KR102530585B1 - 세장형 미세 구조물들 및 광 추출 피쳐들을 갖는 유리 제품들 - Google Patents

세장형 미세 구조물들 및 광 추출 피쳐들을 갖는 유리 제품들 Download PDF

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Abstract

액정 디스플레이 장치들용 조명기로 사용하기에 적합한 백라이트 유닛에 사용될 수 있는 유리 제품들 및 유리 도광판들이 개시된다. 유리 제품은 0이 아닌 간격으로 분리될 수 있는 복수의 채널들 또는 세장형 미세구조물들을 포함하는 제1 주 표면을 포함하는 유리 시트를 포함하며, 상기 유리 시트는 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 추가로 포함하고, 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 적어도 하나는 내부에 형성된 광 추출 피쳐들을 포함한다. 유리 제품은 유리 시트의 적어도 하나의 에지 표면을 따라 어레이로 배열된 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 백라이트 유닛의 도광판 부분일 수 있다.

Description

세장형 미세 구조물들 및 광 추출 피쳐들을 갖는 유리 제품들
<관련 출원에 대한 상호-참조>
본 출원은 2018년 2월 12일 출원된 미국 예비 출원번호 제62/629,358호의 35 U.S.C.§119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 그 전체로서 참조로 본 명세서에 의존되며 통합된다.
본 발명은 일반적으로 액정 디스플레이 장치를 조명하기 위한 백라이트 유닛에 사용될 수 있는 유리 제품들, 특히 1 차원 조광(dimming) 및 광 추출을 위해 구성된 백라이트 유닛으로 사용될 수 있는 유리 제품에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드 디스플레이(OLED) 장치들이 인기를 얻고 있지만, 비용은 여전히 높고, 액정 디스플레이(liquid crystal display ; LCD) 장치들이 여전히 판매되는 디스플레이 장치들의, 특히 텔레비전 세트들 및 상업 간판들과 같은 기타 대형 장치들과 같은 대형 패널 크기 장치들의 대부분을 포함한다. OLED 디스플레이 패널들과 달리, LCD 패널들은 자체적으로 광을 방출하지 않으므로 LCD 패널에 투과광을 제공하기 위해 LCD 패널 뒤에 위치한 도광판(light guide plate ; LGP)을 포함하는 백라이트 유닛(backlight unit ; BLU)에 의존한다. BLU에서 나오는 광은 LCD 패널을 비추고, LCD 패널은 광이 LCD 패널의 픽셀들을 통과하게 또는 차단되게 선택적으로 허용하여 가시적인 이미지를 형성하도록 하는 광 밸브 역할을 한다.
증가없이, LCD 디스플레이로 달성할 수 있는 고유(native) 콘트라스트 비는 이미지의 가장 어두운 부분에 대한 이미지의 가장 밝은 부분의 비율이다. 가장 간단한 콘트라스트 증가는 밝은 이미지에 대해서는 전체 조명을 증가시키고, 어두운 이미지에 대해서는 전체 조명을 감소시킴으로써 발생한다. 불행히도, 이로 인해 어두운 이미지에서는 밝음이 약화되고 밝은 이미지에서는 어두움이 씻기어진다. 이러한 제한을 극복하기 위해, 제조업체들은 이미지의 활성 국부 조광(active local dimming)을 통합할 수 있으며, 여기서 디스플레이의 미리 정의된 영역들 내의 조명은 디스플레이되는 이미지에 의존하여, 디스플레이 패널의 다른 영역들에 비해 국부적으로 조광될 수 있다. 이러한 국부 조광은 광원이 LCD 패널, 예를 들어 LED들의 2차원 어레이, 바로 뒤에 위치할 때 비교적 쉽게 통합될 수 있다. 국부 조광은, LED들의 어레이가 BLU에 통합된 도광판의 에지를 따라 배열된, 에지 조명 BLU(edge lighted BLU)와 통합하기가 더 어렵다.
전형적인 도광판들은 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리머 도광판을 포함한다. PMMA는 쉽게 형성되며, 성형 또는 기계 가공이 가능하여 국부 조광을 용이하게 한다. 그러나, PMMA는 열적 열화를 겪을 수 있고, 상대적으로 큰 열팽창 계수를 포함하며, 수분 흡수로 어려움을 겪고 쉽게 변형된다. 반면에, 유리는 치수 적으로 안정적이며(상대적으로 작은 열팽창 계수를 포함함), 대형의, 얇은 TV의 인기 증가에 적합한 대형 얇은 시트들로 생산될 수 있다.
광은 BLU의 LGP로부터 추출되어 그 강도와 색상이 일반적으로 LGP 표면에 걸쳐 균일하다. 광 추출은 전형적으로 광 추출 피쳐들(features)을 제공하기 위해 LGP의 전반사(total-internal-reflection ; TIR) 조건을 파괴하기 위해 LGP의 표면을 수정함으로써 달성된다. 광 추출 피쳐들을 형성하기 위해 폴리머 또는 플라스틱 LGP들의 표면을 수정하기 위한 일반적인 기술들은 다음을 포함한다: 입자들을 포함하는 광학적으로 투명한 잉크들을 스크린 인쇄(스크린 인쇄); LGP 표면상에 굴절 렌즈릿(refractive lenslet)들을 형성하는 잉크들의 잉크젯 인쇄(잉크젯 인쇄); 폴리머에 피쳐들을 열적으로 각인; 및 LGP의 표면에 굴절 디벗(divot)들을 레이저 용융/절제(레이저 가공). 일반적으로, 표면 개질의 면적 범위는 균일한 광 추출을 생성하기 위해 LED들 근처에서는 낮고, LED들에서 떨어져서는 높아야 한다. 그러나, 유리 LGP들(GLGP들)을 사용하면, 위의 기술들을 사용하는 데 도전들이 있다. 예를 들어, 열 효과들에 의해 도입된 응력은, 신뢰성 문제들 및 제어할 수 없는 광 산란을 유발하는, 원치않는 미세 균열들을 일으키는 경향이 있으며, 그에 따라 GLGP들에서 광 추출 패턴들을 형성하는 데 레이저 가공이 성공적으로 활용되지 않는다. 또한 더 얇은 LGP에는 더 작은 추출 도트(dot)들이 필요하기 때문에, 슬림한 LCD 디스플레이들에서 원하는 얇은 GLGP들 상에 이상적인 추출 패턴들을 인쇄하는 데 스크린 및 잉크젯 인쇄 기술들이 점점 더 도전받게 된다.
따라서, 국부 조광 및 광 추출을 용이하게 할 수 있는 얇은 유리 도광판들을 포함하는 BLU를 생산하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 문제들을 개선하는 것이다.
따라서, 유리 제품이 개시되며, 상기 유리 제품은 내부에 형성된 복수의 채널들을 포함하는 제1 주 표면을 포함하는 유리 시트를 포함하며, 상기 복수의 채널들 중의 인접한 채널들은 0이 아닌 거리 W 만큼 분리되고, 상기 복수의 채널들 중의 적어도 하나의 채널은 최대 깊이 H 및 상기 최대 깊이의 절반(H/2)에서 측정된 폭 S를 포함하며 그리고 약 1 내지 약 15의 범위의 비율 W/H를 포함한다. 상기 유리 시트는 상기 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 더 포함하며, 상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면 중의 적어도 하나는 내부에 형성된 광 추출 피쳐들을 포함한다.
다른 측면은 본 명세서에 기술된 유리 제품들의 실시 예들 중 임의의 것에 따른 유리 제품을 포함하고, 상기 유리 시트의 적어도 하나의 에지 표면을 따라 어레이로 배열된 복수의 발광 다이오드들을 추가로 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 또 다른 측면은 본 명세서에 설명된 다양한 실시 예들에 따라 설명된 바와 같은 백라이트 유닛을 포함하는 LCD 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 개시의 다른 측면은 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 추가로 포함하는 유리 시트의 제1 주 표면에 복수의 채널들을 형성하는 단계로서, 여기서 복수의 채널들 중의 인접한 채널은 0이 아닌 거리 W로 분리되며, 복수의 채널들 중 적어도 하나의 채널은 최대 깊이 H 및 상기 최대 깊이의 절반(H/2)에서 측정된 폭 S를 포함하고, 약 1 내지 약 15 범위의 비율 W/H를 포함하는 상기 복수의 채널들을 형성하는 단계; 및 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 적어도 하나에 복수의 광 추출 피쳐들을 형성하는 단계;를 포함하는 도광판 제조 방법에 관한 것이다.
본 명세서에 개시된 실시 예들의 추가 특징들은 다음의 상세한 설명에 기재 될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해질 것이며, 또는 첨부된 도면들 뿐만 아니라 이어지는 상세한 설명, 청구 범위를 포함하여, 본 명세서에 기재된 바와 같은 실시 예들을 실시함으로써 인식될 것이다.
첨부된 도면들은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시 예들을 예시하고, 설명과 함께 그 원리들 및 동작들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 예시적 LCD 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 2는 예시적 도광판의 상면도이다.
도 3a는 그의 표면에 복수의 채널들을 포함하며, 도 2의 유리 도광판으로 사용하기에 적합한 유리 시트의 단면도이다.
도 3b는 그의 표면에 복수의 채널들을 포함하며, 도 2의 유리 도광판으로 사용하기에 적합한 다른 유리 시트의 단면도이다.
도 3c는 그의 표면에 복수의 채널들을 포함하며, 도 2의 유리 도광판으로 사용하기에 적합한 또다른 유리 시트의 단면도이다.
도 4a는 유리 시트의 주 표면에 형성된 단일 채널의 단면도이다.
도 4b는 유리 시트의 양 주 표면들에 형성된 단일 채널의 단면도이다.
도 4c는 채널에 낮은 색인 재료를 갖는 유리 시트의 양 주 표면들에 형성된 단일 채널의 단면도이다.
도 5a 내지 5c는 유리 시트의 주 표면 상에 유리 세장형 미세 구조물들의 단면도들이다.
도 6a 내지 6c는 유리 시트의 양 주 표면들 상에 유리 세장형 미세 구조물들의 단면도들이다.
도 7은 LDI 및 직진도를 계산하기 위한 파라미터들을 보여지는 도면이다.
도 8은 상이한 채널 깊이들에 대한 채널 벽 각도의 함수로서 LDI를 나타내는 그래프 플롯이다.
도 9a는 단일 주 표면 상에 렌티큘러의 세장형 미세 구조물들을 포함하는 유리 시트를 위한 세장형 미세 구조물 간격의 함수로서 LDI를 나타내는 그래프 플롯이다.
도 9b는 단일 주 표면 상에 렌티큘러의 세장형 미세 구조물들을 포함하는 유리 시트를 위한 세장형 미세 구조물 간격의 함수로서 직진도를 나타내는 그래프 플롯이다.
도 10a는 양 주 표면들 상에 렌티큘러의 세장형 미세 구조물들을 포함하는 유리 시트를 위한 세장형 미세 구조물 간격의 함수로서 LDI를 나타내는 그래프 플롯이다.
도 10b는 양 주 표면들 상에 렌티큘러의 세장형 미세 구조물들을 포함하는 유리 시트를 위한 세장형 미세 구조물 간격의 함수로서 직진도를 나타내는 그래프 플롯이다.
도 11a는 예시적 도광판의 상면도이다.
도 11b는 예시적 도광판의 저면도이다.
도 12a는 예시적 도광판의 상면도이다.
도 12b는 예시적 도광판의 저면도이다.
도 13a는 예시적 도광판의 상면도이다.
도 13b는 예시적 도광판의 저면도이다.
도 14a는 예시적 도광판의 상면도이다.
도 14b는 예시적 도광판의 저면도이다.
도 15a는 예시적 도광판의 상면도이다.
도 15b는 도 15a에서 영역 "B"의 확대도이다.
도 15c는 내부에 복수의 광 추출 피쳐들을 포함하는 유리 시트의 단면도이다.
도 16은 입력 광에 대한 LGP를 통과하는 광의 상이한 파워 비(Pout/Pin)들에 대해 출력 에지에서 반사기가 없는 LGP에서 균일한 광 추출을 달성하기 위해 입력 에지로부터의 추출 라인 거리 대 추출 팩터를 나타내는 그래픽 플롯이다.
도 17은 입력 광에 대한 LGP를 통과하는 광의 상이한 파워 비(Pout/Pin)들에 대해 출력 에지에서 반사기가 있는 LGP에서 균일한 광 추출을 달성하기 위해 입력 에지로부터의 추출 라인 거리 대 추출 팩터를 나타내는 그래픽 플롯이다.
도 18은 상이한 두께들을 갖는 LGP에 대해 홀 폭 대 하나의 추출 라인의 추출 팩터를 나타내는 그래픽 플롯이다.
도 19는 상이한 두께들을 갖는 LGP에 대해 홀 폭 대 하나의 추출 라인의 추출 팩터를 나타내는 그래픽 플롯이다.
도 20a는 상이한 두께들을 갖는 LGP에 대해 홀 간격 대 하나의 추출 라인의 추출 팩터를 나타내는 그래픽 플롯이다.
도 20b는 상이한 두께들을 갖는 LGP에 대해 홀 간격 대 하나의 추출 라인의 추출 팩터를 나타내는 그래픽 플롯이다.
도 21은 두께 대 하나의 추출 라인의 추출 팩터를 나타내는 그래픽 플롯이다.
도 22a는 예시적 도광판의 상면도이다.
도 22b는 예시적 도광판의 상면도이다.
도 22c는 예시적 도광판의 상면도이다.
도 23a 내지 23c는 예시 1에 따라 만들어진 샘플의 주사 전자 현미경 사진들이다.
도 24a 내지 24c는 예시 2에 따라 만들어진 샘플의 주사 전자 현미경 사진들이다.
이제 본 개시의 실시 예들에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것이며, 그 예들은 첨부 도면들에 예시되어 있다. 가능한 한, 도면들 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 지칭하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용될 것이다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구체화 될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되서는 안된다.
PMMA가 많은 대안 재료들에 비해 감소된 광 흡수를 나타내기 때문에, LCD 백라이트 응용들에서 사용되는 현재의 도광판들은 전형적으로 PMMA로 형성된다. 그러나, PMMA는 대형(예를 들어, 대각선 32 인치 이상) 디스플레이들의 기계적 설계를 어렵게 만드는 특정한 기계적 결점들을 나타낼 수 있다. 이러한 결점들에는 열악한 강성, 높은 수분 흡수 및 상대적으로 큰 열팽창 계수(CTE)가 포함된다.
