KR20170066318A - 불균일 광 가이드 유닛을 포함하는 일체형 백 라이트 유닛 - Google Patents

불균일 광 가이드 유닛을 포함하는 일체형 백 라이트 유닛 Download PDF

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KR20170066318A
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로날드 카네시로
핑 왕
프랭크 패터슨
클린톤 칼라일
마이클 얀센
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글로 에이비
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Abstract

일체형 백 라이트 유닛은 추출 피처의 불균일한 분포를 갖는 광 가이드 플레이트를 포함할 수 있다. 추출 피처의 불균일한 분포는 발광 디바이스에 근방에 추출 피처 부재 영역에 의해 및/또는 발광 디바이스로부터의 거리에 따라 변하는 추출 피처의 가변 밀도에 의해 제공될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광 가이드 유닛은 광 가이드 유닛의 원단 부분에서보다 발광 디바이스 조립체에 근방에서 상이한 반사율을 갖는 이종 반사율 표면을 포함할 수 있다. 상이한 반사율은 경면 반사 물질, 확산 반사 물질, 또는 광 흡수 물질에 의해 제공될 수 있다. 추출 피처 및/또는 이종 반사율 표면의 불균일한 분포는 반사광의 밝기 균일성을 향상시키고 및/또는 광 가이드 유닛 내의 온도 분포를 제어하기 위해 사용될 수 있다.

Description

불균일 광 가이드 유닛을 포함하는 일체형 백 라이트 유닛{INTEGRATED BACK LIGHT UNIT INCLUDING NON-UNIFORM LIGHT GUIDE UNIT}
이 출원은 2014년 8월 12일에 출원된 미국 가 출원 제62/036,420호; 2014년 9월 12일에 출원된 제62/049,523호; 2014년 12월 23일에 출원된 제62/096,247호; 및 2015년 6월 2일에 출원된 제62/169,795호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 인용된다.
발명의 실시예는 일반적으로 반도체 발광 디바이스에 관한 것으로, 특히 일체형 백 라이트 유닛 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)와 같은 발광 디바이스는 랩톱 또는 LED 텔레비전의 액정 디스플레이와 같은 전자 디스플레이에서 사용된다. 종래의 LED 유닛은 LED를 기판에 장착하고, 장착된 LED를 캡슐화하고 이어 캡슐화된 LED를 광학 도파관에 광학적으로 결합시킴으로써 제조된다. 종래의 LED 유닛이 겪을 수 있는 문제점 중 일부는 LED 발광 디바이스 조립체와의 인터페이스에 인접한 영역에서 도파관의 국소 가열, 광 가이드 플레이트로부터 반사된 광의 밝기의 균일성의 변화, 및/또는 광 가이드 플레이트에 걸쳐 광 세기 분포 및/또는 온도 분포에 있어 균일성의 일반적인 부재를 포함한다.
일체형 백 라이트 유닛은 발광 디바이스로부터의 광을 발광 디바이스로부터의 광의 초기 방향에 실질적으로 수직한 방향으로 반사시키는 추출 피처의 불균일한 분포를 갖는 광 가이드 유닛을 포함할 수 있다. 추출 피처의 불균일한 분포는 발광 디바이스 조립체에 근접하여 추출 피처 부재 영역에 의해 및/또는 발광 디바이스로부터의 거리에 따라 변하는 추출 피처의 가변 밀도에 의해 제공될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 광 가이드 유닛은 광 가이드 유닛의 원단 부분에서보다 발광 디바이스 조립체 근방에서 상이한 반사율을 갖는 이종 반사율 표면을 포함할 수 있다. 상이한 반사율은 경면 반사 물질, 확산 반사 물질, 또는 광 흡수 물질에 의해 제공될 수 있다. 추출 피처 및/또는 이종 반사율 표면의 불균일한 분포는 반사광의 밝기 균일성을 향상시키고 및/또는 광 가이드 유닛 내의 온도 분포를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
본 개시물의 측면에 따라, 간극을 내포하는 지지부 및 간극 내에 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체를 포함하고, 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합되고, 간극 내에 또는 이에 인접하여 위치된 근단 부분 및 간극 밖으로 확장하는 원단 부분을 갖는 광 가이드 유닛을 더 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛이 제공된다. 광 가이드 유닛은 적어도 하나의 발광 디바이스로부터 광을 반사하게 구성된 복수의 추출 피처들을 포함한다. 복수의 추출 피처들 간에 최근접-이웃 거리는 불균일하며 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 거리 증가에 따라 단조 감소한다.
본 개시물의 또 다른 측면에 따라, 간극을 내포하는 지지부 및 간극 내에 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체; 및 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합되고, 간극 내에 또는 이에 인접하여 위치된 근단 부분 및 간극 밖으로 확장하는 원단 부분을 갖는 광 가이드 유닛을 더 포함하는 일체형 백 라이트 유닛이 제공된다. 광 가이드 유닛은, 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처들, 및 복수의 추출 피처들 아래에 놓인 원단 표면, 및 적어도 하나의 발광 디바이스에 더 근접하고 원단 표면과는 다른 반사율을 갖는 근단 표면을 포함하는 이종 표면을 포함한다.
본 개시물의 또 다른 측면에 따라, 일체형 백 라이트 유닛을 형성하는 방법이 제공된다. 간극을 내포하는 지지부 및 간극에 매립되거나 이에 인접하여 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체가 제공된다. 광 가이드 유닛은 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합된다. 광 가이드 유닛은 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처의 불균일한 분포를 갖는다. 광 가이드 유닛은 복수의 추출 피처들 간 최근접-이웃 거리가 적어도 하나의 발광 디바이스로부터 거리에 따라 단조 감소하게 배치된다.
본 개시물의 또 다른 측면에 따라, 일체형 백 라이트 유닛을 형성하는 방법이 제공된다. 간극을 내포하는 지지부 및 간극에 매립되거나 이에 인접하여 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체가 제공된다. 광 가이드 유닛은 광 가이드 유닛의 근단 부분이 간극 내에 또는 이에 인접하여 배치되고 광 가이드 유닛의 원단 부분이 간극 밖으로 확장하도록 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합된다. 광 가이드 유닛은 적어도 하나의 발광 디바이스로부터 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처를 포함하고, 이종 표면을 더 포함한다. 이종 표면은 복수의 추출 피처 아래에 놓인 원단 표면, 및 적어도 하나의 발광 디바이스에 더 가깝고 원단 표면과 다른 반사율을 갖는 근단 표면을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 간극을 내포하는 지지부 및 간극 내에 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체를 포함하는 일체형 백 라이트 유닛이 제공된다. 일체형 백 라이트 유닛은, 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합되고 간극 내에 또는 이에 인접하여 위치된 근단 부분 및 간극 밖으로 확장하는 원단 부분을 갖는 광 가이드 유닛을 더 포함한다. 광 가이드 유닛은 광 가이드 플레이트 내에서 이동하는 광자의 추출 및 투과에 영향을 미치게 광 가이드 플레이트의 표면 상에 인쇄된 기하학적 피처인 복수의 추출 피처를 포함한다. 인쇄된 피처는 광자들을 흡수, 반사 또는 부분적으로 반사 및 흡수하도록 최적화되고, 인쇄된 기하학적 피처들 중 적어도 하나는 직선 형상, 곡선 형상, 다각형 형상, 및 만곡 형상에서 선택되고 광 가이드 플레이트의 표면으로부터 원하는 방출 패턴을 얻도록 최적화된 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 간극을 내포하는 지지부 및 간극 내에 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체; 및 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합되고, 간극 내에 또는 이에 인접하여 위치된 근단 부분 및 간극 밖으로 확장하는 원단 부분을 갖는 광 가이드 유닛을 포함하는 일체형 백 라이트 유닛이 제공된다. 광 가이드 유닛은 근단 부분으로부터의 거리에 따라 증가하는 선형 홈 밀도를 갖는 복수의 홈들을 포함하고, 선형 홈 밀도는 복수의 홈들을 내포하는 평면 내에서 그리고 근단 부분으로부터 거리에 수직인 방향을 따라 카운트되는 단위 길이당 홈들의 총 수이다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 라이트바, 인쇄 회로 어댑터 및 광 가이드 플레이트를 포함하는 발광 디바이스 조립체를 포함하는 일체형 백 라이트 유닛이 제공된다. 라이트바는 금속 상호연결 구조를 포함하는 기판 스트립, 기판 스트립의 전방측 상에 위치된 발광 디바이스들의 선형 어레이, 및 기판 스트립 상에 위치되고 발광 디바이스들을 캡슐화하는 캡슐화 물질층을 포함한다. 기판 스트립의 제1 길이방향 측벽과 캡슐화 물질층의 제1 길이방향 측벽은 제1 평면 내에 있고, 기판 스트립의 제2 길이방향 측벽 및 캡슐화 물질층의 제2 길이방향 측벽은 제1 평면에 평행한 제2 평면 내에 있다. 인쇄 회로 어댑터는 라이트바에 전기 연결을 제공하도록 구성된 전기 커넥터를 포함한다. 광 가이드 플레이트는 발광 디바이스에 광학적으로 결합되고, 발광 디바이스로부터의 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 발광 디바이스 조립체를 제조하는 방법이 제공된다. 복수의 발광 디바이스는 인쇄 회로 보드 기판 상에 본딩된다. 발광 디바이스는 복수의 발광 디바이스 상에 투명 캡슐화 층을 형성함으로써 캡슐화된다. 라이트바는 인쇄 회로 보드 기판, 복수의 발광 디바이스, 및 투명 캡슐화 층의 조립체를 다이싱함으로써 형성된다. 인쇄 회로 어댑터는 라이트바에 부착된다. 인쇄 회로 어댑터는 라이트바에 전기 연결을 제공하도록 구성된 전기 커넥터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 일체형 백 라이트 유닛을 형성하는 방법이 제공된다. 기판 스트립, 기판 스트립의 전방측에 위치된 발광 디바이스의 선형 어레이, 및 기판 스트립 상에 위치되고 발광 디바이스를 캡슐화하는 캡슐화 물질층을 포함하는 라이트바가 제공된다. 발광 디바이스 조립체는 라이트바에 전기 연결을 제공하도록 구성된 전기 커넥터를 포함하는 인쇄 회로 어댑터에 라이트바를 부착함으로써 형성된다. 광 가이드 플레이트는 캡슐화 물질층의 상면에 광 가이드 플레이트를 고착함으로써 발광 디바이스에 광학적으로 결합되며, 광 가이드 플레이트는 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처를 포함한다.
도 1은 본 개시물의 제1 실시예에 따른 제1 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 평면도의 개략도이다. 소스측 반사 물질층, 리드 구조, 또는 리드 위에 놓이는 캡슐화 매트릭스의 부분은 명료성을 위해 도시되지 않았다.
도 2는 본 개시물의 제1 실시예에 따른 제1 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 수직 단면도의 개략도이다.
도 3은 본 개시물의 제2 실시예에 따른 제2 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 수직 단면도의 개략도이다.
도 4는 본 개시물의 제3 실시예에 따른 제3 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 수직 단면도의 개략도이다.
도 5는 본 개시물의 제4 실시예에 따른 제4 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 수직 단면도의 개략도이다.
도 6은 본 개시물의 제1 실시예에 따른 제1 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 제1 변형예의 수직 단면도의 개략도이다.
도 7은 본 개시물의 제2 실시예에 따른 제2 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 제1 변형예의 수직 단면도의 개략도이다.
도 8은 본 개시물의 제3 실시예에 따른 제3 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 제1 변형예의 수직 단면도의 개략도이다.
도 9는 본 개시물의 제4 실시예에 따른 제4 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 제1 변형예의 수직 단면도의 개략도이다.
도 10은 본 개시물의 제1 실시예에 따른 제1 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 제2 변형예의 수직 단면도의 개략도이다.
도 11은 본 개시물의 제2 실시예에 따른 제2 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 제2 변형예의 수직 단면도의 개략도이다.
도 12는 본 개시물의 제3 실시예에 따른 제3 예시적 백 라이트 유닛의 제2 변형예의 수직 단면도의 개략도이다.
도 13은 본 개시물의 제4 실시예에 따른 제4 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 제2 변형예의 수직 단면도의 개략도이다.
도 14a는 본 개시물의 제5 실시예에 따른 제5 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 수직 단면도의 개략도이다.
도 14b는 도 14a의 제5 예시적 일체형 백 라이트 유닛 내의 광 가이드 플레이트의 평면도이다.
도 14c는 도 14b의 부분의 확대도이다.
도 14d는 평면 D를 따른 도 14c의 광 가이드 플레이트의 수직 단면도이다.
도 14e는 평면 E를 따른 도 14c의 광 가이드 플레이트의 수직 단면도이다.
도 14f는 평면 F를 따른 도 14c의 광 가이드 플레이트의 수직 단면도이다.
도 14g는 평면 G를 따른 도 14c의 광 가이드 플레이트의 수직 단면도이다.
도 15a는 제5 예시적 일체형 백 라이트 유닛의 광 가이드 플레이트의 평면도이다.
