KR20180124131A - 국부적으로 디밍가능한 광 가이드 플레이트들 및 이를 포함하는 디스플레이 장치들 - Google Patents

국부적으로 디밍가능한 광 가이드 플레이트들 및 이를 포함하는 디스플레이 장치들 Download PDF

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KR20180124131A
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스티븐 에스 로젠블럼
크리스토퍼 앨런 윌란드
잉 장
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Abstract

본 명세서에 개시되는 것은 광 가이드 플레이트(105) 및 적어도 하나의 광 밸브 층(115)을 포함하는 광 가이드 어셈블리(110), 및 상기 광 가이드 플레이트(105)에 광학적으로 결합된 적어도 하나의 광원(125)을 포함하는 백라이트 유닛들이며, 상기 광 가이드 어셈블리(110)의 영역들은 활성 상태와 비활성 상태 사이를 스위칭하도록 구성되며, 활성 영역은 입사 광의 적어도 약 90%를 투과시키고, 비활성 영역은 입사 광의 약 10% 미만을 투과시킨다. 이러한 백라이트 유닛들을 포함하는 디스플레이 장치들, 및 이미지를 디스플레이하는 방법들이 더 개시된다.

Description

국부적으로 디밍가능한 광 가이드 플레이트들 및 이를 포함하는 디스플레이 장치들
본 개시는 개괄적으로 광 가이드 플레이트들 및 이러한 광 가이드 플레이트들을 포함하는 디스플레이 장치들, 및 보다 구체적으로 국부적으로 디밍가능한 엣지-입사(edge-lit) 광 가이드 플레이트들 및 장치들에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2016년 3월 31일 출원된 미국 가출원 제62/316011호의 35 U.S.C.§119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 보증되며 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 ?합된다.
액정 디스플레이들(LCDs)은 흔히 다양한 전자 제품들, 예컨대 휴대폰들, 노트북들, 전자 테블릿들, 텔레비젼들, 및 컴퓨터 모니터들에 사용된다. 그러나, LCDs는 다른 디스플레이 기술들에 비하여 밝기, 콘트라스트 비, 효율, 및/또는 시야각 측면에서 제한될 수 있다. 예를 들어, 다른 디스플레이 기술들과 경쟁하기 위하여, 전력 요건 및 장치 크기(예를 들어, 두께)와 균형을 맞추는 한편 통상적인 LCDs에서의 더 높은 콘트라스트 비, 색 영역(color gamut), 및/또는 밝기에 대한 지속적인 요구가 존재한다.
LCDs는 이후 변환되고, 필터링되고 및/또는 편광되어 원하는 이미지를 생성하는 광을 생성하기 위한 백라이트 유닛(BLU)을 포함할 수 있다. BLUs는 엣지-입사(예를 들어 광 가이드 플레이트(LGP)의 엣지에 결합된 적어도 하나의 광원을 포함) 또는 후면-입사(예를 들어 LCD 패널 뒤에 배치된 광원들의 2차원 어레이를 포함)일 수 있다. 다이렉트-입사 BLUs는 엣지-입사 BLUs에 비하여 향상된 콘트라스트의 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, 이미지의 어두운 영역들을 생성하기 위하여, 다이렉트-입사 BLU 내의 다양한 광원들이 국부적인 디밍을 제공하기 위해 꺼질 수 있다. 그러나, 다이렉트-입사 BLUs의 원하는 광 균일도를 얻기 위해서 및/또는 핫 스팟들을 피하기 위하여 광원들은 상기 LGP로부터 거리를 두고 위치될 수 있으며, 따라서 전체 디스플레이 두께를 엣지-입사 BLU의 그것보다 더 크게 만든다.
따라서, 예를 들어 향상된 콘트라스트 비를 가지는 더 얇은 BLUS를 제공하기 위하여, 상기 단점들 중 하나 이상을 해결하는 디스플레이 장치들을 위한 BLUs를 제공하는 것이 이로울 것이다. 엣지-입사 BLUs의 두께와 유사한 감소된 구께를 가지는 한편 후면-입사 BLUs의 국부적 디밍 기능과 유사한 국부적 디밍 기능을 또한 제공하는 디스플레이 장치들을 위한 BLUs를 제공하는 것이 또한 이로울 것이다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것이다.
본 개시는, 다양한 실시예들에서, 광 가이드 플레이트 및 적어도 하나의 광 밸브 층을 포함하는 광 가이드 어셈블리, 및 상기 광 가이드 플레이트에 광학적으로 결합되고 상기 광 가이드 플레이트 내로 광을 주입하도록 구성된 적어도 하나의 광원들을 포함하는 백라이트 유닛들에 관한 것이며, 상기 광 가이드 어셈블리는 제1 영역 및 제2 영역을 더 포함하고, 상기 제1 영역은 활성 상태와 비활성 상태 사이를 스위칭 가능하다. 일부 실시예들에서, 활성 상태에서, 상기 제1 영역의 광 방출 표면은 상기 제1 영역의 대응하는 후면 패널을 향하는 표면 상에 입사하는 주입된 광의 적어도 약 90%를 투과시키고, 비활성 상태에서, 상기 제1 영역의 상기 광 방출 표면은 상기 제1 영역의 상기 대응하는 후면 패널을 향하는 표면 상에 입사된 주입된 광의 약 10% 미만을 투과시킨다. 다른 실시예들에서, 활성 상태에서, 광 방출 표면 상에 입사된 주입된 광의 적어도 약 90%가 상기 제1 영역에 의해 투과되며, 비활성 상태에서, 상기 광 방출 표면 상에 입사된 주입된 광의 약 10% 미만이 상기 제1 영역에 의해 투과된다. 이러한 백라이트 유닛들을 포함하는 디스플레이 및 조명 장치들, 및 이미지를 디스플레이하는 방법들이 또한 본 명세서에 개시된다.
특정 실시예들에서, 상기 광원은 상기 LGP의 하나 이상의 엣지들에 결합될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 상기 광 가이드 어셈블리의 상기 제2 영역은 활성 상태와 비활성 상태 사이를 스위칭할 수 있다. 상기 LGP는 2차원 어레이로 배열된 복수의 타일들을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 이러한 타일들은 상기 LGP의 제1 영역 또는 제2 영역에 대응한다. 상기 광 밸브 층은 상기 LGP의 광 방출 표면 또는 후면 패널을 향하는 표면 중 하나에 접촉하거나 인접할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 상기 BLU는 상기 제1 영역 및/또는 상기 제2 영역을 활성 상태와 비활성 상태 사이로 스위칭하도록 구성된 스위치 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 스위칭 시간은 예를 들어 약 10 밀리초(ms) 내지 약 10초(s) 범위일 수 있다. 상기 스위치 메커니즘은 상기 LGP와 상기 LGP와 인접한 광 밸브 층의 적어도 일부 사이의 접촉을 유도할 수 있거나 또는 상기 LGP와 접촉하는 광 밸브 층의 적어도 일부의 물리적 성질을 변화시킬 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 상기 LGP와 인접한 광 밸브 층은 확산 또는 광 산란 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 LGP와 접촉하는 광 밸브 층의 적어도 일부는 편광, 굴절률, 및/또는 텍스쳐 성질들을 변화시키도록 유도될 수 있다.
본 개시는 또한 이미지를 디스플레이하는 방법들에 관한 것이며, 상기 방법들을 광 방출 표면 상의 리버스 프리즘 필름을 포함하는 광 가이드 플레이트의 적어도 하나의 엣지에 복수의 광원들을 광학적으로 결합시키는 단계, 및 제2 디스플레이 영역의 제2 광 투과율보다 큰 제1 광 투과율을 가지는 제1 디스플레이 영역을 생성하기 위해 상기 복수의 광원들 중 적어도 두 광원들의 펄스 폭을 조절하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 복수의 광원들은 상기 LGP의 하나의 엣지에 광학적으로 결합될 수 있다. 상기 복수의 광원들 중 제1 광원은 상기 복수의 광원들 중 제2 광원의 펄스 폭과는 상이한 펄스 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 복수의 광원들은 상기 LGP의 하나의 엣지에 결합될 수 있고, 제2 복수의 광원들은 상기 LGP의 인접한 엣지에 결합될 수 있다. 상기 제1 복수의 광원들 중 제1 광원은 상기 제2 복수의 광원들 중 제2 광원과 상이한 제1 펄스 폭을 가질 수 있다.
본 개시의 추가적인 특징들 및 이점들이 다음의 상세한 설명에 제시될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업계의 통상의 기술자에게 쉽게 명백하거나, 청구항들, 및 첨부된 도면들이 뒤따르는 상세한 설명을 포함하는 본 명세서에 설명된 바와 같이 방법들을 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 개괄적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 본 개시의 다양한 실시예들을 나타내며, 청구항들의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 첨부된 도면들은 본 개시의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시예들을 도시하며, 설명과 함께 본 개시의 원리들 및 작동들을 설명하는 역할을 한다.
다음의 상세한 설명은 다음의 도면들과 함께 읽혀질때 더 잘 이해될 수 있으며, 도면들에서 가능하면 동일한 참조 기호들은 동일한 구성들을 참조하도록 사용된다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 활성 상태 및 비활성 상태의 제1 예시적인 백라이트 유닛을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 다른 실시예들에 따른 활성 상태 및 비활성 상태의 제2 예시적인 백라이트 유닛을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 활성 상태 및 비활성 상태의 제3 예시적인 백라이트 유닛을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 활성 상태 및 비활성 상태의 제4 예시적인 백라이트 유닛을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 또다른 추가적인 실시예들에 따른 활성 상태 및 비활성 상태의 제5 예시적인 백라이트 유닛을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 변화하는 펄스 폭들을 가지는 광원들을 도시한다.
도 7은 본 개시의 특정 실시예들에 따른 리버스 프리즘 필름을 포함하는 광 가이드 플레이트를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 변화하는 펄스 폭들을 가지는 광원들의 2차원 어레이를 도시한다.
