KR20080101802A - 액정 디스플레이용 연장된 일루미네이터들 구성 - Google Patents

액정 디스플레이용 연장된 일루미네이터들 구성 Download PDF

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KR20080101802A
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피터 티. 아일워드
로버트 피. 보우델라이즈
퀴 홍
존 엠 팔머리
레오나드 에스. 게이츠
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롬 앤드 하스 덴마크 파이낸스 에이에스
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Abstract

반대편 TIR 표면들을 포함하는 고체 도파관은,
a) 고체 상태 광원으로부터 광을 연결하기 위한 적어도 하나의 광 입사 표면;
b) 적어도 하나의 혼합 섹션;
c) 적어도 하나의 광 방사 표면; 및
d) 하나의 TIR 표면 상 또는 TIR 표면들 사이에 위치된 원하는 광 재배향 구조체의 패턴을 포함한다.
고체 도파관, TIR 표면

Description

액정 디스플레이용 연장된 일루미네이터들 구성{ELONGATED ILLUMINATORS CONFIGURATION FOR LCD}
본 발명은 디스플레이 및 이러한 장치를 사용하는 액정 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 기술에 관한 것이다. 본 발명은 상세하게는 고체 상태 광원들을 갖는 액정 디스플레이(LCD) 백라이트에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)들이 음극선관(CRT) 모니터들에 대한 소형의, 경량의 대안을 제공하는 동안, 특히 이러한 장치들의 상대적 크기가 증가할 때, LCD 디스플레이들의 영상 품질이 아직 만족스럽지 않는 것에 대한 다수의 적용들이 존재한다. 노트북 컴퓨터 또는 큰 디스플레이들에서 사용되는 장치와 같은, 큰 LCD 패널들은 투과형이고, 이에 따라 백라이트를 요구한다. LCD 패널의 뒤에 위치된 광-제공 표면의 이러한 형태는 외부를 향해 그리고 LCD를 향해 광을 배향시킨다.
백라이팅을 위한 종래의 접근들은 도광판, 향상 필름들의 하나 이상의 형태들, 편광필름들, 반사 표면들, 및 다른 광 조절 요소들을 갖는 냉음극 형광 램프(CCFL) 광원들의 다양한 배열들을 사용한다. 측면에 설치되는 CCFL들을 사용하는 종래의 평평한 패널 백라이트 해결안들은 바람직하게는 디스플레이 크기가 증가함 에 따라, 특히 디스플레이 영역이 커짐에 따라 점점 더 작아지며, 제조 내에서 또는 열때문에 포장하기 쉬울 것이다. 예를 들어, 디지털 TV를 위해 요구될 수 있는 것과 같은 더 작은 장치들을 위해 종래에 사용된 도광판 백라이트 기술들은 저휘도 또는 루미넌스 레벨들 및 디스플레이 크기가 증가할 때 열악한 균일성에 대한 문제점들에 의해 점점 제한된다. 종종 병렬식을 일렬로 늘어선 CCFL들의 뱅크를 사용하는, LCD 디스플레이 및 다른 디스플레이를 위하여 현존하는 백라이트 장치 및 조도(illumination) 적용들은 상대적으로 비효율적이다. 또한 이러한 디스플레이 해결안들은 CCFL 및 이의 지지 필름들을 수용하기 위한 필요성 및 LC 패널 뒤의 표면들 때문에 상대적으로 두꺼울 수 있다. 이러한 장치들이 수은의 어떤 량을 포함하기 때문에, CCFL 광원 자체는 배치에 대한 환경적인 문제점들을 나타낸다. 종래의 CCFL-기초 백라이트들이 가지는 균일성 및 휘도 문제점들을 위하여 보상하기 위하여, 예를 들어, 상대적으로 고 비용 반사 편광 필름들과 같은 다수의 지지 필름들은 백라이트와 디스플레이 사이에서 편리하게 삽입되거나, 이하의 디스플레이에 배치된다. 공지된 것처럼, CCFL들의 스펙트럼형 특성들은 광원들의 다른 형태들과 비교할 때 상대적으로 열악하다.
백라이팅 적용들에서 사용된 CCFL에 대한 고유의 어려움들 및 제한들에 직면한, 연구원들은 대안적 백라이팅 접근들을 수행하기 위하여 적극적으로 일해왔다. 다수의 해결안들은 발광 다이오드들(LED)을 사용하는 것이 제시되고 있다. 비용의 계속적 감소를 갖는 LED 휘도, 색상 출력, 및 전반적인 성능의 최근 진보는 일반적으로 특히 눈에 띄는 LED들, 레이저들, 및 고체 상태 광원들을 만든다. 그러나, LED들 및 레이저들이 점광원들로서 작동하기 때문에, 유사한 해결안들은 백라이팅을 위하여 요구되는 광의 균일한 면을 제공하고 필요한 색상 균일성을 제공하기 위한 이러한 광을 재배향하고 발산시키기 위하여 요구된다.
LED들을 사용하는 백라이트 조도를 제공하기 위하여 일 접근법은 엠. 제일러, 제이. 휴트너, 엘. 폴리츠, 및 에이치. 오트에 의해 SID 2006 다이제스트 1524-1527쪽 "레이트 뉴스 페이퍼(LATE-NEWS PAPER): LED 백라이팅 해결안들을 위한 최적화 파라미터들"으로 표제된 논문에 개시된 것과 같은 어레이 배열(array arrangment)을 사용하는 것이다. 해결안의 이러한 형태를 사용하는 것은, 빨강색(R), 초록색(G), 및 파랑색(B) LED들을 사용하는 LED 클루스터(cluster)들의 어레이는 LCD 디스플레이용 백라이트로서 배치된다. 클루스터들의 두개의 형태들은 개시된다: RGGB 및 RGB. 유사하게는, 델로이 등에 의해 "듀얼 모드 액정 디스플레이를 백라이팅하기 위한 방법 및 장치"로 표제된 미국 특허 제6,789,921호는 기계 패널을 위하여 사용된 어레이 배열을 개시한다. 그러나, 기계 패널들의 몇몇 형태들 위하여 및 매우 높은-종단 모니터들 및 TV 패널들을 위한 것과 같은 특화된 사용을 제외하고, 어레이 배열들은 열악한 색상 및 휘도 균일성의 문제점들 때문에 장래성 있는 높은 부품들 의존, 고열, 및 치수적인 요구조건들이 있다고 보기 어렵다.
도광판은 광의 선을 형성하기 위하여 점광원으로부터 광을 발산시키기 위하여 채택되어왔다. 예를 들어, 카와이 등에 의해 "도광판, 도광판을 가지는 조사시키는 장치, 및 조사시키는 장치를 갖는 영상 해독 장치 및 정보 프로세싱 장치"로 표제된 미국특허 제5,499,112호는 스캐닝 장치에서 선에 대한 하나 이상의 LED들로부터 광을 재배향 시키는 것, 이것의 길이를 따라 분포된 추출 구조체들을 갖는 단일의 도광판을 사용하는 것을 개시한다. 듀나흐 등에 의해 "라이팅 패널"로 표제된 미국 특허 제5,400,224호는 백라이팅 조도를 위한 후면 위의 랜덤화된 거칠음(roughness)으로 표면 처리된 다수의 도광판을 가지는 몰딩된 패널 어셈블리를 설명한다.
다수의 해결안들은 도광판을 따라 큰 영역에 대하여 LED 광을 재분포시키기 위하여 제시되고 있다. 일 제시된 해결안은 글로벌 라이팅 기술(주), 브렉크스빌레, 큰 도광판에 대하여 단일의 LED로부터 광을 발산시키는 오에이치(OH)로부터 몰딩된 도광판 마이크로렌즈TM이다. 유사하게는, 파커에 의해 "발광 패널 어셈블리들"로 표제된 미국 출원 공개 제2003/0123246호는 광을 패널 안으로 재배향시키는 광학 "결함들"을 갖는 다수의 점광원들을 사용하는 작은 크기의 도광판을 도시한다.
해결안의 다른 형태는 우선 광을 LED, 램프, 또는 선에 따른 다른 점광원으로부터 배향시키며, 패널 위로 이러한 광을 발산시킨다. 예를 들어, 타이 등에 의해 "점-형상 광원으로부터 선형 또는 평면의 광 빔을 생산하기 위하여 광 확장 시스템"으로 표제된 미국 특허 제5,835,661호는 영역 위로 분포를 위하여 광 패널에 대한 광의 선을 배향시키는 빔-확장 광 파이프를 개시한다. 유사하게는, 카살리 등에 의해 "방향성의 측광 추출을 갖는 효율적인 일루미네이터구"로 표제된 미국 특허 출원 제2005/0231973호에 개시된 일루미네이터구(luminaire) 배열은 전시 또는 디스플레이 케이스를 위한 것과 같은, 후면을 따라 광을 재배향시키기 위하여 광 추출 구조물을 갖는 광 파이프를 사용한다. 이러한 접근법의 또 다른 예로써, 아베 등에 의해 "조도 장치"로 표제된 미국 특허 제5,857,761호는 점광원을 발광판 안으로 발산시키는 도광판을 개시한다.
또 다른 백라이팅 해결안들은 단일의 광원으로부터 광을 배향시키기 위하여 유연한 광학 파이버들을 채택하며, 이어서 LCD 패널 뒤의 방사를 위하여 광을 발산시키기 위해 취급된다. 이러한 접근법의 상이한 버전들은 예를 들어, 김 등에 의해 "광학 파이버를 사용하는 액정 디스플레이의 후면 라이팅 장치"로 표제된 미국 특허 제6,714,185호 및 케스크케에 의해 "광학 파이버 발광 장치"로 표제된 믹국 특허 제5,542,016호에서 개시된다.
위에서 열거된 예들이 증명한 것처럼, LED 백라이팅을 제공하는 목적을 배향시키는 상당한 효과가 존재한다. 그러나, 비록 다수의 제시된 해결안들이 존재할지라도, 특히, 표준의 노트북 치수들 또는 더 큰 노트북 치수들의 디스플레이 패널을 위한 백라이팅의 문제점이 직면할 때, 해결안의 각각의 형태에 대한 고유의 상당한 결점들이 존재한다. '921 델로이 등 명세서에서 제시된 2-차원 매트릭스는 저렴하게 실행하기 어렵고, 상대적으로 고비용의 어려움이 존재할 것이며, 너무 커서 다루기 어려우며, 균일성 문제점이 있기 쉬울 것이다. '112 카와이 등. 명세서에서 개시된 도광판 배열은 디스플레이 백라이팅 적용들보다 광의 균일한 선을 요구하는 적용들을 스캐닝하기 위하여 최적화된다. '224 듀나흐 등. 명세서에서 개시된 몰딩된 패널 배열은 일반적 조도를 위해 매우 잘 작동될 수도 있지만, 완전한 색상 디 스플레이 적용들을 위하여 균일성 문제점이 있기 쉬운 경향이 있을 것이다. 해결안들의 이러한 형태는 큰 크기들에서 제작하기 위해 점점 비싸지고, 열 및 기계적 응력 때문에 포장하기 쉬워진다. 더욱 상세하게는, 이러한 해결안은 만족스러운 색상 영상 조절을 제공하지 않고, 고체 상태 광원들을 사용하는 적용들에 매우 적합하지 않을 것이다. '3246 파커 출원에 개시된 것처럼 점광원 내지 패널 구성들은 비실용적이고, 큰 크기의 디스플레이들을 대한 휘도 및 색상을 위한 균일성 문제점들을 나타낸다. '661 타이 등. 명세서에서 개시된 것과 같은 도광판 내지 후면 패널 배열들은 비효율적이며, 열악한 균일성이기 쉽고, 단지 상대적으로 작은 디스플레이들에 적합하다. 취급된 광학 파이버들의 사용은 작은 크기의 포켓용 디스플레이들에 대한 이점들을 가지지만, 데스크탑 또는 큰 디스플레이 설계들을 위해서는 비실용적이고 비효율적일 것이다.
이러한 결점들 이외에, 종래의 해결안들은 일반적으로 높은 품질 색상 영상을 위하여 중요한 과제들을 설명하는 것을 못했으며, 일반적인 상업화 및 LC 디스플레이의 수납을 위해 요구된다. 색상 전 범위는 디스플레이 디자이너들에게 특별한 관심인 하나의 중요한 고려사항이다. 종래의 CCFL들은 다수의 적용들을 위해 허용가능한 색상 품질의 측정을 제공하며, NTSC 색상 전 범위의 약 70%까지 제공한다. 비록 이것은 노트북 및 컴퓨터 모니터 적용들에 허용 가능할 수도 있지만, 이것은 완전한-컬러 TV 디스플레이들을 위해 요구되는 것의 부족(short)을 감소시킨다.
CCFL 광원들과 대조적으로, 이들의 상대적으로 높은 스펙트럼의 순도 때문 에, LED들 및 다른 고체 상태 광원들은 특유하게 NTSC 색상 전 범위의 100% 이상을 제공할 수 있다. 이 확장된 색상 전 범위를 제공하기 위하여, 세개 이상의 상이한 색상의 LED들 또는 다른 고체 상태 광원들이 요구된다. LED들 및 다른 고체 광원들을 사용할 때 이러한 확장된 색상 전 범위를 지지하기 위하여, 색상 혼합(mixing)의 높은 레벨이 백라이팅 장치로부터 요구된다. 영상 디스플레이 기술 분야의 당업장에게 공지된 것처럼, 빨강색(R), 초록색(G), 및 파랑색(B) LED들과 같은 고체 상태 광원들을 사용할 때 색상 균일성의 만족스러운 레벨을 달성하는 것이 특히 과제이다. 위에서 개시된 것과 같은 커다란 영역 도광판을 채택한 종래의 백라이팅 해결안들은 대응적으로 열등한 색상 혼합을 제공할 것이다.
큰 크기의 디스플레이들을 위한 백라이팅에 대하여 다른 과제들은 저비용 어셈블리, 광 효율, 균일성, 및 소형 크기에 대한 요구를 포함한다. 더 쉽게 언급될 때, 종래의 LED 백라이팅 해결안들은 이 추가된 요구사항들을 충족시키기 위하여 요구되는 것의 부족을 감소시킨다. 따라서, 반사적인 폴라라이저에 대한 요구를 제거시키는 것이 특히 유용할 것이며, 이것은 균일성 및 휘도가 충분히 향상된 곳에서 가능할 수도 있다.
따라서, 저렴하게 제조될 수 있고, 최소의 두께를 가지며, 만족스러운 균일성 및 높은 휘도, 및 효율성의 높은 레벨들을 갖는 색상 영상 변조를 제공하는 LED 백라이트 해결안을 위한 일 요구가 존재하는 것으로 볼 수 있다.
본 발명은 반대편 TIR 표면들을 포함하는 고체 도파관에 있어서,
a) 고체 상태 광원으로부터 광을 연결하기 위한 적어도 하나의 광 입사 표면;
b) 적어도 하나의 혼합 섹션;
c) 적어도 하나의 광 방사 표면; 및
d) 하나의 TIR 표면 상 또는 TIR 표면들 사이에 위치된 원하는 광 재배향 구조체의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 도파관을 제공한다.
또한, 본 발명은 백라이트 장치 및 백라이트 장치를 채택하는 디스플레이에서 변화들을 제공한다. 또한 광을 제공하기 위한 과정이 개시된다. 다중 조도 채널들을 사용하는 백라이트를 제공하는 것이 본 발명의 특징이다.
