KR20130139299A - 영상 스크린 커버 유리 조명 - Google Patents

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다니엘 에이. 놀란
웨지샤 세나라트네
미카엘 에티엔
웬델 피. 윅스
루이스 에이. 젠테노
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Abstract

"영상 오프" 조명을 위한 영상 디스플레이 스크린은 영상 디스플레이 패널, 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트, 및 상기 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 광원을 포함하고, 상기 커버 유리 시트의 적어도 일부에는 전면 조명을 위한 상기 커버 유리 시트의 평면에 수직인 각도로 광의 일부를 산란시키거나, 또는 시트 경계부 또는 에지 조명을 위한 시트의 평면 내에 광의 일부를 산란시키기 위한 적어도 하나의 광-산란 벌크 또는 표면 요소가 제공된다.

Description

영상 스크린 커버 유리 조명{VIDEO SCREEN COVER GLASS ILLUMINATION}
본 출원은 그 내용이 참조에 의해 본원에 반영되는 2010년 10월 28일 출원된 35 U.S.C. §119 하의 미국 가출원 제61/407,698호의 우선권의 이점을 청구한다.
본 발명은 정보 디스플레이 분야에 관한 것으로, 특히 활용하지 않을 때 조명을 제공할 수 있는 영상 디스플레이 스크린에 관한 것이다.
현재 광의 명확성, 경량, 및 높은 물리적 강도의 잠재성으로 인해, 진보된 애플리케이션의 다양한 확장에 이용하기 위한 매우 얇은 시트 유리가 채용되고 있다. 그와 같은 애플리케이션 중 하나는 특히 대형-스크린의 플라즈마 텔레비전 및 LCD 텔레비전을 포함하는 영상 디스플레이용의 커브 유리 시트가 있다.
대형 스크린의 텔레비전은 벽 공간을 많이 차지할 수 있는데, 그러한 공간은 텔레비전이 턴오프될 경우 신경을 쓰지도 쓸모 있지도 않다. 최근, 몇몇 텔레비전 제조자들은 텔레비전이 사용되지 않는 시간, 즉 소위 "영상-오프" 상태인 시간 동안 강한 조명 또는 최소의 룸 조명을 제공하는 텔레비전들을 공급하기 시작했다. 몇몇의 경우, 에지에 장착된 발광 로드(rod) 또는 바(bar)가 텔레비전 스크린의 하부 또는 다른 에지 부분에 제공되고 있다.
이러한 접근방식은 약간의 조명을 제공할 수 있지만, 구매자들에게 미적인 즐거움을 주지 못하고 있으며 현재 구매자들이 선호하는 소의 이음매가 없는 "모노리식(monolithic)" 디자인을 따르지도 못하고 있다. 제조자들 및 고객들은 텔레비전 및 다른 정보 디스플레이를 위한 좀더 매력적이거나 유효한 "영상-오프" 조명의 해결책에 관심을 갖고 있다. 유사한 보조 디스플레이 조명이 예컨대 가정용 기기 산업에 사용된 정보 디스플레이를 위한 상업적인 장점들을 제공할 수 있다.
여하튼, 저렴한 효과적인 광원, 이러한 광원으로부터 입력된 광을 최대화시키기 위한 효과적인 디자인, 및 사용자에게 미적인 즐거움을 줄 수 있는 출력광을 채용한 디스플레이 스크린 조명 시스템이 필요하다.
본 발명에 따른 영상 디스플레이 스크린에는 보다 저렴한 비용으로 좀더 높은 레벨의 조명 및 향상된 효율성을 제공하는 영상-오프 상태에서 사용하기 위한 향상된 디스플레이 조명 시스템이 제공된다. 그러한 제공된 디스플레이 조명 시스템은 커버 유리의 전면으로부터 바깥쪽 방향으로 넓은 각도의 조명을 제공하는 커버 유리 시트의 몸체 내에서 전파되는 광을 산란 및/또는 커버 유리의 에지로부터의 에지 조명을 확산시키는 광-산란 시스템이다.
특정 실시예에 있어서, 안티-글레어 코팅(anti-glare coatings)은 적어도 넓은 범위의 시청 각도에 걸쳐 시청자를 향해 바깥쪽으로 시트 내에서 전파되는 광을 산란시킬 수 있는 커버 유리 시트의 에지 및/또는 경계영역에 적용된다. 커버 유리 시트 상의 코팅 또는 텍스처 표면(textured surfaces)을 포함하는 이들 디스플레이를 위한 현재의 안티-글레어 시스템들은 단지 현재 사용된 광원으로부터 광의 제한된 산란만을 제공한다. 또한, 큰 산란은 디스플레이 스크린의 평면에 수직인 방향으로 산란되는 작은 광에 의해 높은 시청 각도에서만 발생한다. 본원에 개시된 디스플레이의 실시예들은, 넓은 범위의 광 파장을 통한 넓은 각도의 산란이 제공되도록, 조명 광원에 의해 방출된 광 파장 정도 크기의 산란 위치를 포함하는 안티-글레어 코팅 또는 표면을 이용한다.
본원에 개시된 디스플레이의 다른 실시예들은, 디스플레이에 의해 제공된 조명 레벨을 향상시키기 위해, 높은 효율로 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 향상된 디자인을 반영한다. 몇몇 실시예에 있어서, 발광 다이오드(LED) 어레이와 같은 고개구수의 큰-스폿-크기 광원의 어레이가 커버 유리 시트의 후면 내에 광을 주입하도록 배치된다. 다음에, 광-산란 층 또는 반사 필름은 넓은 범위의 각도에 걸쳐 주입된 광을 산란 및 확산시키기 위해 커버 유리 시트들의 대향 표면들 상에 어레이에 인접하여 위치된다. 따라서, 산란된 광은 커버 유리 시트의 에지로부터 방출되거나 또는 디스플레이로부터 시청자를 향해 바깥쪽으로 광을 지향시키는 산란 위치로 그 시트 내로 안내될 수 있다.
