KR20160108441A

KR20160108441A - 가시 디스플레이 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR20160108441A
Application number: KR1020167021786A
Authority: KR
Inventors: 러벨 엘진 Ⅱ 컴스톡; 씨어리 루크 아라인 단녹우스; 잉 젱; 잭쿠에스 골리어; 잉 장
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2016-09-19
Also published as: CN106104149A; TW201539071A; JP2017504164A; TWI644134B; US20150198757A1; US10209424B2; WO2015106101A1; JP6568531B2

Abstract

백라이트 유닛은 디스플레이 디바이스의 액정 디스플레이 패널을 조명하는데 사용될 시에 적합하다. 백라이트 유닛은 광 가이드 플레이트를 포함하고, 광 가이드 플레이트는 적어도 하나의 에지를 갖는 유리 기판, 에지의 길이를 따라 적어도 하나의 에지에 물리적으로 그리고 광학적으로 결합된 중간 도파관, 및 중간 도파관에 광학적으로 커플링된 광 소스를 포함한다.

Description

가시 디스플레이 백라이트 유닛{A VISUAL DISPLAY BACKLIGHT UNIT}

본 출원은 35 U.S.C. §119 하에 2014년 1월 10일 자로 출원된 미국 가출원 제61/925,857호의 우선권 주장 출원이고, 상기 미국 가출원의 내용은 전부 참조로 본원에 병합된다.

본 발명은 일반적으로 액정 디스플레이 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로 디스플레이 디바이스의 디스플레이 패널을 조명하도록 구성된 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정 디스플레이들 (LCD들)에서, 백라이트 유닛은 그의 에지에서 일련의 백색 발광 다이오드들 (LED들)에 커플링된 광 가이드 플레이트 (light guide plate, LGP)를 일반적으로 포함한다. LGP는 일반적으로 핸드 헬드 디바이스들에 대해 약 400 마이크로미터 이상의 두께를 갖는 가소성 재료, 예를 들면 폴리(메타크릴산메틸, methyl methacrylate), PMMA, 투명 열가소성으로 구성된다. 일부 적용에서, 전체 LCD 스택의 두께를 최소화시킬 필요가 있으며, 그리고 보다 얇은 LGP를 사용함은 현저한 이점을 제시한다. 그러나, LED들의 통상적인 크기가 예를 들면 1 x 0.3 밀리미터 (mm)인 점이 문제점이며, 그리고 LED들로부터 약 100 마이크로미터의 두께를 갖는 도파관 내로의 커플링 광은 도전과제를 제시한다.

또한, 큰 크기의 패널(예컨대, 60 인치, 152.4 센티미터)에 대해, PMMA의 사용은 문제가 있는데, 이는 PMMA가 현저한 연신율(elongation)을 생성할 수 있는 수분을 흡수하기 때문이다. 이로써, PMMA를 얇고 치수적으로 안정적인 재료로 대체시킬 필요가 있다. 그러나, 큰 패널에 대해서, 매우 큰 구역 LED들(대략 2x2 밀리미터 내지 3x3 밀리미터)이 필요하여, 그 결과 도파관의 두께보다 큰 크기를 갖는 LED들을 커플링시킬 필요성이 있다.

다른 적용에서, 베젤의 크기를 최소화시킬 필요가 있을 수 있다. 현재 백라이트 설계는 다른 제한점을 제시한다. 예를 들어, 또한 LED들을 히트 싱크하기 위한 룸을 필요로 하고, 나아가 이들을 구동시키는 구동 회로를 필요로 한다. 또한, LGP 내부의 광학 파워 밀도는 비-균질적이고, LED 방출 지점들에 가까이에 있음은 LED에 가장 가까운 처음 몇 밀리미터의 LGP를 사용할 수가 없게 된다.

적어도 이러한 이유들에 대해, 큰 구역 LED에 의해 방출된 광을, 방출 구역보다 얇은 도파관으로 변환시킬 수 있는 광학 시스템에 대한 관심이 있다.

본원은 광 소스를 제 1 중간 도파관 (IWG) 내로 커플링시키는 것을 포함하여 그 결과 광 소스의 방출 구역이 IWG의 단면도에 포함될 수 있는 장치를 기술한다. 그 후, 광은 IWG의 길이에 걸쳐 전파된다. LGP는 IWG에 광학적으로 커플링되고, 그 결과 광은 IWG로부터 LGP 내로 전파 길이(L)에 걸쳐 누출된다. IWG과 LGP 사이의, 옵션으로 접착제를 통한 접촉, 나아가 IWG의 길이는 IWG과 LGP 사이의 최대 커플링 효율성을 얻기 위해 최적화된다.