예를 들어, 종래의 LCD 패널들은, LCD 패널 뒤에 위치한 PMMA 광 가이드 및 복수의 얇은 플라스틱 필름들(디퓨저들, 이중 휘도 향상 필름들(dual brightness enhancement films; DBEF) 등)을 포함하는 BLU와 함께, 2 개의 얇은 유리(컬러 필터 기판 및 TFT 백플레인)로 만들어진다. PMMA의 열악한 탄성률로 인해 LCD 패널의 전체 구조물은 불충분한 강성을 나타내며, LCD 패널에 강성을 제공하기 위해 추가적인 기계적 구조물이 필요할 수 있으며, 이로 인해 디스플레이 장치에 질량이 추가될 수 있다. PMMA의 영률(Young's modulus)은 일반적으로 약 2 GPa 인 반면, 특정 예시적인 유리들은 약 60 GPa 내지 90 GPa 또는 그 이상 범위의 영률을 포함할 수 있다는 점에 유의해야한다.
습도 테스트는 PMMA가 습기에 민감하고 약 0.5 %에 이르기까지 치수 변화들을 겪을 수 있음을 보여준다. 따라서, 길이가 1 미터인 PMMA 패널의 경우, 0.5 % 변경으로 패널 길이가 최대 5 mm까지 늘어날 수 있으며, 이는 중요하며 해당 BLU의 기계적 설계를 어렵게 만든다. 이 문제를 해결하기 위한 기존의 접근 방식들에는 PMMA LGP가 확장할 수 있도록 LED들과 PMMA LGP 사이에 에어갭(air gap)을 남겨두는 것을 포함한다. 그러나, LED들과 도광판 사이의 광 결합(light coupling)은 LED들에서 LGP들까지의 거리에 매우 민감하며, 증가된 거리는 습도의 함수로서 디스플레이 밝기가 변경될 수 있게 한다. 또한, LED와 LGP 사이의 거리가 멀어질수록 LED와 LGP 사이의 광 결합 효율이 떨어진다.
또한, PMMA는 약 75E-6/℃의 CTE를 포함하고, 비교적 낮은 열전도도(대략 0.2 W/m/K)를 포함한다. 이에 비해, LGP로 사용하기에 적합한 일부 유리들은 0.8 W/m/K 이상의 열전도도를 가진 8E-6/℃ 미만의 CTE를 포함할 수 있다. 따라서 BLU 용 도광 매체로서 유리는 폴리머(예를 들어, PMMA) LGP들에서 찾을 수 없는 우수한 품질을 제공한다.
하나 이상의 실시 예들에 따라 설명된, 제안된 유리 제품들, 유리 도광판들 및 이들의 제조 방법들은 GLGP들 상에 채널들 및 광 추출 피쳐들 모두의 직접 형성 및 일체형 형성을 가능하게 하고, 또한 GLGP들 상에 광 추출 피쳐들 및 국부 조광 광학의 동시 형성을 가능하게 한다. 주입 또는 스크린 인쇄 추출 패턴을 갖는 GLGP들 또는 렌티큘러(lenticular) 피쳐들에 추가된 폴리머를 갖는 GLGP들과 비교하여, 광 추출 피쳐들 및 국부 조광 광학을 형성하기 위해 추가된 재료(특히, 폴리머 재료들)가 없기 때문에, 이러한 모든 유리 기반 LGP들은 본질적으로 환경적으로 더 안정적이고, 더 신뢰할 수 있으며, 더 낮은 색채 전이(color shift)를 나타낸다. 따라서, 하나 이상의 실시 예들에서, "모든 유리" 제품들이 제공되는데, 이는 상기 모든 유리 제품들이 시트의 주 평면(X-Y 평면에서)에서 연장되는 세장형 구조물들 및 광 추출 피쳐들을 갖는 유리 시트를 포함함을 의미하며, 여기서 상기 세장형 구조물들 및 광 추출 피쳐들은 유리로 만들어지며, 폴리머 재료들로 만들어지지 않는다. 이러한 유리 제품들은 디스플레이 응용들에서 사용되는 도광판일 수 있다.
예시적인 LCD 디스플레이 장치(10)가, 제1 및 제2 기판들의 주변 에지 부분 사이 및 그 주변에 위치한 접착 재료(18)에 의해 결합된 제1 기판(14) 및 제2 기판(16)으로 형성된 LCD 디스플레이 패널(12)을 포함하는 도 1에 도시되어 있다. 제1 및 제2 기판들(14,16)과 접착 재료(18)는 그들 사이에 액정 재료를 포함하는 갭(20)을 형성한다. 스페이서들(미도시)이 또한 갭의 일관된 간격을 유지하기 위해 갭 내의 다양한 위치들에서 사용될 수 있다. 제1 기판(14)은 컬러 필터 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 기판(14)은 컬러 필터 기판으로 지칭될 수 있다. 한편, 제2 기판(16)은 액정 재료의 분극 상태를 제어하기 위한 박막 트랜지스터(TFT)들을 포함하며, 백플레인(backplane)으로 지칭될 수 있다. LCD 패널(12)은 그의 표면에 위치하는 하나 이상의 편광 필터(22)들을 더 포함할 수 있다.
LCD 디스플레이 장치(10)는 뒤로부터, 즉 LCD 패널의 백플레인 측으로부터 LCD 패널(12)을 조명하도록 배치된 BLU(24)를 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, BLU는 LCD 패널로부터 이격될 수 있지만, 추가 실시 예들에서, BLU는 예를 들어, 투명 접착제로 LCD 패널과 접촉되거나 LCD 패널에 결합될 수 있다. BLU(24)는 광 가이드로서 유리 시트(28)로 형성된 유리 도광판 LGP(26), 제1 주 표면(30), 제2 주 표면(32), 및 제1 및 제2 주 표면들 사이에서 연장되는 복수의 에지 표면들을 포함하는 유리 시트(28)를 포함한다. 실시 예들에서, 유리 시트(28)는 평행 사변형, 예를 들어 X-Y-Z 좌표계에 의해 도시된 바와 같이, 유리 시트(28)의 X-Y 평면을 정의하는 제1 및 제2 주 표면들 사이에서 연장되는 도 2에 도시된 바와 같이 4 개의 에지 표면(34a, 34b, 34c 및 34d)을 포함하는 정사각형 또는 직사각형 일 수 있다. 예를 들어, 에지 표면(34a)은 에지 표면(34c)의 반대쪽에 있을 수 있고, 에지 표면(34b)은 에지 표면(34d)의 반대쪽에 위치될 수 있다. 에지 표면(34a)은 대향하는 에지 표면(34c)과 평행할 수 있고, 에지 표면(34b)은 대향하는 에지 표면(34d)과 평행할 수 있다. 에지 표면들(34a 및 34c)은 에지 표면들(34b 및 34d)에 직교할 수 있다. 에지 표면들(34a 내지 34d)은 주 표면들(30, 32)에 대해 평평하고 직교하거나 또는 실질적으로 직교(예를 들어, 90 +/- 1도, 예를 들어 90 +/- 0.1도)할 수 있지만, 추가 실시 예들에서는 에지 표면들은 모따기(chamfer)들, 예를 들어 주 표면들(30, 32)에 직교하거나 실질적으로 직교하며, 2 개의 인접한 각진 표면 부분들에 의해 제1 및 제2 주 표면에 결합되는 평면 중심 부분(planar center portion)을 포함할 수 있다.
제1 및/또는 제2 주 표면들(30,32)은 약 0.1 나노미터(nm) 내지 약 0.6 nm 범위, 예를 들어 약 0.6 나노미터(nm) 미만, 약 0.5 nm 미만, 약 0.4 nm 미만, 약 0.3 nm 미만, 약 0.2 nm 미만, 또는 약 0.1 nm 미만에서 평균 거칠기(Ra)를 포함할 수 있다. 에지 표면들의 평균 거칠기(Ra)는 약 0.05 마이크로미터(㎛) 이하, 예를 들어 약 0.005 마이크로미터 내지 약 0.05 마이크로미터 범위일 수 있다.
주 표면 거칠기의 전술한 수준은, 예를 들어 융합 인발 공정 또는 연마가 이어지는 플로트(float) 유리 공정을 사용하여 달성될 수 있다. 표면 거칠기는, 예를 들어 원자력 현미경, 자이고(Zygo)에서 제조된 것들과 같은 상용 시스템을 사용한 백색광 간섭계 또는 키언스(Keyence)에서 제공된 것들과 같은 상용 시스템을 사용한 레이저 공초점 현미경으로 측정될 수 있다. 표면으로부터의 산란은 표면 거칠기를 제외하고 동일한 범위의 샘플들을 준비한 다음 각각의 내부 투과율을 측정하여 측정할 수 있다. 샘플들 사이의 내부 투과율에서의 차이는 거칠어진 표면에 의해 유발된 산란 손실에 기인한다. 에지 거칠기는 그라인딩 및/또는 연마를 통해 얻을 수 있다.
유리 시트(28)는 제1 주 표면(30) 및 제2 주 표면(32)에 직교하는 방향으로 최대 두께 T를 추가로 포함한다. 일부 실시 예들에서, 두께 T는 약 3 mm 이하, 예를 들어 약 2 mm 이하, 또는 약 1 mm 이하이지만, 추가 실시 예들에서 두께 T는, 모든 범위들 및 그들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 약 0.1 mm 내지 약 3 mm 범위, 예를 들어 약 0.1 mm 내지 약 2.5 mm 범위, 약 0.3 mm 내지 약 2.1 mm 범위, 약 0.5 mm 내지 약 2.1 mm 범위, 약 0.6 내지 약 2.1 범위, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.1 mm 범위일 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 유리 시트(28)의 유리 조성물은 60-80 mol% SiO2, 0-20 mol% Al2O3, 및 0-15 mol% B2O3를 포함할 수 있고, 약 50 ppm 미만의 철(Fe) 농도를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 25 ppm 미만의 Fe가 있을 수 있거나, 일부 실시 예들에서 Fe 농도가 약 20 ppm 이하일 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 유리 시트(28)의 열 전도율은 0.5 W/m/K 초과, 예를 들어 약 0.5 내지 약 0.8 W/m/K 범위일 수 있다. 추가 실시 예들에서, 유리 시트(28)는 연마된 플로트 유리, 융합 인발 프로세스, 슬롯 인발 프로세스, 재인발(redraw) 프로세스, 또는 다른 적절한 유리 시트 성형 프로세스에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 유리 시트(28)는 약 65.79 mol% 내지 약 78.17 mol% 범위의 SiO2, 약 2.94 mol% 내지 약 12.12 mol% 범위의 Al2O3, 0 mol% 내지 약 11.16 mol% 범위의 B2O3, 0 mol% 내지 약 2.06 mol% 범위의 Li2O, 약 3.52 mol% 내지 약 13.25 mol% 범위의 Na2O, 0 mol% 내지 약 4.83 mol% 범위의 K2O, 0 mol% 내지 약 3.01 mol% 범위의 ZnO, 약 0 mol% 내지 약 8.72 mol% 범위의 MgO, 약 0 mol% 내지 약 4.24 mol% 범위의 CaO, 약 0 mol% 내지 약 6.17 mol% 범위의 SrO, 약 0 mol% 내지 약 4.3 mol% 범위의 BaO, 및 약 0.07 mol% 내지 약 0.11 mol% 범위의 SnO2를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 약 0.008 미만, 예를 들어 약 0.005 미만의 색채 전이를 나타낼 수 있다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 약 0.95 내지 약 3.23 범위의 RxO/Al2O3를 포함하고, 여기서 R은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 임의의 하나 이상이고, x는 2이다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 1.18 및 5.68 사이의 RxO/Al2O3를 포함하며, 여기서 R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고, x는 2이거나, 또는 Zn, Mg, Ca, Sr 또는 Ba 중 임의의 하나 이상이고, x는 1이다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 약 -4.25 내지 약 4.0 범위의 RxO-Al2O3-MgO를 포함하고, 여기서 R은 Li, Na, K, Rb 및 Cs 중 임의의 하나 이상이고, x는 2이다.
추가 실시 예들에서, 유리 시트는 약 0.1 mol% 내지 약 3.0 mol% 범위의 ZnO, 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 TiO2, 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 V2O3, 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 Nb2O5, 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 MnO, 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 ZrO2, 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 As2O3, 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 SnO2, 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 MoO3, 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 Sb2O3, 또는 약 0.1 mol% 내지 약 1.0 mol% 범위의 CeO2를 포함할 수 있다. 추가 실시 예들에서, 유리 시트는 ZnO, TiO2, V2O3, Nb2O5, MnO, ZrO2, As2O3, SnO2, MoO3, Sb2O3 및 CeO2 중 임의의 하나 또는 조합의 0.1 mol% 내지 약 3.0 mol% 이하를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 유리 시트는 약 522 ℃ 내지 약 590 ℃ 범위의 변형 온도를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 약 566 ℃ 내지 약 641 ℃ 범위의 어닐링 온도를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 약 800 ℃ 내지 약 914 ℃ 범위의 연화 온도를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 약 49.6 x 10-7/℃ 내지 약 80 x 10-7/℃ 범위의 CTE를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 20 ℃에서 약 2.34 gm/cc 내지 20 ℃에서 약 2.53 gm/cc 사이의 밀도를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 각각 1 ppm 미만의 Co, Ni 및 Cr을 포함한다. 일부 실시 예들에서, Fe의 농도는 약 50 ppm 미만, 약 20 ppm 미만, 또는 약 10 ppm 미만이다. 일부 실시 예들에서, Fe + 30Cr + 35Ni은 약 60 ppm 이하, 약 40 ppm 이하, 약 20 ppm 이하, 또는 약 10 ppm 이하이다. 일부 실시 예들에서, 500 mm 이상의 거리에 대한 450 nm에서의 유리 시트의 투과율은 85 % 이상이고, 500 mm 이상의 거리에 대한 550 nm에서의 투과율은 90 % 이상, 또는 500 mm 이상의 거리에 대한 630 nm에서의 투과율은 85 % 이상이다. 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 화학적으로 강화된 유리 시트이다.
