KR20180101720A

KR20180101720A - 마스킹된 투명 접착제를 갖는 디스플레이 조립체를 위한 에지 경화

Info

Publication number: KR20180101720A
Application number: KR1020187023383A
Authority: KR
Inventors: 앤드루 제이 오더커크
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2018-09-13
Also published as: US20190016105A1; JP2019507390A; WO2017127338A1; CN108474979A; CN108474979B

Abstract

접합된 디스플레이 조립체를 제조하기 위한 기술은 일련의 개별 LED들로부터의 화학 방사선(actinic radiation), 및 왜상 광학 시스템(anamorphic optical system)을 이용한다. 디스플레이 조립체는 커버 유리, 디스플레이 하우징, 및 초기에 미경화된 접착제 층을 포함한다. 주변 마스크가 접착제 층과 커버 유리 사이에 놓여, 접착제 층의 대응하는 주변 부분들이 커버 유리를 통한 직접 조명으로부터 마스킹되게 한다. LED들로부터의 화학선 광은, 그러한 광이 왜상 광학 시스템을 통과하거나 달리 재지향된 후, 접착제 에지를 통해 접착제 층의 제1 마스킹된 부분 내로 주입된다. 하나 이상의 원통형 렌즈와 같은 왜상 광학 시스템은, 재지향된 광이 (a) 접착제 에지를 따라 확산되고, (b) 접착제 에지에 수직인 기준면에서 접착제 에지 상으로 집속되도록 구성된다.

Description

마스킹된 투명 접착제를 갖는 디스플레이 조립체를 위한 에지 경화

본 발명은 일반적으로 액정 디스플레이 등, 및 그의 조립체 및 부조립체, 및 그러한 디스플레이 및 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 관련 물품, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이(LCD) 디바이스들은 현대 세계에서 흔히 볼 수 있는 것이다. 이들은 모바일 폰 및 스마트 폰으로부터, 게임 디바이스, 태블릿 및 랩톱 컴퓨터, TV, 시계, 및 이미지 또는 다른 정보를 스크린 상에 디스플레이하는 많은 다른 휴대용 및 반-휴대용 전자 디바이스에 이르는 많은 제품들에서 발견될 수 있다. 디바이스들은 2개의 투명 플레이트들 사이에 밀봉된 액정(LC) 재료의 층, 및 LC 층의 반대편 측면들 상의 2개의 편광기들을 사용한다. 이러한 층들 및 구성요소들의 부조립체는 본 명세서에서 디스플레이 하우징으로 지칭된다.

LCD 디바이스들은 또한 종종, 본 명세서에서 커버 유리로서 지칭되는 전면 투명 보호 또는 보강 층을 포함한다. 커버 유리는 유리로 제조될 수 있고, 디스플레이 하우징을 먼지, 화학물질, 마모, 및 다른 잠재적으로 해로운 물질로부터 적절히 보호하거나, 또는 디스플레이 하우징을 보강하기 위한 강성 또는 강직성, 또는 둘 다를 제공하기에 충분히 두껍거나 강건하다. 커버 유리는 디스플레이 하우징의 상부 또는 전면의 노출된 표면을 실질적으로 완전히 덮는다. 커버 유리는 투명 접착제 접합 층에 의해 디스플레이 하우징에 영구적으로 부착된다. 접착제 층의 큰 중심 부분은 디스플레이 하우징의 사용가능한 디스플레이 영역에 의해 한정된 디스플레이 스크린의 활성 또는 유용한 영역에 있기 때문에, 접착제는 디스플레이를 볼 수 있도록 투명하다. LCD 디바이스의 제조 동안, 투명 접착제는 초기에 미경화된 상태로, 일부 경우들에서는 액체로서, 적용된다. 투명 접착제는 나중에 (접착제의 조성물에 따라) 예를 들어, 열, 자외선(UV) 광, 또는 이 둘의 조합에 의해 경화되어, 커버 유리와 디스플레이 하우징 사이의 접합을 영구적이고 강건하게 만든다.

관심 디바이스들에서, 불투명 마스크 층이 커버 유리의 가장자리 또는 주변 부분 상에 인쇄된다. 마스크 층은 예를 들어, LCD 디바이스의 통상의 관찰자의 관점에서 볼 때, 좁은 사진틀과 외관이 유사한, 대체로 직사각형 형상을 가질 수 있다. 마스크 층은 디스플레이 하우징의 특정 구성요소들 - 예컨대 디스플레이의 베젤을 형성하는 광원, 기계적 시스템, 및 전기 구성요소 - 을 차단하거나, 가리거나, 다른 식으로 숨겨서, 통상의 관찰자가 볼 수 없게 된다.

그러나 마스크 층은, 특히 경화제들 중 하나로서 또는 유일한 경화제로서 UV 광에 의존하는 접착제에 대한 커버 유리의 가장자리 또는 주변부에서, 접착제 층의 경화를 방해할 수 있다. 이는, 경화에 사용되는 UV 광이 전형적으로 커버 층을 통하여, 그리고 이에 따라 또한 마스크 층을 통하여 접착제 층에 지향되기 때문이다. 이러한 접근법은 마스크 아래의 접착제 층의 부분에서의 UV 광의 세기를 크게 감소시키는, 마스크 층에 의한 음영 효과가 생기게 한다. 음영 효과는 다음 중 하나 이상을 초래할 수 있다: 긴 경화 시간; 경화에 사용되는 UV 광 세기의 큰 증가; 또는 접착제 층의 가려진 부분의 단지 부분 경화. 완전히 경화되지 않은 접착제는 사용자에게 독성 및 감작(sensitization) 우려를 야기할 수 있다.

이러한 문제에 대한 한 가지 제안된 해결책은 미국 특허 제8,599,342호(고바야시(Kobayashi) 등)에 개시되어 있다. 고바야시는, 무엇보다도, 광경화성 수지를 수지 층의 측면 표면으로부터만 조사하는 것을 설명한다. 조사를 수행하는 데 사용되는 광원을 논의할 때, 고바야시는, 광원이 직사각형 라미네이팅된 몸체의 장측면 전체를 따라 배열될 수 있고, 또한 광원은 점광원과 같은 작은 광원으로 형성될 수 있으며, 광은 라미네이팅된 몸체의 장측면의 연장 방향으로 광원을 이동시키면서 라미네이팅된 몸체에 조사될 수 있다고 설명한다.

본 발명자들은, 고바야시 기술이 표준 기술보다 실질적으로 더 큰 효과적인 경화 깊이를 야기하며, 이는 경화가, 더 낮은 정도의 경화뿐만 아니라 공간적으로 불균일한 경화 및 결과적인 불균일한 응력의 발생을 초래하는, 구조체의 전면이 아닌, 에지로부터 일어나기 때문이라는 것을 인식한다. 이러한 응력은 완성된 디스플레이에서의 색상 불균일성을 생성할 수 있다.

본 발명자들은, 마스킹된 커버 유리를 투명 경화성 접착제 층을 사용해 디스플레이 하우징에 접합시키기 위한 기술들을 설명하며, 여기서 접착제 층의 경화는 하나 이상의 원통형 렌즈 또는 거울과 같은 왜상 광학 시스템(anamorphic optical system)과 조합된, 적어도 일련의 개별 LED들을 사용하여 달성된다. LED들로부터의 청색, 보라색, 또는 UV 광과 같은 화학 방사선(actinic radiation)은 왜상 광학 시스템에 의해 포착되고 접착제 층의 좁은 측면 표면 또는 에지를 통하여 접착제 층 내로 재지향된다. 왜상 광학 시스템은 포착된 LED 광이 접착제 에지를 따라 확산되게 하는 한편, 또한 그러한 광을, 접착제 에지에 수직인 평면에서 집속시킨다. 이는, 둘 다 높은 세기이고 접착제 층의 에지를 따라 양호한 공간적 균일성을 갖는 경화 방사선의 빔을 제공한다.

더욱이, 본 발명자들은, 일련의 개별 LED들로부터의 화학 방사선, 및 왜상 광학 시스템을 사용하여 접합된 디스플레이 조립체를 제조하기 위한 기술을 개시한다. 디스플레이 조립체는 커버 유리, 디스플레이 하우징, 및 초기에 미경화된 접착제 층을 포함한다. 주변 마스크가 접착제 층과 커버 유리 사이에 놓여, 접착제 층의 대응하는 주변 부분들이 커버 유리를 통한 직접 조명으로부터 마스킹되게 한다. LED들로부터의 화학선 광(actinic light)은, 그러한 광이 왜상 광학 시스템에 의해 재지향된 후, 접착제 에지를 통해 접착제 층의 마스킹된 부분 내로 주입된다. 왜상 광학 시스템은 LED들로부터의 광을 포착 또는 수광하고 그 광을 재지향시켜 접착제 에지를 따라 광을 확산시키면서, 또한 수광된 광을, 접착제 에지에 수직인 기준면에서 접착제 에지 상으로 집속시킨다.

본 발명자들은 또한 미경화된 또는 비접합된 디스플레이 조립체 내의 디스플레이 하우징에 커버 유리를 접합시켜 접합된 디스플레이 조립체를 제조하기 위한 장치를 개시하며, 여기서 미경화된 디스플레이 조립체는 커버 유리, 디스플레이 하우징, 커버 유리와 디스플레이 하우징 사이의 접착제 층, 및 커버 유리에 부착된 주변 마스크를 포함하며, 접착제 층은 주변 마스크에 의해 덮인 마스킹된 부분, 및 비마스킹된 부분을 포함하고, 접착제 층은 초기에 미경화되고, 접착제 층은 또한 마스킹된 부분에 근접한 접착제 에지를 형성하도록 종결된다. 장치는 스테이지, 광원 배열, 및 왜상 광학 시스템을 포함한다. 스테이지는 미경화된 디스플레이 조립체를 수용하도록 구성된다. 광원 배열은, 미경화된 디스플레이 조립체가 스테이지 상에 수용될 때, 일련의 개별 LED들이 접착제 에지에 대체로 평행한 방향을 따라 연장되도록 장착되는 일련의 개별 LED들을 포함한다. 왜상 광학 시스템은, 일련의 개별 LED들로부터 광을 수광하고 수광된 광을 재지향시켜, 미경화된 디스플레이 조립체가 스테이지 상에 수용될 때, 재지향된 광이 접착제 에지를 따라 확산되면서, 또한 접착제 에지에 수직인 기준면에서 접착제 에지 상으로 집속되게 하도록 장착된다.

관련 방법, 시스템, 및 물품이 또한 논의된다.