이는 디스플레이를 위하여 백라이팅 영역을 제공하기 위하여 고체 상태 광원들을 채택하는 것이 본 발명의 이점이다. 본 발명의 장치는 확장 또는 축소하여도 난조가 생기지 않고, 특히 큰 크기의 LC 패널들에 개조할 수 있다.
도광판 또는 다른 평면 형태 패널에 대한 요구를 제거하는 것이 본 발명의 추가 이점이며, 이는 백라이트 요소들을 위하여 비용 및 치수 프로파일을 감소시키도록 돕는다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특징들, 및 이점들은 도시되고 개시된 본 발명의 예시적 실시예의 도면들을 참조할 때, 다음의 상세한 설명의 독해에 따라 당업계의 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명은 특히, 예를 들어, LCD TV, 의학 진단 디스플레이들, 영상 디스플레이들, 및 군사 디스플레이들을 위하여 사용되는 것과 같은 LC 디스플레이 패널들에 대한 디스플레이 적용들에 매우 적합한 백라이트 장치를 제공한다. 더욱이, 본 발명의 백라이트 장치는 고체 상태 라이팅이 이점인 다른 조도 적용들을 위하여 사용될 수 있다.
본 명세서에 관하여, 용어 "입체 상태 광원(soild-state light source)"은 조도 분야들에서 당업자에게 인정된 이것의 종래 의의를 가지며, 반도체 물질들로부터 형성된 발광원의 형태를 나타낸다. 고체 상태 광원들은, 예를 들어, 반도체 레이저들뿐 아니라 발광다이오드(LED)들, 유기발광다이오드(OLED)들 및 (폴리머 발광다이오드들)PLED들도 포함한다. 일반적으로 여기에서 사용된 용어 고체 상태 광원은 작은 점 형상 광원으로부터 광의 어떤 광원을 의미하지만, 발광원의 설계는 비-점 형상을 나타내기 위하여 방사되는 광이 콜리메이팅되거나 발산될 수 있다는 것일 수도 있다. 다수 개의 고체 상태 광원들의 어레이는 더 넓은 비-점 형상 광은 내의 광을 조합하기 위하여 방법으로 배열될 수 있거나 렌즈 요소들과 함께 배열될 수도 있다.
본 명세서에 대하여, 광 배향은 위쪽으로 개시된다. 따라서 백라이팅 장치는 조도 평면으로주터 위를 향하여 광을 방출한다. 이어서 용어 "아래로(below)" 및 "위로(above)"는 이러한 방향 지시(assignment)를 따른다. 디스플레이 패널은 LC 디스플레이 장치 또는 광 밸브들의 다른 어레이와 같은 전도성의 공간 광-변조 장치 이다. 일루미네이터 및 광 채널들에 대하여 여기서 사용된 선형의(linear) 또는 연장된(elongated)의 용어는 폭보다 길이가 더 길고, 일반적으로 일(길이) 방향으로 디스플레이의 길이에 접근하지만, 다른(폭) 방향으로 길지 않은 것은 아니다. 이러한 용어들은 곧을 수도 또는 뱀모양과 같이 만곡될 수도 있다. 예들은 정사각형의, 직선의, 둥근, 삼각형과 같은 다양한 단면 종단 형상들을 포함할 수도 있거나, 또는 이들은 두개 이상의 형상들의 합성 형상일 수도 있다. 일루미네이터들 또는 광 채널들의 적어도 일 표면은 추출하거나 그렇지 않으면 분산 또는 광 채널의 내부 전반사를 재배향시키기 위한 수단들을 포함한다. 이러한 수단은 균일한 광 형상을 제공하는 방법으로 수행될 수도 있다.
여기서 사용된 것처럼 연장된 일루미네이터(elongated illuminator) 및 라이트 바아(light bar)들의 용어는 동일하다. 용어 Ra는 표면의 골 높이 차이에 대한 피크 값이다. 표면 지형(topography)은 표면의 기능을 상술하는 것에서 현저한 중요성이다.
표면의 거칠기는 상이한 방법들로 측정될 수 있으며, 상이한 방법들은 세개의 기본적인 분류들로 분류된다.
ㆍ통계적인 기술어(descriptor)들은 표면 높이의 평균적인 움직임을 설명한다. 예를 들어, 평균적인 거칠기(Ra); 제곱 평균(root mean square) 거칠기 Rq; 뒤틀림(skewness)(Sk) 및 첨도(kurtosis)(K).
ㆍ극단(extreme) 값 기술어들은 고립된 사건에 의존한다. 예들은 최대 피크 높이(Rp), 최대 골 높이(Rv), 및 골 높이에 대한 최대 피크(Rmax).
ㆍ구성(texture) 기술어들은 다수의 사건에 기초한 표면의 다양성들을 개시한다. 이 기술어를 위한 예는 상관 높이이다.
이러한 기술어들 중에, Ra 값은 일반적인 공학 실험에서 채택된 일반적으로 가장 효율적인 표면 거칠기 값들의 하나이다. 이것은 표면 내의 높이 가변들의 충분히 일반적 기술을 설명한다. 기계적으로 및 광학적 측정들 모두가 존재한다. 일반적으로 매우 매끄러운 표면 피니쉬(finish)들이 논의될 때, 광학 수단은 거칠기를 측정하기 위해 사용된다. 간접성의 광이 거친 표면을 비출 때, 표면의 각 점으로부터 회전된 파장은 상호 간에 패턴을 형성하기 위해 간섭하며, 패턴은 밝고 어두운 영역들의 그레인(grain) 패턴으로서 나타낸다. 이러한 작은 반점(speckle) 영상의 공간 통계의 상태량들은 표면 특성들에 연관될 수 있다. 두개의 상이한 조도 빔들에 의해 동일한 표면으로부터 생산된 두개의 작은 반점 패턴들의 상관도는 거칠기 파라미터로서 사용될 수 있다.
어토니 도켓(Attorney Docket) 93433에 대한 미국 일련 번호의 실시예들은 여기서 참조에 의해 결합된다. 본 발명에서 유용한 연장된 일루미네이터를 갖는 고체 도파관들은 조도 평면을 따라 연장되며, 디스플레이 패널의 방향으로, 위를 향하여 광을 재배향시킨다. 디스플레이 패널 및 조사 평면은 실질적으로 평행하다. 광 채널 어레이로부터 광의 주방향은 위를 향하고 디스플레이 패널 쪽을 향한다. 영상 기술 분야에서 당업자에게 잘 알려진 것처럼, 연장된 일루미네이터들이 직각으로 배치될 수 있도록 하여, 이들은 x축의 일반적 방향으로 연장되고 y축을 따라 어떤 거리만큼 이격되도록 한다. 연속적인 설명 및 도면들에서, y축을 따른 연 장(extension)이 도시되지만, 대안적으로 직각 배열이 사용될 수 있다. 본 발명의 유용한 어떤 실시예들에서, 연장된 일루미네이터들은 25mm보다 작은 연장된 일루미네이터들 사이의 간격에 중심을 두기 위하여 중심을 갖는다.
연장된 일루미네이터 광 채널의 형태는 이것의 폭 치수(W) 및 두께 치수(T)를 훨씬 초과한 길이 치수(L)를 갖는다. 바람직하게는, 길이(L)는 폭 치수(W)의 5배수보다 크다. 바람직하게는 폭 치수(W) 및 두께 치수(T)는 단지 2의 요소만큼 상호 간에 상이하다. 일 실시예에서, 치수들(T 및 W)은 대략 동일하다. 연장된 광 채널(18) 안으로 배향되는 광이 내부 전반사(TIR)의 수단에 의해 이 도광판 구조물을 통해 전파되기 때문에, 길이(L)보다 훨씬 작은 치수들(T 및 W)을 유지하는 것은 색상 및 균일성을 향상시킨다. 이것은 TIR을 사용하기 때문에, 연장된 일루미네이터 광 채널은 고효율이며, 광 추출 요소에 의해 제공될 때 의도된 방향을 제외하고 매우 낮은 광 손실을 갖는다. 본 발명에서 유용한 다른 실시예들에서, 광 입사 표면 영역에 대한 연장된 일루미네이터들의 길이는 100/1보다 큰 비율을 갖는다.
조도 평면과 디스플레이 패널 사이의 거리가 가장 효과적으로 일정하게 유지되기 때문에, 고체 연장된 일루미네이터 광 채널들의 강직성(rigidity)은 더 균일한 광 출사를 제공하도록 돕는다. 본 명세서에 대하여, 서술 용어 "강직성(rigidity)"은 이 자체의 무게 때문에 보이지 않는 보우잉(bowing) 또는 굽힘이 나타나는 요소에 적용된다. 또한, 이러한 배열은 광 채널 어레이 안으로 연장된 광 채널들의 어셈블리를 단순화시킨다. 단면에서, 연장된 광 채널은 정사각형, 직사각형, 또는 원형일 수도 있거나, 어떤 다른 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 고체 연장된 광 채널은 LED 광원들로부터 광의 향상된 혼합을 위하여 다양하게 만곡된 측벽들을 가질 수 있다. 단면 형상 또는 치수들은 연장된 광 채널의 길이에 대하여 변경될 수 있어, 다음 예들에서 도시된 바와 같이, 연장된 광 채널이 테이퍼되도록 하거나 그렇지 않으면 이것의 단면 형상을 변경하도록 한다. 유용한 실시예들은 테이퍼와 관련되어 하나 이상의 슬로프(slope)를 가질 수도 있고, 또는 일정하게 변하는 슬로프들을 갖는 아마도 반경 내에서 하나 이상의 슬로프를 가질 수도 있다. 이러한 실시예에서, 또한 광 입사 표면에서 시작되고 짧은 거리를 위해 지속하는 혼합 섹션을 갖는 것이 유용할 수도 있다. 긴 거리가 유용한 동안, 20 내지 60mm 사이의 광 혼합 섹션은 좋은 색상 혼합을 제공하기에 충분하다는 것이 발견된다. 여기서 개시된 테이퍼들은 본 발명의 고체 도파관들의 길이를 따라 균일한 휘도를 제공하는 내에서 유용하다. 2000cd/m2 보다 큰 축상 휘도를 제공하는 도파관들을 제공하는 것이 바람직하다.
미리 언급된 바와 같이, RGB LED들을 사용할 때 색상 균일성의 높은 레벨을 달성하는 것은 상당한 과제일 수 있다. 단일의 LED는 백색광 LED와 같이 대안적으로 사용될 수도 있다. 대안적으로, 추가적 색상 LED들은 RGGB 배열들을 제공하거나 청록색(cyan), 주황색, 또는 다른 색상들을 추가시키기 위한 것과 같이, 휘도를 증가시키거나 색상 전 범위를 향상시키기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 연속적으로 더 상세히 개시되는 바와 같이, 다른 라이팅 배열들은 가능하다. 어떤 실시예들에서, 광 입사 표면 당 하나 이상의 고체 상태 광원을 가지는 것이 유용할 수도 있 다. 연장된 일루미네이터들의 긴 길이들을 위하여, 광 입사 표면 당 하나 이상의 고체 상태 광원을 가지는 것은 전력의 높은 레벨들로 상승시켜야 하지 않고도 더 많은 광을 제공하며, 위험 잠재력이 고체 상태 광원으로부터 밖으로 비친다. 또한, 하나 이상의 광원을 가지는 것은 충분한 휘도를 유지하는 동안 고체 도파관의 먼 영역들에 도달하는 충분한 광이 존재하는 것을 확신시키도록 돕는다.
본 발명의 고체 도파관과 함께 사용될 수도 있는 상이한 기능성을 갖는 다양한 필름들이 존재한다. 이들은 안료(pigment), 기포(air void)들, 또는 내부의 유리 비드들을 채택하는 부피(bulk) 형태 디퓨저일 수 있는 디퓨저를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 대안적으로, 디퓨저는 예를 들어, 투명한 고착제(binder)를 갖는 단일 또는 다중 크기의 비드들을 갖는 비딩된(beaded) 표면, 표면 형태 디퓨저일 수 있다. 또한, 프레넬 렌즈 형태 디퓨저가 사용될 수 있다. 본 발명에서 유용한 디스플레이 내의 고체 도파관 사용은 광 확산, 광 콜리메이션, 휘도 향상, 광 편광, 광 변조, 광 필터링, 광원으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 일 기능을 더 포함할 수도 있다. 이러한 기능들은 더 높은 휘도, 축외 시야뿐 아니라 완전한 축상을 제공하는 것 내에서 유용하다. 광 콜리메이션, 확산 및 산란은 시청자에게 가장 만족스러운 시청을 제공하기 위한 광을 조정하도록 돕는다.
위에서 논의된 광 매니지먼트(management) 필름은 비쿠이타TM 얇은 휘도 향상 필름들(BEF), 3M의 생산품, 세이트. 폴, 엠엔과 같은 광 향상 필름들의 다양한 형태들 또는 휘도 향상 필름들을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 또한, 반사 폴라라이저들과 같은, 폴라라이저들이 제공될 수 있다. 필름들 및 이들의 기능들은 하나 이상의 기능성을 갖는 단일의 필름 안으로 결합된다.
연장된 일루미네이터들은 어떤 다수의 구성들 안으로 분포될 수도 있다. 근접한 연장된 일루미네이터들 사이의 분리 거리는 요구된 휘도, 영역, 및 균일성과 같은 요소들에 기초하여 변경될 수 있다. 근접한 연장된 일루미네이터들은 근접할 수 있지만, 연결되지는 않는다. 일체화 브릿지는 본 발명의 도면들의 어떤 것에서 도시된 것처럼 프로파일의 부분에서 하나 이상의 연장된 일루미네이터들에 결합될 수도 있다. 이러한 일체화 브릿지들은 향상된 강성도(stiffness)를 제공하기 위하여 유용하며, 또한 연장된 일루미네이터들 사이의 향상된 휘도 균일성을 제공하도록 돕는다.
충전(fill) 요소는 상이한 파장들의 광원이 사용되는 스펙트럼의 요소들을 혼합하기 위해서 뿐 아니라, 요구된 휘도 레벨들을 달성하기 위하여 중요한 고려사항일 수 있다. 각각의 연장된 일루미네이터를 위한 충전 요소가 광 채널의 입사광 표면 연역에 대한 광 채널 안으로 광을 배향시키는 하나 이상의 광원들의 표면 영역의 비율로서 산정될 것이다. 백라이트 장치를 위한 충전 요소가 장치의 조도 평면의 표면 영역에 대한 연장된 일루미네이터들의 발광 영역들의 전부의 비율로서 산정될 것이다.
광원들
각각의 연장된 일루미네이터는 적어도 하나의 독립적인 고체 상태 광원(16) 을 갖는다. 고체 상태 광원은 이것이 광을 전하는 곳에서 독립적일 수 있다.
고체 상태 광원들(16)은 미리 언급된 것과 같이 LED들일 수 있다. LED들이 이들의 높은 휘도 및 우수한 스펙트럼의 특성들 때문에 바람직하다. 만약 좁은 파장 밴드들 내부로 발광을 배향시킨다면, 따라서 LED들은 종래의 광원들에 대하여 향상된 색상 전 범위을 제공하는 조도를 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, CCFL 광원들은 LCD 패널과 함께 사용될 때 NTSC 색상 전 범위의 약 70%를 제공한다. LED 광원들은 NTSC 범위의 100% 또는 더 크게 달성될 수 있다. 또한, LED들은 이들이 빠르게 펄스(pulse)되기 때문에 바람직하다.