백라이트 유닛들
본 명세서에 개시되는 것은 광 가이드 플레이트 및 적어도 하나의 광 밸브 층을 포함하는 광 가이드 어셈블리, 및 상기 광 가이드 플레이트에 광학적으로 결합되고 상기 광 가이드 플레이트 내로 광을 주입하도록 구성된 적어도 하나의 광원을 포함하는 백라이트 유닛들이며, 상기 광 가이드 어셈블리는 제1 영역 및 제2 영역을 더 포함하고, 상기 제1 영역은 활성 상태와 비활성 상태 사이를 스위칭 가능하다. 일부 실시예들에서, 활성 상태에서, 상기 제1 영역의 광 방출 표면은 상기 제1 영역의 대응하는 후면 패널을 향하는 표면 상에 입사하는 주입된 광의 적어도 약 90%를 투과시키며, 비활성 상태에서, 상기 제1 영역의 상기 광 방출 표면은 상기 제1 영역의 상기 대응하는 후면 패널을 향하는 표면 상에 입사하는 주입된 광의 약 10% 미만을 투과시킨다. 다른 실시예들에서, 활성 상태에서, 광 방출 표면 상에 입사된 광의 적어도 약 90%가 상기 제1 영역에 의해 투과되고, 비활성 상태에서, 상기 광 방출 표면 상에 입사하는 광의 약 10% 미만이 상기 제1 영역에 의해 투과된다. 이러한 백라이트 유닛들을 포함하는 다양한 장치들, 예컨대 디스플레이 및 조명 장치들, 예를 들어 텔레비젼들, 컴퓨터들, 전화들, 테블릿들, 및 다른 디스플레이 패널들, 루미네어들(luminaires), 고상 조명(solid-state lighting), 광고판들(billboards), 및 다른 건축 구성들이 본 명세서에 개시된다.
도 1a 및 도 1b는 각각 비활성(100) 및 활성(100') 상태들의 백라이트 유닛(BLU)의 하나의 예시적인 실시예를 도시한다. 광 가이드 어셈블리(110)는 광 가이드 플레이트(LGP)(105) 및 상기 LGP(105)의 표면에 인접한 광 밸브 층(115)을 포함할 수 있다. 광원(125), 예를 들어 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)는 상기 LGP 내로 광(L)을 도입 또는 주입하기 위해 상기 LGP(105)에 광학적으로 결합될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "광학적으로 결합된"은 광원이 상기 LGP 내로 광을 도입 또는 주입하기 위해 상기 LGP에 대하여 위치되는 것을 나타내도록 의도된다. 광원은 비록 상기 LGP와 물리적으로 접촉하지 않더라도 LGP에 광학적으로 결합될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 ?이, 상기 BLU는 엣지-입사 일 수 있으며, 예를 들어, 광원(225)이 상기 LGP(105)의 엣지(101)에 인접하거나 인접하게 위치될 수 있다. 물론, 후면 입사 BLU 배치들을 포함하여 원하는 광 출력 효과를 달성하는데 적합한 임의의 광원 배치가 가능하다. 광이 상기 LGP 내로 주입될 때, 특정 실시예들에 따르면, 상기 광은 내부 전반사(total internal reflection, TIR)로 인해 상기 LGP 내에서 반사된 광(RL)으로 전파할 수 있다.
내부 전반사(TIR)는 제1 굴절률을 포함하는 제1 물질(예를 들어, 유리, 플라스틱 등) 내를 전파하는 광이 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 포함하는 제2 물질(예를 들어, 공기등)과의 경계에서 전체적으로 반사될 수 있는 현상이다. TIR은 스넬의 법칙을 사용하여 설명될 수 있다:
Figure pct00001
이는 상이한 굴절률들의 두 물질들의 계면에서의 광의 굴절을 설명한다. 스넬의 법칙에 따르면, n1은 제1 물질의 굴절률이고, n2는 제2 물질의 굴절률이고, θ1은 상기 계면에 대한 법선에 대한 상기 계면에서 입사하는 광의 각도(입사각)이고, θ2는 상기 법선에 대한 굴절된 광의 굴절각이다. 상기 굴절각(θ2)이 90°, 예를 들어, sin(θ2)=1 일 때, 스넬의 법칙은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00002
이들 조건들 하에서의 입사각 θ1은 또한 임계각 θC으로도 지칭될 수 있다. 상기 임계각보다 큰 입사각을 가지는 광(θ1 > θC)은 상기 제1 물질 내에 전체적으로 내부 반사될 것인 반면, 상기 임계각 이하의 입사각을 가지는 광(θ1 ≤ θC)은 상기 제1 물질에 의해 투과될 것이다. 공기(n1=1)와 유리(n2=1.5) 사이의 예시적인 계면의 경우, 상기 임계각(θC)은 41°로 계산될 수 있다. 따라서, 만약 상기 유리 내에 전파하는 광이 41°보다 큰 입사각으로 상기 공기-유리 계면에 부딪치면, 모든 입사 광이 입사각과 동일한 각도로 상기 계면으로부터 반사될 것이다. 반사된 광이 상기 제1 계면과 동일한 굴절률 관계를 포함하는 제2 계면에 부딪치는 경우, 상기 제2 계면 상에 입사된 광은 다시 상기 입사각과 동일한 반사각으로 반사될 것이다. 따라서, 만약, 예를 들어, 상기 유리가 두 대향하는 공기-유리 계면을 정의하는 두 대향하는 평행한 표면들을 포함하는 유리 플레이트인 경우, 상기 유리 플레이트 내로 주입된 광은 상기 유리 플레이트를 통해 전파할 수 있으며, 계면 상태들에 변화가 있지 않는한 또 계면 상태들에 변화가 있을 때까지 상기 제1 및 제2 평행한 계면들 사이로 교대하여 반사된다.
도 1a를 다시 참조하면, 상기 LGP(105)는 광 방출 표면(102) 및 후면 패널을 향하는 표면(103)을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "광 방출 표면"은 의도된 사용자를 향하는 상기 LGP(또는 광 가이드 어셈블리 또는 BLU)의 주표면, 예를 들어, 사용자를 향해 광을 방출하는 주표면을 나타내도록 의도된다. 유사하게, "후면 패널을 향하는 표면"은 예를 들어 존재하는 경우 장치의 후면 패널을 향해 상기 사용자로부터 멀어지는 방향을 향하는, LGP(또는 광 가이드 어셈블리 또는 BLU)의 대향하는 주표면을 나타내도록 의도된다.
상기 광 밸브 층은 상기 광 방출 표면(102)(예를 들어, 도 3a에 도시됨) 또는 상기 후면 패널을 향하는 표면(103)(예를 들어, 도 1a에 도시됨) 중 어느 하나에 인접하거나 접촉하게 위치될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 광 밸브 층은 표면들(102 또는 103) 중 어느 하나로부터 이격될 수 있으나, 아래 보다 상세히 설명된 하나 이상의 메커니즘들에 의해 상기 표면들에 접촉하도록 유도될 수 있다. 대안적으로, 광 밸브 층은 표면들(102 또는 103) 중 어느 하나와 접촉할 수 있으며, 아래 보다 상세히 설명된 하나 이상의 메커니즘에 의해 그 구성을 변화시키도록 유도될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 방출 표면(102)과 접촉하는 광 밸브 층은 구성을 변화시키도록 유도될 수 있는 반면, 후면 패널을 향하는 표면(103)에 인접한 광 밸브 층은 상기 표면에 접촉하도록 유도될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "접촉"은 달리 명시되지 않는한 개재된 층들 또는 구성 부품들 없이 둘 이상의 나열된 구성 부품들 사이의 직접적인 물리적 접촉을 나타내도록 의도된다.
도 1 내지 도 5는 이제 "활성" 및 "비활성" 상태들과 관련하여 보다 상세히 설명될 것이다. 명확성 및 논의를 위하여, 활성화된 구성 부품들 및/또는 유닛들은 첨부된 도면들에서 (') 기호로 나타냈다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "활성"은 상기 광 밸브 층의 적어도 일부 또는 구성 부품이 변경되거나 "켜짐" 상태로 스위칭되어 상기 LGP 내의 TIR에 영향을 주는 구성을 나타내도록 의도된다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 상기 광 밸브 층은 상기 LGP와 접촉되었을 때 상기 광 밸브 층에 의해 접촉된 상기 LGP의 영역 내의 TIR을 방해하고, 입사된 광은 상기 광 방출 표면을 향해 전방 산란을 겪고, 이로써 상기 후면 패널을 향하는 표면의 접촉된 영역에 대응하는 상기 광 방출 표면에 의해 투과되는 광의 양을 증가시키는 광 산란 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 활성 상태의 광 밸브 층을 포함하는 광 가이드 어셈블리의 활성 부분에 대하여, 상기 LGP의 대응하는 영역의 광 방출 표면 또는 후면 패널을 향하는 표면 상에 입사된 주입된 광의 투과율은 약 90% 초과, 예컨대 약 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99% 초과일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하며, 예를 들어, 약 90-`00% 투과율 범위이다.
용어 "비활성"은 상기 광 밸브 층의 적어도 일부 또는 구성 부품이 상기 LGP 내의 TIR에 영향을 주지 않거나 실질적으로 영향을 주지 않는 구성을 나타내도록 의도된다. 따라서, 비활성 상태의 광 밸브 층을 포함하는 광 가이드 어셈블리의 비활성 부분에 대하여, 상기 LGP의 대응하는 영역의 광 방출 표면 또는 후면 패널을 향하는 표면 상에 입사된 주입된 광의 투과율은 약 10% 미만, 예컨대 약 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 또는 1% 미만일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하며, 예를들어 약 0-10% 투과율 범위이다.
상기 광 밸브 층의 각각의 부분(들)은 원하는 광 출력을 생산하는데 적합하게 "켜짐"(활성) 상태 및 "꺼짐"(비활성) 상태로 스위칭될 수 있다. 이와 같이, 상기 광 밸브 층의 하나 이상의 부분들은 광학적으로 및/또는 물리적으로 상기 LGP와 상호 작용하는 "밸브들"로 역할할 수 있으며, 상기 광 가이드 어셈블리의 특정한 원하는 영역(들)에 대한 광 출력에 영향을 미치기 위하여 열리거나 닫힐 수 있다. 이러한 밸브들의 작동은, 특정 실시예들에서, 본 명세서에 보다 상세히 논의된 바와 같이 LGP 내의 TIR의 원리에 기초할 수 있다.