따라서, 제1형태에 있어서, 본 발명은 영상 디스플레이 패널, 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트, 및 상기 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 광원을 포함하는 영상 디스플레이 스크린을 제공한다. 커버 유리 시트의 적어도 일부에는 통상 표면 층 또는 코팅의 형태이나 대안적으로 그 시트의 몸체 내에 분산된 광-산란 상(phase) 형태의 적어도 하나의 광-산란 요소가 제공된다. 상기 광-산란 요소는 시트의 에지 및/또는 그 시트의 전면의 일부를 포함하는 바깥쪽 방향으로 그 시트 내에 주입된 광원의 적어도 일부를 산란시키도록 배치된다.
다른 형태에 있어서, 본 발명은 영상 디스플레이 패널, 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트, 및 상기 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 광원을 포함하는 영상 디스플레이 스크린을 제공하며, 상기 영상 디스플레이 패널은 시청 영역을 갖추고, 상기 커버 유리 시트는 상기 시청 영역을 커버하는 시청부(viewing portion)를 갖춘다. 이러한 디스플레이의 특정 실시예에 있어서, 적어도 커버 유리 시트의 시청부에는 안티-글레어 층과 같은 광-산란 요소, 예컨대 시트의 거친 표면영역 또는 코팅이 제공된다. 실시예에는 커버 유리 시트의 외면에 수직인 각도를 포함하는 범위의 각도에 걸쳐 광을 산란시키는데 유효한 거칠기를 갖는 거친 표면영역이 포함된다.
또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 영상 디스플레이 패널, 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트, 및 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 광원을 포함하는 영상 디스플레이 스크린을 제공하며, 상기 커버 유리 시트의 적어도 일부에는 그 대향 표면들 상에 대향의 광-산란 벌크 또는 표면 요소들이 제공된다. 디스플레이의 특정 실시예에 있어서, 대향의 광-산란 표면 요소들은 광원에 가장 가까운 커버 유리 시트의 경계의 적어도 일부에 배치된 광-산란 잉크 층들을 포함한다.
다른 형태에 있어서, 본 발명은 영상 디스플레이 패널, 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트, 상기 커버 유리 시트내에 광을 주입하기 위한 광원, 및 상기 커버 유리 시트의 적어도 일부 상의 적어도 하나의 광-산란 요소를 포함하는 영상 디스플레이 스크린을 제공하며, 상기 광-산란 요소는 광원으로부터 커버 유리 시트 내로 광을 산란시키기 위해 배치된 다층의 표면 요소이다. 특정 실시예에 있어서, 광원은 고개구수(high-numerical-aperture) LED 장치의 어레이이며, 다층의 표면 요소는 상기 LED 장치로부터 커버 유리 시트 내로 광을 산란시키기 위한 지지 필름 상에 배치된 다수의 잉크 층을 포함한다.
또한, 시트 에지 또는 주평면 표면으로부터 제어된 방출을 위한 시트의 평면 내로 안내된 광을 효율적으로 전파할 수 있는 광 공동을 포함하는 커버 유리 시트가 개시된다.
본 발명의 영상 디스플레이는 부가된 도면들을 참조하여 이하 좀더 기술된다.
도 1은 광-산란 파티클이 코팅된 유리 시트부의 현미경 사진이다.
도 2는 광-산란 파티클의 코팅을 지지하는 경계영역을 포함하는 커버 유리 시트부의 사진이다.
도 3a는 기존의 안티-글레어 표면 층을 통합한 커버 유리 시트로부터의 광 산란을 높은 각도에서 본 것을 나타낸 사진이다.
도 3b는 도 3a의 유리 시트로부터의 광 산란을 낮은 각도에서 본 것을 나타낸 것이다.
도 3c는 본 발명에 따라 제공된 변형된 커버 유리 시트로부터의 광 산란을 낮은 각도에서 본 것을 나타낸 것이다.
도 4a 및 4b는 제1조명의 영상 디스플레이 스크린의 개략도이다.
도 5a, 5b 및 5c는 제2조명의 영상 디스플레이 스크린의 개략도이다.
도 6은 영상 디스플레이 스크린에 사용하기 위한 인쇄된 잉크 층을 구비한 반사 방지 필름의 사진이다.
도 7은 영상 스크린 경계 조명을 제공하기 위해 에지 방출을 위한 광을 생성하는 광 공동을 통합한 커버 유리 시트의 사진이다.
영상-오프 상태에서 조명하는 디스플레이에 대한 현재의 접근방식은 에지 조명만을 제공하는 디스플레이 패널 또는 커버 유리 상의 에치 위치에 부착된 광 가이드 또는 다이오드 광원을 포함한다. 통상 불투명 경계 스트립(strip)이 직시형 광원을 차단하도록 위치됨으로써, 광원으로부터 높은 시청 각도로 산란되고 디스플레이의 에지 또는 경계영역에서만 방출된 광으로 조명이 제한된다.
본 발명에 따라 제공된 영상 디스플레이는 향상된 광-산란 특성을 제공함으로써, 증가된 파워의 광원을 필요로 하지 않으면서도 조명 레벨을 실질적으로 증가시키는 커버 유리 시트를 포함한다. 변형된 안티-글레어 또는 반사 방지 코팅과 같은 광-산란 층 또는 코팅이 커버 유리 시트 내로 전파하는 광원으로부터 광의 산란을 증가시키기 위해 커버 유리 시트의 적어도 에지 또는 경계부에 선택적으로 적용된다.