연장된 일루미네이터들 및 특히 본 발명의 혼합 섹션을 갖는 고체 도파관들은 LED들을 위하여 색상 혼합의 높은 정도를 제공한다. 도광판 및 다른 종래의 해결안들과 달리, 연장된 일루미네이터들을 갖는 고체 도파관 및 상대적으로 좁은 폭 치수들을 갖는 광 채널을 형성하는 혼합 섹션들은 우수한 색상 혼합을 제공한다. 이러한 배열은 광은 혼합 섹션을 통해 전파되고 연장된 일루미네이터들 광 채널에 의해 제공된 경로 아래로 전파될 때 상당한 수의 반사들을 산출한다. TIR 활성도. 빨강색(R), 초록색(G), 및 파랑색(B) LED들은 광 채널(18)의 하나 또는 양쪽 모두의 종단들에서 LED들의 RGB 3원소로서 배치될 수있다. 하나 이상의 색상들의 일 LED 이상을 갖는 RGGB 배열은 대안적으로 초록색 광 레벨을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, R, G, 및 B LED들은 광 채널의 상이한 종단들에서 분포될 수 있어, 예를 들어 단일의 광 채널이 일 종단 상에 빨강색 및 초록색 LED를 갖고, 타 종단 상에 초록색 및 파란색 LEC를 갖도록 한다. 임의로, 백색광 LED와 같거나 다른 색상 LED인 네번째 LED는 광 채널의 일 종단 또는 양쪽 종단 모두에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 개별적인 광 채널은 단일의 색상 광원을 가질 수 있어, 예를 들어, 3개의 근접한 광 채널들은 각각 빨강색, 초록색, 및 파랑색 LED들을 갖도록 한다.
이색성의(dichroic) 필터들은 개별적 연장된 광 채널들 안으로 광을 배향시키기 위하여 사용될 수 있다.
광원들이 계속적으로 작동할 수 있어, 혼합된 RGB 또는 백색광이 디스플레이 평면에 제공되도록 한다. 대안적으로, 연속적인 색상의 백라이팅 장치들이 가능하다. 일 실시예에서, R, G, 및 B는 연속적으로 대응하는 광원들(16)을 기동시킴에 의하여 백라이팅 장치로부터 빠르게 순환된다. 대안적으로, 선형 스캔은 R, G, 및 B 또는 백라이트 장치의 표면을 가로질러 스크롤 순서에서 제공되는 다른 색상들과 함께 제공될 수 있다. 이어서 디스플레이 평면은 동일한 순서를 갖는 픽셀들의 대응하는 열들 또는 행들을 기동할 수 있고, 연속적인 변조된 색상을 제공한다. 이러한 배열은 예를 들어, LC 디스플레이와 함께, 색상 필터 어레이에 대한 요구를 미연에 방지할 것이다. 청록색, 자홍색(magenta), 및 노란색과 같은 혼합된 색상들은 대안적으로 광원들의 정기의 활성화(activation)를 사용하는 것에 제공될 수 있다.
레이저 광원들은 대안적으로 본 발명의 연장된 일루미네이터와 함께 사용될 수 있다. 이들의 상대적 스펙트럼의 순도 및 빠른 응답 시간들은 디스플레이 적용들의 어떤 타입들을 위하여 레이저들을 유인적인 대안들로 만든다. 높은 휘도 및 레이저들의 높은 광학 전력 레벨들은 단일의 광원들이 다중의 연장된 일루미네이터 들 광 채널들을 비추도록 한다.
연장된 일루미네이터와 함께 사용될 수 있는 대안적인 광원들은 유기발광다이오드들(OLED) 및 (폴리머 발광다이오드들)PLED를 포함할 수도 있다.
광 채널들
연장된 일루미네이터들 광 채널들은 라이메이팅된 안전 유리와 같은 유리의 당야한 형태를 포함하는 매우 투명한 물질들로부터 형성된다. 사용될 수 있는 플라스틱들은 PMMA, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리슐폰, 폴리에핀, 사이클릭-올레핀 및 이들의 혼성 중합체(copolymer)를 포함한다. 광 채널들은 향상된 온도 및 광 안정성을 위하여 첨가제(additive)를 가질 수 있다. 물질들의 광학 전달은 약 90%를 초과해야만 한다. 의도적으로 취급되는 곳을 제외하고, 광 채널의 표면들은 광학 피니쉬를 가져야만 한다. 높은 굴절률(n)은 이것의 바람직한 도광 상태량들을 위해 바람직하다.
제조에서, 연장된 일루미네이터 광 채널들은 주조, 프로파일 압출 성형되거나 몰딩된다. 가열 및 마멸됨에 의한 것처럼, 물질들의 추가 조절은 향상된 광학 성능을 달성하기 위하여 바람직할 수 있다. 또한 고체 도파관 및 매끄러움의 높은 정도를 갖는 연장된 일루미네이터들을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 거칠기의 50nm Ra 보다 작은 TIR 표면을 갖는 것은 광이 거친 표면을 때릴 때 산란하기 때문에 광 누출을 최소화시키도록 돕는다. 거친 표면들은 광의 TIR을 분산시키고 이것의 각도를 변경시킬 것이어서, 이것은 원하지 않은 점에서 연장된 일루미네이터를 나갈 수 있다. 이것은 연장된 일루미네이터들의 전반적인 유효성을 감소시킬 수 있다.
강성도 또는 강직성의 높은 정도가 큰 후면 장치를 위한 모듈 요소로서 광 채널을 제공하기 위하여 바람직하다. 높은 강성도는 간단한 핸들링(handling) 및 광 파이프 어레이의 어셈블리의 용이함을 위하여 허용한다. 10mN 이상의 강성도가 바람직하다. 클립, 홀다, 또는 다른 지지체는 더 긴 길이의 광 채널들을 위하여 휘거나 굽는 것을 방지하도록 돕기 위하여 사용될 수 있다. 광 채널들은 굽힘을 억제시키기 위해 충분한 폭(W) 치수를 가져야만 한다. 만약 필요하다면, 추가의 지지 구조물들은 비스듬하게 굽는 것을 방지하기 위하여 사용될 수 있다.
연장된 일루미네이터들 광 채널은 본 발명 적용 내에 도시된 실시예에서 어떤 거리만큼 광원으로부터 분리될 수도 있다. 그러나, 또한 광원을 연장된 광 채널 내부로 끼워 넣은 것이 가능하다.
광 추출 구조체들
본 명세서에서 도면들에 도시된 광 추출 요소 및/또는 광 재배향 구조체들에 대한 다수의 실시예들이 존재한다. 연장된 일루미네이터의 광 재배향 구조체들의 기본적 기능은 광을 배향시키는 것이고, 이는 그렇지 않으면 TIR에 의해 전달되며, 이에 의해 광이 회전되서 연장된 광 채널의 시선측으로부터 발광되도록 한다. 이것은 다수의 방법으로 수행되며, 이하를 포함한다:
(ⅰ) 발광 표면을 형성하기 위한 광 채널의 표면 처리. 표면 처리의 형태들 은 연장된 광 채널의 에지를 따라, 디스플레이에 직면하는 표면을 따라 광 재배향 구조물들을 형성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 일 접근법은 길이 방향(L)을 따라 프리즘 구조물들의 어레이를 형성하는 것이다. 사용된 미세구조물들은 프리즘들, 피라미드들, 반구들, 또는 TIR를 방해하기 위한 다른 잘 정의된 형상들의 어레이일 수 있다. 주로 바닥 또는 어떤 실시예에서 개별적 요소들 처럼 형성된 측면 구조물들이 존재하거나, 열들로 정렬된다. 미세구조물들은 몰딩될 수 있거나, 그렇지 않으면 광원으로부터 거리의 함수로서, 변하는 형상들 및 크기들에 의해 형성될 것이다. 추가적으로 광 추출 구조체들은 본 발명의 실시예에서 사용될 수도 있다. 광 추출 구조체들은 일반적으로 연장된 일루미네이터들의 시선측 상에 위치된다. 이러한 접근의 일 예는 미리 인용된, 타이 등에 의한 미국 특허 제5,506,929호에서 주어진다. 또한 연장된 광 채널(18)의 표면은 광 추출 요소(20)를 제공하기 위하여 거칠거나 마멸될 수 있다. 엠보싱 또는 압력은 광 추출 구조체들을 형성하기 위하여 사용될 수 있다.
(ⅱ) 광 추출 필름 요소의 적용. 이러한 목적을 위한 일 가능한 필름은 여기서 참조에 의해 결합된, 리 등에 의해 "광 콘센트레이터(concentrator)의 선형 배열을 사용하는 휘도 향상 필름"으로 표제된 미국 특허 출원 제20050270798호에서 지시된 것과 마찬가지로 개시된다. 광 추출 필름의 스트립(strip)들은 예를 들어, 접착제를 사용하는 연장된 광 채널(18)의 표면에 적용될 수 있다. 사용된 접착제들은 압력 또는 열에 민감할 수 있고, 자외선 또는 전자 빔 복사를 사용하여 경화가능할 수 있다. 에폭시들과 같이 화학적으로 교차 결합하는 물질들이 대안적으로 사 용될 수 있다. 넓은 온도 범위(-40 내지 85°C)를 견딜 수 있는 접착제들이 종종 LCD 디스플레이 적용들을 위하여 요구된다. 더 높은 온도 범위(60-85°C) 및 더 높은 상대 습도(95%@65°C)를 견딜 수 있는 접착제가 바람직할 것이다. 광학 전달의 높은 정도가 바람직할 것이다. 첨가제들이 접착제의 굴절률을 수정하기 위하여 사용될 수 있다. 미세-팁 디스펜서(dispenser) 또는 속건성 접착제(hot melt) 아교 디스펜서는 필름 요소의 세그멘트들을 광 채널(18)의 측벽(디스플레이 패널 또는 시선측을 향해 배향된 발광면)에 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 제조에서, 광 채널들(18)은 나란히 위치될 수 있고, 이어서 일 표면에 고정된 필름을 가지며,이어서, 트림(trim)되고 분리되며, 또는 고정된 필름과 함께 포장되고 사용된다. 어떤 끈끈하게 고정된 물질이 신중히 선택되어야만, 이것은 높은 온도 조건 하에서 굽힘력을 제공하지 않도록 한다.
임의로, 연장된 일루미네이터의 발광 표면은 이위에 광 추출 구조물들을 형성하기 위하여 특징을 이룰 수 있다. 광 채널의 일부는 롤러를 사용하거나 그렇지 않으면 광 재배향 미세구조물들을 형성하기 위해 취급되는 것과 같이 몰딩될 수 있다. 만약 연장된 일루미네이터가 삽입 몰딩된다면, 표면 광 추출 구조물들(이들의 음극 형상)은 몰드의 부품으로서 형성될 수도 있다. 이어서, 폴리머가 삽입되고 냉각될때, 광 추출 구조물들은 연장된 일루미네이터의 일체화 부품이 된다.
(ⅱ) 프린트된 도트. 이것의 발광 표면에 대향하는 광 채널의 기초 일부를 따라 프린트된 반사 도트들의 패턴은 광 채널로부터 외부를 향해 광을 재배향시킬 수 있다. 프린팅된 도트들은 가변 밀도 및 크기일 수 있으며, 더 균일한 광 출사를 제공하는데 도움을 줄 수 있다. 이러한 형태의 접근법을 사용하는 광 추출 기술들의 예들은 미리 인용된, 아베 등에 의한 미국 특허 제5,857,761호에 개시된 것을 포함한다.
(ⅲ) 연장된 광 채널의 형상화. 광 채널은 테이퍼된 프로파일과 함께 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 광 채널은 테이퍼되고, 디스플레이 평면의 완전한 폭으로 확장된다.
(ⅳ) 체적-산란. 다른 선택으로서, 미크론 크기의 입자들이 굴절률 부정합(mismatch) 때문에 산란을 생성시키는 광 채널(18) 안으로 분산될 수 있다.
(ⅴ) 내부 거울들. 왕 등에 의해 "모듈, 색상 디스플레이를 위한 고 강도 파이버 광학 백라이트"로 표제된 미국 특허 제6,104,371호에서 개시된 것처럼, TIR은 도광판 내부에서 형성된 반사 구조물들에 의해 방해될 수 있다.
위의 (ⅰ) 내지 (ⅴ)에서 열거된 표면 처리들의 이러한 형태들의 조합들은 또한 사용될 수 있다. 광 추출 구조체들은 개별적 요소들일 수 있다. 광 채널의 길이를 따라 균일한 발광을 제공하기 위하여, 연결된 영역의 크기 및 밀도는 고체 상태 광원으로부터 광 채널을 따른 거리의 함수로서 변경될 수도 있다. 예를 들어, 광 채널의 각 종단에서 LED광원들이 존재하는, 광 추출 구조체들이 종단들을 향해서 보다 중심 근처에 더 높은 밀도와 함께 분포될 수 있다. 대안적으로, 광 재배향 요소들의 분포 밀도는 실질적으로 일 방향으로 연속될 것이다.
광 재배향은 하나 이상의 표면 상에 제공될 수도 있다. LCD 및 출사 표면으로부터 먼, 광 채널의 대향면은 일반적으로 광 누설을 방지하기 위하여 매끄러운 표면을 제공하지만, 대안적으로 광 추출량을 향상시키기 위하여 구조되고, 표면 처리되고, 거칠어질 수도 있다.
광 재배향 요소들은 디스플레이 패널(24) 또는 다른 광 출사면에 직면한 연장된 광 채널로 몰딩, 엠보싱, 가압, 접착, 프린팅, 또는 라이네이팅될 수도 있다.
모니터링 색상 시프트
LED들 또는 고체 상태 광원들의 다른 형태들이 갖는 공지된 문제점은 스펙트럼의 안정성 및 정확성에 관한 것이며, 이는 색상 시프팅의 어떤 양을 야기시킬 수 있다. 임의적 색상 센서는 하나 이상의 연장된 일루미네이터들의 요소로서 제공될 수 있다. 색상 센서는 LED들 또는 광원들의 다른 형태들 사이의 노화(aging), 가열, 또는 제조 차이 때문에 존재할 수 있는 것과 같은 색상 시프트들을 위하여 보상하는 제어 회로 내에서 사용될 수 있다. 임의로, 특정한 광 파이프 근처의 픽셀들을 위하여 영상 데이터는 검출된 색상 시프트들을 위해 보상하기 위해 조정될 수 있다.
시스템 고려사항
현재 이용할 수 있는 어떤 다수의 장치들을 사용하여, 본 발명의 연장된 일루미네이터가 2000-6000 니트들 사이 또는 더 높은 곳에서, 조도의 높은 레벨을 제공할 수 있다. 높은 에너지 레벨들에서, 열 강화(buildup)는 어떤 적용들에서 LED들이 갖는 문제점일 수 있다. 백라이트 장치는 하나 이상의 열 흡수원들, 냉각 팬 들, 또는 작동 동안 초과 열을 방산시키도록 돕기 위한 다른 매케니즘들을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 열-방산 요소들은 디스플레이 장치의 외면의 에지들을 따라, 본 발명의 장치 및 방법들을 사용할 때 LCD 패널로부터 멀리 위치될 수 있다.
본 발명에서 바람직한 실시예들은 반대편 TIR 표면들을 포함하는 고체 도파관에 있어서,
고체 상태 광원으로부터 광을 연결하기 위한 적어도 하나의 광 입사 표면;
적어도 하나의 혼합 섹션;
적어도 하나의 광 방사 표면; 및
하나의 TIR 표면 상 또는 TIR 표면들 사이에 위치된 원하는 광 재배향 구조체의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 도파관을 포함한다.
