KR20120085280A - 광 가이드 - Google Patents

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KR20120085280A
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제임스 고레이
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아이티아이 스코틀랜드 리미티드
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Abstract

본 발명은 광 가이드 디바이스와 그 제조 방법에 관한 것이다. 광 가이드 디바이스는 일정 범위의 적용, 특히 디스플레이, 예를 들어 액정 디스플레이들의 백라이팅과 관련하여 사용하는데 적합하다.

Description

광 가이드{LIGHT GUIDES}
본 발명은 광 가이드 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 광 가이드 디바이스들은 일정 범위의 애플리케이션들에서, 특히 디스플레이, 예를 들어 액정 디스플레이의 백라이팅과 관련하여 사용하는데 적절하다.
다수의 광 가이드 디바이스들이 공지되어 있다. 이러한 디바이스들은 조명, 백라이팅, 신호 및 디스플레이 목적을 포함하는 일정 범위의 기능들을 위해 채택된다. 전형적으로, 디바이스들은 사출성형 또는 기계 가공된 투명 플라스틱 부품으로 구성되고, 형광등 또는 다수의 발광 다이오드(LED)들과 같은 광원이 투명 플라스틱 부품의 엣지(edge)에서 기계적인 부착 수단에 의해 통합된다.
이러한 모든 디바이스들에 대해 공통적인 것은 광원으로부터의 광이 전형적으로 내부 전반사(total internal reflection)에 의해 플라스틱으로 만들어진 투명 가이드를 통해 안내된다는 사실이다. 백라이팅 애플리케이션들에 대하여, 광은 투명 가이드 내에서 광의 전파 방향에 대해 실질적으로 직각인 방향으로 발산된다. 이러한 것은 광이 투명 가이드 내에 또는 그 표면상에 위치된 산란 구조(scattering structure) 또는 필름과 상호 작용하도록 지향하는 것을 통해 달성된다.
투명 광 가이드의 엣지에 대한 형광등 또는 LED의 통합은 간단한 공정이 아니며, 그러므로 이러한 디바이스들의 제조 공정의 복잡성을 상당히 증가시킨다. 광원과 광 가이드의 양호한 결합을 달성하는 것은 디바이스의 광학적 성능에 필수적이다. 부가하여, 광원들의 엣지 결합은 제조 공정 및 디바이스의 통상적인 사용 동안 이러한 부품들을 기계적 손상에 민감하게 한다.
얇은 직하형 백라이트(thin direct lit backlight)를 제공하도록 추구하는데 있어서, 광 가이드의 평면 내로 발산되는 광을 가지는 것이 바람직하다. 광원이 패널 전체에 걸쳐서 분포되어서, 광 가이드에서 안내하는 길이를 최소화하면, 추가의 이점이 얻어질 수 있다. 이러한 것은 얇고 효율적인 백라이트를 생성하는 이점을 가지지만, 광 균일성을 저하시키는 결점을 가진다. 예를 들어, 광 균일성은 광원의 바로 위 또는 부근에서 암점(dark spot) 및/또는 보다 강렬한 광 영역들의 생성을 통해 약화될 수 있다. 바람직하게, 이러한 암점 및/또는 보다 강렬한 광 영역들은 적어도 수용 가능한, 및 바람직하게 개선된 광 균일성을 제공하기 위하여 외관에서 보이지 않거나, 또는 적어도 감소되어야 한다. 이러한 문제의 기존의 해결법은 백라이트에 상당한 두께를 부가하기 쉽다.
많은 백라이트들이 "엣지형(edge-lit)" 또는 "직하형(direct-lit)"의 카테고리들 내에 놓인다. 이러한 카테고리들은 백라이트의 출력에 대하여 광원의 배치가 다르고, 출력 영역은 광 가이드 디바이스의 가시 영역을 한정한다. 엣지형 백라이트에서, 하나 이상의 광원들은 출력 영역에 대응하는 구역 외부의 백라이트 구조의 외부 경계 또는 엣지를 따라서 배치된다. 광원들은 전형적으로 대략 출력 영역의 길이 및 폭 치수들을 가지는 광 가이드 내로 광을 발산하며, 광은 출력 영역을 조명하도록 광 가이드로부터 방출된다. 직하형 백라이트에서, 광원들의 어레이는 출력 영역 바로 뒤에 배치되고, 디퓨저(diffuser)는 보다 균일한 광 출력을 제공하도록 광원들의 정면에 배치된다. 일부 직하형 백라이트들은 엣지 장착 광을 또한 통합하고, 그러므로, 직하형 및 엣지형 조명의 조합으로 비춰질 수 있다.
이러한 통합 대면적 LED 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU)들과 같은 디스플레이 제조자들이 직면하는 그 외의 도전들은 2-d 또는 3-d 공간적 디밍(spatial di㎜ing)이 높은 디스플레이 성능 및 감소된 전력 소비를 지지하는 것을 가능하게 하는 얇고 효율적인 디바이스를 제조하는 것을 포함한다. 이러한 것은 엣지형 또는 직하형 디바이스들에 대한 문제를 입증하였으며 전형적으로 더욱 두꺼운 백라이트 디바이스들을 초래하였다. 2-d 디밍은 디스플레의의 이미지 컨텐츠가 필요한 이미지에 필적하거나 일치하는 백라이트의 선택된 영역 상에서 단지 스위칭에 의해서만 달성될 때와 관계하며, 그러므로 상당한 전력 감소를 유발한다. 3-d 디밍은 색상의 사용을 추가로 통합한다.
백라이트로부터 나오는 광의 빔 각도와 상기 빔 각도의 균일성은 효율과 조명될 디스플레이의 시야각(viewing angle)을 결정하는데 중요하다. 백라이트에 의해 제공되는 광 출력 각도들의 범위에 걸쳐서 일정한 정도의 제어가 필요하다.
본 발명의 목적은 하나 이상의 상기된 문제들을 처리하는 광 가이드 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따라서, 하나 이상의 광원들 및 제 1 광 가이드 층이 제 1 표면상에 장착되며, 상기 제 1 광 가이드 층은 상기 제 1 표면상에서 상기 하나 이상의 광원들을 캡슐로 싸도록 배열되는, 베이스 기판;
상기 베이스 기판과 상기 제 1 광 가이드 층 사이의 경계면에 있는 피복층; 및
광 추출 특징부들을 포함하는, 광 가이드 디바이스가 제공된다.