특정 실시예에 있어서, 광-산란 파티클의 단층 또는 다층을 포함하는 광-산란 코팅이 커버 유리 시트의 표면부에 적용된다. 그 코팅의 적용은 시트 표면 상에 광-산란 파티클의 분산액을 딥-코팅(dip-coating) 또는 스프레이함으로써 이루어질 것이다. 원할 경우, 그렇게 코팅된 시트는 파티클 층을 유리 표면에 융합시키거나 가라앉힘에 따라 파티클을 시트 표면에 접합시키기 위해 열처리될 수 있다. 이후, 상기 시트는 필요에 따라 시트 강도를 향상시키기 위해 그 시트에 대해 열적 또는 화학적 템퍼링(tempering)을 실시하는 것을 포함한 광-산란 코팅에 대한 손상 없이 완전한 영상 디스플레이를 제조하기 위해 더 처리될 것이다.
상술한 바와 같이 광-산란 코팅이 제공된 커버 유리 시트는 영상-오프 조명을 위한 다수의 중요한 장점들을 제공한다. 가시의 광 파장 범위, 예컨대 400-1000 nm 범위 또는 그 근방 범위의 파티클 크기를 갖는 파티클 산란의 이용은 각도적으로 자유로운 광 산란을 제공한다. 따라서, 산란이 높은 시청 각도로 제한되지 않으나 영상 디스플레이의 평면에 수직 및 수직에 가까운 산란 방향을 포함한 넓은 범위의 각도에 걸쳐 발생될 수 있으므로, 실제 조명에 이용가능한 광의 양을 크게 증가시킬 수 있다.
또한, 적어도 100 nm의 파티클 크기에 있어, 광 산란은 거의 파장에 의존하지 않는다. 따라서, 그러한 산란된 광의 스펙트럼 특성이 양호하게 제어될 수 있으므로, 광대역 또는 협대역 산란은 광원의 스펙트럼 특성 및 선택된 파티클의 산란 특성에 따라 이용될 수 있다. 마지막으로 그러한 시트의 안티-글레어 또는 광-산란 특성은 조명 소스의 패터닝을 허용하기 위해 시트의 각기 다른 영역에 따라 변경될 수 있다.
도면의 도 1은 표면 상에 배치된 광-산란 파티클의 코팅이 제공된 유리 시트부의 전자광학 현미경 사진이다. 300 nm의 평균 파티클 크기의 파티클의 다층을 포함하는 코팅 영역(10)은 파티클의 단층에 의해 커버된 좀더 넓은 영역(12) 내에 나타나 있다.
도면의 도 2는 영상 디스플레이를 위한 커버 유리 시트(20)의 사진이며, 시트의 경계영역(22)은 광-산란 파티클의 코팅이 커버된다. 코팅은 파티클을 약 100 nm의 깊이로 시트 표면 내에 침지(submerge)시키기 위해 300 nm 파티클의 알콜 부유 내에 시트의 경계부를 딥핑(dipping)한 후 열처리함으로써 제공된다. 코팅된 경계부는 LED의 어레이에 의해 조명된다. 시트의 평면에 수직인 방향으로 산란하는 광의 실질적인 레벨은 사진으로부터 명확히 알 수 있다.
도 1 및 2의 광-산란 시트는 본 발명 개시의 영상 디스플레이의 실시예를 나타내며, 여기서 광-산란 표면 요소는 안티-글레어 코팅이고, 상기 안티-글레어 코팅은 광-산란 파티클 층을 포함하며, 상기 광-산란 파티클은 예컨대 파티클의 액 분산으로부터 퇴적된 단층에 분포된다. 또한 광-산란 파티클이 예컨대 파티클 층을 융합하기 위해 유리를 가열하는 단계에 의해 커버 유리의 표면에 접합된 후자의 실시예가 예시된다.
또한, 광 산란 파티클이 100-1000 nm 범위의 평균 파티클 직경을 갖는 코팅된 커버 유리 시트를 통합하는 디스플레이가 포함된다. 상기 나타낸 바와 같이, 그와 같은 파티클 직경은 영상 디스플레이 스크린의 전면 또는 평면에 수직인 각도를 포함하는 넓은 범위의 산란 각도 뿐만 아니라 넓은 범위의 파장에 걸친 광 산란을 가능하게 한다. 광원이 LED 어레이의 광섬유 요소 또는 광-안내 로드(light-guiding rod)인 디스플레이를 포함하는 소정의 콤팩트한 광원에 의해 그와 같은 디스플레이의 영상-오프 조명이 이루어질 것이다.
안티-글레어 특징들을 제공하는 상업적인 영상 디스플레이는 시트의 바깥 (시청자에게 향하는) 표면의 약간의 거칠기를 갖는 커버 유리 시트를 이용하여 만족스러운 글레어(glare) 억제를 제공할 있다. 그러나, 기존 타입의 안티-글레어 표면들은 대향하는 주표면들의 광 파-안내 능력이 시트의 평면 내의 시트 에지에 주입된 광의 실질적인 파편을 트랩(trap)할 지라도 매우 제한된 광 산란을 제공한다. 따라서, 그와 같은 표면들에 의해 제공된 산란은 보통 시트의 평면에 수직인 시청 축으로부터 높은 각도에서만 관찰가능하다.
도면의 도 3a 및 3b는 LED 어레이에 의해 에지-조명된 커버 유리 시트로부터의 산란된 광 강도를 비교한 사진이다. 이들 도면에 나타낸 커버 유리 시트는 기존의 안티-글레어 표면화 층을 통합하고 있으며, 그 시트는 도 3a에서는 시트의 평면에 수직인 높은 각도에서 본 것이고, 도 3b에서는 시트의 평면에 거의 수직인 각도에서 본 것이다. 이러한 기존의 안티-글레어 표면들로부터 산란하는 광의 제한된 높은 각도 특성은 이들 사진들로부터 명확히 알 수 있으며, 도 3a의 높은 각도 산란이 상당히 많고 도 3b로부터의 수직 축 산란이 극히 약하다.
