KR20190053251A - 엣지 조사 도광판들 및 이를 포함하는 장치들 - Google Patents

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KR20190053251A
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쉔핑 리
스티븐 에스 로젠블럼
제임스 앤드류 웨스트
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

본 명세서에 개시된 것은 도광판(110) 및 상기 도광판의 광 입사 엣지에 근접한 광 흡수 영역 또는 광학적 결합 층(135)에 의해 상기 도광판의 주표면(120)의 적어도 일부에 결합된 확산 광 반사 층(130) 중 적어도 하나를 포함하는 광 가이드 어셈블리들(100)이다. 이러한 도광판들을 포함하는 디스플레이 및 조명 장치들이 더 개시된다.

Description

엣지 조사 도광판들 및 이를 포함하는 장치들
본 개시는 개괄적으로 엣지 조사 도광판들 및 이러한 도광판들을 포함하는 디스플레이 또는 조명 장치들, 및 보다 구체적으로 광학적 결합 층, 확산 광 반사 층, 및 선택적인 광 흡수 영역을 포함하는 유리 도광판들에 관한 것이다.
본 출원은 2016년 9월 21일 출원된 미국 가출원 제62/397441호의 35 U.S.C.§119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 보정되며 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 결합된다.
액정 디스플레이들(LCDs)은 보통 다양한 전자 장치들, 예컨대 휴대폰들, 노트북들, 전자 테블릿들, 텔레비젼들, 및 컴퓨터 모니터들에 사용된다. 그러나, LCD들은 밝기, 콘트라스크 비, 효율, 및 시야각의 측면에서 다른 디스플레이 장치들에 비하여 제한적일 수 있다. 예를 들어, 다른 디스플레이 기술들과 경쟁하기 위하여, 통상적인 LCD들에서 전력 요건들 및 장치 크기(예를 들어, 두께)를 밸런싱하는 한편, 더 높은 콘트라스트 비, 색 재현율(color gamut), 및 밝기에 대한 지속적인 요구가 있다.
LCD들은 원하는 이미지를 생성하도록 이후 변환, 필터링, 및/또는 편광될 수 있는 광을 생성하기 위한 백라이트 유닛(BLU)을 포함할 수 있다. BLU들은 예를 들어 도광판(LGP)의 엣지에 결합된 광원을 포함하는 엣지 조사형, 또는 예를 들어 상기 LCD 패널 뒤에 배치된 광원들의 2차원 어레이를 포함하는 후면 조사형일 수 있다. 엣지 조사 BLU들은 후면 조사 BLU들에 비하여 감소된 디스플레이 두께의 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 직접 조사 BLU들에서 원하는 광 균일성을 달성하기 위해 및/또는 핫 스팟들을 회피하기 위해, 상기 광원(들)은 상기 LGP로부터 일정 거리에 위치될 수 있으며, 따라서 전체 디스플레이 두께가 엣지 조사 BLU의 그것보다 크게 만든다.
전자 장치들에 대한 현재 소비자 요구들은 더 얇은 디스플레이들 및/또는 디스플레이 영역 둘레의 더 좁은 베젤들을 포함한다. 그러나, LGP들이 이러한 디스플레이들을 수용하도록 점점 더 얇아짐에 따라, 그들은 감소된 강성(rigidity)을 가질 수 있으며, 소비자 요구를 만족시키는 충분히 크면서도 얇은 LGP들을 생산하기 어렵게 만든다. 이는 특히 유리 대응품과 비교하여 더 낮은 기계적 강도 및/또는 스티프니스(stiffness)를 가지는 플라스틱 LGP들의 경우에 해당한다.
일부 경우들에서, 상기 LGP의 강성은 상기 LGP의 주표면에 후면 반사기를 라미네이트 함으로써 향상될 수 있다. 그러나, 이러한 LGP-반사기 라미네이트 어셈블리들은 또한 엣지 조사 LGP들의 경우 몇몇의 단점들, 예컨대 광원이 결합되는 LGP의 엣지 근처의 밝은 밴드의 발생을 나타낼 수 있다. 상기 밝은 밴드 현상에 대한 잠재적인 해결책은 예를 들어, LGP와 광원 사이의 갭을 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 그러나, 광원과 LGP 사이의 갭을 증가시키는 것은 디스플레이 베젤의 크기를 증가시킬 수 있으며 및/또는 광 결합 효율을 감소시킬 수 있다. LGP의 광 입사 엣지를 챔퍼링(chamfering)하는 것은 또한 상기 밝은 밴드 효과를 감소시킬 수 있으나, LGP를 챔퍼링하는 추가적인 단계는 전체 어셈블리의 제조 및/또는 통합 비용들을 증가시킬 수 있고, 챔퍼 길이는 또한 더 두꺼운 베젤을 요구할 수 있다.
따라서, 감소된 두께 및/또는 향상된 강성을 가지는 한편 또한 상기 밝은 밴드 효과를 회피 또는 감소시키는 LGP 어셈블리들을 제공하는 것이 이로울 것이다. 시청 표면에 걸쳐 색 및/또는 밝기의 측면에서 균일한 광 분포를 생성하는 것이 가능한 엣지 조사 BLU들을 제공하는 것이 또한 이로울 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 도광판, 및 도광판을 포함하는 디스플레이 또는 조명을 제공하는 것이다.
본 개시는, 다양한 실시예들에서, 광 방출 주표면, 대향하는 주표면, 및 적어도 하나의 광 입사 엣지를 가지는 도광판, 및 광학적 결합 층에 의해 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 적어도 일부에 결합된 확산 광 반사 층을 포함하는 광 가이드 어셈블리들에 관한 것이며, 상기 광학적 결합 층은 상기 도광판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진다. 또한 본 명세서에 개시되는 것은 광 방출 주표면, 대향하는 주표면, 및 적어도 하나의 광 입사 엣지를 가지는 도광판, 광학적 결합 층에 의해 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 적어도 일부에 결합된 광 반사 층, 및 상기 도광판의 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 근접한 광 흡수 영역을 포함하는 광 가이드 어셈블리들이다. 이러한 광 가이드들을 포함하는 디스플레이, 조명, 및 전자 장치들이 또한 본 명세서에 개시된다.
비제한적 실시예들에서, 상기 확산 광 반사 층은 상기 LGP의 상기 대향하는 주표면의 실질적으로 전체에 결합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 확산 광 반사 층은 상기 LGP의 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 근접한 상기 대향하는 주표면의 일부에 결합될 수 있으며, 반사성(specular) 또는 확산성일 수 있는 제2 광 반사 층이 상기 대향하는 주표면의 나머지에 결합될 수 있다. 확산 광 반사 밴드는 약 2mm 내지 약 15mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 상기 확산 광 반사 층은 약 80도 이상의 3-dB 산란 각도 또는 약 1 이상의 시그마 산란 파라미터 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에 따르면, 상기 확산 광 반사 층은 가시 파장들에서 적어도 약 90%의 반사율을 가질 수 있다.
상기 광 흡수 영역은 상기 도광판의 상기 광 방출 주표면 또는 대향하는 주표면 중 적어도 하나에 결합된 광 흡수 층을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 상기 광 반사 층은 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 제1 영역에 결합될 수 있고, 상기 광 흡수 층은 (ⅰ) 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 근접한 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 제2 영역 또는 (ⅱ) 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 근접한 상기 도광판의 상기 광 방출 주표면의 제3 영역 중 적어도 하나에 결합된다. 상기 광 흡수 영역은 예를 들어 약 2mm 내지 약 15mm 범위의 폭 및/또는 가시 파장들에서 적어도 약 80%의 흡광도를 가질 수 있다.