상기 광 가이드 디바이스는 광 가이드 디바이스의 가시 영역(viewable area)을 한정하는 광 출력 영역 또는 표면을 포함한다. 광 가이드 디바이스는, 안내된 광의 내부 전반사를 깨트리거나 분리하고 광 추출 특징부로서 본원에 기술되는 하나 이상의 특징부들 또는 구조들을 포함한다. 예를 들어, 광 가이드 디바이스는 베이스 기판의 제 1 표면으로부터 광을 지향시키도록 배열된 하나 이상의 산란 및/또는 반사 및/또는 굴절 구조들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 산란 및/또는 반사 및/또는 굴절 구조들은 베이스 기판과 제 1 광 가이드 층 사이의 경계면에 및/또는 제 1 표면 반대측의 기판의 하부면에 위치될 수 있다. 광은 베이스 기판의 평면에 관련하여 실질적으로 직각인 방향으로 보낼 수 있다. 광은 광 출력 표면의 방향으로 지향될 수 있다. 광은 예를 들어, 반사 요소를 사용하여 광 가이드 디바이스를 통해 뒤로 반사될 수 있으며, 그러므로 대안적인 광 출력 표면의 가능성을 제공한다. 광 가이드 디바이스는 광 출력 표면 위에 위치된 디퓨저를 포함할 수 있다. 하나 이상의 산란 및/또는 반사 구조들 및 굴절 구조들은, 베이스 기판과의 경계면을 형성하는 광 가이드 층의 표면 반대측의 제 1 광 가이드 층의 표면상에 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명은, 하나 이상의 광원들 및 제 1 광 가이드 층이 제 1 표면상에 장착되며, 상기 제 1 광 가이드 층은 상기 제 1 표면상에서 상기 하나 이상의 광원들을 캡슐로 싸도록 배열되는, 베이스 기판;
상기 베이스 기판과 제 1 광 가이드 층 사이의 경계면에 있는 피복층; 및
상기 베이스 기판과 상기 제 1 광 가이드 층 사이, 또는 상기 제 1 표면 반대측의 상기 베이스 기판의 제 2 표면, 또는 상기 베이스 기판과의 경계면을 형성하는 상기 제 1 광 가이드 층의 표면 반대측의 제 1 광 가이드 층의 표면상에 위치되는 광 추출 특징부들을 포함하는 광 가이드 디바이스를 제공한다.
베이스 기판은 편리하게는 제 2 굴절율을 소유할 수 있는 제 1 광 가이드 층의 굴절율보다 크거나 동일한 제 1 굴절율을 가질 수 있다.
피복층은 갭(gap) 또는 홀(hole)로서 또한 지칭될 수 있는 다수의 구멍(aperture)들을 포함할 수 있다. 피복층의 다수의 구멍들을 포함하는 본 발명의 이러한 실시예들에 대하여, 광 추출 특징부들은 상기 구멍들에, 또는 베이스 기판의 제 1 표면 반대측에서 이와 실질적으로 평행한 베이스 기판의 제 2 표면상에 유익하게 위치될 수 있다. 피복층은 내부 전반사에 의해 제 1 광 가이드 층으로 광을 국한하도록 제공될 수 있다. 이러한 것은 제 1 가이드 층보다 낮은 굴절율을 가지는 피복층에 의해 달성될 수 있다. 피복층은 투명할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 하나 이상의 광원들 및 제 1 광 가이드 층이 제 1 표면상에 장착되며, 상기 제 1 광 가이드 층은 상기 제 1 표면상에서 상기 하나 이상의 광원들을 캡슐로 싸도록 배열되는, 베이스 기판;
상기 베이스 기판과 상기 제 1 광 가이드 층 사이의 경계면에 있으며, 상기 제 1 가이드 층보다 낮은 굴절율을 가지는 투명층; 및
광 추축 특징부들을 포함하는, 광 가이드 디바이스를 제공한다.
본 발명은 또한, (i) 하나 이상의 광원들 및 제 1 광 가이드 층이 제 1 표면상에 장착되며, 상기 제 1 광 가이드 층은 상기 제 1 표면상에서 상기 하나 이상의 광원들을 캡슐로 싸도록 배열되는, 베이스 기판;
(ⅱ) 상기 베이스 기판과 상기 제 1 광 가이드 층 사이의 경계면에 있으며, 상기 제 1 가이드 층보다 낮은 굴절율을 가지며 내부 전반사에 의해 상기 제 1 광 가이드 층으로 광을 한정하는 투명층; 및
(ⅲ) 광 추출 특징부들을 포함하는, 광 가이드 디바이스를 또한 제공한다.
제 1 광 가이드 층 위에 제 1 광 가이드 층의 굴절율과 동일하거나 이 보다 큰 제 3 굴절율을 가지는 제 2 광 가이드 층이 장착될 수 있으며, 제 1 및 제 2 광 가이드 층 사이의 경계면에 또는 하나 이상의 광원들 바로 위에 하나 이상의 광 산란 및/또는 반사 및/또는 굴절 구조들이 위치될 수 있다. 이러한 구조들의 존재는 광원들의 위치를 은폐하고 보다 균일한 광출력을 제공하도록 이용할 수 있다. 적절한 굴절율을 구비한 제 2 광 가이드 층의 존재는 제 1 및 제 2 광 가이드 층들 내에서 내부 전반사될 수 있는 디바이스를 제공한다.
본 발명의 제 2 양태에 따라서, (i) 베이스 기판의 제 1 표면상에 피복층을 적용하는 단계;
(ⅱ) 상기 베이스 기판의 제 1 피복면 상에 하나 이상의 광원들을 장착하는 단계;
(ⅲ) 상기 베이스 기판의 제 1 표면 위에서 상기 하나 이상의 광원들을 캡슐로 싸도록 상기 제 1 표면에 제 1 광 가이드 층을 추가하는 단계; 및
(ⅳ) 하나 이상의 광 추출 특징부들, 예를 들어, 하나 이상의 산란 및/또는 반사 구조들 및/또는 굴절 구조들을, 상기 피복층 또는 상기 제 1 표면 반대측의 제 2 표면을 포함하는 제 1 표면상에, 또는 상기 베이스 기판과의 경계면을 형성하는 상기 제 1 광 가이드 층의 표면 반대측의 제 1 광 가이드 층의 표면상에 적용하는 단계를 포함하는, 광 가이드 디바이스를 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 따른 방법에서, 단계(ⅳ)에서 하나 이상의 광 추출 특징부들을 적용하기 보다는 오히려, 상기 베이스 기판이 마이크로 구조 필름일 수 있으며, 마이크로 구조는 제 1 표면 반대층의 베이스 기판의 제 2 표면상에 위치된다. 상기 방법은 특정된 위치들의 조합으로 하나 이상의 추출 특징부들을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
하나 이상의 광 추출 특징부들이 피복층을 포함하는 베이스 기판의 제 1 면에 적용되는 실시예에서 대하여, 이러한 것은 제 1 광 가이드 층의 추가에 앞서 수행된다.
하나 이상의 광 추출 특징부들은 마이크로 구조 필름의 형태를 할 수 있다. 마이크로 구조 필름은 제 1 표면 반대측의 베이스 기판의 제 2 표면상에 위치될 수 있다. 베이스 기판은 마이크로 구조 필름일 수 있다.