본 명세서의 이들 및 다른 양태는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 명백할 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도, 상기의 개요는 청구된 요지에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 되며, 그 요지는 절차의 진행 동안에 보정될 수 있는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

도 1은 접합된 디스플레이 조립체를 제조하기 위해 마스킹된 커버 유리가 디스플레이 하우징에 적용 및 접합되는 시스템의 개략 사시도이다.
도 2는 경화 동작 동안의 디스플레이 조립체의 개략 측면도 또는 단면도이며, 여기서 UV 광과 같은 화학 방사선은 커버 유리를 통과하여 투명 접착제 층을 경화시키지만, 접착제 층의 부분들은 주변 마스크에 의해 차폐된다.
도 3은 디스플레이 하우징의 개략 측면도 또는 단면도이다.
도 4는 접합되거나 비접합될 수 있는 디스플레이 조립체의 개략 측면도 또는 단면도이며, 이 도면은, 무엇보다도, 접착제 층의 에지가 어떻게 조립체 내에서 리세스될 수 있는지를 보여준다.
도 5는 일련의 개별 LED들을 포함하는 광원 배열로부터의 UV 광 또는 다른 화학 방사선으로 측면-조명되는 디스플레이 조립체의 개략 사시도이다.
도 6은 접착제 층의 에지로부터 이격된 LED 또는 다른 개별 광원에 의해 조명되는, 디스플레이 조립체의 측면 또는 단부 부분의 개략 측면도 또는 단면도이며, 도면은 또한 좁은 포착 각도(θ)에 의해 나타내어지는 비효율적인 광학 커플링을 예시한다.
도 7은 LED 또는 다른 개별 광원에 의해 조명되는, 디스플레이 조립체의 측면 또는 단부 부분의 개략 측면도 또는 단면도이며, 여기서 적합한 원통형 렌즈와 같은 왜상 광학 시스템은 LED로부터 광을 수광하고 수광된 광을 접착제 층의 에지 상으로 재지향시켜, 실질적으로 보다 넓은 포착 각도(θ)에 의해 나타내어지는 보다 효율적인 광학 커플링을 제공한다.
도 7a는 도 7과 유사한 개략 측면도 또는 단면도이지만, 여기서 왜상 광학 시스템에 의한 LED 광의 확산과 연관된 기준면은 접착제 층에 의해 한정된 기준면에 평행하지 않다.
도 8a 및 도 8b는 왜상 광학 시스템을 사용하는 광으로 접착제 층의 에지를 조사하는 개별 LED의 개략 사시도들이며, 도 8a는 어떻게 왜상 광학 시스템이 LED로부터의 광을, 접착제 에지에 수직인 기준면에서 접착제 에지 상으로 집속시키는지를 도시하며, 도 8b는 어떻게 왜상 광학 시스템이 LED로부터의 광을 수직 평면에서 확산되게 할 수 하는지를 도시한다.
도 9는 LED로부터의 광이 2개의 평행한 원통형 렌즈들을 포함하는 왜상 시스템에 의해 수집되고 접착제 층 에지 상으로 집속되는 시스템의 개략 측면도 또는 단면도이다.
도 10은 단면 형상이 일정한 곡률 반경을 갖는 원통형 렌즈, 또는 다른 왜상 광학 요소의 개략 사시도이다.
도 11은 단면 형상이 수차를 감소시키기 위해 가변 곡률 반경을 갖는, 원통형 렌즈 또는 다른 왜상 광학체의 개략 사시도이다.
도 12는 LED로부터의 광이 원통형 거울을 포함하는 왜상 시스템에 의해 수집되고 접착제 층 에지 상으로 집속되는 시스템의 개략 측면도 또는 단면도이다.
도 13은 스테이지, 4개의 일련의 개별 LED들을 포함하는 광원 배열을 갖는 접합 또는 경화 장치의 개략 평면도이며, 하나의 일련은 스테이지의 각각의 측면에 대한 것이고, 장치는 또한 각각의 일련의 LED들과 스테이지 사이에 배치된, 2개의 원통형 렌즈들 형태의 왜상 광학 시스템을 포함하며, 도면은 또한 스테이지 상에 배치된 디스플레이 조립체를 도시한다.
도 14는 일련의 개별 LED들을 형성하도록 배열된 LED 디바이스들의 개략 정면도이며, 일련은 2개 열들의 LED들로서 구성된다.
도 15a는 일련의 개별 LED들과 접착제 에지 사이에 공기만이 존재하는 구성에 대한, 방사조도 대 접착제 에지를 따른 위치의 그래프이다.
도 15b는 도 15a와 유사한 그래프이지만, 여기서는 적합한 왜상 광학 시스템이 일련의 LED들과 접착제 에지 사이에 배치된다.
도면에 있어서, 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 가리킨다.

위에서 언급된 바와 같이, 본 발명자들은, 마스크 층이 접착제 층의 주변 부분(들)을 덮거나 가리는 디스플레이 조립체의 투명 접착제 층을 보다 효과적으로 경화시키기 위한 기술들을 개발하였다. 이 기술들은 보다 빠르고, 보다 용이하며, 보다 공간적으로 균일한 접착제 접합을 제공하는 데 사용될 수 있다. 경화될 때, 접착제 층은 디스플레이 조립체를 고정시키고 함께 접합된다.

도 1은 관심 디스플레이 조립체를 개략 분해도로 도시한다. 디스플레이 조립체(110)는 커버 유리(130) 및 디스플레이 하우징(120)을 포함하며, 이들은 함께 결합되고 투명 접착제 층(도시되지 않음)에 의해 접합되어 접합된 디스플레이 조립체를 형성하게 된다. 이 도면 및 나중의 도면들에서 설명의 편의를 위해, 디스플레이 조립체(110)는 직교 x-y-z 좌표계의 맥락에서 도시되며, 여기서 커버 유리, 디스플레이 하우징, 및 접착제 층은 각각 대체로 x-y 평면, 또는 x-y 평면에 평행한 평면 내에 놓인다. 본 명세서의 다른 도면들 중 많은 도면들에서 유사한 x-y-z 좌표계가 반복되고 포함된다. 그러나 이것은 개시된 디스플레이 조립체들이 평면형 구성들에만 제한되는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

기계적으로, 커버 유리(130)는 전형적으로 완성된 디스플레이 조립체의 구조를 보강하도록 강성이거나 적어도 반-강성이다. 광학적으로, 커버 유리(130)는 가시광에 대체로 투명하여, 밝기 또는 투명성에서의 감소를 최소화하면서 사용자가 디스플레이 하우징(120) 내에서 디스플레이 패널에 의해 생성된 이미지를 볼 수 있게 한다. 따라서 커버 유리는 투명 유리, 또는 일부 경우들에서 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리카르보네이트와 같은 광학적으로 투명한 플라스틱의 층이거나 그를 포함할 수 있다. 유리 또는 플라스틱의 두께는 그 길이, 폭, 대각선 폭, 또는 다른 특성 측방향 치수의 측면에서 커버 유리(120)의 물리적 크기에 의존할 수 있지만, 전형적으로 휴대용 디바이스 상의 소형 디스플레이에 대한 약 200 마이크로미터로부터, 훨씬 더 큰 디스플레이, 예를 들어, 게시판 또는 다른 대형 옥외 응용들에 대한 약 10 mm까지의 범위일 수 있다. 대부분의 경우들에서 커버 유리, 및 디스플레이 조립체(110)의 모든 다른 구성요소들을 합리적으로 가능한 한 얇게 유지하여, 완성된 LCD 디바이스가 가능한 한 얇고, 낮은-프로파일이며, 경량(무겁지 않음)이게 하는 것이 바람직하다.

중요하게는, 커버 유리(130)는, 그것이 커버 유리(130)의 주변부의 또는 그 근처의 영역들에 제한되는 마스크 층 또는 마스크(134)를 포함하거나 이를 커버 유리(130)에 적용한다는 의미에서, "마스킹"된다. 이러한 마스크(134)는 불투명하거나 실질적으로 불투명하며, 예를 들어, 5% 미만, 또는 1% 미만의 평균 가시광 투과율을 갖는다. 낮은 투과율은 광학 흡수, 광학 산란, 또는 이들의 조합으로 인한 것일 수 있다. 마스크(134)는, 커버 유리(130)의 큰 중심 영역 내의 디스플레이의 사용가능한 영역을 실질적으로 침입하지 않으면서, 그렇지 않으면 사용자에게 보였을 디스플레이 하우징의 주변부에 위치된 디스플레이 하우징(120)의 구성요소들, 예컨대 광원, 기계적 시스템, 또는 전기 구성요소를 가리거나 숨기기 위해, 주변 영역들로 제한된다. 도 1에 도시된 마스크(134)는 커버 유리(130) 또는 디스플레이 하우징(120)의 4개의 측면들 또는 에지들에 대응하는 4개의 별개의 마스크 부분들(134a, 134b, 134c, 134d)로 구성된다. 이러한 마스크 부분들은 좁은 사진틀과 외관이 유사한 직사각형 형상을 형성한다. 대안적인 실시예들에서, 마스크(134)는 커버 유리(130)의 주연부의 일부(전부보다 작음)만을 따르는 마스크 부분들을 가질 수 있다. 예를 들어, 마스크 부분들(134a, 134b, 134c, 134d) 중 임의의 하나, 또는 임의의 2개, 또는 임의의 3개가 일부 경우들에서 디스플레이 조립체(110)로부터 생략될 수 있다. 각각의 마스크 부분(134a, 134b, 134c, 134d)은 디스플레이 조립체(110)의 크기에 의존할 평면내 길이 및 폭 치수를 갖는다. 주어진 마스크 부분의 폭은 일부 실시예들에서 약 1 mm 또는 심지어 더 작을 수 있고(예를 들어 0.1 mm에 이르기까지), 다른 실시예들에서 약 10 또는 심지어 25 mm만큼 클 수 있지만, 이 값들은 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

마스크(134)는 임의의 적합한 불투명 재료, 예를 들어, 커버 유리(130)의 표면 상에 인쇄된 흑색 또는 어두운 잉크, 또는 커버 유리(130)의 주변 부분들 상에 선택적으로 코팅된 금속 또는 다른 반사 또는 비-반사 불투명 재료로 제조될 수 있다. 중합체 필름, 침착된 금속 또는 무기 재료, 인쇄된 잉크, 및 이산화티타늄과 같은 안료 중 하나 이상과 같은 재료들이 사용될 수 있다. 마스크(134)는 디스플레이 패널의 에지들로부터 가시 방사선을 유의하게 차단하고, 일부 경우들에서 프레임을 형성하여 이를 통해 디스플레이의 이미지 영역이 보이게 할 수 있다. 하나의 층으로서, 마스크(134)는 커버 유리(130)의 두께보다 일반적으로 훨씬 더 작은 두께를 갖지만, 이는 모든 실시예들에서 그럴 필요는 없다.

디스플레이 하우징(120) - 도 1에서는 단지 개략적으로 도시됨 - 은 2개의 투명 플레이트들 사이에 밀봉된 액정(LC) 재료의 층을 포함하는 부조립체이고, 2개의 편광기들이 일반적으로 또한 LC 층의 반대편 측면들 상에 포함된다. 전형적인 디스플레이 하우징들의 세부 사항들이 하기에서 추가로 논의된다. 디스플레이 하우징(120) 및 커버 유리(130)는 동일하거나 유사한 크기 및 형상을 가질 수 있고, 예를 들어, 이들은 도 1에 도시된 바와 같이 합동이거나 유사한 직사각형들이어서, 커버 유리(130)의 적어도 일부 코너들 및 에지들은 완성된 접합된 디스플레이 조립체 내의 디스플레이 하우징(120)의 대응하는 특징부들과 정렬될 수 있다. 그러나, 이는 모든 실시예들에서 그런 것은 아니며, 하기에서 추가로 설명되는 바와 같다. 더욱이, 다른 직사각형 및 비-직사각형 형상들이 또한 디스플레이 조립체(110) 및 그것의 구성요소들에 대해 고려된다.

도 2에서 경화 동작 동안의 디스플레이 조립체(210)의 개략 측면도 또는 단면도가 도시된다. 디스플레이 조립체(210)는 커버 유리(230) 및 디스플레이 하우징(220)을 포함하며, 그들 사이에는 투명 접착제 층(240)이 있다. 디스플레이 조립체(210)는 또한, 동일한 표면 상에 있지만 커버 유리(230)의 반대편 주변 단부들에 위치된 제1 마스크 부분(234a) 및 제2 마스크 부분(234b)을 포함하는 주변 마스크 층(234)을 포함한다. 마스크 부분들(234a, 234b)은 예를 들어, 각각 도 1의 마스크 부분들(134a, 134c)에 대응할 수 있다.

이 도면에서, 디스플레이 조립체(210)는 비접합되거나 미경화된 것으로 가정되며, 이에 의해 접착제 층(240)은 미경화되어 있음을 의미한다. 이는 도면으로부터 명백한데, 이는 화학 방사선 또는 광(255)이 접착제 층(240)의 경화를 위해 커버 유리(230)를 통해 접착제 층(240)에 지향되고 있기 때문이다. 궁극적으로, 화학선 광(255)에의 충분한 노출 후, 접착제 층(240)의 경화는 완료된 것으로 여겨질 수 있다. 유기 화학에 친숙한 독자는, 경화가 단량체, 올리고머, 또는 둘 다가 중합되어 재료의 분자량의 증가를 야기하는 공정이고, (실질적으로) 완전히 미경화된 상태로부터 (실질적으로) 완전히 경화된 상태로의 재료의 전이는 재료가 점진적으로 더 큰 레벨의 부분 경화를 나타내게 되는 점진적 공정이라는 것을 이해할 것이다.