도 15b는 도 15a의 부분의 확대도이다.
도 15c는 도 15b의 부분의 확대도이다.
도 16은 광 가이드 플레이트 내의 홈에 대한 예시적 설계를 도시하는 한 세트의 개략도이다.
도 17a는 본 개시물의 일 실시예에 따라 발광 다이오드가 본딩된 인쇄 회로 보드 기판 및 그 위에 투명 캡슐화 층의 평면도이다.
도 17b는 도 17a의 인쇄 회로 보드 구조의 수직 단면도이다.
도 17c는 플립 칩 본딩이 발광 다이오드를 본딩하는 데 사용되는 실시예에서의 인쇄 회로 보드 기판의 본딩 영역의 확대도이다.
도 17d는 발광 다이오드를 본딩하기 위해 와이어 본딩이 사용되는 실시예에서의 인쇄 회로 보드 기판의 본딩 영역의 확대도이다.
도 18a는 본 구조의 실시예에 따라 라이트바를 형성하기 위해 인쇄 회로 보드 스트립으로 다이싱하는 동안의 인쇄 회로 보드 기판의 평면도이다.
도 18b는 도 18a의 라이트바 중 하나의 수직 단면도이다.
도 19a는 본 개시물의 일 실시예에 따른 라이트바의 대안적 실시예의 평면도이다.
도 19b는 도 19a의 라이트바의 수직 단면도이다.
도 20은 본 개시물의 일 실시예에 따른 라이트바의 사시도이다.
도 21은 본 개시물의 일 실시예에 따른 전기 인터페이스용으로 구성된 라이트바 및 인쇄 회로 어댑터를 포함하는 라이트바 조립체의 측면도이다.
도 22는 본 개시물의 일 실시예에 따른 라이트바 조립체를 포함하는 일체형 백 라이트 유닛의 개략도이다.
도 23은 본 개시물의 일 실시예에 따른 일체형 백 라이트 유닛의 사시도이다.
도 24는 본 개시물의 일 실시예에 따라 추출 피처가 없는 한쌍의 코너 리 영역을 포함하는 광 가이드 플레이트의 평면도이다.
도 25a는 라이트바 근처의 추출 피처의 균일한 밀도를 갖는 비교 광 가이드 플레이트에 대한 조명 세기 프로파일의 평면도이다.
도 25b는 추출 피처가 코너 영역으로부터 제거되는 광 가이드 플레이트에 대한 조명 세기 프로파일의 평면도이다.
상술한 바와 같이, 본 개시물은 일체형 백 라이트 유닛 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 이들의 다양한 측면이 아래에서 설명된다. 도면 전체에 걸쳐, 동일한 요소는 동일한 참조 번호로 기술된다. 도면은 축척대로 도시되지 않았다. 요소의 중복의 부재가 명시적으로 기술 또는 달리 명확히 표시되지 않는 한, 요소의 단일 인스턴스가 예시되는 경우 요소의 복수의 인스턴스는 중복될 수 있다. "제1", "제2" 및 "제3"과 같은 서수는 단지 유사한 요소들을 식별하기 위해서만 사용되며, 상이한 서수들이 본 개시물의 명세서 및 청구항 전반에 걸쳐 사용될 수 있다.
LED 광원을 이용하며 균일한 조명 용도로 의도된 종래의 백 라이트 솔루션은 다음 제한 중 하나 이상으로 인해 전반적인 광학 시스템 효율을 저하시킨다.
1. 구성성분의 국소 가열, 특히 고각 광선이 충돌하는 광 가이드 유닛의 영역의 국소 가열(핫 스폿 발생)에 기인한 일체형 백 라이트 유닛의 신뢰성 저하; 및
2. 위치의 함수로서, 특히 발광 디바이스로부터 거리의 함수로서, 및/또는 발광 디바이스의 유형의 함수로서, 광 세기의 변화에 기인한 밝기의 불균일성.
본원에서 사용되는 바와 같이, "일체형 백 라이트 유닛"은 액정 디스플레이(LCD) 또는 측방으로부터 혹은 후방으로부터 배경 조명의 서브세트를 차단함으로써 이미지를 디스플레이하는 그외 다른 디바이스를 위한 조명 기능을 제공하는 유닛을 지칭한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "발광 디바이스"는 가시 범위(400 nm 내지 800 nm 범위의 파장을 갖는), 적외선 범위(800 nm 내지 1 mm 범위 내 파장을 갖는) 또는 자외선 영역(10 nm 내지 400 nm의 범위 내 파장을 갖는) 내 광을 방출할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 본 개시물의 발광 디바이스는 당업계에 공지된 발광 다이오드, 특히 가시 범위 내 광을 방출하는 반도체 발광 다이오드를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "발광 디바이스 조립체"는, 예를 들어 기판, 매트릭스, 또는 적어도 하나의 발광 디바이스에 안정된 기계적 지지를 제공하도록 구성된 그외 임의의 다른 구조를 포함할 수 있는 지지 구조체에 대해 적어도 하나의 발광 디바이스가 구조적으로 고정되는 조립체를 지칭한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "광 가이드 유닛"은 발광 디바이스 조립체 내의 적어도 하나의 발광 디바이스로부터 방출된 광을 적어도 하나의 발광 디바이스로부터 방출되는 광의 초기 방향과 실질적으로 상이한 방향으로 안내하도록 구성된 유닛을 지칭한다. 본 개시물의 광 가이드 유닛은 적어도 하나의 발광 디바이스로부터 방출되는 광의 초기 방향과 다른 방향을 따라 광을 반사 또는 산란시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 본 개시물의 광 가이드 유닛은 광 가이드 플레이트를 포함하며, 광 가이드 플레이트의 저면의 표면 법선에 관한 방향들을 따라, 즉 광 가이드 플레이트의 저면에 실질적으로 수직한 방향들을 따라 광을 반사시키도록 구성될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 두 방향 간에 각도가 75도 내지 105도의 범위에 있다면 방향은 다른 방향에 "실질적으로 수직"이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 디바이스 조립체(30), 광 가이드 유닛(60), 및 기판(200)을 포함하는 제1 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)이 도시되었다. 기판(200)은 절연 기판, 반도체 기판, 도전성 기판, 또는 이들의 조합 또는 스택일 수 있으며, 발광 디바이스 조립체에 구조적 지지를 제공할 수 있는 임의의 강성 구조로 대체될 수 있다. 기판(200)은 선택적 구성성분일 수 있다.
발광 디바이스 조립체(30)는 내부에 간극(132)을 정의하는 형상을 갖는 지지부(117, 102, 104)를 포함할 수 있다. 간극(132)은 측방을 향하여 개구(119)를 갖는 공동이다. 일 실시예에서, 간극(132)은 측방에서 개구(119)에 근접하여 균일한 폭을 가질 수 있고, 지지부(117, 102, 104) 내에 매립될 발광 디바이스(110)의 수만큼 개구(119)로부터 멀리 다수의 공동 확장부를 가질 수 있다. 대안적으로, 다수의 발광 디바이스(110)가 클러스터로서 번들되어 있다면 공동 확장부의 수는 발광 디바이스(110) 클러스터 수와 같을 수 있다. 대안적으로, 발광 디바이스(110)가 간극(132) 내에서 측방향으로 서로 접촉하는 경우에 공동 확장부는 합체될 수 있다.
일 실시예에서, 개구(119)에 인접한 간극(132)의 부분은 균일한 폭을 갖는 실질적으로 직사각형의 공동을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 개구(119)에 인접한 간극(132)의 부분은 광 가이드 유닛(60)이 정밀하게 정렬하여 간극에 삽입될 수 있도록 주름질 수 있다. 간극(132)의 형상은 적어도 하나의 발광 디바이스(110) 각각의 유형, 형상 및 실물을 수용하도록 조정될 수 있다. 도시된 예에서, 간극(132)은, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)의 매립을 수용하기 위한, 그리고 적어도 하나의 발광 디바이스(110) 각각과 간극(132)의 개구(119) 간에 광 경로를 수용하기 위한, 그리고 간극(132)에 광 가이드 유닛(60)의 일부의 삽입을 수용하기 위한, 슬릿 형상, 원통 형상, 원뿔 형상, 다면체 형상, 피라미드 형상, 또는 임의의 3-차원 곡선 형상을 갖는 부분들을 포함할 수 있다.
소스-측 반사성 물질층(116)은 간극(132)의 측벽의 적어도 일부분 상에 형성될 수 있다. 소스-측 반사성 물질층(116)은 은 또는 알류미늄과 같은 광-반사 물질층일 수 있다. 일 실시예에서, 소스-측 반사성 물질층(116)은 코팅으로서 형성될 수 있다.
지지부(117, 102, 104)는 적어도 하나의 발광 디바이스(110) 각각으로의 파워 공급 배선을 수용할 수 있는 몰딩된 리드 프레임, 회로 보드, 또는 임의의 구조일 수 있는, 리드 구조(102)를 포함할 수 있다. 또한, 지지부(117, 102, 104)는 리드 구조(102)로부터 적어도 하나의 발광 디바이스(110)의 여러 노드에 전기적 연결을 제공하는 리드(104)를 포함할 수 있다. 지지부(117, 102, 104)는 내부에 간극(132)을 형성하기 위해 몰딩될 수 있는 캡슐화 매트릭스(117)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 캡슐화 매트릭스(117)는 불투명 물질 또는 광학적으로 투명한 물질로 만들어지는 플라스틱 물질 또는 폴리머 LED 패키지일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "광학적으로 투명한 물질"은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 방출된 광의 파장에서 적어도 50% 투과성인 물질을 지칭한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "불투명한 물질"은 광학적으로 투명한 물질이 아닌 물질을 지칭한다. 하우징(도시되지 않음)은 필요에 따라 캡슐화 매트릭스(117)에 제공될 수 있다.
적어도 하나의 발광 디바이스(110) 각각은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)의 전기적 활성 노드가 리드(104)와 접촉하도록 간극(132) 내로 삽입되어 지지부(117, 102, 104) 내에 매립될 수 있다. 각각의 발광 디바이스(110)는 플립 칩 본딩 또는 와이어 본딩과 같은 본딩 또는 부착을 위한 임의의 적합한 기술로 리드(104)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 발광 디바이스(110) 각각은 하나 이상의 발광 반도체 요소를 포함할 수 있다(이를테면 적색, 녹색 및 청색 방출 LED; 청색 LED, 녹색 LED 및 적색 방출 인광체로 피복된 청색 LED; 또는 청색 LED, 녹색 LED 및 황색 방출 인광체로 피복된 청색 방출 LED).
일 실시예에서, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)는 백색 발광 LED(예를 들어, 관찰자에게 백색광을 방출하는 것처럼 보이는 황색 방출 인광체로 피복된 청색 LED) 또는 밀접하게 이격된 복수의 LED(예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 광을 방출하는 밀접하게 이격된 한 세트의 LED; 청색 LED, 녹색 LED, 및 적색 방출 인광체로 피복된 청색 LED를 포함하는 밀접하게 이격된 한 세트의 LED, 또는 청색 LED, 녹색 LED 및 황색 방출 인광체로 피복된 청색 LED를 포함하는 밀접하게 이격된 한 세트의 LED)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 발광 디바이스(110) 각각에 임의의 적합한 LED 구조가 이용될 수 있다. 실시예에서, LED는 나노와이어 기반 LED일 수 있다. 나노와이어 LED는 일반적으로 하나 이상의 pn 또는 pin 접합 기반으로 한다. 각각의 나노와이어는 동작시에 광 발생을 위한 활성 영역을 제공하는 pn 또는 pin 접합을 형성하기 위해 제1 도전성 유형(예를 들어, 도핑된 n-형) 나노와이어 코어 및 둘러싸는 제2 도전성 유형(예를 들어, 도핑된 p-유형) 쉘을 포함할 수 있다. 코어와 쉘 사이의 중간 활성 영역은 단일의 진성 또는 저 도핑(예를 들어, 1016cm-3 미만의 도핑 레벨) 반도체층 또는 상이한 밴드갭의 복수의 반도체층을 포함하는 3-10 양자 우물과 같은 하나 이상의 양자 우물을 포함할 수 있다. 나노와이어는 전형적으로 LED 구조를 형성하기 위해 지지 기판 상에 나란히 수백, 수천, 수만 또는 그 이상의 나노와이어를 포함하는 어레이로 배열된다. 나노와이어는 III-V 반도체 및/또는 III-질화물 반도체와 같은 다양한 반도체 물질을 포함할 수 있으며, 적합한 물질은 제한없이, GaAs, InAs, Ge, ZnO, InN, GaInN, GaN, AlGaInN, BN, InP, InAsP, GaInP, InGaP:Si, InGaP:Zn, GaInAs, AlInP, GaAlInP, GaAlInAsP, GaInSb, InSb, AlN, GaP 및 Si를 포함한다. 지지 기판은 제한없이 III-V 또는 II-VI 반도체, Si, Ge, Al2O3, SiC, 석영 및 유리를 포함할 수 있다. 나노와이어 LED 및 제조 방법에 관한 더 상세한 내용은 예를 들면, 미국 특허 7,396,696, 7,335,908, 및 7,829,443, PCT 공개 번호 WO2010014032, WO2008048704 및 WO2007102781 및 스웨덴 특허 출원 SE1050700-2에서 논의되며, 이들 모두는 본원에 전체적으로 참고 문헌으로 인용된다.
