KR20170117175A

KR20170117175A - 각도 필터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20170117175A
Application number: KR1020177025700A
Authority: KR
Inventors: 찰스 워랜 랜더; 리 리우; 파멜라 알렌 마우레이; 다니엘 알로이시우스 놀란; 와기샤 세나라트네
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-10-20
Also published as: US20180031904A1; WO2016130731A1; CN107438780A; TW201634957A; JP2018508035A

Abstract

복수의 이격된 링으로 패터닝된 표면을 갖는 유리 기판을 포함하는 광 필터로서, 여기서 각 링은 독립적으로 약 10 microns 내지 약 100 microns 범위의 외부 직경을 가지며, 상기 광 필터는 약 20% 미만의 헤이즈를 갖는 광 필터는 여기에 개시된다. 이러한 광 필터를 포함하는 디스플레이 장치도 또한 여기에 개시된다. 이러한 광 필터를 제조하는 방법 및 이러한 광 필터를 사용하여 광을 필터링하는 방법은 여기에 더욱 개시된다.

Description

각도 필터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

본 출원은, 2015년 2월 13일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/115,765호의 우선권을 주장하며, 그 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.

본 개시는 일반적으로 광 필터 (light filters) 및 이러한 필터를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로, 각도 유리 광 필터 (angular glass light filters) 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.

액정 디스플레이 (LCDs)는 휴대폰, 랩톱, 전자 테블릿, 텔레비전 및 컴퓨터 모니터와 같은 다양한 전자 제품에 흔히 사용된다. 종래의 LCDs에서, 예를 들어, 핸드헬드 장치 (handheld device)의 경우, 출력 요건과 균형을 이루면서 더 높은 명암비 (contrast ratio), 색재현율 (color gamut) 및 광도 (brightness)에 대한 요구가 있다. 더욱이, 전자 기기에서 새롭게 부상하는 추세는, 사용자가 디스플레이 패널 뒤의 장치 부품 또는 다른 물체를 볼 수 있게, 투명한 디스플레이를 포함한다. 그러나, 기존의 백라이트 기술 (backlight technology)은, 기껏해야, 패널 뒤의 물체에 왜곡되거나 불일치한 시계 (view)를 제공하거나, 예를 들어, 그림자를 드리워서 이들 물체의 시계를 부분적으로 또는 완전히 차단할 수 있다.

투명 디스플레이에서 종래의 도광판 (light guide plates: LGPs)은, 플레이트에 더 평행한 각도로 빛을 방출하는 경향이 있다. 시계를 향상시키기 위해, 플레이트에 더 수직인 각도로 방출되는 빛이 바람직할 수 있다. 더욱이, 종래의 불투명한 디스플레이에서, LGP 유래의 광은, 평행한 광을 재활용하고, 플레이트에 더 수직인 방향으로 전향시키는 다양한 필름을 사용하여 필터링될 수 있다. 그러나, 이들 필름은 종종 흐릿해 보이며, 및 이들이 디스플레이 뒤에 있는 물체의 시계를 차단하기 때문에 투명한 디스플레이와 함께 사용할 수 없다.

따라서, 예를 들어, 헤이즈 (haze)를 감소시키면서 및/또는 투명도를 증가시키면서 도광판에 대해 더 수직인 방향으로 광을 전향시킬 수 있는 필터와 같은, 하나 이상의 상기 결점을 해결하는 투명 디스플레이 장치용 필터를 제공하는 것이 이로울 것이다. 다양한 구체 예에서, 이러한 백라이트를 포함하는 (LCD와 같은) 디스플레이 장치는, 더 밝을 수 있고, 투명도가 개선될 수 있으며, 헤이즈가 감소될 수 있고, 및/또는 개선된 시야각을 가질 수 있다.