도 1a는 비활성 상태의 예시적인 BLU(100)를 도시한다. 예를 들어, 상기 후면 패널을 향하는 표면(103)에 인접한 상기 광 밸브 층(115)은 상기 표면으로부터 이격되고, 따라서, 상기 LGP(105) 내의 TIR에 영향을 미치지 않을 수 있다. 도 1b는 상기 광 가이드 어셈블리(110')의 적어도 제1 영역(111')이 활성 상태인 BLU(100')를 도시한다. 도시된 실시예에서, 상기 광 밸브 층(115)은 이동부(들)(120)을 포함하며, 이 중 하나는 활성화(120')되었거나 또는 "켜짐" 상태로 스위칭되었다. 상기 이동부(들)(120)은, 일부 실시예들에서, 전자기계 시스템, 예를 들어, 마이크로-전자-기계-시스템(MEMS)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있으며, 이는 제어 유닛(미도시)과 같은 스위치 메커니즘에 의해 제어될 수 있다. 상기 이동부(들)(120)은 기계적 구성 요소(120a) 및 예컨대 확산 또는 산란 물질과 같은 광학적 구성 요소(120b)를 포함할 수 있다. 예시적인 확산 또는 산란 물질은 예를 들어 실리카, 티타니아, 폴리메틸-메타크릴레이트(polymethyl-methacrylate) 구들 등을 함유하는 폴리머 수지들을 포함할 수 있다.
전자 신호를 수신하면, 상기 이동부(들)(120)의 기계적 구성 요소(120a)는 상기 광학적 구성 요소(120b)와 상기 LGP(105)의 상기 후면 패널을 향하는 표면(103) 사이에 직접적인 물리적 접촉을 유도하도록 활성화될 수 있다. 이러한 활성 상태에서, 활성화된 이동부(120')에 의해 예시되는 바와 같이, 상기 LGP를 통해 전파되는 광(RL)이 이동부(들)(120')에서 상기 후면 패널을 향하는 표면(103)으로부터 전방으로 산란되고, 예를 들어 상기 전방으로 산란된 광은 상기 광 방출 표면에 대한 상기 임계각 이하의 각도이므로, 투과된 광(TL)으로 상기 광 방출 표면(102)의 대응하는 영역을 통해 투과되도록, 제1 영역(111')의 상기 후면 패널을 향하는 표면(103) 상에 입사된 주입된 광에 대하여 TIR은 감소될 수 있다 (예를 들어, TIR < 10%). 예를 들어, 상기 전방 산란된 광의 약 90% 이상이 상기 임계각(θC)보다 작은 입사각(θ1)을 가질 수 있다. 반면, 접촉하는 활성화된 구성 부품을 포함하지 않는 제2 영역들(112) 내의 후면 패널을 향하는 표면(103)의 부분들은 감소된 TIR을 보이지 않을 것이며(예를 들어, TIR > 90%), 상기 광 방출 표면(102)의 대응하는 영역들은 광을 투과시키지 않거나 실질적으로 투과시키지 않을 것이다. 따라서, 일부 실시예들에서, 사용자가 볼 때, 제1 영역(들)(111')에 대응하는 디스플레이의 부분은 밝혀진 것으로 보일 수 있는 반면, 상기 제2 영역(들)(112)에 대응하는 디스플레이의 부분은 어둡게 보일 수 있다.
도 1a 및 도 1b가 이동부들(120) 사이의 갭들과 함께 도시되나, 이러한 도시는 오직 본 개시의 양상들의 설명의 목적을 위한 것이며 실제로, 이들 갭들은 존재하지 않을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 1b는 오직 하나의 활성화된 이동부(120')를 도시하나, 원하는 광 출력을 생산하는데 적합하게 임의의 수의 이동부들(120)이 활성화될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 이동부들(120)이 개별적으로 제어가능한 것이 또한 가능하며, 예를 들어, 제1 영역(예를 들어, 111')은 활성/비활성 이동부들을 가질 수 있고 제2 영역(예를 들어, 112)은 활성/비활성 이동부들을 가질 수 있다. 마지막으로, 도 1a 및 도 1b의 도시된 실시예들은 오직 예시적이며 첨부된 청구항들을 제한하도록 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 상기 광학적 구성 부품과 LGP 표면 사이의 접촉을 유도하는 임의의 적합한 배치가 사용될 수 있으며, 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다.
도 2a 및 도 2b는 각각 비활성(200) 상태 및 활성(200') 상태의 BLU의 또다른 예시적인 실시예를 도시한다. 도 1a 및 도 1b와 유사하게, 광 가이드 어셈블리(210)는 LGP(205) 및 상기 LGP(205)의 표면에 인접한 광 밸브 층(215)을 포함할 수 있다. 광원(225)은 상기 LGP로 광(L)을 도입하기 위해 상기 LGP(205)에, 예를 들어, 상기 LGP(205)의 적어도 하나의 엣지(201)에 광학적으로 결합될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 광 밸브 층(215)은 하나 이상의 프레임들 또는 캐비티들(235)을 포함할 수 있으며, 이는 하전된 물질(230)을 포함할 수 있다. 상기 하전된 물질(230)은 임의의 물리적 상태, 예를 들어 고체 또는 액체일 수 있으며, 양 또는 음의 전하를 가질 수 있거나, 일부 실시예들에서, 양 및 음으로 하전된 물질들의 혼합물이 사용될 수 있다. 적합한 하전된 물질(230)의 비제한적 예들은 예를 들어 색소들, 폴리스티렌 비드들, 고분자전해질들, 전자기 물질들 및 이와 유사한 물질들을 포함할 수 있다.
도 1a와 유사하게, 비활성상태(도 2a에 도시됨)에서, 상기 후면 패널을 향하는 표면(203)에 인접한 상기 광 밸브층(215) 내의 하전된 물질(230)은 상기 표면으로부터 이격될 수 있으며, 따라서, 상기 LGP(205) 내의 TIR에 영향을 미치지 않을 수 있다. 상기 비활성 상태에서, 층(215)의 일부(예를 들어, 캐비티들(235)의 측벽들)는 표면(203)과 접촉할 수 있으나, 층(215)의 다른 부분들(예를 들어, 상기 캐비티들 내의 물질(230))은 상기 표면(203)으로부터 이격될 수 있다는 것이 주의된다. 도 2b는 상기 광 가이드 어셈블리(210')의 적어도 제1 영역(211')이 활성 상태인 BLU(200')를 도시한다. 도시된 실시예에서, 선택된 캐비티(235') 내의 하전된 물질(230')은 그 물질을 상기 LGP(205)의 상기 표면(203)에 끌어당김으로써 활성화되거나 "켜짐" 상태로 스위칭되었다.
예를 들어 하나 이상의 양 또는 음의 전극들(미도시)을 포함하는 스위치 메커니즘에 의해 전기장을 가하면, 하나 이상의 캐비티들(235) 내의 상기 하전된 물질(230)은 상기 하전된 물질(230)과 상기 LGP(205)의 상기 후면 패널을 향하는 표면(203) 사이에 직접적인 물리적 접촉을 유도하도록 활성화될 수 있다. 이러한 활성 상태에서, 활성화된 물질(230')에 의해 예시되는 바와 같이, 제1 영역(211')의 상기 후면 패널을 향하는 표면(203) 상에 입사된 주입된 광에 대한 TIR은 감소될 수 있어 (예를 들어, TIR < 10%), 상기 LGP를 통해 전파하는 광(RL)이 이동부(들)(220')에서 상기 후면 패널을 향하는 표면(203)으로부터 전방으로 산란되고, 예를 들어 상기 전방 산란된 광은 상기 광 방출 표면에 대하여 임계각 이하의 각도이므로, 투과된 광(TL)으로 상기 광 방출 표면(202)의 대응하는 영역을 통해 투과된다. 예를 들어, 상기 전방 산란된 광의 약 90% 이상이 상기 임계각(θC)보다 작은 입사각(θ1)을 가질 수 있다. 반면, 접촉하는 활성화된 구성 부품을 포함하지 않는 제2 영역들(212) 내의 후면 패널을 향하는 표면(203)의 부분들은 감소된 TIR을 보이지 않을 것이며(예를 들어, TIR > 90%), 상기 광 방출 표면(202)의 대응하는 영역들은 광을 투과시키지 않거나 실질적으로 투과시키지 않을 것이다. 따라서, 일부 실시예들에서, 사용자가 볼 때, 제1 영역(들)(211')에 대응하는 디스플레이의 부분은 밝혀진 것으로 보일 수 있는 반면, 상기 제2 영역(들)(212)에 대응하는 디스플레이의 부분은 어둡게 보일 수 있다.
다시, 도 2 및 도 3은 갭들에 의해 균등하게 이격된 캐비티들(233)과 함께 도시되나, 이러한 도시는 오직 본 개시의 양상들을 설명하기 위한 목적들이며, 실제로는, 상기 캐비티들은 크기 및/또는 분포의 측면에서 상이한 간격을 가질 수 있으며, 및/또는 상기 갭들은 존재하지 않을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 2b는 활성화된 물질(230')을 함유하는 오직 하나의 캐비티(235')를 도시하나, 원하는 광 출력을 생성하기에 적합하게 임의의 수의 캐비티들 내의 상기 물질이 활성화될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 상기 하전된 물질(230)이 개별적으로 제어가능한 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 제1 영역(예를 들어, 211')은 활성/비활성 하전된 물질을 가질 수 있고, 제2 영역(예를 들어, 212)은 활성/비활성 하전된 물질들을 가질 수 있다. 또한, 각각의 캐비티(235)는 하나 이상의 하전된 물질, 예를 들어 양으로 하전된 물질 및 음으로 하전된 물질을 포함할 수 있으며, 이들 중 하나는 적절한 전기장을 가함으로써 원하는 바에 따라 표면(203)과 접촉하도록 유도될 수 있다. 마지막으로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예는 오직 예시적이며 첨부된 청구항들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 상기 하전된 물질과 상기 LGP 표면 사이에 접촉을 유도하기 위한 임의의 적합한 배치가 사용될 수 있으며, 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 예를 들어, 상기 층(215)은 도시된 바와 같은 캐비티들을 포함하는 일체형 층 대신 하나 이상의 하전된 물질들(230)을 함유하는 별개의 프레임들을 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 비활성(300) 및 활성(300') 상태들의 BLU의 또다른 예시적인 실시예를 도시한다. 도 1a 및 도 1b와 유사하게, 광 가이드 어셈블리(310)는 LGP(305) 및 상기 LGP(305)의 표면과 물리적으로 접촉하는 광 밸브 층(315)을 포함할 수 있다. 광원(325)은 상기 LGP에 편광된 광(PL)을 도입하도록 상기 LGP(305)에, 예를 들어, 상기 LGP(305)의 적어도 하나의 엣지(301)에 광학적으로 결합될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 광 밸브층(315)은 상기 LGP의 광 방출 표면(302)과 접촉하는 제1 편광("A")을 가지는 필름을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "편광"은 필름과 관련하여 상기 필름을 통해 통과시키는 것이 허용되는 광의 편광 각과 관련된다. 밸브층(315)의 편광(A)은, 일부 실시예들에서, 상기 편광된 광(PL)의 제2 편광("B")과 상이할 수 있다. 상기 필름을 위한 적합한 물질들의 비제한적 예들은 예를 들어 액정 및 다른 유사한 물질들을 포함할 수 있다.