대안적으로, 나노와이어 LED 대신에 또는 이에 부가하여 벌크(즉, 플래나 층 유형) LED가 사용될 수 있다. 또한, 무기 반도체 나노와이어 또는 벌크 발광 다이오드가 바람직하지만, 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED)(소분자, 폴리머 및/또는 인광 기반 OLED를 포함하는), 발광 전기화학 셀(LEC), 화학발광, 형광, 음극선발광, 전자 자극 발광(ESL), 저항성 필라멘트 백열, 할로겐 백열, 및/또는 가스 방전 발광 디바이스와 같은 임의의 다른 발광 디바이스가 대신 사용될 수 있다. 각각의 발광 디바이스(110)는 가시 방사선과 같은 임의의 적합한 방사선 파장(예를 들어, 피크 또는 밴드)을 방출할 수 있다.
선택적으로, 광학적 투명 캡슐화 부분(112)이 간극(132) 내의 적어도 하나의 발광 디바이스(110) 각각 상에 형성될 수 있다. 또한, 각각의 광학적 투명 캡슐화 부분(112) 상에 혹은 필요에 따라 적어도 하나의 광학적 투명 캡슐화 부분(112)의 각각 상에 광학 런치(114)가 형성될 수 있다. 광학적 투명 캡슐화 부분(112) 또는 광학 런치(114)를 위해 사용될 수 있는 다양한 물질은 당업계에 공지되어 있다.
일 실시예에서, 광산란 입자는 광학적 투명 캡슐화 부분(112)의 물질 내에 매립될 수 있다. 광학적 투명 캡슐화 부분(112)은 적색, 녹색 및 청색(RGB) 발광 다이오드(LED)의 어레이 바(bar)를 캡슐화하여, 다양한 에지-라이트 디스플레이 내 광 가이드 플레이트(LGP) 상에 부착할 수 있다. 디퓨저라고도 하는 광산란 입자는 LGP에 들어가는 개개의 RGB LED 이미터들로부터 방출된 광선 번들을 효과적으로 믹스하게 작용하여, LED 바 및 LGP가 균일한 색온도 및 밝기를 생성하는 백 라이트 유닛에 조립될 수 있도록 색들을 효과적으로 믹스할 수 있다. 일 실시예에서, 디퓨저는 방출 세기를 과도하게 감쇠시키지 않고 RGB 이미터 어레이의 광선-번들 믹싱을 최적화하도록 선택될 수 있는 농도로 광학적 투명 캡슐화 부분(112)의 물질에 믹스될 수 있다.
산란을 위해 사용되는 미립자의 크기 및 조성은 광학적 투명 캡슐화 부분(112)의 광학 특성을 최적화하게 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 산화 티탄(TiO2) 입자는 LED 소스용 디퓨저일 수 있다. 일 실시예에서, 디퓨저 입자의 평균 크기(예를 들어, 직경)는 0.5 미크론 내지 10 미크론 범위일 수 있지만, 더 작은 크기 및 더 큰 크기도 또한 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 접착제 및 디퓨저 입자를 위한 캡슐화 물질로서 기능하는 광학적 투명 캡슐화 부분의 매트릭스 물질로서 실리콘(silicone)이 채용될 수 있다.
캡슐화 매트릭스(117) 및 광학적 투명 캡슐화 부분(들)(112) 각각은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 방출된 광의 파장(들)에서 적어도 80% 투과성일 수 있다. 일 실시예에서, 캡슐화 매트릭스(117) 및 광학적 투명 캡슐화 부분(들)(112) 각각은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 방출된 광의 파장에서 80% 내지 99% 투과성일 수 있다. 일 실시예에서, 캡슐화 매트릭스(117) 및 광학적 투명 캡슐화 부분(들)(112) 각각은 가시 파장 범위에 대해 80% 내지 99% 투과성일 수 있다. 예시적 예에서, 캡슐화 매트릭스(117) 및 광학적 투명 캡슐화 부분(들)(112)을 위한 물질은 실리콘, 아크릴 폴리머(예를 들면, 폴리(메틸 메타크릴레이트(PMMA)) 및 에폭시로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 적어도 하나의 광학 런치(114)는, 있다면, 실리콘, 폴리머 및/또는 에폭시와 혼합된 인광체 또는 염료 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 당업계에 공지된 바와 같은 라이트바는 본 개시물의 발광 디바이스 조립체(30)로 대체될 수 있다.
광 가이드 유닛(60)은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 광을 반사시키거나 산란시키도록 구성된 복수의 추출 피처(129)를 포함한다. 복수의 광 추출 피처(129)는 광을 광 가이드(60)의 전방측으로 반사 또는 산란시킨다. 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 광이 반사되거나 산란되는 일반적인 방향은 도 2에서 3개의 상향 화살표로 도시되었다.
일 실시예에서, 광 가이드 유닛(60)은 실질적으로 균일한 두께를 갖는 광학적으로 투명한 플레이트일 수 있는 광 가이드 플레이트(120)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 추출 피처(129)는 광 가이드 플레이트(120)의 표면 또는 내에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 추출 피처(129)는 광 가이드 플레이트(120)의 저면 상에 기하학적 피처일 수 있다. 기하학적 피처는 예를 들면, 광 가이드 플레이트(120)의 저면 상의 돌출 및/또는 리세스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기하학적 피처 각각은, 예를 들어, 프리즘 형상, 피라미드 형상, 원주 형상, 원뿔 형상 또는 이들의 조합일 수 있다. 기하학적 피처는 서로 인접하지 않은 분리된 피처일 수 있거나, 인접한 구조를 형성하기 위해 서로 인접할 수 있다. 일 실시예에서, 광선의 초기 방향의 방향을 따른 각 기하학적 피처의 치수는, 더 작은 및 더 큰 치수가 또한 사용될 수 있더라도, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 방출된 광의 파장의 1/4 내지 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 방출된 광의 파장의 약 100배의 범위내 일 수 있다.
복수의 추출 피처(129)는 광 가이드 플레이트(120) 내에서 이동하는 광자의 추출 및 투과에 영향을 미치게 광 가이드 플레이트(120)의 표면 상에 인쇄된 기하학적 형상일 수 있다. 인쇄된 피처는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 광자를 흡수, 반사 혹은 부분적으로 반사 및 흡수하게 최적화될 수 있다. 인쇄된 기하학적 피처 중 적어도 하나는 직선 형상, 곡선 형상, 다각형 형상, 및 만곡 형상 중에서 선택된 형상을 가질 수 있고, 광 가이드 플레이트(120)의 표면으로부터 원하는 광학 방출 패턴을 얻도록 최적화될 수 있다. 잉크젯, 스텐실 또는 다른 적합한 패턴 전사 프로세스는 추출 피처(129)의 원하는 기하학적 피처를 형성할 수 있다. 적합한 폴리머 기반 또는 솔벤트 기반 캐리어는 복수의 추출 피처(129)을 위한 원하는 물질을 광 가이드 플레이트(120)의 표면에 전달할 수 있다. 복수의 추출 피처(129)의 전달된 물질은 흡수성, 반사성 또는 부분적으로 투과성일 수 있다.
광 가이드 유닛(60)은 광 가이드 플레이트(120)의 바닥 상에 위치하는 광 반사층인 백사이드 광 반사층(118)을 더 포함할 수 있다. 백사이드 광 반사층(118)은 광 가이드 플레이트(120) 아래에 놓인 백 플레이트로서 기능하며, 적어도 하나의 발광 디바이스(100)로부터의 광을 광 가이드 유닛(60)의 전방측으로 반사시킨다. 백사이드 광 반사층(118)은 은 또는 알루미늄과 같은 광 반사 물질의 층이거나, 또는 가요성 또는 비가요성 층 상에 광 반사 물질의 코팅일 수 있다. 일 실시예에서, 백사이드 광 반사층(118)은 금속과 같은 열 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 백사이드 광 반사층(118)의 과열을 피하도록 백사이드 광 반사층(118)으로부터 기판(200)으로의 열전달을 용이하게 하기 위해 백사이드 광 반사층(118)과 기판(200) 사이에 열 전도성 층(210)이 제공될 수 있다.
광 가이드 유닛(60)은 간극(132)에 삽입될 수 있거나, 또는 이의 에지는, 광 가이드 유닛(60)이 간극(132)에 삽입될 때 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 광학적으로 결합되게, 간극(132)의 개구(119) 다음에 위치될수 있다. 광 가이드 유닛(160)이 간극(132) 내로 삽입되는 구성이 도 1 및 도 2에 도시되어 있지만, 본 발명은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)와 광 가이드 유닛(60) 사이에 광 결합이 제공된다면 임의의 방식으로 광 가이드 유닛(60)이 간극(132)에 인접하게 배치되는 구성에서 실시될 수 있다. 일반적으로, 광 가이드 유닛(160)의 적어도 원단 부분은 간극(132) 밖으로 확장한다.
일 실시예에서, 광 가이드 유닛(60)의 제1 부분은 간극(132) 내에 유연하게 위치될 수 있고, 광 가이드 유닛(60)의 제2 부분은 간극(132) 밖으로 확장한다. 일 실시예에서, 광 가이드 유닛(60)의 제2 부분은 간극(132) 밖으로 돌출할 수 있다. 광 가이드 유닛(60)의 제1 부분은 본원에서 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분이라 지칭되고, 광 가이드 유닛(60)의 제2 부분은 본원에서 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분이라 지칭된다.
본 개시물의 일 실시예에 따라, 복수의 추출 피처(129)의 패턴 및 형상(들)은, 복수의 추출 피처들(129) 사이의 최근접-이웃 거리는 불균일하고 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 거리 증가에 따라 단조 감소하도록 선택된다. 일 실시예에서, 복수의 추출 피처들(129) 사이의 최근접-이웃 거리는 불균일하며, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 거리 증가에 따라 단조 감소한다. 예를 들어, 복수의 추출 피처(129) 사이의 최근접-이웃 거리는 불균일하며, 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)로부터 거리(x)가 증가함에 따라 단조 감소한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "최근접-이웃 거리"는 추출 피처의 바깥 표면 상의 점들에서 선택된 제1 점과, 추출 피처의 바깥 표면 상의 점들에서 선택된 제2 점 간에 최단 거리로서 추출 피처(129) 내에 내포된 임의의 위치에 대해 정의된다. 일 실시예에서, 적어도 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 내에서, 복수의 추출 피처(129) 사이의 최근접-이웃 거리는 불균일하며, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리의 증가에 따라 엄격하게 감소한다. 일 실시예에서, 적어도 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 내에서, 복수의 추출 피처(129) 사이의 최근접-이웃 거리는 불균일하며, 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)로부터 거리(x)가 증가함에 따라 엄격하게 감소한다. 추출 피처(129)가 서로 인접한 영역 내에서, 최근접-이웃 거리는 제로일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 함수는, 함수의 도메인 및 범위 각각이 실수의 부분집합이고 파라미터 값의 증가가 파라미터의 모든 값들에 대해 함수의 값에 있어 양의 변화를 유발하지 않는 경우에만 파라미터의 함수로서 "단조롭게 감소"한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 함수는, 함수의 도메인 및 범위 각각이 실수의 부분집합이고 파라미터 값의 증가가 파라미터의 모든 값들에 대해 함수의 값에 있어 음의 변화를 유발하지 않는 경우에만 파라미터의 함수로서 "단조롭게 증가"한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 함수는, 함수의 도메인 및 범위 각각이 실수의 부분집합이고 파라미터 값의 증가가 파라미터의 모든 값들에 대해 함수의 값에 있어 음의 변화를 유발하는 경우에만 파라미터의 함수로서 "엄격하게 감소"한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 함수는, 함수의 도메인 및 범위 각각이 실수의 부분집합이고 파라미터 값의 증가가 파라미터의 모든 값들에 대해 함수의 값에 있어 양의 변화를 유발하는 경우에만 파라미터의 함수로서 "엄격하게 증가"한다.
일 실시예에서, 복수의 추출 피처(129)는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리 또는 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)로부터의 거리(x)가 측정되는 수평 방향에 수직인 수평 방향을 따라 측방향으로 확장될 수 있다. 이 경우, 임의로 선택된 추출 피처(129)에 대한 최근접 이웃 거리는 본원에서 추출 피처(129)의 로컬 피치 p(x)로서 정의되는 두 이웃 추출 피처(129)까지의 2개의 거리 중 작은 것일 수 있다. 일 실시예에서, 추출 피처(129)는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리가 측정되는 수평 방향에 수직인 수평 방향을 따라 확장하는 프리즘 또는 홈일 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 확장 피처(129) 각각은 동일한 방향을 따라 확장할 수 있고, 최근접-이웃 거리는 확장 피처의 이웃하는 쌍 사이의 피치일 수 있다.