그러나, 본 명세서에 기술된 실시 예들은 유리 조성에 의해 제한되지 않으며, 전술한 조성적 실시 예들은 그것과 관련하여 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 명세서에 설명된 실시 예들에 따르면, BLU(24)는 유리 시트(28)의 적어도 하나의 에지 표면(광 주입 에지 표면), 예를 들어 에지 표면(34a)을 따라 배열된 발광 다이오드들(LED)(36)의 어레이를 더 포함한다. 도 1에 도시된 실시 예는 광이 주입된 단일 에지 표면(34a)을 도시하지만, 예시적인 유리 시트(28)의 에지들 중 어느 하나 또는 여러 에지가 광으로 주입될 수 있기 때문에 청구된 주제는 그렇게 제한되지 않아야 한다는 것에 유의해야 한다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 에지 표면(34a) 및 그의 대향하는 에지 표면(34c)은 둘 다 광으로 주입될 수 있다. 추가 실시 예들은 에지 표면(34a) 및/또는 그의 대향하는 에지 표면(34c) 대신에, 또는 이에 추가하여 에지 표면(34b) 및 그의 대향하는 에지 표면(34d)에 광을 주입할 수 있다. 광 주입 표면(들)은 전송시 12.8도 전체 폭 절반 최대(full width half maximum ; FWHM) 미만의 각도 내에서 광을 산란 시키도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, LED(36)들은 광 주입 에지 표면, 예를 들어 에지 표면(34a)으로부터, 약 0.5 mm 미만의 거리 δ에 위치할 수 있다. 하나 이상의 실시 예들에 따르면, LED들(36)은 유리 시트로의 효율적인 광 결합을 제공하기 위해 유리 시트(28)의 두께 T 이하인 두께 또는 높이를 포함할 수 있다.
LED들의 어레이에 의해 방출된 광은 적어도 하나의 에지 표면(34a)을 통해 주입되고 그리고 전반사에 의해 유리 시트를 통해 안내되고, 예를 들어 유리 시트(28)의 하나 또는 두 주 표면들(30,32) 상의 추출 피처들에 의해, LCD 패널(12)을 조명하도록 추출된다. 이러한 추출 피쳐들은 상기 전반사를 방해하고, 유리 시트(28) 내에서 전파되는 광이 주 표면들(30,32) 중 하나 또는 둘 모두를 통해 유리 시트 밖으로 지향되게 한다. 따라서, BLU(24)는, 유리 시트의 후방 측, 예를 들어 주 표면(32)으로부터 추출된 광을 전방 방향(LCD 패널(12)을 향함)으로 재지향(redirect)시키기 위해, LCD 패널(12)의 반대편, 유리 시트(28) 뒤에 위치된 반사판(38)을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 광 추출 피쳐들은 유리 시트의 표면을 직접 거칠게 함으로써, 또는 적합한 코팅, 예를 들어 확산 필름으로 시트를 코팅함으로써 생성된 유리 시트상의 거친 표면을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서 광 추출 피쳐들은, 예를 들어 UV-경화성 잉크와 같은 적합한 잉크로 반사성 불연속 영역들(예를 들어, 백색 점들)을 인쇄하고 잉크를 건조 및/또는 경화시킴으로써 얻어질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전술한 추출 피쳐들의 조합들이 사용될 수 있거나, 당 업계에 공지된 다른 추출 피쳐들이 사용될 수 있다.
BLU는 유리 시트의 주 표면 상에 퇴적된 하나 이상의 필름들 또는 코팅들(미도시), 예를 들어 양자점 필름, 확산 필름 및 반사 편광 필름, 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
국부 조광, 예를 들어 1차원(1D) 조광은, 인접한 영역들을 조명하는 다른 LED들(36)은 턴오프(turn off)된 동안에 유리 시트(28)의 적어도 하나의 에지 표면(34a)을 따라 제1 영역을 조명하는 선택된 LED들(36)을 턴온(turn on)시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 반대로, 1D 국부 디밍은, 인접한 영역들을 조명하는 LED들이 턴온된 동안에 제1 영역을 조명하는 선택된 LED들을 턴오프함으로써 달성될 수 있다. 도 2는 유리 시트(28)의 에지 표면(34a)을 따라 배열된 LED들의 제1 서브-어레이(40a), 유리 시트(28)의 에지 표면(34a)을 따라 배열된 LED들의 제2 서브-어레이(40b), 및 유리 시트(28)의 에지 표면(34a)을 따라 배열된 LED들의 제3 서브-어레이(40c)를 포함하는 예시적인 LGP(26)의 일부를 도시한다. 3 개의 서브-어레이들에 의해 조명되는 유리 시트의 3 개의 별개 영역들은 A, B 및 C로 라벨링되며, 여기서 A 영역은 중간 영역이고, B 및 C 영역들은 A 영역에 인접된다. 영역들 A, B, 및 C는 각각 LED 서브-어레이들(40a, 40b 및 40c)에 의해 조명된다. "온"상태의 서브-어레이(40a)의 LED들 및 "오프" 상태의 다른 서브-어레이들, 예를 들어 서브-어레이들(40b 및 40c)의 다른 모든 LED들과 함께, 국부 조광 지수(local dimming index ; LDI)는 1-(B, C 영역들의 평균 광도)/(A 영역의 광도)로서 정의될 수 있다. LDI 결정에 대한 자세한 설명은, 예를 들어 Jung, 등의 SID 2011 Digest, 2011, pp. 1430-1432 "에지-타입 LED 백라이트 장치를 위한 국부 조광 설계 및 최적화(Local Dimming Design and Optimization for Edge-Type LED Backlight Unit"에서 찾을 수 있으며, 그 내용은 그 전체가 본 명세서에 참고로 통합된다. 임의의 하나의 어레이 또는 서브-어레이 내의 LED들의 수, 또는 심지어 서브-어레이들의 수는 적어도 디스플레이 장치의 크기의 함수이고, 도 2에 도시된 LED들의 수는 단지 설명을 위한 것이며 제한하려는 의도가 아니라는 점에 유의해야 한다. 따라서, 각각의 서브-어레이는 단일 LED, 또는 하나 이상의 LED를 포함할 수 있거나, 또는 3 개의 서브-어레이들, 4 개의 서브-어레이들, 5 개의 서브-어레이들 등과 같은 복수의 서브-어레이들이 특정 LCD 패널을 조명하기 위해 필요에 따라 제공될 수 있다. 예를 들어, 전형적인 1D 국부 조광 가능한 55 인치(139.7cm) LCD TV에는 8 내지 12 개의 구역들이 있을 수 있다. 구역 폭은 전형적으로 약 100 mm 내지 약 150 mm의 범위에 있지만, 일부 실시 예들에서 구역 폭은 더 작을 수 있다. 구역 길이는 유리 시트(28)의 길이와 거의 동일하다.
유리 시트(28)는 본 명세서의 하나 이상의 실시 들에 따라 설명된 유리 제품, 예를 들어 도 3a 내지 도 6c 및 도 11a 내지 도 15c에 도시된 바와 같은 유리 시트를 포함하는 비제한적인 예시적 유리 제품들을 포함할 수 있다. 이제 유리 시트를 포함하는 유리 제품들의 실시 예들이 설명될 것이다.
이제 도 3a 내지 3c를 참조하면, 유리 시트(28)는 유리 시트의 표면, 예를 들어 제1 주 표면(30)에 위치된 복수의 채널들(60)을 포함하도록 처리될 수 있지만, 추가 실시 예들에서 복수의 채널들은 제2 주 표면(32)에, 또는 제1 주 표면(30) 및 제2 주 표면(32) 둘 모두에 형성될 수 있다. 도 11a 내지 24c에 대하여 아래에서 설명된 일부 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들은 제1 주 표면(30) 및 제2 주 표면(32) 중 하나 또는 둘 모두에 형성될 수 있다. 실시 예들에서, 복수의 채널들(60)의 각 채널(60)은 복수의 채널들(60)의 인접한 채널에 실질적으로 평행하며, 각 채널(60)은 최대 깊이 H, 및 H/2(채널의 깊이 H의 절반)에서 정의된 폭 S를 포함하며, 이것은 도 3a 내지 3c에서 라인 H/2로 표시된다. 인접한 채널들은 H/2(채널의 최대 깊이 H의 절반)에서 거리 W 만큼 분리된다. 하나 이상의 채널들(60)은 0이 아닌 최대 깊이 H를 갖는다. 예를 들어, H는 약 5 ㎛에서 약 300 ㎛ 범위, 예를 들어 약 10 ㎛에서 약 250 ㎛, 약 15 ㎛에서 약 200 ㎛, 약 20 ㎛에서 약 150 ㎛, 약 30 ㎛에서 약 100 ㎛, 약 20 ㎛에서 약 90 ㎛ 범위일 수 있으며, 모든 범위들 및 그들 사이의 하위 범위들을 포함할 수 있지만, 유리 시트의 두께 T 및 채널들의 단면 형상에 따라 다른 깊이들도 고려될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 폭 W는 약 10 ㎛에서 약 3 mm 범위, 예를 들어 약 50 ㎛에서 약 2 mm, 약 100 ㎛에서 약 1 mm, 약 100 ㎛에서 약 900 ㎛, 약 100 ㎛에서 약 800 ㎛, 약 100 ㎛에서 약 700 ㎛, 약 100 ㎛에서 약 600 ㎛, 약 10 ㎛에서 약 500 ㎛, 약 25 ㎛에서 약 250 ㎛, 또는 약 50 ㎛에서 약 200 ㎛ 범위일 수 있으며, 모든 범위들 및 그들 사이의 하위 범위들을 포함할 수 있지만, 유리 시트의 두께 T 및 채널들의 단면 형상에 따라 다른 폭들도 고려될 수 있다. 채널들(60)은 H/2(각 채널의 최대 깊이 H의 절반)에서 단면 치수 S를 가질 수 있다.
채널들(60)은 P = W + S 주기로 주기적일 수 있지만, 추가 실시 예들에서 채널들은 비주기적일 수 있다. 채널들(60)은 다양한 단면 형상들일 수 있다. 예를 들어, 도 3a의 실시 예에서, 채널들(60)은 X-Y 평면에서 각 채널의 종축에 수직인 단면에서 직사각형 형상이다. 도 3b의 실시 예에서, 각각의 채널(60)은 아치형 단면 형상, 예를 들어 반원형과 같은 원형 단면이며, 반면에 도 3c의 실시 예에서는, 각각의 채널(60)은 사다리꼴 단면 형상을 포함한다. 그러나, 도 3a 내지 3c의 단면 형상들은 제한되지 않으며, 채널들(60)은 다른 형상들 또는 단면 형상들의 조합을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 복수의 채널들 중 각 채널(60)의 W/H 비는 약 1 내지 약 15의 범위, 예를 들어 약 2 내지 약 10의 범위, 또는 약 2.5 내지 약 5의 범위일 수 있으며, 모든 범위들 및 그들 사이의 하위 범위들을 포함한다. W/H가 약 15보다 크면 채널들(60)은 1D 국부 조광에 비효율적일 수 있다. W/H가 약 1보다 작 으면 채널들(60)을 만들기가 어려울 수 있고, 유리가 깨지기 쉽다.
또한, 복수의 채널들 중 각 채널(60)은 H/2(최대 깊이 H의 절반)에서 복수의 채널들 중 인접한 채널로부터 거리 W 만큼 분리된다. 다양한 실시 예들에서, H/2에서 인접한 채널들 사이의 거리 W는 백라이트 유닛에 대한 국부 조광 구역의 폭에 대응할 수 있다. 거리 W는 예를 들어, 약 10 ㎛ 이상, 약 25 ㎛ 이상, 약 75 ㎛ 이상, 약 100 ㎛ 이상, 약 150 ㎛ 이상, 약 300 ㎛ 이상, 약 450 ㎛ 이상, 약 600 ㎛ 이상, 약 750 ㎛ 이상, 약 900 ㎛ 이상, 약 1200 ㎛ 이상, 약 1350 ㎛ 이상, 약 1500 ㎛ 이상, 약 1650 ㎛ 이상, 약 1800 ㎛ 이상일 수 있으며, 유리 시트의 두께 T 및 채널들(60)의 기하학적 구조에 따라 예를 들어 약 75 ㎛ 내지 약 1800 ㎛의 범위일 수 있다. 일부 실시 예들에서, W/S 비는 약 0.1 내지 약 30의 범위, 예를 들어 약 0.25 내지 약 10의 범위, 예를 들어 약 0.5 내지 약 2의 범위일 수 있으며, 모든 범위들 및 그들 사이의 하위 범위들을 포함한다.
도 4a는 유리 시트(28)의 제1 주 표면(30)에 형성된 사다리꼴 형상을 갖는 단일 채널(60)의 확대도를 도시한다. 도시된 바와 같이, H/2(최대 깊이 H의 절반)에서 채널(60)의 폭 S는 제1 주 표면(30)의 가장 낮은 지점에서 사다리꼴의 하부 표면(61)에서 최소 폭 S'보다 크다. 물론, 도 4a에 도시된 방향은, 용어 "상부" 및 "하부"가 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용될 수 있도록 임의의 방향으로 회전될 수 있다. 도 4b는 유리 시트(28)의 대향하는 주 표면들(30, 32)상의 2 개의 단일 채널들(60, 60')의 확대도를 도시한다. 주 표면(30)상의 채널(60)은 제1 주 표면(30)의 가장 낮은 지점에서 하부 표면(61)을 갖는다. 주 표면(32)상의 채널(60')은 제2 주 표면(32)의 가장 높은 지점에서 상부 표면(61')을 갖는다. 물론, 유리 시트(28)는 61'가 채널(60')의 하부 표면이 되도록 그리고 61은 채널(60)의 상부 표면이 되도록 180도 회전될 수 있다. 채널 최대 깊이 H는, 일부 실시 예들에서, 유리 시트 두께 T의 약 5 % 내지 약 90 % 범위일 수 있다. 예를 들어,도 4a에 도시된 실시 예, 예를 들어 단지 하나의 주 표면 상에서만 채널들을 갖는 유리 시트에서, 최대 채널 깊이 H는 유리 시트 두께 T의 약 1 % 내지 약 90 % 범위(0.01 ≤ H/T ≤ 0.9), 예를 들어 H/T ≤ 0.9, H/T ≤ 0.8, H/T ≤ 0.7, H/T ≤ 0.6, H/T ≤ 0.5, H/T ≤ 0.4, H/T ≤ 0.3, H/T ≤ 0.2 또는 H/T = 0.1일 수 있으며, 모든 범위들 및 그들 사이의 하위 범위를 포함한다. 도 4b에 도시된 실시 예, 예를 들어 채널이 양쪽 주 표면들에 형성된 유리 시트에서, 최대 채널 깊이 H는 유리 시트 두께 T의 약 5 % 내지 약 45 % 범위(0.05 ≤ H/T ≤ 0.45), 예를 들어 H/T ≤ 0.45, H/T ≤ 0.4, H/T ≤ 0.35, H/T ≤ 0.3, H/T ≤ 0.25, H/T ≤ 0.2, H/T ≤ 0.15, H/T ≤ 0.1 또는 H/T = 0.05일 수 있으며, 모든 범위들 및 그들 사이의 하위 범위를 포함한다. 상기 비율 H/T는 도 3a 내지 도 3b에 도시된 직사각형 및 아치형 채널들과 같은 비 사다리꼴 형상들을 갖는 실시 예들에도 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 특정 실시 예들에서, H/T는 0.01 내지 약 0.5, 예를 들어 0.015 내지 약 0.3, 및 예를 들어 0.02 내지 약 0.1의 범위일 수 있다.