예를 들어 스위치 메커니즘(미도시)에 의한 전기적 신호 또는 전기장의 인가시, 상기 광 밸브 층(315)의 적어도 일부는 상기 필름의 일부의 편광을, 예를 들어 A로부터 B로 변화시키도록 활성화될 수 있다. 이러한 활성 상태에서, 활성된 부분(315')에 의해 도시되는 바와 같이, 상기 LGP 내로 주입되고 상기 LGP를 통해 전파되는 편광된 광(RPL)은 투과된 평광된 광(TPL)으로 상기 제1 영역(311')의 상기 광 방출 표면(302)에 의해 투과될 수 있다. 반면, 활성화되지 않은 상기 제2 영역들(312)의 상기 광 방출 표면(302)은 광을 투과시키지 않거나 실질적으로 투과시키지 않을 것이다. 따라서, 일부 실시예들에서, 사용자가 보았을 때, 제1 영역(들)(311')에 대응하는 디스플레이의 부분은 밝혀진 것으로 보일 수 있는 반면, 상기 제2 영역(들)(312)에 대응하는 상기 디스플레이의 부분은 어둡게 보일 수 있다.
도 3b는 오직 하나의 활성화된 부분(315')을 도시하나, 원하는 광 출력을 생성하기 적합하게 상기 광 밸브 층(315)의 하나 이상의 부분이 활성화될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 상기 활성화된 부분(들)(315')이 개별적으로 제어가능한 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 제1 영역(예를 들어, 311')이 활성/비활성 광 밸브 부분들을 가질 수 있고, 제2 영역(예를 들어, 312)이 활성/비활성 광 밸브 부분들을 가질 수 있다. 마지막으로, 도 3a 및 도 3b의 도시된 실시예는 오직 예시적이며 첨부된 청구항들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 상기 LGP 표면과 접촉하는 상기 광 밸브 층의 하나 이상의 부분들을 변경하기 위한 임의의 적합한 배치가 사용될 수 있으며 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다.
특정 실시예들에서, 상기 광원(325)은 상기 LGP(306) 내로 혼합된 편광("A/B")의 광을 주입하도록 구성된 다색의 코히어런트(coherent) 광원일 수 있다. 이러한 경우, 상기 제1 영역(들)(311')은 편광(A)의 광이 통과하는 것을 허용하도록 구성 또는 활성화될 수 있는 반면, 상기 제2 영역(들)(312)은 편광(B)의 광이 통과하는 것을 허용하도록 구성 또는 활성화될 수 있으며, 또는 제한 없이 그 반대일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서 상기 주입된 광의 편광 상태를 원하는 광 출력을 달성하기에 적합하게 변경하는 것이, 예를 들어, 상기 주입된 광의 편광을 A로부터 B로, 또는 제한 없이 그 반대로 변화시키는 것이 또한 가능할 수 있다. 또한, 편광된 광이 하나의 편광 상태로 주입될 수 있으나, 이러한 편광 상태는 TIR로 인해 위상 이동(phase shift)될 수 있어 "유효" 편광을 생성한다. 이러한 위상 이동은 상기 활성 및/또는 비활성 상태들의 상기 광 밸브 층의 부분(들)의 편광을 구성할 때 고려될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 각각 비활성(400) 및 활성(400') 상태들의 BLU의 추가적인 예시적인 실시예를 도시한다. 도 3a 및 도 3b와 유사하게 광 가이드 어셈블리(410)는 LGP(405) 및 상기 LGP(405)의 표면에 물리적으로 접촉하는 광 밸브 층(415)을 포함할 수 있다. 광원(425)은 상기 LGP에 광(L)을 도입하도록 상기 LGP(405)에, 예를 들어, 상기 LGP(405)의 적어도 하나의 엣지(401)에 광학적으로 결합될 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 광 밸브 층(415)은 상기 LGP(405)의 광 방출 표면(402)과 접촉하는 제1 굴절률("n1")을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 광 밸브 층(415)의 상기 굴절률(n1)은, 일부 실시예들에서, 상기 LGP(405)의 제2 굴절률("n2")과 상이할 수, 예를 들어 굴절률(n2)더 높거나 더 낮을 수 있다. 일부 실시예들에서, 비활성 상태에서, 상기 제1 굴절률(n1)은 상기 제2 굴절률(n2)보다 적어도 약 5% 더 높거나 더 낮을 수 있으며, 예를 들어 n2보다 약 5% 내지 약 50% 범위, 약 10% 내지 약 40%, 약 15% 내지 약 30%, 또는 약 20% 내지 약 25% 더 높거나 더 낮을 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 활성 상태에서, 상기 제1 굴절률(n1)은 상기 제2 굴절률(n2)의 약 5% 이내, 예컨대 n2보다 약 0.5% 내지 약 5% 범위, 약 1% 내지 약 4%, 또는 약 2% 내지 약 3% 더 높거나 더 낮을 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 굴절률(n1)은 비활성 상태의 상기 제2 굴절률(n2)과 상이할 수 있고, 활성 상태의 상기 제2 굴절률(n2)과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 광 밸브 층(415)을 위한 적절한 물질들의 비제한적 예들은 예를 들어 압축 및/또는 팽창시 굴절률을 변화시킬 수 있는 다공성 물질들 및 다른 유사한 기체/액체 또는 고체/액체 이종 시스템들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 스위치 메커니즘(미도시)에 의한 전기 신호 또는 전기장의 인가시, 상기 광 밸브 층(415)의 적어도 일부는 상기 층의 상기 굴절률을 변경하도록 활성화될 수 있다. 이러한 활성 상태에서, 활성된 부분(415')에 의해 도시된 바와 같이, 이 영역에서의 계면 조건들의 변화(예를 들어, n1 값의 변화)로 인하여 제1 영역(411')의 상기 광 방출 표면(402)에 입사된 주입된 광에 대한 TIR은 감소될 수 있어(예를 들어, TIR < 10%), 상기 LGP를 통해 전파되는 광(RL)이 상기 제1 영역(411')으로부터 상기 광 방출 표면(402)에 의해 투과된 광(TL)으로 투과된다. 예를 들어, 상기 광 방출 표면 상에 입사된 광의 약 90% 이상이 상기 임계각(θC)보다 작은 입사각(θ1)을 가질수 있도록 굴절률(n1)의 변화는 상기 광 방출 표면에서의 임계각(θC)을 증가시킬 수 있다. 반면, 활성화되지 않은 제2 영역들(412)은 동일한 계면 조건들(예를 들어, 동일한 n1 값)을 가질 것이며, 광을 투과시키지 않거나 실질적으로 투과시키지 않을 것이다. 따라서, 일부 실시예들에서, 사용자가 보았을 때, 제1 영역(들)(411')에 대응하는 디스플레이의 부분은 밝혀진 것으로 보일 수 있는 반면, 상기 제2 영역(들)(412)에 대응하는 상기 디스플레이의 부분은 어둡게 보일 수 있다.
도 4b는 오직 하나의 활성화된 부분(415')을 도시하나, 원하는 광 출력을 생성하기에 적합하게 상기 광 밸브 층(415)의 하나 이상의 부분이 활성화될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 상기 활성화된 부분(들)(415')이 개별적으로 제어가능한 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 제1 영역(예를 들어, 411')이 활성/비활성 광 밸브 부분들을 가질 수 있고, 제2 영역(예를 들어, 412)이 활성/비활성 광 밸브 부분들을 가질 수 있다. 마지막으로, 도 4a 및 도 4b의 도시된 실시예들은 오직 예시적이며 첨부된 청구항들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 상기 LGP 표면과 접촉하는 상기 광 밸브층의 하나 이상의 부분들을 변경하기 위한 임의의 적합한 배치가 사용될 수 있으며 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다.
다양한 실시예들에서, 광 밸브 층(415)은 또한 상기 BLU(400) 내의 좌절된 TIR(FTIR)을 변경 및/또는 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 밸브 층(415)이 상기 LGP(405)와 추가적인 층 사이에 샌드위치되도록 추가적인 층(미도시)이 상기 광 밸브 층(415) 상에 놓일 수 있다. 이러한 구성에서, 상기 LGP(405) 및 추가적인 층은 각각 상기 광 밸브 층(415)의 굴절률(n1)보다 큰 굴절률들(n2 및 n3)을 가지도록 선택될 수 있다. 상기 광 밸브 층(415)의 하나 이상의 부분들은 이후 비활성 상태로부터 활성 상태로 스위칭되어 상기 LGP(405) 내의 TIR을 좌절시키고 상기 광 밸브 층(415)을 통한 광의 투과를 허용하도록 상기 밸브 층의 상기 굴절률(n1)을 증가시킬 수 있다. 대안적으로, 상기 추가적인 층은 전기습윤성(electrowettable) 물질, 예컨대 플루오로폴리머들에 의해 상기 LGP로부터 분리될 수 있어, 상기 추가적인 층과 LGP 사이의 갭의 두께가 제어될 수 있다. 상기 LGP 내의 TIR은 이후 상기 추가적인 층과 상기 LGP 사이의 갭을 감소시켜 그들이 상기 두 층들 사이의 광의 투과를 위해 충분히 가까워짐으로써 좌절될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 각각 비활성(500) 및 활성(500') 상태들의 BLU의 또다른 예시적인 실시예를 도시한다. 도 3a 및 도 3b와 유사하게, 광 가이드 어셈블리(510)는 LGP(505) 및 상기 LGP(505)의 표면과 물리적으로 접촉하는 광 밸브 층(515)을 포함할 수 있다. 광원(525)은 상기 LGP로 광(L)을 도입하도록 상기 LGP(505)에, 예를 들어 상기 LGP(505)의 적어도 하나의 엣지(501)에 광학적으로 결합될 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 광 밸브 층(515)은 상기 LGP(505)의 광 방출 표면(502)과 접촉하는 제1 텍스쳐(예를 들어, 표면 평탄도 또는 거칠기 및/또는 공극률)를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비활성 상태에서, 상기 광 밸브 층(515)은 상기 LGP(505)의 광 방출 표면(502)과 접촉하는 비다공성 미세구조 및/또는 실질적으로 평탄한 표면(540)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광 밸브 층(515)은 비활성 상태에서 실질적으로 광 산란 사이트들을 포함하지 않을 수 있다. 활성 상태에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 광 밸브 층의 활성화된 부분(515')은 광 방출 표면(502)과 접촉하는 표면(540')을 가질 수 있으며, 이는 거칠어지거나 및/또는 다공성의 미세구조를 가진다. 예를 들어, 상기 광 밸브 층의 일부는 활성 상태에서 광 산란 사이트들을 포함할 수 있다. 상기 광 밸브 층(515)을 위한 적합한 물질들의 비제한적 예들은, 예를 들어, 압축 및/또는 팽창시 공극률 및/또는 표면 거칠기를 변화시킬 수 있는 물질들을 포함할 수 있다.