일 실시예에서, 최근접-이웃 거리는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 가장 인접한 추출 피처(129)으로부터 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 가장 먼쪽의 추출 피처까지 적어도 20%(예를 들어, 20% 내지 300%)만큼 변할 수 있다. 다른 실시예에서, 최근접-이웃 거리는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 가장 인접한 추출 피처(129)으로부터 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 가장 먼쪽의 추출 피처까지 적어도 50%(예를 들어, 50% 내지 100%)만큼 변할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 최근접-이웃 거리는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 가장 인접한 추출 피처(129)으로부터 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 가장 먼쪽의 추출 피처까지 적어도 2배만큼 변할 수 있다.
추출 피처(129)가 상이한 유형의 발광 디바이스(110)에 대해 상이한 상이한 최근접-이웃 거리를 갖는 경우, 발광 디바이스(110)가 선택될 수 있고, 선택된 광으로부터의 광을 산란시키거나 반사하도록 구성된 대응하는 한 세트의 추출 피처(129)가 식별될 수 있다. 최근접-이웃 거리는 각 발광 디바이스(110)에 대한 대응하는 한 세트의 추출 피처(129)에 대해 계산될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)는 제1 피크 파장의 광을 방출하는 제1 발광 디바이스, 및 제1 피크 파장과 상이한 제2 피크 파장의 광을 방출하는 제2 발광 디바이스를 포함하는 복수의 발광 디바이스(110)일 수 있다. 이 경우에, 제1 발광 디바이스로부터의 광의 경로 내의 복수의 추출 피처(129)의 제1 서브세트 및 제2 발광 디바이스로부터의 광의 경로 내의 복수의 추출 피처(129)의 제2 서브세트는 형상, 크기 및/또는 각각의 발광 디바이스로부터의 거리의 함수로서 최근접-이웃 거리의 분포에 의해 상이할 수 있다. 이 경우에, 복수의 추출 피처들(129)의 제1 서브세트에 대한 최근접-이웃 거리 및 복수의 추출 피처들(129)의 제2 서브세트에 대한 최근접-이웃 거리는 대응하는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리, 또는 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)로부터의 거리(x)의 서로 상이한 단조 감소하는 함수들일 수 있다. 2이상의 유형의 발광 디바이스(110) 및/또는 2이상의 유형의 추출 피처(129)가 채용되는 경우 동일한 기하학적 피처가 적용될 수 있다.
본 개시물의 일 실시예에 따라, 복수의 추출 피처(129)의 패턴 및 형상(들)은 복수의 추출 피처(129)가 불균일하게 분포되도록 선택된다. 특히, 복수의 추출 피처(129)는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리에 따라 단조 증가하는 가변 밀도로 분포될 수 있다. 이 경우, 추출 피처(129)의 밀도는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리, 또는 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)로부터의 거리(x)에 따라 단조 증가할 수 있다. 일 실시예에서, 추출 피처(129)의 밀도는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리, 또는 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)로부터의 거리(x)에 따라 엄격히 증가할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 추출 피처(129)의 밀도는 단위 면적당 추출 피처(129)의 총 면적으로서 정의될 수 있는 거시적 양이다. 추출 피처(129)의 밀도는 추출 피처(129)를 내포하는 임의의 지점에서 측정될 수 있다. 단위 면적의 크기는 통계적으로 유의한 개수의 추출 피처(129)(예를 들어, 10 이상)을 포함하도록 선택될 수 있다. 추출 피처(129)가 무작위로 분포되는 경우, 추출 피처(129)의 밀도의 통계적 변동을 회피하고 추출 피처(129)의 밀도를 스무드하게 변하는 거시적인 양으로서 계산하기 위해 당업계에 공지된 임의의 수학적 및/또는 통계적 기술이 사용될 수 있다. 추출 피처(129)가 상이한 유형의 발광 디바이스(129)에 대해 상이한 밀도를 갖는 경우, 추출 피처(129)의 밀도는 선택된 발광 디바이스(110)로부터의 광을 산란 또는 반사하는 추출 피처(129)만을 추출 피처(129)의 밀도를 계산할 목적으로 사용함으로써 각 발광 디바이스(110)에 대해 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 추출 피처(129)의 밀도는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 가장 인접한 추출 피처(129)로부터 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 가장 먼쪽의 추출 피처까지 적어도 20%(예를 들어, 20% - 300%)만큼 다를 수 있다. 다른 실시예에서, 추출 피처(129)의 밀도는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 가장 인접한 추출 피처(129)로부터 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 가장 먼쪽의 추출 피처까지 적어도 50%(예를 들어, 50% 내지 100%)만큼 다를 수 있다. 다른 실시예에서, 추출 피처(129)의 밀도는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 가장 인접한 추출 피처(129)로부터 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 가장 먼쪽의 추출 피처까지 적어도 2배만큼 다를 수 있다.
일 실시예에서, 발광 디바이스(110) 및/또는 추출 피처(129)에 대해 복수의 유형이 있을 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)는 제1 피크 파장의 광을 방출하는 제1 발광 디바이스(110), 및 제1 피크 파장과는 상이한 제2 피크 파장의 광을 방출하는 제2 발광 디바이스를 포함하는 복수의 발광 디바이스(110)일 수 있다. 이 경우에, 제1 발광 디바이스로부터의 광의 경로 내의 복수의 추출 피처(129)의 제1 서브세트 및 제2 발광 디바이스로부터의 광의 경로 내의 복수의 추출 피처(129)의 제2 서브세트는 형상, 크기 및/또는 각각의 발광 디바이스로부터의 거리의 함수로서 최근접-이웃 거리의 분포에 의해 상이할 수 있다. 이 경우, 복수의 추출 피처들(129)의 제1 서브세트에 대한 추출 피처(129)의 밀도 및 복수의 추출 피처들(129)의 제2 서브세트에 대한 추출 피처(129)의 밀도는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리, 또는 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)로부터의 거리(x)의 단조 증가하는 함수일 수 있다. 2이상의 유형의 발광 디바이스(110) 및/또는 2이상의 유형의 추출 피처(129)가 채용되는 경우 동일한 기하학적 피처가 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 추출 피처 부재 영역(121)은 간극(132)의 개구(119)에 인접하여 위치된 광 가이드 유닛(60)의 부분 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 추출 피처 부재 영역(121)은 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 내에 제공될 수 있다. 이 경우, 추출 피처 부재 영역(121)은 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분에 인접하는 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분의 부분 내에 위치될 수 있다. 추출 피처 부재 영역(121)은 복수의 추출 피처(129)의 어느 것도 없다. 즉, 추출 피처 부재 영역(121) 내에 어떠한 추출 피처(129)도 존재하지 않는다. 일 실시예에서, 추출 피처 부재 영역(121)은 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분의 총 길이(L)의 적어도 5%(예를 들어 5% - 50%)의 길이를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 추출 피처 부재 영역(121)은 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분의 총 길이(L)의 적어도 10%(예를 들어, 10% - 40%)의 길이를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 추출 피처 부재 영역(121)은 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분의 전체 길이(L)의 적어도 20%(예를 들어, 20% - 30%)의 길이를 가질 수 있다.
총 길이(L)는 5mm 내지 50mm의 범위일 수 있지만, 총체 길이(L)에 대해 더 작은 거리 및 더 큰 거리가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 광의 방향을 포함하는 수평 방향을 따라 측정되는 추출 부재 영역(121)의 길이는 복수의 추출 피처(129)의 최근접-이웃 거리 중 최대의 2배보다 클 수 있다. 다른 실시예에서, 추출 부재 영역(121)의 길이는 복수의 추출 피처(129)의 최근접-이웃 거리 중 최대의 10배(예를 들어, 10 배 - 1,000 배)일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 추출 부재 영역(121)의 길이는 복수의 추출 피처(129)의 최근접-이웃 거리 중 최대의 100배(예를 들어, 100 배 - 300 배)일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 추출 부재 영역(121)의 길이는 0.5 mm보다 클 수 있다.
예시적인 일체형 백 라이트 유닛의 어느 하나의 제조 중에, 광 가이드 유닛(60)은 예를 들어 광 가이드 유닛(60)을 간극(132) 내로 슬라이딩함으로써 간극(132) 내에 그리고 적어도 하나의 발광 디바이스(110) 상에 배치될 수 있다. 대안적으로, 광 가이드 플레이트(120)과 적어도 하나의 발광 디바이스(110) 사이에 광학적 결합이 제공되는 한, 광 가이드 유닛(60)의 광 가이드 플레이트(120)는 캡슐화 매트릭스(117)와 맞대어 접촉할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)은 광 가이드 유닛(60)의 백 플레이트(150, 118) 상에 이종 표면을 제공함으로써 제1 일체형 백 라이트 유닛(100)으로부터 도출될 수 있다. 제2 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)에서, 제1 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)의 백사이드 광 반사층(118)은 경면 반사 물질층(150) 및 백사이드 광 반사층(118)의 조합을 포함하는 백 플레이트(150, 118)으로 대체된다. 경면 반사 물질층(150)은 경면 반사 물질을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "경면 반사"는 입사각이 반사각과 동일한, 표면으로부터 광의 거울과 같은 반사를 지칭한다. "경면 반사 물질"은 경면 반사를 제공하는 물질을 지칭한다. 경면 반사를 제공하기 위해 경면 반사 물질층(150)의 표면 상에 적합한 표면 마감이 제공될 수 있다. 경면 반사 물질층(150)은 거울로서 사용하기에 적합한 임의의 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 경면 반사 물질층(150)의 반사도는 백사이드 광 반사층(118)의 반사도보다 클 수 있다. 예시적 예에서, 백사이드 광 반사층(118)은 알루미늄층 또는 알루미늄 코팅층을 포함할 수 있고, 경면 반사 물질층(150)은 금 층, 은 층, 금 코팅 또는 은 코팅을 포함할 수 있다.
백 플레이트(150, 118)는 광 가이드 플레이트(120) 아래에 위치하며, 광 가이드 플레이트(120)의 저면에 인접한 이종 표면을 갖는다. 백 플레이트(150, 118)의 이종 표면은 광 가이드 플레이트(120)의 저면과 접촉할 수도 있고 접촉하지 않을 수도 있다. 복수의 추출 피처(129)가 광 가이드 플레이트(120)의 저면 상에 있는 경우, 백 플레이트(150, 118)는 복수의 추출 피처와 접촉할 수 있다. 구체적으로, 백 플레이트(150, 118)의 이종 표면은, 복수의 추출 피처(129) 아래에 있고 선택적으로 이와 접촉하는 원단 표면(백사이드 광 반사층(118)의 상면)(110) 및 원단 표면보다는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 더 근접하고 원단 표면과는 다른 반사율을 갖는 근단 표면(경면 반사 물질층(150)의 상면인)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 근단 표면의 반사율은 원단 표면의 반사율보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 경면 반사 물질층(150)은 추출 피처 부재 영역(121)의 영역 내에 위치될 수 있다. 경면 반사 물질층(150)은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 인접한 백 플레이트(150, 118)의 부분으로부터의 광의 반사를 증가시키고, 백 플레이트(150, 118)의 가열을 감소시킬 수 있어, 제2의 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)의 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 경면 반사 물질층(150) 상에 추출 피처(129)가 없다면, 추출 피처 부재 영역(121) 내에 추출 피처(129)의 부재는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 인접한 백 플레이트(150, 118)의 부분에 가열을 감소시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 제3 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)은 광 가이드 유닛(60)의 백 플레이트(170, 118) 상에 이종 표면을 제공함으로써 제1 일체형 백 라이트 유닛(100)으로부터 도출될 수 있다. 제3 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)에서, 제1 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)의 백사이드 광 반사층(118)은 확산 반사 물질층(170)과 백사이드 광 반사층(118)과의 조합을 포함하는 백 플레이트(170, 118)으로 대체된다. 확산 반사 물질층(170)은 확산 반사 물질을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "확산 반사"는 입사 광선이 많은 서로 다른 각도들로 반사되도록 표면으로부터 광의 반사를 지칭한다. "확산 반사 물질"은 확산 반사를 제공하는 물질을 지칭한다. 확산 반사를 제공하기 위해 적합한 표면 마감이 확산 반사 물질층(170)의 표면 상에 제공될 수 있다. 확산 반사 물질층(170)은 당업계에 공지된 임의의 광 확산 물질을 포함할 수 있다. 확산 반사 물질층(170)의 반사도은 백사이드 광 반사층(118)의 반사도보다 크거나 동일하거나 작을 수 있다.