다양한 실시예들에서, 상기 도광판의 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지는 적어도 하나의 챔퍼를 포함할 수 있다. 상기 광학적 결합 층의 굴절률은 예를 들어, 상기 도광판의 굴절률보다 약 7% 더 작을 수 있다. 특정 비제한적 실시예들에서, 상기 광학적 결합 층은 약 500nm 이상의 길이에 걸쳐 가시 파장들에서 적어도 약 30%의 광 투과율을 가질 수 있다.
본 개시의 추가적인 특징들 및 이점들이 다음의 상세한 설명에서 제시될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업계의 통상의 기술자에게 쉽게 명백하거나 청구항들 및 첨부된 도면들이 뒤따르는 상세한 설명을 포함하는 본 명세서에 기술된 바와 같이 방법들을 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 개괄적인 설명 및 다음의 상세한 설명이 모두 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 포함되었으며, 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시예들을 도시하며, 설명과 함께 본 개시의 원리들 및 동작들을 설명하는 역할을 한다.
다음의 상세한 설명은 다음의 도면들과 함께 읽혀질 때 더 이해될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 예시적인 광 가이드 어셈블리들을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 예시적인 광 가이드 어셈블리들을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 예시적인 광 가이드 어셈블리들을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 반사성 및 확산성 반사기들과 라미네이트된 LGP들에 걸친 광 분포의 그래프적 묘사이다.
도 5는 반사성 및 확산성 반사기들과 라미네이트된 LGP들의 광 입사 엣지로부터의 거리의 함수로서 밝기의 그래프적 묘사이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 반사성 및 확산성 반사기들과 라미네이트된 LGP들에 대한 광원과 LGP 사이의 거리의 함수로서 두 위치들(광 입사 엣지들로부터 10mm 및 500mm 떨어짐) 사이의 밝기 차이의 그래프적 묘사들이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 반사성 및 확산성 반사기들과 라미네이트된 챔퍼링된 LGP들에 대한 광원과 LGP 사이의 거리의 함수로서 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm 떨어짐) 사이의 밝기 차이의 그래프적 묘사이다.
도 8은 변화하는 챔퍼 높이들을 가지는 LGP들에 대한 광원과 LGP 사이의 거리의 함수로서 결합 효율의 그래프적 묘사이다.
도 9는 변화하는 시그마 산란 파라미터들을 가지는 확산 반사기들에 대한 극각(polar angle)의 함수로서 산란된 전력의 그래프적 묘사이다.
도 10은 변화하는 시그마 산란 파라미터들을 가지는 반사기들에 라미네이트된 LGP들에 대한 광원과 LGP 사이의 거리의 함수로서 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm 떨어짐) 사이의 밝기 차이의 그래프적 묘사이다.
도 11은 반사성 반사기 및 확산성 반사기 밴드와 라미네이트된 LGP들에 대한 확산 밴드 폭의 함수로서 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm 떨어짐) 사이의 밝기 차이의 그래프적 묘사이다.
도 12a 및 도 12b는 반사성 반사기와 라미네이트된 LGP들에 대한 흡수 밴드 폭의 함수로서 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm 떨어짐) 사이의 밝기 차이의 그래프적 묘사들이다.
도 12c는 확산성 반사기와 라미네이트된 LGP들에 대한 흡수 밴드 폭의 함수로서 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm 떨어짐) 사이의 밝기 차이의 그래프적 묘사이다.
본 명세서에 개시된 것은 광 방출 주표면, 대향하는 주표면, 및 적어도 하나의 광 입사 엣지를 포함하는 도광판, 및 광학적 결합 층에 의해 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면에 결합된 확산 광 반사 층을 포함하며, 상기 광학적 결합 층은 상기 도광판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는, 광 가이드 어셈블리들이다.
본 명세서에 또한 개시된 것은 광 방출 주표면, 대향하는 주표면, 및 적어도 하나의 광 입사 엣지를 가지는 도광판, 광학적 결합 층에 의해 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면에 결합된 광 반사 층, 및 상기 도광판의 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 근접한 광 흡수 영역을 포함하는 광 가이드 어셈블리들이다.
이러한 광 가이드들을 포함하는 장치들, 예컨대 디스플레이, 조명, 및 전자 장치들, 예를 들어 텔레비젼들, 컴퓨터들, 전화들, 테블릿들, 및 다른 디스플레이 패널들, 루미네어들(luminaires), 고상 조명, 광고판들, 및 다른 건축 구성 요소들 또한 본 명세서에 개시된다.
본 개시의 다양한 실시예들은 광 가이드 어셈블리들의 예시적인 실시예들을 도시하는 도 1 내지 도 3을 참조하여 이제 논의될 것이다. 다음의 개괄적인 설명은 청구된 장치들의 개요를 제공하도록 의도되며, 다양한 양상들이 비제한적 묘사된 실시예들을 참조하여 본 개시에 걸쳐 보다 구체적의로 논의될 것이며, 이들 실시예들은 본 개시의 문맥 내에서 서로 상호 교환가능하다.
도 1a 및 도 1b는 각각 도광판(LGP)(110) 또는 챔퍼링된 LGP(110')를 포함하는 광 가이드 어셈블리들(100, 100')의 다양한 예시적인 실시예들을 도시한다. 상기 LGP(110, 110')은 광 방출 주표면(115) 및 대향하는 주표면(120)을 포함할 수 있다. 상기 LGP(110, 110')는 광원(105)이 일부 실시예들에서 광학적으로 결합될 수 있는 적어도 하나의 광 입사 엣지(125)를 더 포함할 수 있다. 상기 광원(105)은 상기 LGP(110, 110')의 두께에 따라 변화할 수 있는 높이(h)를 가질 수 있다. 도 1 내지 도 3에는 오직 하나의 광 입사 엣지(125)가 도시되었으나, 상기 LGP는 하나보다 많은 광 입사 엣지, 예컨대, 둘, 셋, 넷, 또는 그보다 많은 광 입사 엣지들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 광원은 상기 LGP의 각각의 엣지에 결합될 수 있어 상기 LGP 둘레에 광 입사 둘레를 형성할 수 있다. 또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 광 입사 엣지(들)(125)은 높이(H)를 가질 수 있고 상기 챔퍼링된 LGP(110')의 주표면(들)과 각도Θ를 형성할 수 있는 챔퍼링된 표면(들)(145)을 포함할 수 있다. 상기 광 가이드 어셈블리(100, 100')는 광학적 결합 층(135)에 의해 주표면(120)에 결합된 확산 광 반사 층(130)을 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "광학적으로 결합된"은 LGP 내로 광을 도입하도록 광원이 LGP의 엣지에 위치되는 것을 나타내도록 의도된다. 광원은 LGP에 광학적으로 결합될 수 있으나 LGP와 물리적 접촉을 하지 않을 수 있다. 예를 들어, 두 컴포넌트들은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 갭(G)에 의해 분리될 수 있으나, 일부 실시예들에서, 갭은 또한 존재하지 않을 수 있다. 추가적인 광원들(미도시)은 LGP의 다른 엣지 표면들, 예컨대 인접하거나 대향하는 엣지 표면들에 광학적으로 결합될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 확산 광 반사 층(130)은 주표면(120)의 전체 또는 실질적으로 전체를 덮을 수 있다. 대안적으로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 확산 광 반사 층(130)은 주표면(120)의 오직 일부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 제한 없이 반사성 또는 확산성일 수 있는 광 반사 층(140)은 주표면(120)의 제1 영역을 덮을 수 있으며, 확산 광 반사 층(130)이 상기 광 입사 엣지(120)에 근접하거나 인접한 영역을 덮으며 예를 들어 확산 광 반사 밴드를 형성할 수 있다. 이러한 확산 광 반사 밴드는 상기 광 입사 엣지로부터 대향하는 엣지를 향해 LGP를 따라 소정의 위치로 연장되는 폭(WD)을 가질 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 LGP의 하나의 엣지에 광학적으로 결합된 오직 하나의 광원(105)을 도시하나, 다수의 광원들이 LGP의 하나의 엣지 또는 하나보다 많은 엣지에 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 경우들에서, 상기 확산 광 반사 밴드는 광원에 광학적으로 결합된 임의의 엣지 인근에 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 LGP는 둘 이상의 광 입사 엣지들을 포함할 수 있으며 확산 광 반사 밴드는 상기 광 입사 엣지들의 각각에 인접하게 위치될 수 있다.