본 발명자들은 이러한 사실을 인정하지만, 이러한 상세 레벨에 불필요하기 빠지게 되는 것을 피하고 발명에 대한 논의를 단순화하기 위하여, 본 명세서의 목적을 위해(달리 반대로 지시되지 않는 한), 본 발명자들은 접착제 층, 또는 그러한 접착제 층을 포함하는 디스플레이 조립체를, 부분 경화의 정도가 특정된 경화 조건을 충족시키기에 충분히 높을 때 "경화된" 또는 "접합된" 것으로서 지칭하는 반면에, 접착제 층 또는 디스플레이 조립체는 그러한 특정된 경화 조건이 충족되지 않는 경우 "미경화된" 또는 "비접합된" 것으로 여겨진다. 특정된 경화 조건을 다음과 같이 정의한다: (a) 6100 내지 6200 cm^-1 대역에서의 FT-IR 분광법으로 측정할 때, (예를 들어 접착제 층의 주어진 마스킹된 부분 내의, 또는 모든 그러한 마스킹된 부분들 내의) 탄소-탄소 이중 결합의 적어도 20%가 전환되거나 반응하였거나, 또는 (b) 접착제 층이 DMA에 의해 실온 및 1 ㎐ 에서 G'/G" > 1인 기계적 특성을 나타내거나, 또는 (c) (a) 및 (b) 둘 모두임.

접착제 층(240)은 충분히 투명한 임의의 적합한 접착제 재료일 수 있다. 미경화된 상태에서, 접착제 층은 액체이고 유동성일 수 있지만, 다른 경우들에서 그것은 액체일 필요가 없으며, 예를 들어, 그것은 고체이거나 실질적으로 고체일 수 있다. 경화된 상태에서, 접착제 층은 고체이거나 실질적으로 고체일 수 있으며, 예를 들어, 그것은 극히 높은 점도의 유동성 재료일 수 있다. 경화된 상태에서, 그리고 대부분의 경우 미경화된 상태에서, 접착제 층은 실질적으로 투명한데, 즉, 그것은 가시 파장 스펙트럼에 걸친 높은 평균 투과율을 갖는다. 외측 주 표면들에서의 프레넬 반사를 계산하지 않고서, 접착제 층은 적어도 80%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%의 가시 파장들에 걸친 평균 투과율을 가질 수 있다. 접착제 층으로서 사용될 알려진 재료들은 (의도된 응용의 특정 요건에 따라) 제품 코드들 8211, 8212, 8213, 8214, 및 8215를 포함하는, 이용가능한 쓰리엠(3M)™ 광학적으로 투명한 접착제(Optically Clear Adhesive, OCA) 제품들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.

디스플레이 조립체(210)의 제조 동안, 커버 유리(230) 및 디스플레이 하우징(220)이 합쳐져서 미경화된 디스플레이 조립체를 형성하기 전에, 미경화된 접착제는 초기에 (a) 커버 유리의 하부 주 표면, 또는 (b) 디스플레이 하우징의 상부 주 표면 상에 층으로 코팅되거나, 또는 달리 적용될 수 있거나, 또는 (c) 일부 미경화된 접착제는 커버 유리에 적용될 수 있고, 및 일부는 디스플레이 하우징에 적용될 수 있다. 이들 경우 중 어느 것에서도, 접착제 적용 절차 후, 이어서 2개의 부품들이 합쳐져서 미경화된 디스플레이 조립체(210)를 형성한다.

층(240)에서 사용될 관심 접착제 재료들은 UV 광 또는 다른 화학선 광에 의해 경화가능하지만, 또한 적어도 부분적으로 열로 경화가능할 수 있다. 화학선 광(255)은 접착제 층(240)의 재료 조성물과 상호작용하여 접착제의 화학적 경화를 촉진시키는 자외선(UV) 광, 또는 다른 파장들 또는 파장 대역들의 광일 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 화학선 광(255)은 UV 스펙트럼의 "A" 영역에 있는데, 즉, 더 짧은 파장의 UVB(280 내지 315 nm) 또는 UVC(100 내지 280 nm) 범위들보다는, 315 내지 400 nm의 파장 범위에 있지만, 이는 지나치게 제한하는 방식으로 해석되어서는 안 된다. UV 스펙트럼에 가까운 가시 스펙트럼의 단파장 단부에서의 보라색 광이, 또한 일부 경우들에서 경화에 사용될 수 있다. 일반적으로, UV 스펙트럼의 광, 또는 청색 또는 보라색 광과 같은 단파장 가시광은, 스펙트럼의 적외선 영역의 광 또는 장파장 가시광과 같은 더 긴 파장 광보다 화학 방사선으로서 더 효과적인데, 이는 보다 높은 양자 에너지는 보다 짧은 파장 방사선과 연관되기 때문이다. 그러나, UV 광과 같은 장기간의 또는 높은 노출 레벨의 단파장 광은 때때로 광학 플라스틱 또는 다른 광학 재료에서 황색화 또는 다른 손상을 야기할 수 있다.

접착제 층(240)은 UV 경화성 감압 접착제(PSA)뿐만 아니라 액체의 광학적으로 투명한 접착제일 수 있거나 그를 포함할 수 있다. 광학적으로 투명한 접착제들은 전사 테이프 형식으로 사용될 수 있는데, 예를 들어, 여기서 액체 접착제 조성물 전구체가 2개의 실리콘 처리된 이형 라이너들 사이에 적용될 수 있으며, 이들 이형 라이너 중 적어도 하나는 경화에 유용한 UV 방사선에 투명하다. 이어서, 접착제 조성물은 조성물 내에 함유된 광개시제에 의해 적어도 부분적으로 흡수되는 파장의 화학 방사선에 대한 노출에 의해 경화(중합)될 수 있다. 열활성화 자유 라디칼 개시제가 또한 사용될 수 있으며, 여기서 액체 접착제 조성물은 2개의 실리콘 처리된 이형 라이너들 사이에 코팅되고 열에 노출되어 조성물의 중합을 완료한다. 따라서, PSA를 포함하는 전사 테이프가 형성될 수 있다. 전사 테이프의 형성은 경화된 접착제가 라미네이션 전에 완화될 수 있게 함으로써 접착제에서의 응력을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 전형적인 조립 공정에서, 전사 테이프의 이형 라이너들 중 하나가 제거될 수 있고, 접착제가 디스플레이 하우징에 적용될 수 있다. 이어서, 제2 이형 라이너가 제거될 수 있고 커버 유리에 대한 라미네이션이 완료될 수 있다. 커버 유리 및 디스플레이 하우징이 강성인 경우, 기포가 접착제 내에 또는 접착제와 접합된 구성요소 사이의 계면에 형성되지 않음을 보장하기 위하여 진공 라미네이션 장비의 도움을 받을 수 있다. 이어서, 조립된 구성요소들은 오토클레이브 단계에 들어가서 접합을 종료하고 라미네이션 결함이 없는 디스플레이 조립체(210)를 제조할 수 있다.

부분적으로 경화된 접착제 전사 테이프가 마스킹된 커버 유리(예를 들어, 주변 마스크를 형성하도록 잉크로 인쇄됨)와 디스플레이 하우징 사이에 라미네이팅되는 경우, 부분적으로 경화된 접착제는 때때로 큰 잉크 단차(예를 들어, 50 내지 70 마이크로미터)를 따라야만 할 수도 있고 디스플레이에서 허용가능한 총 접착제 두께가 예를 들어 단지 150 내지 250 마이크로미터일 수 있기 때문에, 광학 결함의 방지가 어려울 수 있다. 임의의 포획 기포가 후속 디스플레이 조립 단계에서는 제거하기 어려워질 수 있기 때문에 초기 조립 동안 이러한 큰 잉크 단차를 완전히 습윤화하는 것이 중요할 수 있다. 광학적으로 투명한 접착제 전사 테이프는 바람직하게는, 신속히 변형될 수 있게 함으로써 양호한 잉크 습윤을 가능하게 하기에, 그리고 잉크 단차 윤곽의 날카로운 에지에 순응하기에 충분한 컴플라이언스(compliance)(예를 들어, 라미네이션 온도, 전형적으로 25℃에서, 1 ㎐ 주파수에서 측정할 때 10e5 파스칼(Pa) 미만의 낮은 전단 저장 탄성률, G′)를 가질 수 있다. 전사 테이프의 접착제는 또한 잉크 단차에 순응할 뿐만 아니라 또한 잉크 (마스크) 표면에 대해 더 완전히 습윤시키기에 충분한 유동을 가질 수 있다. 접착제의 유동은 넓은 범위의 온도에 걸친 재료의 높은 탄젠트 델타 값, 예를 들어, 접착제의 유리 전이 온도(Tg)(DMTA에 의해 측정됨)와 약 50℃ 또는 그보다 약간 더 높은 온도 사이에서 tan δ > 0.5 인 것으로 반영될 수 있다. 잉크 단차에 의한 광학적으로 투명한 접착제 테이프의 급속한 변형에 의해 야기된 응력은, 수 초 또는 더 짧은 시간 대신 수 시간에 걸쳐 응력이 완화될 수 있는 편광기 부착 응용에서와 같이 열팽창 계수 불일치에 의해 야기되는 통상의 응력보다 훨씬 더 빠르게 접착제가 응답할 것을 요구한다. 그러나, 이러한 초기 잉크 단차 습윤을 달성할 수 있는 접착제조차도 여전히 벌크 리올로지(bulk rheology)에 기인한 너무 많은 탄성을 가질 수 있으며, 이는 접합된 구성요소들을 허용가능하게 변형되게 할 수 있다. 접합된 디스플레이 구성요소들이 치수적으로 안정하더라도, (잉크 단차에 걸친 접착제의 급속한 변형으로 인해) 저장된 탄성 에너지는 접착제에 대해 응력을 끊임없이 가함으로써 탄성 에너지 그 자체를 완화시키는 방법을 찾을 수 있으며, 이는 결국에는 고장을 일으키게 된다. 따라서, 디스플레이 구성요소들의 액체 접합의 경우에서와 같이, 디스플레이 구성요소들을 성공적으로 접합시키기 위한 전사 테이프의 설계는 접착력, 광학 특성, 낙하 시험 내성의 정교한 균형뿐만 아니라, 높은 잉크 단차에 대한 컴플라이언스와, 심지어 잉크 단차가 접착제 층 내로 그의 두께의 최대 30% 또는 그 이상만큼까지 압입될 때의 양호한 유동을 요구한다.