선택적으로, 히트 싱크 플레이트가 베이스 기판의 제 1 표면 반대측의 베이스 기판의 제 2 표면에 추가될 수 있으며, 히트 싱크 플레이트는 열 융착 물질의 분리된 부분들을 통해 상기 베이스 기판과 접촉할 수 있다.
선택적으로, 제 1 광 가이드 층 위에는 제 1 광 가이드 층의 굴절율과 동일하거나 이 보다 큰 제 3 굴절율을 가지는 제 2 광 가이드 층이 장착될 수 있으며, 제 1 및 제 2 광 가이드 층 사이의 경계면에 또는 하나 이상의 광원들 바로 위에는 하나 이상의 광 산란 및/또는 반사 및/또는 굴절 구조들이 위치될 수 있다.
베이스 기판의 제 1 표면에 제 1 광 가이드 층을 추가하는 방법, 선택적으로, 제 1 광 가이드 층에 제 2 광 가이드 층을 추가하는 방법은,
i. 상기 베이스 기판의 제 1 표면 및/또는 제 1 광 가이드 층 상에 액상 폴리머를 적용하는 단계; 및
ⅱ. 상기 베이스 기판의 제 1 표면 및/또는 제 1 광 가이드 층 상에서 액상 폴리머를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
베이스 기판의 제 1 표면 및/또는 제 1 광 가이드 층 상에 액상 폴리머를 적용하는 방법은 액상 폴리머를 인쇄, 등사 또는 분배하는 단계를 포함할 수 있다. 베이스 기판의 제 1 표면으로부터 광의 방향을 다시 지향시키는데 적절할 수 있는 하나 이상의 산란 및/또는 반사 및/또는 굴절 구조들과 같은 광 추출 특징부를 적용하는 방법은 패턴화된 반사 잉크층을 인쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
선택적으로, 반사 시트는 베이스 기판의 제 2 표면에, 또는 베이스 기판과 경게면을 형성하는 제 1 광 가이드 층의 표면 반대측의 제 1 광 가이드 층의 표면에 적용될 수 있다.
베이스 기판과 광 가이드 층들은 유익하게 광 투과성이며, 바람직하게 하나 이상의 광원들에 의해 발생된 광을 통과시킨다. 그러나, 베이스 기판은 불투명할 수 있다. 예를 들어, 기판은 불투명하고 흡수성이거나 또는 베이스 기판은 불투명하고 반사성이다. 용어 " 투명", "불투명", 및 "투과성"은 통합된 광원들에 의해 발생된 광의 파장에 대해 디바이스의 특정 부품들의 광학 특성에 관계한다.
본 발명의 제 3 양태에 따라서, 본 발명의 제 1 양태를 포함하는 다양한 양태에 따른 광 가이드 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스가 제공된다. 디스플레이 디바이스는 액정 디스플레이 디바이스일 수 있으며, 그러므로, 또한 액정 패널로서 지칭될 수 있는 액정 셀을 포함할 수 있다.
하나 이상의 광원들은 적어도 일부의 광을 베이스 기판의 평면에 대해 평행하거나 실질적으로 평행하게 지향시킨다. 유익하게, 하나 이상의 광원들은 측면 발광 LED들을 포함하거나 필수적으로 이것들로 이루어진다. 바람직하게, 하나 이상의 광원들은 직하형 배열에서 베이스 기판 전체에 걸쳐서 측면 발광 LED들의 어레이를 형성한다. 바람직하게, 하나 이상의 광원들에 의해 발산된 광의 일부는 광 가이드 내로 결합되지 않지만, 베이스 기판에 대해 법선으로 또는 실질적으로 법선으로 및 광 출력 표면의 방향으로 지향시킨다. 전형적으로, 이러한 것은 하나 이상의 광원들로부터 발산된 광의 약 20% 미만, 예를 들어 하나 이상의 광원들로부터 발산된 광의 약 10% 미만, 예를 들어 하나 이상의 광원들로부터 발산된 광의 약 2% 이하이다. 하나 이상의 광원들은 다수의 상부 발광 LED들을 또한 포함할 수 있다. 상부 발광 LED들은 측면 발광 LED들의 메인 광 출력에 대해 실질적으로 직각으로 및 광 출력 표면의 방향으로 광을 발산한다. 측면 발광 LED들의 어레이는 직하형 배열에서 측면 발광 LED들의 2차원 어레이를 형성할 수 있다. 어레이는 LED들이 적어도 일부 광을 베이스 기판의 평면에 대해 실질적으로 평행하게 지향시키는 방향으로 변할 수 있는 LED들의 다수의 열들 및/또는 행들을 포함하거나, 이것들로 이루어지거나, 또는 필수적으로 이것들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, LED들은, 특정의 행 또는 열에 있는 LED에 대하여, LED는 상기 행 또는 열에 접하여 인접한 2개의 LED들 중 어느 하나와 비교할 때 실질적으로 반대 방향으로 광을 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 2개의 인접한 LED들에 대하여, 베이스 기판의 평면에 대해 실질적으로 평행한 제 1 방향으로 제 1 LED에 의해 발생된 광의 방향과, 또한 베이스 기판의 평면에 대해 실질적으로 평행한 제 2 방향으로 제 2 LED에 의해 발생된 광의 방향 사이의 각도는 약 180°일 수 있다. 주어진 열 또는 행에서, LED들은 이것들이 실질적으로 직선으로 있도록 위치될 수 있다. LED들은 대안적인 LED들이 직선으로, 그러므로 주어진 열 또는 행에서 LED들의 2개의 실질적으로 평행한 선들을 형성하도록 위치될 수 있다.
광원들에 관련한 광 가이드 층 또는 층들의 배열은 광원들에 대해 개선된 기계적 보호를 보이는 광 가이드 디바이스를 제공한다. 아울러, 제조가 간단하고 디바이스 내에서 광의 개선된 광학적 결합을 보이는 디바이스가 제공된다. 발생된 광은 내부 전반사의 효과로 인하여 베이스 기판 및/또는 광 가이드 층 또는 층들 모두 내에서 안내될 수 있다. 본 발명에 따른 디바이스들과 방법들은 복합 구조 내에 그리고 내부 전반사에 의해 베이스 기판의 표면 위에 하나 이상의 광원들에 의해 만들어진 광을 안내하기 위한 수단을 제공한다.
