KR20200037870A - 그레이팅을 포함하는 광 가이드 - Google Patents

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KR20200037870A
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샹-동 미
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

광 가이드는 유리 플레이트, 제1 그레이팅의 패턴, 제2 그레이팅의 패턴 및 광 추출기의 패턴을 포함한다. 유리 플레이트는 제1 표면 및 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는다. 제1 그레이팅의 패턴은 유리 플레이트의 제1 표면 상에 있다. 제2 플레이트 패턴은 각각의 제2 플레이트가 제1 플레이트와 정렬되는 유리 플레이트의 제2 표면 상에 있다. 광 추출기의 패턴은 유리 플레이트의 제1 또는 제2 표면 상에 있다.

Description

그레이팅을 포함하는 광 가이드
본 출원은 2017년 8월 29일에 제출된 미국 가출원 번호 62/551,375의 우선권을 주장하며, 그 전체가 참고로 본원에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 광 가이드(light guide)를 통해 광을 확산시키기 위한 기기 및 방법에 대한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 예를 들어 디스플레이를 위한 백라이트(backlight)에서, 패턴화된 광 가이드를 통해 광을 확산시키는 것에 대한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 디스플레이 패널이 개별적으로 다룰 수 있는 광 밸브의 배열을 포함하는 광-밸브 기반 디스플레이이다. 백라이트는 LCD 디스플레이에서 방출 이미지를 생성하는데 사용된다. 백라이트는 에지-조명(edge-lit)되거나 직접-조명된다(direct-lit). 예를 들어, 에지-조명된 백라이트는 표면으로부터 광을 방출하는 광 가이드 플레이트에 에지-결합된 발광 다이오드(LED) 배열을 포함한다. 예를 들어, 직접-조명된 백라이트는 LCD 패널 뒤에 직접적으로 2차원(2D) LED 배열을 포함한다. 에지-조명된 백라이트는 통상적으로 직접-조명된 백라이트보다 얇으며, 반면 직접 조명된 백라이트는 디스플레이의 어두운 영역에 있는 LED가 꺼질 수 있기 때문에 향상된 동적 대조(dynamic contrast)를 가능하게 한다.
직접-조명된 백라이트는 백라이트 내의 다중 반사로 인해 대량의 광 손실을 겪을 수 있다. 따라서, 감소된 광 손실을 가진 광 가이드를 통해 광을 확산시키기 위한 기기 및 방법이 본원에 개시된다.
본 발명의 일부 실시예는 광 가이드에 대한 것이다. 광 가이드는 유리 플레이트(glass plate), 제1 그레이팅(grating)의 패턴(pattern), 제2 그레이팅의 패턴, 및 광 추출기의 패턴을 포함한다. 유리 플레이트는 제1 표면과 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 포함한다. 제1 그레이팅의 패턴은 유리 플레이트의 제1 표면 상에 있다. 제2 그레이팅의 패턴은 유리 플레이트의 제2 표면 상에 있으며, 여기서, 상기 제2 그레이팅 각각은 제1 그레이팅과 정렬된다. 광 추출기의 패턴은 유리 플레이트의 제1 또는 제2 표면 상에 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 백라이트에 대한 것이다. 백라이트는 유리 광 가이드, 밑바닥 반사기(bottom reflector), 및 복수의 광원을 포함한다. 유리 광 가이드는 밑바닥 표면 및 정상부 표면, 상기 밑바닥 표면 또는 정상부 표면 상의 광 추출기(light extractors)의 패턴, 및 상기 밑바닥 표면 또는 정상부 표면 상의 제2 그레이팅의 패턴을 포함한다. 복수의 광원은 밑바닥 반사기와 유리 광 가이드 사이에 있다. 각각의 광원으로부터의 광은 상응하는 제1 그레이팅에 의해 유리 광 가이드로 결합되어 광의 제1 부분은 유리 광 가이드에서 측면으로 이동하고 광 추출기에 의해 유리 광 가이드로부터 추출된다.
본 발명의 또 다른 실시예는 디스플레이 제조 방법에 대한 것이다. 상기 방법은 인쇄된 회로 보드(PCB)로 복수의 발광 다이오드(LED)를 부착하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 복수의 LED 사이에 밑바닥 반사기를 PCB로 적용하는 단계를 더욱 포함한다. 상기 방법은 복수의 LED 위에 광 가이드 플레이트를 적용하는 단계를 더욱 포함하고, 여기서, 상기 광 가이드 플레이트는 밑바닥 표면 및 정상부 표면, 상기 밑바닥 표면 또는 정상부 표면 상에 광 추출기의 패턴, 및 상기 밑바닥 표면 또는 정상부 표면 상에 그레이팅의 패턴을 포함한다. 상기 방법은 상기 광 가이드 플레이트 위에 패턴화된 반사기를 적용하는 단계를 더욱 포함한다.
본원에 기재된 기기 및 방법은 감소된 광 손실을 가진 광 가이드와 직접 조명된 백라이트의 2D 로컬 디밍(2D local dimming) 기능을 가진 얇고 효율적인 백라이트를 제공한다.
추가의 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 명백하거나 다음의 상세한 설명, 첨부된 도면뿐만 아니라 청구 범위를 포함하여 본원에 기술된 실시예를 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 다양한 실시예를 기술하고 청구된 주제의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하기위한 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 다양한 실시예에 대한 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본원에 설명된 다양한 실시예를 도시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1a-1b는 투과 그레이팅을 포함하는 광 가이드의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 2a-2b는 반사 그레이팅을 포함하는 광 가이드의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 3a-3c는 투과 그레이팅 및 반사 그레이팅을 포함하는 광 가이드의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 4a-4c는 투과 그레이팅 및 반사 그레이팅을 포함하는 광 가이드의 다른 예시를 개략적으로 도시한다.
도 5는 광 추출기의 패턴의 하나의 예시를 도시한다.
도 6은 백라이트의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 7a-7b는 디스플레이를 제조하기 위한 제1 서브조립체의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 8a-8b는 디스플레이를 제조하기 위한 제2 서브조립체의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 9a-9b는 디스플레이를 제조하기 위한 제3 서브조립체의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 10a-10b는 디스플레이를 제조하기 위한 제4 서브조립체의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 11은 디스플레이의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 12a-12b는 그레이팅의 예시를 나타낸다.
도 13a는 그레이팅의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다.
도 13b는 광의 광선에 대한 도 13a의 그레이팅의 대응의 하나의 예시를 나타낸다.
도 14는 전송 그레이팅의 하나의 예시에 대한 회절 효율 대 그레이팅 두께를 도시한다.