도 2의 검사는, 화학선 광(255)의 대부분이 커버 유리(230)를 통과하여 투명 접착제 층(240) 내의 접착제 재료를 경화시키는 동안, 접착제 층(240)의 부분들이 불투명 마스크(234)에 의해 차폐되거나 가려진다는 것을 보여준다. 이와 관련하여, 마스크(234)의 결과로서, 디스플레이 조립체(210)는 중심 비마스킹된 영역(212) 및 주변 마스킹된 영역들(214a, 214b)로 분할될 수 있다. 비마스킹된 영역(212)에서, 화학선 광(255)은 커버 유리(230)를 통과하여 접착제 층(240)의 큰 중심 비마스킹된 부분(242)에 도달하며, 여기서 그것은 흡수되고 그것의 에너지는 미경화된 접착제의 분자를 가교결합하는 데 사용된다. 마스킹된 영역들(214a, 214b)에서, 접착제 층(240)의 마스킹된 부분들(244a, 244b)의 직접 조명은 화학선 광(255)의 입사각(들)에 따라, 실질적으로 또는 크게 감소된다. (도면에서, 광(255)의 전파 방향은 커버 유리(230)에 직각(수직)이면서 입사각이 0도인 것으로 도시되지만, 독자는 광(255)이 0내지 90도의 입사각의 범위에 걸쳐 입사될 수 있음을 이해할 것이다. 비스듬히 전파되는 그러한 광은, 커버 유리(230) 및 접착제 층(240)을 통과함에 따라, 공기 내에서 그것의 전파 방향에 대한 수직 방향(z-축)을 향해 굴절된다.) 화학선 광(255)에 의한 마스킹된 부분들(244a, 244b)의 일부 간접 조명은 2차 프로세스에 의해, 예를 들어, 접착제 층의 비마스킹된 부분(242) 내의 표면들 또는 영역들로부터의 화학선 광(255)의 반사 또는 산란에 의해 발생할 수 있다. 어떠한 경우에도, 마스킹된 부분들(244a, 244b) 내의 화학선 광(255)의 플럭스 레벨은 비마스킹된 부분(242)의 플럭스 레벨에 비해 감소되며, 이는 위에서 언급된 문제들 - 더 긴 경화 시간, 경화에 필요한 UV 광 세기의 큰 증가, 또는 접착제 층의 가려진 부분의 단지 부분 경화뿐만 아니라, 사용자에 대한 가능한 독성 및 감작 우려 - 과 같은 문제들이 생기게 할 수 있다.

경화가 완료되고 완성된 디스플레이 조립체가 LC 디스플레이 시스템 내에 통합된 후, 조립체(210) 아래에 또는 뒤에 배치된 백라이트(도시되지 않음)로부터의 가시광은, 조립체(210)의 비마스킹된 영역(212)에서, 사용자의 눈에 도달하기 전에 디스플레이 하우징의 활성 영역을 통과하고, 이어서 접착제 층(240)을 통과하고, 이어서 커버 유리(230)를 통과할 수 있다.

디스플레이 조립체(210)의 추가의 특징부들이 또한 도 2에서 표기되며, 여기에서 간략하게 설명될 것이다. 접착제 층(240)은 대체로 기준면(248) 내에 놓이거나, 이를 한정한다. 기준면(248)은 x-y 평면에 평행할 수 있다. 접착제 층(240)은 또한 마스킹된 부분(244a)에 근접한 측면 표면 또는 에지(246)를 형성하도록 종결된다. 접착제 층의 반대측 단부 상에서, 층(240)은 마스킹된 부분(244b)에 근접한 측면 표면 또는 에지(246b)를 형성하도록 종결된다. 접착제 에지들(246a, 246b)은 둘 모두 x-축에 평행한 종방향들 또는 종방향 축들을 따라 연장된다. 디스플레이 하우징(220)은 에지들(226a, 226b)을 형성하도록 그의 반대편 측면들 또는 단부들 상에서 유사하게 종결된다. 도면에서, 접착제 층의 에지들(246a, 246b)은 디스플레이 하우징의 각각의 에지들(226a, 226b)과 정렬되거나 그들과 동일 평면 상에 있는 것으로 도시된다. 그러나, 이들 에지는 다른 실시예들에서 서로 정렬되지 않을 수 있으며, 이는 하기에서 추가로 도시되는 바와 같다.

이제 도 3을 참조하면, 이 도면은 개시된 디스플레이 조립체들에서 사용되기 위해 디스플레이 하우징 내에 존재할 수 있는 요소들, 구성요소들, 및 특징부들을 개략적으로 도시한다. x-y 평면에 대체로 평행하게 연장되는 것으로 도시된 디스플레이 하우징(320)은 전면 투명 플레이트(322)와 배면 투명 플레이트(323) 사이에 밀봉된 액정(LC) 재료(321)의 층을 포함한다. 실란트 부분들(328a, 328b)을 포함하는 실란트는 LC 재료(321)가 누출되는 것을 방지한다. 전면 편광기(324)가 전면 투명 플레이트(322)에 적용되고, 배면 편광기(325)는 배면 투명 플레이트(323)에 적용된다. 이들 2개의 편광기들은 전형적으로 흡수 편광기들이고, 이들은 전형적으로 교차된 구성에 있으며, 이에 의해 그들 각각의 통과축들(및 그들 각각의 차단축들)은 x-y 평면에서 약 90도의 각도를 형성한다. 편광기들(324, 325)은 적합한 광학적으로 투명한 접착제에 의해 그들 각자의 플레이트들(322, 323)에 적용될 수 있다.

디스플레이 하우징(320)의 측면 표면들 또는 에지들(326a, 326b)을 지칭하고자 할 경우, 그러한 에지들은 디스플레이 하우징의 구성 층들의 복합 종류 또는 그룹의 에지들일 수 있으며, 그러한 경우들에서 이러한 구성 에지들은 정렬 상태에 있지 않다. 디스플레이 하우징(210)은 또한 금속, 플라스틱, 또는 다른 적합한 구부림가능 재료(들)로 제조된 베젤을 포함할 수 있다. 베젤 부분들(327a, 327b)을 포함하는 베젤은 디스플레이 하우징(320)의 에지 주위를 전체적으로 감쌀 수 있거나, 단지 그의 일부분 주위를 감쌀 수 있다. 베젤은 또한 디스플레이 하우징(320)의 구성 요소들을 함께 유지하고 보강하는 역할을 할 수 있다.

도 4에서 접합되거나 비접합될 있는 디스플레이 조립체(410)의 개략적 형태가 도시되며, 즉, 투명 접착제 층(440)은 경화 또는 미경화될 수 있다. 접착제 층(440)은 그의 전면 주 표면 상에서 커버 유리(430)와 접촉하고, 그의 배면 주 표면 상에서 디스플레이 하우징(420)과 접촉한다. 접착제 층(440), 커버 유리(430), 및 디스플레이 하우징(420)은 본 명세서에서 논의된 다른 접착제 층들, 커버 유리들, 및 디스플레이 하우징들과 동일하거나 유사할 수 있다. 접착제 층(440)은 x-y 평면에 평행한 기준면(448)을 따라 연장되거나 이를 한정한다. 접착제 층(440)은 또한 외측 단부들 또는 에지들(446a, 446b)에서 종결된다. 접착제 에지들(446a, 446b) 각각은 x-축에 평행한 방향 또는 축을 따라 연장된다. 투명 접착제와, 접착제 층(440)과 접촉한 표면들 사이의 표면력은, 접착제 에지들(446a, 446b)이 실질적으로 평탄하지 않고 (도시된 바와 같이) 내측으로 또는 외측으로 메니스커스로 만곡되거나 휘게 할 수 있다.

커버 유리(430)는 그의 하나의 또는 양측 주 표면들에 불투명 마스크 층 또는 마스크(434)를 적용했거나, 이를 포함하며, 이는 본 명세서에서 논의된 다른 마스크들과 동일하거나 유사할 수 있다. 반대편 마스크 부분들(434a, 434b)을 포함하는 마스크(434)는, 접착제 층(440)의 비마스킹된 부분(442) 및 접착제 층의 주변 마스킹된 부분들(444a, 444b)을 한정하는 방식으로 접착제 층의 부분들을 가리거나 차폐시킨다. 접착제 에지(446a)는 마스킹된 부분(444a)에 근접하게 배치되고, 접착제 에지(446b)는 마스킹된 부분(444b)에 근접하게 배치된다. 접착제 층(440)은 실제로 접착제 에지들(446a, 446b) 부근에서 각각 마스크 부분들(434a, 434b)의 표면과 접촉한다.

디스플레이 하우징(420)은 베젤 부분들(427a, 427b)에 의해 덮이는, 도시된 바와 같은 외측 에지들(426a, 426b)을 가지며, 베젤 부분들은 디스플레이 하우징(420) 주위를 전체적으로 또는 부분적으로 감쌀 수 있는 베젤의 일부이다. 접착제 층(440)은, 커버 유리(430)의 측방향 치수보다 작고 또한 디스플레이 하우징(420)의 측방향 치수보다 작은 측방향 치수(예를 들어, 길이 또는 폭)를 가져서, 접착제 에지들(446a, 446b)이 디스플레이 조립체(410) 내에서 어느 정도까지 리세스되게 한다. 디스플레이 설계자가 디스플레이 하우징(420)에 대해 접착제 에지들(446a, 446b)을 리세스하기를 원할 수 있는 하나의 이유는, 접착제가 액체 또는 유동가능한 상태에 있을 때, 접착제가 디스플레이 하우징의 베젤과 접촉하고, 이어서 그 아래에서 위킹(wicking)되는 것을 방지하는 것이다.

마스킹된 접착제 층 부분들이 비마스킹된 접착제 층 부분보다 더 느린 경화를 겪는 것으로부터 기인할 수 있는 문제들을 이미 논의하였다. 이 문제를 해결하는 하나의 접근법은 전면 화학선 노출(도 2의 화학선 광(255)에 의해 표현됨)을 측면- 또는 단부-화학선 광 노출로 보충하거나 대체하는 것이다. 이러한 접근법의 하나의 실시예가 도 5에서 개략적으로 도시된다.

이러한 실시예에서, 커버 유리(530), 디스플레이 하우징(520), 및 그들 사이의 접착제 층(540)을 포함하는 디스플레이 조립체(510)는 광원 배열(550)로부터의 화학선 광(555)으로 측면 또는 단부로부터 조명되는 것으로 도시된다. 원하는 경우, 다른 광원들(도시되지 않음)로부터의 추가의 화학선 광이, 도 2와 유사하게, 커버 유리(530)의 전면 표면에 충돌할 수 있다. 커버 유리(530)는 커버 유리의 주변 부분들에서 마스크 층 또는 마스크(534)를 포함하거나, 그것을 커버 유리(530)에 적용하였다. 커버 유리(530), 마스크(534), 접착제 층(540), 및 디스플레이 하우징(520)은 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 대응하는 요소들과 동일하거나 유사할 수 있다. 디스플레이 조립체의 하나의 에지에서 또는 그 근처에서, 마스크(534)는 제1 마스크 부분(534a)을 갖고, 디스플레이 하우징은 제1 에지(526a)를 가지며, 접착제 층은 제1 마스킹된 부분(544a)을 갖고 마스킹된 부분(544a)에 근접한 제1 에지(546a)에서 종결된다. 디스플레이 조립체의 교차하는 에지에서 또는 그 근처에서, 마스크(534)는 제2 마스크 부분(534b)을 갖고, 디스플레이 하우징은 제2 에지(526b)를 가지며, 접착제 층은 제2 마스킹된 부분(544b)을 갖고 마스킹된 부분(544b)에 근접한 제2 에지(546b)에서 종결된다.

광원 배열(550)로부터의 화학선 광(555)은 측면 또는 에지로부터 접착제 층(540)을 조명하고, 대부분 접착제 에지(546a)를 통해 접착제 층(540)의 마스킹된 부분(544a)에 진입한다. 이러한 방식으로 접착제 층(540) 내에 주입된 그러한 화학선 광(555) - 그것의 특성은 위에서 논의된 화학선 광(255)과 동일하거나 유사할 수 있음 - 은, 접착제 층의 마스킹된 부분(544a) 내의 화학선 광의 플럭스를 증가시킴으로써 그 부분에서의 경화를 가속시키거나 촉진한다. 원하는 경우, 배열(550)과 유사한 다른 광원 배열들은 접착제 층(540)의 다른 에지들 및 마스킹된 부분들, 예컨대 접착제 에지(546b) 및 마스킹된 부분(544b)을 측면-조명하는 데 사용될 수 있다.