혼합 섹션을 갖는 이러한 실시예는 매우 균일한 광 혼합을 제공하며, 도파관 및 상세하게는 연장된 일루미네이터들을 갖는 것 안으로 연결된 광의 량을 최대화시키는 것을 돕는다. 광 재배향 구조체들은 연장된 일루미네이터들의 길이를 따라서 균일한 휘도를 제공하기 위하여 제어된 방법으로 광을 재배향시키는 것을 돕는다. 다른 실시예들은 고체 도파관의 전체 조도 평면을 가로질러 균일한 광을 제공하기 위하여 방법 내에 배열된 연장된 일루미네이터의 어레이를 제공한다. 더욱이 도파관들은 적어도 두개의 대향 TIR 표면을 가지며, 가장 바람직한 실시예들은 적어도 두개의 다른 TIR 표면을 가진다. 일반적으로 다수의 연장된 일루미네이터들은 실질적으로 3-차원 평면에서 TIR에 대한 광을 허용하는 정사각형 내지 직사각형의 프로파일을 가진다. 다른 실시예들은 둥글거나 다소 타원형의 단면 프로파일들을 가질 수도 있다는 것을 유념해야만 한다. 이러한 실시예에서, 연속적 TIR 프로파일이 될 것이지만 어떤 점에서 일루미네이터의 길이에 따라 광을 전파하도록 도울 것인 대향 TIR 표면이 존재한다. 이들은 제어되지 않은 방법으로 광의 TIR을 분산시킬 수 있는 형상 코너들을 갖지 않기 때문에 이러한 프로파일들이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 연장된 일루미네이터들의 일체화 부품인 광 혼합 섹션이 존재한다. 일반적으로 혼합 섹션은 광 입사 표면에서 시작하며, 일루미네이터 길이의 전부 또는 일부로 연장될 수도 있다. 가장 바람직한 실시예에서, 광 혼합 섹션들은 단지 몇 mm로 연장될 수도 있으며, 연장된 일루미네이터의 균형은 본 명세서 내의 다양한 도면들에 의해 도시된 것처럼 이것의 프로파일 내에서 변경될 수도 있다. 혼합 섹션 내부에서, 주기능은 상이한 색상 온도들의 몇몇 광원들로부터 광을 혼합하는 것이어서, 혼합 섹션이 광 배향 구조체들에서 실질적으로 제한이 없도록 시키는 것이 바람직하다. 이것은 순수한 백색광이 고체 도파관 및 연장된 일루미네이터들에 대한 균일한 색상 온도를 제공하기 위한 방법으로 혼합된 모든 파장을 가진다는 것을 확신하도록 돕는다.
LED들의 광 출사는 강하게 반구상(hemispheric)인 경향이 있으며, 이는 넓은 범위의 각도들에서 광을 투사시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 광 입사 표면에 대한 다양한 형상들을 가질 수도 있다. 광 입사 표면은 평평한, 테이퍼된, 볼록, 오목, 인텐팅된, 다중-표면화된, 부분적으로 반사, TIR 조정으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 형상을 포함할 수도 있다. 이러한 형상들은 휘도의 높은 레벨을 제공하기 위하여, 가능한 많은 광을 획득하고, 광을 도파관 및 일루미 네이터들 안으로 배향시키므로 유용하다. 더욱이, 광 입사 표면의 설계 및 어떤 경우들에서 광원 및 광 입사 표면을 둘러싸는 영역은 인덴트들을 가질 수도 있고, 고체 도광판 내부의 임계의 TIR 각도에 대한 광을 조정하는 수단을 더 포함한다. 더욱이, 임계의 TIR 각도에 대한 광을 조정하는 수단은 반사기, 스캐터(scatter), 프리즘으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함한다.
본 발명의 고체 도파관 및 연장된 일루미네이터들은 프리즘들, 도트들, 반사기들, 변하는 슬로프로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 광 재배향 구조체들의 원하는 패턴을 가질 수도 있다.
본 발명의 연장된 일루미네이터들을 갖는 다른 고체 도파관은 연장된 일루미네이터들의 중심 또는 대향 종단에 대한 혼합 섹션들로부터의 슬로프에서 변경하는 테이퍼된 일루미네이터들을 가질 수도 있다.
변하는 슬로프는 적어도 하나의 혼합 섹션의 도광면에서 시작하는 적어도 하나의 테이퍼를 포함할 수도 있다.
다른 실시예들에서, 테이퍼는 중심, 적어도 하나의 발광 섹션의 대향면, 도광판의 대향 종단, 반사기로 구성된 그룹으로부터 선택된 그룹 중의 적어도 하나에서 종결된다.
바람직한 다른 실시예들에서, 테이퍼를 갖는 고체 도파관은 반경을 포함한다. 피상적이고 연속적 방법으로 슬로프를 변경시킴에 의해, 연장된 일루미네이터의 길이에 따라 제공된 광은 매우 균일한 방법으로 재배향된다. 또한 이것은 좋은 휘도를 확신시키도록 돕는다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예들에서, 고체 도파관은 적어도 두개의 상이한 슬로프들을 갖는 테이퍼들을 가질 수도 있다. 이러한 실시예들은 광의 균일한 광 전파를 제공하도록 돕는다. 테이퍼는 추가로 설계될 수 있고, 균일한 광 조도 및 디스플레이의 만족스러운 시청을 제공하기 위한 광 재배향 구조체들의 설계와 조화될 수도 있다.
본 발명의 고체 도파관은 적어도 하나의 연장된 일루미네이터들을 연결하는 브릿지를 더 포함할 수도 있다. 브릿지는 연장된 일루미네이터들의 휨을 최소화시키기 위한 증가된 세기를 제공하기 위해서 뿐 아니라 상호 간에 대하여 고정된 위치에서 연장된 일루미네이터들을 수용하므로 유용하다. 브릿지는 연장된 일루미네이터들에 적용될 수도 있거나, 이는 도파관의 일체화 부품으로서 형성될 수도 있다. 브릿지가 디스플레이의 시선측 상에 존재할 때, 브릿지는 일루미네이터들로부터 고정된 거리에서 다른 필름들을 수용함에 유용한 얇고 평평한 표면일 수도 있다. 어떤 실시예들에서, 브릿지는 이에 대한 다른 필름들을 접착하기 위하여 사용될 수도 있다. 또한 평평한 표면은 도파관 및 디스플레이에 대한 추가적인 기능성을 증가시키기 위하여 추가로 직조될 수도 있거나 특징될 수도 있다.
본 발명에서의 유용한 고체 도파관(waveguide)의 다른 실시예들에서 공기를 갖는 적어도 하나의 영역이 있다. 이러한 도파관들은 원하는 형상을 획득하기 위하여 몰딩되거나(mold) 기계가공된(machined) 데 배향하기 위하여 형성될 수 있다.
본 발명의 고체 도파관은 정사각형, 직사각형, 삼각형, 원형으로 구성하는 그룹으로부터 선택된 종단면 프로파일을 갖는 적어도 하나의 연장된 일루미네이 터(illuminator)를 더 포함할 수 있다.
다른 실시들예에서 본 발명의 고체 도파관은 상기 적어도 하나의 광 방사 표면을 향하여 광을 옆으로(sideways) 퍼지게 하기 위한 영역을 더 포함하는 적어도 하나의 연장된 일루미네이터를 더 포함할 수 있다. 이러한 실시예들은 연장된 일루미네이터들 사이에 균일한 광을 제공하는 데에 유용하다.
본 발명의 고체 도파관은 시선측인 적어도 하나의 광 방사 표면을 가질 수 있다. 두 개 이상의 시선 표면을 갖는 것은 일반적인 조명 적용들에서 유용할 수 있다.
본 발명의 고체 도파관은 또한 상기 광 방사 표면을 향하여 실질적으로 광을 재배향하는 수단을 포함하는 연장된 일루미네이터들 사이의 영역을 더 포함할 수 있다. 이러한 실시예들은 본 발명의 도면들에서 도시된다. 영역은 연장된 일루미네이터들 사이에서 균일한 조사를 제공하는 것을 돕기 위하여 거칠게 되고(roughened), 만곡되거나(curved) 구조화될(structured) 수 있다. 이를 더 양호하게 달성하기 위하여 연장된 일루미네이터가 측 광 방사를 위한 수단을 포함하는 점에서 고체 도파관을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
다른 실시예에서 본 발명의 고체 도파관은 상기 적어도 하나의 연장된 일루미네이터가 광학 섬유라는 점에서 연장된 일루미네이터들로써 광학 섬유를 가질 수 있다. 이러한 섬유는 제어된 광 누설의 영역들을 더 포함할 수 있다. 이러한 제어된 누설은 일루미네이터의 길이를 따르는 더 높은 휘도를 제공하는 데에 유용하고 균일한 조사를 제공하는 것을 돕기 위하여 그것을 원하는 위치에서 추출하기 위한 수단을 갖는다.
다른 실시예에서 TIR 클래딩(cladding)을 더 제공하는 연장된 일루미네이터를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. TIR 클래딩은 코어의 물질보다 상이한 굴절률을 갖는 물질이다. 이러한 클래딩은 광을 연장된 일루미네이터들을 갖는 긴 거리로 전달하는 데에 유용하다.
본 발명의 다른 실시예에서 고체는 도광의 시선 영역의 바깥쪽에서 실질적으로 적어도 하나의 광 혼합 섹션(section)을 포함한다. 본 실시예에서 고체 상태 광원으로부터의 광은 고체 도파관에서 균일한 색상 온도 백색광(color temperature white light)를 제공하기 위하여 혼합될 수 있다. 외부 광 혼합 섹션을 제공함으로써, 종래의 도광판은 잘 혼합되고 균일한 색상 온도 백색광을 제공할 수 있다.
본 발명의 고체 도파관은 또한 디스플레이의 일부일 수 있다. 디스플레이는 광 확산, 광 콜리메이팅, 휘도 향상, 광 편광, 광 변조(modulating), 광 필터링(filtering), 광원으로 구성하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 기능을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 광원 및 특히 고체 상태 광원을 더 포함한다. 본 발명에서 유용한 도파관들은 PMMA 뿐만 아니라, 폴리 카보네이트, 폴리술폰, UV 경화된 모노머들(UV cured monomers)과 같은 다양한 물질들로부터 제작될 수 있다. PMMA는 높은 레벨의 전달을 갖고 연장된 일루미네이터들 뿐만 아니라 고체 도파관을 형성하기 위하여 다양한 수단들에 진행될 수 있기 때문에 바람직하다. 추가적인 PMMA는 높은 레벨의 강성도(stiffness)를 갖고 연장된 일루미네이터들 이내에서 스캐터링 하는 (scattering) 것을 최소화하고 이에 대하여 광이 광 방사 측을 향하여 재배향될 때 뿐만 아니라 그것의 길이를 따르는 광의 전달을 최대화하기 위하여 직접적으로 형성되거나 광학적으로 폴리싱된(polished) 수 있다. 본 발명의 고체 도파관은 25㎚보다 더 작은 표면 거칠기(Ra)를 가질 수 있다. 연장된 일루미네이터들의 원하는 지점에서 제어된 누설을 제공하는 것이 바람직한 몇몇 실시예들에서 표면은 25㎚보다 더 큰 거칠기로 제공될 수 있다. 거칠기는 또한 특별한 효과를 위한 특정한 위치로 광을 재배향하기 위한 패턴에서 제공될 수도 있다. 표면 거칠기 Ra는 프레임 폴리싱(polishing), 광학 폴리싱 혼합물들로써 알려진 액체 그리트(grit)의 조합에 의하거나 꽤 매끄러운 표면에 대하여 그것을 주조 성형하거나(casting) 압출성형함(extruding)으로써 획득되어질 수 있다(상기의 조합이 사용될 수 있다). 원하는 매끄러움을 획득하기 위한 다른 수단은 그것이 유동하고 필름 및 표면이 균일하지 않는 것을 허용하면서 폴리머로 표면을 플루드 코팅(flood coat)하기 위한 것일 수 있다. 이러한 경우에서 PMMA 및 폴리머의 굴절률을 일치시키는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 고체 도파관들은 그것의 길이를 따르는 10%보다 적은 휘도 균일성을 제공하기 위하여 디자인될 수 있다. 일부에서 이는 그것들의 높이, 밀도, 크기, 위치, 포함각 또는 거칠기에 의하여 광 재배향 구조체들의 디자인을 제어함으로써 달성될 수 있다. 연장된 일루미네이터의 기초 디자인은 또한 연장된 일루미네이터들 및 고체 도파관의 광 입사 표면으로 연결하는 광의 우수성을 제공할 뿐만 아니라, 그것들의 단면 프로파일에서 변경될 수 있다. 목적은 가능한 한 연장된 일루미 네이터를 들어가는 가장 높은 레벨의 광을 제공하는 것이다. 본 발명에서 조성할 수 있는 디자인의 몇몇은 본 발명의 도면들에서 도시된다. 표면 입사 측은 광의 4%의 손실을 가질 수 있는 표면 반사를 최소화하기 위하여 반 굴절 코팅 또는 반사로 더 코팅될 수 있다는 것이 또한 주목되어야 한다. 고체 상태 광원으로부터 광 출사의 100%를 획득(capture)하는 것이 바람직하다. 다른 수단은 공기보다 다른 물질 안에서 광 출사 측을 탑재함으로서 직접적으로 광원을 광학적으로 연결하기 위한 것일 수 있다. 이러한 물질들은 PMMA의 용매 버전(solvent version) 뿐만 아니라 접착제 기초로 된 고온 실리콘, UV 경화된 모노머들 및 올리기머들(oligimers)을 포함하나 한정되지 않는다. 우려되는 것은 LED의 열을 갖는 것이기에, 그래서 본 발명의 다른 실시예들은 팬(fan)으로부터 광원에 직접적으로 부착된 냉각 공기, 금속 핀들(fins)과 같은 광원으로 열 싱크(heat sink)를 더 포함하거나, 빌딩 업(building up)으로부터 온도를 간직하는 것을 돕기 위하여 고갈시킬 수 있다. 비록 도면들에서 도시되지 않더라도, LED 커플(LED couple)은 고체 도파관 아래에 위치되고 허위(false) 바닥 반사 판(pan)에 의해 분리된다. 광 커플(light couple)은 당업계에서 알려진 다른 도파관 또는 일련의 거울들에 의해 연결될 수 있다.
연장된 일루미네이터를 갖는 것의 고체 도파관은 100/1보다 더 큰 상기 적어도 하나의 입사 표면 영역 비율에 대한 길이를 가질 수 있다. 이러한 형상은 양호한 광의 TIR하는 것(TIRing)과 광 손실을 최소화하는 것을 제공하기 위하여 돕는다.
본 발명의 고체 도파관은 길이에서 20㎜ 내지 60㎜이고 연장된 일루미네이터 들의 광입사 입구(entry) 또흔 입구들에 실질적으로 인접한 색상 혼합 섹션을 가질 수 있다. 이는 균일한 색상 온도를 달성하는 것을 돕기 위하여 바람직하다. 이는 디자인과 연결되고, 광 재배향 구조체들은 2000㏅/㎡보다 더 큰 축-상 휘도를 제공하는 본 발명의 고체 도파관을 제공하는 데에 모두 유용하다. 더욱이 상기 적어도 하나이 광 방사 표면에 실질적으로 법선으로 재배향된 고체 상태 광원으로부터 광을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 방법에서 다른 필름들은 뛰어난 축-외 휘도를 제공하는 것뿐만 아니라 축상 휘도 상의 높은 레벨을 제공하기 위하여 광을 배향하는 데에 사용될 수 있다. 요구는 10%보다 작은 휘도 균일성에 의해 디스플레이 형태 및 연장된 일루미네이터들의 길이에 따르는 휘도 균일성이다.