백 플레이트(170, 118)은 광 가이드 플레이트(120)의 아래에 위치하며, 광 가이드 플레이트(120)의 저면에 인접한 이종 표면을 갖는다. 백 플레이트(170, 118)의 이종 표면은, 광 가이드 플레이트(120)의 저면과 접촉할 수도 있고, 하지 않을 수도 있다. 복수의 추출 피처(129)가 광 가이드 플레이트(120)의 저면 상에 존재하는 경우, 백 플레이트(170, 118)는 복수의 추출 피처와 접촉할 수 있다. 구체적으로, 백 플레이트(170, 118)의 이종 표면은 복수의 추출 피처(129) 아래에 있고 선택적으로 이와 접촉하는 원단 표면(백사이드 광 반사층(118)의 상면), 및 원단 표면보다는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 더 근접하고 원단 표면과는 다른 반사율을 갖는 근단 표면(확산 반사 물질층(170)의 상면인)을 포함할 수 있다. 근단 표면의 반사율은 원단 표면의 반사율보다 크거나, 같거나, 미만일 수 있다.
일 실시예에서, 확산 반사 물질층(170)은 추출 피처 부재 영역(121)의 영역 내에 위치될 수 있다. 확산 반사 물질층(170)은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 인접한 백 플레이트(170, 118)의 부분으로부터의 광의 반사를 증가시키고, 백 플레이트(170, 118)의 가열을 감소시킬 수 있어, 제2의 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)의 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 확산 반사 물질층(170) 상에 추출 피처(129)가 없다면, 추출 피처 부재 영역(121) 내에 추출 피처(129)의 부재는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 인접한 백 플레이트(170, 118)의 부분에 가열을 감소시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 제4 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)은 광 가이드 유닛(60)의 백 플레이트(180, 118) 상에 이종 표면을 제공함으로써 제1 일체형 백 라이트 유닛(100)으로부터 도출될 수 있다. 제4 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)에서, 제1 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)의 백사이드 광 반사층(118)은 광 흡수 물질층(180)과 백사이드 광 반사층(118)과의 조합을 포함하는 백 플레이트(180, 118)로 대체된다. 광 흡수 물질층(180)은 광 흡수 물질을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "광 흡수 물질"은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 방출되는 광의 파장일 수 있거나 광 런치(114)에서 수정되는, 자신에 충돌하는 광의 파장에서 0.5 미만의 반사도를 갖는 물질을 지칭한다. 광 흡수 특성을 제공하기 위해 적합한 표면 마감이 광 흡수 물질층(180)의 표면 상에 제공될 수 있다. 광 흡수 물질층(180)은 블랙 잉크, 흑색 페인트 및 블랙 테이프를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌, 당업계에 공지된 임의의 광 흡수 물질을 포함할 수 있다. 광 흡수 물질층(180)의 반사도은 백사이드 광 반사층(118)의 반사도 미만일 수 있다.
백 플레이트(180, 118)은 광 가이드 플레이트(120) 아래에 위치하며, 광 가이드 플레이트(120)의 저면에 인접한 이종 표면을 갖는다. 백 플레이트(180, 118)의 이종 표면은, 광 가이드 플레이트(120)의 저면과 접촉할 수도 있고, 하지 않을 수도 있다. 복수의 추출 피처(129)가 광 가이드 플레이트(120)의 저면 상에 존재하는 경우, 백 플레이트(180, 118)는 복수의 추출 피처와 접촉할 수 있다. 구체적으로, 백 플레이트(180, 118)의 이종 표면은 복수의 추출 피처(129) 아래에 있고 선택적으로 이와 접촉하는 원단 표면(백사이드 광 반사층(118)의 상면), 및 원단 표면보다는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 더 근접하고 원단 표면과는 다른 반사율을 갖는 근단 표면(광 흡수 물질층(180)의 상면인)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 근단 표면의 반사율은 원단 표면의 반사율 미만일 수 있다.
일 실시예에서, 광 흡수 물질층(180)은 추출 피처 부재 영역(121)의 영역 내에 위치될 수 있다. 광 흡수 물질층(180)은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에서 방출되는 광의 고각 반사를 감소시킨다. 따라서, 광 흡수 물질층(180) 위에 놓이는 광 가이드 플레이트(120)의 부분을 통과하는 광은 보다 작은 각 퍼짐을 가지며, 따라서 추출 피처(129)로부터 반사 또는 산란된 광은 더 지향성일 수 있는데, 즉, 각도 퍼짐이 더 적을 수 있다. 이 경우, 제4 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)의 밝기 균일성은 백 플레이트(180, 118)의 구성성분로서 광 흡수 물질층(180)을 사용하지 않는 비견되는 유닛에 비해 향상될 수 있다. 추출 피처(129)가 광 흡수 물질층(180) 위에 존재하지 않는다면, 추출 피처 부재 영역(121) 내에 추출 피처(129)의 부재는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 인접한 백 플레이트(180, 118)의 부분에 가열을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 특징은 다양한 호환가능한 특징이 서로 관련되어 사용될 때 완전한 이점을 제공할 것으로 기대되지만, 다른 특징이 이용될 때 하나 이상의 특징이 생략된 실시예가 본원에서 명백하게 고찰된다. 일 실시예에서, 추출 피처 부재 영역(121) 밖에 추출 피처(129)의 불균일한 분포의 특징은 본 개시물의 다양한 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)의 제1 변형예에선 생략될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리(또는 광 가이드 유닛(120, 118, 129 및 선택적으로 150, 170, 180)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(120, 118, 129 및 선택적으로 150, 170, 180))의 원단 부분 간에 경계를 포함하는 평면(p)로부터의 거리(x))에 따라 복수의 추출 피처(129) 사이의 최근접-이웃 거리의 단조 감소의 특징은 본 개시물의 다양한 예시적 일체형 백 라이트 유닛(100)의 제변형예에선 생략될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 거리에 따라 단조 증가하는 복수의 추출 피처(129)의 가변 밀도의 특징은 본 개시물의 다양한 예시적인 일체형 백 라이트 유닛(100)의 제1 변형예에서 생략될 수 있다. 본 개시물의 다양한 예시적인 일체형 백 라이트 유닛(100)의 이러한 제1 변형예가 각각 도 6 내지 도 9에 도시되었다.
또한, 본 발명은 추출 피처 부재 영역(121)의 존재의 특징없이 실시될 수 있다. 즉, 추출 피처 부재 영역(121)은 제거될 수 있고, 복수의 추출 피처(129)의 불균일한 분포는 발광 디바이스 조립체(30) 밖으로, 즉 광 가이드 유닛(120, 118, 129 및 선택적으로 150, 170, 180)의 근단 부분과 원단 부분 사이의 계면을 포함하는 평면 밖으로 돌출하는 광 가이드 플레이트(120)의 부분 전체에 걸쳐 확장할 수 있다. 본 개시물의 다양한 예시적인 일체형 백 라이트 유닛(100)의 이러한 제2 변형예가 각각 도 10 내지 도 13에 도시되었다. 추출 피처 부재 영역(121)은 본 개시물의 다양한 예시적인 일체형 백 라이트 유닛(100)의 제2 변형예에선 존재하지 않는다.
또한, 본 발명은 추출 피처(129)의 불균일한 분포의 특징없이 그리고 추출 피처 부재 영역(121)의 존재의 특징없이 실시될 수 있다. 즉, 추출 피처(129)가 제거될 수 있고 추출 피처 부재 영역(121)이 제거될 수 있다. 이 경우, 본 개시물의 다양한 예시적인 일체형 백 라이트 유닛(100)의 제3 변형예(도시되지 않음)는 백 플레이트(118 및 150, 170, 180 중 하나 이상)의 이종 표면을 포함할 수 있다. 이종 표면 내의 원단 표면(백사이드 광 반사층(118)의 상면인)은 복수의 추출 피처(129) 아래에 놓이고 선택적으로는 이와 접촉한다. 이종 표면 내의 근단 표면(경면 반사 물질층(150), 확산 반사 물질층(170) 및 광 흡수 물질층(180)의 하나 이상의 상면인)은 원단 표면보다 적어도 하나의 발광 디바이스(110)에 더 가깝고, 원단 표면의 반사율과는 다른 반사율을 가질 수 있다.
도 14a 내지 14g, 도 15a 내지 도 15c 및 도 16을 참조하면, 자신의 상면 상에 홈(129)을 갖는 광 가이드 플레이트(120)를 포함하는 본 개시물의 제5 실시예에 따른 제5 일체형 백 라이트 유닛이 도시되었다. 일 실시예에서, 각각의 홈(129)는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 방출된 방사선의 방향에 실질적으로 평행한 방향을 따라 측방향으로 확장할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 홈(129)은 복수의 발광 디바이스(110) 중 가장 인접한 발광 디바이스(110)로부터 방출된 방사선의 방향에 실질적으로 평행한 방향을 따라 측방향으로 확장될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 홈(129)은 가장 인접한 발광 디바이스(110)로부터 방출된 방사선의 방향에 수직인 수직 평면을 따라 만곡된 오목 수직 단면 프로파일을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 홈(129)의 수직 단면 프로파일은 원호 형상 또는 타원 호 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 각 홈(129)의 수직 단면 프로파일은, 예를 들어 아리엘(Ariel) 폰트에서 문자 "V"의 단면 형상을 갖는 한 세트의 표면, 또는 가장 인접한 발광 디바이스(110)로부터 방출된 방사선의 방향에 수직인 평면을 따른 수직 단면도에서 보았을 때 일반적으로 오목한 수직 프로파일을 형성하기 위해 함께 연결된 3개 이상의 선분의 단면 형상을 갖는 복수의 표면일 수 있는 한 세트의 평면 표면일 수 있다.
일 실시예에서, 각 홈(129)은 가변 깊이 및 가변 폭을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 각 홈(129)의 깊이는 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)로부터의 측방향 거리의 함수로서, 또는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 측방향 거리의 함수로서 단조 증가하거나 엄격하게 증가할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 각 홈(129)의 폭은 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)로부터, 혹은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터의 측방향 거리의 함수로서 단조 증가하거나 엄격하게 증가할 수 있다. 일 실시예에서, 더 작은 및 더 큰 최대 깊이가 사용될 수 있더라도, 각각의 홈(129)의 최대 깊이는 4 미크론 내지 15 미크론의 범위일 수 있다.
일 실시예에서, 각 홈(129)의 깊이의 증가율은 홈(129)의 최대 깊이가 실질적으로 동일할 수 있도록 각각의 홈(129)의 전체 길이에 반비례할 수 있다. 일 실시예에서, 더 작은 깊이 및 더 큰 최대 깊이가 사용될 수 있을지라도, 각 홈(129)의 최대 폭은 12 미크론 내지 48 미크론의 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 각 홈(129)의 폭의 증가율은 홈(129)의 최대 폭이 실질적으로 동일할 수 있도록 각 홈(129)의 전체 길이에 반비례할 수 있다.
각각의 이웃하는 한 쌍의 홈들(129)에 대해, 홈들(129)의 각각의 기하학적 중심을 통과하고 가장 인접한 발광 디바이스(110)로부터 방출된 방사선의 방향에 평행한 2개의 수직 평면들 사이의 홈 피치(gp)는 서로 같을 수 있다. 더 작은 및 더 큰 홈 피치(gp)가 사용될 수 있을지라도, 홈의 홈 피치(gp)는 30 미크론 내지 200 미크론의 범위일 수 있다.
일 실시예에서, 홈 부재 영역(221)은 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)에, 혹은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 인접하여 제공될 수 있다. 홈 부재 영역(221)은 홈 부재 영역(221)의 폭이 광 가이드 유닛(60)의 근단 부분과 광 가이드 유닛(60)의 원단 부분 사이의 경계를 포함하는 평면(p)으로부터, 혹은 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 측방향 거리에 따라 단조 감소하도록 실질적으로 삼각형 또는 실질적으로 포물선 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 홈 부재 영역(221)은, 복수의 발광 디바이스 내의 발광 디바이스(110)의 반복 주기성과 동일한 주기성을 갖고, 혹은 상이한 파장의 광을 방출하는 및/또는 상이한 유형의 광학 런치(114)와 결합된 발광 디바이스(110)의 조합의 반복 주기성으로, 복수의 발광 디바이스(110)로부터의 방사선의 방향에 수직한 수평 방향을 따라 반복될 수 있다.
복수의 홈(129)은 홈(129)이 존재하는 영역 내에서 발광 디바이스(110) 또는 광학 런치(114)로부터 방출된 광의 산란 및/또는 반사를 집중시키는 효과를 갖는다. 발광 디바이스(110)에 가장 인접한 광 가이드 플레이트(120)의 원단 부분 부분의 영역 내에 홈 부재 영역(221)을 배치함으로써, 발광 디바이스(110)에 가장 인접한 광 가이드 플레이트(120)의 원단 부분의 영역의 가열이 회피되고, 적어도 하나의 발광 디바이스(110)의 온도는 복수의 홈(129)이 존재하지 않는 구성에서보다 낮은 온도로 유지될 수 있다.
복수의 홈(129)의 특징은 제1, 제2, 제3 및 제4 예시적 일체형 백 라이트 유닛 및 이들의 변형예 중 임의의 것과 조합될 수 있다. 홈 부재 영역(221)의 주기성은 복수의 발광 디바이스(110) 내의 발광 디바이스(110)의 주기성과 잘 맞을 수 있다. 일 실시예에서, 홈 부재 영역(221)의 주기성은 복수의 발광 디바이스(110) 내에 발광 디바이스(110)의 주기성과 동일할 수 있다. 일 실시예에서, 홈 부재 영역들(221)의 주기성은 복수의 발광 디바이스(110) 내에 반복 단위를 형성하는 상이한 유형들의 발광 디바이스들(110)의 조합의 주기성과 동일할 수 있다.
