, 실질적으로 90 도의 정점 각을 갖는 삼각 특징부들, 호들, 반원의 호들, 아치형 및 직선 특징부들을 갖는 형상들, 다면 형상들, 및 다각형 형상들 그룹으로부터 선택된 에지를 따라 절단된 하나 이상의 형상 특징부들이다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 한측을 따라 배치된 광 입력 커플러 및 90 도 정점 각을 갖는 대향 측면의 필름에서 복수의 "지그-재그(zig-zagged)" 각진 컷들을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 대향 측면으로부터 약 0 도에서 직접적으로 각진 컷들로 도달하는 필름 내의 광은 실질적으로 라이트가이드 내의 후면에 역반사될 수 있다. 각진 컷들의 형상, 각, 굴절률 및 위치는 라이트가이드 내의 후면에 반사된 광의 각의 범위 및 퍼센티지에 영향을 준다. 컷들은 "마이크로-컷들"일 수 있어 실질적으로 필름 기반 라이트가이드의 측방 거리를 연장하지 않는다. 일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드에 진행되는 광의 광학 축은 x 방향이고, 반사 특징부들의 정점 각은 90 도이므로 광 추출 표면 특징부들에 의해 추출되지 않는 광의 반사율은 최대가 되고 재이용되는 광 방출 영역을 향해 후면으로 지향된다. 다른 면 형상들 또는 곡선 형상들도 에지로부터 절단되어 소망의 반사 또는 광 투과 특성을 달성할 수 있다.
라이트가이드 물질
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 적어도 하나의 광 투과 물질로 형성되는 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 적어도 하나의 코어 영역 및 적어도 하나의 클래딩 영역을 포함하고, 적어도 하나의 광 투과 물질을 각각 포함하는 필름이다. 일 실시예에 있어서, 코어 물질은 실질적으로 플렉서블(고무 또는 접착제 등)하고, 클래딩 물질은 증가된 굴곡 탄성률, 증가된 충격 세기, 증가된 인열 저항, 및 구성 엘리먼트에 대한 증가된 스크래치 저항 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 지원하고 제공한다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 물질은 실질적으로 플렉서블하고(고무 또는 접착제 등), 코어 물질은 증가된 굴곡 탄성률, 증가된 충격 세기, 증가된 인열 저항, 및 구성 엘리먼트에 대한 증가된 스크래치 저항 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 유지하고 제공한다.
실시예에서 이용되는 광 투과 물질은 열가소성, 열경화성, 고무, 폴리머, 고투과 실리콘, 유리, 복합체, 합금, 블렌드, 실리콘, 다른 광 투과 물질, 또는 그 병합일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스의 컴포넌트 또는 영역은 셀룰로오스 유도체(예를 들어, 에틸셀룰로오스 및 시아노에틸셀룰로오스과 같은 셀룰로오스 에테르들, 셀룰로오스 아세테이트와 같은 셀룰로오스 에스테르들), 아크릴 수지들, 스티렌계 수지들(예를 들어, 폴리스티렌), 폴리비닐-시리즈 수지들(예를 들어, 폴리(비닐 아세테이트)과 같은 폴리(비닐에스테르), 폴리(비닐클로라이드)와 같은 폴리(비닐할라이드), 폴리비닐알킬에테르들 또는 폴리(비닐메틸에테르)와 같은 폴리에테르-시리즈 수지들, 폴리(비닐이소부틸에테르) 및 폴리(비닐 t-부틸에테르)), 폴리카보네이트-시리즈 수지들(예를 들어, 비스페놀 A-형 폴리카보네이트와 같은 방향족 폴리카보네이트들), 폴리에스테르-시리즈 수지들(예를 들어, 호모폴리에스테르들, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리알킬렌테레프탈레이트들, 폴리알킬렌 테레프탈레이트들과 상응하는 폴리알킬렌 나프탈레이트들; 주성분으로서 알킬렌테레프탈레이트 및/또는 알킬렌나프탈레이트를 함유하는 코폴리에스테르들; 폴리카프로락톤과 같은 락톤들의 호모폴리머들), 폴리아미드-시리즈 수지(예를 들어, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 610), 우레탄- 시리즈 수지들(예를 들어, 열가소성 폴리우레탄 수지들), 수지들을 형성하는 모노머들의 코폴리머들(예를 들어, 메틸메타크릴레이트-스티렌 코폴리머(MS 수지), 아크릴로니트릴-스티렌 코폴리머(AS 수지), 스티렌-(메타)아크릴산 코폴리머, 스티렌-말레산 무수물 코폴리머 및 스티렌-부타디엔 코폴리머, 비닐아세테이트-비닐클로라이드 코폴리머, 비닐알킬에테르-말레산 무수물 코폴리머와 같은 스티렌계 코폴리머들) 그룹으로부터 선택된 광 투과 물질을 포함한다. 대안으로, 코폴리머는 랜덤 코폴리머, 블록 코폴리머, 또는 그래프트 코폴리머 중 어느 하나일 수 있다.
유리를 포함하는 라이트가이드 물질
일 실시예에 있어서, 결합 라이트가이드들은 유리 물질을 포함하는 코어 물질을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 유리 물질은 퓨즈드 실리카(fused silica), 자외선 그레이드 퓨즈드 실리카(Dayoptics Inc.의 JGS1, Heraeus Quartz America, LLC.의 Suprasil® 1 및 2, Saint-Gobain Quartz PLC의 Spectrosil® A 및 B, 및 Corning Incorporated의 Corning 7940, Dynasil Corporation의 Dynasil® 합성 퓨즈드 실리카(Synthetic Fused Silica) 1100 및 4100), 광학 그레이드 퓨즈드 석영, 풀 스펙트럼 퓨즈드 실리카, 보로실리케이트 유리, 크라운 유리, 및 알루미노보로실리케이트 유리 그룹으로부터 선택된 하나이다.
다른 실시예에 있어서, 코어 물질은 코팅되고, 에지, 상부 표면, 및 하부 표면 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 도포된 유기 물질을 갖는 유리를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 유리 상의 코팅은 클래딩 영역을 제공하는 것, 충격 저항을 증가시키는 것, 증가된 유연성을 제공하는 것 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 기능한다. 다른 실시예에 있어서, 유리, 폴리머 물질, 또는 고무 물질을 포함하는 결합 라이트가이드들은 제 1 방향으로 접히기 전에 그들의 유리 전이 온도 또는 VICAT 연화점보다 높은 온도에서 가열된다.
다층 라이트가이드
일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 적어도 2개의 층들 또는 코팅들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 층들 또는 코팅들은 코어 층, 클래딩 층, 타이 층(2개의 다른 층들의 접착력을 촉진함), 휨 세기를 증가시키는 층, 충격 세기를 증가시키는 층(예를 들어, Izod, Charpy, Gardner과 같은), 및 캐리어층 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로서 기능한다. 추가 실시예에 있어서, 적어도 하나의 층 또는 코팅은 마이크로구조, 표면 릴리프 패턴, 광 추출 특징부들, 렌즈들, 또는 입사광의 부분을 라이트가이드내로부터 각도로 방향전환시키는 다른 비평탄 표면 특징부들을 포함하며, 그 결과 그것은 특징부 근방의 영역 내의 라이트가이드를 탈출한다. 예를 들어, 캐리어 필름은 열경화성 폴리카보네이트 수지를 수용하도록 배치된 엠보싱된 광 추출 특징부들을 갖는 실리콘 필름일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 캐리어 필름은 적어도 하나의 영역 내의 코어 물질과 접촉하여 제거된다. 예를 들어, 캐리어 필름은 엠보싱된 FEP 필름일 수 있고 열경화성 메타크릴레이트계 수지는 필름 상에 코팅되고 열, 광, 다른 방사선, 또는 그 병합에 의해 경화된다. 다른 실시예에 있어서, 코어 물질은 메타크릴레이트 물질을 포함하고, 클래딩은 실리콘 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 물질은 캐리어 필름 상에 코팅되고, 실질적으로 실리콘, PC, 또는 PMMA계 물질과 같은 코어 층 물질은 클래딩 물질 상에 코팅되거나 압출된다. 일 실시예에 있어서, 클래딩 층은 매우 얇아 코팅 라인에 그 자체를 지지하고, 따라서 캐리어 필름이 이용된다. 코팅은 예를 들어 캐리어 필름에 대향하는 측면 상에 표면 릴리프 특성들을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 2개의 클래딩 영역들 사이에 배치된 코어 물질을 포함하며, 여기서 코어 영역은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 또는 다른 비정질 폴리머를 포함하고, 라이트가이드는 제 1 곡률 반경 및 코어 영역에서 굽혀지고, 클래딩 영역은 굽힘 영역에서 파단되며, 여기서 동일한 코어 영역은 제 1 곡률 반경에서 굽혀질 때 50%보다 많은 클래딩 영역들 또는 층들 파단 없이 동일한 폴리메틸 메타크릴레이트를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 실질적으로 충격 모디파이어없이 PMMA 또는 폴리스티렌과 같은 제 1 두께의 실질적인 브리틀 물질의 양측에 배치된 연성 고분자 물질을 포함하고, 라이트가이드의 폴리머 파단 인성 또는 ASTM D4812 노치되지 않은(un-notched) Izod 충격 세기는 제 1 두께의 브리틀 물질의 단일층보다 크다.
열경화성 물질을 포함하는 코어 영역
일 실시예에 있어서, 열경화성 물질은 열가소성 필름 상에 코팅되며, 여기서 열경화성 물질은 코어 물질이고 클래딩 물질은 열가소성 필름 또는 물질이다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 열경화성 물질은 제 2 열경화성 물질을 포함하는 필름 상에 코팅되며, 여기서 제 1 열경화성 물질은 코어 물질이고 클래딩 물질은 제 2 열경화성 플라스틱이다.
일 실시예에 있어서, 일반적으로 몰딩 물질로서 이용되는 에폭시 수지는 에폭시 수지(A)로서 이용될 수 있다. 예들은 페놀 노볼락 에폭시 수지들 및 오쏘-크레솔 노볼락 에폭시 수지들 등의 페놀들 및 알데하이드들로부터 유래된 노볼락 수지의 에폭시화 생성물; 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 알킬-치환 비스페놀 등의 디글리시딜 에테르들; 디아미노디페닐메탄 및 에피클로로히드린을 갖는 이소시아누르산 등의 폴리아민의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜아민 에폭시 수지들; 과아세트산 등의 과산을 갖는 올레핀 결합의 산화에 의해 얻어지는 직쇄상 지방족 에폭시 수지들; 및 지환식 에폭시 수지들을 포함한다. 이들 수지들 중 임의의 2개 이상이 병합으로 이용될 수 있다. 열경화성 수지들의 예는 비스페놀 A 에폭시 수지들, 비스페놀 F 에폭시 수지들, 비스페놀 S 에폭시 수지들, 디글리시딜 이소시아누레이트, 및 트리글리시딜 이소시아누레이트, P(MMA-d8) 물질, 플루오르화 수지, 중수소화 폴리머, 폴리(플루오로알킬-MA), 폴리(중수소화 플루오로알킬-MA), 트리듀터로헥사플루오로부틸-펜타듀터로메타크릴레이트, 및 에폭시 수지로부터 유래된 트리아진을 더 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 열경화성 수지는 열경화성 실리콘 수지이다. 추가 실시예에 있어서, 열경화성 실리콘 수지 조성물은 축합 반응할 수 있는 치환기-함유 실리콘 화합물 및 첨가 반응할 수 있는 치환기-함유 실리콘 화합물을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 열경화성 실리콘 수지 조성물은 축합 반응할 수 있는 치환기-함유 실리콘 화합물로서 이중 말단 실라놀형 실리콘 오일; 알케닐기를 함유하는 실리콘 화합물; 첨가 반응할 수 있는 치환기-함유 실리콘 화합물로서 오가노하이드로겐실록산; 축합 촉매; 및 하이드로실릴화 촉매를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 열경화성 수지는 메틸페닐디메틸 코폴리머이거나 또는 미국 특허 7,551,830 등에 기재된 바와 같이 실리콘계 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 열경화성 수지는 분자당 평균 적어도 2개의 지방족 불포화 유기기 및 적어도 하나의 방향족기를 갖는 폴리디오가노실록산; (B) 분자당 평균 적어도 하나의 지방족 불포화 유기기 및 적어도 하나의 방향족기를 갖는 분기상 폴리오가노실록산; (C) 분자당 평균 적어도 2개의 실리콘 결합 히드로겐 원자 및 적어도 하나의 방향족기를 갖는 폴리오가노히드로겐실록산,(D) 히드로실릴화 촉매, 및 (E) 실릴화 아세틸렌 억제제를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 열경화성은 미국 특허 출원 일련 번호 제12/085422호 및 제11/884612호에 개시된 것과 같은 실리콘, 폴리실록산, 또는 실세스퀴옥산 물질을 포함한다.
추가 실시예에 있어서, 열경화성 물질은: 주쇄에서 킹크 구조를 갖는 적어도 방향족 또는 지환식 구조를 함유하고 주쇄의 하나 또는 양쪽 말단에 도입된 하나 또는 2개의 열적 가교성 반응기들을 갖는 액정 열경화성 올리고머; 그 양쪽 말단에 열적 가교성 반응기들을 갖는 가교제 또는 에폭시 화합물 중 어느 하나 또는 둘 모두; 및 유기 솔벤트를 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 열경화성 조성물은 알루미노실록산, 양쪽 말단에 실라놀기를 함유하는 실리콘 오일, 에폭시 실리콘, 및 실리콘 엘라스토머 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다. 이 열경화성 조성물에 있어서, 알루미노실록산 및/또는 양쪽 말단에 실라놀기를 함유하는 실리콘 오일, 및 에폭시 실리콘의 고반응성 에폭시기의 히드록실기의 각각은 히드로실릴화 반응에 의해 실리콘 엘라스토머가 가교되는 동시에 반응하고 가교한다고 생각된다. 다른 실시예에 있어서, 열경화성은 광중합성 조성물이다. 다른 실시예에 있어서, 광중합성 조성물은 실리콘-결합 하이드로겐 및 지방족 불포화를 포함하는 실리콘-함유 수지, 화학 방사선에 의해 활성화되는 제 1 금속-함유 촉매, 및 화학 방사선이 아닌 열에 의해 활성화되는 제 2 금속-함유 촉매를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 열경화성 수지는 실세스퀴옥산 유도체 또는 Q-함유 실리콘을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 열경화성 수지는 미국 특허 출원 번호 제12/679749호, 제12/597531호, 제12/489881호, 제12/637359호, 제12/637359호, 제12/549956호, 제12/759293호, 제12/553227호, 제11/137358호, 제11/391021호, 및 제11/551323호에 개시된 것들과 같은 실질적으로 고투과를 갖는 수지이다.
일 실시예에 있어서, 코어 영역용 라이트가이드 물질은 -100, -110, -120, -130, -140, -150 ℃ 그룹으로부터 선택된 것보다 작은 유리 전이 온도를 갖는 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드의 코어 영역용 물질은 2.8, 2, 1.8, 1.6, 1.5, 1.2, 1, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0.1, 0.08, 0.06, 및 0.04 킬로파스칼 그룹으로부터 선택된 것보다 작은 영률을 갖는 물질을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 저영률 및/또는 저유리 전이 온도를 갖는 물질은 예를 들어, 상대 위치 유지 엘리먼트를 이용할 때 제한되지 않는 것과 같이 결합 라이트가이드들을 접을 때 찢어지거나 절단되는 것을 감소하기 위해 이용된다.
추가 실시예에 있어서, 라이트가이드는 발광 디바이스의 엘리먼트(코팅된 캐리어 필름, 광학 필름, LCD에서 후방 편광자, 휘도 향상 필름, 알루미늄을 포함하는 얇은 시트와 같은 열 전이 엘리먼트, 또는 백색 반사기 필름) 상에 코팅되는 열경화성 수지를 포함하고, 그 후에 경화 또는 열경화된다.
접착성을 갖는 라이트가이드 물질
다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 발광 디바이스의 적어도 하나의 엘리먼트(코팅된 캐리어 필름, 광학 필름, LCD에서 후방 편광자, 휘도 향상 필름, 라이트가이드의 다른 영역, 결합 라이트가이드, 알루미늄을 포함하는 얇은 시트와 같은 열 전이 엘리먼트, 또는 백색 반사기 필름)에 대한 화학적 부착, 분산 부착, 정전기 부착, 확산 부착, 및 기계적 부착 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 갖는 물질을 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 코어 물질 중 적어도 하나 또는 라이트가이드의 클래딩 물질은 접착제 물질이다. 추가 실시예에 있어서, 코어 물질, 클래딩 물질, 및 라이트가이드의 클래딩 물질에 배치되는 물질 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 압력 감지 접착제, 접촉 접착제, 핫 접착제, 건조 접착제, 다중 반응성 접착제, 단일 반응성 접착제, 천연 접착제, 및 합성 접착제 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다. 추가 실시예에 있어서, 제 1 결합 라이트가이드의 제 1 코어 물질은 제 1 코어 물질, 제 2 코어 물질, 또는 그 병합의 접착성에 의해 제 2 결합 라이트가이드의 제 2 코어 물질에 접착된다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 결합 라이트가이드의 클래딩 물질은 클래딩 물질의 접착성에 의해 제 2 결합 라이트가이드의 코어 물질에 부착된다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 결합 라이트가이드의 제 1 클래딩 물질은 제 1 클래딩 물질, 제 2 클래딩 물질, 또는 그 병합의 접착성에 의해 제 2 결합 라이트가이드의 제 2 클래딩 물질에 접착된다. 일 실시예에 있어서, 코어 층은 접착제이고, 클래딩 층, 제거가능 유지층, 보호 필름, 제 2 접착제층, 폴리머 필름, 금속 필름, 제 2 코어 층, 로우 컨택 에어리어 커버, 및 평탄화층 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 코팅된다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 물질 또는 코어 물질은 접착제 특성을 갖고, 예를 들어 클래딩 층, 코어 층, 로우 컨택 에어리어 커버, 회로 보드, 또는 하우징 등의 제한없이 발광 디바이스의 엘리먼트에 부착될 때 밴드폭 당 8.929, 17.858, 35.716, 53.574, 71.432, 89.29, 107.148, 125.006, 142.864, 160.722, 178.580 킬로그램 그룹으로부터 선택된 것보다 큰 ASTM D3330 박리 세기를 갖는다.
다른 실시예에 있어서, 타이 층, 프라이머, 또는 코팅은 코어 물질 및 클래딩 물질, 라이트가이드 및 하우징, 발광 디바이스의 코어 물질 및 엘리먼트, 발광 디바이스의 클래딩 물질 및 엘리먼트 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 사이의 접착성을 촉진시키기 위해서 이용된다. 일 실시예에 있어서, 타이 층 또는 코팅은 디메틸 실리콘 또는 그 변형 및 솔벤트를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 타이 층은 기판 물질들을 갖는 브리지 페닐실록산계 실리콘들에 이용되는 것과 같은 페닐계 프라이머를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 타이 층은 플래티늄-촉매화, 플라스틱 필름 기판들 및 실리콘 압력 감지 접착제들을 결합하기 위해 이용되는 것과 같은 추가-경화 실리콘 프라이머를 포함한다.
추가 실시예에 있어서, 코어 물질 또는 클래딩 물질의 적어도 하나의 영역은 접착제 특성을 갖고, 코어 또는 클래딩 물질의 제 2 영역에 광학 결합되어 계를 통한 ASTM D1003 시감 투과율은 그들 사이에 배치되는 에어 갭을 갖는 동일한 영역에서 동일한 2개의 물질을 통한 투과보다 큰 1%, 2%, 3%, 및 4% 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
필름 또는 라이트가이드의 최외각 표면
일 실시예에 있어서, 필름의 최외각 표면, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역은 클래딩, 의류 또는 실내 장식의 표면 텍스처와 어울리거나 부드러운 느낌을 시뮬레이션하기 위한 표면 텍스처, 광 추출 특징부들(마이크로렌즈 어레이와 같은)로부터의 광을 평행하게 하기 위한 굴절 엘리먼트, 접착제층, 제거가능 백킹 물질, 반사 방지 코팅, 방현 표면, 및 고무 표면 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
필름 기반 라이트가이드 또는 발광 필름의 최외각 표면에 표면 릴리프
일 실시예에 있어서, 필름의 최외각 표면, 라이트가이드, 발광 필름, 광 방향전환 엘리먼트, 또는 발광 디바이스는 표면 릴리프 특징부들을 포함하고 표면의 ASTM D523-89 60 도 광택은 100, 50, 25, 및 15 그룹으로부터 선택된 적어도 하나보다 작다. 일 실시예에 있어서, 외부 표면에 광택은 표면을 강조하는 주위의 글레어 광 세기를 감소시킨다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 2 광택 단위의 일정한 저광택을 갖는 최외각 표면을 갖는 라이트가이드를 포함한다. 이 라이트가이드가 매트를 갖는 벽 또는 약 2 광택 단위의 광택으로 분산된 표면에 배치될 때, 가시광선 고투과율로 실질적으로 투명 또는 반투명한 라이트가이드는 최외각 표면의 광택의 매칭에 의한 광원으로부터 글레어 각에서도 거의 비가시적이다. 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 실질적으로 조명 기구에 장착된 벽과 같은 적용의 오프 상태에서 가시도가 작다. 일 실시예에 있어서, 작은 광택을 갖는 최외각 표면은 방현 필름의 표면, 엠보싱된 필름, 클래딩 층, 광 방향전환 엘리먼트, 광 터닝 광학 엘리먼트, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트, 라이트가이드, 코어 영역(코어 영역의 측면에 클래딩 표면이 없는 경우), 광 방향전환 엘리먼트, 발광 디바이스 커버, 렌즈, 또는 하우징 엘리먼트이다.
일 실시예에 있어서, 필름의 최외각 표면, 라이트가이드, 발광 필름, 광 방향전환 엘리먼트, 또는 발광 디바이스는 50, 70, 90, 100, 및 110 그룹으로부터 선택된 적어도 하나보다 큰 ASTM D523-89 60 도 광택을 갖는다. 이 실시예에 있어서, 고광택은 윈도우, 유리 파티션, 금속 표면 등과 같은 광택있는 표면과 어울릴 수 있어 글레어 각들의 오프 상태에서 가시도가 작다. 다른 실시예에 있어서, 키트는 발광 디바이스 및 발광 디바이스의 최외각 표면의 영역과 다른 광택 레벨을 갖는 하나 이상의 필름들을 포함하여 신규 최외각 표면을 위한 광택 레벨을 선택하기 위해 발광 디바이스의 최외각 표면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 정확한 광택 래벨을 갖는 필름은 발광 디바이스와 인접한 벽의 광택 레벨과 어울리도록 선택할 수 있다.
광 추출 방법(LIGHT EXTRACTION METHOD)
일 실시예에 있어서, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 및 광 방출 영역 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 적어도 하나의 광 추출 특징부 또는 영역을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 방법은 코어 영역, 라이트가이드 영역, 또는 코어 영역 또는 라이트가이드 영역에 효과적으로 결합된 물질에 광 추출 특징부를 효과적으로 결합하는 것을 포함한다. 영역에 광 추출 특징부를 효과적으로 결합하는 것(operatively coupling)은 영역의 표면 또는 영역의 볼륨 내에 물질을 첨가, 제거, 또는 변경하는 것; 영역의 표면 또는 영역의 볼륨 내에 물질을 배치하는 것; 영역의 표면 또는 영역의 볼륨에 물질을 도포하는 것; 영역의 표면 또는 영역의 볼륨 내에 물질을 프린팅 또는 페인팅하는 것; 영역의 표면 또는 영역의 볼륨으로부터 물질을 제거하는 것; 영역의 볼륨 내에서 영역의 표면 또는 영역을 수정하는 것; 영역의 볼륨 내에서 영역의 표면 또는 영역을 스탬핑 또는 엠보싱하는 것; 영역의 볼륨 내에서 영역의 표면 또는 영역을 스크래칭, 샌딩, 어블레이팅, 또는 스크라이빙하는 것; 영역의 표면 상에 영역의 볼륨 내에 광 추출 특징부를 형성하는 것; 영역의 표면 상에 또는 영역의 볼륨 내에 물질을 접합하는 것; 클래딩 영역의 표면에 또는 클래딩 영역의 볼륨 내에 물질을 접착하는 것; 영역의 표면 또는 영역의 볼륨에 광 추출 특징부를 광학적으로 결합하는 것; 중간 표면, 층 또는 광 추출 특징부 및 영역 사이에 배치되는 물질에 의한 영역에 광 추출 특징부를 선택적 결합 또는 물리적 결합하는 것을 제한없이 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 영역과 효과적으로 결합되어 광 추출 특징부에 입사하는 영역 내에서 진행되는 광의 부분은 영역을 나가거나 또는 임계각보다 작은 각에 대해 방향전환될 수 있어서 그것은 영역, 코어 영역, 결합 라이트가이드, 라이트가이드, 또는 전반사에 의해 진행되는 다른 영역 내에 잔존하지 않는다.
일 실시예에 있어서, 광 추출 영역 또는 특징은 높은 또는 낮은 표면 패턴 또는 체적 영역에 의해 정의된다. 높고 낮은 표면 패턴들은 산란 물질, 높은 렌즈들, 산란 표면들, 피트들, 그루브들, 표면 모듈레이션들, 마이크로렌즈들, 렌즈들, 회절 표면 특징부들, 홀로그래픽 표면 특징부들, 포토닉 밴드갭 특징부들, 파장 변환 물질들, 구멍들, 층들의 에지들(클래딩은 코어 층 덮개로부터 제거된 영역등과 같은), 피라미드 형상들, 프리즘 형상들, 및 평탄한 표면들을 갖는 다른 기하학적 형상들, 곡선으로 된 표면들, 랜덤 표면들, 준 임의 표면들 및 그 병합을 포함하지만, 그들에 제한되지 않는다. 광 추출 영역 내의 체적 측정 산란 영역들은 평행한 계면 표면들을 갖는 공동 평면층과 다른 물질의 볼륨 내에 분산된 위상 도메인들, 보이드들, 다른 물질들 또는 영역들의 부재(갭들, 구멍들), 에어 갭들, 층들과 영역들 사이의 경계들, 및 다른 굴절률 불연속을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 영역은 발광 디바이스의 발광 표면에 수직의 통상 5 도 내의 각도 범위로 광의 제 1 방향전환 퍼센티지를 방향전환시키는 각지거나 곡선으로 된 표면 또는 볼륨 광 추출 특징부를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 방향전환 퍼센티지는 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 및 90 그룹으로부터 선택된 적어도 하나보다 크다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들은 광 방향전환 특징부, 광 추출 영역들 또는 광 출력 결합 특징부이다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역은 복수의 영역들에 광 추출 특징부들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역은 하나의 외부 표면, 2개의 외부 표면들, 2개의 외부 및 대향 표면들, 외부 표면 및 2개의 외부 표면 사이에 배치되는 적어도 하나의 영역, 적어도 하나의 외부 표면 또는 발광 표면 또는 평면과 평행한 실질적으로 2개의 볼륨 평면들 내의 2개의 상이한 볼륨 영역들, 및 복수의 볼륨 평면들 내에 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 상에 또는 내에 광 추출 특징부들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 추출 특징부들의 하나보다 많은 영역을 포함하는 라이트가이드의 라이트가이드 영역 상에 광 방출 영역을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 광 추출 특징부들은 다른 광 추출 특징 위에 배치된다. 예를 들어, 그루브 광 추출 특징부들은 라이트가이드로부터 추출되는 광량을 증가시킬 수 있거나 그루브에 의해 추출되는 광을 더욱 산란 또는 방향전환시킬 수 있는 광 산란 중공 마이크로스피어들을 포함한다. 하나보다 많은 타입의 광 추출 특징부는 표면 상에, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 볼륨 내에, 또는 그 병합으로 이용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부에서 라이트가이드 내의 광의 광학 축과 평행 방향으로 광 방출 영역에서 하나 이상의 광 추출 특징부들의 측방 치수는 1mm, 500 마이크론, 250 마이크론, 200 마이크론, 150 마이크론, 100 마이크론, 75 마이크론, 50 마이크론, 25 마이크론, 20 마이크론, 10 마이크론, 5 마이크론, 2 마이크론, 1 마이크론, 0.5 마이크론, 및 0.3 마이크론 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들에서 라이트가이드 내의 광의 광학 축과 평행 방향으로 광 방출 영역에서 하나 이상의 광 추출 특징부들의 측방 치수는 1mm, 500 마이크론, 250 마이크론, 200 마이크론, 150 마이크론, 100 마이크론, 75 마이크론, 50 마이크론, 25 마이크론, 20 마이크론, 10 마이크론, 5 마이크론, 2 마이크론, 1 마이크론, 0.5 마이크론, 및 0.3 마이크론 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부에서 라이트가이드 내의 광의 광학 축과 수직 방향 또는 광 추출 특징부들 사이의 라이트가이드의 표면과 수직 방향으로 광 방출 영역에서 하나 이상의 광 추출 특징부들의 치수는 1mm, 500 마이크론, 250 마이크론, 200 마이크론, 150 마이크론, 100 마이크론, 75 마이크론, 50 마이크론, 25 마이크론, 20 마이크론, 10 마이크론, 5 마이크론, 2 마이크론, 1 마이크론, 0.5 마이크론, 및 0.3 마이크론 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부에서 라이트가이드 내의 광의 광학 축과 수직 방향 또는 광 추출 특징부들 사이의 라이트가이드의 표면과 수직 방향으로 광 방출 영역에서 광 추출 특징부들의 평균 치수는 1mm, 500 마이크론, 250 마이크론, 200 마이크론, 150 마이크론, 100 마이크론, 75 마이크론, 50 마이크론, 25 마이크론, 20 마이크론, 10 마이크론, 5 마이크론, 2 마이크론, 1 마이크론, 0.5 마이크론, 및 0.3 마이크론 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 제 1 광 추출 특징부 및 가장 가깝게 이웃하는 광 추출 특징부 사이의 분리 거리는 200 마이크론, 150 마이크론, 100 마이크론, 75 마이크론, 50 마이크론, 25 마이크론, 및 20 마이크론 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들의 영역에서 라이트가이드내로 진행하는 광의 광학 축과 실질적으로 평행 방향으로 필름 기반 라이트가이드의 하나 이상의 광 방출 영역에서 2개의 이웃하는 광 추출 특징부들 사이의 평균 분리는 200 마이크론, 150 마이크론, 100 마이크론, 75 마이크론, 50 마이크론, 25 마이크론, 및 20 마이크론 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 제 1 영역 또는 디스플레이의 픽셀을 일루미네이트하기 위해 배치된 제 1 광 추출 특징부, 및 제 1 영역 또는 디스플레이의 픽셀에 인접한 제 2 영역 또는 디스플레이의 픽셀을 일루미네이트하기 위해 배치된 제 2 광 추출 특징부(제 1 광 추출 특징부와 가장 가깝게 이웃하는 광 추출 특징부)를 포함하는 필름 기반 라이트가이드를 포함하여, 제 2 영역 또는 픽셀에 의해 수신되는 광속의 퍼센티지 및 제 1 영역 또는 픽셀에 의해 수신되는 제 2 광 추출 특징부로부터 광속의 퍼센티지는 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 및 5% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 일 실시예에 있어서, 매우 박막 기반 라이트가이드(예를 들어, 25 마이크론과 같은)는 공간 광 변조기와 가장 가깝게 근접하게 배치되고, 필름 기반 라이트가이드는 실질적으로 공간 광 변조기의 각각의 광 변조 픽셀과 근접하게 배치된 하나의 광 추출 특징부를 포함한다. 이 실시예에 있어서, 예를 들어, 광 추출 특징부들의 영역에서 라이트가이드 내의 광의 광학 축 방향과 평행한 측방 치수에서 200 마이크론과 같은 큰 광 추출 특징부들(라이트가이드의 두께와 비교하여)은 큰 조명 면적에 걸친 균일한 조명을 어렵게 할 수 있는 광범위한 각도에 걸쳐 도파로에서 진행되는 광의 매우 상당한 부분을 방향전환 및 추출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들에서 라이트가이드 내에서 진행되는 광의 광학 축과 평행한 방향으로 광 방출 영역에서 광 추출 특징부들의 평균 측방 치수에 대한 광 방출 영역에서 필름 기반 라이트가이드의 평균 두께의 비율은 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 40, 60, 80, 및 1000 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 일 실시예에 있어서, 광 방출 영역 내의 필름 기반 라이트가이드의 평균 두께 대 광 추출 특징부들에서 라이트가이드 내에서 진행되는 광의 광학 축과 수직한 방향으로 광 방출 영역 내의 광 추출 특징부들의 평균 측방 치수 또는 광 추출 특징부들 사이의 라이트가이드의 표면과 수직한 방향으로 치수의 비율은 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 40, 60, 80, 및 1000 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 광 방출 영역 내의 필름 기반 라이트가이드의 평균 두께 대 광 추출 특징부들에서 라이트가이드 내에서 진행되는 광의 광학 축과 평행한 방향으로 광 방출 영역에서 2개의 이웃하는 광 추출 특징부들 사이의 평균 분리 거리의 비율은 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 40, 60, 80, 및 1000 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들에서 라이트가이드에 진행되는 광의 광학 축과 평행한 방향으로 이웃하는 광 추출 특징부 사이의 평균 분리 거리 대 광 추출 특징부들에서 라이트가이드 내에서 진행되는 광의 광학 축과 평행한 방향으로 광 방출 영역 내의 광 추출 특징부들의 평균 측방 치수의 비율은 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 40, 60, 80, 및 1000 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
일 실시예에 있어서, 제 1 방향으로 광 방출 영역에서 광 추출 특징부들 사이의 평균 분리 거리 대 제 1 방향으로 픽셀의 피치 또는 서브 픽셀의 피치의 비율은 0.1 내지 0.5, 0.5 내지 1, 1 내지 2, 2 내지 4, 4 내지 10, 10 내지 20, 20 내지 100, 0.1 내지 100, 0.1 내지 1, 1 내지 100, 1 내지 10, 및 1 내지 20 그룹으로부터 선택된 범위 내에 있다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 방향으로 광 방출 영역의 광 추출 특징부들의 평균 측방 치수 대 제 1 방향으로 픽셀의 피치 또는 서브 픽셀의 피치의 비율은 0.1 내지 0.5, 0.5 내지 1, 1 내지 2, 2 내지 4, 4 내지 10, 10 내지 20, 20 내지 100, 0.1 내지 100, 0.1 내지 1, 1 내지 100, 1 내지 10, 및 1 내지 20 그룹으로부터 선택된 범위 내에 있다.
일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 실질적으로 방향성이고, 각진 표면 특징부, 곡선으로 된 표면 특징부, 거친 표면 특징부, 랜덤 표면 특징부, 대칭 표면 특징부, 스크립된 표면 특징부, 컷 표면 특징부, 비평면 표면 특징부, 스탬프된 표면 특징부, 몰드된 표면 특징부, 압축 몰드된 표면 특징부, 열성형된 표면 특징부, 밀드된 표면 특징부, 압출 혼합물, 블랜드된 물질들, 물질들의 합금, 대칭 또는 비대칭적인 형상 물질들의 복합체, 레이저 제거된 표면 특징부, 엠보싱된 표면 특징부, 코팅된 표면 특징부, 주입 몰드된 표면 특징부, 압출된 표면 특징부, 및 라이트가이드의 볼륨에 배치되는 상술한 특징부들 중 하나의 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 방향성 광 추출 특징부는 실질적으로 라이트가이드의 통상의 표면으로부터 0 도를 향해 라이트가이드내로 입사한 광의 부분을 지향하는 라이트가이드 필름 상에 코팅 엠보싱 UV 경화에 의해 형성되는 100 마이크론 길이 45 도 각진 패싯 그루브이다.
광 추출 영역, 광 추출 특징부, 또는 광 방출 영역은 라이트가이드의 상부 및/또는 하부 표면에 배치된다. 예를 들어, 반사성 백색 산란점들이 라이트가이드의 하나의 표면에 프린팅될 때, 전형적으로 라이트가이드를 누출하는 점들로부터 분산된 광의 대부분은 대향 표면을 통하여 누출될 수 있다. 표면 릴리프 광 추출 특징부들과 함께, 표면 릴리프 광 추출 특징부들로부터 방향전환에 인해 광의 대부분은 특징부들의 형상에 의존하여 라이트가이드의 측면으로 나간다.
추가 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들은 전반사를 통하여 동일한 평면내에 제 2 방향으로 제 1 방향에서 입사한 광의 부분을 방향전환하는 그루브들, 자국들, 곡선부, 또는 각진 특징부들이다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들은 제 1 출력 평면에서 임계각보다 큰 제 2 각도로 제 1 각에서 입사한 광의 제 1 부분을 방향전환시키고, 제 1 출력 평면과 직교하는 제 2 출력 평면에서 각도 반치전폭 세기를 증가시킨다. 추가 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 그루브, 자국들, 곡선부 또는 각진 특징부를 포함하는 영역이고, 실질적으로 분산된 보이드들, 비즈들, 마이크로스피어들, 실질적으로 구형 도메인들, 또는 랜덤으로 형상된 도메인들의 수집부와 같은 물질의 대칭 또는 등방성 광 산란 영역을 더 포함하며, 여기서 평균 산란 프로파일은 실질적으로 대칭 또는 등방성이다. 추가 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 그루브, 자국들, 곡선부 또는 각진 특징부들를 포함하는 영역이고, 실질적으로 분산되고 연장된 보이드들, 연신된 비즈들, 비대칭적으로 형상된 타원의 입자들, 파이버들, 또는 형상된 도메인들의 수집부와 같은 물질의 이방성 또는 비대칭 광 산란 영역을 더 포함하며, 여기서 평균 산란은 실질적으로 비대칭 또는 이방성인 프로파일이다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부의 양방향 산란 분포 함수(BSDF: Bidirectional Scattering Distribution Function)는 발광 디바이스의 미리 결정된 광 출력 프로필 또는 광 방향전환 엘리먼트애 광 입력 프로필을 제조하여 제어한다.
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광 추출 특징부는 어레이, 패턴 또는 형광단, 형광체(phosphor), 형광 염료, 무기 형광체(inorganic phosphor), 포토닉 밴드갭 물질, 양자점 물질, 형광 단백질, 융합 단백질, 특정 관능기들을 위해서 단백질에 부착된 형광단들, 양자점 형광단들, 소분자 형광단들, 방향족 형광단들, 공액 형광단들, 및 형광 염료 신틸레이터들, 칼슘 술피드와 같은 형광체(phosphor)들, 희토류점 형광체, 및 다른 공지의 파장 변환 물질들 그룹으로부터 선택된 파장 변환 물질의 배열, 패턴 또는 정렬이다.
일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 정반사성, 확산성, 또는 반사성 물질의 그 병합이다. 예를 들어, 광 추출 특징부는 각(그루브 상에 코팅과 같은)에 배치된 실질적으로 정반사 반사 잉크일 수 있고, 또는 메타크릴레이트계 바인더(백색 페인트) 내에 이산화 티타늄 입자를 포함하는 잉크와 같은 실질적으로 확산성 반사 잉크일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 프린팅 또는 반사형 디스플레이를 향해 라이트가이드로부터 광을 추출하는 필름 기반 라이트가이드의 하나 이상의 표면들에 관 산란점 또는 형상이 적용된 잉크젯을 포함하는 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 반사형 디스플레이이다. 대안으로, 광 추출 특징부는 이산화 티타늄 입자들을 더 포함하는 작은 은 입자들을 갖는 잉크(마이크론 또는 서브-마이크론, 구형 또는 비구형, 플레이트형 형상 또는 비플레이트형 형상, 또는 플레이크들 상에 코팅된 실버(또는 알루미늄))와 같은 부분적으로 확산 반사 잉크일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 확산성 반사의 정도는 디바이스의 각 입력, 광 출력의 콜리메이션의 정도, 및 영역으로부터 추출된 광의 퍼센티지 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 최적화하여 제어한다.
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드의 코어 영역에 광학적으로 결합된 광 추출 특징부를 갖는 라이트가이드를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 라이트가이드의 코어 영역 상에 배치된 광 투과 접착제 영역들의 패턴에 의해 공간적으로 및 광학적으로 결합된 화이트 반사 필름이다. 이 실시예에 있어서, 접착제 영역들 사이의 에어 갭들은 코어 영역-에어 계면에 간접 광을 완전히 내부로 반사하고, 접착제는 전반사 조건 외의 각도들에 광을 방향전화시키는 화이트 반사 필름에 입사광을 투과한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 광 추출 특징부들을 포함하는 라이트가이드로부터 광 추출 특징부들에 또는 2차적인 라이트가이드에 광을 투과하는 광 투과 영역들의 공간 어레이를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 광 투과 영역들은 라이트가이드 상에 공간적으로 프린팅된 접착제를 포함한다. 다른 예에서, 광 투과 영역들은 광 추출 특징부들 또는 광 추출 특징부들을 갖는 다른 라이트가이드에 광을 투과하도록 라이트가이드 표면 및 광 투과 영역들에 전반사를 위해 에어 갭들을 제공하도록 필름으로부터 절단된 구멍들의 광 투과 필름을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 필름 기반 라이트가이드 물질 또는 층으로부터의 돌출부이다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 필름 기반 라이트가이드 층 내의 오목 영역이다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 영역에서 라이트가이드를 나가는 광을 허용하는 오목 영역이다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 영역은 필름 기반 라이트가이드의 대향 표면을 향해 입사광의 부분을 반사하는 오목 영역이어서 그것은 대향 표면을 통과하여 라이트가이드를 탈출한다. 일 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 제 1 측면 및 에어 갭 영역에 돌출부들, 또는 돌출부들 또는 라이트가이드의 하나 이상의 영역들과 접촉하여 배치되는 클래딩 영역(저굴절률 코팅 또는 압력 감지 접착제와 같은)을 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 제 1 돌출 영역들을 포함하는 제 1 라이트가이드 영역을 포함하고, 제 1 라이트가이드 영역은 제 2 라이트가이드 영역에 하나 이상의 결합 영역들에 광학적으로 결합된다. 추가 실시예에 있어서, 제 2 라이트가이드 영역은 제 1 돌출 영역들의 부분적으로 확인하지만 형상을 완전하게 확인하지 않는 제 1 오목 영역들을 포함해서 에어 갭 영역은 제 1 라이트가이드 영역과 제 2 라이트가이드 영역 사이에 잔존한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 제 1 라이트가이드는 트런케이티드 삼각형 단면을 갖는 제 1 돌출 영역들을 포함하고, 제 2 라이트가이드 영역은 오목한 삼각형 단면을 갖는 제 1 오목 영역들을 포함해서 필름들이 인접하여 배치되고 정렬되며, 트런케이티드 영역은 전반사(프론트라이트 응용에서 반사형 공간 광 변조기를 향한 반사하는 광과 같은)에 의해 제 1 및 제 2 광학적으로 결합된 라이트가이드 영역들에 의해 형성된 라이트가이드의 외부에 광을 추출할 수 있는 에어 갭 영역을 형성한다. 일 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 라이트가이드 영역들의 결합 영역들은 2개 이상의 광 추출 특징부들 사이에 배치되어 광 추출 특징부들 사이에 진행되는 광은 제 1 및 제 2 라이트가이드 영역들 사이에 진행할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 제 1 라이트가이드 영역은 돌출 특징들의 실리콘 층이고, 제 2 라이트가이드 영역은 오목 영역들의 실리콘 층이고, 오목과 돌출 영역들 사이의 실질적으로 평면 영역들은 실리콘 층들과 접착제 사이의 자연 접착제 때문에 광학적으로 함께 결합되고 접합하고, 또는 인덱스 매칭된 접착제는 필요로 하지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 라이트가이드 영역 및 제 2 라이트가이드 영역은 열 및/또는 압력을 적용함으로써 광학적으로 결합될 수 있는 물질들로 형성된다.
추가 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드의 오목 영역들은 오목 영역들 내의 접착제 또는 저굴절률 물질을 포함해서 필름 기반 라이트가이드와 접착제 또는 저굴절률 물질 사이의 굴절률 차이는 입사광의 부분이 라이트가이드 내의 계면에서 반사되거나 전반사되게 하여 그것은 라이트가이드에 대해 광 추출 특징부로서 기능한다. 이 실시예에 있어서, 접착제 또는 저굴절률 코팅은 라이트가이드에서 오목 영역의 볼륨의 일부, 라이트가이드에서 오목 특징들의 하나 이상의 표면들, 라이트가이드에서 돌출 특징들의 하나 이상의 표면들, 라이트가이드의 오목 영역의 실질적으로 전체 볼륨, 및 라이트가이드의 하나 이상의 평면 영역들 그룹으로부터 선택된 영역들의 하나 이상 내에 또는 상에 배치될 수 있다.
광 추출 특징부들의 패턴 또는 배치는 x, y, 또는 z 방향들로 사이즈, 형상, 피치, 위치, 높이, 폭, 깊이, 형상, 방위가 변할 수 있다. 공간 휘도 또는 색 균일성을 달성하도록 배치의 결정에 보조하도록 패턴들 및 공식들 또는 방정식들은 에지 조명 백라이트들의 당업계에 알려져 있다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 렌티큘러스 아래에 배치된 광 추출 특징부들을 포함하는 필름 기반 라이트가이드를 포함하며, 여기서 광 추출 특징부들은 렌티큘러스 아래에 점선들의 형성으로 실질적으로 배치되어 라인 특징부들로부터 추출된 광은 렌티큘러 렌즈 어레이 광 방향전환 엘리먼트로부터 방향전환 후에 낮은 각도 FHWM 세기를 갖고, 점선의 길이는 광 추출의 균일성으로 보조하도록 변화한다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들의 점선 패턴은 x 및 y 방향들(여기서, z 방향이 발광 디바이스의 광학 축임)로 변화한다. 유사하게, 2차원 마이크로렌즈 어레이 필름(밀집한 또는 규칙적인 어레이) 또는 마이크로렌즈들의 배치는 광 방향전환 엘리먼트로서 이용될 수 있고, 광 추출 특징부들은 x 방향, y 방향, 또는 그 병합으로 사이즈, 형상, 또는 위치가 변할 수 있는 원들, 타원 형상들, 또는 다른 패턴 또는 형상의 규칙적, 불규칙적, 또는 다른 배열을 포함할 수 있다.
광 추출 특징부들의 가시도(VISIBILITY OF LIGHT EXTRACTION FEATURES)
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광 추출 영역은 영역이 라이트가이드(디바이스가 오프 상태에 있거나 또는 멀티 라이트가이드 디바이스에서 특정 라이트가이드가 조명되지 않을 때와 같은) 내로부터 광에 의해 조명사지 않을 때, 뷰어에 낮은 가시도를 갖는 광 추출 특징부들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드 영역, 적어도 하나의 광 추출 특징부에 의해 방향전환되는 광에 대응하는 발광 표면의 평방 센티미터 측정 면적, 광 방출 영역, 광 추출 특징부, 및 광 추출 표면 특징부 또는 광 추출 특징부들의 수집부 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 제 1 측정 각도에서의 휘도는 블랙, 광 흡수 표면 위에 배치될 때 10 lux, 50 lux, 75 lux, 100 lux, 200 lux, 300 lux, 400 lux, 500 lux, 750 lux, 및 1000 lux 그룹으로부터 선택된 하나의 적분구로부터 조도를 확산하도록 노출될 때, 0.5 cd/m2, 1 cd/m2, 5 cd/m2, 10 cd/m2, 50 cd/m2, 및 100 cd/m2 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 광 흡수 표면의 예들은 블랙 벨루어 옷 물질, 블랙 아노다이징 알루미늄, 5%보다 적은 확산 반사율(반사형 컴포넌트 포함)의 물질, Edmund Optics Inc.사의 광 흡수 블랙아웃 물질(Light Absorbing Black-Out Material), 및 광 트랩 박스(벽들에 막을 형성(line)하는 광 흡수 블랙 벨루어를 가진 박스)의 윈도우를 제한 없이 포함한다. 일 실시예에 있어서, 휘도에 대한 제 1 측정 각도는 표면에 수직으로부터 0 도, 5 도, 8 도, 10 도, 20 도, 40 도, 0-10 도, 0-20 도, 0-30 도, 및 0-40 도 그룹으로부터 선택된 하나이다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광 추출 특징부에 의해 방향전환된 광에 대응하는 발광 표면의 1 cm2 측정 면적으로부터 방출된 광의 휘도는 Edmund Optics Inc.로부터 광 흡수 블랙 아웃 물질(Light Absorbing Black-Out Material) 위에 배치될 때, 적분구로부터 200 lux의 확산 조도에 노출될 때, 100 cd/㎡보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광 추출 특징부에 의해 방향전환된 광에 대응하는 발광 표면의 1 cm2 측정 면저으로부터 방출된 광의 휘도는 Edmund Optics Inc.사의 광 흡수 블랙 아웃 물질(Light Absorbing Black-Out Material) 위에 배치될 때, 적분구로부터 200 lux의 확산 조도에 노출될 때, 50 cd/m2 보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 모든 광 추출 특징부들의 적어도 하나 또는 평균에 의해 방향전환된 광에 대응하는 발광 표면의 1 cm2 측정 면적으로부터 방출된 광의 휘도는 Edmund Optics Inc.사의 광 흡수 블랙 아웃 물질(Light Absorbing Black-Out Material) 위에 배치될 때, 적분구로부터 200 lux의 확산 조도에 노출될 때, 25 cd/m2 보다 작다. 일 실시예에 있어서, 얇은 라이트가이드 필름은 라이트가이드의 두께 때문에 공간적으로 더 떨어질 광 추출 특징부들 또는 광 추출 표면 특징부들에 대해 이용될 작은 특징들을 허용한다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스의 광 방출 영역에 대응하는 발광 표면에 평행한 평면에서 표면 특징부들을 추출하는 광의 평균 최대 치수 사이즈는 3㎜, 2㎜, 1㎜, 0.5㎜, 0.25㎜, 0.1㎜, 0.080mm, 0.050㎜, 0.040㎜, 0.025㎜, 및 0.010mm 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 개별 광 추출 표면 특징부들, 영역들, 또는 픽셀들은 디바이스가 상태 상에 광을 방출할 때, 개별 픽셀과 같은 식별가능하지 않고, 10 센티미터, 20 센티미터, 30 센티미터, 40 센티미터, 50 센티미터, 100 센티미터, 및 200 센티미터 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 거리에서 보는 경우 발광 디바이스가 오프 상태에 있을 때 쉽게 식별가능하지 않다. 이 실시예에 있어서, 면적은 광을 방출할 것으로 보일 수 있지만, 개별 픽셀들 또는 서브 픽셀들은 서로로부터 쉽게 알 수 있지 않다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스의 광 방출 영역의 세기 또는 색은 공간적 또는 일시적 디더링 또는 하프톤 프린팅으로 제어된다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스의 외부 표면 상에 광 방출 영역의 평방 센티미터에서 광 추출 영역들의 평균 사이즈는 500 마이크론보다 작고, 색 및/또는 휘도는 미리 결정된 면적 내의 광 추출 영역들의 수를 증가시키거나 감소시킴으로써 변화된다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 영역 또는 광 추출 특징부들의 휘도는 광을 방출하지 않는 광원으로 및 50 lux 주위 조명 아래서 광 추출 특징부들의 면 또는 광 추출 특징부들 없는 면으로부터 표면에 정상으로 보일 때, 1, 5, 10, 20, 및 50 Cd/m2 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 방출 영역, 광 추출 영역 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 발광 표면의 표지판이고, 및 그 단일 광 추출 특징부는 Edmund Optics Inc사의 광 흡수 블랙 아웃 물질 앞에 확산 광의 200 lux로 조명될 때, 20 cm의 거리에서 0.5와 1.5 분각 사이의 시력을 가진 사람에 의해 쉽게 식별가능하지 않다.
다른 실시예에 있어서, 광 방출 영역에서 광 추출 특징부들, 라이트가이드 또는 필름의 표면 또는 층을 포함하는 표면 면적의 퍼센티지로서 정의된 광 추출 특징부들의 필 팩터는 80%보다 적은, 70%보다 적은, 60%보다 적은, 50%보다 적은, 40%보다 적은, 30%보다 적은, 20%보다 적은, 및 10%보다 적은 그룹으로부터 선택된 하나이다. 필 팩터는 라이트가이드 또는 필름(광을 방출하는 라이트가이드의 평면 내에 모든 방향들에서 영역들에 의해 바운딩됨)의 풀 발광 평방 센티미터 표면 영역 또는 면적 내에 측정될 수 있거나, 또는 라이트가이드들의 발광 면적들의 평균일 수 있다. 필 팩터는 발광 디바이스가 온 상태 또는 오프 상태(광을 방출하지 않음)에 있을 때 측정될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 방출 영역들을 포함하는 발광 표면의 표지판이며, 여기서 디바이스가 광을 방출하지 않을 때, 각은 디바이스가 20 cm의 거리에서 온일 때, 구별가능한　２개의　이웃하는 광 추출 특징부들에　의해　대하고, 0.001 도, 0.002 도, 0.004 도, 0.008 도, 0.010 도, 0.015 도, 0.0167 도, 0.02 도, 0.05 도, 0.08 도, 0.1 도, 0.16 도, 0.2 도, 0.3 도, 0.4 도, 0.5 도, 0.6 도, 0.7 도, 0.8 도, 1 도, 2 도, 및 5 도 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 방출 영역들을 포함하는 발광 표면의 표지판이며, 여기서 디바이스가 광을 방출하지 않을 때, 각도는 20 cm의 거리에서 2개의 이웃하는 광 추출 특징부들(디바이스는 확산 광의 200 lux로 조명될 때 오프일 때 쉽게 구별가능하지 않음)에 의해 정해진 각도는 0.3 도, 0.4 도, 0.5 도, 0.6 도, 0.7 도, 0.8 도, 1 도, 2 도, 및 5 도 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
추가 실시예에 있어서, 발광 디바이스의 광 추출 특징부들은 주위 물질보다 상이한 굴절률을 갖는 물질의 광 산란 도메인들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 산란 도메인은 볼륨 또는 무게에 의해 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 3%, 1%, 0.5%, 및 0.1% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 광 산란 도메인들(화이트 잉크 픽셀에 배치된 잉크젯과 같은)을 갖는 연속적인 영역 내에 농도를 갖는다. x, y, 또는 z 방향들로 변할 수 있고, 픽셀 또는 영역은 두께를 증가시키도록 오버프린팅될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들은 광 추출 특징부와 발광 디바이스의 적어도 하나의 출력 표면 사이에 배치된 광 흡수 영역을 갖는다. 예를 들어, 광 추출 특징부들은 라이트가이드 상에 증착된 이산화티탄계 화이트 잉크젯일 수 있고, 광 흡수 잉크(카본 블랙 입자들을 포함하는 블랙 염료 또는 잉크와 같은)는 화이트 잉크 위에 배치되어 화이트 픽셀로부터 산란된 광의 50%가 광 흡수 잉크를 통해 투과된다. 이 예에 있어서, 화이트 잉크로부터 반사될 수 있는 주변 광은 어떤 광 흡수 잉크도 75%(잉크를 흡수하는 50%를 통해 두번 통과함)까지 감소되지 않으면, 도트들의 가시도가 감소되는 한편, 라이트가이드로부터 충분한 광이 화이트 픽셀에 가까운 영역에서 발광 디바이스로부터 방출된다. 다른 실시예에 있어서, 낮은 광 투과, 제 1 광 추출 특징부로부터 방출된 광의 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 및 70% 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 흡수하는 광 흡수 물질은 광 추출 특징부와 발광 디바이스의 적어도 하나의 외부 표면 사이에 배치된다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드의 발광 표면에 수직, 광 추출 특징부에서 라이트가이드 내의 광의 광학 축에 수직, 및 라이트가이드에서 진행하는 광의 방향에 평행인 제 1 방향으로 또는 라이트가이드 내의 광의 광학 축에 평행인, 하나 이상의 광 추출 특징부들의 길이에 의해 분할된 광 추출 특징부에서 라이트가이드에서 진행하는 광의 방향에 수직 그룹으로부터 선택된 제 1 방향으로 광 추출 특징부에서 라이트가이드 또는 코어 층의 두께는 1, 2, 5, 10, 15, 20, 및 50 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 광 추출 특징부들을 포함하는 코팅 또는 라이트가이드와 광학 접촉으로 배치된 코팅 또는 층을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 예를 들어, UV 경화성 메타크릴레이트계 코팅은 플라즈마 표면 처리된 실리콘계 라이트가이드 상에 코팅되고, 엠보싱 드럼과 접촉할 때 경화되어 광 추출 특징부들은 실리콘계 라이트가이드 상에 코팅으로 형성된다. 다양한 UV 경화성 코팅들은 이 실시예에 있어서 이용을 위해 적당하고, 굴절률, 광 진행 특성들, 부착 특성들, 및 산란 특성들은 광학 필름 산업에 알려져 있다.
다수의 라이트가이드들(MULTIPLE LIGHTGUIDES)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 색 순차 디스플레이, 국부적 디밍 백라이트, 레드, 그린, 및 블루 라이트가이드들, 애니메이션 효과들, 상이한 색들의 다수의 메시지들, NVIS 및 데이라이트 모드 백라이트(예를 들어 NVIS에 대한 하나의 라이트가이드, 데이라이트에 대한 하나의 라이트가이드), 타일된 라이트가이드들 또는 백라이트들, 및 작은 발광 디바이스들로 구성된 큰 면적 발광 디바이스들 그룹으로 선택된 적어도 하나를 제공하도록 하나 이상의 라이트가이드를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 서로에 광학적으로 결합된 복수의 라이트가이드들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 라이트가이드 또는 그 컴포넌트는 블록킹 특징들의 영역을 포함해서 라이트가이드들은 터칭 때문에 서로 직접 광을 실질적으로 결합하지 않는다. 일부 실시예들에 있어서, 클래딩에 대한 필요는 라이트가이드 표면들의 영역들을 통해 분리(및 에어 갭)를 유지하도록 차단 방지 물질들을 이용함으로써 감소되거나 완화될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 각각의 결합 라이트가이드들의 제 1 및 제 2 그룹으로부터 광을 수신하도록 제 1 및 제 2 광 방출 영역을 포함하며, 여기서 결합 라이트가이드들의 제 1 그룹에서 굽힘들 또는 접힘들은 결합 라이트가이드들의 제 2 그룹에서 굽힘들 또는 접힘들로부터 10 내지 30 도, 25 도 내지 65 도, 70 내지 110 도, 115 도 내지 155 도, 160 도 내지 180 도, 및 5 내지 180 도 그룹으로부터 선택된 각도이다.
다른 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 각각의 제 1 광 방출 영역 및 제 2 광 방출 영역으로 광을 결합하도록 배치된 결합 라이트가이드들의 제 1 및 제 2 그룹으로 2개의 분리된 광 방출 영역들을 갖며, 여기서 결합 라이트가이드들의 제 1 및 제 2 그룹들은 광 방출 영역들 둘 다에 단일 소스 또는 소스 패키지로부터 광을 결합하도록 배치된 단일 광 입력 커플러를 생성하도록 접혀지거나 굽혀진다. 추가 실시예에 있어서, 2개의 분리된 광 방출 영역들은 0.1 밀리미터, 0.5 밀리미터, 1 밀리미터, 5 밀리미터, 10 밀리미터, 1 센티미터, 5 센티미터, 10 센티미터, 50 센티미터, 1 미터, 5 미터, 10 미터, 결합 라이트가이드의 폭, 접혀진 영역의 폭, 제 1 광 방출 영역 표면 면적의 치수, 및 제 2 광 방출 영역 표면 면적의 치수 그룹으로부터 선택된 하나보다 큰 분리 거리(SD)에 의해 분리된다.
다른 실시예에 있어서, 2개의 필름 기반 라이트가이드들은 라이트가이드 영역, 광 방출 영역, 광 입력 커플러, 광 입력 표면, 및 광 입력 에지 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에서 다른 것 위에 배치되어 광원, 광원들의 패키지, 광원들의 어레이, 또는 광원들의 배치로부터 광은 하나 이상의 필름 기반 라이트가이드로 지향된다.
추가 실시예에 있어서, 복수의 라이트가이드들은 서로 가장 가까운 제 1 광 방출 영역에 실질적으로 평행으로 배치되고, 라이트가이드들은 제 1 및 제 2 색의 광을 방출한다. 색들은 동일하거나 상이할 수 있고, 추가 색, 추가 휘도, 화이트 발광 라이트가이드들, 레드, 그린, 및 블루 발광 라이트가이드들 또는 다른 색들 또는 동일한, 인접한, 또는 다른 대응하는 광 방출 영역들 또는 광 추출 특징부들에 가까운 광을 방출하는 라이트가이드들의 병합들을 제공한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 제 1 라이트가이드 및 제 2 라이트가이드를 포함하며, 여기서 제 2 라이트가이드의 영역은 발광 디바이스의 광학 축에 평행한 또는 디바이스의 발광 표면의 법선에 평행한 방향으로 제 1 라이트가이드 아래 배치되고, 제 1 광 라이트가이드로부터 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 제 2 라이트가이드로부터 적어도 2개의 결합 라이트가이드들 사의에 삽입된다. 추가 실시예에 있어서, 제 1 라이트가이드 필름으로부터 결합 라이트가이드들은 제 2 라이트가이드 영역의 결합 라이트가이드들로 삽입된다. 예를 들어, 1개의 에지를 따라 서로에 평행한 방향으로 결합 라이트가이드 스트립들의 2개의 필름 기반 라이트가이드들은 단일 광 입력 표면을 형성하도록 함께 접혀질 수 있며, 여기서 광 입력 표면을 형성하는 광 입력 에지들은 라이트가이드들 사이에 교대된다. 유사하게, 광 입력 에지들 1, 2, 및 3의 3개 이상의 라이트가이드들은 광 입력 표면을 따라 1-2-3-1-2-3-123...패턴으로 교호 입력 에지들을 갖는 광 입력 표면으로 접힘을 통해 수집될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 제 1 라이트가이드 및 제 2 라이트가이드를 포함하며, 여기서 제 2 라이트가이드의 영역은 발광 디바이스의 광학 축과 평행한 또는 디바이스의 발광 표면의 법선과 평행한 방향으로 제 1 라이트가이드 아래 배치되고, 결합 라이트가이드들의 제 1 세트는 제 1 광 입력 표면으로부터 제 1 라이트가이드로 광을 결합하도록 배치되고, 제 2 라이트가이드로 광을 결합하도록 배치된 제 2 결합 라이트가이드들 세트에 인접하여 배치된다. 라이트가이드들의 제 1 및 제 2 세트는 서로 인접하여 배치된 동일한 광 입력 커플러 또는 상이한 광 입력 커플러일 수 있고, 그것들은 동일한 광원, 광원들의 수집부, 상이한 광원들, 또는 광원들의 상이한 수집부들로부터 광을 수신하도록 배치될 수 있다.
밴드로스를 감소시키는 다수의 라이트가이드들(MULTIPLE LIGHTGUIDES TO REDUCE BEND LOSS)
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 제 1 라이트가이드 및 제 2 라이트가이드를 포함하며, 여기서 제 2 라이트가이드의 제 1 오버랩핑 영역은 발광 디바이스의 광학 축과 평행한 또는 디바이스의 발광 표면의 법선과 평행한 방향으로 제 1 라이트가이드 아래 배치되고, 각각의 제 1 및 제 2 라이트가이드들로 광을 결합하도록 배치된 제 1 및 제 2 결합 라이트가이드들 세트는 제 1 및 제 2 결합 라이트가이드들 세트의 평균 및 제 1 오버랩핑 영역에서 제 1 및 제 2 라이트가이드들의 전체 코어 두께들에 대등한 코어 두께와 같은 곡률의 동일한 반경으로, 각 제 1 및 제 2 결합 라이트가이드의 동일한 입력 치수를 커버하는 라이트가이드에 광학적으로 결합된 결합 라이트가이드들 세트의 것보다 작은 전체 밴드 손실을 갖는다.
추가 실시예에 있어서, 다수의 라이트가이드들은 스택되어 다른 라이트가이드의 적어도 하나의 영역을 통해 통과된 1개의 라이트가이드로부터 광 출력 및 고정된 밴드 손실(결합 라이트가이드마다 또는 전체 손실)에 대해 곡률 반경들이 동일한 발광 면적, 곡률의 동일한 반경, 및 결합된 라이트가이드들의 두께를 갖는 단일 라이트가이드의 그것보다 작다. 예를 들어, 70%의 밴드 손실에 대해, 제 1 두께의 제 1 라이트가이드는 제 1 곡률 반경에 제한될 수 있다. 제 1 라이트가이드의 두께의 각각 절반으로 제 2 및 제 3 라이트가이드를 이용함으로써, 제 2 및 제 3 라이트가이드들의 각각의 곡률 반경은 각 라이트가이드의 감소된 두께 때문에 단지 70% 밴드 손실을 유지하도록 절을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 동일한 밴드 손실로 두꺼운 라이트가이드보다 적은 곡률 반경을 갖는 각각의 다수의 얇은 라이트가이드들은 발광 디바이스의 볼륨 및 폼 팩터를 감소시킨다. 상이한 라이트가이드들로부터 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면들은 제 1 방향으로 서로에 인접하게, 발광 디바이스의 상이한 측면들 상에, 동일한 광 입력 커플러 내에, 상이한 광 입력 커플러들 내에, 서로 아래에, 서로를 따라, 또는 동일한 또는 상이한 광원들로부터 광을 수신하도록 배치될 수 있다.
결합 라이트가이드들에 의해 연결된 다수의 라이트가이드들
일 실시예에 있어서, 2개 이상의 라이트가이드들은 복수의 결합 라이트가이드들에 의해 광학적으로 함께 결합된다. 일 실시예에 있어서 필름은 제 1 지속적인 라이트가이드 영역과 제 2 지속적인 라이트가이드 영역 사이에 배치된 영역에서 제 1 지속적인 라이트가이드 영역 및 스트립 동일 섹션들 컷을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 스트립들은 컷되고, 제 1 및 제 2 지속적인 라이트가이드 영역들은 서로에 대해 병진이동되어 스트립들(이 실시예에 있어서 결합 라이트가이드들)이 접힘 및 오버랩핑된다. 최종 제 1 및 제 2 라이트가이드 영역들은 결합 라이트가이드들에 의해 연결되는 휴대폰에 대해 키패드 조명기 및 LCD 백라이트와 같은 분리 영역들일 수 있다. 제 1 및 제 2 라이트가이드 영역들은 또한 하나 이상의 영역들 내의 필름 표면에 수직인 광 둘 다에 교차되어 제 1 및 제 2 라이트가이드 영역들 적어도 부분적으로 오버랩핑할 수 있다. 제 1 및 제 2 라이트가이드 영역들은 적어도 하나의 광 입력 커플러를 가질 수 있다. 결합 라이트가이드들의 이용을 통해 함께 제 1 및 제 2 라이트가이드 영역들을 결합함으로써, 제 1 라이트가이드 영역에 결합된 입력 커플러로부터 광은 제 1 라이트가이드 영역의 단부에 도달할 때, 손실, 외부에 연결, 또는 흡수되지 않고, 제 2 라이트가이드 영역 상에 더 진행할 수 있다. 이것은 라이트가이드들이 영역에 오버랩핑하므로, 특정 영역에 대해 다수 광 추출 영역들을 허용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 라이트가이드 영역들 사이에서 광을 수신하도록 배치된 적어도 하나의 영역은 광 흡수 필터를 포함해서 제 2 라이트가이드 영역에 도달하는 광은 상이한 파장 스펙트럼 프로파일을 포함하고, 제 2 색은 제 1 라이트가이드 추출 영역으로부터 추출된 제 1 색과 상이한 제 2 라이트가이드 영역으로부터 추출될 수 있다. 1개, 2개, 또는 2개 이상의 발광 색들의 제 1 입력 커플러에 의해 조명된 2개 이상의 라이트가이드 영역들이 이용될 수 있고, 분리된 광 입력 커플러들을 갖는 분리된 라이트가이드들(또는 라이트가이드 영역들)은 제 1 입력 커플러에 의해 조명된 라이트가이드 영역들의 하나 이상의 뒤에, 사이에, 또는 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 광 입력 커플러는 LED로부터 제 1 라이트가이드 영역으로 화이트 광을 지향시키며, 여기서 광 추출 영역들은 제 1 화이트 이미지를 생성하는 광을 추출하고, 그 광은 스펙트럼의 비레드 부분들을 실질적으로 흡수하는 라이트가이드(레드 색 잉크 스트립과 같은)에 광학적으로 결합되는 스트립된 영역을 갖는 대향 단부 상에 결합 라이트가이드들로 통과되어 추출되지 않는다. 이 광은 레드 이미지에서 레드 광과 같이 라이트가이드의 외부에 추출되는 제 2 라이트가이드 영역으로 더 진행한다. 유사하게, 감법 색들을 포함하는 다른 색들은 다수의 라이트가이드 영역들로부터 방사된 광의 다수의 색들을 생성하는데 이용될 수 있고, 광 추출 영역은 가색법을 생성하도록 오버랩핑할 수 있다. 2개 이상의 라이트가이드들 또는 라이트가이드 영역들은 라이트가이드 내의 진행하는 광의 광학 축들이 서로 대략 90도로 오버랩핑할 수 있다.