실시예1
도 1은 시선측(13) 및 비시선측(14)(시선측에 반대편 측), 비시선측 상에 바닥 프리즘형 구조물을 갖는 연장된 일루미네이터 11의 측면도이다. 광 바아(light bar)는 또한 적어도 하나의 광 입사 종단부들 15 및 적어도 하나의 고체 상태 광원(16)을 갖는다. 프리즘형 구조물 12는 양을 제어하기 위한 변경할 수 있는 각의 일정한 각과 광의 상대적인 방향 중 어느 하나의 포함 각이 있는 구조체들을 가질 수 있다. 더욱이 프리즘형 구조물은 광 입사 측으로부터 거리의 함수로써 구조체 밀도(형상, 크기 및 각)에서 변경할 수 있다. 두 개의 광 입사 측을 가지는 것으로써 설명된 반면에, 그것이 반대편 측 상의 광학 리플렉터를 갖는 단지 하나를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들은 시선측(13) 뿐만 아니라 비시선측(14) 중 어 느 하나 상에서 다른 광 제어 요소들을 더 포함할 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 기능의 양상은 확산 및 정반사 모두의 반사, 콜리메이팅, 퍼짐, 방향 변경 및 편광(흡수, 반사, 원형, 타원 및 다른 수단들)을 포함하는 광 형성(shaping), 광 추출, 광학 커플링, 광 변조 및 광 필터링을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 이들 및 다른 기능들은 어떠한 순서 또는 조합(들)에서 부착되거나 부착되지 않는, 연장된 일루미네이터로 일체화될 수 있다. 광 입사 종단은 비반사 기능을 더 포함할 수 있다. 연장된 일루미네이터는 또한 그것의 의도되지 않는 어떠한 광 추출을 최소화하기 위한 지점으로 폴리싱되거나 피니싱된(finished) 종단들 및 측들을 가질 수 있다. 광 바아 및 프리즘형 구조체들은 또한 색상 혼합 및 조사의 균일성을 제공하기 위하여 그것들의 밀도 및 치수들 및 형상에서 변경될 수도 있다.
실시예 2
도 2는 이전의 도면의 뒤따른 변경이다. 도 2a는 시선측(13) 및 비시선측(14)를 갖는 연장된 일루미네이터이다. 추출 구조체들 사이에서의 그것들의 피치(pitch)에서 연속적이고 그것들의 크기 및/또는 밀도(상대적인 도트(dot) 영역 대 비 도트 영역)에서 변경하는 비시선측상의 표면 패턴(예를 들어, 도트들 Ehms 다른 형상)인 시선측 표면 추출 구조체(22)이다. 도트 패턴은 인쇄되거나 그렇지 않으면 표면 상에 놓여지거나 형성될 수 있다. 비시선측은 고체 상태 광원(16)으로부터의 함수로써 그것의 상대적인 크기, 밀도 및 반사에서 변경될 수 있다. 균일한 광 추출을 제공하기 위하여, 비시선측 도트들의 밀도는 연장된 일루미네이터의 중 앙을 향하여 증가한다. 이 및 다른 실시예들은 시선측을 가짐으로써 설명되는 반면에, 많은 디스플레이 적용들에서, 광 바아의 직접적인 시선을 허용하지 않는 하나 이상의 물체들, 간섭 레이어들(intervening layers), 필름들 또는 다른 구조체들일 수 있음에 따라 광 바아의 이런 측은 직접적으로 관찰되지 않을 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 시선측은 광이 주로 관찰자를 향하여 배향되거나 그렇지 않으면 주로 조사되는 측이다.
도 2b는 또한 시선측(13) 상의 변경가능한 밀도 표면 추출 구조체(21) 및 시선측의 반대편 측 상의 도트 패턴(23)이 인쇄된 변경가능한 밀도를 갖는 연장된 일루미네이터이다. 인쇄된 도트 패턴은 밀도, 크기, 형상 및 반사율에서 변경될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 일반적으로 추출기들(extractors) 또는 인쇄된 도트들 중 어느 하나의 밀도는 더 높은 밀도를 가질 중앙 대 광 입사 종단(15) 근처에 더 낮을 것이다. 도트들 및/또는 추출기들의 패턴은 균일한 광 혼합 및 조사를 제공하기 위하여 조정된다. 밀도는 광원(16)으로부터 이동하는 광을 더 연장된 일루미네이터의 길이에 따라 증가할 것이다.
실시예 3a 및 3b
도 3a는 일체화 연장된 일루미네이터 패턴(integral elongated illuminator pattern)이 도광판으로부터 물질의 부분들을 제거함으로써 형성된 본 발명의 다른 실시예들이다. 일체화 연장된 일루미네이터는 또한 몰딩될(mold) 수 있다. 교차된 패턴은 연장된 일루미네이터형 세그먼트들(segments) 사이에서 광 이동을 위한 추 가적인 경로 뿐만 아니라 연장된 일루미네이터들로 추가적인 강성도(stiffness)를 제공한다. 본 실시예에 대한 평면도 및 사시도 모두는 도 3a에 도시된다. 고체 연장된 일루미네이터 섹션(34) 이내의 광원으로부터의 광의 TIR(총 내부 반사)에서 촉진하는 낮은 굴절률의 영역을 형성하는 공기 갭(gap)(32) 및 고체 상태 광원(16)이 있다. 이 연장된 일루미네이터는 또한 광원이 하나의 종단으로부터 제공된 본 실시예들에서 광원의 반대편 종단 상에 리플렉터를 가질 수도 있다. 이러한 배열은 시선측을 향하는 추출을 위한 연장된 일루미네이터로의 광의 순환들(returns)을 위하여 제공한다. 비록 설명되지 않더라도, 이들 및 다른 유사한 실시예들은 시선측 추출 구조체들 및/또는 비시선측 반사 구조체들, 예를 들어 프리즘형 구조체들, 인쇄된 도트, 반사 표면을 가질 수 있다. 도 3b는 일체화 고체 경로(34)와 연결하는 광 바아의 다른 변경이다.
실시예 3c 및 3d
도 3c는 스태거링되고(staggered) 연속적인 광 바아(38)의 반대편 종단들 상에 부착된 광학 리플렉터(33) 및 광원(16)을 제외하고, 도 3a와 유사한 광 바아의 평면도이다. 내부 공기 갭 세그먼트들(32)는 들어오는 광의 TIR을 제공하는 것을 돕는다. 비록 도시되지 않더라도, 시선측 및 비시선측이 있고 다른 도면들에서 도시된 대로 광 재배향 미 광 추출을 위한 구조체들을 포함할 수 있는 실시예들이 있다.
도 3d는 광원(16)으로부터의 광의 총 내부 반사에서 촉진하기 위한 개방 공 기 갭(23) 및 고체 연결 물질(34)을 갖는 뱀 모양(serpentine)과 같은 연장된 일루미네이터(39)이다. 각각 광원 반대편에 리플렉터가 있다.
실시예 3e 및 3f
도 3e는 양 종단들 상의 광원들(16) 및 내부 공기 갭 세그먼트들(23)을 갖는 연장된 일루미네이터이다. 양 종단들 상의 광원들을 갖는 것은 더 낮은 온도에서 작동될 수 있는 증가된 루미넌스(luminace)를 갖는 백라이트(backlight)를 제공한다.
도 3f는 양 종단들 상의 광원들(16) 및 개방 종단의(ended) 공기 갭들(32)를 갖는 다른 광 배열이다.
실시예 4
도 4는 테이퍼링된(tapered) 공기 갭(41)을 갖는 광 바아의 종단도이다. 테이퍼링된 공기 갭은 그것이 장치의 시선측을 향하여 이동함에 따라 광의 퍼짐을 위한 수단을 제공한다.
실시예 5a
도 5는 연장된 일루미네이터 패턴이 PMMA 또는 폴리카보네이트와 같은 폴리머의 슬랩(slab)으로부터 형성되는 본 발명의 실시예이다. 본 실시예에서 주된 차이는 개방 공간들 공기 갭(32)를 연결하는 일체화 브릿지(bridge)(53)이다. 본 실 시예는 연속적인 고체 표면을 제공한다. 꼭대기 또는 시선측 상에 고체 표면을 갖는 것으로써 설명된 반면에, 다른 실시예는 꼭대기 및 바닥 모두 상에 또는 바닥 측 상에 있을 수 있다. 표면 추출 구조체들은 반대편 측 상의 반사 패턴 및/또는 시선측 상에 위치될 수 있다. 본 도면에 도시된 표면 추출 구조체들(22)는 접착 레이어(adhesive layer)(52)를 갖는 연장된 일루미네이터에 부착되어 온 연속적인 홈이 있는(channeled) 추출기이다. 변경하는 크기, 형상 및 밀도를 갖는 개별적인 구조체들이 있는 표면 추출 구조체는 또한 광 혼합 및 조사의 균일성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
실시예 5b
도 5b는 연장된 일루미네이터의 시선측 또는 꼭대기에 부착된 광 추출 구조체(51) 및 바닥 상의 내부 연결 브릿지(53)을 갖는 연장된 일루미네이터를 제공한다.
실시예 5c
도 5c는 시선 및 비시선측 모두 상에 내부 브릿지들(53)을 갖는 연장된 일루미네이터 장치이다. 또한 각각의 광 채널을 위한 광원들의 다중 배열이 도시된다. 공기 갭이 모든 측들 상의 물질에 의해 둘러싸여진 반면에, 상호 간의 꼭대기 상의 두 개의 광 바아를 위치시킴으로써 이러한 장치를 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 각각 연장된 일루미네이터는 폴리머의 용매 용해(melt fusing), 접착제에 의해 광학적으로 연결될 수 있다.
실시예 6
도 6은 연결 브릿지들을 갖는 광 바아들의 일체화 배열의 사시도이고 고체 연장된 일루미네이터 채널 또는 섹션(34)는 중앙을 향하여 각각의 광 입사 종단으로부터 테이퍼링된다. 또한 각이 있는(angled)(테이퍼링된) 비시선측 61을 갖는 테이퍼링된 연장된 일루미네이터의 하나의 섹션의 확대된 측면도이다. 공기 갭(32)는 광 바아들의 일체화 비열의 너비 치수 이내에 광원(16)으로부터 광을 TIR 하기 위한 수단을 제공한다. 꼭대기 측 또는 시선측은 광을 광 바아들 사이에서 균일화하기 위한 연속적인 경로를 제공한다. 더욱이 교차하는 연속적인 경로는 연장된 일루미네이터들의 일체화 배열로의 추가된 구조적인 강도를 제공한다.
실시예 7
도 7은 그것이 광 바아들을 도광판으로 부착시킴으로써 형성된다는 점을 제외하고 도 6과 유사한 시선측 슬랩 71을 갖는 연장된 일루미네이터의 사시도이다. 이전에 설명된 대로 광 바아의 바닥 부분은 반사 표면, 프리즘형 구조물, 거칠어진 바닥 표면, 반사 도트들 또는 다른 형상을 가질 수 있다. 연장된 일루미네이터들은 접착 레이어(72), 두 개의 폴리머들의 용매 용해 또는 광 스캐터링 또는 흡수를 최소화하기 위한 다른 수단과 같은 다양한 수단에 의해 꼭대기 슬랩 상에 광학적으로 연결될 수 있다. 이러한 배열은 관찰자에게 평행 평면인 광을 유지하기 위하여 추 가적인 강성도를 제공할 것이다.
실시예 8
도 8은 연장된 일루미네이터의 광 입사 종단 및 도팅된(dotted) 라인에 의해 설명된 혼합 섹션(81)을 갖는 각각의 광 입사 종단으로부터의 테이퍼(taper)를 갖는 테이퍼링된 광 바아의 측면도이다. 연장된 일루미네이터는 각각의 광 입사 종단로부터 테이퍼링되고 각각의 종단으로부터 혼합된 테이퍼를 갖는다. 혼합 테이퍼는 혼합 섹션으로부터 연장된 일루미네이터의 중앙으로 변경하는 두 개의 각이 있는 세그먼트들, 경사 A를 갖는 83 및 경사 B를 갖는 85를 갖는다.
실시예 9
도 9는 광 입사 종단으로부터 거리로부터의 함수로써 광을 일정하거나 변경가능한 밀도 중 어느 하나를 갖는 시선측 표면으로 재배향하는 것을 돕는 비시선측 상의 프리즘 형 구조물을 갖고 혼합 영역을 갖는 테이퍼링된 연장된 일루미네이터(90)의 측면도이다. 시선측 표면은 또한 추출 또는 그렇지 않으면 표면으로 부착되거나 표면 상 있는 광 재배향 구조체들을 가질 수 있는 것이 주목되어야 한다.
실시예 10
도 10a는 광 바아의 다른 실시예의 측면도이고 도 10b는 일련의 반사 도트들 및 광 바아의 바닥 측에서 보는 연장된 일루미네이터의 평면도이다. 보여질 수 있 는 대로 반사 도트들 101의 밀도는 광 입사 종단 및 혼합 섹션(81)로부터 연장된 일루미네이터의 중앙까지 변경한다. 반사 도트들이 인쇄될 수 있거나 그렇지 않으면 비시선측 표면 상에 위치될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 반사 도트들은 정반사성 또는 확산성 중 어느 하나일 것이고 그것들은 금속형 또는 백색일 것이다. 크기 및 형상은 또한 막대의 하나의 종단으로부터 다른 종단까지 균일한 광 추출 및 조사를 달성하기 위하여 혼합 섹션 뿐만 아니라 광 입사 종단으로부터 거리의 함수로써 변경될 수도 있다. 예견된 유사한 실시예는 단지 하나의 입사 광원, 혼합 섹센 및 하나의 종단에서의 리플렉터 및 테이퍼를 제공할 것이다.
실시예 11
도 11은 각각의 광 혼합 섹션의 종단으로부터 중앙까지 연장하는 만곡된 반경 테이퍼(11)을 갖는 연장된 일루미네이터이다. 일정한 반경을 갖는 것은 균일한 광 추출을 제공하기 위한 요구이다. 연장된 일루미네이터의 길이를 따르는 매끄러운 전이(transition)을 갖는 것은 원치 않는 영역들에서 광의 원치않는 스캐터링 방지와 균일한 추출에 위하여 바람직하다.
실시예 12a, 12b, 12c 및 12d
도 12a는 적어도 하나의 종단, 적어도 광원(16), 연장된 일루미네이터(22)의 시선측 상의 광 추출 구조체 및 접착 레이어(52)로 구조체를 광학적으로 연결하는 수단 상에서, 및 연장된 일루미네이터의 비시선측 상의 임의의 반사 수단(121)에서 평평한 광 입사 종단(15)를 갖는 연장된 일루미네이터 배열이다. 반사 수단(121)은 연장된 일루미네이터의 길이를 따르는 균일한 광 조사에서 촉진하기 위한 그것의 반사 특성들에서 변경할 수 있거나 연속적일 수 있다. 추출 또는 반사 구조체들(적어도 아주 최소의)이 없는 곳에서 광 입사 종단들 근처에 작은 영역이 또한 있다. 이러한 영역은 색상 혼합을 제공하는 데에 유용하다.