도 15는 반사 그레이팅의 하나의 예시에 대한 회절 효율 대 그레이팅 두께를 도시한다.
도 16a-16b는 투과 그레이팅을 포함하는 광 가이드의 하나의 예시를 개략적으로 도시하며, 여기서, 입사광에 대한 방위각(Φ)은 90°(도)와 같다.
도 16c는 회절 효율 대 입사 극 각도(θ)를 도시하고, 여기서, 방위각(Φ)은 도 16a-16b의 예시의 투과 그레이팅에 대해 90도와 같다.
도 17a-17b는 투과 그레이팅을 포함하는 광 가이드의 하나의 예시를 개략적으로 도시하며, 여기서, 입사 광에 대한 방위각(Φ)은 0도와 같다.
도 17c는 회절 효율 대 입사 극 각도(θ)를 도시하고, 여기서, 방위각(Φ)은 도 17a-17b의 예시의 투과 그레이팅에 대해 0도와 같다.
도 18a-18b는 반사 그레이팅을 포함하는 광 가이드의 하나의 예시를 개략적으로 도시하며, 여기서, 입사 광에 대한 방위각(Φ)은 90도와 같다.
도 18c는 회절 효율 대 입사 극 각도(θ)를 도시하고, 여기서, 방위각(Φ)은 도 18a-18b의 예시의 반사 그레이팅에 대해 90도와 같다.
도 19a-19b는 반사 그레이팅을 포함하는 광 가이드의 하나의 예시를 개략적으로 도시하며, 여기서, 입사 광에 대한 방위각(Φ)은 0도와 같다.
도 19c는 회절 효율 대 입사 극 각도(θ)를 도시하고, 여기서, 방위각(Φ)은 도 19a-19b의 예시의 반사 그레이팅에 대해 0도와 같다.
다음에서 본 발명의 실시예를 상세하게 참조할 것이며, 그 예시는 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능할 때마다, 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 지칭하기 위해 동일한 참조 번호가 사용될 것이다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본원에 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본원에서 범위는 "약" 하나의 특정 값 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 표현 될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 실시예는 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 선행하는 "약"을 사용하여, 값이 근사치로 표현 될 때, 특정 값은 다른 실시예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 종말점은 다른 종말점과 관련하여 그리고 다른 종말점과 무관하게 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다.
본원에서 사용되는 방향 용어(예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 정상, 밑바닥, 수직, 수평)는 도면을 참조하여 만들어졌으며 절대 방향을 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 제시된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행될 필요가 있거나, 임의의 장치로 특정 배향이 요구되는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항은 그 단계에 뒤 따르는 순서를 실제로 언급하지 않는 경우, 또는 임의의 기기 청구항이 실제로 개별 구성 요소에 대한 순서 또는 방향을 언급하지 않은 경우, 또는 청구항 또는 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 경우, 단계들은 특정 순서로 제한되거나, 기기의 구성 요소들에 대한 특정 순서 또는 방향이 언급되지 않았으며, 어떤 식으로든 순서 또는 방향이 추론되는 것은 아니다. 이것은 단계의 배열, 동작 흐름, 구성 요소의 순서, 또는 구성 요소의 방향에 관한 논리의 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 및 본 명세서에서 설명된 실시예들의 수 또는 유형;을 포함하여, 해석에 관한 임의의 가능한 비-표현적 근거를 유지한다.
본원에서 사용된 바와 같이, "하나", "한" 및 "하나의"와 같은 단수 형태는 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는한 복수의 참조를 포함한다. 따라서, 예를 들어, "하나의" 구성 요소에 대한 언급은 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 둘 이상의 그러한 구성 요소를 갖는 관점을 포함한다.
다음으로 도 1a-1b을 참조하면, 투과 그레이팅(106, transmitting grating)을 포함하는 예시의 광 가이드(100)가 개략적으로 도시된다. 도 1a는 광 가이드(100)의 측면도이며, 도 1b는 투과 그레이팅(106)의 저면도이다. 광 가이드(100)는 제1 표면(102)과 제1 표면(102)에 대향하는 제2 표면(104)을 가진 유리 플레이트(101)를 포함한다. 광 가이드(100)는 유리 플레이트(101)의 제1 표면(102) 상에 투과 그레이팅(106)을 포함한다. 다른 예시에서, 광 가이드(100)는 유리 플레이트(101)의 제1 표면(102) 상에 투과 그레이팅(106)의 2차원(2D) 배열과 같은, 투과 그레이팅(106)의 패턴을 포함한다. 광 가이드(100)는 또한, 예를 들어, 도 5를 참고하여, 아래에서 설명될, 광 추출기(미도시)의 패턴을 포함한다. 광 추출기의 패턴은 유리 플레이트(101)의 제1 표면(102) 또는 제2 표면(104) 상에 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 투과 그레이팅(106)은 y-축과 평행한 복수의 선을 포함하는 선형 그레이팅이다. 투과 그레이팅(106)은 투과 그레이팅(106) 상에 입사되는 광(108)을 광 가이드(100)로 결합시켜, 광의 일부, 즉, (112)로 표시된, 투과된 제1 차(T1) 광은 전반사(total internal reflection)로 인해 xz-평면에서 광 가이드에서 측방향으로 이동한다. 전반사로 인해 광 가이드(100)에서 측방향으로 이동하는 광은 광 추출기에 의해 광 가이드(100) 밖으로 결국 추출된다. (110)으로 표시된, 투과된 0차(T0) 광을 포함하는 광의 나머지 부분은 유리 플레이트(101)의 제2 표면(104)을 관통한다.
도 2a-2b는 반사 그레이팅(126, reflecting grating)을 포함하는 예시의 광 가이드(120)를 개략적으로 도시한다. 도 2a는 광 가이드(120)의 측면도이며, 도 2b는 반사 그레이팅(126)의 평면도이다. 광 가이드(120)는 제1 표면(122)과 제1 표면(122)에 대향하는 제2 표면(124)을 가진 유리 플레이트(121)를 포함한다. 광 가이드(120)는 유리 플레이트(121)의 제2 표면(124) 상에 반사 그레이팅(126)을 포함한다. 다른 예시에서, 광 가이드(120)는 예컨대, 유리 플레이트(121)의 제2 표면(124) 상에 반사 그레이팅(106)의 2D 배열과 같은, 반사 그레이팅(126)의 패턴을 포함한다. 광 가이드(120)는 또한 광 추출기(미도시)의 패턴을 포함하며, 이는 도 5를 참고하여, 아래에서 설명될 것이다. 광 추출기의 패턴은 유리 플레이트(121)의 제1 표면(122) 또는 제2 표면(124) 상에 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 반사 그레이팅(126)은 y-축과 평행한 복수의 선들을 포함하는 선형 그레이팅이다. 반사 그레이팅(126)은 반사 그레이팅(126)에 입사된 광(128)을 광 가이드(120)로 결합시켜, 광의 일부, 즉, (132)로 나타낸, 반사된 제1 차(R1) 광은 전반사로 인해 xz-평면에서 광 가이드에서 측방향으로 이동한다. 전반사로 인한 광 가이드(120)에서 측방향으로 이동하는 광은 결국 광 추출기에 의해 광 가이드(120) 밖으로 추출된다. 광의 나머지 부분은 (130)으로 표시된 반사된 0차(R0) 광 및 (134)로 표시된 (T0) 광을 포함한다. (T0) 광(134)은 유리 플레이트(121)의 제2 표면(124)을 관통하지만 (R0) 광(130)은 유리 플레이트(121)의 제1 표면(122)을 향해 다시 반사된다.