다른 실시예들에서, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 광 가이드 어셈블리(100, 100')는 광 입사 엣지(125)에 근접하거나 인접하게 위치되어 광 흡수 밴드를 형성할 수 있는 예컨대 광 흡수 층(150)과 같은 광 흡수 영역을 포함할 수 있다. 이러한 광 흡수 밴드는 상기 광 입사 엣지로부터 대향하는 엣지를 향해 LGP를 따라 소정의 위치로 연장되는 폭(WA)을 가질 수 있다. 상기 흡수 층(150)은 (도시된 바와 같이)주표면(120)에, 광 방출 표면(115)(도시되지 않음)에, 또는 둘 다(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 분리된 층으로서 광 흡수 영역을 묘사하는 반면, 또한 아래 보다 상세히 논의될 바와 같이 LGP가 일체형 광 흡수 영역을 형성하도록 처리되는 것이 가능하다. 또한, 도 3a 및 도 3b는 LGP의 하나의 엣지에 광학적으로 결합된 오직 하나의 광원(105)을 묘사하나, 다수의 광원들이 LGP의 하나의 엣지, 또는 하나보다 많은 엣지에 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 경우들에서, 광 흡수 밴드는 광원에 광학적으로 결합된 임의의 엣지에 근접하게 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 LGP는 둘 이상의 광 입사 엣지들을 포함할 수 있으며, 확산 광 반사 밴드는 상기 광 입사 엣지들의 각각에 근접하게 위치될 수 있다.
상기 LGP(110, 110')는 디스플레이 장치들에 사용하기 위한 업계에 공지된 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 LGP는 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 플라스틱 또는 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 알칼리-알루미노보로실리케이트, 소다 라임, 또는 다른 적합한 유리들과 같은 유리를 포함할 수 있다. LGP로서 사용하기에 적합한 상업적으로 입수가능한 유리들의 비제한적 예들은 예를 들어 코닝사로부터의 EAGLE XG®, Lotus™, Willow®, Iris™, 및 고릴라® 유리들을 포함한다.
일부 비제한적 유리 조성들은 약 50 몰% 내지 약 90 몰% SiO2, 0 몰 % 내지 약 20 몰% Al2O3, 0 몰% 내지 약 20 몰% B2O3, 및 0 몰% 내지 약 25 몰% RxO를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs중 임의의 하나 이상이고 x는 2, 또는 Zn, Mg, Ca, Sr 또는 Ba이고 x는 1이다. 일부 실시예들에서, RxO - Al2O3 > 0; 0 < RxO - Al2O3 < 15; x = 2 및 R2O - Al2O3 < 15; R2O - Al2O3 < 2; x=2 및 R2O - Al2O3 - MgO > -15; 0 < (RxO - Al2O3) < 25, -11 < (R2O - Al2O3) < 11, 및 -15 < (R2O - Al2O3 - MgO) < 11; 및/또는 -1 < (R2O - Al2O3) < 2 및 -6 < (R2O - Al2O3 - MgO) < 1, 모든 값들은 몰%로 주어진다. 일부 실시예들에서, 상기 유리는 Co, Ni, 및 Cr 각각을 약 1ppm 미만으로 포함한다. 일부 실시예들에서, Fe의 농도는 약 50ppm 미만, 약 20ppm 미만, 또는 약 10ppm 미만이다. 다른 실시예들에서, Fe + 30Cr + 35Ni < 약 60ppm, Fe + 30Cr + 35Ni < 약 40ppm, Fe + 30Cr + 35Ni < 약 20ppm, 또는 Fe + 30Cr + 35Ni < 약 10ppm. 다른 실시예들에서, 상기 유리는 약 60 몰% 내지 약 80몰% SiO2, 약 0.1 몰% 내지 약 15몰% Al2O3, 0 몰% 내지 약 12 몰% B2O3, 및 약 0.1 몰% 내지 약 15 몰% R2O 및 약 0,1 몰% 내지 약 15 몰% RO를 포함하고, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2, 또는 Zn, Mg, Ca, Sr 또는 Ba이고 x는 1이다.
다른 실시예들에서, 상기 유리 조성은 약 65.79 몰% 내지 약 78.17 몰% SiO2, 약 2.94 몰% 내지 약 12.12 몰% Al2O3, 약 0 몰% 내지 약 11.16 몰% B2O3, 약 0 몰% 내지 약 2.06 몰% Li2O, 약 3.52 몰% 내지 약 13.25 몰% Na2O, 약 0 몰% 내지 약 4.83 몰% K2O, 약 0 몰% 내지 약 3.01 몰% ZnO, 약 0 몰% 내지 약 8.72 몰% MgO, 약 0 몰% 내지 약 4.24 몰% CaO, 약 0 몰% 내지 약 6.17 몰% SrO, 약 0 몰% 내지 약 4.3 몰% BaO, 및 약 0.07 몰% 내지 약 0.11 몰% SnO2를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 유리 조성은 0.95 내지 2.23 사이의 RxO/Al2O3 비를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2이다. 다른 실시예들에서, 상기 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, Zn, Mg, Ca, Sr 또는 Ba이고 x는 1이다. 추가적인 실시예들에서, 상기 유리 조성은 RxO - Al2O3 - MgO가 -4.25 내지 4.0 사이인 양(몰%로 표현됨)으로 RxO, Al2O3, 및 MgO를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2이다. 다른 추가적인 실시예들에서, 상기 유리 조성은 약 66 몰% 내지 약 78 몰% SiO2, 약 4 몰% 내지 약 11 몰% Al2O3, 약 4 몰% 내지 약 11 몰% B2O3, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% Li2O, 약 4 몰% 내지 약 12 몰% Na2O, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% K2O, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% ZnO, 약 0 몰% 내지 약 5 몰% MgO, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% CaO, 약 0 몰% 내지 약 5 몰% SrO, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% BaO, 및 약 0 몰% 내지 약 2 몰% SnO2를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예들에서, 상기 유리 조성은 약 72 몰% 내지 약 80 몰% SiO2, 약 3 몰% 내지 약 7 몰% Al2O3, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% B2O3, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% Li2O, 약 6 몰% 내지 약 15 몰% Na2O, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% K2O, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% ZnO, 약 2 몰% 내지 약 10 몰% MgO, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% CaO, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% SrO, 약 0 몰% 내지 약 2 몰% BaO, 및 약 0 몰% 내지 약 2 몰% SnO2를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상기 유리 조성은 약 60 몰% 내지 약 80 몰% SiO2, 약 0 몰% 내지 약 15 몰% Al2O3, 약 0 몰% 내지 약 15 몰% B2O3, 및 약 2 몰% 내지 약 50 몰% RxO를 포함할 수 있으며, R은 Li, Na, K, Rb, Cs 중 임의의 하나 이상이고 x는 2, 또는 Zn, Mg, Ca, Sr 또는 Ba이고 x는 1, 그리고 Fe + 30Cr + 35Ni < 약 60 ppm 이다.