도 12b는 유사한 연장된 일루미네이터 배열이나 적어도 하나의 테이퍼링된 광 입사 종단들을 가진다. 테이퍼가 하나의 방향으로 도시된 반면에, 다른 실시예들은 다른 방향으로 각이 있는 테이퍼를 가질 수 있다. 더욱이 각은 하나의 방향보다 더 많이 포함할 수 있다. 도 12c는 정반사하는 반사 표면(123)이 광원의 종단 반대편 상에서 제공되는 유용한 본 실시예의 연장된 일루미네이터의 뒤따르는 확장이다. 도 12d는 광원으로부터의 반대편의 종단 상의 스캐터링 리플렉터(124)를 제공한다.
실시예 13a 및 13b
도 13a는 각을 수집하고 제어하기 위한 연장된 일루미네이터로 광 입사 입구를 제공하는 오목한 광 입사 표면(131)을 갖는 연장된 일루미네이터이다. 임의의 반사 표면(132)는 광원(16)으로부터 연장된 일루미네이터로 광을 재배향하는 것을 돕는다.
도 13b는 가능한 많은 광으로써 연장된 일루미네이터로 획득하고 재배향하기 위하여 광원(16)을 걸쳐서 연장되는 반사 표면(132) 및 볼록한 광 입구 표면(133) 을 갖는 광 바아가다.
실시예 14
도 14a는 광원(16)으로부터 광을 수용하는 감소하는(바닥에 대한 꼭대기) 테이퍼링된 광 입사 표면(141)을 갖는 연장된 일루미네이터이다. 16이 LED 소스(source)일 수 있기 때문에, 그것 출사는 반구형(hemispherical)이고 그래서 중요한(critical) TIR 각에서 광을 연장된 일루미네이터로 재배향하는 것을 돕는 반사 표면을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 반사 표면은 정반사성이거나 확산성일 수 있다. 다른 실시예에서 표면(142)는 광 재배향에서 촉진하는 구조물을 포함한다. 상기의 도면들이 동일한 디자인 종단들 모두를 가짐으로써 도시되는 반면에, 상이한 광 입사 종단들을 가지는 것이 바람직할 수 있다.
도 14b는 광원(16) 및 테이퍼링된 광 입사 표면(143)을 갖는 다른 연장된 일루미네이터이다. 몇몇 광원들에서 투사된 광은 반구형이고 생성되고 있는 모든 광은 중요한 TIR 각에서 광 바아를 들어오는 것이 아닐 것이고 그러므로 주변 환경으로 손실될 것이다. 본 발명의 이 및 다른 실시예들의 효율을 향상시키기 위하여, 연장된 일루미네이터를 들어가지 않는 광을 재배향하기 위한 수단을 제공하는 것이 바람직할 것이고 그래서 그것은 TIR을 허용할 각에서 들어갈 수 있다. 이러한 수단은 정반사 광 반사, 확산 반사를 제공하는 표면 또는 프리즘과 같은 구조화된 표면을 제공하는 만곡된 표면(144)를 포함할 수 있다.
실시예 15
도 15는 광 바아를 들어오는 광의 양을 향상시키는 임의의 비반사 광 입사 표면(151)을 갖는 리세스(recess) 광 입구 영역을 가진다. 비 반사 표면은 리세스 영역(152)의 하나 또는 모든 측들 상에 있을 수 있다. 초기 섹션(153)은 광 혼합 섹션이고 일반적으로 광 입사 표면으로부터 테이퍼의 처음까지 연장된다. 몇몇 추가적인 혼합은 광 바아의 길이를 통하여 발생하고 오직 혼합 섹션 이내에만 있는 것이 아니다. 게다가 반사 표면들(154)는 양호한 혼합 및 균일한 조사를 제공하는 TIR 각에서 광을 막대로 재배향하는 것을 돕기 위하여 연장된 조사의 광 입사 영역 근처 또는 둘레에 제공될 수 있다. 테이퍼링된 섹션은 시선측을 향하는 더 균일한 광 추출을 제공하는 것을 돕는다. 이러한 광 바아 배열은 또한 프리즘형 구조체들, 거칠어진 표면, 반사 표면과 같은 고아 재배향 구조체들을 가지나 이에 한정되지 않는다. 이러한 재배향 구조체들은 광 입사 종단으로부터 그것들의 거리의 함수로써 밀도에서 변경할 수 있다. 더욱이 테이퍼 또는 테이퍼들은 혼합 테이퍼링된 광 바아를 형성한다. 그것이 본 도면에서 언급되어야 하고 본 발명 이내의 다른 것들은 이 측단면도에서 도시된 대로 상대적인 치수들 또는 일반적인 비율에 의해 한정되지 않는다. 실제로 길이 치수는 너비 치수보다 수배 더 길다. 너비 치수는 의도된 상세함을 보기 위한 여지(room)를 제공하기 위하여 확대된다.
실시예 16
도 16은 리세싱된 광 입사 영역의 바닥 및 꼭대기 상의 테이퍼링된 광 입사 측들을 갖는 리세싱된 광 입사 영역을 갖는 연장된 일루미네이터이다. 테이퍼링된 입구 표면은 광을 연장된 일루미네이터 이내에서 중요한 TIR 각으로 재배향하기 위하여 반사 표면 또는 프리즘형 구조체일 수 있다. 이러한 광 입사 리세스 영역은 또한 연장된 일루미네이터를 들어가는 광을 최대화하는 것을 돕기 위하여 하나 이상의 광 입사 표면 상에 비 반사 표면을 가질 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
실시예 17a 및 17b
도 17a는 비 시선각 측보다 더 더 넓은 시야 각인 사다리꼴 쐐기 연장된 발광된 구성이다. 그것이 각이 있는 바닥과 함께 도시된 반면에, 매끄러운 반경은 그것이 연장된 일루미네이터의 출사(시선측) 측을 접근하는 것에 따라 측면으로 퍼져 나가는 것을 허용하기 위하여 사용될 수 있다. 광 균일성은 더 넓은 자국(footprint)에 걸쳐 제공되기 때문에 이는 유용하다.
도 17b는 밀도를 돕거나 광을 집중시키기 위하여 안쪽으로 측 단계 테이퍼 및 비시선측을 향하는 광을 위한 더 넓은 입구를 제공하는 광 바아(173)의 다른 디자인이다. 이러한 구성은 향상된 광 혼합을 제공한다.
도 17a 및 도 17b는 광 입사 입구 표면에 인접하는 광 혼합 섹션들을 가질 수 있다. 게다가 이들 구성은 중앙을 향하여 테이퍼링될 수 있고, 시선측을 향하여 광을 재배향하기 위한 다른 구성들 또는 인쇄된 도트들을 가질 수 있다.
실시예 18a, 18b, 18c 및 18d
도 18a는 광 입사 종단(15)의 반대편 종단에서 리플렉터(184)를 갖는 테이퍼링된 연장된 섹션(183) 및 초기 혼합 섹션(182)를 갖는 원형 연장된 일루미네이터 (181)의 사시도이다.
도 18b는 추가적으로 거칠어지거나 광 추출 구조체를 포함할 수 있는 평평한 시선측 표면(185)를 갖는 원형의 연장된 일루미네이터의 사시도이다. 원형의 연장된 일루미네이터는 코너들(corners)에서 트래핑하는(trapping) 광을 최소화하기 위한 수단을 제공한다. 평평한 시선 각 부분은 광 추출 구조체들을 부착하고 관찰자를 향하여 광을 배향하기 위하여 더 넓은 단면을 제공하는 데에 바람직하다. 이전에 언급된 대로 광 추출 구조체들은 형상 및/또는 밀도에서 변경할 수 있다. 원형의 연장된 일루미네이터 상의 평평하게 된(flattened) 표면은 또한 균일한 광 추출을 제공하는 것을 돕기 위하여 테이퍼링될 수도 있다.
도 18c는 연장된 일루미네이터의 사시도이나 적어도 두 개의 평평하게 된 표면들을 갖는다(185는 시선측이고 186은 비시선측이다). 바닥 또는 비시선측은 각각의 광 입사 종단으로부터 중앙을 향하여 테이퍼링될 수 있거나, 연장된 일루미네이터만이 하나의 종단으로부터 발광된다면, 그것은 광 입사 종단으로부터 반대편 종단 리플렉터를 향하여 테이퍼링될 수 있다. 비 시선 평평하게 된 표면은 혼합을 돕고 광을 스캐터링 하기 위하여 더 거칠어질 수 있거나, 그것은 반사 도트들 및/또는 다른 형상들로 인쇄될 수 있다.
도 18d는 다중 면들(187)을 갖는 본 발명의 다른 연장된 일루미네이터 실시예의 사시도이다. 이 도면은 8 측들을 도시하는 동시에, 더 많거나 더 적은 것을 갖는 다른 구성들은 유용할 수 있다.
도 18e 및 도 18f는 양호한 길이 광 균일성 및 양호한 광 혼합을 갖는 연장된 일루미네이터들을 위한 다른 실시예들의 종단도들이다. 도 18e에서 원형의 연장된 일루미네이터(181)은 연장된 일루미네이터로 리세싱되어 온 일련의 광 스캐터링 구조체들(188)을 갖는 비시선측 평평한 표면을 갖는다. 도시된 구조체들은 연장된 일루미네이터의 내부 상에 있는 반대편 일부로써 그것들이 연장된 일루미네이터의 표면 상에서 더 넓어지는 점에서 형상에서 동전형이다. 스캐터링 구조체는 또한 내부 상의 지점에 반대편으로써 평평한 표면을 갖는 사다리꼴일 수 있다. 스캐터링 구조체의 깊이, 수, 밀도, 형상, 크기는 양 종단들로부터 발광된 연장된 일루미네이터를 위하여 광 입사 종단으로부터 중앙까지 변경할 수 있거나, 단지 하나의 종단으로부터 발광된 연장된 일루미네이터를 위하여 광 입사 측으로부터 종단까지 변경할 수 있다. 다른 실시예에서 인덴트들(indents)은 연장된 일루미네이터들이 또한 테이퍼링되는 고른 연속적인 리플렉터들 또는 다른 패턴들 또는 반사 도트들로 대체될 수 있다. 도 18f에서 연장된 일루미네이터는 평평한 바닥 표면을 가지지 않으나 광 스캐터링 구조체들(189)는 직접적으로 연장된 일루미네이터의 아크(arc)로 제작된다. 상기에 언급된 대로 인덴트들은 광 입사 종단으로부터 거리의 함수로써 그것들의 깊이, 크기, 밀도 및/또는 형상에 변경할 수 있다. 플레이(flay) 상에 및 아크의 일부 상에 인덴트들의 조합은 또한 유용할 수 있을 것이라는 것이 주목되어야 한다.
실시예 19a, 19b, 19c 및 19d
도 19a는 분포 캡(191)을 갖는 원형의 연장된 일루미네이터의 사시도이다. 분포 캡은 더 넓은 영역을 걸쳐 광을 퍼지게 하는 것을 돕는다.
도 19b는 광을 초점 맞추는 것을 도울 수 있는 렌즈형 표면 구조물(192)를 갖는 연장된 일루미네이터의 종단면도이다.
도 19c는 시선측 상의 볼록한 표면(193)을 갖는 연장된 일루미네이터이다. 이 형태 연장된 일루미네이터의 장점은 그것이 광을 재배향하는 것을 돕는다는 것이다.
도 19d는 더 넓은 단면에서 광을 분포시키기 위하여 돕는 시선측 플레어(flare)를갖는 연장된 일루미네이터의 종단면이다.
실시예 20
도 20은 광을 재배향하는 것을 제공하는 연장된 일루미네이터들(202) 사이의 영역 및 하나 이상의 표면(201) 상의 광을 추출하는 수단을 갖는 연장된 일루미네이터들의 배열을 갖는 백라이트(200)의 종단면도이다. 연장된 일루미네이터들 사이의 영역은 정반사되는 반사, 확산되는 반사, 프리즘 또는 그렇지 않으면 구조화될 수 있다. 연장된 일루미네이터들 사이의 영역은 균일한 색상 온도 및 조사를 제공하기 위하여 그것의 재배향 특성들에서 변경할 수 있다. 구조체를 갖는 본 실시예에서 형상, 크기 및/또는 밀도는 변경될 수 있다.
실시예 21
도 21은 백라이트 배열(210)에서 광을 재배향하고 퍼지게 하는 다른 수단의 단면도이다. 광 추출 측보다 많이 갖는 연장된 일루미네이터들은 백라이트들 사이에서 만곡된 리플렉터 영역(211)에 인접하여 제어된 측 누설로 제공된다. 이 및 다른 도면들은 눈금(scale)으로 그려지지 않고 또한 그것들이 상대적인 눈금 근처에 있는 대로 해석되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 한다. 광 바아들 사이의 만곡된 영역은 균일한 광 조사를 제공하기 위한 방식에서의 시선측을 향하는 광의 재배향을 제공하기 위하여 형상된다. 광 바아들 상의 광 추출 수단은 균일한 조명(lighting)을 제공하기 위하여 그것들의 길이를 따라 변경될 수 있다. 일반적으로 추출 구조체의 밀도는 광원 근처에서 더 낮고 광원으로부터 거리에 뒤따라 더 높다. 본 실시예는 연장된 일루미네이터의 반대편 종단 상에 리플렉터를 갖는 하나의 종단 또는 각각의 종단 상에 광원을 더 가질 수 있다. 연장된 일루미네이터들 사이에서 영역의 만곡된 부분은 정반사되거나 확산되는 반사일 수 있다. 이 영역은 또한 재배향 구조체로 패터닝되거나(patterned) 거칠어질 수도 있다.
실시예 22
도 22는 추출 수단(201)을 갖는 다중 측들을 갖는 연장된 일루미네이터들을 갖는 백라이트 배열(220)이다. 연장된 일루미네이터들 사이의 영역에는 시선측을 향하여 광을 재배향하기 위한 수단을 제공하는 반경 리플렉터(222) 및/또는 형상의 리플렉터(221)이 있다. 단지 하나의 리플렉터만이 연장된 일루미네이터들의 하나의 세트 사이에서 도시된 반면에, 하나 이상 있을 수 있고 그것들이 형상 및 크기에서 변경할 수 있다. 연장된 일루미네이터에 대하여 커지기 위하여 도시된 반면에 이들 리플렉터 구조체들은 눈금(scale)에서 극소이거나(micro) 상당히 더 작을 수 있다. 베이스(223)은 또한 반사일 수 있다.
실시예 23
도 23은 추출 수단(201)을 갖는 다중 측들을 갖는 연장된 일루미네이터들을 갖는 백라이트 배열(230)이다. 연장된 일루미네이터들 사이의 영역에는 시선측을 향하여 광을 재배향하기 위한 수단을 제공하는 반경 리플렉터(232) 및/또는 형상의 리플렉터(231)이 있다. 단지 하나의 리플렉터만이 연장된 일루미네이터들의 하나의 세트 사이에서 도시된 반면에, 하나 이상 있을 수 있고 그것들이 형상 및 크기에서 변경할 수 있다. 연장된 일루미네이터에 대하여 커지기 위하여 도시된 반면에 이들 리플렉터 구조체들은 눈금(scale)에서 극소이거나(micro) 상당히 더 작을 수 있다. 베이스(233)은 또한 반사일 수 있다.
실시예 24
도 24는 하나 이상의 측 상에서 광 추출 수단(201)을 갖는 사다리꼴 형상의 광 바아들(241)을 갖는 다른 백라이트 배열이다. 도시된 대로 광 추출 구조체는 연장된 일루미네이터의 측 표면의 일부 또는 전부 상에 있을 수 있다. 베이스(223)은 광 재배향과 광 분포를 제공하기 위하여 반사일 수 있다.