예를 들어 스위치 메커니즘(미도시)에 의한 전기 신호 또는 전기장의 인가시, 상기 광 밸브 층(515)의 적어도 일부는 활성화되어 상기 층의 텍스쳐를 변화시켜 상기 활성화된 부분은 상기 LGP로부터 광을 산란시킨다. 이러한 활성 상태에서, 활성화된 부분(515')에 의해 도시되는 바와 같이, 제1 영역(511')의 상기 광 방출 표면(502) 상에 입사되는 광에 대한 TIR은 감소될 수 있어(예를 들어, TIR < 10%), 상기 LGP를 통해 전파되는 광(RL)이 상기 광 방출 표면(502)으로부터 전방으로 산란되어 상기 제1 영역(511')에 의해 투과된 광(TL)으로 투과된다. 반면, 활성화되지 않은 제2 영역들(512)은 광을 전방으로 산란시키지 않거나 실질적으로 산란시키지 않을 것이다. 따라서, 일부 실시예들에서, 사용자가 보았을 때, 제1 영역(들)(511')에 대응하는 디스플레이의 부분은 밝혀진 것으로 보일 수 있는 반면, 상기 제2 영역(들)(512)에 대응하는 상기 디스플레이의 부분은 어둡게 보일 수 있다.
도 5b는 오직 하나의 활성화된 부분(515')을 도시하나, 원하는 광 출력을 생성하기에 적합하게 상기 광 밸브 층(515)의 하나 이상의 부분이 활성화될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 활성화된 부분(들)(515')이 개별적으로 제어가능한 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 제1 영역(예를 들어, 511')은 활성/비활성 광 밸브 부분들을 가질 수 있고, 제2 영역(예를 들어, 512)은 활성/비활성 광 밸브 부분들을 가질 수 있다. 마지막으로, 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예는 오직 예시적이며 첨부된 청구항들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 상기 LGP 표면과 접촉하는 상기 광 밸브 층의 하나 이상의 부분들을 변경시키기 위한 임의의 적합한 배치가 사용될 수 있으며, 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 1 내지 도 5 중 임의의 하나를 참조하면, 상기 LGP(105)(205, 305, 405, 505)의 상기 광 방출 표면(102)(202, 302, 402, 502) 또는 후면 패널을 향하는 표면(103)(203, 303, 403, 503)은 복수의 광 추출 피쳐들로 패터닝될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "패터닝된"은 상기 복수의 광 추출 피쳐들이 상기 광 가이드 플레이트의 표면 상 또는 그 내에 예를 들어 무작위적 또는 정렬된, 반복적 또는 비반복적, 균일한 또는 비균일한 임의의 주어진 패턴 또는 디자인으로 존재하는 것을 나타내도록 의도된다. 다른 실시예들에서, 상기 광 추출 피쳐들은 상기 표면에 인접한 상기 LGP의 매트릭스 내에, 예를 들어 상기 표면 아래에 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 추출 피쳐들은 상기 표면에 걸쳐 분포될 수 있거나 (예를 들어, 친 또는 상승된 표면을 형성하는 텍스쳐 피쳐들로서) 상기 LGP 또는 그 부분들 내에 및 그에 걸쳐 분포될 수 있다 (예를 들어, 레이저 데미징된 피쳐들로서). 이러한 광 추출 피쳐들을 생성하기 위한 적합한 방법들은 프린팅, 예컨대 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 마이크로프린팅 등, 텍스쳐링, 기계적 러프닝, 식각, 인젝션 몰딩, 코팅, 레이저 데미징, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 방법들의 비제한적 예들은 예를 들어 표면을 산 식각하는 것, TiO2로의 표면을 코팅하는 것, 및 상기 LGP의 표면 상 또는 상기 매트릭스 내에 레이저를 포커싱함으로써 상기 LGP를 레이저 데미징하는 것을 포함한다. 광 추출 피쳐들은 함께 계류중이며 함께 소유된 국제 특허 출원 제PCT/US2013/063622호 및 PCT/US2014/070771호에 개시된 방법들을 사용하여 생산될 수 있으며, 각각은 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 결합된다.
다양한 실시예들에서, 선택적으로 상기 LGP의 상기 광 방출 또는 후명 패널을 향하는 표면 상에 존재하는 상기 광 추출 피쳐들은 광 산란 사이트들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 광 추출 피쳐들은 상기 LGP의 상기 광 방출 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 광 출력 세기를 생성하기 위해 적합한 밀도로 패터닝될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 광 추출 피쳐들은 상기 LGP의 상기 광 방출 표면에 걸쳐 불균일한 광 추출 세기를 생성하도록 패터닝될 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 LGP 또는 전체 장치에 걸쳐 원하는 광 출력 분포를 생성하기에 적합하게, 예컨대 일단으로부터 타단까지의 그래디언트와 같이, 상기 광원과 인접한 상기 광 추출 피쳐들의 밀도는 상기 광원으로부터 더 멀어진 지점에서의 상기 광 추출 피쳐들의 밀도보다 클 수 있거나, 그 반대일 수 있다.
상기 광 추출 피쳐들은 상기 LGP 표면 내의 상기 피쳐들의 깊이에 따라 광의 표면 산란 및/또는 부피 산란을 생성할 수 있다. 상기 광 추출 피쳐들의 크기들은 또한 상기 LGP의 광 산란 성질들에 영향을 줄 수 있다. 이론에 구속되려는 의도 없이, 작은 피쳐들은 전방뿐만아니라 후방으로 광을 산란시킬 수 있는 반면, 더 큰 피쳐들은 주로 전방으로 광을 산란시키는 경향이 있다고 믿어진다. 따라서, 예를 들어, 다양한 실시예들에 따르면, 상기 광 추출 피쳐들은 약 100nm 미만, 예컨대 70nm 미만, 또는 약 50nm 미만의 상관 길이(correlation length)를 가질 수 있다. 또한, 더 큰 추출 피쳐들은, 일부 실시예들에서 전방 광 산란을, 그러나 작은 각도 분산으로, 제공할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예들에서, 상기 광 추출 피쳐들은 약 20nm 내지 약 500nm, 예컨대 약 50nm 내지 약 100nm, 약 150nm 내지 약 200nm, 또는 약 250 내지 약 350nm 상관 길이 범위일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들, 및 범위들의 조합들을 포함하여 계층적 피쳐들을 형성한다. 상기 광 추출 피쳐들의 광학적 특징들은 예를 들어 추출 피쳐들을 생성할 때 사용되는 가공 파라미터들에 의해 제어될 수 있다.
특정 실시예들에서, 상기 LGP의 상기 광 방출 또는 후면 패널을 향하는 표면은 예를 들어 식각, 데미징, 코팅, 및/또는 러프닝에 의해 생성된 텍스쳐를 가질 수 있어, 상기 표면은 약 10nm 내지 약 150nm, 예컨대 약 100nm 미만, 약 80nm 미만, 약 60nm 미만, 약 50nm 미만, 또는 약 25nm 미만이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는, 평균 거칠기 Ra를 가진다. 예를 들어, 상기 LGP의 하나 이상의 표면들은 약 50nm ,또는 다른 실시예들에서, 약 100nm, 또는 약 20nm의 표면 거칠기 Ra를 가질 수 있다.
도 1 내지 도 5 중 임의의 하나를 다시 참조하면, 광 방출 표면(102)(202, 302, 402, 502) 또는 후면 패널을 향하는 표면(103)(203, 303, 403, 503)은 특정 실시예들에서, 평면이거나 실질적으로 평면, 예를 들어 실질적으로 평평 및/또는 평탄할 수 있다. 상기 표면들은 다양한 실시예들에서, 평행하거나 실질적으로 평행할 수 있다. 상기 LGP(105)(205, 305, 405, 505)는 네개의 엣지들을 포함할 수 있거나 네개보다 많은 엣지들을 포함할 수 있다 (예를 들어, 다각형). 다른 실시예들에서, 상기 LGP는 4개 미만의 엣지들을 포함할 수 있다 (예를 들어, 삼각형, 원형, 또는 타원형). 비제한적 예로서, 상기 LGP는 네 개의 엣지들을 가지는 직사각형, 정사각형, 또는 장사방형 시트를 포함할 수 있으나, 다른 형상들 및 구성들이 하나 이상의 곡선으로 이루어진 부분들 또는 엣지들을 포함하는 것들을 포함하여 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다.
상기 LGP는 디스플레이 장치들에의 사용을 위한 임의의 당업계에 공지된 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 LGP는 플라스틱들, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 마이크로-구조화된(MS) 물질들, 또는 유리들을 포함할 수 있다. 예시적인 유리들은 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 알칼리-알루미노보로실리케이트, 소다 라임, 및 다른 적합한 유리들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 유리 광 가이드로서 사용에 적합한 상업적으로 입수가능한 유리들의 비제한적 예들은, 예를 들어 코닝사로부터의 EAGLE XG®, Lotus™, Willow®, Iris™, 및 Gorilla® 유리들을 포함한다. 또다른 추가적인 실시예들에서, 상기 LGP는 유리 및 플라스틱을 둘 다 포함하는 복합 LGP를 포함할 수 있으며, 따라서, 오직 유리 LGPs를 참조하여 본 명세서에 기술된 임의의 구체적인 실시예들이 첨부된 청구항들의 범위를 제한하지 않아야 한다.