본 개시는, 다양한 구체 예에서, 복수의 이격된 링 (rings)으로 패터닝된 표면을 갖는 유리 기판을 포함하는 광 필터에 관한 것이며, 여기서 각 링은 독립적으로 약 10 microns 내지 약 100 microns 범위에서 외부 직경을 갖고, 및 여기서 광 필터는 약 20% 미만의 헤이즈를 갖는다. 본 개시는 또한 티타니아 나노입자를 포함하는 복수의 이격된 링으로 패터닝된 표면을 갖는 유리 시트를 포함하는 실질적으로 투명한 광 필터에 관한 것으로, 여기서 각 링은 독립적으로 약 10 microns 내지 약 100 microns 범위에서 외부 직경을 갖는다. 이러한 광 필터를 포함하는 디스플레이 장치는 또한 여기에 개시된다. 이러한 디스플레이 장치는 실질적으로 투명할 수 있으며, 및 예를 들어, 실질적으로 투명한 도광판을 포함할 수 있다.

어떤 구체 예에서, 유리 기판은 약 0.1㎜ 내지 약 3㎜ 범위에서 두께를 갖는 유리 시트일 수 있다. 상기 유리 시트는, 예를 들어, 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 및 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리들로부터 선택된 유리를 포함할 수 있다. 다양한 구체 예에 따르면, 복수의 링은 티타니아, 지르코니아, 세리아, 산화아연, 알루미나, 실리카, 사파이어, 다이아몬드, 갈륨비소, 게르마니아, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 무기물을 포함할 수 있다. 다른 구체 예에서, 복수의 링은 랜덤 또는 반복 패턴을 포함하는 링의 어레이 (array)을 형성할 수 있다. 비-제한적인 구체 예에서, 광 필터는 약 5% 미만의 헤이즈 및/또는 적어도 약 90%의 투명도를 가질 수 있다.

이러한 광 필터를 제조하는 방법은 또한 개시되며, 상기 방법은 유리 기판의 표면상에 복수의 이격된 잉크 액적 (ink droplets)을 침적시키는 단계 (depositing); 및 상기 잉크 액적을 건조시켜 복수의 이격된 링을 형성시키는, 건조 단계를 포함하고, 여기서, 상기 잉크 액적은 티타니아, 지르코니아, 세리아, 산화아연, 알루미나, 실리카, 사파이어, 다이아몬드, 갈륨비소, 게르마니아, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 무기물을 포함하며, 여기서, 각 링은 독립적으로 약 10 microns 내지 약 100 microns 범위의 외부 직경을 가지며, 및 여기서 상기 광 필터는 약 20% 미만의 헤이즈를 갖는다. 여기에 개시된 방법은 또한 여기에 개시된 광 필터를 통해 광을 통과시켜 광을 필터링하는 방법을 포함한다.

다양한 구체 예에 따르면, 복수의 잉크 액적은, 잉크젯 또는 미세-접촉 인쇄 (micro-contact printing), 또는 마이크로 플로팅 (microplotting)에 의해 유리 기판상에 침적될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 잉크 액적은 용매, 계면활성제, 바인더, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 부가적인 성분을 더욱 포함한다. 상기 액적은, 예를 들어, 약 1 cPs 내지 약 40 cPs의 범위의 점도 및/또는 약 20 dynes/㎝ 내지 약 40 dynes/㎝ 범위의 표면 장력을 가질 수 있다.

본 개시의 부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구항뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구체 예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.

전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 다양한 구체 예를 설명하고, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 다양한 구체 예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 혼입되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구체 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.

하기 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하면 경우 더욱 이해될 수 있다.
도 1은 본 개시의 구체 예에 따른 각도 광 필터를 이용한 입사광 산란을 예시한다.
도 2는 링의 어레이를 포함하는 광 필터를 도시한다.
도 3은 랜덤 패턴을 갖는 링의 어레이를 포함하는 광 필터를 도시한다.
도 4는 필터가 없는, 본 개시의 구체 예에 따른 필터극 갖는, 및 본 개시에 따르지 않는 필터를 갖는, 에칭된 도광판으로부터의 각도 광 분포를 나타내는 그래프이다; 및
도 5는 어떤 구체 예에 따른 도광판 및 필터를 갖는 비-제한적인 디스플레이 장치를 예시한다.