본 발명 설명에 따라 제공된 커버 유리 시트를 통합하는 영상 디스플레이 실시예들은 높은 효율의 안내된-광의 추출을 제공하고 이에 따라 기존의 커버 유리에 의해 제공된 것보다 상당히 우수한 풀-스크린 조명이 제공된다. 도면의 도 3c는 시트 표면의 평면에 수직인 축을 따라 취해진 유사하게 에지-조명된 커버 유리 시트의 사진이다. 그 축에 따른 시트로부터의 높은 레벨의 광 산란은 그 사진으로부터 쉽게 명확히 알 수 있다. 장점적으로, 도 3c의 커버 유리 시트에서 달성된 높은 산란 효율은, 커버 시트의 에지 조명이 턴오프될 때, 커버 유리 뒤에 위치한 영상 디스플레이 패널 상에 디스플레이된 영상의 품질을 크게 저하시키지 않는다.
도면 도 3a-3b와 도 3c간 그러한 산란 작용의 명확한 차이점 및 이에 따른 조명 효율은 2개의 커버 시트의 안티-글레어 표면들에 제공된 표면 거칠기의 특성의 변경으로부터 야기된다. 도 3a 및 3b에 특성화된 기존의 안티-글레어 커버 유리 시트는 40 μ 정도의 표면 거칠기 상관 길이를 갖는 거친 안티-글레어 표면 층을 통합하고 있다. 반대로, 도 3c에 나타낸 커버 유리 시트의 변형된 안티-글레어 표면 층은 약 500 nm의 상관 길이를 제공하는 거칠기를 갖는다. 보다 짧은 거칠기 상관 길이, 즉 약 100-1000 nm의 광 파장 범위의 상관 길이의 몇가지 장점 효과가 있다. 각도에 자유로운 광 산란을 제공하는 것 외에, 표면의 산란 효율이 향상되고 이에 따라 영상-오프 조명의 잠재적인 밝기가 증가된다. 또한 그러한 잠재적인 밝기의 향상은 변형된 안티-글레어 층들이 영상 디스플레이의 전체 표면영역을 커버하도록 쉽게 확장될 수 있다는 사실이다.
높은 효율의 커버 유리 광 산란의 장점을 갖는 영상 디스플레이 스크린 디자인이 도면의 도 4에 개략적으로 나타나 있다. 도 4는 영상 디스플레이 패널(32), 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트(34), 및 상기 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 광원(36)을 포함하는 영상 디스플레이 스크린(30)의 전면도(a) 및 측면도(b)를 포함한다. 상기 커버 유리 시트(34)는 시트의 전면 또는 시청면(디스플레이 패널에 대향하는 바깥쪽으로 향하는 표면) 상에 변형된 안티-글레어 표면 층(도시하지 않음)을 통합하고 있다. 효율적인 낮은 각도 및 수직 축 산란을 위해, 상기 변형된 안티-글레어 층은 가시의 광 파장 범위의 표면 거칠기 상관 길이를 갖는다.
상기 커버 유리 시트(34) 상의 안티-글레어 층은 영상 디스플레이의 전체 시청 영역(38), 즉 커버 시트 상에 배치된 둘러싸인 불투명 흑색 경계부(39) 내에 속하는 영역을 커버한다. 상기 흑색 경계부(39)는, 예컨대 조립된 영상 디스플레이 스크린에 대한 "모노리식" 외관을 제공하는 차폐(shielding) 경계부와 후면-장착 LED 어레이의 조합에 의해, 직시형의 LED 어레이로 이루어진 차폐 광원(36)으로 작동한다.
도 4에 나타낸 실시예에 있어서, 접착층(33)은 영상 디스플레이 패널(32)에 커버 유리 시트(34)를 접합하도록 제공된다. 그러한 층은 접착층 또는 디스플레이 패널로 그 커버 시트 내로 전파되는 광의 손실을 피하기 위해 디스플레이 패널(32)의 굴절률 이하의 굴절률을 갖는 접착재로 구성될 것이다. 또한, 디스플레이의 영상 품질을 향상시키기 위해 커버 유리 시트(34)의 외면으로부터 이격된 선택의 반사 방지층(38)이 나타나 있다. 대안의 구성에 있어서, 그러한 접착재는 커버 시트 내로 전파되는 안내된 LED 광의 손실을 최소화하기 위해 적어도 2 ㎛의 에어 갭으로 교체될 수 있다.
따라서, 상기 예에 의해 기술된 바와 같은 영상 디스플레이 스크린의 실시예들은 영상 디스플레이 패널이 시청 영역을 갖추고, 커버 유리 시트가 상기 시청 영역을 커버하는 시청부, 및 상기 커버 유리 시트의 시청부에 표면 층 형태의 광-산란 요소가 제공되는 스크린을 포함한다. 특히 실시예에 있어서, 광-산란 요소는 커버 유리 시트 상에 거친 표면영역을 포함하며, 상기 거친 표면영역은 상기 커버 유리 시트에 수직인 각도를 포함하는 각도 범위에 걸쳐 광을 산란시키는데 효과적인 거칠기를 갖는다. 그러한 목적을 위해, 상기 거친 표면영역은 1000 nm 이하의 표면 거칠기 상관 길이를 갖는다.
또한, 디스플레이 스크린은 영상 디스플레이 패널과 커버 유리 시트 사이에 제공된 접합재 층을 포함하며, 접합재는 커버 유리 시트의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는다. 커버 유리 시트와 영상 디스플레이 패널 사이에 에어 갭이 제공된 대안의 디스플레이가 제공될 수 있다.