일부 비제한적 유리 조성들은 약 50몰% 내지 약 90몰% 사이 SiO2, 0몰% 내지 약 20몰% 사이 Al2O3, 0몰% 내지 약 20몰% 사이 B2O3, 및 0몰% 내지 약 25몰% 사이 RxO를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2, 또는 R은 Zn, Mg, Ca, Sr, 또는 Ba 중 임의의 하나 이상이고 x는 1이며, 상기 유리는 2dB/500mm 이하의 흡수를 생성한다. 일부 실시예들에서, 상기 유리는 Co, Ni, 및 Cr 각각을 1ppm 미만을 포함한다. 일부 실시예들에서, Fe의 농도는 < 약 50ppm, < 약 20ppm, 또는 < 약 10ppm이다. 다른 실시예들에서, Fe+30Cr+35Ni < 약 60ppm, Fe+30Cr+35Ni < 약 40ppm, Fe+30Cr+35Ni < 약 20ppm, 또는 Fe+30Cr+35Ni < 약 10ppm 이다. 다른 실시예들에서, 조성은 약 60몰% 내지 약 80몰% 사이 SiO2, 0.1몰% 내지 약 15몰% 사이 Al2O3, 0몰% 내지 약 12몰% 사이 B2O3, 0.1몰% 내지 약 15몰% 사이 R2O, 및 약 0.1몰% 내지 약 15몰% RO를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2, 또는 R은 Zn, Mg, Ca, Sr, 또는 Ba 중 임의의 하나 이상이고 x는 1이며, 상기 유리는 2dB/500mm 이하의 흡수를 생성한다. 일부 실시예들에서, 상기 유리는 0.006 미만, 0.005 미만, 0.004 미만, 또는 0.003 미만의 컬러 시프트를 생성한다.
다른 실시예들에서, 상기 유리 조성은 약 65.79몰% 내지 약 78.17몰% 사이 SiO2, 약 2.94몰% 내지 약 12.12 몰% 사이 Al2O3, 약 0몰% 내지 약 11.16몰% 사이 B2O3, 약 0몰% 내지 약 2.06몰% 사이 Li2O, 약 3.52몰% 내지 약 13.25몰% 사이 Na2O, 약 0몰% 내지 약 4.83몰% 사이 K2O, 약 0몰% 내지 약 3.01몰% 사이 ZnO, 약 0몰% 내지 약 8.72몰% 사이 MgO, 약 0몰% 내지 약 4.24몰% 사이 CaO, 약 0몰% 내지 약 6.17몰% 사이 SrO, 약 0 몰% 내지 약 4.3몰% 사이 BaO, 및 약 0.07몰% 내지 약 0.11몰% 사이 SnO2를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리는 < 0.015 컬러 시프트를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리는 < 0.008, 0.005 미만, 또는 0.003 미만의 컬러 시프트를 생성할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 유리 조성은 0.95 내지 3.23 사이의 RxO/Al2O3 비를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2이다. 추가적인 실시예들에서, 유리 조성은 1.18 내지 5.68 사이의 RxO/Al2O3 비를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2이거나, R은 Zn, Mg, Ca, Sr 또는 Ba 중 임의의 하나 이상이고 x는 1이다. 또다른 추가적인 실시예들에서, 유리 조성은 -4.25 내지 4.0 사이의 RxO-Al2O3-MgO를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2이다. 또다른 추가적인 실시예들에서, 유리 조성은 약 66몰% 내지 약 78몰% 사이 SiO2, 약 4몰% 내지 약 11몰% 사이 Al2O3, 약 4몰% 내지 약 11몰% 사이 B2O3, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 Li2O, 약 4몰% 내지 약 12몰% 사이 Na2O, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 K2O, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 ZnO, 약 0몰% 내지 약 5몰% 사이 MgO, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 CaO, 약 0몰% 내지 약 5몰% 사이 SrO, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 BaO, 및 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 SnO2를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서 유리 조성은 약 72몰% 내지 약 80몰% 사이 SiO2, 약 3몰% 내지 약 7몰% 사이 Al2O3, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 B2O3, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 Li2O, 약 6몰% 내지 약 15몰% 사이 Na2O, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 K2O, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 ZnO, 약 2몰% 내지 약 10몰% 사이 MgO, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 CaO, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 SrO, 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 BaO, 및 약 0몰% 내지 약 2몰% 사이 SnO2를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 유리 조성은 약 60몰% 내지 약 80몰% 사이 SiO2, 약 0몰% 내지 약 15몰% 사이 Al2O3, 약 0몰% 내지 약 15몰% 사이 B2O3, 및 약 2몰% 내지 약 50몰% 사이 RxO를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2, 또는 R은 Zn, Mg, Ca, Sr, 또는 Ba 중 임의의 하나 이상이고 x는 1이며, Fe+30Cr+35Ni < 약 60ppm 이다.
상기 LGP는 예를 들어 이온 교환에 의해 화학적으로 강화된 유리를 포함할 수 있다. 상기 이온 교환 공정 동안, 유리 시트 표면 또는 근처의 유리 시트 내의 이온들은, 예를 들어 염 배쓰로부터의, 더 큰 금속 이온들로 교환될 수 있다. 더 큰 이온들의 상기 유리 내로의 혼입은 표면 영역 근처에 압축 응력을 형성함으로써 상기 시트를 강화할 수 있다. 대응하는 인장 응력이 상기 압축 응력과 균형을 맞추기 위해 상기 유리 시트의 중심 영역 내에 유도될 수 있다.
이온 교환은 예를 들어 상기 유리를 용융 염 배쓰 내에 소정의 시간 동안 침지시킴으로써 수행될 수 있다. 예시적인 염 배쓰들은 KNO3, LiNO3, NaNO3, RbNO3, 및 이들의 조합들을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 상기 용융 염 배쓰의 온도 및 처리 시간은 변화할 수 있다. 원하는 용도에 따라 시간 및 온도를 결정하는 것은 당업계의 통상의 기술자의 능력 내이다. 비제한적 예로서, 상기 용융 염 배쓰의 상기 온도는 약 400℃ 내지 약 800℃, 예컨대 약 400℃ 내지 약 500℃ 범위일 수 있으며, 상기 소정의 시간은 약 4 내지 약 24시간, 예컨대 약 4시간 내지 약 10시간 범위일 수 있으나, 다른 온도 및 시간 조합들이 구상된다. 비제한적 예로서, 표면 압축 응력을 부여하는 K이 풍부한 층을 얻기 위하여 상기 유리는 예를 들어 약 450℃에서 KNO3 배쓰에 약 6시간 동안 담그어질 수 있다.
상기 LGP 및/또는 상기 광 가이드 어셈블리 전체는, 특정 실시예들에서, 투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "투명한"은 LGP(또는 어셈블리)가 스펙트럼의 가시 영역(400-700nm)에서 약 80% 초과의 투과율을 가지는 것을 나타내도록 의도된다. 예를 들어, 예시적인 투명한 LGP는 상기 가시 광 범위에서 약 85% 초과의 투과율, 예컨대 약 90% 초과, 약 95% 초과, 또는 약 97% 초과이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 투과율을 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 예시적인 LGP(또는 어셈블리)는 자외선(UV) 영역(100-400nm)에서 약 50% 초과의 투과율, 예컨대 약 55% 초과, ? 60% 초과, 약 65% 초과, 약 70% 초과, 약 75% 초과, 약 80% 초과, 약 85% 초과, 약 90% 초과, 약 95% 초과, 또는 약 99% 초과이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 투과율을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 예시적인 투명한 LGP는 Co, Ni 및 Cr 각각을 1ppm 미만으로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, Fe의 농도는 < 약 50ppm, < 약 20ppm, 또는 < 약 10ppm 이다. 다른 실시예들에서, Fe+30Cr+35Ni < 약 60ppm, Fe+30Cr+35Ni < 약 40ppm, Fe+30Cr+35Ni < 약 20ppm, 또는 Fe+30Cr+35Ni < 약 10ppm 이다. 추가적인 실시예들에 따르면, 예시적인 투명한 LGP는 컬러 시프트 < 0.015 또는 일부 실시예들에서 컬러 시프트 < 0.008을 포함할 수 있다. 상기 LGP의 광학적 광 산란 특징들은 또한 상기 LGP 물질의 굴절률에 의해 영향을 받을 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 LGP는 약 1.3 내지 약 1.8 범위, 예컨대 약 1.35 내지 약 1.7, 약 1.4 내지 약 1.65, 약 1.45 내지 약 1.6, 또는 약 1.5 내지 약 1.55이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 굴절률을 가질 수 있다.
상기 LGP는 원하는 광 분포를 생성하기에 적합하게 임의의 원하는 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 LGP는 상기 광 방출 표면과 상기 후면 패널을 향하는 표면 사이에 연장되는 약 3mm 이하, 예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 2.5mm 범위, 약 0.3mm 내지 약 2mm, 약 0.5mm 내지 약 1.5mm, 또는 약 0.7mm 내지 약 1mm이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 LGP는 임의의 원하는 치수들, 예컨대 1mm×1mm, 5mm×5mm, 10mm×10mm, 50mm×50mm, 100mm×100mm, 200mm×200mm, 300mm×300mm, 400mm×400mm, 500mm×500mm, 600mm×600mm, 700mm×700mm, 800mm×800mm, 900mm×900mm, 1m×1m, 2m×2m, 3m×3m, 4m×4m, 5m×5m, 6m×6m, 7m×7m, 8m×8m, 9m×9m, 10m×10m 등을 가지는 정사각형 형상을 가질 수 있다. 물론, 상기 LGP는 또한 임의의 다른 형상(예를 들어, 직사각형, 장사방형, 삼각형, 원형 등)을 가질 수 있으며, 상기 치수들은 이들 형상들의 하나 이상의 치수들(예를 들어, 폭, 길이, 높이, 직경 등)에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 LGP는 약 1mm 내지 약 1m 범위, 예컨대 약 5mm 내지 약 500mm, 약 10mm 내지 약 300mm, 약 25mm 내지 약 200mm, 또는 약 50mm 내지 약 100mm이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 적어도 하나의 치수(예를 들어, 길이 및/또는 폭 등)를 가질 수 있다.
