KR20200140307A

KR20200140307A - 광 방향전환 필름, 백라이트 및 디스플레이 시스템

Info

Publication number: KR20200140307A
Application number: KR1020207031231A
Authority: KR
Inventors: 개리 티 보이드
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-12-15
Also published as: CN112105866A; US11175533B2; TW201947289A; JP2021522664A; JP7369717B2; CN112105866B; US20210141272A1; WO2019211752A1

Abstract

광 방향전환 필름, 광 방향전환 필름을 포함하는 백라이트, 및 백라이트를 포함하는 디스플레이 시스템이 기술된다. 광 방향전환 필름은 기재 상에 복수의 실질적으로 평행 이격된 구조체들을 포함하는 미세구조화된 필름일 수 있다. 백라이트는 일대일 대응 관계로 디스플레이 표면 내의 복수의 비-중첩 조명 구역들을 조명하도록 구성된 복수의 이산 이격된 광원들; 및 복수의 광원들 상에 배치된 미세구조화된 필름을 포함하여, 디스플레이 표면이 미세구조화된 필름 상에 배치되고 광원들이 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 디스플레이 표면 내의 대응하는 조명 구역을 조명하고, 복수의 조명 구역들에 걸친 광도 분포가 평균(I) 및 표준 편차(S)를 가지며, 여기서, S/I < 1이도록 된다.

Description

광 방향전환 필름, 백라이트 및 디스플레이 시스템

액정 디스플레이(LCD)는 전형적으로 LCD 디스플레이 패널에 광을 제공하기 위해 백라이트를 사용한다. 디스플레이에 의해 제공되는 콘트라스트는 백라이트로부터의 광을 차단하는 LCD 디스플레이 패널의 능력에 의해 제한된다. 고 동적 범위(high dynamic range, HDR) LCD 디스플레이는 디스플레이의 콘트라스트를 증가시키기 위해 로컬 디밍(local dimming)을 이용할 수 있다.

본 발명의 일부 태양에서, 상부에 배치된 디스플레이 표면에 균일한 조명을 제공하기 위한 백라이트가 제공된다. 백라이트는 일대일 대응 관계로 디스플레이 표면 내의 복수의 비-중첩 조명 구역들을 조명하도록 구성된 복수의 이산 이격된 광원들; 및 복수의 광원들 상에 배치되고 이에 대면하는 제1 미세구조화된(microstructured) 필름을 포함하여, 디스플레이 표면이 제1 미세구조화된 필름 상에 배치되고 광원들이 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 디스플레이 표면 내의 대응하는 조명 구역을 조명하도록 한다. 복수의 조명 구역들에 걸친 광도(luminous intensity) 분포가 평균(I) 및 표준 편차(S)를 가지고, 여기서 S/I < 1이다.

본 발명의 일부 태양에서, 광 방향전환 필름(light redirecting film)이 제공된다. 광 방향전환 필름은, 기재(substrate) 상에서 제1 방향을 따라 연장되고 직교하는 제2 방향을 따라 나란히 배열된 복수의 실질적으로 평행 이격된 구조체들을 포함한다. 각각의 구조체는 피크에서 만나는 대향하는 만곡된 소면(facet)들을 포함한다. 피크는 제1 방향을 따라 연장된다. 제1 방향에 실질적으로 직각인 평면 내의 광 방향전환 필름의 단면에서, 구조체들의 이웃하는 피크들 사이의 평균 측방향 간격이 P이고, 구조체들의 이웃하는 기부들 사이의 평균 측방향 간격은 W이며, 구조체들의 만곡된 소면들에 대한 평균 최적합(best-fit) 곡률 반경들이 R이고, 여기서 0.1 ≤ W/P ≤ 0.2 및 0.6 ≤ R/P ≤ 1.1이다. 광 방향전환 필름의 일부 실시예에서, 구조체들은 굴절률(n1)을 갖고, 기재는 굴절률(n2)을 가지며, 여기서 n1 ≥ 1.5 및 n1 - n2 ≥ 0.02이다.

본 발명의 일부 태양에서, 디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은 픽셀화된 디스플레이 표면, 디스플레이 표면 뒤에 배치된 이산 이격된 광원들의 2차원 어레이, 및 제어기를 포함한다. 픽셀화된 디스플레이 표면은 복수의 픽셀들 및 복수의 비-중첩 조명 구역들을 포함하고, 여기서 각각의 조명 구역은 픽셀들 중 10개 이상을 포함한다. 이산 이격된 광원들의 2차원 어레이 내의 각각의 광원은 조명 구역들 중 하나와 일대일 대응한다. 제어기는 각각의 픽셀을 개별적으로 어드레싱하고 각각의 광원에 개별적으로 동력공급하기 위한 것이어서, 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 광원에 대응하는 조명 구역을 조명하도록 한다.

도 1은 광 방향전환 필름의 개략 단면도.
도 2a는 백라이트를 포함하는 디스플레이 시스템의 개략 분해도.
도 2b는 도 2a의 디스플레이 시스템에 포함된 광원의 개략 단면도.
도 2c는 도 2a의 디스플레이 시스템에 포함된 디스플레이 표면의 개략 평면도.
도 2d는 도 2a의 디스플레이 시스템에 포함된 각자의 제1 및 제2 미세구조화된 필름들의 미세구조체들이 연장되는 제1 및 제2 방향들을 예시하는 개략 평면도.
도 3은 만곡된 소면들의 평균 최적합 곡률 반경(R)의 함수로서 만곡된 소면들을 갖는 구조체들을 구비하는 광 방향전환 필름을 포함하는 백라이트에 대한 평균 강도로 나눈 강도의 표준 편차의 플롯.
도 4는 W/P(여기서, W는 구조체들의 이웃하는 기부들 사이의 평균 측방향 간격이고, P는 구조체들의 이웃하는 피크들 사이의 평균 측방향 간격)의 함수로서 구조체들을 갖는 광 방향전환 필름을 포함하는 백라이트에 대한 평균 강도로 나눈 강도의 표준 편차의 플롯.
도 5는 구조체들의 굴절률의 함수로서 기재 상에 배치된 구조체들을 갖는 광 방향전환 필름을 포함하는 백라이트에 대한 평균 강도로 나눈 강도의 표준 편차의 플롯.
도 6은 제2 및 제1 광 방향전환 필름들의 기재들의 두께들의 비의 함수로서 제1 광 방향전환 필름 상에 배치된 제2 광 방향전환 필름을 포함하는 백라이트에 대한 평균 강도로 나눈 강도의 표준 편차의 플롯.
도 7 및 도 8은 광학 확산기의 개략 단면도.
도 9a 및 도 9b는 제1 시야각을 갖는 제1 방향으로, 그리고 제2 시야각을 갖는, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 광을 산란시키는 광학 확산기를 예시하는 개략 단면도.
도 10은 이산 이격된 광원들의 2차원 어레이의 개략 평면도.

하기 설명에서, 본 명세서의 일부를 이루고 다양한 실시예가 예시로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조한다. 도면은 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아니다. 다른 실시예가 고려되고 본 설명의 범위 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 해석되어서는 안된다.