도 14a 내지 도 14c에 도시된 구조는, 간극(132) 및 간극(132) 내에 위치한 적어도 하나의 발광 디바이스(110)를 내포하는 지지부(117, 102, 104)를 포함하는 발광 디바이스 조립체(30); 및 적어도 하나의 발광 디바이스(30)에 광학적으로 결합되고, 간극(132) 내에 또는 인접하여 위치하는 근단 부분 및 간극(132) 밖으로 확장하는 원단 부분을 갖는 광 가이드 유닛(60)을 포함하는, 일체형 백 라이트를 포함한다. 광 유도 유닛(60)은 근단 부분으로부터 거리(x)에 따라 증가하는 선형 홈 밀도를 갖는 복수의 홈(129)을 갖는다. 선형 홈 밀도는 복수의 홈(129)을 내포하는 평면(예를 들어, 광이 광 가이드 유닛(60) 내에서 전파하는 수평 평면) 내에 그리고 근단 부분으로부터의 거리에 수직한 방향을 따라, 즉 발광 디바이스(30)로부터의 초기 광 전파 방향에 수직한 방향을 따라 카운트되는, 단위 길이 당 홈(129)의 총 수로서 정의된다.
일 실시예에서, 광 가이드 유닛(60)은 추출 피처가 없으며 근단 부분으로부터 거리(x)에 따라 감소하는 폭을 갖는 추출 피처 부재 영역(221)을 더 포함한다. 본원에서 추출 피처는 적어도 하나의 발광 디바이스(110)로부터 광을 반사시키도록 구성된 임의의 기하학적 피처를 지칭한다. 추출 피처 부재 영역(21)의 폭은 근단 부분으로부터의 거리에 수직인 방향을 따라, 즉 발광 디바이스(30)로부터의 초기 광 전파 방향에 수직인 방향을 따라 측정된다. 일 실시예에서, 복수의 추출 피처 부재 영역들(221)이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 추출 피처 부재 영역(들)은 삼각형의 형상 혹은 일측이 포물선이고 다른 측이 직선으로 정의된 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 선형 홈 밀도는 근단 부분으로부터 가장 먼쪽의 홈이 시작되는 거리인 기정의된 거리까지 거리 증가에 따라 계단식으로 증가할 수 있다. 직선 홈 밀도는 근단 부분으로부터의 거리가 기정의된 거리보다 큰 광 가이드(60)의 영역에서 일정하게 유지될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 홈(129) 각각은 근단 부분으로부터의 거리에 따라 엄격하게 증가하는, 즉 "엄격하게 증가하는" 홈 깊이를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 홈 각각은 근단 부분으로부터의 거리에 따라 엄격하게 증가하는 홈 폭을 갖는다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 본 개시물의 일 실시예에 따른 구조는 수직 전기 연결, 즉 상면의 전기 노드와 저면의 각 전기적 노드 간에 전기적 연결을 제공하기 위한 금속 상호연결 구조를 포함하는 기판(601)을 포함한다. 일 실시예에서, 기판(601)은 절연 기판 상에 형성된 금속 라인 및 금속 비아 구조를 포함하는 인쇄 회로 보드일 수 있다. 기판(601)의 전방측에는 기판 접촉 패드가 제공될 수 있고, 기판(601)의 후방측에는 전기 인터페이스 구조(금속 패드와 같은) 가 제공될 수 있다.
기판(601)의 상면은 광 반사 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 기판(601)은 Saito 등의 미국 특허 출원 공개번호 제2013/0163253 A1호에 개시된 바와 같이 확산 반사성 백색 표면(백색 표면)을 갖는 가요성 인쇄 회로 보드일 수 있으며, 이 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 반사 유전체 물질을 포함하는 코팅층이 기판(601)의 상면 상에 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 발광 디바이스(610)는 발광 디바이스(610)가 채널에 의해 분리된 행들로 배열되는 구성에서 기판(601)의 전방측에 부착될 수 있다. 발광 디바이스(610)는 임의의 유형의 발광 디바이스일 수 있다. 일 실시예에서, 발광 디바이스(610)는 발광 다이오드일 수 있다. 일 실시예에서, 발광 디바이스(610)는 가시 광선 스펙트럼을 포괄하는 조명을 집합적으로 제공하는 다수 유형의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 발광 디바이스(610)의 각 행 내에, 인접한 한 쌍의 발광 디바이스(610) 사이의 중심 대 중심 거리에 의해 측정되는 최근접 이웃 거리는 더 작은 및 더 큰 최근접 이웃 거리가 사용될 수 있을지라도, 10 마이크로 미터 내지 1㎜ 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 발광 디바이스(610)는 적-녹-청(RGB) 클러스터의 반복으로서 배열될 수 있다. 각 RGB 클러스터는 임의의 순서로 적색 발광 디바이스, 녹색 발광 디바이스 및 청색 발광 디바이스를 포함할 수 있다. RGB 클러스터는 균일한 피치로 각 행 내에서 반복될 수 있으며, 이는 본원에서 행 내 피치라 지칭된다. 열 내 피치는 30 ㎛ 내지 4 ㎜ 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 행 내 피치는 50 미크론 내지 3 mm 범위일 수 있다. 광 가이드 플레이트에 색 변화를 일으키지 않으면서 복수의 단색광을 믹스하기 위해서는 4nm를 초과하지 않는 행 내 피치가 일반적으로 필요하다. 행 방향을 따른 기판(601)의 치수는 제조될 라이트바의 치수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 행 방향을 따른 기판(601)의 치수는 더 작은 및 더 큰 치수도 또한 사용될 수 있을지라도, 1 인치 내지 50 인치의 범위일 수 있다.
행들은 균일한 행 내 피치, 즉 각각의 이웃 한 쌍의 행 사이의 동일한 중심 대 중심 거리를 가질 수 있다. 행 내 피치는, 행 방향에 수직인 방향을 따라 그리고 기판(601)의 상면의 평면 내에서의 발광 디바이스(610)의 최대 치수와, 발광 디바이스(610)의 각 행을 분리시키는 후속 다이싱 프로세스에서 후속하여 형성될 커팅 채널의 폭과의 합과 동일하거나 더 크도록 선택된다. 행 내 피치는 더 작은 및 더 큰 행 내 피치가 또한 사용될 수 있을지라도, 예를 들어 200 ㎛ 내지 5 ㎜의 범위일 수 있다.
투명 캡슐화 층(612)은 기판(601) 및 발광 디바이스(610) 위에 형성될 수 있다. 투명 캡슐화 층(612)은 400 nm 내지 800 nm의 파장 범위를 포함하는 가시 광선 범위에서 투명한 광학적으로 투명한 물질을 포함한다. 투명 캡슐화 층(612)은 예를 들어 실리콘(silicone), 실리콘(silicon) 산화물, 광학적으로 투명한 수지, 또는 다른 광학적으로 투명한 유전체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 투명 캡슐화 층(612)은 탄성 몰딩으로서 기능할 수 있는 물질을 포함한다. 예를 들어, 실리콘(silicone)은 투명 캡슐화 층(612)을 위해 사용될 수 있는 탄성 몰딩 물질일 수 있다. 투명 캡슐화 층(612)은 스핀 코팅과 같은 자기-평탄화 피착 방법에 의해 형성될 수 있거나, 피착 후에 평탄화 프로세스(화학기계식 평탄화 프로세스와 같은)에 의해 평탄화될 수 있다. 발광 디바이스(610)의 최상부 표면(들) 위에서부터 측정되는 투명 캡슐화 층(612)의 두께는 더 작은 및 더 큰 두께도 또한 사용될 수 있을지라도, 0.2 mm 내지 1 mm 범위일 수 있다.
발광 다이오드(610)는 플립 칩 본딩, 와이어 본딩, 또는 다른 본딩 방법에 의해 기판(601)의 전방측에 부착될 수 있다. 도 17c는 발광 디바이스(610)를 기판(601)에 본딩하기 위해 플립 칩 본딩이 사용되는 구성을 도시한다. 각각의 솔더 볼(603)은 플립 칩 본딩을 제공하기 위해 기판(601) 상에 위치된 기판 접촉 패드(602)에 그리고 발광 디바이스(610) 상에 위치된 디바이스 접촉 패드(604)에 본딩될 수 있다. 도 17d는 발광 디바이스(610)를 기판(601)에 본딩하기 위해 와이어 본딩이 사용되는 구성을 도시한다. 한 쌍의 기판 접촉 패드(605)와 디바이스 접촉 패드(608) 사이에 전기적 연결을 제공하기 위해 본딩 와이어(607)가 사용될 수 있다. 솔더 물질 부분(606, 608)은 본딩 와이어(607)의 각 단부를 기판 접촉 패드(605)에 또는 디바이스 접촉 패드(608)에 부착하기 위해 사용될 수 있다. 투명 캡슐화 층(612)은 모든 발광 디바이스(610)가 발광 디바이스(610)을 캡슐화하기 위해 기판(601)에 본딩된 후에 형성될 수 있다.
도 18a 및 도 18b을 참조하면, 기판(601), 발광 디바이스(610) 및 투명 캡슐화 층(612)을 포함하는 구조는 본딩된 발광 다이오드(610)의 인접한 행들의 쌍들 사이의 영역인 채널을 따라 다이싱될 수 있다. 구조(601, 610, 612)의 각 다이싱된 부분은 라이트바(640)이다. 각각의 라이트바(640)는 기판(601)의 다이싱된 스트립인 기판 스트립(601S)을 포함한다. 각각의 라이트바(640)는 기판 스트립(601S)(예를 들어, 인쇄 회로 보드 스트립)의 제1 길이방향 측벽및 캡슐화 물질층의 제1 길이방향 측벽을 포함하는 제1 평면(q1)과 기판 스트립(601S)의 제2 길이방향 측벽과 캡슐화 물질층(612)의 제2 길이방향 측벽을 포함하는 제2 평면(q2) 사이에 균일한 폭(w)을 가질 수 있다. 제2 평면(q2)은 제1 평면(q1)에 평행하다. 균일한 폭(w)은 더 작은 및 더 큰 폭(w)이 또한 사용될 수 있을지라도, 200 ㎛ 내지 5 ㎜ 범위일 수 있다.
일 실시예에서, 다이싱에 앞서 기판(601)은 인쇄 회로 보드일 수 있고, 각각의 라이트바(640)의 기판 스트립(601S)은 인쇄 회로 보드 스트립일 수 있다. 각 라이트바(640)는 기판 스트립(601S), 기판 스트립(601S)의 전방측 상에 위치된 발광 디바이스(610)의 선형 어레이, 및 기판 스트립(601S) 상에 위치되고 발광 디바이스(610)을 캡슐화하는 캡슐화 물질층(612)을 포함한다.
도 19a 및 도 19b를 참조하면, 라이트바(649)의 대안적 실시예가 도시되었다. 균일한 두께를 갖는 기판 스트립(701S)이 제공될 수 있다. 기판 스트립(701S)은 세라믹 물질와 같은 유전체 물질을 포함하고, 기판 스트립(701S)의 상면과 기판 스트립의 저면 사이에 수직 전기적 연결을 제공하는 금속 상호연결 구조를 매립한다. 기판 스트립(701S)은 광 반사 유전체 물질을 포함할 수 있거나, 광 반사 유전체 물질의 코팅을 가질 수 있다. 기판 스트립(701S)의 폭(w)은 후속하여 기판 스트립(701S)의 상면에 본딩될 발광 디바이스(610)의 최대 측방향 치수보다 작지 않다. 예를 들어, 기판 스트립(701S)의 폭(w)은 더 적은 및 더 큰 행 내 피치가 또한 사용될 수 있을지라도, 200 ㎛ 내지 5 ㎜의 범위일 수 있다.
발광 디바이스(610)의 선형 어레이는 와이어 본딩, 플립 칩 본딩, 또는 다른 본딩 방법에 의해 기판 스트립(701S)의 상면에 부착될 수 있다. 이어서, 투명 캡슐화 층(612)은 기판 스트립(701S)의 상면에 그리고 발광 다이오드(610) 위에 형성될수 있다. 투명 캡슐화 층(612)은 예를 들어 실리콘(silicone), 실리콘(silicon) 산화물, 광학적으로 투명한 수지, 또는 다른 광학적으로 투명 캡슐화 층(612)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 투명 캡슐화 층(612)은 탄성 몰딩으로서 기능할 수 있는 물질을 포함한다. 예를 들어, 실리콘(silicone)은 투명 캡슐화 층(612)을 위해 사용될 수 있는 탄성 몰딩 물질일 수 있다. 선택적으로, 라이트바(640)의 측벽은 폭(w)만큼 이격된 기판 스트립(701S)의 측벽보다 더 측방향으로 확장하는 투명 캡슐화 층(612)의 부분들을 제거함으로써, 폭(w)만큼 분리된 한 쌍의 평행한 평면들을 제공하기 위해 연마될 수 있다.