이에 따라서, 광 가이드 플레이트를 포함한 백라이트 유닛을 포함한 장치가 개시되고, 광 가이드 플레이트는 적어도 하나의 에지를 갖는 유리 기판, 에지의 길이를 따라 적어도 하나의 에지에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링된 중간 도파관, 및 중간 도파관에 광학적으로 커플링된 광 소스를 포함한다. 광 가이드 플레이트는 60 ppm 철(Fe) 미만을 포함할 수 있다. 광 가이드 플레이트의 두께는 약 1.5 밀리미터 이하, 예를 들면 1.2 밀리미터 이하이다. 중간 도파관은 실리콘 접착제 또는 에폭시와 같은 접착제에 의해 광 가이드 플레이트에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링된다. 접착제는 IWG 및/또는 LGP에 굴절률 정합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 도파관은 그의 표면에 그루브 도는 채널을 포함하며, 그리고 광 가이드 플레이트의 에지는 채널 내에 위치된다. 소정의 실시예들에서, 중간 도파관은 유리 기판의 주요 표면에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링된다.

복수의 개별적인 광 소스들은 중간 도파관에 광학적으로 커플링될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 광학적으로 커플링됨은 일 측 매질, 예를 들면 중간 도파관에서 타 측 매질, 예를 들면 광 가이드 플레이트 내로 이동하는 광 전파로 언급된다.

백라이트 유닛은 광 가이드 플레이트에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링된 복수의 중간 도파관들을 포함할 수 있다.

장치는 백라이트 유닛에 인접하여 위치된 액정 디스플레이 패널을 더 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 중간 도파관은 긴 축을 포함하고 길게 형성된 도파관일 수 있으며, 그리고 중간 도파관은 긴 축을 따른 테이퍼를 포함한다. 예를 들어, 중간 도파관은 광 가이드 플레이트의 평면에 대해 수직한 치수로 테이퍼링될 수 있다. 다른 예시들에서, 중간 도파관은 광 가이드 플레이트의 평면에 대해 평행한 치수로 테이퍼링될 수 있다. 소정의 다른 예시들에서, 중간 도파관은 다수의 치수들(방향 또는 축)로 테이퍼링될 수 있다.

일부 실시예들에서, 광 소스는 광 가이드 플레이트에 광학적으로 직접 커플링되고, 그 결과 광은 광 소스로부터 광 가이드 플레이트 및 중간 광 가이드 내로 동시에 커플링된다.

이해되어야 하는 바와 같이, 상술된 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 본원의 실시예들을 제시하며, 그리고 실시예들이 청구된 바와 같이, 실시예들의 특성 및 특징을 이해하는 개요 또는 틀을 제공하기 위한 것으로 의도된다. 첨부 도면들은 실시예들의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 그리고 본 명세서의 일부 내에 병합되고 그 일부를 구성한다. 도면은 본원의 다양한 실시예들을 도시하고, 설명과 함께, 실시예들의 원리 및 동작을 설명하기 위한 기능을 한다.

도 1a는 본원의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 측면도이다;
도 1b는 도 1a의 백라이트 유닛의 상부도이다;
도 2는 중간 도파관 (IWG)에 물리적으로 커플링된 광 가이드 플레이트 (LGP)를 도시한 본원의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 측면도이다;
도 3a는 표면에 형성된 그루브를 포함한 IWG의 현미경 사진이다;
도 3b는 IWG에서의 그루브 내에 접합된 LGP의 에지를 도시한 본원의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 측면도이다.
도 4는 몰드의 단면 측면도로서, 이때 LGP는 LGP에 접합된 IWG를 형성하기 위해, 몰드의 슬롯 내로 삽입된다;
도 5는 다수의 LED들에 의해 조명되고 LGP 내에 비-균일한 조명 패턴을 도시한 LGP의 상부도이다;
도 6은 IGP의 중간 부분이 IWG의 말단 부분보다 얇도록, IWG의 길이를 따라 변화하는 직경을 가진 IWG의 사진이다;
도 7은 백라이트 유닛의 사시도로서, 광이 커플링되는 에지에 대해 IWG의 길이 방향 축이 수직을 이룬다;
도 8a - 8c는 IWG가 LGP에 커플링되는 예시 치수의 직교 도면으로서, 중간 광 가이드의 긴 축은 LGP의 근접 에지에 대해 수직을 이룬다; 그리고
도 9는 IWG의 긴 축이 근접 에지에 대해 수직을 이루도록, LGP의 복수의 에지들에 커플링된 복수의 IWG들을 포함한 백라이트 유닛의 상부도이다.