고 동적 범위(HDR) 액정 디스플레이(LCD)는 전형적으로 LCD 패널의 휘도 범위를 국부적으로 증대시키기 위해 백라이트 내의 광원들의 어레이를 이용한다. 발광 다이오드(LED)는 HDR 백라이트를 위한 편리한 광원이다. 일부 경우에, 그러한 디스플레이의 비용은 단위 면적당 LED들의 개수를 감소시킴으로써 감소된다. 그러나, LED들 사이의 결과적인 거리 또는 피치(pitch)는 백라이트의 공간적 균일성을 감소시킬 수 있다. 이러한 경우에 균일성을 개선하기 위해 추가의 확산기가 부가될 수 있다. 그러나, 이는 또한 상이한 LED들에 의해 조명되는 상이한 구역들 사이에서 크로스토크(cross-talk)를 증가시킨다. 백라이트를 포함한 LCD의 두께를 5 mm 미만의, 또는 심지어 모바일 디스플레이에 대해 더 적은(예컨대, 2 mm 미만의) 값으로 최소화하는 것이 또한 종종 바람직하다. 따라서, 원하는 목표는 상이한 조명 구역들 사이에서 상당한 원치 않는 크로스토크를 초래함이 없이 원하는 공간적 균일성을 달성하기 위해 낮은 두께의 광학 요소들을 사용하여, 이산된 광원들로부터의 광을 적합하게 넓은 영역에 걸쳐 확산시키는 것이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 원하는 크기(예컨대, 200 내지 1000 픽셀)를 갖는 복수의 비-중첩 조명 구역이 원하는 강도 균일성을 가지고(예컨대, 복수의 조명 구역을 가로지른 광도 분포가 평균 I 및 표준 편차 S(여기서, S/I < 1)를 가질 수 있음) 인접한 조명 구역들 사이에서의 상당한 크로스토크 없이(예컨대, 광원들이 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 광원에 대응하는 조명 구역만을 조명할 수 있음) 조명되게 하는 미세구조화된 광 방향전환 필름이 제공된다. 예를 들어, 그러한 광 방향전환 필름을 통합한 HDR 디스플레이는 저 휘도 영역 및 고 휘도 영역의 개선된 공간 해상도를 제공할 수 있다.

도 1은 기재(720) 상에서 제1 방향(도 1에 도시된 x-y-z 좌표계에 관련되는 z-방향)을 따라 연장되고 직교의 제2 방향(y-방향)을 따라 나란히 배열된 복수의 실질적으로 평행한 이격된 구조체(710)를 포함하는 광 방향전환 필름(700)의 개략 단면도이다. 구조체(710)는 1 mm 미만의 적어도 하나의 치수를 가질 수 있고(예컨대, 구조체(710)의 폭은 약 1 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터의 범위일 수 있음), 따라서 구조체(710)는 미세구조체로서 지칭될 수 있으며, 광 방향전환 필름(700)은 미세구조화된 필름으로 지칭될 수 있다.

일부 실시예에서, 백라이트(예컨대, HDR 백라이트)는 하나 이상의 광 방향전환 필름(700)을 포함한다. 일부 실시예에서, 디스플레이 시스템은 하나 이상의 광 방향전환 필름(700)을 포함하는 백라이트를 포함하거나, 그렇지 않으면 하나 이상의 광 방향전환 필름(700)을 포함한다. 크로스토크를 최소화하기 위해, 각각의 이산된 광원에 의해 한정되는 조명 구역들을 격리시키는 것이 HDR 백라이트에서 전형적으로 바람직하다. 이는 광 방향전환 필름의 차단각(cutoff angle)에 의해 달성될 수 있는데, 여기서 출력 휘도가 급격하게 감소하여, 각각의 이산된 조명 구역 사이에 어두운 영역을 형성한다. 차단각은 구조체 형상, 그의 굴절률, 기재 굴절률, 및 광 방향전환 필름 내의 임의의 확산 층에 의해 결정된다. 광 방향전환 필름(700)을 위한 유용한 기하학적 형상 및 굴절률이 본 명세서의 다른 곳에 기술되어 있다.

각각의 구조체(710)는 피크(712)에서 만나는 대향하는 만곡된 소면(711)들을 포함할 수 있다. 피크(712)는, 제1 방향에 실질적으로 직각인 평면(도 1에 예시된 바와 같은 x-y 평면) 내에서의 광 방향전환 필름의 단면에서, 구조체들의 이웃하는 피크들 사이의 평균 측방향 간격이 P이고, 구조체(710)들의 이웃하는 기부(713)들 사이의 평균 측방향 간격이 W이고, 구조체들의 만곡된 소면들에 대한 평균 최적합 곡률 반경이 R이 되도록 제1 방향을 따라 연장된다. 소면의 단면에서의 최적합 곡률 반경은 원의 반경인데, 이는 원으로부터 표면까지의 소면의 표면에 대한 법선을 따른 거리 제곱을 최소화한다. 최적합 원의 원호(709)가 도 1에 예시되어 있다. 최적합 곡률 반경은 종래의 최소 제곱 맞춤(least squares fitting) 기법을 사용하여 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 0.1 ≤ W/P ≤ 0.2이다. 일부 실시예에서, 0.6 ≤ R/P ≤ 1.1이다. 일부 실시예에서, 15 마이크로미터 ≤ R ≤ 25 마이크로미터이다. 일부 실시예에서, 제1 방향에 실질적으로 직각인 평면 내의 광 방향전환 필름의 단면에서, 각각의 구조체(710)의 피크(712)로부터 구조체(710)의 기부(713)의 단부(715)까지 그려진 선(714)이 약 30도 내지 약 60도 범위의 기부(713)와의 각도(θ)를 이룬다. 일부 실시예에서, 구조체(710)는 굴절률 n1을 갖고, 기재(720)는 굴절률 n2를 가지며, 여기서 n1 ≥ 1.5이고, n1 - n2 ≥ 0.02이다. 일부 실시예에서, n1 - n2 ≥ 0.05이다. 일부 실시예에서, 1 ≥ n1 - n2 ≥ 0.02 또는 0.5 ≥ n1 - n2 ≥ 0.02이다. 굴절률은 상이하게 지시되지 않는 한 532 nm에서 결정된 굴절률을 지칭한다.

예시된 실시예에서, 광 방향전환 필름(700)은 기재(720)의 반대편의 주 표면들 상에 배치된 제1 층(730) 및 제2 층(732)을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 층(730) 및 제2 층(732) 중 하나 또는 둘 모두는 생략될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 층(730) 및 제2 층(732) 중 하나 또는 둘 모두는 본 명세서의 다른 곳에서 추가로 기술되는 임의의 광학 확산기일 수 있는 광학 확산기이다. 일부 실시예에서, 제2 층(732)은 접착제 층이고, 제1 층(730)은 광학 확산기이거나 선택적으로 생략된다. 접착제 층은 광학 확산기(예컨대, 입자 및 접착제 재료가 예를 들어 0.01 이상 또는 0.03 이상의 굴절률 차이를 갖는, 내부에 분산된 복수의 입자를 포함하는 광학적으로 투명한 접착제)일 수 있다.