복수의 이격된 링으로 패터닝된 표면을 갖는 유리 기판을 포함하는 광 필터는 여기에 개시되며, 여기서 각 링은 독립적으로 약 10 microns 내지 약 100 microns 범위의 외부 직경을 갖고, 및 여기서 상기 광 필터는 약 20% 미만의 헤이즈를 갖는다. 본 개시는 또한 티타니아 나노입자를 포함하는 복수의 이격된 링으로 패터닝된 표면을 갖는 유리 시트를 포함하는 실질적으로 투명한 광 필터에 관한 것으로, 여기서 각 링은 독립적으로 약 10 microns 내지 약 100 microns 범위의 외부 직경을 갖는다. 이러한 광 필터를 포함하는 디스플레이 장치는 또한 여기에 개시된다.

이러한 광 필터를 제조하는 방법은 여기에 더욱 개시되며, 상기 방법은, 유리 기판의 표면상에 복수의 이격된 잉크 액적을 침적시키는 단계; 및 상기 잉크 액적을 건조시켜 복수의 이격된 링을 형성시키는, 건조 단계를 포함하고, 여기서, 상기 잉크 액적은, 티타니아, 지르코니아, 세리아, 산화아연, 알루미나, 실리카, 사파이어, 다이아몬드, 갈륨비소, 게르마니아, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 무기물을 포함하며, 여기서, 각 링은 독립적으로 약 100 microns 내지 약 500 microns 범위의 외부 직경을 갖고, 및 여기서, 상기 광 필터는 약 20% 미만의 헤이즈를 갖는다. 더욱이, 본 개시는 여기에 개시된 광 필터를 통해 광을 통과시켜 광을 필터링하는 방법에 관한 것이다.

다양한 구체 예에 따르면, 여기에 개시된 광 필터 및/또는 유리 기판은 투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "투명"은, 대략 1㎜의 두께에서, 유리 기판 또는 광 필터가 스펙트럼의 가시 영역 (400-700nm)에서 약 70% 초과의 투과율을 갖는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 대표적인 투명 유리 기판 또는 광 필터는, 약 80% 초과, 약 85% 초과, 약 90% 초과, 약 92% 초과, 약 95% 초과 또는 약 99% 초과의 투과율, 또는 이들 사이의 서브 범위 및 모든 범위를 포함하는 것과 같은, 가시광 영역에서 약 75% 초과의 투과율을 갖는다. 다양한 구체 예에 따르면, 유리 기판 또는 광 필터는, 가시 영역에서 약 45% 미만, 약 40% 미만, 약 35% 미만, 약 30 미만, 약 25% 미만, 또는 약 20% 미만, 또는 이들 사이의 서브 범위 및 모든 범위를 포함하는 것과 같은, 가시광 영역에서 약 50% 미만의 투과율을 가질 수 있다. 어떤 구체 예에서, 대표적인 유리 기판 또는 광 필터는, 자외선 (UV) 영역 (100-400nm)에서, 예를 들어, 약 55% 초과, 약 60% 초과, 약 65% 초과, 약 70% 초과, 약 75% 초과, 약 80% 초과, 약 85% 초과, 약 90% 초과, 약 92% 초과, 약 95% 초과 또는 약 99% 초과, 또는 이들 사이의 서브 범위 및 모든 범위를 포함하는 것와 같은, 약 50% 초과의 투과율을 가질 수 있다.