다양한 광원들이 접착제를 경화시키기 위해 사용되는 화학선 광(555)을 제공하는 데 사용될 수 있지만, 광원 배열(550)은 일련(552)의 작은 개별 광원들(554)을 사용하는 것으로 도시되며, 이들을 발광 다이오드(LED)로서 구체적으로 식별한다. LED들은 이들을 이 응용에 특히 적합한 것으로 만드는 다른 종류의 광원들에 비해 두드러진 일부 특징들을 제공하지만, LED들의 다른 특징들은 난제를 제시한다. 이러한 두드러진 특징들을 논의하기 전에, 본 명세서의 목적을 위해 LED라는 용어에 의해 무엇이 의미되는지를 설명하는 것을 돕기 위해 잠시 논제에서 벗어난다. 본 발명의 목적을 위하여, 달리 반대로 지시되지 않는 한, "LED"는 가시광선이든, 자외선이든, 또는 적외선이든 간에 광을 방출하는 다이오드를 지칭하지만, 자외선 및 단파장 가시 파장들은 다른 곳에서 논의된 이유로, 개시된 실시예들에 특히 적용가능하다. 이 용어는 종래의 것 또는 초방사성(super radiant) 변형품 중 어느 것이든 간에, 비간섭성 광을 방출하는, "LED"로서 시판되는 비간섭성의 매립형(encased) 또는 봉지형(encapsulated) 반도체 소자를 포함한다. 이 용어는 또한 반-간섭성, 또는 심지어 간섭성의 광원, 예컨대 레이저 다이오드(LD)를 포함하며, 그러한 간섭성 또는 반-간섭성 광원들은 전형적으로 비간섭성 광원의 것보다 실질적으로 더 좁은 스펙트럼 대역폭을 갖는다. LED는 단파장 광을 더 긴 파장 광으로 변환하기 위해 인광체를 포함하도록 패키징될 수 있다(또는 그것은 원격 배치된 인광체를 조명할 수 있다). "LED 다이"는 가장 기본적인 형태, 즉 반도체 가공 절차에 의해 제조된 개별 구성요소 또는 칩 형태의 LED이다. 구성요소 또는 칩은 소자에 에너지를 공급하기 위한 전력의 인가에 적합한 전기 접촉부를 포함할 수 있다. 이 구성요소 또는 칩의 개별 층들 및 다른 기능 요소들은 전형적으로 웨이퍼 규모로 형성되며, 완성된 웨이퍼는 이어서 개별적인 단품(piece part)들로 다이싱되어 다수의 LED 다이를 생성할 수 있다.

LED들은 현재 비교적 높은 전기-광학 효율, 및 스펙트럼의 청색 및 UV 영역들에서의 높은 밝기로 이용가능하며, 재료 경화 응용에서 특히 적용가능하다. LED들은 또한 물리적으로 강건하고, 손상 또는 파손으로부터의 영향을 쉽게 받지 않으며, 이들은 그들의 출력이 시간에 따라 점차적으로 열화되더라도 양호한 신뢰성 및 긴 수명을 갖는 것으로 알려져 있다.

LED의 방출 다이 또는 칩은 작으며, 예를 들어, 전형적으로 약 1 mm 이하인 측면 치수를 갖는 형상의 정사각형이다. LED 방출 영역의 작은 크기의 결과로서, 전체 접착제 에지(546a)를 따르는 충분한 화학선 조명을 제공하기 위하여, 광원 배열(550)은 일련으로 그룹화된 복수의 LED(554)를 포함한다. 도시된 실시예에서, LED들(554)은 축(559)을 따르는 라인으로 펼쳐져 있다. 축(559)은 접착제 에지(546a)가 연장되는 축(549a)에 평행하고, 도시된 바와 같이 축(549a)으로부터 또는 접착제 에지(546a)로부터 거리(D)만큼 이격될 수 있다. LED들(554)은 축(559)을 따라 균일한 간격(S)을 가질 수 있거나, 또는 이들의 간격은 불균일하거나 가변적일 수 있다.

도 5의 구성의 하나의 단점은 LED로부터 접착제 에지로의 커플링 기하학적 구조에 관련된 기하학적 비효율성이다. LED는 넓은 범위의 방향들에 걸쳐 광을 방출하지만, 그 방출된 광의 작은 부분만이 접착제 에지를 통해 접착제 층의 마스킹된 부분에 진입한다. 이러한 상황은 도 6에 도시되어 있다.

이 도면에서, 디스플레이 조립체(610)는 커버 유리(630), 디스플레이 하우징(620), 그들 사이의 투명 접착제 층(640), 및 커버 유리(630)의 주변부에 배치된 마스크 부분(634a)을 포함하는 불투명 마스크를 포함한다. 커버 유리(630), 마스크 부분(634a), 디스플레이 하우징(620), 및 접착제 층(640)은 본 명세서에서 논의된 대응하는 요소들과 동일하거나 유사할 수 있다. 접착제 층은 x-y 평면에 평행할 수 있는 기준면(648)을 따라 연장되거나 이를 한정한다. 마스크 부분(634a)은 접착제 층(640)의 마스킹된 부분(644a)을 커버 유리(630)를 통한 전면 조명으로부터 차폐시킨다. 마스킹된 부분(644a)에 근접하게, 접착제 층(640)은 종결되어 에지(646a)를 형성한다.

고정식 측면-장착된 개별 LED(654)는 접착제 에지(646a)로부터 거리(D1)에 위치된다. 비-봉지된 LED 다이일 수 있는 LED(654)는 UV 광 또는 다른 화학선 광(655)을 방출한다. LED(654)는 위에서 논의된 LED들(554) 중 임의의 것과 동일하거나 유사할 수 있고, 광(655)은 마찬가지로 화학선 광(555)과 동일하거나 유사할 수 있다. LED(654)는 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 일련의 개별 LED들 중 하나의 LED일 수 있다. LED(654)의 베어 방출 표면은, 도면에서 657로 표기된, 광각 출력 분포 또는 방출 원추로 광(655)을 방출한다. 출력 분포(657)는 예를 들어 램버시안 분포일 수 있다. 어느 경우든, LED(654)는 꽤 넓은 범위의 각도 및 방향에 걸쳐 화학선 광(655)을 방출한다. 도면의 평면(y-z 평면)에서, 접착제 에지(646a)를 향해 지향되고 그 내로 전파되는 광(655)의 부분은 광 포착 엔벨로프(658)에 의해 나타내어진다. 포착 엔벨로프(658)는 포착 각도(θ)에 의해 특징지어진다.

도 6의 배열의 양태들은 y-z 평면에서 접착제 에지(646a)에 충돌하는 LED(654)로부터의 화학선 광(655)의 양을 증가시키도록 변형될 수 있지만, 그러한 변형들을 생성할 때 제한들 또는 트레이드오프들이 있다. 예를 들어, 포착 엔벨로프(658)의 포착 각도(θ)는 거리(D1)를 감소시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나, 감소하는 D1은, 주어진 LED-LED 간 간격(도 5의 간격(S) 참조)에 대해, 접착제 에지(646a)의 길이를 따르는 증가된 불균일성(즉, 각각의 LED(654) 근처에서 x-축을 따르는 핫 스팟들)을 생성한다. 다른 접근법에서, LED(654)는 종래의 돔형 봉지제 내에 봉지될 수 있다. 이는 출력 분포(657)가 더 좁아지고 y-축을 따라 더 지향되게 함으로써, 포착 엔벨로프(658) 내에 포함된 화학선 광의 양을 증가시킬 것이다. 그러나, 출력 분포는 또한 x-축을 따라 더 좁아질 것이며, 이는 접착제 에지(646a)의 길이를 따르는 화학선 광의 불균일성을 다시 증가시킬 것이다. 더욱이, 봉지제 재료는 높은 플럭스 레벨의 단파장 방사선에 대한 연장된 노출로부터의 열화 및 황색화에 취약할 것이다.

위에서 논의된 부정적인 결과들 중 일부 없이 접착제 에지에 충돌하는 화학선 광의 플럭스를 증가시키기 위해, 여전히 일련의 개별 LED들을 측면-조명된 화학선 광의 소스로서 사용하는 배열에서, 본 발명자들은, 화학선 광이 직교 평면에서 접착제 에지를 따라 확산되도록 하면서, 하나의 평면에서 화학선 광을 포착하고 집속 또는 집광시키는 것을 돕기 위해 적합한 왜상 광학 시스템을 도입하는 것을 제안한다. 그러한 광학 시스템의 단순한 형태는 원통형 렌즈 또는 거울이다.

이어서 도 7을 참조하면, 왜상 광학 시스템이 포함되는 것을 제외하고는, 도 6의 것과 매우 유사한 디스플레이 조립체의 접착제 층을 경화시키기 위한 배열이 제시되어 있다. 동일한 요소들은 디스플레이 조립체(610), 커버 유리(630), 디스플레이 하우징(620), 투명 접착제 층(640), 마스크 부분(634a)을 갖는 불투명 마스크, 기준면(648), 마스킹된 접착제 층 부분(644a), 접착제 층 에지(646), LED(654), 화학선 광(655), 및 출력 분포(657)와 같이, 동일한 도면 부호들로 식별되고, 이들의 설명은 여기에서 반복될 필요가 없다. 도 7은 LED(654)로부터 화학선 광(655)을 수광하고, 수광된 광을 투명 접착제 층(640)의 접착제 에지(646a) 상에 재지향시키는 왜상 광학 시스템(760)의 도입에 의해, 도 6과 상이하다.

도시된 실시예에서, 왜상 광학 시스템(760)은 단일 원통형 렌즈(761)이다. 원통형 렌즈는 종축(762)을 따라 연장되며, 종축(762)은 도면의 평면에 수직이고, 따라서 x-축에 평행하다. 축(762)은 렌즈의 대칭축일 수 있다. 용어 "원통형"은 수학적 의미로 본 명세서에서 사용되며; 이와 같이, 독자는, y-z 평면에서의 원통형 렌즈(761)의 단면 형상이 축(762)을 따라 일정하고, 단면 형상은 일부 경우들에서 원형일 수 있지만, 단면 형상은 원형으로 제한되지 않고, 임의의 폐쇄된 형상, 예를 들어, 타원, 난형, 다변 다각형, 또는 이들의 조합일 수 있으며, 예를 들어 단면 형상의 하나의 또는 일부 부분들은 만곡되고, 하나의 또는 일부 다른 부분들은 직선이거나 세그먼트화된다는 것을 이해해야 한다.

렌즈(761)는 제1 광학 표면(761a) 및 제2 광학 표면(761b)을 갖는다. 이들 광학 표면 둘 모두는 도시된 실시예에서 y-z 평면에서 만곡된다. 광학 표면들 둘 모두는 따라서 표면들의 곡률 및 렌즈(761)의 굴절률의 함수로서 y-z 평면에서의 굴절 광학 파워를 제공한다. 이러한 광학 파워 때문에, 렌즈(761)는 y-z 평면에서 포착 각도(θ)에 의해 특징지어지는 광 포착 엔벨로프(758) 내에서 전파되는 화학선 광(655)을 가로채거나 수광하고, 그 광을 접착제 에지(646a) 상으로 집속시킬 수 있다. 엔벨로프(758)에 대한 포착 각도(θ)는 위의 비교가능한 포착 엔벨로프(658)에 대한 포착 각도(θ)보다 실질적으로 더 넓다는 것에 유의한다.

도 7에서의 LED(654)로부터 접착제 에지(646a)까지의 거리(D2)는 도 6에서의 거리(D1)에 대해 조정되어, 접착제 에지(646a)의 최대 조명을 보장하기 위해 최적의 LED-렌즈 간 및 렌즈-접착제 에지 간 거리들을 맞추도록 할 수 있다. LED-렌즈 간 및 렌즈-접착제 에지 간 거리들은 또한, 접착제 에지(646a)가 LED(654)에 대한 근축 이미지 평면에 있도록 선택될 수 있다. 즉, 렌즈(761)는 (y-z 평면에서) LED(654)의 방출 표면을 접착제 에지(646a) 상에 직접 이미지화할 수 있다. 더욱이, 거리들은 물체(LED(654))와 이미지(접착제 에지(646a)) 사이의 원하는 배율 상수를 제공하도록 선택될 수 있다. 원하는 배율 상수는 LED(654) 및 접착제 에지(646a)의 상대적 z-축 치수에 의존할 수 있지만, 전형적으로 0.25 내지 4, 또는 0.5 내지 2의 범위 내에 놓일 수 있거나, 또는 원하는 배율은 약 1일 수 있다. 일부 경우들에서, 접착제 에지(646a)를 근축 이미지 평면으로부터 작은 거리만큼 떨어져(그 앞 또는 뒤에서) 위치시킴으로써 원통형 렌즈(761)에 의해 집속된 화학선 광(655)을 약간 흐릿하게 하는 것이 유리할 수 있다.