화소로된 색을 제공하는 다수의 라이트가이드들(MULTIPLE LIGHTGUIDES TO PROVIDE PIXELDATED COLOR)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 2개의 상이한 광학 경로들을 통해, 각각의 제 1 및 제 2 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 제 1 라이트가이드 및 제 2 라이트가이드를 포함하며, 여기서 상이한 색들의 제 1 및 제 2 광원 방출광 및 제 1 및 제 2 라이트가이드들의 광 방출 영역들은 픽셀화된 영역들(예를 들어, 필름 기반 라이트가이드들의 두께 방향으로 분리된)에서 발광 디바이스의 광 출력 평면을 포함하는 평면에 공간적으로 분리된 픽셀화된 영역들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 픽셀화된 광 방출 영역들의 색들은 서브 픽셀들의 병합의 가색이 되는 광 방출 영역의 대각선(또는 직경)을 2배의 거리에서 확대 없이 1 분각의 시력으로 뷰어에 의해 인지된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 디스플레이의 상이한 공간 영역들의 색들은 레드, 그린, 및 블루 픽셀들을 이용하는 액정 디스플레이들 및 함께 그룹화된 레드 그린 및 블루 LED들을 이용하는 LED 표지판들에 유사한, 상이한 영역들에서 상이한 색들을 달성하도록 공간적으로 제어된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 블루 라이트가이드에 광학적으로 결합된 그린 발광 라이트가이드에 광학적으로 결합되는 레드 발광 라이트가이드를 포함한다. 이 실시예의 라이트가이드들의 다양한 영역들 및 광 출력이 이후 기재된다. 발광 디바이스의 제 1 광 방출 영역에서, 블루 및 그린 라이트가이드들은 어떤 광 추출 특징부들도 갖지 않고 레드 라이트가이드는 광 추출 특징부들을 가져서 제 1 광 방출 영역은 레드 라이트가이드는 하나 이상의 방향들로 레드를 방출한다(예를 들어, 공간 광 변조기를 향해 또는 발광 디바이스로부터 레드 광을 방출함). 발광 디바이스의 제 2 광 방출 영역에서, 레드 및 그린 라이트가이드들은 광 추출 특징부들을 갖지 않고, 블루 라이트가이드는 광 추출 특징부들을 가져서, 제 2 광 방출 영역은 하나 이상의 방향들로 블루 광을 방출한다. 발광 디바이스의 제 3 광 방출 영역에서, 블루 및 레드 라이트가이드들은 광 추출 특징부들을 갖고, 그린 라이트가이드는 임의의 광 추출 특징부들을 갖지 않아서 제 3 광 방출 영역은 하나 이상의 방향들로 자색 광을 방출한다. 발광 디바이스의 제 4 광 방출 영역에서, 블루, 그린, 및 레드 라이트가이드들은 광 추출 특징부들을 가져서 제 4 광 방출 영역이 하나 이상의 방향들로 화이트 광을 방출한다. 따라서, 예를 들어 상이한 색들, 발광 디바이스, 디스플레이, 또는 표지판으로 광을 방출하는 광 방출 영역들을 생성하도록 다수의 라이트가이드들을 이용함으로써 동시에 또는 연속으로 상이한 색들을 방출하는 상이한 영역들의 다색일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 방출 영역들은 복수의 라이트가이드들 상에 적절한 사이즈 및 밀도의 광 추출 특징부들을 포함해서 예를 들어 전체 색 그래픽, 이미지, 표시, 로고, 또는 사진이 재생성된다.
제 2 라이트가이드 상에 인접하는 제 2 광 추출 특징부에 도달하는 제 1 라이트가이드 광 추출 특징부로부터 추출된 광의 퍼센티지는 예를 들어 제 1 및 제 2 광 추출 특징부들 사이의 광학 경로의 방향으로 광 추출 특징부와 클래딩 표면 사이의 제 1 라이트가이드 내의 거리, 제 1 및 제 2 광 추출 특징부들 사이의 광의 광학 경로에서 광 추출 특징부들 사이의 전체 분리, 제 1 및 제 2 광 추출 특징부들 사이의 광학 경로의 클래딩에서 거리, 제 1 라이트가이드의 굴절률, 클래딩의 굴절률, 제 2 광 추출 특징부에 클래딩 표면으로부터 광학 경로의 거리, 제 2 라이트가이드의 굴절률, 및 제 1 라이트가이드 광 추출 특징부의 방향성 반사율(또는 투과) 특징들에 의해 영향을 받는다. 일 실시예에 있어서, 제 2 라이트가이드에서 제 2 픽셀 영역을 교차하는 제 1 광 픽셀 영역으로부터 제 1 라이트가이드를 투과하는 광의 퍼센티지는 30%, 20%, 10%, 5%, 및 1% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 제 2 라이트가이드 상에 인접 픽셀에 도달하는 제 1 라이트가이드로부터 광의 양은 라이트가이드의 두께, 두께 방향으로 전체 분리, 제 1 라이트가이드의 굴절률, 클래딩의 굴절률, 및 제 1 라이트가이드 광 추출 특징부의 방향성 반사율(또는 진행) 특징들에 의해 영향을 받는다. 라이트가이드 내의 임계각에 가까운 광은 임계각보다 큰 각들보다 클래딩 영역에서 두께 방향으로 긴 거리들에 진행할 것이다. 일 실시예에 있어서, 클래딩 영역 두께는 50, 25, 10, 5, 3, 2, 및 1 마이크론(들) 그룹들로부터 선택된 것보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 코어 영역의 두께는 50, 25, 10, 5, 3, 2, 및 1 마이크론(들) 그룹들로부터 선택된 하나보다 작다. 제 1 라이트가이드와 클래딩 사이의 계면에 도달하는 점에, 제 1 라이트가이드와 굴절률(n2)의 클래딩 영역 사이의 임계각의 라이트가이드 내에 진행하는 굴절률(n1) 및 두께(t1)의 제 1 라이트가이드의 표면상의 제 1 광 추출 특징부의 에지로부터 광의 측방 분리 x1은 다음과 같다:
Figure 112012092620332-pct00005
일 실시예에 있어서, 제 1 라이트가이드에서 제 1 픽셀과 제 2 라이트가이드에서 제 2 픽셀 사이의 측방 분리는 x1의 50%, 60%, 70%, 및 80% 그룹으로부터 선택된 하나보다 크고, x1의 150%, 200%, 250%, 300%, 400%, 및 500% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 제 1 라이트가이드 상의 광 추출 특징부는 50 마이크론 두께가 1.49의 굴절률로 필름 기반 라이트가이드의 후면 상에 제 1 프린팅된 화이트 잉크 패턴이다. 1.33의 굴절률로 25 마이크론 클래딩 영역까지 제 1 라이트가이드에 의해 분리되고 광학적으로 결합된 제 2 라이트가이드 상에 제 2 프린트된 화이트 잉크 패턴은 100 마이크론의 거리까지의 제 1 프린팅된 화이트 영역으로부터 측방으로 위치된다(필름 표면에 평행 방향으로). 이 예에 있어서, x1은 99 마이크론이고, 분리 거리는 x1의 101%이다.
다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 비대칭적으로 입사광의 방향을 고치는 방향성 광 추출 특징부이고, 제 1 라이트가이드에서 제 1 픽셀과 제 2 라이트가이드에서 제 2 픽셀 사이의 측방 분리는 x1의 20%, 30%, 40%, 및 50% 그룹으로부터 선택된 하나보다 크고, x1의 100%, 150%, 200%, 및 300% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
다른 실시예에 있어서, 1의개 픽셀에 대해 라이트가이드 내의 광학 축의 방향으로 광 추출 특징부의 치수는 그 영역에서 라이트가이드의 평균 두께의 200%, 150%, 100%, 75%, 및 50% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
추가 실시예에 있어서, 제 1 라이트가이드 상의 제 1 픽셀은 제 2 라이트가이드 상의 제 2 픽셀로부터 제 1 분리 거리까지 측방으로 분리되어 2001년 6월 1일자의 VESA Flat Panel Display Measurements Standard version 2.0(부록 201, 페이지 249)에 기재된 1976 u', v' 유니폼 크로매티시티 스케일 시스템(Uniform Chromaticity Scale) 상에서 측정된 픽셀의 Δu'v'의 0 도에서의 휘도의 적어도 70%의 휘도에 의해 정의되는 각도들 내의 각 색 변화는 분광계 기반 스폿 색차계를 이용하여 측정되었을 때 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 및 0.004 그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 제 1 라이트가이드 광 추출 특징부들의 제 1 세트 및 광 추출 특징부들의 제 2 세트를 포함하는 제 2 라이트가이드를 포함하는 발광 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이이며, 여기서 반사형 디스플레이의 발광 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 제 1 라이트가이드에 평행한 평면으로 제 1 광 추출 특징부들 세트의 면적들과 제 2 라이트가이드에 평행한 평면으로 제 2 광 추출 특징부들 세트의 면적들 사이의 오버랩핑하는 면적의 퍼센티지는 80%, 60%, 40%, 20%, 10%, 5%, 및 2% 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 유사하게, 다른 실시예에 있어서, 3개의 상이한 라이트가이드들에서 광 추출 특징부들의 3개의 세트들 사이의 오버랩핑의 면적은 라이트가이드들의 각 병합에 대해 80%, 60%, 40%, 20%, 10%, 5%, 및 2% 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 반사형 디스플레이는 제 2 라이트가이드의 뷰잉 사이트 상에 제 1 라이트가이드의 LED들로부터 및 가장 가까운 반사형 공간 광 변조기에 배치되는 제 3 라이트가이드로부터 클래딩 층에 의해 분리된 제 2 라이트가이드로부터 클래딩 층에 의해 분리된 각각의 제 1, 제 2, 및 제 3 라이트가이드 방출 레드, 그린, 및 블루 광을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 디스플레이에 수직으로 보일 때, 레드 광을 방출하는 라이트가이드 및 그린 광을 방출하는 라이트가이드에서 광 추출 특징부들 사이의 오버랩의 면적은 10%보다 작다. 또한, 이 실시예에 있어서, 디스플레이에 법선으로 보일 때 레드 광을 방출하는 라이트가이드에서 및 블루 광을 방출하는 라이트가이드의 광 추출 특징부들 사이의 오버랩의 면적은 10%보다 작다. 이 실시예에 있어서, 레드 광을 방출하는 라이트가이드로부터 반사형 공간 광 변조기를 향해 유도된 레드 광은 광 추출 특징부 면적 오버랩의 큰 퍼센티지로 라이트가이드 구성보다 그린 또는 블루 라이트가이드들에서 광 추출 특징부들로부터 반사할 것 같지 않다.
컴포넌트들 주위의 라이트가이드 접힘(LIGHTGUIDE FOLDING AROUND COMPONENTS)
일 실시예에 있어서, 그룹으로부터 선택된 적어도 하나: 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 복수의 라이트가이드들, 결합 라이트가이드들, 및 광 입력 커플러가 굽혀지거나 접혀져서 발광 디바이스의 컴포넌트 다른 컴포넌트들이 다른 컴포넌트 또는 광 방출 영역 뒤에 위치된 뷰로부터 숨겨지거나, 부분적으로 또는 완전히 인클로징된다. 그것들이 광원, 전자장치, 드라이버, 회로 보드, 열 전이 엘리먼트, 공간 광 변조기, 디스플레이, 하우징, 홀더, 또는 다른 컴포넌트들과 같은, 발광 디바이스의 컴포넌트들을 포함하여 굽힘 또는 접힐 수 있는 주위의 이 컴포넌트들은 접혀진 또는 굽혀진 라이트가이드 또는 다른 영역 또는 컴포넌트 뒤에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 반사형 디스플레이를 위한 프론트라이트(frontlight)는 라이트가이드의 하나 이상의 영역들이 접혀지고, 광원이 실질적으로 디스플레이 뒤에 위치되는 라이트가이드, 결합 라이트가이드들, 및 광원을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 혼합 영역은 접힘(fold)을 포함하고, 광원 및/또는 결합 라이트가이드들은 디바이스 또는 반사형 디스플레이의 광 방출 영역에 대향하는 필름 기반 라이트가이드의 측면상에 실질적으로 배치된다. 일 실시예에 있어서, 반사형 디스플레이는 접혀지는 라이트가이드를 포함하여서 라이트가이드 영역은 반사형 디스플레이의 반사형 공간 광 변조기 뒤에 배치된다. 일 실시예에서 접혀진 각도는 하나의 평면에서 150와 210도 사이이다. 다른 실시예에서, 접혀진 각도(fold angle)는 하나의 평면에서 실질적으로 180도이다. 일 실시예에서, 접힘은 필름 기반 라이트가이드에서 진행하는 광의 광학 축에 평행한 평면에서 실질적으로 150와 210도 사이이다. 일 실시예에 있어서, 1개 이상의 입력 커플러 또는 컴포넌트는 라이트가이드, 광 혼합 영역 또는 광 방출 영역의 뒤에서 또는 주위에서 접혀진다. 이 실시예에 있어서, 예를 들어 동일한 필름의 광 방출 영역의 대향 측면들로부터 2개의 광 입력 커플러들은 서로 또는 공통 광원을 이용하여 인접하여 배치되거나 디스플레이의 공간 광 변조기 뒤에서 접혀질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 타일된 발광 디바이스들은 뒤에 인접한 또는 동일한 또는 상이한 광원들을 이용하여 서로 물리적으로 결합되는 접혀진 광 입력 커플러들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광원 또는 광원의 발광 면적은 광 방출 영역의 에지 및 뷰잉면과 대향하는 라이트가이드의 측면 상의 광 방출 영역의 법선에 의해 제한되는 볼륨 내에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광원, 광 입력 커플러, 결합 라이트가이드들, 또는 광 혼합 영역의 영역은 광 방출 영역(뷰잉면과 대향하는 라이트가이드의 측면 상의) 뒤에 또는 광 방출 영역의 에지에 의해 반사된 볼륨 내에 그리고 광 방출 영역에 법선 뷰잉면에 반대되는 라이트가이드의 측면 상에 배치된다.
재생 광에 라이트가이드의 컬링된 에지(CURLED EDGE OF LIGHTGUIDE TO RECYCLELIGHT)
일 실시예에 있어서, 라이트가이드 에지 영역은 자체에 다시 컬링되고 라이트가이드의 영역에 광학적으로 결합되어 에지를 향해 진행되는 광이 컬을 따르고 라이트가이드에 다시 진행된다. 일 실시예에 있어서, 클래딩 면적은 함께 광학적으로 결합되거나 접합되는 표면들 둘 다로부터 라이트가이드로부터 이동된다. 하나 이상의 에지는 라이트가이드로 다시 재생 광 자체에 다시 컬링되거나 굽혀질 수 있다.
레지스트레이션 구멍들 및 캐비티들(REGISTRATION HOLES AND CAVITIES)
일 실시예에 있어서, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 광 입력 커플러, 하우징, 홀딩 디바이스 및 복수의 결합 라이트가이드들 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 적어도 하나의 오프닝 또는 개구를 통과할 수 있는 적어도 하나의 핀 또는 물체를 포함하는 디바이스의 다른 컴포넌트로 레지스트레이션에 대해 적어도 하나의 적당한 오프닝 또는 개구를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 광 터닝 광학 엘리먼트, 결합 라이트가이드들, 광 방향전환 광학 엘리먼트, 광 결합 광학 엘리먼트, 광학 엘리먼트를 유지하는 상대 위치, 회로 보드, 플렉서블 연결기, 필름 기반 터치스크린, 필름 기반 라이트가이드, 및 디스플레이 필름 기판은 레지스트레이션 오프닝, 개구, 구멍, 또는 캐비티를 포함한다.
정렬 가이드
다른 실시예에 있어서, 광 터닝 광학 엘리먼트는 광 터닝 광학 엘리먼트에 물리적으로 결합된 정렬 가이드를 가져서 가이드는 다음 방향들 중 적어도 하나에 정렬되도록 결합 라이트가이드 입력 표면들을 지향한다: 결합 라이트가이드들의 필름 표면에 수직인 방향, 결합 라이트가이드 필름 표면들에 평행인 방향, 광원의 광학 축에 평행인 방향, 및 광원의 광학 축에 직각인 방향. 일 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 다음 중 하나 이상에 물리적으로 결합된다: 광 터닝 광학 엘리먼트, 결합 라이트가이드들, 광 방향전환 광학 엘리먼트, 광 결합 광학 엘리먼트, 광학 엘리먼트를 유지하는 상대 위치, 회로 보드, 광원, 광원 하우징, 광학 엘리먼트 홀더 또는 하우징, 입력 커플러 하우징, 배치 메커니즘, 광원에 대해 히트 싱크, 플렉서블 연결기, 필름 기반 터치스크린, 필름 기반 라이트가이드, 및 디스플레이 필름 기판. 일 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 다음 중 하나의 굴곡 탄성률을 갖는 금속 또는 플라스틱 바 또는 로드와 같은 배치 아암을 포함한다: 미리 결정된 방향으로 결합 라이트가이드들(또는 광학 엘리먼트)의 스택을 가이드하도록 배치되는 결합 라이트가이드들의 스택 어레이의 2배, 3배, 4배, 및 5배. 정렬 가이드는 예리한 에지들을 통해 결합 라이트가이드에 스크래칭 또는 손상없이 가이딩 기능에 보조하도록 하나 이상의 곡선으로 된 영역들을 가질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 일시적으로 또는 영구적으로 결합 라이트가이드의 위치를 유지하기 위해 하나 이상의 결합 라이트가이드들에 대해 힘을 인가할 수 있는 캔틸레버 스프링이다. 다른 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 광 입력 표면에 가까운 결합 라이트가이드의 상대 위치를 유지하는 반면에 광원 또는 광 입력 커플러에 결합 라이트가이드들의 상대 위치를 실질적으로 유지하는 추가적, 영구적 상대 위치 방법이 이용된다(기계적으로 클램핑, 접착제들, 에폭시, 또는 광학 접착제를 이용하여 부착, 결합 라이트가이드들 주위의 하우징을 형성, 또는 하우징에 결합되어 삽입과 같은). 다른 실시예에 있어서, 클래딩 층(저굴절률 접착제와 같은)은 상부 표면, 하부 표면, 측방 에지들, 및 광 결합 라이트가이드들의 어레이의 입력 표면 중 하나 이상에 배치되어 정렬 가이드가 결합 라이트가이드들의 어레이에 열적으로 결합될 때, 적은 광이 정렬 가이드에 의해 흡수된다.
정렬 가이드 내의 정렬 캐비티
일 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 광원으로부터 광을 수신하도록 그 광 입력 에지들을 정렬하기 위해 결합 라이트가이트들의 스택된 어레이가 배치될 수 있는 기계적 커플러 내에 캐비티를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 1차원으로 결합 라이트가이드들을 정렬하고, 결합 라이트가이들의 입력 표면이 배치될 수 있는 정확한 측방 위치 및 캐비티에서 그것들의 홀딩을 보조하기 위해 결합 라이트가이들에 수직력을 인가하도록 연장된 아암 또는 로드를 갖는 열 전이 엘리먼트를 포함해서 그들은 광원으로부터 광을 수신하도록 정렬된다. 다른 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 그 광 입력 표면들에 가까운 결합 라이트가이드들의 스택 어레이의 단면의 각각의 연장된 아암(힘을 인가하도록 캔틸레버 스프링으로서 기능)을 갖는 열 전이 엘리먼트, 수직 단면을 갖는 캐비티, 적어도 수직만큼 큰 폭 치수, 및 폭 치수들을 포함한다.
열 전도성 정렬 가이드
다른 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 광원에 대해 히트 싱크에 열적으로 및 물리적으로 결합된다. 예를 들어, 정렬 가이드는 결합 라이트가이드를 수신하도록 배치된 배치 캐비티 오프닝을 갖는 광원 주위에 배치되고 열적으로 결합된 알루미늄 히트 싱크를 포함해서 그것들이 캐비티 내에 유지될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 알루미늄 히트 싱크는 배치 기능을 제공하고, 또한 광원으로부터 열부하를 감소시킨다. 다른 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 결합 라이트가이드들에 열적으로 결합된 열적으로 도전성 물질(금속, 알루미늄, 구리, 열 전도성 폴리머, 또는 열 전도성 물질들을 포함하는 화합물과 같은)로 배치 캐비티를 포함해서 정렬 가이드는 광원으로부터 수신된 결합 라이트가이드들로부터 열을 제거한다. 고전력 LED들을 이용할 때, 예를 들어 광원으로부터 열은 잠재적으로 손상되거나 결합 라이트가이드들(연화, 열 또는 광학 열화 등)이 갖는 문제들을 초래할 수 있다. 결합 라이트가이드들로부터 열을 제거함으로써, 이 효과가 감소되거나 제거된다. 일 실시예에 있어서, 정렬 가이드는 열 전도성 접착제 또는 그리스와 같은 물리적 컨택에 의해 또는 중간 열 전도성 물질의 이용을 통해 하나 이상의 결합 라이트가이드들에 열적으로 결합된다.
다른 컴포넌트들
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 전원, 배터리들(낮은 프로파일 또는 낮은 볼륨 디바이스에 대해 정렬될 수 있음), 열 전이 엘리먼트(히트 싱크, 히트 파이프, 또는 스탬핑된 시트 금속 히트 싱크와 같은), 프레임, 하우징, 라이트가이드의 적어도 일측면에 평행으로 연장하도록 압출되고 정렬된 히트 싱크, 열 전이 엘리먼트 또는 히트 싱크를 따라 다수의 접힘 또는 홀딩 모듈들, 발광 디바이스의 외부 표면에 열을 열적으로 결합하도록 노출된 열 전이 엘리먼트, 및 전력을 제공할 수 있는 태양 전지, 통신전자들(광원들, 색 출력, 입력 정보, 원격 통신, Wi-Fi 제어, 블루투스 제어, 무선 인터넷 제어 등을 제어하도록 필요한 것과 같은), 철의 또는 적당한 금속성 표면에 발광 디바이스를 일시적으로 부착하는 마그넷, 모션 센서, 인접 센서, 앞 뒤로 향한 모션 센서들, 광학 피드백 센서(검출기들에 역으로 이용되는 포토다이오드들 또는 LED들을 포함), 스위치들, 다이얼들, 키패드들(온/오프, 밝기, 색, 색 온도, 프리셋들(색, 밝기, 색 온도 등과 같은 기능들), 무선 제어), 외부로 트리거링된 스위치들(예를 들어 문 폐쇄 스위치), 동시통합된 스위치들, 및 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역에 도달하는 것으로부터 외부 광을 차단하거나 뷰어에 의해 보여지는 것으로부터 발광 디바이스의 영역으로부터 방출된 광을 차단하는 광 차단 엘리먼트들과 같은 메커니즘들을 제어 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 각각의 제 1 및 제 2 광 입력 커플러에 광을 결합하도록 배치되는 제 1 및 제 2 광원을 포함하는 광원들의 제 1 세트를 포함하고, 각각의 제 1 및 제 2 광 입력 커플러에 광을 결합하도록 배치된 제 3 및 제 4 광원을 포함하는 광원들의 제 2 세트를 더 포함하며, 여기서 광원들의 제 1 세트는 서로 열적으로 결합되고, 광원들의 제 2 세트는 그룹 금속 코어 프린트 회로 보드, 알루미늄 컴포넌트, 구리 컴포넌트, 금속 합금 컴포넌트, 열 전이 엘리먼트, 또는 다른 열적으로 전도성 엘리먼트로부터 선택된 하나에 의해 서로 열적으로 결합된다. 추가 실시예에 있어서, 광원들의 제 1 및 제 2 세트는 금속성, 세라믹, 또는 열적으로 전도성 컴포넌트들이 유리된 실질적으로 폴리머와 같은 에어 갭 또는 실질적으로 열적으로 절연 물질에 의해 광원들에 영역 가장 가까운데서 광원들(또는 PCB와 같은 광원들에 대한 기판들)을 분리함으로써 실질적으로 열적으로 절연된다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 및 제 3 광원들은 제 1 및 제 2 광원들보다 서로에 가깝게 배치되고, 제 1 광원으로부터 많은 열은 단지 제 1 광원이 광을 방출할 때, 제 3 광원에 도달하는 것보다 제 2 광원에 도달한다. 2개 이상의 결합 라이트가이드들에 광을 결합하도록 배치된 2개 이상의 광원들은 열 전이 엘리먼트에 의해 함께 열적으로 결합될 수 있고, 에어 갭 또는 열적으로 절연 물질에 의해 2개의 광원들 이상의 제 2 세트로부터 분리될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광을 방출하고 또한 라이트가이드 내에 광 변화들을 검출하고, 터치 스크린 기능성을 제공하는 필름 라이트가이드를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 필름 라이트가이드는 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드들을 포함하고, 백라이트 또는 프론트라이트를 제공하도록 라이트가이드로 광을 향하게 하고, 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 광 세기(터치된 위치에서 손가락으로 광을 결합함으로써 어긋나고 흡수되는 광 때문에 낮은 광 레벨들과 같은)에서 변화를 검출하도록 배치된다. 라이트가이드를 검출하는 하나 이상의 광 세기가 이용될 수 있다. 터치 스크린들에 기초한 광학 라이트가이드에 대해 다른 구성들은 당업자에게 알려져 있고, 실시예들과 결합에 이용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 터치스크린은 적어도 2개의 필름 라이트가이드들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 터치스크린 디바이스는 필름 라이트가이드로부터 검출기로 광을 결합하도록 역으로 이용된 광 입력 커플러를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스 또는 터치 스크린은 제 1 필름 또는 제 1 라이트가이드가 프레싱되거나 압력이 적용될 때 압력에 민감하고, 제 1 필름은 제 1 라이트가이드 또는 제 1 라이트가이드로부터 적어도 하나의 광은 제 2 필름 또는 제 2 라이트가이드로 결합되는 제 2 필름 또는 제 2 라이트가이드와 접촉하는 충분한 광학으로 이동되고, 제 2 필름 또는 제 2 라이트가이드로부터 광은 제 1 필름 또는 제 1 라이트가이드로 결합되거나, 광은 각 라이트가이드 또는 필름으로부터 다른 것에 결합한다.
결합 라이트가이드에 결합된 열 전이 엘리먼트
다른 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 클래딩 영역, 라이트가이드 영역, 라이트가이드, 결합 라이트가이드, 결합 라이트가이드들의 스택 또는 배치, 결합 라이트가이드에 접혀진 영역들의 병합, 입력 커플러, 광 입력 커플러의 윈도우 또는 하우징 컴포넌트, 또는 하우징에 열적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 결합 라이트가이드의 결합 라이트가이드들 또는 접혀진 영역들에 열적으로 결합되어 라이트가이드들을 향해 방출하는 고전력 LED 또는 다른 광원이 폴리머에 감소된 열 손상으로 이용될 수 있는 영역에서, 라이트가이드 필름에 기초한 폴리머로부터 떨어진 열을 드로잉한다. 다른 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 광 입력 커플러들의 클래딩 영역 또는 결합 라이트가이드의 접혀진 영역들에 물리적으로 및 열적으로 결합된다. 열 전이 엘리먼트는 블랙인 열 전이 엘리먼트를 이용함으로써 하나 이상의 클래딩 영역들에 광을 흡수하거나 광(50% 이하에 포함된 분산된 반사율 스펙트럼 컴포넌트를 갖는 것과 같은)의 상당한 양을 흡수하도록 더 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상부 결합 라이트가이드의 상부 표면 및 하부 결합 라이트가이드의 하부 표면은 결합 라이트가이드들의 영역들에서 클래딩 영역들 또는 광 입력 에지들 근처의 결합 라이트가이드의 접혀진 영역들을 포함한다. 결합 라이트가이드들 또는 접혀진 영역들 사이의 클래딩을 제거함으로써(또는 적용 또는 배치하지 않음), 많은 광이 결합 라이트가이드들 또는 광원으로부터 접혀진 영역들로 결합될 수 있다. 외부 클래딩 층들 또는 영역들은 다른 엘리먼트들 또는 하우징과 접촉하는 것으로부터 광 흡수를 방지하도록 외부 표면들에 배치될 수 있거나, 예를 들어 코어 영역(코어 영역 내의 광을 가능하게 흡수함)으로부터 광을 흡수하는 것 없이 열을 결합하도록 열 전이 엘리먼트에 클래딩 영역에 물리적으로 및 열적으로 결합하도록 상부 또는 하부 표면 상에 이용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 적어도 하나의 광원으로부터 열을 수신하도록 배치된 열 전이 엘리먼트를 포함하며, 여기서 열 전이 엘리먼트는 10 밀리미터, 5 밀리미터, 4 밀리미터, 3 밀리미터, 2 밀리미터, 1 밀리미터, 및 0.5 밀리미터 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 발광 디바이스에 수직인 모든 방향으로 전체 두께, 평균 전체 두께, 및 평균 두께 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 발광 디바이스의 발광 표면과 같은 라이트가이드의 대향 측면 상에 배치된 시트 또는 금속의 플레이트를 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 낮은 열전도율 컴포넌트가 열 전이 엘리먼트와 라이트가이드 사이에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 낮은 열전도율 컴포넌트는 296도 Kelvin의 온도에서 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 및 0. 05 Wㆍm－1ㆍK－1 그룹으로부터 선택된 하나보다 낮은 열전도율 k를 갖는다. 추가 실시예에 있어서, 낮은 열전도율 컴포넌트는 백색 반사형 폴리에스테르계 필름(또는 PTFE 기초 필름)이다. 추가 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 열 전이 엘리먼트에 물리적으로 결합된 낮은 열전도율 컴포넌트를 포함하고, 발광 디바이스는 저굴절률 물질, 클래딩 영역, 및 낮은 열전도율 컴포넌트와 라이트가이드 사이에 배치된 에어 갭의 영역 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함한다.
추가 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 제 1 방향에 직각인 서로 직각 방향으로 치수만큼 긴 적어도 2배로 제 1 방향으로 치수를 갖는 연장된 컴포넌트이며, 여기서 열 전이 엘리먼트의 일부는 적어도 하나의 광 입력 커플러의 굽힘 영역 내에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 입력 커플러를 포함하며, 여기서 광 입력 커플러 내의 결합 라이트가이드들의 모두를 포함하는 가장 작은 직사각형 직육면체의 일부는 열 전이 엘리먼트를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 입력 커플러를 포함하며, 여기서 광 입력 커플러 내의 모든 결합 라이트가이드들을 포함하는 가장 작은 직사각형 직육면체의 일부는 히트 파이프로부터 파이프, 연장된 히트 싱크, 핀들을 갖는 금속 열 전이 엘리먼트, 열 전이 엘리먼트 내의 로드, 및 금속 프레임 그룹으로부터 선택된 연장된 열 전이 엘리먼트를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 증가된 세기, 우연한 접촉을 방지하는 서스펜션 또는 장착을 위한 프레임 지지체, 및 플랫 또는 미리 정의된 비평면 표면에 대한 프레임 지지체 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 제공하는 적어도 하나의 금속 프레임 컴포넌트 또는 연장된 금속 컴포넌트를 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 에어가 흐를 수 있는 채널의 적어도 일부를 형성하는 볼륨을 통해 서로 또는 오프닝에 대한 각도로 지향된 적어도 2개의 영역들 또는 표면들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 에어가 플로우하는 열 엘리먼트의 적어도 하나의 표면에 의해 형성된 복수의 채널들을 포함하고, 열(광원 또는 프로세서)을 발생시키는 소스로부터 능동 또는 수동 에어 대류에 의해 열을 대류시킨다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 에어가 (자연적으로 또는 강제 대류 에어)를 통한 열을 흐르거나 대류하는 디바이스의 수직으로 향한 면들을 따라 복수의 에어 채널들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 열 전이 엘리먼트는 296도 Kelvin의 온도에서 0.5, 0.7, 1, 2, 5, 10, 50, 100, 200, 300, 400, 800, 및 1000 Wㆍm－1ㆍK－1 그룹으로부터 선택된 1보다 큰 열전도율을 갖는다.
다른 광학 필름들
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 방향전환 광학 필름, 엘리먼트, 또는 각들의 제 1 범위에 광 투사를 다시 향하는 영역, 파장 범위, 및 제 1보다 상이한 각들의 제 2 범위로 분극 범위를 더 포함한다.
광 방향전환 광학 엘리먼트
일 실시예에 있어서, 광 방향전환 광학 엘리먼트는 광 방출 영역의 적어도 하나의 영역과 발광 디바이스의 외부 표면(광 방향전환 광학 엘리먼트의 표면일 수 있음) 사이에 배치된다. 추가 실시예에 있어서, 광 방향전환 광학 엘리먼트는 발광 디바이스의 광 방출 영역의 형상에 실질적으로 적합하도록 형상화되거나 구성된다. 예를 들어, 발광 표지판은 표시의 형상인 광 방출 영역 주위의 실질적으로 투명한 라이트가이드 필름을 포함할 수 있고; 라이트가이드 필름은 표시의 영역에서 광 추출 특징부들을 포함하고; 및 광 방출 영역의 형상으로 광 방향전환 광학 엘리먼트(실질적으로 반구형 광 콜리메이팅 표면 특징부들의 필름과 같은) 커트는 라이트가이드 필름의 광 방출 영역과 발광 디바이스의 발광 표면 사이에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 발광 표지판은 필름 기반 라이트가이드 및 렌티큘러스로부터 형성된 렌즈 어레이를 포함하는 광 방향전환 광학 엘리먼트 또는 라이트가이드로부터 광을 수신하도록 배치된 마이크로렌즈들(집적 이미지들 또는 3D 집적 디스플레이들 또는 사진에 이용되는 실질적으로 반구형 렌즈들)을 포함하며, 여기서 렌즈 어레이는 라이트가이드로부터 2개 이상의 각도로 분리된 이미지들로 광을 분리해서 표지판은 입체적 이미지들 또는 표시를 디스플레이한다. 렌즈 어레이 필름의 형상 또는 라이트가이드 필름에 평행인 평면에 컴포넌트는 광 방출 영역의 형상에 또는 광 방출 영역들의 하나 이상의 서브 영역들에 실질적으로 등각일 수 있어서 표지판은 전체 광 방출 영역에서 또는 광 방출 영역의 하나 이상의 서브 영역들에서 각도로 분리된 정보를 방출한다. 예를 들어, 표지판은 제 1 이차원 텍스트 영역 및 입체적 이미지의 제 2 영역을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 광 방향전환 광학 필름, 엘리먼트, 또는 영역은 굴절, 프리즘, 전반사, 정반사 엘리먼트 또는 코팅, 확산성 반사 엘리먼트 또는 코팅, 반사형 회절 광학 엘리먼트, 투과성 회절 광학 엘리먼트, 반사형 홀로그램 광학 엘리먼트, 투과성 홀로그램 광학 엘리먼트, 반사성 광 산란, 진행성 광 산란, 광 분산, 다층 비반사 코팅, 모스 아이 또는 실질적으로 원추형 표면 구조화된 타입 비반사 코팅, 자이언트 복굴절 광학 다층 반사, 정반사 편광자, 분산 반사형 편광자, 콜레스테릭 편광자, 도파 모드 공명 반사형 편광자, 흡수성 편광자, 진행성 이방성 산란(표면 또는 볼륨), 반사성 이방성 산란(표면 또는 볼륨), 실질적으로 대칭적 또는 등방성 산란, 복굴절, 광학 지연, 파장 변환, 콜리메이팅, 광 방향전환, 공간 필터링, 각 의존 산란, 전기 광학(PDLC, 액정 등), 전기 습윤, 전기 영동, 파장 범위 흡수성 필터, 파장 범위 반사형 필터, 구조화된 나노 특징 표면, 광 관리 컴포넌트들, 프리즘 구조화된 표면 컴포넌트들, 및 상술한 필름들 또는 컴포넌트들의 2개 이상의 하이브리드들 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 표면 또는 채적 특징부를 포함한다.
프리즘 구조화된 표면들의 광 방향전환 광학 필름들의 일부 예들은, Vikuiti™ 휘도 향상 필름(Brightness Enhancement Film)(BEF I, BEF II, BEF III, BEF III 90/50 5T, BEF III 90/50 M, BEF III 90/50 M2, BEF III 90/50 7T, BEF III 90/50 10T, BEF III 90/50 AS), Vikuiti™ 투명 직각 필름(Transparent Right Angle Film)(TRAF), Vikuiti™ 광학 조명 필름(Optical Lighting Film)(OLF 또는 SOLF), IDF II, TRAF II, 또는 3M™ Diamond Grade™ 시팅(Sheeting)을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지 않으며, 그 모두는 3M Company, St. Paul, Minn으로부터 이용가능하다. 광 관리 컴포넌트 구성들의 다른 예들은 미국 특허 제5,394,255호 및 제5,552,907호(Yokota 외 둘 다)에 개시된 원형 피크/밸리 필름들, Mitsubishi Rayon Co., Ltd로부터의 역 프리즘 필름(Reverse Prism Film) 또는 미국 특허 제6,746,130호, 제6,151,169호, 제5,126,882호, 및 제6,545,827호에 개시된 다른 전반사 기반 프리즘 필름, 렌티큘러 렌즈 어레이 필름, 마이크로렌즈 어레이 필름, 확산기 필름, 마이크로구조 BEF, 나노구조 BEF, Rowland Technologies로부터의 Rowlux 마이크로렌즈 필름, 미국 특허 제7,160,017호에 개시된 것과 같은 광 집진기들의 배치들의 필름들, 및 상술한 필름들의 하나 이상의 하이브리드들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 각으로 선택된 광 흡수 필름, 엘리먼트, 또는 영역을 더 포함한다. 각으로 선택성 광 흡수 필름들은 제 1 투사 각도 범위 내에서 광을 실질적으로 진행할 수 있거나, 제 2 투사 각도 범위 내의 광을 실질적으로 흡수할 수 있다. 이 필름들은 특정 각들(벗어나거나 원하지 않은 광이 벗어난 반사들의 원인이 되는 조정석 또는 윈드실드의 부분들을 조명할 수 있는 군용들에 요구되는 것과 같은)에 원하지 않은 반사 광을 감소시키거나 광을 흡수할 수 있다. 제 1 각에서 다층된 물질을 스키빙함으로써 제조된 것과 같은 루버 필름들은 디스플레이 산업에서 알려져있고, 3M Company의 3M™ 프라이버시 필름(Privacy Film)과 같은 루버 필름들 및 미국 특허 제7,467,873호; 제3,524,789호; 제4,788,094호; 및 제5,254,388호에 개시된 것들과 같은 다른 각도 흡수 또는 방향전환 필름들을 포함한다.
광 반사 필름
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 광 반사 필름과 발광 디바이스의 발광 표면 사이에 배치된 라이트가이드를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 반사 필름은 광 반사형 광학 엘리먼트이다. 예를 들어, 광 방출 영역의 적어도 동일한 사이즈 및 형상의 화이트 반사형 폴리에스테르 필름은 발광 디바이스의 발광 표면 또는 광 반사 영역이 광 방출 영역들의 하나 또는 모든 사이즈 및 형상을 따를 수 있거나, 광 반사 영역이 광 방출 영역보다 작은 면적을 차지하는 사이즈 또는 형상일 수 있으므로, 라이트가이드의 대향 측면 상에 배치될 수 있다. 광 반사 필름 또는 컴포넌트, 광 추출 특징부들을 포함하는 광 방출 영역 또는 영역과 같이 실질적으로 동일한 형상은 광 추출 특징부들을 포함하는 광 방출 영역들 또는 영역들 주위의 또는 사이의 주위의 영역들에서 발광 디바이스의 투명도를 유지할 수 있는 한편, 발광 표면을 향해 수신된 광의 부분을 반사함으로써 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 및 110% 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 의해 발광 디바이스의 발광 표면 상에 영역에서 평균 휘도를 증가시킨다.
각도 확장 엘리먼트
추가 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드로부터 광의 각도 FWHM을 콜리메이팅 또는 감소시키도록 배치된 광 방향전환 엘리먼트; 공간 광 변조기; 및 공간 광 변조기를 투과하는 광의 각도 FWHM을 증가시키도록 공간 광 변조기의 뷰잉면 상에 배치된 각도 확장 엘리먼트(확산기 또는 광 방향전환 엘리먼트와 같은)를 포함한다. 예를 들어, 광은 공간 광 변조기의 픽셀들 또는 서브 픽셀들을 통해 또는 위에 통과하도록 콜리메이팅될 수 있고, 이 때 광은 디바이스의 뷰의 각을 증가시키도록 각도로 화장될 수 있다(각도 FWHM을 증가시킴). 추가 실시예에 있어서, 각도 확장 엘리먼트는 공간 광 변조기의 컴포넌트 내에 또는 위에 배치된다. 예를 들어, 확산기는 액정 층에 의해 공간적으로 모듈레이팅된 후에 콜리메이팅되거나 부분적으로 콜리메이팅된 광을 확장시키도록 액정 디스플레이에서 외부 유리와 편광자 사이에 배치될 수 있다. 추가 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 대조를 증가시키도록 발광 표면 상에 주변 광 투사의 제 1 부분을 흡수하도록 광 흡수 필름, 서큘러 편광자, 마이크로렌즈 타입 프로젝션 스크린, 또는 다른 뒤의 프로젝션 타입 스크린을 더 포함할 수 있다.
클래딩으로부터 광 추출
일 실시예에 있어서, 클래딩 영역은 라이트가이드의 코어 영역에 배치되거나 광학적으로 결합되고, 클래딩 영역으로부터 광을 추출하는 라이트가이드에 대향하는 제 1 클래딩 영역의 측면 상에 클래딩 영역에 동작가능하게 결합된 광 추출 영역을 포함한다. 클래딩 영역에 광 추출 영역 또는 영역에 광 추출 특징부를 동작가능하게 결합하는 것은 클래딩 영역의 표면 상에 또는 클래딩 영역의 볼륨 내에 물질을 추가, 제거, 또는 변경하는 것; 클래딩 영역의 표면 상에 또는 클래딩 영역의 볼륨 내에 물질을 배치하는 것; 클래딩 영역의 표면 상에 또는 클래딩 영역의 볼륨 내에 물질을 도포하는 것; 물질 클래딩 영역의 표면 상에 또는 클래딩 영역의 볼륨 내에 물질을 프린팅 또는 페인팅하는 것; 클래딩 영역의 표면으로부터 또는 클래딩 영역의 볼륨으로부터 물질을 제거하는 것; 클래딩 영역의 표면 또는 클래딩 영역의 볼륨 내의 영역을 수정하는 것; 클래딩 영역의 표면 또는 클래딩 영역의 볼륨 내의 영역을 스탬핑 또는 엠보싱하는 것; 클래딩 영역의 표면 또는 클래딩 영역의 볼륨 내의 영역을 스크래칭, 샌딩, 어블레이팅, 또는 스크라이빙하는 것; 클래딩 영역의 표면 상에 또는 클래딩 영역의 볼륨 내에 광 추출 영역을 형성하는 것; 클래딩 영역의 표면 상에 또는 클래딩 영역의 볼륨 내에 물질을 접합하는 것; 클래딩 영역의 표면 또는 클래딩 영역의 볼륨 내에 물질을 접착하는 것; 클래딩 영역의 표면 상에 또는 클래딩 영역의 볼륨 내에 광 추출 영역을 광학적으로 결합하는 것; 광 추출 영역과 클래딩 영역 사이에 배치된 중간 표면, 층, 또는 물질에 의해 클래딩 영역에 광 추출 영역을 광학적으로 결합 또는 물리적으로 결합하는 것을 제한없이 포함해서; 광 추출 영역 상에 입사한 클래딩 영역 투사 내에서 진행되는 광의 부분은 클래딩 영역을 나가거나 임계값보다 작은 각도로 방향전환되어 그것은 클래딩 영역, 코어 영역, 결합 라이트가이드, 라이트가이드, 또는 전반사에 의해 진행되는 다른 영역 내에 잔존하지 않는다.
일 실시예에 있어서, 클래딩 영역으로부터 광을 추출함으로써, 디스플레이의 발광 면적 내의 클래딩 영역에 광학적으로 결합된 클래딩 영역 또는 영역과 접촉하는 다른 층들 또는 물체들(손가락들 또는 먼지와 같은)은 방해되지 않거나, 감소된 휘도 콘트라스트 또는 열악한 디스플레이 또는 표지판 가시도를 초래하는 클래딩으로부터 광을 추출한다. 일 실시예에 있어서, 광은 클래딩 내에 직접적으로 또는 클래딩의 외부 표면(코어 영역에 대향하는 표면) 상에 또는 필름의 외부 표면 또는 클래딩의 외부 표면에 광학적으로 결합된 영역 내에 간접적으로 또는 상에 클래딩으로부터 광을 흡수하거나 광을 산란시킴으로써 클래딩으로부터 추출된다. 클래딩으로부터 추출 광의 분산된 방법은 입사광의 부분을 산란시켜 클래딩 영역 내에 또는 코어 영역에 대향하는 클래딩 영역에 광학적으로 결합된 영역에 완전히 내부로 반사하지 않는 각도들로 방향전환된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 클래딩 영역의 외부 표면은 거칠거나 클래딩에서 진행하는 광을 추출하는 표면 릴리프 특징부들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 층 또는 영역은 광 추출 영역을 포함하는 클래딩 영역에 광학적으로 결합된다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 블랙 PET 필름은 영역에서 클래딩과 같이 기능하는 압력 감지 접착제를 이용하는 라이트가이드의 코어 영역에 광학적으로 결합된다. 일 실시예에 있어서, 전반사 계면으로부터 제 1 각에서 결합 라이트가이드로 진행하는 광은 결합 라이트가이드에서 접혀진 후에 큰 각으로 진행하고, 광 추출 영역에 의해 제 1 클래딩 영역으로부터 추출된다.
광 흡수 또는 산란 영역 또는 층
일 실시예에 있어서, 그룹으로부터 선택된 적어도 하나: 클래딩, 접착제, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역과 발광 디바이스의 외부 발광 표면 사이에 배치된 층, 패터닝된 영역, 프린팅 영역, 및 하나 이상의 표면들 상에 또는 필름의 볼륨 내에 압출된 영역은 제 1 소정 파장 범위에서 광의 제 1 부분을 흡수하는 광 흡수 물질을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 광 혼합 영역에서 라이트가이드의 코어 층 상에 클래딩 층에 접착제를 이용하는 광학적으로 결합된 블랙 PET 필름과 같은 클래딩 층 또는 광 흡수 물질 상에 코팅된 블랙 또는 광 흡수 잉크이다.
일 실시예에 있어서, 광 흡수 영역 또는 층은 결합 라이트가이드 영역들, 광 혼합 영역들, 및 광 방출 영역들 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 영역들 상에 클래딩 영역에 광학적으로 결합된다. 이 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 광학적으로 결합되는 클래딩 내에서 진행하는(또는 코어 영역내에서의 각도에서 진행하여 그것이 클래딩으로 진입하는) 광의 제 1 부분을 추출 및 흡수할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 흡수된 광의 제 1 부분은 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95% 그룹으로부터 선택된 1개보다 크다. 일 실시예에 있어서, 클래딩에서 진행하는 광은 광 흡수 영역에 의해 실질적으로 흡수된다. 일 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 각들에 제 1 클래딩 영역 내에 진행하는 광의 부분을 분산시키는 광 산란 물질을 더 포함해서 그것은 제 1 클래딩 영역으로부터 추출되거나 제 1 클래딩 영역, 라이트가이드에 대향하는 표면에서의 제 2 클래딩 영역, 또는 라이트가이드의 코어 영역에 대한 임계각보다 작은 각도로 광을 반사시킨다. 일 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 광의 적은 부분을 흡수하고 흡수하는 것보다 광의 큰 부분을 반사적으로 산란시키는 화이트 잉크 또는 물질을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광 산란 영역 또는 층은 결합 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 및 광 방출 영역 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 영역들에서 클래딩의 영역의 외부 표면에 광학적으로 결합되거나 형성되는 볼륨 내이다. 이 실시예에 있어서, 클래딩 내에 진행하는 광은 클래딩 영역의 외부에 그것을 산란에 의해 광 방출 영역(또는 광 방출 영역에서의 관심 면적) 전에 실질적으로 추출될 수 있다. 클래딩 내의 전행하는 광을 제거하는 광원이 광을 방출할 때 클래딩 내에 진행하는 광 때문에 클래딩 또는 디스플레이의 외부 표면에 있는 지문들(fingerprints), 얼룩들(smudges), 오일(oil), 잔여물(residue), 먼지 및 스크래치들(scratches) 조사되거나 볼 수 있게 될 수 있는 예를 들어, 프론트라이트 응용들에 바람직할 수 있다. 클래딩을 통과하여 진행하는 광은 코어 영역 및 클래딩 영역 계면에 대해 임계각보다 적은 각으로 라이트가이드를 통해 진행할 수 있다. 임계각 또는 이상의 각도들에서 코어 영역에서 진행하는 광은 소산장 영역에서 클래딩으로 관통할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 클래딩 영역 계면에서 완전히 내부로 반사하는, 라이트가이드에서 진행하는 광으로부터 소산장 광의 10%보다 적게 광 흡수 영역으로 연장한다. 코어 영역과 클래딩 영역 사이의 계면(예를 들면 500 nm보다 적음)에 가까운 광 흡수 영역을 배치하는 것은 광 흡수 영역으로 소산장 관통 때문에 임계각보다 큰 각들에 코어 영역 내에 진행하는 광의 중요부를 흡수하고, 광 방출 영역에 도달하고 발광 디바이스를 투과하는 광속을 감소시킬 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 영역 또는 광 산란 영역은 평균적으로 코어 영역들 및 클래딩 영역들 사이의 계면으로부터 떨어진 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 및 3 마이크론 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다.
일 실시예에 있어서, 제 1 소정 파장 범위는 300nm 내지 400nm 광을 포함하고, 영역은 저하될 수 있는 UV 광, 또는 노란 라이트가이드 영역, 층 또는 다른 영역 또는 층을 흡수한다. 일 실시예에 있어서, 클래딩 영역은 광 흡수 영역과 라이트가이드 사이에 배치되어 라이트가이드 통해 진행하는 광 및 라이트가이드 내의 진행하는 광의 에버네센트부는 라이트가이드로부터 추출되지 않으면 흡수 영역을 통해 통과하지 않으므로, 흡수 영역 때문에 흡수되지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 영역 또는 층은 휘도 또는 색(색 이미지, 그래픽, 로고, 또는 표시를 제공하기 위해 필름의 층 상에 라미네이팅 또는 프린팅되는 염료 승화물 또는 주입 프린트된 오버레이와 같은)를 공간적으로 변화시키는 발광 디바이스를 제공하도록 미리 결정된 패턴으로 광을 선택적으로 흡수하는 흡수 영역들의 배치이다. 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 광 추출 영역에 가까이 인접하여 배치되어 특정 광 추출 특징부 때문에 발광 디바이스로부터 방출된 광이 미리 결정된 색 또는 광도를 갖는다. 예를 들어, 티타늄 이산화물 및 광 흡수 염료들을 포함하는 잉크들은 라이트가이드 영역들 상에 배치되어 그 영역에서 라이트가이드의 표면에 도달하는 광의 부분이 염료를 통과하고 광 추출 특징부 때문에 추출되거나, 광이 광 추출 특징부에 의해 추출되고 염료를 통해 통과할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 내부 라이트가이드 층에 둘 다 광학적으로 결합된 클래딩 층들에 둘 다 광학적으로 결합되는 외부 층들에 배치된 UV 광 흡수 물질로 5개 층 라이트가이드 영역을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 5 층 필름은 필름의 외부 층들에서 라이트가이드 층 및 UV 광 흡수 물질에 광학적으로 결합된 1 마이크론과 150 마이크론 사이의 두께의 저굴절률 클래딩 층들의 중심 라이트가이드 층에 폴리카보네이트 물질을 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 광 흡수 물질은 발광 디바이스의 일측면에 배치되어 디바이스로부터 방출된 광이 어두운 백그라운드에 대해 공간적으로 대조된다. 일 실시예에 있어서, 블랙 PET 층 또는 영역은 발광 디바이스의 일측면 또는 영역에 인접하여 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 화이트 반사 영역들은 광 추출 영역에 인접하여 배치되어 화이트 반사 영역의 방향으로 라이트가이드를 나가는 광이 라이트가이드를 향해 다시 반사된다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 라이트가이드 영역 및 클래딩 영역을 포함한다; 광 흡수 층은 클래딩 영역 상에 배치된다(라미네이팅된, 코팅된, 공동 압출된 등). 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 물질은 클래딩의 볼륨으로 승화되고 주입되는 염료이다. 일 실시예에 있어서, 레이저로부터의 광은 광 흡수 층에서 영역들을 절단하고(또는 제거), 클래딩 영역 및/또는 라이트가이드 영역에서 광 추출 영역들을 생성한다. 공동들의 화이트 PET 필름과 같은 화이트 반사 필름은 광 흡수 영역 다음에 배치된다. 화이트 필름은 에어 갭, 접착제, 또는 다른 물질에 의해 라미네이팅되거나 스페이싱될 수 있다. 이 예에 있어서, 레이저에 의해 형성된 광 추출 영역들에서 추출된 광의 부분은 화이트 필름에 향하게 되고, 라이트가이드를 통해 다시 반사되며, 여기서 이 광의 부분이 대향 측면 상에 라이트가이드를 나가고, 영역의 휘도를 증가시킨다. 이 예는 화이트 반사 영역, 블랙 반사 영역, 및 광 추출 영역들의 레지스트레이션이 레이저가 블랙 필름에 구멍들을 생성하고 동시에 광 추출 특징부들을 생성하므로, 필요하지 않은 것을 예시한다. 또한, 이 예는 오프 상태에서 이미지, 로고, 또는 표시 디스플레이하도록 발광 디바이스에 대한 능력을 예시하며, 여기서 광은 화이트 반사 영역들이 주변 광을 반사하므로 광원으로부터 방출되지 않는다. 예를 들어, 이것은 전력이 주변 광이 표지판을 조명하도록 이용될 수 있으므로, 주간 동안 저장될 수 있는, 표지판 응용에서 유용하다. 광 흡수 영역 또는 층은 또한 레드, 그린, 블루, 노랑, 청록, 마젠타 등과 같은 블랙 이외로 컬러화될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 광 흡수 영역 또는 층은 발광 디바이스의 다른 엘리먼트의 부분이다. 일 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 접착제를 이용하는 클래딩 영역에 광학적으로 결합된, 입력 커플러의 적어도 일부를 포함하는 블랙 하우징의 부분이다.
다른 실시예에 있어서, 클래딩, 외부 표면, 또는 발광 디바이스의 라이트가이드의 일부는 클래딩 영역 내에 진행하는 가시광선의 50%, 60%, 70%, 80%, 및 90% 그룹으로부터 선택된 하나보다 많은 각각의 흡수하거나 분산하는, 블랙 스트립 영역 또는 광 산란 영역과 같은 광 흡수 영역을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 광 입력 커플러에서 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면에서 클래딩 영역 내에 결합된 광으로부터 클래딩 영역 내에 진행하는 광을 흡수한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 두께에서 200 마이크론보다 작고, 광 흡수 영역은 라이트가이드를 통해 통과하는, 클래딩 내에 진행하는 광의 70% 보다 크게 흡수하는 클래딩에 광학적으로 결합되며, 여기서 라이트가이드 내에 진행하는 광의 방향으로 광 흡수 영역의 폭은 10 밀리미터, 5 밀리미터, 3 밀리미터, 2 밀리미터, 및 1밀리미터 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 0.5-3 밀리미터, 0.5-6 밀리미터, 0.5-12 밀리미터, 및 0.05-10 센티미터 그룹으로부터 선택된 하나 사이의 라이트가이드 내의 광의 진행의 방향으로 폭을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 코어 영역에 반대 측면 상에, 클래딩 영역의 표면 상에, 또는 클래딩 영역에 광학적으로 결합된 볼륨 내의 광 산란 영역은 0.5 - 3 밀리미터, 0.5 - 6 밀리미터, 0.5 - 12 밀리미터, 및 0.05 - 10 센티미터 그룹으로부터 선택된 하나 사이의 라이트가이드 내의 광의 진행의 방향으로 폭을 갖는다.
일 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 라인으로 패터닝된 물질, 형상 또는 형상들의 수집부로 패터닝된 물질, 또는 형상들의 수집품, 필름의 일측면 또는 양측면 상에 패터닝된 물질, 클래딩, 또는 클래딩에 광학적으로 결합된 층, 하나 이상의 라이트가이드 커플러들 상에 패터닝된 물질, 광 혼합 영역에서 패터닝된 물질, 라이트가이드에서 패터닝된 물질, 및 라이트가이드 영역에서 패터닝된 물질 그룹으로부터 적어도 하나 선택된다. 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 필름, 결합 라이트가이드들에 대한 절단 단계, 또는 다른 영역들, 층들 또는 엘리먼트들의 커팅 단계 동안 패터닝된다. 다른 실시예에 있어서, 광 흡수 영역은 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 및 40% 그룹으로부터 선택된 결합 라이트가이드들의 표면 면적의 적어도 하나의 퍼센티지를 커버한다.
라이트가이드, 필름, 클래딩 또는 다른 층의 부착 특징들
일 실시예에 있어서, 적어도 하나는 그룹으로부터 선택된다: 라이트가이드, 광 투과 필름, 클래딩, 및 필름의 층과 접촉해서 배치된 층은 접착 특징들을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 클래딩은 "웨팅 아웃" 계면 동안, 윈도우 또는 실질적으로 평면 표면으로부터 제거되는 필름을 허용하는 "로우 택" 접착제이다. 본 출원에서 이용되는 바와 같이 "웨팅 아웃" 계면에 의해, 2개의 표면들은 광학적으로 결합되어 표면에서 계면들로부터 프레넬 반사가 2%보다 적다. 접착제 층 또는 영역은 폴리아크릴레이트 접착제, 동물성 접착제 또는 접착제, 접착제와 같은 탄수화물 폴리머, 천연 고무계 접착제, 폴리설파이드 접착제, 타닌 기초 접착제, 리그닌 기초 접착제, 푸란계 접착제, 엘리먼트 포름알데히드 접착제, 멜라민 포름알데히드 접착제, 이소시안산 우드 바인더, 폴리우레탄 접착제, 폴리비닐 및 에틸렌 비닐 아세테이트, 핫 멜트 접착제, 반응성 아크릴 접착제, 무산소성 접착제, 또는 에폭시 수지 접착제를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 접착제 층 또는 영역은 77 N/100 mm, 55 N/100 mm, 44 N/100 mm, 33 N/100 mm, 22 N/100 mm, 및 11 N/100 mm 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 표준 윈도우 유리에 ASTM D 903(72 시간 체류 시간으로 한정됨) 박리접착세기를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 유리에 부착될 때 접착제는 발광 디바이스의 무게를 지지할 것이다.
제거가능한 보호 층(REMOVABLE PROTECTIVE LAYER)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 제거가능한 보호 층을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광 투과 필름은 발광 디바이스의 외부 표면 상에 배치되고, 라이트가이드에 ASTM D 903(72 시간 체류 시간 동안 수정됨) 박리접착세기는 77 N/100 mm, 55 N/100 mm, 44 N/100 mm, 33 N/100 mm, 22 N/100 mm, 및 11 N/100 mm 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스의 외부 표면이 스크래칭, 손상, 또는 발광 디바이스의 광한 수행에 감소될 때, 필름의 외부 층은 제거될 수 있다. 추가 실시예에 있어서, 보호 층의 태그 또는 연장된 영역은 그 위에 배치된 하나 이상의 추가 보호 층들을 가질 수 있는 아래 라이트가이드의 보전 또는 위치를 유지하는 동안 개별 층이 제거되게 한다. 일 실시예에 있어서, 반사형 디스플레이에 대해 프론트라이트와 같이 배치된 박막 기반 라이트가이드는 제거가능한 보호 층들을 포함한다. 보호 층들은 얇거나 두꺼울 수 있고, 디스플레이 스크린 보호물들, 비반사 코팅들, 비반사 코팅들 또는 표면들, 하드코팅들, 서큘러 편광자들, 또는 미국 특허 출원 일련 번호 제12/537930호에 개시된 것과 같은 핑거프린트들의 가시도를 감소시키는 표면 구조들과 같이 이용되는 물질들을 포함할 수 있다.
회로조직 또는 전기 컴포넌트들을 포함하는 라이트가이드
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 라이트가이드에 물리적으로 결합된 라이트가이드 또는 층에 물리적으로 배치된다. 라이트가이드 필름 상에 전기 컴포넌트들을 포함함으로써, 하나 이상의 전기 컴포넌트들에 대해 분리된 기판은 필요하지 않고(따라서, 낮은 볼륨들 및 컴포넌트 비용들), 플렉서블 롤투롤 처리는 라이트가이드 필름 상에 제조에 이용되거나 전기 컴포넌트를 배치하는데 이용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드는 클래딩 영역, 클래딩 층, 또는 코어 물질 또는 클래딩 물질에 물리적으로 결합된 층 또는 영역에 물리적으로 결합된 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 복수의 전기 컴포넌트들을 포함하는 플렉서블 층을 포함하고, 층은 플렉서블 라이트가이드 필름에 물리적으로 결합된다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 그 위에 배치된 전기 컴포넌트로 이용되는 적어도 하나의 전기 컴포넌트 또는 컴포넌트를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 컴포넌트는 능동 전기 컴포넌트, 수동 전기 컴포넌트, 트랜지스터, 박막 트랜지스터, 다이오드, 레지스터, 터미널, 연결기, 소켓, 코드, 리드, 스위치, 키패드, 릴레이, 리드 스위치, 서머셋, 회로 브레이커, 리밋 스위치, 머큐리 스위치, 원심 스위치, 레지스터, 트리머, 전위차계, 히터, 저항선, 서미스터, 배리스터, 퓨즈, 리세터블 퓨즈, 금속 산화물 배리스터, 유입 전류 차단기, 가스 방전 튜브, 회로 브레이커, 스파크 갭, 필라멘트 램프, 커패시터, 가변 커패시터, 인덕터, 가변 인덕터, 가포화 인덕터, 트랜스포머, 마그네틱 증폭기, 페라이트 임피던스, 모터, 제너레이터, 솔레노이드, 스피커, 마이크로폰, RC 회로, LC 회로, 크리스탈, 세라믹 공진기, 세라믹 필터, 표면 음파필터, 변환기, 초음파 모터, 전원, 배터리, 연료 전지, 전원, 광전지 디바이스, 열전 발전기, 전기 제너레이터, 센서, 버저, 선형 가변 차동 변환기, 로터리 인코더, 경사계, 모션 센서, 유량계, 스트레인 게이지, 가속도계, 서머커플, 서머파일, 서미스터, 저항 온도 검출기, 볼로미터, 열 컷오프, 마그네로미터, 습도계, 포토 레지스터, 고체 상태 컴포넌트, 표준 다이오드, 정류기, 브리지 정류기, 쇼트키 다이오드, 핫 캐리어 다이오드, 제너 다이오드, 과도 전압 억제 다이오드, 버랙터, 튜닝 다이오드, 배리캡, 가변 커패시턴스 다이오드, 발광 다이오드, 레이저, 포토다이오드, 태양 전지, 광전지, 광전지 어레이, 전자사태 포토다이오드, 교류용 다이오드, DIAC, 트리거 다이오드, SIDAC, 전원 다이오드, 펠티에 쿨러(Peltier cooler), 트랜지스터, 바이폴라 트랜지스터, 바이폴라 접합 트랜지스터, 포토트랜지스터, 달링턴 트랜지스터(Darlington transistor)(NPN 또는 PNP), Sziklai 쌍, 전계 효과 트랜지스터, 접합 전계 효과 트랜지스터, 금속 산화 반도체 FET, 금속 반도체 FET, 고전자 이동 트랜지스터, 사이리스터, 비접합트랜지스터, 프로그램가능한 비접합트랜지스터, 실리콘 제어 정류기, 정전 유도 트랜지스터/사이리스터, 교류용 삼극관, 합성 트랜지스터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터, 하이브리드 회로들, 광메모리 회로, 옵토아이솔레이터, 옵토 커플러, 포토 커플러, 포토다이오드, BJT, JFET, SCR, TRIAC, 오픈 콜렉터 IC, CMOS IC, 고체 상태 릴레이, 옵토 스위치, 옵토 단속기, 광학 스위치, 광학 단속기, 포토 스위치, 포토 단속기, 리드 디스플레이, 진공 형광 디스플레이, 음극선 관, 액정 디스플레이(도트 매트릭스, 수동 매트릭스, 능동 매트릭스 TFT, 플렉서블 디스플레이, 오르가닉 LCD, 모노크롬 LCD, 색 LCD 특성들을 수행함), 다이오드, 삼극관, 4극관, 5극관, 6극관, 펜타그리드, 8극관, 버레터, 뉴비스터, 컴팩트론, 마이크로웨이브, 클라이스트론, 마그네트론, 컴포넌트로서 이용되는 디바이스에 조립되는 다수의 전자 컴포넌트들, 오실레이터, 디스플레이 디바이스, 필터, 안테나들, 엘리먼탈 쌍극자, 쌍원추형, 야기, 페이즈드 어레이, 마그네틱 쌍극자(루프), 와이어 랩, 브레드보드, 인클로저, 히트 싱크, 히트 싱크 페이스트 & 패드들, 팬, 프린트 회로 보드들, 램프, 멤리스터, 집적 회로, 프로세서, 메모리, 드라이버, 및 전기 리드들 및 인터커넥터 그룹으로부터 선택된다.
다른 실시예에 있어서, 전기 컴포넌트는 유기 컴포넌트들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 라이트가이드 상에, 라이트가이드의 컴포넌트 상에, 또는 롤투롤 처리를 이용하는 라이트가이드 물질에 물리적으로 결합된 층 상에 형성한다. 추가 실시예에 있어서, 플렉서블 라이트가이드 필름 물질은 적어도 하나의 플렉서블 전기 컴포넌트 또는 전기 컴포넌트들의 수집부에 물리적으로 결합되어 최종 라이트가이드는 플렉서블하고 그룹으로부터 분리된 하나보다 작은 곡률 반경으로 굽혀질 때, 일시적 또는 영구적 비저블 구분, 주름, 휘도 비균일성, MURA, 또는 흠 없이 광을 방출할 수 있다: 100 밀리미터, 75 밀리미터, 50 밀리미터, 25 밀리미터, 10 밀리미터, 및 5 밀리미터.
라이트가이드로부터 광을 방향전환하도록 배치된 광 방향전환 엘리먼트
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 라이트가이드 상에 또는 내부에 배치된 광 방향전환 엘리먼트들 및 하나 이상의 광 방향전환 엘리먼트들에 대해 소정의 관계로 배치된 광 추출 특징부들을 갖는 라이트가이드를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트들의 제 1 부분은 발광 표면, 라이트가이드, 또는 라이트가이드 영역에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 광 추출 특징부 상에 배치된다. 추가 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트들은 광 추출 특징부로부터 방향전환된 광을 방향전환하도록 배치되어 광 방향전환 엘리먼트들에서 나오는 광은 실질적으로 평면의 표면을 갖는 유사한 라이트가이드보다 콜리메이팅되는 것; 제 1 광 출력 평면 내에 60 도, 50 도, 40 도, 30 도, 20 도, 10 도, 또는 5 도보다 작은 반값 최대 세기에서 전체 각도 폭을 갖는 것; 제 1 광 출력 평면 및 제 1 출력 평면에 대해 직각인 제 2 광 출력 평면 내에 60 도, 50 도, 40 도, 30 도, 20 도, 10 도, 또는 5 도보다 작은 반값 최대 세기로 전체 각도 폭을 갖는 것; 발광 디바이스의 광학 축에 대해 평행한 모든 평면들 내에 60 도, 50 도, 40 도, 30 도, 20 도, 10 도, 또는 5 도보다 작은 반값 최대 세기로 전체 각도 폭을 갖는 것으로부터 선택된 것이다.
일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 광 방향전환 엘리먼트가 광 추출 특징부들에 의해 라이트가이드로부터 추출된 광의 제 1 부분을 콜리메이팅하는 광 추출 특징부들의 실질적으로 선형 어레이에 대향된 적어도 하나의 표면 상에 배치된 렌티큘러의 실질적으로 선형 어레이를 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 결합 라이트가이드들을 추가로 포함하는 렌티큘러 렌즈 필름 라이트가이드를 포함하며, 여기서 결합 라이트가이드들은 라이트가이드 영역 또는 광 혼합 영역에서 렌티큘러들에 대해 실질적으로 평행하게 배치되고 렌티큘러 렌즈 필름은 렌티큘러 렌즈 필름 라이트가이드의 대향 표면 상에 렌티큘러들에 실질적으로 대향되어 배치된 잉크 광 추출 특징부들을 반사하는 광의 선형 영역들을 추가로 포함하고 발광 디바이스에서 나오는 광은 콜리메이팅된다. 추가 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들은 제 1 평면에 대해 수직인 평면으로부터 입사되는 광보다 현저하게 많은 하나의 평면 내부로 입사되는 광을 방향전환하는 광 방향전환 특징부들(TIR 그루브들 또는 선형 회절 격자들과 같은)이다. 일 실시예에 있어서, 렌티큘러 렌즈 필름 렌티큘러들에 대해 0 도보다 큰 제 1 각에서 지향된 렌티큘러들의 대향 표면 상에 그루브를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 하나의 표면 상에 마이크로렌즈들의 어레이를 갖는 마이크로렌즈 어레이 필름 라이트가이드를 포함하고 필름은 렌티큘러 렌즈 필름 라이트가이드의 대향 표면 상에 마이크로렌즈들에 실질적으로 대향되어 배치된 잉크 광 추출 특징부들을 반사하는 영역들을 추가로 포함하고 발광 디바이스에서 나오는 광은 실질적으로 콜리메이팅되거나 또는 60 도보다 작은 각도 FWHM 광도를 갖는다. 예를 들어 마이크로렌즈 어레이 필름은 광 추출 특징부들로부터 반경 방향으로 대칭의 방향으로 광을 콜리메이팅할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 마이크로렌즈 어레이 필름은 에어 갭에 의해 라이트가이드에 의해 분히된다.
광 추출 특징부들(상술한 렌티큘러 렌즈 라이트가이드 필름 실시예에서 잉크의 라인을 반사함)의 폭은 발광 디바이스에서 나오는 광의 콜리메이션의 정도에 기여한다. 일 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트들은 광 추출 특징부들에 실질적으로 대향되어 배치되고 광 방향전환 엘리먼트들의 제 1 방향 내의 평균 폭에 의해 분할된 제 1 방향 내의 광 추출 특징부들의 평균 폭은 1, 0.9, 0.7, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 및 0.1 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 추가 실시예에 있어서, 광 추출 특징부를 포함하는 표면으로부터 대향된 방향으로 광 방향전환 엘리먼트 상으로 입사된 콜리메이팅된 가시화 광의 초점은 광 추출 특징부로부터의 광 방향전환 엘리먼트의 폭의 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 및 60% 그룹으로부터 선택된 많아도 하나 내에 있다. 다른 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광 방향전환 엘리먼트의 초점 길이 또는 광 방향전환 엘리먼트들의 평균 초점 길이 라이트가이드에 대향된 방향으로부터 광을 콜리메이팅함으로서 조명되는 경우 1 밀리미터, 500 마이크론, 300 마이크론, 200 마이크론, 100 마이크론, 75 마이크론, 50 마이크론 및 25 마이크론 그룹으로부터 선택된 것보다 작다.