상기 설명 및 예들에 따라, 다양한 광원 및 이 광원들을 탑재하는 다양한 방법들이 영상-오프 조명 광을 영상 디스플레이 스크린을 위한 커버 유리 시트 내에 주입하는데 사용될 수 있다. 높은 개구수 및/또는 큰 스폿(spot) 크기를 갖는 규격품의 LED 또는 다른 낮은 비용의 광원의 사용은 비용 측면에서 뿐만 아니라 에너지 효율성 면에서도 장점이 있다. 그리고, 커버 유리 시트의 에지 상에서보다 커버 유리 시트의 경계영역의 후면 상에 광원을 장착하는 방식이 현재로서 바람직한 "모노리식" 디스플레이 디자인 옵션을 지원한다.
고개수이든 다른 것이든 간에 영상-오프 조명을 위한 후면-장착 광원의 사용은 향상된 광 입력 효율이 제공되어야 한다. 발명의 설명에 따르면, 필요한 향상된 효율을 제공하기 위한 향상된 산란 방법들이 사용된다. 이하 좀더 충분히 개시된 바와 같이, 그와 같은 방법들은 거의 100%의 광 입력 효율을 제공할 수 있고, 선택적인 흡수 및/또는 파장 변환을 통해 출력 또는 조명 광에 대한 파장 또는 칼라 제어를 가능하게 하며, 광원 정렬의 어려움을 피할 수 있다.
강한 영상-오프 조명을 공급하는 디스플레이를 제공하기 위해 영상 디스플레이 패널과의 조합에 유용한 커버 유리 시트를 포함하는 영상 디스플레이 스크린에 대한 기술된 디자인이 도면의 도 5에 개략적으로 나타나 있다. 도 5에는 영상 디스플레이 패널(42)에 부착된 조명 커버 유리 시트(41)를 포함하는 디스플레이(40)의 전면도(a), 측면도(b), 및 배면도(c)를 포함한다. 도 5의 커버 유리 시트는 LED 어레이(43)로 이루어진 광원이 작동될 때 시트 하부 에지(41a)로부터 조명 광을 방출하도록 채용된다.
커버 유리에 걸쳐 영상 시청 영역(46)을 아웃트라인하는 인쇄된 불투명 흑색 잉크 경계 프레임(45; 이하 '흑색 잉크 경계부' 또는 '경계의 흑색 잉크 층'이라고도 칭함)과 접촉하는 반사 방지 필름(44)이 커버 유리 시트(41)의 전면을 가로질러 배치된다. 흑색 잉크 경계부(45)의 하부 세그먼트의 폭은 영상 디스플레이 스크린을 전면도(a)로서 직시하여 보았을 때 커버 유리 시트(41)의 하부 후면에 부착된 LED 어레이(43)를 마스크하기에 충분한 폭으로 이루어진다.
커버 유리 시트(41)의 하부 에지(41a)로부터 출력된 적절한 조명 광을 보장하기에 충분한 레벨의 광 입력 효율성을 제공하기 위해, LED 어레이(43)로부터의 광은 커버 유리 시트(41)의 하부 후면 상의 LED 어레이(43)를 위한 장착 위치에 가장 가깝게 위치된 2개의 백색 또는 "광대역" 확산 반사 표면 층들간 다수 시간 동안 산란된다. 이들 대향의 확산 반사 표면 층들은 유리 시트(41)의 베이스에 광 공동을 형성한다. 예컨대, 원하는 반사 표면영역들이 도 5에 나타낸 바와 같이 유리 시트(41)의 대향의 하부 표면부들 상에 배치된 백색 불투명 잉크 경계 스트림 48a 및 48b에 의해 형성될 것이다. 따라서, 그러한 원하는 산란은 유리 시트(41) 상의 유사하게 배치된 대향의 거친 표면부들에 의해, 또는 유리 시트(41)의 하부들 내에 분포된 입자 산란 상(phase)으로부터 체적 산란에 의해 야기될 수 있다.
백색 경계 스트립 48a 및 48b로부터 반복된 반사에 의해 산란된 광은 광이 더 이상 그 스트립들 사이에 가둬지지 않는 지점에 도달할 때까지 그 위치에서 각지게 확산할 것이다. 통계적인 필드 모델링은 잉크 경계 스트립들로부터의 체적 및 표면 산란간 균형에 따라 그리고 광을 그 스트립에 가두기 전 다수의 광 반사에 따라 좌우되는 탈출 광의 각도 모드의 통계적 분포를 유도할 수 있다.
도 5의 영상 디스플레이 스크린의 커버 유리 시트의 평면 내로 안내된 광은 시트의 하부 에지(41a)로부터 방출될 것이다. 만약 반사 스트립들의 가둠을 탈출하는 안내 또는 비안내 광의 일부만이 방출되기를 원한다면, 반사 잉크 스트립 또는 다른 광 산란 요소들이 그 방출 영역 쪽으로 테이퍼링(tapering)되며, 그와 같은 테이퍼링은 탈출 광의 양을 제한하거나 또는 선택된 각도로 우선적으로 방출될 수 있게하는 효과가 있다.
예컨대, 도면에서 백색 반사 잉크 48a 및 48b를 교체하기 위해 칼라 잉크를 사용함으로써 방출된 광의 칼라에 따른 콘트롤이 실행될 수 있다. 남아있는 광의 칼라를 변경하여, 그와 같은 잉크로부터 다수의 반사를 거친 선택된 광의 파장이 선택적으로 흡수될 수 있다. 대안의 칼라 콘트롤 방법은 유리에 제공된 반사 스트립 또는 유리에 부가된 비선형 광학 재료, 예컨대 결정자 또는 양자 도트(dot)의 사용을 포함한다. 양자 도트 방법은 각기 다른 크기의 도트가 각기 다른 파장의 광 산란을 야기할 수 있기 때문에 방출된 광의 패터닝을 가능하게 한다.