기준면(765)은 LED(654)의 중심을 통과하고 원통형 렌즈(761)의 종축(762)을 포함하는 것으로 그려질 수 있다. 이러한 기준면(765)을 통하는 원통형 렌즈(761)의 단면에서, 광학 표면들(761a, 761b)은 곡률을 갖지 않는 직선들이 된다. 결과적으로, 이 평면(765) 내에서 또는 그에 가깝게 전파되는 화학선 광(655)은 렌즈(761)에 의한 집속을 겪지 않거나 거의 겪지 않을 것이다. 따라서 그러한 광은, 광이 LED(654)로부터 접착제 에지(646a)로 이동함에 따라, 평면(765) 내에서 비교적 자유롭게 확산된다.

대안적인 실시예들에서, 원통형 렌즈(761)는 다음으로부터 선택된 광학 요소 또는 광학 요소들의 조합으로 대체되거나 보충될 수 있다: 하나 이상의 원통형 렌즈, 하나 이상의 원통형 거울, 및 하나 이상의 비-원통형 왜상 렌즈 또는 거울. 원통형이 아닌 왜상 렌즈 또는 거울은 기준면(765)에 대응하는 기준면에서 0이 아닌 곡률(및 따라서 0이 아닌 광학 파워)을 갖는 적어도 하나의 광학 표면을 갖는다. 기준면에서의 0이 아닌 광학 파워에도 불구하고(예를 들어, 왜상 렌즈가 기준면에서 약한 양의 초점력(positive focusing power)을 갖는 경우), 그러한 비-원통형 왜상 렌즈 또는 거울은 그럼에도 불구하고 그 자체로 사용되거나 다른 적합한 렌즈들 또는 거울들과 조합되어 사용되어, LED(654)가 그러한 비-원통형 왜상 렌즈 또는 거울에 대해 적절히 위치된다면, 화학선 광(655)을 LED(654)로부터 접착제 에지(646a)를 따라 확산시킬 수 있다.

도 7의 실시예에서, LED(654), 원통형 렌즈(761), 및 디스플레이 조립체(610)는, LED 및 원통형 렌즈에 의해 한정된 기준면(765)이 디스플레이 조립체의 접착제 층에 의해 한정된 기준면(648)과 동일 평면 상에 있거나 거의 동일 평면 상에 있도록 위치된다. 다른 구성이 또한 가능하다. 하나의 그러한 다른 구성이 도 7a에 도시되어 있으며, 여기서 동일한 요소들은 동일한 도면 부호들로 식별되어 추가로 설명할 필요가 없다. 도 7a의 구성은, LED/원통형 렌즈 조합에 대한 디스플레이 조립체(610)의 배향이 이동되어, 기준면들(648, 765)이 더 이상 동일 평면 상에 있지 않고 더 이상 평행하지 않는다는 점에서만, 도 7의 배열과 상이하다. 도 7a에서, 평면들(648, 765)은 0이 아니고 유의한 상대 경사각(γ)을 나타낸다. 이러한 상대 경사에도 불구하고, 도 7a의 왜상 광학 시스템(761)은 (도 7의 시스템(761)과 같이) 개별 LED(654)로부터 광을 수광하고 수광된 광을 재지향시켜 접착제 에지(646a)를 따라 확산시키고, 수광된 광을 접착제 에지(646a)에 수직인 기준면(예를 들어, y-z 평면)에서 접착제 에지(646a) 상으로 집속시킨다.

접착제 층(640)은, 적어도 그것의 미경화된 상태에서, 화학선 광(655)에 대한 굴절률이 커버 유리(630)의 굴절률보다 크거나 작고 디스플레이 하우징(620)(또는 접착제 층에 근접한 디스플레이 하우징의 부분)의 굴절률보다 크거나 작을 수 있다. 굴절률이 커버 유리(630)보다 크거나, 디스플레이 하우징(620)(또는 접착제 층에 근접한 그것의 부분)보다 크거나, 또는 둘 모두이도록 접착제 층(640)의 조성물을 선택함으로써, 예를 들어, 접착제 층의 하나의 또는 양측 주 표면에서의 내부 전반사에 의한 도광(light guiding)이 발생하여 측면-주입된 광(655)의 적어도 일부를 접착제 층(640) 내에 포획할 수 있으며, 이에 의해 또한 경화 깊이 및 경화 효율을 증가시킨다.

도 8a 및 도 8b는 왜상 광학 시스템을 포함하는 실시예들과 관련하여 상기에 언급된 기준면들 중 일부를 도시하는 것을 돕는다. 이 도면들에서, 일련의 개별 LED들 중 하나일 수 있는 개별 LED(854)는 화학선 광(855)을 방출하고, 그 광의 일부는 왜상 광학 시스템(860)에 의해 포착 또는 수광된다. 이어서 왜상 시스템(860)은 접착제를 경화시키기 위해, 수광된 광을 접착제 층의 에지를 통해 투명 접착제 층의 마스킹된 부분 내에 주입한다.

도 8a 및 도 8b를 계속 참조하면, 개별 LED(854)로부터의 화학선 광(855)은 미경화된 투명 접착제 층(840)을 가교결합하거나 경화시키는 데 사용된다. 접착제 층은 도 2, 도 4, 또는 도 5의 것들과 같은 디스플레이 조립체의 일부이지만, 커버 유리, 마스크, 및 디스플레이 하우징과 같은 디스플레이 조립체의 다른 요소들은 도시의 용이함을 위해 도 8a 및 도 8b에서 생략된다. 접착제 층(840)은 마스킹된 부분(844)을 갖고, 층(840)은 마스킹된 부분(844)에 근접한 접착제 측면 표면 또는 에지(846)를 형성하도록 종결되며, 접착제 에지는 축(849)을 따라 연장된다. 접착제 층(840)은 x-y 평면에, 또는 x-y 평면에 평행한 기준면에 있을 수 있고, 축(849)은 x-축에 평행할 수 있다.

개별 LED(854)로부터 화학선 광(855)의 일부를 가로채거나 수광하는 왜상 광학 시스템(860)이 제공된다. 단순화를 위하여, 시스템(860)은 단지 하나의 왜상 렌즈(861)를 갖는 것으로 도시된다. 렌즈(861)는 종축(862)을 따라 연장되며, 이는 또한 렌즈에 대한 대칭축일 수 있다. 축(862)은 x-축 및 접착제 에지(846)와 연관된 축(849)에 평행하다. 렌즈(861)는 원통형일 수 있거나, 또는 비-원통형일 수 있는데, 예를 들어, 여기서 그것의 광학 표면들은 x-y 평면에서 약간의 곡률을 갖는다. 렌즈(861)는 유리 또는 플라스틱과 같은 임의의 적합한 광학 재료로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 사용되는 광학 재료는 UV 또는 단파장 광에 대한 장기간 노출로부터의 황색화 또는 다른 손상에 저항성이다.

광학 축(867)은 LED(854) 및 접착제 에지(846)를 통과하고, 축(849)에 수직이다. 광학 축(867)은 또한 종축(862)과 교차할 수 있다. 기준면(866)은 접착제 에지(846)에 수직이고, LED(854)를 통과하며, 광학 축(867)을 포함한다. 이러한 기준면(866)에서, 왜상 렌즈(861)는 광학 파워를 갖는다. LED(854), 왜상 렌즈(861), 및 접착제 에지(846)는, 렌즈(861)에 의해 수광된 화학선 광(855)이 기준면(866)에서 접착제 에지(846) 상으로 집속되도록, 서로에 대해 위치된다.

다른 기준면(865)이 LED(854)를 통과하고 종축(849)을 포함한다. 기준면(865)은 또한 종축(862) 및 광학 축(867)을 포함할 수 있다. 기준면(865)은 기준면(866)에 수직이다. 기준면(865)은 일부 경우들에서 x-y 평면과 동일 평면 상에 있을 수 있지만, 다른 경우들에서는 이들 평면 사이에 0이 아닌 경사각(γ)이 있을 수 있다. 기준면(865)에서, 왜상 렌즈(861)는 (렌즈가 원통형인 경우) 광학 파워를 갖지 않을 수 있거나, (렌즈가 비-원통형인 경우) 작은 양의 광학 파워를 가질 수 있다. LED(854), 왜상 렌즈(861), 및 접착제 에지(846)는, 렌즈(861)에 의해 수광된 화학선 광(855)이 기준면(865)에서 접착제 에지(846)를 따라 확산되도록, 서로에 대해 위치된다. 평면(865)에서의 광의 확산은 화학선 광(855)에 대한 접착제 층의 마스킹된 부분(844)의 보다 균일한 노출, 및 따라서 접착제 층의 그 부분의 보다 균일한 경화를 허용한다.

일부 경우들에서, 예컨대 LED가 비간섭성 LED 다이이거나 이를 포함하는 경우, LED(854)는 기준면(866)에서와 같이 기준면(865)에서 동일하거나 유사한 각도 폭(예를 들어, 반치 각방향 전폭(full-angular-width-at-half-maximum, FWHM)에 의해 결정될 수 있음)을 갖는 각 출력 분포 또는 방출 원추의 광(855)을 방출할 수 있다. 다른 경우들에서, 예컨대 LED가 레이저 다이오드와 같은 간섭성 광원이거나 이를 포함하는 경우, LED(854)는 각도 폭(예를 들어, FWHM 세기에 의해 결정됨)이 하나의 기준면에서 다른 것보다 실질적으로 더 좁은 각 출력 분포 또는 방출 원추의 광(855)을 방출할 수 있다. 그러한 경우들에서, LED(854)는 바람직하게는, 더 좁은 각도 폭이 접착제 에지(846)에 수직으로(예를 들어, 기준면(866)에 평행하게) 배향되고, 더 넓은 각도 폭이 접착제 에지에 평행하게(예를 들어, 기준면(865)에 평행하게) 배향되도록, 배향된다.

도 9는 접착제 층을 경화시키기 위해 2개의 원통형 렌즈들을 포함하는 왜상 광학 시스템이 개별 LED로부터 화학선 광을 수집하고 이를 디스플레이 조립체 내의 마스킹된 접착제 층의 에지 상에 재지향시키는 데 사용되는 경화 시스템을 도시한다. LED는 점(954)에 의해 나타내어지고, 접착제 층의 에지는 점(946)에 의해 나타내어진다. 왜상 광학 시스템(960)은 각각의 종축들(962, 964)을 갖는 2개의 원통형 렌즈들(961, 963)로 구성된다. 기준면(965)은 축들(962, 964) 뿐만 아니라 광학 축을 포함하고, LED(954) 및 접착제 에지(946)를 통과하며, 접착제 에지(946)는 x-축에 평행하게(도면의 평면에 수직으로) 연장되는 것으로 가정된다. 렌즈들(961, 963)의 광학 파워들 및 상대적 위치들은, LED(954)가 y-z 평면에서 접착제 에지(946) 상에 이미지화되도록, 또는 보다 넓은 의미에서 LED(954)로부터의 화학선 광(955)이 접착제 에지(946) 상으로 집광 또는 집속되도록 선택된다. 수직인 기준면에서, 왜상 광학 시스템(960)에 의해 포착되는 LED(954)로부터의 광은 접착제 에지(946)를 조명하고 그를 따라 확산된다.