일 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트의 폭에 의해 분할된 광 방향전환 엘리먼트의 초점 길이는 3, 2, 1.5, 1, 0.8, 및 0.6 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트들의 f/#은 3, 2, 1.5, 1, 0.8, 및 0.6 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트는 굴절 프레넬 구조들의 단면을 갖는 선형 프레넬 렌즈 어레이이다. 다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트는 굴절 프레넬 구조들 및 전체적으로 내부 반사형 구조들의 단면을 갖는 선형 프레넬-TIR 하이브리드 렌즈 어레이이다.
추가 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트들은 광 추출 특징부로부터 방향전환된 광을 방향전환하도록 배치되어 광 방향전환 엘리먼트들에서 나오는 광의 부분이 광 방출 영역, 라이트가이드 영역, 라이트가이드, 또는 발광 표면에 대해 수직인 방향으로부터 0 도보다 큰 각으로 광학 축과 방향전환된다. 다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트들는 광 추출 특징부로부터 방향전환된 광을 방향전환하도록 배치되어 광 방향전환 엘리먼트들에서 나오는 광이 광 방출 영역, 라이트가이드 영역, 라이트가이드, 또는 발광 표면에 대해 수직인 방향에 대해 실질적으로 평행한 광학 축으로 방향전환된다. 추가 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트는 광 방향전환 엘리먼트의 영역 상으로 입사되는 광의 반값 최대 세기에서 전체 각도 폭을 감소시키고 제 1 각과 상이한 제 2 각에 대해 제 1 각에서 광 방향전환 엘리먼트의 영역으로 입사되는 광의 광학 축을 방향전환한다.
다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부에 의해 방향전환된 광의 각 분산은 광 제어 팩터를 최적화하도록 제어된다. 하나의 광 제어 팩터는 바람직하지 않는 각으로 광을 방향전환할 수 있는 이웃하는 광 방향전환 엘리먼트에 도달하는 광의 퍼센티지이다. 이것은 바람직하지 못한 면적들 내부로 사이드 로브들 또는 광 출력이 발생하게 할 수 있다. 예를 들어, 렌티큘러 렌즈 어레이 내에 렌티큘러 바로 밑에 배치된 강한 확산 반사 산란성 광 추출 특징부는 이웃하는 렌티큘러 내부로 광을 산란할 수 있어서 콜리메이팅된 광 출력을 소망하는 적용예에서 바람직하지 않은 보다 높은 각 세기에서 광의 사이드 로브가 존재한다. 유사하게 상대적으로 작은 곡률 반경을 갖는 반구 돔과 같은 큰 각 범위 내로 광을 방향전환하는 광 추출 특징부도 이웃하는 렌티큘러들 내부로 광을 방향전환하고 사이드 로브들을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부의 양방향 산란 분포 함수(BSDF: Bidirectional Scattering Distribution Function)는 발광 디바이스에서 나오는 광의 소정 제 3 각도 범위를 생성하도록 광 방향전환 엘리먼트 내부에서 제 2 각도 범위 내의 제 1 각도 범위 내로 입사광의 제 1 부분을 지향하도록 제어된다.
오프-액시스 광 방향전환(OFF-AXIS LIGHT REDIRECTION)
추가 실시예에 있어서, 적어도 하나의 광 추출 특징부는 광 방향전환 엘리먼트의 축으로부터 제 1 평면 오프-액시스(off-axis) 내의 중심에 있다. 이 실시예에 있어서, 광 추출 특징부의 일부는 광 추출 특징부의 광학 축을 교차할 수 있거나 그것은 광 추출 특징부의 광학 축을 교차하지 않는 광학 축으로부터 충분히 멀리 배치될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들의 센터링들과 제 1 평면 내에 광 방향전환 엘리먼트 사이의 거리는 광 방향전환 엘리먼트들의 어레이 또는 배치를 가로질러 변한다.
일 실시예에 있어서, 상응하는 광 방향전환 엘리먼트들의 위치들에 대한 광 추출 특징부들의 위치들은 적어도 제 1 평면 내에서 변하고 상이한 영역들 of the 발광 표면의 상이한 영역으로부터 방출되는 광의 광학축은 광 방향전환 엘리먼트들의 방위에 대해 변한다. 이 실시예에 있어서, 예를 들어, 평면의 발광 표면의 2개의 상이한 영역으로부터의 광은 2개의 상이한 방향들로 지향될 수 있다. 본 실시예의 다른 예에서, 하향으로 지향된 오목한 곡선으로 된 발광 표면을 갖는 조명 기구의 2개의 상이한 영역(예를 들어 하부 및 측면 영역)로부터의 광은 동일한 방향으로 지향된다(각각의 영역의 광학 축들은 최하점을 향해 하향으로 지향되며, 여기서 하부 영역 내에 광 방향전환 엘리먼트의 광학 축은 최하점에 대해 실질적으로 평행하고, 측면 영역 내에 광 방향전환 엘리먼트들의 광학 축은 최하점으로부터 45도와 같은 각에서 존재함). 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들의 위치는 발광 표면의 외부 영역들 내에 상응하는 광 방향전환 엘리먼트의 광학 축들로부터 광 추출 영역들이 실질적으로 동축이고 발광 디바이스로부터 방출되는 광이 보다 콜리메이팅되는 중심 영역들보다 렌티큘러들에 대해 수직인 방향으로 보다 떨어져 있다. 유사하게, 광 추출 특징부들이 광 방향전환 엘리먼트의 광학 축들로부터 발광 표면의 제 1 에지로부터 렌티큘러들에 직각인 방향으로 떨어져 위치된다면, 발광 표면으로부터 방출되는 광은 실질적으로 비측으로 지향될 수 있다. 광 방향전환 엘리먼트들에 대해 광 추출 특징부들의 위치들의 다른 병합은 비선형 방식으로 광 방향전환 엘리먼트의 광학 축으로부터 광 추출 특징부들의 거리를 변화하는 것, 축에 보다 가깝게 그 후 축으로부터 보다 멀리 그 후 제 1 방향 내의 축에 보다 가깝게 이동하는 것, 축으로부터 보다 멀리 그 후 축으로 보다 가깝게 그 후 제 1 방향 내의 축에 보다 멀리 이동하는 것, 광 추출 특징부들 실질적으로 동축인 광 추출 특징부들을 갖는 정현 곡선형(sinusoidal) 단면의(웨이브-와 같은) 프로파일을 갖는 발광 표면의 곡선으로 된 영역들의 하부 및 상부 정점 및 광 방향전환 엘리먼트들의 광학 축으로부터 보다 먼 광 추출 특징부들을 갖는 프로파일의 벽들, 광 방향전환 엘리먼트들 등의 광학 축들로부터 광 추출 특징부의 분리 거리들 내에 규칙적인 또는 불규칙적인 편차들을 포함함으로써 용이하게 구현될 수 있다.
각의 폭 제어
일 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트들의 상응하는 폭들에 대해 광 추출 특징부들의 폭들은 적어도 제 1 평면 내에서 변하고 광 방향전환 엘리먼트들로부터 방출되는 광의 반값 최대 세기에서 전체 각도 폭은 적어도 제 1 평면 내에서 변한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 렌티큘들에 대해 수직한 방향으로 발광 표면의 중심 영역이 렌티큘들의 평균 폭의 거의 20 %의 평균 폭을 갖는 광 추출 특징부들을 포함하고 렌티큘들에 수직한 방향으로 발광 표면의 외부 영역이 렌티큘들의 평균 폭의 거의 5%의 평균 폭을 갖는 광 추출 특징부를 포함하고 중심 영역으로부터 방출되는 광의 반값 최대 세기에서 각 전체 폭이 외부 영역들의 것보다 큰 렌티큘러 렌즈 어레이 라이트가이드 필름을 포함한다.
오프-액시스 및 각 폭 제어(OFF-AXIS AND ANGULAT WIDTH CONTROL)
일 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트들의 각각의 상응하는 위치들 및 폭들에 대해 광 추출 특징부들의 위치들 및 폭들은 적어도 제 1 평면 내에서 변하고 광 방향전환 엘리먼트들로부터 방출되는 광의 반값 최대 세기에서 전체 각 폭 및 발광 표면의 상이한 영역들로부터 방출되는 광의 광학 축은 적어도 제 1 평면 내에서 변한다. 광 추출 특징부들의 상대적인 폭들 및 위치들을 제어함으로써, 발광 디바이스로부터 방출되는 광의 방향 및 각 폭이 소망된 광 출력 프로파일들을 달성하도록 변하고 제어될 수 있다.
광 방향전환 엘리먼트
본 출원에서 이용되는 바와 같이, 광 방향전환 엘리먼트는 제 1 각 범위와 상이한 제 2 각 범위 내에 제 1 각 범위 내로 입사되는 제 1 파장 범위의 광의 부분을 방향전환하는 광학 엘리먼트이다. 일 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트는 굴절 특징부들, 전체적으로 내부로 반사되는 특징부, 반사 표면, 프리즘 표면, 마이크로렌즈 표면, 회절 특징부, 홀로그래픽 특징부, 회절 격자, 표면 특징부, 볼륨 특징부, 및 렌즈로부터 선택된 적어도 하나의 엘리먼트를 포함한다. 추가 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트는 복수의 상술한 엘리먼트들을 포함한다. 복수의 엘리먼트들은 2-D 어레이(마이크로렌즈들의 그리드 또는 마이크로 렌즈들의 밀집된 어레이와 같은), 1 차원 어레이(렌티큘러 렌즈 어레이와 같은), 랜덤 배치, 소정의 비규칙적 간격, 세미 랜덤 배치, 또는 다른 소정 배치의 형태일 수 있다. 엘리먼트들은 상이한 표면 또는 볼륨 특징부들 또는 계면들을 갖는 상이한 특징부들을 포함할 수 있고 광 방향전환 엘리먼트, 라이트가이드, 또는 라이트가이드 영역의 볼륨 내부에 상이한 두께들로 배치될 수 있다. 개별적인 엘리먼트들은 높이, 폭, 두께, 위치, 각, 곡률 반경, 피치, 방위, 간격, 단면 프로파일, 및 x, y, 또는 z 축 내의 위치 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 의해 x, y, 또는 z 방향으로 변할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트는 적어도 하나의 영역 내에 라이트가이드에 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트, 필름, 또는 광 방향전환 엘리먼트를 포함하는 층은 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 에어 갭에 의한 라이트가이드의 발광 표면에 수직인 방향으로 분리된다. 추가 실시예에 있어서, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 라이트가이드의 발광 표면은 2개 이상의 광 방향전환 엘리먼트들 사이에 실질적으로 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 클래딩 층 또는 영역은 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역 및 광 방향전환 엘리먼트사이에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역은 광 방향전환 엘리먼트들 사이에 배치되고 여기서 광은 모든 측면들로부터 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역으로부터 추출되고 광 방향전환 엘리먼트들에 의해 방향전환된다. 이 실시예에 있어서, 백라이트는 두개의 디스플레이들을 조사하도록 대향된 방향으로 광을 방출하도록 설계될 수 있거나, 또는 발광 디바이스는 라이트가이드를 통해 후방으로 대향된 방향으로 라이트가이드의 외부로 방출되는 광을 반사하도록 반사 엘리먼트를 부가함으로써 라이트가이드의 일측면으로부터 그리고 타측 외부로 광을 방출하도록 설계될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트의 적어도 하나의 출력 평면 내에서 광 방향전환 엘리먼트의 엘리먼트의 평균 또는 최대 치수는 공간 광 변조기 또는 디스플레이의 픽셀 또는 서브 픽셀의 평균 또는 최대 치수의 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 및 10% 그룹으로부터 선택된 하나와 동등하거나 이하이다. 다른 실시예에 있어서, 백라이트는 디스플레이를 향해 30 도의 FWHM 내로 광을 방향전환하는 광 방향전환 엘리먼트를 포함하며, 여기서 디스플레이의 각각의 픽셀 또는 서브 필셀은 2개 이상의 광 방향전환 엘리먼트들로부터 광을 수용한다.
추가 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트는 전기 광학 엘리먼트로부터 광을 수용하도록 배치되며, 여기서 광학 특성들은 디바이스로 전압 또는 전류를 인가함으로써 선택적으로 또는 전체적으로 하나 이상의 영역들 내에서 변경될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광 추출 특징부들은 폴리머 분산형 액정 물질의 영역이며, 여기서 확산 상태로 라이트가이드로부터의 광 산란이 광 방향전환 엘리먼트에 의해 방향전환된다. 다른 실시예에 있어서, 광 추출 특징부는 실질적으로 투명성으로부터 실질적으로 투과 확산성(전방으로 산란함)까지 변경하도록 배치된 작은 패시브 영역 및 보다 큰 액티브 영역을 가지므로 광 방향전환 엘리먼트와 함께 이용되는 경우, 디스플레이는 전기 광학 영역 또는 물질로부터 전압 또는 전류의 인가 또는 제거를 통해 협시야각 디스플레이로부터 보다 광시야각 디스플레이까지 변경될 수 있다. 예를 들어, 그루브형 광 추출 특징부들의 라인들은 전극들을 걸쳐 전압을 인가함과 동시에 실질적으로 투명성으로부터 실질적으로 확산성으로 변경하도록 배치된 와이드 라인스 폴리머 분산형 액정(PDLC) 물질을 포함하는 필름에 인접하여 배치된다(x, y, 또는 z 방향). 전기 영동, 전기 습윤, 일렉트로크로믹, 액정, 전기 활성, MEMS 디바이스들, 스마트 물질들 및 전압, 전류 또는 전자기장의 인가를 통해 그 광학 특성들을 변경할 수 있는 다른 물질들과 같은 다른 전기 광학 물질들도 이용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 광 방향전환 엘리먼트는 공간 광 변조기를 향해 광을 굴절시키고 광을 완전히 내부로 반사시키도록 배치된 프리즘들의 집합체이다. 일 실시예에 있어서, 프리즘들의 집합체는 50 도와 70 도 사이의 에이펙스 각을 갖는 프리즘들의 선형 어레이이다. 다른 실시예에 있어서, 프리즘들의 집합체는 광 투과 물질이 영역들 내부에 프리즘들과 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역 사이에서 인가되거나 또는 배치되는 50 도와 70 도 사이의 에이펙스 각을 갖는 프리즘들의 선형 어레이이므로 필름이 이들 영역들 내에서 효과적으로 평면화되고 프리즘들의 집합체가 즉시 프리즘들의 배열을 이차원으로 변화할 수 있다(따라서, 표면 상에서 그것은 더 이상 선형 어레이인 것처럼 보이지 않음). 굴절 또는 완전 내부 반사 특성을 갖는 역프리즘들, 하이브리드 엘리먼트들, 광 방향전환 엘리먼트들 또는 그 병합의 다른 형태들이 실시예에서 이용될 수 있다. 웨이브 형상 변화, 사이즈, 치수들, 형상들, 간격, 피치, 곡률, 방위 및 곡선 및 직선 섹션들 등을 병합한 x, y, 또는 z 방향에서의 구조들에서의 변화와 같은 엘리먼트들의 변경예들이 본 기술 분야에 공지되어 있다. 그러한 엘리먼트들은 디스플레이용 백라이트들 및 광학 필름들의 분야에 알려져 있고 "Optical film to enhance cosmetic appearance and brightness in liquid crystal displays", Lee et al., OPTICS EXPRESS, 9 July 2007, Vol. 15, No. 14, pp. 8609-8618; "Hybrid normal-reverse prism coupler for light-emitting diode blacklight systems", Aoyama et al., APPLIED OPTICS, 1 October 2006, Vol. 45, No. 28, pp. 7273-7278; 일본 특허 출원 제2001190876호, "Optical Sheet", Kamikita Masakazu; 미국 특허 출원번호 제11/743,159호; 및 미국 특허 제7,085,060호, 제6,545,827호, 제5,594,830호, 제6,151,169호, 제6,746,130호, 및 제5,126,882호에 개시된 것들을 포함한다.
백라이트 또는 프론트라이트(BACKLIGHT OR FRONTLIGHT)
통상적으로, 조명(illumination)을 위한 발광 라이트가이드들을 포함하는 디스플레이들에 대하여, 디스플레이를 위해 백라이트 또는 프론트라이트가 고려되고 있는지 여부에 따라 라이트가이드의 위치(location)는 결정될 것이며, 종래의 프론트라이트(frontlight) 라이트가이드는 디스플레이(또는 광 변조기)의 시야 측면(viewing side)상에 배치된 라이트가이드이고 그리고 백라이트 라이트가이드는 시야 측면과 대향하는 디스플레이(또는 광 변조기(light modulator))의 측면상에 배치된 라이트가이드이다. 그러나, 사용되는 프론트라이트 또는 백라이트 용어(terminology)는 디스플레이 또는 디스플레이 컴포넌트들의 정의에,특별히 조명이 디스플레이에서부터 또는 공간 광 변조기의 컴포넌트 내에서부터 있는 경우(LCD에서 액정 셀(liquid crystal cell) 및 색 필터들사이에 또는 액정 물질들 및 편광기(polarizer)사이에 배치된 라이트가이드의 경우들과 같은), 기초하는 산업에서 변화할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 라이트가이드는 충분히 얇아서 반사형 디스플레이에서의 광 변조 픽셀들 및 반사 엘리먼트(reflective element)사이와 같은, 공간 광 변조기내에 배치될 수 있다. 이런 실시예들에서, 광은 직접적으로 또는 반사 엘리먼트로 광을 향하게함으로써의 간접적으로 광 변조 픽셀들쪽으로 향하게 할 수 있어서 그것은 광 변조 픽셀(light modulating pixel)들쪽을 향하여 반사되고 그리고 라이트가이드를 지나간다. 일 실시예에서, 라이트가이드는 일 측면 또는 양측면들로부터 그리고 광 변조 컴포넌트들의 "전면(front)" 및/또는 "후면(rear)"에 기여하는 하나이상의 광 분산 프로파일들을 가지고 광을 방출한다. 본원에 개시된 실시예들에서, 라이트가이드의 광 방출 영역(light emitting region)이 공간 광 변조기(또는 픽셀들, 서브-픽셀들, 또는 픽셀 엘리먼트들의 전기-광(electro-optical))과 반사형 디스플레이의 반사 컴포넌트사이에 배치된 경우에, 광 방출 영역으로부터 방출되는 광은 공간 광 변조기쪽으로 직접적으로 진행할 수 있거나 또는 반사 엘리먼트쪽으로 광을 향하게 하는 것을 통하여 간접적으로 진행하여서 반사된 광이 라이트가이드를 되돌아 지나가고 그리고 공간 광 변조기(spatial light modulator)내로 지나간다. 이런 경우에, 본원에서 사용된 용어 "프론트라이트" 및 "백라이트"는 서로 교환하여 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 발광 디스플레이 백라이트 또는 프론트라이트는 광원(light source), 광 입력 커플러(light input coupler), 및 라이트가이드(lightguide)를 포함한다. 일 실시예에서, 프론트라이트 또는 백라이트는 액정 디스플레이(liquid crystal displays (LCD's)), MEM 기반 디스플레이(MEMs based display), 전기영동 디스플레이들(electrophoretic displays), 콜레스테릭 디스플레이(cholesteric display), 시간-다중화된 광 셔터 디스플레이(time-multiplexed optical shutter display), 색 순차 디스플레이(color sequential display), 간섭 변조기 디스플레이(interferometric modulator display), 쌍안정 디스플레이( bistable display), 전자종이 디스플레이(electronic paper display),LED 디스플레이, TFT 디스플레이, OLED 디스플레이, 카본 나노튜브 디스플레이(carbon nanotube display), 나노크리스탈 디스플레이(nanocrystal display), 헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display), 헤드-업 디스플레이(head-up display), 세그먼티드 디스플레이(segmented display), 패시브 매트릭스 디스플레이(passive matrix display), 액티브 매트릭스 디스플레이(active matrix display), 트위스티드 니매틱 디스플레이(twisted nematic display), 인-플레인 스위칭 디스플레이(in-plane switching display), 어드밴스드 프린지 필드 스위칭 디스플레이(advanced fringe field switching display), 수직 정렬 디스플레이(vertical alignment display), 블루 페이즈 모드 디스플레이(blue phase mode display), 지니썰 비스터블 디바이스(zenithal bistable device), 반사형 LCD(reflective LCD), 투과형 LCD(transmissive LCD), 정전식 디스플레이(electrostatic display),일렉트로웨팅 디스플레이(electrowetting display), 쌍안정 TN 디스플레이들(bistable TN displays), 마이크로-컵 EPD 디스플레이(micro-cup EPD displays), 그레이팅 정렬된 지니썰 디스플레이(grating aligned zenithal display), 포토닉 크리스탈 디스플레이(photonic crystal display), 전기유체 디스플레이(electrofluidic display),및 전기변색 디스플레이들(electrochromic displays): 그룹으로부터 선택된 디스플레이 또는 공간 광 변조기를 조사한다.
LCD 백라이트 또는 프론트라이트(LCD BACKLIGHT OR FRONTLIGHT)
일 실시예에서, 액정 디스플레이 판넬(liquid crystal display panel)와 함께 사용하기에 적합한 백라이트 또는 프론트라이트는 적어도 하나의 광원, 광 입력 커플러, 및 라이트가이드를 포함한다. 일 실시예에서, 백라이트 또는 프론트라이트는 액정 판넬의 조명(illumination)이 화이트(white)인 단일 라이트가이드를 포함한다. 다른 실시예에서, 백라이트 또는 프론트라이트는 두개의 상이한 색 스펙트라(color spectra)를 가지는 적어도 두개의 광원들로부터 광을 수신하도록 배치된 복수개의 라이트가이드들을 포함하여서 그것들이 두개의 상이한 색상들을 방출한다. 다른 실시예에서, 백라이트 또는 프론트라이트는 두개의 상이한 색 스펙트라(color spectra)를 가지는 적어도 두개의 광원들로부터 광을 수신하도록 배치된 단일 라이트가이드를 포함하여서 그것들이 두개의 상이한 색상들을 방출한다. 다른 실시예에서, 백라이트 또는 프론트라이트는 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 단일 라이트가이드를 포함한다. 일 실시예에서, 라이트가이드는 복수개의 광입력 커플러들을 포함하며 광 입력 커플러들은 상이한 파장 스펙트럼들 또는 색상들을 갖는 광을 라이트가이드로 방출한다. 다른 실시예에서, 두개의 상이한 색상들 또는 파장 스펙트럼들을 방출하는 광원들은 단일 광 입력 커플러으로 광을 결합하도록 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 하나이상의 광 입력 커플러가 사용될 수 있고 그리고 색상은 광원들을 변조함으로써 직접적으로 제어될 수 있다.
추가 실시예에서, 백라이트(backlight) 또는 프론트라이트(frontlight)는 블루 또는 UV 발광원(light emitting source)으로부터 광을 수신하도록 배치된 라이트가이드를 포함하고 그리고 인광 필름(phosphor film)과 같은 파장 변환 물질을 포함하는 영역을 추가로 포함한다. 다른 실시예에서, 백라이트는 3개층의 필름 라이트가이드들을 포함하며 각 라이트가이드는 해당하는 광원이 턴온 되었을때 실질적으로 균일한 휘도(luminance)를 가지고 디스플레이를 조사한다. 이 실시예에서, 색 영역(color gamut)은 색 필터들의 조건들을 감소시킴으로써 증가될 수 있고 그리고 디스플레이는 색 순차 모드(color sequential mode) 또는 올-컬러즈-온 동시 모드(all-colors-on simultaneously mode)에서 동작할 수 있다. 추가 실시예에서, 백라이트 또는 프론트라이트는 광 추출 특징부들을 포함하는 3개의 공간적으로 구별되는 광 방출 영역들을 가진 3개층의 필름 라이트가이드들을 포함하며 특정 라이트가이드를 위한 각 광 추출 영역은 디스플레이에서의 색 픽셀(color pixel)들의 세트(set)에 대응한다. 이 실시예에서, 디스플레이 판넬에서 상응하는 레드, 그린 및 블루 픽셀들(예를 들어)에 광 추출 특징부들(light extracting features)(또는 영역들)을 레지스터(register)함으로써 색 필터들이 반드시 필요로 되지 않고 그리고 디스플레이는 더 효율적이다. 이 실시예에서, 그러나 누화(crosstalk)를 줄이기 위해 색 필터(color filter)들이 사용될 수 있다.
추가 실시예에서, 발광 디바이스는 상이한 파장 스펙트럼들을 가진 광(그리고 따라서 상이한 색상의 광)을 방출하는 복수개의 광원들로부터 광을 수신하고 그리고 실질적으로 상이한 영역들로부터 대응하는 공간 광 변조기(LCD 판넬과 같은)의 상이한 색상의 서브-픽셀들로 광을 방출하도록 배치된 복수개의 라이트가이드들(레드, 그린 및 블루 라이트가이드와 같은)을 포함하고 그리고 라이트가이드들로부터 공간 광 변조기쪽을 향하여 광의 방향을 전환하도록 배치된 복수개의 광 방향전환 엘리먼트(element)들을 추가로 포함한다. 예를 들어, 각 라이트가이드는 라이트가이드와 공간 광 변조기(spatial light modulator) 사이에 클래딩 영역을 포함할 수 있고, 마이크로렌즈(microlens)들과 같은 광 방향전환 엘리먼트들(light redirecting element)은 라이트가이드상의 광 추출 특징부들(light extraction features)과 공간 공 변조기 사이에 배치되고 그리고 60도보다 작은 FWHM, 30도보다 작은 FWHM, 공간 광 변조기 출력 표면에 수직으로부터 50도이내에서 방출된 광의 광학축(optical axis), 공간 광 변조기 출력 표면에 수직으로부터 30도이내에서 방출된 광의 광학축(optical axis), 공간 광 변조기 출력 표면에 수직으로부터 10도이내에서 방출된 광의 광학축(optical axis)을 갖는 광을 공간 광 변조기쪽으로 향하게 한다. 추가 실시예에서, 광 방향전환 엘리먼트들의 배열(arrangement)은 복수개의 라이트가이드들로부터 방출된 광의 FWHM을 줄이기 위해 복수개의 라이트가이드들과 공간 광 변조기(spatial light modulator) 사이에 배치된 영역 내에 배치된다. 필름층의 표면상에서와 같은 영역 내에 배열된 광 방향전환 엘리먼트들은 유사하거나 또는 비유사한 광 방향 전환 특징부(light redirecting feature)들을 가질수 있다. 일 실시예에서, 광 방향전환 엘리먼트들은 광 추출 특징부들로부터, 복수개의 라이트가이드들로부터 서로의 10도 이내에서의 FWHM 각도들 또는 광학축들로 광을 방향전환하도록 설계된다. 예를 들어, 레드, 그린 및 블루 필름 기반 라이트가이드들을 포함하는 백라이트(backlight)는 3 라이트가이드들상에 실질적으로 광 추출 특징부들의 3 깊이 근처의 서로다른 초점 길이(focal length)들을 갖는 마이크로렌즈(microlens)들의 어레이를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 100마이크론 두께보다 작은 라이트가이드 필름들은 광 방향전환 엘리먼트들을 광 추출 특징부들로부터 더 가깝게 하는 것이 가능하고 따라서 광 추출 특징부로부터 더 많은 광을 포획하는 것이 가능하다. 다른 실시예에서, 두께 방향에서 가장 근접한 해당 광 추출 특징부와 가장 먼 해당 광 추출 특징부사이의 거리는 광 방향전환 엘리먼트, 픽셀 또는 서브-픽셀의 지름 (또는 치수(dimension))에 대하여 작기 때문에, 실질적으로 동일한 광 방향전환 특징부(동일한 곡률반경(radius of curvature)과 같은)들을 가진 마이크로렌즈 어레이(microlens array)와 같은 광 방향전환 엘리먼트들은 상이한 깊이들에서 광 추출 특징부들을 갖는 얇은 라이트가이드(thin lightguide)들과 함께 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 색 순차 디스플레이(color sequential display)는 적어도 하나의 광원, 광 입력 커플러, 라이트가이드 및 150hz, 230hz, 270hz, 350hz, 410hz, 470hz, 530hz, 590hz, 650hz, 및 710hz : 그룹으로부터 선택된 하나보다 빠른 재생률(refresh rate)을 가지는 판넬인 디스플레이 판넬을 포함한다.
다른 실시예에서, 백라이트(backlight) 또는 프론트라이트(frontlight)는 적어도 하나의 광원, 광 입력 커플러, 라이트가이드를 포함하며 라이트가이드는 필름보다 실질적으로 더 얇고 그리고 필름상에 프린트된 코어 영역들을 포함하여서 광 추출 영역(light extracting region)들에 도달하는 광의 색(color) 또는 플럭스(flux)가 제어될 수 있다.
다른 실시예에서, 백라이트(backlight) 또는 프론트라이트(frontlight)는 적어도 하나의 광원, 광 입력 커플러, 라이트가이드를 포함하며 라이트가이드는 디스플레이 판넬내에 기판(substrate) 또는 보호 영역을 형성한다. 일 실시예에서, 라이트가이드는 액정 디스플레이를 위한 기판(substrate)이다. 추가 실시예에서, 라이트가이드는 디스플레이의 외부 표면에 광학적으로 결합되고, 디스플레이내에 액정 셀내에, 디스플레이의 두 기판들 사이에 배치된다.
다른 실시예에서, 백라이트 또는 프론트라이트는 적어도 하나의 광원 및 적어도 하나의 디스플레이 컴포넌트(기판, 필름, 유리, 폴리머 또는 액정 기반 디스플레이 또는 다른 디스플레이의 다른 층과 같은)에 광학적으로 결합되는 적어도 하나의 결합 라이트가이드를 포함하는 광 입력 커플러를 포함하며,컴포넌트는 도파로 조건하에서 적어도 하나의 결합 라이트가이드로부터 수신된 광을 가이드한다. 예를 들어 LCD 유리 기판과 같은 디스플레이 컴포넌트에 결합 라이트가이드들을 광학적으로 결합함으로써, 컴포넌트는 라이트가이드로서 기능을 수행할 수 있고 그리고 추가적인 백라이트 필름들 또는 컴포넌트들에 대한 요구를 완화한다.
다른 실시예에서, 발광 디바이스는 하나의 백라이트를 가진 어려움들의 경우에서 광의 중복성(redundancy)을 제공하기 위해 또는 증가된 광 출력을 위해 하나이상의 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역을 포함한다. 군사 그리고 위급한 디스플레이 응용들(수술실(surgery room)들)에서, 사람들은 전기 또는 광원 또는 다른 컴포넌트 고장이 발생할 시에 종종 중복성을 갖기를 원한다. 실시예들에서 필름 기반 라이트가이드의 감소된 두께는 하나이상의 광원 및 드라이버 및 전자 제어 회로(electronic control circuitry)을 포함할 수 있는 하나이상의 추가적인 백라이트들을 참작한다. 추가적인 실시예에서, 실리콘 광검출기(silicon photodetector) 또는 "역모드(reverse mode)"에서 사용되는 LED들과 같은 하나이상의 광검출기들은 여분의 라이트가이드, 색 보상 라이트가이드, 또는 높은 밝기(brightness)의 백라이트 라이트가이드가 턴온되어야 하는지를 결정하기 위해 영역 내에서 광의 광도(light intensity)(또는 색을)를 검출한다. 다른 실시예에서, 단일 광 입력 커플러내에서의 중복성(또는 색 보상(color compensation) 또는 높은 밝기 모드(brightness mode)) 또는 복수의 광 입력 커플러들을 통하여 동일한 라이트가이드내에서 중복성을 제공하기 위해서 동일 또는 상이한 광 입력 커플러들에서 동일 또는 상이한 회로들에 의해 유도되는 복수의 LED들이 사용될 수 있다. 동일한 라이트가이드상에서 복수개의 광 입력 커플러들을 사용할때, 커플러들은 제 1 광 입력 커플러에 동일 측면상에, 대향하는 측면상에, 직교하는 측면상에, 또는 서로다른 에지(edge)에서 배열될 수 있다.
발광 디바이스의 모드들(MODES OF THE LIGHT EMITTING DEVICE)
다른 실시예에서, 발광 디바이스는 통상 시청 모드(normal viewing mode), 주간 시청 모드(daytime viewing mode),높은 밝기 모드(high brightness mode), 낮은 밝기 모드(low brightness mode), 야간 시청 모드(nighttime viewing mode),야간 시청 또는 NVIS 호환 모드(night vision or NVIS compatible mode), 듀얼 디스플레이 모드(dual display mode), 모노크롬 모드(monochrome mode), 그레이스케일 모드(grayscale mode), 투명 모드(transparent mode), 풀 컬러 모드(full color mode), 높은 색영역 모드(high color gamut mode), 색 교정 모드(color corrected mode), 중복 모드(redundant mode), 터치스크린 모드(touchscreen mode), 3D 모드, 필드 순차 색 모드(field sequential color mode), 프라이버시 모드(privacy mode), 비디오 디스플레이 모드(video display mode), 포토 디스플레이 모드(photo display mode), 알람 모드(alarm mode), 나이트라이트 모드(nightlight mode), 긴급 라이트닝/사인 모드(emergency lighting/sign mode): 그룹으로부터 선택된 하나이상의 모드들을 포함한다. 주간 시청 모드(daytime viewing mode)는 높은 밝기(brightness)(예를 들어, 300 Cd/㎡ 보다 큰)에서 디바이스(디스플레이 또는 조명기구와 같은)를 유도하는 것을 포함하고 그리고 밝기에서의 증가를 생산하기 위해서 두개이상의 라이트가이드들, 두개이상의 광 입력 커플러들을 사용하는 것 또는 하나이상의 광 입력 커플러들에서 추가적인 LED들을 유도하는 것을 포함할 수 있다. 야간 시청 모드(nighttime viewing mode)는 낮은 밝기(예를 들어 50Cd/㎡ 보다 작은)에서 디바이스를 유도하는 것을 포함할 수 있다. 듀얼 디스플레이 모드(dual display mode)는 백라이트를 포함할 수 있고 라이트가이드는 하나이상의 공간 광 변조기(spatial light modulator) 또는 디스플레이를 조사한다. 예를 들어, 플립 구성(flip configuration)에서의 두개의 디스플레이들이 있는 셀폰(cellphone)에서 각 디스플레이쪽으로 광을 방출하는 동일한 필름 라이트가이드에 의해 각 디스플레이는 조사될 수 있다. 투명 모드(transparent mode)에서, 라이트가이드는 실질적으로 투명하도록 설계되어서 사람들은 디스플레이 또는 백라이트를 통하여 볼 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 제 1 모드를 위해 적어도 하나의 라이트가이드를 포함하고 제 1 모드와 다른 제 2 모드를 위해 제 2 백라이트를 포함한다. 예를 들어, 디바이스상의 투명 모드 백라이트 라이트가이드는 낮은 광 추출 특징부(light extraction feature) 밀도를 가질 수 있으나 씨-스루(see-through)를 가능하게 한다. 동일한 디바이스상에서 높은 밝기 모드(high brightness mode)를 위해서, 제 2 라이트가이드는 투명모드에 대하여 증가된 디스플레이 휘도(luminance)를 제공할 수 있다. 증가된 색 영역 모드(color gamut mode)는 하나이상의 스펙트럼에서(spectrally) 좁은 색상의 LED들 또는 광원들을 이용함으로써 증가된 색 영역(100% NTSC보다 큰)을 제공할 수 있다. 높은 색영역에서 사용되는 이러한 LED들은 동일 또는 상이한 라이트가이드 또는 광 입력 커플러를 통과하는 조명(illumination)에 의해 증가된 색영역을 제공할 수 있다. 색 교정 모드(color corrected mode)는 시간(인광 변동(phosphor variation)과 같은), LED 색 비닝(color binning) 차이들에 대하여, 또는 온도 또는 환경때문에 광원 색 변동(color variation)을 보상할 수 있다. 터치스크린 모드(touchscreen mode)는 하나이상의 라이트가이드들을 전반사 광학 장애(optical frustrated TIR) 기반 터치스크린으로 동작하는 것을 허용할 수 있다. 중복 백라이트 모드(redundant backlight mode)는 고장시에 또는 다른 필요시에 동작할 수 있는 하나이상의 라이트가이드들 또는 광원들을 포함할 수 있다. 발광 디바이스를 위한 3D 모드는 입체적인 디스플레이(stereoscopic display)를 가능하게하기 위해 디스플레이 및 광 방향전환 엘리먼트들 또는 디스플레이 및 편광(polarization) 기반, LC 셔터(shutter) 기반, 또는 스펙트럼(spectrally) 선택기반 안경(glasses)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모드는 3D 모드를 위해 하나이상의 분리된 필름-기반 백라이트 라이트가이드 또는 입체적으로 이미지들을 디스플레이하도록 구성된 필름-기반 라이트가이드 및 디스플레이를 포함한다. 예를들어, 프라이버시 모드(privacy mode)는 각각 실질적으로 확산 모드(diffuse mode) 또는 실질적으로 클리어 모드(clear mode)로 스위칭함으로써 시야각(viewing angle)을 증가시키거나 감소시키기 위해 광 방향전환 엘리먼트 아래에 배치된 폴리머 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal)의 스위치가능한 영역(switchable region)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 해당 모드에서 색영역(color gamut)이 증가된 비디오 디스플레이 모드 또는 포토 디스플레이 모드를 더 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 발광 디바이스는 알람 모드(alarm mode)를 포함하여 하나이상의 라이트가이드들이 영역 또는 디스플레이에 관심을 유도하기 위해서 턴온된다. 예를 들어, 셀폰(cellphone)이 울릴때, 셀폰의 외부(exterior)주위 또는 외부의 부분에 형성된 라이트가이드는 셀폰이 울릴때 폰의 "라이트 업(light up)"에 조사될 수 있다. 필름-기반 라이트가이드를 이용함으로써, 라이트가이드 필름은 폰 하우징(phone housing)(예를 들어,열성형(thermoforming))으로 형성될 수 있거나 또는 그것은 하우징의 내부(반투명 또는 투명한 하우징) 또는 외부에 필름-삽입 몰드(mold)될 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 긴급 모드(emergency mode)를 가져서 적어도 하나의 라이트가이드는 통지(notification)(조사된 워드"EXIT"를 디스플레이하는 것과 같은) 또는 조명(복도를 위한 긴급 점등(emergency lighting))을 제공하기 위해서 조사된다. 하나이상의 모드들에서의 조명은 연기(예를 들어 레드(red))를 통과하여 증가된 시정(visibility)를 제공하기 위해서 다른 색일 수 있다.
NVIS 호환 모드(NVIS COMPATIBLE MODE)
야간 시청(night vision) 또는 NVIS 모드는 요망되는 휘도(luminance) 및 스펙트럼 출력(spectral output)을 생산하기 위해서 하나이상의 라이트가이드들, 두개이상의 광 입력 커플러들을 조사하는것 또는 하나이상의 광 입력 커플러들에서 추가적인 LED들을 유도하는 것을 포함할 수 있다. 이 모드에서, NVIS 모드를 위한 LED들의 스펙트럼은 예를 들어 미국 군사 사양들(specifications) MIL-STD-3009과 호환될 수 있다. NVIS 호환 모드를 필요로 하는 응용들에서, 다른 색들을 가지는 LED들 또는 다른 광원들의 조합은 주간 모드(daytime mode) 및 야간 모드(nighttime mode)에서 요망되는 색 및 호환성(compatibility)을 획득하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 주간 모드(daytime mode)는 화이트 LED들과 블루 LED들을 통합할 수 있고 그리고 야간 또는 NVIS 모드는 화이트(white), 레드(red), 및 블루(blue) LED들을 통합할 수 있고 하나이상의 LED들의 상대적인 출력이 제어될 수 있다. 이러한 화이트 또는 색상 LED들은 동일한 광 입력 커플러 또는 다른 광 입력 커플러들, 동일한 라이트가이드 또는 다른 라이트가이드들상에, 라이트가이드의 동일 측면상에 또는 라이트가이드의 다른 측면상에 배치될 수 있다. 따라서, 각 라이트가이드는 단일 색상 또는 색상들의 혼합(mixture)을 포함할 수 있고 그리고 피드백 메커니즘(feedback mechanism)들이 시간 또는 백그라운드(주변(ambient)) 점등 조건들에 대하여 상대적인 출력을 제어하기 위해서 또는 색변동을 보상하기 위해서 사용될 수 있다. 발광 디바이스는 원하지 않는 광 출력을, 화이트 라이트가이드가 화이트 LED들 또는 화이트 LED들 및 레드 LED들에 의해 조사되는 다층 유전체 NVIS 호환 필터를 갖는 화이트 필름 기반 백라이트 라이트가이드와 같은, 최소화하기 위해서 NVIS 호환 필터를 더 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 백라이트는 레드, 그린, 블루, 웜 화이트(warm white), 쿨 화이트(cool white), 옐로우 및 앰버(amber):그룹으로부터 선택된 색의 하나이상의 LED들로부터의 광에 의해 조사된 하나이상의 라이트가이드들을 포함한다. 다른 실시예에서, 앞에서언급한 백라이트는 백라이트 또는 라이트가이드 및 액정 디스플레이(liquid crystal display)사이에 배치된 NVIS 호환 필터를 더 포함한다.
필드 순차 색 모드(FIELD SEQUENTIAL COLOR MODE)
추가 실시예에서, 백라이트(backlight) 또는 프론트라이트(frontlight)는 광 추출 특징부들(light extraction features)들 및 라이트가이드로부터 추출된 광의 부분을 수신하고 그리고 미리결정된 각도 범위 내로 이 광의 부분을 향하도록 하기 위해서 배치된 광 방향전환 엘리먼트를 포함하는 라이트가이드를 포함한다. 다른 실시예에서, 광 방향전환 엘리먼트(light redirecting element)는 라이트가이드로부터의 광의 부분을 실질적으로 콜리메이트(collimate)하고, 각 FWHM 세기(angular full-width at half maximum)를 60도로 줄이거나, 각 FWHM 세기를 30도로 줄이거나, 각 FWHM 세기를 20도로 줄이거나, 또는 각 FWHM 세기를 10도로 줄이는, 그리고 원하지 않는 이웃하는 픽셀, 서브-픽셀, 또는 색 필터에 도달하는 하나의 광 추출영역으로부터의 광 누화 퍼센티지(percentage of cross-talk light)를 줄인다. 광 추출 특징부들, 광 방향전환 엘리먼트들, 및 픽셀들, 서브-픽셀들, 또는 색 필터들의 상대적인 위치들이 제어될 때, 미리결정된 광 추출 특징부로부터의 광이 제어될 수 있어서 이웃하는 픽셀들, 서브-픽셀, 또는 색 필터로 광의 누출(leakage)이 거의 없다. 광은 실질적으로 콜리메이트(collimate)되고, 그리고 레드 픽셀에 해당하는 픽셀 아래에 레드 라이트가이드상의 광 추출 특징부에 의해 라이트가이드로부터 추출된 어떤 광(light)도 또는 광(light)의 작은 퍼센티지도 이웃하는 블루 픽셀으로 향하지 않을 것이기 때문에, 이것은 색 순차 백라이트(color sequential backlight)같은 백라이트 또는 프론트라이트에서 유용할 수 있으며, 세개의 라이트가이드들(레드, 그린 및 블루에 대한 하나)은 패턴으로 광을 추출하여서 색 필터들이 요구되지 않는다. 일 실시예에서, 발광 디바이스는 세개의 라이트가이드들을 포함하는 프론트라이트를 포함하는 반사형 디스플레이로, 각각이 광 추출 영역들의 세트(set)를 가지며 세개의 광 추출 영역들은 디스플레이의 시야 측면(viewing side)으로부터 확대 보기(magnification looking)하에서 보았을때 실질적으로 중첩되지 않고 그리고 광 추출 영역들은 발광 디스플레이상의 개별 광 변조 픽셀들과 실질적으로 정렬된다. 이 실시예에서, 색 필터들은 필요로 되지 않고 그리고 라이트가이드들 및 발광 디바이스의 효율은 증가될 수 있다. 일 실시예에서, 각 라이트가이드는 반사형 공간 광 변조기에서 실질적으로 광 변조 픽셀위에 정렬된 실질적으로 하나의 광 추출 특징부를 포함하는 복수의 광 추출 영역들을 포함한다. 다른 실시예에서, 각 라이트가이드는 반사형 공간 광 변조기에서 실질적으로 광 변조 픽셀위에 정렬된 각 광 추출 영역들을 가지는 복수개의 광 추출 특징부들을 포함하는 복수개의 광 추출 영역들을 포함한다. 일 실시예에서, 발광 디스플레이는 디스플레이의 광 방출 표면에 수직으로 보았을때 공간 광 변조 픽셀당 1, 2, 5, 10, 20, 50, 1 이상, 2 이상, 5 이상, 10이상, 20 이상, 50이상이 광 추출 특징부들 :그룹으로부터 선택된 하나이상의 평균을 포함하는 필름 기반 라이트가이드 및 반사(reflective) 또는 투과(transmissive) 공간 광 변조기(spatial light modulator)를 포함한다.
다른 실시예에서, 발광 디바이스는 반사형 공간 광 변조기 및 세개의 라이트가이드들을 포함하는 프론트라이트 또는 백라이트를 포함하는 반사형 디스플레이이며 각각은 광 추출 영역들의 세트(set)를 포함하고 제 1 라이트가이드, 제 2 라이트가이드 및 제 3 라이트가이드로부터 방출하는 광의 균일도(uniformity)는 개별적으로 조사되었을때 60%, 70%, 80% 및 90% : 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 이 실시예에서, 각 라이트가이드로 광을 향하게 하는 광원(들)의 세기(intensity)는 반사형 공간 광 변조기에 대하여 순차 색 조명(sequential color illumination)을 제공하기 위해서 변조될 수 있다.
단일 또는 다중-색 모드(SINGLE OR MULTI-COLOR MODE)
일 실시예에서, 발광 디바이스는 라이트가이드 조건하에서 제 1 광원 및 제 2 광원으로부터의 광을 각각 수신하도록 배치된 제 1 라이트가이드 및 제 2 라이트가이드를 포함하고 제 1 광원은 제 2 광원과 0.004보다 큰 Δu’v’ 색차(color difference)를 가진다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 라이트가이드 조건하에서 세개의 광원들로부터 광을 수신하도록 배치된 세개의 라이트가이드들을 포함하고 세개의 광원들 각각은 0.004보다 큰 Δu’v’ 색차(color difference)를 가진다. 예를 들어, 일 실시예에서, 반사형 디스플레이는 레드, 그린, 및 블루 LED로부터 광을 수신하도록 배치된 제 1 , 제 2 및 제 3의 라이트가이드를 포함하는 프론트라이트를 포함하고 각 라이트가이드는 반사형 공간 광 변조기를, 광이 공간적으로 변조되고 그리고 "온(ON)" 또는 반사 모드로 모든 픽셀들이 유도되었을때 각 라이트가이드로부터 광 방출 패턴의 공간 휘도 균일도(spatial luminance uniformity)는 60%,70%, 80%, 및 90% :그룹으로부터 선택된 하나보다 큰, 향하여 광을 방출한다.
자동적 또는 유저 제어되는 색 조정(AUTOMATIC OR USER CONTROLLED COLOR ADJUSTMENT)
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 흑백 모드(단지 블루 모드와 같은)로 작동할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스의 유저는 디스플레이 또는 발광 디바이스로부터 방출되는 광의 색를 선택적으로 고를 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 유저는 모드 및 하나 이상의 광원들로부터의 상대적 광 출력 세기들을 변경하도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 유저는 프론트라이트만을 이용하여 풀 색 2D 디스플레이로부터 입체적인 3D 디스플레이 모드로 스위칭할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유저는 레드 LED 및 화이트 LED로부터의 광을 화이트 LED에 대해 레드 LED의 광 출력을 조정함으로써 라이트가이트의 결합 라이트가이드들로 결합하도록 배치된 광 입력 커플러 및 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 디스플레이의 화이트 포인트의 색 온도를 조정할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 유저는 고정된 화이트 포인트 색 온도 프론트라이트 온리 모드로부터 자동적 화이트 색 온도 조정 프론트라이트 및 디스플레이의 화이트 포인트의 색 온도를 "차가운" 형광 조명 및 백열 전구로부터의 "따뜻한" 조명과 같은 다양한 환경적 주변 광 스펙트럼 조건으로 유지하도록 화이트 LED에 대한 레드 LED로부터의 광 출력(또는 블루, 그린, 및 레드 LED들 등의 상대적인 세기들)을 자동적으로 조정하는 주변 광 모드로 반사형 디스플레이를 스위칭할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 유저는 풀-색 RGB 디스플레이 모드로부터 보다 적은 레드 광 출력을 갖는 NVIS 겸용식 디스플레이 모드로 변경하도록 선택할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 유저는 레드, 그린, 및 블루 LED들을 갖는 RGB 조명으로부터 화이트 LED들로부터 광을 갖는 흑백 모드로 변경하도록 선택할 수 있다.
추가 실시예에 있어서, 필름 기반 라이트가이드는 실질적으로 화이트 광원 및 레드 광원으로부터의 광을 수용하도록 배치된다. 예를 들어, 화이트 LED 및 레드 LED로부터의 광을 결합함으로써, 디스플레이의 색 온도는 조정될 수 있다. 이는 예를 들어 유저에 의해(예를 들어, 색 프레퍼런스에 대해) 또는 자동적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 하나 이상의 파장 밴드폭들 내에 광의 색 또는 스펙트럼 세기를 검출하고 휘도를 증가시키거나 또는 감소시키고 그리고/또는 반사형 디스플레이로부터 방출되는 광의 병합된 색를 조정하도록 프론트라이트들(또는 단일 프론트라이트 내부에 광을 결합하도록 배치된 LED들)의 전체적 및 상대적 광 출력 세기를 조정하는 반사형 디스플레이 및 포토센서(반대로 작동하는 색 필터들 또는 LED들을 갖는 하나 이상의 포토다이오드들과 같은)를 포함한다. 다른 실시예에 있어서 하나 이상의 파장 밴드폭들 내에 광의 색 또는 스펙트럼 세기를 검출하는 데 이용되는 광 검출기(또는 포토센서)도 주변 광의 상대적인 밝기를 판별하고 프론트라이트로부터의 광의 세기는 소정 또는 유저 조정된 세팅에 기초하여 증가되거나 감소된다. 일 실시예에 있어서, 포토센서는 리버스 모드에서 이용되는 LED들과 같은 하나 이상의 광 센서들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 포토센서는 디스플레이의 후방에, 프론트라이트의 후방에, 디스플레이의 광 방출 영역과 디스플레이의 베벨, 화면 테두리, 또는 프레임 사이에, 디스플레이의 프레임의 내부에, 하우징 또는 하우징의 광 투과성 윈도우 또는 디스플레이 또는 발광 디바이스의 캐스팅 후방에, 및 디스플레이 영역으로부터 분리된 발광 디바이스의 영역 내의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 위치들에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 포토센서는 주변 광의 레드, 그린, 및 블루 스펙트럼 컴포넌트들의 상대적인 세기들을 검출하도록 역으로 구동되는 레드, 그린, 및 블루 LED를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 포토센서는 하나 이상의 광원들로부터 필름 기반 라이트가이드의 광 방출 영역으로 광을 전송하도록 배치된 결합 라이트가이드들의 배치의 입력 표면에 또는 필름 기반 라이트가이드로부터 연장되는 출력 결합 라이트가이드들의 출력 표면에 배치된다. 이 실시예에 있어서, 포토센서는 디스플레이 및 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트 상에 입사된 광의 평균 세기를 효과적으로 수집할 수 있고 이는 디바이스 내에 광원들로부터의 광의 상대적 출력을 비교할 수 있다. 이 실시예에 있어서, 포토센서는 광 수집의 영역이 포토센서를 향하여 도파로 조건으로 라이트가이트 내부로 주변 광의 부분을 결합하는 광 입력 결합 특징부들로서 리버스 모드로 효과적으로 작용하는 광 추출 특징부들을 포함하는 보다 큰 공간 영역으로 인해 보다 크므로 섀도우들에 보다 덜 민감하다.
발광 디바이스의 하나 이상의 모드들은 이벤트에 자동적으로 반응하여 턴 온되도록 구성될 수 있다. 휴대폰기 비디오 모드로 이용되는 경우, 또는 스모크가 검출되는 경우 턴 온되도록 스모크 검출 시스템(디바이스에 대해 내부에 또는 외부에)에 전기적으로 결합되는 필름 기반 긴급 조명 기구 또는 높은 주변 광 레벨들이 검출되는 경우 자동적으로 턴 온하는 고 브라이트니스 디스플레이 모드와 같은 환경적 조건에 반응하여 고색역 모드를 턴 온하는 것과 같은 이벤트들이 유저에 의해 지향될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 디스플레이 모드는 보다 낮은 휘도, 보다 높은 색역 모드(디스플레이 조이용 레드, 그린, 및 블루 LED들과 같은)로부터 보다 높은 휘도, 보다 낮은 색역 모드(조이용 화이트 LED들을 이용하는 것과 같은)까지 변경될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 디스플레이는 보다 높은 색역 모드(레드, 그린, 및 블루 LED들로부터 광을 방출하는 발광 디바이스와 같은)로부터 보다 낮은 색역 모드(화이트 형광체 기반의 LED들을 이용하는 것과 같은)까지 스위칭(자동적으로 또는 유저 컨트롤에 의해)될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 디스플레이는 등등한 디스플레이 휘도들을 위해 높은 전기 전력 모드(레드, 그린, 및 블루 LED들로부터 광을 방출하는 발광 디바이스와 같은)로부터 비교적 낮은 전기 전력 모드(실질적으로 화이트 LED들만을 이용하는 모드와 같은)까지 자동적으로 또는 유저 컨트롤에 의해 스위칭될 수 있다.
추가 실시예에 있어서, 디스플레이는 색 순차 또는 필드 순차 색 모드 프론트라이트 또는 백라이트 조명 모드로부터 프론트라이트로부터 광 출력을 턴 오프하거나 또는 실질적으로 감소시키는 주위-광 조명 모드까지 자동적으로 또는 유저 컨트롤에 의해 스위칭하고 주변 광은 디스플레이를 나오는 플럭스의 50% 이상에 기여한다.
일 실시예에 있어서, 디스플레이는 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 및 옐로우 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 색들을 갖는 광을 방출하는 하나 이상의 광원들로부터 광을 수용하도록 배치된 광 입력 커플러를 갖는 필름 기반 라이트가이트를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 디스플레이는 레드, 그린, 블루, 시안 및 옐로우 LED로부터 광을 수용하도록 배치된 하나 이상의 광 입력 커플러들을 포함하는 필름 기반 라이트가이트를 포함한다. 이 실시예에 있어서, 디스플레이의 색역은 레드, 그린, 및 블루 조명 LED들만을 포함하는 디스플레이 상에서 현저하게 증가될 수 있다. 일 실시예에 있어서, LED들은 하나의 광 입력 커플러 내부에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 2개의 상이한 색들 중 2개 이상의 LED들은 결합 라이트가이드들의 배치 내부로 광을 입력하도록 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 제 1 광 입력 커플러는 필름 기반 라이트가이드에 진입하는 광의 제 1 스펙트럼 출력 프로파일을 갖는 하나 이상의 LED들 및 제 1 스펙트럼 출력 프로파일과 상이한 필름 기반 라이트가이드에 진입한 광의 제 2 스펙트럼 출력 프로파일을 갖는 제 2 광 입력 커플러를 포함하고 제 1 또는 제 2 광 입력 커플러 내의 결합 라이트가이드들은 제 1 피크 파장을 갖는 LED로부터 입력 표면에서 광을 수용하도록 배치되고 100 nm 이하의 파장 밴드폭을 출력하고 다른 광 입력 커플러 내의 결합 라이트가이드들은 실질적으로 유사한 피크 파장 및 실질적으로 유사한 출력 파장 밴드폭을 갖는 LED로부터 입력 표면에서 광을 수용하도록 배치되지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 상이한 색의 LED들의 상이한 구성들을 포함하는 광 입력 커플러들을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스는 상이한 색의 LED들의 실질적으로 동일한 구성들을 포함한다.
입체 디스플레이 모드(STEREOSCOPIC DISPLAY MODE)
다른 실시예에서, 입체 디스플레이 모드에서 동작가능한 디스플레이는 백라이트(backlight) 또는 프론트라이트(frontlight)를 포함하며 적어도 하나의 라이트가이드 또는 광 추출 영역(light extracting region)은 필름 기반 라이트가이드 내에 또는 위에 배치되고, 적어도 두개 세트(set)의 광 방출 영역들이 입체적인 디스플레이와 함께 적어도 두개 세트의 이미지들을 생산하기 위해서 분리하여 제어될 수 있다. 3D 디스플레이는 광 방향전환 엘리먼트들, 시차 장벽들(parallax barrier), 렌티큘러 엘리먼트들(lenticular element), 또는 광을 공간적으로 변조하기 전 또는 후에 공간적으로 분리된 광 영역들을 각도로 분리된 광 영역들로 효과적으로 변화하기 위한 다른 광 컴포넌트들을 추가로 포함할 수 있다.
추가 실시예에서, 발광 디바이스는 제 1 각도 범위에서 광을 방출하는 적어도 하나의 제 1 라이트가이드 및 제 2 각도 범위에서 광을 방출하는 적어도 하나의 제 2 라이트가이드를 포함한다. 두개의 다른 각도 범위들에서 광을 방출하는 라이트가이드들을 채용함으로써, 듀얼 뷰 디스플레이(dual view display), 또는 입체 디스플레이(stereoscopic display) 또는 백라이트(backlight)와 같은 시야각(viewing angle) 의존 특성들이 창설될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 라이트가이드는 광 출력 표면에 수직으로부터 실질적으로 +45도 부근의 광학 축(optical axis)을 가진 광을 방출하고 그리고 제 2 라이트가이드는 광 출력 표면에 수직으로부터 실질적으로 -45도 부근의 광학 축을 가진 광을 방출한다. 예를 들어, 운전자와 손님사이에서 자동차 디스플레이 대쉬(dash)에 사용되는 디스플레이는 각자에게 서로 다른 정보를 디스플레이 할 수 있거나 또는 디스플레이는 두명의 시청자들쪽으로 광을 더 효율적으로 보낼수 있고 그리고 표면에 수직 출력을 하게 함으로써 광을 낭비하지 않는다. 추가 실시예에서, 제 1 라이트가이드는 왼쪽 이미지에 대응하는 디스플레이의 제 1 영역들(또는 디스플레이의 제 1 시간 주기)을 조사하는 광에 상응하는 광을 방출하고 그리고 제 2 라이트가이드는 오른쪽 이미지에 대응하는 디스플레이의 제 2 영역들(또는 디스플레이의 제 2 시간 주기)을 조사하는 광에 상응하는 광을 방출하여 디스플레이가 입체 3D 디스플레이가 된다.
일 실시예에서, 제 1 라이트가이드는 제 1 세트(set)의 광 추출 특징부들로부터 제 1 각도 방향에서 실질적으로 화이트 광을 방출하고 그리고 제 1 라이트가이드 아래의 제 2 라이트가이드는 제 2 세트 광 추출 특징부들로부터 제 2 각도 방향에서 실질적으로 화이트 광을 방출한다. 다른 실시예에서, 제 1 세트의 광 추출 특징부들은 왼쪽 이미지에 대응하는 제 1 세트의 픽셀들 아래에 배치되고, 그리고 제 2 세트의 광 추출 특징부들은 제 1 광 추출 특징부들과 실질적으로 공간적으로 분리되고 그리고 오른쪽 디스플레이 이미지에 대응하는 제 2 세트의 픽셀들 아래에 배치되어 디스플레이는 자동입체(autosterescopic)이다. 추가 실시예에서, 앞에서언급한 자동입체 디스플레이는 제 1 및 제 2 세트들의 픽셀들쪽으로 광 방출하는 제 3 라이트가이드를 더 포함하고, 그리고 2D 디스플레이 모드 디스플레이 풀 해상도( full resolution)에서 조사된다.
일 실시예에서, 발광 디스플레이는 필름 기반 라이트가이드 및 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator)을 포함하고 제 1 방향에서 진행하는 라이트가이드로부터 추출된 광에 기인하여 라이트가이드로부터 입사된 광에서 반사형 공간 광 변조기에 의해 반사된 광은 제 1 방향과 다른 제 2 방향에서 진행하는 광으로부터 추출된 광에 기인하여 라이트가이드로부터 입사된 광에서 반사형 공간 광 변조기에 의해 반사된 광은 실질적으로 중첩되지 않는다. 일 실시예에서, 발광 디스플레이는 확산 반사 특성들을 가지는 반사 광 변조기를 포함하고 확산 반사된 광의 각 FWHM 세기는 35도의 입사각(incidence angle)에서 3 밀리라디안(milliradian)보다 작은 다이버전스(divergence)를 갖는 레이저 광을 가지고 측정되었을때 50도, 40도, 30도, 20도 및 10도 :그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.일 실시예에서,확산 반사형 공간 광 변조기는 실질적으로 대향하는 방향으로 지향된 광학 축들을 가지고 라이트가이드내에서 진행하며 필름 기반 라이트가이드를 빠져나가는 광으로부터 두개의 피크 방향들에서 광을 수신한다. 예를 들어, 이 실시예에서, 라이트가이드내에서 제 1 방향에서 진행하는 광은 라이트가이드로부터 추출될 수 있어서 광은 제 1 출력 표면에서 10도의 각 FWHM 세기를 가지고 반사형 공간 광 변조기에 수직으로부터 +20도의 피크 광도(peak luminous intensity)의 각도에서 반사형 공간 광 변조기상으로 입사되고 라이트가이드내에서 제 1 방향에 대향하는 제 2 방향에서 진행하는 광은 라이트가이드로부터 추출될 수 있어서 광은 제 1 출력 표면에서 10도의 각 FWHM 세기를 가지고 반사형 공간 광 변조기에 수직으로부터 -20도의 피크 광도(peak luminous intensity)의 각도에서 반사형 공간 광 변조기상으로 입사된다. 이 실시예에서, 라이트가이드에서 처음에(originally) 제 1 방향으로 진행하는 광은 제 1 출력 표면에 수직한 디스플레이로부터 약 -20도의 피크 광도의 각도에서 출력되고 그리고 라이트가이드에서 처음에(originally) 제 2 방향으로 진행하는 광은 제 1 출력 표면에 수직한 디스플레이로부터 약 +20도의 피크 광도의 각도에서 디스플레이로부터 출력된다. 광출력(light output)을 변조(두개의 입력 결합 라이트가이드들에 결합된 두개의 화이트 LED들로부터의 광을 광 방출 영역의 대향하는 측면들상에 번갈아 생기게하는 것과 같은)하고 그리고 반사형 공간 광 변조기를 가지고 광출력을 동기시킴(synchronizing)으로써, 디스플레이로부터 번갈아 생기는(alternating) 이미지들이 +20 및 -20 도 방향으로 향하게 할 수 있어서 시청자들은 입체적인 3D 이미지, 표시(indicia), 그래픽(graphic)들, 또는 비디오를 본다. 다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 방향들로부터의 광의 피크 세기의 각도는 프론트라이트(frontlight)를 가로질러서 변하여서 특정 시야 거리(viewing distance)에서 평균 시청자들의 눈(eye)들에 대하여 시야 위치들(viewing position)의 범위에 해당하는 두개의 "아이박스들(eyeboxes)"쪽을 향하여 광은 집중될 것이다. 일 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드내에서 제 1 방향에서 그것의 광학 축을 가지고 처음에 진행하는 광으로부터 디스플레이 중심에서의 피크 광도의 각도(angle of peak luminous intensity)는 제 1 출력 표면에서 디스플레이 표면에 수직으로부터 -40도 내지 -30도, -30도 내지 -20도, -20도 내지 -10도, -10도 내지 -5도 : 그룹으로부터 선택된 범위 내에 있고, 필름 기반 라이트가이드에서 제 2 방향에서 그것의 광학 축을 가지고 처음에 진행하는 광으로부터 디스플레이 중심에서의 피크 광도의 각도(angle of peak luminous intensity)는 제 1 출력 표면에서 디스플레이 표면에 수직으로부터 +40도 내지 +30도, +30도 내지 +20도, +20도 내지 +10도, +10도 내지 +5도 : 그룹으로부터 선택된 범위 내에 있다. 다른 실시예에서, 제 1 출력 평면은 제 1 및 제 2 방향에 실질적으로 평행하다.
일 실시예에서, 발광 디스플레이는 이미지들, 비디오, 정보 또는 표시(indicia)의 입체 디스플레이를 위해 두개이상의 시야 존(viewing zone)들로 광을 향하도록 배치된 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)들을 포함하고 그리고 렌티큐러 렌즈(lenticular lens)들은 필름 기반 라이트가이드이거나 또는 필름 기반 라이트가이드 기판을 포함한다. 이 실시예에서, 입체 디스플레이의 두께는 필름 기반 라이트가이드를 렌티큘러 렌즈 필름에 통합함으로써 감소될 수 있다. 추가 실시예에서, 에어-렌티큘 표면(air-lenticule surface)들에서의 프론트라이트로부터의 미광 반사(stray light reflection)는 반사형 공간 광 변조기로부터의 반사후까지 렌티큘-에어 표면(lenticule-air surface)을 통과함이 없이 렌티큘러 렌즈들로부터 반사형 디스플레이쪽으로 광을 향하게 함으로써 감소될 것이다.
태양전지 충전을 위한 광 수집(LIGHT COLLECTION FOR PHOTOVOLTAIC CHARING)
일 실시예에서, 발광 디바이스는 광 입력 커플러들에 배치된 하나이상의 광원들로부터의 입사 광의 부분을 필름 기반 라이트가이드로부터 추출하는 광 추출 특징부(light extraction feature)들을 포함하는 필름 기반 라이트가이드를 포함하고 그리고 광 추출 특징부들은 디스플레이 외부의 주변 광 제 1 부분을 라이트가이드 조건하에서 라이트가이드내로 방향을 바꾼다. 일 실시예서, 광 추출 특징부들에 의해 필름 기반 라이트가이드내로 방향 전환된 주변 광의 부분(a portion of ambient light)은 필름 기반 라이트가이드를 위한 광 입력 커플러의 결합 라이트가이드들의 입력 표면에서의 광원에 근접 또는 인접하여 배치되거나 또는 필름 기반 라이트가이드를 위한 광 출력 커플러의 결합 라이트가이드들의 출력 표면에 근접 또는 인접하여 배치된 태양 전지(photovoltaic cell)로 향한다. 일 실시예에서, 발광 디바이스는 충전 모드(charging mode)로 전환될 수 있어서 디스플레이가 턴 오프되고 (즉시 또는 짧은 시간 기간후에) 그리고 태양전지에 도달한 광은 배터리, 커패시터, 또는 다른 에너지 저장 디바이스를 충전한다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 주변 광이 충분히 밝을때, 발광디바이스가 턴온 일때 또는 발광 디바이스가 턴온 또는 오프일때 충전하거나 또는 에너지 저장 디바이스를 충전하는 모드를 포함한다. 다른 실시예에서, 전력이 임계 전압 또는 전류 또는 그것의 조합에 도달한때, 태양전지로부터 발생된 전력(electrical power)은 에너지 저장 디바이스를 통과하지 않고 디스플레이 또는 디바이스에 전력을 공급한다. 다른 실시예에서, 백라이트 또는 프론트라이트 세기 조절을 위해 주변 광 세기(ambient light intensity)를 감지하는 포토센서(photosensor)는 주변 광 레벨이 포토센서로부터의 전압, 전류 또는 그것의 조합에 의해 측정된 임계 레벨이상일때, 태양전지를 사용하는 충전 저장 디바이스를 충전하는 메커니즘 충전을 턴 온하기 위한 신호를 또한 보낼수 있다.
필드 순차 색 & 입체 모드(FIELD SEQUENTIAL COLOR & STEREOSCOPIC MODE)
하나이상의 라이트가이드들은 FSC(Field Sequential Color) 또는 CS(Color Sequential) 모드에서 공간 광 변조기를 조사할 수 있는 레드, 그린 및 블루 (그리고 옐로우 같은 증가된 색 영역(color gamut)를 위한 선택적으로 다른 색들) 광에 의해 조사될 수 있다. 추가하여, 디스플레이는 고속 모드(fast mode)에서 유도될 수 있어서 액정 기반 셔터 안경(liquid crystal based shutter glasses)을 가지고 동기시켰을때 디스플레이는 입체 디스플레이를 통한 3D처럼 보인다. 시청 안경(viewing glasses) 기반 수동 편광기(선형 또는 원형) 및 간섭 필터 스펙트럼 선택적 3D 방법(interference filter spectrally selective 3D method)들과 같은(Dolby 3D에 의해 사용되는 것과 같은) 다른 방법들이 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 필드 순차 색 기반 백라이트와 함게 또한 채용될 수 있다. 다른 실시예에서, 라이트가이드들은 순차적으로 유도될 수 있거나 또는 분리 라이트가이드들 조사하는 광원들이 순차적으로 유도될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 라이트가이드를 조사하는 하나이상의 광원들이 펄스드 온(pulsed on)되고, 이어서 제 2 라이트가이드를 조사하는 하나이상의 광원들을 펄스 온(pulse on) 하고, 그런다음 제 1 라이트가이드에 하나이상의 광원들을 펄스 온 한다. 복수의 라이트가이드들, 하나이상의 라이트가이드들의 공간 영역들, 라이트가이드들내에서 스펙트럼으로 선택된 엘리먼트들은 색 영역(color gamut)을 증가시키고, 색 필터들에 의해 흡수되는 광의 퍼센티지(percentage)를 감소시키거나 또는 색 필터들을 배제하기 위해서 색 순차 디스플레이에서 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 두개의 분리 라이트가이드들은 레드, 그린 및 블루 광을 가지고 조사될 수 있고 그리고 라이트가이드들은 광 추출 특징부들을 포함하는 두개의 공간적으로 분리 영역들을 가지며 발광 디바이스는 제 1 라이트가이드로부터의 광을 왼쪽 이미지에 해당하는 제 1 각도 범위로 방향전환을 하고, 제 2 라이트가이드로부터의 광을 오른쪽 이미지에 해당하는 제 2 각도 범위로 추가로 방향전환을 하는 광 방향전환 엘리먼트 및 공간 구성에서 입체적인 정보를 디스플레이 하도록 유도된 액정 판넬(liquid crystal panel)을 더 포함하고 그리고 디스플레이는 자동입체 3D 디스플레이(autostereoscopic 3D display)이다. 추가 실시예에서, 두개의 분리 라이트가이드들은 레드,그린 및 블루 광을 가지고 조사되고 그리고 라이트가이드는 광 추출 특징부들을 포함하는 두개의 공간적으로 분리 또는 중첩하는 영역들을 가지며 발광 디바이스는 입체적인 정보를 디스플레이하기 위해 100hz보다 더 높은 주파수에서 유도되는 액정 판넬을 더 포함하여 입체 디스플레이는 액정 셔터 기반 안경(liquid crystal shutter based glasses)가지고 볼 수 있다. 추가 실시예에서, 제 1 백라이트로부터 방출된 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 광은 파장 스펙트럼 R1, G1, 및 B1 을 각각 가지고 그리고 제 2 백라이트로부터 방출된 레드, 그린 및 블루 광은 파장 스펙트럼 R2, G2 및 B2를 각각 가지고 그리고 R1은 R2에 실질적으로 중첩하지 않고, G1은 G2에 실질적으로 중첩하지 않고, 그리고 G1은 G2에 실질적으로 중첩하지 않고 그리고 공간적으로 선택적인 시청 안경(viewing glasses)은 미국 특허 출원 공개 번호 US20090316114, US20100013911, US20100067108, US20100066976, US20100073769, 및 US2010006085에서의 입체적인 시청 시스템들의 실시예들에서 개시된 것들과 같은 입체적인 3D에서 디스플레이를 시청하기 위해 사용될 수 있다.