상술한 예들의 요소들을 통합하는 개시된 영상 디스플레이 스크린의 특정 실시예들은 커버 유리 시트의 적어도 일부가 시트의 대향 표면들 상에 부착된 대향의 광-산란 벌크 또는 표면 요소들을 구비한 디스플레이 스크린을 위한 광원에 가장 가까운 위치에 제공된 것을 포함한다. 실시예들에 있어서, 대향의 표면 요소들은 커버 유리 시트의 경계의 적어도 일부에 배치된 광-산란 잉크 층들을 포함하고, 대향의 광-산란 잉크 층들은 체적 광 산란을 제공하는 부유 입자 상(suspended particulate phase)을 포함하거나, 또는 표면 광 산란을 제공하는 거친 표면을 포함하며, 광-산란 잉크 층들은 광대역(백색) 반사도를 제공한다. 그와 같은 디스플레이를 위한 광원은 커버 유리 시트의 후면 내에 광을 주입하도록 배치된 LED 장치의 어레이를 포함한다.
칼라-콘트롤 영상-오프 조명에 있어서, 대향의 광-산란 잉크 층들은 파장-선택 광 흡수 또는 반사도를 나타내며, 커버 글래스는 유리 또는 잉크 층들의 표면 내에 비선형 광 산란 센터를 통합할 것이다. 바람직하게, 비선형 광 산란 센터는 광-산란 결정자 및 양자 도트를 포함하는 그룹으로부터 선택되며, 디스플레이를 포함하는 실시예들은 패턴으로 배치된 비선형 광 산란 센터를 포함한다.
도면의 도 5에 예시된 영상 디스플레이 스크린 실시예는 상업적으로 관심을 끌 수 있으며 고개구수 LED 장치의 어레이를 포함하는 광원이 사용될 수 있는 특히 효과적인 하부 에지 영상-오프 조명을 제공한다. 그러나, 그와 같은 디스플레이 스크린은 광을 커버 유리 시트 내에 효과적으로 주입하기 위한 광-산란 시스템이 시트의 대향 표면들간 입력 광의 반복된 반사를 야기하도록 배치되어야 하는 다층 표면 요소들을 포함한다. 필요한 층들을 배열하기 위해 다수의 분리된 잉크 적용이 채용된다.
더욱이, 본 발명에 따른 디스플레이 스크린의 실시예에 있어서, 지지 필름 상에 배치된 다수의 잉크 층 형태로 제공된 다층 표면 요소들이 제공된다. 도면의 도 5에 필름 층(44)과 같은 반사 방지 필름 층을 적절히 포함한다. 커버 유리 시트와 조합하기 전에, 영상 디스플레이 스크린의 광 산란 및 광원 마스킹을 콘트롤하기 위해 예컨대 스크린 인쇄에 의해 지지 필름에는 다수의 잉크 층이 제공된다.
특정 예에 있어서, 그러한 지지 필름의 후면에는 도면의 도 5의 경계 흑색 잉크 층(45)과 같은 흑색 또는 다른 광-흡수 잉크 층이 제공되며, 그 잉크 층은 디스플레이에 수직인 각도에서 본 방향으로부터 LED 어레이로부터의 광을 차단함과 더불어 디스플레이의 시청 영역을 둘러싸는 프레임으로서 제공된다. 그 후, 도 5의 잉크 층(48a)의 형태로 백색 광의 확산 산란을 나타내는 백색 불투명 잉크 층이 상기 흑색 잉크 층에 걸쳐 지지 필름에 제공된다. 영상 디스플레이 스크린을 위한 커버 유리 시트의 전면에 그렇게 코팅된 지지 필름의 다음 부착은 LED로부터 커버 유리 시트의 평면 내로 광 산란의 효율성을 보장하기 위해 광 흡수 및 광 산란 잉크 층들 모두를 적절히 위치시킨다. 도면의 도 6은 이러한 특정 실시예에 따른 흡수 흑색 잉크 층(55) 및 커버 백색 반사 광-산란 스트립(58a)이 제공된 지지 반사 방지 필름(54)의 에지 방향에서 본 사진을 포함한다. 그 도면은 필름의 비코팅 측의 일부를 포함한다.
직접 적용된 잉크 층 또는 인쇄된 필름의 사용은 광 공동을 포함하는 커버 유리 시트 내의 효율적인 광 주입에 있어 효과적이면서 경제적인 접근방식을 제공하는 한편 유사한 효율성을 제공하기 위한 모든 유리 접근방식은 기계적 그리고 열적 내구성 면에서 우수한 장점을 제공할 것이다. 따라서, 개시된 영상 디스플레이 스크린의 다른 실시예에 따르면, 유리 프릿의 확산 산란 층들은 커버 유리 시트의 대향 표면들에 적용되어 접합된다.
그와 같은 스크린을 위한 특정 실시예에 있어서, 유리 프릿 층이 예컨대 도면의 도 5에 나타낸 바와 같이 산란 광 안내에 이용된 잉크화 필름 또는 대향의 광-산란 잉크 층 대신 대향의 시트 표면에 적용된다. 프릿 실시예에 있어서, 대향의 접합된 백색 유리 프릿 층들이 도 5의 시트(41)와 같은 커버 유리 시트 상의 위치 48a 및 48b에 배치된다. 잉크 층들과 마찬가지로, LED 어레이와 같은 광원으로부터의 광이 주입되고 증가 반사될 수 있는 광 공동이 그 안에 형성된 백색 프릿 층들은 확산 광대역 산란을 제공한다. 따라서, 커버 유리 시트의 대향의 주면들간 안내를 위해 각도진 광이 생성되어 조명을 위해 방출될 수 있는 시트 에지와 같은 위치에 시트의 평면 내로 전파된다. 몇몇 실시예에 있어서, 도 5의 경계 흑색 잉크 층(45)에 대해 위치된 불투명 흑색 또는 다른 광-흡수 잉크 또는 프릿 층은 본 방향으로부터 LED 어레이를 감추면서 커버 유리 시트를 통합하는 영상 디스플레이에 대한 경계부를 제공하기 위해 그 프릿 층 배열에 겹쳐놓는다.