도 20은 도 18a 및 도 18b에 도시된 라이트바(640) 혹은 도 19a 및 도 19b에 도시된 라이트바(640)일 수 있는 라이트바(640)의 사시도이다. 일 실시예에서, 발광 다이오드(610)의 패턴은 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드의 세트가 발광 다이오드(610)의 어레이의 방향을 따라 반복되는 순환적 패턴일 수 있다.
도 21을 참조하면, 라이트바(640)의 바닥 측에 전기적 연결을 제공하도록 구성되고 라이트바(640)에 파워를 공급하고 구동하는 다른 회로 보드에 연결되도록 개조된 인쇄 회로 어댑터(660)에 라이트바(640)를 조립함으로써 형성될 수 있는 라이트바 조립체(700)가 도시되었다. 일 실시예에서, 인쇄 회로 어댑터(660)는 접촉 핑거(661)를 포함하는 가요성 인쇄 회로일 수 있다. 일 실시예에서, 인쇄 회로 어댑터(660)는 라이트바(640)에 전기 연결을 제공하도록 구성된 전기 커넥터를 포함할 수 있다. 인쇄 회로 어댑터(660)는 예를 들어 단단한 끼워맞춤 영역 내로 슬라이딩함으로써 라이트바(640)에 부착될 수 있다.
도 22를 참조하면, 라이트바 조립체(700)는 일체형 백 라이트 유닛을 형성하기 위해 광 가이드 플레이트(120) 및 추가 구성성분들과 조립될 수 있다. 구체적으로, 광 가이드 플레이트(120)은 캡슐화 물질층(612)의 상면에 광 가이드 플레이트(120)를 고착함으로써 발광 디바이스(610)에 광학적으로 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 광 가이드 플레이트(120)는 투명한 접착층(616)에 의해 캡슐화 물질층(612)의 상면에 고착될 수 있다.
일 실시예에서, 투명 접착층(616)은 에폭시 또는 다른 투명 접착 수지를 포함할 수 있다. 투명 접착층(616)의 사용은 라이트바 조립체(700)와 광 가이드 플레이트(120) 간에 임의의 에어 갭을 없앨 수 있어, 광 결합 효율을 증가시키고 라이트바 조립체(700)와 광 가이드 플레이트(120) 간에 산란 또는 반사광의 양을 줄일 수 있다.
광 가이드 플레이트(120)는 발광 디바이스(610)로부터의 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처(129)를 포함할 수 있다. 복수의 추출 피처(129)는 상술 한 임의의 추출 피처(129) 중 어느 것일 수 있다. 또한, 전술한 광 가이드 플레이트(120)의 다양한 설계 특징 중 어느 하나 또는 각각은 광 가이드 플레이트(120)을 위한 상이한 유형의 설계 특징이 서로 호환된다면 부분적으로 또는 전체적으로 광 가이드 플레이트(120)에 탑재될 수 있다.
일 실시예에서, 기판 스트립(601S/701S)의 제1 길이방향 측벽 및 캡슐화 물질층(612)의 제1 길이방향 측벽은 제1 평면(q1) 내에 있을 수 있고, 기판 스트립(601S/701S)의 제2 길이방향 측벽 및 캡슐화 물질층(612)의 제2 길이방향 측벽은 제1 평면(q1)에 평행한 제2 평면(q2) 내에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 기판 스트립(601)은 인쇄 회로 보드 스트립일 수 있다. 다른 실시예에서, 기판 스트립(701S)은 발광 다이오드(610)에 전기적 연결을 제공하기 위한 상호연결 구조를 매립하는 세라믹 스트립일 수 있다.
본 개시물의 실시예에 따라, 라이트바(601S/701S, 610, 612), 인쇄 회로 어댑터(660), 광 가이드 플레이트(120), 및 선택적으로 추가의 구성성분(200, 210, 118, 116, 616)를 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛이 제공된다. 라이트바(601S/701S, 610, 612)는 기판 스트립(601S/701S), 기판 스트립(601S/701S)의 전방측 상에 위치된 발광 디바이스(610)의 선형 어레이, 및 기판 스트립(601S/701S) 상에 위치되고 발광 디바이스(610)를 캡슐화하는 캡슐화 물질층(612)을 포함한다. 인쇄 회로 어댑터(660)는 라이트바(601S/701S, 610, 612)에 전기적 연결을 제공하도록 구성된 전기 커넥터를 포함할 수 있다. 광 가이드 플레이트(120)는 발광 디바이스(610)에 광학적으로 결합되며, 발광 디바이스(610)로부터의 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처(129)를 포함한다. 일 실시예에서, 광 가이드 플레이트(120)는 투명 접착층(616)에 의해 발광 디바이스 조립체 700)에 접착된다.
도 23은 도 22의 일체형 백 라이트 유닛의 사시도이다.
도 24를 참조하면, 예시적인 광 가이드 플레이트(120)의 평면도가 도시되었다. 예시적인 광 가이드 플레이트(120)의 바닥 측은 본 개시물의 여러 실시예의 발광 디바이스 조립체(30/700)와 맞물리는 측이다. x 방향은 발광 디바이스 조립체(30/700)로부터 증가하는 거리의 방향이다. y 방향은 발광 디바이스 조립체(30/700)로부터 동일한 거리를 갖는 방향을 따라 확장되는 방향이다. 직사각형 바깥 프레임은 광 가이드 플레이트(120)의 영역에 대응한다. 광 가이드 플레이트(120) 내에 또는 위에 위치한 추출 피처(129)는 백색 도트 또는 백색 영역으로서 도시되었다. 광 가이드 플레이트(120)의 근단 부분과 광 가이드 플레이트(120)의 원단 부분 사이의 경계는 화살표(bd)로 표시되었다. 광 가이드 플레이트(120)의 근단 부분과 광 가이드 플레이트(120)의 원단 부분 사이의 경계는 y 방향을 따라 확장하는 것을 알 수 있다.
광 가이드 플레이트의 원단 부분의 코너에 위치한 두 영역은 임의의 유형의 추출 피처(129)를 포함하지 않는다. 두 영역은 본원에서 어떠한 유형의 추출 피처(129)도 존재하지 않는 "코너 영역"(CR)이라 지칭된다. 광 가이드 플레이트(120)는 광 가이드 플레이트(120)의 원단 부분, 즉 간극(132)에 삽입되지 않은 부분에, 또는 소스측 반사 물질층(116)에 의해 덮이지 않은 부분에 조명 영역을 제공한다. 조명 영역의 두 코너 영역(CR)은 복수의 추출 피처(129)가 없다.
추출 피처(129)가 없는 두 코너 영역(CR)의 존재의 이점이 도 25a 및 도 25b에 의해 도시되었다. 도 25a는 라이트바 근처에서 추출 피처(129)의 균일한 밀도를 갖는 비교 광 가이드 플레이트에 대한 조명 세기 프로파일의 평면도이다. 도 25a는 추출 피처가 라이트바 근처 및 라이트바 근방의 두 코너에 존재할 때, 추출 피처(129)로부터 반사된 광의 세기가 라이트바의 측 상에 두 코너 근처에서 높을 수 있음을 보여준다. 도 25b는 라이트바 근방에 있는 2개의 코너에서 추출 피처를 제거함으로써 고 세기 영역의 면적을 제거하거나 상당히 감소시킬 수 있음을 보여준다. 또한, 라이트바 근처의 추출 피처(129)의 밀도의 감소는 저 세기 영역을 발생할 수 있다. 따라서, 라이트바 근처의 추출 피처(129)의 밀도를 최적화함으로써, 그리고 추출 피처(129)가 없는 코너 영역(CR)을 형성함으로써, 광 가이드 플레이트(120)의 원단 부분에 대응하는 조명 영역 전체에 걸쳐 보다 균일한 조명을 제공하는 것이 가능하다.
임의의 추출 피처가 없는 한쌍의 코너 영역(CR)의 설계 특징은 본 개시물의 임의의 일체형 백 라이트 유닛의 조명 세기 프로파일의 균일성을 향상시키기 위해 전술한 광 가이드 플레이트(120) 중 임의의 것에 탑재될 수 있다.
본 개시물의 다양한 실시예들은 일체형 백 라이트 유닛 내 핫 스폿을 제어하고 및/또는 보다 균일한 밝기를 제공하고 및/또는 추출 피처로부터 반사된 광의 공간적인 퍼짐을 감소시키기 위해 사용될 수 있으며, 위에서 명시적으로 기술된 또는 아니면 유도될 수 있는 임의의 구성에 채용될 수 있다.
전술한 것들이 특정한 바람직한 실시예를 언급하고 있지만, 발명은 그와 같이 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 개시된 실시예들에 대한 다양한 수정들이 이루어질 수 있고 그러한 수정들이 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다는 것이 당업자에게 일어날 것이다. 특정 구조 및/또는 구성을 채용하는 실시예가 본 개시물에 도시된 경우, 본 발명은 그러한 치환이 명시적으로 금지되지 않거나 아니면 당업자에게 불가능한 것으로 알려져있다면 기능적으로 동등한 임의의 다른 호환 가능한 구조 및/또는 구성으로 실시될 수 있음이 이해된다.

Claims (52)

  1. 일체형 백 라이트 유닛에 있어서,
    간극을 내포하는 지지부 및 상기 간극 내에 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체; 및
    상기 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합되고, 상기 간극 내에 또는 이에 인접하여 위치된 근단 부분 및 상기 간극 밖으로 확장되는 원단 부분을 갖는 광 가이드 유닛을 포함하며, 상기 광 가이드 유닛은 적어도 하나의 발광 디바이스로부터 광을 반사하게 구성된 복수의 추출 피처들을 포함하고, 상기 복수의 추출 피처들 간에 최근접-이웃 거리는 불균일하며 상기 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 거리 증가에 따라 단조 감소하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 근단 부분에 인접하고 상기 원단 부분의 전체 길이의 적어도 5%의 길이를 갖는 상기 원단 부분의 영역은 추출 피처들이 없는, 일체형 백 라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 최근접-이웃 거리는 상기 적어도 하나의 발광 디바이스에 가장 인접한 추출 피처부터 상기 적어도 하나의 발광 디바이스로부터 가장 먼쪽의 추출 피처까지 적어도 20% 만큼 변화하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 디바이스는,
    제1 피크 파장에서 광을 방출하는 제1 발광 디바이스; 및
    상기 제1 피크 파장과 다른 제2 피크 파장의 광을 방출하는 제2 발광 디바이스를 포함하고,
    상기 제1 발광 디바이스로부터의 상기 광의 경로 내에 상기 복수의 추출 피처들의 제1 서브세트 및 상기 제2 발광 디바이스로부터의 상기 광의 경로 내에 상기 복수의 추출 피처들의 제2 서브세트는 각각의 발광 디바이스로부터 상기 거리의 함수로서 형상, 크기, 또는 상기 최근접-이웃 거리의 분포에 의해 상이한, 일체형 백 라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 추출 피처들 각각은 동일한 방향을 따라 측방향으로 확장하고, 상기 최근접-이웃 거리는 이웃한 한쌍의 추출 피처들 사이의 피치인, 일체형 백 라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은 광 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 추출 피처들은 상기 광 가이드 플레이트의 표면 상에 돌출들 또는 리세스들을 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광 가이드 플레이트 아래에 놓인 이종 표면을 갖는 백 플레이트를 더 포함하고, 상기 이종 표면은,
    상기 복수의 추출 피처들 아래에 있는 원단 표면; 및
    상기 적어도 하나의 발광 디바이스에 더 가깝고 상기 원단 표면과는 다른 반사율를 갖는 근단 표면을 내포하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  8. 제7항에 있어서, 상기 근단 표면은 경면 반사 물질을 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  9. 제7항에 있어서, 상기 근단 표면은 확산 반사 물질을 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  10. 제7항에 있어서, 상기 근단 표면은 광 흡수 물질을 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 디바이스 상에 위치된 캡슐화에 매립된 광산란 입자들을 더 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드 플레이트는 상기 광 가이드 플레이트의 상기 원단 부분 내에 조명 영역을 제공하고, 상기 조명 영역의 두 코너 영역들은 상기 복수의 추출 피처들이 없는, 일체형 백 라이트 유닛.
  13. 일체형 백 라이트 유닛에 있어서,
    간극을 내포하는 지지부 및 상기 간극 내에 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체; 및
    상기 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합되고, 상기 간극 내에 또는 이에 인접하여 위치된 근단 부분 및 상기 간극 밖으로 확장하는 원단 부분을 갖는 광 가이드 유닛을 포함하며, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처들; 및
    상기 복수의 추출 피처들에 아래에 놓인 원단 표면, 및 상기 적어도 하나의 발광 디바이스에 더 근접하고 상기 원단 표면과는 다른 반사율을 갖는 근단 표면을 포함하는 이종 표면을 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  14. 제13항에 있어서, 상기 근단 표면은 경면 반사 물질을 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  15. 제13항에 있어서, 상기 근단 표면은 확산 반사 물질을 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  16. 제13항에 있어서, 상기 근단 표면은 광 흡수 물질을 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  17. 제13항에 있어서, 상기 근단 표면 상에 어떠한 추출 피처도 존재하지 않는, 일체형 백 라이트 유닛.