도 10 및 도 11은 본 명세서에서 개시된 왜상 렌즈들 및 거울들 중 일부에서 사용될 수 있는 만곡된 광학 표면들의 세부 사항들을 검토한다. 도 10에서, 원통형 렌즈(1061)는 종축(1061)을 따라 연장되며, 이는 또한 대칭축일 수 있다. 축(1061)은 x-축에 평행한 것으로 가정된다. y-z 평면에서의 렌즈(1061)의 단면은 제1 광학 표면(1061a)에 대한 만곡된 형상, 및 제2 광학 표면(1061b)에 대한 만곡된 형상을 보여준다. 제1 광학 표면(1061a)은 반원형, 즉, 일정한 곡률의 원호 또는 곡선인 것으로 가정된다. 따라서, 광학 표면(1061a)의 제1 부분(1061a-1), 제2 부분(1061a-2), 및 제3 부분(1061a-3)은 모두 동일한 곡률 반경(R) 및 동일한 곡률 중심(C)을 갖는다. 하나의 가능한 실시예에서, 렌즈(1061)는 축(1062)을 중심으로 원형 대칭이어서, 제1 및 제2 광학 표면들에 의해 형성된 단면 형상은 반경(R)의 원일 수 있다.

도 11에서, 원통형 렌즈(1161)는 종축(1161)을 따라 연장되며, 이는 또한 대칭축일 수 있다. 축(1161)은 x-축에 평행한 것으로 가정된다. y-z 평면에서의 렌즈(1161)의 단면은 제1 광학 표면(1161a)에 대한 만곡된 형상, 및 제2 광학 표면(1161b)에 대한 만곡된 형상을 보여준다. 제1 광학 표면(1161a)은 가변적인 곡률 반경을 갖는다. 따라서, 표면(1161a)의 제1 부분(1161a-1)은 제1 곡률 반경(R1) 및 제1 곡률 중심(C1)을 갖고, 표면(1161a)의 제2 부분(1061a-2)은 제2 곡률 반경(R2) 및 제2 곡률 중심(C2)을 갖고, 광학적 표면(1161a)의 제3 부분(1161a-3)은 제3 곡률 반경(R3) 및 제3 곡률 중심(C3)을 가지며, 여기서 R1, R2, 및 R3은 동일하지 않고, C1, C2, 및 C3도 동일하지 않다. 광학 표면(1161a)에 걸친 가변적인 곡률 반경은 수차를 감소시키고 접착제 층의 에지 내에 주입되는 개별 LED로부터의 플럭스의 양을 증가시키도록 조정될 수 있다. 제2 광학 표면(1161b)은 또한 가변적인 곡률 반경을 가질 수 있는데, 예를 들어 그것은 표면(1161a)의 거울상일 수 있거나, 또는 그것은 일정한 곡률을 가질 수 있다.

도 12는 왜상 광학 시스템이 접착제 층을 경화시키기 위해 개별 LED로부터 화학선 광을 수집하고 이를 디스플레이 조립체 내의 마스킹된 접착제 층의 에지 상에 재지향시키는 데 사용되는 다른 경화 시스템을 도시한다. 도 12는 그와 관련하여 도 9와 유사하지만, 다만 2개의 원통형 렌즈들(961, 963)은 단일 원통형 반사기(1261)로 대체된다. LED는 점(1254)에 의해 나타내어지고, 접착제 층의 에지는 점(1246)에 의해 나타내어진다. 왜상 광학 시스템(1260)은 x-축에 평행하게(도면의 평면에 수직으로) 연장될 수 있는 하나의 원통형 거울(1261)로 구성된다. 기준면(1265)은 광학 축을 포함하고, LED(1254) 및 접착제 에지(1246)를 통과하며, 접착제 에지(1246)는 또한 x-축에 평행하게(도면의 평면에 수직으로) 연장되는 것으로 가정된다. 거울(1261)의 광학 파워 및 상대적 위치는, LED(1254)가 y-z 평면에서 접착제 에지(1246) 상에 이미지화되도록, 또는 보다 넓은 의미에서 LED(1254)로부터의 화학선 광(1255)이 접착제 에지(1246) 상으로 집광 또는 집속되도록, 선택된다. 수직인 기준면에서, 왜상 광학 시스템(1260)에 의해 포착되는 LED(1254)로부터의 광은 접착제 에지(1246)를 조명하고 그를 따라 확산된다.

전술한 조명 및 경화 시스템들은 미경화된 디스플레이 조립체 내의 디스플레이 하우징에 커버 유리를 접합시켜 접합된 디스플레이 조립체를 제조하기 위한 장치를 구성하는 데 사용될 수 있다. 그러한 장치(1370)는 도 13에 개략적으로 도시되어 있다. 장치(1370)는 미경화된 디스플레이 조립체를 수용하고, 빠르고, 효율적이고, 공간적으로 균일한 방식으로 화학선 광의 개별 LED 광원들을 사용하여 접착제 층 - 특히 접착제 층의 마스킹된 부분들 - 을 경화시키도록 설계된다.

장치(1370)는, x-y 평면에 평행하게 연장될 수 있고 미경화된 디스플레이 조립체(1310)가 그 위에 배치될 수 있는, 스테이지(1372)를 포함한다. 단순화를 위하여, 디스플레이 조립체가: 커버 유리(1330); 4개의 마스크 부분들(1334a, 1334b, 1334c, 1334d)을 갖는 마스크(1334); 접착제 층의 대응하는 마스킹된 부분들에 근접한 4개의 접착제 에지들(1346a, 1346b, 1346c, 1346d)을 형성하도록 종결되는 초기에 미경화된 접착제 층; 및 디스플레이 하우징을 포함하는 것으로 가정하며, 이 모두는 위에서 상세히 논의된 바와 같이 배열된다. 디스플레이 조립체(1310)가 스테이지(1372) 상에 존재할 때, 스테이지(1372) 주위에는, 개별 LED들로부터의 화학선 광을 접착제 층의 마스킹된 부분들 내로 효율적으로 커플링시키기 위한 4개의 측면-조명 스테이션들이 장착되거나 달리 배열되며, 하나의 그러한 스테이션은 접착제 층의 4개의 마스킹된 부분들 및 에지들 각각에 대한 것이다. 장치(1370)는 4개의 별개의 일련으로 분할된 개별 LED 광원들(1354)의 광원 배열(1350)을 사용한다.

제1 측면-조명 스테이션은 제1 일련의(1352a) LED들(1354) 및 일련(1352a)에 근접한 왜상 광학 시스템(1360a)을 사용한다. 제1 일련(1352a)에서, LED들(1354)은 접착제 에지(1346a)에 평행하고 x-축에 평행한, 제1 축(1359a)을 따라 이격된다. LED들(1354)은 화학선 광(예를 들어, 도 5의 일련의(552) LED들 참조)을 방출하며, 그것의 일부분은 왜상 광학 시스템(1360a)에 의해 수광된다. 왜상 시스템(1360a)은 수광된 광을 재지향시켜 접착제 에지(1346a)를 따라 광을 확산시키고, y-z 평면에 평행한 기준면에서 접착제 에지(1346a) 상으로 광을 집속시킨다. 왜상 광학 시스템(1360a)은 도 9의 시스템과 유사하게, 2개의 원통형 렌즈들(1361a, 1363a)로 구성된다.

제2 측면-조명 스테이션은 제2 일련의(1352b) LED들(1354) 및 일련(1352b)에 근접한 왜상 광학 시스템(1360b)을 사용한다. 제2 일련(1352b)에서, LED들(1354)은 접착제 에지(1346b)에 평행하고 y-축에 평행한, 제2 축(1359b)을 따라 이격된다. LED들(1354)은 화학선 광을 방출하며, 그것의 일부분은 왜상 광학 시스템(1360b)에 의해 수광된다. 왜상 시스템(1360b)은 수광된 광을 재지향시켜 접착제 에지(1346b)를 따라 광을 확산시키고, x-z 평면에 평행한 기준면에서 접착제 에지(1346b) 상으로 광을 집속시킨다. 왜상 광학 시스템(1360b)은 시스템(1360a)과 유사하게, 2개의 원통형 렌즈들(1361b, 1363b)로 구성된다.

제3 측면-조명 스테이션은 제3 일련의(1352c) LED들(1354) 및 일련(1352c)에 근접한 왜상 광학 시스템(1360c)을 사용한다. 제3 일련(1352c)에서, LED들(1354)은 접착제 에지(1346c)에 평행하고 x-축에 평행한, 제3 축(1359c)을 따라 이격된다. LED들(1354)은 화학선 광을 방출하며, 그것의 일부분은 왜상 광학 시스템(1360c)에 의해 수광된다. 왜상 시스템(1360c)은 수광된 광을 재지향시켜 접착제 에지(1346c)를 따라 광을 확산시키고, y-z 평면에 평행한 기준면에서 접착제 에지(1346c) 상으로 광을 집속시킨다. 왜상 광학 시스템(1360c)은 시스템(1360a)과 유사하게, 2개의 원통형 렌즈들(1361c, 1363c)로 구성된다.

제4 측면-조명 스테이션은 제4 일련의(1352d) LED들(1354) 및 일련(1352d)에 근접한 왜상 광학 시스템(1360d)을 사용한다. 제4 일련(1352d)에서, LED들(1354)은 접착제 에지(1346d)에 평행하고 y-축에 평행한, 제4 축(1359d)을 따라 이격된다. LED들(1354)은 화학선 광을 방출하며, 그것의 일부분은 왜상 광학 시스템(1360d)에 의해 수광된다. 왜상 시스템(1360d)은 수광된 광을 재지향시켜 접착제 에지(1346d)를 따라 광을 확산시키고, x-z 평면에 평행한 기준면에서 접착제 에지(1346d) 상으로 광을 집속시킨다. 왜상 광학 시스템(1360d)은 시스템(1360b)과 유사하게, 2개의 원통형 렌즈들(1361d, 1363d)로 구성된다.

4개의 왜상 광학 시스템들 중 임의의 것 또는 모두에서, 2개의 원통형 렌즈들은 단일 원통형 렌즈, 또는 단일 원통형 거울, 또는 비-원통형 왜상 렌즈(들) 또는 거울(들), 또는 이들의 조합으로 대체될 수 있다.

미경화된 디스플레이 조립체를 스테이지(1372) 상에 배치하면, 일련들(1352a, 1352b, 1352c, 1352d) 중 하나, 일부, 또는 전부 내의 개별 LED들(1354)은 에너지를 공급받아, 접착제 층의 마스킹된 부분들을 경화시키는 데 필요한 화학선 광을 제공할 수 있다. 추가의 개별 LED들(도시되지 않음)이, 스테이지(1372) 및 디스플레이 조립체(1310) 위에 끼워지는 커버 또는 뚜껑 상에 어레이로 제공되어, 상기에서 도 2와 관련하여 도시되고 기술된 바와 같이 전면 표면 화학선 광을 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 접착제 층의 실질적으로 모든 부분들(마스킹된 및 비마스킹된 부분들 둘 모두)은 보다 빠르고 보다 공간적으로 균일한 경화 결과를 위해 높은 플럭스 레벨의 화학선 광을 겪을 수 있다.

도 14는 모델링 시뮬레이션의 기초로서 사용된 LED 디바이스들의 특정 배열을 도시한다. 이 시뮬레이션에서, 일련의 개별 LED들(1454a, 1454b)을 포함한 광원 배열(1450)을 한정하는 3개의 LED 디바이스들(1451)이 제공되었다. 각각의 LED 디바이스(1451)는 4개의 LED들을 포함하는데, 2개의 상부 LED들(1454a) 및 2개의 하부 LED들(1454b)이 도시된 바와 같이 정사각형 대형으로 배열된다. 이 4개의 LED들을 원반형 커버 유리(1453) 뒤에 배치하였으며, 이들은 이어서 회로 보드 상에 배치되었다. LED들(1454a, 1454b)은 서로 동일한 것으로 가정되었으며, 각각은 1 × 1 mm 방출 면적을 갖고, 각각은 동일한 UV 화학선 광을 방출하며, 각각은 램버시안 출력 분포 또는 방출 원추를 갖는 것으로 가정된다. 3개의 LED 디바이스들(1451)은, 도 14에 도시된 바와 같이, 6개의 LED들(1454a)이 제1 축(1459a)을 따르는 제1 열을 형성하고, 6개의 LED들(1454b)이 제2 축(1459b)을 따르는 제2 열을 형성하도록, 함께 위치되었다. 이러한 광원 배열은 이하 모델링된 광원 배열로서 지칭된다.