표 1 은 2D 및 3D 디스플레이들을 위한 하나이상의 라이트가이드들, 하나이상의 색상 소스들, 3D 유도 기술들, 및 픽셀 배열들을 포함하는 예제 실시예들을 예시한다.
Figure 112012092620332-pct00006
[표1] 실시예들에 따른 2D & 3D 유도하기 위한 예제 모드들
하나이상의 실시예들의 필드 순차 색 드라이브(Field Sequential Color drive) 또는 색 순차 드라이브 기법(Color Sequential drive scheme)들을 포함하는 액정 디스플레이들, 멤스 기반 디스플레이들(MEMs-based displays), 프로젝션 디스플레이들(projection displays), 다른 디스플레이들의 드라이브 기법들은 미국 특허 츨원 번호 12/124317, 미국 특허 7,751,663; 7,742,031; 7,742,016; 7,696,968; 7,695,180; 7,692,624; 7,731,371; 7,724,220; 7,728,810; 7,728,514; 미국 특허 출원 공개 번호들 US20100164856; US20100164855; US20100164856; US20100165218; US20100156926; US20100149435; US20100134393; US20100128050; US20100127959; US20100118007; US20100117945; US20100117942; US20100110063; US20100109566; US20100079366; US20100073568; US20100072900; US20100060556; US20100045707; US20100045579; US20100039425; US20100039359; US20100039358; US20100019999; US20100013755에 개시된 것들을 포함한다.
표 1 에서 보여진 일부 실시예들에서, 디스플레이는 하나 이미지에 대한 정보를 보여주고 그리고 제 2 이미지(예를들어,왼쪽 및 오른쪽 이미지들)에 대한 정보를 그 다음에(subsequently) 보여준다. 디스플레이 영역들은 왼쪽 눈에 의한 시청을 위한 이미지 부분들을 디스플레이 할 수 있고 그리고 디스플레이의 다른 영역들은 오른쪽 눈에 해당하는 이미지들을 동시에 보여준다. 디스플레이는 제 2 필드 정보가 이어지는 영역에서 제 1 필드 정보(field of information)에 대응하는 공간 광 변조(spatial light modulation)을 제공할 수 있다. 실시예는 표준 픽셀 배열, 3D 백라이트 및 매트릭스(matrix), RGB 스트라이프(RGB Stripes), 및 펜타일 서브-픽셀 배열(PenTile sub-pixel arrangement) 및 미국 특허들 6,219,025; 6,239,783; 6,307,566; 6,225,973; 6,243,070; 6,393,145; 6,421,054; 6,282,327; 6,624,828; 7,728,846; 7,689,058; 7,688,335; 7,639,849; 7,598,963; 7,598,961; 7,590,299; 7,589,743; 7,583,279; 7,525,526; 7,511,716; 7,505,053; 7,486,304; 7,471,843; 7,460,133; 7,450,190; 7,427,734; 7,417,601; 7,404,644; 7,396,130; 7,623,141; 7,619,637; 및 미국 특허 출원 공개 번호들 US20100118045; US20100149208 US20100096617 ; US20100091030; US20100045695; US20100033494; US20100026709; US20100026704; US20100013848; US20100007637; US20090303420;; US20090278867; US20090278855; US20090262048; US20090244113; US20090081064; US20090081063; US20090071734; US20090046108; US20090040207; US20090033604; US20080284758; US20080278466; US20080266330; 및 US20080266329에 개시된 것들과 같은 다른 배열들과 같은 픽셀 배열(backlight and pixel arrangement)들을 포함한다.
일 실시예에서, 발광 디바이스는 반사 컴포넌트(reflective component)들을 가지고 디스플레이쪽으로 광을 방출하여서 조명(illumination)이 픽셀들의 시야 측면(viewing side)으로부터 공간 광 변조 픽셀(spatial ligh modulating pixel)들 쪽으로 향하게 된다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 광원, 광 입력 커플러 및 프론트(front)로부터 디스플레이를 비추는 라이트가이드, 라이트가이드의 광 추출 영역들은 미국 특허 번호들 6,680,792; 7,556,917; 7,532,377 및 7,297,471에 개시된 것들과 같은 간섭식 변조기(interferometric modulator) 또는 IMOD쪽으로 광을 향하게 하는,를 포함하는 필름 기반 발광 디바이스를 포함한다. 라이트가이드는 디스플레이에 외부 컴포넌트, 디스플레이의 통합 컴포넌트, 또는 디스플레이의 층 또는 표면에 광학적 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 프론트라이트(frontlight)는 코어 물질 또는 실리콘을 포함하는 클래딩 물질을 포함하는 라이트가이드 필름을 포함한다.
다른 실시예에서, 디스플레이는 광원, 광 입력 커플러, 프론트(front)로부터 디스플레이를 비추는 라이트가이드를 포함하는 필름 기반 발광 디바이스(film-based light emitting device)를 포함하며, 라이트가이드의 광 추출 영역들은 반사 LCD( reflective LCD), 전기 영동 디스플레이(electrophoretic display), 콜레스테릭 디스플레이(cholesteric display),지니썰 비스터블 디바이스(zenithal bistable device), 반사 LCD(reflective LCD), 정전식 디스플레이(electrostatic display),일렉트로웨팅 디스플레이(electrowetting display), 쌍안정 TN 디스플레이들(bistable TN displays), 마이크로-컵 EPD 디스플레이(micro-cup EPD displays), 그레이팅 정렬된 지니썰 디스플레이(grating aligned zenithal display), 포토닉 크리스탈 디스플레이(photonic crystal display), 전기유체 디스플레이(electrofluidic display)및 전기변색 디스플레이들(electrochromic displays) :그룹으로부터 선택된 적어도 하나쪽으로 광을 향하게 한다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 광원, 광 입력 커플러, 디스플레이를 비추는 라이트가이드를 포함하는 필름 기반 발광 디바이스를 포함하며, 라이트가이드의 광 추출 영역들은 미국 특허 출원 번호들 12/050,045; 12/050,032; 12/050,045; 11/524,704; 12/564,894; 12/574,700; 12/546,601; 11/766,007 및 미국 특허번호들 7,522,354 및 7,450,799에 개시된 것과 같은 시간-다중 광학 셔터 디스플레이(time-multiplexed optical shutter display)쪽으로 광을 향하게 한다.
일 실시예에서, 발광 디바이스는 라이트가이드와 발광 디바이스에 대한 광원사이에 배치된 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator)를 포함한다. 예를 들어, 라이트가이드는 전기영동 디스플레이(electrophoretic display)의 전단(front)에 배치될 수 있고, 라이트가이드(lightguide), 라이트가이드 영역(lightguide region), 광 혼합 영역(light mixing region) 또는 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들 중 적어도 하나는 전기영동 디스플레이 주위를 감쌀 수 있고 광원은 디스플레이의 뒤에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 라이트가이드는 Unipixel Inc.에 의한 시간-다중화된 광학 셔터 디스플레이(optical shutter display), Pixtronix Inc에 의한 디스플레이들과 같은 움직이는 셔터를 가진 멤스 타입 디스플레이(MEMs type display) 또는 Qualcomm MEMS Technologies, Inc에서의 것들과 같은 반사 멤스 기반 간섭식 디스플레이(a reflective MEMS based interferometric display)와 같은 전반사 장애 타입 디스플레이(frustrated total internal reflection type display)를 위한 조명기(illuminator)로서의 역할을 한다. 어떤 실시예들에서, 멤스 타입 디스플레이(MEMs type display)는 디스플레이의 픽셀 영역으로부터 반사(Qualcomm MEMS Technologies, Inc의 간섭식 기반 변조 디바이스(interferometric based modulating device)처럼 하나이상의 컴포넌트들 사이의 간격(separation)을 제어함과 같이) 또는 방출(반사형 디스플레이와 함께 사용되는 프론트라이트들의 경우에서)하는 광의 세기(intensity)를 공간적으로 변조하는 광 변조 픽셀들 또는 영역들을 포함한다.
간섭식 변조기(interferometric modulator)(2008년 12월 19일에 출원되어 QUALCOMM MEMS Technology, Inc.,에 할당된 미국 특허 출원 번호 12/340,497에 개시된 것과 같은)와 같은 일부 반사형 디스플레이 기술들에서, 광의 스펙트럼(spectrum) 및 입사각도(angle of incidence)는 특정 시야각(viewing angle)에서의 세기 및 픽셀의 색에 영향을 미친다. 일 실시예에서, 반사형 디스플레이는 간섭식 반사형 공간 광 변조기 및 필름 기반 프론트라이트를 포함하며, 프론트라이트를 빠져나가는 광의 피크 세기의 각도는 라이트가이드로부터 방출된 광의 피크 파장에 대한 각도 피크 반사 효율의 30도, 20도, 10도 및 5도 : 그룹으로부터 선택된 하나내에 있다. 다른 실시예에서, 반사형 디스플레이는 간섭식 반사형 공간 광 변조기 및 필름 기반 라이트가이드를 포함하며, 프론트라이트로부터 추출된 광의 파장은 라이트가이드로부터 추출된 광의 피크 세기의 각도에서 반사된 피크 파장의 100nm, 50nm, 30nm, 20nm 및 10nm: 그룹으로부터 선택된 하나내에 있다. 추가 실시예에서, 반사형 디스플레이는 간섭식 반사형 공간 광 변조기(interferometric reflective spatial light modulator) 및 반사형 공간 광 변조기쪽을 향하여 제 1 피크 세기의 각도 및 제 1 피크 파장, 제 2 피크 세기의 각도 및 제 2 피크 파장 및 제 3 피크 세기의 각도 및 제 3 피크 파장에서 각각 광을 방출하도록 배치된 제 1, 제 2 및 제 3 라이트가이드를 포함하며, 제 1 , 제 2 및 제 3 피크 파장들은 서로 다르고 그리고 반사형 공간 광 변조기로부터 반사 후에 각 라이트가이드로부터의 광 세기의 피크 각도들(peak angles of intensity) 은 서로로부터 40도, 30도, 20도, 10도, 5도 및 2도 : 그룹으로부터 선택된 하나내에 있다. 예를 들어, 이 실시예에서, 반사형 공간 광 변조기(간섭식 변조기 반사형 디스플레이)로부터 반사율 각도(reflectance angle)가 실질적으로 정렬되도록 하기 위해 광 추출 특징부들이(및/또는 라이트가이드의 다른 특징들, 광원들, 광 콜리메이딩 엘리먼트들(light collimating element) 또는 시스템에서의 다른 컴포넌트들) 설계될 수 있다.
다른 실시예에서, 광원들의 다양한 구성들 및 반사 특성들을 가진 광원들을 맞추는 것은 해당 기술에서 알려지고 그리고 QUALCOMM MEMS Technology, Inc.에 할당된 미국 특허 출원 번호 12/340,497에서 개시된 것과 같이 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 발광 디바이스는 광 입력 커플러, 100마이크론(micron)보다 작은 두께의 필름 기반 라이트가이드 및 라이트가이드내에서의 광학 축에 평행한 발광 판넬에서 50마이크론보다 작은 평균 치수(average dimension)들을 가진 광 추출 특징부(light extraction features)들을 포함한다. 이 예제에서, 광 추출 특징부들은 얇은 필름 기반 라이트가이드때문에 광 변조 픽셀(light modulating pixel)들에 더 가깝게 배치될 수 있고 그리고 더 작은 광 추출 특징부들이 사용될 수 있어서 그것들은 반사 광 변조 픽셀들보다 더 작거나 또는 동일 사이즈이다. 어떤 실시예들에서, 반사 공간 광 변조 픽셀들에 근접한 더 작은 광 추출 특징부들을 사용함으로써, 광의 다이버전스(divergence) 및 광 추출 특징부들로부터의 광의 방향은 광 변조 픽셀들의 단지 변조 영역들만을 조사하도록 제어될 수 있거나 제 1 광 추출 특징부에 의해 라이트가이드로부터 방향 전환된 광속(light flux)의 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5% 및 2% : 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은것을 반사형 공간 광 변조기 또는 반사 광 변조 픽셀로부터의 반사후에 제 1 광 추출 특징부 또는 제 2 광 추출 특징부에 도달하게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 광 추출 특징부들에의해 라이트가이드로부터 방향 전환된 총 광속(light flux)의 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5% 및 2% : 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은것이 반사형 공간 광 변조기 또는 반사 광 변조 픽셀 반사후에 광 추출 특징부들에 도달한다.
일 실시예에서, 발광 디바이스는 일렉트로웨팅 디스플레이(electrowetting display)을 위한 프론트라이트 또는 백라이트이다. 일 실시예에서, 반사형 디스플레이는 일레트로웨팅(electrowetting) 물질 및 광 입력 커플러를 포함하는 프론트라이트 및 필름 기반 라이트가이드를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 일렉트로웨팅 디스플레이(electrowetting display)는 광 흡수 또는 광 산란 물질(light absorbing or light scattering material)을 포함하는 일렉트로웨팅 물질을 포함하는 일렉트로웨팅 디스플레이(electrowetting display)이다. 일렉트로웨팅 디스플레이(electrowetting display)의 예제들은 Liquavista B.V.에 할당된 미국 특허 출원 번호들 12/303,487 및 12/814,803에서 논의된 것들을 포함한다. 일 실시예에서, 발광 디바이스는 반사(reflective), 반투과(transflective), 투과(transmissive)디스플레이이고 광 추출 특징부들은 디스플레이 픽셀들의 실질적으로 광 투과 또는 광 반사 영역들 위에 또는 아래의 공간 영역들에 실질적으로 배치되어서 광이 비활성(inactive) 또는 원하지 않는 위치들로 방출되지 않는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 일렉트로웨팅 디스플레이(electrowetting display)는 한 액체가 실질적으로 평면 영역으로부터 코너(corner)쪽을 향하는 더 두꺼운 영역으로 끌어 당겨지는 픽셀 영역 및 액체가 전에 위치하였던 실질적으로 평평한 영역(프론트라이트을 위한)위에 광 추출 특징부들이 실질적으로 배치된다. 이 실시예에서, 광 흡수하는 영역으로부터 투명한 영역으로 실질적으로 변화하는 광 흡수 영역의 면적은 프론트라이트의 경우에서 실질적으로 프론트로부터 그리고 백라이트의 경우에서는 뒤에서부터 조사된 영역이다.
일 실시예에서, 발광 디바이스는 필름 기반 라이트가이드 및 광 입력 커플러를 포함하며 광 추출 특징부들은 라이트가이드와 광학 접촉이 없거나 또는 실질적으로 평면인 실질적으로 투명한 평면 영역 일렉트로웨팅(electrowetting) 물질의 영역들이어서 그것은 라이트가이드내에서 광을 위한 라이트가이드 조건을 유지한다. 이 실시예에서, 일렉트로웨팅 물질이 실질적으로 평면인 영역으로부터 곡면들(curved surface)(액체의 드롭(drop) 또는 비드(bead)와 같은)을 포함하는 모양으로 끌어 당겨질때, 해당 곡면들은 해당 위치에서 라이트가이드로부터 광을 추출한다. 일 실시예에서, 광을 추출하는 일렉트로웨팅 물질(electrowetting material)은 필름 기반 라이트가이드에 광학적으로 결합되는 기판위에 배치된다. 일 실시예에서, 일 측면으로 끌어당겨진 일렉트로웨팅 물질 (electrowetting material)은 라이트가이드와 광학 접촉 상태가 되어서 광은 일렉트로웨팅 물질 (electrowetting material)을 통과하여 라이트가이드로부터 그리고 알루미늄 코팅된 기판 또는 화이트 반사 필름과 같은 광 반사 물질들 위로 추출된다.
다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 일렉트로웨팅(electrowetting)층을 제작(fabricating)하기 위한 기판 또는 공간 광 변조를 위한 MEMs 기반 층들이다. 다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 라이트가이드와 일렉트로웨팅 액체 (electrowetting liquid)사이에 배치된 불소중합체 기반(fluoropolymer-based) 코팅을 포함한다. 이 실시예에서, 불소중합체 기반(fluoropolymer-based) 코팅은 오프-상태에서 오일 필름과 같이 일렉트로웨팅 물질 (electrowetting material)의 확산을 확실히 하는 강한 소수성 층(hydrophobic layer)을 제공하는 것, 라이트가이드로부터의 광의 원치않는 아웃-커플링(out-coupling)을 방지하는 낮은 굴절율의 클래딩 영역을 제공하는 것, 비활성 코팅(inert coating)을 제공하는 것:그룹으로부터 선택된 하나이상의 특징들을 제공한다. 일 실시예에서, 불소중합체 기반(fluoropolymer-based) 코팅은 서브-마이크론 두께의 아몰퍼스(amorphous) 불소중합체층이다.
다른 실시예에서, 디스플레이는 광원, 광 입력 커플러, 및 디스플레이를 조사하는 라이트가이드 또는 디스플레이를 위해 광 추출을 수행하는 라이트가이드를 제공하는 것을 포함하는 필름기반 발광디바이스를 포함하며, 디스플레이 또는 발광디바이스는 미국 특허 출원 번호들 12/511693; 12/606675; 12/221606; 12/258206; 12/483062; 12/221193; 11/975411 11/975398; 10/31/2003; 10/699,397 or 미국 특허 번호들 7,586,560; 7,535,611; 6,680,792; 7,556,917; 7,532,377; 7,297,471; 6680792; 6865641; 6961175; 6980350; 7012726; 7012732; 7035008; 7042643; 7046374; 7060895; 7072093; 7092144; 7110158; 7119945; 7123216; 7130104; 7136213; 7138984; 7142346; 7161094; 7161728; 7161730; 7164520; 7172915; 7193768; 7196837; 7198973; 7218438; 7221495; 7221497; 7236284; 7242512; 7242523; 7250315; 7256922; 7259449; 7259865; 7271945; 7280265; 7289256; 7289259; 7291921; 7297471; 7299681; 7302157; 7304784; 7304785; 7304786; 7310179; 7317568; 7321456; 7321457; 7327510; 7333208; 7343080; 7345805; 7345818; 7349136; 7349139; 7349141; 7355779; 7355780; 7359066; 7365897; 7368803; 7369252; 7369292; 7369294; 7369296; 7372613; 7372619; 7373026; 7379227; 7382515; 7385744; 7385748; 7385762; 7388697; 7388704; 7388706; 7403323; 7405852; 7405861; 7405863; 7405924; 7415186; 7417735; 7417782; 7417783; 7417784; 7420725; 7420728; 7423522; 7424198; 7429334; 7446926; 7446927; 7447891; 7450295; 7453579; 7460246; 7460290; 7460291; 7460292; 7470373; 7471442; 7471444; 7476327; 7483197; 7486429; 7486867; 7489428; 7492502; 7492503; 7499208; 7502159; 7515147; 7515327; 7515336; 7517091; 7518775; 7520624; 7525730; 7526103; 7527995; 7527996; 7527998; 7532194; 7532195; 7532377; 7532385; 7534640; 7535621; 7535636; 7542198; 7545550; 7545552; 7545554; 7547565; 7547568; 7550794; 7550810; 7551159; 7551246; 7551344; 7553684; 7554711; 7554714; 7556917; 7556981; 7560299; 7561323; 7561334; 7564612; 7564613; 7566664; 7566940; 7567373; 7570865; 7573547; 7576901; 7582952; 7586484; 7601571; 7602375; 7603001; 7612932; 7612933; 7616368; 7616369; 7616781; 7618831; 7619806; 7619809; 7623287; 7623752; 7625825; 7626581; 7626751; 7629197; 7629678; 7630114; 7630119; 7630121; 7636151; 7636189; 7642110; 7642127; 7643199; 7643202; 7643203; 7643305; 7646529; 7649671; 7653371; 7660031; 7663794; 7667884; 7668415; 7675665; 7675669; 7679627; 7679812; 7684104; 7684107; 7692839; 7692844; 7701631; 7702192; 7702434; 7704772; 7704773; 7706042; 7706044; 7706050; 7709964; 7710629; 7710632; 7710645; 7711239; 7715079; 7715080; 7715085; 7719500; 7719747; 및 7719752에서 개시된 타입이다.
필름 기반 라이트가이드 프론트라이트의 위치(LOCATION OF THE FILM-BASED LIGHTGUIDE FRONTLIGHT)
일 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트는 터치스크린 필름과 반사형 공간 광 변조기 사이에 배치된다. 다른 실시예에서, 터치스크린 필름은 필름 기반 라이트가이드와 반사형 공간 광 변조기 사이에 배치된다. 다른 실시예에서, 반사형 공간 광 변조기, 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트 및 터치스크린는 모두 필름 기반 디바이스들이고 그리고 각 개별 필름들은 함께 라미네이트(laminated)된다. 다른 실시예에서, 터치스크린 디바이스 또는 디스플레이 디바이스를 위한 광 투과하는 전기적 도전성 코팅(conductive coating)은 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트위에 코팅된다. 추가 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 디스플레이 또는 터치스크린의 플렉서블(flexible) 전기 커넥터들에 물리적으로 결합된다. 일 실시예에서, 플렉서블 커넥터는 고무 필름(rubber film), 폴리머 필름(polymer film), 폴리이미드 필름(polyimide film), 폴리에스테르 필름(polyester film) 또는 다른 적절한 필름을 포함하는 "플렉서블 케이블(flexible cable)","플렉스 케이블(flex cable)" "리본 케이블" 또는 "플렉서블 하니스(flexible harness)"이다.
다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트는 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역, 하나이상의 플렉서블 커넥터들에 부착된 결합 라이트 가이드 또는 광 입력 커플러 중 적어도 하나를 포함하고 및 광 입력 커플러는 반사형 디스플레이 뒤에 접혀진다. 예를 들어, 일 실시예에서, PDMS(polydimethysiloxane) 코어 및 낮은 굴절율 감압 접착 클래딩(low refractive index pressure sensitive adhesive cladding)을 포함하는 플렉서블 필름 기반 라이트가이드는 디스플레이 드라이버를 반사형 디스플레이의 활성 디스플레이 영역에 연결하는 폴리이미드 (polyimide) 플렉서블(flexible) 디스플레이 커넥터에 라미네이트된다.
일 실시예에서, 필름 기반 프론트라이트 및 하나이상의 광원, 결합 라이트가이드, 비-접힌 결합 라이트가이드, 입력 커플러 하우징(input coupler housing), 정렬 가이드(alignment guide), 광원 열전이 엘리먼트(light source thermal transfer element), 상대적 위치 유지 엘리먼트(relative position maintaining element)를 포함하는 발광디바이스는 반사형 디스플레이, 터치스크린, 또는 프론트라이트를 위한 플렉서블 회로 커넥터에 물리적으로 결합된 플렉서블(flexible) 회로 커넥터 또는 회로 보드에 물리적으로 결합된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드를 위한 광원은 반사형 디스플레이를 위한 드라이버(driver)들 위에 배치되고 그리고 드라이버와 동일한 회로 보드를 이용하여 전기적으로 유도된다. 다른 실시예에서, 플렉서블 필름 기반 라이트가이드는 디스플레이 또는 프론트라이트를 위한 트레이스들(trace), 와이어(wire)들, 또는 다른 전기적 연결들을 포함하며 이렇게 하여 그 기능을 수행하는 필름 기반 라이트가이드로서 보다 적은 양의 플렉서블 커넥터를 허용한다. 다른 실시예에서, 필름 기반 프론트라이트를 위한 광원은 광원 드라이버, 디스플레이 드라이버, 터치스크린 드라이버, 마이크로컨트롤러, 표시기(indicator)를 위한 추가 광원, 정렬 또는 레지스트레이션 핀들(alignment or registration pins), 정렬 가이드들, 정렬 또는 레지스트레이션 홀들, 오프닝들, 또는 개구들(alignment or registration holes, openings or apertures), 히트 싱크(heat sink), 열전이 엘리먼트(thermal transfer element), 금속 코어 기판(metal core substrate), 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(light collimating optical element), 광 터닝 광학 엘리먼트(light turning optical element), 양방향 광학 엘리먼트(bi-directional optical element), 광 결합 광학 엘리먼트, 보조 옵틱(secondary optic), 광 입력 커플러, 복수개의 광 입력 커플러들, 및 발광 디바이스 하우징: 중 하나이상과 공통 회로 보드 또는 플렉서블 회로에 물리적으로 결합되거나 또는 공유한다.
일 실시예에서, 터치스크린층과 반사 광 변조 픽셀들사이의 영역, 터치스크린 층의 시야 측면(viewing side)상의 영역, 확산층과 반사 광 변조 픽셀들 사이의 영역, 반사형 디스플레이에서의 확산층의 시야 측면(viewing side), 확산층과 광변조 픽셀들사이의 영역, 확산층과 반사 엘리먼트사이의 영역, 광변조 픽셀들과 반사 엘리먼트 사이의 영역, 컴포넌트 또는 광 변조 픽셀들을 위한 기판의 시야 측면, 반사형 디스플레이, 색 필터들과 공간 광 변조 픽셀들사이, 색필터들의 시야 측면, 색필터들과 반사 엘리먼트 사이, 색 필터를 위한 기판, 광 변조 픽셀들을 위한 기판, 터치스크린 기판, 보호 렌즈(protective lens)들과 반사형 디스플레이사이의 영역, 광추출층과 광 변조 픽셀들사이의 영역, 광 추출층의 시야 측면상의 영역, 접착제(adhesive)와 반사형 디스플레이의 컴포넌트 사이의 영역, 기술에서 주지된 반사형 디스플레이의 두개이상의 컴포넌트사이; 그룹으로부터 선택된 하나이상의 영역들내에 배치되거나 하나이상의 영역들에 인접한 하나이상의 필름 기반 라이트가이드들을 반사형 디스플레이는 포함한다. 앞에서 언급된 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 라이트가이드의 하나이상의 표면상에 체적 광추출 특징부들(volumetric light extraction features) 또는 광 추출 특징부들을 포함할 수 있고, 그리고 라이트가이드는 하나이상의 라이트가이드 영역들, 하나이상의 클래딩 영역들, 또는 하나이상의 접착제 영역들을 포함할 수 있다.
디스플레이에서 공간적으로 변화하는 엘리먼트들 사이에서의 분리 거리(separation distance)를 증가시키는 것은 이웃하는 색 필터 또는 광 변조 픽셀에 흡수될 각도에서 진입하는 광 또는 시차(parallax)때문에 원하지 않는 광 흡수를 야기할 수 있다. 일 실시예에서, 150, 100, 75, 50, 25 및 15 마이크론 : 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 광 방출 영역(light emitting region)에서의 평균 두께(average thickness)를 가지는 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 프론트라이트 또는 백라이트를 디스플레이는 포함하고, 그리고 광 방출 영역(light emitting region)은 색 필터 엘리먼트들과 광 변조 픽셀 엘리먼트들사이에 또는 광 변조 픽셀 엘리먼트들과 광 반사 엘리먼트들 사이에 배치되어서 두개의 엘리먼트들 사이에서 증가된 분리때문에 손실되는 광속(light flux)은 40%, 30%, 20%, 10%, 5% 및 2% :그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
일 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 터치스트린 커넥터, 터치스크린 필름 기판, 반사형 공간 광 변조기 커넥터 : 그룹으로부터 선택된 하나이상과 반사형 공간 광 변조기의 뒤에 반사형 공간 광 변조기의 활성면적(active area)의 제 1 에지(edge)를 주위에서 접혀지고, 반사공간 광변조기 필름 기판은 제 1 에지 또는 제 1 에지에 실질적으로 직교하는 제 2 에지들, 제 1 에지에 대향하는 에지들 뒤에서 접혀진다. 앞서언급한 실시예에서, 라이트가이드 영역, 광혼합 영역 또는 결합라이트가이드의 부분은 접힌 부분(fold)의 굽은 영역을 포함하고 그리고 반사형 공간 광 변조기 플렉서블 커넥터(refectvie spatial light modulator flexible connector), 반사형 공간 광 변조기 기판, 터치스크린 플렉서블 커넥터, 또는 터치스크린 플렉서블 기판너머로 연장될 수 있다.
일 실시예에서,필름기반 라이트가이드 프론트라이트는 플렉서블 커넥터, 디스플레이 기판 필름, 또는 터치스크린 필름의 동일 또는 두개의 상이한 측면을 따라서 배치된 두개의 광 입력 커플러를 포함한다. 다른 실시예에서, 디스플레이 커넥터 또는 터치스크린 커넥터는 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트의 두개의 광 입력 커플러들사이에 배치된다. 다른 실시예에서, 필름 기반 프론트라이트의 결합 라이트가이드들은 어레이(array)로 접혀지고 그리고 스택되고, 광원(디스플레이 또는 터치스크린을 위한 회로 또는 커넥터상에 배치될 수 있는)을 가지고 레지스트레이션(registration)에서 정렬(예를 들어,핀들, 캐비티(cavity)들, 또는 정렬 가이드들)되고 그리고 필름 기반 라이트가이드는 플렉서블 커넥터들 및/또는 반사형 디스플레이 또는 터치스크린에 이어서(subsequently) 라미네이트된다. 다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 플렉서블 커넥터들 및/또는 반사형 디스플레이 또는 터치스크린에 라미네이트되고 그리고 이어서 필름 기반 프론트라이트의 결합 라이트가이드들은 어레이(array)로 접혀지고 그리고 스택되고, 광원(디스플레이 또는 터치스크린을 위한 회로 또는 커넥터상에 배치될 수 있는)을 가지고 레지스트레이션(registration)에서 정렬(예를 들어,핀들, 캐비티(cavity)들, 또는 정렬 가이드들)된다. 추가 실시예에서, 라미네이션 및 레지스트레이션 (lamination and registration)은 실질적으로 동시에 수행된다. 추가 실시예에서, 광 추출 특징부(light extraction features)들은 터치스크린 또는 공간 광 변조기위로 라미네이팅(또는 접착)에 이어서 필름 기반 라이트가이드위에(또는 내에) 형성된다. 이 실시예에서,특징부들은 라미네이션 또는 접착 프로세스 후에 손쉽게 레지스터(register)(스크린 인쇄되거나, 에칭되거나, 스크라이브(scribe)되거나, 또는 레이저 제거되는(ablated) 것과 같이)될 수 있기 때문에 공간 광 변조기를 가진 필름 기반 프론트라이트(또는 백라이트)의 광 추출 영역(또는 광 방출 영역)들의 레지스트레이션(registration)은 라미네이션 전에 또는 라미네에션 동안에 수행될 필요가 없다.
다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들, 광 혼합 영역,및 라이트가이드 영역:그룹으로부터 선택된 하나이상은 광 방출 영역 및 하나이상의 결합 라이트가이드들의 광 입력 표면사이에 배치된 영역 내에서 측방 폭(lateral width)이 감소하는 테이퍼(taper)될 수 있다. 일 실시예에서, 광 혼합 영역은 테이퍼되고 힌지 또는 지지 메커니즘이 광 방출 영역을 포함하는 디스플레이를 지지하기 위해서 사용될 수 있어서, 디스플레이의 중심으로부터의 힌지(hinge) 또는 지지 메커니즘(support mechanism)의 시작(start)은 디스플레이의 폭에 평행한 방향 또는 수직인 방향에서의 광 방출 영역의 폭의 끝단(end) 전(before)에 있다. 이 실시예에서, 테이퍼된 광 혼합 영역을 사용함으로써 디스플레이를 위한 지지 메커니즘은 디스플레이의 광 방출 영역을 측방상으로(laterally) 지나서(past) 위치되게 할 필요가 없이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 테이퍼된 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 또는 결합 라이트가이드들은 디스플레이를 위한 힌지들 또는 지지 메커니즘들을 디스플레이의 광 방출 영역 또는 광 방출 영역의 대향하는 측면 에지들에 의해 구속되는(bound) 영역 내에서 적어도 부분적으로 측방상(laterally)으로 배치될 수 있도록 하여서 영역들 또는 결합 라이트가이드들은 힌지 또는 지지 메커니즘 위 또는 아래에 직접 배치되지 않는다.
일 실시예에서, 발광 디바이스는 디스플레이, 필름 기반 라이트가이드, 광 입력 커플러를 포함하고 광 혼합영역, 광 입력 커플러를 포함하는 디바이스의 나머지와 함께 디스플레이를 포함하는 디바이스의 영역을 연결하는 힌지 또는 피봇(pivot)영역은 디바이스의 나머지내에 실질적으로 배치되어서, 디스플레이에 근접하게 배치된 광 방출 영역 및 힌지 또는 피봇 영역에서의 라이트가이드의 영역은 실질적으로 동일한 두께이고 그리고 200마이크론, 150 마이크론, 100마이크론, 50 마이크론, 및 25 마이크론 :그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 이 실시예에서, 예를 들어, 테이퍼된 광 혼합 영역의 대향하는 측방 에지들상에 힌지들을 포함하는 랩탑(laptop)은 랩탑 베이스(base)로부터 디스플레이 모듈로 연장되는 100마이크론 필름을 포함할 수 있으며 100마이크론 필름 기반 라이트가이드는 투과 디스플레이를 위한 백라이트(backlight)로서 기능을 한다. 랩탑 베이스(laptop base)로부터 백라이트(또는 프론트라이트)까지의 얇은 광학 연결은 디스플레이의 폭보다 작을 수 있고 그리고 힌지들(hinge) 그리고 랩탑을 위한 매우 얇은 디스플레이 모듈 또는 재위치 선정되거나 또는 지향될 수 있는 디스플레이 모듈을 갖는 다른 디바이스를 감안 할 수 있다. 다른 실시예에서, 휴대용 컴퓨터(portable computer)를 위한 백라이트 또는 프론트라이트를 위한 하나이상의 광원들은 컴퓨터의 베이스(base)에 배치될 수 있고 그리고 플렉서블 필름 기반 라이트가이드(flexible film-based lightguide)는 컴퓨터의 베이스로부터 디스플레이 모듈로 연장된다. 이 실시예에서, 광원(화이트 LED들의 어레이와 같은)으로부터 발생된 열은 컴퓨터의 베이스에 배치된 공기 기류(air current), 히트 싱크(heat sink), 또는 히트 파이프(heat pipe)의 열적 경로(thermal path)내에 또는 인접, 열적으로 결합되게 광원 및 제 1 열 전이 엘리먼트(금속 코어 회로 보드와 같은)를 배치함으로써 효율적으로 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 하나이상의 프로세서(processor)들을 위해 사용된 동일한 열 파이프, 팬, 또는 열 전이 엘리먼트는 디스플레이를 위해 조명을 제공하는 하나이상의 광원들과 공유될 수 있다.
플렉서블 발광 디바이스, 백라이트, 또는 프론트라이트(FLEXIBLE LIGHT EMITTING DEVICE, BACKLIGHT, OR FRONTLIGHT)
다른 실시예에 있어서, 디스플레이와 같은 발광 디바이스는 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 또는 결합 라이트가이드들이 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 두께의 75배 이하의 곡률 반경으로 굽혀지거나 접혀질 수 있고 유사한 라이트가이드 또는 유사하게 굽혀지지 않는 라이트가이드 영역에 대해 유사하게 기능할 수 있는 필름 기반 발광 디바이스 광원, 광 입력 커플러, 및 라이트가이드를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 라이트가이드, 결합 라이트가이드, 또는 라이트가이드 영역은 두께 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역보다 10배 큰 곡률 반경으로 굽혀지거나 접혀질 수 있고 유사한 라이트가이드 또는 유사하게 굽혀지지 않는 라이트가이드 영역에 대해 유사하게 기능할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 디스플레이는 디스플레이가 디스플레이 또는 라이트가이드 영역의 두께의 75배보다 작은 곡률 반경으로 굽혀지거나 접혀질 수 있고 유사하게 굽혀지지 않은 유사한 디스플레이에 대해 유사하게 기능할 수 있는 광원, 광 입력 커플러, 및 라이트가이드를 포함하는 필름 기반 발광 디바이스를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 디스플레이는 두께 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역의 10배보다 큰 곡률 반경으로 굽혀지거나 접혀질 수 있고 유사하게 굽혀지지 않은 유사한 디스플레이에 대해 유사하게 기능할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발광 디바이스 또는 발광 디바이스를 통합한 디스플레이는 실질적으로 비평면 발광 디바이스 또는 발광 디바이스를 통합한 디스플레이 내부에 굽혀진다. 일 실시예에 있어서, 발광 디바이스 또는 발광 디바이스를 통합한 디스플레이는 실린더형, 구형, 피라미드, 원환체, 원뿔형, 아치형 표면, 접혀진된 표면, 및 굽혀진 표면 형상으로 실질적으로 발광 표면 면적을 갖고 실린더형, 구형, 피라미드, 원환체, 원뿔형, 아치형 표면, 접혀진 표면, 및 굽혀진 표면 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 형상 중 일부를 포함하는 발광 표면 면적을 갖는다. 광 방출 영역 후방에 그리고 발광 디바이스 또는 디스플레이의 곡선으로 된 또는 굽혀진 영역 내부에 입력 커플러를 접힘함으로써, 입력 커플러는 시인으로부터 효과적으로 "감춰질" 수 있고 실질적으로 시임리스 디스플레이를 생성할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 발광 디바이스 내에 광 방출 영역의 2개 이상의 영역들은 두께 방향으로 서로 오버랩되어 원통형 디스플레이 또는 직사각형 솔리드의 2개 이상의 측면들을 감싸는 디스플레이의 경우에서와 같이 연속적인 광 방출 영역이 존재한다.
다른 실시예에 있어서, 백라이트 또는 프론트라이트는 휴대폰, 스마트폰, 개인 정보 단말기(personl digital assistant), 랩톱, 태블릿 컴퓨터, 패드 컴퓨터(Apple Inc.로부터 입수가능한 것과 같은), 전자책, e-리더, 또는 다른 컴퓨팅 디바이스와 같은 휴대용 디바이스로 통합된다.
키패드 & 백라이트(KEYPAD & BACKLIGHT)
다른 실시예에서,발광 디바이스는 디스플레이의 프론트라이트(frontlight) 또는 백라이트(backlight)로서 광을 제공하고 그리고 객체(object)를 또한 조사한다. 예를 들어, 라이트가이드는 랩탑(laptop) 또는 셀폰(cellphone)를 위한 디스플레이 영역으로부터 키패드 영역으로 연장될 수 있다. 다른 실시예에서, 조명을 위한 객체(object)는 디스플레이가 부착되는 벽 또는 탑재가능한 객체, 눌러질 키보드 키들의 표면, 다른 버튼들 그리고 제 2 디스플레이:그룹으로부터 선택된 하나이상의 것이다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 디스플레이의 프론트라이트 또는 백라이트로서 광을 제공하고 그리고 조명기구(light fixture) 또는 플래쉬라이트(flashlight)와 같은 조사 디바이스(illuminating device)로서의 외부 화이트 또는 색 조명을 또한 제공한다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 디바이스의 외부(exterior) 또는 내부(interior) 영역상에 광 방출 라인(line)들, 모양(shape)들, 표시(indicia) 또는 장식 모양(decorative shape)들의 패턴을 제공한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 얇은 셀룰러 폰의 측면 영역들을 조사(illuminate)하여서 폰이 울릴때 측면(side)들이 광을 방출한다. 일 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 투명한 폴리카보네이트(polycarbonate)물질과 같은 하우징 물질에 물리적으로 또는 광학적으로 결합된다. 다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 삽입-몰디드(insert-molded), 필름-삽입 몰디드(film-insert molded), 또는 디바이스의 하우징 위로 라미네이트(laminated)된다.
다른 실시예에서, 발광 디바이스는 두개이상의 발광 디스플레이들에 조명을 제공하는 하나이상의 필름 기반 라이트가이드들 및 하나이상의 광 입력 커플러들을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 셀폰(cellphone)은 뒷단(behind)에 배치되어 제 1 광 방출 영역으로부터 연장된 제 1 세트의 결합 라이트가이드들을 포함하고, 투과 LCD(transmissive LCD)를 조사하고 그리고 전단(front)으로부터 반사형 디스플레이를 조사하는 제 2 광 방출 영역으로부터 연장된 제 2 세트 결합 라이트가이드들을 포함하는 광입력 커플러(light input coupler)를 포함한다.
다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 하나이상의 절단 또는 분리된 영역들을 포함하여서 필름 기반 라이트가이드의 하나이상의 영역들은 컴포넌트 주위(aroung), 아래(under), 위(over), 사이(between), 또는 컴포넌트를 통과하여 연장될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 셀룰러 폰(celluar phone)은 광원, 광입력 커플러 및 홀을 포함하는 필름 기반 라이트가이드를 포함하고, 카메라를 위한 렌즈 하우징 또는 광학 경로(optical path)가 홀을 통과할 수 있다. 다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드의 투명한 영역들은 카메라와 이미지 될 외부 환경사이에 배치되고 그리고 라이트가이드의 헤이즈(haze)는 낮아서 광학 왜곡(optical distortion) 또는 노이즈는 도입되지 않는다. 다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 라이트가이드 영역, 광 혼합 영역 또는 하나이상의 결합 라이트가이드 영역들내에서 선형 절단(linear cut)을 포함하고 그리고 절단에 의해 분리된 영역들의 부분들은 다른 것 위에 하나를 중첩한다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 두개의 다른 실질적으로 평행한 평면들내에서 서로에 실질적으로 평행한 두개의 라이트가이드 영역들을 포함하는 필름 기반 라이트가이드를 포함한다. 이 실시예에서, 두개의 실질적으로 평행한 라이트가이드 영역들사이의 영역은 각지거나(angled), 곡선이거나(curved) 또는 실질적으로 평행한 라이트가이드 영역들에 수직일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 프론트 라이트는 필름 기반 라이트가이드를 포함하여서 반사형 공간 광 변조기의 반사 엘리먼트위에 배치된 광 방출 영역은 회로 보드위의 필름 영역(film region)에 실질적으로 평행하고 평행한 영역들 사이의 필름 영역은 약 90도에서 플렉서블 디스플레이 커넥터를 따라 배치되어서 필름 기반 라이트가이드의 단면(cross-section)은 양쪽 영역들에 약 90도에서의 영역에 의해 연결된 두개의 평행한 영역들을 가진 계단 함수(step function)의 일부 모양 이다.다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드의 단면은 "Z","N" 또는 "E"의 내부의 수평 연장된 부분을 가지지 않는 "E" 모양이다. 추가 실시예에서 평행한 영역들 사이의 필름 영역은 곡선(curved)이다.
프론트라이트 및 조명기구(FRONTLIGHT AND LIGHT FIXTURE)
일 실시예에서, 발광 디바이스는 두개의 비중첩 각도 범위 내에 두개의 상당히 상이한 평균 광도(luminous intensity)에서 광을 방출하는 프론트라이트(frontlight) 및 조명 기구(light fixture)이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 발광 디바이스는 디스플레이를 위한 프론트라이트(forntlight)(벽걸이 자체 발광 그림 프레임과 같은(wall-mounted self-luminous picture frame)) 그리고 광을 방출하여 천정의 높은 각도 조명을 제공하는 조명기구(벽걸이 업라이트(wall-mounted uplight)와 같은)이어서, 광 방출 표면에 수직인 광 방출 표면의 평균 휘도는 500Cd/㎡보다 작고 ("on"상태에서 또는 70% 반사율을 가진 확산 화이트 반사 물질을 조사하는) 그리고 광 방출 표면에 수직으로부터 60도와 90도 사이의 범위로부터 선택된 임의 각도에서의 광 방출 표면의 평균 휘도는 2,000Cd/㎡보다 크다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 디스플레이를 위한 프론트라이트(벽걸이 자체 발광 그림 프레임과 같은(wall-mounted self-luminous picture frame))및 광을 방출하여 천정의 높은 각도 조명을 제공하는 조명 기구(벽걸이 업라이트(wall-mounted uplight)와 같은)이어서, 발광 표면에 수직인 발광 디바이스의 광도(luminous intensity)는 100 칸델라(Candela), 200 칸델라, 300칸델라, 400 칸델라 및 500 칸델라 :그룹으로부터 선택된 하나보다 작고 ("on"상태에서 또는 70% 반사율을 가진 확산 화이트 반사 물질을 조사하는) 그리고 광 방출 표면에 수직으로부터 60도와 90도 사이의 범위로부터 선택된 임의 각도에서의 광 방출 표면의 평균 휘도는 500, 750, 1000, 2000,3000, 4000 및 5000칸델라 : 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 다른 실시예에서, 발광디바이스는 제 1 각도 범위 내에서("on"모드, 화이트 모드 또는 70% 확산 반사율을 가진 화이트 반사 물질을 조사하는) 제 1 피크 광도 출력을 가지고 디스플레이로서 기능하는 발광 표면, 제 2 피크 광도를 가지고 제 1 각도 범위와 중첩하지 않는 제 2 각도 범위 내에서 조명기구로서 기능하는 발광 표면을 포함하고, 제 1 광도에 대한 제 2 광도의 비율(ratio)은 2, 5, 7, 10, 15, 20, 30, 40, 60, 및 80 : 그룹으로부터 선택된 하나보다 크다. 일 실시예에서, 하나이상의 클래딩 영역들은 대향하는 필름 기반 라이트가이드 표면상에 광 추출 특징부들을 포함하고 그리고 광원으로부터의 광은 클래딩 영역(들)에서 결합되어 클래딩 영역(들)로부터의 광은 조명 기구로서 조명을 제공하고 그리고 코어 영역으로부터 추출된 광은 수동 또는 능동 디스플레이를 위한 백라이트 또는 프론트라이트 조명을 제공한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드의 양쪽 측면들상의 각 클래딩 영역들은 코어 영역의 세배만큼 두껍고 그리고 필름 기반 라이트가이드로부터 연장되어 결합 라이트가이드의 스택(stack)으로 광을 결합하도록 배치된 복수개의 LED들로부터의 광은 필름 기반 라이트가이드로 광을 결합하여서 라이트가이드의 코어 영역상에서, 내에서 또는 인접하여 배치된 광 추출 특징부들에 도달하고 그리고 라이트가이드의 코어영역 내에서 진행하는 것보다 하나이상의 클래딩 영역 내에서 또는 바깥 표면상에 배치된 광 추출 특징부들에 도달하는 클래딩 영역들내에서 더 많은 광이 진행한다.
다른 실시예에서, 발광 디바이스는 디스플레이 백라이트 또는 프론트라이트로서 동작하고 그리고 실질적으로 수평하게 지향되어서 디스플레이위를 아래로 내려다 볼때(또는 위로 올려볼때) 그것은 정보를 디스플레이하고 그리고 디스플레이는 광을 수신하도록 배치된 벽, 계단(steps), 다른 표면을 조사한다. 추가 실시예에서, 발광 디바이스는 디스플레이 및 조명 기구를 위한 백라이트이다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 디스플레이를 위한 백라이트 또는 프론트라이트이고 라이트가이드, 코어층, 클래딩층 및 두개이상의 클래딩 영역들 : 그룹으로부터 선택된 하나이상의 영역들의 에지로부터 광을 방출한다.
사운드 방출 디바이스인 라이트가이드
일 실시예에 있어서, 또한 라이트가이드는 미국 특허들 제6,720,708호 및 제7,453,186호 및 미국 특허 출원 일련 번호 제09/755895호에 개시된 것과 같은 사운드를 방출하도록 트랜스듀서에 의해 진동될 수 있는 얇은, 플렉서블, 격벽이다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 반사형 디스플레이를 조사하기 위한 프론트라이트이고 라이트가이드도 오디오를 방출하는 스피커이다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 라이트가이드 필름의 강성을 증가시키고 개선된 음향 성능을 제공하는 다수의 층들의 폴리머들(코어 라이트가이드 및 두개의 클래딩 층들과 같은)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 라이트가이드는 높은 광투과율, 낮은 흐림성, 고 선명성, 및 라이트가이드 또는 격벽의 가시도가 감소하도록 낮은 확산 반사성 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 특성을 갖는다.
또한 라이트가이드는 터치스크린이다.(LIGHTGUIDE IS ALSO A TOUCHSCREEN)
일 실시예에서, 또한, 라이트가이드는 촉각 피드백(haptic feedback), 접촉, 근접성, 또는 손가락 또는 스타일러스 또는 다른 디바이스에 의한 사용자 입력의 위치를 검출하기 위한 터치스크린이다. 일 실시예에서, 라이트가이드는 프론트라이트(frontlight), 백라이트(backlight), 오디오, 또는 다른 기능을 제공할 뿐만 아니라, 입력에 의해 변경된 조명 또는 광 중 적어도 하나를 또한 전달한다. 일 실시예에서, 라이트가이드는 광학 터치스크린이다. 광학 기반 터치스크린들은 이 기술분야에 알려져 있으며, 일 실시예에서, 광학 기반 터치스크린은 미국 특허 출원 일련 번호들 제11/826,079호, 제12/568,931호, 또는 제12/250,108호에 개시된 것이다. 다른 실시예에서, 라이트가이드는 나이트 비젼(night vision) 디스플레이 또는 나이트 비젼 디스플레이 모드에 적합한 광학 터치스크린이다. 추가 실시예에서, 라이트가이드는 미국 특허 출원 일련 번호 11/826.23호에 설명된 바와 같이 나이트 비젼 호환 터치스크린이다.
또 다른 실시예에서, 라이트가이드는 미국 특허 번호들 제5,784,054호, 제6,504,530호 또는 미국 특허 출원 일련 번호 제12/315,690호에 개시된 것과 같은, 표면 음파 기반 터치스크린이다.
헤드-업 디스플레이(HEAD-UP DISPLAY)
다른 실시예에서, 헤드-업 디스플레이는 광원, 광 입력 커플러 및 라이트가이드를 포함하는 필름 기반 발광 디바이스를 포함한다. 헤드-업 디스플레이들은 자동차, 항공기 및 선박(marine craft)에 사용된다. 일 실시예에서, 헤드-업 디스플레이의 라이트가이드는 윈드쉴드(windshield)내에 통합된, 윈드쉴드와 일체로 된(an integral part of a windshield), 윈드쉴드내에 엔캡슐레이트(encapsulate)되기 전에 광 추출 특징부들와 형성된, 윈드쉴드내에 엔캡슐레이트(encapsulate)된 후에 광 추출 특징부들와 형성된, 윈드쉴드의 안쪽 또는 바깥쪽 표면상에 배치된, 애프터-마켓 HUD(after-market HUD), 자동차의 대쉬보드(automobile dashboard)상에 배치하기 적합한 프리-스탠딩 HUD(free-standing HUD), 코어 또는 클래딩 물질로서 PVB를 포함하는 라이트가이드가 형성된 곳: 그룹으로부터 선택된 하나이다.
작거나 또는 실질적으로 에지리스 발광 디바이스(SMALL OR SUBSTANTIALLY EDGELESS LIGHT EMITTING DEVICE)
일 실시예에서, 발광 디바이스는 20밀리미터, 10밀리미터, 5밀리미터, 2밀리미터, 1 밀리미터 및 0.5밀리미터: 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 제 1 방향에서의 영역 치수를 가진 에지(edge)근처의 발광 디바이스의 출력 표면에 직교하는 방향에 직교하는 제 1 방향에서의 광 방출 영역과 라이트가이드의 가장 근접한 에지사이에 보더 영역(border region)을 포함한다. 보더 영역은 충분히 작아서 발광 디바이스, 백라이트, 프론트라이트, 조명 기구 또는 발광 디바이스를 통합하는 디스플레이는 에지리스(edgeless) 또는 실질적으로 에지가 없는 것으로 보인다. 발광 디바이스는 하나, 두개, 세개, 네개 또는 이상의 에지들을 따라서 작은 보더 영역을 가질 수 있다. 보더 영역은 작은 프레임, 베벨(bevel), 하우징 또는 다른 구조 또는 컴포넌트를 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 발광 디바이스는 필름 기반 라이트가이드를 포함하고 광 방출 영역(light emitting region)은 제 1 보더리스(borderless) 영역에 발광 디바이스 프론트 표면(light emitting device front surace)의 에지 주위로 연장되어 발광디바이스는 제 1 보더리스 영역에서 보더(border) 또는 프레임 영역을 가지지 않는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 실질적으로 평평한 시청 표면(flat viewing surface)을 갖는 발광 디스플레이는 플렉서블 필름 기반 라이트가이드(flexible film-based lightguide)를 포함하고 라이트가이드 광 방출 영역의 제 1 영역은 광 방출 영역의 제 2 영역 뒤쪽 주위로 접혀지고 광 방출 영역은 에지로 그리고 디스플레이의 적어도 한 영역에서의 에지 주위로 연장한다. 플렉서블 필름 기반 라이트가이드와 플렉서블(flexible) LCD와 같은 플렉서블 공간 광 변조기를 연합시킴으로써 필름 기반 라이트가이드를 포함하는 디스플레이 및 백라이트는 디스플레이의 코너 또는 에지 주위에서 굽혀질 수 있다.
일 실시예에서, 발광 디바이스는 발광 디바이스의 한쪽 에지 또는 측면(side)을 따라서 배치된 결합 라이트가이드들의 적어도 두개 어레이를 포함하고 결합 라이트가이드의 제 1 어레이내에서의 광은 실질적으로 제 1 방향에서 진행하고 그리고 결합 라이트가이드의 제 2 어레이내에서의 광은 실질적으로 제 2 방향,제 1 방향으로부터 90도보다 크게 지향된,에서 진행한다. 다른 실시예에서, 두개의 광원들이 실질적으로 서로에 대향하는 방향들로 지향된 광학축을 가지고 발광 디바이스의 한쪽 측면 또는 측면을 따라서 배치되어서 광은 결합 라이트가이드들의 두개의 어레이들로 결합되고 그리고 어느 광원도 발광 디바이스의 에지 또는 측면 그리고 인접 에지 또는 측면의 교차점(intersection)을 지나서 배치되지 않는다. 추가 실시예에서, 실질적으로 대향하는 방향들에서 광을 방출하도록 배치된 발광디바이스의 한쪽 측면을 따라서 한개의 광원이 배치되어서 광은 결합 라이트가이드들의 두개 어레이로 결합되고 그리고 광원은 발광 디바이스의 에지 또는 측면 그리고 인접 에지 또는 측면의 교차점을 지나서 배치되지 않는다.
추가 실시예에서, 발광 디바이스의 에지 또는 측면의 중심영역으로부터 떨어져 지향된 방향에서 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 하나이상의 광 입력 커플러들의 사용은 인접 측면 또는 에지가 실질적으로 작거나 또는 에지리스 보더 영역을 가지는 것을 허용하며 이는 광원이 이웃하는 에지(edge) 또는 보더(border)를 지나서 연장되지 않기 때문이다.
추가 실시예에서, 적어도 하나의 광 입력 커플러가 적어도 하나의 광 혼합 영역 또는 광 방출 영역뒤로 접혀져서 광 방출 영역의 에지와 발광 디바이스사이의 거리(보더영역(border region))는 20 밀리미터, 10밀리미터, 5밀리미터, 2 밀리미터, 1 밀리미터, 및 0.5밀리미터 :그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
추가 실시예에서, 복수개의 광 입력 커플러들은 적어도 하나의 광 혼합 영역 또는 광 방출 영역뒤로 접혀져서 발광 디바이스의 적어도 두개 측면들 또는 에지들을 따라서의 광 방출 영역의 에지와 발광 디바이스 사이의 거리(보더 영역(border region))는 20 밀리미터, 10밀리미터, 5밀리미터, 2 밀리미터, 1 밀리미터, 및 0.5밀리미터 :그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
추가 실시예에서, 복수개의 광 입력 커플러들은 적어도 하나의 광 혼합 영역 또는 광 방출 영역뒤로 접혀져서 발광 디바이스의 모든 측면들 또는 에지들을 따라서의 광 방출 영역의 에지와 발광 디바이스 사이의 거리(보더 영역(border region))는 20 밀리미터, 10밀리미터, 5밀리미터, 2 밀리미터, 1 밀리미터, 및 0.5밀리미터 :그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 추가 실시예에서, 광 입력 표면들 및/또는 결합 라이트가이드들은 적어도 하나의 광 혼합 영역 및 광 방출 영역 뒤로 실질적으로 접혀져서 발광 디바이스의 적어도 세개 측면들 또는 에지들을 따라서의 광 방출 영역의 에지와 발광 디바이스,보더 영역(border region) 사이의 거리는 20 밀리미터, 10밀리미터, 5밀리미터, 2 밀리미터, 1 밀리미터, 및 0.5밀리미터 :그룹으로부터 선택된 하나보다 작다.
다른 실시예에서, 발광 디바이스의 두개의 인접한 에지들 또는 측면들사이의 영역에 의해 정의되는 내부 영역 내에 배치된 광원과 함께 하나의 에지 또는 측면을 따라서 배치된 적어도 하나의 광 입력 커플러를 발광 디바이스는 포함한다. 이 실시예에서, 광 입력 커플러는 중간 입력 커플러(middle input coupler)일 수 있고 광원은 내부 영역의 중간 영역에 실질적으로 배치된다.
추가 실시예에서, 결합 라이트가이드들 어레이의 적어도 한 부분은 제 1 결합 라이트가이드 지향 각도(orientation angle)에서 그것이 광을 안으로 향하게 하는 광 혼합 영역 및 광 방출 영역 중 적어도 하나의 에지(edge)에 배치된다. 일 실시예에서, 제 1 결합 라이트가이드의 지향 각도(orientation angle)는 영(zero)도 보다 크고 그리고 발광 디바이스의 적어도 하나의 에지 또는 측면을 따라서의, 보더 영역(border region)은 20 밀리미터, 10밀리미터, 5밀리미터, 2 밀리미터, 1 밀리미터, 및 0.5밀리미터 :그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 발광디바이스의 한쪽 측면을 따라서 임의 각도에서 지향되어 결합 라이트가이드들의 하나이상의 굽힌 부분 또는 접힌 부분을 요구하지 아니하고 에지(edge)의 내부 영역 내에 광원이 배치될 수 있다.
추가 실시예에서, 광 방출 영역과 광 방출 영역 주변에 발광 디바이스의 적어도 하나의 에지 또는 측면사이의 보더 영역(border region)의 제 1 부분은 80%보다 큰 투과율(transmission) 그리고 30%보다 작은 헤이즈(haze)를 가진다. 추가 실시예에서, 광 방출 영역과 광 방출 영역 주변에 발광 디바이스의 적어도 하나의 에지 또는 측면사이의 보더 영역(border region)의 제 1 부분은 85%보다 큰 투과율(transmission) 그리고 10%보다 작은 헤이즈(haze)를 가진다. 다른 실시예에서, 광 방출 영역과 광 방출 영역 주변에 발광 디바이스의 적어도 하나의 에지 또는 측면사이의 보더 영역(border region)은 85%보다 큰 투과율(transmission) 그리고 10%보다 작은 헤이즈(haze)를 가진다. 다른 실시예에서, 광 방출 영역과 광 방출 영역 주변에 발광 디바이스의 적어도 세개의 에지들 또는 측면들사이의 보더 영역(border region)은 85%보다 큰 투과율(transmission) 그리고 10%보다 작은 헤이즈(haze)를 가진다.
백라이트, 프론트라이트, 또는 발광 디바이스의 휘도 균일성
일 실시예에서, 발광 디바이스는 광원, 광 입력 커플러, 및 필름-기반 라이트가이드를 포함하며, 필름-기반 라이트가이드에서, 2001년 6월 1일, VESA 평판형 패널 디스플레이 측정들 표준 버전 2.0(VESA Flat Panel Display measurements Standard version 2.0)에 따라 측정된 발광 디바이스의 발광 표면의 9-스팟 공간 휘도 균일성은 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95% 그룹으로부터 선택된 것보다 크다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이는 공간 광 변조기, 및 광원, 광 입력 커플러, 및 필름-기반 라이트가이드를 포함한 발광 디바이스를 포함하며, 필름-기반 라이트가이드에서 공간 광 변조기에 도달하는 광의 9-스팟 공간 휘도 균일성(공간 광 변조기가 라이트가이드로부터 광을 수신하도록 위치될 위치에 랩스피어 인크(Labsphere Inc.)에 의한 Spectralon과 같은, 백색 반사율 표준 표면을 배치하고 2001년 6월 1일, VESA 평판형 패널 디스플레이 측정들 표준 버전 2.0에 따라 9-스팟들에서의 표준 표면으로부터 반사하는 광을 측정함으로써 측정된)은 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95% 그룹으로부터 선택된 것보다 크다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이는 공간 광 변조기 및 광원, 광 입력 커플러, 및 필름-기반 라이트가이드를 포함한 발광 디바이스를 포함하며, 필름-기반 라이트가이드에서 2001년 6월 1일, VESA 평판형 패널 디스플레이 측정들 표준 버전 2.0에 따라 측정된 디스플레이의 9-스팟 공간 휘도 균일성은 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95% 그룹으로부터 선택된 것보다 크다.
백라이트, 프론트라이트, 또는 발광 디바이스의 색 균일성
일 실시예에서, 발광 디바이스는 광원, 광 입력 커플러, 및 필름-기반 라이트가이드를 포함하며, 필름-기반 라이트가이드에서 2001년 6월 1일 VESA 평판형 패널 디스플레이 측정들 표준 버전 2.0(부록 201, 249 페이지)에 설명된 바와 같이 1976 u', v' 균등 색도 상에서 측정된 발광 디바이스의 발광 표면의 9-스팟 샘플링된 공간 색 비-균일성, △u'v'은 분광기 기반 스팟 색차계(spectrometer based spot color meter)를 사용하여 측정될 때 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 0.004 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이는 공간 광 변조기 및 광원, 광 입력 커플러, 및 필름-기반 라이트가이드를 포함한 발광 디바이스를 포함하며, 필름-기반 라이트가이드에서 공간 광 변조기에 도달한 광의 9-스팟 샘플링된 공간 색 비-균일성, △u'v'(공간 광 변조기가 라이트가이드로부터 광을 수신하기 위해 위치될 위치에 Spectralon과 같은 백색 반사율 표준 표면을 배치하고 2001년 6월 1일 VESA 평판형 패널 디스플레이 측정들 표준 버전 2.0(부록 201, 249 페이지)에 설명된 바와 같이 1976 u', v'균등 색도 상에서의 표준 표면의 컬러를 측정함으로써 측정된)는 분광기 기반 스팟 색차계를 사용하여 측정될 때 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 및 0.004 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이는 공간 광 변조기 및 광원, 광 입력 커플러, 및 필름-기반 라이트가이드를 포함한 발광 디바이스를 포함하며, 필름-기반 라이트가이드에서는 2001년 6월 1일 VESA 평판형 패널 디스플레이 측정들 표준 버전 2.0(부록 201, 249 페이지)에 설명된 바와 같이 1976 u', v'균등 색도 상에서 측정된 디스플레이의 9-스팟 샘플링된 공간 색 비-균일성, △u'v'는 분광기 기반 스팟 색차계를 사용하여 측정될 때 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 및 0.004 그룹으로부터 선택된 것보다 작다.
발광 디바이스로부터 방출하는 광의 각도 프로파일
일 실시예에서, 발광 디바이스의 적어도 하나의 표면으로부터 방출하는 광은 120도, 100도, 80도, 60도, 40도, 20도, 및 10도 그룹로부터 선택된 것보다 작은 각도 반값 전폭 세기(FWHM: full-width at half-maximum intensity)를 가진다. 또 다른 실시예에서, 발광 디바이스의 적어도 하나의 표면으로부터 방출하는 광은 평균으로부터 발광 표면까지, 0-10도, 20-30도, 30-40도, 40-50도, 60-70도, 70-80도, 80-90도, 40-60도, 30-60도, 및 0-80도 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 각도 범위 내에서의 적어도 하나의 세기의 각도 피크를 가진다. 또 다른 실시예에서, 발광 디바이스의 적어도 하나의 표면으로부터 방출하는 광은 전술한 각도 범위들 중 하나 이상 내에서 두 개의 피크들을 가지며 광 출력은 미리 결정된 각도 범위에 걸쳐 균일한 휘도를 제공하기 위해 조명 산업에 알려진 "배트-윙(bat-wing)" 유형 프로파일과 비슷하다. 또 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 전술한 각도 범위들 중 하나 이상 내에서 두 개의 반대 표면들로부터 광을 방출하며 발광 디바이스는 백라이트의 한 측 상에서 두 개의 디스플레이들을 조사하는 백라이트, 상향-조명 및 하향-조명을 제공하는 광 고정 장치, 디스플레이를 조사하고 40도, 50도, 또는 60도보다 큰 휘도의 피크 각도를 가진 반사성 공간 광 변조기의 변조 컴포넌트들로부터 반사되지 않는 프론트라이트의 뷰잉 측 상에 광 출력을 갖는 프론트라이트의 그룹로부터 선택된 것이다. 또 다른 실시예에서, 발광 디바이스의 광학 축은 평균으로부터 발광 표면까지 0-20, 20-40, 40-60, 60-80, 80-100, 100-120, 120-140, 140-160, 160-180, 35-145, 45-135, 55-125, 65-115, 75-105, 및 85-95 도 그룹으로부터 선택된 각도 범위 내에 있다. 추가 실시예에서, 라이트가이드의 형상은 실질적으로 튜브 모양이며 광은 실질적으로 튜브의 보다 긴(길이) 치수에 평행한 방향으로 튜브를 통해 진행하고 광은 튜브를 빠져나가며, 여기에서 광 출력 플럭스의 적어도 70%는 발광 표면으로부터 35도 내지 145도의 각도 범위 내에 포함된다. 추가 실시예에서, 발광 디바이스는 제 1 표면 및 제 1 표면의 맞은편인 제 2 표면으로부터 광을 방출하며, 여기에서 제 1 및 제 2 표면들 각각을 빠져나가는 광속은 5-15% 및 85-95%, 15-25% 및 75-85%, 25-35% 및 65-75%, 35-45% 및 65-75%, 45-55% 및 45-55% 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 제 1 발광 표면은 실질적으로 하향 방향으로 광을 방출하며 제 2 발광 표면은 실질적으로 상향 방향으로 광을 방출한다. 또 다른 실시예에서, 제 1 발광 표면은 실질적으로 상향 방향으로 광을 방출하며 제 2 발광 표면은 실질적으로 하향 방향으로 광을 방출한다.
광학적 중복성(OPTICAL REDUNDANCY)
일 실시예에서, 발광 디바이스는 광학적 중복성을 위한 시스템을 제공하는 결합 라이트가이드들을 포함한다. 광학적 중복성은 적어도 하나의 영역에서 중첩하는 상이한 광원들로부터의 다수의 광학 경로들을 통해 허용가능한 휘도 균일성, 휘도 균일성, 또는 색 균일성 레벨들로 기능하기 위해 디바이스에 대한 능력을 제공한다. 광학적 중복성은 라이트가이드들을 스택되고, 하나 초과의 광원으로부터 광 입력 커플러로 광을 결합하거나, 또는 라이트가이드의 복수의 측들(라이트가이드의 반대 측들 상에와 같은) 상에 동일한 라이트가이드 필름을 위한 광 입력 커플러들을 배치하는 것을 통해 달성될 수 있다. 광학적 중복성을 달성하는 하나 이상의 방법은 예를 들면, 각각이 복수의 광원들로부터 광을 수신하기 위해 각각 배치되는 광 입력 커플러들을 포함하는 둘 이상의 라이트가이드들을 스택함으로써 이용될 수 있다.
광학적 중복성은 공간적 또는 각도 균일성(휘도, 조도, 또는 색)을 증가시키고, 각도 또는 공간 광 출력 프로파일들(예를 들면, 하나의 라이트가이드로부터의 낮은 각도 출력 및 제 2 라이트가이드로부터의 높은 각도 출력)의 조합을 제공하고, 증가된 휘도 레벨들을 제공하고, 컴포넌트 실패가 제 1 라이트가이드로부터의 광이 중첩 영역에서 규격(색 균일성, 휘도 균일성 또는 휘도와 같은) 이하로 떨어지게 할 때 백업 광 방출 영역을 제공하고, 색역(color gamut)(예를 들면 백색 및 레드 LED들로부터의 광 출력을 조합하는)을 증가시키거나 또는 색 혼합(예를 들면, 레드, 그린, 및 블루 LED들로부터의 출력을 조합하는)을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 광학적 중복성은 광원 실패 또는 컴포넌트 실패(LED 드라이버 또는 납땜 이음 실패와 같은)의 원치 않는 효과들을 유지하거나 또는 감소시키기 위해 사용된다. 예를 들면, 두 개의 라이트가이드들은 각각 별개의 광원들을 가진 별개의 광 입력 커플러에 결합될 수 있으며 라이트가이드들은 광 출력 방향으로 스택될 수 있고 각각은 광 방출 영역에서 균일한 출력을 제공하기 위해 광 추출 특징부들을 갖고 독립적으로 설계될 수 있다. LED가 제 1 광 입력 커플러에서 실패한다면, 제 2 광 입력 커플러는 여전히 동작하고 균일한 광 출력을 제공할 수 있다. 유사하게는, 제 1 광 입력 커플러 내의 제 1 LED의 색이 온도 또는 저하로 인해 변한다면, 효과들(오프-화이트와 같은 색 변화들)은 스택된 시스템의 광학적 중복성으로 인해 더 적을 것이다.