본 명세서에 또한 개시되는 것은 도 1 내지 도 5에 도시된 일체형 구조들에 반하여 2차원 LGP 어레이를 형성하도록 배열된 복수의 타일들을 포함하는 LGPs 이다. 이러한 어레이를 사용하는 BLU는 일부 실시예들에서, 일체형 LGP를 사용하는 BLU에 비하여 어레이 내의 복수의 타일들을 개별적으로 어드레스할 수 있는 능력으로 인하여 향상된 국부적 디밍 및/또는 콘트라스트를 제공할 수 있다. 예를 들어, 위에 논의된 바와 같이, 각각의 타일은 상기 LGP의 제1 또는 제2(또는 제3, 제4, 제5, 또는 그 이상) 영역에 대응할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 임의의 메커니즘들을 사용하여 켜짐 또는 꺼짐 상태로 스위칭될 수 있다. 또한, 각각의 타일은 인접한 타일(들) 상의 광 밸브 층(들)에 영향을 미치지 않으면서 켜짐 및 꺼짐으로 스위칭될 수 있는 개별의 광 밸브 층이 제공될 수 있으며 및/또는 상이한 광 밸브 층들은 상이한 타일들에 적용될 수 있다. 추가적으로, 복수의 타일들을 함께 배열하여 LGP를 생성할 수 있는 능력은 예를 들어, 소형 조명 용도들(예를 들어, 1-10mm), 모바일 및 휴대용 용도들(예를 들어, 10mm-20cm), 디스플레이 용도들(예를 들어, 10cm-200cm), 및 광고판들(예를 들어, 1m-10m)과 같은 상이한 크기 사양의 복수의 용도들을 위한 조명 장치들을 준비하는데 더 큰 유연성을 제공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 타일 어레이를 포함하는 LGP는 약 50mm 내지 약 10m 범위의 적어도 하나의 치수(예를 들어, 길이, 폭, 높이, 직경 등)을 가질 수 있다.
본 개시의 다양한 양상들에 따르면, BLUs는 청색광, 예컨대 UV 광(대략 100-400nm), 또는 근UV 광(대략 300-400nm)을 방출할 수 있는 적어도 하나의 광원에 결합된 개시된 LGPs 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 광원은 발광 다이오드(LED)일 수 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면 광원(들)의 펄스 폭은 디스플레이 내에 변화하는 밝기의 영역들을 제공하기 위해 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원, 예컨대 LED의 상기 펄스 폭은 약 1ms 내지 약 10s 범위, 예컨대 약 2ms 내지 약 5s, 약 3ms 내지 약 2s, 약 4ms 내지 약 1s, 약 5ms 내지 약 0.8s, 약 6ms 내지 약 0.6s, 약 7ms 내지 약 0.5s, 약 8ms 내지 약 0.3s, 약 9ms 내지 약 0.2s, 약 10ms 내지 약 0.1s, 약 15ms 내지 약 50ms, 또는 약 20ms 내지 약 30ms이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 둘 이상의 광원들이 상기 LGP의 하나 이상의 엣지들에 결합될 수 있으며, 아래 보다 상세히 논의된 바와 같이 상이한 펄스 폭들로 조절될 수 있다. 상기 광원 펄스 폭(들)의 조절은 임의의 본 명세서에 개시된 상기 광 밸브 메커니즘들과 조합으로 사용되어 다양한 밝은/어두운 디스플레이 영역들을 제공할 수 있다.
본 명세서에 개시된 BLUs는 LCDs를 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 디스플레이 장치들에 사용될 수 있다. 예시적인 LCD의 광학적 구성 부품들은 예를 들어 반사기, 확산기, 하나 이상의 프리즘 필름들, 하나 이상의 선형 또는 반사 편광기들, 박막 트랜지스터(TFT) 에러이, 액정 층, 및 하나 이상의 컬러 필터들을 더 포함할 수 있다.
방법들
본 명세서에 또한 개시되는 것은 이미지를 디스플레이하는 방법들이며, 상기 방법들은 본 명세서에 개시된 광 가이드 어셈블리 내로 광을 도입하는 단계 및 상기 광 가이드 어셈블리의 제1 영역을 활성 상태와 비활성 상태 사이에서 스위칭하는 단계를 포함한다. 본 명세서에 개시된 방법들에 사용된 상기 LGP 및 광 밸브 층 구성 부품들은 BLUs와 관련하여 상기 기술된 것들과 동일할 수 있다. 유사하게, 상기 광 밸브 층의 부분들을 활성 상태로부터 비활성 상태로 스위칭하기 위한 메커니즘들은 동일 할 수, 예를 들어 제어 유닛 또는 전기 시스템을 사용하는 전기 또는 전기기계적 신호들(MEMS)의 인가, 전극들을 사용한 전기장의 인가 등일 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 활성 상태와 비활성 상태 사이의 스위칭 시간들은 사용되는 스위치 메커니즘에 의존하여 변화할 수 있다. 예를 들어, 스위치 시간은 약 1ms 내지 약 10s 범위, 예컨대 액 2ms 내지 약 5s, 약 3ms 내지 약 2s, 약 4ms 내지 약 1s, 약 5ms 내지 약 0.8s, 약 6ms 내지 약 0.6s, 약 7ms 내지 약 0.5s, 약 8ms 내지 약 0.3s, 약 9ms 내지 약 0.2s, 약 10ms 내지 약 0.1s, 약 15ms 내지 약 50ms, 또는 약 20ms 내지 약 30ms일 수 있으며, 그사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.
본 명세서에 더 개시되는 것은 이미지를 디스플레이하는 방법들이며, 상기 방법들은 광 방출 표면 상의 리버스 프리즘 필름을 포함하는 광 가이드 플레이트의 적어도 하나의 엣지에 복수의 광원들을 광학적으로 결합시키는 단계, 및 제2 디스플레이 영역의 제2 광 투과율보다 큰 제1 광 투과율을 가지는 제1 디스플레이 영역을 생성하기 위해 상기 복수의 광원들 중 적어도 두 개의 광원들의 펄스 폭을 조절하는 단계를 포함한다.
도 6a 및 도 6b는 각각 변화하는 펄스 폭들(PW1 및 PW2)로 작동되는 광원들(625)을 도시한다. 이들 도면들은 다른 것들 중 펄스 폭의 변화가 상기 광원에 의해 밝혀지는 상기 LGP의 특정한 영역을 변화시키지 않는다는 것을 입증한다. 오히려, 더 짧은 펄스 폭(PW1)에 비하여 더 큰 펄스 폭(PW2)은 광원(625)에 의해 비추어지는 상기 영역(655)의 더 밝은 밝힘을 야기할 수 있다 (도 6b를 도 6a와 비교). 또한, 상기 LGP 내의 광 누설 및 반사는 특정한 광원(625)과 정렬된 상기 LGP의 "행들" 또는 "열들"이 아닌 영역들의 밝힘을 야기할 수 있으므로, 도 6a 및 도 6b는 상기 LGP 내의 광 분포의 단순화된 표현들이다. 따라서, 오직 상기 광원(들)의 펄스 폭을 조절함으로써 BLU의 특정한 영역들을 비추기 가능하지 않을 수 있다.
도 7은 광 방출 표면(702) 상에 배치된 리버스 프리즘 필름(750)을 가지는 예시적인 LGP(705)를 도시한다. 상기 광 플레이트의 엣지(701)에 도입된 광(L)은 반사된 광(RL)으로 상기 LGP 내에서 반사될 수 있다. 예를 들어, 상기 임계각(θC) 미만의 입사각으로 상기 LGP-공기 경계에 부딪치는 광(L)(예를 들어, B 및 C 지점들에서)은 표면에 반사되어 상기 LGP를 통해 전파될 것이다. 광(L)은 또한 LGP-프리즘 경계에(예를 들어, A, D 지점들에서) 부딪칠 수 있으며, 입사각에 관계없이, 투과된 광(TL)으로 상기 프리즘(750)을 통해 투과될 수 있다. 이와 같이, 상기 리버스 프리즘 필름은 비교적 높은 광 투과율을 가지는 밝은 영역(들)(652) 및 비교적 낮은 광 투과율을 가지는 어두운 영역(들)(651)을 제공할 수 있다.
리버스 프리즘 필름과 2차원 어레이 내의 광원들의 펄스 폭 조절의 조합은 따라서 도 8에 도시된 바와 같이 BLU의 특정한 영역들을 더 밝게 비추는 것을 가능하기할 수 있다. 예를 들어, 광원(825a)은 폴스 폭(PWa)을 가질 수 있고, 광원(825b)은 펄스 폭(PWb)를 가질 수 있고, 광원(825c)은 펄스 폭(PWc)을 가질 수 있고, 광원(825d)은 펄스 폭(PWd)을 가질 수 있다. 이들 펄스 폭들은 서로 상이하거나 상이하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, PWa > PWc > PWd > PWb 이다. 어레이 내의 상이한 광원들의 펄스 폭들을 변화시킴으로써, 변화하는 밝기의 영역(들)(W, X, Y, 및Z)이 생성될 수 있다. 또한, 리버스 프리즘 필름(미도시)은 상기 LGP의 발광 표면에 적용될 수 있으며, 원하지 않는 영역들, 예를 들어, 어둡거나 비교적 어둑하게 남겨지는 영역들의 광 투과율을 제한하도록 설계될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 광원들(625)의 어레이는 LGP의 단일한 엣지에 광학적으로 결합될 수 있다. 이러한 비제한적 구성에서, 상기 복수의 광원들 내의 제1 광원은 상기 복수의 광원들 내의 제2 광원의 그것과 상이한 펄스 폭을 가지도록 조절될 수 있다 (예를 들어, 도 8의 광원들(825a, 825b) 또는 광원들(825c, 825d 참조). 다른 실시예들에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 복수의 광원들은 상기 LGP의 한 엣지에 결합될 수 있고, 제2 복수의 광원들은 상기 LGP의 인접한 엣지에 결합될 수 있다. 이러한 비제한적 구성에서, 상기 제1 복수의 광원들 내의 제1 광원은 상기 제2 복수의 광원들 내의 제2 광원과 상이한 제1 펄스 폭을 가질 수 있다 (예를 들어, 광원들(825a, 825c) 또는 광원들(825b, 825d) 참조). 상기 광원(들)을 위한 예시적인 펄스 폭들은 약 1ms 내지 약 10s 범위, 예컨대 약 2ms 내지 약 5s, 약3 ms 내지 약 2s, 약 4ms 내지 약 1s, 약 5ms 내지 약 0.8s, 약 6ms 내지 약 0.6s, 약 7ms 내지 약 0.5s, 약 8ms 내지 약 0.3s, 약 9ms 내지 약 0.2s, 약 10ms 내지 약 0.1s, 약 15ms 내지 약 50ms, 또는 약 20 ms 내지 약 30 ms일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하나, 다른 펄스 폭들이 가능하며 원하는 광 출력을 달성하기에 적합할 수 있다.
물론, 도 8의 도시된 실시예는 오직 예시적이며 첨부된 청구항들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 디스플레이의 특정한 영역들의 밝기를 조절하기 위한 임의의 적합한 배치가 사용될 수 있으며, 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 또한, 도 8은 네개의 상이한 펄스 폭들을 가지는 네개의 특정한 광원들을 도시하나, 조절된 광원들은 상기 LGP를 따른 임의의 위치에 있을 수 있으며, 임의의 수의 광원들이 원하는 광 출력을 생산하기 적합하게 조절될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이와 같이, 밝은/어두운 특정한 영역들을 가지는 도 8에 도시된 디스플레이 패턴은 오직 예시적이며 상이한 광원들을 조절하며 및/또는 상이한 펄스 폭들을 제공함으로써 변화될 수 있다.