도 3a-3c는 투과 그레이팅(146) 및 반사 그레이팅(148)을 포함하는 예시적인 광 가이드(140)를 개략적으로 도시한다. 도 3a는 광 가이드(140)의 측면도이며, 도 3b는 반사 그레이팅(148)의 평면도이고, 도 3c는 투과 그레이팅(146)의 저면도이다. 광 가이드(140)는 제1 표면(142) 및 제1 표면(142)과 대향하는 제2 표면(144)을 갖는 유리 플레이트(141)를 포함한다. 광 가이드(140)는 유리 플레이트(141)의 제1 표면(142) 상의 투과 그레이팅(146)를 포함한다. 광 가이드(140)는 유리 플레이트(141)의 제2 표면(144) 상에 반사 그레이팅(148)을 포함한다. 투과 그레이팅(146)은 z-축 방향으로 반사 그레이팅(148)과 정렬된다. 다른 예시에서, 광 가이드(140)는 유리 플레이트(141)의 제1 표면(142) 상의 투과 그레이팅(146)의 2D 배열 및 유리 플레이트(141)의 제2 표면(144) 상의 반사 그레이팅(148)의 2D 배열과 같은, 투과 그레이팅(146)의 패턴 및 반사 그레이팅(148)의 패턴을 포함하며, 여기서, 각각의 투과 그레이팅은 z-축 방향으로 반사 그레이팅과 정렬된다. 광 가이드(140)는 또한 예를 들어, 도 5을 참조하여 후술될, 광 추출기(미도시)의 패턴을 포함한다. 광 추출기의 패턴은 유리 플레이트(141)의 제1 표면(142) 또는 제2 표면(144) 상에 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 반사 그레이팅(148)은 y-축에 평행한 복수의 선들을 포함하는 선형 그레이팅이다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 투과 그레이팅(146)은 또한 y-축에 평행한 복수의 선들을 포함하는 선형 그레이팅이다. 하나의 예시에서, 투과 그레이팅(146)의 선들과 반사 그레이팅(148)의 선들은 약 10도(°) 이내로 서로 평행하다. 투과 그레이팅(146)은 투과 그레이팅(146)에 입사된 광(150)을 광 가이드(140)로 겹합시켜, 광의 일부, 즉, (158)로 표시된 (T1) 광은 전반사로 인해 xz-평면에서 광 가이드에서 층방향으로 이동한다. 반사 그레이팅(148)은 반사 그레이팅(148)에 입사된 광(150)을 광 가이드(140)로 결합시켜, 광의 일부, 즉, (154)로 표시된 (R1) 광은 전반사로 인해 xz-평면에서 광 가이드에서 측방향으로 이동한다. 전반사로 인한 광 가이드(140)에서 측방향으로 이동하는 광은 광 추출기에 의해 광 가이드(140) 밖으로 결국 추출된다. 광의 나머지 부분은 (152)로 표시된 (R0) 광과 (156)로 표시된 (T0) 광을 포함한다. (T0) 광(156)은 유리 플레이트(141)의 제2 표면(144)을 통과하지만, (R0) 광(152)은 유리 플레이트(141)의 제1 표면(142)을 향해 다시 반사된다.
도 4a-4c는 투과 그레이팅(166)과 반사 그레이팅(168)을 포함하는 광 가이드(160)의 다른 예시를 개략적으로 도시한다. 도 4a는 광 가이드(160)의 측면도이고, 도 4b는 반사 그레이팅(168)의 평면도이고, 도 4c는 투과 그레이팅(166)의 저면도이다. 광 가이드(160)는 제1 표면(162) 및 제1 표면(162)과 대향하는 제2 표면(164)을 갖는 유리 플레이트(161)를 포함한다. 광 가이드(160)는 유리 플레이트(161)의 제1 표면(162)에 투과 그레이팅(166)을 포함한다. 투과 그레이팅(166)은 z-축 방향으로 반사 그레이팅(168)과 정렬된다. 다른 예시에서, 광 가이드(160)는 유리 플레이트(161)의 제1 표면(162)상의 투과 그레이팅(166)의 2D 배열 및 유리 플레이트(161)의 제2 표면(164) 상의 반사 그레이팅(168)의 2D 배열와 같은, 투과 그레이팅(166)의 패턴 및 반사 그레이팅(168)의 패턴을 포함하며, 여기서, 각각의 투과 그레이팅은 z-축 방향으로 반사 그레이팅과 정렬된다. 광 가이드(160)는 또한 예를 들어, 도 5를 참조하여 후술될, 광 추출기(미도시)의 패턴을 포함한다. 광 추출기의 패턴은 유리 플레이트(161)의 제1 표면(162) 또는 제2 표면(164) 상에 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 반사 그레이팅(168)은 x-축에 평행한 복수의 선들을 포함하는 선형 그레이팅이다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 투과 그레이팅(166)은 y-축에 평행한 복수의 선들을 포함하는 선형 그레이팅이다. 일 예시에서, 투과 그레이팅(166)와 반사 그레이팅(168)은 약 10 ° 내에서, 서로 직교한다. 투과 그레이팅(166)은 투과 그레이팅(166)에 입사된 광(170)을 광 가이드(160)로 결합시켜, 광의 일부, 즉, (178)로 표시된 (T1) 광이 전반사로 인해 xz-평면에서 광 가이드에서 측방향으로 이동한다. 반사 그레이팅(168)은 반사 그레이팅(168)에 입사된 광(170)을 광 가이드(160)에 결합하여, 광의 일부, 즉, (174)로 표시된 (R1) 광이 전반사로 인해 yz-평면(점선으로 표시됨)의 광 가이드 내에서 측방향으로 이동한다. 전반사로 인해 광 가이드(160)에서 측방향으로 이동하는 광은 결국 광 추출기에 의해 광 가이드(160)로부터 추출된다. 광의 나머지 부분은 (172)로 표시된 (R0) 광 및 (176)로 표시된 (T0) 광을 포함한다. (T0) 광(176)은 유리 플레이트(161)의 제2 표면(164)을 통과하지만, (R0) 광(172)은 유리 플레이트(161)의 제1 표면(162)을 향해 다시 반사된다.