또 다른 실시예에서, 둘 이상의 광원들로부터의 광 출력은 광학적 중복성을 포함한 발광 디바이스의 광 입력 커플러로 결합되며 광학적 중복성은 LED들의 색 또는 휘도 비닝 요건들을 감소시킨다. 일 실시예에서, 광학적 중복성은 영역 내에서(결합 라이트가이드들 내에서와 같은)의 복수의 광원들로부터 광의 혼합을 제공하여, 각각의 소스로부터의 색이 각각의 광원으로부터 광을 수신하고 그것을 라이트가이드 또는 광 혼합 영역으로 향하게 하는 각각의 결합 라이트가이드를 갖고 공간적으로 평균화된다.
또 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 적어도 두 개의 광원들로부터 광을 수신하도록 배치된 적어도 하나의 결합 라이트가이드를 포함하며, 여기에서 적어도 두 개의 광원들로부터의 광은 적어도 하나의 결합 라이트가이드의 제 1 영역 내에서 혼합되고 제 1 영역은 발광 디바이스 출력 표면 또는 광 방출 영역의 가장 큰 치수의 100%, 70%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 및 5% 그룹으로부터 선택된 것보다 작은 발광 디바이스의 광 방출 영역으로부터의 거리 내에 포함된다.
추가 실시예에서, 발광 디바이스는 적어도 두 개의 광원들로부터 광을 수신하도록 배치된 적어도 하나의 결합 라이트가이드를 포함하며, 여기에서 적어도 두 개의 광원들로부터의 광은 적어도 하나의 결합 라이트가이드 및 광 혼 합 영역의 길이에 걸쳐 혼합되며 결합 라이트가이드를 빠져나가는 광의 진행 방향으로 적어도 하나의 결합 라이트가이드 및 광 혼합 영역의 조합된 길이는 발광 디바이스 출력 표면 또는 광 방출 영역의 최대 치수의 100%, 70%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 및 5% 그룹으로부터 선택된 것보다 크다.
추가 실시예에서, 복수의 광원들을 포함하는 발광 디바이스는 광학적 중복성을 포함하며 디바이스는 하나 이상의 LED들의 출력 구동 패턴을 실질적으로 일정하게 하면서 하나 이상의 LED들의 광 출력을 조정함으로써 어두워질 수 있다. 예를 들면, 전기적 직렬로 연결된 LED들(L1, L2, 및 L3)의 제 1 스트링을 포함하고 광을 각각 광 입력 커플러들(LIC1, LIC2, 및 LIC3)에 광학적으로 결합하며, 전기적 직렬로 연결된 LED들(L4, L5, 및 L6)의 제 2 스트링을 더 포함하고 광을 각각 광 입력 커플러들(LIC1, LIC2, 및 LIC3)에 광학적으로 결합하는 발광 디바이스는 전류를 LED들의 제 2 스트링으로 조정함으로써, 예를 들면 50%에서 100% 출력 휘도로 균일하게 어두워질 수 있다(예를 들면, 발광 표면의 공간적 휘도 균일성을 유지하면서 어두워질 수 있다). 유사하게는, 광 출력의 색은 제 2 스트링의 광 출력의 색이 제 1 스트링의 색 출력과 상이할 때 제 2 스트링에 대한 전기적 전류를 증가시키거나 또는 감소시킴으로써 균일하게 조정될 수 있다. 유사하게는, 3개 이상의 스트링들이 광학적 중복성 또는 휘도 또는 색의 균일한 조정을 제공하기 위해 독립적으로 제어될 수 있다. 상이한 색들(예를 들면, 레드, 그린, 및 블루)을 갖는 3개 이상의 그룹들은 공간적 색 균일성을 제공하면서 출력 색을 변경하도록 독립적으로 조정될 수 있다.
균일성 유지
일 실시예에서, 광을 광 입력 커플러에 결합하기 위해 배치된 두 개의 광원들의 제 1 색차(△u'v'1)는 광 입력 커플러로부터 광을 수신하도록 배치된 광 방출 영역의 9-스팟 샘플링된 색 비-균일성, 발광 디바이스의 광 출력 표면, 및 결합 라이트가이드들을 빠져나오는 광의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 공간적 색 비-균일성(△u'v'2)보다 크다.
또 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 적어도 하나의 광원을 포함한 제 1 그룹의 광원들 및 적어도 하나의 광원을 포함한 제 2 그룹의 광원들을 포함하며, 여기서 제 1 그룹으로부터의 적어도 하나의 광원 및 제 2 그룹으로부터의 적어도 하나의 광원은 광을 동일한 광 입력 커플러로 결합하며, 제 1 그룹의 광원들 및 제 2 그룹의 광원들 둘 모두로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 색 비-균일성은 분광기 기반 스팟 색차계를 사용하여 측정될 때 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 및 0.004 그룹으로부터 선택된 것보다 작고, 단지 제 1 그룹의 광원들로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 색 비-균일성은 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 및 0.004 그룹으로부터 선택된 것보다 작다. 또 다른 실시예에서, 제 1 그룹의 광원들 및 제 2 그룹의 광원들 두 모두로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 색 비-균일성은 0.05보다 작으며 단지 제 1 그룹의 광원들로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 색 비-균일성은 0.05보다 작다. 추가 실시예에서, 제 1 그룹의 광원들 및 제 2 그룹의 광원들 둘 모두로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 색 비-균일성은 0.05보다 작으며 단지 제 1 그룹의 광원들로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 색 비-균일성은 0.1보다 작다.
또 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 적어도 하나의 광원을 포함한 제 1 그룹의 광원들 및 적어도 하나의 광원을 포함한 제 2 그룹의 광원들을 포함하며, 여기에서 제 1 그룹으로부터의 적어도 하나의 광원 및 제 2 그룹으로부터의 적어도 하나의 광원은 광을 동일한 광 입력 커플러로 결합시키며 제 1 그룹의 광원들 및 제 2 그룹의 광원들로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 휘도 균일성은, 50%, 60%, 70%, 80%, 및 90% 그룹으로부터 선택된 것보다 크며 단지 제 1 그룹의 광원들로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 휘도 균일성은 50%, 60%, 70%, 80%, 및 90% 그룹으로부터 선택된 것보다 크다. 또 다른 실시예에서, 제 1 그룹의 광원들 및 제 2 그룹의 광원들 둘 모두로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 휘도 균일성은 70%보다 크며 단지 제 1 그룹의 광원들로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 휘도 균일성은 70%보다 크다. 추가 실시예에서, 제 1 그룹의 광원들 및 제 2 그룹의 광원들로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 휘도 균일성은 80%보다 크며 단지 제 1 그룹의 광원들로부터 광을 수신할 때 광 방출 영역 또는 광 출력 표면의 9-스팟 공간적 휘도 균일성은 70%보다 크다.
스택된 라이트가이드들
일 실시예에서, 발광 디바이스는 제 2 필름 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역으로부터 광을 수신 및 송신하도록 배치된 적어도 하나의 필름 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역을 포함하여, 제 2 라이트가이드로부터의 광이 휘도 규일성을 향상시키고, 조도 균일성을 향상시키고, 색 균일성을 향상시키고, 광 방출 영역의 휘도를 증가시키거나 또는 컴포넌트 실패가 제 1 라이트가이드로부터의 광을 중첩 영역에서 규격(색 균일성, 휘도 균일성 또는 휘도) 아래로 떨어지게 할 때 백업 광 방출 영역을 제공한다.
광 입력 커플러에 결합한 복수의 광원들
또 다른 실시예에서, 복수의 광원들은 광을 광 입력 커플러에 결합하기 위해 배치되어, 복수의 광원들로부터의 광의 부분이 적어도 하나의 결합 라이트가이드에 결합하여, 광 출력이 병합된다. 결합 라이트가이드들 내에 복수의 광원들로부터의 광 출력을 조합함으로써, 광은 결합 라이트가이드들 내에 "혼합"되고 출력은 색, 휘도, 또는 둘 모두에서 보다 균일하다. 예를 들면, 광 입력 커플러 내의 결합 라이트가이드들의 수집의 광 입력 표면에 인접하여 배치된 두 개의 백색 LED들은 광원들 중 하나가 실패한다면 광 방출 영역에서 실질적으로 동일한 공간 휘도 또는 색 균일성을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 두 개의 상이한 색들의 광을 방출하는 광원들은 동일한 광 입력 커플러로 광을 결합하도록 배치된다. 광 입력 커플러는 결합 라이트가이드들 내에서 혼합을 제공할 수 있으며, 더욱이 결합 라이트가이드들은 하나의 광원이 실패한 경우에 광학적 중복성을 제공한다. 광학적 중복성은 둘 이상의 색들의 광원들이 동일한 광 입력 커플러에 결합될 때 색 균일성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 각각이 상이한 색 온도들을 갖는, 3개의 백색 LED들은 동일한 광 입력 커플러로 결합될 수 있으며, 광 LED들 중 하나가 실패한다면, 다른 두 개의 LED들로부터의 광 출력이 여전히 혼합되며 두 개의 인접한 광 입력 커플러들로 결합된 상이한 색 출력들을 가진 단일 LED들보다 많은 균일성을 제공한다. 일 실시예에서, 광원은 단일 광 입력 커플러로 광을 결합시키기 위해 어레이 또는 배열로 배치된 3, 5, 10, 15, 20, 25, 및 30 LED 칩들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 광원은 하나 초과의 광 입력 커플러로 광을 결합시키기 위해 어레이 또는 배열로 배치된 3, 5, 10, 15, 20, 25, 및 30 LED 칩들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 추가 실시예에서, 광 입력 커플러로 광을 결합시키기 위해 배치된 광원은 0.25 밀리미터들, 0.3 밀리미터들, 0.5 밀리미터들, 0.7 밀리미터들, 1 밀리미터들, 1.25 밀리미터들, 1.5 밀리미터들, 2 밀리미터들, 및 3 밀리미터들의 그룹으로부터 선택된 것보다 작은 발광 치수를 갖는 발광 표면 면적을 가진 복수의 LED 칩들을 포함한다.
라이트가이드의 상이한 측면들 상에서의 광 입력 커플러들
또 다른 실시예에서, 복수의 광 입력 커플러들은 결합 라이트가이드들을 빠져나오는 광의 광학 축들이 서로에 대해 0도보다 큰 각도로 배향되는 라이트가이드의 둘 이상의 에지 영역들 상에 배치된다. 추가 실시예에서, 광 입력 커플러들은 라이트가이드의 반대 또는 인접한 에지들 또는 측면들 상에 배치된다. 일 실시예에서, 발광 디바이스는 라이트가이드의 둘 이상의 에지 영역들 상에 배치된 복수의 광 입력 커플러들을 포함하며 광 방출 영역의 휘도 또는 색 균일성은 제 1 광 입력 커플러의 광 출력이 제 2 광 입력 커플러의 광 출력에 대하여 증가되거나 또는 감소될 때 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, 광 추출 특징부들은 공간 휘도 균일성이 단지 제 1 광 입력 커플러로부터 광을 수신하고 제 1 및 제 2 광 입력 커플러들로부터 광을 수신할 때 70%보다 크도록 광 방출 영역 내에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 광 추출 특징부들은 9-스팟 공간 색 비-균일성이 단지 제 1 광 입력 커플러로부터 광을 수신하고 제 1 및 제 2 광 입력 커플러들로부터 광을 수신할 때 0.01보다 작도록 광 방출 영역 내에 배치된다.
발광 디바이스의 다른 응용들(OTHER APPLICATIONS OF THE LIGHT EMITTING DEVICE)
본 발명은 박막(thin film)으로 저가의 결합(inexpensive coupling)을 가능하게 하기 때문에, 많은 일반적인 조명(illumination)과 백라이트닝(backlighting) 적용이 있다. 제 1 예는 벽(wall)들 또는 천정(ceiling)에 롤-아웃(roll-out) 필름들을 이용하는 일반적인 가정 및 회사 조명이다. 그외에, 필름(film)은 일반적인 조명을 위해 비-평면 모양들로 형태를 만들기 위해서 굽힐 수 있다. 추가적으로, 그것은 발전되거나 발전중인 많은 얇은 디스플레이들에 백라이트 또는 프론트라이트로서 사용될 수 있다. 예를 들어, LCD 및 E-잉크(ink) 박막 디스플레이들은 얇은 백-라이트닝(back-lighting) 필름 또는 얇은 프론트-라이트닝(front-lighting) 필름을 이용하여 개선될 수 있고; 플렉서블(flexible)한 그리고 스크롤가능한(scrollable) 디스플레이들을 갖는 핸드헬드(handheld) 디바이스들은 발전중이고 그리고 그것들은 백라이트닝(backlighting) 필름으로 광을 수집하기 위해서 효율적이고 저비용의 방법이 필요하다. 일 실시예에서, 발광 디바이스는 반투명한 객체들 또는 스테인드 글래스 윈도우들(stained glass windows)과 같은 필름 또는 포인트-오브-퍼쳐스(point-of-purchase) 디스플레이들과 같은 디스플레이들을 위한 조명을 제공하는 광 입력 커플러, 라이트가이드, 및 광원들을 포함한다. 일 실시예에서, 박막(thin film)은 광 추출 특징부들을 프린트(print)되도록 하는 것이 가능하여 그것들은 필름 외면(face)에 수직으로 진행하는 광을 대체로 무시할 수 있게 산란시킨다. 이 실시예에서, 필름이 조사(illuminated)되지 않을때, 상당한 헤이즈(haze)없는 필름을 통하여 객체들은 선명하게 보여질 수 있다. 투명한 또는 부분적으로 투명한 스테인드 글래스 윈도우 뒤에 놓였을때, 전체 어셈블리(overall assembly)는 바람직하다면 에셈블리(assembly)를 통한 광의 낮은 산란 투과율(low-scattering transmission)을 허용한다. 추가하여, 필름은 굽혀질 수 있고 그리고 다양한 스테인드 글래스 윈도우 모양들, 사이즈들 및 토폴로지(topology)들로 조정될 수 있기 때문에, 필름의 유연성(flexibility)은 종래의 플레이트 라이트가이드 백라이트(plate lightguide backlight)들보다 훨씬 더 큰 위치 공차(positional tolerance) 및 설계 자유(design freedom)를 고려한다. 이 실시예에서, 조사되지 않을때, 스테인드 글래스 윈도우(stained glass window)는 보통의 비-조사된 스테인드 글래스 윈도우 처럼 보인다. 조사될때, 스테인드 글래스 윈도우는 빛난다.
추가 실시예들은 발광 디바이스들을 포함하고 스테인드 글래스 윈도우는 아주 심미적(aesthetic)이고 그리고 그것(예, 캐비넷 스테인드 글래스 윈도우들 또는 예술 디스플레이들(art displays))을 통과하여 객체들을 볼 필요가 없고, 그리고 백라이트의 전체 씨-스루 선명도(see-through clarity)는 획득될 필요가 없다. 이 실시예에서, 확산(diffuse) 또는 정반사(specular) 반사기는 스테인드 글래스로부터 떨어진 방향에서 필름으로부터 조사되는 광을 포획하기 위해서 필름 뒤에 놓여질 수 있다. 확산 필름(diffusing film)들, 광 방향전환 필름(light redirecting film)들, 역 프리즘 필름(reverse prism film)들, 확산기 필름(diffuser film)들(체적(volumetric), 표면 릴리프 또는 그것의 조합)은 라이트가이드와 조사될 객체들사이에 배치될 수 있다. LCD 백라이트내에 사용되기 적합한것으로 알려진 다른 광학 필름들과 같은 다른 필름들이 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 발광 디바이스는 조사되는 표시(indicia)와 오버레이(overlay)로서 사용된다. 일 실시예에서,라이트가이드 영역은 오프-상태에서 낮은 정도의 시정(visibility)을 가지고 그리고 온-상태에서 조사된 표시로서 선명하게 보여질 수 있다. 예를 들어, 라이트가이드 영역은 “Warning,” “Exit,” “Sale,” “Enemy Aircraft Detected,” “Open,” “Closed,” “Merry Christmas,”등과 같은 표시들(indica)을 조사하고 그리고 디스플레이하기 위해 광 산란 점(light scattering dot)들과 함께 프린트될 수 있다. 라이트가이드 영역은 디스플레이(LCD, 플라즈마, 프러젝션 스크린 등과 같은)의 시야 측면(viewing side)상에 배치될 수 있거나 또는 그것은 스토어(store) 또는 홈 윈도우(window), 테이블 표면, 길 표지판(road sign) 위에, 운송 수단 또는 하늘/물/육지 크래프트(craft) 외부 또는 윈도우 위에, 투명, 반투명 또는 불투명한 객체위에 또는 안에, 문 위에(on a door), 복도에(in a hallway), 도어매트 내에(within a doormat)등에 놓여질 수 있다. 표시(indicia)는 또한 아이콘들, 로고들, 산타클로스의 만화 유사 그림과 같은 다른 표시들, 나이키 스우쉬(Nike Swoosh)와 같은 브랜드 로고(brand logo), 해변 장면의 사진, 사람 얼굴의 디더 사진(dithered photo)일 수 있다. 표시는 풀-컬러(full color), 단색(monochrome)일 수 있고, 색상의 그리고 단색의 영역들 혼합을 포함할 수 있고 그리고 색을 획득하기 위해 형광체(phosphor)들, 염료들(dye), 잉크들 또는 안료들(pigment)을 겹겹이 쌓을 수 있거나 또는 채용할 수 있다.
오프-상태(off-state)에서 실질적으로 보이지 않는 라이트가이드 필름을 이용함으로써, 디스플레이, 표지판 또는 발광 디바이스는 그것이 배치되는 객체의 외관의 실질적인 간섭없이 더 많은 장소들에 채용될 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 공간 조명(illumination of space)을 제공하고 온-상태에서 광을 방출하는 영역은 오프-상태에서와 손쉽게 구별할 수 없다. 예를 들어, 이것은 온-상태에서만 실질적으로 가시적인 조명 기구들 또는 조명 디바이스들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 운송수단 테일 라이트들(tail light), 계절 윈도우 필름 디스플레이들(seasonal window film display), 천정에 고정된 조명 기구들(ceiling mounted light fixtures), 램프들, 닫힌 표지판들(closed signs), 길 위험 표지판들(road hazard signs), 위험/ 경고 표지판들(danger/ warning signs)등은 오프-상태에서 실질적으로 보이지 않을 수 있다. 어떤 상황들에서, 이것은 표지판들이 게시되는것을 가능하게 하고 그리고 필요로 할때만 단지 턴온(turn on)되고 그리고 필요로하는 인스톨레이션(installation) 시간 때문에 초래되는 지연들을 감소시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 디바이스는 그것이 오프-상태에 놓여 있을때 배경 표면(background surface)의 색으로 보일수 있는 조명 기구이다. 다른 실시예에서, 조명기구의 광 방출 면적은 실질적으로 오프 상태에서 블랙 또는 광을 흡수한다. 이런 디스플레이들은 NVIS 조명 조건들하에서 잠수함(submarine) 또는 다른 항공기에서 유용하다.
일 실시예의 발광 디바이스는 LCD 디스플레이들과 같은 능동(변화하는) 디스플레이들을 위해서 뿐만 아니라 조사된 광고 포스터를 위한 백라이트 또는 프론트라이트처럼 수동 디스플레이들에서 백라이트닝(backlighting) 또는 프론트라이트닝(frontlighting)을 위해 사용될 수 있다. 적절한 디스플레이들은 모바일 폰 디스플레이들, 모바일 디바이스들, 항공기 디스플레이, 선박(watercraft) 디스플레이, 텔레비젼들, 모니터들, 랩탑들, 시계들(시계 또는 시계 밴드내의 LED에 의해 미리결정된 패턴에서 조명 또는 "라이트닝 업(lighting up)"할 수 있는 플렉서블(flexible) 라이트가이드를 포함하는 밴드(band)가 있는 것을 포함하는), 표지판들, 광고 디스플레이들, 윈도우 표지판들, 투명한 디스플레이들, 자동차 디스플레이들, 전자 디바이스 디스플레이들, 그리고 LCD 디스플레이가 사용되는 것으로 알려진 다른 디바이스들을 포함하며, 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
어떤 응용들은 조사되는 면적을 가로질러서 일관된 밝기(brightness) 및 색의 컴팩트하며(compact), 저가의 화이트-광 조명(white-light illumination)을 일반적으로 필요로 한다. 이 목적을 위해 레드, 블루 및 그린 LED들로부터의 광을 혼합하는 것은 비용 효율이 높고(cost-effective) 그리고 에너지 효율이 좋으나(energy-efficient), 그러나 색 혼합(color mixing)은 종종 문제가 많다(problematic). 일 실시예에서, 레드, 블루, 및 그린 광원들로부터의 광은 결합 라이트가이드들/입력 면적들의 각 스택으로 향하게 되고 그리고 그것이 라이트가이드의 라이트가이드 영역을 빠져나갈때 그것이 화이트 광처럼 보이도록 충분히 혼합된다. 광원들은 라이트가이드 영역을 가로질러서 균일한 세기들 및 색들을 더 잘 제공하기 위해서 기하적으로 놓여질 수 있고 그리고 세기(intensity)에서 조절될 수 있다. 유사한 배열은 스택된 쉬트들(stacked sheets)을 제공함으로써 성취할 수 있고 쉬트들에서 색들은 화이트 광(white light)을 제공하기 위해 결합한다. 어떤 디스플레이들은 플렉서블 기판들,예를들어 프린트된 페이지들 위에 "E-잉크" 박막 디스플레이들, 위에 제공되기 때문에, 쉬트(sheet)들은 디스플레이의 매질들의 유연성(flexibility)을 유지하는 동안 백라이트닝(backlighting)을 허용하는 수단을 제공한다.
어떤 실시예들에서, 발광 디바이스는 새로운 LCD 백라이트닝 해결책, 단일 라이트가이드안으로 LED들의 복수의 색을 혼합하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 특별한 것 없이 필름 라이트가이드의 라이트가이드 영역으로 광을 균일하게 혼합하는 스트립(stripe)들의 길이 및 기하학적 구조(geometry)는 에지 주위에 위치된 광 혼합 영역(light mixing region)이다. 색들의 증강된 균일도(uniformity)는 적정 디스플레이(static display) 또는 색-순차 LCD 및 BLU 시스템을 위해 사용될 수 있다. 색 순차 시스템(color-sequential system)을 위한 한가지 방법은 LCD 스크린 펄싱(pulsing)에 동기화되는 동안 레드, 그린 및 블루 백라이트 색사이에서의 펄싱(pulsing)에 기초하는 것이다. 거기다가 화이트 광을 만들기 위해서 결합하는 레드-, 그린- 및 블루-광 필름들의 계층화된(layered) 버전(version)이 제시된다. 픽셀 기반 디스플레이 영역은 레드(red), 그린(green) 또는 블루(blue)로 지정된 다수의 픽셀들을 가질 수 있다. 그것 뒤에는 각각이 픽셀들에 결합된 광의 구별된 색(separate color)을 가지는 세개의 분리된 필름 라이트가이드들이 있다. 라이트가이드들의 각각은 픽셀 기반 디스플레이의 대응하는 색과 일치시키는 광 추출 특징부(light extraction features)들을 가진다. 예를 들어, 레드 광은 결합 라이트가이드(coupling lightguide) 그런 다음에 라이트가이드(lightguide) 또는 라이트가이드 영역(lightguide region)으로 결합되고 그리고 특징부로부터 레드 픽셀로 추출된다. 기하하적으로 주어진 색으로부터 광의 높은 퍼센티지(high percentage)가 그것의 대응하는 픽셀들의 세트(set)로 가도록 하기 위해서 필름 라이트가이드들은 픽셀들의 폭보다 상당히 더 얇다. 이상적으로는, 픽셀들내에는 색 필터(color filter)가 사용될 필요가 없지만 그러나 픽셀들사이에서 누화(cross-talk)가 있는 경우에 색필터들은 사용되어야만 한다.
본 발명은 "역으로(in verse)" 동작되었을때 활용을 가지는 것- 즉, 쉬트(sheet)의 광 방출 외면(들)(face)은 광을 수집하고 그리고 결합 라이트가이드들을 통과하여 포토센서티브(photosensitive) 엘리먼트로 그것을 투과하는 쉬트(sheet)를 갖는 광 컬렉터(light collector)로서 사용될 수 있다는 것에 또한 주목할만하다. 예로서, 본 발명에 따른 쉬트들은 들어오는 광을 수집하고 그리고 태양 에너지 수집 목적을 위해 태양전지 디바이스(photovoltaic device)로 광을 향하도록 광을 내부적으로 반사한다. 쉬트는 넓은 면적을 가로질러서 광을 수집하고 그리고 감지할 수 있고, 결합 라이트가이드들에서의 감지기(들)(detector)는 전체 면적을 대표하는 측정(measurement)을 제공할 수 있으므로 이런 배열은 또한 환경 모니터링 감지 목적(environmental monitoring sensing purpose)들을 위해 또한 유용할 수 있다. 쉬트(shee)는 광 방출(light emission)에 추가하여 본래의 광 수집(light collection)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 라이트닝(lighting) 응용에서, 쉬트는 주변 광을 모니터할 수 있고 그런다음 황혼(twilight) 또는 어둠(darkness)이 감지되면 광을 방출하도록 활성화될 수 있다. 유용하게, LED들이 또한 "역으로 동작하는(run in reverse)" 것은 알려져 있기 때문에,- 즉,그것들은 광에 노출되었을때 출력 전류/전압을 제공할 수 있고- 쉬트(sheet)가 광 방출(light emission)을 위해 사용될때 LED들이 조명원(illumination source)으로 사용될 수 있으면, 쉬트가 광 수집을 위해 사용될때 그것들은 또한 감지기(detector)들로서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 라이트가이드는 입사광의 부분을 포획하고 그리고 그것을 감지로 향하게 하고 감지기는 특정 파장(예를 들어, 대역통과 필터, 협대역 필터 또는 역으로 사용되는 특정 밴드갭을 가지는 다이오드를 포함함으로써)을 감지하도록 설계된다. 이런 광 감지 디바이스들은 필름/쉬트/라이트가이드/디바이스가 실질적으로 투명하게 유지되는 동안 더 넓은 면적에 대하여 광의 퍼센티지(percentage)를 수집하고 그리고 특정 파장의 광이 필름쪽으로 향하게 되어 감지하는것을 이용한다. 레이저들 또는 광원들(사이팅 디바이스들(sighting devices), 에이밍 디바이스들(aiming devices), 레이저 기반 무기들(laser-based weapons), LIDAR or 레이저 기반 레인징 디바이스들(laser based ranging devices),타겟 지정(target designation), 타겟 레인징(target ranging), 레이저 카운터메져 감지(laser countermeasure detection), 다이렉티드 에너지 무기 감지(directed energy weapon detection), 아이-타겟티드 또는 대즐러 레이저 감지(eye-targeted or dazzler laser detection)) 또는 적외선 조명기(illuminator)들(야간 투시경(night vision goggle)들과 함께 사용될 수 있는)을 감지하는 것에 관심이 있는 군사 작전들에서 이런 것들은 유용할 수 있다.
다른 실시예에서, 발광 디바이스는 광원, 광 입력 커플러, 필름 기반 라이트가이드를 포함하고 발광 디바이스는 캔 라이트(can light),트로퍼 라이트(troffer light), 코브 라이트(cove light), 토치 램프(torch lamp), 플로어 램프(floor lamp), 샹들리에(chandelier), 서피스 마운티드 라이트(surface mounted light), 펜던트 라이트(pendant light), 스콘(sconce), 트랙 라이트(track light), 언더-캐비넷 라이트(under-cabinet light), 이머젼시 라이트(emergency light), 월-소켓 라이트(wall-socket light), 엑시트 라이트(exit light), 하이 베이 라이트(high bay light), 로우 베이 라이트(low bay light), 스트립 라이트(strip light), 가든 라이트(garden light), 랜드스케이프 라이트(landscape light), 빌딩 라이트(building light), 아웃도어 라이트(outdoor light), 스트리트 라이트(street light), 패스웨이 라이트(pathway light), 볼라드 라이트(bollard light), 야드 라이트(yard light), 액센트 라이트(accent light), 백그라운드 라이트(background light), 블랙 라이트(black light), 플러드 라이트(flood light), 세이프라이트( safelight), 세이프티 램프(safety lamp), 서치라이트(searchlight), 시큐리티 라이트(security light), 스텝 라이트(step light), 스트로브 라이트(strobe light), 팔로우-스팟 라이트(follow-spot light), 또는 월-워셔 라이트(wall-washer light): 그룹으로부터 선택된 하나이다.
다른 실시예에서, 발광 디바이스는 광원, 광 입력 커플러, 필름 기반 라이트가이드를 포함하고 발광 디바이스는 빌딩 마운티드 사인(building mounted sign), 프리스탠딩 사인(freestanding sign), 인테리어 사인(interior sign), 월 사인(wall sign), 페이서 사인(fascia sign), 어닝 사인(awning sign), 프로젝팅 사인(projecting sign), 사인 밴드(sign band), 루프 사인(roof sign), 패러핏 사인(parapet sign), 윈도우 사인(window sign), 캐노피 사인(canopy sign), 파일런 사인(pylon sign), 조인트 테넌트 사인(joint tenant sign), 모뉴먼트 사인(monument sign), 폴 사인(pole sign), 하이-라이즈 폴 사인(high-rise pole sign), 디렉셔널 사인(directional sign), 일렉트로닉 메시지 센터 사인( electronic message center sign), 비디오 사인(video sign), 일렉트로닉 사인( electronic sign), 빌리보드(billboard), 일렉트로닉 빌리보드(electronic billboard), 인테리어 디렉셔널 사인(interior directional sign), 인테리어 디렉토리 사인(interior directory sign), 인테리어 레귤러토리 사인(interior regulatory sign), 인테리어 몰 사인(interior mall sign), 및 인테리어 포인트-오브-퍼쳐스 사인(interior point-of-purchase sign) : 그룹으로부터 선택된 하나이다.
쉬트들은 조사되는 표지판들, 그래픽들, 그리고 다른 디스플레이들에서 활용을 위해 또한 크게 유용하다. 예를 들어, 필름은 벽이나 또는 윈도우 외관에 상당한 변화없이 벽들 또는 윈도우들 위에 놓여질 수 있다. 그러나 표지판(sign)이 조사될때, 필름 라이트가이드안으로 에칭(etch)되는 이미지는 볼 수 있게 될 것이다.본 발명은 절연처리(insulation)로서 어떤 식료품 가게 냉장고의 앞에 있는 필름들로 광을 결합하기 위해 또한 유용할 수 있다. 하키 링크들에서의 빙상에서와 같은 제한된 공간에서 라이트닝 응용들(lighting application)은 또한 플라스틱 필름 라이트닝을 필요로 할 수 있다. 광원(들)이 활성화되었을때 볼 수 있게 되는 광 방출 면적(들)을 갖는 쉬트(sheet)는 그것의 외관에 상당한 변화없이 벽 또는 윈도우에 설치(install)될 수 있기 때문에, 통상 디스플레이들이 심미적으로 받아들여질 수 없는(예, 윈도우들 위에) 면적들에 디스플레이들을 위치시키는 것을 본 발명은 허용한다. 쉬트들은 공간 고려사항들이 다른 무엇보다 중요한 상황들, 예, 스케이팅 링크들의 빙상내에 라이트닝(lighting)이(본 발명과 함께 활용될 수 있는 다른 특징부들 및 응용들을 또한 서술하는 미국 특허 7,237,396에서 논의된) 요망될 때, 또한 사용될 수 있다. 쉬트들의 유연성은 기후 억제(climate containment)를 위해 때때로 사용되는 커튼(curtain)들,예, 냉장고들의 내부 온도들을 더 잘 유지하기 위해서 식료품 가게 냉장고들의 앞단들에서 때때로 사용되는 필름 커튼들, 대신에 그것들이 사용되는 것을 허용한다. 쉬트들의 유연성(flexibility)은 또한 움직이는 디스플레이들에서, 예 미풍(breeze)에 움직일 수 있는 발광 깃발(light emitting flag)들에서, 사용을 또한 허용한다.
광 입력/출력 커플러를 제조하는 방법(METHOD OF MANUFACTURING LIGHT INPUT/OUTPUT COUPLER)
일 실시예에서, 라이트가이드 및 광 입력 또는 출력 커플러는 결합 라이트가이드들에 대응하는 필름의 세그먼트들을 생성하고 복수의 세그먼트들이 중첩하도록 세그먼트들을 변형하고 구부림으로써 광 투과 필름으로부터 형성된다. 추가 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 입력 표면들은 적어도 하나의 굽힘 또는 접힘을 생성하기 위해 결합 라이트가이드들의 변형에 의해 종합적 광 입력을 생성하도록 배열된다.
또 다른 실시예에서, 라이트가이드 및 결합 라이트가이드들의 어레이에서의 각각의 결합 라이트가이드에 연속해서 결합된 라이트가이드 영역을 가진 광 투과 필름을 포함한 광 입력 커플러를 제조하는 방법으로서, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이는 제 1 선형 접힘 영역 및 제 2 선형 접힘 영역을 포함하는, 상기 광 입력 커플러를 제조하는 방법은: (a) 제 1 선형 접힘 영역 및 제 1 선형 접힘 영역에서의 광 투과 필름 표면에 수직인 방향에서의 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역 사이의 거리를 증가시키는 단계; (b) 제 1 선형 접힘 영역 및 제 1 선형 접힘 영역에 실질적으로 수직이고 제 1 선형 접힘 영역에서의 광 투과 필름 표면에 평행인 방향에서의 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역 사이의 거리를 감소시키는 단계; (c) 제 1 선형 접힘 영역 및 제 1 선형 접힘 영역에 실질적으로 평행하고 제 1 선형 접힘 영역에서의 광 투과 필름 표면에 평행하는 방향에서의 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역 사이의 거리를 증가시키는 단계; (d) 제 1 선형 접힘 영역 및 제 1 선형 접힘 영역에서의 광 투과 필름 표면에 수직인 방향에서의 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역 사이의 거리를 감소시키는 단계를 포함하여, 결합 라이트가이트들이 구부려지고, 실질적으로 하나 위에 또 다른 것 위에 배치되며, 서로에 실질적으로 평행하게 정렬된다. 이들 단계들((a), (b), (c), 및 (d))은 알파벳 순서로 발생할 필요는 없으며, 선형 접힘 영역들은 실질적으로 평행할 수 있다.
일 실시예에서, 어셈블리 방법은 결합 라이트가이드들이 순서대로 배열되도록 상대적인 방향들에서 결합 라이트가이드들(세그먼트들)의 어레이의 제 1 및 제 2 선형 접힘 영역들을 변환하는 단계를 포함하며; 순차적 배열 및 복수의 결합 라이트가이드들은 곡선의 굽힘을 포함한다. 결합 라이트가이드들은 중첩할 수 있으며, 결합 라이트가이드들의 수집을 생성하기 위해 서로에 대해 정렬될 수 있다. 또한, 결합의 수집의 제 1 선형 접힘 영역은 굽혀지고, 곡선을 이루거나 또는 접혀지고, 붙혀지고, 클램핑되고, 절단될 수 있으며, 또는 그렇지 않다면 표면 영역이 광원으로부터의 광을 결합 라이트가이드들로 수신 및 송신하기에 적합한 광 입력 표면을 생성하도록 변경될 수 있다. 선형 접힘 영역들은 결합 라이트가이드들이 적어도 하나의 방향으로 굽혀진 후 접힘을 포함하는 광 투과 필름의 영역들이다. 선형 접힘 영역들은 적어도 결합 라이트가이드의 적어도 하나의 굽힘을 적어도 포함하는 폭을 가지며, 상대적 위치 유지 엘리먼트에 물리적으로, 광학적으로, 또는 기계적으로 결합된 필름의 영역을 더 포함할 수 있다. 선형 접힘 영역들은 영역 내에서의 필름의 표면과 실질적으로 동일-평면이며, 선형 접힘 영역들은 폭 방향보다 실질적으로 큰 길이 방향을 가져, 선형 접힘 영역들이 필름의 평면과 평행하는 길이 방향에서 배향의 방향을 가진다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 어레이는 제 1 선형 접힘 영역에 대해 0도보다 크고 90도보다 작은 각도로 배향된다.
여기에 사용된 바와 같이, 제 1 선형 접힘 영역 또는 제 2 선형 접힘 영역은 결합 라이트가이드들의 입력 또는 출력 단부 가까이에 배치되거나 또는 이를 포함할 수 있다. 디바이스가 광을 수집하기 위해 사용되는 실시예들에서, 입력 단부는 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 또는 라이트가이드 가까이에 있을 수 있으며, 출력 단부는 결합 라이트가이드들이 라이트가이드 또는 라이트가이드 영역으로부터 수신된 광을 광전지 셀로 광을 향하게 하도록 배치되는 발광 표면으로 결합하는 경우에서와 같이, 결합 라이트가이드들의 발광 에지들 가까이에 있을 수 있다. 여기에 개시된 실시예들 및 구성들에서, 제 1 선형 접힘 영역 또는 제 2 선형 접힘 영역은 광 진행의 방향이 실질적으로 역전되는 구성들에 대한 추가 실시예들을 생성하기 위해 뒤바뀔 수 있다.
일 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 어레이는 제 1 선형 접힘 영역 및 제 2 선형 접힘 영역을 가지며, 광 입력 커플러를 제조하는 방법은 제 1 및 제 2 선형 접힘 영역들 내에서 결합 라이트가이드들의 상대적인 위치를 실질적으로 유지하면서 중첩을 생성하고 구부리는 변형 단계들을 포함한다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 상대적인 위치를 유지하는 것은 순서화된 굽힘 및 정렬을 보조하며, 결합 라이트가이드들의 순서화되지 않거나 또는 뒤얽힌 정렬을 생성하지 않고 결합 라이트가이드들이 접힘 및 중첩하도록 허용할 수 있다. 이것은 특히 매우 얇은 필름들 또는 결합 라이트가이드들 및/또는 매우 좁은 결합 광 스트립(strip) 폭들을 위해, 요구된 볼륨(volume)을 감소시키며, 어셈블리(assembly) 및 정렬을 상당히 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 라이트가이드 및 라이트가이드 영역을 가진 광 투과 필름을 포함한 광 입력 커플러를 제조하는 방법에 대한 전술한 단계들은 적어도 단계들((a) 및 (b)) 중 적어도 하나가 실질적으로 동시에 발생하고; 단계들((c) 및 (d))가 실질적으로 동시에 발생하며; 단계들((c) 및 (d))가 단계들((a) 및 (b))에 이어 발생하도록 수행된다. 또 다른 실시예에서, 라이트가이드 및 라이트가이드 영역을 가진 광 투과 필름을 포함한 광 입력 커플러를 제조하는 방법에 대한 전술한 단계들은 단계들((a), (b), 및 (c))이 실질적으로 동시에 발생하도록 수행된다. 결합 라이트 가이드들의 제 1 선형 접힘 영역 및 제 2 선형 접힘 영역의 상대적 변형은 선형 접힘 영역을 고정적으로 유지하고 다른 선형 접힘 영역을 변형함으로써 달성될 수 있다. 추가 실시예에서, 제 1 접힘 영역에 배치된 상대적 위치 유지 엘리먼트들은 제 2 선형 접힘 영역에서의 제 2 상대적 위치 유지 엘리먼트가 변형되는 동안 실질적으로 고정인 채로 있다. 변형은 하나 이상의 평면들 내에서 아크-형(arc-like) 패턴으로, 또는 x, y, 또는 z 축에 평행인 방향으로 또는 x, y, 또는 z 축에 대하여 비스듬히 발생할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전술한 단계들은 제 1 선형 접힘 영역에 평행하는 방향에서 서로에 대한 제 1 선형 접힘 영역 내의 결합 라이트가이드들의 어레이의 상대적 위치를 실질적으로 유지하고, 제 1 선형 접힘 영역에 평행하는 방향에서 서로에 대한 제 2 선형 접힘 영역 내에서의 결합 라이트가이드들의 어레이의 상대적 위치를 실질적으로 유지하는 동안 수행된다.
추가 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 1 선형 접힘 영역 및 제 2 선형 접힘 영역 간의 거리는 적어도 제 1 선형 접힘 영역에 실질적으로 평행하는 방향에서 결합 라이트가이드들의 어레이의 총 폭(Wt)인, 거리(D) 만큼 증가된다.
또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 어레이는 제 1 선형 접힘 영역에 평행인 방향에서 실질적으로 동일한 폭(Ws)을 갖는 결합 라이트가이드들의 수(N)을 포함하며, D=N×Ws이다.
상대적 위치 유지 엘리먼트
일 실시예에서, 적어도 하나의 상대적 위치 유지 엘리먼트는 제 1 선형 접힘 영역, 제 2 선형 접힘 영역 또는 제 1 및 제 2 선형 접힘 영역들 둘 모두의 영역에 결합 라이트가이드들의 상대적 위치를 실질적으로 유지한다. 일 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 1 선형 접힘 영역에 인접하여 배치되어, 결합 라이트가이드와의 상대적 위치 유지 엘리먼트의 조합은 결합 라이트가이드들의 중첩 수집을 생성하기 위한 제 2 선형 접힘 영역에 대한 제 1 선형 접힘 영역의 병진 움직임들 및 결합 라이트가이드들에서의 굽힘들 동안 제 1 선형 접힘 영역 내의 결합 라이트가이드들의 상대적 위치를 실질적으로 유지하기 위해 충분한 안정성 또는 강직성을 제공한다. 상대적 위치 유지 엘리먼트는 부착되고, 클램핑되고, 접촉하여 배치되고, 선형 접힘 영역에 대하여 배치되거나 또는 선형 접힘 영역 및 라이트가이드 영역 사이에 배치될 수 있다. 상대적 위치 유지 엘리먼트는 적어도 병진 단계들 중 하나 동안 결합 라이트가이드들, 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역 또는 필름의 표면에 대하여 부착되거나 또는 유지되는 고분자 또는 금속 성분일 수 있다. 일 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 결합 라이트가이드들의 제 1 선형 접힘 영역, 제 2 선형 접힘 영역, 또는 제 1 및 제 2 선형 접힘 영역들 둘 모두의 가까이에 있는 필름의 어느 하나의 측면에 부착된 평면형 또는 톱니형(saw-tooth-like) 톱날들을 가진 고분자 스트립이다. 톱니형 톱날들을 사용함으로써, 톱날은 각진(angled) 가이드들을 제공함으로써 굽힘들을 촉진시키거나 또는 가능하게 할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 제 1 선형 접힘 영역에 평행하는 클램프들에 평행하는 방향에서 상대적 위치에 결합 라이트가이드들을 유지하고 서로에 대한 클램프들의 위치를 병진하는 제 1 클램프 및 제 2 클램프를 갖는 기계 디바이스이므로, 제 1 선형 접힘 영역 및 제 2 선형 접힘 영역은 중첩하는 결합 라이트가이드들을 생성하기 위해 서로에 대해 병진되고 결합 라이트가이드들에서 구부러진다. 또 다른 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 제 1 선형 접힘 영역, 제 2 선형 접힘 영역, 또는 제 1 및 제 2 선형 접힘 영역들 둘 모두에 결합 라이트가이드들의 상대적 위치를 유지하고, 그것들을 적어도 하나의 방향으로 병진시키기 위해 결합 라이트가이드들의 단부에 힘을 가하기 위한 메커니즘을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 적어도 하나의 결합 라이트가이드를 구부릴 때 힘을 재분배하는 각진 톱날 또는 영역들을 포함하거나, 또는 적어도 하나의 결합 라이트가이드가 구부려지거나 또는 접혀진 후 힘의 균등한 재분배를 유지한다. 또 다른 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 코너(corner) 포인트로부터 실질적으로 각진 가이드의 길이까지 하나 이상의 결합 라이트가이드들을 구부리고 당기는 것으로부터 힘을 재분배한다. 또 다른 실시예에서, 각진 가이드의 에지는 둥글게 된다.
또 다른 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 구부리는 동작 동안 구부리는 것으로부터 힘을 재분배하고, 결합 라이트가이드들의 낮은 프로파일(두께 방향에서 짧은 치수)을 유지하도록 요구된 힘을 유지하기 위해 저항을 제공한다. 일 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 하나 이상의 표면 릴리프(relief) 특징부들이 접는 동작 동안 및/또는 발광 디바이스의 사용시 라이트가이드의 영역과 물리적으로 접촉하는 영역, 커버, 또는 저 접촉 영역 물질로서 동작하는 표면 릴리프 영역들, 물질, 또는 저 접촉 면적 영역을 포함한다. 일 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트 상에서의 저 접촉 면적 표면 릴리프 특징부들은 결합 라이트가이드들, 라이트가이드, 광 혼합 영역, 라이트가이드 영역, 또는 광 방출 영역으로부터 광의 분리를 감소시킨다.
또한, 추가 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 열 진행 엘리먼트이다. 일 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 LED 광원에 열적으로 결합되는 각진 가이드들 또는 톱날을 가진 알루미늄 성분이다.
추가 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 어레이의 입력 단부들 및 출력 단부들은 각각 전술한 단계들((a), (b), (c), 및 (d)) 동안 상대적 위치 유지 엘리먼트들과 물리적으로 접촉하여 배치된다.
일 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 1 선형 접힘 영역에 가까운 곳에 배치된 상대적 위치 유지 엘리먼트는 실질적으로 선형적이고 제 1 선형 접힘 영역에 평행하는 광 투과 필름에 평행인 평면에서의 입력 단면 에지를 가지며, 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역에서의 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역에 가까운 곳에 배치된 상대적 위치 유지 엘리먼트는 실질적으로 선형적이고 선형 접힘 영역에 평행한 제 2 선형 접힘 영역에서의 광 투과 필름에 평행하는 평면에서의 단면 에지를 갖는다.
또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 1 선형 접힘 영역에 가까운 곳에 배치된 상대적 위치 유지 엘리먼트의 단면 에지는 단계들((a), (b), (c), 및 (d)) 동안 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역에 가까운 곳에 배치된 상대적 위치 유지 엘리먼트의 단면 에지에 실질적으로 평행한 채로 있다.
추가 실시예에서, 제 1 선형 접힘 영역에 가까운 곳에 배치된 상대적 위치 유지 엘리먼트는 적어도 하나의 결합 라이트가이드에 대한 제 1 선형 접힘 영역에 10도보다 큰 각도로 배향된 실질적으로 선형 섹션을 포함하는 제 1 선형 접힘 영역에 가까운 곳에 배치된 광 투과 필름 표면에 평행하는 평면에서의 단면 에지를 가진다. 추가 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 결합 라이트가이드들의 선형 접힘 영역에 대해 실질적으로 45도로 배향된 톱니형 톱날을 가진다.
일 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트의 단면 에지는 적어도 하나의 결합 라이트가이드의 굽힘을 가이드하기 위해 가이딩 에지(guiding edge)를 형성한다. 또 다른 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트는 상대적 위치 유지 엘리먼트(또는 톱날 또는 각진 확장된 영역)는 결합 라이트가이드 상에서 응력(stress)을 절단시키고, 깨뜨리거나, 또는 유도할 수 있는 국소화된 응력을 위한 좁은 영역을 절단시키거나 또는 제공하지 않도록, 상대적 위치 유지 엘리먼트 주변에 또는 그 가까이에서 접혀지는 결합 라이트가이드보다 더 두껍다. 또 다른 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트 또는 컴포넌트(각진 톱날과 같은) 두께 대 접혀지는 동안 또는 그 후에 접촉하는 결합 라이트가이드(들)의 평균 두께의 비는 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 및 25의 그룹으로부터 선택된 것보다 크다. 일 실시예에서, 접히는 동안 또는 그 후 결합 라이트가이드(들)과 접촉하는 상대적 위치 유지 엘리먼트(또는 그 컴포넌트)는 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 및 1 밀리미터의 그룹으로부터 선택된 것보다 크다.
또 다른 실시예에서, 전술한 방법은 실질적으로 광 투과 필름 표면에 직교하는 하나의 평면에서 종료하는 결합 라이트가이드들의 입력 에지들의 어레이를 제공하기 위해 중첩하는 결합 라이트가이드들을 통해 절단하는 단계를 더 포함한다. 결합 라이트가이드들은 필름에서 슬릿(slit)들을 형성하기 위해 필름을 라인들로 절단함으로써 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전술한 제조 방법은 광 투과 필름 내에서 실질적으로 평행하는 선들을 절단함으로써 광 투과 필름에서의 결합 라이트가이드들의 어레이를 형성하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 슬릿들은 실질적으로 평행하며, 동일하게 이격된다. 또 다른 실시예에서, 슬릿들은 실질적으로 평행하지 않거나 또는 일정하지 않은 분리들을 가진다.
또 다른 실시예에서, 전술한 방법은 그것들을 함께 클램핑하는 것, 결합 라이트가이드들의 중첩하는 어레이의 하나 이상의 표면들 주위에 벽들 또는 하우징을 배치함으로써 움직임을 제한하는 것, 및 하나 이상의 표면들에 또는 그것들을 함께 부착하는 것의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 의해 고정된 상대적 위치에 결합 라이트가이드들의 중첩하는 어레이를 유지하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 실시예에서, 라이트가이드 및 결합 라이트가이드들의 어레이에서 각각의 결합 라이트가이드에 연속하여 결합된 라이트가이드 영역을 가진 광 투과 필름을 포함한 광 입력 커플러를 제조하는 방법으로서, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이는 제 1 선형 접힘 영역 및 제 1 접힘 영역에 실질적으로 평행하는 제 2 선형 접힘 영역을 포함하는, 상기 라이트라이드 및 상기 광 입력 커플러를 제조하는 방법은: (a) 제 1 방향에서 광 투과 필름의 적어도 두 개의 영역들을 물리적으로 분리함으로써 광 투과 필름에서의 라이트가이드 영역에 물리적으로 결합된 결합 라이트가이드들의 어레이를 형성하는 단계; (b) 제 1 선형 접힘 영역 및 제 1 선형 접힘 영역에서의 광 투과 필름 표면에 수직인 방향으로 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역 간의 거리를 증가시키는 단계; (c) 제 1 선형 접힘 영역 및 제 1 선형 접힘 영역에 실질적으로 수직이고 제 1 선형 접힘 영역에서의 광 투과 필름 표면에 평행하는 방향으로 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역 간의 거리를 감소시키는 단계; (d) 제 1 선형 접힘 영역 및 제 1 선형 접힘 영역에 실질적으로 평행하고 제 1 선형 접힘 영역에서의 광 투과 필름 표면에 평행하는 방향으로 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역 간의 거리를 증가시키는 단계; 및 (e) 제 1 선형 접힘 영역 및 제 1 선형 접힘 영역에서의 광 투과 필름 표면에 수직인 방향으로 결합 라이트가이드들의 어레이의 제 2 선형 접힘 영역 간의 거리를 감소시키는 단계를 포함하여; 결합 라이트가이드들은 구부러지고, 실질적으로 하나가 또 다른 것 위에 배치되며, 서로에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다.
또 다른 실시예에서, 라이트가이드 및 결합 라이트가이드들의 어레이에서의 각각의 결합 라이트가이드에 광학적으로 및 물리적으로 결합된 라이트가이드 영역을 가진 광 투과 필름을 포함한 광 입력 커플러를 제조하는 방법으로서, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이는 제 1 접힘 영역 및 제 2 접힘 영역을 포함하는, 상기 라이트가이드 및 상기 광 입력 커플러를 제조하는 방법은: (a) 제 1 접힘 영역에서의 필름 표면에 평행인 평면에서 서로를 향해 이동하도록, 제 1 접힘 영역에서의 필름 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 서로로부터 떨어져 제 1 접힘 영역 및 제 2 접힘 영역을 병진시키는 단계; (b) 결합 라이트가이드들이 구부러지고 실질적으로 하나가 또 다른 것 위에 배치되도록, 제 1 접힘 영역 및 제 2 접힘 영역이 제 1 접힘 영역에서의 필름 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 서로를 향해 이동하도록, 제 1 접힘 영역 및 제 2 접힘 영역을 제 1 접힘 영역에 평행인 방향에서 서로 떨어져 병진시키는 단계를 포함한다.
응력 유도 산란(STRESS INDUCED SCATTERING)
필름-기반 결합 라이트가이드의 굽힘 또는 접힘은 그것이 영역에 가까운 라이트가이드를 빠져나오도록, 하나의 방향으로 산란될 결합 라이트가이드 내의 광의 부분을 야기하는 영역에서 응력 유도 산란을 초래할 수 있다. 응력 유도 산란은 응력 크래킹(stress cracking), 백화(stress whitening), 전단 밴드들(shear bands), 응력 크래킹(stress cracking), 또는 응력으로 인해 산란 영역을 야기하는 다른 가시적 물질 변형의 유형일 수 있다.
응력 균열, 백화, 전단 밴드들, 및 응력 크래킹과 같은, 응력 유도 변형들이 ASM 인터내셔널 (2003)의 "플라스틱들의 특성화 및 파손 분석(Characterization and failure analysis of plastics)"에 설명된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 응력 크래킹은 국부화된 응력이 지나친 국부화된 스트레인(strain)을 낳을때 발생하는 국부화된 파손(failure)이다. 이 국부화된 파손은 로컬 면적 전체에 걸쳐 빠르게 확산되어 마이크로크랙(microcrack)의 형성으로 귀결된다. 잘 부러지는 물질들(brittle materials)은 백화(stress whitening)인 더 응력 크래킹이 되는 경향이 있다. 백화는 응력에 의해 투명 또는 반투명 폴리머들에 클라우디(cloudy),포기(foggy), 또는 백색으로 된 외관을 낳는 매우 다양한 미세한 현상을 설명하는 일반 용어이다. 클라우디 외관은 폴리머 굴절률 또는 에어 보이드(air void)의 생성에 의한 국부화된 변형의 결과이다. 그리하여, 송신된 광은 산란된다. 광의 파장에 근사하거나 광의 파장보다 큰 치수의 마이크로보이드(microvoid) 클러스터들(clusters)이 백화의 주요한 원인인 것으로 생각된다. 마이크로보이드들은 필러들(fillers) 또는 파이버들(fibers)들의 박리(delamination)에 기인할 수 있거나, 또는 그것들은 고무 입자들 또는 다른 충격 보강제들(impact modifiers)과 같은, 오클루젼들(occlusions) 주위의 국부화된 파손일 수 있다. 또한, 전단 밴드들은 전단 플레인들(shear planes)을 따라 이상적으로 진행하는 미세한 국부화된 변형 부위들이다. 크레이즈들(crazes)과 같이, 전단-변형 밴드들, 또는 미끄럼 선들(slip lines)은 전통적으로 연성 아몰퍼스 폴리머들(ductile amorphous polymers)의 비가역 인장(tensile) 변형의 메커니즘인 것으로 생각된다. 거의 예외없이, 압축 응력(compressive-stress) 상태는 폴리머들에 전단 변형을 야기할 것이다. 일정한(monotonic) 인장 로딩 하에서, 폴리카보네이트는 전단 밴딩에 의해 변형되는 것으로 알려진다. 응력 크레이징은 인가된 응력의 방향으로 보통 배향되는, 플라스틱 마이크로피브릴들(microfibrils)에 의하여 지속되는 마이크로크랙이다. 크레이즈의 폭은 대략 1 내지 2 마이크론이고, 그것은 그것의 다른 불균일 성분들(heterogeneities)과의 상호작용에 따라, 길이에 있어서 수 밀리미터로 늘어날 수 있다. 팽창함에 따라, 크레이즈들은 응력 필드의 인가된 인장 컴포넌트에 대해 수직으로 늘어난다.
일 실시예에서, 굽힘 또는 접힘에 의해 유도된 하나 이상의 결합 라이트가이드들에서의 응력 유도 산란은 고온에서 결합 라이트가이드들을 구부리거나 또는 접음으로써 감소된다. 또 다른 실시예에서, 굽힘 또는 접힘에 의해 유도된 하나 이상의 결합 라이트가이드들에서의 응력 유도 산란은 유리 전이 온도(glass transition temperature), ASTM D1525 Vicat 연화 온도(softening temperature), 유리 전이 온도보다 10도 낮은 온도, 및 용융 온도(melt temperature)보다 높거나 또는 같은 온도의 그룹으로부터 선택된 것보다 높은 온도에 하나 이상의 결합 라이트가이드들 또는 결합 라이트가이드들의 영역들을 둠으로써 굽히거나 또는 접혀진 후 감소된다.
구부리는 동안 가열되는 결합 라이트가이드들
일 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 섭씨 30도 이상의 온도로 가열되는 동안 구부러지거나 또는 접혀진다. 일 실시예에서, 섭씨 30도 미만의 제 1 온도에서 구부려지거나 또는 접혀질 때, 응력 유도 산란을 초래하는 적어도 하나의 물질을 포함한 결합 라이트가이드들은 섭씨 30도 이상의 온도로 가열되며, 실질적으로 응력 유도 산란이 없는 구부려지거나 또는 접혀진 영역들을 생성하기 위해 구부려지거나 또는 접혀진다. 광 입력 커플러로부터의 광을 갖고 조사될 때, 실질적으로 응력 유도 산란이 없는 결합 라이트가이드는 결합 라이트가이드에서의 광의 응력 유도 산란으로 인해 구부려지고, 접혀지거나 또는 응력 영역에서의 라이트가이드 중에서 결합 라이트가이드 내에서 진행하는 광의 1% 이상을 산란시키지 않는다. 결합 라이트가이드가 3.048 미터들의 거리에서 20도 미만으로 콜리메이팅된 할로겐(halogen) 광원으로부터의 표면에 대해 통상적인 결합 라이트가이드에 입사된 광에 대해 5도 벗어난 축에서의 눈에 의한 송신시에 보여질 때, 실질적으로 응력 유도 산란이 없는 결합 라이트가이드는 구부려지고, 접혀지거나 또는 응력 영역의 면적에서 눈에 의해 볼 수 있는 유도 영역들을 가지지 않는다.
일 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 굽힘 또는 접힘은 실온 이상, 섭씨 27도 이상, 섭씨 30도 이상, 섭씨 40도 이상, 섭씨 50도 이상, 섭씨 60도 이상, 코어 물질의 유리 전이 온도 이상, 클래딩 물질의 유리 전이 온도 이상, 코어 물질의 ASTM D1525 Vicat 연화 온도 이상, 클래딩 물질의 ASTM D1525 Vicat 연화 온도 이상, 및 결합 라이트가이드 필름 또는 필름 합성물의 ASTM D1525 Vicat 연화 온도 이상의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 온도에서 발생한다.
접힘 영역들을 가진 결합 라이트가이드
일 실시예에서, 라이트가이드는 실질적으로 중첩하는 접힘 라인들 및 반사 에지에 의해 정의된 접힘 영역들을 포함한 결합 라이트가이드를 포함하여, 광 입력 에지들의 수집이 광 입력 표면을 형성한다. 추가 실시예에서, 하나 이상의 접힘 영역들은, 반사 에지에서의 결합 라이트가이드 또는 외부 에지(광원으로부터 먼 쪽의 에지와 같은)에서의 라이트 가이드 영역을 벗어나지 않도록, 임계보다 작은 각도로 필름의 광 입력 에지에서의 광원 입력으로부터의 광의 부분의 방향을 바꾸도록 배치된 제 1 반사 표면 에지를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 접힘 영역들은, 반사 에지에서의 결합 라이트가이드를 벗어나지 않도록, 필름의 광 입력 에지로부터의 광 입력의 부분을 비스듬하게 방향 전환하도록 배치된 제 2 반사 표면 에지를 포함한다. 추가 실시예에서, 제 1 및 제 2 반사 표면 에지들은 광원으로부터 광의 부분을 실질적으로 콜리메이팅한다. 또 다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 반사 표면 에지들은 포물선 형상을 가진다.
반사 표면 에지는 절단, 스탬핑(stamping) 또는 다른 에지 형성 기술을 통해 형성된 필름의 에지일 수 있으며, 반사 특성들은 내부 전반사(total internal reflection) 또는 도포된 코팅(반사 잉크 코팅 또는 스퍼터(sputter) 코팅된 알루미늄 코팅과 같은)으로 인한 것일 수 있다. 반사 표면 에지는 선형, 포물선, 각진, 아치형, 작은 면이 있거나 또는 광 입력 에지로부터 수신된 광의 각진 반사를 제어하도록 설계된 다른 형상일 수 있다. 제 1 및 제 2 반사 표면 에지들은 원하는 광학 기능들을 달성하기 위해 상이한 형상들 또는 배향들을 가질 수 있다. 반사 표면 에지는 광을 임계 각도보다 작은 각들로 방향 전환하고, 광을 콜리메이팅하거나, 또는 광속을 공간, 또는 각 휘도, 색, 또는 광 출력 균일성을 향상시키기 위해 특정 영역으로 방향 전환하도록 작용할 수 있다.
일 실시예에서, 반사 에지는 내부 전반사에 의해 광원으로부터의 광의 제 1 부분을 라이트가이드 영역으로 향하게 하기 위해 각지고, 곡선이거나 또는 작은 면이 있다. 추가 실시예에서, 반사 에지는 반사 코팅을 포함한다.
일 실시예에서, 접힘 라인은 각지거나 또는 곡선을 이루므로, 접힘 영역들은 서로에 대해 비스듬하게, 광 입력 커플러, 라이트가이드 영역, 또는 광 입력 표면의 하나 이상의 에지들에 대해 비스듬하게, 및 각도가 0도보다 크고 180도보다 작은 광원의 광학 축에 대해 비스듬하게의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
반사 에지들 또는 반사 표면 에지들과 같은, 필름-기반 라이트가이드의 하나 이상의 영역들 또는 에지들은 스택되고 코팅될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 라이트가이드는 스퍼터 코팅(sputter coating), 증기 증착(vapor deposition), 또는 다른 기술들을 사용하여 반사 에지들을 코팅하도록 스택될 수 있다. 유사하게는, 반사 표면 에지들은 접혀지고 반사 물질로 코팅될 수 있다. 스페이서(spacer)들, 보호 필름들 또는 층들 또는 물질들은 필름들 또는 에지들을 분리하기 위해 사용될 수 있다.
접힘 영역들을 가진 라이트가이드는 결합 라이트가이드들을 절단 및 접기 위한 요구를 감소시키거나 또는 제거할 수 있다. 단일 필름으로부터 절단되는 광원으로부터 입사된 광을 위한 콜리메이팅 표면들과 같이 반사 표면 에지들을 형성함으로써, 광은 광이 각진 에지에서의 라이트가이드의 밖으로(예를 들면, 라이트가이드 영역에 가장 가까운 광원들로부터) 벗어나지 않도록 방향 전환될 수 있으며, 광원으로부터의 광은 반대 에지(임계 각도보다 작은 각도에서의 라이트가이드 영역의 반대 에지 상에 입사된 라이트가이드에 가장 가까운 LED들로부터의 광과 같은)에서의 라이트가이드의 밖에서 결합되지 않는다. 추가 실시예에서, 제 1 및 제 2 반사 표면 에지들의 형상은 라이트가이드 영역 또는 발광 영역에 가장 가까운 광원으로부터 라이트가이드 영역 또는 광 방출 영역으로부터 가장 먼 접힘 영역을 향해 변화한다. 일 실시예에서, 라이트가이드 영역 또는 광 방출 영역으로부터 가장 먼 광원은 반사 에지에 의해 형성된 제 2 반사 표면 에지를 가지며, 제 1 반사 표면 에지는 광원으로부터의 광이 반사 에지로부터 반사하지 않고 라이트가이드 영역 또는 광 방출 영역에 도달하도록 허용하도록 각이 진다. 추가 실시예에서, 제 2 반사 표면 에지들은 라이트가이드 영역 또는 광 방출 영역(접혀지지 않은 레이아웃에서)으로부터 떨어진 방향으로 입사된 광원으로부터의 광을 임계각보다 큰 각으로 반사 에지를 향해 방향 전환하며, 제 1 반사 표면 에지들은 라이트가이드 영역 또는 광 방출 영역을 향하는 방향으로 입사된 광원으로부터의 광을 임계각보다 큰 각도로 반사 에지를 향해 방향 전환하거나 또는 광원으로부터의 광이 반사 에지로부터 반사하지 않고 라이트가이드 영역 또는 광 방출 영역을 향해 직접 진행하도록 허용한다.
일 실시예에서, 접힘 영역들을 가진 결합 라이트가이드를 포함한 광 입력 커플러를 가진 필름-기반 라이트가이드는 접힘 라인들을 따라 라이트가이드 필름을 접고 제 1 광 입력 에지에서 접힘 영역들을 중첩함으로써 형성된다. 일 실시예에서, 필름-기반 라이트가이드는 절단 이전에 접혀진다. 절단 이전에 접힘으로써, 내부 층들의 에지들은 예를 들면, 기계적으로 절단할 때 향상된 표면 품질들을 가질 것이다. 추가 실시예에서, 필름-기반 라이트가이드는 접힘 이전에 절단된다. 접힘 이전에 절단함으로써, 다수의 라이트가이드 필름들은 요구된 절단들의 수를 감소시키기 위해 함께 스택될 수 있다. 부가적으로, 접힘 이전에 절단함으로써, 제 1 및 제 2 반사 표면들은 상이한 개개의 형상들을 가질 수 있으며, 반사 에지는 각지거나 또는 곡선을 이룰 수 있다.
추가 실시예에서, 다수의 필름 라이트가이드들은 스택되거나 또는 광 입력 커플러 영역에서 하나를 또 다른 것 위에 배치되며, 접힘 영역들(또는 복수의 결합 라이트가이드들)은 섞여 있거나 또는 교대로 있다. 예를 들면, 두 개의 필름-기반 라이트가이드들은 서로에 대해 스택될 수 있으며, 접힘 영역들은 기계적 필름 폴더(제지업에 사용되는 접힘 기계들과 같은)에 의해 양쪽 라이트가이드들 모두에서 동시에 접혀질 수 있다. 이것은 접히는 단계들의 수를 감소시킬 수 있으며, 다수의 라이트가이드들이 단일 광 입력 커플러 또는 광원에 의해 조사되도록 허용한다. 또한, 라이트가이드들을 인터리빙(interleaving)하는 것은 각각의 라이트가이드 내의 광 추출 특징부들(위치, 크기, 깊이 등)이 상이하고 독립적으로 제어될 수 있기 때문에 균일성을 증가시킬 수 있다. 부가적으로, 상기 라이트가이드 영역 또는 광 방출 영역들이 중첩하지 않거나 또는 단지 부분적으로 중첩하는 다수의 라이트가이드들은 단일 광 입력 커플러에 의해 조사될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 라이트가이드들을 함께 접음으로써, 전화기에서의 디스플레이 및 후면발광 키패드(backlit keypad), 컴퓨터에서의 디스플레이 및 후면발광 키보드, 또는 전자 서적과 같은 휴대용 디바이스에서의 프론트라이트 및 키패드는 동일한 광원 또는 광원 패키지에 의해 조사될 수 있다.
추가 실시예에서, 단일 라이트가이드 필름 내의 두 개의 별개의 광 방출 영역들은 접혀진 광 입력 커플러(또는 복수의 결합 라이트가이드들을 포함한 광 입력 커플러)에 의해 조사된다.
접힘 영역들은 결합 라이트가이드 또는 복수의 결합 라이트가이드들을 포함한 광 입력 커플러에서 사용된 스트립들에 대한 유사한 곡률 반경으로 접혀질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 라이트가이드는 둘 이상의 영역들에 유지되고, 복수의 배선들은 서로를 향해 제공되며, 여기에서 배선들은 교번하는(alternating) 포맷으로 접힘 라인들에 가까운 필름을 접촉하고 필름에 굽힘들을 형성한다. 그 후 접힘 영역들의 입력 에지들 또는 접힘 영역들의 영역들은 함께 유지되거나 또는 접합되어, 배선들은 제거될 수 있고 접힘들은 유지된다. 일 실시예에서, 접힘 라인들을 따르는 접힘들은 그것들이 가시선들을 형성하지 않는다는 점에서 "구겨지지(crease)" 않거나 또는 필름이 접혀지지 않을 때 구겨진다. 또 다른 실시예에서, 서로를 향한 방향들로 이동하는 톱날 또는 판(plate)들은 반대 방향들에서의 교번하는 접힘 라인들을 누르며, 필름에서 "지그-재그(zig-zag)", 아코디언(accordion)-형 또는 벨로우(bellow)-형 접힘들을 생성한다. 복수의 결합 라이트가이드들을 유지하기 위한 유지 디바이스와 같은, 접힘 유지 엘리먼트 또는 하우징은 함께 하우스를 유지하거나, 또는 복수의 접힘 영역들로부터 형성된 결합 라이트가이드를 보호하기 위해 사용될 수 있다. 복수의 결합 라이트가이드들을 위한 하우징 또는 유지 디바이스와 유사하게, 하우징은 광학적으로 결합된 윈도우, 굴절 렌즈들 또는 복수의 결합 라이트가이드들을 위한 하우징, 폴더 또는 유지 디바이스에 사용되는 다른 특징들, 엘리먼트들 또는 특성들을 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 하우징, 폴더, 또는 유지 디바이스는 두 개의 대향하는 부분들 상에서 교번하는 강체 엘리먼트들(rigid elements)을 포함하여, 요소들이 종합될 때, 요소들 사이에 배치된 필름은 결합 라이트가이드 내에 접힘 영역들을 생성하는 벨로우-형 방식으로 접혀진다.
패키징
일 실시예에서, 조명을 제공하기에 적절한 키트(kit)는 광원, 광 입력 커플러, 및 라이트가이드를 포함한다.
롤-업(ROLL-UP) 또는 굴절시킬 수 있는 라이트가이드
일 실시예에서, 유연한 발광 디바이스는 152.4 mm, 76.2 mm, 50.8 mm 및 25.4 mm의 그룹으로부터 선택된 것보다 작은 직경의 튜브로 롤-업(roll-up)될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유연한 발광 디바이스는 하우스 내부의 라이트가이드, 광 방출 영역, 또는 라이트가이드 영역의 부분을 끌어당길 수 있는 스프링(spring) 또는 탄성-기반 테이크 업(elastic-based take-up) 메커니즘을 포함한다. 예를 들면, 디바이스 상에서의 버튼이 안전하고, 보호된 저장장치를 제공하기 위해 눌러질 때, 필름의 광 방출 영역은 원통형 튜브로 집어 넣어질 수 있다.
라미네이션(LAMINATION) 또는 다른 필름들과 함께 사용
일 실시예에서, 라이트가이드, 광 투과 필름, 발광 디바이스 하우징, 열 진행 엘리먼트, 및 발광 디바이스의 컴포넌트의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 반사 필름, 프리즘 필름 반사형 편광기, 저 굴절률 필름, 압력 민감 접착제, 공극들, 광 흡수 필름들, 눈부심 방지 코팅들, 반사 방지 코팅들, 보호 필름, 배리어 필름(barrier film), 및 저 택 접착필름(low tack adhesive film)의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 대해 라미네이트되거나 또는 그것에 인접하여 배치된다.