부가적인 구체 예에 따르면, 여기에 개시된 광 필터는 낮은 헤이즈를 가질 수 있다. 헤이즈는 모든 방향으로 빛의 확산으로부터 결과할 수 있어, 궁극적으로 명암 (contrast)의 손실을 결과할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, "헤이즈"는, 기판을 통해 통과하는 경우 평균 2.5도 초과의 각도에서 입사 광선으로부터 벗어나는 광의 퍼센트를 의미한다 (ASTM D 1003). 도 1은 입사광 산란에 대하여 본 개시의 다양한 구체 예의 일반적인 작동 원리를 예시한다. 여기에 개시된 각도 필터는, 기판 (S)에 대해 더 수직인 광 (N)을 생성하기 위해 기판 (S)에 더 평행한 각도를 갖는 광 (P)을 재활용하면서, 고 각 광 (high angle light) (A)을 후방 산란시킬 수 있다. 여기에 개시된 바와 같은 대표적인 광 필터는 약 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5% 또는 0.1% 미만, 이들 사이의 서브 범위 및 모든 범위를 포함하는 것과 같은, 약 20% 미만의 헤이즈를 가질 수 있다.

유리 기판은, 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 알칼리-알루미노보로실리케이트, 및 다른 적절한 유리를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광 필터로서 사용하기 위한 기술분야에 공지된 어떤 유리를 포함할 수 있다. 어떤 구체 예에서, 유리 기판은, 예를 들어, 약 0.1 ㎜ 내지 약 2.5 mm, 약 0.3 ㎜ 내지 약 2 mm, 약 0.7 ㎜ 내지 약 1.5 ㎜, 또는 약 1 ㎜ 내지 약 1.2 mm, 또는 이들 사이의 서브 범위 및 모든 범위를 포함하는, 약 3 ㎜ 이하의 두께를 가질 수 있다. 광 필터로서 사용하기에 적절한 상업적으로 이용 가능한 유리의 비-제한적인 예로는, 예를 들어, 코닝사 (Corning Incorporated)의 EAGLE XG^®, Lotus™, Willow^®, 및 Gorilla^®유리를 포함한다. 부가적인 구체 예에서, 유리 기판은 코닝사의 Iris™ 유리와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 높은 투과율 유리 및/또는 저-Fe 유리를 포함할 수 있다.

유리 기판은 제1표면 및 대향하는 제2표면을 갖는 유리 시트를 포함할 수 있다. 어떤 구체 예에서, 표면은 평면 또는 실질적으로 평면, 예를 들어, 실질적으로 평탄 및/또는 평평할 수 있다. 유리 기판은 또한, 몇몇 구체 예에서, 적어도 하나의 곡률 반경에 대해 만곡될 수 있어, 예를 들어, 볼록 또는 오목 기판과 같은, 3-차원 유리 기판일 수 있다. 제1 및 제2표면은, 다양한 구체 예에서, 평행하거나 또는 실질적으로 평행할 수 있다. 유리 기판은 적어도 하나의 에지, 예를 들어, 적어도 두 개의 에지, 적어도 세 개의 에지 또는 적어도 네 개의 에지를 더욱 포함할 수 있다. 비-제한적인 실시 예로서, 광 필터는, 다른 모양 및 형상이 고안되고 본 개시의 범주 내에 속하는 것으로 의도될지라도, 4개의 에지를 갖는 직사각형 또는 정사각형의 유리 시트를 포함할 수 있다. 다양한 구체 예에 따르면, 유리 기판은 약 1.3 내지 약 1.7, 예를 들어, 약 1.4 내지 약 1.6, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는, 굴절률을 가질 수 있다.