도 5는 예시적인 광 추출기의 패턴(220)을 도시한다. 광 추출기의 패턴(220)은 (222)로 나타낸 단위 길이(L0) 및 (224)로 나타낸 단위 폭(W0)을 갖는 개별 단위 블록을 위한 것이다. 도시된 단위 블록의 중심(X)은 그 아래에 광원이 놓이는 영역에 상응한다. 아래의 도 7a를 참조하여 설명될 바와 같이, 각각의 광원은 도시된 단위 블록을 포함할 수 있다. 일반적으로, 광 추출 특징부의 밀도는 중심(X)으로부터의 거리에 따라 증가한다. 일부 예시에서, 광 추출 특징부는 그리드(grid)를 형성하도록 패턴화될 수 있으며, 거기에서 중심 영역(X)과 중심으로부터 직교 연장하는 영역(Y)은 광 추출 특징부로 더 성기게 채워지지만, 코너 영역(Z)이 더 밀도있게 채워진다. 다른 예시에서, 다른 광 추출 특징부 패턴은 원하는 광 출력 분포를 생성하기 위해 적절하게 사용될 수 있다.
광 가이드는 임의의 적합한 방법을 사용하여 광 추출 특징부를 생성하도록 처리될 수 있다. 하나의 예시에서, 광 추출 특징부는 고 산란 페인트(highly scattering paint)로 코팅된 표면의 영역, 레이저 손상 영역, 및/또는 플라스틱 또는 다른 유리로부터 유리 표면 상에 형성된 프리즘 또는 렌즈와 같은 미세 광학 특징부(micro-optic features)일 수 있다. 다른 예시에서, 광 추출 특징부는 광 가이드 플레이트의 표면을 에칭(etching)함으로써 형성될 수 있다. 에칭을 위한 파라미터는 원하는 광 추출 특징부을 달성하도록 변경될 수 있다.
도 6은 백라이트(300)의 하나의 예시를 개략적으로 도시한다. 하나의 예시에서, 백라이트(300)는 직접 조명된 2D 로컬 디밍 가능 백라이트(direct-lit 2D local dimming capable backlight)이다. 백라이트(300)는 밑바닥 반사기(302), 복수의 광원(304), 유리 광 가이드(310), 및 패턴화된 반사기(320)를 포함한다. 밑바닥 반사기(302)는 금속 또는 다른 적합한 재료와 같은, 반사 재료를 포함한다. 복수의 광원(304)은 2D 배열의 밑바닥 반사기(302) 및 유리 광 가이드(310) 사이에 배열되고 (305)로 표시된 피치(pitch)를 갖는다. 하나의 예시에서, 각각의 광원(304)은 LED 또는 다른 적합한 광원을 포함한다.
광 가이드(310)는 제1 표면(312) 및 상기 제1 표면(312)에 대향하는 제2 표면(314)을 가진 유리 플레이트(311)를 포함한다. 광 가이드(310)는 제1 그레이팅(316)의 2D 배열과 같은, 유리 플레이트(311)의 제1 표면(312) 상에 제1 (예컨대, 투과) 그레이팅(316)의 패턴을 포함한다. 광 가이드(310)는 제2 그레이팅(318)의 2D 배열과 같은, 유리 플레이트(311)의 제2 표면(314) 상에 제2 (예컨대, 반사) 그레이팅(318)의 패턴을 포함한다. 각각의 광원(304)은 수직 방향으로 제1 그레이팅(316)과 정렬되며, 각각의 제1 그레이팅(316)은 수직 방향으로 상응하는 제2 그레이팅(318)과 정렬된다. 광원(310)은 또한 예를 들어, 도 5를 참조하여, 전술한 바와 같이, 광 추출기(미도시)의 패턴을 포함한다. 광 추출기의 패턴은 유리 플레이트(311)의 제1 표면(312) 또는 제2 표면(314) 상에 있다.
패턴화된 반사기(320)는 (패턴화된 반사기(320) 내의 흰색 구역으로 표시된) 제1 (즉, 반사) 구역(325) 및 각각의 광원(304)과 정렬된 (패턴화된 반사기(320) 내에서 흑색 구역으로 표시되고 총괄적으로 제2 구역(326)으로 나타내는) 제2 (즉, 투과) 구역(326a, 326b, 326c)을 포함한다. 제1 구역(325)은 제2 구역(326)보다 더욱 반사되고, 제2 구역(326)은 제1 구역(325)보다 더욱 투과된다. 제2 구역(326)은 더 작은 (326a) 하위구역, 더 큰(326b) 하위구역, 및 더욱 더 큰(326c) 하위구역으로 표시되는 것처럼, x-축 방향으로 크기가 변한다. 이러한 예시에서, 광 가이드(310)와 패턴화된 반사기(320) 사이에 공기 갭(air gap)이 존재한다. 다른 예시에서, 패턴화된 반사기(320)는 예를 들어, 유리 플레이트(311)의 제2 표면(314) 상에 패턴화된 금속 레이어 또는 다중레이어 유전체 코팅(multilayer dielectric coating)을 사용하여, 광 가이드(310)와 모놀리식으로(monolithically) 통합될 수 있다.
각각의 광원(304)으로부터 방출된 광의 적어도 일부는 그레이팅(316, 318)에 의해 광 가이드(310)로 결합되고 전반사에 의해 측방향으로 확산된다. 각각의 광원(304)에서 방출된 광의 다른 부분은 밑바닥 반사기(302)와 패턴화된 반사기(320)에서의 반사로 인해 밑바닥 반사기(302)와 패턴화된 반사기(320) 사이에서 측방향으로 확산된다. (330)으로 표시된 광선(R1)은 투명 구역(326a)을 통해 투과되지만, (332)로 표시된 광선(R2)은 반사 구역(325)에 의해 먼저 반사되고, 이후 밑바닥 반사기(302)에 의해 반사되며, 마지막으로 패턴화된 반사기(320)의 투명 구역(326b)을 통과한다. (334)로 표시된 광선(R3)은 전반사로 인해 광 가이드(310) 내에서 측방향으로 확산되며 이후 광 추출기의 패턴에 의해 광 가이드(310)로부터 추출되고, 마지막으로 패턴화된 반사기(320)의 투명 구역(326a)을 통과한다.