광 방향전환 필름(700)은 y-z 평면 내의 광 방향전환 필름(700)의 면적을 지칭하는 총 면적(A)(예컨대, 필름의 길이 × 필름의 폭)을 갖는다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 광 방향전환 필름(700)이 관찰 영역을 갖는 디스플레이 시스템의 백라이트에 포함되고, 광 방향전환 필름(700)의 면적(A)은 적어도 디스플레이 시스템의 관찰 면적만큼 크다.

일부 실시예에서, 구조체(710)는 도 1에 예시된 바와 같이 볼록한 소면(711)을 포함하고, 일부 실시예에서, 구조체(710)는 오목한 소면을 포함한다. 일부 실시예에서, 디스플레이 시스템 또는 백라이트는 2개(또는 그 이상)의 광 방향전환 필름(700)을 포함하고, 필름들 중 하나의 필름의 구조체는 볼록한 소면을 갖고, 필름들 중 다른 필름의 구조체는 오목한 소면을 갖는다. 일부 실시예에서, 광 방향전환 필름은 인접한 구조체(710)들 사이에 추가의 구조체들을 포함한다. 예를 들어, 구조체(710)보다 실질적으로 더 작은 오목한 또는 볼록한 구조체가 이웃하는 기부(713)들 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 확산기(예컨대, 확산 표면 구조체 또는 확산 코팅)가 이웃하는 기부(713)들 사이에 배치될 수 있다. 인접한 구조체(710)들 사이에 추가의 구조체 또는 확산기를 이용하는 것은 광 방향전환 필름(700)들 중 하나 이상을 포함하는 백라이트의 균일성을 추가로 개선할 수 있다. 예를 들어, 2개의 교차된 광 방향전환 필름(700)이 백라이트 내에 포함될 때, 조명 구역 내에서의 광원의 출력 이미지는 광이 둘 모두의 필름 내의 구조체(710)들을 통과하는 영역들, 광이 하나의 필름 내의 구조체(710)들을 그리고 다른 필름 내의 구조체(710)들 사이의 공간들을 통과하는 영역들, 및 광이 둘 모두의 필름 내의 구조체(710)들 사이의 공간들을 통과하는 영역들에 의해 형성된다. 인접한 구조체(710)들 사이에서 적절한 추가의 구조체 또는 확산기를 선택함으로써, 이들 영역의 상대 강도는 조명 구역에서 개선된 균일성을 제공하도록 조절될 수 있다.

도 2a는 백라이트(1000) 상에 배치된 디스플레이 표면(100)에 균일한 조명을 제공하기 위한 백라이트(1000)를 포함하는 디스플레이 시스템(2000)의 개략 분해도이다. 디스플레이 표면(100)은 픽셀화되어(pixelated) 복수의 픽셀(110)을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 픽셀(110)은 개별적으로 어드레스가능(addressable)하다. 예시된 실시예에서, 디스플레이 표면(100)은 액정 디스플레이 패널일 수 있는 디스플레이 패널(101)의 디스플레이 표면이다. 백라이트(1000)는 일대일 대응 관계로 디스플레이 표면(100) 내의 복수의 비-중첩 조명 구역(300)을 조명하도록 구성된 복수의 이산 이격된 광원(200); 및 복수의 광원(200) 상에 배치되고 이에 대면하는 제1 미세구조화된 필름(400)을 포함한다. 예시된 실시예에서, 백라이트(1000)는 제1 미세구조화된 필름(400) 상에 배치된 제2 미세구조화된 필름(500)을 더 포함한다. 제1 및 제2 미세구조화된 필름(400, 500)들 중 어느 하나 또는 둘 모두는, 예를 들어 광 방향전환 필름(700)에 대응하는 광 방향전환 필름일 수 있다.

다양한 구성요소들이 도 2a의 분해도에서 분리된 것으로 개략적으로 예시되어 있다. 인접한 구성요소들이 서로 접촉하도록 다양한 구성요소들이 서로 상에 배치될 수 있음이 이해될 것이다. 필름은, 예를 들어 필름의 주 표면이 복수의 광원(200)에 대체로 대면하는 경우, 복수의 광원(200)에 대면하는 것으로 기술될 수 있다. 예를 들어, 제1 미세구조화된 필름(400)은 복수의 광원(200) 상에 배치되어 이들에 대면한다. 예시된 실시예에서, 제1 미세구조화된 필름(400)은 제1 구조체(410)들 및 제1 기재(420)를 포함하는데, 여기서 제1 기재(420)는 제1 구조체(410)들과 광원(200)들 사이에 배치된다. 백라이트(1000)는 제1 미세구조화된 필름(400) 상에 배치된 제2 미세구조화된 필름(500)을 포함하는데, 여기서 제1 미세구조화된 필름(400)은 제2 미세구조화된 필름(500)과 복수의 광원(200) 사이에 배치된다. 예시된 실시예에서, 제2 미세구조화된 필름(500)은 제2 구조체(510)들 및 제2 기재(520)를 포함하는데, 여기서 제2 기재(520)는 제2 구조체(510)들과 제1 구조체(410)들 사이에 배치된다.

제1 및 제2 구조체(410, 510)들의 다른 형상 및 간격이 이용될 수 있다. 제1 및 제2 구조체(410, 510)들의 형상 및 간격은 바람직하게는, 각각의 광원(200)에 의해 방출되는 광(210)의 대부분(예컨대, 80% 이상)을 대응하는 조명 구역(300)으로 국한시키면서, 각각의 조명 구역(300)에 걸친 광도 분포에서의 원하는 정도의 균일성을 제공하도록 선택된다. 이들 결과를 제공하는 적합한 예시적인 기하학적 형상들이 예를 들어 광원(200)들로부터 멀어지게 향하는 제1 및 제2 구조체(410, 510)들을 갖고 광 방향전환 필름(700)에 대해 기술된 바와 같은 기하학적 형상을 갖는 제1 및 제2 미세구조화된 필름(400, 500)들을 포함한다는 것이 밝혀졌다. 광원(200)들 사이의 평균 측방향 간격은 S1이다. 일부 실시예에서, S1은 광원(200)들에 동력공급될 때 복수의 조명 구역(300)에 걸친 광도 분포에서의 원하는 정도의 균일성이 달성되도록 선택된다. 일부 실시예에서, 디스플레이 표면(100)이 제1 미세구조화된 필름(400) 상에 배치되고 광원(200)들에 동력공급될 때, 각각의 광원(200)에 의해 방출된 광(210)의 80% 이상이 디스플레이 표면(100) 내의 대응하는 조명 구역(300)을 조명하고, 복수의 조명 구역(300)에 걸친 광도 분포는 평균(I) 및 표준 편차(S)를 가지며, 여기서 S/I < 1, 또는 S/I < 0.8, 또는 S/I < 0.7이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, S/I는 0.2로부터 0.8까지 또는 0.7까지의 범위이다. 일부 실시예에서, 디스플레이 표면(100)이 제1 미세구조화된 필름(400) 상에 배치되고 광원(200)들에 동력공급될 때, 각각의 조명 구역(300)에 걸친 광도 분포는 평균(Iz) 및 표준 편차(Sz)를 가지며, 여기서 Sz/Iz < 0.8, 또는 Sz/Iz < 0.6, 또는 Sz/Iz < 0.5, 또는 Sz/Iz < 0.4이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 각각의 Sz/Iz는 0.2로부터 0.5까지 또는 0.4까지의 범위이다.