일부 실시예들에서, 상기 LGP(110, 110')는 0.030 미만, 예컨대 약 0.005 내지 약 0.03 범위(예를 들어, 약 0.005, 0.006, 0.007, 0.008, 0.009, 0.010, 0.011, 0.012, 0.013, 0.014, 0.015, 0.020, 0.025, 또는 0.030)의 컬러 시프트(color shift) Δy를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 LGP는 0.015 미만, 예컨대 0.008 미만의 컬러 시프트을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에 따르면, 상기 LGP는 약 420-750nm 범위의 파장들에 대하여 약 4dB/m 미만, 예컨대 약 3dB/m 미만, 약 2dB/m 미만, 약 1dB/m 미만, 약 0.5dB/m 미만, 약 0.2dB/m 미만, 또는 심지어 더 작은, 예를 들어, 약 0.2dB/m 내지 약 4dB/m 범위의 광 감쇠 α1(예를 들어, 흡수 및/또는 산란 손실들로 인한)를 가질 수 있다. 상기 LGP의 굴절률은 다양한 실시예들에서 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 1.55일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.
상기 LGP(110, 110')는 일부 실시예들에서 예를 들어 이온 교환에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이온 교환 공정동안, 유리 시트의 표면의 또는 그 근처의 유리 시트 내의 이온들은 예를 들어 염 욕조로부터의 더 큰 금속 이온들로 교환될 수 있다. 유리 내로의 더 큰 이온들의 혼입은 그 표면 영역 근처에 압축 응력을 형성함으로써 시트를 강화시킬 수 있다. 대응하는 인장 응력이 상기 압축 응력과 균형을 맞추도록 상기 유리 시트의 중심 영역 내에 유도될 수 있다.
이온 교환은 예를 들어 소정의 시간동안 용융 염 욕조에 유리를 침지시킴으로써 수행될 수 있다. 예시적인 염 욕조들은 KNO3, LiNO3, NaNO3, RbNO3, 및 이들의 조합들을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 용융 염 욕조의 온도 및 처리 시간은 압축 응력 층의 원하는 깊이 및 크기에 따라 변화할 수 있다. 원하는 응용에 따라 시간 및 온도를 결정하는 것은 당업계의 통상의 기술자의 능력 범위 내이다. 비제한적 예로서, 용융 염 욕조의 온도는 약 400℃ 내지 약 800℃ 범위, 예컨대 약 400℃ 내지 약 500℃일 수 있으며, 소정의 시간은 약 4 내지 약 24 시간 범위, 예컨대 약 4 시간 내지 약 10시간일 수 있으나, 다른 온도 및 시간 조합들이 구성된다. 비제한적 예로서, 유리는 표면 압축 응력을 부여하는 K-풍부 층을 얻기 위해 예를 들어 약 450℃에서 약 6 시간 동안 KNO3 욕조에 침지될 수 있다.
특정 실시예들에서, LGP(110, 110')는 약 3mm 이하, 예를 들어 약 0.1mm 내지 약 2.5mm, 약 0.3mm 내지 약 2mm, 약 0.5mm 내지 약 1.5mm, 또는 약 0.7mm 내지 약 1mm, 및 그사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 두께를 가질 수 있다. LGP(110, 110')의 길이는 또한 응용에 따라, 예를 들어 소형 휴대용 장치들 또는 예컨대 광고판과 같은 대형 디스플레이들에 적합하게 변화할 수 있다. 예를 들어, LGP의 길이는 1mm 만큼 작을 수 있거나, 또는 10m 만큼 클 수 있거나, 심지어 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서, LGP 길이는 약 10mm 내지 약 1m 범위, 예컨대 약 50mm 내지 약 500mm, 약 100mm 내지 약 400mm, 또는 약 200mm 내지 약 300mm일 수 있으며, 그사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.
LGP(110, 110')는 원하는 광 분포를 생성하기에 적절한 임의의 원하는 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다. 주표면들(115, 120)은 특정 실시예들에서 평평하거나 실질적으로 평평하며 및/또는 평행하거나 실질적으로 평행할 수 있다. LGP(110, 110')는 네 엣지들을 포함할 수 있거나 또는 넷보다 많은 엣지들, 예를 들어 다각형을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, LGP(110, 110')는 넷보다 적은 엣지들, 예를 들어 삼각형을 포함할 수 있다. 비제한적 예로서, LGP는 네 엣지들을 가지는 직사각형, 정사각형, 또는 장사방형(rhomboid) 시트를 포함할 수 있으나, 다른 형상들 및 구성들이 하나 이상의 곡선으로 이루어진 부분들 또는 엣지들을 가지는 것들을 포함하여 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다.
챔퍼링된 LGP(110')의 경우, 챔퍼 치수들은 원하는 결합 효율, 디스플레이 구성, 및/또는 광 분포를 달성하도록 적절하게 선택될 수 있다. 특정 실시예들에서, 챔퍼 높이(H)는 약 0.01mm 내지 약 1mm 범위, 예컨대 약 0.05mm 내지 약 0.9mm, 약 0.1mm 내지 약 0.8mm, 약 0.2mm 내지 약 0.7mm, 약 0.3mm 내지 약 0.6mm, 또는 약 0.4mm 내지 약 0.5mm일 수 있으며, 그사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 챔퍼 각도(Θ)는 유사하게 LGP 구성에 따라 예를 들어 약 5˚ 내지 약 60˚, 약 8˚ 내지 약 50˚, 약 10˚ 내지 약 45˚, 약 15˚ 내지 약 40˚, 약 20˚ 내지 약 30˚, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하여 변화할 수 있다.
LGP 및/또는 광학적 결합 층은 특정 실시예들에서 투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "투명한"은 LGP 및/또는 광학적 결합 층이 1mm 두께에서 스펙트럼(~420-750nm)의 가시 영역에서 약 80% 초과의 광 투과율을 가지는 것을 나타내도록 의도된다. 예를 들어, 예시적인 투명한 재료는 가시 광 범위에서 약 85% 초과 투과율, 예컨대 약 90% 초과, 약 95% 초과, 또는 약 99% 초과 투과율을 가질 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 특정 실시예들에서, 예시적인 투명한 재료는 약 500mm 이상의 길이에 걸쳐 가시 파장 범위에서 약 30% 초과의 광 투과율, 예컨대 약 50% 초과의 광 투과율, 약 60% 초과, 또는 약 70% 초과를 가질 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 예시적인 투명 재료는 Co, Ni, 및 Cr 각각을 약 1ppm 미만으로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, Fe의 농도는 약 50ppm 미만, 약 20ppm 미만, 또는 약 10ppm 미만이다. 다른 실시예들에서, Fe + 30Cr + 35Ni < 약 60ppm, Fe + 30Cr + 35Ni < 약 40ppm, Fe + 30Cr + 35Ni < 약 20ppm, 또는 Fe + 30Cr + 35Ni < 약 10ppm. 추가적인 실시예들에 따르면, 예시적인 투명한 재료는 컬러 시프트(Δy) < 0.015, 일부 실시예들에서, 컬러 시프트(Δy) < 0.008를 포함할 수 있다.