비-제한적인 구체 예에서, 광 필터의 제1 및/또는 제2표면은 복수의 링 또는 링의 어레이로 패터닝될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "패터닝"은, 링이, 예를 들어, 랜덤 또는 배열 (정렬), 반복 또는 비-반복적일 수 있는, 어떤 주어진 패턴 또는 디자인으로 광 필터의 표면상에 존재하는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 패턴은 또한 반-정렬 또는 반-반복적일 수 있다. 도 2는, 비록 완벽하지는 않지만, 다소 (반) 정렬 및 반복적인, 본 개시의 다양한 구체 예에 따른 링의 어레이를 포함하는 광 필터를 예시한다. 도 3은, 완전히 랜덤하고 비-반복적인, 본 개시의 다른 구체 예에 따른 링의 어레이를 포함하는 광 필터를 예시한다. 이론에 제한되는 것을 원하지는 않지만, 랜덤하고 및 비-반복적인 패턴은, 정렬된 및/또는 반복적인 패턴을 갖는 필터와 비교하여 더 투명한 필터를 결과할 수 있는 것으로 믿어진다. 도 2-3에 나타낸 바와 같이, 어떤 구체 예에서, 링은 환형 (annuli) 또는 커피 링 (또한 "커피 링 효과"로 기재됨)일 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 링은 실질적으로 둥글거나 원형일 수 있다. 링은 유리 기판상에 침적, 코팅, 인쇄 또는 기타 등으로 제공될 수 있다. 다양한 구체 예에 따르면, 복수의 링은, 1 picoliters (pL) 내지 약 100 pL, 약 5 pL 내지 약 75 pL, 약 10 pL 내지 약 60 pL, 또는 약 25 pL 내지 약 50 pL, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위 포함하는 것과 같은, 1 picoliters 미만 내지 100 picoliters 이상 범위의 부피를 갖는 액적을 분배하기에 적절한 어떤 기술을 사용하여 유리 기판상으로 인쇄될 수 있다. 적절한 기술은, 예를 들어, 잉크젯 인쇄장치, 미세-접촉 인쇄장치, 마이크로 플로터 (microplotters) 및 기타 유사한 장치를 사용할 수 있다. 인쇄 방법에 관한 부가적인 세부 사항은 여기에 개시된 필터를 제조하는 방법과 관련하여 하기에 제공된다.

복수의 링은, 예를 들어, 전체 직경, 보이드 직경, 링 두께, 링 높이, 및 링 사이의 거리 등과 같은, 하나 이상의 파라미터에 의해 한정될 수 있다. 다양한 구체 예에서, 각 링은 약 10 microns 내지 약 100 microns, 약 20 microns 내지 약 90 microns, 약 30 microns 내지 약 80 microns, 약 40 microns 내지 약 70 microns, 또는 약 50 microns 내지 약 60 microns, 또는 이들 사이의 서브 범위 및 모든 범위를 포함하는 것과 같은, 약 100 microns까지의 전체 직경 (외부 링 에지로부터 대향하는 외부 링 에지까지의 거리)을 가질 수 있다. 보이드 직경 (내부 링 에지로부터 대향하는 내부 링 에지까지의 거리)은, 약 5 microns 내지 약 90 microns, 약 10 microns 내지 약 80 microns, 약 20 microns 내지 약 70 microns, 약 30 microns 내지 약 60 microns, 또는 약 40 microns 내지 약 50 microns, 또는 이들 사이의 서브 범위 및 모든 범위를 포함하는 것과 같은, 약 99 microns까지의 범위일 수 있다. 링의 두께 (전체 직경 빼기 보이드 직경)는, 예를 들어, 약 40 microns 미만, 약 25 microns 미만, 약 10 microns 미만, 약 5 microns 미만, 또는 약 1 microns 미만, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 50 microns 미만일 수 있다.

링 높이 (침적된 층의 두께)는, 예를 들어, 약 15 microns 미만, 약 10 microns 미만, 약 5 microns 미만, 약 4 microns 미만, 약 2 microns 미만, 또는 약 1 microns 미만, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 20 microns 미만일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 링 높이는 500 nm 미만, 100 nm 미만, 또는 약 50 nm 미만, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함할 수 있다. 다양한 구체 예에 따르면, 링 높이는, 예를 들어, 외부 링 직경의 약 1% 내지 약 25%, 또는 외부 링 직경의 약 5% 내지 약 10%, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 외부 링 직경의 값의 약 0.5% 내지 약 50%의 범위일 수 있다.