다시 도 4a 및 4b를 참조하면, H/2(최대 깊이 H의 절반)에서 채널의 폭 S는 약 10 ㎛에서 약 3 mm의 범위, 예를 들어 약 50 ㎛에서 약 2 mm, 약 100 ㎛에서 약 1 mm, 약 200 ㎛에서 약 900 ㎛, 약 300 ㎛에서 약 800 ㎛, 약 400 ㎛에서 약 700 ㎛, 약 500 ㎛에서 약 600 ㎛, 약 10 ㎛에서 약 1 mm, 약 50 ㎛에서 약 500 ㎛, 또는 약 100 ㎛에서 약 250 ㎛일 수 있으며, 모든 범위들 및 그들 사이의 하위 범위를 포함한다. 상기 최소 폭 S'는 유사하게 약 5 ㎛에서 약 2 mm 범위, 예를 들어 약 10 ㎛에서 약 1 mm, 약 50 ㎛에서 약 900 ㎛, 약 100 ㎛에서 약 800 ㎛, 약 200 ㎛에서 약 700 ㎛, 약 300 ㎛에서 약 600 ㎛, 약 400 ㎛에서 약 500 ㎛, 약 5 ㎛에서 약 500 ㎛, 약 25 ㎛에서 약 250 ㎛, 또는 약 50 ㎛에서 약 125 ㎛일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 채널 깊이 H는 약 5 ㎛에서 약 300 ㎛ 범위, 예를 들어 약 10 ㎛에서 약 250 ㎛, 약 15 ㎛에서 약 200 ㎛, 약 20 ㎛에서 약 150 ㎛, 약 30 ㎛에서 약 100 ㎛, 약 40 ㎛에서 약 90 ㎛, 약 50 ㎛에서 약 80 ㎛, 또는 약 60 ㎛에서 약 70 ㎛일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 채널 깊이 H를 갖는 유리 시트는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 주 표면(30)과 제2 주 표면(32) 사이의 두께 T, 및 제2 주 표면(32)에서 채널(60)의 가장 낮은 표면(61)까지 연장되는 감소된 두께 t를 가질 것이다. 제1 주 표면상의 채널(60) 및 제2 주 표면(60)상의 채널(60')을 포함하는 실시 예들에서, 상기 감소된 두께 t는 채널(60)의 가장 낮은 표면 사이에서 연장된다.
사다리꼴 채널의 벽 각도 θ는 또한 원하는 국부 조광 효과를 달성하기 위해 변경될 수 있다. 벽 각도 θ는, 예를 들어 약 95°초과 약 180°미만 범위, 예를 들어 약 95°내지 약 160°, 약 100° 내지 약 150°, 약 110° 내지 약 140°, 또는 약 120° 내지 약 130°일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.
이제 도 4c를 참조하면, 다양한 실시 예들에서, 하나 이상의 채널들(60)은 유리 시트의 굴절률보다 적어도 10 % 낮은 굴절률을 갖는 임의의 광학적으로 투명한 재료와 같은, 적어도 하나의 저 굴절률 재료(63)로 완전히 또는 부분적으로 충전될 수 있다. 예시적인 저 굴절률 재료들은 폴리머들, 유리들, 무기 산화물들 및 기타 유사한 재료들로부터 선택될 수 있다. 저 굴절률 재료는 도 3a 내지 도 3c 및 도 4a 내지 도 4b에 도시된 실시 예들을 포함하여, 임의의 형상 및/또는 크기의 채널들을 충전하기 위해 또는 부분적으로 충전하기 위해 사용될 수 있다.
이제 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 유리 시트(28)는 유리 시트의 표면, 예를 들어 제1 주 표면(30)(도시된 바와 같이) 상에 복수의 유리 세장형 미세 구조물(70)을 제공하기 위해 처리될 수 있지만, 다른 실시 예들에서 복수의 세장형 미세 구조물들이 제2 주 표면(32), 또는 제1 주 표면(30) 및 제2 주 표면(32) 모두에 형성될 수 있다(도 6a - 6c에 도시된 바와 같이). 실시 예들에서, 복수의 세장형 미세 구조물들의 각각의 세장형 미세 구조물(70)은 각 채널(60)의 최대 깊이에 대응하는 최대 높이 H를 포함한다. 따라서, 도 3a-c 및 도 4a-c에 대하여 위에서 설명된 실시 예들에서, 최대 깊이 H를 갖는 채널들(60)의 형성은 채널의 최대 깊이 H와 동일한 최대 높이를 갖는 세장형 미세 구조물(70)로 결과된다. 그러나, 도 5a-c 및 6a-c에 도시된 것들과 같은 일부 실시 예들에서, 유리 시트는 최대 높이 H를 갖는 세장형 미세 구조물(70)을 유리 시트 상에 형성하도록 처리되고, 두 개의 세장형 미세 구조물들 사이에 각각의 세장형 미세 구조물(70)의 최대 높이 H와 동일한 최대 깊이를 갖는 채널(60)이 제공된다. 각각의 세장형 미세 구조물(70)은 도 5a-c에서 H/2로 표시된 바와 같이 H/2 (각 미세 구조물의 최대 높이 H의 절반)에서 정의된 폭 W를 포함한다. 각각의 세장형 미세 구조물(70)은 유리 시트의 주 표면(예를 들어, 제1 주 표면(30) 또는 제2 주 표면(32)) 상에 형성된다. 하나 이상의 실시 예들에서, "세장형(elongate)"은 대향하는 에지 표면들 사이, 예를 들어 유리 시트(28)의 X-Y 평면에서 에지 표면(34a)과 에지 표면(34c) 사이에서 제1 주 표면(30) 및 제2 주 표면(32) 중 적어도 하나를 따라 연장되는 길이를 갖는 세장형 미세 구조물을 지칭한다. 세장형 미세 구조물(70)은 제1 주 표면(30) 및 제2 주면(32) 중 적어도 하나를 가로 질러 부분적으로 또는 완전히 연장될 수 있다. 하나 이상의 실시 예들에서, 에지 표면(34a)과 에지 표면(34c) 사이의 약 2 배 거리로부터 세장형 미세 구조물의 길이, 각각 렌티큘러 및 프리즘 모양 세장형 미세 구조물들은 나타내는 도 5a-b에서 보여지는 바와 같이, 간격 S는 인접한 세장형 미세 구조물들(70)을 분리할 수 있다. 간격 S는 세장형 미세 구조물(70)의 절반의 최대 높이 H/2에서 정의된다. 세 장형 미세 구조물(70)은 주기 P = W + S(W 및 S 둘 다 H/2에서 취함)로 주기적일 수 있지만, 추가 실시 예들에서 세장형 미세 구조물은 비 주기적일 수 있다.
하나 이상의 세장형 미세 구조물들(70)은 0이 아닌 높이 H를 가질 수 있다. 예를 들어, H는 약 5 ㎛ 내지 약 300 ㎛ 범위, 예를 들어 약 10 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 약 15 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 약 30 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 90 ㎛일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 유리 시트의 두께 T 및 세장형 미세 구조물의 단면 형상에 따라 다른 높이들도 고려된다. 일부 실시 예들에서, 폭 W는 약 10 ㎛ 내지 약 3 mm 범위, 예를 들어 약 50 ㎛ 내지 약 2 mm, 약 100 ㎛ 내지 약 1 mm, 약 100 ㎛ 내지 약 900 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 700 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 600 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 25 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 200 ㎛일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 유리 시트의 두께 T 및 세장형 미세 구조물의 단면 형상에 따라 다른 폭들이 또한 고려된다.
일부 실시 예들에서, 복수의 세장형 미세 구조물들에서 각각의 세장형 미세 구조물(70)의 W/H 비는 약 1 내지 약 15 범위, 예컨대 약 2 내지 약 10, 또는 약 2.5 내지 약 5의 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.
인접한 유리 세장형 미세 구조물들(70)이 간격에 의해 분리될 때, 0이 아닌 간격 S는 H/2에서 세장형 미세 구조물 폭 W의 약 4 배 미만일 수 있으며, 또한 복수의 채널들 중 각각의 채널(60)은 H/2(최대 깊이 H의 절반)에서 복수의 채널들 중 인접 채널로부터 거리 S만큼 분리된다. H/2에서 인접 채널들 간의 거리 S는, 다양한 실시 예들에서, 백라이트 유닛을 위한 국부 조광 구역의 폭에 대응한다. 거리 S는, 유리 시트의 두께 T 및 채널들(60)의 기하학적 구조에 따라, 예를 들어 약 10 ㎛ 이상, 약 25 ㎛ 이상, 약 75 ㎛ 이상, 약 100 ㎛ 이상, 약 150 ㎛ 이상, 약 300 ㎛ 이상, 약 450 ㎛ 이상, 약 600 ㎛ 이상, 약 750 ㎛ 이상, 약 900 ㎛ 이상, 약 1200 ㎛ 이상, 약 1350 ㎛ 이상, 약 1500 ㎛ 이상, 약 1650 ㎛ 이상, 약 1800 ㎛ 이상일 수 있으며, 예를 들어 약 75 ㎛ 내지 약 1800 ㎛ 범위일 수 있다.
도 6a-c에 도시된 바와 같이 제2 주 표면 상의 인접한 유리 세장형 미세 구조물들(70')이 간격에 의해 분리될 때, 0이 아닌 간격 S'는 H'/2에서 세장형 미세 구조물 폭 W'의 약 4 배 미만일 수 있다. 도 6a-c에 도시된 실시 예들에서, 예를 들어, 제1 및 제2 주 표면들이 모두 복수의 렌티큘러의 또는 프리즘형의 세장형 미세 구조들을 포함하는 경우,
채널들(60) 및 세장형 미세 구조들(70)은, 예를 들어 에칭에 의해 형성될 수 있으며, 여기서 제1 주 표면(30) 및/또는 제2 주 표면(32)의 일부들은, 예를 들어 레지스트 재료를 인쇄함으로써 적합한 내산성 재료로 코팅되고, 채널이 형성될 제1 주 표면(30) 및/또는 제2 주 표면(32)의 부분들은 내산성 재료가 없게 유지된다. 코팅된 표면은 유리 시트의 표면을 에칭하는 데 필요한 시간 동안 및 온도에서 적합한 산 용액에 노출되어, 예를 들어 유리 시트를 상기 산 용액에 담금으로써, 또는 산 용액으로 스프레이 에칭함으로써, 원하는 깊이 또는 높이 및 폭을 갖는 채널들 및 세장형 미세 구조물들을 형성할 수 있다. 유리 시트의 단일 주 표면 만이 에칭되는 실시 예들에서, 반대쪽 주 표면은 내산성 재료 또는 적합한 에칭 방지 보호 필름으로 완전히 덮일 수 있다. 또한 에지 표면들은 내산성 재료로 코팅될 수도 있다. 산 용액은, 예를 들어 HF, H2SO4, HCl 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 에칭 방법은 점도 η 및 탄성 계수(Young's modulus of elasticity) E, 여기서 η/E <0.5 초를 갖는 유리 조성물들에 적용될 수있다. 예를 들어, 에칭 방법은 도 3 내지 도 6에 도시된 채널들(60) 또는 세장형 미세 구조물들(70) 중 임의의 것을 생성하는데 사용될 수 있다.
채널들(60) 및 세장형 미세 구조물들(70)은, 예를 들어 유리 리본을 형성한 후 유리 시트를 형성하기 위해 상기 리본을 냉각하기 전에 유리 성형 공정 동안 형성될 수도 있다. 냉각 이전에 유리 리본은 원하는 피쳐들을 생성하기 위해 조작할 수 있을만큼 충분히 점성이 있을 수 있다. 예를 들어, 채널들(60) 또는 세장형 미세 구조물들(70)은, 예를 들어 엠보싱 롤들을 사용하는 직접적 접촉력의 조작을 통해 형성될 수 있다. 상기 롤들은 상기 유리 리본 상에 각인한 원하는 채널들 또는 세장형 미세구조물들을 생성하기 위해 기계 가공될 수 있다. 유리 성형 공정의 점성 영역에서, 유리 리본은 상기 롤들을 통해 인발되어 원하는 채널들 또는 세장형 미세구조물들을 생성할 수 있다. 전달 함수(transfer function)가, 예를 들어 접촉력들, 견인력들, 및 점성 신축성 또는 열 팽창을 설명할 수 있는 가공된 피쳐들 및 결과된 유리 패턴 사이의 비율을 설명하는 데 사용될 수 있다. 접촉 방법은, 다양한 실시 예들에서, 점도 η 및 탄성 계수 E(여기서 0.0005 초 < η/E <0.2 초)를 갖는 유리 조성물들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 접촉 방법은 도 3 내지 도 6에 도시된 채널들(60) 또는 세장형 미세구조물들(70) 중 임의의 것을 생성하는데 사용될 수 있다.