다양한 개시된 실시예들이 그 특정한 실시예와 관련하여 기술된 특정한 특징들, 구성들 또는 단계들을 수반할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 또한 특정한 특징, 구성, 또는 단계는, 비록 하나의 특정한 실시예와 관련하여 기술되었으나, 다양한 비예시된 조합들 또는 치환들에서 대안적인 실시예들과 상호교환되거나 결합될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
또한 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "the", "a" 또는 "an"은 "적어도 하나"를 의미하며, 달리 명시적으로 나타나지 않는한 "오직 하나"로 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, "광원"에 대한 참조는 문맥이 명백히 달리 나타내지 않는한 둘 이상의 이러한 광원들을 가지는 예들을 포함한다. 마찬가지로, "복수의" 또는 "어레이"는 "하나 초과"를 나타내도록 의도된다. 이와 같이, "복수의 광원들"은 둘 이상의 이러한 광원들, 예컨대 셋 이상의 이러한 광원들 등을 포함하며, "광 가이드 플레이트들의 어레이"는 둘 이상의 이러한 LGPs, 예컨대 셋 이상의 이러한 LGPs 등을 포함한다.
범위들은 본 명세서에서 "약" 하나의 특정 값 내지 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되었을 때, 예들은 상기 하나의 특정 값 내지 및/또는 상기 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용으로써, 값들이 근사치로 표현된 경우, 특정한 값은 다른 양상을 형성한다는 것이 이해될 것이다. 또한 범위들의 각각의 끝점들은 다른 끝점과 관련하여 및 다른 끝점과 무관하게 중요하다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이 용어들 "실질적인", "실질적으로", 및 그들의 변형들은 기술된 특징이 값 또는 설명과 동일하거나 대략 동일하다는 것을 나타내도록 의도된다. 예를 들어, "실질적으로 평면인" 표면은 평면이거나 대략 평면인 표면을 나타내도록 의도된다. 또한, 상기 정의된 바와 같이, "실질적으로 유사한"은 두 값들이 동일하거나 대략 동일한 것은 나타내도록 의도된다. 일부 실시예들에서, "실질적으로 유사한"은 서로의 약 5% 내, 예컨대 서로의 약 3% 내, 서로의 약 2% 내, 또는 서로의 약 1% 내의 값들을 나타낼 수 있다.
달리 명시적으로 언급되지 않는한, 본 명세서에 제시된 어떠한 방법도 그 단계들이 특정한 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계들이 따르는 순서를 실제로 언급하지 않거나 단계들이 특정한 순서로 제한되어야 한다는 것이 청구항들 또는 설명들에 달리 구체적으로 언급되지 않는 경우, 어떠한 특정한 순서도 추론되는 것으로 의도되지 않는다.
특정한 실시예들의 다양한 특징들, 구성들, 또는 단계들이 연결구 "포함하는"을 사용하여 개시될 수 있으나, 연결구 "구성된" 또는 "필수적으로 구성된"을 사용하여 기술될 수 있는 것들을 포함하는 대안적인 실시예들이 암시된다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, A+B+C를 포함하는 장치에 대한 암시된 대안적인 실시예들은 장치가 A+B+C로 구성된 실시예들 및 장치가 A+B+C로 필수적으로 구성된 실시예들을 포함한다.
본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 개시에 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 당업계의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시의 사상 및 주제를 포함하는 개시된 실시예들의 수정들, 조합들, 서브-조합들, 및 변경들이 당업계의 통상의 기술자에게 일어날 수 있으므로, 개시는 첨부된 청구항들의 범위 및 그들의 균들물들 범위 내의 모든 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (31)

  1. 광 가이드 플레이트, 및 적어도 하나의 광 밸브 층을 포함하는 광 가이드 어셈블리; 및
    상기 광 가이드 플레이트에 광학적으로 결합되고 상기 광 가이드 플레이트 내로 광을 주입하도록 구성된 적어도 하나의 광원을 포함하고,
    상기 광 가이드 어셈블리는 제1 영역 및 제2 영역을 더 포함하고,
    상기 제1 영역은, 상기 제1 영역의 광 방출 표면이 상기 제1 영역의 대응하는 후면 패널을 향하는 표면 상에 입사되는 주입된 광의 적어도 약 90%를 투과시키는, 활성 상태와, 상기 제1 영역의 상기 광 방출 표면이 상기 제1 영역의 상기 대응하는 후면 패널을 향하는 표면 상에 입사되는 주입된 광의 약 10% 미만을 투과시키는, 비활성 상태 사이를 스위칭가능한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 광 가이드 플레이트, 및 적어도 하나의 광 밸브 층을 포함하는 광 가이드 어셈블리; 및
    상기 광 가이드 플레이트에 광학적으로 결합되고 상기 광 가이드 플레이트 내로 광을 주입하도록 구성된 적어도 하나의 광원을 포함하고,
    상기 광 가이드 어셈블리는 제1 영역 및 제2 영역을 더 포함하고,
    상기 제1 영역은, 광 방출 표면 상에 입사된 주입된 광의 적어도 약 90%가 상기 제1 영역에 의해 투과되는, 활성 상태와, 상기 광 방출 표면 상에 입사되는 주입된 광의 약 10% 미만이 상기 제1 영역에 의해 투과되는, 비활성 상태 사이를 스위칭가능한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광원은 상기 광 가이드 플레이트의 하나 이상의 엣지들에 광학적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 영역은 활성 상태와 비활성 상태 사이를 스위칭하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광 가이드 어셈블리는 복수의 제1 영역들 및 선택적으로 복수의 제2 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광 가이드 어셈블리는 2차원 어레이로 배열된 복수의 타일들을 포함하고, 하나 이상의 타일들은 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역에 대응하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 영역은 약 1mm 내지 약 500m 범위의 적어도 하나의 치수를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광 밸브 층은 상기 광 가이드 플레이트의 (a) 상기 광 방출 표면 또는 (b) 후면 패널을 향하는 표면과 접촉하거나 인접한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    약 15 마이크로초 내지 약 10초 범위의 시간 내에 상기 제1 영역을 상기 활성 상태와 상기 비활성 상태 사이에서 스위칭하도록 구성된 스위치 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스위치 메커니즘은 상기 광 밸브 층의 적어도 일부와 상기 광 가이드 플레이트의 적어도 일부 사이의 물리적 접촉을 유도하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 청구항 10에 있어서,
    활성 상태에서, 상기 제1 영역은 상기 광 밸브 층의 제1 부분과 물리적으로 접촉하는 상기 광 가이드 플레이트의 제1 부분을 포함하고,
    비활성 상태에서, 상기 광 가이드 플레이트의 상기 제1 부분은 상기 광 밸브 층의 상기 제1 부분과 물리적으로 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 광 밸브 층은 확산 또는 광 산란 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광 밸브 층은 기계적 구성 부품들을 더 포함하고, 상기 스위치 메커니즘은 전기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 광 밸브 층은 양으로 하전된 광 산란 입자들 또는 음으로 하전된 광 산란 입자들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 스위치 메커니즘은 전기장을 발생시키도록 구성된 둘 이상의 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 스위치 메커니즘은 상기 광 밸브 층의 적어도 일부의 필터 편광을 변화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 스위치 메커니즘은 전기 시스템 또는 전기장을 발생시키도록 구성된 둘 이상의 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 광원은 상기 광 가이드 플레이트 내로 편광된 광을 도입하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  19. 청구항 18에 있어서,
    활성 상태에서, 상기 제1 영역은 상기 편광된 광의 편광과 실질적으로 동일한 필터 편광을 가지는 상기 광 밸브 층의 제1 부분을 포함하고,
    비활성 상태에서, 상기 광 밸브 층의 상기 제1 부분은 상기 편광된 광의 상기 편광과 상이한 필터 편광을 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  20. 청구항 9에 있어서,
    상기 스위치 메커니즘은 상기 광 밸브 층의 적어도 일부의 굴절률을 변화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  21. 청구항 9에 있어서,
    상기 스위치 메커니즘은 상기 광 밸브 층의 적어도 일부의 거칠기 또는 공극률(porosity)을 변화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  22. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광 가이드 플레이트의 적어도 하나의 엣지에 광학적으로 결합된 복수의 광원들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  23. 청구항 22에 있어서,
    제1 광원은 상기 복수의 광원들 내의 제2 광원의 펄스 폭과 상이한 펄스 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  24. 청구항 22 또는 청구항 23에 있어서,
    제1 복수의 광원들은 제1 엣지에 광학적으로 결합되고, 제2 복수의 광원들은 인접한 제2 엣지에 광학적으로 결합된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 제1 복수의 광원들 내의 제1 광원은 상기 제2 복수의 광원들 내의 제2 광원의 펄스 폭과 상이한 펄스 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  26. 청구항 1 또는 청구항 2의 상기 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치.
  27. 청구항 1 또는 청구항 2의 백라이트 유닛 내로 광을 도입하는 단계; 및
    상기 광 가이드 어셈블리의 상기 제1 영역을 활성 상태와 비활성 상태 사이에서 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지를 디스플레이하는 방법.
  28. 광 방출 표면 상의 리버스 프리즘 필름을 포함하는 광 가이드 플레이트의 적어도 하나의 엣지에 복수의 광원들을 광학적으로 결합하는 단계; 및
    제2 영역의 제2 광 투과율보다 큰 제1 광 투과율을 가지는 제1 영역을 생성하기 위해 상기 복수의 광원들 내의 적어도 두 광원들의 펄스 폭을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지를 디스플레이하는 방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    제1 광원은 상기 복수의 광원들 내의 제2 광원의 펄스 폭과 상이한 펄스 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 이미지를 디스플레이하는 방법.
  30. 청구항 28 또는 청구항 29에 있어서,
    제1 복수의 광원들은 제1 엣지에 광학적으로 결합되고, 제2 복수의 광원들은 인접한 제2 엣지에 광학적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 이미지를 디스플레이하는 방법.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 제1 복수의 광원들 내의 제1 광원은 상기 제2 복수의 광원들 내의 제2 광원의 펄스 폭과 상이한 펄스 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 이미지를 디스플레이하는 방법.
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