제1 및 제2 미세구조화된 필름(400, 500)들은, 바람직하게는 낮은 S/I 및/또는 Sz/Iz를 제공하도록 선택될 수 있다(예컨대, 원하는 굴절률을 갖도록 구조체 및 기재의 재료를 선택함, 구조체의 다양한 기하학적 파라미터, 또는 기재의 두께를 선택함). 제1 기재(420)는 두께(H1)를 갖고, 제2 기재(520)는 두께(H2)를 갖는다. 일부 실시예에서, 제1 기재의 두께(H1)에 대한 제2 기재의 두께(H2)의 비는 2 미만, 또는 1 미만, 또는 0.5 미만이다. 일부 실시예에서, 0.01 < H2/H1 < 1 또는 0.02 < H2/H1 < 0.5이다.

제1 및 제2 미세구조화된 필름(400, 500)들 각각이 광 방향전환 필름(700)에 대해 기술된 바와 같은 것인 백라이트(1000)를 모델링하였다. 이웃하는 피크들 사이의 간격(P)은 24 마이크로미터인 것으로 취해졌고, 각도(θ)는 45도인 것으로 취해졌으며, 소면의 곡률 반경(R)은 16.7 마이크로미터로 취해졌고, 이웃하는 기부들 사이의 간격(W)은 4 마이크로미터인 것으로 취해졌다. 구조체 및 기재의 굴절률(n1, n2)들 각각은 1.64 및 1.61인 것으로 취해졌다. 광원은 200 마이크로미터 × 200 마이크로미터의 방출 면적을 갖는 것으로 취해졌고, 조명 구역은 1 mm × 1 mm인 것으로 취해졌다. 제2 미세구조화된 필름(500)의 기재 두께(H2)는 50 마이크로미터인 것으로 취해졌고, 제1 미세구조화된 필름(400)의 기재 두께(H1)는 750 마이크로미터인 것으로 취해졌다. Sz/Iz는 0.25인 것으로 결정되었다. 비교를 위해, 제자리에 있는 제1 및 제2 미세구조화된 필름(400, 500)들이 없이 Sz/Iz가 결정되었고, 3.65인 것으로 밝혀졌다. 따라서, Sz/Iz는 제1 및 제2 미세구조화된 필름(400, 500)들을 포함함으로써 실질적으로 감소되었다.

도 3 내지 도 6은 모델링에 의해 결정되는, 각각 R, W/P, n1(고정된 n2의 경우), 및 H2/H1의 함수로서 백라이트(1000)에 대한 평균 강도(SDA)로 나눈 강도의 표준 편차의 플롯이다. 결과는, SDA가 소정의 R 및 W/P에 대해 최소값을 가지고, H2/H1을 낮추는 것이 일반적으로 SDA를 낮추며, 기재의 주어진 굴절률(n2)(이 경우에, n2=1.61)에 대해 구조체의 굴절률(n1)을 증가시키는 것이 SDA를 감소시킨다는 것을 보여준다. 일부 실시예에서, 낮은 SDA를 제공하는 데 유용한 미세구조화된 필름은 0.1 ≤ W/P ≤ 0.2, 0.6 ≤ R/P ≤ 1.1, n1 ≥ 1.5, 및 n1 - n2 ≥ 0.02를 가졌다. SDA는 전술된 바와 같이 단일 광원 및 단일 조명 구역에 대해 결정되었고, 따라서 Sz/Iz에 대응한다. 인접한 조명 구역들이 서로 근접하도록 복수의 광원 및 조명 구역이 배열될 수 있다. 이러한 경우에, SDA 값은 S/I에 근사할 것이다. 그러나, S/I는 조명 구역보다 더 낮은 광도를 갖는 인접한 조명 구역들 사이의 간극들로 인해 Sz/Iz보다 다소 더 클 수 있다.

도 2b는 백라이트(1000)에 포함된 복수의 이산 이격된 광원(200) 내의 광원(200a)의 개략 단면도이다. 광원(200a)은 방출 면적(E1)을 갖고, 광(210a)을 방출한다. 복수의 광원(200)은 방출 면적(E1)들의 합인 총 방출 면적(E)을 갖는다. 제1 미세구조화된 필름(400)은 미세구조화된 필름(400)의 총 면적이 y-z 평면 내의 면적을 지칭하는 A라는 총 면적을 갖는다. 일부 실시예에서, 0.9 < A/E < 2이다. 일부 실시예에서, 제1 미세구조화된 필름(400)은 총 방출 면적(E) 및 1 < A/E에 걸쳐 연장된다. 일부 실시예에서, A/E < 1.9 또는 A/E < 1.8이다.

도 2c는 디스플레이 표면(100)의 개략 평면도이다. 조명 구역들 사이의 평균 측방향 간격(S2) 및 조명 구역들의 평균 측방향 치수(S3)가 예시되어 있다. 일부 실시예에서, S2/S3 ≤ 0.1이다. 예를 들어, S2/S3은 0.005 또는 0.01 내지 0.1 또는 0.08의 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, S2/S1 ≤ 10이다. 예를 들어, S2/S1은 0.1 또는 0.5 내지 10 또는 8의 범위일 수 있다. 도 2c에서, 조명 구역(300)들이 비교적 적은 개수의 픽셀(110)들을 포함하는 것으로 개략적으로 도시되어 있지만, 상당히 더 많은 픽셀(110)이 각각의 조명 구역(300)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 각각의 조명 구역(300)은 10개 이상의 픽셀, 또는 50개 이상의 픽셀, 또는 100개 이상의 픽셀, 또는 200개 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 각각의 조명 구역(300)에서 보다 많은 개수의 픽셀을 이용하는 것은 더 적은 광원(200)들이 이용되게 하며, 이것이 요구될 수 있다. 비교적 큰 조명 구역(300)이 이용될 때 각각의 조명 구역(300)이 대응하는 광원(200)으로부터의 적절히 균일한 광으로 실질적으로 충전되도록 제1 및 제2 미세구조화된 필름(400, 500)들이 선택될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 보다 큰 조명 구역(300)을 이용하는 것은 복수의 조명 구역(300)에 의해 제공되는 조명 강도 변동에서의 분해능을 감소시키며, 이는 요구되지 않을 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 각각의 조명 구역 내의 픽셀들의 개수는 10000개 이하, 또는 5000개 이하, 또는 2000개 이하, 또는 1000개 이하이다. 일부 실시예에서, 각각의 조명 구역(300)은 200개 내지 1000개의 픽셀(110)을 포함한다. 픽셀(110)들 각각은 복수의 유색 서브픽셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 픽셀(110)은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 및 청색 서브픽셀을 포함할 수 있다.