필름 제작
일 실시예에서, 필름 또는 라이트가이드는 압출 필름(extrudd film), 공압출 필름(co-extruded film), 캐스트 필름(cast film), 용매 캐스트 필름(solvent cast film), UV 캐스트 필름, 압축 필름, 주입 성형 필름(injection molded film), 나이프 코팅 필름(knife coated film), 스핀 코팅 필름(spin coated flim), 및 코팅 필름의 그룹으로부터 선택된 것이다. 일 실시예에서, 하나 이상의 클래딩 층들은 라이트가이드 영역의 하나 또는 둘 모두의 측들 상에서 공압출된다. 또 다른 실시예에서, 결합 층들(tie layers), 접착 촉진 층들, 물질들 또는 표면 변경들은 클래딩 층 및 라이트가이드 층의 표면상에 또는 그 사이에 배치된다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들 또는 그것의 코어 영역들은 필름 형성 프로세스 동안 형성된 것과 같은, 필름의 라이트가이드 영역과 연관되어 있다. 예를 들면, 이격된 간격들로 필름의 영역들을 슬라이스(slice)함으로써 형성된 결합 라이트가이드들은 필름의 라이트가이드 영역으로 이어지는 결합 라이트가이드들을 형성할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 라이트가이드 영역으로 이어지는 결합 라이트가이드들을 가진 필름-기반 라이트가이드는 결합 라이트가이드들 간의 분리들을 가진 결합 라이트가이드 영역들을 갖는 라이트가이드 영역을 포함한 주형(mold)에 물질을 몰딩(molding)시키거나 또는 캐스팅(casting)하는 주입에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들 및 라이트가이드 영역 사이의 영역은 동종이며, 제한 없이, 공극들, 굴절률에서의 경미한 변화들, 형상들 또는 입력-출력 면적들에서의 비연속성들, 및 분자량 또는 물질 조성물들의 경미한 변화들과 같은, 계면 전이(interfacial transition)들이 없다.
또 다른 실시예에서, 라이트가이드 층, 광 투과 층, 클래딩 영역, 접착 영역, 접착 촉진 영역, 또는 내-스크래치 층(scratch resistant layer)의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 필름 또는 라이트가이드의 하나 이상의 표면들 상으로 코팅된다. 또 다른 실시예에서, 라이트가이드 또는 클래딩 영역은 캐리어 필름으로 코팅되고, 캐리어 필름 상으로 압출되거나 또는 그렇지 않으면 캐리어 필름 상에 배치된다. 일 실시예에서, 캐리어 필름은 조작 용이, 보다 적은 정적 문제점들, 종래의 종이 또는 패키징 접힘 장치를 사용하기 위한 능력, 표면 보호(스크래치들, 먼지, 주름들(creases) 등), 절단 동작 동안 라이트가이드의 플랫 에지들을 획득하도록 돕는 것, UV 흡수, 수송 보호, 및 보다 광범위한 장력, 편평도 또는 정렬 조정들을 가진 필름 장치 및 권선의 사용의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 허용한다. 일 실시예에서, 캐리어 필름은 필름을 코팅하기 전, 결합 라이트가이드를 구부리기 전, 결합 라이트가이드들을 접은 후, 광 추출 특징부들을 부가하기 전, 광 추출 특징부들을 부가한 후, 인쇄 전, 인쇄 후, 변환 프로세스들(추가 라미네이션, 결합, 다이 절단, 홀 펀칭, 패키징 등) 전 또는 후, 설치 직전, 설치 후(캐리어 필름이 외부 표면에 있을 때), 및 설치로부터의 라이트가이드의 제거 프로세스 동안, 제거된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 부가적인 층들은 코어 영역(또는 코어 영역에 결합된 층들)의 세그먼트들 또는 영역들에서 라미네이트되어, 하나 이상의 부가적인 층들이 없는 필름의 영역들이 존재한다. 예를 들면, 일 실시예에서, 클래딩 층으로서 기능하는 광학 접착제는 터치스크린 기판에 광학적으로 결합되고; 광학 접착제는 필름-기반 라이트가이드의 광 방출 영역에 터치스크린 기판을 광학적으로 결합하기 위해 사용되며, 따라서 증가된 입력 결합 효율성을 위해 결합 라이트가이드들을 클래딩 층 없이 둔다.
또 다른 실시예에서, 캐리어 필름은 결합 라이트가이드들의 영역에 걸쳐 슬릿되거나 또는 제거된다. 이 실시예에서, 캐리어 필름이 선형 접힘 영역으로부터 제거된 후, 결합 라이트가이드들은 보다 작은 곡률 반경으로 구부려지거나 또는 접혀질 수 있다.
별개의 결합 라이트가이드들
또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 라이트가이드들과 비연속적이며, 라이트가이드 뒤에 광학적으로 결합된다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 라이트가이드로 압출된, 접착제를 사용하여 라이트가이드에 광학적으로 결합된, 결합 라이트가이드들 및 라이트가이드와 결합하거나 또는 그것과 접촉한 채로 있는 광 투과 물질을 사출 성형(injection molding)함으로써 라이트가이드에 광학적으로 결합된, 라이트가이드에 열적으로 결합된, 라이트가이드에 용매 결합된, 라이트가이드에 레이저 용접된, 라이트가이드에 음파 용접된, 라이트가이드에 화학적으로 결합된, 및 그 외 라이트가이드와 광학적으로 접촉하여 배치되거나, 접촉되거나, 또는 결합된 그룹으로부터 선택된 것이다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 두께는 라이트가이드의 두께의 80% 미만, 70% 미만, 50% 미만, 40% 미만, 20% 미만, 10% 미만의 그룹으로부터 선택된 것이다. 일 실시예에서, 발광 디바이스의 라이트가이드 영역 및 결합 라이트가이드들은 몰딩된다. 이 몰딩 방법은 예를 들면, 용매 캐스팅, 사출 성형, 나이프 코팅, 스핀 코팅을 포함할 수 잇으나, 이에 제한되지는 않는다. 몰딩에 적합한 물질들의 예들은 용매 캐스트 아크릴 및 실리콘을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 이 몰딩 방법은 몰딩된 물질에서 추출 특징들을 형성하는 역 추출 특징들을 주형에 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 주형은 입구 측으로부터 떨어진 단부에서 필름-기반 라이트가이드로 광의 추출을 증가시키기 위해 웨지(wedge) 또는 테이퍼링된 라이트가이드를 형성하기 위해, 예를 들면 진행의 방향으로와 같이, 하나 이상의 방향들로 두께 변화를 가진다. 또 다른 실시예에서, 라이트가이드의 광 방출 영역은 반대 측들로부터 조사되며, 테이퍼(taper)는 양쪽 측들로부터 중간을 향한다. 추가 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드는 제 2 수의 측들로부터의 광 방출 영역으로 입사된 광을 가진 라이트가이드로부터의 제 1 수의 방향들에서 테이퍼링되며, 여기에서 제 1 수는 제 2 수와 동일하고, 제 1 수는 4이거나 또는 제 1 수는 4보다 크다. 또 다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드의 하나 이상의 표면들은 라이트가이드 및/또는 디바이스의 특별한 공간적 또는 각진 광 출력 프로파일을 달성하기 위해, 비-선형, 아치형, 계단식, 랜덤, 광학적으로 설계된, 준-무작위, 및 다른 형상으로부터 선택된 하나 이상의 단면 형상들을 포함한다.
유리 라미네이트
또 다른 실시예에서, 라이트가이드는 유리 라미네이트 내에 또는 유리 라이메니트의 한 측 상에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 라이트가이드는 보안 유리 라미네이트 내에 배치된다. 추가 실시예에서, 라이트가이드, 클래딩, 또는 접착 층의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 폴리비닐 부티레이트(polyvinyl butyrate)를 포함한다.
패터닝된 라이트가이드들
또 다른 실시예에서, 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드 중 적어도 하나는 클래딩, 캐리어 필름, 기판, 또는 다른 물질상에 배치된 코팅된 영역이다. 라이트가이드에 대한 코팅된 패턴을 사용함으로써, 광에 대한 상이한 경로들이 결합 라이트가이드들 또는 라이트가이드로 향해진 광에 대해 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 라이트가이드 영역은, 광 추출 특징부들을 가진 이웃하는 라이트가이드 영역들이 상이한 색의 광을 방출하는 별개의 광 방출 영역들로 광을 향하게 하는 라이트가이드 영역들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 라이트가이드 패턴은 클래딩 층, 캐리어 필름, 또는 광원으로부터 대응하는 패터닝된(또는 트레이스) 라이트가이드에 향하도록 배치된 결합 라이트가이드들을 가진 입력 커플러들로 결합된 둘 이상의 광원들로부터 둘 이상의 색들의 광을 방출하도록 배치된 영역들을 포함하는 다른 층 상에 배치된다. 예를 들면, 적색 LED는 라이트가이드 패턴에 결합 라이트가이드들(필름-기반 또는 코팅 기반 또는 패턴 라이트가이드 코팅을 위해 사용된 동일한 물질일 수 있는)을 가진 광 입력 커플러에 광을 결합시키기 위해 배치될 수 있고, 여기서 광 추출 특징부들은 픽셀로 된 컬러 디스플레이에 색을 제공하기 위해 패턴으로 광을 방출한다. 일 실시예에서, 라이트가이드 패턴 또는 라이트가이드 패턴 내의 광 추출 영역 패턴들은 곡선 섹션들, 구부러진 직선 섹션들, 형상들, 및 다른 규칙적이고 불규칙적인 패턴들의 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다. 결합 라이트가이드들은 패터닝된 라이트가이드들과 동일한 물질로 구성될 수 있거나 또는 결합 라이트가이드들은 상이한 물질일 수 있다.
광 추출 특징부들
일 실시예에서, 광 추출 특징부들은 표면상에서 표면 특징들을 각인하기 위해, "널 롤(knurl roll)"을 엠보싱(embossing)하거나 또는 이용함으로써 필름, 라이트가이드 영역 또는 클래딩 영역 상에 또는 내에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 광 추출 특징부들은 고분자가 그에 대해 배치된 표면 특징들을 갖는 드럼, 롤, 주형 또는 다른 표면과 접촉하는 동안 고분자를 경화시키는 방사(UV 노출과 같은)에 의해 생성된다. 또 다른 실시예에서, 광 추출 특징부들은 라이트가이드 상에 또는 라이트가이드 내에 클래딩 또는 저 굴절률 물질 또는 다른 물질이 제거되거나 또는 갭으로서 형성되는 영역에 형성된다. 또 다른 실시예에서, 라이트가이드 영역은 광 반사 영역이 제거되는 광 추출 특징부들이 형성되는 광 반사 영역을 포함한다. 광 추출은 클래딩 또는 다른 층이 제거되는 영역들 또는 광 추출 특징부들 내에 또는 인접하여 스캐터링, 확산, 또는 다른 표면 또는 용적 측정 프리즘, 굴절, 회절, 반사, 또는 스캐터링 요소들을 부가함으로써 포함하거나 또는 변경될 수 있다(추출되는 영역에 도달하는 광의 퍼센트 또는 추출된 광의 방향 프로파일과 같이).
일 실시예에서, 광 추출 특징부들은 광을 굴절시키고, 회절시키고, 산란시키고, 반사시키고, 내부 전반사시키고, 확산시키거나, 또는 그 외 방향 전환하는 특징들을 방향 전환하는 용적 측정 광이다. 용적 측정 특징들은 층 또는 영역의 생성 동안 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 코어, 클래딩, 또는 다른 층 또는 영역 내에 배치될 수 있거나, 또는 특징들은 또 다른 표면 또는 층이 그 뒤에 배치되는 표면상에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 광 추출 특징부들은 이산화 티타늄, 황산 바륨, 금속 산화물들, 마이크로스피어(microsphere)들, 또는 고분자들(PMMA, 폴리스티렌과 같은)을 포함한 다른 비-구형 입자들, 고무, 또는 다른 무기(inorganic) 물질들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한 바인더 내에 잉크 또는 물질를 포함한다. 일 실시예에서, 잉크 또는 물질은 열적 잉크젯 인쇄, 압전 잉크젯 인쇄, 연속 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄(용매 또는 UV), 레이저 인쇄, 승화 인쇄, 염료-승화 인쇄, UV 인쇄, 토너-기반 인쇄, LED 토너 인쇄, 고체 잉크 인쇄, 열 진행 인쇄, 충격 인쇄, 오프셋 인쇄, 로토그라뷰어 인쇄(rotogravure printing), 포토그라뷰어 인쇄(photogravure printing), 오프셋 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄(flexographic printing), 핫 왁스 염료 진행 인쇄, 패드 인쇄, 철판 인쇄, 활판 인쇄, 제로그래피(xerography), 고체 잉크 인쇄, 포일 이미징(foil imaging), 포일 스탬핑, 핫 금속 조판(hot metal typesetting), 인-몰드 데코레이션(in-mold decoration), 및 인-몰드 라벨링의 그룹으로부터 선택된 하나에 의해 증착된다.
또 다른 실시예에서, 광 추출 특징부들은 기계적 스크라이빙(mechanical scribing), 레이저 스크라이빙(laser scribing), 레이저 절제(laser ablation), 표면 스크래칭, 스탬핑, 핫 스탬핑, 샌드블라스팅(sandblasting), 방사 노출, 이온 충격, 용매 노출, 물질 증착, 에칭, 용매 에칭, 플라즈마 에칭, 및 화학적 에칭의 그룹으로부터 선택된 하나에 의해 표면을 제거하거나 또는 변경함으로써 형성된다.
추가 실시예에서, 광 추출 특징부들은, UV 캐스팅, 주형을 가진 용매 캐스팅, 사출 성형, 열성형(thermoforming), 진공 형성(vacuum forming), 진공 열성형, 및 라미네이팅 또는 그 외 결합으로부터 선택된 하나에 의해 표면 또는 영역에 물질을 부가하고, 표면 릴리프(relief) 또는 용적 측정 특징들을 포함한 필름 또는 영역을 결합시킴으로써 형성된다.
일 실시예에서, 마스크(mask), 툴(tool), 스크린, 패터닝된 필름 또는 컴포넌트, 포토 레지스트(photo resist), 모세관 필름(capillary film), 스텐실(stencil), 및 다른 패터닝된 물질 또는 요소의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 라이트가이드, 필름, 라이트가이드 영역, 클래딩 영역 또는 라이트가이드 상에 또는 내에 배치된 층 또는 영역으로의 광 추출 특징의 진행을 용이하게 하기 위해 사용된다.
또 다른 실시예에서, 광 추출 특징부들을 포함한 하나 초과의 광 추출 층 또는 영역이 사용되며, 광 추출 층 또는 영역은 하나의 표면, 두 개의 표면들 상에, 볼륨 내에서, 볼륨의 다수의 영역들 내에서, 또는 필름, 라이트가이드, 라이트가이드 영역, 클래딩, 또는 라이트가이드 상에 또는 내에 배치된 층 또는 영역 내의 전술한 위치들의 조합에 위치될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 표면 또는 용적 측정 광 추출 특징부들은 발광 디바이스의 발광 표면에 대한 평균으로부터 30도 내에 또는 반사형 공간 광 변조기와 같은, 반사 표면의 평균으로부터 30도 내의 각도들로 라이트가이드 내로부터 입사된 광 20%, 40%, 60%, 및 80%의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 향하게 하는 라이트가이드 또는 클래딩 또는 영역 또는 표면상에 또는 내에 배치된다.
접힘 및 어셈블리
일 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 접힘 또는 구부림 단계 동안 라이트가이드들을 연화시키기 위해 가열된다. 또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 섭씨 50도, 섭씨 70도, 섭씨 100도, 섭씨 150도, 섭씨 200도, 및 섭씨 250도의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 온도에 있는 동안 접힌다.
폴더
일 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 대향하는 접힘 메커니즘들을 사용하여 접혀지거나 또는 구부려진다. 또 다른 실시예에서, 그루브(groove)들, 가이드들, 핀(pin)들 또는 다른 대응물들은 대응하는 접힘 메커니즘들을 종합하는 것을 용이하게 하여, 결합 라이트가이드들에서의 접힘들 또는 굽힘들은 정확하게 접힌다. 또 다른 실시예에서, 등록 가이드들, 그루브들, 핀들 또는 다른 대응물은 접힘 단계 동안 하나 이상의 결합 라이트가이드들 또는 라이트가이드를 제자리에 유지하거나 또는 가이드하기 위해 폴더 상에 배치된다. 일 실시예에서, 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드들 중 적어도 하나는 홀(hole)을 포함하고, 홀더(holder)는 등록 핀을 포함하며, 핀이 접힘 단계 전 및 동안 홀을 통해 위치될 때, 홀더에 대한 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드 위치는 적어도 하나의 방향으로 고정된다. 결합 라이트가이드들 또는 라이트가이드들을 위한 스트립들을 접는 예들은 그 콘텐츠(contents)가 참조로서 여기에 통합되는 "조사된 필름들로의 광 결합(LIGHT COUPLING INTO ILLUMINATED FILMS)"명칭의 국제 특허 출원 번호 PCT/US08/79041호에 개시된다.
일 실시예에서, 접힘 메커니즘은 접힘 단계에서 접혀지지 않는 스트립을 수신하도록 배치된 오프닝(opening)을 갖는다. 일 실시예에서, 이 스트립은 결합 라이트가이드들을 접혀진 위치로 끌어당기고, 접힘 메커니즘의 두 개의 컴포넌트들을 함께 당기고, 접힘 메커니즘 컴포넌트들을 함께 정렬시키거나, 또는 접힘을 조이도록 사용되어, 결합 라이트가이드들의 곡률 반경은 감소된다.
일 실시예에서, 접힘 메커니즘, 상대적 위치 유지 엘리먼트, 홀더, 또는 하우징의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 시트 금속(sheet metal), 포일(foil), 필름, 단단한 고무, 고분자 물질, 금속 물질, 합성 물질, 및 전술한 물질들의 조합으로부터 선택된 하나로부터 형성된다.
홀더
일 실시예에서, 발광 디바이스는 접힘 동작에 후속하여 결합 라이트가이드들의 상대적 위치를 실질적으로 유지하는 접힘 메커니즘을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 폴더 또는 하우징은 결합 라이트가이드들 위에 배치되며(위에 슬라이드하고, 위에 접혀지고, 위에 힌지(hinge)하고, 위에 클립(clip)하고, 위에 스냅(snap)하는 등과 같은), 결합 라이트가이드들의 실질적인 포함을 제공하는 커버(cover)를 포함한다. 추가 실시예에서, 결합 라이트가이드들이 접혀지고 홀딩 메커니즘이 결합 라이트가이드들의 상대적 위치를 유지하기 위해 배치된 후, 접힘 메커니즘은 제거된다. 일 실시예에서, 홀딩 메커니즘은 결합 라이트가이드들 위에서 슬라이딩(slide)하는 원형, 직사각형, 또는 다른 기하학적 형상 단면 프로파일을 갖는 관이며, 결합 라이트가이드들, 광 혼합 영역, 또는 라이트가이드가 관을 빠져나오는 슬릿을 더 포함한다. 일 실시예에서, 관은 투명, 검은색의 그룹으로부터 선택된 것이고, 70% 이상의 분산된 광 반사율을 가진 내부 벽들을 가지며, 결합 라이트가이드 부근에 배치된 영역에서 50미만의 광택을 가져, 결합 라이트가이드와 접촉하는 내부 관의 표면 면적은 작게 유지된다.
추가 실시예에서, 광 입력 커플러 및 라이트가이드를 제조하는 방법은 결합 라이트가이드를 유지하는 단계, 라이트가이드를 유지하는 단계, 결합 라이트가이드들에 대응하는 필름에서 영역들을 절단하는 단계, 및 결합 라이트가이드들을 접거나 또는 구부리는 단계의 그룹으로부터 적어도 하나의 단계를 포함하며, 여기서 상대적 위치 유지 엘리먼트는 절단 및 접힘 또는 구부리는 단계 동안 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드를 유지한다. 또 다른 실시예에서, 광 입력 커플러 및 라이트가이드를 제조하는 방법은 필름에서의 결합 라이트가이드들을 절단하는 단계에 뒤이어 결합 라이트가이드들을 접거나 또는 구부리는 단계를 포함하며, 여기서 절단 동안 결합 라이트가이드들 또는 라이트가이드를 제자리에 유지하는 동일한 컴포넌트는 접힘 또는 굽힘 동안 결합 라이트가이드 또는 라이트가이드도 제자리에 유지한다.
또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 적어도 하나의 영역의 상대적 위치는, 결합 라이트가이드들 또는 결합 라이트가이드들의 일부 주변에 밴드(band), 와이어(wire), 스트링(string), 섬유, 라인(line), 스트랩, 랩(wrap) 또는 이와 유사한 타이(tie) 물질을 둘러싸는 것, 결합 라이트가이드들의 일부 주변에 하우징 튜브(housing tube), 케이스(case), 벽 또는 복수의 벽들 또는 컴포넌트들을 배치하는 것, 결합 라이트가이드들 주변에 열-수축 물질을 둘러싸는 것 및 열을 인가하는 것, 결합 라이트가이드들의 하나 이상의 영역들(예를 들면 입력 단부 가까이에와 같은)에 접착제들, 열 접합 또는 다른 접착 또는 접합 기술들을 사용하여 결합 라이트가이드들을 접합하는 것, 라이트가이드들을 클램핑하는 것, 결합 라이트가이드들의 하나 이상의 영역들의 주변 또는 사이에 저 굴절률 에폭시(low refractive index epoxy), 접착제, 또는 물질을 배치하는 것, 하나 또는 양 측들 모두 상에 압력 민감 접착제(또는 UV 경화되거나 또는 열 접착제)를 포함한 결합 라이트가이드들과 함께 누르는 것의 그룹으로부터 선택된 하나 이상에 의해 실질적으로 유지된다. 일 실시예에서, 필름의 결합 라이트가이드 영역은 감응식 접착제를 포함하며, 여기서 결합 라이트가이드들이 접착제로 필름으로 절단된 후, 결합 라이트가이드들은 서로의 상부에 접히고 함께 눌러져, 감응식 접착제는 그것들을 제자리에 유지한다. 이 실시예에서, 감응식 접착제는 필름보다 낮은 굴절률을 가질 수 있으며, 클래딩 층으로서 동작한다.
또 다른 실시예에서, 폴더 및/또는 홀더는, 결합 라이트가이드들이 폴더 또는 홀더로 병진될 때, 결합 라이트가이드들의 입력 표면들을 LED로부터 광을 수신하도록 배치된 광 입력 표면을 향하게 하고, 결합 라이트가이드들을 평행이 되게 하거나, 결합 라이트가이드들을 함께 지향시키고, 정렬하고, 가져오는 복수의 표면들을 갖는다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 서로에 대해 평행하는 결합 라이트가이드들을 정렬하고, 입력 윈도우 가까이에 결합 라이트가이드들의 입력 에지들을 배치하는 캐비티(cavity)로 가이드된다. 일 실시예에서, 윈도우는 열려 있고, 편평한 외부 표면을 포함하거나, 또는 광원으로부터 광을 수신하기에 적합한 광학적 외부 표면을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 폴더 및/또는 홀더는 라이트가이드 및 폴더 및/또는 홀더 사이에 배치된 표면 릴리프 특징부들을 포함한 저 접촉 면적 표면을 포함한다.
홀드-다운(HOLD-DOWN) 메커니즘
일 실시예에서, 적어도 하나의 결합 라이트가이드는 결합 라이트가이드의 입력 표면 단부 가까이에 배치된 적어도 하나의 후크(hook) 영역을 포함한다. 후크 영역은 결합 라이트가이드들의 단부들 가까이에 있는 단부들 또는 영역들의 상대적 위치, 결합 라이트가이드의 두께 방향에서 서로에 대한 결합 라이트가이드들의 상대적 분리들, 라이트가이드의 두께 방향에서 라이트가이드에 대한 결합 라이트가이드들의 위치들, 및 라이트가이드에 실질적으로 평행하는 평면에서의 하나 이상의 방향들에서 결합 라이트가이드들의 단부들 또는 단부 영역들의 위치들로부터 선택된 적어도 하나를 유지하기 위해 가이드, 정렬 메커니즘, 또는 풀-다운 메커니즘을 허용한다. 일 실시예에서, 후크 영역은 결합 라이트가이드에서의 플랜지(flange), 바브(barb), 돌출부, 홀, 또는 개구 영역의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 라이트가이드 또는 필름-기반 라이트가이드를 제조하기 위한 수단은 스트랩(strap), 스트립, 배선, 또는 다른 필름 또는 오브젝트가 적어도 하나의 방향으로 결합 라이트가이드의 단부들의 상대적 위치를 실질적으로 유지하도록, 플랜지들이 스트랩, 와이어, 또는 다른 필름 또는 오브젝트가 후크(hook) 영역에 대하여 위치되도록 허용하는 적어도 하나의 결합 라이트가이드의 어느 한 측 상에 플랜지(flange)들을 포함하는 두 개의 후크 영역들을 포함한 홀드 다운 메커니즘(hold down mechanism)을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 홀드 다운 메커니즘은 일시적 또는 영구적 베이스 또는 홀더, 상대적 위치 유지 엘리먼트, 하우징, 열 진행 엘리먼트, 가이드 또는 장력 형성 엘리먼트와 같은, 다른 컴포넌트에 대한 적어도 하나의 방향으로 홀드 다운 메커니즘 또는 다른 후크 영역을 지속 또는 유지하기 위한 물리적 억제 메커니즘을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 라이트가이드 또는 필름-기반 라이트가이드를 제조하기 위한 수단은 결합 라이트가이드들의 어느 한 측 상에 또는 결합 라이트가이드들의 입력 단부 가까이에 두 개의 홀들을 포함한 후크 영역을 포함한 홀드 다운 메커니즘을 포함하며, 결합 라이트가이드들은 홀들과 함께 정렬(assign)하는 두 개의 핀들을 포함한 베이스 엘리먼트의 최상부 및 서로의 최상부에 스택될 수 있다. 핀들 및 홀들은 결합 라이트가이드들의 단부들에 등록하며, 결합 라이트가이드들의 입력 단부 가까이에 그것들의 상대적 위치들을 실질적으로 유지시킨다. 또 다른 실시예에서, 홀드-다운 메커니즘들이 결합 라이트가이드들을 함께 강요한 후, 하나 이상의 결합 라이트가이드들은 제거될 수 있는 후크 영역을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 후크 영역은 결합 라이트가이드들의 단부의 일부와 함께 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들이 베이스(base) 또는 다른 엘리먼트에 물리적으로 결합되거나 또는 스트랩된 후, 후크 영역들 및 결합 라이트가이드들의 단부들은 절단되고, 벗겨지거나 또는 떼어진다. 후크 영역들 및 결합 라이트가이드들이 결합 라이트가이드들의 나머지로부터 절단된 후, 결합 라이트가이드들의 새로운 단부들은 윈도우들 또는 2차 광학들과 같은, 하나 이상의 광학 요소들에 광학적으로 결합하기에 적합한 표면 또는 입력 표면을 형성할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 후크 영역을 제거한 후, 하나 이상의 결합 라이트가이드는 결합 라이트가이드에 대해 광 입력 표면을 형성하는 라이트가이드로부터의 개구 컷(aperture cut)을 포함하는 착탈가능한 후크 영역을 포함한다. 예를 들면, 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 어레이는 필름으로 절단되며, 여기서 입력 에지 가까이의 결합 라이트가이드의 단부 영역은 결합 라이트가이드들의 평균 폭을 지나 연장하는 숄더형(shoulder-like) 플랜지들을 포함하며, 결합 라이트들의 폭의 20% 이상 연장하는 개구 컷을 더 포함한다. 이 실시예에서, 동일한 프로세스 단계 동안 결합 라이트가이드들의 측방 에지들 및 개구 컷은 절단될 수 있으며, 그것들 둘 모두는 고 품질 표면 에지들을 포함할 수 있다. 숄더-형 플랜지들을 사용한 스택 및 정렬 후, 에지 영역이 분리 가이드로서 개구 컷을 사용하여 결합 라이트가이드들의 단부들로부터 제거될 때, 결합 라이트가이드들의 스택(stack)은 개구 컷에 의해 형성된 에지들의 수집으로부터 형성된 광 입력 표면을 가진다. 유사하게는, 핀 및 홀 유형 후크 영역들이 사용될 수 있으며, 일 실시예에서, 후크 영역은 결합 라이트가이드들의 폭을 지나 연장하지 않는다. 예를 들면, 결합 라이트가이드들의 폭 단부들 가까이의 홀들은 후크 영역들로서 사용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 하나 이상의 결합 라이트가이드들은 홀드 다운 메커니즘에 물리적으로 결합되며, 홀드 다운 메커니즘은 결합 라이트가이드들의 축에 실질적으로 평행하는 제 1 방향으로 병진되어, 결합 라이트가이드들은 함께 더 가까이, 라이트가이드에 더 가까이, 또는 베이스에 더 가까이 이동한다. 예를 들면, 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 단부 영역은 낮은 장력 하에서 핀으로 정렬되는 홀들을 포함한다. 결합 라이트가이드들이 핀들 상으로 정렬된 후, 핀들 및 핀들을 지지하는 베이스는 결합 라이트가이드들로부터 떨어진 방향으로 병진되어, 결합 라이트가이드는 서로 및 베이스를 향해 더 가까이 당겨진다.
필름 또는 광 입력 커플러 상에서의 변환 또는 2차 동작들
일 실시예에서, 결합 라이트가이드들, 라이트가이드, 광 투과 필름, 라이트가이드 영역, 광 방출 영역, 하우징, 폴더, 및 홀더 컴포넌트의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나는 스탬핑되고, 절단되고, 열성형되거나 또는 페인팅된다. 일 실시예에서, 컴포넌트의 절단은 나이프(knife), 메스(scalpel), 가열 메스, 다이 커터(die cutter), 물 분사 커터, 톱, 핫 와이어 톱, 레이저 커터, 또는 다른 칼날 또는 날카로운 에지의 그룹으로부터 선택된 하나에 의해 수행된다. 하나 이상의 컴포넌트들은 절단 동작 전에 스택될 수 있다.
일 실시예에서, 컴포넌트는 곡선을 이루거나 또는 구부러진 영역을 생성하기 위해 열성형된다(진공, 주위 압력 하에서 또는 또 다른 압력에서). 일 실시예에서, 필름은 곡선으로 열성형되며, 결합 라이트가이드 스트립들은 그 후에 곡선 필름으로부터 절단되고, 광 입력 커플러에서 접혀진다.
일 실시예에서, 결합 라이트가이드, 라이트가이드, 광 투과 필름, 결합 라이트가이드들의 수집, 또는 발광 디바이스 내의 다른 층 또는 물질의 에지의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에지는 ((예를 들면, LED 가까이에 배치된 결합 라이트가이드들의 수집의 표면상에 프레넬 콜리메이팅 렌즈(Fresnel collimating lens)를 형성하는) 입력 표면에서의 결합 라이트가이드들의 평면에 평행하는 방향에 더 가까운 방향에서 결합 라이트가이드들로 광을 향하게 하기 위해 결합 라이트가이드들의 수집의 영역에서 입력 결합 라이트가이드들의 에지들 상에서의 프레넬 굴절 특징들을 형성하는 것과 같은)) 표면에서의 광을 방향 전환하기 위해 미리 결정된 구조와 함께 형성되고, 거칠어지거나, 또는 보다 평면이도록(광학적으로 편평한 것에 더 가까운) 변경된다. 일 실시예에서, 에지 변경은 에지를 레이저 절단하고, 에지를 기계적으로 연마하고, 열적으로 연마하고(표면 용융, 불꽃 연마, 편평한 표면으로 엠보싱, 불꽃 연마, 표면 용융), 화학적으로 연마함으로써(빛의 집중현상(caustics), 용매들, 메틸렌 클로라이드 증기 연마 등), 에지를 실질적으로 연마한다.
반사형 코팅 또는 엘리먼트
일 실시예에서, 결합 라이트가이드, 필름, 및 라이트가이드의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에지의 적어도 하나의 영역은 영역에 광학적으로 결합되거나 또는 에지의 근부에 배치되는 엘리먼트 또는 실질적으로 정반사성 반사 코팅을 포함한다. 일 실시예에서, 실질적으로 정반사성 반사 엘리먼트 또는 코팅은 결합 라이트가이드, 라이트가이드, 또는 필름 에지를 빠져나오는 광 및 광의 부분을 라이트가이드 내에서 TIR에 의해 진행할 각도로 결합 라이트가이드, 라이트가이드, 또는 필름으로 되돌려 방향전환할 수 있다. 일 실시예에서, 정반사성 반사 코팅은 알루미늄, 은, 코팅된 플레이크(flake)들, 코어-셸(core-shell) 입자들, 유리 입자들, 및 실리카(silica) 입자들 그룹의 분산들로부터 선택된 잉크 또는 다른 바인더에 배치된 광 반사 물질의 분산이다. 또 다른 실시예에서, 분산은 평균 크기 100 마이크론(micron)들 미만, 평균 크기 50 마이크론 미만, 평균 크기 10 마이크론 미만, 평균 크기 5 마이크론 미만, 평균 크기 1 마이크론 미만, 평균 크기 500nm 미만의 그룹 중 하나로부터 선택된 입자 크기들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 분산은 평균 크기 100 마이크론 미만, 평균 크기 50 마이크론 미만, 평균 크기 10 마이크론 미만, 평균 크기 5 마이크론 미만, 평균 크기 1 마이크론 미만, 평균 크기 500nm 미만의 그룹 중 하나로부터 선택된 플레이크 표면에 평행한 방향에서의 평균 치수를 가진 실질적으로 평면 플레이크들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 접혀지고 스택되며, 광 반사 코팅은 라이트가이드의 에지들 상에서의 영역들에 도포된다. 또 다른 실시예에서, 광 반사 코팅은 결합 라이트가이드들의 수집의 테이퍼링된 영역에 도포된다. 추가 실시예에서, 필름, 결합 라이트가이드, 또는 라이트가이드를 통해 절단하는 날(blade)은 절단 동작 동안 필름을 통과하며, 반사성 잉크를 포함한 웰(well)과의 접촉을 이루고, 잉크는 날이 필름의 에지에 의해 패스 백(pass back)할 때 에지에 도포된다. 또 다른 실시예에서, 정반사성 반사 다층 고분자 필름과 같은, 다층 반사 필름은 적어도 결합 라이트가이드들의 에지들 가까이에 있는 영역을 커버하는 영역에서의 결합 라이트가이드들에 인접하거나 또는 그것과 광학적으로 접촉하여 배치되며, 정반사성 반사 다층 고분자 필름은 실질적으로 결합 라이트가이드에 반사된 측을 형성하는 90 굽힘으로 형성된다. 반사 필름의 굽힘 또는 접힘은 라이트가이드, 결합 라이트가이드들, 또는 결합 라이트가이드들의 테이퍼링된 영역의 절단 동안 달성될 수 있다. 이 실시예에서, 반사 필름은 부착될 수 있거나 또는 그렇지 않다면 필름, 결합 라이트가이드, 결합 라이트가이드들의 수집, 또는 라이트가이드에 물리적으로 결합되며, 접힘은 라이트가이드, 필름, 결합 라이트가이드 또는 결합 라이트가이드들의 수집으로 다시 광을 반사하기 위해 에지 가까이에 편평한 반사 표면을 생성한다. 반사필름의 접힘은 벽 또는 에지가 반사 필름을 구부리도록 굽힘, 필름에 인가된 압력, 라이트가이드를 누름으로써 달성될 수 있다. 반사 필름은 그것이 접힘 이전에 에지를 지나 연장하도록 배치될 수 있다. 반사 필름의 접힘은 다수의 스택된 에지들 상에서 실질적으로 동시에 수행될 수 있다.
반사형 디스플레이(REFLECTIVE DISPLAY)
일 실시예에 있어서, 디스플레이(display)를 생산하는 방법은 :코어 영역(core region) 및 클래딩 영역(cladding region)을 포함하는 필름(film)의 라이트가이드 영역(lightguide region)으로부터 각 결합 라이트가이드를 서로 분리함으로써 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 형성하는 단계로서,그것들은 필름의 라이트가이드 영역과 연속적으로 잔존하고 그리고 결합 라이트가이드의 끝단(end)에서 바운딩 에지(bounding edge)를 포함하는, 결합 라이트가이드들의 어레이를 형성하는 단계; 복수개의 결합 라이트가이드들을 접어서 바운딩 에지들이 스택되게 하는, 결합 라이트가이드들을 접는 단계; 스택된 바운딩 에지들로 광원으로부터의 광(light)을 향하게 하는 단계로서, 광원으로부터의 광(light)은 전반사(total internal reflection)에 의해 코어 영역 내에서 결합 라이트가이드들의 어레이 및 라이트가이드 영역을 통과하여 진행하는, 광원으로부터의 광을 향하게 하는 단계; 필름의 라이트가이드 영역의 광 방출 영역(light emitting region)에서의 코어 층(core layer)상에 또는 내에 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)을 형성하는 단계; 결합 라이트가이드들과 광 방출 영역사이의 라이트가이드 영역의 광 혼합 영역(light mixing region)에서의 클래딩 영역상에 광 추출 영역(light extracting region)을 배치하거나 또는 광 추출 영역을 클래딩 영역에 광학적으로 결합하는 단계;및 반사형 공간 광 변조기에 인접하여 광 방출 영역을 배치하는 단계;를 포함한다.
이하는 도면들로 예시된 다양한 실시예들의 보다 상세한 서술들이다.
도 1 은 필름-기반 라이트가이드의 일 측면(side)상에 배치된 광 입력 커플러(light input coupler)(101)를 포함하는 발광 디바이스(light emitting device)(100)의 일 실시예 평면도(top view)이다. 광 입력 커플러(101)는 결합 라이트가이드들의 어레이(104) 및 결합 라이트가이드(coupling lightguide)(104)들의 하나이상의 입력 에지들을 포함하는 광 입력 표면(103)을 통하여 결합 라이트가이드들(104)로 광을 향하도록 배치된 광원(102)을 포함한다. 일 실시예에서, 각 결합 라이트가이드(104)는 바운딩 에지(bounding edge)에서 종단된다. 각 결합 라이트가이드는 접혀(fold)져서 결합 라이트가이드들의 바운딩 에지들이 광 입력 표면(103)을 형성하기 위해 스택(stack)된다. 발광 디바이스(100)는 광 혼합 영역(105)(light mixing region), 라이트가이드(107), 및 광 방출 영역(108)을 포함하는 라이트가이드 영역(106)을 더 포함한다. 광원(102)로부터의 광은 광 입력 커플러(107)를 빠져나가서 그리고 필름의 라이트가이드 영역(106)로 진입한다. 일 실시예에서, 광원(102)는 광 입력 표면(103)으로 광을 방출하도록 구성되어, 광은 각 결합 라이트가이드(104)내에서 라이트가이드 영역(106)으로 진행하여 라이트가이드 영역(106)내에서 각 결합 라이트가이드로부터의 광은 결합 라이트가이드들의 어레이(104)의 하나이상의 다른 결합 라이트가이드들로부터의 광과 병합하고 그리고 전반사한다.
광이 라이트가이드(107)을 통하여 진행할때 광 혼합 영역(105)내에서 다른 결합 라이드가이드들(104)로부터의 광과 이 광은 공간적으로(spatially) 혼합된다. 일 실시예에서, 광 추출부들(미도시)(light extraction features)때문에 광 방출 영역(108)(light emitting region)에서의 라이트가이드(107)로부터 광은 방출된다.
도 2 는 -y 방향에서 접혀진 결합 라이트가이드들(104)을 가진 광 입력 커플러(200)의 일 실시예 사시도(perspective view)이다. 광원(102)로부터의 광은 결합 라이트가이드들(104)의 입력 에지들(204)들을 포함하는 광 입력 표면(103)으로 향하게 된다. +y 방향에 방향성 컴포넌트(directional component)를 가진 결합 라이트가이드들(104)내에서 진행하는 광원(102)으로부터의 광의 부분은 결합 라이트가이드들(104)의 측방 에지들(lateral edge)(203)로부터 +x 및 -x 방향들에서 반사될 것이고 그리고 결합 라이트가이드들(104)의 상층(top) 및 바닥(bottom) 표면들로부터 +z 및 -z 방향들에서 반사될 것이다. -x방향쪽을 향한 결합 라이트가이드(104)들에서의 접힘(fold)들(201)에 의해 결합 라이트가이드(104)내에서 진행하는 광은 방향 전환된다.
도 3 은 광 혼합 영역(105), 라이트가이드(107) 및 광 방출 영역(108)을 포함하는 라이트가이드 영역(106)의 일 측면(side)상에 세개의 광 입력 커플러(101)들을 가진 발광 디바이스(300)의 일 실시예 평면도이다.
도 4 는 라이트가이드(107)의 대향하는 측면들상에 배치된 두개의 광 입력 커플러들(101)을 가진 발광 디바이스(400)의 일 실시예 평면도이다. 어떤 실시예에서, 하나이상의 입력 커플러(101)들은 라이트가이드(107)의 하나이상의 대응하는 측면들을 따라서 위치될 수 있다.
도 5 는 라이트가이드 영역(106)의 동일 측면상에 배치된 두개의 광 입력 커플러들(101)을 가진 발광 디바이스(500)의 일 실시예 평면도이다. 광원들(102)은 실질적으로 +y 및 -y 방향들에서 서로를 향하는 광을 갖도록 지향된다.
도 6 은 광원(102)으로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드들(104)들의 평면 에지들로 구성된 실질적으로 평면 광 입력 표면(603) 근처에 영역(604)을 정의하는 발광 디바이스(600)의 일 실시예의 단면 측면도(cross-sectional side view)이다. 결합 라이트가이들은 코어 영역(core region)들(601) 및 클래딩 영역(cladding region)들(602)들을 포함한다. 결합 라이트가이드들(104)의 코어 영역(601)으로 입력된 광원(102)으로부터의 광 부분은 결합 라이트가이드들(104)의 코어 영역(601) 및 클래딩 영역(602)사이의 계면(interface)으로부터 전반사(totally internally reflect)될 것이다. 도 6에 도시된 일 실시예에서, 단일 클래딩 영역(602)이 인접한 코어 영역들(602)사이에 위치된다. 다른 실시예에서, 두개이상의 클래딩 영역들(602)은 인접한 코어 영역들(601)사이에 위치된다.
도 7 은 결합 라이트가이드들(104)의 스택 방향(stack direction)(도 7 에서 도시된 z방향)에 실질적으로 평행한 하나이상의 평면 표면 특징부들(701), 하나이상의 굴절 표면 특징부들(refractive surface features)(702), 및 하나이상의 평면 입력 표면들(703) 및 하이브리드 굴절-TIR 프레넬 렌즈(hybrid refractive-TIR Fresnel lens)와 유사하게 결합 라이트가이드(104)내로 입사광의 부분을 전반사하는 결합 라이트가이드(104)의 대향하는 표면상에 형성된 베벨(bevel)을 가지는 광 입력 커플러(101)의 광 입력 표면 근처의 영역(704)을 정의하는 발광 디바이스(700)의 일 실시예 단면 측면도이다.
도 8 은 발광 디바이스(800)의 광 입력 표면 근처에서의 영역(802)을 정의하는 발광 디바이스(800)의 실시예 단면 측면도이다. 결합 라이트가이드들(104)은 광학 접착제(optical adhesive)(801) 또는 다른 적절한 커플러 또는 결합 물질(coupling material)에 의해 광원(102)에 광학적으로 결합된다. 이 실시예에서, 광원(102)으로부터의 보다 적은 광이 반사(reflection)(및 광원 또는 다른 영역에서의 흡수(absorption))때문에 손실되고 그리고 결합 라이트가이드(104)에 대하여 광원의 위치 정렬(positional alignment)은 쉽게 유지될 수 있다.
도 9 는 발광 디바이스(900)의 광 입력 표면 근처 영역(903)을 정의하는 발광 디바이스(900)의 일 실시예 단면 측면도이다. 일 실시예에서 결합 라이트가이드(104)들은 외부 결합 표면(outer coupling surface)(902)을 가진 슬리브(sleeve)(901)에 의해 제자리에 유지되며 그리고결합 라이트가이드들(104)의 에지 표면(edge surface)들은 결합 라이트가이드들의 끝단들 및 광원(102)에 인접한 외부 표면(902)을 가진 슬리브(902) 사이의 광학 접착제(801)에 의해 효과적으로 평탄화된다. 이 실시예에서, 그렇지 않으면 에지들의 불완전한 절단(cutting) 때문에 입력 에지의 공기-입력 에지 계면(air-input edge interface)에서 발생할 수 있는 굴절( 및 산란 손실)을 감소시키는 광학 접착제를 이용하여 에지들에 슬리브(901)의 외부 표면(902)이 광학적으로 결합되기 때문에 결합 라이트가이드들의 표면 마감(finish)은 덜 중요하다. 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 에지들에서의 계면을 효과적으로 평탄화(planarize)하기 위해서 광학 접착제 대신하여 광학 겔(optical gel), 플루이드(fluid) 또는 비-접착성 광학 물질이 사용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 광학 접착제, 광학 겔, 플루이드, 또는 비-접착성 광학 물질 및 결합 라이드가이드의 코어 영역사이의 굴절률의 차이는 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1,0.05 및 0.01 :그룹으로부터 선택된 하나보다 작다. 일 실시예에서, 슬리브(901)의 외부 표면(902)은 실실적으로 편평하고 그리고 평면이다.
도 10 은 레드, 그린, 및 블루 광을 방출하도록 구성된 발광 백라이트(1000)의 일 실시예 평면도(top view)이다. 발광 백라이트(1000)는 레드 광원(1004), 그린 광원(1005) 및 블루 광원(1006)으로부터 각각 광을 수신하도록 구성된 레드(red) 광 입력 커플러(1001), 그린(green) 광 입력 커플러(1002), 및 블루(blue) 광 입력 커플러(1003)을 포함한다. 각각의 광 입력 커플러들(1001,1002, 및 1003)으로부터 광은 라이트가이드 영역(106)내에 표면 수직에 가까운 각도로 광 부분의 방향을 바꾸는 광 추출 특징부(1007)들 때문에 광 방출 영역(108)으로부터 방출되어서 광은 라이트가이드(107)내에 잔존하지 아니하고 그리고 광 방출 영역(108)에서 발광 디바이스(1000)를 빠져나간다. 광 추출 특징부(1007)들의 패턴(pattern)은 x-y 평면 또는 z 방향에서의 라이트가이드의 두께(thickness) 전체에 걸쳐 하나이상의 사이즈(size), 스페이스(space), 간격(spacing), 피치(pitch), 모양(shape) 및 위치(location)에서 변화할 수 있다.
도 11 은 결합 라이트가이드들(104)내로 향하도록 배치된 +y방향에 광학 축(optical axis)를 가진 광원(102), 클래딩 영역(cladding region)(602)에 인접하게 배치된 반사형 광학 엘리먼트(1101)를 가진 라이트가이드(107) 및 광 입력 커플러(101)를 포함하는 발광 디바이스(1100)의 일 실시예 단면 측면도이다. 광원(1102)으로부터의 광은 광 입력 커플러(101)내에서의 결합 라이트가이드들(104)를 통과하고 그리고 광 혼합 영역(105) 및 라이트가이드(106)내에서의 광 출력 영역(108)을 통과하여 진행한다. 도 11 을 참조하여, 광 추출 특징부들(1007)들에 도달한 광의 제 1 부분(1104)은 임계각(critical angle)보다 작은 각도에서 반사 광 엘리먼트(1101)을 향하여 방향을 전환하여 그것은 라이트가이드(107)을 벗어나고, 반사 광 엘리먼트(1101)로부터 반사, 라이트가이드(107)를 다시 통과하여 지나가고 그리고 광 방출 영역(108)의 광 방출 표면(1103)을 통과하여 라이트가이드(107)을 빠져나간다. 광 추출 특징부들(1107)에 도달한 광의 제 2 부분(1105)은 임계각보다 작은 각도에서 광 방출 표면(1103)을 향하여 방향을 전환하고, 라이트가이드(107)를 벗어나고, 광 방출 영역(108)의 광 방출 표면(1103)을 통과하여 라이트가이드(107)을 빠져나간다.
도 12 는 반사형 공간 광 변조기(2101)에 가장 가까운 필름 기반 라이트가이드(2701)의 제 1 표면(2713)상에 필름 기반 라이트가이드(2701)로부터 돌출한(protruding) 돌출 광 추출 표면 특징부들(2703)을 갖는 프론트라이트(2702)를 포함하는 반사형 디스플레이(2710)의 일 실시예의 영역 단면 측면도(cross-sectional side view)이다. 필름 기반 라이트가이드(2701)와 반사형 공간 광 변조기(2101)사이에 에어 갭(air gap)(2711)이 배치된다. 도시된 실시예에서, 광 추출 특징부들(2703)은 필름 기반 라이트가이드(2701)와 반사형 공간 광 변조기(2101)사이의 에어 갭(2711)과 간격(separation)을 유지한다. 필름 기반 라이트가이드(2701)내로부터의 광(2712)은 돌출 광 추출 표면 특징부들(2703)에 의해 추출되고, 반사형 공간 광 변조기(2101)에 의해 공간적으로 변조되고 그리고 반사된다.
도 13 은 두개의 클래딩 영역들(602) 사이에 배치된 필름 기반 라이트가이드(107)의 코어 영역(601)내에 광 추출 특징부들을 갖는 프론트라이트(frontlight)(2821) 및 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator)(3090)을 포함하는 반사형 디스플레이(3005)의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다. 프론트라이트(2821)는 기판(2823)상의 색 필터(color filter)들(2822)와 반사형 디스플레이(3005)의 반사형 공간 광 변조기(3090)내에 광 변조 픽셀들(3002)사이에 배치된다. 반사형 디스플레이(3005)에 외부의 주변 광(ambient light)(3007)은 기판(2823)을 통과하여, 색 필터들(2822)을 통과하여, 프론트라이트(2821)을 통과하여, 광 변조 픽셀들(3002)을 통과하여 진행하고 그리고 반사 엘리먼트(3001)로부터 반사된다. 반사된 광(3007)은 광 변조 픽셀들(3002), 프론트라이트(2821), 색 필터들(2822), 기판(2823)을 되돌아 통과하여 진행하고 그리고 반사형 디스플레이(3005)를 빠져나간다. 라이트가이드(107)의 코어 영역(601)내에서 진행하는 광(3006)은 반사 엘리먼트(3001)쪽을 향하여 광 추출 특징부(light extraction features)(1007)에 의해 방향전환된다. 이 광은 광 변조 픽셀들(3002)을 지나가고, 광 반사 엘리먼트(3001)로부터 반사되고, 반사형 디스플레이(3005)를 빠져나가기 전에 광 변조 픽셀들(3002), 프론트라이트(2821), 색 필터들(2822) 및 기판(2823)을 되돌아 통과한다. 이 실시예에서, 프론트라이트(2821)는 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator)(3090)내에 있다. 이 실시예에서, 예를들어, 변조 픽셀(modulation pixel)들은 액정(liquid crystal) 물질들을 포함하고, 디스플레이는 편광기(polarizer)들을 더 포함하고, 반사층은 클래딩 영역(602)의 바깥쪽 표면상에 알루미늄 코팅(aluminum coating)이다. 다른 실시예에서, 클래딩 영역(602)은 색 필터들(2822)을 위한 기판이다. 다른 실시예에서, 클래딩 영역(602)은 광 변조 픽셀들(3002)을 위한 기판(substrate)이다.
도 14 는 두개의 클래딩층들(602)사이에 배치된 필름 기반 라이트가이드(107)내에 광 추출 특징부들(1007)을 갖는 프론트라이트(2821)를 포함하는 반사형 디스플레이(3008)의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다. 프론트라이트(2821)는 기판(3009)상의 광 변조 픽셀들(light modulating pixel)(3002)위에 배치된다. 반사형 디스플레이(3008)에 외부의 주변 광(3011)은 프론트라이트(2821)을 통과하여 진행하고, 광 변조 픽셀들(3002)에 의해 변조되고,반사되고 그리고 프론트라이트(2821)을 되돌아 통과 반사되고,반사형 디스플레이(3008)을 빠져나간다. 이 실시예에서, 광 변조 픽셀들(3002)에 의해 반사된 광의 스펙트럼 세기(spectral intensity) 및 색은 광 변조 픽셀들(3002)상에 입사되는 광(3011)의 색에 부분적으로 의존한다. 주변 광(3013)은 프론트라이트(2821)을 통과하여 진행하고 그리고 프론트라이트(2821)을 통과하여 지나간 후에 주변 광(3013)의 하나이상의 파장 대역폭들 내에서의 색 또는 세기(intensity)를 감지하는 광 감지기(3010)으로 진행한다. 프론트라이트(2821)의 코어 영역(601)내에서 진행하는 광(3012)(레드, 그린, 블루 LED들로부터의 각각의 레드, 그린 및 블루 광과 같은)은 광 추출 특징부들(1007)에 의해 광 변조 픽셀들(3002)을 향하여 방향전환된다. 이 광은 광 변조 픽셀들(3002)에 의해 변조되고 그리고 반사된 광은 프론트라이트(2821)을 통과하여 진행하고 그리고 반사형 디스플레이(3008)을 빠져나간다. 이 실시예에서, 반사형 디스플레이(3008)는 주변 광만의 조명 모드(ambient light only illumination mode)(레드, 그린, 및 블루 LED들이 턴 오프(turn off)), 프론트라이트만의 모드(frontlight only mode)(레드, 그린, 및 블루 LED들 턴 온 그리고 주변 광 레벨이 매우 낮은) 또는 실질적 조명이 주변 광과 프론트라이트(2821)에 의해 제공되는 주변-프론트라이트 조합 모드(ambient-frontlight combination mode)에서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 주변-프론트라이트 조합 모드(ambient-frontlight combination mode)에서, 광 감지기(light detector)(3010)는 입사 광(3013)의 하나이상의 파장 대역폭들을 통하여 색 또는 스펙트럼 세기를 결정할 수 있고, 반사형 디스플레이를 포함하는 디바이스(예를 들어, 마이크로프로세서 또는 ASIC을 통한 셀룰러 폰(cellular phone)과 같은)는 광원들에 의해 프론트라이트(2821)으로 방출되는 색(예를 들어, 레드 광에 대하여 블루 광의 상대적 세기(relative intensity))을 조절할 수 있고 그리고 반사형 디스플레이(3008)로부터 방출되는 결과적인 광은 조합된 반사 광(프론트라이트로부터의 광(3012)과 주변 광으로부터의 광(3011)을 포함하는)의 백색점(white point) 또는 채도(color saturation)을 조절하기 위해 제어될 수 있다.
도 15 는 클래딩층(602)과 광 추출 특징부들로서 기능을 수행하는 볼륨(volume)내에서의 확산 도메인(diffusive domain)들을 포함하는 낮은 굴절율 접착제 영역(low refractive index adhesive region)(3014)사이에 배치된 필름 기반 라이트가이드(107) 및 프론트라이트(2821a)을 포함하는 반사형 디스플레이(3016)의 일 실시예의 영역의 단면 측면도(cross-sectional side view)이다. 프론트라이트(2821a)는 기판(3009)상의 광 변조 픽셀들(3002)위에 배치된다. 반사형 디스플레이(3016)에 외부의 주변 광(3018)은 프론트라이트(2821a)를 통과하여 진행하고, 광 변조 픽셀들(3002)에 의해 변조되고, 반사되고 그리고 프론트라이트(2821a)를 되돌아 통과 반사되고 반사형 디스플레이(3016)을 빠져나간다. 광의 부분(3018)은 광 변조 픽셀들(3002)에 도달하기 전에 및/또는 광 변조 픽셀들(3002)로부터 반사 후에 확산 도메인들(diffusive domain)(3015)을 포함하는 낮은 굴절율 접착제 영역(3104)을 지나는 동안 확산될 수 있다. 주변 광(3013)은 프론트라이트(2821a)를 통과하여 진행하고 그리고 프론트라이트(2821a)를 지난후에 주변 광(3013)의 하나이상의 파장 대역폭들내에서 색 또는 세기(intensity)를 감지하는 광 감지기(3010)으로 진행한다. 프론트라이트(2821a)의 필름 기반 라이트가이드(107)내에서 진행하는 광(3017)(레드, 그린, 블루 LED들로부터의 각각의 레드, 그린 및 블루 광과 같은)은 광 추출 확산 도메인들(3015)에 의해 광 변조 픽셀들(3002)을 향하여 방향전환된다. 이 광은 확산 도메인들(3015)을 포함하는 낮은 굴절율 접착제(3014)을 통과할 때 확산될 수 있고 그리고 광 변조 픽셀들(30002)에 의해 변조되고, 반사되어 광(3017)은 프론트라이트(2821a)를 통과하여 진행하고 반사형 디스플레이(3016)을 빠져나간다. 이 실시예에서, 높고 그리고 낮은 반사율(reflectance)(지지 영역들(supporting region)과 같은)을 가진 광 변조 픽셀들의 디-픽셀레이팅(de-pixellating) 영역들, 출력 광의 각도 색 또는 휘도(luminance) 균일도(uniformity)를 증가시키기 위해 광 변조 픽셀들로부터의 입사 및/또는 반사된 광을 광학적으로 확산하는 것, 피크 휘도(peak luminance)을 가진 시야 각도(viewing angle) 근처에서 각도 또는 색 휘도 균일도를 증가시키는것, 디스플레이의 시야각 증가시키는 것, 디스플레이의 공간 휘도 균일도(spatial luminance uniformity) 증가시키는 것, 및/또는 반사형 디스플레이(3016)의 공간 색 균일도(spatial color uniformity)을 증가시키는 것을 포함하는, 한정없는, 하나이상의 잇점들을 확산층은 (diffusive layer) 제공한다.
도 16 은 돌출 표면 특징부들(3025)을 갖는 제 1 라이트가이드 층(3020)과 돌출 특징부들(3025)에 모양을 부분적으로 견고히 하는 리세스드 특징부들(recessed feature)(3024)을 포함하는 제 2 라이트가이드 층(3021) 사이에 갭(gap) 영역(3040)으로부터 형성된 광 추출 특징부들(3026)을 포함하는 라이트가이드 영역(3027)을 갖는 프론트라이트(3030)을 포함하는 반사형 디스플레이(3019)의 일 실시예 영역의 단면 측면도(cross-sectional side view)이다. 반사형 디스플레이(3019)는 프론트라이트(3030)로부터 광(3022)을 수신하고 프론트라이트(3030)를 되돌아 통과하여서 그리고 반사형 디스플레이(3019) 밖으로 광을 반사하도록 배치된 반사형 공간 광 변조기(2101)를 더 포함한다. 반사형 디스플레이(3019)에 외부의 주변 광(3023)은 프론트라이트(3030)을 통과하여 진행하고, 반사형 공간 광 변조기(2101)에 의해 변조 및 반사되고 프론트라이트(3030)를 되돌아 통과하여 반사형 디스플레이(3019)를 빠져나간다. 다른 실시예에서, 제 1 라이트가이드 층(3020)과 제 2 라이트가이드 층(3021)사이의 갭 영역(gap region)(3040)은 제 1 라이트가이드층(3020)과 제 2 라이트가이드 층(3021)의 평균 굴절율보다 작은 평균 굴절율을 갖는 접착제(adhesive) 또는 고체 광 투과 물질(solid light transmitting material)을 포함한다.
도 17 은 레드 LED(미도시)에 의해 조사되는 레드 라이트가이드 코어 영역(3604), 그린 LED(미도시)에 의해 조사되는 그린 라이트가이드 코어 영역(3605) 및 블루 LED(미도시)에 의해 조사되는 블루 라이트가이드 코어 영역(3606) 및 클래딩 영역들(602)을 포함하는 프론트라이트(3613)을 포함하는 반사형 디스플레이(3600)의 일 실시예의 영역 단면 측면도이다. 레드 라이트가이드 코어 영역(3604), 그린 라이트가이드 코어 영역(3605) 및 블루 라이트가이드 코어 영역(3606)에서의 광 추출 특징부들(1007)은 반사형 공간 광 변조기(3610)에서 각각 대응하는 레드 공간 광 변조 픽셀들(3607), 그린 공간 광 변조 픽셀들(3608) 및 블루 공간 광 변조 픽셀들(3609)위에 실질적으로 배치된다. 광 추출 특징부(1007)위로 입사하는 레드 라이트가이드 코어 영역(3604)로부터 추출된 레드 광 (3601)은 대응하는 레드 공간 변조 픽셀(3607)을 향하여 방향전환되고 그리고 반사후 레드 공간 변조 픽셀(3607)을 빠져나가는 광의 상대적 세기(intensity)는 공간적으로 디스플레이 될 정보에 따라 변조되고 그리고 반사형 디스플레이를 빠져나가기 전에 레드 라이트가이드 코어 영역(3604), 클래딩 영역(602), 그린 라이트가이드 코어 영역(3605), 클래딩 영역(602), 블루 라이트가이드 코어 영역(3606), 클래딩 영역(602) 및 터치스크린(touchscreen)(3611)을 통과한다. 유사하게, 광 추출 특징부(1007)에 의해 그린 라이트가이드 코어 영역(3605)로부터 추출된 그린 광(3602)은 그린 공간 광 변조 픽셀들(3608)을 향하여 방향전환되고 그리고 광 추출 특징부(1007)에 의해 블루 라이트가이드 코어 영역(3606)으로부터 추출된 블루광(3603)은 블루 공간 광 변조 픽셀들(3609)을 향하여 방향전환된다. 레드 광(3601), 그린 광(3602) 및 블루 광(3603)의 각각은 변조 및 반사되어 광은 라이트가이드들(3604,3605 및 3606)을 통과하고 반사형 디스플레이(3600)을 빠져나간다. 반사형 디스플레이(3600) 외부로부터의 주변 광(3612)은 터치스크린 층(3611), 라이트가이드 코어 영역들(3606,3605 및 3604) 및 클래딩 영역들(602)을 통과하고 그리고 예를 들어 라이트가이드 코어 영역들(3604, 3605 및 3606), 클래딩 영역들(602) 및 터치스크린층(3611)을 되돌아 통과하기 전에 레드 공간 변조 픽셀(3607)에 의해 변조 및 반사된다. 이 실시예에서, 반사형 디스플레이(3600)는 주변 광만의 조명 모드(ambient light only illumination mode)(레드, 그린, 및 블루 LED들이 턴 오프(turn off)), 프론트라이트만의 모드(frontlight only mode)(레드, 그린, 및 블루 LED들 턴 온 그리고 주변 광 레벨이 매우 낮은) 또는 실질적 조명이 주변 광과 프론트라이트(3613)에 의해 제공되는 주변-프론트라이트 조합 모드(ambient-frontlight combination mode)에서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 색상 라이트가이드들(3604,3605, 및 3606)(각각 레드, 그린, 및 블루)은 RGB, RBG, GRB, GBR, BRG 및 BGR을 포함하는 임의 적절한 순서로 정리된다. 다른 실시예에서, 예를 들어 네개이상의 라이트가이드들, 임의 적절한 개수의 라이트가이드들이 사용된다. 추가 실시예에서, 약 100나노미터들보다 작은 제 1 파장 대역폭(FWHM 세기(intensity))을 갖는 광을 포함하는 하나이상의 라이트가이드들은 제 1 파장 대역폭내로부터의 광 부분을 가지고 공간 정보를 디스플레이하기 위해 제 1 파장 대역폭에 해당하는 공간 광 변조 픽셀(spatial light modulating pixel)들을 조사하기 위해 사용된다. 추가 실시예에서, 제 2 및 제 3 파장 대역폭들을 갖는 제 2 및 제 3 라이트가이드들은 각각의 파장 대역폭들에 해당하는 공간 광 변조 픽셀(spatial light modulating pixel)들을 조사하기 위해 사용된다.
도 18은 동일한 에지 상에 대향하는 방향들에서 지향된 중간 영역에서의 두 개의 광원들(102) 및 두 개의 어레이들의 결합 라이트가이드들(104)을 가진 두 개의 광 입력 커플러들을 포함한 발광 디바이스(1800)의 일 실시예의 평면도이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 발광 디바이스(1800)의 +y 및 -y 에지들은 LED들을 포함한 광원들(102)이 도 1에 도시된 실시예에서의 광원(102)이 한 것처럼 광 방출 영역(108)의 하부 에지를 지나 연장되지 않기 때문에 광 방출 영역(108)의 보더(border)에 매우 가까울 수 있다. 따라서, 예를 들면, 도 18에 도시된 발광 디바이스(1800)에 의해 조사된 TV는 +y 및 -y 방향들에서 발광 디바이스(1800)의 에지로부터 2 밀리미터 이하로 연장된 발광 디스플레이 영역을 가질 수 있다. 도 18에 도시된 실시예에서, 광원(102)은 실질적으로 발광 디바이스(1800)의 +y 및 -y 에지들 사이에서의 광 방출 영역(108)의 중간 영역에 배치된다.
도 19는 +y 및 -y 방향들에서 접혀지고 그 후 단일 광원(102)을 향해 +z 방향에서 접혀지는(도면에서 페이지 밖으로) 결합 라이트가이드들(104)을 가진 하나의 광 입력 커플러를 포함한 발광 디바이스(1900)의 일 실시예의 평면도이다.
도 20 은 광 반사형 광학 엘리먼트(2001)(반사 광선(reflecting light ray)을 예시하기 위해 투명한 것으로 도 20에서 도시된), 또한 광 콜리메이팅(collimating) 광학 엘리먼트이면서 광 블로킹(blocking) 엘리먼트인, 및 필름 기반 라이트가이드(2002)를 포함하는 발광 디바이스(2000)의 일 실시예 사시도이다. 광 반사형 광학 엘리먼트(2001)은 라이트가이드 영역(106)을 넘어 연장된 영역(2005)를 가지며, 결합 라이트가이드들(104)의 스택 주위를 감싸고 광 콜리메이팅 엘리먼트(2006)를 형성하기 위해 광원(102)쪽을 향하여 접혀진 탭 영역들(2003)을 갖는다. 광원(102)으로부터의 광(2004)은 광 콜리메이팅 엘리먼트(2006)의 탭 영역(2003)의 멀리서(off) 반사되고 그리고 y-z 및 y-x 평면들에서 더 콜리메이팅되며(더 작은 각도(angular) FWHM 세기(intensity))가 되고 결합 라이트가이드(104)의 입력 에지들(204)로 진입한다. 결합 라이트가이드(104)을 벗어나는 미광(stray light)은 광 반사형 광학 엘리먼트(2001)에 의해, 또한 광 블록킹 광학 엘리먼트인, 결합 라이트가이드들(104)의 스택으로부터 직접 빠져나가는 것에서 차단된다(이 실시예에서 반사되거나 또는 흡수되거나). 다른 실시예에서, 광 반사형 광학 엘리먼트(2001)는 감압접착제(pressure sensitive adhesive)에 의해 필름 기반 라이트가이드(2002)에 광학적으로 결합될 수 있고, 그리고 광 반사형 광학 엘리먼트(2001)는 입사광(incident light)의 부분을 확산시켜 반사(diffusely reflect), 정반사로(specularly) 반사, 그것의 조합으로 반사할 수 있다. 추가 실시예에서, 광 반사형 광학 엘리먼트(2001)는 로우 컨택 에어리어 커버(low contact area cover)이거나 또는 필름 기반 라이트가이드(2002)와 접촉하는 표면 릴리프 특징부들(surface relief features)을 포함한다.
도 21 은 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator)(2101)에 광학적으로 결합되는 프론트라이트(2103)을 포함하는 공간 디스플레이 (2100)의 일 실시예의 단면 측면도이다. 프론트라이트(2103)는 반사형 공간 광 변조기(2101)의 표면 수직근처 각도에서 반사형 공간 광 변조기(201)로 광을 향하게 하는 광 추출 특징부들(1007)을 갖는 필름 기반 라이트가이드(2102)를 포함한다. 일 실시예에서, 반사형 공간 광 변조기(2101)는 전기 영동 디스플레이(electrophoretic display), MEMS 기반 디스플레이(microelectromechanical systems-based display), 또는 반사 액정 디스플레이(reflective liquid crystal display)이다. 일 실시예에서, 광 추출 특징부들(1007)은 프론트라이트(2103)을 빠져나가는 광의 50%, 60%, 70%, 80% 및 90%중의 하나를 프론트라이트(2103)의 광 방출 표면으로부터 60도 내지 120도의 각도 범위 내에서 반사형 공간 광 변조기(2101)쪽으로 향하게 한다.
도 22 는 반사형 공간 광 변조기(2101)에 인접하여 배치된 필름 기반 라이트가이드(2201)사이에 에어 갭(air gap)을 갖는 프론트라이트(2202)를 포함하는 공간 디스플레이(2200)의 일 실시예의 단면 측면도이다. 일 실시예에서, 반사형 공간 광 변조기(2101)는 하나이상의 색 필터들을 포함한다. 다른 실시예에서, 반사형 공간 광 변조기(2101)는 300nm보다 작은 파장 대역폭(FWHM)을 반사하는 하나이상의 공간 영역들을 포함하고 그리고 공간 영역들(spatial region)은 간섭 변조기(interferometric modulator) 또는 IMOD 디바이스에서와 같은 공간 패턴에서 하나이상의 색을 반사한다. 다른 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드(2201)는 서로 다른 색들을 가진 두개이상의 광원들로부터 광을 수신하도록 배치되어 조명(illumination)은 반사형 공간 광 변조기(2101)를 가지고 색 순차 동기화(color sequential synchronized)되어 그 결과 풀-컬러 디스플레이(full-color display)가 된다.
도 23는 광학 접착제(optical adhesive)(801)을 이용하여 반사형 공간 광 변조기(2101)에 광학적으로 결합된 반사형 공간 광 변조기(2101)에 가장 가까운 라이트가이드(2301)의 측면(2303)상에 광 추출 특징부들(1007)을 갖는 프론트라이트(2302)을 포함하는 공간 디스플레이(2300)의 일 실시예의 단면 측면도이다.