  18. 제13항에 있어서, 상기 복수의 추출 피처들 사이의 최근접-이웃 거리는 비 균일하고, 상기 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 거리 증가에 따라 단조 감소하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  19. 제18항에 있어서, 상기 복수의 추출 피처들은 동일한 방향을 따라 측방향으로 확장하고, 상기 최근접-이웃 거리는 이웃한 한쌍의 추출 피처들 사이의 피치인, 일체형 백 라이트 유닛.
  20. 제13항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은 광 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 추출 피처들은 상기 광 가이드 플레이트의 표면 상에 돌출들 또는 리세스들을 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  21. 제13항에 있어서, 상기 이종 표면은 상기 광 가이드 플레이트 아래에 놓이는 백 플레이트의 표면인, 일체형 백 라이트 유닛.
  22. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 디바이스는,
    제1 피크 파장의 광을 방출하는 제1 발광 디바이스; 및
    상기 제1 피크 파장과 다른 제2 피크 파장의 광을 방출하는 제2 발광 디바이스를 포함하고,
    상기 제1 발광 디바이스로부터의 상기 광의 경로 내에 상기 복수의 추출 피처들의 제1 서브세트 및 상기 제2 발광 디바이스로부터의 상기 광의 경로 내에 상기 복수의 추출 피처들의 제2 서브세트는 각각의 발광 디바이스로부터 상기 거리의 함수로서 형상, 크기, 또는 상기 최근접-이웃 거리의 분포에 의해 상이한, 일체형 백 라이트 유닛.
  23. 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 디바이스 상에 위치된 캡슐화에 매립된 광산란 입자들을 더 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  24. 제13항에 있어서, 상기 광 가이드 플레이트는 상기 광 가이드 플레이트의 상기 원단 부분 내에 조명 영역을 제공하고, 상기 조명 영역의 두 코너 영역들은 상기 복수의 추출 피처들이 없는, 일체형 백 라이트 유닛.
  25. 일체형 백 라이트 유닛에 있어서,
    간극을 내포하는 지지부 및 상기 간극 내에 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체; 및
    상기 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합되고, 상기 간극 내에 또는 이에 인접하여 위치된 근단 부분 및 상기 간극 밖으로 확장하는 원단 부분을 갖는 광 가이드 유닛을 포함하며,
    상기 광 가이드 유닛은 상기 광 가이드 플레이트 내에서 이동하는 광자들의 추출 및 투과에 영향을 미치기 위한 광 가이드 플레이트의 표면 상의 인쇄된 기하학적 피처들인 복수의 추출 피처들을 포함하고, 상기 인쇄된 피처는 상기 광자들을 흡수, 반사 또는 부분적으로 반사 및 흡수하도록 최적화되고, 상기 인쇄된 기하학적 피처들 중 적어도 하나는 직선 형상, 곡선 형상, 다각형 형상, 및 만곡 형상에서 선택되고 상기 광 가이드 플레이트의 상기 표면으로부터 원하는 방출 패턴을 얻도록 최적화된 형상을 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  26. 제25항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 디바이스 상에 위치된 캡슐화에 매립된 광산란 입자들을 더 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  27. 제25항에 있어서, 상기 광 가이드 플레이트는 상기 광 가이드 플레이트의 상기 원단 부분 내에 조명 영역을 제공하고, 상기 조명 영역의 두 코너 영역들은 상기 복수의 추출 피처들이 없는, 일체형 백 라이트 유닛.
  28. 일체형 백 라이트 유닛에 있어서,
    간극을 내포하는 지지부 및 상기 간극 내에 위치된 적어도 하나의 발광 디바이스를 포함하는 발광 디바이스 조립체; 및
    상기 적어도 하나의 발광 디바이스에 광학적으로 결합되고, 상기 간극 내에 또는 이에 인접하여 위치된 근단 부분 및 상기 간극 밖으로 확장하는 원단 부분을 갖는 광 가이드 유닛을 포함하며,
    상기 광 가이드 유닛은 상기 근단 부분으로부터의 거리에 따라 증가하는 선형 홈 밀도를 갖는 복수의 홈들을 포함하고, 상기 선형 홈 밀도는 상기 복수의 홈들을 내포하는 평면 내에서 그리고 상기 근단 부분으로부터 상기 거리에 수직인 방향을 따라 카운트되는 단위 길이당 홈들의 총 수인, 일체형 백 라이트 유닛.
  29. 제28항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은, 추출 피처들이 없고 상기 근단 부분으로부터 상기 거리에 따라 감소하는 폭을 갖는 추출 피처 부재 영역을 더 포함하고, 상기 추출 피처들은 상기 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 광을 반사하도록 구성된 임의의 기하학적 피처들인, 일체형 백 라이트 유닛.
  30. 제28항에 있어서, 상기 선형 홈 밀도는 상기 근단 부분으로부터 기정의된 거리까지 상기 거리의 증가에 따라 계단식으로 증가하고, 상기 선형 홈 밀도는 상기 근단 부분으로부터의 상기 거리가 상기 기정의된 거리보다 큰 상기 광 가이드의 영역들에서 일정하게 유지되는, 일체형 백 라이트 유닛.
  31. 제28항에 있어서, 상기 복수의 홈들 각각은 상기 근단 부분으로부터의 상기 거리에 따라 엄격하게 증가하는 홈 깊이를 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  32. 제31항에 있어서, 상기 복수의 홈들 각각은 상기 근단 부분으로부터의 상기 거리에 따라 엄격하게 증가하는 홈 폭을 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  33. 제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 디바이스 상에 위치된 캡슐화에 매립된 광산란 입자들을 더 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  34. 제28항에 있어서, 상기 광 가이드 플레이트는 상기 광 가이드 플레이트의 상기 원단 부분 내에 조명 영역을 제공하고, 상기 조명 영역의 두 코너 영역들은 상기 복수의 추출 피처들이 없는, 일체형 백 라이트 유닛.
  35. 일체형 백 라이트 유닛에 있어서,
    라이트바, 인쇄 회로 어댑터, 및 광 가이드 플레이트를 포함하는 발광 디바이스 조립체를 포함하고,
    상기 라이트바는,
    금속 상호연결 구조들을 포함하는 기판 스트립,
    상기 기판 스트립의 전방측 상에 위치된 발광 디바이스들의 선형 어레이, 및
    상기 기판 스트립 상에 위치되고 상기 발광 디바이스들을 캡슐화하는 캡슐화 물질층을 포함하고;
    상기 기판 스트립의 제1 길이방향 측벽과 상기 캡슐화 물질층의 제1 길이방향 측벽은 제1 평면 내에 있고, 상기 기판 스트립의 제2 길이방향 측벽 및 상기 캡슐화 물질층의 제2 길이방향 측벽은 상기 제1 평면과 평행한 제2 평면 내에 있고;
    상기 인쇄 회로 어댑터는 상기 라이트바에 전기적 연결을 제공하도록 구성된 전기 커넥터를 포함하고;
    상기 광 가이드 플레이트는 상기 발광 디바이스들에 광학적으로 결합되고, 상기 발광 디바이스들로부터의 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처들을 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  36. 제35항에 있어서, 상기 복수의 추출 피처들 간에 최근접-이웃 거리는 불균일하며 상기 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 거리 증가에 따라 단조 감소하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  37. 제35항에 있어서, 이종 표면은 상기 복수의 추출 피처들에 아래에 있는 원단 표면, 및 상기 적어도 하나의 발광 디바이스에 더 가깝고 상기 원단 표면과는 다른 반사율를 갖는 근단 표면을 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  38. 제35항에 있어서, 상기 광 가이드 플레이트 내에서 이동하는 광자들의 추출 및 투과에 영향을 미치기 위한 광 가이드 플레이트의 표면 상의 인쇄된 기하학적 피처들이며, 상기 인쇄된 피처는 상기 광자들을 흡수, 반사 또는 부분적으로 반사 및 흡수하도록 최적화되고, 상기 인쇄된 기하학적 피처들 중 적어도 하나는 직선 형상, 곡선 형상, 다각형 형상, 및 만곡 형상에서 선택되고 상기 광 가이드 플레이트의 상기 표면으로부터 원하는 방출 패턴을 얻도록 최적화된 형상을 갖는, 일체형 백 라이트 유닛.
  39. 제35항에 있어서, 상기 복수의 추출 피처들은 상기 근단 부분으로부터의 거리에 따라 증가하는 선형 홈 밀도를 갖는 복수의 홈들을 포함하고, 상기 선형 홈 밀도는 상기 복수의 홈들을 내포하는 평면 내에서 그리고 상기 근단 부분으로부터 상기 거리에 수직인 방향을 따라 카운트되는 단위 길이당 홈들의 총 수인, 일체형 백 라이트 유닛.
  40. 제35항에 있어서, 상기 광 가이드 플레이트는 투명 접착층에 의해 상기 발광 디바이스 조립체에 부착되는, 일체형 백 라이트 유닛.
  41. 제35항에 있어서, 광 반사 물질을 포함하고 상기 제2 평면에서 상기 광 가이드 플레이트의 백사이드 및 상기 발광 디바이스와 접촉하는 백사이드 광 반사층을 더 포함하는 일체형 백 라이트 유닛.
  42. 제35항에 있어서, 상기 광 가이드 플레이트는 조명 영역을 제공하고, 상기 조명 영역의 두 코너 영역들은 상기 복수의 추출 피처들이 없는, 일체형 백 라이트 유닛.
  43. 제35항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐화 물질층에 매립된 광산란 입자들을 더 포함하는, 일체형 백 라이트 유닛.
  44. 발광 디바이스 조립체를 제조하는 방법에 있어서,
    인쇄 회로 보드 기판 상에 복수의 발광 디바이스들을 본딩하는 단계;
    상기 복수의 발광 디바이스들 상에 투명 캡슐화층을 형성함으로써 상기 발광 디바이스들을 캡슐화하는 단계;
    상기 인쇄 회로 보드 기판, 상기 복수의 발광 디바이스들, 및 상기 투명 캡슐화 층의 조립체를 다이싱함으로써 라이트바들을 형성하는 단계; 및
    인쇄 회로 어댑터를 라이트바에 부착하는 단계로서, 상기 인쇄 회로 어댑터는 상기 라이트바에 전기 연결을 제공하도록 구성된 전기 커넥터를 포함하는, 단계를 포함하는, 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 복수의 발광 디바이스들은 플립 칩 본딩 또는 와이어 본딩에 의해 상기 인쇄 회로 보드에 본딩되는, 방법.
  46. 제44항에 있어서, 상기 복수의 발광 디바이스들은 채널들에 의해 분리되고 상기 인쇄 회로 보드 기판에 본딩할 때 균일한 피치를 갖는 행들로 배열되는, 방법.
  47. 일체형 백 라이트 유닛 형성 방법에 있어서,
    기판 스트립, 상기 기판 스트립의 전방측 상에 위치된 발광 디바이스들의 선형 어레이, 및 상기 기판 스트립 상에 위치되고 상기 발광 디바이스들을 캡슐화하는 캡슐화 물질층을 포함하는 라이트바를 제공하는 단계;
    상기 라이트바에 전기 연결을 제공하도록 구성된 전기 커넥터를 포함하는 인쇄 회로 어댑터에 라이트바를 부착함으로써 발광 디바이스 조립체를 형성하는 단계; 및
    상기 캡슐화 물질층의 상면에 상기 광 가이드 플레이트를 고착함으로써 광 가이드 플레이트를 상기 발광 디바이스들에 광학적으로 결합하는 단계로서, 상기 광 가이드 플레이트는 상기 적어도 하나의 발광 디바이스로부터의 광을 반사시키도록 구성된 복수의 추출 피처들을 포함하는, 단계를 포함하는, 방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 광 가이드 플레이트는 투명한 접착층에 의해 상기 캡슐화 물질층의 상기 상면에 고착되는, 방법.
  49. 제47항에 있어서, 상기 기판 스트립의 제1 길이방향 측벽 및 상기 캡슐화 물질층의 제1 길이방향 측벽은 제1 평면 내에 있고, 상기 기판 스트립의 제2 길이방향 측벽 및 상기 캡슐화 물질층의 제2 길이방향 측벽은 상기 제1 평면에 평행한 제2 평면 내에있는, 방법.
  50. 제47항에 있어서, 상기 기판 스트립은 인쇄 회로 보드 스트립인, 방법.
  51. 제47항에 있어서, 상기 기판 스트립은 상기 발광 다이오드에 전기적 연결을 제공하기 위한 상호연결 구조들을 매립하는 세라믹 스트립인, 방법.
  52. 제44항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐화 층에 매립된 광산란 입자들을 더 포함하는, 방법.
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