링들 사이의 거리 (하나의 링의 외부 에지로부터 다른 링의 외부 에지까지의 거리)는, 패턴 (규칙 또는 랜덤)에 의존하여 변할 수 있고, 및 예를 들어, 약 50 microns 내지 약 3000 microns, 약 100 microns 내지 약 2500 microns, 약 200 microns 내지 약 2000 microns, 약 300 microns 내지 약 1500 microns, 또는 약 500 microns 내지 약 1000 microns, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 25 microns 내지 약 5000 microns 범위일 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "이격된"은, 복수의 링 또는 링의 어레이에서 링 (또는 인쇄된 액적)이 서로 접촉하거나 또는 인접하지 않고, 예를 들어, 이들 사이에 공간을 갖는다는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 물론, 상기 파라미터가 복수 또는 어레이 내에서 링으로부터 링으로 변할 수 있으며, 첨부된 청구항을 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

복수의 링은 광 필터에서 사용을 위해 적절한 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 링은, 적어도 약 1.7, 적어도 약 2, 적어도 약 2.5, 적어도 약 3 또는 적어도 약 4 (예를 들어, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 또는 4), 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 적어도 약 1.5의 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 물질은, 전이 금속 산화물과 같은, 금속 산화물로부터 선택된 무기물일 수 있다. 대표적인 금속 산화물은, 티타니아, 지르코니아, 세리아, 산화아연, 알루미나, 실리카, 게르마니아, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 비-제한적인 대표적인 물질은, 예를 들어, 사파이어, 다이아몬드, 은, 금, 백금, 갈륨비소, 또는 기타 유사한 고-굴절률 물질, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 어떤 구체 예에서, 복수 또는 어레이에서 모든 링은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 물론, 복수 또는 어레이에서 모든 링은, 동일한 물질을 포함할 필요는 없으며, 첨부된 청구항은 이에 제한되지 않는다.

보이드 (링의 내부 부분)은 링을 구성하는 물질이 없을 수 있거나, 또는 물질이 실질적으로 없을 수 있다. 예를 들어, 보이드는 링에 존재하는 물질의 총량에 대해 물질의 약 10% 미만, 약 5% 미만, 약 3% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만 또는 0%를 포함할 수 있다. 비-제한적인 구체 예에서, 링 물질은, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 적어도 약 40%, 적어도 약 45%, 적어도 약 50%, 적어도 약 55% 이상, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 유리 표면의 적어도 약 5%를 피복할 수 있다. 부가적인 구체 예에서, 링 물질은, 약 90% 미만, 약 85% 미만, 약 80% 미만, 약 75% 미만, 약 70% 미만, 약 65% 미만, 약 60% 미만, 약 55% 미만, 약 50% 미만 또는 약 45% 미만, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 유리 표면의 약 95% 미만을 피복할 수 있다. 물질에 의해 피복되지 않거나 또는 실질적으로 피복되지 않은 유리의 부분 (예를 들어, 링 보이드 + 링들 사이의 공간)는 "개방 공간"으로 언급될 수 있고, 및 예를 들어, 약 10% 내지 약 90%, 약 25% 내지 약 85%, 약 30% 내지 약 80%, 약 35% 내지 약 70%, 약 40% 내지 약 60%, 또는 약 50% 내지 약 55%, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 총 유리 표면의 약 5% 내지 약 95%로 구성될 수 있다.