실시예 25a 및 25b
도 25a 및 도 25b는 광 추출을 위한 표면 추출 수단(22) 및 광원(16), 비시선측(14) 및 시선측(13)을 갖는 연장된 일루미네이터의 측 단면도이다. 게다가 시선측 추출 수단 및 연장된 일루미네이터로의 조합에서 사용될 수 있는 일련의 다른 기능의 필름들 또는 레이어(분리되거나 일체화될 수 있는)가 있다. 도시되지 않는 반면에, 이전의 도면들에서 도시된 대로 연장된 일루미네이터는 다른 크기, 형상 및 디자인일 수 있고, 비시선측은 또한 균일한 광 혼합 및 조사를 제공하는 것을 돕기 위하여 광 재배향을 제공하기 위한 추가된 기능성을 가질 수도 있다는 것이 주목되어야 한다. 그것들이 광 추출 수단 위에서 공간과 함께 도시된 반면에, 그것들이 광 추출 수단의 꼭대기 상에 있거나(접촉하고 있는) 광학적으로 광 추출 수단에 연결될 수 있는 것이 주목되어야 한다. 기능성은 저절로 있을 수도 있거나 하나 이상의 기능성들의 조합으로 있을 수 있다. 추가된 기능성은 편광 섬유(251), 렌즈 필름(252), 실린더 필름(253), 프레넬 렌즈 필름(254), 벌크 디퓨저(bulk diffuser)(255)(보이딩된(voided) 폴리머 필름 및/또는 채워진(filled) 폴리머 필름일 수 있는), 비딩된(beaded) 디퓨저(256), 광 향상 필름(257), 반사 편광 필름 (258)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이들 및 다른 기능성은 단일 필름 또는 레이어로써 있을 수 있고 하나 이상의 기능성들은 단일 필름에서 조합될 수 있다. 비록 도시되지 않더라도 백라이트는 또한 광 변조, 광 퍼짐, 광 콜리메이팅, 광 흡수를 포함할 수 있다.
실시예 26
도 26은 광원을 갖는 연장된 일루미네이터(261)을 갖는 백라이트 배열(260)의 종단도이다. 광 바아들은 투명한 접착 레이어(262)를 갖는 투명한 플레이트의 바닥에 부착된다. 게다가 배열의 시선측상의 광 추출 구조체들(22) 및 두번째 접착 레이어(264)가 있다. 연장된 일루미네이터들은 또한 광의 추출에서 촉진하기 위한 비시선측 상의 프리즘 구조체(265)를 갖는다. 또한 연장된 일루미네이터 및 투명한 플레이트로 지지하기 위하여 제공하는 광학 균형점(standpoint)(266)이 도시된다. 균형점들은 새깅(saggine)을 방지하고 LCD 배열, 폴라라이저(polarizer) 및 시선측 디스플레이(미도시 됨)과 같은 LCD 디스플레이의 다른 일부들로부터 균일한 거리에서 다양한 평평한 표면을 유지하는 것을 돕는다. 연장된 일루미네이터들은 반사 표면들을 갖는 케이스 또는 박스(267)에 동봉된다. 이전의 언급들에서 언급된 대로 광 바아들은 테이퍼들, 광 혼합 섹션들을 포함하나 이에 한정되지 않은 측 프로파일, 형상 및 크기에서 변경할 수 있다. 광원은 또한 적절한 TIR 각에서 광을 막대로 획득하고 재배향하기 위한 수단을 제공하는 것을 포함하나 한정되지 않는 연장된 일루미네이터로 광의 커플링을 최대화하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 연장된 일루미네이터를 투명한 플레이트에 부착함으로써, 향상은 광학 커플에 수단을 제공하고 연장된 일루미네이터들 사이에서 영역들 및 광 플레이트의 너비에 걸쳐서 광을 분포시키는 것을 돕기 위하여 만들어진다.
실시예 27
도 27은 만곡된 연장된 일루미네이터들(271)을 갖는 백라이트 배열의 종단면이다. 연장된 일루미네이터들의 꼭대기 일부는 추출 필름을 향하는 연장된 일루미네이터들 사이의 영역들로 광이 퍼지게 하기 위한 광 분포 경로(191)을 제공하기 위하여 원의 커다란 아크에 걸쳐서 광학적으로 연결되어 왔다. 연장된 일루미네이터들의 시선측 상의 캡 또는 광 분포 경로는 광학적으로 투명한 플레이트(263)에 연결된다. 만곡된 프로파일이 추출하기 어려운 영역들에서 광을 트래핑하지(trap) 않기 때문에, 만곡된 형태 연장된 일루미네이터들은 유용하다. 또한 광이 연장된 일루미네이터들 사이에서 분포되도록 하는 것을 허용하는 프로파일에 의해 광학적으로 연결된 만곡된 연장된 일루미네이터들의 시선측상의 경로를 제공함으로써, 더 균일한 광은 관찰자를 향하여 추출되고 보내어질 수 있다. 광원(16)은 연장된 일루미네이터(271)의 하나 또는 모든 종단들에 연결된다. 만약 하나의 종단만 연결된다면, 광원에 반대편 측 상에서 임의의 거울 리플렉터가 있을 수 있다. 연장된 일루미네이터들의 시선측 상의 캡 또는 광 분포 경로는 캡에 부착된 연장된 일루미네이터들 및 투명한 플레이트(263)의 일체화 일부로써 몰딩될 수 있다. 이러한 구성은 선형 프레넬을 위한 필요를 제거하는 데에 유용할 것이다.
실시예 28
도 28은 반사 표면(282) 및 혼합 탭들(283) 및 광원(16)을 갖는 도광판(281)의 평면도이다. 혼합 탭들(283)은 도광판을 들어가기 이전에 균일한 백색광을 제공 하기 위한 광 LED 광원으로부터 개별적인 색상들을 혼합하는 수단을 위하여 제공한다. 혼합 탭들은 광원으로부터 가능한 많은 광을 획득하기 위하여 디자인될 수 있는 광 입사 표면을 갖는다. 그것들은 비 반사 코팅을 가질 수 있고, 그것들은 LED의 것으로부터 더 많은 반구형 광 입사를 획득하기 위하여 윤곽이 그려질 수 있다(coutoured). 또한 광을 도광판으로 획득하고 재배향하는 것을 돕기 위한 LED의 일부를 덮는 임의의 측 리플렉터들이 있을 수도 있다. 혼합 탭들의 반대편은 도광판의 광 입사를 최대화하기 위한 수단을 제공하기 위한 반사 표면이다. 리플렉터들은 백색 스캐터링 물질일 수 있거나 그것은 정반사되는 반사일 수 있다. 리플렉터는 매끄러운 거울형 표면을 가질 수 있거나 그것은 스캐터링에서 촉진하기 위하여 거칠어질 수 있다. 도광판은 다양한 구성일 수 있다. 도광판은 시선측을 향하는 광의 재배향에 있어 도움을 주기 위한 비시선측 상의 구조체를 가질 수 있다. 구조화된 표면은 거칠어진 표면, 프리즘들, 인쇄된 도트들 또는 다른 이러한 수단일 수 있다. 이러한 구조체들은 도광판의 너비 및 길이에 걸쳐서 균일한 루미넌스를 제공하기 위하여 크기, 형상 및 밀도에서 변경될 수 있다. 도광판의 프로파일은 균일하거나 테이퍼링될 수 있다. 상기의 도면이 도광판의 양 종단들로부터의 광 입사를 도시하는 반면에, 다른 실시예들은 단지 하나의 종단으로부터 또는 두 종단들 이상으로부터 광 입사를 가질 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
실시예 29
도 29a, 도 29b 및 도 29c는 비시선측에 형성된 일련의 홀들 또는 인덴트들 (291, 292 및 293)을 갖는 연장된 일루미네이터(290)의 측단면도이다. 연장된 일루미네이터들은 광원(16)에 의해 하나 또는 양 종단들로부터 발광될 수 있다. 단지 하나의 종단으로부터 발광된다면, 광원 반대편 종단 상에 리플렉터가 있을 수 있다. 홀들 또는 인덴트들은 어떠한 형상일 수 있거나 광원으로부터의 거리의 함수로써 형상 및/또는 크기에서 변경할 수 있다. 몇몇 실시예들에서 홀들은 너비 및 길이 치수들에서 동일한 상대적인 크기를 갖는다. 비록 더 크거나 약간 작은 것이 바람직할지라도 일반적으로 구조체들은 그것들의 깊이에서 1 내지 300 마이크론 크기 범위에 있을 수 있다. 구조체들은 연장된 일루미네이터의 시선측을 향하여 광을 스캐터링하고 재배향하는 데에 유용하다. 연장된 일루미네이터는 평평하거나, 테이퍼링되거나, 둥글거나 다른 형상 또는 혼합 형상일 수 있다. 홀들 또는 인덴트들은 몰딩(molding) 또는 캐스팅(casting) 시 표면에서 복제되거나(replicated) 천공될(drilled) 수 있다. 얕은 홀들을 위하여 레이저를 사용하는 것이 가능할 수 있다. 다른 기술들은 화학적 에칭 및 포토 레지스트와 같이 포토 패터닝(patterning)의 사용을 포함할 수 있다. 인덴트들 및 홀들은 열 및/또는 압력의 도움으로 기계적으로 엠보싱될(embossed) 수 있다. 홀들이 더 깊게 만들어짐에 따라 50 내지 100 마이크론을 넘는 양호한 복제를 달성하는 문제가 있을 수 있다. 거친 표면을 갖는 측벽으로 홀들 또는 인덴트들을 제공하는 것은 광 배향을 더 향상시킬 수 있다. 향상된 광 혼합 균일성을 제공하기 위한 광 혼합 섹션이 있을 수 있다. 공간, 밀도, 크기 및 형상은 연장된 일루미네이터의 길이를 따르는 균일한 조명을 제공하기 위하여 변경될 수 있다. 이들 도면에서 단지 시선측만이 도시된 동시에, 측 치수는 또한 구조체들의 수(number)에서 변경할 수 있다. 연장된 일루미네이터는 또한 더 효율적으로 광원을 연장된 일루미네이터로 연결하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 이그것이 광원을 빠져나감에 따라 이들은 인덴팅되거나 리세싱된 종단들, 리플렉터들, 접착제와 같은 유연한 매개물에서 광원을 탑재하는 것, 광을 형성하거나, 콜리메이팅하거나 그렇지 않으면 배향하기 위한 렌즈를 제공하는 것을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 수단은 광원을 빠져나가는 광의 양 대 들어오는 양을 최적화하기 위한 연장된 일루미네이터로 ITTR 각을 설정하는 것을 돕는다. 게다가 광 바아를 최적화하는 다른 수단 뿐만 아니라 홀들 및 인덴트들은 연장된 일루미네이터 또는 광 바아뿐만 아니라 도광판에 부착되고 사용될 수 있다.
실시예 30
도 30a는 적어도 하나의 종단, 적어도 광원(16), 연장된 일루미네이터(22)의 시선측 상의 광 추출 구조체 및 접착 레이어(52)로 구조체를 광학적으로 연결하는 수단 상에서, 및 연장된 일루미네이터의 비시선측 상의 임의 반사 수단(121)에서 평평한 광 입사 종단(15)를 갖는 연장된 일루미네이터 배열이다. 반사 수단(121)은 연장된 일루미네이터의 길이를 따르는 균일한 광 조사에 대하여 촉진하기 위한 그것의 반사 특성들에서 변경할 수 있거나 연속적일 수 있다. 추출 또는 반사 구조체들(적어도 아주 최소의)이 없는 곳에서 광 입사 종단들 근처에 작은 영역이 또한 있다. 이러한 영역은 색상 혼합을 제공하는 데에 유용하다.
도 30b는 유사한 연장된 일루미네이터 배열이나 프리즘 형상 광 입사 종단들 상에서 프리즘은 전체적인 광 입사 종단을 덮는다. 도 1c는 광 입사 종단들 상의 다중 프리즘들이 있는 곳에서 유용한 본 발명의 연장된 일루미네이터의 뒤따르는 확장이다. 도 1d는 유사한 연장된 일루미네이터 배열이나 프리즘 형상 광 입사 종단들 상에서 프리즘은 전체적인 광 입사 종단을 덮는다.
실시예 31
도 31a는 일련의 광학 섬유들(32)를 갖는 연장된 일루미네이터(31)의 측단면도이다. 각각의 광학 섬유는 광원으로부터 상이한 거리에서 광 추출 구조체들(33)을 갖는다.
도 31b는 일련의 광학 섬유들(32)를 갖는 연장된 일루미네이터(31)의 측단면도이다. 각각의 광학 섬유는 상이한 길이를 갖는다.
예들( examples )
하나의 실시예는 명목상 단면에서 1/4 평방인치인, 연장된 일루미네이터로써 아크릴 광 파이프를 사용한다. 광 파이프는 상당히 투명하고 25㎚보다 작은 모든 종단들 및 측들 상의 광학 마무리(finish)를 갖는다. 연장된 일루미네이터를 형성하기 위하여, 더 큰 아크릴 정사각형 막대(0.25″× 0.25″× 6 피트)는 14인치 세그먼트들로 톱질되고(sawed) 종단들은 래쓰드(lathed) 상에서 폴리싱된다. 광 추출 필름의 조각은 연장된 일루미네이터의 길이 아래에 균일하고 좁은 에폭시 비드를 형성하기 위한 시린지(syringe)를 사용하여 분배된, UV 에폭시와 연장된 일루미네 이터의 하나의 표면에 부착된다. 이어서 접착제는 UV 램프 아래에서 경화된다.
LED 배열은 광원으로써 사용된다. 멀티-다이(multi-die) RGB LED들은 광 채녈에 아주 근접하여 장착된다. 이들 멀티-다이 LED들은 단일 패키지에서 하나의 적색, 하나의 청색 및 두 개의 녹색 다이로 구성된다(OSRAM, Inc.로부터의, OSRAM OSTAR 투사 장치, 형태 LE ATB A2A). 이들 장치들은 분리한 전류원(current source)에 의해 제어된 각각의 다이의 휘도를 가지면서, 개별적으로 커질 수 있다.
연장된 일루미네이터의 다른 실시예는 눈금없이, 도 10에서의 길이 방향의 단면에서 도시된다. 일련의 인쇄된 백색 도트들은 마이크로 팁 디스펜서(micro tip dispenser)를 사용하여 테이퍼링된 연장된 일루미네이터의 비시선측에 부착된다.
이의 다른 실시예들은 또한 테이퍼링된 일루미네이터의 비시선측 상의 일련의 도트형 구조체들을 스크린 인쇄함(screen printing)으로써 제작된다.
광 입사는 또한 프리즘 터닝 필름 및 광 추출 필름의 추가 및 추가없이 막대의 길이를 따라 평가될 수 있다. 일반적으로 인쇄된 도트형 구조체들은 양호한 광 균일성을 제공했다는 것이 발견된다. 좁은 시선각을 갖기 위하여 발견된 터닝 필름 및 인쇄된 도트들의 조합에서 사용된 때 광 추출 필름은 추가적인 유익이 거의 제공하지 않는다.