(R3)와 같은 광선(334)은 패턴화된 반사기(320)와 밑바닥 반사기(302) 사이에서의 다중 반사 도중 손실을 겪지 않고 측방향으로 더 긴 거리를 이동할 수 있다. (R3)와 같은 광선(334)은 광 가이드(310)의 내부 흡수를 겪지만, 일 예시에서 약 150 mm 미만이며, 다른 예시에서는 약 80 mm 미만인 백라이트(300)에서의 LED 피치(305)로 인해 내부 흡수는 상대적으로 작다. (R3)와 같은 광선(334)은 광 가이드(310)에서 추출되기 전에 LED 피치(305)의 약 절반을 이동한다. 하나의 예시에서, 적절한 광 가이드(310)는 450 nm, 550 nm, 및 650 nm에서 98 %보다 작지 않은 75 mm 이상의 내부 투과를 갖는다. 이러한 적합한 광 가이드는 Corning's IrisTM 유리를 이용하여 제조될 수 있다. 유리 광 가이드는 폴리메타크릴산 메틸(polymethyl methacrylate)(PMMA)로 만들어진 광 가이드에 비해 높은 열적 안정성과 높은 기계적 안정성을 가질 수 있다.
밑바닥 반사기(302)와 패턴화된 반사기(320) 사이의 광학적 거리는 (340)으로 표시된다. 각각의 LED (304)로부터의 광이 그레이팅을 통해 광 가이드로 결합된 광 가이드(310)를 이용하므로써, 광학 거리(340)는 광 가이드(310)의 두께만큼 작을 수 있다. 광 가이드(310)의 두께는 예를 들어, 약 0.1 mm 내지 2 mm 사이의 범위에 있을 수 있다.
도 7a-11은 디스플레이를 제조하기 위한 예시의 방법을 도시한다. 도 7a는 디스플레이 제조를 위한 예시의 제1 하위조립체(400)의 평면도이며 도 7b는 측면도이다. 제1 하위조립체(400)는 인쇄된 회로 보드(PCB)(402)로 복수의 LED(404)를 부착함으로써 제조된다. LED(404)는 각각의 LED(404)가 (412)로 표시된 단위 길이(L0) 및 (414)로 표시된 단위 폭(W0)를 가진 개별 단위 블록(410)을 가진 2D 배열로 배열된다. 하나의 예시에서, 각각의 단위 블록(410)은 앞서 도 5를 참고하여 설명되고 도시된 광 추출기 패턴(220)과 같은, 광 가이드의 광 추출기의 각각의 패턴이 각각의 LED(404)와 수직으로 정렬될 것으로 정의된다.
도 8a는 디스플레이 제조를 위한 예시의 제2 하위조립체(420)의 평면도이며 도 8b는 측면도이다. 제2 하위조립체(420)는 앞서 도 7a-7b를 참고하여 설명되고 도시된 제1 하위조립체(400)의 복수의 LED(404)들 사이에서 PCB(402)로 밑바닥 반사기(422)를 적용함으로서 제조된다. 밑바닥 반사기(422)는 금속 재료 또는 다른 적절한 반사 재료를 포함할 수 있다.
도 9a는 디스플레이 제조를 위한 예시의 제3 하위조립체(430)의 평면도이며 도 9b는 측면도이다. 제3 하위조립체(430)는 앞서 도 8a-8b를 참고하여 설명되고 도시된 제2 하위조립체(420)의 복수의 LED(404)들 위에 광 가이드 플레이트(432)를 적용함으로서 제조된다. 광 가이드 플레이트(432)는 예를 들어, 앞서 도 1a-5를 참고하여, 본원에 설명된 것처럼, 밑바닥 표면 및 정상부 표면, 상기 밑바닥 표면 또는 정상부 표면 상에 광 추출기의 패턴, 및 상기 밑바닥 표면 및/또는 정상부 표면 상에 그레이팅의 패턴을 포함한다.
도 10a는 디스플레이 제조를 위한 예시의 제4 하위조립체(440)의 평면도이며 도 10b는 측면도이다. 제4 하위조립체(440)는 앞서 도 9a-9b를 참고하여 설명되고 도시된 제3 하위조립체(430)의 광 가이드 플레이트(432) 위에 패턴화된 반사기(442)를 적용함으로서 제조된다. 패턴화된 반사기(442)는 흑색 점으로 표시된 제1 구역(444)과 상기 흑색 점들 사이의 연속하는 흰색 공간으로 나타낸 제2 구역(446)을 포함한다. 하나의 예시에서, 제1 구역(444)과 제2 구역(446)에 의해 제공된 패턴은 앞서 도 7a를 참고하여 설명되고 도시된 개별 단위 블록(410)으로 나눠진다. 제1 구역(444)은 제2 구역(446)보다 더 투명하고, 제2 구역(446)은 제1 구역(444)보다 더 반사된다. 점과 같은, 제1 구역(444)의 면 밀도는 패턴화된 반사기(442)의 평면에서 변한다. 제1 구역(444)은 LED(404) 바로 위쪽에 가장 낮은 면 밀도를 가지며, 단위 블록들 사이의 코너에서 가장 높은 면 밀도를 갖는다. 제1 궁겨(444)의 면 밀도는 점의 수, 점의 크기, 또는 이들의 조합에 의해 변화될 수 있다. 제1 구역(444)의 면 밀도의 변화는 패턴화된 반사기(442)를 광이 통과한 이후 균일한 조면 분배를 제공하도록 디자인될 수 있다. 점들은 패턴 가시성을 최소화하도록 불규칙적으로 배치될 수 있다. 하나의 예시에서, 점들의 크기는 5 ㎛ 내지 5000 ㎛ 사이의 범위일 수 있다. 점들은 원형, 직사각형, 또는 다른 임의의 적합한 형태일 수 있다.
도 11은 예시의 디스플레이(450)를 개략적으로 도시한다. 디스플레이(450)는 앞서 도 10a-10b를 참고하여 설명되고 도시된 제4 하위조립체(440)의 패턴화된 반사기(442) 위에 디퓨저 플레이트(452, diffuser plate)를 적용하고 상기 디퓨저 플레이트(452) 위에 양자 점 필름(454, quantum dot film)를 적용함으로써 제조된다. 디스플레이(450)의 제조는 상기 양기 점 필름(454) 위에 프리즘 필름(456)을 적용하고, 상기 프리즘 필름(456) 위에 반사 편광자(458)를 적용하고, 상기 반사 편광자(458) 위에 디스플레이 패널(460)를 적용하는 것을 더욱 포함한다.