도 24는 반사 컴포넌트층(2402)을 포함하는 반사형 공간 광 변조기(2401)내에 배치된 필름 기반 라이트가이드(107)를 포함하는 프론트라이트(2404)를 포함하는 공간 디스플레이(2400)의 일 실시예의 단면 측면도이다. 일 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드(107)는 반사형 공간 광 변조기(2401)을 위한 기판이다. 다른 실시예에서, 반사형 공간 광 변조기(2401)를 위한 광 세기(intensity of light)는 필름 기반 라이트가이드(107)내에서 발생하는 전반사를 방해함(frustrating)으로써 제어된다. 다른 실시예에서, 투과형 공간 광 변조기(미도시)를 위한 광 세기는 필름 기반 라이트가이드내에서 발생하는 전반사(total internal reflection)를 방해함으로써 제어된다.
도 25는 기판(2502) 및 콜리메이팅 광학 엘리먼트(collimating optical element)(2501)를 갖는 광원(102)에 인접하여 배치된 결합 라이트가이드들(104)의 스택(stack)을 포함하는 발광 디바이스(2500)의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다. 일 실시예에서, 콜리메이팅 광학 엘리먼트(2501)는 발광다이오드(light emitting diode)로부터의 광을 콜리메이팅하기 위해 광을 굴절시키고 그리고 전반사시키는 렌즈(lens)이다.
도 26 는 x,y 및 z축들에 임의의 각도에서 지향된 결합 라이트가이드들(104) 및 광원(102)을 포함하는 발광디바이스(2600)의 일 실시예 사시도(perspective view)이다. 결합 라이트가이드들은(104) +z축(발광 디바이스 광학 축(optical axis)으로부터 제 1 방향전환 각(redirection angle)(2601), +x축으로부터 제 2 방향전환 각(2602), +y축으로부터 제 3 방향전환 각(2603)에서 지향된다. 다른 실시예에서, 광원 광학 축 및 결합 라이트가이드들은(104) +z축(발광 디바이스 광학 축(optical axis)으로부터 제 1 방향전환 각(redirection angle)(2601), +x축으로부터 제 2 방향전환 각(2602), +y축으로부터 제 3 방향전환 각(2603)에서 지향된다.
도 27 은 반사형 공간 광 변조기(2101)에 가장 근접한 필름 기반 라이트가이드(2701)의 측면(2303)상에 필름 기반 라이트가이드(2701)로부터 돌출한(protruding) 광 추출 특징부들(2703)을 갖는 프론트라이트(2702)를 포함하는 반사형 디스플레이(2700)의 일 실시예 영역의 단면 측면도이다. 필름 기반 라이트가이드(2701)는 클래딩층으로서의 낮은 굴절율 광학 접착제(low-refractive index optical adhesive)(801)를 이용하여 반사형 공간 광 변조기(2101)에 광학적으로 결합된다.
도 28 는 두개의 클래딩층들(602)사이에 배치된 필름 기반 라이트가이드(107)내에 광 추출 특징부들(1007)을 갖는 프론트라이트(2821)를 포함하는 반사형 디스플레이(2820)의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다. 프론트라이트(2821)는 기판(2823)상의 색 필터들(2822) 및 반사형 공간 광 변조기(2101)사이에 배치된다. 디스플레이(2820)에 외부의 주변 광(2824)은 기판(2823)을 통과하여, 색 필터들(2822)을 통과하여, 프론트라이트(2821)을 통과하여 진행하고 반사형 공간 광 변조기(2101)로부터 반사되고 프론트라이트(2821), 색 필터들(2822), 기판(2823)을 되돌아 통과 진행하고, 반사형 디스플레이(2820)을 빠져나간다. 프론트라이트(2821)의 코어 영역(601)내에서 진행하는 광(2825)은 광 추출 특징부들(1007)에 의해 반사형 공간 광 변조기(2101)쪽을 향하여 방향전환된다. 이 광은 반사형 디스플레이(2820)을 빠져나가기 전에 프론트라이트(2821), 색 필터들(2822) 및 기판(2823)을 되돌아 통과 반사된다.
도 29a, 도 29b, 도 29b, 도 29d, 및 도 29e는 광 투과 필름을 사용하여 연속하여 결합된 라이트가이드들(104)을 가진 라이트가이드(107)를 제조하는 방법의 일 실시예를 도시한다. 도 29a는 결합 라이트가이드들(104)의 어레이에서 각각의 결합 라이트가이드(104)에 연속하여 결합된 라이트가이드(107)의 일 실시예의 사시도이다. 결합 라이트가이드들(104)의 어레이는 선형 접힘 영역들(2902) 내에 배치된 상대적 위치 유지 엘리먼트들(2901)을 더 포함하는 서로에 대해 실질적으로 평행한 선형 접힘 영역들(2092)을 포함한다. 도 29a에 도시된 구성에서, 결합 라이트가이드들의 어레이는 실질적으로 라이트가이드(107)와 동일한 평면(x-y 평면) 내에 있고 결합 라이트가이드들(104)은 광 투과 필름의 영역들이다. 선형 접힘 영역들(2902)에 실질적으로 평행하는 방향에서의 결합 라이트가이드들의 어레이의 총 폭(Wt)이 도 29a에 도시된다. 도 29a에 도시된 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 선형 접힘 영역에 평행한 방향(2906)에서 실질적으로 동일한 폭(Ws)을 가진다. 선형 접힘 영역(2902)에서의 필름 표면(2980)에 수직인 방향(2903)이 도 29a에 도시된다.
도 29b에 도시된 바와 같이, 선형 접힘 영역들(2902)은 도 29a에 도시된 그것들의 위치들로부터 서로에 대해 병진이동된다. 선형 접힘 영역(2902)에서의 광 투과 필름 표면(2980)에 직교하는 방향(2903)(z 방향에 평행인)에서의 결합 라이트가이드들(104)의 어레이의 두 개의 선형 접힘 영역들(2902) 간의 거리는 증가된다. 또한, 도 29b에 도시된 바와 같이, 선형 접힘 영역(2902)의 방향(2906)에 실질적으로 직교하고 선형 접힘 영역(2902)에서의 광 투과 필름 표면(2980)(x-y 평면)에 평행하는 방향(y 방향)에서의 결합 라이트가이드들(104)의 어레이의 선형 접힘 영역들(2902) 간의 거리는 감소된다.
도 29c에 도시된 바와 같이, 선형 접힘 영역들(2902)은 도 29B에 도시된 그것들의 위치들로부터 서로에 대해 병진이동된다. 도 29c에서, 선형 접힘 영역들(2902)의 방향(2906)에 실질적으로 평행하고 선형 접힘 영역들(2902)에서의 광 투과 필름 표면(2980)에 평행인 방향(x 방향)에서의 결합 라이트가이드들(104)의 어레이의 선형 접힘 영역들(2902) 간의 거리는 증가된다.
도 29d는 선형 접힘 영역들(2902)의 방향(2906)에 실질적으로 평행하고 선형 접힘 영역들(2902)에서의 광 투과 필름 표면(2980)에 평행인 방향(x 방향)에서의 결합 라이트가이드들(104)의 어레이의 선형 접힘 영역들(2902) 간의 거리가 증가되고 선형 접힘 영역(2902)에서의 광 투과 필름 표면(2980)에 수직인 방향(2903)에서의 결합 라이트가이드들(104)의 어레이의 선형 접힘 영역들(2902) 간의 거리가 감소되는 선형 접힘 영역들(2902)의 추가 병진이동을 예시한다.
도 29e에 도시된 바와 같이, 선형 접힘 영역들(2902)은 도 29d에 도시된 그것들의 위치로부터 서로에 대해 병진 이동된다. 도 29e에서, 선형 접힘 영역들(2902)의 방향(2906)에 실질적으로 평행하고 선형 접힘 영역들(2902)에서의 광 투과 필름 표면(2980)에 평행한 방향(x 방향)에서의 결합 라이트가이드들(104)의 어레이의 선형 접힘 영역들(2902) 간의 거리는 도 29d의 것으로부터 추가로 증가되며 선형 접힘 영역(2902)에서의 광 투과 필름 표면(2980)에 수직인 방향(2903)에서의 결합 라이트가이드들(104)의 어레이의 선형 접힘 영역들(2902) 간의 거리는 도 29d의 것에 비해 추가로 감소된다.
도 29a 내지 도 29e에 도시된 바와 같이, 선형 접힘 영역들(2902)의 병진이동들의 결과로서, 선형 접힘 영역들(2902)의 대응하는 에지들(2981)은 거리(D) 만큼 분리된다. 일 실시예에서, 거리(D)는 적어도 선형 접힘 영역(2902)에 실질적으로 평행한 방향에서 결합 라이트가이드들(104)의 어레이의 총 폭(Wt)과 동일하다. 또 다른 실시예에서, D=N×Ws이고, 여기서 결합 라이트가이드들(104)의 어레이는 선형 접힘 영역(2902)에 평행한 방향에서의 실질적으로 동일한 폭(Ws)을 가진 결합 라이트가이드들의 수(N)를 포함한다. 실질적으로 하나가 또 다른 것 위에 배치된 결합 라이트가이드들(104)의 어레이는 실질적으로 선형 접힘 영역들(2902)에 수직인 하나의 평면에서 끝나는 결합 라이트가이드들(104)의 입력 에지들의 어레이를 제공하기 위해 제 1 방향(2904)을 따라 절단될 수 있다. 절단은 다른 각도들에 있을 수 있으며 결합 라이트가이드들의 입력 표면으로 광을 결합하기 위해 배치된 광원으로부터의 광의 콜리메이팅 또는 광 방향 전환을 제공할 수 있는 각진(angled) 또는 아치형(arcuate) 절단들을 포함할 수 있다.
추가 실시예에서, 광 입력 커플러 및 라이트가이드를 제조하는 방법은 두 개의 입력 커플러들 및 두 개의 라이트가이드들이 동일한 필름으로부터 형성되도록 결합 라이트가이드들을 절단하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 방향(2904)을 따라 결합 라이트가이드들을 절단함으로써, 광 투과 필름은 두 개의 부분들로 분할될 수 있으며, 각각은 광 입력 커플러 및 라이트가이드를 포함한다.
도 30은 라이트가이드의 표면(107)에 광학적으로 결합된 결합 라이트가이드들(104)을 포함하는 발광 디바이스(3000)의 일 실시예의 사시도이다. 일 실시예에서, 라이트가이드에 광학적으로 결합된 결합 라이트가이드들(104)은 라이트가이드(107)의 두께의 40%, 30%, 20%, 10%, 및 5%:그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 두께를 가진다.
도 31은 입력 커플러 및 결합 라이트가이드(104)를 가진 라이트가이드(3100)중 하나의 평면도이며, 여기에서 결합 라이트가이드들(104)의 어레이는 비-평행 영역(non-parallel region)들을 가진다. 도 31에 예시된 실시예에서, 결합 라이트가이드들(104)은 서로 실질적으로 평행하는 광 콜리메이팅 에지들(3181) 및 선형 접힘 영역들(2902)을 포함하는 테이퍼링된 영역(tapered region)(3101)을 가진다. 또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들(104)은 일정하지 않은 분리(non-constant separation)들을 가진다. 또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들(104)의 테이퍼링된 영역들(3101)을 가진 결합 라이트가이드들(104)을 가진 라이트가이드(3100)를 제조하기 위한 방법은 테이퍼링된 영역(3101)에서 또는 그 가까이에 배치된 영역들(3103)에서 결합 라이트가이드들을 절단하는 단계를 포함하여 결합 라이트가이드들(104)의 어레이가 접혀질 때, 결합 라이트가이드들(104)은 광이 보다 콜리메이팅되도록 광 입력 표면을 통과하는 입력 광을 방향 전환할 수 있는 프로파일링된(profiled), 비-평면 입력 표면(non-planar input surface)을 형성하기 위해 중첩된다. 또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들(104)은 실질적으로 평행하지 않아서 결합 라이트가이드들(104)이 약 2도 이상만큼 변화하는 에지들 사이의 각도들을 가지는 영역들을 갖는다.
도 32는 도 31에 도시된 결합 라이트가이드들(104)을 가진 라이트가이드(3100)의 부분의 사시도이다. 결합 라이트가이드들(104)은 테이퍼링된 영역(3101) 가까이에 배치되고 접혀진 영역들(3103)(도 31에 도시된)에서 절단되어서 광이 필름-기반 라이트가이드(107) 내에서 x-y 평면으로 보다 콜리메이팅되도록 광 입력 표면(103)을 통과하는 입력 광을 방향 전환할 수 있는 프로파일링된 광 콜리메이팅 에지들(3181)을 형성하기 위해 테이퍼링된 영역들(3101)은 중첩된다.
도 33은 선형 접힘 영역(2902)의 가깝게 배치된 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)를 포함한 라이트가이드(3300) 및 광 입력 커플러의 일 실시예의 사시도이다. 이 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)는 적어도 하나의 결합 라이트가이드(104)에 대한 선형 접힘 영역(2902)에 평행하는 방향(2906)으로 10도 더 큰 각도(3302)로 지향된 실질적으로 선형 섹션(3303)을 포함하는 선형 접힘 영역(2902)에 가깝게 배치된 광 투과 필름 표면(2970)에 평행한 평면(도시된 바와 같이 x-y 평면)에서의 단면 에지(2971)를 가진다. 일 실시예에서, 실질적으로 선형 섹션(3303)은 선형 접힘 영역(2902)에 평행한 방향으로 약 45도의 각도에서 배치된다.
도 34 및 도 35는 광원(도시되지 않음)으로부터 라이트가이드로의 전반사(TIR) 광 전이(transfer)를 유지하면서 전체 디바이스의 볼륨(volume) 및/또는 사이즈(size)가 감소되도록 구성된 광 입력 커플러들 및 라이트가이드들(3400, 3500) 각각의 특정 실시예들의 평면도들이다. 도 34에서, 광 입력 커플러 및 라이트가이드(3400)는 2번 접혀지고(3402) 필름-기반 라이트가이드(107)에 실질적으로 평행하는 평면에서 재결합되는(3403) 결합 라이트가이드들(3401a, 3401b)의 묶음(bundle)들을 포함한다.
도 35는 위쪽으로 접혀지고(3501)(+z 방향) 필름-기반 라이트가이드(107)의 평면에 실질적으로 직교하는 스택(3502)에서 병합되는 묶음들(3401a, 3401b)을 포함하는 광 입력 커플러 및 라이트가이드(3500)를 가진 발광 디바이스의 일 실시예의 평면도이다.
도 36은 +z 방향에서 위쪽으로(3501) 접혀진 결합 라이트가이드의 묶음들(3401a, 3401b)의 사시도이다. 또 다른 실시예에서, 묶음들은 아래쪽(-z 방향)으로 접혀진다.
도 37은 두개의 클래딩 영역들(602) 및 광 입력 커플러(101)사이에 배치된 코어 영역(601)을 포함하는 라이트가이드(107)를 포함하는 발광 디바이스(3700)의 일 실시예 사시도이다. 이 실시예에서, 발광 디바이스(3700)는 디스플레이(3701)를 조사하기 위해서 프론트라이트 조명을 포함하여서 광(3704)은 디스플레이(3701)로부터 반사되고 그리고 직접 시청을 위해 적절한 휘도에서 디스플레이 정보는 볼 수 있다. 발광 디바이스(3700)는 디스플레이 정보로서 방출되는 광(3704)보다 상당히 높은 플럭스에서 광 방출 표면(3706)에 수직으로부터 급격한 각도(steep angle)에서 광(3703)을 방출함으로써 조명 기구로서 광 조명(light illumination)을 또한 제공한다. 일 실시예에서, 조명을 제공하는 광(3703)의 광도(luminous intensity)의 피크 각도는 디스플레이(3701)의 표면으로부터 0도 및 45도 사이에 있다. 이 실시예에서, 발광 디바이스(3700)는 벽 스칸스(sconce)과 같은 룸 조명(room illumination) 또는 천정과 같은 표면을 향하는 위쪽으로 광을 지향시키는 업라이트(uplight)를 또한 제공하는 자체-발광 그림 프레임(self-illuminated picture frame)로서 벽(3702)에 대하여 배치될 수 있다.
도 38은 라이트가이드(107)의 에지(edge)(3801)에 광학적으로 결합되는 결합 라이트가이드들(104)을 포함한 발광 디바이스(3800)의 일 실시예의 사시도이다. 일 실시예에서, 라이트가이드(107)의 에지(3801)에 광학적으로 결합된 결합 라이트가이드(coupling lightguide)(104)들은 라이트가이드(107)의 두께의 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 및 10% 그룹으로부터 선택된 하나보다 작은 두께를 가진다.
도 39는 라이트가이드(3903)를 포함한 광 입력 커플러(3908) 및 단일 필름 내에서 제 1 반사 표면 에지(3906) 및 제 2 반사 표면 에지(3907) 사이에 배치된 광 입력 에지(204), 접힘 라인들(3902) 및 반사 에지(3904)에 의해 정의된 접힘 영역들(3909)을 포함한 단일 결합 라이트가이드(single coupling lightguide)를 포함하는 발광 디바이스(3900)의 일 실시예의 평면도이다. 광 입력 커플러(3908)의 필름은 접힘 라인들(3902)을 따라 접혀져 접힘 영역들(3909)이 실질적으로 서로 오버레이(overlay)하고 광원(102)은 각각의 광 입력 에지(204)로 광을 결합한다. 광학 시스템은 도 39에 "접혀지지 않은(un-folded)" 것으로 도시되며 광원들(3901)은 필름이 접혀질 때 접힘 영역들(3909)에 대하여 광원(102)의 위치에 대응한다. 도 39에 도시된 바와 같이, 광원(102)(및 접혀질 때 광원들(3901))으로부터의 광(3905)은 라이트가이드(3903)의 광 방출 영역(108)을 향해 각이 진 반사형 에지(3904)로부터 전반사한다. 제 1 반사 표면(3906) 및 제 2 반사 표면(3907)은 필름에서의 형상화된 에지들(예를 들면, 각이 지거나 또는 곡선을 이루는)에 의해 형성되며 각이 진 에지(3904)로부터 전반사하는 각도들에서 광원들(102 및 3901)로부터의 광의 부분을 라이트가이드로 방향 전환하도록 작용한다.
도 40은 필름이 도면에 표현된 방향(4001)으로 접힘 라인들(3902)을 따라 접혀지는 바와 같이 도 39의 결합 라이트가이드 및 광원(102)을 포함한 광 입력 커플러(3908) 및 라이트가이드(3903)의 사시도이다. 접힘 영역들(3909)은 실질적으로 서로에 대해 층층이 놓여져 광 입력 에지들(204)이 광원(102)으로부터 광을 수신하도록 스택되고 정렬된다.
도 41은 접혀지고 필름 라이트가이드(3903)의 중첩 접힘 영역들(3909)로부터 형성된 결합 라이트가이드를 포함한 도 39의 광 입력 커플러(3908) 및 라이트가이드(3903)의 사시도이다. 접힘 영역들(3909)은 서로에 대해 실질적으로 층층히 놓여져 광 입력 에지들(204)이 광원(102)으로부터 광을 수신하도록 스택되고 정렬된다.
도 42는 제 1 세트의 결합 라이트가이드들(4203)로부터 광을 수신하도록 배치된 제 1 광 방출 영역(4201) 및 제 2 세트의 결합 라이트가이드들(4204)로부터 광을 수신하도록 배치된 제 2 광 방출 영역(4202)을 포함한 구체적인 필름-기반 라이트가이드(4205)의 고도 뷰이다. 광 방출 영역들은 거리("SD")(4206) 만큼 y 방향으로 서로로부터 분리된다. 세트들의 결합 라이트가이드들(4203, 4204)의 자유 끝단(free end)들은 -y 방향을 향해 접혀질 수 있어서 양 세트들 모두가 도 43에 도시된 바와 같이 실질적으로 중첩된다.
도 43은 도 42의 필름-기반 라이트가이드(4205)의 고도 뷰(elevated view)이며, 결합 라이트가이드들(4203)은 접혀져서 그것들은 실질적으로 중첩되고 광 입력 표면(103)을 형성한다. 이 실시예에서, 단일 광원(도시되지 않음)은 동일한 필름 내에 두 개의 별개의 광 방출 영역들을 조사할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 두 개의 분리된 필름-기반 라이트가이드들은 접혀지는 별개의 광 입력 커플러들을 가지며 광 입력 에지들은 광원으로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드들의 스택을 형성하기 위해 합쳐진다. 이러한 타입의 구성은 유용할 수 있으며, 예를 들면, 제 1 광 방출 영역은 LCD에 백라이트(backlight)를 비추고 제 2 광 방출 영역은 이동 전화 디바이스 상에서의 키패드(keypad)를 조사한다.
도 44는 z 방향으로 스택된 두 개의 라이트가이드들(107)을 포함한 광학적 리던던시(redundancy)를 가진 발광 디바이스(4400)의 일 실시예의 단면 측면도이다. 실질적으로 y 방향에서 인접하게 배열된 홀더들(4402) 내의 광원들 및 결합 라이트가이드들은 코어 영역들(601)로 광을 향하게 하여 광(4401)이 각각의 라이트가이드(107)로부터의 광 방출 영역(108)으로부터 출력된다 .
도 45는 제 3 광원(4503) 및 제 4 광원(4504)에 열적으로 결합되는 제 2 열 전이 엘리먼트(4506)로부터 열적으로 절연되고(도시된 실시예에서 에어 갭(air gap)에 의해 물리적으로 분리된)그리고 제 1 열 전이 엘리먼트(4505)(금속 코어 인쇄 회로 기판(PCB))에 열적으로 결합된 제 1 광원(4501) 및 제 2 광원(4502)을 가진 발광 디바이스(4500)의 일 실시예의 단면 측면도이다. 제 1 광원(4501) 및 제 3 광원(4503)은 제 1 광 입력 커플러(4507)로 광을 결합시키도록 배치되고 제 2 광원(4502) 및 제 4 광원(4504)은 제 2 광 입력 커플러(4508)에 광을 결합시키도록 배치된다. 이 실시예에서, 제 1 광원(4501)으로부터 소멸된 열은 제 2 광원(4502)을 향해 x 방향으로 제 1 열 전이 엘리먼트(4505)를 따라 소멸되어서 제 1 광원(4501)으로부터의 열이 전도(conduction)에 의해 제 3 광원(4503)에서의 온도를 실질적으로 증가시키지 않는다.
도 46은 각각의 결합 라이트가이드(104) 내에서 복수의 제 1 반사 표면 에지들(3906) 및 복수의 제 2 반사 표면 에지들(3907)을 가진 복수의 결합 라이트가이드들(104)을 포함한 발광 디바이스(4600)의 일 실시예의 평면도이다. 도 46에 도시된 실시예에서, 3개의 광원들(102)이 각각의 제 1 반사 표면 에지들(3906) 및 제 2 반사 표면 에지들(3907)에 의해 적어도 부분적으로 정의된 각각의 광 입력 에지들(204)로 광을 결합하도록 배치된다.
도 47은 제 1 반사 표면 에지들(3906) 및 제 2 반사 표면 에지들(3907) 사이에 배치된 광 입력 에지들(204)을 가진 도 46의 결합 라이트가이드들(104)의 확대 사시도이다. 광원들(102)은 명료함을 위해 도 47에서 생략된다.
도 48은 광원(102) 가깝게 배치된 결합 라이트가이드들(104)의 인덱스-매칭 된 영역(index-matched region)(4803)에서 결합 라이트가이드들(104)의 코어 영역들(601) 사이에 배치된 인덱스 매칭 영역들(4801)을 포함한 발광 디바이스(4800)의 일 실시예의 광원(102) 및 결합 라이트가이드들(104)의 단면 측면도이다. 광원(102)은 결합 라이트가이드들(104)에 인접하여 위치되고 광원(102)으로부터의 높은 각도 광(4802)은 결합 라이트가이드들(104) 및 인덱스 매칭 영역(4801)을 통과하여 진행하며 결합 라이트가이드들(104)의 광 입력 에지(204)로부터 먼 위치에서 결합 라이트가이드들(104)로 결합된다. 도 48에 도시된 실시예에서, 예를 들면, 광원(102)의 광학 축(4830)으로부터 60도에 있는 광이 광원에 근처의 코어 영역(601)으로 진행하고, 인덱스 매칭 영역(4801)을 통과하여 진행하며, 광원(102)으로부터 훨씬 떨어진 코어 영역(601)에서 전반사하기 때문에 광원(102)으로부터의 광은 보다 많은 결합 라이트가이드들로 결합된다. 이 실시예에서, 광 입력 에지(204)에 또는 그 가까이에 존재하는 클래딩이 있다면 광의 일부는 통상적으로 광을 수신하지 않는 외부 결합 라이트가이드들(104)로 결합된다.
도 49는 라이트가이드(107)에서의 영역들을 절단함으로써 형성된 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(4902)의 어레이를 포함한 필름-기반 라이트가이드(4900)의 일 실시예의 평면도이다. 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(4902)의 어레이는 라이트가이드(107)의 광 방출 영역(108)의 평행 치수(d2)보다 작은 제 1 방향(도시된 바와 같이 y 방향) 치수(d1)에서 연장된다. 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(4902)( 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(4902)이 접혀지거나 또는 구부려지지 않을 때)에 포함되지 않는 필름-기반 라이트가이드(4900) 내에 보상 영역((compensation region)(4901)이 정의된다. 이 실시예에서, 보상 영역은 광원을 배치하기 위한 y 방향으로 충분한 길이를 가진 볼륨을 제공하여 광원(도시되지 않음)이 라이트가이드(107)의 하부 에지(4903)를 지나 연장되지 않는다. 광 방출 영역(108)의 보상 영역(4901)은 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(4902)로부터 광 방출 영역(108)으로 직접 수신된 보다 낮은 입력 플럭스(input flux)를 보상하기 위해 광 추출 특징부들(도시되지 않음)의 보다 높은 밀도를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들면, 광 추출 효율성 또는 보상 영역의 하나 이상의 영역들 내에서 광 추출 특징부들 없는 면적에 대하여 광 추출 특징부들의 면적 비를 증가시키고, 결합 라이트가이드들 및 광 방출 영역사이의 광 혼합 영역의 폭을 증가시키고, 보상 영역 밖의 광 방출 영역의 하나 이상의 영역들에서의 광 추출 특징부들 없는 면적에 대하여 광 추출 특징부들의 평균 면적 비 또는 광 추출 효율성을 감소시킴으로써, 및 그것들의 임의의 적절한 조합에 의해 광 방출 영역의 보상 영역(4901) 내에서의 광 추출 특징부들에 의해 수신된 광속의 보다 낮은 레벨에도 불구하고 광 방출 영역(108)에서의 면적당 광속 출력(light flux) 또는 실질적으로 균일한 휘도(luminance)가 달성된다.
도 50은 도 49에 도시된 필름-기반 라이트가이드(4900) 및 광원(102)을 포함한 발광 디바이스(5000)의 일 실시예의 투시 평면도이다. 이 실시예에서, 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(4902)은 광원(102)을 향해 -y 방향으로 접혀져서 결합 라이트가이드들(4902)의 광 입력 에지들(204)이 광원(102)으로부터 광을 수신하도록 배치된다. 테이퍼링된 결합 라이트가이드들을 통과하여 진행하는 광원(102)으로부터의 광은 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(4902)을 빠져나와 +y 및 -y 방향들로 확장하면서 대체로 +x 방향으로 진행하여 광 방출 영역(108)으로 들어간다. 도 50에 도시된 실시예에서, 광원(102)은 테이퍼링된 결합 라이트가이드(4902)를 포함하지 않는 영역 내에 배치되며 광원(102)은 발광 디바이스(5000)의 하부 에지(4903)를 지나 y 방향으로 연장되지 않는다. 하부 에지(4903)를 지나 연장하지 않음으로써, 발광 디바이스(5000)는 y 방향에서의 보다 짧은 전체 폭을 가진다. 더욱이,테이퍼링된 결합 라이트가이드들(4902) 및 광원(102)이 접힘(또는 굽힘) 라인(5001)을 따라서 광 방출 영역(108)(-z 방향 및 그 후 +x 방향)아래에서 접혀질 때는 발광 디바이스(5000)는 (도 49에 도시된) y 방향에서 보다 짧은 치수(d1)를 유지할 수 있다.
도 51은 접힘(또는 굽힘) 라인(5001)을 따라 광 방출 영역(108) 뒤에서 접혀진(-z 방향 및 그 후 +x 방향) 도 50에 도시된 광원(102) 및 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(4902)을 가진 도 50에 도시된 발광 디바이스(5000)를 포함한 구체적인 발광 디바이스(5100)의 일 실시예의 사시도이다. 도 51로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 광 방출 영역(108)의 하부 에지 및 -y 방향에서의 발광 디바이스(4903)의 대응 에지 간의 거리는 상대적으로 작다. 이러한 거리가 작을 때, 광 방출 영역(108)은 보더(border)가 없는 것처럼 보일 수 있으며, 예를 들면, 광 방출 영역(108)이 백라이트의 에지에 매우 가깝게 연장되는 백라이트를 포함하는 디스플레이는 프레임리스(frameless) 또는 보더리스(borderless)처럼 보일 수 있다.
도 52는 라이트가이드(107)의 광 방출 영역(108)에 대한 결합 라이트가이드들(5201)의 방향의 주요 컴포넌트에 평행하는 방향(5203) 및 결합 라이트가이드 축(5202) 간의 각도로서 정의된 제 1 결합 라이트가이드 지향각(orientation angle)(γ)에서 라이트가이드(107)에서의 영역들을 절단함으로써 형성된 각이 진, 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(5201)의 어레이를 포함한 필름-기반 라이트가이드(5200)의 일 실시예의 평면도이다. 제 1 결합 라이트가이드 지향 각으로 라이트가이드(107) 내에서의 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(5201)을 절단함으로써, 각이 진, 페이퍼링된 라이트가이드들(5201)은 접혀질 때, 광원을 설치하기에 충분한 길이의 치수를 가진 볼륨을 제공하여 광원이 필름-기반 라이트가이드(5200)의 하부 에지(4903)를 지나 연장되지 않는다.
도 53은 도 52에 도시된 필름-기반 라이트가이드(5200) 및 광원(102)을 포함한 발광 디바이스(5300)의 일 실시예의 사시도이다. 도 53에 도시된 바와 같이, 각이 진, 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(5201)은 광원(102)을 향해 -y 방향으로 접혀져서 스택된 결합 라이트가이드들(5201)의 광 입력 표면들(204)은 광원(102)으로부터 광을 수신하도록 배치된다.
도 54는 제 1 결합 라이트가이드 지향각(5406)으로 라이트가이드(107)에서의 영역들을 절단함으로써 형성된 각이 진, 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(5201)의 제 1 어레이 및 제 2 결합 라이트가이드 지향 각(5407)에서 라이트가이드(107)에서의 영역들을 절단함으로써 형성된 각이 진, 테이퍼링된 결합 라이트가이드들(5402)의 제 2 어레이를 포함한 필름-기반 라이트가이드(5400)의 일 실시예의 평면도이다. 각각 제 1 결합 라이트가이드 지향각(5406) 및 제 2 결합 라이트가이드 지향 각(5407)으로 라이트가이드(107) 내에서 결합 라이트가이드들(5201)의 제 1 어레이 및 결합 라이트가이드들(5402)의 제 2 어레이를 절단함으로써, 각이 진, 테이퍼링된 라이트가이드들(5201, 5402)은 접혀질 때, 하나 이상의 광원들(102)을 설치하기에 충분한 길이의 치수를 가진 볼륨을 제공하여 하나 이상의 광원들(102)이 라이트가이드(107)의 하부 에지(4903)를 지나 연장되지 않는다.
도 55는 도 54에 도시된 필름-기반 라이트가이드(5400)를 포함한 발광 디바이스(5500) 및 (예를 들어 두 개의 LED들이 백 투 백(back-to-back)으로 배치되는 것과 같이) +y 방향 및 -y 방향으로 광을 방출하는 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(5500)의 일 실시예의 투시 평면도이다. 결합 라이트가이드들(5201)의 제 1 어레이는 각각의 광 입력 표면(204)이 광원(102)으로부터 광을 수신하도록 광원(102)을 향해 -y 방향으로 접혀지고 결합 라이트가이드들(5402)의 제 2 어레이는 각각의 광 입력 표면(204)이 광원(102)으로부터 광을 수신하도록 배치되도록 광원(102)을 향해 +y 방향으로 접혀진다. 결합 라이트가이드들(5201, 5402)의 제 1 및 제 2 어레이는 광원(102)이 (y 방향으로) 라이트가이드(107)의 중심 영역에 배치되도록 허용하기 위해 광 방출 영역(108)의 중심으로부터 딸어져 각이 져서 광원(102)은 라이트가이드(107)의 하부 에지(4903) 또는 상부 에지(5401)를 지나 연장되지 않는다. 광원(102), 결합 라이트가이드들(5201)의 제 1 어레이, 및 결합 라이트가이드들(5402)의 제 2 어레이는 접힘(또는 굽힘) 축(5001)을 따라서 광 방출 영역(108)아래에서 접혀질 수 있어서 발광 디바이스(5500)는 실질적으로 에지리스(edgelss)이거나 또는 x-y 평면에서 발광 디바이스의 에지들에 매우 가깝게 연장되는 광 방출 영역들을 갖는다.
도 56은 라이트가이드(107), 결합 라이트가이드들(104) 및 광원(102)으로부터 결합 라이트가이드들(104)로 광을 방향 전환하도록 배치된 곡선형(curved) 또는 아치형(arcuate) 반사 표면 또는 영역을 포함하는 광 방향전환 광학 엘리먼트(light redirecting optical element)로서 기능하는 미러(mirror)(5601)를 포함하는 발광 디바이스(5600)의 일 실시예의 평면도이다. 결합 라이트가이드들(104) 내에서의 광은 결합 라이트가이드들(104)을 통과하여 라이트가이드(107)로 진행하고 광 방출 영역(108)에서 라이트가이드(107)를 빠져나간다.
도 57은 라이트가이드(107), 결합 라이트가이드들(104) 및 미러(5701)를 포함한 발광 디바이스(5700)의 일 실시예의 평면도이다. 이 실시예에서, 미러(5701)는 도 57에 도시된 두 개의 광원들(102)과 같은, 하나 이상의 광원들로부터 결합 라이트가이드들(104)로 광을 방향 전환하도록 배치된 둘 이상의 곡선형 또는 아치형 표면들 또는 영역들을 포함하고, 미러는 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트(bidirectional light turning optical element)로서 기능한다. 결합 라이트가이드들(104) 내에서의 광은 결합 라이트가이드들(104)을 통과하여 라이트가이드(107)로 진행하고 광 방출 영역(108)에서의 라이트가이드(107)를 빠져나간다. 도 57에 도시된 바와 같이, 광원들(102)은 실질적으로 +x 방향에 평행하게 지향된 대응하는 광원 광학 축(5702)을 가지고 광을 방출하도록 배치된다. 곡선형 미러는 +y로 지향된 축(5703) 및 -y 방향으로 지향된 축(5704)으로 광을 방향 전환한다. 또 다른 실시예에서, 광원들(102)의 광학 축들은 (페이지 안으로) 실질적으로 -z 방향으로 지향되며 곡선형 미러는 각각 +y 및 -y 방향들로 지향된 축들(5703, 5704)로 광을 방향 전환한다.
도 58은 +x 방향, -x 방향, 및 +y 방향에서의 발광 디바이스(5800)의 대응 에지(5001, 5832) 및 광 방출 영역(108) 사이에서의 프레임들 또는 보더 영역들(5830, 5831)이 최소화되도록 측방 측면들(5001)(도 58에서 팬텀 라인들에 의해 도시된)에 따라서 발광 디바이스(5800)의 광 방출 영역(108) 뒤에서 접혀지는 라이트가이드(107)의 반대 측면들 상에서의 결합 라이트가이드들(104) 및 라이트가이드(107)를 포함하는 발광 디바이스(5800)의 일 실시예의 평면도이며 발광 디바이스(5800)는 도 58에 도시된 바와 같은 3개의 측면들 또는 에지들과 같이, 임의의 원하는 수의 측면들 또는 에지들을 따라 실질적으로 에지리스(edgeless) 일 수 있다(또는 작은 프레임을 가질 수 있다).
도 59는 두 개의 직교 측면들 상에서 결합 라이트가이드들(104)을 가진, 라이트가이드(107)를 포함하는 발광 디바이스(5900)의 일 실시예의 평면도이다. 이 실시예에서, 광 결합 광학 엘리먼트(5901)는 광원(102)으로부터 두 개의 세트들의 결합 라이트가이드들(104)로 결합하는 광속을 증가시키도록 배치된다. 광원(102)으로부터의 광(5902)의 제 1 부분은 광 결합 광학 엘리먼트(5901)에 들어갈 때 굴절시키고 도파로 조건하에서 실질적으로 x 축에 평행하게 지향된 결합 라이트가이드들(104) 내로 향하게 되고 그리고 광(5903)의 제 2 부분은 광 결합 광학 엘리먼트(5901)에 들어갈 때 굴절시키고 도파로 조건하에서 실질적으로 y축에 평행하게 지향된 결합 라이트가이드들(104)내로 향하게 된다.
도 60은 라이트가이드(107) 및 광 입력 커플러(101)를 포함한 발광 디바이스(6000)의 일 실시예의 부분의 단면 측면도이다. 이 실시예에서, 로우 컨택 에어리어 커버(6001)는 도 60에 도시된 바와 같이 물리적으로 결합되는 것과 같이, 광 입력 커플러(101)(또는 광 입력 커플러(101) 내에서의 하나 이상의 엘리먼트들)에 영향을 미치게(operatively) 결합되며 광 입력 커플러(101)를 주위를 감싸고(wrap) 라이트가이드(107)와 접촉하거나 또는 인접하여 로우 컨택 에어리어 커버(6001)를 스티치(stich)하는 하나 이상의 파이버(fiber)들(6002)과 같이, 적절한 결속 메커니즘(fastening mechanism)에 의해 라이트가이드(107)에 가까운 영역에 물리적으로 결합되거나 또는 유지된다. 도 60에 도시된 실시예에서, 스티치들은 로우 컨택 에어리어 커버(6001) 및 라이트가이드(107)를 통과하고 라이트가이드(107)의 발광 부분 내에서 광의 진행의 1차 주방향(primary direction)(-x 방향)에 매우 작은 표면 면적을 제공한다. 라이트가이드 내에서의 작은 표면을 가진 물리적 결합 메커니즘은 광학 효율성을 감소시키거나 또는 미광(stray light)을 야기할 수 있는 라이트가이드 내에서 진행하는 광의 산란 또는 반사를 감소시킨다. 도 60에 도시된 실시예에서, 파이버(또는 배선, 스레드 등)(6002)는 ( 라이트가이드 영역 내에서 광의 광학적 축 방향(-x 방향)에 직교하는) y-z 평면에서 작은 퍼센티지의 단면적을 갖는 로우 컨택 에어리어 물리적 결합 메커니즘을 제공한다.
도 61은 라이트가이드(107)가 로우 컨택 에어리어 커버(6001)와 접촉하는 도 60에 도시된 라이트가이드(107)의 영역의 확대도(enlarged view)를 도시한다. 이 실시예에서, 로우 컨택 에어리어 커버(6001)는 로우 컨택 에어리어 커버(6101)에 가까이 배치된 라이트가이드(107)의 표면(6103)과 접촉하는 접촉 면적(6102)을 감소시키는 볼록 표면 특징부들(convex surface features)(6101)을 가진다. 다른 실시예들에서, 로우 컨택 에어리어 커버(6001)는 접촉 면적(6102)을 감소시키는 임의의 적절한 특징을 포함한다.
도 62는 로우 컨택 에어리어 커버(6001)에 의해 보호된 결합 라이트가이드들(104) 및 라이트가이드(107)를 포함한 발광 디바이스(6200)의 일 실시예의 일부에 대한 측면도이다. 로우 컨택 에어리어 커버(6001)는 도 62에 도시된 것처럼 물리적으로 결합된 바와 같이, 하나 이상의 봉합된 파이버들(6002)과 같은 적절한 결속 메커니즘에 의해, 로우 컨택 에어리어 커버(6001)의 둘 이상의 영역들에서 라이트가이드(1007)에 영향을 미치게 결합되어 로우 컨택 에어리어 커버가 결합 라이트가이드들(104)을 주위를 감싼다. 조정가능하지 않은 원통형 조임 필름대(non-adjustable cylindrical tesion rod)(6205) 및 조정가능한 원통형 조임 필름대(6201)가 y 방향으로 실질적으로 서로에게 평행하게 배치되며 x 방향으로 실질적으로 서로에 평행하는 두 개의 브레이스들(braces)(6202)에 의해 물리적으로 결합되는 것과 같이,영향을 미치게 결합된다. 로우 컨택 에어리어 커버(6001)의 내부 표면(6101)은 볼록 표면 특징들을 포함한다. 원통형 조임 필름대(6201)가 +x 방향으로 병진이동될 때, 로우 컨택 에어리어 커버(6001)의 내부 표면(6101)은 +z 및 -z 방향들에서 라이트가이드(107) 및 결합 라이트가이드(104)로 안쪽으로 당겨진다. 로우 컨택 에어리어 커버(6001) 상에서의 표면 릴리프 특징부들은 원통형 조임 필름대(6201)가 +x 방향으로 병진이동될 때 결합 라이트가이드(104) 및/또는 라이트가이드(107) 내로부터 손실되는 광의 양을 감소시킨다. +x 방향에서의 조임 필름대(tension rod)를 병진이동시키는 것은 또한 결합 라이트가이드들(104)을 라이트가이드(107)에 더 가깝게 그리고 함께 더 가깝게 이동시킴으로써 z 방향에 평행하는 발광 디바이스(6200)의 높이를 감소시킨다. 로우 컨택 에어리어 커버(6001)는 또한 결합 라이트가이드들(104) 및/또는 라이트가이드 필름(107)의 밖으로 광을 결합하는 다른 컴포넌트들에 의한 물리적 접촉(physical contact) 및 먼지 오염(dust contamination)으로부터 보호를 제공한다.
도 63는 하나 이상의 플랜지(flange)들을 포함하는 결합 라이트가이드들(6301)을 포함한 필름-기반 라이트가이드(6300)의 일 실시예의 일부의 사시도이다. 이 실시예에서, 각각의 결합 라이트가이드(6301)는 도 63에 도시된 바와 같이 결합 라이트가이드들(6301)의 끝단 영역(6307)의 각각의 대향하는 측면 상에 플랜지(6306)를 포함한다. 스트랩(strap)(6302)은 베이스(base)(6304)에 형성된 두 개의 슬릿(slit)들(6303)을 통해 가이드되며 y 방향에서(또는 예를 들면 -y 방향에서의 스트랩의 영역이 베이스(6304)에 대해 고정되게 유지된다면, +y 방향에서) 양쪽 끝단들 모두에 의해 당겨진다. 스트랩(strap)(6302)을 조임으로써, 결합 라이트가이드들(6301)은 베이스(6304)에 대하여 결합 라이트가이드들(6301)을 보호하는 것을 용이하게 하기 위해 z 방향에서 베이스(6304)를 향해 함께 더 가까이 몰린다(urge). 또한, 스트랩(6303) 및 플랜지들(6306)에 의해 형성된 후크 영역(hook region)들은 결합 라이트가이드들(6301)을 -x 방향에서 병진이동하는 것으로부터 방지하거나 또는 제한한다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들(6301)이 함께 몰린 후에, 결합 라이트가이드들(6301) 및/또는 플랜지들(6306)의 끝단 영역(6307)은 절단되거나 또는 그렇지 않다면 절단 축(6305)을 따라 제거된다. 절단 축(6305)을 따라 결합 라이트가이드들(6301)의 끝단에서의 결과적인 새로운 에지는 입력 표면일 수 있거나 또는 광학 엘리먼트에 결합되거나 또는 결합 라이트가이드(6301)에 대한 새로운 입력 표면을 형성하기 위해 폴리싱(polish)된다. 끝단들은 고광택 플루오로 에틸렌 프로필렌(high gloss fluorinated ethylene propylene; FEP) 필름 또는 폴리싱된 유리(polished glass)와 결합 라이트가이드(6301)의 끝단들 사이에 배치되는 윈도우 또는 접착제 또는 자외선(UV) 경화 에폭시(epoxy)와 같은 에폭시에 물리적으로 또는 광학적으로 결합될 수 있고 그 필름 또는 그 유리는 또한 결합 라이트가이드들(6301)의 끝단들을 함께 유지하게 돕는 에폭시(epoxy)로 이루어진 광택이 나는(glossy), 폴리싱된 입력 표면을 남긴채 제거될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유지 메커니즘(holding mechanism)은 하나이상의 결합 라이트가이드들(6301)의 함께 또는 발광 디바이스(6300)의 또 다른 컴포넌트에 부착된 후 제거된다. 또 다른 실시예에서, 끝단 영역(6307)은 결합 라이트가이드들(6301)로부터 제거되지 않으며 결합 라이트가이드들(6301)의 끝단들은 도 63에 도시된 바와 같이 광 입력 표면(204)을 형성한다.
도 64는 선형 접힘 라인 또는 영역의 가까이 배치된 상대적 위치 유지 엘리먼트(relative position maintaining element)(3301)를 포함하는 라이트가이드(107) 및 광 입력 커플러를 포함하는 필름-기반 라이트가이드(6400)의 일 실시예의 사시도이다. 이 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)는 선형 접힘 방향(-y 방향)에 평행한 방향(6404)(+y 방향)에 약 45도 각도(3302)로 지향된 실질적으로 선형 각진 가이드 에지(3303)를 포함하는 라이트가이드(107)에 평행한 평면(도시된 바와 같이 x-y 평면)에서의 단면 가이드 에지를 가진다. 결합 라이트가이드(6401)가 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301) 없이 접혀지면, -y 방향으로 결합 라이트가이드를 당기는 접힘 또는 굽힘의 힘에 대한 스트레스 포인트(stress point)는 결합 라이트가이드(6401)가 라이트가이드(107)로부터 분리하는 가까운 영역(6402)에 있다. 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)를 사용함으로써, 결합 라이트가이드(6401)가 -y 방향으로 당겨질 때, 힘은 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)의 각진 가이드 에지(3303)의 길이 영역(6403)에 걸쳐 분배된다. 일 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301) 상에서의 각진 가이드 에지들(303)은 결합 라이트가이드(6401)가 상대적으로 보다 큰 힘을 갖고 당겨질 수 있기 때문에 결합 라이트가이드(6401)를 찢을 가능성을 감소시키며 보다 낮은 프로파일(z 방향에서의 감소된 높이)을 가능하게 한다. 또 다른 실시예에서, 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)의 두께 및 에지 프로파일은 길이 영역(6403)에 가까운 결합 라이트가이드(6401)에서의 접힘를 위한 최소 굽힘 반지름에 영향을 준다.
도 65는 둥근 각진 에지 표면들(rounded angled edge surface)(6502)을 포함한 상대적 위치 유지 엘리먼트(6501)의 일 실시예의 사시도이다. 에지 표면들(6502)을 둥글게 만듦으로써, 접혀진 필름과의 접촉의 표면 면적은 둥근 각진 에지 표면(6502)에 대해 증가된다. 결합 라이트가이드(6401)의 보다 큰 면적에 대하여 -y 방향으로 당김의 힘을 펼침(spread)으로써, 예를 들면, 결합 라이트가이드(6401)는 분열되거나 또는 찢어질 가능성이 적다.
도 66은 둥근 각진 에지 표면들(rounded angled edge surface)(6502) 및 둥근 팁들(rounded tips)(6601)을 포함한 상대적 위치 유지 엘리먼트(6600)의 일 실시예의 사시도이다. 에지 표면들(6502)을 둥글게 만듦으로써, 접혀진 필름과의 접촉의 표면 면적은 둥근 각진 에지 표면(6502)에 대해 증가된다. 결합 라이트가이드(6401)의 보다 큰 면적에 걸쳐 -y 방향으로 당김의 힘을 펼침시킴으로써, 예를 들면, 결합 라이트가이드(6401)는 분열되거나 또는 찢어질 가능성이 더 적다. 상대적 위치 유지 엘리먼트(6600)의 팁들을 둥글게 만듦으로써, 에지는 덜 뾰족하며 결합 라이트가이드(6401)가 접혀지는(또는 굽혀지는) 것처럼 또는 접힘 또는 굽힘을 유지하면서 결합 라이트가이드에서의 국소화된 응력 영역(stress region)을 유도할 가능성이 적다.
도 67은 하나 이상의 플랜지들(6306)을 포함한 결합 라이트가이드들(6301)을 포함한 필름-기반 라이트가이드(6700)의 일 실시예의 일부의 사시도이다. 이 실시예에서, 각각의 결합 라이트가이드(6301)는 도 63에 도시된 바와 같이 결합 라이트가이드들(6301)의 끝단 영역(6307)의 각각의 대향하는 측면 상에 플랜지(flange)(6306)를 포함한다. 스트랩(strap)(6302)은 베이스(base)(6304)에서 두 개의 슬릿(slit)들(6303)을 통해 가이드(giude)되며 y 방향들에서(예를 들면, -y 방향에서의 스트랩의 영역이 베이스(6304)에 대해 고정되게 유지된다면, +y 방향에서) 양쪽 끝단들 모두에 의해 당겨진다. 스트랩(6303)을 단단히 조임으로써, 결합 라이트가이드들(6301)은 베이스(6304)에 대하여 결합 라이트가이드들(6301)을 고정시키는 것을 용이하게 하게 위해 함께 더 가깝게 및 z 방향에서 베이스(6304)를 향해 몰린다(urge). 또한, 스트랩(6303) 및 플랜지들(6306)에 의해 형성된 후크 영역들은 결합 라이트가이드들(6301)이 -x 방향에서 병진이동하는 것을 방지하거나 또는 제한한다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들(6301)이 함께 몰린 후, 결합 라이트가이드들(6301) 및/또는 플랜지들(6306)의 끝단 영역은 절단되거나 또는 그렇지 않다면 절단 축(6305)을 따라 개구 절단(aperature cut)((6701) 및 플랜지들(6306) 사이에서의 영역들을 찢거나 또는 절단함으로써 개구 절단(6701)을 따라 제거된다. 개구 절단(6701)의 에지(6702)는 그 후 결합 라이트가이드드(6301)의 광 입력 표면이 된다. 예를 들면, 일 실시예에서, 필름으로부터 결합 라이트가이드들(6301)을 절단하기 위해 사용된 절단 디바이스는 또한 결합 라이트가이드들 상에서의 광 입력 표면을 절단할 수 있으며 플랜지들(6306) 및 스트랩(6302)은 어셈블리(assembly)를 돕는다.
도 68은 로우 컨택 에어리어 커버(6001)에 의해 보호된 광 입력 커플러 및 라이트가이드(107)를 포함한 도 62에 도시된 발광 디바이스(6200)의 일 실시예의 일부의 사시도이다. 이 실시예에서, 로우 컨택 에어리어 커버(6001)는 봉합(sewing) 또는 스레딩(threading) 타입 동작에서 라이트가이드(107) 및 두 층들의 로우 컨택 에어리어 커버(6001)를 통과하여 파이버(6002)를 지나가게함으로써 파이버(6002)에 의해 두 개의 영역들의 로우 컨택 에어리어 커버(6001)에서 라이트가이드(1007)에 물리적으로 결합된다.
도 69는 라이트가이드들(104) 및 라이트가이드(107)의 대향하는 측면들 상에 배치된 제 1 광원(6902) 및 제 2 광원(6903)을 포함한 두 개의 광 입력 커플러들을 가진 발광 디바이스(6900)의 일 실시예의 평면도이다. 알루미늄 바 유형 열 전이 엘리먼트(aluminum bar type thermal transfer element)(6901)는 제 1 광원(6902) 및 제 2 광원(6903)으로부터의 열을 열적으로(thermally) 결합하도록 배치되며 x 방향으로 발광 디바이스(6900)의 길이를 따라 열을 소멸시킨다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 적절한 열 전이 엘리먼트들은 발광 디바이스(6900)로부터의 열을 소멸시키는 것을 용이하게 하기 위해 발광 디바이스(6900)에 통합될 수 있다.
도 70은 라이트가이드(107), 광 입력 커플러(101), 및 광 입력 커플러(101) 및 광 방출 영역(108) 사이에 배치된 광 반사 필름(7004)을 포함한 발광 디바이스(7000)의 일 실시예의 사시도이다. 광 입력 커플러(101)에서 광원을 위한 회로 보드(7001)는 광원으로부터 회로 보드(7001)에 열적으로 결합된 열 전이 엘리먼트 열 싱크(thermal transfer element heat sink)(7002)로 열을 결합한다. 이 실시예에서, 열 전이 엘리먼트(7002)는 핀들(7003)을 포함하고 그리고 광 입력 커플러(101)에서의 광원 및 회로 보드(7001)로부터 멀리 열을 전도(conduct)하기 위해서 증가된 표면 면적을 제공하고 라이트가이드(107)의 에지들(7030)을 지나 연장하지 않는 볼륨(volume)을 차지하는 광 반사 필름(8004) 및 광 방출 영역(108)의 뒤에 x-y 평면에서 확장된다.
도 71은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102) 및 광원(102)으로부터 광을 수신하도록 배치된 결합 라이트가이드들의 스택(stack)(7101)을 포함하는 발광 디바이스(7100)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102)의 출력 표면(7103)은 결합 라이트가이드들의 스택(7101)의 광 입력 표면에 형상으로 대응한다. 광원(102)으로부터의 광(7104)은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102)에 의해 콜리메이팅되며 결합 라이트가이드들의 스택(7101)으로 진입한다. 예를 들면, 도 71에 도시된 바와 같이, 출력 표면(7103)은 결합 라이트가이드들의 스택(7101)의 광 입력 표면(7105)의 직사각형 형상에 실질적으로 일치하는 직사각형 형상을 가진다.
도 72는 도 71에 도시된 발광 디바이스(7100)의 단면 측면도이다. 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(light collimating optical element)(7102)에 의해 콜리메이팅된 광(7104)은 결합 라이트가이드들(7201)의 스택(7101)에 들어간다.
도 73은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102)에 물리적으로 결합된 결합 라이트가이드들의 스택(7101)을 포함하는 발광 디바이스(7300)의 일 실시예의 평면도이다. 결합 라이트가이드들의 스택(7101)의 물리적 결합 영역은 그 내부에 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트 물리 결합 영역(7302)이 배치되는 캐비티(cavity)(7331)를 정의한다. 도시된 실시예에서, 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트 물리 결합 영역(7302)은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102) 상에서의 릿지(ridge)(7330)이며 결합 라이트가이드들의 스택(7101)의 물리 결합 영역은 스택될 때, x 및 y 방향들에서 광 콜리메이팅 엘리먼트(7102)를 실질적으로 속박하고 정렬시키는 캐비티(7331)를 형성하는 각각의 결합 라이트가이드 내에서 오프닝(opening) 또는 개구 절단을 부분적으로 둘러싸는 영역(7301)이다.
도 74는 인덱스 매칭 접착제(7402)를 사용하여 결합 라이트가이드들의 스택(7101)에 광학적으로 결합된 광 전환 광학 엘리먼트(7401)를 포함하는 발광 디바이스(7400)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 광원(102)으로부터의 광(7403)은 광 터닝 광학 엘리먼트(7401)의 광 전환 표면(7405)에서 전반사하고, 인덱스 매칭 접착제(7402)를 통과하여 결합 라이트가이드들의 스택(7101)으로 지나가며 광원(102)으로부터의 광(7403)의 광학 축이 회전된다. 광원(102)으로부터의 광(7404)은 광 터닝 광학 엘리먼트(7401)의 광 전환 표면(7405)에서 반사하지 않고 결합 라이트가이드들의 스택(7101)으로 직접 지나간다.
도 75a는 광 터닝 광학 에지(7502)를 가진 결합 라이트가이드들의 스택(7501)의 측방 에지(7503)에 인접하여 배치된 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(7500)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 광 터닝 광학 에지들(7502)은 제 1 방향(예를 들면, -y 방향)에서 광학 축(7504)을 가진 광원(102)으로부터의 입사광의 부분을 반사하여 광학축(7504)은 제 1 방향으로부터 제 2 방향에서의(예를 들면, -x 방향) 광학 축(7505)으로 각도(7506)에 의해 회전된다.
도 75b는 광 터닝 광학 에지들(7502)을 가진 결합 라이트가이드들의 스택(7501)의 연장 영역(7508)의 광 입력 표면 에지(7507)에 인접하여 배치된 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(7530)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 이 실시예에서, 연장 영역(7508)은 광 입력 표면(7507)이 결합 라이트가이드들(예를 들면, 오버플로우 접착제(overflow adhesive)를 가진) 스택(7501)의 측방 에지들(7503) 밖으로 불필요한 광 결합없이 또는 손상없이(예를 들면, 스크래칭 또는 일그러짐) 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트에 접합되거나 또는 절단되고, 잘라내고(trimmed), 및/또는 폴리싱되는 것을(개별적으로 또는 스택에서의 결합 라이트가이드들의 컬렉션(collection)와 같이) 허용한다.
도 76은 접착제(7402)(예를 들면, 인덱스 매칭 접착제 또는 광학 접착제와 같은)를 사용하여 결합 라이트가이드들의 두 개의 스택들(7101)에 광학적으로 결합되는 두 개의 광 터닝 광학 엘리먼트(light turning optical element)들(7401)로 광을 결합시키도록 배치된 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(7600)의 일 실시예의 영역의 평면도이다.
도 77은 인덱스 매칭 접착제(7402)를 사용하여 결합 라이트가이드들의 두 개의 스택들(7101)에 광학적으로 결합된 양방향 광 전환 광학 엘리먼트(7701)로 광을 결합시키도록 배치된 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(7700)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 이 실시예에서, 단일 양-방향 광 전환 광학 엘리먼트(7701)는 분할하고 제 1 방향(-y 방향)에서의 단일 광원으로부터 두 개의 상이한 방향들(-x 및 +x 방향들)로 광의 광학 축을 회전시키고, 두 개의 단방향 광 전환 광학 엘리먼트들을 대체하며, 부분 카운트(part count) 및 연관된 비용들을 감소시킨다.
도 78은 인덱스 매칭 접착제(7402)를 사용하여 결합 라이트가이드들의 두 개의 스택들(7101)에 광학적으로 결합된 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트(7801)로 광을 결합시키도록 배치된 두 개의 광원들(102)을 포함하는 발광 디바이스(7800)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 이 실시예에서, 단일 양방향 광 터닝 광학 엘리먼트(7701)는 두 개의 광원들로부터의 광의 광학 축들을 분할하고 제 1 방향(-y 방향)으로부터 두 개의 상이한 방향들(+x 및 -x 방향들)로 회전하도록 설계된다.
도 79는 광 터닝 광학 에지들(7502)을 가진 결합 라이트가이드들의 두 개의 스택들(7501)로 광을 결합시키도록 배치된 광원(102)을 포함한 발광 디바이스(7900)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 이 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 두 개의 스택들(7501)은 광원으로부터의 광의 광학 축 제 1 방향(-y 방향)으로부터 두 개의 상이한 방향들(+x 및 -x 방향들)로 분할하고 회전시킨다.
도 80은 광 터닝 광학 에지들(7502)을 가진 결합 라이트가이드들의 두 개의 중첩 스택들(7501)에 광을 결합시키도록 배치된 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(8000)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 이 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 두 개의 스택들(7501)은 광원으로부터의 광의 광학 축을 제 1 방향(-y 방향)으로부터 두 개의 상이한 방향들(+x 및 -x 방향들)로 분할하고 회전시킨다.
도 81은 광 터닝 광학 에지들(7502)을 가진 결합 라이트가이드들의 스택(7501)에 광을 결합시키도록 배치된 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(8100)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 이 실시예에서, 결합 라이트가이드들의 스택(7501)은 탭 정렬 오프닝들 또는 개구들(8101)과 함께 탭들(8102)을 가진다. 탭 정렬 오프닝들 또는 개구들(8101)은 예를 들면, 결합 라이트가이드들의 스택(7501)으로 효율적인 광 결합을 가능하게 하기 위해 광원을 포함하는 회로 보드로부터 연장하는 핀을 가진 결합 라이트가이드들(및 그것들의 광 입력 표면)의 스택(7501)을 레지스트레이션(registration)하기 위해 사용될 수 있다.
도 82는 광 터닝 광학 에지들(7502)을 가진 결합 라이트가이드들의 스택(7501)으로 광을 결합시키기 위해 배치된 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(8200)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 이 실시예에서, 결합 라이트가이드의 스택(7501)은 저 광속 밀도 영역들(low light flux density region)(8202)에 정렬 오프닝들 또는 개구들(8201)을 가진다. 정렬 오프닝들 또는 개구들(8201)은 예를 들면, 광원(102)에 결합 라이트가이드들의 스택(7501)을 레지스트레이션(registration)하기 위해 사용될 수 있으며 저 광속 밀도 영역(8202)에 위치되어 탭(tab)이 요구되지 않고 결합 라이트가이드들의 스택(7501) 내에서의 정렬 오프닝들 또는 개구들(8201)의 위치로 인한 임의의 광 손실이 최소화된다.
도 83은 광원(102)을 가진 결합 라이트가이드들의 스택(7501)의 광 입력 표면(8303)의 레지스트레이션(registration)을 위한 정렬 캐비티(8302)를 포함하는 광원 오버레이 탭 영역(8301)을 가지고 결합 라이트가이드들의 스택(7501)으로 광을 결합하도록 배치된 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(8300)의 일 실시예의 영역의 평면도이다. 이 실시예에서, 예를 들면, 결합 라이트가이드들의 스택(7501) 내에서의 정렬 캐비티(8302)는 광원(102) 위에 위치될 수 있어서 결합 라이트가이드들의 스택(7501)의 광 입력 표면(8303)은 광원(102)을 가지고 x 및 y 방향들에서 실질적으로 레지스트레이션(register)되고 정렬된다.
도 84는 광 터닝 광학 에지들(7502)을 갖는 결합 라이트가이드들(8401)을 가진 필름-기반 라이트가이드(107)를 포함하는 라이트가이드(8400)의 일 실시예의 평면도이다. 결합 라이트가이드들(8401)은 +z 방향으로 접혀지고 +x 방향(8402)(도 85에 접혀지게 도시된)에서 옆으로 병진이동될 수 있어서 결합 라이트가이드들(8401)이 서로의 위에 스택되고 정렬된다.
도 85는 결합 라이트가이드들(8401)의 스택(7501)을 형성하기 위해 접혀지고 병진이동되는 결합 라이트가이드들(8401)을 가지고 스택(7501)이 필름-기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역(106)의 측방 에지(8501)를 지나 연장된 도 84에 도시된 라이트가이드(8400)를 포함하는 발광 디바이스(8500)의 일 실시예의 평면도이다. 광원(102)으로부터의 광(8502)은 결합 라이트가이드들의 스택(7501)의 광 터닝 광학 에지들(7502)에 의해 -x 방향으로 회전되는 -y 방향에서의 광학 축을 가지며 결합 라이트가이드들(8401)의 스택(7501)에서의 접힘(fole)은 -y 방향에서 결합 라이트가이드 지향(orientation)을 방향 전환하여 광이 -y 방향으로 결합 라이트가이드들을 빠져나가는 광학 축을 갖는다. 광(8502)은 그 후 필름-기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역(106)으로 진행하며 광 방출 영역(108)에서 필름-기반 라이트가이드(107)를 빠져나간다.
도 86은 비-접힘 결합 라이트가이드(non-folded coupling lightguide)(8603) 및 광 터닝 광학 에지들(light turning optical edge)(7502)을 갖는 결합 라이트가이드들(8401)을 가진 필름-기반 라이트가이드(107)를 포함하는 라이트가이드(8600)의 일 실시예의 평면도이다. 비-접힘 결합 라이트가이드(8603)는 라이트가이드 영역(106)의 에지에서부터 에지를 따라서 결합 라이트가이드들(8401)이 연장되는 폭(8601) 및 결합 라이트가이드들(8401)이 라이트가이드 영역(106)과 연결되는 에지에 수직인 방향에서의 길이(8602)를 가진다.
도 87은 필름-기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역(106)의 측방 에지(8501)(또는 측방 에지(8501)를 포함한 평면)를 지나 연장되지 않는 결합 라이트가이드들(8401)의 스택(7501)을 형성하도록 접혀지고 병진이동되는 결합 라이트가이드들(8401)을 갖는 도 86에 도시된 라이트가이드(8600)를 포함하는 발광 디바이스(8700)의 일 실시예의 평면도이다. 광원(102)으로부터의 광(8502)은 결합 라이트가이드들(8401)의 스택(7501)의 광 터닝 광학 에지들(7502)에 의해 -x 방향으로 회전되는 -y 방향에서의 광학 축을 가지며 결합 라이트가이드들(8401)의 스택(7501)에서의 접힘은 -y 방향으로 결합 라이트가이드 지향(orientation)을 방향 전환하여 광은 -y 방향에서 결합 라이트가이드들(8401)을 빠져나가는 광학 축(optical axis)을 갖는다. 광(8502)은 그 후 라이트가이드 영역(106)으로 진행하고 광 방출 영역(108)에서 필름-기반 라이트가이드(107)를 빠져나간다. 광원(102)으로부터의 광(8702)은 -y 방향으로 광학 축을 가지며 비-접힘 결합 라이트가이드(8603)를 지나 라이트가이드 영역(106)으로 직접 지나간다. 이 실시예에서, 비-접힘 결합 라이트가이드(8603)가 광원(102)으로부터 광을 수신하기 위해 +x 방향에서 접혀지고 병진될 필요가 없기 때문에 비-접힘 결합 라이트가이드(8603)는 결합 라이트가이드들(8401)의 스택(7501)으로 하여금 필름-기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역(106)의 측방 에지(8501)를 지나 연장되지 않는 것을 허용한다.
도 88은 광 터닝 광학 에지들(8803) 및 광 콜리메이팅 광학 에지들(8802)을 갖는 결합 라이트가이드들(8801)을 가진 필름-기반 라이트가이드(107)를 포함하는 라이트가이드(8800)의 일 실시예의 평면도이다. 결합 라이트가이드들(8801)은 +z 방향에서 접혀지고 +x 방향(8402)(도 89에 접혀지게 도시된)에서 측방으로 병진이동될 수 있어서 결합 라이트가이드들(8801)은 서로의 위에 스택되고 정렬된다.
도 89는 결합 라이트가이드들(8801)의 스택(8902)을 형성하기 위해 접혀지고 병진이동되는 결합 라이트가이드들(8801)을 가지고 결합 광 가이드들(8801)의 스택(8902)이 필름-기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역(106)의 측방 에지(8501)를 지나 연장되는 도 88에 도시된 라이트가이드(8800)를 포함하는 발광 디바이스(8900)의 일 실시예의 평면도이다. 광원(102)으로부터의 광(8901)은 광 콜리메이팅 광학 에지들(8802)에 의해 콜리메이팅되며 결합 라이트가이드들(8801)의 스택(8902)의 광 터닝 광학 에지들(8803)에 의해 -x 방향으로 회전되는 -y 방향에서의 광학 축을 가지며 결합 라이트가이드들(8801)의 스택(8902)에서의 접힘은 -y 방향으로 결합 라이트가이드 지향(orientation)을 방향 전환하여 광은 -y 방향에서 결합 라이트가이드들(8801)을 빠져나가는 광학 축을 갖는다. 광(8901)은 그 후 필름-기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역(106)으로 진행하며 광 방출 영역(108)에서 필름-기반 라이트가이드(107)를 빠져나간다.
도 90은 광 터닝 광학 에지들(8803), 광 콜리메이팅 광학 에지들(8802), 및 연장 영역들(extended region)(7508)을 갖는 결합 라이트가이드들(9001)을 가진 필름-기반 라이트가이드(107)를 포함하는 라이트가이드(9000)의 일 실시예의 평면도이다. 결합 라이트가이드들(9001)은 +z 방향으로 접혀질 수 있으며 +x 방향(8402)(도 91에 접혀지게 도시된)에서 측방으로 병진이동되어, 결합 라이트가이드들(9001)이 서로의 위에 스택되고 정렬된다.
도 91은 결합 라이트가이드들(9001)의 스택(9101)을 형성하기 위해 접혀지고 병진이동되어 결합 라이트가이드들(9001)의 스택(9101)이 필름-기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역(106)의 측방 에지(8501)를 지나 연장되는 결합 라이트가이드들(9001)을 가진 도 90에 도시된 라이트가이드(9000)의 일 실시예의 평면도이다. 결합 라이트가이드들(9001)의 스택(9101)의 연장 영역들(7508)은 결합 라이트가이드들(9001)의 측방 에지들(7503)을 지나 연장하며 스택(9101)은 측방 에지(7503)를 손상시키지 않고 절단 라인(9102)을 따라 절단되고 및/또는 폴리싱(polish)될 수 있다(또는 광학 엘리먼트 또는 광원에 부착될 수 있다).
도 92는 복수의 방향들로 광을 전환시키도록 지향된 광 터닝 광학 에지들(9230)을 가진 제 1 세트의 결합 라이트가이드들(8401) 및 제 2 세트의 결합 라이트가이드들(9203), 및 비-접힘 결합 라이트가이드(9201)를 갖는 필름-기반 라이트가이드(107)를 포함하는 라이트가이드(9200)의 일 실시예의 평면도이다. 결합 라이트가이드들(8401)은 +z 방향으로 접혀지고 +x 방향(8402)(도 93에 접혀지게 도시된)에서 옆으로 병진이동될 수 있어서 그것들이 서로의 위에 스택하고 정렬된다. 결합 라이트가이드들(9203)은 +z 방향에서 접혀지고 -x 방향(9202)(도 93에 접혀지게 도시된)에서 옆으로 병진이동될 수 있어서 그것들이 서로의 위에 스택되고 정렬된다.
도 93은 +x 방향으로 접혀지고 병진이동된 제 1 세트의 결합 라이트가이드들(8401) 및 -x 방향으로 접혀지고 병진이동된 제 2 세트의 결합 라이트가이드들(9203)을 갖고 도 92에 도시된 라이트가이드(9200)로 광을 결합하기 위해 배치된 광원(102)을 포함하는 발광 디바이스(9300)의 일 실시예의 사시 평면도(perspctive top view)이다. 이 실시예에서, 제 1 세트의 결합 라이트가이드들(8401)은 광원(102)으로부터 광을 수신하고 광을 라이트가이드 영역(106)에 투과하도록 배치된 비-접힘 결합 라이트가이드(9201) 위에서 접혀지고 병진이동되는 제 2 세트의 결합 라이트가이드(9203) 위에서 접혀지고 병진이동된다.