도 2a에 예시된 실시예에서, 제1 미세구조화된 필름(400)은 기재(420)의 반대편 면들 상에 배치된 제1 층 (430) 및 제2 층(432)을 더 포함한다. 제1 및 제2 층(430, 432)들 중 하나 또는 둘 모두는 선택적으로 생략될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 층(430, 432)들 중 하나 또는 둘 모두는 복수의 광원에 의해 방출된 광을 확산시키기 위한 광학 확산기이다. 일부 실시예에서, 광학 확산기는 약 1% 내지 약 5% 범위의 평균 확산 반사율을 갖는다. 일부 실시예에서, 광학 확산기는 평균 확산 투과율이 약 80% 초과이고 평균 정투과율(specular transmittance)이 약 10% 미만이다. 일부 실시예에서, 광학 확산기의 평균 정투과율에 대한 광학 확산기의 평균 확산 투과율의 비는 약 10 초과이다. 일부 실시예에서, 광학 확산기는 광학 탁도가 5% 이상이다.

일부 실시예에서, 광학 확산기는 주로 미세구조화된 표면을 포함하는 표면 확산기이다. 도 7은 주로 표면 확산기이고 미세구조화된 표면(632)을 갖는 광학 확산기(631)의 개략 단면도이다. 일부 실시예에서, 광학 확산기는 주로 체적 확산기이다. 도 8은 주로 체적 확산기이고 내부에 분산된 입자(634)들을 포함하는 광학 확산기(633)의 개략 단면도이다. 예를 들어, 입자(634)들은 본 명세서의 다른 곳에 추가로 기재된 바와 같이 입자들과는 상이한 굴절률을 갖는 접착제 내에 분산될 수 있다. 확산기에 의해 산란된 수직 입사광의 50% 초과가 확산기의 표면 구조체들에 의해 산란되는 경우, 광학 확산기는 주로 표면 확산기로서 기술될 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 확산기에 의해 산란된 수직 입사광의 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상이 확산기의 표면 구조체들에 의해 산란된다. 확산기에 의해 산란된 수직 입사광의 50% 초과가 확산기의 체적 내에서 산란되는(예컨대, 확산기의 체적 내에 분산된 입자들에 의해 산란되는) 경우, 광학 확산기는 주로 체적 확산기로서 기술될 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 확산기에 의해 산란되는 수직 입사광의 60% 이상, 또는 70% 이상, 또는 80% 이상, 또는 90% 이상이 확산기의 체적 내에서 산란된다.

일부 실시예에서, 광학 확산기는 제1 시야각(A1)을 갖는 제1 방향으로(예컨대, x-y 평면 내에서) 그리고 제2 시야각(A2)을 갖는, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로(예컨대, x-z 평면 내에서) 광을 산란시킨다. 예를 들어, 광학 확산기는 도 9a 및 도 9b에 개략적으로 예시된 광학 확산기(630)에 대응할 수 있다. 광은 광학 확산기(630)에 수직으로 입사하고, 반치전폭(full width at half maximum, FWHM) 시야각일 수 있는 예시된 시야각 내에서 광학 확산기(630)를 통해 투과되는 것으로 취해진다. 일부 실시예에서, A1과 A2 사이의 차이는 5도 미만이다. 일부 실시예에서, A1과 A2 사이의 차이는 5도 초과이다. A1과 A2 사이의 차이는, 예를 들어 비대칭 표면 구조체들을 갖는 확산기를 사용함으로써, 또는 예를 들어 연신에 의해 적어도 부분적으로 배향된 필름 내의 비대칭 입자들을 사용함으로써 얻어질 수 있다.

일부 실시예에서, 광학 확산기는 광원(200)과 기재(420) 사이에 배치된다(예컨대, 층(432)은 광학 확산기일 수 있음). 일부 실시예에서, 기재(420)는 광원(200)과 광학 확산기 사이에 배치된다(예컨대, 층(430)은 광학 확산기일 수 있음).

도 2a에 예시된 실시예에서, 제2 미세구조화된 필름(500)이 제1 미세구조화된 필름(400) 상에 배치된다. 제1 미세구조화된 필름(400)은 제2 미세구조화된 필름(500)과 복수의 광원(200) 사이에 배치되고, 제1 방향을 따라(도 2a의 z 방향을 따라 또는 대략 z 방향을 따라, 또는 도 2d의 제1 방향(777)을 따라) 연장되고 제1 기재(420) 상에 배치된 복수의 실질적으로 평행하게 이격된 제1 구조체(410)를 포함한다. 제2 미세구조화된 필름(500)은 제2 방향을 따라(예컨대, 도 2a의 y 방향을 따라 또는 대략 y 방향을 따라, 또는 도 2d의 제2 방향(778)을 따라) 연장되고 제2 기재(520) 상에 배치된 복수의 실질적으로 평행하게 이격된 제2 구조체(510)를 포함한다. 일부 실시예에서, 도 2d에 개략적으로 예시된 제1 방향(777)과 제2 방향(778) 사이의 각도(φ)는 약 70도 초과 및 약 110도 미만이다. 일부 실시예에서, 각도(φ)는 약 80도 초과 및 약 100도 미만이다. 일부 실시예에서, 각도(φ)는 약 90도이다. 제1 미세구조화된 필름(400)은 제2 미세구조화된 필름(500)과 복수의 광원(200) 사이에 배치된다. 제2 기재(520)는 제2 구조체(510)들과 제1 구조체(410)들 사이에 배치된다. 일부 실시예에서, 제2 미세구조화된 필름(500)은 기재(520)의 반대편 면들 상에 배치된 제1 및 제2 층(530, 532)들을 더 포함한다. 제1 및 제2 층(530, 532)들은 제1 및 제2 층(430, 432)들에 대해 기술된 바와 같을 수 있다.

일부 실시예에서, 복수의 이산 이격된 광원(200) 내의 적어도 하나의 광원은 발광 다이오드이다(예컨대, 도 2b에 도시된 광원(200a)이 발광 다이오드일 수 있음). 일부 실시예에서, 복수의 이산 이격된 광원(200) 내의 적어도 하나의 광원은 청색 광을 방출한다. 일부 실시예에서, 복수의 이산 이격된 광원(200) 내의 적어도 하나의 광원은 적색 광을 방출한다. 일부 실시예에서, 복수의 이산 이격된 광원(200) 내의 적어도 하나의 광원은 녹색 광을 방출한다. 일부 실시예에서, 복수의 이산 이격된 광원들 내의 적어도 하나의 광원은 백색 광을 방출한다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 광원(200a)에 의해 방출된 광(210a)은 청색 광, 적색 광, 녹색 광, 또는 백색 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(200)들 각각은 청색 발광 다이오드이고, 인광체 필름이 포함되어 청색 광의 일부분들을 적색 광 및 녹색 광으로 변환하여 인광체 필름을 통해 투과된 광이 백색광이도록 한다. 일부 실시예에서, 인광체 필름은 제1 미세구조화된 필름(400)과 복수의 광원(200) 사이에 배치된다. 다른 실시예에서, 인광체 필름은 제2 미세구조화된 필름(500)과 디스플레이 표면(100) 사이에 또는 제1 미세구조화된 필름(400)과 제2 미세구조화된 필름(500) 사이에 배치된다.