본 발명은 다음들 중 하나 이상을 제공하도록 추구한다: 사용시에 보았을 때 암점이 감소되거나/암점이 없는 보다 균일한 광 가이드 디바이스(균일 또는 실질적으로 균일한 조명을 포함하는); 낮은 전력 필요 조건을 유발하는 효율적인 광 분포; 더욱 얇고 더욱 밝은 구조; 감소된 수의 시스템 부품들을 포함하는 디바이스. 본 발명에 따른 디바이스들은 유익하게 2-d 및 3-d 디밍을 위해 사용될 수 있다. 피복층의 존재는 또한 베이스 기판상에 또는 기판에 전기 트랙과 같은 증가된 밀도의 부품들을 허용한다. 본 발명의 다양한 양태들과 관련된 그 외의 이점들은 광 출력을 위해 필요한 빔 각도와 상기 빔 각도의 양호한 균일성을 제공하는 것을 포함한다. 본 발명은 또한 시야각이 일치하여 설정될 수 있도록 출력 각도가 제어되는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예들이 첨부된 도면 및 다음의 예들을 참조하여 제한없이 예의 방식으로 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 광 가이드 디바이스를 도시한 도면.
베이스 기판
베이스 기판은 광 투과성일 수 있으며, 투명할 수 있다. 대안적으로, 베이스 기판은 불투명할 수 있다. 베이스 기판은 불투명 및 광흡수 또는 불투명 및 반사성일 수 있다. 베이스 기판은 폴리에스터 또는 폴리카보네이트와 같은 투명 폴리머 시트로 형성될 수 있다. 베이스 기판의 두께는 전형적으로 대략 약 0.1㎜, 예를 들어 약 0.1㎜ 내지 약 0.2㎜의 범위에 있을 수 있다. 베이스 기판은 제 1 굴절율을 가질 수 있으며, 상기 굴절율은 선택적으로 제 1 광 가이드 층의 굴절율보다 크거나 동일할 수 있다. 베이스 기판의 굴절율은 전형적으로 약 1.5와 동일하거나 이 보다 크다. 예를 들어, 베이스 기판의 굴절율은 1.50 내지 1.61일 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판의 굴절율은 1.50 내지 1.58일 수 있다. 베이스 기판은 마이크로 구조 필름일 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판은 휘도 향상 필름(Brightness Enhancement Film, BEF)일 수 있다.
광원
광원은 백라이팅에서 사용하는데 적절한 것들을 포함하는, 당업자에게 널리 공지된 것들일 수 있다. 이러한 광원은 하나 이상의 LED들을 포함할 수 있다. 광은 무지향성(non-directional)일 수 있다. LED들은 엣지-발광, 측면 발광, 상부 발광 또는 원상태 다이 LED(bare die LED)를 포함하는 당업자에게 공지된 디자인 중 임의의 것일 수 있다. LED들은 하나 이상의 색상 범위로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, LED들은 백색일 수 있다. 백색광은 또한, 적색, 녹색 및 청색 LED들을 조합하여 발생될 수 있다. 전형적으로, 본 발명에서 사용하는데 적절한 LED는 각 치수에서 대략 약 1 ㎜의 것이다.
광원은 전형적으로 광 가이드 내로 광의 실질적으로 전부 또는 대부분을 지향시키도록 배열된다. 유익하게, 이것들은, 베이스 기판의 평면에 광이 평행하거나 또는 평행하게 지향되는 측면 발광 LED들로부터 선택될 수 있다. 훨씬 유익하게, 광의 전파는 광 가이드 내로 결합되지 않지만, 광 가이드 디바이스의 출력 표면의 방향으로 전파하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 하나 이상의 광원으로부터 발산된 광의 약 20% 미만, 예를 들어 하나 이상의 광원들로부터 발광된 광의 약 10% 미만, 예를 들어 광의 약 2% 이하가 이러한 방식으로 전파하는 것이 가능하게 된다. 이러한 광을 출력 표면을 향하여 전파하도록 허용하는 효과는 정상적인 사용시에 보았을 때 광원들의 외관 또는 정확한 위치가 눈에 띄지 않거나 또는 효과적으로 은폐되며 광이 보다 균일하게 분포되는 것이다. 특히, 이러한 광은 디퓨저가 다른 종래의 백라이팅에서보다 광 가이드 층에 보다 근접하여 위치되는 것을 가능하게 한다.
유익하게, 하나 이상의 광원들은 직하형 백라이트 유닛들을 포함하는, 직하 광 가이드 디바이스들을 제공하도록 배열된다. 하나 이상의 광원들은 직하형 배열에서 베이스 기판 전체에 걸쳐서 광원들의 어레이를 형성할 수 있다. 예를 들어, 어레이들은 직하형 배열에서 측면 발광 LED들을 포함하거나, 이것들로 이루어지거나, 또는 필수적으로 이것들로 이루어진다. 이러한 어레이는 또한 다수의 상면 발광 LED들을 포함할 수 있다.
전기 트랙들은 투명할 수 있는 베이스 기판 상으로 패턴화될 수 있어서, 하나 이상의 광원들을 위한 전기 결합 패드들 및 외부 전기 구동 장비를 위한 전기 접속부들을 형성한다. 전기 트랙들은 예를 들어 구리 또는 금을 사용하는 에칭 방법에 의해, 또는 예를 들어 은 적재 접착제를 사용하는 첨가제 스크린 인쇄 방법에 의해 패턴화될 수 있다. LED 광원들은 납땜 또는 전도성 접착 방법에 의해 전기 결합 패드에 전기적으로 및 기계적으로 부착될 수 있다. 피복층의 존재는 보다 많은 자유도가 트랙 및 다른 요소들과 관련하여 제공되는 것을 의미한다. 이러한 것은 기판에 또는 기판 상에 존재할 수 있는 전기 트랙 또는 다른 요소의 외관을 은폐하도록 작용하기 때문이다. 예를 들어, 피복층의 사용은 특히 적색, 녹색 및 청색의 패키징된 측면 발광 LED들과 관련하여 유익하다.
광 가이드 층들
제 1 및 제 2 광 가이드 층들(대체로 가이드 층들로서 지칭될 수 있다)은 일정 범위의 적절한 광투과성 물질들로 만들어질 수 있다. 유익하게, 가이드 층 또는 층들은 고 광투과성을 가지며 바람직하게 투명하다. 제 1 및/또는 제 2 가이드 층은 투명한 가요성 플라스틱 폴리머층을 포함할 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 가이드 층은 약 1㎜ 두께일 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 가이드 층은 약 1.46 내지 1.56의 굴절율을 가질 수 있다.
가이드 층들은 아크릴, 우레탄 또는 폴리카보네이트를 포함하는, 일정 범위의 이용 가능한 폴리머들로 만들어질 수 있다. 제 1 및 제 2 가이드 층들의 굴절율들은 실질적으로 동일하거나, 또는 제 2 가이드 층의 굴절율이 제 1 가이드 층의 굴절율보다 높을 수 있다. 제 2 광 가이드 층이 보다 높은 굴절율을 가지는 상황에 대하여, 굴절율에서의 차이는 약 10%만큼 높을 수 있다.