도 94는 +x 방향으로 접혀지고 병진이동된 제 1 세트의 결합 라이트가이드들(8401) 및 -x 방향으로 접혀지고 병진이동된 제 2 세트의 결합 라이트가이드(9203)를 갖고 도 92에 도시된 라이트가이드(9200)에 광을 결합하도록 배치된 광원을 포함한 발광 디바이스(9400)의 일 실시예의 평면도이다. 이 실시예에서, 제 1 세트의 결합 라이트가이드들(8401)은 접혀지고 병진이동되어서 제 1 세트의 결합 라이트가이드들(8401)은 비-접힘 결합 라이트가이드(9201) 위에서 접혀지고 병진이동된 제 2 세트의 결합 라이트가이드들(9203)과 인터리빙(interleaving)된다. 일 실시예에서, 광원(102)에 가까운 결합 라이트가이드들(8401, 9203)을 인터리빙하는 것은 라이트가이드 영역(106) 내에서 광의 균일성을 향상시켜 광원 정렬 및/또는 광 출력 프로파일에서의 바람직하지 않은 변화들을 방지하거나 또는 제한하는 것을 용이하게 한다.
도 95는 제 1 방향(9501)을 따라 반전된 형상들로 연장된 결합 라이트가이드들을 가진 광 터닝 광학 에지(light turning optical edge)들(7502)을 갖는 결합 라이트가이드들(8401)을 포함하는 필름-기반 라이트가이드(107)를 포함하는 라이트가이드(9500)의 일 실시예의 평면도이다.
도 96은 도 95에 도시된 라이트가이드(9500)를 포함하는 접혀진 라이트가이드들(9600)의 일 실시예의 사시도이다. 결합 라이트가이드들(8401)은 결합 라이트가이드들(8401)의 스택(7501)을 형성하기 위해 두 개의 상대적 위치 유지 엘리먼트들(2901)을 사용하여 +z 방향, +x, 및 -y 방향, 그 후 -z 방향으로 하나의 끝단(도 95에 도시된 상 끝단(top end))를 병진이동시킴으로써 접혀진다(9602). 추가 실시예에서, 결합 라이트가이드들(8401)의 스택(7501)은 결합 라이트가이드들(8401)의 두 개의 스택들(7501)을 형성하기 위해 절단 라인들(9601)을 따라 절단될 수 있다.
도 97은 광 터닝 광학 에지들(8803), 광 콜리메이팅 광학 에지들(8802), 및 광원을 갖는 결합 라이트가이드들의 스택의 광 입력 표면의 레지스트레이션(registration)을 위한 정렬 캐비티(alignment cavity)들(8302)을 포함하는 광원 오버레이 탭 영역(light source overlay tab region)들을 가진 결합 라이트가이드들(9702)을 갖는 필름-기반 라이트가이드(107)를 포함하는 라이트가이드(9700)의 일 실시예의 평면도이다. 라이트가이드(9700)는 또한 콜리메이팅 광학 에지(8802)를 갖는 비-접힘 결합 라이트가이드(9703), 및 광원을 가진 비-접힘 결합 라이트가이드(9703)의 광 입력 표면의 레지스트레이션(registration)을 위해 정렬 캐비티(8302)를 포함하는 광원 오버레이 탭 영역(8301)을 포함한다. 결합 라이트가이드들(9702)은 날카로운 코너(sharp corner)에 집중하는(예를 들면, 비틀림(torsional) 또는 측방 굽힘(lateral bendign)으로부터 초래하는) 응력(stress)의 가능성을 감소시키고, 그에 따라 필름 균열(film fracture)의 가능성을 감소시키기 위해 결합 라이트가이드들(9702)의 에지 상에서 곡선 영역(curved region)들(9701)을 더 포함한다. 결합 라이트가이드들(9702)은 +z 방향으로 접혀지고 +x 방향(8402)(도 98에 접혀지게 도시된)에서 옆으로 병진될 수 있어서 그것들은 서로의 위에 스택되고 정렬된다.
도 98은 라이트가이드 영역(106)의 하나의 에지를 따라 정렬된 결합 라이트가이드들(9702)의 스택(9803)을 형성하기 위해 접힘 및 병진이동된 결합 라이트가이드들(9702)을 갖는 도 97에 도시된 라이트가이드(9700) 및 광원(102)(도 99에 도시된)을 포함한 발광 디바이스(9800)의 일 실시예의 평면도이다. 광원(102)으로부터의 광(9802)은 광 콜리메이팅 광학 에지들(8802)에 의해 콜리메이팅되며 결합 라이트가이드들(9702) 스택(9803)의 광 터닝 광학 에지들(8803)에 의해 -x 방향으로 회전되는 -y 방향에서의 광학 축(optical axis)을 갖고 결합 라이트가이드들(9702)의 스택(9803)에서의 접힘은 -y 방향으로 결합 라이트가이드 지향(orientation)을 방향 전환하여 광은 -y 방향에서 결합 라이트가이드들(9702)을 빠져나가는 광학 축을 갖는다. 광(9802)은 그 후 필름-기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역으로 진행한다. 광원(102)으로부터의 광(8702)은 -y 방향에서의 광학 축을 가지며 비-접힘 결합 라이트가이드(9703)를 통과하고 필름-기반 라이트가이드(107)로 직접 지나간다.
도 99는 도 98에 도시된 발광 디바이스(9800)의 y-z 평면에서의 광원(102)에 가까운 확대 측면도이다. 정렬 가이드(9903)는 광원(102) 위에 배치된 곡선 프론트 에지를 갖는 캔틸레버 스프링(cantilever spring)인 정렬 암(9801)을 포함한다. 정렬 암(9801)은 광원(102)의 광 출력 표면(9901)에 가까운 결합 라이트가이드들(9702)의 광 입력 표면들(103)의 위치를 유지하기 위해 결합 라이트가이드들(9702)의 스택(9803)에 대하여 힘을 인가한다. 이 실시예에서, 정렬 암(9801)은 정렬 캐비티들(8302)을 통과하여 삽입되며 결합 라이트가이드들(9702)은 +y 방향에서 그리고 아래쪽(-z 방향) 당겨질 수 있어서 정렬 캐비티들(8302)은 정렬 가이드(9803)의 대향하는 끝단 및 광원(102)에 대하여 위치된다( 정렬 암(9801)의 자유 끝단(free end)은 필요하다면 이러한 움직임 동안 약간 리프팅(lift)될 수 있다). 이 실시예에서, 정렬 캐비티들(8302)은 x 및 y 방향들로 광원(102)의 광 출력 표면(9901)에 대해 결합 라이트가이드들(9702)의 광 입력 표면들(103)의 위치를 레지스트레이션(registration)하고 실질적으로 유지하며 정렬 가이드(9903)에서의 정렬 암(9801)은 광원 베이스(base)(9902)(예를 들면 회로 보드(circuit board)일 수 있는) 및 서로에 대해 결합 라이트가이드들(9702)의 스택(9803)을 위치시키도록 -z 방향에 힘을 인가함으로써 z 방향에서의 상대적 위치를 유지한다. 광원(102)으로부터의 광(9904)은 광원(102)의 광 출력 표면(9901)을 빠져나가 광 입력 표면(103)을 통과하여 결합 라이트가이드들(9702)로 진행한다.
도 100은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102) 및 광원(102) 위에 배치된 곡선 에지를 가진 캔틸레버 스프링인 정렬 암(9801)을 갖는 정렬 가이드(9903)를 포함한 발광 디바이스(10000)의 일 실시예의 y-z 평면에서의 광원(102)에 가까운 영역의 확대 측면도이다. 정렬 암(9801)은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102)의 광 출력 표면(10002)에 가까운 결합 라이트가이드들(9702)의 광 입력 표면들(103)의 위치를 유지하기 위해 결합 라이트가이드들(9702)에 대해 힘을 인가한다. 이 실시예에서, 정렬 암(9801)은 정렬 캐비티들(8302)을 통과하여 삽입되며 결합 라이트가이드들(9702)은 +y 방향에서 당겨질 수 있다. 이 실시예에서, 정렬 캐비티들은 정렬 가이드(9903)를 커버하기에 길이가 충분하지 않으며, 결합 라이트가이드들(9702)은 정렬 암(9801)에 의해 z 방향으로 여전히 제자리에 유지된다. 이 실시예에서, 정렬 캐비티들(8302)은 x 및 +y 방향들에서 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102)의 광 출력 표면(10002)에 대해 결합 라이트가이드들(9702)의 광 입력 표면들(103)의 위치를 레지스트레이션하고 실질적으로 유지하며, 정렬 가이드(9903) 상에서의 정렬 암(9801)은 광원 베이스(9902)(예를 들면, 회로 보드일 수 있는) 및 서로에 대해 결합 라이트가이드들(9702)의 스택(9803)을 위치시키기 위해 -z 방향으로 힘을 인가함으로써 z 방향에서의 상대적 위치를 유지한다. -z 방향에서의 정렬 암(9801)으로부터의 힘으로 인해 결합 라이트가이드들(9702) 및 광원 베이스(9902)의 스택 및 정렬 암(9801)와의 마찰 및 캐비티들(8302)의 내부 벽들 및 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102) 및/또는 광원(102)으로부터의 마찰은 결합 라이트가이드들(9702)이 -y 방향으로 병진이동하는 것을 방지하도록 돕는다. 또 다른 실시예에서, 결합 라이트가이드들(9702)의 광 입력 표면(103)은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7401)의 광 출력 표면(10002)에 광학적으로 접합(bond)된다(또는 그것들은 광원(102) 또는 광 터닝 광학 엘리먼트의 광 출력 표면에 광학적으로 접합된다). 광원(102)으로부터의 광(10003)은 광원(102)의 광 출력 표면(9901)을 빠져나와 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102)로 진행하고 광은 x-y 평면에서 콜리메이팅되고 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(7102)의 광 출력 표면(10002)으로 빠져나가고 그리고 결합 라이트가이드들(9702)의 광 입력 표면(103)에 진입하여 라이트가이드 영역(106)(도시되지 않음)으로 진행한다.
도 101은 결합 라이트가이드들의 스택(7501)의 입력 에지 근처에 배치된 내부 광 지향 에지들(interior light directing edges)(10101) 및 필름 기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역(106) 근처에 배치된 내부 광 지향 에지들(10104)을 가진 결합 라이트가이드들의 스택(7501)를 포함하는 발광 디바이스(10100) 일 실시예의 영역의 단면 측면도(cross-sectional side view)이다.광원(102)로부터의 광(10102)은 결합 라이트가이드들의 스택(7501)으로 진입하고 그리고 결합 라이트가이드들의 스택(7501)의 입력 에지 표면 근처에 배치된 내부 광 지향 에지들(10101)에 의해 반사되고 방향전환된다. 광원(102)로부터의 광(10103)은 결합 라이트가이드들의 스택(7501)의 입력 에지 근처에 배치된 내부 광 지향 에지들(10101)에 의해 반사되고 방향전환되고, 그리고 필름 기반 라이트가이드(107)의 라이트가이드 영역(106) 근처에 배치된 내부 광 지향 에지(10104)에 의해 추가 반사되고 방향전환된다.
도 102는 광 접착제 클래딩 층(801)을 이용하여 반사형 공간 광 변조기(10209)의 플렉서블(flexible) 디스플레이 커넥터(10206)에 부착된 필름 기반 라이트가이드(2102) 프론트라이트 및 반사형 공간 광 변조기(10209)를 포함하는 발광 디스플레이(10200)의 일 실시예 단면 측면도이다. 필름 기반 라이트가이드(2102)는 반사형 공간 광 변조기(10209)에 대향하는 측면상에 상측 클래딩 층(10201)을 더 포함한다. 플렉서블 디스플레이 커넥터(10206)는 디스플레이 드라이버(10205)와 반사형 공간 광 변조기(10209)의 활성층(active layer)(10203)사이에 전기적 연결을 수행하고, 반사형 공간 광 변조기(10209)의 바닥 기판(10204)에 물리적으로 결합된다. 플렉서블 디스플레이 커넥터(10206)에 물리적으로 결합된 측면 방출 LED 광원(side emitting LED light source)(10208)로부터의 광(10207)은 필름 기반 라이트가이드(2102)로 향하게 되고 그리고 광 추출 특징부들(1007)에 의해 방향전환되어 광 접착제 클래딩 층(801), 반사형 공간 광 변조기(10209)의 상부 기판(top substrate)(10202)을 통과하고 활성층(10203)내에서 반사되고 탑 기판(10202), 광학 접착제 클래딩 층(801), 필름 기반 라이트가이드(2102)및 상층 클래딩 층(10201)을 되돌아 통과하고 발광 디스플레이(10200)을 빠져나간다.
도 103은 플렉서블 디스플레이 커넥터(10206)에 물리적으로 결합된 필름 기반 라이트가이드(10301)를 갖는 발광 디스플레이(10300)의 일 실시예 단면 측면도이고, 필름 기반 라이트가이드(10301)는 반사형 공간 광 변조기(10209)를 위한 상부 기판(top substrate)이다. 플렉서블 디스플레이 커넥터(10206)에 물리적으로 결합된 광원(102)로부터의 광(10302)은 필름 기반 라이트가이드(10301) 안으로 향하게 되고 그리고 광 추출 특징부들에 의해 활성 층(10203)으로 방향전환되고, 광은 반사되어 필름 기반 라이트가이드(10301) 및 상층 클래딩 층(10201)을 되돌아 통과하고 그리고 발광 디스플레이(10300)을 빠져나간다.
도 104는 플렉서블 커넥터(10206)에 물리적으로 결합된 회로 보드(circuit board)(10401)상에 배치된 광원(102)과 함께 반사형 공간 광 변조기(10209)를 위한 플렉서블(flexible) 커넥터(10206)에 물리적으로 결합된 필름 기반 라이트가이드(2102)를 포함하는 발광 디바이스(10400)의 일 실시예 사시도이다.
도 105는 플렉서블 커넥터(10206)상에 배치된 광원(102)과 함께 반사형 공간 광 변조기(10209)를 위한 플렉서블 커넥터(10206)에 물리적으로 결합된 필름 기반 라이트가이드(2102)를 포함하는 발광 디바이스(10500)의 일 실시예 사시도이다.
도 106 는 반사형 공간 광 변조기(10209)와 필름 기반 라이트가이드(2102)의 대향하는 측면상에 배치된 플렉서블 터치스크린(flexible touchscreen)(10601)를 더 포함하는 도104에서 도시된 발광 디바이스(10400)를 포함하는 발광 디스플레이(10600)의 일 실시예 사시도이다. 이 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드(2102)는 발광 디스플레이(10600)의 광 방출 영역(10603)로부터 -x 방향에서 연장되고 그리고 광 방출 영역(10603)뒤로 접혀진다. 플렉서블 터치스크린(10601)은 발광 디스플레이(10600)의 광 방출 영역(10603)로부터 +y 방향에서 연장되고 광 방출 영역(10603)뒤로 접혀진다. 플렉서블 터치스크린(10601)은 플렉서블 터치스크린(10601)상에 배치된 터치스크린 드라이버들(10602)을 더 포함한다.
도 107은 필름 기반 라이트가이드(2102)와 반사형 공간 광 변조기(10209)사이에 배치된 플렉서블 터치스크린(10601)를 더 포함하는 도 104에서 도시된 발광 디바이스(10400)를 포함하는 발광 디스플레이(10700)의 일 실시예 사시도이다. 이 실시예에서, 필름 기반 라이트가이드(2102)는 발광 디스플레이(10600)의 광 방출 영역(10603)으로부터 -x방향에서 연장되고 광 방출 영역(10603) 뒤로 접혀진다. 플렉서블 터치스크린(10601)은 발광 디스플레이(10600)의 광 방출 영역(10603)로부터 +y 방향에서 연장되고 광 방출 영역(10603)뒤로 접혀진다. 플렉서블 터치스크린(10601)은 플렉서블 터치스크린(10601)상에 배치된 터치스크린 드라이버들(10602)을 더 포함한다.
도 108은 반사형 공간 광 변조기(10209)와 회로 보드(10401)상의 디스플레이 드라이버들(10205)을 연결하는 플렉서블 커넥터(10206)을 포함하고 그리고 실질적으로 선형 섹션들(3303)을 갖는 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)를 이용하여 선형 접힌 영역(2902)에서 접혀지는 결합 라이트가이드들(104)을 갖는 필름 기반 라이트가이드(2102)를 포함하는 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트를 더 포함하는 반사형 디스플레이(10800)의 일 실시예 사시도이다. 광원 회로 보드(10805)(광원(102)에 물리적으로 결합된)에 물리적 결합된 레지스트레이션 핀들(10804)은 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)에서의 정렬 오프닝들 또는 개구(aperture)들 및 결합 라이트가이드들(104)에서의 정렬 오프닝들 또는 개구들(8101)을 통과한다. 일 실시예에서, 반사형 공간 광 변조기(10209) 근처에 배치된 필름 기반 라이트가이드(2102)의 부분 및 반사 공간 광 변조기(10209)는 접혀진 발광 디스플레이를 생성하기 위해서 +z 및 +x 방향들로 접힌선(10802)을 따라서 병진이동(translate)되고 그리고 접혀(10801)질 수 있다. 일단 접혀진 후에, 필름 기반 라이트가이드(2102)는 -z 방향에서 광을 반사형 공간 광 변조기(10209)의 활성 디스플레이 영역(10803)쪽을 향하게 하고 그리고 반사형 공간 광 변조기(10209)는 +z방향에서 광의 부분을 반사한다.
도 109는 반사형 공간 광 변조기(10209)와 회로 보드(10401)상의 디스플레이 드라이버들(10205)를 연결하는 플렉서블 커넥터(10206)를 포함하고 실질적으로 선형 섹션들(3303)을 갖는 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)를 이용하여 선형 접힌 영역(linear fold region)(2902)에서 접혀진 결합 라이트가이드들(104)을 갖는 필름 기반 라이트가이드(2102)를 포함하는 필름 기반 라이트가이드 프론트라이트를 더 포함하는 반사형 디스플레이(10900)의 일 실시예의 사시도이다. 상대적 위치 유지 엘리먼트(3301)에 물리적으로 결합된 레지스트레이션 핀들(registration pin)(10804)은 결합 라이트가이드들(104)에서 탭 정렬 오프닝들 또는 개구들(8101)을 통과한다. 반사형 디스플레이는 필름 기반 라이트가이드(2102)에 라미네이트되는 플렉서블 터치스크린 필름(10501)을 더 포함한다. 터치스크린 드라이버들(10502)및 광원은 플렉서블 터치스크린 필름(10501)상에 배치된다. 일 실시예에서, 반사형 공간 광 변조기(10209) 근처에 배치된 필름 기반 라이트가이드(2102)의 부분 및 플렉서블 터치스크린 필름(10501) 그리고 반사형 공간 광 변조기(10209)는 접혀진 발광 디스플레이를 형성하기 위해 +z 및 +x 방향들로 접힌선(10802)을 따라서 병진이동(translate)되고 그리고 접혀(10801)질 수 있다. 필름 기반 프론트라이트(2102)는 -z축에서 광을 향하게 하고 반사형 공간 광 변조기(10209)는 +z 방향에서 광의 부분을 반사시킨다.
도 110은 결합 라이트가이드들(104)의 어레이를 포함하는 필름 기반 라이트가이드(107)를 포함하는 라이트가이드(11000)의 일 실시예의 평면도(top view)이다. 결합 라이트가이드들 어레이의 각 결합 라이트가이드(104)는 y방향에서 해당하는 결합 라이트가이드(104)보다 더 작은 폭을 갖는 결합 라이트가이드들(11001)의 서브-어레이를 더 포함한다.
도 111 은 도 110에서 도시된 라이트가이드(11000)를 포함하는 발광 디바이스(11100)이 일 실시예의 사시 평면도(perspective top view)이다. 결합 라이트가이드들(104)은 접혀져서 그것들은 중첩하고 그리고 실질적으로 y 방향에 평행하게 정렬되고 결합 라이트가이드들(11001)의 서브-어레이는 후속하여(subsequently) 접혀져서 그것들은 중첩하고 광원으로부터(102) 광을 수신하도록 배치되고 그리고 실질적으로 x 방향에 평행하게 정렬된다. 결합 라이트가이드들(11001)의 서브-어레이는 필름 기반 라이트가이드(107)으로 광을 결합하는 결합 라이트가이드들(104)안으로 광을 결합한다.
도 112는 코어 영역들(601) 및 클래딩 영역들(602)을 포함하는 결합 라이트가이드들(104)의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스(11200)의 일 실시예의 영역의 측면도이다. 코어 영역들(601)은 수직 광 터닝 광학 에지들(vertical light turning optical edges)(11201)을 포함한다. 결합 라이트가이드들(104)의 스택의 내부 영역들에서의 클래딩 영역들(602)은 수직 광 터닝 광학 에지들(11201)로 연장되지 않고 그리고 코어 영역들(601)은 광원(102)근처의 영역에서 클래딩 층에 의해 분리되지 않는다. 광원(102) 및 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(11203)는 결합 라이트가이드(104)의 스택된 어레이상에 광 입력 표면(11206)에 배치된다. 광원(102)으로부터의 광(11207)은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(11203)의 반사 표면(11202)에 의해 콜리메이티드되고, 결합 라이트가이드들(104)의 스택으로 진입하고 그리고 광(11207)의 광학축(12130)은 결합 라이트가이드들의 코어 영역들(601)의 수직 광 터닝 광학 에지들(11201)에 의해 +x 방향쪽을 향하여 회전된다. 광(11207)은 광원(102) 근처의 코어 영역들(601)에서 진행하고 그리고 에어 갭(11208) 또는 클래딩층(602)를 만날때 코어 영역에서 전반사(totally internally reflect)한다. 일 실시예에서, 수직 광 터닝 광학 에지들(11201)은 결합 라이트가이드들(104)의 스택의 표면에 수직(11204)으로부터 각도(11205)에서 코어 영역들(601)의 스택을 절단함으로써 형성된다. 다른 실시예에서, 광원(102) 근처의 외부 클래딩 영역들(602)은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트와 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(11203)근처의 코어 영역들(601)의 스택사이에 연장되지 않는다. 다른 실시예에서, 광 콜리메이팅 엘리먼트(11203) 근처의 클래딩 영역(602)은 광 콜리메이팅 광학 엘리먼트(11203)을 결합 라이트가이드들(104)의 스택에 결합하는 낮은 굴절율 광학 접착제이다.
도 113은 코어 영역들(601) 및 클래딩 영역들(602)을 포함하는 결합 라이트가이드들(104)의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스(11300)의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다. 코어 영역들(601)은 수직 광 터닝 광학 에지들(vertical light turning optical edges)(11201) 및 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들(vertical light collimating optical edges)(11301)를 포함한다. 결합 라이트가이드들(104)의 스택의 내부 영역들에서의 클래딩 영역들(602)은 수직 광 터닝 광학 에지들(11201)또는 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들(11301)로 연장되지 않고 그리고 코어 영역들(601)은 광원(102)근처의 영역에서 클래딩 층에 의해 분리되지 않는다. 광원(102)은 스택 결합 라이트가이드들(104)상에 광 입력 표면(11206)에 배치된다. 광원(102)으로부터 광(11302)은 결합 라이트가이드(104)들의 스택으로 진입하고 그리고 결합 라이트가이드들(104)의 코어 영역들(601)의 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들(11301)에 의해 콜리메이티드된다. 광(11302)은 결합 라이트가이드들(104)의 코어 영역들(601)의 수직 광 터닝 광학 에지들(11201)에서 +x 방향쪽을 향하여 회전된다. 광(11302)은 광원(102)근처 코어 영역들(601)에서 진행하고 그리고 에어 갭(air gap)(11208) 또는 클래딩 영역(602)을 만났을때 코어 영역(601)에서 전반사한다.
도 114는 코어 영역들(601) 및 클래딩 영역들(602)를 포함하는 결합 라이트가이드들(104)의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스(11400)의 일 실시예의 영역의 단면 측면도이다. 코어 영역들(601)은 수직 광 터닝 광학 에지들(vertical light turning optical edge)(11201) 및 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들(11301)을 포함한다. 결합 라이트가이드들(104)의 스택의 내부 영역들에서의 클래딩 영역들(602)은 수직 광 터닝 광학 에지들(11201)또는 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들(11301)로 연장되지 않고 그리고 코어 영역들(601)은 광원(102)근처의 영역에서 클래딩 층에 의해 분리되지 않는다. 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들(11301) 근처의 결합 라이트가이드(104)는 캐비티(cavity)(11401)를 정의한다. 광원(102)은 캐비티(11401)내에 배치되고 그리고 광원(102)로부터의 광(11402)은 결합 라이트가이드들(104)의 스택으로 진입하고 결합 라이트가이드들(104)의 코어 영역들(601)의 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들(11301)에 의해 콜리메이티드된다. 광(11402)은 결합 라이트가이드들의 코어 영역들(601)의 수직 광 터닝 광학 에지들(11201)에서 +x 방향쪽을 향하여 회전된다. 광(11402)은 광원 근처 코어 영역들(601)에서 진행하고 그리고 에어 갭(air gap)(11208) 또는 클래딩 영역(602)을 만났을때 코어 영역에서 전반사한다. 이 실시예에서, 캐비티(11401)는 레지스트레이션(registration)을 용이하게 하고 그리고 발광 디바이스(11400)의 광학 효율(optical efficiency)을 증가시킨다. 캐비티(cavity)(1401)는 수직 광 콜리메이팅 광학 에지들(11301) 및/또는 광 터닝 광학 에지들(11201)에 대하여 미리 결정된 위치(x,y, 및 +z 레지스트레이션)에서 광원(102)을 배치하기 위해 정렬 캐비티(alignment cavity)로서 역할을 또한 할 수 있다. 결합 라이트가이드들(104)의 스택된 어레이의 캐비티(11401)내에 광원(102)을 설치함으로써, 결합 라이트가이드들(104)의 스택된 어레이내로 향하게 되고, 클래딩 영역들(602)을 갖는 면적들에서 전반사조건하에서 결합 라이트가이드들(104)의 스택된 어레이에서 또는 +x 방향에서 더나아가 라이트가이드 영역(미도시) 근처에서 잔존하는 광원(102)으로부터의 광속(light flux)은 큰 외부 표면에 배치된 광원에 대하여 증가된다. 다른 실시예에서, 캐비티(11401)는 두개 이상의 결합 라이트가이드들(104) 또는 결합 라이트가이드들(104)의 코어 영역들(601)을 통과하여 연장된다.
도 115 는 광원(도 115에서 미도시)을 위한 베이스(9902)에 효과적으로 결합된, 물리적으로 결합된 것과 같은, 열전이 엘리먼트(thermal transfer element)(7002)의 정렬 캐비티(11501)내에 배치된 결합 라이트가이드들(104)의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스(11500)의 일 실시예 영역의 사시도이다. 열전이 엘리먼트(thermal transfer element)(7002)는 연장된 핀들(7003)을 포함한다. 열 전이 엘리먼트(7002)내에 배치된 광원으로부터의 열은 열 전이 엘리먼트(7002)에 의해 광원으로부터 멀리 전이된다. 광원은 결합 라이트가이드들(104)의 스택으로 광을 결합하도록 배치된다. 정렬 캐비티(11501)는 y 및 z 방향들에서 결합 라이트가이드들(104)의 스택을 레지스터(register)할 수 있고 그리고 광원은 +x 방향에서 레지스트레이션(registration)을 제공할 수 있다(결합 라이트가이드들(104)은 +x 방향에서 광원을 지나 병진이동하는 것으로부터 방지된다.). 마찰(friction) 또는 다른 기계적인 또는 접착제 수단들은 -x 방향에서 광원(102)에 대하여 레지스트레이션(registration) 및/또는 스택들의 위치를 유지하는 것을 용이하게 할 수 있다(스택을 캐비티의 밖으로 당기는 것을 금지한다.). 다른 실시예에서, 캐비티(11501)의 내부 리지(interal ridge) 또는 끝단(end)은 +x 방향에서 결합 라이트가이드들(104)의 측방 움직임(lateral movement)을 금지하거나 또는 제한하고 그리고 광원(102)과 결합 라이트가이드들(104)의 스택사이의 미리 결정된 최소 거리(광원으로부터의 열때문에 결합 라이트가이드들(104)의 끝단들에서의 최대 동작 온도를 줄일 수 있는)제공한다.
도 116 은 연장된 정렬 암(alignment arm)(11602)을 포함하는 정렬 가이드(11601)의 정렬 캐비티(11501)내에 배치된 결합 라이트가이드들(104)의 스택된 어레이를 포함하는 발광 디바이스(11600)의 일 실시예 영역의 측면도이다. 결합 라이트가이드들(104)의 스택은 x 및 z 방향들에서 결합 라이트가이드들(104)의 광 입력 표면을 레지스터하는 정렬 캐비티내로 삽입될 수 있다. 정렬 캐비티(11501)의 안쪽 끝단(11603)은 결합 라이트가이드들(104)의 스택(stack)및 광원(102)를 위한 최소 분리 거리(minimum separation distance)를 설정하는 결합 라이트가이드들(104)의 정지(stop)를 제공할 수 있다. 광원(102)으로부터의 광(9903)은 결합 라이트가이드(104)안으로 향하게 된다.
도 117 은 광학적 접착제 클래딩층(801)을 이용하여 반사형 공간 광 변조기(10209)의 플렉서블 디스플레이 커넥터(10206)에 부착된 필름 기반 라이트가이드(2102) 및 반사형 공간 광 변조기 (10209)를 포함하는 발광 디스플레이(11700)의 일 실시예의 단면 측면도이다. 필름 기반 라이트가이드(2102)는 반사형 공간 광 변조기(10209)와 대향하는 측면상에 상층 클래딩 층(10201)을 더 포함한다. 플렉서블 디스플레이 커넥터(10206)는 디스플레이 드라이버(10205)와 반사형 공간 광 변조기(10209)의 활성층(10203)사이에 전기적 연결을 수행하고 그리고 반사형 공간 광 변조기(10209)의 바닥 기판(10204)에 물리적으로 결합된다. 반사형 공간 광 변조기(10209)의 활성층(10203)은 이미지를 형성하기 위해서 광이 공간적으로 변조되는 활성 디스플레이 면적(10803)를 포함한다. 플렉서블 디스플레이 커넥터(10206)에 물리적으로 결합된 측면 방출 LED 광원(10208)(광 입력 커플러(102)에서)으로부터의 광(10207)은 광 입력 커플러(102)에서 또한 결합 라이트가이드들(104)으로 그리고 필름 기반 라이트가이드(2102)로 향하게 되고 복수개의 광 추출 특징부들(1007)에 의해 방향전환되고 광 접착제 클래딩층(801), 반사형 공간 광 변조기(10209)의 탑 기판(top substrate)(10202)을 통과하여, 활성층(10203)의 활성 디스플레이 면적(10803)내에서 반사되고, 탑 기판(10202), 광학 접착제 클래딩 층(801), 필름 기반 라이트가이드(2102) 및 상층 클래딩층(10201)을 되돌아 통과하고 그리고 발광 디스플레이(10200)를 빠져나간다. 광 추출층은(light extracting layer)(11701)(광 흡수 또는 광 산란층과 같은) 광 혼합 영역(11730)(결합 라이트가이드들(미도시)와 광 방출 영역사이의 영역)에서의 상층 클래딩층(10201)에 광학적으로 결합된다. 상층 클래딩 층(10201)과 필름 기반 라이트가이드(2102)사이에서 임계각보다 작은 각도에서 상층 클래딩층(10201)내에서 진행하는 LED 광원(10208)로부터의 광(11702)은 광추출층(11701)에 의해 추출된다. 이 실시예에서, 상층 클래딩층(10201)을 통과하여 직접 진입하고 통과하거나 또는 상층 클래딩층(10201)으로 진입하는 상층 클래딩층(10201) 및 필름 기반 라이트가이드(2102)의 임계각보다 작은 각도에서 필름 기반 라이트가이드(2102)내에서 진행하는 광은 광 추출층(11701)에 의해 추출된다. 일 실시예에서, 광 추출층(11701)은 클래딩으로부터 광을 추출하고 그리고 흡수하는 광 흡수 영역(light absorbing region)이거나 또는 클래딩으로부터의 광이 클래딩 영역 및/또는 라이트가이드를 벗어나도록 하는 각도들로 광을 방향전환시키는 광 산란 영역(light scattering region)이다. 추가 실시예에서, 광 산란 및 광 흡수 영역은 클래딩으로부터 광을 추출하는데 사용된다. 일 실시예에서, 광 흡수 또는 광 산란 추출 영역은 필름 기반 라이트가이드와 대향하는 두개의 클래딩 영역들의 측면들상에 배치된다. 하나이상의 흡수 또는 산란 추출 영역들은 클래딩 영역 또는 층으로부터 광을 추출하는데 사용될 수 있다.
도 118은 디스플레이를 생산하는 방법(11800)의 블럭도(block diagram)이며, 방법은 코어 영역(core region) 및 클래딩 영역(cladding region)을 포함하는 필름(film)의 라이트가이드 영역(lightguide region)으로부터 결합 라이트가이드들 어레이의 각 결합 라이트가이드를 서로 분리함으로써 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 형성하는 단계로서,각 결합 라이트가이드는 라이트가이드 영역과 연속하고 그리고 결합 라이트가이드의 끝단(end)에서 바운딩 에지(bounding edge)를 포함하는, 결합 라이트가이드들의 어레이를 형성하는 단계(11801); 결합 라이트가이드들의 어레이를 접어서 바운딩 에지들이 스택되게 하는, 결합 라이트가이드들의 어레이를 접는 단계(11802); 스택된 바운딩 에지들로 광(light)을 향하게 하는 광원의 위치를 정하는 단계로서, 광(light)은 전반사(total internal reflection)에 의해 코어 영역 내에서 결합 라이트가이드들의 어레이 및 라이트가이드 영역을 통과하여 진행하는, 광원의 위치를 정하는 단계(11803); 라이트가이드 영역의 광 방출 영역(light emitting region)에서의 코어 층(core layer)상에 또는 내에 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)을 형성하는 단계(11804); 결합 라이트가이드들의 어레이와 광 방출 영역사이의 라이트가이드 영역의 광 혼합 영역(light mixing region)에서의 클래딩 영역상에 광 추출 영역(light extracting region)을 배치하거나 또는 광 추출 영역을 클래딩 영역에 광학적으로 결합하는 단계(11805);및 반사형 공간 광 변조기에 인접하여 광 방출 영역의 위치를 정하는 단계(11806);를 포함한다.
반사형 디스플레이의 프론트 조명(front illumination)을 위한 발광 디바이스가 개시된다. 일 실시예에서, 반사형 디스플레이는 필름의 라이트가이드 영역으로부터 연속적으로 연장되는 결합 라이트가이드들을 갖는 필름의 라이트가이드 영역을 포함하는 프론트라이트, 적어도 하나의 광원, 및 필름의 라이트가이드 영역상의 광 방출 영역(light emitting region)을 포함한다. 일 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 접혀지고 그리고 광원으로부터의 광을 수신하기 위해 그것들의 바운딩 에지에서 스택되고, 광을 라이트가이드를 통과 광 방출 영역으로 향하게 하고 광은 광 추출 특징부들에 의해 반사형 공간 광 변조기(reflected spatial light modulator)쪽을 향하여 추출된다. 일 실시예에서, 광 추출 영역(light extracting region)은 하나이상의 영역상의(제한 없는 예를 들어 결합 라이트가이드들, 라이트가이드 영역들, 광 혼합 영역들과 같은) 라이트가이드 코어 영역위 클래딩 영역에 배치되거나 또는 클래딩 영역에 광학적으로 결합되고 그리고 클래팅 영역 내에서 진행하는 광을 추출한다.
일 실시예에서, 클래딩 영역으로부터 추출된 광의 부분은 접힌 영역(fold region) 전에서보다 접힌 영역후에 라이트가이드에서 더 큰 각도에서 진행하는 광(light)을 포함한다. 다른 실시예에서, 광 추출 영역은 필름 기반 라이트가이드의 영역(예를 들어, 결합 라이트가이드들, 광 혼합 영역, 또는 라이트가이드 영역과 같은)위에 배치된 제 1 클래딩 영역으로부터 광(light)을 추출한다. 일 실시예에서, 광 산란 영역은 클래딩 영역의 표면상에 복수개의 표면 릴리프 특징부(surface relief features)들을 포함한다. 다른 실시예에서, 반사형 디스플레이는 반사형 공간 광 변조기에 인접하여 배치된 라이트가이드의 광 방출 영역에 광학적으로 결합된 하나의 클래딩 층(cladding layer)을 포함한다. 일 실시예에서, 라이트가이드의 코어 영역에 광학적으로 결합된 클래딩 층은 접착제 물질(adhesive material)을 포함한다. 추가 실시예에서, 광 추출 영역은 클래딩 영역으로부터의 광(light)을 추출하고 흡수하는 광 흡수 물질(light absorbing material)을 포함한다. 일 실시예에서, 라이트가이드의 광 방출 영역(light emitting region)은 적어도 하나의 광원이 광(light)을 방출하지 않을 때 ASTM D1003에 따라 측정된 70% 보다 큰 평균 시감 투과율(average luminous transmittance)을 가진다. 다른 실시예에서, 라이트가이드의 광 방출 영역(light emitting region)은 적어도 하나의 광원이 광(light)을 방출하지 않을 때 ASTM D1003에 따라 측정된 80% 보다 큰 평균 시감 투과율(average luminous transmittance)을 가진다. 일 실시예에서, 라이트가이드의 광 방출 영역(light emitting region)은 적어도 하나의 광원이 광(light)을 방출하지 않을 때 ASTM D1003에 따라 측정된 30% 보다 작은 또는 10%보다 작은 평균 헤이즈(average haze)을 가진다. 다른 실시예에서, 반사형 디스플레이는 필름 기반 라이트가이드 및 적어도 하나의 광원은 광(light)을 방출하지 않고 그리고 벽들에 막을 형성(line)하는 블랙(black)의, 광 흡수 물질(light absorbing material)을 포함하는 광 트랩 박스의 오프닝(opening)에 배치된 확산 광(diffuse light)의 1000lux으로 조사되었을 때, 100cd/㎡ 또는 50cd/㎡ 보다 작거나 또는 400lux을 가지고 조사되었을 때 10cd/㎡ 보다 작은 휘도(luminance)를 가지는 광 추출 특징부들을 포함하는 라이트가이드의 영역을 포함한다. 다른 실시예에서, 라이트가이드내에 광 추출 특징부들에서 진행하는 광(light)의 광학 축(optical axis)에 평행한 방향에서의 광 방출 영역에서 광 추출 특징부들 평균 측방 치수(average lateral dimension)는 500마이크론(micron)보다 작다. 다른 실시예에서, 라이트가이드는 접혀져서 라이트가이드의 영역은 반사형 공간 광 변조기의 뒤로 배치된다. 일 실시예에서, 라이트가이드는 결합 라이트가이드들에서의 접힌 부분(fold)들과 광 방출 영역사이에 배치된 라이트가이드의 광 혼합 영역(light mixing region)을 포함하고,각 결합 라이트가이드로부터의 광(light)은 광 혼합 영역은 하나이상의 다른 결합 라이트가이드들로부터의 광과 결합하고 광 혼합 영역 내에서 전반사한다. 일 실시예에서, 라이트가이드는 광 혼합 영역에서 접혀져서 라이트가이드의 영역은 반사형 공간 광 변조기의 뒤로 배치된다. 일 실시예에서, 반사형 디스플레이(reflective display)는 활성 디스플레이 영역을 갖는 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator) 및 프론트라이트(frontlight);를 포함하되, 프론트라이트는 그 사이가 0.5 밀리미터(millimeter)보다 크지 않은 두께를 가지는 필름(film)으로부터 형성된 라이트가이드(lightguide)를 포함하고, 라이트가이드는 라이트가이드의 라이트가이드 영역(lightguide region)으로부터 연장되는 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 제 1 어레이(array)를 가지며, 결합 라이트가이드들의 어레이는 접힌 영역(fold region)에서 접혀지고 그리고 광 입력 표면(light input surface)을 형성하기 위해 스택(stack)된다. 이 실시예에서, 반사형 디스플레이는 광 입력 표면에 광(light)을 방출하도록 배치된 적어도 하나의 광원으로서, 광(light)은 결합 라이트가이드들의 어레이내에서 라이트가이드 영역으로 진행하고, 각 결합 라이트가이드로부터의 광(light)과 결합하며 그리고 라이트가이드의 라이트가이드 영역 내에서 전반사하는, 상기 적어도 하나의 광원; 라이트가이드의 라이트가이드 영역 내에서 전반사되는 광(light)을 방해하는 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)로서, 광(light)은 광 방출 영역(light emitting region)에서 반사형 공간 광 변조기쪽을 향하여 프론트라이트(frontlight)를 빠져나가는, 상기 광 추출 특징부들; 라이트가이드에 광학적으로 결합된 클래딩 영역(cladding region); 라이트가이드에 대향하는 클래딩 영역의 제 1 측면상에 클래딩 영역에 광학적으로 결합된 광 추출 영역(light extracting region);를 더 포함하고, 전반사(total internal reflection) 계면(interface)으로부터 제 1 각도로 각 결합 라이트가이드에서 진행하는 광(light)은 결합 라이트가이드에서의 접힌 영역후에는 더 큰 각도에서 진행하고 그리고 광 추출 영역에 의해 클래딩 영역으로부터 추출된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 광원은 디스플레이 또는 광 방출 영역의 측방 에지들(lateral edges)을 지나서 연장되지 않는다. 다른 실시예에서, 반사형 디스플레이는 하나이상의 색들을 갖는 하나이상의 광원들로부터의 광을 수신하도록 배치된 복수개의 필름 기반 라이트가이드를 포함한다.
일 실시예에서,디스플레이(display)를 생산하는 방법은 코어 영역(core region) 및 클래딩 영역(cladding region)을 포함하는 필름(film)의 라이트가이드 영역(lightguide region)으로부터 결합 라이트가이드들 어레이의 각 결합 라이트가이드를 서로 분리함으로써 상기 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 형성하는 단계로서,각 결합 라이트가이드는 상기 라이트가이드 영역과 연속하고 그리고 상기 결합 라이트가이드의 끝단(end)에서 바운딩 에지(bounding edge)를 포함하는, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이를 형성하는 단계; 상기 결합 라이트가이드들의 어레이를 접어서 상기 바운딩 에지들이 스택되게 하는, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이를 접는 단계;상기 스택된 바운딩 에지들로 광(light)을 향하게 하는 광원의 위치를 정하는 단계로서, 상기 광(light)은 전반사(total internal reflection)에 의해 상기 코어 영역 내에서 상기 결합 라이트가이드들의 어레이 및 상기 라이트가이드 영역을 통과하여 진행하는, 상기 광원의 위치를 정하는 단계;상기 라이트가이드 영역의 광 방출 영역(light emitting region)에서의 상기 코어 층(core layer)상에 또는 내에 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)을 형성하는 단계; 상기 결합 라이트가이드들의 어레이와 상기 광 방출 영역사이의 상기 라이트가이드 영역의 광 혼합 영역(light mixing region)에서의 상기 클래딩 영역상에 광 추출 영역(light extracting region)을 배치하거나 또는 광 추출 영역을 상기 클래딩 영역에 광학적으로 결합하는 단계;및 반사형 공간 광 변조기에 인접하여 상기 광 방출 영역의 위치를 정하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에서, 디스플레이를 생산하는 방법은 필름 기반 라이트가이드를 반사형 디스플레이 또는 반사형 디스플레이 내의 컴포넌트에 광학적으로 결합하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 상대적 위치 유지 엘리먼트는 제 1 선형 접힌 영역의 영역으로부터 결합 라이트가이드들의 상대적인 위치를 실질적으로 유지한다.
예들
특정 실시예들이 다음 예(들)에서 예시된다. 다음 예들은 예시의 목적을 위해 제공된 것이나 그러나 본 발명의 사상 또는 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
일 실시예에서, 결합 라이트가이드들은 필름의, 결합 라이트가이드들(스트립(strip)들) 및 라이트가이드 영역(필름의 나머지(remainder of the film))을 형성하는, 하나 이상의 끝단들에서 스트립들을 절단함으로써 형성된다. 스트립들의 자유 끝단(free end) 상에서의 스트립들은 필름 자체의 두께보다 훨씬 더 두꺼운 배열(arrangement)로 함께 묶여진다. 다른 한편, 그것들은 보다 큰 필름 라이트가이드에 물리적으로 및 광학적으로 부착되고 정렬된 채로 있다. 필름 절단(film cuitting)은 스탬핑(stamping), 레이저-절단(laser-cutting), 기계 절단(mechanical cutting), 물-분사 절단(water-jet cutting), 국부 용융(local melting) 또는 다른 필름 처리 방법들에 의해 달성된다. 바람직하게는, 절단은 스트립들의 길이에 걸쳐 라이트 가이딩을 향상시키기 위해 광의 전반사를 촉진시키도록 광학적으로 매끄러운 평면을 초래한다. 광원은 묶여진 스트립(bundled strip)들에 결합된다. 스트립들은 광이 전반사를 통해 그것들을 통과하여 진행하며 라이트가이드 영역으로 전이되도록 배열된다. 묶여진 스트립들은 필름 라이트가이드 영역보다 훨씬 더 큰 두께를 가진 광 입력 에지(light input edge)를 형성한다. 묶여진 스트립들의 광 입력 에지는 광 입력 표면(light input surface)을 정의하여 에지 또는 필름의 상부에 결합하는 종래의 방법과 비교하여, 광원으로부터 라이트가이드로 광의 보다 효율적인 전이를 가능하게 한다. 스트립들은 결합 효율성을 향상시키기 위해 입력에서 함께 용융되거나 또는 기계적으로 힘이 가해질 수 있다. 묶음(bundle)이 정사각형(square) 형상이면, 그것들의 측면들 중 하나의 길이(I)는 I~√(w×t)에 의해 주어지며, 여기서 w는 라이트가이드 입력 에지의 총 폭(total width of the lightguide input edge)이고, t는 필름의 두께(thickness of the film)이다. 예를 들면, 1m 에지를 가진 0.1mm 두께 필름은 1cm×1cm의 치수들을 가진 정사각형 입력 묶음(square input bundle)을 제공할 것이다. 이들 치수들을 고려할 때, 묵음은 통상적인 광원들(예로서, 백열(incandescent), 형광(fluorescent); 메탈 핼라이드(metal halide), 제논(xenon) 및 LED 소스(source)들)을 사용할 때 필름의 길이를 따라 결합하는 것에 비교하여 광을 결합시키는 것이 훨씬 더 용이하다. 결합 효율성 및 비용에서의 향상은 0.25mm 이하(below)의 필름 두께에서 특히 확연하며, 이는 두께가 많은 LED 및 레이저 다이오드 칩들의 대략의 크기이기 때문이다. 그러므로, 에탕듀(etendue) 및 제조 허용오차 한계(tolerance limitation)들 때문에 LED 칩으로부터의 필름 에지로 광을 효율적으로 결합하기 위해 마이크로 광학계를 제조하는 것은 어렵고 및/또는 값비쌀 것이다. 또한, 슬롯들에서의 접힘들은 효율적인 광 진행을 허용하기 위해 주름을 생기게 하는 것(crease)이 아니라 얼마의 곡률 반경(radius of curvature)이라는 것에 주목하여야 한다. 통상적으로, 접힘 곡률 반경(fold radius of curvature)은 필름의 두께의 적어도 10배일 것이다.
실시할 수 있는 일 실시예의 일 예가 본원에 주어진다. 어셈블리(assembly)는 40cm 폭 및 100cm 길이인 0.25mm 두께의 폴리카보네이트 필름(polycarbonate film)으로 시작한다. 대략 0.01mm 두께의 저 굴절률 물질(low refractive material)의 클래딩 층은 필름의 상부 및 하부 표면상에 배치된다. 클래딩 층은 필름 코어상에 보다 낮은 굴절률을 가진 물질을 코팅 또는 공동-압출성형(co-extruding)함으로써 부가될 수 있다. 필름의 에지는 면도날과 같은 날카로운 절단 툴을 사용하여 1cm 폭의 40개의 스트립들로 기계적으로 절단된다. 슬롯들의 에지들은 그 후 광학 전이(optical transfer)의 평활도(smoothness)를 향상시키기 위해 화염(flame)에 노출된다. 슬롯들은 대략 1cm×1cm 단면의 묶음으로 병합된다. 묶음의 끝단에, 다수의 상이한 유형들의 광원들이 결합될 수 있다(예로서, 크세논(xenon), 메탈 핼라이드(metal halide), 백열(incandescent), LED 또는 레이저). 광은 묶음을 통과하여 필름으로 그리고 이미지 면적 밖으로 진행한다. 광은 필름으로의 레이저 에칭에, 이것은 전반사 방해를 초래하는 표면 거칠기(surface roughness)를 부가, 의해 필름 라이트가이드로부터 추출될 수 있다. 필름의 다수의 층들은 다중-컬러(multi-color) 또는 동적 표지판(dynamic sign)들을 만들기 위해 병합될 수 있다.
실시된 필름 기반 발광 디바이스의 일 실시예의 일 예가 본원에서 설명된다. 장치는 457mm 폭 및 762mm 길이인 381 마이크론(micron) 두께의 폴리카보네이트 필름(polycarbonate)으로 시작한다. 필름의 457mm 에지는 면도날들의 어레이(array of razor blade)를 사용하여 6.35mm 폭의 스트립들로 절단된다. 이들 스트립들은 3개의 152.4 mm 폭의 스트립들의 세트(set)들로 그룹화되며, 이것은 또한 서로를 향해 접혀지는 두 개의 동일한 세트들로 분리되고 4.19mm × 6.35mm 스택(stack)들로 개별적으로 스택된다. 3개의 쌍들의 스택들의 각각은 그 후 8.38mm× 6.35mm 크기의 조합된 단일의 입력 스택을 형성하기 위한 방법에서의 중심에서 함께 병합된다. LED 모듈, 크리 인크(Cree Inc.)로부터의 MCE LED 모듈은 3개의 입력 스택들의 각각으로 결합된다. LED로부터 방출된 광은 평탄한(even) 입력을 가진 필름 스택에 진입하고, 이러한 광의 부분은 스트립을 통과하여 진행하는 동안 전반사들을 통해 15 밀(mil) 스트립들의 각각 내에서 유지한다. 광은 보다 큰 라이트가이드에 들어가기 전에, 그것들 개별 구성들에서 분리하는 것처럼 각각의 스트립 아래로 계속해서 진행한다. 더욱이, 핀디드 알루미늄 열 싱크(finned aluminum heat sink)는 LED로부터 열을 소멸시키기 위해 3개의 결합 장치들의 각각의 길이 아래로 위치된다. 이러한 어셈블리는 균일한 광을 생성하기 위해, 선형 어레이로 정렬될 수 있는 컴팩트한 디자인을 보여준다.
반사형 디스플레이 프론트라이팅을 위한 발광 디바이스는 라이트가이드내에 형성된 0.125 밀리미터 두께의 폴리카보네이트 필름(polycarbonate film)을 이용하여 구성된다. 폴리카보네이트는 0.025밀리미터 두께의 실리콘 감압접착제(PSA : pressure sensitive adhesive)를 가지고 한쪽 측면상에 먼저 라미네이티된다. 약 7.6cm x 10.2cm 직사각형에서의 PSA의 대향하는 측면상에서 폴리카보네이트의 표면에 다이아몬드-팁드 스크라이브(diamond-tipped scribe)을 이용하여 작은면이 있는 표면 특징부(facted surface features)들이 패턴화된다. 특징부들은 100에서 400까지 마이크론 떨어져 분리된 대략 50마이크론 폭의 라인들이다.필름은 드래그-나이프(drag-knife)을 이용하여 원하는 모양으로 절단된다. 열개 결합 라이트가이드들 1cm 폭은 결합 라이트가이드들 및 스크라이브된 광 추출 영역사이의 대략 5cm 혼합 영역(mixing region)을 남기채 절단된다. 접히는 것을 보조하고 그리고 접힌뒤에 스트립(stripe)들의 위치를 유지하는 것을 위해 결합 라이트가이드들의 끝단들 근처에 아크릴(a bar of acrylic)이 부착된다. PSA위의 보호층(protective layer)은 제거되고 그리고 결합 라이트가이드들은 사이즈(size)에서 1cm x 1.5mm의 광학 광 입력 면적을 형성하기 위해 접혀지고 그리고 스택(stack)된다. 실리콘 PSA를 갖는 알루미늄도금한(aluminized) PET 필름은 광 혼합 영역의 부분뿐만 아니라 결합 라이트가이드들의 주위를 감싼다. 랩(wrap)은 결합 라이트가이드들을 보호하는 역할을 하고 얼마의 강성(rigidity)을 더하고 클래딩에서 움직이는 광의 부분을 흡수한다. 약 0.5mm 높이 및 2.5mm 폭을 가진 화이트 LED는 결합 라이트가이드들의 스택(stack)의 입력 표면에 결합된다. 라이트가이드의 광 방출 영역은 전기영동 디스플레이(electrophoretic display)에 라미네이트된다. 광 혼합 영역의 부분은 디스플레이 면적에 도달하기 전에 클래딩 영역에서 움직이는 광의 추출을 제공하는 디스프레이의 광 흡수 보더(border)에 라미네이트된다. 필름은 광 혼합 영역들에서의 약 3.8mm 반경(radius)에서 접혀지고 그리고 스트립(stripe)들 및 LED는 전기영동 디스플레이 뒤로 접혀진다.
3개의 필름-기반 라이트가이드들을 포함한 다층 프론트라이트(multilayer frontlight)의 일 실시예를 제조하는 방법은 다음과 같다. 박막 필름(thin film) 라이트가이드들(< 250 마이크론(micron)들)의 3개의 층들은 그것들(예로서, 메틸-계 실리콘 PSA(methyl-based silicone PSA)) 사이에 보다 낮은 굴절률 물질의 층을 갖고 서로에 대해 라미네이트(laminated)된다. 그 후 광의 각진 빔, 이온들 또는 기계적 재질(즉, 입자들 및/또는 유체)은 필름에 라인(line)들 또는 스팟(spot)들 패턴을 형성한다. 필요하다면, 감광성 물질(photosensitive material)은 사전에 각각의 물질상에서 층으로 만들어져야(layer) 한다. 빔의 각도는 층들 상에서의 추출 특징부들이 적절한 오프셋(offset)을 갖도록 한다. 빔의 각도는 라이트가이드 두께 및 픽셀들의 폭에 의해 영향을 받으며 θ=tan-1(t/w)에 의해 주어지고, 여기에서 θ는 라이트가이드의 평면에 대한 광의 상대적 각도이고, t는 라이트가이드 및 클래딩 두께이며 w는 픽셀들의 폭이다. 이상적으로, 추출 특징부들은 주로 의도된 픽셀들을 향해 광을 향하게 하여 누화(cross-talk)를 최소화한다. 레드, 그린, 및 블루 LED들로부터의 광은 결합 라이트가이드들을 접음으로써 세개 라이트가이드들의 각각으로 형성된 세개의 광 입력 커플러들로 입력된다.
발광 디바이스 및 이를 만들거나 또는 제작하기 위한 방법들의 대표적인 실시예들이 상기에서 자세히 설명된다. 디바이스들, 컴포넌트들, 및 방법들은 여기에 설명된 특정 실시예들에 제한되지 않으며, 오히려 디바이스들, 디바이스들의 컴포넌트들 및/또는 방법들의 단계들은 여기에 설명된 다른 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 단계들에 독립적으로 및 개별적으로 이용될 수 있다. 또한, 설명된 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 설명된 방법들 단계들이 또한 다른 디바이스들 및/또는 방법들에 정의되거나 또는 이를 조합하여 사용될 수 있으며, 단지 여기에 설명된 바와 같은 디바이스들 및 방법들을 갖고 실시하도록 제한되지 않는다.
발명은 다양한 특정 실시예들을 포함하지만, 당업자들은 실시예들이 개시 및 청구항들의 사상 및 범위 내에서 변경을 갖고 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
등가물(EQUIVALENTS)
당업자는 단지 일상적인 실험을 사용하여, 여기에 설명된 특정 절차들에 대한 다수의 등가물들을 인식하거나 또는 알아낼 수 있다. 이러한 등가물들은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 다양한 대체물들, 변경들, 및 수정들이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대해 이루어질 수 있다. 다른 양상들, 이점들, 및 변경들이 본 발명의 범위 내에 있다. 본 출원은 여기에 논의된 특정 실시예들의 임의의 적응들 또는 변화들을 커버하도록 의도된다. 그러므로, 본 발명은 단지 청구항들 및 그 등가물들에 의해서만 제한된다고 의도된다.
달리 표시되지 않는다면, 본 명세서에 사용된 특징부(feature) 크기들, 양들, 및 물리적 특성들을 표현하는 모든 숫자들은 용어 "약"에 의해 수정된 것처럼 이해된다. 따라서, 반대로 달리 표시되지 않는 한, 앞서 말한 명세서 및 첨부된 청구항들에 제시된 수치 파라미터들은 여기에 개시된 교시들을 이용하는 당업자들에 의해 얻고자 하는 원하는 특성들에 의존하여 변할 수 있는 근사치들이다. 반대로 달리 표시되지 않는 한, 모든 테스트들 및 특성들은 섭씨 25도의 주변 온도 또는 섭씨 25도의 일정한 주변 실온에서 파워 온될 때(표시될 때) 디바이스 내에서 또는 그것에 가까운 환경 온도로 측정된다.

Claims (24)

  1. 반사형 디스플레이(reflective display)에 있어서,
    a. 반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator); 및
    b. 프론트라이트(frontlight);를 포함하되, 상기 프론트라이트는
    i) 0.5 밀리미터(millimeter)보다 크지 않은 두께를 사이에 두고 대향하는 외면(face)들을 가지는 필름(film)으로부터 형성된 라이트가이드(lightguide)로서, 상기 라이트가이드는 상기 라이트가이드의 라이트가이드 영역(lightguide region)과 연속하는 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 가지되,
    a) 각 결합 라이트가이드는 바운딩 에지(bounding edge)에서 종단되고; 및
    b) 각 결합 라이트가이드는 접힘 영역(fold region)에서 접혀져서 상기 바운딩 에지들이 스택(stack)되는, 상기 라이트가이드;
    ii) 상기 스택된 바운딩 에지들로 광(light)을 방출하도록 배치된 적어도 하나의 광원으로서, 상기 광(light)은 상기 결합 라이트가이드들 내에서 상기 라이트가이드의 상기 라이트가이드 영역으로 진행하여 상기 라이트가이드 영역 내에서 각 결합 라이트가이드로부터의 광(light)과 병합하며 그리고 전반사하는, 상기 광원;
    iii) 상기 라이트가이드 영역 내에서 전반사되는 광(light)을 방해하는 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)로서, 상기 광(light)은 상기 필름의 광 방출 영역(light emitting region)에서 상기 반사형 공간 광 변조기쪽을 향하여 상기 라이트가이드를 빠져나가는, 상기 광 추출 특징부들;
    iv) 상기 라이트가이드의 제 1 측면상에 광학적으로 결합된 클래딩 영역(cladding region)으로서, 상기 적어도 하나의 광원으로부터의 광(light)은 상기 클래딩 영역으로 진행하는, 상기 클래딩 영역; 및
    v) 상기 라이트가이드에 대향하는 상기 클래딩 영역의 제 2 측면상의 상기 클래딩 영역에 효과적으로(operatively) 결합된 광 추출 영역(light extracting region);를 포함하고,
    상기 클래딩 영역에서의 광(light)의 부분은 상기 광 추출 영역에 의해 추출되고, 상기 라이트가이드내에 상기 복수개의 광 추출 특징부들에서 진행하는 상기 광(light)의 광학 축(optical axis)에 평행한 방향에서의 상기 광 방출 영역에서 상기 복수개의 광 추출 특징부들의 평균 측방 치수(average lateral dimension)는 500마이크론(micron)보다 작은, 반사형 디스플레이.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 광(light)의 부분은 상기 접힘 영역(fold region) 전에서보다 상기 접힘 영역 후에 상기 라이트가이드에서 더 큰 각도에서 진행하는 광(light)을 포함하는, 반사형 디스플레이.
  3. 청구항 1 에 있어서,
    상기 광 추출 영역은 상기 클래딩 영역으로부터의 광(light)을 추출하는 광 산란 영역(light scattering region)을 포함하는, 반사형 디스플레이.
  4. 청구항 3 에 있어서,
    상기 광 산란 영역은 상기 클래딩 영역의 표면상에 복수개의 표면 릴리프 특징부(surface relief features)들을 포함하는, 반사형 디스플레이.
  5. 청구항 1 에 있어서,
    하나의 클래딩 층(cladding layer)은 상기 광 방출 영역에서의 상기 라이트가이드에 광학적으로 결합되는, 반사형 디스플레이.
  6. 청구항 5 에 있어서,
    상기 클래딩 층은 접착제 물질(adhesive material)을 포함하는, 반사형 디스플레이.
  7. 청구항 1 에 있어서,
    상기 광 추출 영역은 상기 클래딩 영역으로부터의 광(light)을 추출하고 흡수하는 광 흡수 물질(light absorbing material)을 포함하는, 반사형 디스플레이.
  8. 청구항 1 에 있어서,
    상기 라이트가이드의 상기 광 방출 영역(light emitting region)은 상기 적어도 하나의 광원이 광(light)을 방출하지 않을 때 ASTM D1003에 따라 측정된 70% 보다 큰 평균 시감 투과율(average luminous transmittance)을 가지는, 반사형 디스플레이.
  9. 청구항 1 에 있어서,
    상기 라이트가이드의 상기 광 방출 영역(light emitting region)은 상기 적어도 하나의 광원이 광(light)을 방출하지 않을 때 ASTM D1003에 따라 측정된 80% 보다 큰 평균 시감 투과율(average luminous transmittance)을 가지는, 반사형 디스플레이.
  10. 청구항 1 에 있어서,
    상기 라이트가이드의 상기 광 방출 영역(light emitting region)은 상기 적어도 하나의 광원이 광(light)을 방출하지 않을 때 ASTM D1003에 따라 측정된 30% 보다 작은 평균 헤이즈(average haze)을 가지는, 반사형 디스플레이.
  11. 청구항 1 에 있어서,
    상기 라이트가이드의 상기 광 방출 영역(light emitting region)은 상기 적어도 하나의 광원이 광(light)을 방출하지 않을 때 ASTM D1003에 따라 측정된 10% 보다 작은 평균 헤이즈(average haze)을 가지는, 반사형 디스플레이.
  12. 청구항 1 에 있어서,
    광 트랩 박스(light trap box)의 벽들에 막을 형성(line)하는 블랙(black)의, 광 흡수 물질(light absorbing material)을 포함하는 상기 광 트랩 박스의 오프닝(opening)에 배치된 1000lux의 확산 광(diffuse light)으로 조사되고 그리고 상기 적어도 하나의 광원은 광(light)을 방출하지 않을때, 상기 복수개의 광 추출 특징부들을 포함하는 상기 라이트가이드의 영역은 100cd/㎡ 보다 작은 휘도(luminance)를 가지는, 반사형 디스플레이.
  13. 청구항 1 에 있어서,
    벽들에 막을 형성(line)하는 블랙(black)의, 광 흡수 물질(light absorbing material)을 포함하는 광 트랩 박스의 오프닝(opening)에 배치된 1000lux의 확산 광(diffuse light)으로 조사되고 그리고 상기 적어도 하나의 광원은 광(light)을 방출하지 않을때, 상기 광 추출 특징부들을 포함하는 상기 라이트가이드의 영역은 50cd/㎡ 보다 작은 휘도(luminance)를 가지는, 반사형 디스플레이.
  14. 청구항 1 에 있어서,
    벽들에 막을 형성(line)하는 블랙(black)의, 광 흡수 물질(light absorbing material)을 포함하는 광 트랩 박스의 오프닝(opening)에 배치된 400lux의 확산 광(diffuse light)으로 조사되고 그리고 상기 적어도 하나의 광원은 광(light)을 방출하지 않을때, 상기 광 추출 특징부들을 포함하는 상기 라이트가이드의 영역은 10cd/㎡ 보다 작은 휘도(luminance)를 가지는, 반사형 디스플레이.
  15. 삭제
  16. 청구항 1 에 있어서,
    상기 라이트가이드는 접혀져서(fold) 상기 라이트가이드의 영역은 상기 반사형 공간 광 변조기의 뒤로 배치되는, 반사형 디스플레이.
  17. 청구항 1 에 있어서,
    상기 라이트가이드의 광 혼합 영역(light mixing region)이 상기 결합 라이트가이드들에서의 접힌 부분(fold)들과 상기 광 방출 영역사이에 배치되고,상기 광 혼합 영역 내에서 각 결합 라이트가이드로부터의 광(light)은 병합되고 그리고 전반사하는, 반사형 디스플레이.
  18. 청구항 17 에 있어서,
    상기 라이트가이드는 상기 광 혼합 영역에서 접혀져서(fold) 상기 라이트가이드의 영역은 상기 반사형 공간 광 변조기의 뒤로 배치되는, 반사형 디스플레이.
  19. 반사형 디스플레이(reflective display)에 있어서,
    반사형 공간 광 변조기(reflective spatial light modulator); 및
    프론트라이트(frontlight);를 포함하되, 상기 프론트라이트는
    0.5 밀리미터(millimeter)보다 크지 않은 두께를 가지는 필름(film)으로부터 형성된 라이트가이드(lightguide)로서, 상기 라이트가이드는 상기 라이트가이드의 라이트가이드 영역(lightguide region)으로부터 연장되는 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 포함하고, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이는 접힘 영역(fold region)에서 접혀지고 그리고 광 입력 표면(light input surface)을 형성하기 위해 스택(stack)되는, 상기 라이트가이드;
    상기 광 입력 표면에 광(light)을 방출하도록 배치된 광원으로서, 상기 광(light)은 상기 결합 라이트가이드들의 어레이내에서 상기 라이트가이드 영역으로 진행하여 상기 라이트가이드 영역 내에서 상기 결합 라이트가이드들 어레이의 각 결합 라이트가이드로부터의 광(light)과 병합하며 그리고 전반사하는, 상기 광원;
    상기 필름에 효과적으로(opertaively) 결합되고 그리고 상기 라이트가이드 영역 내에서 전반사되는 광(light)을 방해하도록 구성된 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)로서, 상기 광(light)은 상기 광 방출 영역(light emitting region)에서 상기 반사형 공간 광 변조기쪽을 향하여 상기 프론트라이트(frontlight)를 빠져나가는, 상기 광 추출 특징부들;
    상기 라이트가이드에 광학적으로 결합된 클래딩 영역(cladding region);
    상기 라이트가이드에 대향하는 상기 클래딩 영역의 제 1 측면상에 상기 클래딩 영역에 광학적으로 결합된 광 추출 영역(light extracting region);를 포함하고,
    상기 전반사(total internal reflection) 계면(interface)으로부터 제 1 각도로 각 결합 라이트가이드에서 진행하는 광(light)은 상기 결합 라이트가이드에서의 상기 접힘 영역 후에는 더 큰 각도에서 진행하고 그리고 상기 광 추출 영역에 의해 상기 클래딩 영역으로부터 추출되고, 상기 라이트가이드내에 상기 복수개의 광 추출 특징부들에서 진행하는 상기 광(light)의 광학 축(optical axis)에 평행한 방향에서의 상기 광 방출 영역에서 상기 복수개의 광 추출 특징부들의 평균 측방 치수(average lateral dimension)는 500마이크론(micron)보다 작은, 반사형 디스플레이.
  20. 청구항 19 에 있어서,
    상기 광 추출 영역은 광 흡수 영역(light absorbing region)인, 반사형 디스플레이.
  21. 청구항 19 에 있어서,
    상기 광 추출 영역은 광 산란 영역(light scattering region)인, 반사형 디스플레이.
  22. 디스플레이(display)를 생산하는 방법에 있어서,
    a. 코어 영역(core region) 및 클래딩 영역(cladding region)을 포함하는 필름(film)의 라이트가이드 영역(lightguide region)으로부터 결합 라이트가이드들 어레이의 각 결합 라이트가이드를 서로 분리함으로써 상기 결합 라이트가이드(coupling lightguide)들의 어레이(array)를 형성하는 단계로서,각 결합 라이트가이드는 상기 라이트가이드 영역과 연속하고 그리고 상기 결합 라이트가이드의 끝단(end)에서 바운딩 에지(bounding edge)를 포함하는, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이를 형성하는 단계;
    b.상기 결합 라이트가이드들의 어레이를 접어서 상기 바운딩 에지들이 스택되게 하는, 상기 결합 라이트가이드들의 어레이를 접는 단계;
    c.상기 스택된 바운딩 에지들로 광(light)을 향하게 하는 광원의 위치를 정하는 단계로서, 상기 광(light)은 전반사(total internal reflection)에 의해 상기 코어 영역 내에서 상기 결합 라이트가이드들의 어레이 및 상기 라이트가이드 영역을 통과하여 진행하는, 상기 광원의 위치를 정하는 단계;
    d. 상기 라이트가이드 영역의 광 방출 영역(light emitting region)에서의 상기 코어 층(core layer)상에 또는 내에 복수개의 광 추출 특징부들(light extraction features)을 형성하는 단계;
    e. 상기 결합 라이트가이드들의 어레이와 상기 광 방출 영역사이의 상기 라이트가이드 영역의 광 혼합 영역(light mixing region)에서의 상기 클래딩 영역상에 광 추출 영역(light extracting region)을 배치하거나 또는 광 추출 영역을 상기 클래딩 영역에 광학적으로 결합하는 단계;및
    f. 반사형 공간 광 변조기에 인접하여 상기 광 방출 영역의 위치를 정하는 단계;를 포함하고,
    상기 복수개의 광 추출 특징부들은 상기 라이트가이드내에 상기 복수개의 광 추출 특징부들에서 진행하는 상기 광(light)의 광학 축(optical axis)에 평행한 방향에서 상기 광 방출 영역에서 500마이크론(micron)보다 작은 평균 측방 치수(average lateral dimension)를 가지는, 디스플레이(display)를 생산하는 방법.
  23. 청구항 22 에 있어서,
    상기 광 추출 영역은 광 흡수 영역(light absorbing region)인, 디스플레이(display)를 생산하는 방법.
  24. 청구항 22 에 있어서,
    상기 광 추출 영역은 광 산란 영역(light scattering region)인, 디스플레이(display)를 생산하는 방법.
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