세장형 미세구조물들(70)은 리본의 나머지 부분에 대해 국부 가열 및 냉각의 영역들을 제공함으로써 유리 리본의 표면에 추가로 형성될 수 있다. 이러한 영역들은, 일부 실시 예들에서, 고온 및/또는 저온 가스, 예를 들어 공기로 유리 리본에 영향을 줌으로써 생성될 수 있다. 세장형 미세구조들의 종횡비(W/H)는, 예를 들어 직접적 또는 간접적인, 가열 또는 냉각의 방법에 의해, 가스가 통과하여 흐르는 오리피스를 변경함에 의해 및/또는 가스 유속을 변경함에 의해 제어될 수 있다. 유리 리본을 국부적으로 가열 또는 냉각하기 위한 예시적인 방법들은, 예를 들어 핫 싱크 도구(hot sink tool), 라핀스키 튜브(lapinski tube), 슬라이드 게이트 위치에 위치한 독타리 시스템(doctari system), 또는 다른 유사한 장비를 사용할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 국부 가열 및/또는 냉각 방법은 점도 η 및 탄성 계수 E(여기서 3.3 x 10-7 초 <η/E <1.6 x 10-5 초)를 갖는 유리 조성물들에 적용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 국부 가열/냉각 방법은 도 5 내지 도 6에 도시된 세장형 미세구조물들(70)를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
1D 광 제한을 위한 국부 조광 광학의 성능은 두 개의 파라미터들, LDI 및 직진도에 의해 평가될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, LED 입력 에지 Ei로부터의 거리 Z에서의 LDI 및 직진도(straightness)는 각각 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112020096270741-pct00001
(1)
Figure 112020096270741-pct00002
(2)
여기서, Lm은 LED 입력 에지로부터의 거리 Z에서 구역 m(m = n-2, n-1, n, n+1, n+2)의 영역 Am의 휘도이다. 각 영역 Am은 폭 WA와 높이 HA로 정의할 수 있다.
표 1 및 2는 1.1 mm 및 2.1 mm 두께, 및 동일한 W/S 값이지만 여러 가지의 상이한 W/H 값들의 2 개의 유리 시트들에 대한 다양한 구성들의 모델링된 채널들에 대한 계산된 LDI를 보여준다. 모든 H, W 및 S 값들은 마이크로미터(㎛)로 표시된다. 0.70 보다 큰 LDI를 갖는 유리 시트들은 합격(허용)으로 간주되었으며, 0.70 이하인 LDI를 갖는 유리 시트들은 불합격으로 간주되었다. 그러나 합격과 불합격 사이의 컷오프로서 0.70은 다소 주관적이며, 특정 응용 및 필요에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 일부 응용들에서 LDI는 0.70보다 작을 수 있다.
계단형(stepped) 단면 형상에 대한 데이터는 표 1에 제공되고, 반면에 아치형(arcuate) 단면 형상(예를 들어, 원형 단면 채널)에 대한 데이터는 표 2에 제공된다. 데이터는 채널들의 깊이 H가 증가함에 따라 LDI도 증가함을 보여준다. 데이터는, 유리판 두께가 감소함에 따라 더 작은 H/S 비율을 갖는 채널들은 1D 국부 조광에 대한 요구들(LDI 값 > 0.7)을 충족하기에 충분히 효과적이지만, 반면에 더 두꺼운 유리 상에서 만들어진 동일한 H/S 비율을 가진 채널들은 1D 국부 조광에 대해 충분히 효과적이지 못하다는 것을 보여준다. 얇은 PMMA는 대형 TV 응용에 대해 낮은 기계적 강도 및 높은 열팽창을 겪기때문에, 이러한 이점은 PMMA 또는 기타 플라스틱-기반 광 가이드들에서는 쉽게 사용할 수 없다. 모든 H, S 및 W 값들은 표 1-8에 마이크로미터 단위로 제공된다.
T = 1.1 mm T = 2.1 mm
계단형 계단형
H S W H/S W/S W/H LDI LDI
45 150 150 0.3 1 3.33 0.83 합격 0.78 합격
40 150 150 0.27 1 6.67 0.82 합격 0.77 합격
35 150 150 0.23 1 10.00 0.82 합격 0.77 합격
30 150 150 0.2 1 13.33 0.82 합격 0.76 합격
25 150 150 0.17 1 16.67 0.78 합격 0.74 합격
20 150 150 0.13 1 20.00 0.79 합격 0.70 합격
15 150 150 0.1 1 23.33 0.76 합격 0.71 합격
10 150 150 0.07 1 26.67 0.72 합격 0.65 불합격
5 150 150 0.03 1 30.00 0.65 불합격 0.58 불합격
0 150 150 0 1 33.33 0.36 불합격 0.28 불합격
T = 1.1 mm T = 2.1 mm
아치형 아치형
H S W H/S W/S W/H LDI LDI
45 115.2 184.8 0.39 1.60 4.11 0.85 합격 0.76 합격
40 113.4 186.6 0.35 1.65 4.67 0.84 합격 0.74 합격
35 111.7 188.3 0.31 1.69 5.38 0.81 합격 0.71 합격
30 110.2 189.8 0.27 1.72 6.33 0.77 합격 0.66 불합격
25 109.0 191.0 0.23 1.75 7.64 0.72 합격 0.59 불합격
20 107.9 192.1 0.19 1.78 9.60 0.64 불합격 0.50 불합격
15 107.1 192.9 0.14 1.80 12.86 0.53 불합격 0.40 불합격
10 106.5 193.5 0.09 1.82 19.35 0.36 불합격 0.32 불합격
5 106.2 193.8 0.05 1.83 38.76 0.34 불합격 0.23 불합격
0 106.1 193.9 0 1.83 - 0.36 불합격 0.28 불합격
아래의 표 3(계단형) 및 4(아치형)는 채널들 사이의 피크 폭 W를 변화시킴으로써 결과되는 1.1 mm 및 2.1 mm 두께의 유리 시트들에 대해 동일한 H/S 비율들을 갖지만 상이한 W/S 비율들을 갖는 채널들을 포함하는 유리 시트들의 계산된 LDI를 보여준다. 채널들 자체는 일관되게 유지된다. 피크 폭 W를 변화시키지만 그리고 그에따라 상기 W/S 비율을 변화시키지만 동일한 깊이 대 폭 비율 H/S를 갖는 채널들에 대하여, 1.1 mm 두께의 유리 시트가 2.1 mm 두께의 유리 시트보다 더 나은 LDI를 보여준다. 데이터는 유리 시트 두께가 작아질수록 W/S 비율이 더 큰 채널들이 1D 국부 조광에 충분히 효과적(LDI> 0.7)으로 된다는 것을 보여준다 .
T = 1.1 mm T = 2.1 mm
계단형 계단형
H S W H/S W/S W/H LDI LDI
45 150 150 0.3 1 3.33 0.83 합격 0.78 합격
45 150 300 0.3 2 6.67 0.83 합격 0.78 합격
45 150 450 0.3 3 10.00 0.81 합격 0.75 합격
45 150 600 0.3 4 13.33 0.78 합격 0.70 불합격
45 150 750 0.3 5 16.67 0.78 합격 0.72 합격
45 150 900 0.3 6 20.00 0.75 합격 0.71 합격
45 150 1050 0.3 7 23.33 0.76 합격 0.67 불합격
45 150 1200 0.3 8 26.67 0.71 합격 0.63 불합격
45 150 1350 0.3 9 30.00 0.73 합격 0.65 불합격
45 150 1500 0.3 10 33.33 0.73 합격 0.62 불합격
45 150 1650 0.3 11 36.67 0.71 합격 0.63 불합격
45 150 1800 0.3 12 40.00 0.71 합격 0.63 불합격
45 150 1950 0.3 13 43.33 0.70 불합격 0.58 불합격
T = 1.1 mm T = 2.1 mm
아치형 아치형
H S W H/S W/S W/H LDI LDI
45 115.2 184.8 0.39 1.60 4.11 0.85 합격 0.76 합격
45 115.2 334.8 0.39 2.91 7.44 0.83 합격 0.72 합격
45 115.2 484.8 0.39 4.21 10.77 0.78 합격 0.69 불합격
45 115.2 634.8 0.39 5.51 14.11 0.75 합격 0.62 불합격
45 115.2 784.8 0.39 6.81 17.44 0.73 합격 0.61 불합격
45 115.2 934.8 0.39 8.11 20.77 0.70 불합격 0.60 불합격
45 115.2 1084.8 0.39 9.42 24.11 0.70 불합격 0.57 불합격
45 115.2 1234.8 0.39 10.72 27.44 0.68 불합격 0.55 불합격
45 115.2 1384.8 0.39 12.02 30.77 0.65 불합격 0.53 불합격
45 115.2 1534.8 0.39 13.32 34.11 0.66 불합격 0.52 불합격
45 115.2 1684.8 0.39 14.62 37.44 0.64 불합격 0.44 불합격
45 115.2 1834.8 0.39 15.92 40.77 0.63 불합격 0.48 불합격
45 115.2 1984.8 0.39 17.23 44.11 0.59 불합격 0.45 불합격
아래의 표 5(계단형) 및 표 6(아치형), 및 표 7(계단형) 및 표 8(아치형)는 다양한 채널 깊이의 결과로서 0.6 mm 두께의 유리 시트에 대한 채널들을 포함하는 유리 시트들에 대해 계산된 LDI를 보여준다. 채널 깊이 H의 변화의 결과로서 W/S 비율은 같지만 H/S 비율이 달라지는 채널들에 대하여, 0.6 mm 두께의 유리 시트는 동일한 H, S 및 W 값들에 대한 표 1, 2 및 3, 4에 나타난 1.1 mm 또는 2.1 mm 두께의 유리 시트들 중 하나보다 더 나은 LDI를 보여준다.
표 7 및 8은 표 5, 6과와 동일한 유리 시트에 대한 모델링된 데이터를 나타내지만, 표 5 및 6에서 가정한 피크 폭 W 및 채널 폭 S의 절반인 피크 폭 W 및 채널 폭 S를 가정한다. 표 5, 6과 표 7, 8을 비교하면, 감소된 주기 P는 유사한 행동을 보인다. 모든 H, S 및 W 값들은 마이크로미터 단위로 제공된다.
T = 0.6 mm
계단형
H S W H/S W/S W/H LDI
45 150 150 0.3 1 3.33 0.89 합격
40 150 150 0.27 1 3.75 0.88 합격
35 150 150 0.23 1 4.29 0.88 합격
30 150 150 0.2 1 5.00 0.87 합격
25 150 150 0.17 1 6.00 0.86 합격
20 150 150 0.13 1 7.50 0.83 합격
15 150 150 0.1 1 10.00 0.83 합격
10 150 150 0.07 1 15.00 0.79 합격
5 150 150 0.03 1 30.00 0.70 불합격
0 150 150 0 1 - 0.36 불합격
T = 0.6 mm
아치형
H S W H/S W/S W/H LDI
45 115.2 184.8 0.39 1.60 4.11 0.85 합격
40 113.4 186.6 0.35 1.65 4.67 0.84 합격
35 111.7 188.3 0.31 1.69 5.38 0.81 합격
30 110.2 189.8 0.27 1.72 6.33 0.77 합격
25 109.0 191.0 0.23 1.75 7.64 0.72 합격
20 107.9 192.1 0.19 1.78 9.60 0.64 불합격
15 107.1 192.9 0.14 1.80 12.86 0.53 불합격
10 106.5 193.5 0.09 1.82 19.35 0.36 불합격
5 106.2 193.8 0.05 1.83 38.76 0.34 불합격
0 106.1 193.9 0.00 1.83 - 0.36 불합격
T = 0.6 mm
계단형
H S W H/S W/S W/H LDI
45 75 75 0.6 1 1.67 0.92 합격
40 75 75 0.53 1 1.88 0.91 합격
35 75 75 0.47 1 2.14 0.91 합격
30 75 75 0.4 1 2.50 0.89 합격
25 75 75 0.3 1 3.00 0.89 합격
20 75 75 0.27 1 3.75 0.89 합격
15 75 75 0.2 1 5.00 0.86 합격
10 75 75 0.13 1 7.50 0.84 합격
5 75 75 0.067 1 15.00 0.80 합격
0 75 75 0 1 - 0.36 불합격
T = 0.6 mm
아치형
H S W H/S W/S W/H LDI
45 69.6 80.4 0.65 1.16 1.79 0.92 합격
40 66.4 83.6 0.60 1.26 2.09 0.92 합격
35 6.5 86.5 0.55 1.36 2.47 0.92 합격
30 60.9 89.1 0.49 1.46 2.97 0.91 합격
25 58.6 91.4 0.43 1.56 3.65 0.89 합격
20 56.7 93.3 0.35 1.65 4.67 0.89 합격
15 55.1 94.9 0.27 1.72 6.33 0.85 합격
10 54.0 96.0 0.19 1.78 9.60 0.75 합격
5 53.3 96.7 0.09 1.82 19.35 0.47 불합격
0 53.0 97.0 0.00 1.83 - 0.36 불합격
표 9는 단일 주 표면에 형성된 사다리꼴 채널들을 갖는 유리 시트를 포함하는 백라이트 유닛에 대한 LGP, LED, 및 채널 파라미터들을 보여준다(도 3c 도 4a 참조).
LGP 두께 T (mm) 1.1
LGP 폭 (mm) 500
LGP 길이 (mm) 1000
채널 주기 P (mm) 100
채널 바닥 폭 S' (㎛) 10
국부 조광 구역 폭 (mm) 100
단일 국부 조광 구역 내의 LED들 10
LED-LGP 갭 (mm) 0.01
LED 폭 (mm) 1.0
LED 길이 (mm) 3.6
도 8은 상이한 채널 깊이들(A = 0.8001 mm, B = 0.7001 mm, C = 0.6001 mm, D = 0.5001 mm, E = 0.4001 mm, F = 0.3001 mm, G = 0.2001 mm, H = 0.1001 mm, J = 0.0001 mm)에 대한 채널 벽 각도 Θ의 함수로 광 입력 에지에서 300 mm 거리에서의 LDI를 도시한다. 상기 플롯에서 알 수 있듯이, LDI는 채널 깊이가 증가함에 따라 증가한다. LDI는 벽 각도 Θ가 증가함에 따라 또한 증가한다. 벽 각도 Θ의 영향은 채널 깊이가 증가함에 따라 더 강해진다. 위의 파라미터들에 대해, 75 % 이상의 LDI는 적어도 약 0.4 mm의 채널 깊이(플롯 E) 및 적어도 약 150°의 벽 각도를 사용하여 달성될 수 있다. 더 큰 채널 깊이들을 사용하여 더 작은 벽 각도로 유사한 LDI 값들을 얻을 수 있다(플롯 A-D 참조).
아래의 표 10은 단일 주 표면 상에 렌티큘러 세장형 미세구조물들을 갖는 유리 시트를 포함하는 백라이트 유닛에 대한 LGP, LED 및 세장형 미세구조물 파라미터들을 보여준다(도 5a 참조).