도 12a는 예시의 원형 그레이팅(500)을 도시한다. 원형 그레이팅(500)은 그레이팅의 가장자리에 부분적인 원형을 포함하는 복수의 중접된 원(502)을 포함한다. 일 예시에서, 도 1a, 2a, 3a의 각각의 투과 그레이팅 및 각각의 반사 그레이팅은 원형 그레이팅일 수 있다.
도 12b는 예시의 타원형 그레이팅(510)을 도시한다. 타원형 그레이팅(510)은 그레이팅의 가장자리에 부분적인 타원을 포함하는 복수의 중첩된 타원(512)을 포함한다. 일 예시에서, 도 1a, 2a, 3a, 및 4a의 각각의 투과 그레이팅 및 각각의 반사 그레이팅은 타원형 그레이팅일 수 있다. 다른 예시에서, 도 1a, 2a, 3a, 및 4a의 각각의 투과 그레이팅 및 각각의 반사 그레이팅은 다른 적합한 형태일 수 있다.
적합한 그레이팅은 광원의 파장(λ)보다 더 작고 λ(ng-1)보다 더 큰 피치를 가지며, 여기서, ng는 유리 광 가이드 플레이트의 굴절률이다. 그레이팅의 피치는 λ(ng-1)보다 크므로 제1 차 회절이 존재한다. 그레이팅의 피치는 0도와 같은 입사각에 대한 제1 차 회절이 전반사의 조건을 만족하도록 λ보다 작다. 이들 조건 하에서, 그레이팅의 선과 평행한 평면에서 입사되는 광에 대해, 제1 차 반사되거나 투과된 광은 입사광과 무관하게 전반사의 조건을 만족시킨다. 그레이팅의 선에 수직하는 평면에서 입사된 광에 대해, 제1 차 광선(투과 그레이팅에 대한 T1 및 T-1 또는 반사 그레이팅에 대한 R1 및 R-1) 중 하나는 입사각에 따라 전반사의 조건을 만족시키거나, 또는 사라진다. 제1 차 광선 중 나머지는 전반사의 조건을 만족시키거나 만족시키지 않을 수 있다. 광선이 전반사를 겪지 않아도, 광선은 여전히 광원으로부터 멀어지며 측방향으로 재지향된다. 이러한 광의 일부는 도 6의 경우에 도시된 것처럼 밑바닥 반사기와 패턴화된 반사기 사이의 다중 반사로 인해 측방향으로 이동될 수 있다. 투과 그레이팅에 대해, 제1 차 회절으로부터의 측방향 결합 효율은 입사각이 0도인 경우 약 50 %이다. 반사 그레이팅에 대해, 제1 차 회절로부터의 측방향 결합 효율은 입사각이 0도인 경우 약 67 %이다. 측방향 회절 효율을 향상시키 위해, 두 개의 그레이팅, 하나는 광 가이드의 밑바닥에 그리고 하나는 광 가이드의 정상부에 사용될 수 있다.
도 13a는 예시의 그레이팅(600)을 개략적으로 도시한다. 이 예시에서, 그레이팅(600)은 기판(602) 및 상기 기판(602)에서 연장된 복수의 평행한 선(604)을 포함하는 선형 쌍 그레이팅이다. 그레이팅(600)의 각각의 선(604)은 (606)으로 표시된 피치, (608)로 표시된 폭, 및 (610)으로 표시된 두께를 갖는다. 도 13a에 4개의 선(604)이 도시되어 있지만, 그레이팅(600)은 평행한 선(604)의 임의의 적절한 수를 포함할 수 있다. 그레이팅 듀티 사이클(grating duty cycle)은 그레이팅 폭(608)을 그레이팅 피치(606)로 나눈 것으로 정의된다. 그레이팅(600)의 표면 프로파일은 사각형 또는 직사각형일 수 있다. 그레이팅이 사용된 존이 폭과 다른 길이를 가진 경우, 직사각형 표면 프로파일은 더욱 균일하게 광을 확산시킬 수 있다.
도 13b는 광의 광선에 대해 도 13a의 그레이팅(600)의 응답(620)의 예시를 도시한다. 파동 벡터(k), P-편광 전계(E1), 및 S-편광 전계(E2)를 가진 광의 광선은 입사 극각(θ) 및 방위각(Ф)을 가진 그레이팅에 영향을 미친다. Ф= 0°일 때, 입사 평면은 그레이팅의 선에 직교한다. Ф= 90°일 때, 입사 평면은 그레이팅의 선과 평행하다. α= 0°일 때, 광선은 S-편광(TE)을 갖는다. α= 90°일 때, 광선은 P-편광(TM)을 갖는다. β = 0°일 때, 광선은 선형으로 편광된다. β = ±45°일 때, 광선은 원형으로 편광된다.
도 14는 비편광된 법선 입사 광(unpolarized normal incidence light)에 대한 투과 그레이팅의 예시에 대한 회절 효율 대 그레이팅 두께를 도시한다. 이 예시에서, 투과 그레이팅은 0.47 ㎛의 피치를 가진 476 nm의 파장과 50 %의 그레이팅 듀티 사이클에 대해 디자인된다. 회절 효율은 최적 그레이팅 두께와 듀티 사이클을 선택함으로써 최대화된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 이러한 예시에서, T1 + T-1에 대한 최대 회절 효율은 그레이팅 두께가 0.30 ㎛일 때 약 50 %이다. T1 + T-1에 대한 유사한 최대 회절 효율은 약 40 % 내지 60 % 사이 범위 내의 듀티 사이클에 대해 유지된다. 듀티 사이클이 약 40 % 이하로 감소됨에 따라, T1 + T-1에 대한 회절 효율은 20 %의 듀티 사이클에서, T1 + T-1에 대한 회절 효율이 약 40 % 이하가 되도록 감소된다. 듀티 사이클이 약 60 % 이상으로 증가됨에 따라, T1 + T-1에 대한 회절 효율은 80 %의 듀티 사이클에서, T1 + T-1에 대한 회절 효율은 약 30 %보다 작도록 감소된다.