코닝 Code 2318 알칼리 알루미노실리케이트 유리 시트와 같은 상업적인 커버 유리 시트로 사용하는데 적절한 유리 프릿 조성의 예가 이하의 표 1에 나타나 있다. 그 유리 프릿 조성은 소스 유리에 대한 배치(batch)로 산출된 것과 같은 산화물 기준의 mole%로 나타나 있다. 또한 표 1에는 개별 샘플들에 결정된 유리의 프릿 층을 유리 커버 시트에 접합하기 위한 유리 변이온도(Tg), 유리 연화온도(Ts), 평균 열팽창계수 및 용융온도(Tf)가 나타나 있다.
유리 프릿 조성
산화물 (mole%) 1 2 3 4 5 6
SiO2 62.1 48.4 48.4 43.38 43.4 43.4
B2O3 12.1 33.3 33.3 38.29 35.3 38.3
Na2O 8.2 0.0 12.0 9.0 9.0 8.0
K2O 1.1 10.3 1.3 4.33 4.3 2.3
ZnO 0.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
Li2O 2.7 3.0 0.0 0.0 3.0 3.0
Al2O3 5.8 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
CaO 4.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
ZrO2 0.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
MgO 2.8 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
물리적 특성
CTE 73.8 75.5
Tg 538° 486° 500° 486°
Ts 684° 602°
Tf 700° 600° 700°
표 1에 나타낸 조성들은 단지 커버 유리 시트로부터 산란되는 광을 유효하게 콘트롤하기 위해 채용될 수 있는 넓은 범위의 프릿 조성을 나타낸다. 또한, 이러한 많은 조성들은 그들 광 산란 작용을 바꾸기 위해 변경될 수 있다. 예컨대, 티타니아, 지르코니아 및/또는 산화 주석과 같은 기존의 불투명 첨가물이 프릿 층의 유백광을 증가시키기 위해 유리 또는 프릿 조제물 내에 통합될 수 있다. 선택적으로 또는 추가로, 광 흡수제 또는 형광체가 프릿에 의해 형성된 광 공동을 통해 전파되는 광원의 칼라를 변경하기 위해 유리 또는 프릿에 통합될 수 있다.
도면의 도 7은 커버 유리 시트를 통합하는 영상 디스플레이 스크린의 시청자를 향하는 시트 표면에서 본 상술한 적용된 프릿 층에 의해 형성된 광 공동을 통합하는 커버 유리 시트의 사진을 포함한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 커버 유리 시트(61)에는 커버 시트 하부 경계부를 따라 광 공동을 형성하기 위해 백색 광-산란 후면 접합 프릿 층(도시하지 않음)에 대향하여 배치된 백색 광-산란 접합 전면 프릿 층(68a)이 하부 경계부를 따라 제공된다. 또한 시트의 후면(도시하지 않음)에는 광-산란 프릿 층(68a)에 걸쳐 적용된 불투명 흑색 스트립(65)에 의해 커버 유리 시트의 전면에서 본 방향으로부터 감춰진 조명 LED 어레이로 이루어진 광원이 부착된다.
접합된 프릿 층에 의해 형성된 광 공동으로부터 전파되는 대다수의 안내된 광은 커버 유리 시트(61)의 하부 에지(61a)로부터 방출된다. 그러나, 또한 안내된 광의 일부는 예컨대 위치 61b로 나타낸 바와 같은 시트(61)의 측면 및 상부 에지로부터 방출될 수 있다.
도 7의 커버 유리 시트는 시트의 적어도 하나의 경계부를 따라 광 공동을 포함하는 본 발명 개시의 커버 유리 시트 실시예들을 나타내며, 포함된 실시예의 시트의 경계부에는 이 경계부의 대향의 시트 표면들 상에 대향의 광-산란 표면 요소들이 제공된다. 이러한 실시예들에서의 광-산란 표면 요소들은 예컨대 시트 표면 상에 배치된 확산 산란 잉크 층 또는 시트 표면에 접합된 확산 산란 프릿 층을 포함한다. 또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 불투명 마스킹 층은 기술된 바와 같이 커버 유리 시트를 통합하는 영상 디스플레이 스크린을 사용자가 본 방향으로부터 광원을 마스크하길 원할 경우 광-산란 표면 요소들 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.
본 발명 개시에 따라 제공된 영상 디스플레이 스크린들 및 구성요소들이 상기한 특정 예들의 재료, 배열, 디자인 및 절차들을 참고하여 기술되었지만, 이들 예들은 단지 설명의 목적을 위해 제공되었고, 그에 대한 다양한 변형들은 부가된 청구항의 범위 내에서 유사한 또는 관련된 적용의 요구사항을 충족시키도록 채용된다는 것을 알아야 할 것이다.