모델링된 광원 배열은, 디스플레이 조립체의 (모델링된) 접착제 에지를 따르는 위치의 함수로서 광 세기를 시뮬레이션하는 데 사용되었다. 제1 시뮬레이션에서, 모델링된 광원 배열은 도 9에 도시된 시스템과 유사한 시스템에서 사용되었다. 그 도면과 관련하여, 모델링된 광원 배열은 원통형 렌즈(961)에 대면하도록 배향되었으며, 이때 모델링된 광원 배열은 점(954)을 중심으로 하고, 축들(1459a, 1459b)(도 14)은 x-축에 평행하게 연장된다. 접착제 층의 에지는, 점(946)을 중심으로 하고 x-축에 평행하게 연장되는 좁은 직사각형 검출기 평면으로서 시뮬레이션되었으며, 직사각형의 폭(즉, z-축에 평행한 그것의 치수)은 0.150 mm이었다. 원통형 렌즈들(961, 963)은 1.53의 굴절률을 갖는 것으로 가정되었고, 각각은 7.5 mm의 반경을 갖는 원형 단면 형상을 갖는 것으로 가정되었다. 원통형 렌즈들(961, 963) 사이의 중심간 거리는 30 mm이었다. 이어서 광학 소프트웨어를 사용하여, 접착제 층의 에지에서의 (모델링된 광원 배열 내의 LED들로부터 유래되는) 화학선 광의 세기를, 접착제 에지를 따르는 위치의 함수로서 계산하였다. 계산된 광 세기 대 위치는 도 15b에서 곡선(1500b)으로서 도시된다.

비교를 위해, 다른 시뮬레이션을 수행하였다. 이 시뮬레이션은 이전 시뮬레이션과 동일하지만, 다만 왜상 광학 시스템(960)이 제거되었고, 모델링된 광원 배열과 접착제 에지 사이의 거리는, 접착제 에지에서의 평균 광 세기가 이전 시뮬레이션에서와 동일한 지점으로 단축되었다. 결과적인 계산된 광 세기 대 접착제 에지 상의 위치는 도 15a에서 곡선(1500a)으로서 도시된다. 도 15a와 도 15b의 비교는, 시뮬레이션된 왜상 광학 시스템이, 단순히 LED 광원들을 접착제 에지에 더 가깝게 배치하는 것에 의한 것보다, 접착제 층을 경화시키는 데 더 양호한 균일성을 제공한다는 것을 보여준다.

달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 사용된 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에 기재된 수치 파라미터들은 본 출원의 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치들이다. 청구범위의 범주에 균등론을 적용하는 것을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 임의의 수치 값들이 본 명세서에 기술된 특정 예에 기재되어 있는 한, 그들은 합리적으로 가능한 한 정확히 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 아마 시험 또는 측정 한계와 연관된 오차를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이며, 본 발명은 본 명세서에 기재된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 독자는, 달리 지시되지 않는 한, 하나의 개시된 실시예의 특징이 또한 다른 모든 개시된 실시예에 적용될 수 있다고 생각하여야 한다. 또한, 본 명세서에서 언급된 모든 미국 특허, 특허 출원 공보, 및 다른 특허와 비-특허 문헌이 전술한 개시 내용과 모순되지 않는 정도로 참고로 포함된다는 것을 이해하여야 한다.

Claims

디스플레이 하우징에 커버 유리를 접합시켜 접합된 디스플레이 조립체를 제공하는 방법으로서,
제1 일련의 개별 LED들을 포함하는 광원 배열을 제공하는 단계;
커버 유리, 디스플레이 하우징, 커버 유리와 디스플레이 하우징 사이의 접착제 층, 및 커버 유리와 접착제 층 사이의 주변 마스크를 포함하는 조립체를 제공하는 단계 - 접착제 층은:
초기에 미경화되고,
주변 마스크에 의해 덮인 제1 마스킹된 부분, 및 비마스킹된 부분을 포함하고,
제1 마스킹된 부분에 근접한 제1 접착제 에지를 형성하도록 종결됨 -;
제1 일련의 개별 LED들로부터 광을 수광하고 수광된 광을 재지향시켜 (a) 제1 접착제 에지를 따라 확산시키고, (b) 수광된 광을 제1 접착제 에지에 수직인 제1 기준면에서 제1 접착제 에지 상으로 집속시키는, 제1 일련의 개별 LED들에 근접한 제1 왜상 광학 시스템(anamorphic optical system)을 제공하는 단계; 및
제1 일련의 개별 LED들에 에너지를 공급하여, 제1 일련의 개별 LED들로부터의 광이, 제1 왜상 광학 시스템에 의해 재지향된 후, 제1 접착제 에지를 통해 접착제 층에 진입하여 적어도 접착제 층의 제1 마스킹된 부분을 경화시키도록 하는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 접착제 층은 제2 기준면을 한정하고, 제2 기준면은 제1 기준면에 수직인, 방법.
제2항에 있어서, 제1 왜상 광학 시스템을 제공하는 단계는 제1 왜상 광학 시스템이 수광된 광을 제2 기준면에서 확산시키도록 수행되는, 방법.
제1항에 있어서,
제1 일련의 개별 LED들이 제1 접착제 에지에 대체로 평행한 방향을 따라 연장되도록, 광원 배열에 근접하게 조립체를 위치시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 제1 왜상 광학 시스템을 제공하는 단계는 제1 일련의 개별 LED들과 제1 접착제 에지 사이에 제1 원통형 렌즈를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제5항에 있어서, 제1 원통형 렌즈는 곡률 반경이 일정한 단면 형상을 갖는, 방법.
제5항에 있어서, 제1 원통형 렌즈는 곡률 반경이 가변적인 단면 형상을 갖는, 방법.
제5항에 있어서, 제1 왜상 광학 시스템은 제1 원통형 렌즈 이외의 원통형 렌즈를 포함하지 않는, 방법.
제5항에 있어서, 제1 왜상 광학 시스템은 제1 원통형 렌즈 및 제2 원통형 렌즈를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 제1 왜상 광학 시스템은 제1 원통형 거울을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 제1 일련의 개별 LED들은 2개의 별개의 열들의 LED들을 포함하고, 각각의 그러한 열은 제1 접착제 에지에 대체로 평행한 방향을 따라 연장되는, 방법.
제1항에 있어서, 광원 배열은 제2 일련의 개별 LED들을 추가로 포함하며, 접착제 층은 접착제 층의 제2 마스킹된 부분에 근접한 제2 접착제 에지를 형성하도록 종결되고, 제2 접착제 에지는 제1 접착제 에지의 반대편에 있으며, 방법은,
제2 일련의 개별 LED들로부터 광을 수광하고 수광된 광을 재지향시켜 (a) 제2 접착제 에지를 따라 확산시키고, (b) 수광된 광을 제1 기준면에서 제2 접착제 에지 상으로 집속시키는, 제2 일련의 개별 LED들에 근접한 제2 왜상 광학 시스템을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 광원 배열은 제3 일련의 개별 LED들을 추가로 포함하며, 접착제 층은 제1 기준면에 수직인 제2 기준면을 한정하고, 접착제 층의 제3 마스킹된 부분에 근접한 제3 접착제 에지를 형성하도록 종결되고, 제3 접착제 에지는 제1 및 제2 접착제 에지들 사이에 배치되며, 방법은,
제3 일련의 개별 LED들로부터 광을 수광하고 수광된 광을 재지향시켜 (a) 제3 접착제 에지를 따라 확산시키고, (b) 수광된 광을 제3 기준면에서 제3 접착제 에지 상으로 집속시키는, 제3 일련의 개별 LED들에 근접한 제3 왜상 광학 시스템을 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 제3 기준면은 제1 및 제2 기준면들 둘 모두에 수직인, 방법.
제13항에 있어서, 광원 배열은 제4 일련의 개별 LED들을 추가로 포함하며, 접착제 층은 접착제 층의 제4 마스킹된 부분에 근접한 제4 접착제 에지를 형성하도록 종결되고, 제4 접착제 에지는 제3 접착제 에지의 반대편에 있으며, 방법은,
제4 일련의 개별 LED들로부터 광을 수광하고 수광된 광을 재지향시켜 (a) 제4 접착제 에지를 따라 확산시키고, (b) 수광된 광을 제3 기준면에서 제4 접착제 에지 상으로 집속시키는, 제4 일련의 개별 LED들에 근접한 제4 왜상 광학 시스템을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 접착제 에지들은 직사각형 형상을 형성하는, 방법.
미경화된 디스플레이 조립체 내의 디스플레이 하우징에 커버 유리를 접합시켜 접합된 디스플레이 조립체를 제조하기 위한 장치로서, 미경화된 디스플레이 조립체는 커버 유리, 디스플레이 하우징, 커버 유리와 디스플레이 하우징 사이의 접착제 층, 및 커버 유리에 부착된 주변 마스크를 포함하며, 접착제 층은 주변 마스크에 의해 덮인 제1 마스킹된 부분, 및 비마스킹된 부분을 포함하고, 접착제 층은 초기에 미경화되고, 제1 마스킹된 부분에 근접한 제1 접착제 에지를 형성하도록 종결되며, 장치는,
미경화된 디스플레이 조립체를 수용하도록 구성된 스테이지;
미경화된 디스플레이 조립체가 스테이지 상에 수용될 때, 제1 일련의 개별 LED들이 제1 접착제 에지에 대체로 평행한 방향을 따라 연장되도록 장착되는 제1 일련의 개별 LED들을 포함하는 광원 배열; 및
제1 일련의 개별 LED들로부터 광을 수광하고 수광된 광을 재지향시켜, 미경화된 디스플레이 조립체가 스테이지 상에 수용될 때, 재지향된 광이 (a) 제1 접착제 에지를 따라 확산되고, (b) 제1 접착제 에지에 수직인 제1 기준면에서 제1 접착제 에지 상으로 집속되게 하도록 장착된 제1 왜상 광학 시스템을 포함하는, 장치.
제16항에 있어서, 제1 왜상 광학 시스템은 제1 원통형 렌즈를 포함하는, 장치.
제17항에 있어서, 제1 원통형 렌즈는 곡률 반경이 일정한 단면 형상을 갖는, 장치.
제17항에 있어서, 제1 원통형 렌즈는 곡률 반경이 가변적인 단면 형상을 갖는, 장치.
제17항에 있어서, 제1 왜상 광학 시스템은 제1 원통형 렌즈 이외의 원통형 렌즈를 포함하지 않는, 장치.
제17항에 있어서, 제1 왜상 광학 시스템은 제1 원통형 렌즈 및 제2 원통형 렌즈를 포함하는, 장치.
제16항에 있어서, 제1 왜상 광학 시스템은 제1 원통형 거울을 포함하는, 장치.
제16항에 있어서, 제1 일련의 개별 LED들은 2개의 별개의 열들의 LED들을 포함하는, 장치.
제16항에 있어서, 스테이지는 제1 기준면에 수직인 제2 기준면을 한정하는, 장치.
제16항에 있어서, 광원 배열은 제2 일련의 개별 LED들을 추가로 포함하며, 제2 일련의 개별 LED들은 제1 일련의 개별 LED들의 반대편인 스테이지의 측면 상에 장착되는, 장치.
제25항에 있어서, 광원 배열은 제3 및 제4 일련의 개별 LED들을 추가로 포함하며, 제3 및 제4 일련의 개별 LED들은 서로에 대하여 스테이지의 반대편 측면들 상에 장착되는, 장치.
제26항에 있어서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 일련의 개별 LED들은 직사각형 형상을 형성하는, 장치.