일부 실시예에서, 복수의 이산 이격된 광원(200) 내의 각각의 광원은 제1 미세구조화된 필름(400) 바로 뒤에 배치되어 이에 대면한다. 일부 실시예에서, 광원(200)들은 광원(200)들에 의해 방출된 광을 제1 미세구조화된 필름(400)을 향해 반사시키기 위한 후방 반사기(600) 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 복수의 이산 이격된 광원(200) 내의 적어도 하나의 광원(예컨대, 광원(200b))은 복수의 이산 이격된 광원(200) 내의 적어도 하나의 다른 광원(예컨대, 광원(200c))보다 더 크다. 다른 실시예에서, 복수의 이산 이격된 광원(200) 내의 광원들은 실질적으로 동일한 크기이다(예컨대, 광원들 모두가 광원(200b)과 동일한 크기를 가질 수 있음). 후방 반사기(600)를 이용하는 것은 균일성을 개선(SDA의 감소)하고 평균 휘도를 증가시키는 것으로 밝혀졌다.

일부 실시예에서, 광원(200)들 각각에 개별적으로 동력공급가능하다. 일부 실시예에서, 디스플레이 시스템(2000)은 각각의 픽셀(110)을 개별적으로 어드레싱하고 각각의 광원(200)에 개별적으로 동력공급하기 위한 제어기(222)를 포함한다. 제어기(222)는 표시되는 이미지의 더 어두운 영역들과 연관된 광원들이 표시되는 이미지의 더 밝은 영역들과 연관된 광원들에 대해 디밍되는 로컬 디밍을 제공하도록 구성될 수 있다. 제어기(222)에 포함될 수 있는 유용한 로컬 디밍 제어 회로가 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2011/0128302호(조(Cho) 등)에 기술된 것을 포함한다.

복수의 광원(200)은 주기적 어레이(예컨대, 정사각형 격자 또는 삼각형 격자)일 수 있는 2차원 어레이로 배열될 수 있다. 도 10은 디스플레이 표면 뒤에 배치될 수 있는 이산 이격된 광원(20)들의 2차원 어레이의 개략 평면도이다. 확산 반사성 또는 정반사성일 수 있는 반사 재료(60)가 광원(20)들 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광원(20)들 사이의 후방 반사기의 일부분이 반사 재료를 제공하도록 후방 반사기 상에 광원(20)들이 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원들은 인쇄 회로 기판 상에 배치되고, 광원(20)들 사이의 영역들에 백색 잉크가 인쇄되어 반사 재료(60)를 제공한다. 반사 재료(60)를 사용하는 것이 SDA를 감소시키고, 이산 이격된 광원(20)들의 2차원 어레이를 포함하는 디스플레이 시스템의 평균 휘도를 증가시킨다는 것이 밝혀졌다.

본 발명의 필름은 임의의 적합한 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 미세구조체들이 주조 및 경화 공정에 의해 또는 임의의 다른 적합한 미세복제 공정에 의해 기재 상에 생성된다. 광학 확산 층이 포함되는 실시예에서, 광학 확산기는 광 방향전환 미세구조체들을 형성하기 전에 기재의 일면 또는 양면에 코팅(예컨대, 비드형 확산기 코팅)으로서 적용될 수 있다. 대안적으로, 광학 확산기는 예를 들어 광 방향전환 미세구조체들이 형성되는 표면 반대편의 기재의 표면을 미세구조화함으로써 생성될 수 있다. 광 방향전환 미세구조체들 및/또는 광학적 확산 미세구조체들은 적합하게 구조화된 표면을 갖는 공구를 사용하여 제조될 수 있다. 공구는 다이아몬드 선삭 공정에 의해 형성될 수 있다. 이어서, 구조화된 표면은, 수지가 공구에 대항하여 주조되고, 예를 들어 화학(예컨대, 자외(UV)) 방사선 또는 열에 의해 경화되는, 연속 주조 및 경화 공정에서 형성될 수 있다. 연속 주조 및 경화 공정의 예가 하기 특허에 기술되어 있다: 미국 특허 제4,374,077호; 제4,576,850호; 제5,175,030호; 제5,271,968호; 제5,558,740호; 및 제5,995,690호.

임의의 적합한 재료가 기재를 위해 또는 미세구조체를 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 기재는 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 필름, 폴리카르보네이트 필름, 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이다. 일부 실시예에서, 광 방향전환 미세구조체는 예를 들어 아크릴레이트와 같은 UV 경화성 수지로부터 형성된다.

하기는 본 발명의 예시적인 실시예들의 목록이다.

실시예 1은 상부에 배치된 디스플레이 표면에 균일한 조명을 제공하기 위한 백라이트로서,

일대일 대응 관계로 디스플레이 표면 내의 복수의 비-중첩 조명 구역들을 조명하도록 구성된 복수의 이산 이격된 광원들; 및

복수의 광원들 상에 배치되고 이에 대면하는 제1 미세구조화된 필름을 포함하여,

디스플레이 표면이 제1 미세구조화된 필름 상에 배치되고 광원들에 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 디스플레이 표면 내의 대응하는 조명 구역을 조명하고, 복수의 조명 구역들에 걸친 광도 분포가 평균(I) 및 표준 편차(S)를 가지며, S/I < 1이도록 된, 백라이트이다.

실시예 2는 실시예 1의 백라이트로서, 디스플레이 표면이 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀화된 표면인, 백라이트이다.

실시예 3은 실시예 2의 백라이트로서, 픽셀들이 개별적으로 어드레스가능한, 백라이트이다.

실시예 4는 실시예 2의 백라이트로서, 각각의 조명 구역이 200개 내지 1000개의 픽셀들을 포함하는, 백라이트이다.

실시예 5는 실시예 1의 백라이트로서, 복수의 이산 이격된 광원들 내의 각각의 광원이 제1 미세구조화된 필름 바로 뒤에 배치되어 이에 대면하는, 백라이트이다.

실시예 6은 실시예 1의 백라이트로서, 광원들 사이의 평균 측방향 간격이 S1이고, 조명 구역들 사이의 평균 측방향 간격이 S2이며, S2/S1 ≤ 10인, 백라이트이다.

실시예 7은 실시예 1의 백라이트로서, 복수의 광원들은 총 방출 면적(E)을 갖고, 제1 미세구조화된 필름의 총 면적이 A이며, 0.9 < A/E < 2인, 백라이트이다.

실시예 8은 실시예 1의 백라이트로서, 인접한 조명 구역들 사이의 평균 측방향 간격이 S2이고, 조명 구역들의 평균 측방향 치수가 S3이며, S2/S3 ≤ 0.1인, 백라이트이다.

실시예 9는 실시예 1의 백라이트로서, 제1 기재 상에서 제1 미세구조화된 필름은 제1 방향을 따라 연장되고 직교하는 제2 방향을 따라 나란히 배열되는 복수의 실질적으로 평행 이격된 제1 구조체들을 포함하고, 각각의 제1 구조체는 피크에서 만나는 대향하는 만곡된 소면들을 포함하며, 피크는 제1 방향을 따라 연장되고, 제1 기재는 제1 구조체들과 광원들 사이에 배치되는, 백라이트이다.