대략적으로 2.5인치의 초점 거리를 갖는 콜리메이팅 선형 프레넬 필름은 대략적으로 필름의 초점 거리와 동일한 공기 갭을 갖는 광 채널의 꼭대기에 걸쳐 위치된다. 일련의 포토들(photos)은 양호한 공간 균일성을 갖는 높은 휘도를 설명한다. LED들은 R, G, B 조사를 생성하기 위하여 개별적으로 발광되고 이어서 잘 혼합 된 백색 LED 광을 형성하기 위하여 함께 혼합된다.
미국 특허 제6,425,675호; 및 미국 특허 출원 제2004/0223691호 및 제2004/0179776호는 참조에 의해 여기에서 구체화된다.
예( example )
본 발명에 따른 광 채널로써 구성된 광 파이프의 색상 균일성은 고체 상태 광원들과 유사한 도광판(LGP)의 색상 균일성과 비교된다. 광 파이프는 PMMA로부터 형성되고 6평방밀리미터 단면과 245㎜ 길이를 갖는다. 광 추출 필름은 광 파이프의 꼭대기 측에 부착된다. 광 추출 필름은 공기 영역들 다음으로 폴리머의 영역들을 형성하는 광학 투명 접착제의 레이어로 부분적으로 탑재된 프리즘 구조체들을 갖는다. 접착제(대략적으로 10 마이크론 두께)는 폴리에스테르 필름의 시트에 코팅된다. 이어서 폴리에스테르는 광학적으로 깨끗한 접착제를 사용하여 광 파이프의 꼭대기 측에 부착된다.
LED들의 배열은 연장된 일루미네이터들의 각각 종단 상에서 위치이다. 출사광은 그것이 연장된 일루미네이터를 빠져나감에 따라 측정된다. 대략적으로 연장된 일루미네이터의 너비 방향의 중앙(모서리로부터 대략 3㎜) 근처이고 LED들 사이의 중간 지점은 측정된다. 모서리 근처의 두번째 지점은 선택되고 중앙 지점으로 색상 균일성에서 비교된다.
비교하여, 동일한 물질, 두께 및 길이의 도광판은 선택된다. LGP의 너비는 광 파이프보다 몇 배 더 넓다. 광 추출 필름의 동일한 형태는 광 파이프를 위하여 설명된 대로 동일한 방식으로 LGP에 부착된다. LGP는 각각의 종단 상에서 동일한 LED 광원들을 사용한다. LED들 사이의 중간 지점은 선택되고 또한 측정된다. 연장된 일루미네이터는 시각적으로 도광판의 동등한 길이에 걸쳐 더 양호한 휘도와 더 양호한 균일성을 갖는다.
도 4, 도 5a 및 도 6의 연장된 일루미네이터를 갖는 다양한 고체 도파관들의 추가적인 예들은 또한 원하는 형상에 가지고 있는(stock) PMMA의 슬랩들을 기계가공함에 의해 형성된다. 이들 예들은 일련의 연장된 일루미네이터와 그것들의 상대적인 강성도에 대하여 비교된다. 모든 경우들에서 일루미네이터들 사이의 일체화 브릿지는 개별적인 막대들보다 더 적은 새그(sag)를 갖는 도파관을 제공한다.
본 발명은 그것의 어떠한 바람직한 실시예들을 특정한 참조로 상세하게 개시되어 왔으나, 변경들 또는 변형들은 상기에 개시된 대로 발명의 범위 및 정신 이내에 달성되어질 수 있다.
본 설명에서 언급된 특허들 및 공개물들은 그것들의 완전함에서 참조함으로써 여기에서 병합된다.
도 1은 바닥(비시선측) 프리즘 형태 구조물을 갖는 라이트 바아이다.
도 2a는 시선측 추출 구조체들 및 비시선측 표면 패턴을 갖는 라이트 바아이다.
도 2b는 시선측 상의 가변 밀도 표면 추출 구조체 및 가변 밀도 프린팅된 도트 패턴을 갖는 라이트 바아이다.
도 3a는 도광판으로부터 물질의 일부를 제거함으로써 형성된 일체화 연장된 일루미네이터이다.
도 3b는 일체화 연결 고체 경로를 갖는 라이트 바아이다.
도 3c는 광원 및 임의적 반사기를 갖는 라이트 바아이다.
도 3d는 뱀모양 형상 연장된 일루미네이터이다.
도 3e는 일체화 공극 세그먼트들을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 3f는 개종단 공극들을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 4는 테어퍼된 공극을 갖는 라이트 바아이다.
도 5a는 폴리머의 일 슬래브(slab)로부터 형성된 연장된 일루미네이터이며, 개공간 공극을 연결하는 일체화 브릿지를 갖는다.
도 5b는 바닥 위에 일체화 연결 브릿지 및 상부 또는 시선측에 고정된 광 추출 구조체들을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 5c는 시선측과 비시선측 사이 위에 일체화 브릿지들을 갖는 연장된 일루미네이터 장치이다.
도 6은 연결 브릿지들 및 테이퍼된 채널을 갖는 고체 연장된 일루미네이터를 갖는 라이트 바아들의 일체화 어레이이다.
도 7은 라이트 바아를 평평한 도광판에 부착함에 의해 형성되는 시선측 슬래브를 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 8은 각각의 광 입사 종단으로부터 테이퍼된 라이트 바아이다.
도 9는 혼합 섹션 및 비시선측 상의 프리즘 형상 구조물을 갖는 테어퍼진 연장된 일루미네이터이다.
도 10a는 라이트 바아의 측면도이다.
도 10b는 라이트 바아의 바닥면 및 일련의 반사 도트들을 보는 연장된 일루미네이터의 평면도이다.
도 11은 만곡된 반경 테이퍼를 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 12a는 평평한 광 입사를 갖는 연장된 일루미네이터 배열을 도시한다.
도 12b는 연장된 일루미네이터 배열이나, 적어도 하나의 테이퍼된 광 입사 종단을 갖는다.
도 12c는 정반사 종단 반사 표면을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 12d는 산란 종단 반사 표면을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 13a는 오목 광 입구 표면을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 13b는 볼록 광 입구 표면을 갖는 라이트 바아이다.
도 14a는 하향하는 (위에서 아래로) 테이퍼된 광 입사 표면을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 14b는 만곡 표면 광 입사 반사기들을 갖는 테어퍼된 광 입사 표면을 갖는 다른 연장된 일루미네이터이다.
도 15는 임의적 반반사 광 입사 표면을 갖는 오목 광 입사 영역을 가진다.
도 16은 오목 광 입사의 일부에서 오목하며 프리즘형 구조체를 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 17a는 사다리형 웨지 연장된 일루미네이터이다.
도 17b는 역사디리형 웨지 연장된 일루미네이터이다.
도 18a는 원형 연장된 일루미네이터이다.
도 18b는 평평한 표면을 갖는 원형 연장된 일루미네이터이다.
도 18c는 두개의 평평한 표면을 갖는 원형 연장된 일루미네이터이다.
도 18d는 다각형 연장된 일루미네이터이다.
도 18e는 산란 구조체들을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 18f는 호형상 내에 배열된 산란 구조체들이다.
도 19a는 분포 캡을 갖는 원형 연장된 일루미네이터이다.
도 19b는 시선측 상의 렌즈 형상을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 19c는 볼록 표면을 갖는 라이트 바아이다.
도 19d는 시선측 상의 분포 프로파일을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 20은 연장된 일루미네이터들의 배열 및 이들 사이의 산란하는 표면을 갖는 백라이트이다.
도 21은 연장된 일루미네이터들 사이의 만곡 섹션을 갖는 백라이트이다.
도 22는 연장된 일루미네이터들 사이의 재배향 구조체들을 갖는 백라이트이다.
도 23은 연장된 일루미네이터들 사이의 재배향 구조체들을 갖는 백라이트이다.
도 24는 사다리꼴 연장된 일루미네이터들을 갖는 백라이트이다.
도 25a는 다양한 시선측 필름 또는 구조체들을 갖는 라이트 바아이다.
도 25b는 다양한 시선측 구조체들 또는 필름들을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 26은 케이스 내부에 라이트 바아를 갖는 백라이트이다.
도 27은 원형 연장된 일루미네이터들 및 횡방향(lateral) 분포 수단들을 갖는 백라이트이다.
도 28은 혼합 탭들을 갖는 도광판이다.
도 29a는 원형 홀들을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 29b는 삼각형 홀들을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 26c는 홀들을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 29d는 라이트 바아이다.
도 30은 일 측면 상에 인덴트(indent)들을 가지는 필름을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 30a는 프리즘 형상 광 입사를 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 30b는 큰 프리즘 형상 광 입사를 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 30c는 다중 웨지 광 입사 표면을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 30d는 연장된 일루미네이터의 전체 종단을 덮는 다중 웨지 광 입사 표면을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
도 31a는 광학 파이버(fiber)들을 갖는 라이트 바아이다.
도 31b는 상이한 길이들의 광학 파이버들을 갖는 연장된 일루미네이터이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11은 비시선측 상에서 바닥 프리즘 형 구조물을 갖는 광 바아가다.
12는 프리즘 형 구조물이다.
13은 시선측이다.
14는 비시선측이다(시선측 반대편 측).
15는 광 바아의 광 입사 종단이다.
16은 고체 상태 광원이다.
21은 변경가능한 밀도 표면 추출 구조체이다.
22는 시선측 연속적인 표면 추출 구조체이다.
23은 시선측의 반대편 측 상의 변경가능한 밀도 인쇄된 도트 패턴이다.
32는 공기 갭이다.
33은 광 입사 종단의 반대편 종단 상의 임의의 리플렉터들이다.
34는 연결 일체화 고체 경로를 갖는 것이다.
38은 연속적인 광 바아가다.
39는 뱀형 광 바아가다.
40은 광 바아의 종단면이다.
41은 테이퍼링된 공기 갭이다.
51은 광 추출 구조체이다.
52는 접착 레이어이다.
53은 개방 공간들 공기 갭을 연결하는 일체화 브릿지이다.
61은 테이퍼링된 광 바아(비시선측)의 확대도이다.
71은 시선측 슬랩이다.
72는 광학 커플링의 수단이다.
81은 혼합 섹션이다.
83은 경사 A를 갖는 각이 있는 세그먼트이다.
85는 경사 B를 갖는 각이 있는 세그먼트이다.
90은 비시선측상의 프리즘형 구조물을 갖고 혼합 섹션을 갖는 테이퍼링된 광 바아가다.
101은 반사 도트들의 패턴이다.
111은 만곡된 반경 테이퍼이다.
121은 반사 수단이다.
123은 정반사되는 반사 표면이다.
124는 스캐터링 리플렉터이다.
131은 오목한 광 입구 표면이다.
132는 광원에 걸쳐 연장하는 임의 반사이다.
133은 볼록한 광 입구 표면이다.
141은 감소하는(바닥에 대한 꼭대기) 테이퍼링된 광 입사 표면이다.
142는 구조화된 광재배향 에이드(aid)이다.
151은 임의의 비 반사 광 입사 표면이다.
152는 리세싱된 영역이다.
153은 광 혼합 섹션이다.
154는 반사 표면이다.
161은 테이퍼링되어 리세싱된 광 입사 섹션이다.
171은 비 시선 각 측보다 더 넓은 시선각 측인 사다리꼴 쐐기 광 바아 구성 이다.
173은 광 바아의 다른 디자인이다.
181은 원형의 광 바아가다.
182는 혼합 섹션이다.
183은 테이퍼링되어 연장된 섹션이다.
184는 리플렉터이다.
185는 평평한 시선측 표면을 갖는 원형의 광 바아가다.
186은 평평한 비시선측 표면을 갖는 원형의 광 바아가다.
187은 다중 면 광 바아가다.
188은 일련의 광 스캐터링 구조체들을 갖는 비시선측 평평한 표면이다.
189는 광 바아의 아크에서 일련의 광 스캐터링 구조체들을 갖는 비시선측 표면이다.
191은 분포 캡이다.
192는 렌즈형 표면 구조물이다.
193은 시선측 상에서 볼록한 표면을 갖는 광 바아가다.
194는 시선측 플레어(flare)를 갖는 광 바아가다.
200은 백라이트이다.
201은 광 바아의 하나 이상의 표면 상에서 광을 추출하는 수단이다.
202는 광 재배향을 제공하는 광 바아들 사이의 영역이다.
210은 백라이트 배열에서 광을 재배향하고 퍼지게 하는 다른 수단이다.
211은 만곡된 리플렉터 영역이다.
221은 형상의 리플렉터이다
222는 반경 리플렉터이다.
223은 반사 베이스이다.
230은 백라이트 배열이다.
231은 원 형상의 리플렉터이다.
232는 반구 형상의 리플렉터이다.
241은 사다리꼴 형상의 광 바아들이다.
251은 편광 섬유를 포함하는 광학 본체(body)이다.
252는 렌즈 필름이다.
253은 프레넬 렌즈 필름이다.
254는 벌크 디퓨저이다.
256는 비딩된(beaded) 디퓨저이다.
257은 광 향상 필름이다.
258은 반사 폴라라이저 필름이다.
260은 백라이트 배열이다.
261은 광 바아가다.
262는 투명한 접착 레이어이다.
263은 투명한 플레이트이다.
264는 두번째 투명한 접착 레이어이다.
265는 프리즘 구조체이다.
266은 균형점(standoff)이다.
267은 반사 표면들을 갖는 케이스 또는 박스이다.
271은 그것들의 종단면에서 만곡된 광 바아들을 갖는 백라이트 배열이다.
281은 도광판의 평면도이다.
282는 반사 표면이다.
283은 혼합 탭이다.
290은 광 바아가다.
291은 일련의 실린더형 홀들 또는 인덴트들이다.
292는 일련의 삼각형 홀들 또는 인덴트들이다.
293은 인덴트 또는 홀의 다른 형태이다.
295는 광학 필름을 갖는 광 바아가다.
301은 프리즘 형상의 광 입사 종단이다.
302는 다중 프리즘 광 입사 종단이다.
311은 광 바아가다.
312는 광학 섬유이다.
313은 광 추출 구조체이다.
314는 광 바아가다.
315는 상이한 길이들의 광학 섬유이다.

Claims (10)

  1. 반대편 TIR 표면들을 포함하는 고체 도파관에 있어서,
    a) 고체 상태 광원으로부터 광을 연결하기 위한 적어도 하나의 광 입사 표면;
    b) 적어도 하나의 혼합 섹션;
    c) 적어도 하나의 광 방사 표면; 및
    d) 하나의 TIR 표면 상 또는 TIR 표면들 사이에 위치된 원하는 광 재배향 구조체의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 도파관은 적어도 하나의 연장된 일루미네이터(enlongated illuminator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 도파관은 상호 간에 반대편의 적어도 두 개의 추가적인 TIR 표면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 혼합 섹션은 상기 연장된 일루미네이터들의 일체화 부분인 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 혼합 섹션은 실질적으로 상기 원하는 광 재배향 구조체의 패턴에 떨어진 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 광 혼합 섹션은 고체 도파관을 위한 광 추출 영역에 대한 균일한 색상 온도를 제공하는 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 입사 표면은 평평하게 테이퍼링되고(tapered), 볼록하고, 오목하고, 인덴팅되고(indented), 다중 표면이고, 부분적으로 반사하고, TIR 조정하는 것으로 구성하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 형상을 포함한 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 원하는 광 재배향 구조체의 패턴은 프리즘들, 도트들, 리플렉터들 및 변경하는 경사로 구성하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 변경하는 경사는 상기 적어도 하나의 광 방사 표면의 반대편 측 상에 있는 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 변경하는 경사는 상기 적어도 하나의 혼합 섹션의 도광 측에서 시작하는 적어도 하나의 테이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 도파관.
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