참조는 본원의 실시예들에 대해 상세하게 이루어질 것이며, 본원의 예시들은 첨부된 도면에 도시된다. 가능할 때마다, 동일한 참조 번호는 동일 또는 유사한 부분들을 언급하기 위해 도면을 통해 사용될 것이다.

백라이트 유닛들(BLU들)은, 디스플레이 패널 그 자체가 광을 발생시키지 않은 광학 디스플레이 디바이스들에 대한 광 소스들로 통상적으로 이용된다. 이는 유기 발광 다이오드 디스플레이 패널과 비교함으로써 도시될 수 있고, 개별적인 유기 발광 다이오드들 각각은 액정 디스플레이 패널로 광을 발생시키고, 디스플레이 패널의 액정 재료는 단지 외부 소스로부터 비롯되는 광을 조정할 뿐이다. 백라이트 유닛은, 그 후에, 시청자 위치에 대하여 디스플레이 패널 뒤에 위치된다. 백라이트 유닛으로부터의 광은 액정 디스플레이 (LCD) 패널을 통과하며, 그리고 각각의 픽셀 위치에서의 액정 재료는, 백라이트 유닛으로부터의 충돌 광이 픽셀 위치에서 디스플레이 패널을 통과하도록 하거나, 또는 멈춰지도록 하기 위해 전기 신호에 의해 변경된다. 픽셀 위치들은 서브-픽셀들로 세분화될 수 있고, 서브-픽셀 위치를 통과할 수 있는 광은 백라이트 유닛으로부터의 광을 색상 필터를 통과하게 함으로써, 더 변경될 수 있다.

과거에는 LCD 디바이스들에 대한 백라이트 유닛들이 냉 음극 형광 광 소스들의 통합에 의존하여 왔다. 최근에, 발광 다이오드들(LED들)은 백라이트 유닛 내의 광 소스로 이용되어왔다. LED들은 광학적으로 "누출성(leaky)" 광 가이드 플레이트의 하나 이상의 에지들을 따라 배치될 수 있다. LED들로부터의 광은 광 가이드 플레이트 내에서, 그리고 광 가이드 플레이트에 걸쳐 가이딩되며, 그리고 광의 가이딩된 전파 경로를 따른 산란을 위해 야기되고, 그 결과 상대적으로 균일한 양의 광이 LCD 패널을 향한 방향으로 광 가이드 플레이트로부터 투영된다. LCD 패널 바로 뒤보다는 오히려, 광 가이드 플레이트의 하나 이상의 에지들을 따라 LED들을 배치시킴으로써, 냉 음극 형광 조명에 의한 실시인 것처럼, LCD 디스플레이 디바이스들은 상기와 같은 얇은 "LED" 텔레비전들의 상업적인 성공에 의해 입증된 바와 같이, 디바이스들의 초기 발생보다 현저히 얇아지도록 이루어질 수 있다. 게다가, 매우 작은 치수에 대해 제조될 수 있는 LED들의 사용은 디스플레이를 둘러싼 베젤의 폭의 수축을 허용한다.

그럼에도 불구하고, 특히나 소형 핸드-헬드 디바이스들을 위해, 그리고 손목 착용 디바이스들과 같은 웨어러블 디스플레이 전자 기기들, 이뿐 아니라 대형 포맷 텔레비전들을 위해, 보다 얇은 LCD 디바이스들을 점차적으로 만들어 낼 필요가 있다. 하나의 접근법은 액정 패널을 포함한 기판들의 두께를 감소시키는 것이었다. 또 다른 접근법은 LCD 패널과, 커버 패널, 통상적으로 액정 패널에 손상 보호를 제공하기 위해 액정 패널 앞에 위치된 유리 기판 사이의 공극을 감소시키는 것이었다.