제 1 가이드 층 및 베이스 기판과, 선택적으로, 존재한다면 제 2 가이드 층은 표준 적층 기술을 사용하여 조합될 수 있다. 이러한 기술은 제 1 가이드 층과 베이스 기판보다 높은 굴절율을 가지는 투명 접착제의 사용을 요구한다. 제 1 가이드 층 및 베이스 기판과 제 2 가이드 층(존재하면)은 제조 동안 광학적으로 연결될 수 있다. 제 1 가이드 층과 베이스 기판 및 제 1 가이드 층과 제 2 가이드 층의 조합 방법은 액상 폴리머 층을 적용하고 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 경화 단계는 UV, 열 또는 2-부분 경화를 포함하는 하나 이상의 기술들을 사용할 수 있다. 상기 방법은 액상 폴리머의 인쇄, 등사 또는 분배하는 단계를 포함할 수 있다. 광학적으로 연결되는 것은 이러한 층들이 시각적으로 구분이 안되는 방식으로 층들이 효과적으로 결합되는 것을 지시한다.
피복층
피복층은 베이스 기판과 제 1 광 가이드 층 사이의 경계면에 존재한다. 피복층의 굴절율은 제 1 광 가이드 층 내에서 광의 내부 전반사를 유지하기 위하여 제 1 광 가이드 층의 굴절율보다 작을 수 있으며, 그러므로 베이스 기판으로부터 광학 빔을 격리하여, 베이스 기판에 매립되거나 또는 베이스 기판 상에 증착될 수 있는 전기 트랙의 존재를 은폐한다. 적절하게, 피복층의 굴절율은 약 1.3 내지 1.41일 수 있다.
광 가이드 디바이스로부터 광을 추출하기 위하여, 피복층에 구멍들, 갭들, 홀들 또는 불연속부들이 존재할 수 있다. 구멍에서 입사하는 광은 광 가이드 층 내에서 더 이상 안내되지 않지만, 광 추출 특징부와 상호 작용하는 베이스 기판으로 보내진다. 대안적으로, 광 추출 특징부들은 피복층에 및/또는 피복층 상에 있는 갭들에 적용될 수 있다. 추가의 실시예에서, 광 추출 특징부들은 제 1 광 가이드 층의 상부면에 위치될 수 있으며, 상기 상부면은 베이스 기판과 접촉하는 광 가이드 층의 표면 반대측에 있다.
피복층에 있는 구멍들은 크기 및 형상이 변경될 수 있다. 이러한 것은 구멍이 광원에 얼마나 근접하여 위치되는지에 좌우될 수 있다. 광의 세기는 광원으로부터의 거리가 증가함으로써 작게 된다. 이러한 것을 고려하여, 광원으로부터의 거리가 증가함으로써, 보다 큰 구멍들 및/또는 보다 큰 밀도의 구멍들이 피복층에 존재할 수 있다.
피복 물질은 투명 물질, 예를 들어 투명 폴리머 물질로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 피복 물질은 에폭시, 실리콘 또는 플루오르폴리머로부터 선택될 수 있다. 유리하게는, 피복층은 인쇄 기술을 사용하여 기판에 적용될 수 있다. 피복 물질은 인쇄 가능한 UV 경화성 물질, 예를 들어, 1.41의 굴절율을 가지는 Dymax op-4-20725와 같은 UV 경화성 에폭시일 수 있다. 피복 물질의 두께는 전형적으로 약 1 미크론보다 클 수 있다. 피복 물질의 두께는 전형적으로 약 10 미크론 미만일 수 있다. 피복층은 다수의 방법들 중 임의의 것에 따라서 이러한 패턴의 특징부들을 형성하도록 적용될 수 있으며, 이는 추가적인 인쇄 공정으로서 일반적인 용어로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 종래의 스크린 인쇄는 인쇄되도록 요구되는 패턴에 대응하는 개구들을 구비한 메쉬 스크린의 사용을 통합한다. 이러한 패턴은 요구된 영역으로 일정 용량의 물질, 예를 들어 잉크의 정확한 공급을 용이하게 한다. 적절한 잉크는 UV 또는 경화될 용매일 수 있는 것들을 포함한다. 추가의 인쇄 방법의 다른 적절한 예들은 등사 인쇄, 잉크젯 인쇄, 플렉소 인쇄(flexographic) 및 다른 공지의 리소그래피 기술을 포함한다.
광 추출 특징부
광 가이드 디바이스는 안내된 광의 내부 전반사를 깨트리거나 또는 방해하는 하나 이상의 특징부들을 포함한다. 이러한 특징부들은 광 산란 및/또는 반사 및/또는 굴절 구조들로부터 적절하게 선택될 수 있다. 이러한 특징부들은 다수의 위치들 중 하나 이상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 특징부들은 제 1 광 가이드 층과 경계면을 형성하는 표면 반대측의 베이스 기판의 제 2 표면상에 존재할 수 있다. 예를 들어, 특징부들은 제 1 광 가이드 층과 베이스 기판에 의해 형성된 경계면에 존재할 수 있다. 상기 경계면에서 존재할 때, 특징부들은 피복층에 있는 갭들에 존재할 수 있거나, 또는 특징부들은 피복층에 증착될 수 있다. 예를 들어, 특징부들은 제 1 광 가이드 층의 상부면에 존재할 수 있으며, 상부면은 베이스 기판과 접촉하는 광 가이드 층의 표면 반대측에 있다.
광 추출 특징부들 또는 구조들의 적용은 표준 인쇄, 마이크로 몰딩, 및 마이크로 엠보싱 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 적절한 산란 구조는 패턴화된 반사 잉크 층의 형태를 할 수 있다. 적절한 산란 특징부들은 고반사성 백색 인쇄된 잉크 도트들을 포함한다. 이러한 배열에서, 각 도트는 안내된 광의 내부 전반사를 방해하고, 광을 무작위적으로 산란시키고 광 가이드로부터 이탈시킨다. 도트의 크기 및/또는 피치는 균일한 광 산란을 보장하도록 변할 수 있다.
추출 특징부들은 폴리머 물질일 수 있는 잉크를 포함하거나 잉크로 이루어진다. 잉크는, 다수의 방법들 중 임의의 것에 따라서 얇은 패턴의 특징부들을 형성하도록 베이스 기판 또는 피복 물질 또는 제 1 가이드 층에 적용될 수 있으며, 추가적인 인쇄 공정으로서 일반적인 용어로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 종래의 스크린 인쇄는 인쇄되도록 요구되는 패턴에 대응하는 개구들을 구비한 메쉬 스크린의 사용을 통합한다. 이러한 패턴은 필요한 영역으로 일정 부피의 물질, 예를 들어 잉크의 정확한 전달을 촉진한다. 본 발명에서 사용하기 위한 적절한 잉크는 UV 또는 용매 경화될 수 있는 것들을 포함한다. 추가적인 인쇄 방법의 다른 적절한 예들은 등사 인쇄, 잉크젯 인쇄, 플렉소 인쇄, 및 다른 공지의 리소그래피 기술들을 포함한다. 잉크는 가변적인 양 및 형상들로 적용될 수 있다.