컬러 시프트는 색 측정을 위한 CIE 1931 기준을 사용하여 길이(L)를 따라 x 및 y 색 좌표 변화를 측정함으로써 특징지어질 수 있다. 유리 도광판들의 경우 컬러 시프트(Δy)는 Δy = y(L2) - y(L1)으로 보고될 수 있으며, L2 및 L1은 광원 시작으로부터 멀어지는 패널 또는 기판 방향을 따른 Z 위치들이며, L2 - L1 = 0.5 미터이다. 예시적인 LGP들 또는 광학적 결합 층들은 Δy < 0.01, Δy < 0.005, Δy < 0.003, 또는 Δy < 0.001를 가질 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시되지 않았으나, LGP(110, 110')의 광 방출 표면(115) 및/또는 대향하는 주표면(120)은 복수의 광 추출 피쳐들로 패터닝될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "패터닝된"은 복수의 광 추출 피쳐들이 예를 들어 무작위적 또는 정렬된, 반복적 또는 비반복적, 균일한 또는 비균일할 수 있는 임의의 주어진 패턴 또는 디자인으로 LGP의 표면(들) 상 또는 그 내에 존재하는 것을 나타내도록 의도된다. 다른 실시예들에서, 광 추출 피쳐들은 예를 들어 표면 아래의 표면과 인접한 LGP의 매트릭스 내에 위치될 수 있다. 예를 들어, 광 추출 피쳐들은 예를 들어 거친 또는 상승된 표면을 만드는 텍스쳐 피쳐들로서 표면에 걸쳐 분포될 수 있거나 예를 들어 레이저 유도된 피쳐들로서 기판 또는 그 부분들 내에 및 그에 걸쳐 분포될 수 있다.
다양한 실시예들에서, LGP의 표면(들) 상에 선택적으로 존재하는 광 추출 피쳐들은 광 산란 자리들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, LGP의 표면(들) 상에 선택적으로 존재하는 광 추출 피쳐들은 LGP의 내부 전반사 조건을 깨뜨리는 굴절 구조들을 포함할 수 있다. 이들 굴절 피쳐들의 형상들의 비제한적 예들은 반구형, 토로이드(toroid)형, 또는 타원형 형상들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 추출 피쳐들은 LGP의 광 방출 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 광 출력 세기를 생성하도록 적합한 밀도로 패터닝될 수 있다. 특정 실시예들에서, 광원에 근접한 광 추출 피쳐들의 밀도는 광원으로부터 더 먼 지점에서 광 추출 피쳐들의 밀도보다 더 낮을 수 있거나, 그 반대, 예컨대 LGP에 걸쳐 원하는 광 출력 분포를 생성하기 적합하게 LGP의 일단으로부터 타단까지의 그래디언트일 수 있다.
이러한 광 추출 피쳐들을 생성하기에 적합한 방법들은 프린팅, 예컨대 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 마이크로프린팅 등, 텍스쳐링, 기계적 러프닝(roughneing), 식각, 인젝션 몰딩(injection molding), 코팅, 레이저 손상(laser damaging), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 방법들의 비제한적 예들은 예를 들어 표면을 산 식각하는 것, TiO2로 표면을 코팅하는 것, 및 레이저를 표면 상 또는 LGP 매트릭스 내에 포커싱함으로써 기판을 레이저 손상시키는 것을 포함한다. 광 추출 피쳐들은 또한 동시 계류 중이며 함께 소유된 국제 특허 출원 제PCT/US2013/063622호 및 제PCT/US2014/070771호에 개시된 방법들 중 임의의 것을 사용하여 생성될 수 있으며, 각각은 전체가 참조에 의해 본 명세서에 결합된다.
광학적 결합 층(135)은 반사기와 유리 또는 플라스틱 LGP를 라미네이팅하기에 적합한 당업계에 공지된 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 광학적 결합 층은 에폭시들, 포토폴리머들, 우레탄들, 실리콘들, 시아노아크릴레이트들, 폴리에스터 수지 기반 재료들 및 유사한 재료들로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다. 광학적 결합 층의 예시적인 두께는 예를 들어 약 10μm 내지 약 500μm 범위, 예컨대 약 20μm 내지 약 400μm, 약 30μm 내지 약 300μm, 약 40μm 내지 약 200μm, 또는 약 50μm 내지 약 100μm일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다.
다양한 실시예들에 따르면, 광학적 결합 층(135)은 LGP의 굴절률(nLGP)보다 적어도 7% 작은 굴절률(nOB)을 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에서, nOB는 nLGP보다 적어도 10% 작을 수 있으며, 예컨대 nLGP보다 적어도 13% 또는 적어도 15% 작을 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 예를 들어, 1.7의 굴절률을 가지는 LGP의 경우, 광학적 결합 층은 약 1.6 미만의, 예컨대 약 1.55 내지 약 1.45, 또는 더 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 비제한적 예로서, 광학적 결합 층의 굴절률은 1.7 미만, 예컨대 약 1.3 내지 약 1.65, 약 1.35 내지 약 1.6, 약 1.4 내지 약 1.55, 또는 약 1.45 내지 약 1.5일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 위에 논의된 바와 같이, 광학적 결합 층은 가시 파장들에서 투명할 수 있다. 예를 들어, 광학적 결합 층은 500mm 이상의 길이, 예를 들어 투과 거리에 걸쳐 가시 파장 범위에서 약 30% 초과, 예컨대 약 50% 초과, 약 60% 초과, 또는 약 70% 초과이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 광 투과율을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 광 가이드 어셈블리(100, 100')는 적어도 하나의 광 반사 층, 예컨대 확산 광 반사 층(130) 및/또는 광 반사 층(140)을 포함할 수 있다. 반사 층(140)은 반사성 반사기 또는 확산성 반사기일 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 확산성 광 반사 층(130)은 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 광 확산 막들, 확산 폴리스티렌 막들, 확산 아크릴 폴리머 막들, 및 백색 종이 층들로부터 선택된 재료들을 포함할 수 있다. 광 반사 층(140)은 예를 들어 재료들 예컨대 유기 또는 무기 다층 광학 막들, 금속 포일들 등을 포함할 수 있다. 확산 광 반사 층(130) 및/또는 광 반사 층(140)은 가시 파장들에서 약 90% 이상, 예컨대 약 92%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 100% 이상이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하며, 예를 들어 90% 내지 100%의 반사율을 가질 수 있다.
반사성 반사기, 예를 들어 광 반사 층(140)은 비교적 매끈한 표면을 가질 수 있으나, 예컨대 광 반사 층(130)과 같은 확산성 반사기는 거칠어진 표면을 가질 수 있거나, 거칠어진 표면을 제공하도록 처리될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 확산 광 반사 층(130)은 램버시안(Lambertian) 반사기일 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 확산 광 반사 층(130)은 약 80도 이상, 예컨대 85도, 90도, 95도, 100도, 105도, 110도, 115도, 120도 이상, 또는 그 사이의 임의의 범위 또는 하위 범위, 예를 들어 약 80도 내지 약 120도 범위의 3-dB 산란 각도에 의해 특징지어질 수 있다. 확산 광 반사 층(130)은 또한 약 1 이상, 예컨대 약 2 내지 약 5 범위, 또는 약 3 내지 약 4이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 시그마 산란 파라미터와 함께 가우시안 산란 함수에 의해 특징지어질 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 확산 광 반사 층(130)은 주표면(120)의 전체 또는 실질적으로 전체를 덮을 수 있다. 대안적으로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 광 반사 층(140)(예를 들어, 반사성 또는 확산성)은 주표면(120)의 제1 영역을 덮을 수 있고, 확산 광 반사 층(130)은 광 입사 엣지(125) 인근의 제2 영역을 덮을 수 있다. 일부 실시예들에서, 확산 광 반사 층(130)은 예를 들어 폭(WD)을 가지는 확산 밴드를 형성하도록 광 입사 엣지로부터 소정의 거리를 대향하는 엣지를 향해 연장될 수 있다. 이러한 밴드는, 특정 실시예들에서, 약 2mm 내지 약 15mm 범위, 예컨대 약 3mm 내지 약 12mm, 약 4mm 내지 약 10mm, 약 5mm 내지 약 8mm, 또는 약 6mm 내지 약 7mm이며, 그사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 폭(WD)을 가질 수 있다. 확산 광 반사 층(130)은, 광 입사 엣지(125)에 근접한 밴드의 형태로 존재하는 경우, 제한 없이 직사각형, 정사각형 및 임의의 다른 규칙적이거나 불규칙적인 형상들, 예컨대 곡선형의 엣지들을 가지는 형상들을 포함하나 이에 제한되지 않는 원하는 광 분포를 제공하기 적절한 임의의 형상을 가질 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 광 가이드 어셈블리들(100, 100')은 또한 광 입사 엣지(125)에 근접한 광 흡수 영역을 포함할 수 있다. 이러한 흡수 영역은 광 방출 주표면(115)(도시되지 않음) 또는 대향하는 주표면(120)(도시된 바와 같이) 상에 존재할 수 있는 광 흡수 층(150)으로서 존재할 수 있다. 이러한 광 흡수 층(150)에 적합한 재료들은 탄소, 탄소 나노튜브들, 카본 블랙, 카본 블랙 충진된 폴리머들(예를 들어, 아크릴레이트들, 폴리프로필렌들, 에폭시들 등), 검정 색소들, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 대안적으로, 또는 추가적으로, LGP(110, 110')는 예를 들어 LGP의 일부를 예를 들어 약 193nm 내지 약 250nm 범위의 파장을 가지는 단파장 UV 광에 노출시킴으로써 일체형 광 흡수 영역을 생성하도록 처리될 수 있다. LGP는 LGP의 표면(들) 상 또는 그 근처에 컬러 센터들의 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 선택된 파장에 노출될 수 있다. LGP 및 광원은 이후 처리된 광 흡수 영역들이 광원에 근접하도록 서로에 대하여 위치될 수 있다. 반사 층(140)은 반사성 반사기 또는 확산성 반사기일 수 있다.