디스플레이 디바이스의 전체 두께를 감소시키기 위한 추가 방식은 백라이트 유닛, 특히 약 100 마이크로미터(미크론, μm) 이하의 두께를 가진, 매우 얇고 높은 광학 품질 유리 시트들의 최근 상업적인 도입에 의해 가능성 있게 이루어진 광 가이드 플레이트의 두께를 줄이는 것에 있다. 그럼에도 불구하고, 유리의 극도의 얇음은 광 가이드 플레이트 내로의 광의 커플링, 및 광의 가이드 방향을 따른 광의 균일한 분포를 특히나 어렵게 한다. 추가로, LGP로서 보통 사용되는 플라스틱(PMMA)은 대형(>50 인치 대각선, 127 센티미터) 디스플레이들에 대해 문제점이 있다. LGP에 의한 흡습은 LGP의 매우 큰 팽창을 초래한다. 이는 광 소스들과 LGP 사이의 공극에 영향을 미친다. 그 결과, 디스플레이 디바이스에 의해 만들어진 이미지 밝기 및 LGP 균질성은 시간 경과에 따라 변화될 수 있다. 이로써, PMMA를 유리로 대체하는 것은 고객으로부터 현저한 영향(push)이 있을 수 있다. 적어도 상기의 이유들에 대해서, 보다 얇은 유리가 바람직하지만, 그러나 다른 한편으로는 광 소스들로서 LED들의 크기는 약 2 밀리미터 내지 약 3 밀리미터의 범위에 있고 광을 비효율적으로 커플링시킬 수 있다.

그 중에서도 2010년 8월 26일에 공개된, Nichol의 미국 특허 공개 제2010/0214786호는 겹쳐진 관계로 근접하게 위치된 시트의 경계 에지의 부분들을 가지기 위한, 접혀진 가요성 반투명 시트를 기술하며, 이들 겹쳐진 부분들은 광 소스에 의해 조명된다. 조명은 시트의 내부를 통하여 시트의 임의의 접혀지지 않은 구역으로 투과되고, 이때 상기 구역은 이들 구역들에서 시트로부터 발광되도록 처리된 방출 구역들을 지탱할 수 있다. 일부 실시예들은 시트의 하나의 에지로 절단된 일련의 레그들을 가지며, 그리고 그 후 레그들은 스택화된 관계로 번들링되고(bundled), 이때 광 소스는 번들 내로 입력된 광을 제공한다.

Nichol에 의해 기술된 바와 같은 구조들이 이론상으로 우수한 커플링 효율성을 달성할 수 있지만, 이들은 비현실적일 수 있는데, 이는 이들이 복잡한 3D 구조를 필요로 하고, 일부 실시예들에서 표면들이 반사 코팅을 갖는 코팅을 필요로 하기 때문이다.

이에 따라서, 본원에 기술되고 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 하나 이상의 큰 단면도를 가지고 길게 형성된 중간 도파관들(IWG)(12)을 이용하는 백라이트 유닛(10)이 제시된다. 하나 이상의 LED들과 같은 하나 이상의 개별적인 광 방출기들(16)을 포함할 수 있는 광 소스(14)는 근접 커플링에 의해 각각의 IWG(12)에 광학적으로 커플링된다. 광학 커플링을 최적화시키기 위해, IWG(12)의 단면도는 광 방출기(16)의 단면도와 적어도 동일해야 한다. 얇은 유리 광 가이드 플레이트 (LGP)(18)는 그 후에, 예를 들어, 굴절률 정합 재료를 사용하여 IWG(12)에 광학적으로 커플링된다. IWG(12)와 LGP(18) 사이의 광학 커플링이 있기 때문에, IWG(12)에서의 광 전파는 LGP(18) 내로 누출되고, LGP(18)에 걸쳐 가이드 방향으로 전파된다. 현저한 착색(채색, coloring) 없이 우수한 광학 명확성을 제공하기 위하여, 유리는 60 ppm(parts per million) 농도의 철 미만을 함유하여야 한다.

일 실시예에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, LGP(18)의 에지(20)는 IWG(12)의 길이 방향 축(22)과 평행을 이룰 수 있다. IWG(12)는 예를 들어, 로드로서 형성될 수 있으며, 그리고 LGP(18)는 로드의 길이를 따라 광학적으로 커플링된다. 다음의 실시예들이 원형 단면도를 갖는 로드로서 기술 및 도시되었지만, 다른 단면도 형상들, 예를 들면, 타원형, 사각형 또는 임의의 다른 기하학적인 형상도 유사한 방식으로 처리될 수 있고, 본원에서 고려된다.