그 외의 적절한 특징부들 또는 구조들은 다수의 3차원 특징부들, 또는 불규칙한 것들을 포함하는 마이크로 구조의 표면들을 포함하며, 특징부들 또는 불규칙한 것들은 표면이 솟아오르고, 독자적으로 폭, 깊이 및 피치에서 약 1 내지 약 1000 미크론, 바람직하게 약 5 내지 약 50 미크론, 더욱 바람직하게 약 20 내지 약 50 미크론의 규모로 배열된다. 본 발명에서 사용하는데 적합한 특정 형태의 마이크로 구조들, 또는 특징부들은 프리즘, 피라미드, (마이크로)렌즈, 예를 들어 원통형 또는 원형 형상의 렌즈 및 무작위적 확산 구조들을 포함한다.
프리즘 기반 마이크로 구조들은 약 50 미크론의 피치로 표면의 전체에 걸쳐서 일방향으로 변화하는 톱니형 구조를 가질 수 있으며, 피치는 인접한 마이크로 구조들의 중심 사이의 거리이다. (마이크로) 렌즈들은 약 10 내지 20 미크론의 척도로 표면 전체에 걸쳐서 분포되는 저초점 길이일 수 있는 규칙적 또는 무작위 분포의 렌즈들을 가질 수 있다. 확산 구조들은 약 10 내지 100 미크론의 척도(깊이 및 피치)인 무작위적 표면 질감(texture)을 가질 수 있다.
휘도 향상 필름(BEF)들은 광 가이드 디바이스들로부터 광을 추출하기 위하여 본 발명에서 사용하는데 적절한 마이크로 구조 필름들이다. 마이크로 구조 필름의 적절한 예는 3M사로부터 상업적으로 시판되는 BEF Ⅲ Brightness Enhancement Film이다. 이러한 범위로부터의 특정 필름은 두께 127 미크론의 폴리에스터 기판으로 만들어지며 아크릴 폴리머 중에서 일방향으로 변화하는 프리즘 구조를 소유한다. 프리즘 구조는 28 미크론의 높이이며, 50 미크론의 피치를 가지며, 프리즘 각도는 90°이다. 마이크로 구조 필름의 사용은 분포의 우선적인 각도, 즉 반치전폭(full width half maximum)에서의 정상으로부터 약 +/- 30°에서 입사광의 방향을 다시 지향시킬 수 있다. BEF들과 같은 마이크로 구조 필름은 베이스 기판의 제 2 표면상에 유익하게 위치될 수 있거나, 또는 베이스 기판을 구성할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 구조 필름은 폴리에스터 필름과 같이 베이스 기판에 적층될 수 있다. 예를 들어, 휘도 향상 필름과 같은 마이크로 구조 필름의 굴절율은 약 1.50 내지 1.61이다. 마이크로 구조 또는 휘도 향상 필름은 폴리에틸렌 기판, 예를 들어 약 1.61의 굴절율의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 기판, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 아크릴 층에서 예를 들어 엠보싱에 의해 형성된 특징부들 또는 구조들을 구비한 아크릴 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 아크릴 층에 형성된 특징부들 또는 구조들은 약 1.58 내지 1.59의 굴절율의 프리즘일 수 있다. 이러한 프리즘들은 아크릴층에서 엠보싱될 수 있다. 다른 적절한 마이크로 구조 필름은 필름의 기판을 형성하는 물질로 형성되거나 또는 그로부터 추출된 그 보유 특징부들 또는 구조들을 포함한다. 예를 들어, 마이크로 구조 필름은 적절하게 폴리카보네이트 프리즘들을 보유한 폴리카보네이트 기판일 수 있다. 이러한 폴리카보네이트 마이크로 구조 필름의 굴절율은 약 1.55 이상일 수 있다.
추가적인 반사 요소, 예를 들어 반사 시트는, 예를 들어 백라이트로서 사용될 때, 디바이스가 보여지도록 의도된 방향으로부터 상당히 멀어지는 방향으로 지향되는 광을 다시 지향시키기 위하여 베이스 기판의 제 2 표면 아래에 선택적으로 위치될 수 있다. 추가적으로, 선택적인 추가 반사 요소는 제 1 광 가이드 층의 상부면 위에 위치되고, 광 가이드 디바이스를 통하여 베이스 기판의 방향으로 광을 뒤로 다시 지향시킬 수 있다.
히트 싱크 플레이트
히트 싱크 플레이트는 베이스 기판 뒤에서 베이스 기판에 실질적으로 평행하게 위치될 수 있으며, 열 결합 물질의 분리된 부분들을 통해 기판에 연결될 수 있다.
열 결합 물질은 유익하게 하나 이상의 광원들과 직렬로 또는 실질적으로 직렬로 위치될 수 있다. 열 결합 물질의 분리 부분들의 위치 선정은 기판과 히트 싱크 플레이트 사이 및 열 결합 물질의 분리 부분들 사이에 공기 갭이 위치된다는 것을 의미한다. 공기 갭은 히트 싱크 플레이트가 광 가이드 메커니즘과 간섭하지 않으며, 안내된 광의 내부 전반사를 파괴하는 특징부들, 예를 들어 산란 특징부들로부터의 산란으로부터 균일한 광을 지키는 것을 의미한다. 유익하게, 베이스 기판과 히트 싱크 플레이트는 광학적으로 결합되지 않는다. 백라이트 반사기 요소, 예를 들어 필름은 광 효율을 개선하도록 공기 갭 또는 갭들 부근에 위치될 수 있다. 예를 들어, 백라이트 반사기 필름은 기판의 하부면 상에 및/또는 히트 싱크 플레이트의 상부면 상에 위치될 수 있다.
히트 싱크 플레이트는 열의 분산을 돕는 물질로 만들어질 수 있다. 적절한 예들은 알루미늄과 같은 물질을 포함한다. 히트 싱크 플레이트는 전형적으로 약 0.2㎜ 내지 10㎜ 두께일 수 있다. 열 결합 물질은 에폭시 또는 실리콘과 같은 접착제일 수 있거나, 또는 압력 민감성 접착 테이프 또는 높은 열전도성을 구비한 스크린/등사 인쇄 가능한 폴리머일 수 있다. 접착제는 니들(needle)을 사용하여 또는 스크린 인쇄를 사용하여 적용될 수 있다. 접착 테이프는 표준 테이핑 기계를 사용하여 적용될 수 있다. 기판과 히트 싱크는 적층 기술을 사용하여 조합될 수 있다.
디퓨저
디퓨저는 종래의 광 가이드 디바이스와 비교할 때 광 가이드 층에 더욱 밀접하게 위치될 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 층의 상부로부터 디퓨저의 저부까지의 거리는 약 12㎜ 미만일 수 있다. 예를 들어, 상기 거리는 약 9㎜만큼 작을 수 있다.