LGP 두께 T (mm) 1.1
LGP 폭 (mm) 500
LGP 길이 (mm) 750
LGP 굴절률 1.50
렌티큘러 폭 W (mm) 0.886
렌티큘러 높이 H (mm) 0.15
국부 조광 구역 폭 (mm) 150
단일 국부 조광 구역 내의 LED들 10
LED-LGP 갭 (mm) 0.01
LED 폭 (mm) 1.0
LED 길이 (mm) 4.5
도 9a-b는 인접한 렌티큘러 세장형 미세구조물들 사이의 간격의 함수로서 입력 에지로부터 300 및 450 mm 거리에 대한 LDI 및 직진도를 각각 도시한다. 도 9a에서 보여지는 바와 같이, LDI는 인접한 세장형 미세구조물들 사이의 갭이 증가함에 따라 감소한다. 반대로, 도 9b에서 보여지는 바와 같이, 인접한 세장형 미세구조물들 사이의 갭이 증가함에 따라 직진도가 증가한다. 위의 파라미터들에 대해, LDI가 80 %를 초과하고 직진도가 0.2 % 미만으로 표시되는 바와 같은, 우수한 국부 조광 성능은 인접한 렌티큘러 세장형 미세구조물들 사이에 0.2 mm 이하의 간격이 사용될 때 450 mm 거리에서 달성될 수 있다.
도 10a-b는 양쪽 주 표면 상에 렌티큘러 세장형 미세구조물들을 갖는 유리 시트를 포함하는 백라이트 유닛에 대한 LDI 및 직진도를 각각 도시한다(도 6a 참조). LDI 및 직진도는 인접한 렌티큘러 세장형 미세구조물들 사이의 갭 거리의 함수로 입력 에지로부터 300 및 450 mm 거리에 대해 계산되었다. LDI 및 직진도는 하나의 주 표면에만 렌티큘러 구조물들을 갖는 유리 시트(도 9a-b 참조)에 비해 양면에 렌티큘러 구조들을 갖는 유리 시트(도 10a-b 참조)에 대해 둘다 개선된다. 광 입력 에지에서 450 mm 거리 및 0.22 mm 갭에서, LDI는 91 %이고 직진도는 0.1 %로 우수한 국부 조광 성능을 나타낸다. 또한, 한쪽면에만 렌티큘러 세장형 미세구조물들을 갖는 유리 시트들과 비교하여, 양쪽 주 표면들상에 렌티큘러 세장형 미세구조물들을 갖는 유리 시트들에 대해 렌티큘러 세장형 미세구조물들 사이의 훨씬 더 넓은 갭 범위(0 ~ 0.9 mm) 내에서 80 % 초과의 LDI를 얻을 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 이제 도 11a 내지 도 15c를 참조하면, 유리 시트의 제1 주 표면(30) 또는 제2 주 표면(32), 또는 제1 주 표면(30) 및 제 2 주 표면(32) 양자 모두는 복수의 광 추출 피쳐들(80,82)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들은 패턴화되어 있다. 일부 실시 예들에 따라 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "패턴화된(patterned)"은 복수의 광 추출 피쳐들(80)이 예를 들어, 반복적이거나 비반복적이거나, 균일하거나 균일하지 않거나, 배열될 수있는 임의의 주어진 패턴 또는 디자인으로 유리의 표면 상에 또는 유리의 표면에 존재하고 있다는 것을 나타내도록 의도된다. 일부 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들(80, 82)은 표면에 인접한, 예를 들어 표면 아래에서 LGP의 매트릭스 내에 위치할 수 있다. 예를 들어, 광 추출 피쳐들은, 예를 들어 거칠게 된 또는 융기된 표면을 구성하는 질감(textural) 피쳐들로서 표면에 걸쳐 분포될 수 있으며, 또는 LGP 또는 그 일부들 내부 및 전체에 분포될 수 있다. 이러한 광 추출 피쳐들을 생성하기 위한 적합한 방법들은 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 마이크로프린팅 등과 같은 프린팅, 텍스처링(texturing), 기계적 거칠화(roughening), 에칭, 사출 성형, 코팅, 레이저 손상, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 방법들의 비 제한적인 예들은, 예를 들어 표면을 산 에칭하고, 표면을 TiO2로 코팅하고, LGP의 표면 상에 또는 LGP의 매트릭스 내에 레이저를 집중시킴으로써 LGP를 레이저 손상시키는 것을 포함한다.
하나 이상의 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들(80, 82)은 예를 들어, 에칭에 의해 형성될 수 있으며, 여기서 제1 주 표면(30) 및/또는 제2 주 표면(32)의 일부들은 예를 들어, 프린팅에 의해 적절한 내산성 재료로 코팅되며, 그리고 광 추출 피쳐들이 형성될 제1 주 표면(30) 및/또는 제2 주 표면(32)의 그 일부들은 내산성 재료가 없는 상태로 유지된다. 이렇게 코팅된 표면은 이어서 유리 시트의 표면을 에칭하는 데 필요한 시간 동안 및 온도에서 적절한 산 용액에 노출되어, 예를 들어 유리 시트를 산 용액에 담금(dipping)에 의해 원하는 깊이 또는 높이 및 폭을 갖는 채널들 또는 세장형 미세구조물들을 형성할 수 있다. 유리 시트의 단일의 주 표면만이 에칭되는 실시 예들에서, 반대쪽 주 표면은 내산성 재료로 완전히 덮일 수 있다. 또한 에지 표면들은 내산성 재료로 코팅될 수도 있다. 산 용액은 예를 들어, HF, H2SO4, HCl 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 에칭 방법은 점도 η 및 탄성 계수 E를, 여기서 η/E <0.5 초, 갖는 유리 조성물들에 적용될 수 있다.
하나 이상의 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들(80, 82)은 또한 유리 성형 공정 동안, 예를 들어 유리 리본을 형성 한 후 리본을 냉각시켜 유리 시트를 형성하기 전에 형성될 수 있다. 냉각 이전에 유리 리본은 원하는 피쳐들을 생성하기 위해 조작할 수 있을 만큼 점성이 있을 수 있다. 예를 들어, 광 추출 피쳐들(80, 82)은 예를 들어, 엠보싱 롤들을 사용하여 직접 접촉력들의 조작을 통해 형성될 수 있다. 상기 롤들은 유리 리본 상에 각인될 때 원하는 광 추출 피쳐들(80, 82)을 생성하도록 가공될 수 있다. 유리 성형 공정의 점성 영역에서, 유리 리본은 롤들을 통해 인발되어져 원하는 채널들 또는 세장형 미세구조물들을 생성할 수 있다. 전달 함수가 예를 들어, 접촉력들, 견인력들, 및 점성 신축성 또는 열 팽창을 설명할 수 있는 가공된 피쳐들 및 결과된 유리 패턴 사이의 비율을 설명하는 데 사용될 수 있다. 접촉 방법은, 다양한 실시 예들에서, 점도 η 및 탄성 계수 E를, 여기서 0.0005 초 < η/E <0.2 초, 갖는 유리 조성물들에 적용될 수 있다.
하나 이상의 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들(80, 82)은 리본의 나머지 부분에 대해 국부 가열 및 냉각의 영역들을 제공함으로써 유리 리본의 표면상에 추가로 형성될 수 있다. 이러한 영역들은, 일부 실시 예들에서, 고온 및/또는 저온 가스, 예를 들어 공기로 유리 리본에 영향을 줌으로써 생성될 수 있다. 세장형 미세구조물들의 종횡비(H/W)(H'/W')는, 예를 들어 직접적 또는 간접적인, 가열 또는 냉각의 방법에 의해, 가스가 통과하여 흐르는 오리피스를 변경함에 의해 및/또는 가스 유속을 변경함에 의해 제어될 수 있다. 유리 리본을 국부적으로 가열 또는 냉각하기 위한 예시적인 방법들은, 예를 들어 핫 싱크 도구, 라핀스키 튜브, 슬라이드 게이트 위치에 위치한 독타리 시스템, 또는 다른 유사한 장비를 사용할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 국부 가열 및/또는 냉각 방법은 점도 η 및 탄성 계수 E를, 여기서 3.3 x 10-7 초 <η/E <1.6 x 10-5 초, 갖는 유리 조성물들에 적용될 수 있다.
도 11a 및 11b는 제1 주 표면(30) 상에 세장형 미세구조물들을 제공하는 채널들(60) 및 대향하는 제2 주 표면(32) 상에 광 추출 피쳐들(80, 82)을 포함하는 유리 시트(28)를 포함하는 도광판의 2 개의 주 표면들의 상부 평면도를 도시한다.
도 12a 및 12b는 제1 주 표면(30) 상에 세장형 미세구조물들을 제공하는 채널들(60), 및 제1 주 표면(30) 및 대향하는 제2 주 표면(32) 상의 광 추출 피쳐들(80, 82)을 포함하는 유리 시트(28)를 포함하는 도광판의 2 개의 주 표면들의 상부 평면도를 도시한다.
도 13a 및 13b는 제1 주 표면(30) 및 제2 주 표면(32) 상에 세장형 미세구조물들을 제공하는 채널들(60), 및 제2 주 표면(32) 상의 광 추출 피쳐들(80, 82)을 포함하는 유리 시트(28)를 포함하는 도광판의 2 개의 주 표면들의 상부 평면도를 도시한다.
도 14a 및 14b는 제1 주 표면(30) 및 제2 주 표면(32)상에 세장형 미세구조물들을 제공하는 채널들(60), 제1 주 표면(30) 및 제2 주 표면(32)상에 광 추출 피쳐들(80, 82)을 포함하는 유리 시트(28)를 포함하는 도광판의 2 개의 주 표면들의 상부 평면도를 도시한다.
하나 이상의 실시 예들에 따르면, 광 추출 피쳐들(80, 82)을 형성하기 위한 다양한 공정들, 특히 화학적 에칭 또는 레이저 지원 화학적 에칭은 유리 시트의 제1 주 표면(30) 및/또는 제2 주 표면(32) 상에 적절한 형상, 크기 및 패턴화된 광 추출 피쳐를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들은 복수의 개별(discrete) 오목 미세구조물들을 포함한다. 특정 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들은 식각된 개별 미세구조물들을 포함한다.
하나 이상의 실시 예들에서, 유리 시트(28)를 포함하는 유리 제품이 도광판으로서 사용될 수 있으며, 이는 본 명세서에 기재된 다양한 실시 예들에 따른 백라이트 유닛(BLU)의 일부를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들은 패턴으로 배열된 복수의 개별 오목 미세구조들을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들은 패턴이 아니라 무작위적으로 배열(또는 무작위 배열)된다. 도 11a 내지 14b는 광 추출 피쳐들(80, 82)의 패턴들의 예들을 도시한다. 상기 개별 오목 미세구조물들은 하나 이상의 실시 예들에 따라 식각된 미세구조물들일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 추출 피쳐들(80, 82)은 적어도 하나의 도광판의 제1 주 표면을 가로질러 실질적으로 균일한 광 출력 강도를 생성하도록 패턴으로 배열된다. 일부 실시 예들에서, 복수의 개별 오목 미세구조들의 형태의 광 추출 피쳐들은 구형, 타원형, 원통형, 프리즘형, 원뿔형 또는 피라미드형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 형상을 포함한다.
이제 도 15a 내지 15c를 참조하면, 균일한 광 추출을 달성하기 위한 상기 오목 미세구조물 추출 패턴의 광 추출 피쳐들의 광 추출을 최적화하는 데 사용할 수있는 파라미터들은 폭 W2, 간격 S2 및 깊이 H2, 및/또는 폭, 간격 및 깊이 중의 임의의 2 개 또는 3 개의 조합이다. 일부 실시 예들에서, W2 대 H2의 비는 약 1 내지 약 150의 범위이다. 일부 실시 예들에서, W2 대 H2의 비는 약 2 내지 약 100의 범위이다. 일부 실시 예들에서, W2 대 S2의 비는 약 0.002-25, 0.01-10, 0.02-5의 범위이다. 도 11b 내지 도 14b는 폭 W2, 간격 S2 및 깊이 H2에 대해 상이한 값들을 갖는 광 추출 피쳐들(80, 82)를 도시한다. 간격 S2는 추출 패턴 디자인들에 따라 고정되거나 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 15a 내지 15c에서, 발광 다이오드들(LED)(36)에 인접한 광 추출 피쳐들(82)은 발광 다이오드들(36)로부터 더 멀리 떨어진 광 추출 피쳐들(80)의 폭 및 간격보다 더 작은 폭 W2 및 간격 S2를 가진다. 오목한 미세구조물 크기의 형태일 수 있는 광 추출 피쳐들(80, 82)은 중심에서 두 측면 에지들까지 동일하거나 약간 다를 수 있다. 도 15a 내지 15c에서 보여지는 바와 같이, 추출 패턴은 정상적으로는 라인들로 늘어선 다수의 수평의 오목한 미세구조물들로 구성된다. 하나 이상의 실시 예들에서, 균일한 광 추출을 얻기 위해, 수평의 오목한 미세구조물 라인의 추출 강도는 LED들에 가장 가까운 광 결합 에지로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 도 15c에 도시된 바와 같이, 추출 팩터는 수평의 오목한 미세구조물 라인 n의 추출 강도를 설명하는 데 사용되며, 이는 라인 n에 의해 추출된 총 광 파워, (Pf,n + Pb,n) 대 라인 n에 대한 총 입사 파워 (Pin,n)의 비로 정의되며, 여기서 제1 주 표면(30)은 장치의 전방이고 제2 주 표면(32)은 후방이다.
도 16은 입력 에지에서의 총 광 파워에 대한, LGP를 통해 전송된 광의 상이한 파워 비들에 대해 출력 에지에서 반사기가 없는 LGP에서 균일한 광 추출을 달성하기 위해 입력 에지로부터의 추출 라인 거리의 함수로서 추출 팩터의 모델링 곡선들을 보여준다(Pout = 입력 에지에서의 총 광 파워, Pin = LGP를 통한 총 광 파워, Pout/Pin). LGP의 광 감쇠 계수는 0.3/m이다. Pout/Pin 비가 낮을수록 손실되는 광이 적다. 도 16에서 볼 수 있듯이, Pout/Pin 비가 낮으면 출력 에지에서 더 높은 추출 팩터가 요구된다. Pout/Pin = 10.5 % (LGP 광 손실)를 달성하려면 마지막 라인의 추출 팩터가 0.007이어야 한다.