도 15는 비편광된 법선 입사광을 위한 반사 그레이팅의 예시에 대한 회절 효율 대 그레이팅 두께를 도시한다. 이러한 예시에서, 반사 그레이팅은 0.47 ㎛의 피치를 가진 476 nm의 파장과 50 %의 그레이팅 듀티 사이클에 대해 디자인된다. 다른 예시에서, 반사 그레이팅은 SiO2 및 TiO2 과 같은 낮고 높은 굴절률로 교차하는 유전체 재료의 적층으로 만들어질 수 있다. 회절 효율은 최적 그레이팅 두께와 듀티 사이클을 선택함으로써 최대화된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 이 예시에서, R1 + R-1에 대한 최대 회절 효율은 그레이팅 두께가 약 0.15 ㎛일 때 약 70 %이다. R1 + R-1에 대한 유사한 최대 회절 효율은 약 40 % 내지 60 % 사이 범위 내의 듀티 사이클에 대해 유지된다. 듀티 사이클가 약 40 % 이하로 감소됨에 따라, R1 + R-1에 대한 회절 효율은 20 %의 듀티 사이클에서, R1 + R-1에 대한 회절 효율이 약 30 % 이하가 되도록 감소된다. 듀티 사이클이 약 60 % 이상으로 증가됨에 따라, R1 + R-1에 대한 회절 효율은 80 %의 듀티 사이클에서, R1 + R-1에 대한 회절 효율이 약 40 % 이하가 되도록 감소된다.
듀티 사이클이 너무 높은 경우, R0은 바람직하지 않게 너무 높다. 예를 들어, 듀티 사이클이 약 80 %일 때, R0은 약 80 %보다 크다. 듀티 사이클이 너무 낮은 경우, T0는 바람직하지 않게 너무 높다. 예를 들어, 듀티 사이클이 약 20 %인 경우, T0는 약 50 %보다 크다. 듀티 사이클이 약 40 % 내지 60 % 사이 범위 내에 있을 때, T0 및 R0 모두 낮고, 바람직한 R1 + R-1은 높다. 예를 들어, 듀티 사이클이 55 %인 경우, R1 + R-1는 약 0.23 ㎛보다 큰 두께를 가진 그레이팅에 대해 60 %보다 크다. 듀티 사이클은 53 %일 때, R1 + R-1는 약 0.21 ㎛ 내지 0.60 ㎛ 사이 범위 내의 두께를 가진 그레이팅에 대해 60 %보다 크다.
도 16a-16b은 입사 광에 대한 방위각(Ф)이 90도와 같은 투과 그레이팅(702)을 포함하는 예시의 광 가이드(700)를 개략적으로 도시한다. 도 16a은 광 가이드(700)의 측면도이고, 도 16b는 투과 그레이팅(702)의 저면도이다. 이 예시에서, 투과 그레이팅(702)은 0.47 ㎛의 피치, 0.29 ㎛의 두께, 및 45 %의 듀티 사이클을 가진 476 nm의 파장에 대해 디자인된다. 도 16a 도시된 것처럼, 방위각(Ф) = 90°인 경우, T1 및 T-1 모두는 동일한 회절 효율을 가지며, 입사 극각(θ)과 관련없이 전반사의 조건을 만족시킨다. 따라서, T1 및 T-1 모두는 긴 거리에 대해 이동할 수 있다.
도 16c은 회절 효율 대 입사 극각(θ)을 도시하며, 여기서, 방위각(Ф)은 도 16a-16b의 예시의 투과 그레이팅에 대해 90°와 같다. 이 예시에서, T1 + T-1에 대한 최대 회절 효율은 (θ)가 약 15°일 때 약 60 %이다.
도 17a-17b은 투과 그레이팅(722)을 포함하는 예시의 광 가이드(720)를 개략적으로 도시하며, 여기서, 입사 광에 대한 방위각(Ф)은 0도와 같다. 도 17a은 광 가이드(720)의 측면도이며, 도 17b은 투과 그레이팅(722)의 저면도이다. 이 예시에서, 투과 그레이팅(722)은 0.47 ㎛의 피치, 0.29 ㎛의 두께, 및 45 %의 듀티 사이클을 가진 476 nm의 파장에 대해 디자인된다. 방위각(Ф) = 0°인 경우, T1은 전반사의 조건을 만족시키거나 또는 입사 극각(θ)에 따라 광 가이드(720)를 통과한다. T-1은 또한 전반사의 조건을 만족하지 않을 수 있다. 임의의 경우, T 및 T-1은 광원으로부터 멀리 측방으로 재지향된다.
도 17c은 회절 효율 대 입사 극각(θ)을 도시하며, 여기서, 방위각(Ф)은 도 17a-17b의 예시의 투과 그레이팅에 대해 0°와 같다. 이 예시에서, T1 + T-1에 대한 최대 회절 효율은 (θ)가 약 5°일 때 약 50 %이다. 도 17c 과 도 16c을 비교하면, 극각(θ)이 60 °보다 작을 때, T0은 Ф = 0°또는 90°인지 관계 없이 40 %보다 크다. 이 효과는 광 가이드의 정상부에 반사 그레이팅을 포함함으로써 억제될 수 있다. 또한, 극각(θ)이 30°보다 작은 경우, 방위각(θ) = 90°일 때보다 방위각(θ) = 0°일 때보다 T0이 더 크다. 이 효과는 투과 그레이팅의 선과 직교하는 선을 갖는 반사 그레이팅을 사용함으로써 억제될 수 있다.
도 18a-18b는 반사 그레이팅(742)을 포함하는 예시의 광 가이드(740)를 개략적으로 도시하며, 여기서, 입사광에 대한 방위각(Ф)이 90°와 같다. 도 18a는 광 가이드(740)의 측면도이며, 도 18b는 반사 그레이팅(742)의 평면도이다. 이 예시에서, 반사 그레이팅(742)은 0.47 ㎛의 피치, 0.16 ㎛의 두께, 및 50 %의 듀티 사이클을 가진 476 nm의 파장에 대해 디자인된다.
도 18c는 회절 효율 대 입사 극각(θ)을 도시하고, 여기서, 방위각(Ф)은 도 18a-18b의 예시의 반사 그레이팅에 대해 90°와 같다. 이 예시에서, R1 + R-1에 대한 최대 회절 효율은 (θ)이 약 0°일 때 약 70 %이다.
도 19a-19b는 반사 그레이팅(762)을 포함하는 예시의 광 가이드(760)를 개략적으로 도시하며, 여기서, 입사광에 대한 방위각(Ф)은 0°와 같다. 도 19a는 광 가이드(760)의 측면도이며, 도 19b는 반사 그레이팅(762)의 평면도이다. 이 예시에서, 반사 그레이팅(762)은 0.47 ㎛의 피치, 0.16 ㎛의 두께, 및 50 %의 듀티 사이클을 가진 476 nm의 파장에 대해 디자인된다.