디퓨저는 종래의 이격 설비(spacing arrangement)의 수단에 의해 광 가이드 층으로부터 떨어져 유지될 수 있다. 예를 들어, 이격 요소는 제 1 또는 제 2(존재하면) 광 가이드 층의 엣지 주위에 배치된다. 디퓨저는 백라이트에서 사용되는 종래의 디퓨저로부터 선택될 수 있다.
광 가이드 디바이스의 이용
본 발명에 따른 광 가이드 디바이스들은 조명, 백라이팅, 사인 및 디스플레이 목적을 포함하는 일정 범위의 기능들을 위해 채택될 수 있다.
액정 디바이스들은 본 발명의 기술 분야에서 널리 공지되어 있다. 투과성 모드에서 동작하는 액정 디바이스는 전형적으로 액정 패널로서 또한 지칭될 수 있는 액정 셀, 광 가이드 디바이스를 통합할 수 있는 백라이트 유닛, 및 하나 이상의 편광기들을 포함한다. 액정 셀은 또한 널리 공지된 디바이스들이다. 대체로, 액정 셀은 그 사이에 액정 물질의 층에 배치되는 2개의 투명 기판들을 포함한다. 액정 디스플레이 셀은 각각 투명 전도성 전극을 구비하는 그 내부면 상에 코팅될 수 있는 2개의 투명 플레이트들을 포함할 수 있다. 정렬층은 분자들이 바람직한 방향으로 액정 물질 라인업을 만들기 위하여 셀의 내부면 상으로 도입될 수 있다. 투명 플레이트들은 예를 들어 약 2 미크론인 적절한 거리까지 스페이서에 의해 분리된다. 액정 물질은 유동 충전에 의해 그 사이에 있는 공간을 충전하는 것에 의해 투명 플레이트들 사이로 도입된다. 편광기들은 셀의 전방 및 후방에 배열될 수 있다. 백라이트 유닛은 종래의 수단을 사용하여 액정 셀 뒤에 위치될 수 있다. 동작시에, 투과성 모드에서 동작하는 액정 셀은 광 가이드 디바이스를 포함할 수 있는 백라이트 유닛으로서 광원으로부터의 광을 조절한다.
도 1에서, 측면도로 있는 광 가이드 디바이스(1)는 폴리에스터 또는 폴리카보네이트와 같은 굴절율(n2)을 가지는 투명 폴리머 시트로 만들어질 수 있는 베이스 기판(2)을 포함한다. 베이스 기판(2)의 상부 및 제 1 표면에는 LED의 형태를 하는 다수의 광원(3)들이 결합된다. 전기 결합부들은 대체로 도면부호 3a로 지시된다. 편의를 위하여, 전기 결합부들은 베이스 기판 내에 도시된다. 그러나, 이것들은 베이스 기판의 제 1 표면상에 및 피복층 아래에 위치될 수도 있다. LED들 사이의 거리는 전형적으로 약 10㎜ 내지 약 200㎜이다. 도시된 LED들은 측면 발광 LED들이며, LED들로부터 발산된 광의 방향은 도면 부호 4a 및 4b로 지시되고, 실질적으로 기판의 평면에 대해 직각으로 지향된다. 대안적인 실시예에서, 베이스 기판의 평면에 대해 실질적으로 직각으로 및 실질적으로 광 출력 표면(11)의 방향으로 전송하는 다수의 상부 발광 LED들이 또한 제시될 수 있다. 또한 플라스틱 폴리머로 형성되고 굴절율(n4)을 가지는 제 1 투명 광 가이드 층(5)이 LED들과 투명 베이스 기판(2)의 상부면의 나머지를 덮는다. 광 추출 특징부, 예를 들어 패턴화된 반사 잉크층의 형태를 하는 산란 구조(6)들이 베이스 기판(2)의 하부면 상에 위치될 수 있다. 대안적으로, 베이스 기판의 하부면과 접촉하는 휘도 향상 필름과 같은 마이크로 구조 필름이 제시될 수 있다. 베이스 기판은 휘도 향상 필름과 같은 마이크로 구조 필름일 수 있다.
투명 베이스 기판(2)과 제 1 투명 광 가이드 층(5) 사이의 주변 경계면에서, LED(3)들이 매립되는 적절한 캐비티를 형성하기 위해 캐비티 층 구조(도시되지 않음)이 통합될 수 있다. 투명 베이스 기판(2)과 제 1 투명 광 가이드 층(5)의 굴절율들은 이것들이 불균등 n2≥ n4을 만족시키는 정도일 수 있다. 베이스 기판(2)과 가이드 층(5) 사이의 경계면에, 플루오르폴리머와 같은 투명 폴리머 물질일 수 있는 피복층(8)이 위치된다. 예시된 피복층은 다수의 구멍들을 포함한다. 그러나, 피복층은 또한 연속성일 수 있고 구멍을 포함하지 않을 수 있다.
LED 광원(3)에 의해 발생된 광은 초기에 투명 베이스 기판(2)에 의해 한정된 평면에 실질적으로 평행한 방향으로 전파하도록 투명 가이드 층(5) 내로 결합된다. 발생된 광은 광 가이드 층(5) 내에서 안내된다. 광이 피복층에 있는 구멍(7)까지 전파될 때 광은 가이드 층(5) 내에서 더 이상 안내되지 않고, 투명 가이드 층(5)의 상부면(11)을 통해 다시 지향하여 디바이스를 빠져나가도록(9) 베이스 기판의 하부면 상의 산란 구조(6)와 상호 작용하여서 백라이팅 기능을 제공한다. 산란 및/또는 반사 구조 및/또는 굴절 구조들일 수 있는 광 추출 특징부(6)는 고 반사성 백색 잉크 도트들을 포함할 수 있다. 도트 크기 및/또는 피치는 모두 산란 효과를 미세 조정하기 위하여 변할 수 있다.
광 추출 특징부(6)에 의해 산란된 광의 일부는 실질적으로 도면 부호 9로 지시된 것과 반대 방향으로 보내지고, 이를 고려하기 위하여 도면 부호 9a로 지시되며, 이 예에서 출력 표면으로서 또한 지칭될 수 있는 상부면(11)을 통해 광이 빠져나가도록 광 가이드 디바이스를 통해 뒤로 광(9a)을 다시 지향시키도록 요구되면, 반사 요소(10)의 선택적 존재가 또한 도시된다. 대안적으로 그리고 필요하면, 반사 요소(10)는 상부면(11) 위에 위치되고, 도면 부호 9로 지시된 광은 광 가이드 디바이스를 통해 뒤로 다시 지향될 수 있으며, 그러므로 도면 부호 11a로서 도시된 출력 표면을 규정한다. 후자의 배열은 출력 표면이 11a일지라도 광 추출 특징부들이 도 1에 도시된 실시예에서 도면부호 11에 대응하는 광 가이드 층(5)의 상부면 상에 위치될 때 바람직하다.