Claims (41)

  1. 영상 디스플레이 패널, 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트, 및 상기 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 광원을 포함하고, 상기 커버 유리 시트의 적어도 일부에는 상기 커버 유리 시트의 평면에 수직인 각도로 광의 일부를 산란시키는데 효과적인 적어도 하나의 광-산란 벌크 또는 표면 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광-산란 표면 요소가 안티-글레어 코팅인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  3. 청구항 1에 있어서,
    안티-글레어 코팅은 광-산란 파티클 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  4. 청구항 1에 있어서,
    광-산란 파티클은 단층에 분포되며, 파티클의 액 분산으로부터 커버 유리 시트 상에 퇴적되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  5. 청구항 1에 있어서,
    광-산란 파티클 층이 커버 유리 시트의 표면에 융합되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  6. 청구항 1에 있어서,
    커버 유리 시트는 열적 또는 화학적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  7. 청구항 1에 있어서,
    광원은 광-안내 로드 또는 광섬유 요소인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  8. 청구항 1에 있어서,
    광원은 LED 어레이인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  9. 청구항 1에 있어서,
    광-산란 파티클은 100-1000 nm 범위의 평균 파티클 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  10. 청구항 1에 있어서,
    광-산란 파티클은 영상 디스플레이 스크린의 전면에 수직인 각도를 포함하는 각도 범위에 걸쳐 광을 산란시키는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  11. 청구항 1에 있어서,
    커버 유리 시트의 일부는 영상 디스플레이 스크린의 표면에 수직인 각도에서 본 방향으로부터 광원을 마스크하도록 위치된 불투명층을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  12. 영상 디스플레이 패널, 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트, 및 상기 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 광원을 포함하고, 상기 커버 유리 시트의 적어도 일부에는 적어도 하나의 광-산란 벌크 또는 표면 요소가 제공되고, 상기 영상 디스플레이 패널은 시청 영역을 갖추고, 상기 커버 유리 시트는 상기 시청 영역을 커버하는 시청부를 갖추며, 적어도 상기 커버 유리 시트의 시청부에는 광-산란 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광-산란 요소는 커버 유리 시트 상의 거친 표면영역을 포함하고, 상기 거친 표면영역은 커버 유리 시트에 수직인 각도를 포함하는 각도 범위에 걸쳐 광을 산란시키는데 효과적인 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 거친 표면영역은 1000 nm 이하의 표면 거칠기 상관 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  15. 청구항 12에 있어서,
    접합재 층이 영상 디스플레이 패널과 커버 유리 시트 사이에 제공되고, 상기 접합재는 상기 커버 유리 시트의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  16. 청구항 12에 있어서,
    에어 갭이 상기 커버 유리 시트와 영상 디스플레이 패널 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  17. 영상 디스플레이 패널, 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트, 및 상기 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 광원을 포함하며, 상기 커버 유리 시트의 적어도 일부에는 그 대향 표면들 상에 대향의 광-산란 벌크 또는 표면 요소들이 제공되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  18. 청구항 17에 있어서,
    대향의 표면 요소들은 커버 유리 시트의 경계의 적어도 일부에 배치된 광-산란 잉크 층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  19. 청구항 18에 있어서,
    광-산란 잉크 층들은 광대역 반사도를 제공하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  20. 청구항 17에 있어서,
    광원은 커버 유리 시트의 후면 내에 광을 주입하도록 배치된 LED 장치의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  21. 청구항 17에 있어서,
    커버 유리 시트의 일부는 영상 디스플레이 스크린의 표면에 수직인 각도에서 본 방향으로부터 광원을 마스크하도록 배치된 불투명층을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  22. 청구항 18에 있어서,
    대향의 광-산란 잉크 층들은 체적 광 산란을 제공하는 부유 입자 상을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  23. 청구항 18에 있어서,
    대향의 광-산란 잉크 층들은 표면 광 산란을 제공하는 거친 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  24. 청구항 18에 있어서,
    대향의 광-산란 잉크 층들은 파장-선택 광 흡수 또는 반사도를 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  25. 청구항 17에 있어서,
    커버 유리 시트는 유리의 표면 또는 그 위에 배치된 광-산란 잉크 층들 내에 비선형 광 산란 센터를 통합하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  26. 청구항 25에 있어서,
    비선형 광 산란 센터는 광-산란 결정자 및 양자 도트을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  27. 청구항 25에 있어서,
    비선형 광 산란 센터는 패턴으로 배치되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  28. 영상 디스플레이 패널, 상기 영상 디스플레이 패널을 위한 커버 유리 시트, 및 상기 커버 유리 시트 내에 광을 주입하기 위한 광원을 포함하며, 상기 커버 유리 시트의 적어도 일부에는 적어도 하나의 광-산란 벌크 또는 표면 요소가 제공되고, 광-산란 요소는 광원으로부터의 광을 상기 커버 유리 시트 내로 산란시키도록 배치된 다층 표면 요소인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  29. 청구항 28에 있어서,
    광원은 고개구수 LED 장치의 어레이인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  30. 청구항 28에 있어서, 다층 표면 요소는 지지 필름 상에 배치된 다수의 잉크 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  31. 청구항 28에 있어서,
    지지 필름은 반사 방지 필름인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  32. 청구항 28에 있어서,
    다수의 잉크 층을 갖는 지지 필름은 커버 유리 시트에 부착된 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  33. 청구항 28에 있어서,
    다수의 잉크 층은 확산 광 산란을 나타내는 백색 잉크 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  34. 청구항 28에 있어서,
    다수의 잉크 층은 광 흡수 잉크 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  35. 청구항 28에 있어서,
    다수의 잉크 층은 커버 유리 시트의 에지로부터 광의 적어도 일부를 산란시키도록 배치된 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 스크린.
  36. 시트의 적어도 하나의 경계부를 따라 광 공동을 포함하는 영상 디스플레이 스크린을 위한 커버 유리 시트.
  37. 청구항 36에 있어서,
    시트의 경계부에는 이 경계부의 대향 시트 표면들 상에 대향의 광-산란 표면 요소들이 제공되는 것을 특징으로 하는 커버 유리 시트.
  38. 청구항 37에 있어서,
    광-산란 표면 요소들은 확산 광대역 광 산란을 제공하는 광-산란 층인 것을 특징으로 하는 커버 유리 시트.
  39. 청구항 37에 있어서,
    광-산란 표면 요소들은 시트 표면 상에 배치된 확산 산란 잉크 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 커버 유리 시트.
  40. 청구항 37에 있어서,
    광-산란 표면 요소들은 시트 표면에 접합된 확산 산란 프릿 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 커버 유리 시트.
  41. 청구항 37에 있어서,
    불투명 마스킹 층은 적어도 하나의 광-산란 표면 요소 상에 배치된 것을 특징으로 하는 커버 유리 시트.
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