흡수 영역, 예를 들어 광 흡수 층(150) 및/또는 일체형 흡수 영역은 가시 파장들에서 약 80% 이상, 예컨대 약 85%, 90%, 95%, 99%, 또는 100% 이상이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는, 예를 들어 80% 내지 100%의 흡광도를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 흡수 영역은 예를 들어 폭(WA)을 가지는 흡수 밴드를 형성하도록 광 입사 엣지로부터 소정의 거리만큼 대향하는 엣지를 향해 연장될 수 있다. 이러한 밴드는 특정 실시예들에서 약 2mm 내지 약 15mm 범위, 예컨대 약 3mm 내지 약 12mm, 약 4mm 내지 약 10mm, 약 5mm 내지 약 8mm, 또는 약 6mm 내지 약 7mm이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 폭(WA)을 가질 수 있다. 광 흡수 영역은 제한 없이 직사각형, 정사각형, 및 임의의 다른 규칙적 또는 불규칙적 형상들, 예컨대 곡선형 엣지들을 가지는 형상들을 포함하나 이에 제한되지 않는 원하는 광 분포를 제공하기에 적합한 임의의 형상을 가질 수 있다.
본 명세서에 개시된 LGP들은 LCD들을 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 디스플레이 장치들에 사용될 수 있다. 이러한 LGP들을 포함하는 예시적인 소자들은 텔레비젼들, 컴퓨터들, 전화들, 테블릿들, 및 다른 디스플레이 패널들을 포함한다. 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 디스플레이 장치들은 청색, UV, 또는 근UV 광(예를 들어, 대략 100-500nm)을 방출할 수 있는 적어도 하나의 광원(105)에 결합된 개시된 LGP들(110, 110') 중 적어도 하나는 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원(105)은 램버시안 광원, 예컨대 발광 다이오드(LED)일 수 있다.
광원(105)의 높이(h)는 예를 들어 LGP의 두께에 따라 원하는 바에 따라 변화할 수 있다. 비제한적 실시예들에 따르면, 광원은 5mm 미만, 예컨대 약 0.5mm 내지 약 5mm 범위, 약 1mm 내지 약 4mm, 또는 약 2mm 내지 약 3mm이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 높이를 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 광원(105)은 두 컴포넌트들 사이에 갭(G)이 존재하도록 LGP(110, 110')에 대하여 위치될 수 있다. 이러한 갭의 거리는 예를 들어 약 0.01mm 내지 약 1mm 범위, 예컨대 약 0.05mm 내지 약 0.9mm, 약 0.1mm 내지 약 0.8mm, 약 0.2mm 내지 약 0.7mm, 약 0.3mm 내지 약 0.6mm, 또는 약 0.4mm 내지 약 0.5mm일 수 있으며, 그 사이의 모든 범위들을 포함한다.
예시적인 LCD의 광학 컴포넌트들은 예를 들어 반사기, 확산기, 하나 이상의 프리즘 막들, 하나 이상의 선형 또는 반사 편광기들, 박막 트랜지스터(TFT) 어레이, 액정 층, 및 하나 이상의 컬러 필터들을 더 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 LGP들은 또한 다양한 조명 장치들, 예컨대 루미네어들 또는 고상 조명 장치들, 및 예컨대 광고판들과 같은 건축 구성 요소들에 사용될 수 있다.
다양한 개시된 실시예들이 그 특정 실시예와 관련하여 기술된 특정 특징들, 구성 요소들 또는 단계들을 수반할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 하나의 특정한 실시예와 관련하여 기술되었으나 특정한 특징, 구성 요소, 또는 단계는 다양한 도시되지 않은 조합들 또는 치환들로 상호 교환되거나 결합될 수 있다는 것이 또한 인식될 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이 용어들 "the", "a", 또는 "an"은 달리 명시적으로 지시되지 않는한 "적어도 하나"를 의미하며, "오직 하나"로 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, "광원"에 대한 참조는 문맥이 달리 명백히 지시하지 않는한 둘 이상의 이러한 광원들을 가지는 예들을 포함한다. 마찬가지로, "복수" 또는 "어레이"는 "하나 초과"를 나타내도록 의도된다. 이와 같이, "복수의 광 추출 피쳐들" 또는 "광 추출 피쳐들의 어레이"는 둘 이상의 이러한 피쳐들, 예컨대 셋 이상의 이러한 피쳐들, 등을 포함한다.
범위들은 "약" 하나의 특정 값 및/또는 내지 "약" 다른 특정한 값 및/또는 값들 "사이"로 본 명세서에 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되었을 때, 예들은 하나의 특정 값 및/또는 내지 다른 특정한 값을 포함한다. 유사하게, 값들이 선행사 "약"의 사용으로써 근사치들로서 표현되었을 때, 특정한 값은 다른 양상을 형성한다는 것이 이해될 것이다. 범위들의 각각의 끝점들은 다른 끝점과 관련하여서도, 및 다른 끝점에 독립적으로도 의미 있다는 것이 더 이해될 것이다.
[0066] 본 명세서에 사용되는 바와 같이 용어들 "실질적", "실질적으로" 및 이들의 변형들은 기술된 특징이 값 또는 설명과 동일하거나 대략적으로 동일하다는 것을 나타내도록 의도된다. 예를 들어, "실질적으로 평평한" 표면인 평평하거나 대략적으로 평평한 표면을 나타내도록 의도된다. 또한, 위에서 정의된 바와 같이, "실질적으로 유사한"은 두 값들이 동일하거나 대략 동일하다는 것을 나타내도록 의도된다. 일부 실시예들에서, "실질적으로 유사한"은 서로의 약 10% 이내, 예컨대 서로의 약 5% 내, 또는 서로의 약 2% 내의 값들을 나타낼 수 있다.
달리 명시적으로 언급되지 않는한, 본 명세서에 제시된 어떠한 방법도 그 단계들이 특정한 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계들이 따라야할 순서를 언급하지 않거나 단계들이 특정한 순서에 제한된다고 청구항들 또는 설명들에 달리 구체적으로 언급되지 않는 경우, 어떠한 특정한 순서가 암시되는 것이 의도되지 않는다.