실시예 10은 실시예 9의 백라이트로서, 제1 미세구조화된 필름은 복수의 광원들에 의해 방출된 광을 확산시키기 위한 광학 확산기를 더 포함하는, 백라이트이다.

실시예 11은 실시예 10의 백라이트로서, 광학 확산기는 약 1% 내지 약 5% 범위의 평균 확산 반사율을 갖는, 백라이트이다.

실시예 12는 실시예 10의 백라이트로서, 광학 확산기는 평균 확산 투과율이 약 80% 초과이고 평균 정투과율이 약 10% 미만인, 백라이트이다.

실시예 13은 실시예 10의 백라이트로서, 광학 확산기의 평균 정투과율에 대한 광학 확산기의 평균 확산 투과율의 비는 약 10 초과인, 백라이트이다.

실시예 14는 실시예 9의 백라이트로서, 제1 미세구조화된 필름 상에 배치된 제2 미세구조화된 필름을 더 포함하고, 제1 미세구조화된 필름은 제2 미세구조화된 필름과 복수의 광원들 사이에 배치되는, 백라이트이다.

실시예 15는 실시예 14의 백라이트로서, 제2 기재 상에서 제2 미세구조화된 필름은 제2 방향을 따라 연장되고 제1 방향을 따라 나란히 배열되는 복수의 실질적으로 평행 이격된 제2 구조체들을 포함하고, 각각의 제2 구조체는 피크에서 만나는 대향하는 만곡된 소면들을 포함하고, 피크는 제2 방향을 따라 연장되며, 제2 기재는 제2 구조체들과 제1 구조체들 사이에 배치되는, 백라이트이다.

실시예 16은 실시예 1의 백라이트로서, 제1 미세구조화된 필름 상에 배치된 제2 미세구조화된 필름을 더 포함하고, 제1 미세구조화된 필름은 제2 미세구조화된 필름과 복수의 광원들 사이에 배치되고, 제1 방향을 따라 연장되고 제1 기재 상에 배치되는 복수의 실질적으로 평행 이격된 제1 구조체들을 포함하며, 제2 미세구조화된 필름은 제2 방향을 따라 연장되고 제2 기재 상에 배치된 복수의 실질적으로 평행 이격된 제2 구조체들을 포함하며, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도가 약 70도 초과 및 약 110도 미만인, 백라이트이다.

실시예 17은 실시예 1의 백라이트로서, 디스플레이 표면이 제1 미세구조화된 필름 상에 배치되고 광원들에 동력공급될 때, 각각의 조명 구역에 걸친 광도 분포가 평균(Iz) 및 표준 편차(Sz)을 가지고, Sz/Iz < 0.8이도록 된, 백라이트이다.

실시예 18은 광 방향전환 필름으로서,

기재 상에서 제1방향을 따라 연장되고 직교하는 제2 방향을 따라 나란히 배열되는 복수의 실질적으로 평행 이격된 구조체들을 포함하고, 각각의 구조체는 피크에서 만나는 대향하는 만곡된 소면들을 포함하며, 피크는 제1 방향을 따라 연장되어,

제1 방향에 실질적으로 직각인 평면 내의 광 방향전환 필름의 단면에서,

구조체들의 이웃하는 피크들 사이의 평균 측방향 간격이 P이고,

구조체들의 이웃하는 기부들 사이의 평균 측방향 간격이 W이고, 0.1 ≤ W/P ≤ 0.2이며,

구조체들의 만곡된 소면들에 대한 평균 최적합 곡률 반경이 R이고, 0.6 ≤ R/P ≤ 1.1인, 광 방향전환 필름이다. 구조체들은 굴절률(n1)을 갖고, 기재는 굴절률(n2)을 가지며, n1 ≥ 1.5 및 n1 - n2 ≥ 0.02이다.

실시예 19는 실시예 18의 광 방향전환 필름으로서, 15 ≤ R ≤ 25 마이크로미터인, 광 방향전환 필름이다.

실시예 20은 실시예 18의 광 방향전환 필름으로서, 제1 방향에 실질적으로 직각인 평면 내의 광 방향전환 필름의 단면에서, 각각의 구조체의 피크로부터 구조체의 기부의 단부까지 그려진 선이 약 30도 내지 약 60도 범위의 기부와의 각도를 이루는, 광 방향전환 필름이다.

실시예 21은 상부에 배치된 디스플레이 표면에 균일한 조명을 제공하기 위한 백라이트로서,

복수의 광원들 상에 배치되고 이에 대면하는, 실시예 18 내지 실시예 20 중 어느 한 실시예의 광 방향전환 필름을 포함하여,

디스플레이 표면이 광 방향전환 필름 상에 배치되고 광원들에 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 디스플레이 표면 내의 대응하는 조명 구역을 조명하고, 복수의 조명 구역들에 걸친 광도 분포가 평균(I) 및 표준 편차(S)를 가지며, S/I < 1이도록 된, 백라이트이다.

실시예 22는 디스플레이 시스템으로서,

복수의 픽셀들 및 복수의 비-중첩 조명 구역들을 포함하는 픽셀화된 디스플레이 표면 - 각각의 조명 구역은 픽셀들 중 10개 이상을 포함함 -;

디스플레이 표면 뒤에 배치된 이산 이격된 광원들의 2차원 어레이 - 각각의 광원은 조명 구역들 중 하나와 일대일 대응함 -; 및

각각의 픽셀을 개별적으로 어드레싱하고 각각의 광원에 개별적으로 동력공급하기 위한 제어기 - 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 광원에 대응하는 조명 구역을 조명하도록 함 - 를 포함하는, 디스플레이 시스템이다.

실시예 23은 실시예 22의 디스플레이 시스템으로서, 백라이트를 더 포함하고, 백라이트는 이산 이격된 광원들의 2차원 어레이를 포함하는, 디스플레이 시스템이다.

실시예 24는 실시예 23의 디스플레이 시스템으로서, 백라이트는 픽셀화된 디스플레이 표면과 이산 이격된 광원들의 2차원 어레이 사이에 배치된 미세구조화된 필름을 더 포함하는, 디스플레이 시스템이다.

실시예 25는 실시예 24의 디스플레이 시스템으로서, 미세구조화된 필름은 실시예 18 내지 실시예 20 중 어느 한 실시예에 따른 광 방향전환 필름인, 디스플레이 시스템이다.

실시예 26은 실시예 23의 디스플레이 시스템으로서, 백라이트는 실시예 1 내지 실시예 17 중 어느 한 실시예에 따라 더 특징지어지는, 디스플레이 시스템이다.

실시예 27은 실시예 1 내지 실시예 17 중 어느 한 실시예의 백라이트로서, 제1 미세구조화된 필름이 실시예 18 내지 실시예 20 중 어느 한 실시예의 광 방향전환 필름인, 백라이트이다.