도 2에 도시된 바와 같은 일부 실시예들에서, IWG(12)는 LGP(18)에 물리적으로 연결된다. 예를 들어, IWG(12)는 광학 접착제(24)에 의해 LGP(18)에 연결될 수 있고, 접착제는 IWG(12)와 LGP(18) 사이의 조인트를 형성한다. 상기와 같은 조인트는 예를 들어, 에폭시 또는 실리콘 접착제를 사용하여 형성될 수 있다. IWG(12)의 길이를 따라 IWG(12)로부터 누출되는, 그러므로 LGP(18) 내로 광학적으로 커플링되는 광의 양은 IWG(12)와 LGP(18) 사이의 국소 압력을 조정함으로써 변경될 수 있다. 이로써, 일부 실시예들에서, IWG는 직선 로드가 아닐 수 있다(즉 IWG는 비-선형 길이 방향 축(22)을 포함할 수 있다). IWG(12)와 LGP(18) 사이의 커플링 효율성은 적어도 IWG 로드의 길이, 그의 직경 및 IWG(12), LGP(18) 및/또는 접착제(24) 사이의 접촉 구역에 의존한다.

IWG(12)와 LGP(18) 사이의 에폭시 조인트가 단지 다소 잘 부서질 것이라 예측되기 때문에, 연결을 달성하는 여러 방법들이 사용될 수 있다. 도 3a 및 3b에 도시된 상기와 같은 한 방법에서, 그루브(26)(채널)는, IWG가 연결될 LGP의 에지의 두께보다 다소 큰 폭을 포함한 IWG에 형성된다. 도 3a은 상기와 같은 IWG의 전자 현미경 이미지이다. 접착제(24)는 예를 들면, 굴절률 정합 에폭시는 그 후에 그루브(26) 내에 그리고/또는 LGP(18)의 에지(20)를 따라 퍼지게 되고, 에지는 그루브 내에서 위치된다. 연결에 의해 그루브로부터 밀려간 과잉 접착제는 예를 들면 닦아 냄으로써 제거될 수 있다.

도 4에 도시된 또 다른 접근법에서, IWG의 몰드(28)가 만들어지며, 이때 상기 몰드는 중공의, 길이 방향으로 뻗어나간 내부 공간(30), 및 중공 내부 공간과 교차하고 몰드 외부 영역(34)과 중공 내부 공간을 연결하는, 몰드의 측면에서 형성된 슬릿(32)을 포함한다. LGP(18)는 슬릿 내로 삽입되고, 그 결과 에지(20)는 중공 내부 공간 내로 미리결정된 거리로 뻗어나가며, 그리고 가소성 재료, 예를 들면 PMMA, 또는 굴절률 정합 에폭시는 몰드 내로, 예를 들면 몰드의 말단으로부터 주입된다. 가소성 재료(또는 굴절률-정합 에폭시)는 그 후에 재료에 적합한 방식으로 경화되겨, 몰드는 그 이후에 제거된다.

다수의 광 소스들(예컨대 LED들)을 사용하는 종래의 백라이트 유닛들에서의 문제점들 중 하나는 도 5에 도시된 바와 같이 소위 "핫 스팟들(hot spots)"의 형성이다. 상기와 같은 핫 스팟들은 개별적인 광 소스에 매우 가까이에서 일어나는데, 이는 광의 집광이 매우 높기 때문이다. 결과적으로, 조명이 충분하게 균일하지 않기 때문에, 예를 들어 처음 몇 밀리미터의 LGP 내에서, 개별적인 광 소스들에 근접한 LGP의 영역들은 사용 가능하지 않다. 이는 일반적으로 광 소스들 근방의 LGP의 제 1 부분을 감추기 위한 것으로 큰 베젤들의 사용을 필요로 한다.

이에 따라서, 본원의 실시예들은 단일 선형 광 소스(IWG(12))의 사용을 포함하고, 그 결과 핫 스팟들은 형성되지 않아 매우 좁은 베젤들을 갖는 디스플레이들을 허용한다.