특정한 실시예들의 다양한 특징들, 구성 요소들 또는 단계들이 연결구 "포함하는(comprising)"을 사용하여 개시될 수 있으나, 연결구들 "구성되는(consisting)", 또는 "필수적으로 구성되는(consisting essentially of)"을 사용하여 기술될 수 있는 것들을 포함하는 대안적인 실시예들이 암시된다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, A+B+C를 포함하는 장치에 대하여 암시된 대안적인 실시예들은 장치가 A+B+C로 구성되는 실시예들 및 장치가 A+B+C로 필수적으로 구성되는 실시예들을 포함한다.
본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 개시에 다양한 수정들 및 변경들이 만들어질 수 있다는 것이 당업계의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시의 사상 및 내용을 포함하는 개시된 실시예들의 수정들, 조합들, 하위 조합들 및 변경들이 당업계의 통상의 기술자들에게 발생할 수 있으므로, 본 개시는 첨부된 청구항들 및 그 균등물들의 범위 내의 모든 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
다음의 예들은 비제한적이며 오직 예시적인 것으로 의도되며, 본 발명의 범위는 청구항들에 의해 정의된다.
예들
예 1: 확산 광 반사 층
도 4a는 광학적 결합 층(두께=40μm; nOB=1.35)에 의해 반사성 후면 반사기(96% 반사율)에 라미네이트된 챔퍼 없는 LGP(두께=2mm; 폭=10mm; 길이=502mm; nLGP=1.5)를 따른 광 분포를 묘사한다. 광원(LED; 높이=1mm)은 도시된 바와 같이 LGP의 바닥 엣지의 중심에 위치되며 LGP로부터 0.1mm 갭에 의해 이격된다. 도 4b는 유사하게 동일한 파라미터들을 가지는 확산성 후면 반사기에 라미네이트된 챔퍼 없는 LGP를 따른 광 분포를 묘사한다. 도 4a에서 반사성 반사기에 라미네이트된 LGP의 경우 광 입사 엣지(바닥 엣지) 근처에서 밝은 밴드가 도시될 수 있다. 반면, 도 4b는 확산성 반사기에 라미네이트된 LGP의 경우 바닥 엣지의 밝은 밴드가 제거된 것을 도시한다. 도 4a 및 도 4b 사이의 대조는 반사성 반사기(A) 및 확산성 반사기(B)에 대하여 LGP의 광 입사 엣지로부터의 거리의 함수로서의 밝기를 그래프적으로 플롯팅하는 도 5에서 또한 보여질 수 있다. 반사성 반사기에 라미네이트된 LGP가 LGP의 광 입사 엣지로부터 대략 100mm 연장되는 밝은 밴드(LGP의 나머지 대비 LED 근처의 영역의 증가된 밝기)를 생성하였음을 도 5의 플롯으로부터 더 인식될 수 있다.
반사성 및 확산성 반사기들 사이의 추가적인 비교가 도 6a 및 도 6b 및 도 7a 및 도 7b에 제시되며, 이들은 LGP와 LED 사이의 거리의 함수로서 LGP를 따른 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm) 사이의 밝기 차이를 플롯하며, LED와 LGP 사이의 갭이 제거된 경우 G=0이다. 밝기 차이가 0에 접근함에 따라, LGP로부터의 광 출력이 보다 균일해지며, 예를 들어 밝은 밴드 효과가 감소되거나 제거된다. 도 6a는 변화하는 굴절률들(nOB=1.35(C), nOB=1.30(D), nOB=1.25(E))을 가지는 광학적 결합 층들에 의해 반사성 반사기에 라미네이트된 챔퍼 없는 LGP에 대하여 밝기 비교 커브들을 도시한다. G=0에서 이러한 LGP의 경우 밝기 차이들은 각각 nOB=1.35, 1.30, 및 1.25에 대하여 23%, 16%, 및 8%였다. 도 6b는 변화하는 굴절률들(nOB=1.35(F), nOB=1.30(G), nOB=1.25(H))을 가지는 광학적 결합 층들에 의해 확산성 반사기에 라미네이트된 챔퍼 없는 LGP에 대한 밝기 비교 커브들을 도시한다. 반사성 반사기를 확산성 반사기로 교체함으로써, G=0에서 밝기 차이는 각각 nOB=1.35, 1.30, 및 1.25에 대하여 4.3%, 2.7%, 및 0.9%로 감소되었다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이(nOB=1.35(I, L), nOB=1.30(J, M), nOB=1.25(K, N)), 반사성 반사기에 라미네이트된 챔퍼링된 LGP(챔퍼 높이=0.2mm; 챔퍼 각도=45˚) 및 확산성 반사기에 라미네이트된 챔퍼링된 LGP에 대하여 유사한 비교가 이끌어질 수 있다.
도 6a 및 도 6b 및 도 7a 및 도 7b에 도시된 양 케이스들의 경우, 밝기 차이는 LED와 LGP 사이의 갭이 증가함에 따라 감소한다. 챔퍼링된 LGP들(도 7a 및 도 7b)에 대한 밝기 차이는 챔퍼가 없는 LGP들(도 6a 및 도 6b)에 비하여 갭이 증가함에 따라 다소 더 빨리 감소한다. 그러나, 광원과 LED 사이의 갭을 증가시키는 것은 사용자 시야로부터 디스플레이 컴포넌트들을 가리기 위해 더 넓은 베젤을 필요로할 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 챔퍼들이 있는 및 없는 양 LGP들(H=0mm(O), H=0.3mm(P), H=0.5mm(Q))의 경우, LED와 LGP 사이의 갭을 증가시키는 것은 또한 감소된 광 결합 효율을 야기할 수 있다.
도 9는 반사기의 산란 성능을 특징짓기 위해 가우시안 함수를 사용하여 상이한 시그마 산란 파라미터들을 가지는 확산성 반사기에 대한 산란된 전력을도시한다. 0의 시그마 파라미터는 반사성 반사의 각 분포를 나타내는 반면, 5의 시그마 파라미터는 램버시안 근사의 각 분포를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 광학적 결합 층(nOB=1.35)으로 확산성 반사기에 라미네이트된 챔퍼 없는 LGP들에 대하여 LGP를 따른 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm) 사이의 밝기 차이가 LGP와 LED 사이의 거리의 함수로서 플롯되었다. 반사기의 시그마 파라미터가 0(반사성)으로부터 1로 증가할 때 밝기 차이가 28%로부터 6.4%로 감소되고, 시그마 파라미터가 2 이상으로 증가될 때(램버시안에 접근함) 5% 미만으로 더 감소된다는 것이 플롯으로부터 인식될 수 있다.
예 2: 확산 광 반사 밴드
도 11은 광 입사 엣지에 근접한 확산성 반사기 밴드와 함께 또는 확산성 반사기 없이 반사성 반사기에 라미네이트된 챔퍼 없는 LGP들에 대하여 확산성 반사기 밴드 폭의 함수로서 LGP를 따른 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm) 사이의 밝기 차이를 플롯한다. 반사기(들)은 변화하는 굴절률들(nOB=1.35(R), nOB=1.30(S), nOB=1.25(T))을 가지는 광학적 결합 층들에 의해 LGP에 라미네이트되었다. 모든 세 경우들에서, 밝기 차이는 확산성 반사기 밴드의 폭이 증가함에 따라 감소한다. 확산성 반사기 밴드 없는 LGP의 경우, 각각 nOB=1.35, 1.30, 및 1.25에 대하여 밝기 차이는 22.8%, 14.8%, 및 7.8%였다. 각각 nOB=1.35, 1.30, 및 1.25에 대하여 확산성 반사기 밴드 폭이 8mm, 5.8mm, 및 2.4mm보다 컸을 때, 밝기 차이는 5% 미만으로 떨어졌다.