광원들의 출력부와 광 가이드 매체 사이에 공기 갭이 없다는 사실의 결과로서, 투명 가이드 층은 디바이스 내에서 더욱 간단하고 향상된 광학적으로 결합하는 수단을 제공한다.
예들
예 1
본 발명에 따른 디바이스는 다음과 같이 구성되었다. 3M사로부터 상업적으로 시판되는 마이크로 구조 필름(BEF Ⅲ)이 베이스 기판으로서 사용되었다. BEF Ⅲ는 50 미크론의 높이, 50 미크론의 피치 및 90°의 프리즘 각도를 소유한 특징부들로 구성된다. BEF의 상측부(제 1 표면) 상에는 전도성 트랙(은입자 적재 전도성 에폭시)들과, 기판 상에 다수의 LED(Stanley Tw1145ls-tr)들을 장착하고 전도성 트랙 상에 적절한 전기 접속부들을 제공하기 위하여 전도성 접착제가 인쇄된다. 저 굴절율(1.41) 피복 물질(Dymax op-4-20725)이 기판의 상부(제 1)면 상에 및 트랙 위에 스크린 인쇄되었다. 피복에 있는 구멍들의 패턴은 LED들의 위치들에 근접하여 위치될 때 1000 미크론의 피치, 및 약 100 미크론의 폭을 가졌으며, 폭은 LED들 사이에 위치될 때 약 800 미크론으로 증가한다. 약 0.7㎜ 깊이의 캐비티가 캐비티 층 구조를 사용하여 베이스 기판의 주변 주위에 형성되었다. 캐비티는 그런 다음 UV 경화 투명 폴리머(Dymax 4-20688)가 충전되며, 그러므로 제 1 광 가이드 층을 형성하였다. 이격 요소가 제 1 광 가이드 층 상에 위치되어 고정되었으며, 디퓨저(Shin Wha 97% haze film)가 이격 요소 상에 위치되었다. 광 가이드 층에 대한 디퓨저의 거리는 9㎜ 이었다. 광의 양호한 균일성은 반치전폭에서 정상인 것으로부터 약 +/- 30°의 분포 각도를 소유한 추출광으로부터 관찰되었다. 또한, LED들의 위치는 광 가이드 층과 디퓨저 내로 결합되지 않은 광의 조합에 의해 위로부터 관측자에게 은폐되었다.

Claims (17)

  1. 광 가이드 디바이스로서,
    하나 이상의 광원들 및 제 1 광 가이드 층이 제 1 표면상에 장착되며, 상기 제 1 광 가이드 층은 상기 제 1 표면상에서 상기 하나 이상의 광원들을 캡슐로 싸도록 배열되는, 베이스 기판;
    상기 베이스 기판과 상기 제 1 광 가이드 층 사이의 경계면에 있는 피복층; 및
    광 추출 특징부들을 포함하는, 광 가이드 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 추출 특징부들은 상기 베이스 기판과 상기 제 1 광 가이드 층 사이의 경계면에, 또는 상기 제 1 표면 반대측의 상기 베이스 기판의 제 2 표면상에, 또는 상기 베이스 기판과의 경계면을 형성하는 상기 제 1 광 가이드 층의 표면 반대측의 제 1 광 가이드 층의 표면상에 위치되는, 광 가이드 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광 추출 특징부들은 하나 이상의 산란 및/또는 반사 및/또는 굴절 구조들을 포함하는, 광 가이드 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복층은 다수의 구멍들을 포함하는, 광 가이드 디바이스.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 광 추출 특징부들은 상기 베이스 기판의 제 1 표면 반대측의 상기 베이스 기판의 제 2 표면상에 위치되고 마이크로 구조 필름을 포함하며, 상기 피복층은 다수의 구멍들을 포함하는, 광 가이드 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 마이크로 구조 필름은 상기 베이스 기판인, 광 가이드 디바이스.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 마이크로 구조 필름은 휘도 향상 필름인, 광 가이드 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 광원들은 LED들을 포함하는, 광 가이드 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 LED들은 측면 발광 LED들을 포함하거나, 측면 발광 LED들로 이루어지거나, 또는 필수적으로 측면 발광 LED들로 이루어지고, 직하형 배열로 상기 베이스 기판에 걸쳐서 어레이로 배열되는, 광 가이드 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 기판은 투명한, 광 가이드 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복층은 상기 제 1 광 가이드 층보다 낮은 굴절율을 가지는 투명 폴리머 물질인, 광 가이드 디바이스.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 광 가이드 층은 투명한 가요성 폴리머 물질인, 광 가이드 디바이스.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피복층은 약 1 미크론보다 두껍고 약 10 미크론보다 얇은, 광 가이드 디바이스.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 히트 싱크 플레인트를 추가로 포함하는, 광 가이드 디바이스.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 광 가이드 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스.
  16. 광 가이드 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    (i) 베이스 기판의 제 1 표면상에 피복층을 적용하는 단계;
    (ⅱ) 상기 베이스 기판의 제 1 표면상에 하나 이상의 광원들을 장착하는 단계;
    (ⅲ) 상기 베이스 기판의 제 1 표면 위에서 상기 하나 이상의 광원들을 캡슐로 싸도록 상기 제 1 표면에 제 1 광 가이드 층을 추가하는 단계; 및
    (ⅳ) 하나 이상의 광 추출 특징부들, 예를 들어, 하나 이상의 산란 및/또는 반사 구조들 및/또는 굴절 구조들을, 상기 베이스 기판의 제 1 표면상에, 또는 상기 제 1 표면 반대측의 상기 베이스 기판의 제 2 표면상에, 또는 상기 베이스 기판과의 경계면을 형성하는 상기 제 1 광 가이드 층의 표면 반대측의 제 1 광 가이드 층의 표면상에 적용하는 단계를 포함하며;
    하나 이상의 광 추출 특징부들이 상기 베이스 기판의 제 1 표면에 적용되면, 이러한 것이 피복된 상기 베이스 기판의 제 1 표면에 상기 제 1 광 가이드 층의 추가에 앞서 수행되는, 광 가이드 디바이스 제조 방법.
  17. 광 가이드 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    (i) 베이스 기판의 제 1 표면상에 피복층을 적용하는 단계로서, 상기 베이스 기판은 마이크로 구조 필름이며, 상기 마이크로 구조들은 상기 제 1 표면 반대측의 상기 베이스 기판의 제 2 표면상에 위치되는, 단계;
    (ⅱ) 상기 베이스 기판의 제 1 표면상에 하나 이상의 광원들을 장착하는 단계;
    (ⅲ) 상기 베이스 기판의 제 1 표면 위에서 상기 하나 이상의 광원들을 캡슐로 싸도록 상기 제 1 표면에 제 1 광 가이드 층을 추가하는 단계를 포함하는, 광 가이드 디바이스 제조 방법.
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