일부 실시예들에서, 광이 큰 각도로 IWG에서 빠져나갈 수 있기 때문에, 반사 재료(36), 예를 들면 증기 증착 알루미늄은 도 1b에 도시된 바와 같이, IWG(12)에 연결되지 않은 에지들, 예를 들면 IWG(12)에 대해 수직한 에지들의 표면들에 적용될 수 있다.

광이 IWG로부터 누출되고 있기 때문에, IWG(12)를 통한 광 전파의 강도는 광 소스와 IWG 내의 위치 사이의 거리가 증가하기 때문에 감소된다. 즉, 광의 강도가 광 소스로부터의 거리와 함께 감소된다. 그 결과, LGP(18) 내로 커플링되기 위해 이용 가능한 광은 IWG(12)의 길이를 따라 변화될 수 있다. 이로써, 일부 실시예들에서, LGP 내의 또는 LGP 상의 광 추출 특징들의 공간 밀도, 예를 들면 LGP(18)의 표면 상의 산란 층(38)에서의 산란 특징들의 공간 밀도를 변화시키는 것이 필요할 수 있다(도 3b). 다른 실시예들에서, IWG의 단면도는 변화될 수 있는데, 이는 IWG(12)와 LGP(18) 사이의 추출 효율성이 IWG 단면도가 감소됨에 따라 반대로 증가하기 때문이다. 이에 따라서, 소정의 실시예들에서, 도 6에 도시된 바와 같이, IWG(12)는 말단 부분들(42)보다 작은 직경을 갖는 중간 부분(40)을 가질 수 있다. 도 6은 상기와 같은 IWG의 사진이다. 보다 좁은 중간 부분은 로드의 중앙 영역 주위에서 보다 많은 광을 추출한다. 주목해야 하는 바와 같이, 보다 좁은 부분은 또 다른 위치에 위치될 수 있으며, 그리고 중간에 국한되지 않는다.

본원에서 기술된 실시예들은 소형 크기 디스플레이, 예를 들면 핸드 헬드 디바이스들 및 웨어러블 전자기기들에 대해 매우 적합하며, 그리고 예를 들어 1.5 mm 이하, 1 mm 이하, 500 μm 이하, 300 μm 이하, 100 μm 이하, 그리고 일부 예들에서 50 μm 이하의 두께를 가진 LGP용 매우 얇은 유리를 가능하게 한다. 1 밀리미터 x 1 밀리미터 LED를 200 마이크로미터 두께의 LGP 내로 커플링시키기 위한 통상적인 기하학적인 구조는 약 1.5 밀리미터의 직경 및 약 100 밀리미터의 길이를 갖는 로드이다. 모델링에서 나타난 바와 같이, 상기와 같은 IWG로부터 LGP 내로의 커플링은 대략 85%이다. 인식해야 하는 바와 같이, IWG 및 LGP의 치수들은 디스플레이 디바이스의 치수들에 의해 결정될 것이다. 손쉽게 명백한 바와 같이, 큰-스크린 텔레비전용 백라이트 유닛의 치수는 소형 핸드 헬드 디바이스의 치수와는 다를 것이다.

도 7에 도시된 또 따른 실시예에서, LGP의 에지에 대해 수직을 이룬 길이 방향 축(22)을 포함하는 IWG가 도시된다. 예를 들어, IWG 구조는 LGP 상에 직접 오버-몰딩될 수 있다. 사용될 수 있는 또 다른 옵션은 IWG을 LGP로 광 커플링하는 주입 몰딩을 포함한다. IWG는 그 후에 일 측면 상의 LED에, 그리고 그의 타 측면 상의 LGP에 커플링될 수 있다. 도 7에 도시된 구성은 LGP(18)의 에지에 맞서 광 소스를 부분적으로 위치시키고, 그 결과 광 소스에 의해 만들어진 광의 부분은 IWG를 통과할 필요 없이 LGP 내로 직접 커플링된다. 추가적으로, IWG와 접촉하는 IWG의 표면은 선행된 에지-장착 평행 IWG들에서보다 매우 클 수 있고, 이는 매우 짧은 IWG가 평행 구성으로 얻어진 커플링의 동일 레벨을 획득하기 위해 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