예 3: 광 흡수 밴드
도 12a는 광 입사 엣지 근처의 LGP에 도포된 광 흡수 밴드와 함께 또는 광 흡수 밴드 없이 반사성 반사기에 라미네이트된 챔퍼 없는 LGP들에 대하여 광 흡수 밴드 폭의 함수로서 LGP를 따른 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm) 사이의 밝기 차이를 플롯한다. 반사기들은 변화하는 굴절률들(nOB=1.35(U), nOB=1.30(V), nOB=1.25(W))을 가지는 광학적 결합 층들에 의해 LGP에 라미네이트되었다. 모든 세 경우들에서, 광 흡수 밴드의 폭이 증가함에 따라 밝기 차이는 감소한다. 광 흡수 밴드를 가지지 않는 LGP의 경우, 밝기 차이는 각각 nOB=1.35, 1.30, 및 1.25에 대하여 22.8%, 14.8%, 및 7.8% 였다. 확산성 반사기 밴드 폭이 각각 nOB=1.35, 1.30, 및 1.25에 대하여 5mm, 4mm, 및 1.7mm 초과일 때 밝기 차이는 5% 미만으로 떨어졌다.
도 12b는 1.35의 굴절률을 가지는 광학적 결합 층에 의해 변화하는 흡광도(a=50%(X), a=95%(Y), a=100%(Z))를 가지는 반사성 반사기들에 라미네이트된 챔퍼 없는 LGP들에 대한 광 흡수 밴드 폭의 함수로서 LGP를 따른 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm) 사이의 밝기 차이를 플롯한다. 플롯으로부터 인식될 수 있는 바와 같이, 밴드의 흡광도가 감소함에 따라, 밝은 밴드를 감소시키는 밴드의 유효성이 감소된다. 예를 들어, 8mm의 밴드 폭에서, 50% 흡광도 밴드는 11%의 밝기 차이를 가진 반면, 100% 흡광도 밴드는 2%의 밝기 차이를 가진다. 그러나, 95%와 100% 흡광도 사이의 밝기 차이에 미치는 영향은 비교적 미미하다.
도 12c는 확산성 반사기에 라미네이트된 챔퍼 없는 LGP들에 대한 광 흡수 밴드 폭의 함수로서 LGP를 따른 두 위치들(광 입사 엣지로부터 10mm 및 500mm) 사이의 밝기 차이를 플롯한다. 반사기들은 변화하는 굴절률들(nOB=1.35(AA), nOB=1.30(BB), nOB=1.25(CC))을 가지는 광학적 결합 층들에 의해 LGP에 라미네이트되었다. 광 흡수 밴드를 가지지 않는 LGP의 경우, 밝기 차이는 각각 nOB=1.35, 1.30, 및 1.25에 대하여 4%, 2.7%, 및 0.9%였다. 확산성 반사기 밴드 폭이 각각 nOB=1.35, 1.30, 및 1.25에 대하여 5mm, 4mm, 및 1.7mm 초과였을 때 밝기 차이는 5% 미만으로 떨어졌다. 6mm 광 흡수 밴드를 포함함으로써, 밝기 차이는 각각 nOB=1.35, 1.30, 및 1.25에 대하여 2.5%, 1.9%, 및 0.7%로 떨어졌다. 모든 세 경우들에서, 흡수 밴드의 폭이 증가함에 따라 밝기 차이가 감소하였다. 그러나, 도 12a(반사성 반사기)와 비교하여, 밝기 균일성이 확산 반사기에 의해 이미 향상되므로 차이가 덜 두드러졌다.

Claims (23)

  1. (a) 광 방출 주표면, 대향하는 주표면, 및 적어도 하나의 광 입사 엣지를 포함하는 도광판; 및
    (b) 광학적 결합 층에 의해 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 적어도 일부에 결합된 확산 광 반사 층을 포함하고,
    상기 광학적 결합 층은 상기 도광판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  2. 청구항 1에서,
    상기 확산 광 반사 층은 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 실질적으로 전체에 결합되는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  3. 청구항 1에서,
    상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 제1 영역에 결합된 광 반사 층을 더 포함하고,
    상기 확산 광 반사 층은 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 근접한 상기 대향하는 주표면의 제2 영역에 결합되는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  4. 청구항 1에서,
    둘 이상의 광 입사 엣지들 및 상기 둘 이상의 광 입사 엣지들에 근접한 상기 대향하는 주표면의 영역들에 결합된 적어도 하나의 확산 광 반사 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에서,
    상기 확산 광 반사 층의 폭은 약 2mm 내지 약 15mm 범위인 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  6. 청구항 3에서,
    상기 광 반사 층은 반사성(specular) 또는 확산성(diffusive)인 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에서,
    상기 확산 광 반사 층은 약 80도 이상의 3-dB 산란 각도 또는 약 1 이상의 시그마 산란 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나에서,
    상기 확산 광 반사 층의 반사율은 가시 파장들에서 적어도 약 95%인 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나에서,
    상기 광학적 결합 층의 굴절률은 상기 도광판의 굴절률보다 적어도 약 7% 더 작은 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나에서,
    가시 파장들에서 상기 광학적 결합 층의 광 투과율은 약 500mm 이상의 길이에 걸쳐 적어도 약 30%인 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 하나에서,
    상기 도광판의 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지는 적어도 하나의 챔퍼(chamfer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  12. (a) 광 방출 주표면, 대향하는 주표면, 및 적어도 하나의 광 입사 엣지를 포함하는 도광판;
    (b) 광학적 결합 층에 의해 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 적어도 일부에 결합된 광 반사 층; 및
    (c) 상기 도광판의 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 근접한 광 흡수 영역을 포함하고,
    상기 광학적 결합 층은 상기 도광판의 굴절률보다 더 낮은 굴절률을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  13. 청구항 12에서,
    둘 이상의 광 입사 엣지들 및 상기 둘 이상의 광 입사 엣지들에 근접한 적어도 하나의 광 흡수 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  14. 청구항 12에서,
    상기 광 흡수 영역은 상기 도광판의 상기 광 방출 주표면 또는 대향하는 주표면 중 적어도 하나에 결합된 광 흡수 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  15. 청구항 14에서,
    상기 광 반사 층은 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 제1 영역에 결합되고,
    상기 광 흡수 층은 (ⅰ) 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 근접한 상기 도광판의 상기 대향하는 주표면의 제2 영역 또는 (ⅱ) 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 근접한 상기 도광판의 상기 광 방출 주표면의 제3 영역 중 적어도 하나에 결합되는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  16. 청구항 12 내지 청구항 15 중 어느 하나에서,
    상기 광 흡수 영역의 폭은 약 2mm 내지 약 15mm 범위인 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  17. 청구항 12 내지 청구항 16 중 어느 하나에서,
    상기 광 흡수 영역의 흡광도는 가시 파장들에서 적어도 약 80%인 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  18. 청구항 12 내지 청구항 17 중 어느 하나에서,
    상기 광 반사 층은 반사성 또는 확산성인 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  19. 청구항 12 내지 청구항 18 중 어느 하나에서,
    상기 광학적 결합 층의 굴절률은 상기 도광판의 굴절률보다 적어도 약 7% 더 작은 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  20. 청구항 12 내지 청구항 19 중 어느 하나에서,
    가시 파장들에서 상기 광학적 결합 층의 광 투과율은 약 500mm 이상의 길이에 걸쳐 적어도 약 30%인 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  21. 청구항 12 내지 청구항 20 중 어느 하나에서,
    상기 도광판의 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지는 적어도 하나의 챔퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  22. 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 하나에서,
    상기 도광판의 상기 적어도 하나의 광 입사 엣지에 광학적으로 결합된 적어도 하나의 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
  23. 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 하나의 상기 광 가이드 어셈블리를 포함하는 디스플레이, 조명, 또는 전자 장치.
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