도 17은 입력 광에 대한, LGP를 통과하는 광의 상이한 파워 비들에 대해 출력 에지에서 반사기가 있는 LGP에서 균일한 광 추출을 달성하기 위해 입력 에지로부터의 추출 라인 거리의 함수로서 추출 팩터의 곡선들을 보여준다(Pout/Pin). 출력 에지는 반사율이 95 % 인 정반사(specular reflector)이다. 출력 에지 반사기 사용으로 인한 광 재활용으로 인해, LGP의 광 손실은 (Pou Pin)2 정도가 될 것이다. 첫 번째 경우(도 16에 도시된)와 비교하여, 출력 에지 반사기의 사용은 동일한 양의 광 손실에 대해 출력 에지 근처의 추출 팩터의 필요한 값을 상당히 감소시킬 수 있다. 예를 들어, LGP 광 손실이 7.7 %(Pout/Pin = 0.277인 경우)를 달성하기 위해, 마지막 라인의 필요한 추출 팩터는 약 0.002이다. 이것은 추출 피쳐들을 만들기 위한 훨씬 더 많은 작업 공간을 제공할 것이다.
도 18은 상이한 두께(1.1, 1.5 또는 1.8 mm)를 갖는 LGP에 대한 홀 폭의 함수로서 하나의 추출 라인의 추출 팩터의 곡선을 보여준다. 홀들은 구형이다. 홀 깊이는 20 마이크로미터이고, 두 홀들 사이의 중심 대 중심 간격은 1.0 밀리미터이다. 추출 팩터는 홀 폭이 증가함에 따라 증가하며, 홀 폭이 ~ 250 마이크로미터일 때 최대화된다. 또한 더 얇은 LGP에서 더 강한 광 추출이 달성된다는 점도 주목된다.
도 19는 상이한 두께(1.1, 1.5 또는 1.8 mm)를 갖는 LGP에 대한 홀 깊이의 함수로서 하나의 추출 라인의 추출 팩터의 곡선을 보여준다. 홀들은 구형이다. 홀 폭은 100 마이크로미터이고, 두 홀들 사이의 중심 대 중심 간격은 1.0 밀리미터이다. 추출 팩터는 홀 깊이가 증가함에 따라 증가한다. 다시 말하지만, 더 얇은 LGP에서 더 강력한 광 추출이 달성된다.
도 20a 및 20b는 도 20a에서 20 마이크로미터의 홀 깊이 및 도 20b에서 40 마이크로미터의 홀 깊이에 대해 상이한 두께(1.1, 1.5 또는 1.8 밀리미터)를 갖는 LGP에 대한 홀 간격의 함수로서 하나의 추출 라인의 추출 팩터의 곡선들을 도시한다. 홀 폭은 100 마이크로미터이다. 홀 간격이 증가함에 따라 추출 팩터는 감소한다. 더 얇은 LGP에서 더 강한 광 추출이 이루어진다. 홀 간격이 0.2 밀리미터이고, 홀 깊이가 40 마이크론인 경우, LGP 두께 1.8, 1.5 및 1.1 밀리미터의 추출 팩터는 각각 0.0038, 0.0045 및 0.0062이다. 4 % 미만의 LGP 광 손실은 700 밀리미터 길이의 LGP에서 3 개의 상이한 두께 LGP들 모두에 대해 1 밀리미터 라인 대 라인 간격으로 위의 추출 팩터들로 달성될 수 있다(도 17 참조).
도 21은 홀 깊이, 폭 및 간격이 각각 20 마이크로미터, 100 마이크로미터 및 1.0 밀리미터인 LGP 두께의 함수로서 하나의 추출 라인의 추출 팩터의 곡선을 보여준다. 추출 팩터는 LGP 두께가 감소함에 따라 증가했다.
광 추출 피쳐들을 형성하기 위한 다양한 방법들이 위에서 설명되었다. 도 22a 내지 22c는 추출 패턴을 갖는 렌티큘러 렌즈 피쳐들을 포함하는 3 개의 예시적인 실시 예들을 도시하며, 도 22a에서 광 추출 피쳐들(80)은 구형이며, 주사 전자 현미경(SEM)으로 측정된 250 마이크로미터의 폭 W2, 45 마이크로미터의 높이 H2, 약 10 마이크로미터에서 10 밀리미터의 범위에서 피치 S2를 갖는 약 5 - 500 마이크로미터 범위에서의 W2를 갖는다. 도 22b는 약 200 마이크로미터의 개구부(81) 및 약 450 마이크로미터의 피치(피치는 홀들/디봇들에 대한 중심 대 중심 간격을 나타낸다)를 갖는 불연속 렌티큘러 구조물로서 추출 피쳐들(80)를 도시한다 . 도 22c는도 22b의 네거티브 이미지이다.
하나 이상의 실시 예들은, 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 더 포함하는 유리 시트의 제1 주 표면에 복수의 채널들을 형성하는 단계를 포함하는 유리 제품 또는 도광판을 제조하는 방법을 제공하며, 여기서 상기 복수의 채널들 중의 인접한 채널들은 0이 아닌 간격 S에 의해 분리되며, 복수의 채널들 중 적어도 하나의 채널은 최대 깊이 H 및 최대 높이의 절반(H/2)에서 측정된 폭 W를 포함하고, 약 1 내지 약 15 범위의 비율 W/H를 포함한다. 상기 방법은 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 적어도 하나에 광 추출 피쳐들을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
상기 방법의 일 실시 예에서, 복수의 채널을 형성하는 단계 및 광 추출 피쳐들을 형성하는 단계는 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 적어도 하나를 마스킹 및 에칭하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 실시 예들에서, 상기 방법은 복수의 채널들 및 복수의 광 추출 피쳐들을 동시에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시 예들에서, 상기 에칭은 산 에칭, 스프레이 에칭, HF 산 에칭, 반응성 이온 에칭, 및 습식 에칭으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 상기 방법의 하나 이상의 실시 예들에서, 복수의 채널들 중의 적어도 하나를 형성하는 단계 및 광 추출 피쳐들을 형성하는 단계는 마스킹, 및 샌드 블라스팅, 에어브러싱(airbrushing), 엠보싱(embossing) 및 워터 제팅(water jetting)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 공정을 포함한다.
상기 방법의 하나 이상의 실시 예들에서, W/H는 약 2 내지 약 10의 범위, 또는 약 2.5 내지 약 10의 범위, 또는 약 0.1 내지 약 5의 범위이다. 하나 이상의 실시 예들에서, W/S는 약 0.1 내지 약 30의 범위, 또는 약 0.25 내지 약 10, 0.5 내지 2의 범위에 있다. 하나 이상의 실시 예들에서, 유리 시트의 최대 두께 T는 약 0.1 mm에서 약 2.1 mm의 범위에 있다.
상기 방법의 하나 이상의 실시 예들에서, 복수의 채널들에서 적어도 하나의 채널의 최대 깊이 H 대 유리 시트의 최대 두께 T의 비(H/T)는 약 0.01 내지 약 0.9, 또는 약 0.01 내지 약 0.5, 또는 약 0.0125 내지 약 0.3, 또는 약 0.02 내지 약 0.1 범위이다.
상기 방법의 하나 이상의 실시 예들에 따르면, 유리 시트는 약 60 mol% 내지 약 80 mol% 범위의 SiO2, 약 0 mol% 내지 약 20 mol% 범위의 Al2O3, 약 0 mol% 내지 약 15 mol% 범위의 B2O3 를 포함하며, 그리고 약 50 ppm 미만의 Fe 농도를 포함한다.
일부 실시 예들에서, 복수의 채널을 형성하는 단계 및 광 추출 피쳐들을 형성하는 단계는 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 적어도 하나를 마스킹 및 에칭하는 단계를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 상기 방법은 복수의 채널들 및 복수의 광 추출 피쳐들을 동시에 형성하는 단계를 포함한다. 특정 실시 예들에서, 복수의 채널들 및 복수의 광 추출 피쳐들은 단일 에칭 단계에서 주 표면상의 유리 시트의 한면에 형성된다.
에칭은 산 에칭, HF 산 에칭, 반응성 이온 에칭 및 습식 에칭 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 복수의 채널들 중의 적어도 하나를 형성하는 단계 및 광 추출 피쳐들을 형성하는 단계는 마스킹, 및 샌드 블라스팅, 에어브러싱, 엠보싱 및 워터 제팅으로 구성된 그룹으로부터 선택된 공정을 포함한다.
예시들
두 개의 샘플 기판들이 제조되었다. 각 기판은 두께가 1.1 밀리미터인 8.5 인치 x 11 인치 IRISTM 유리(코닝, 인코포레이티드에서 구입 가능) 피스의 동일한 주 표면 상에 렌티큘러 라인들 및 균일한 추출 피쳐들(구형 홀들)을 갖도록 만들어졌다. 추출 패턴들을 갖는 라인들은 마스크로서 에칭 레지스트를 사용하여 스크린 인쇄되었다. 인쇄에 사용된 스크린은 150 x 150 마이크로미터 라인들 및 250 마이크로미터 도트(dot) 패턴들을 갖는 360 메쉬 스테인리스 스틸 스크린이었다.
예시1
제1 샘플은 스크린 인쇄된, 에칭 레지스트로서 ESTS-3000 (썬 케미컬(Sun Chemical) (www.sunchemical.com)에서 구입 가능)을 사용했다. IRISTM 유리의 베어(bare) 유리 기판은 200 ℃에서 사전-베이킹 되었고, 실온으로 냉각되었으며, 스크린 프린터에 배치되었고, 그리고 5 - 50 cm/s의 스퀴지(squeegee) 속도를 사용하여 썬 케미컬에서 입수할 수 있는 방향족 용매(ER-Solv18)로 5 %(wt.)로 희석된 ESTS-3000 스크린 잉크, 및 2 mm의 스크린-기판 갭을 사용하여 인쇄되었다. 상기 패턴은, 나중에 (30-70분 동안) 부드럽게 교반하면서 기판이 수평으로 위치하는 배쓰 에칭기(bath etcher)에 적용되기 전에 1 시간 동안 140 ℃에서 사후-베이킹된다. 에칭은 에칭 마스크 위에 10 % HF - 30 % H2SO4 산 용액을 스프레이 에칭하여 수행되며, 탈 이온수로 헹구고 마스크를 세정한다.
예시2
제2 샘플은 다음과 같이 스크린 인쇄된 썬 케미컬에서 구입할 수 있는 CGSN-XG77 잉크를 사용했다. IRISTM 유리의 베어 유리 기판을 200 ℃에서 사전-베이킹하고, 실온으로 냉각하고, 스크린 프린터에 배치하고, 10 cm/s의 스퀴지 속도를 사용하여, CGSN-XG77 잉크, 그리고 2 mmdml 스크린-기판을 사용하여 인쇄하였다. 상기 패턴은, 나중에 (30-70분 동안) 부드럽게 교반하면서 기판이 수평으로 위치하는 배쓰 에칭기에 적용되기 전에 1 시간 동안 140 ℃에서 사후-베이킹된다. 에칭은 에칭 마스크 위에 10 % HF - 30 % H2SO4 산 용액을 스프레이 에칭하여 수행되며, 탈 이온수로 헹구고 마스크를 세정한다.
ESTS-3000 잉크를 사용한 공정으로부터 에칭된 렌티큘러 라인들은 약 2 마이크로미터 바늘(stylus)와 60도 끼인각(included angle), 2 mg 힘의 상수(force constant), 100 Hz 샘플링 속도, 50 마이크로미터/초 스캔 속도 및 최대 8 밀리미터의 스캔 길이를 갖는 다이아몬드 바늘을 사용하여 KLA-Tencor P011 스타일러스 조면계(profilometer)로 측정되었다. 상기 조면계는 기판 상에 에칭된 렌티큘러 라인들의 58 미크론의 깊이를 측정했다. CGSN-XG77 잉크를 사용하여 형성된 상기 샘플에서 얻은 에칭된 렌티큘러 라인들의 측정은 80 미크론의 깊이를 보여주었다.
주사 전자 현미경을 사용하여 세장형 미세구조물들 사이의 유리 기판들 상에 형성된 렌티큘러 채널들을 조사하였다. 도 23a는 예시1에 따라 형성된 세장형 미세구조물들 사이에 형성된 렌티큘러 채널들 내에 내장된 광 추출 피쳐들을 보여주는 25배 배율의 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 보여준다. 도 23b는 두 개의 세장형 미세구조물들 사이에 형성된 채널들 내에 내장된 광 추출 피쳐의 200배 배율 SEM 사진을 보여준다. 도 23c는 200배 배율의 도 23b의 단면도이다.
도 24a는 예시2에 따라 제조된 렌티큘러 피쳐들의 SEM 사진을 보여주며, 세 장형 미세구조물들과 채널들에 내장된 광 추출 피쳐들 사이의 채널들과 함께 세장형 미세구조물들을 보여준다. 도 24b는 채널에 내장된 광 추출 피쳐의 200배 배율의 SEM 사진이다. 채널들은 폭이 약 264 마이크로미터로 측정되었고, 광 추출 피쳐들은 직경이 339 마이크로미터로 측정되었다. 도 24c는 도 24b의 단면도이며, 세장형 미세구조물이 약 81.4 마이크로미터의 깊이를 가짐을 보여준다.
따라서, 본 개시 내용의 실시 예들은 유리 시트를 포함하는 유리 제품들에 관한 것으로, 이는 모든 유리 도광판으로서 사용될 수 있고, 본 명세서에 기재된 바와 같은 백라이트 유닛의 일부일 수 있다. 백라이트 유닛은 디스플레이 장치의 일부일 수 있다. 하나 이상의 실시 예들에 따르면, 모든 유리 도광판은 국부 조광을 제공하는 세장형 미세구조물들 및 광 추출 피쳐들이 유리로 만들어지는 도광판을 지칭하며, 일부 실시 예들에서 세장형 미세구조물들 및 광 추출 피쳐들은 유리 제품, 유리 기판 또는 유리 시트와 일체로 형성된다. 달리 말하면, 하나 이상의 실시 예들에서, 국부 조광을 제공하는 세장형 미세구조물들 및 광 추출 피쳐들을 포함하는 도광판은 단일의 모놀리식 유리 제품이고, 광 추출 피쳐들 및 세장형 미세구조물들은 유리 이외의 재료로 만들어지지 않는다.
제1 실시 예는 내부에 형성된 복수의 채널들을 포함하는 제1 주 표면을 포함하는 유리 시트를 포함하는 유리 제품에 관한 것으로, 복수의 채널들의 인접 채널들은 0이 아닌 거리 W만큼 분리되며, 복수의 채널들 중의 적어도 하나의 채널은 최대 깊이 H, 및 최대 깊이의 절반(H/2)에서 측정된 폭 S를 포함하고, 약 1 내지 약 15 범위의 W/H 비율을 포함하고; 유리 시트는 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 더 포함하며, 상기 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중의 적어도 하나는 내부에 형성된 광 추출 피쳐들을 포함한다.