도 19c는 회절 효율 대 입사 극각(θ)을 도시하고, 여기서, 방위각(Ф)은 도 19a-19b의 예시의 반사 그레이팅에 대해 0°와 같다. 이 예시에서, R1 + R-1에 대한 최대 회절 효율은 (θ)이 약 0°일 때 약 70 %이다.
본원에 개시된 직접 조명된 백라이트는 광 가이드를 포함하지 않은 직접 조명된 백라이트에 비해 개선된 광 효율을 제공한다. 상기 개선된 광 효율은 LED 위에 놓인 유리 광 가이드에 의해 달성된다. LED로부터 광의 적어도 일부는 전반사에 의해 유리 광 가이드에서 측방향으로 확산된다. 전반사는 LED에서 방출된 법선 입사광을 전반사 임계 각도보다 큰 각도에서 광 가이드로 결합하는 유리 광 가이드 상에 그레이팅에 의해 가능하다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 실시예에 대해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 이들이 첨부된 청구 범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는한 그러한 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 가진 유리 플레이트;
    상기 유리 플레이트의 제1 표면 상에 제1 그레이팅의 패턴;
    상기 유리 플레이트의 제2 표면 상에 제2 그레이팅의 패턴, 여기서, 상기 제2 그레이팅은 제1 그레이팅과 정렬됨; 및
    상기 유리 플레이트의 제1 또는 제2 표면 상에 광 추출기의 패턴;을 포함하는, 광 가이드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 그레이팅 각각과 상기 제2 그레이팅 각각은 광의 일부가 광 가이드에서 측방향으로 이동하고 광 추출기에 의해 광 가이드에서 추출되도록 광 가이드로 광을 결합시키는, 광 가이드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 그레이팅 각각은 제1 선을 포함하는 선형 그레이팅이며,
    상기 제2 그레이팅 각각은 제2 선을 포함하는 선형 그레이팅인, 광 가이드.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 선은 제2 선과 평행한, 광 가이드.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 선은 제2 선과 직교하는, 광 가이드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 그레이팅 각각은 원형 그레이팅 또는 타원형 그레이팅이고,
    상기 제2 그레이팅 각각은 원형 그레이팅 또는 타원형 그레이팅인, 광 가이드.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 추출기의 패턴은 상기 그레이팅 각각에 더 가까운 저밀도의 광 추출기 및 상기 그레이팅 각각에서 더 먼 고밀도의 광 추출기를 포함하는, 광 가이드.
  8. 밑바닥 표면 및 정상부 표면, 상기 밑바닥 표면 또는 정상부 표면 상의 광 추출기의 패턴, 및 상기 밑바닥 표면 또는 정상부 표면 상의 제1 그레이팅의 패턴을 포함하는 유리 광 가이드;
    밑바닥 반사기; 및
    상기 밑바닥 반사기와 유리 광 가이드 사이의 복수의 광원;을 포함하되,
    각각 광원으로부터의 광이 상응하는 제1 그레이팅에 의해 유리 광 가이드로 결합되어 광의 제1 부분은 유리 광 가이드에서 측방향으로 이동하고 광 추출기에 의해 유리 광 가이드에서 추출되는, 백라이트.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1 구역 및 제2 구역을 포함하는 패턴화된 반사기를 더욱 포함하되, 상기 제1 구역은 제2 구역보다 더욱 반사되고, 상기 제2 구역은 제1 구역보다 더욱 투과되고,
    여기서, 상기 유리 광 가이드는 패턴화된 반사기와 복수의 광원 사이에 있으며,
    여기서, 각각의 광원으로부터의 상기 광의 제2 부분은 밑바닥 반사기와 패턴화된 반사기에서의 반사로 인해 밑바닥 반사기와 패턴화된 반사기 사이에서 측방향으로 이동하는, 백라이트.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 그레이팅의 패턴은 유리 광 가이드의 정상부 표면 상에 있으며 각각의 제1 그레이팅으로부터 제1 차 반사된 광은 전반사의 조건을 만족시키는, 백라이트.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 그레이팅의 패턴은 유리 광 가이드의 밑바닥 표면 상에 있으며 각각의 제1 그레이팅을 통해 제1 차 투과된 광은 전반사의 조건을 만족시키는, 백라이트.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 유리 광 가이드는 제2 그레이팅의 패턴을 포함하고,
    상기 제2 그레이팅의 패턴과 제1 그레이팅의 패턴은 유리 광 가이드의 대향하는 표면 상에 있는, 백라이트.
  13. 청구항 12에 있어서,
    각각의 제2 그레이팅은 각각의 제1 그레이팅의 선과 직교하는 선을 포함하는, 백라이트.
  14. 청구항 8에 있어서,
    각각의 제1 그레이팅은 알루미늄을 포함하는, 백라이트.
  15. 청구항 8에 있어서,
    각각의 제1 그레이팅의 듀티 사이클은 40 % 내지 60 % 사이에 있는, 백라이트.
  16. 청구항 8에 있어서,
    각각의 제1 그레이팅의 피치는 복수의 광원에 의해 발생된 광의 파장보다 더 짧은, 백라이트.
  17. 청구항 8에 있어서,
    각각의 제1 그레이팅은 선형 그레이팅, 원형 그레이팅, 또는 타원형 그레이팅을 포함하는, 백라이트.
  18. 청구항 8에 있어서,
    상기 유리 광 가이드는 0.1 mm 내지 2 mm 사이의 두께를 갖는, 백라이트.
  19. 디스플레이 제조를 위한 방법으로서,
    복수의 발광 다이오드(LED)를 인쇄된 회로 기판(PCB)으로 부착하는 단계;
    상기 복수의 LED 사이에 밑바닥 반사기를 PCB로 적용하는 단계;
    상기 복수의 LED 위에 광 가이드 플레이트를 적용하는 단계, 여기서, 상기 광 가이드 플레이트는 밑바닥 표면과 정상부 표면, 상기 밑바닥 표면 또는 정상부 표면 상의 광 추출기 패턴, 및 상기 밑바닥 표면 또는 정상부 표면 상의 그레이팅의 패턴을 포함함; 및
    상기 광 가이드 플레이트 위에 패턴화된 반사기를 적용하는 단계;를 포함하는, 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 패턴화된 반사기 위에 디퓨저 플레이트를 적용하는 단계;
    상기 디퓨저 플레이트 위에 양자 점 필름을 적용하는 단계;
    상기 양자 점 필름 위에 프리즘 필름을 적용하는 단계;
    상기 프리즘 필름 위에 반사 편광자를 적용하는 단계; 및
    상기 반사 편광자 위에 디스플레이 패널을 적용하는 단계;를 더욱 포함하는, 방법.
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