특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 양에 적용되는 바와 같은 "약"의 사용은, 그것이 본 명세서에서 사용되고 기술된 맥락에서 당업자에게 달리 명백하지 않다면, "약"은 명시된 값의 10% 이내를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 명시된 값이 약으로서 주어진 양은 정확하게 그 명시된 값일 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용되고 기술된 맥락에서 당업자에게 달리 명백하지 않다면, 약 1의 값을 갖는 양은 그 양이 0.9 내지 1.1의 값을 갖고, 그 값이 1일 수 있음을 의미한다.

전술한 내용에 언급된 모든 참고 문헌, 특허 및 특허 출원은 본 명세서에 전체적으로 일관된 방식으로 참고로 포함된다. 본 출원과 포함되는 참고 문헌의 부분들 사이에 불일치 또는 모순이 있는 경우, 전술한 설명에서의 정보가 우선할 것이다.

도면의 요소들에 대한 설명은, 달리 지시되지 않는 한, 다른 도면의 상응하는 요소들에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 특정 실시예가 본 명세서에 예시 및 기술되었지만, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 대안 및/또는 등가의 구현예가 도시되고 기술된 특정 실시예를 대신할 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시예의 임의의 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 청구범위 및 그의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims

상부에 배치된 디스플레이 표면에 균일한 조명을 제공하기 위한 백라이트로서,
일대일 대응 관계로 디스플레이 표면 내의 복수의 비-중첩 조명 구역들을 조명하도록 구성된 복수의 이산 이격된(discrete spaced apart) 광원들; 및
복수의 광원들 상에 배치되고 이에 대면하는 제1 미세구조화된(microstructured) 필름을 포함하여,
디스플레이 표면이 제1 미세구조화된 필름 상에 배치되고 광원들에 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 디스플레이 표면 내의 대응하는 조명 구역을 조명하고, 복수의 조명 구역들에 걸친 광도(luminous intensity) 분포가 평균(I) 및 표준 편차(S)를 가지며, S/I < 1이도록 된, 백라이트.
제1항에 있어서, 디스플레이 표면은 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀화된(pixelated) 표면이고, 각각의 조명 구역은 200개 내지 1000개의 픽셀들을 포함하는, 백라이트.
제1항에 있어서, 복수의 이산 이격된 광원들 내의 각각의 광원은 제1 미세구조화된 필름 바로 뒤에 배치되어 이에 대면하는, 백라이트.
제1항에 있어서, 광원들 사이의 평균 측방향 간격이 S1이고, 조명 구역들 사이의 평균 측방향 간격이 S2이며, S2/S1 ≤ 10인, 백라이트.
제1항에 있어서, 복수의 광원들은 총 방출 면적(E)을 갖고, 제1 미세구조화된 필름의 총 면적은 A이며, 0.9 < A/E < 2인, 백라이트.
제1항에 있어서, 인접한 조명 구역들 사이의 평균 측방향 간격이 S2이고, 조명 구역들의 평균 측방향 치수가 S3이며, S2/S3 ≤ 0.1인, 백라이트.
제1항에 있어서, 제1 미세구조화된 필름은 제1 기재(substrate) 상에서 제1 방향을 따라 연장되고 직교하는 제2 방향을 따라 나란히 배열되는 복수의 실질적으로 평행 이격된 제1 구조체들을 포함하고, 각각의 제1 구조체는 피크에서 만나는 대향하는 만곡된 소면(facet)들을 포함하며, 피크는 제1 방향을 따라 연장되고, 제1 기재는 제1 구조체들과 광원들 사이에 배치되는, 백라이트.
제7항에 있어서, 제1 미세구조화된 필름은 복수의 광원들에 의해 방출된 광을 확산시키기 위한 광학 확산기를 더 포함하는, 백라이트.
제7항에 있어서, 제1 미세구조화된 필름 상에 배치된 제2 미세구조화된 필름을 더 포함하고, 제1 미세구조화된 필름은 제2 미세구조화된 필름과 복수의 광원들 사이에 배치되는, 백라이트.
제1항에 있어서, 디스플레이 표면이 제1 미세구조화된 필름 상에 배치되고 광원들에 동력공급될 때, 각각의 조명 구역에 걸친 광도 분포가 평균(Iz) 및 표준 편차(Sz)를 가지고, Sz/Iz < 0.8이도록 된, 백라이트.
광 방향전환 필름(light redirecting film)으로서,
기재 상에서 제1 방향을 따라 연장되고 직교하는 제2 방향을 따라 나란히 배열되는 복수의 실질적으로 평행 이격된 구조체들을 포함하고, 각각의 구조체는 피크에서 만나는 대향하는 만곡된 소면들을 포함하며, 피크는 제1 방향을 따라 연장되어,
제1 방향에 실질적으로 직각인 평면 내의 광 방향전환 필름의 단면에서,
구조체들의 이웃하는 피크들 사이의 평균 측방향 간격이 P이고,
구조체들의 이웃하는 기부들 사이의 평균 측방향 간격이 W이고, 0.1 ≤ W/P ≤ 0.2이며,
구조체들의 만곡된 소면들에 대한 평균 최적합(best-fit) 곡률 반경들이 R이고, 0.6 ≤ R/P ≤ 1.1이며, 구조체들은 굴절률(n1)을 갖고, 기재는 굴절률(n2)을 가지며, n1 ≥ 1.5, n1 - n2 ≥ 0.02이도록 된, 광 방향전환 필름.
제11항에 있어서, 15 ≤ R ≤ 25 마이크로미터인, 광 방향전환 필름.
제11항에 있어서, 제1 방향에 실질적으로 직각인 평면 내의 광 방향전환 필름의 단면에서, 각각의 구조체의 피크로부터 구조체의 기부의 단부까지 그려진 선이 약 30도 내지 약 60도 범위의 기부와의 각도를 이루는, 광 방향전환 필름.
상부에 배치된 디스플레이 표면에 균일한 조명을 제공하기 위한 백라이트로서,
일대일 대응 관계로 디스플레이 표면 내의 복수의 비-중첩 조명 구역들을 조명하도록 구성된 복수의 이산 이격된 광원들; 및
복수의 광원들 상에 배치되고 이에 대면하는, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 광 방향전환 필름을 포함하여,
디스플레이 표면이 광 방향전환 필름 상에 배치되고 광원들에 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 디스플레이 표면 내의 대응하는 조명 구역을 조명하고, 복수의 조명 구역들에 걸친 광도 분포가 평균(I) 및 표준 편차(S)를 가지며, S/I < 1이도록 된, 백라이트.
디스플레이 시스템으로서,
복수의 픽셀들 및 복수의 비-중첩 조명 구역들을 포함하는 픽셀화된 디스플레이 표면 - 각각의 조명 구역은 픽셀들 중 10개 이상을 포함함 -;
디스플레이 표면 뒤에 배치된 이산 이격된 광원들의 2차원 어레이 - 각각의 광원은 조명 구역들 중 하나와 일대일 대응함 -; 및
각각의 픽셀을 개별적으로 어드레싱하고 각각의 광원에 개별적으로 동력공급하기 위한 제어기 - 동력공급될 때, 각각의 광원에 의해 방출된 광의 80% 이상이 광원에 대응하는 조명 구역을 조명하도록 함 - 를 포함하는, 디스플레이 시스템.