제2 실시 예에서, W/H는 약 2 내지 약 10의 범위에 있다. 제3 실시 예에서, W/H는 약 2.5 내지 약 10의 범위에 있다. 제4 실시 예에서, 제1 내지 제3 실시 예들은 약 0.1 내지 약 5 범위의 W/S를 포함한다. 제5 실시 예에서, 제1 내지 제3 실시 예들은 약 0.2 내지 약 3 범위의 W/S를 포함한다. 제6 실시 예에서, 제1 내지 제3 실시 예는 약 0.3 내지 약 1 범위의 W/S를 포함한다. 제7 실시 예에서, 제1 내지 제6 실시 예는 약 0.1 mm 내지 약 2.5 mm 범위의 유리 시트의 최대 두께 T를 포함한다. 제8 실시 예에서, 제7 실시 예는 약 0.6 내지 약 2.1 mm 범위의 T를 포함한다. 제9 실시 예에서, 제1 내지 제8 실시 예는 광 추출 피쳐들이 복수의 에칭된 개별 미세구조물들을 포함하도록 한다.
제10 실시 예에서, 제1 내지 제 9 실시 예들은 유리 시트가 약 60 mol% 내지 약 80 mol% 범위의 SiO2, 약 0 mol% 내지 약 20 mol% 범위의 Al2O3, 약 0 mol% 내지 약 15 mol% 범위 B2O3를 포함하고, 약 50 ppm 미만의 Fe 농도를 포함하도록 한다. 제11 실시 예에서, 제1 내지 제 10실시 예들은 유리 시트의 최대 두께 T에 대한 복수의 채널들에서 적어도 하나의 채널의 최대 깊이 H의 비(H/T)가 약 0.01 내지 약 0.9의 범위가 되도록 한다. 제12 실시 예에서, 제11 실시 예는 H/T가 약 0.01 내지 약 0.5 범위가 되도록 한다.
제13 실시 예에서, 제11 실시 예는 H/T가 약 0.0125 내지 약 0.3 범위가 되도록 한다. 제14 실시 예에서, 제11 실시 예는 H/T가 약 0.02 내지 약 0.1 범위가 되도록 한다. 제15 실시 예에서, 제1 내지 제14 실시 예는 유리 시트가 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 추가로 포함하고, 제2 주 표면은 복수의 채널을 포함하며, 여기서 복수의 채널들에서 인접한 채널들은 0이 아닌 간격 S'만큼 분리되도록 한다. 제16 실시 예에서, 제1 내지 제15 실시 예는 복수의 채널들 중 적어도 하나의 채널이 유리 시트의 굴절률보다 적어도 약 10 % 더 낮은 굴절률을 포함하는 재료로 적어도 부분적으로 충전되도록 한다. 제17 실시 예에서, 제1 내지 제16 실시 예는 복수의 채널들 중 적어도 하나의 채널이 직사각형, 아치형 또는 사다리꼴 단면 형상을 포함하도록 한다.
제18 실시 예에서, 제17 실시 예는 적어도 하나의 채널이 약 90° 초과 내지 약 160° 미만 범위의 벽 각도 Θ를 포함하는 사다리꼴 단면 형상을 포함하도록 한다. 제19 실시 예에서, 제1 내지 제18 실시 예는 광 추출 피쳐들이 패턴으로 배열 된 복수의 개별 오목 미세구조물들을 포함하도록 한다. 제20 실시 예에서, 제1 내지 제19 실시 예는 광 추출 피쳐들이 무작위 배열에 있도록 한다. 제21 실시 예에서, 제19 내지 제20 실시 예는 상기 개별 오목 미세구조물이 유리 시트에 일체로 형성되도록 하는 것이다. 제22 실시 예에서, 제21 실시 예는 상기 개별 오목 미세구조물이 에칭된 미세구조물들이도록 하는 것이다. 제23 실시 예에서, 제1 내지 제22 실시 예는 복수의 개별 오목 미세구조물이 구형, 타원형, 원통형, 프리즘 형, 원뿔형 또는 피라미드형으로 구성된 그룹으로부터 선택된 형상을 포함하도록 하는 것이다.
제24 실시 예에서, 제19 내지 제23 실시 예는 각각의 개별 오목 미세구조물이 깊이 H2 및 폭 W2를 가지며, 여기서 W2 대 H2의 비율이 약 1 내지 약 150의 범위가 되도록 하는 것이다. 제25 실시 예에서, 제1 내지 제24 실시 예는 각각의 개별 오목 미세구조물이 깊이 H2 및 폭 W2를 가지며, 여기서 W2 대 H2의 비율은 약 2 내지 약 100의 범위가 되도록 하는 것이다. 제26 실시 예에서, 제19 내지 제23 실시 예는 인접한 개별 오목 미세구조물이 중심을 가지며, S2의 중심 대 중심 간격을 가지며, W2 대 S2의 비율이 약 0.002 내지 25의 범위 내에 있도록 하는 것이다. 제27 실시 예에서, 제1 내지 제26 실시 예는 채널들이 제 1주 표면에 있고, 광 추출 피쳐들이 제2 주 표면에 있도록 하는 것이다. 제28 실시 예에서, 제1 내지 제26 실시 예는 채널들이 제1 주 표면 또는 제2 주 표면에 있고, 광 추출 피쳐들이 채널들을 포함하는 주 표면에 있도록 하는 것이다.
제29 실시 예에서, 제1 내지 제26 실시 예는 채널들이 제1 주 표면 및 제2 주 표면 상에 있고 광 추출 피쳐들이 제1 주 표면 및 제2 주 표면 상에 있도록 하는 것이다. 제30 실시 예에서, 제1 내지 제29 실시 예는 광 추출 피쳐들이 유리 시트의 제1 주 표면을 가로 질러 실질적으로 균일한 광 출력 강도를 생성하도록 패턴으로 배열되도록 하는 것이다. 제31 실시 예에서, 제1 내지 제30 실시 예는 유리 제품이 도광판을 포함하도록 하는 것이다. 제32 실시 예에서, 제1 내지 제30 실시 예는 유리 제품이 백라이트 유닛을 포함하도록 하는 것이다. 제33 실시 예에서, 제1 내지 제32 실시 예 중 어느 하나는 유리 제품이 디스플레이 장치를 포함하도록 하는 것이다.
제34 실시 예는 제1 내지 제31 실시 예 중 임의의 것에 따른 유리 제품; 및 상기 유리 시트의 적어도 하나의 에지 표면을 따라 어레이로 배열된 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 제35 실시 예는 제34 실시 예의 백라이트 유닛을 포함하는 LCD 디스플레이 장치에 관한 것이다.
제36 실시 예는 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 더 포함하는 유리 시트의 제1 주 표면에 복수의 채널들을 형성하는 단계를 포함하는 도광판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 여기서 복수의 채널들 중의 인접한 채널들은 0이 아닌 거리 W로 분리되며, 복수의 채널들 중 적어도 하나의 채널은 최대 깊이 H 및 최대 깊이의 절반(H/2)에서 측정된 폭 S를 포함하고 약 1 내지 약 15 범위의 비율 W/H를 포함하며; 그리고 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 적어도 하나에 복수의 광 추출 피쳐들을 형성하는 단계를 포함한다. 제37 실시 예에서, 제36 실시 예는 복수의 채널을 형성하는 단계 및 광 추출 피쳐들을 형성하는 단계가 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 적어도 하나를 마스킹 및 에칭하는 것을 포함하도록 하는 것이다. 제38 실시 예에서, 제36 또는 제37 실시 예는 복수의 채널들 및 복수의 광 추출 피쳐들을 동시에 형성하는 것을 포함한다. 제39 실시 예에서, 제37 또는 제38 실시 예는 에칭이 산 에칭, HF 산 에칭, 반응성 이온 에칭 및 습식 에칭으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 포함한다.
제40 실시 예에서, 제36 내지 제39 실시 예는 복수의 채널들 중 적어도 하나를 형성하는 것을 포함하고 광 추출 피쳐들을 형성하는 것은 마스킹, 및 샌드 블라스팅, 에어 브러싱, 엠보싱 및 워터 제팅으로 구성된 그룹으로부터 선택된 공정을 포함한다. 제41 실시 예에서, 제36 내지 제40 실시 예는 W/H가 약 1 내지 약 15의 범위에 있도록 하는 것이다. 제42 실시 예에서, 제36 내지 제40 실시 예는 W/S는 약 0.1 내지 약 30의 범위에 있도록 하는 것이다. 제43 실시 예에서, 제36 내지 제42 실시 예는 유리 시트의 최대 두께 T가 약 0.1 mm 내지 약 2.5 mm의 범위에 있도록하는 것이다. 제44 실시 예에서, 제43 실시 예는 유리 시트의 최대 두께 T에 대한 복수의 채널들에서 적어도 하나의 채널의 최대 깊이 H의 비율(H/T)이 약 0.01 내지 약 0.9 범위에 있도록 하는 것이다. 제45 실시 예에서, 제44 실시 예는 H/T가 약 0.01 내지 약 0.5 범위에 있도록 하는 것이다. 제46 실시 예에서, 제44 실시 예는 H/T가 약 0.0125 내지 약 0.3 범위에 있도록 하는 것이다. 제47 실시 예에서, 제44 실시 예는 H/T가 약 0.02 내지 약 0.1 범위에 있도록 하는 것이다. 제48 실시 예에서, 제36 내지 제47 실시 예 중 임의의 것은 유리 시트가 약 60 mol% 내지 약 80 mol% 범위의 SiO2, 약 0 mol% 내지 약 20 mol% 범위의 Al2O3, 약 0 mol% 내지 약 15 mol% 범위의 B2O3를 포함하도록 그리고 약 50 ppm 미만의 Fe 농도를 포함하도록 하는 것이다.
범위들은 본 명세서에서 "약" 하나의 특정 값, 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 표현되었다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 실시 예는 상기 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 값들이 선행의 "약"을 사용하여 근사치들로 표현될 때, 상기 특정 값이 다른 실시 예를 형성한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 각 범위들의 종말점들은 다른 종말점과 관련하여, 그리고 다른 종말점과 독립적으로 양자 모두 중요하다는 것이 더 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용된 방향적인 용어들, 예를 들어 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 상부, 하부는 단지 그려진대로의 도면들을 참조하여 만들어지며, 절대적인 방향을 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
달리 명시 적으로 언급되지 않는 한, 여기에 설명된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되지 않으며, 임의의 장치에서 특정 방향들이 요구되는 것으로 해석되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계들을 따르는 순서를 언급하지 않거나, 또는 장치 청구항이 실제로 개별 구성 요소들에 대한 순서 또는 방향을 언급하지 않거나, 또는 청구 범위 또는 설명에서 단계들이 특정 순서로 제한되어야 한다라고 구체적으로 명시되지 않거나, 장치의 구성 요소들에 대한 특정 순서 또는 방향이 언급되지 않는 경우에는, 어떤 점에서든 순서 또는 방향이 암시되는 것으로 의도되는 것은 아니다. 이는 다음을 포함하여 해석에 대한 임의의 가능한 비-표현적 근거를 보유한다: 단계들의 배열, 동작 흐름, 구성 요소들의 순서 또는 구성 요소들의 방향과 관련된 논리 문제들; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 및 명세서에 기술된 실시 예들의 수 또는 유형.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥 상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "a" 구성 요소에 대한 언급은 문맥이 달리 명시하지 않는 한 두 개 이상의 그러한 구성 요소들을 갖는 측면을 포함한다.
본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 개시의 실시예들에 대해 다양한 수정들 및 변경들이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구 범위 및 그 균등물들의 범위 내에 있다면 본 개시 내용은 그러한 수정들 및 변형들을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (48)

  1. 내부에 형성된 복수의 채널들을 포함하는 제1 주 표면을 포함하는 유리 시트를 포함하는 유리 제품으로서, 상기 복수의 채널들 중의 인접한 채널들은 0이 아닌 거리 W 만큼 분리되고, 상기 복수의 채널들 중의 적어도 하나의 채널은 최대 깊이 H 및 상기 최대 깊이의 절반(H/2)에서 측정된 폭 S를 포함하며 그리고 1 내지 15의 범위의 비율 W/H를 포함하며, 그리고
    상기 유리 시트는 상기 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 더 포함하며, 그리고 상기 제1 주 표면 및 상기 제2 주 표면 중의 적어도 하나는 내부에 형성된 광 추출 피쳐들(features)을 포함하며,
    상기 복수의 채널들 중의 적어도 하나의 채널은 상기 유리 시트의 굴절률보다 적어도 10 % 더 작은 굴절률을 포함하는 재료로 적어도 부분적으로 충전된 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    W/H는 2 내지 10의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  3. 청구항 2에 있어서,
    W/S는 0.1 내지 5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 추출 피쳐들은 복수의 에칭된 개별 미세구조물들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트는 60 mol% 내지 80 mol% 범위의 SiO2, 0 mol% 내지 20 mol% 범위의 Al2O3, 0 mol% 내지 15 mol% 범위의 B2O3를 포함하며, 50 ppm 미만의 Fe 농도를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트의 최대 두께 T에 대한 상기 복수의 채널들 중의 적어도 하나의 채널의 최대 깊이 H의 비(H/T)는 0.01 내지 0.9의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  7. 청구항 6에 있어서,
    H/T는 0.01 내지 0.5의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  8. 청구항 6에 있어서,
    H/T는 0.02 내지 0.1의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 주 표면은 복수의 채널들을 포함하며, 상기 복수의 채널들 중의 인접한 채널들은 0이 아닌 간격 S' 만큼 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
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  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 채널은 90°초과 내지 160°미만의 범위의 벽 각도 Θ를 포함하는 사다리꼴 단면 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 추출 피쳐들은 복수의 개별 오목 미세구조물들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 개별 오목 미세구조물들은 상기 유리 시트에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 개별 오목 미세구조물들은 복수의 에칭된 미세구조물들인 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  15. 청구항 12에 있어서,
    각각의 개별 오목 미세구조물들은 깊이 H2 및 폭 W2를 가지며, H2에 대한 W2의 비는 1 내지 150의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
  16. 청구항 12에 있어서,
    인접한 개별 오목 미세구조물들은 중심, 및 S2의 중심 대 중심 간격을 가지며, S2에 대한 W2의 비는 0.002 내지 25의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
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