도 8a, 8b 및 8c는 광학 설계 최적화에 기인한 IWG의 예시 기하학적인 구조의 직교 도들을 도시한다. 도 8a - 8c의 구성의 수학적인 시뮬레이션들이 나타낸 바와 같이, 2 밀리미터 x 2 밀리미터 LED의 약 90%가 1 밀리미터 두께의 LGP에 연결될 수 있다. 그 경우에서, IWG는 광이 LGP 내로 누출되는 공간 비율을 증가시키기 위해 테이퍼링될 수 있다. 즉, IWG로부터 LGP 내로 추출될 수 있는 단위 길이당 광의 양이 증가된다. 도 8a - 8c에 도시된 바와 같이, IWG는 다수의 치수들로 테이퍼링될 수 있다. 예를 들어, 도 8a - 8c에서의 IWG는 높이 방향(도 8a에서 LGP의 평면 위임, "y" 축)으로, 그리고 폭 방향(도 8b에서 LGP의 평면과 평행함, "x" 방향)으로 테이퍼링된다.

도 9는 LGP의 복수의 에지들, 예컨대 마주하는 에지들에 커플링된 복수의 수직 IWG(12)를 도시한다. 즉, IWG들 각각은 LGP의 근접 에지에 대해 수직을 이루지만, 그러나 서로 평행할 수도 있다. 이로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 수직한 IWG들은 LGP의 제 1 에지에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링되며, 그리고 복수의 수직한 IWG들은 제 1 에지와 평행한 LGP의 마주하는 제 2 에지에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링된다.

기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 다양한 변경 및 변화는 본원의 기술 사상 및 권리 범위로부터 벗어남 없이 본원의 실시예들로 이루어질 수 있다. 이로써, 의도된 바와 같이, 본원은, 상기와 같은 실시예들이 첨부된 청구항 및 그의 균등물의 권리 범위에 내에 속한다면, 실시예들의 변경 및 변화를 포괄한다.

Claims

백라이트 유닛을 포함하며,
상기 백라이트 유닛은:
적어도 하나의 에지를 갖는 유리 기판을 포함한 광 가이드 플레이트;
상기 에지의 길이를 따라 상기 적어도 하나의 에지에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링된 중간 도파관; 및
상기 중간 도파관에 광학적으로 커플링된 광 소스를 포함하는, 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광 가이드 플레이트의 두께는 약 1.2 mm 이하인, 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 중간 도파관은 상기 광 가이드 플레이트에 접착제에 의해 물리적으로 커플링되는, 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 중간 도파관은 상기 중간 도파관의 표면에 채널을 포함하며, 그리고 상기 광 가이드 플레이트의 에지는 상기 채널 내에 위치되는, 장치.
청구항 1에 있어서,
복수의 광 소스들은 상기 중간 도파관에 광학적으로 커플링되는, 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 백라이트 유닛은 상기 광 가이드 플레이트에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링된 복수의 중간 도파관들을 포함하는, 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광 가이드 플레이트는 60 ppm 철 미만을 포함하는, 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 백라이트 유닛에 인접하여 위치된 액정 디스플레이 패널을 더 포함하는, 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 중간 도파관은 긴 축을 포함하고 길게 형성된 도파관이며, 그리고 상기 중간 도파관은 상기 긴 축을 따른 테이퍼(taper)를 포함하는, 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 중간 도파관은 상기 유리 기판의 주요 표면에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링되는, 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 중간 도파관은 상기 광 가이드 플레이트의 평면에 대해 수직한 치수로 테이퍼링되는, 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 중간 도파관은 상기 광 가이드 플레이트의 평면에 대해 평행한 치수로 테이퍼링되는, 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 광 소스는 상기 광 가이드 플레이트에 광학적으로 직접 커플링되는, 장치.
백라이트 유닛을 포함하며,
상기 백라이트 유닛은:
적어도 하나의 에지를 갖는 유리 기판을 포함한 광 가이드 플레이트;
상기 에지의 길이를 따라 상기 적어도 하나의 에지에 물리적으로 그리고 광학적으로 커플링된 중간 도파관 - 상기 중간 도파관은 길게 형성된 부재임 -; 및
상기 중간 도파관에 광학적으로 커플링된 광 소스를 포함하는, 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 중간 도파관의 긴 축은 상기 에지에 대해 수직하여 위치되는, 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 중간 도파관의 긴 축은 상기 에지에 대해 평행하여 위치되는, 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 중간 도파관은 테이퍼를 포함하는, 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 중간 도파관은 다수의 치수들로 테이퍼링되는, 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 광 가이드 플레이트는 상기 중간 광 가이드에서의 채널에 배치되는, 장치.