다양한 구체 예에 따르면, 물질은, 나노입자의 형태, 예를 들어, 500nm 미만, 250nm 미만, 100nm 미만, 50nm 미만, 또는 10 nm 미만, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 1 micron 미만의 평균 입자 크기를 갖는 입자의 형태일 수 있다. 링은, 어떤 구체 예에서, 이러한 나노입자의 응집체 (agglomerates)를 포함할 수 있다. 어떤 구체 예에서, 상기 물질은 전도성, 비-전도성 또는 반-전도성일 수 있다. 적어도 하나의 비-제한적인 구체 예에서, 필터는 비-전도성이다. 다른 구체 예에 따르면, 필터는 반-전도성이다. 또 다른 구체 예에서, 물질은 투명하거나 실질적으로 무색 또는 투명일 수 있고, 광 필터는 마찬가지로 투명하거나 또는 실질적으로 투명할 수 있다.

도 4는 본 개시의 다양한 구체 예에 따른 광 필터를 갖는 동일한 LGP로부터 방출된 광의 각도 분포 (플롯 B1: 도 3 및 B2: 도 2) 뿐만 아니라, 필터 없는 에칭된 LGP로부터 방출된 광의 각도 분포 (플롯 A)를 예시한다. 비교 목적으로, 3M의 Vikuiti™ 광도 향상 필름 (BEF)을 구비한 LGP로부터 방출된 광의 각도 분포 (플롯 C)도 또한 예시된다. 필터 B1은 4% 헤이즈를 가지며 91% 투명하고, 반면, 필터 B2는 15% 헤이즈를 가지며 88% 투명하다. 대조적으로, 필터 C의 헤이즈는 100%이다. 따라서, 다양한 구체 예에 따르면, 여기 개시된 필터는 약 1.5 candelas/㎠ 초과, 약 2 candelas/㎠ 초과, 2.5 candelas/㎠ 초과, 약 3 candelas/㎠ 초과, 약 3.5 candelas/㎠ 초과, 또는 약 4 candelas/㎠ 초과와 같은, 약 45-90°범위의 시야각에 대해 약 1 candela/㎠ 초과의 휘도 (luminance)를 제공할 수 있다. 정면 시야 (대략 90°의 시야각)에 대해, 여기에 개시된 광 필터는, 약 2 내지 약 3 candelas/㎠, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 1 내지 약 4 candelas/㎠ 범위의 휘도를 제공할 수 있다.

따라서, 본 개시의 필터는, 약 45°-90° 범위의 시야각에서, 본래 휘도 (예를 들어, 필터 없는 유리 기판으로부터 휘도)의 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90%와 같은, 본래 휘도의 적어도 약 50%를 제공할 수 있다. 대조적으로, 종래 기술 필터는 약 45-90°범위의 시야각에 대해 1 candelas/㎠ 미만을 제공하고, 정면 시야에 대해, 휘도는 심지어 0.5 candelas/㎠ 미만이다. 따라서, 종래 기술의 필터는 약 45-90 ° 범위의 시야각에서 본래 휘도의 약 25% 미만, 또는 심지어 본래 휘도의 약 10% 미만을 제공할 수 있다.

여기에 개시된 바와 같은 각도 필터는, 유리 기판의 표면상에 복수의 이격된 잉크 액적을 침적시키는 단계 및 상기 잉크 액적을 건조시켜 복수의 이격된 링을 형성시키는 건조 단계에 의해 제조될 수 있다. 액적은 여기에 개시된 인쇄 공정, 예를 들어, 잉크젯 인쇄, 미세-접촉 인쇄 및 마이크로 플로팅을 사용하여 유리 기판 표면상에 침적될 수 있다. 액적은, 예를 들어, 원하는 모양 및 크기를 갖는 링을 형성하기 위해 필요에 따라, picoliters 내지 microliter 범위에서 부피를 가질 수 있다. 어떤 구체 예에 따르면, 액적의 부피는, 약 1 pL 내지 약 100 pL, 약 5 pL 내지 약 75 pL, 약 10 pL 내지 약 60 pL, 또는 약 25 pL 내지 약 50 pL, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 1 pL 미만 내지 약 100 pL 이상의 범위일 수 있다. 잉크의 점도는, 잉크의 유체 특성과 액적의 표면 장력의 균형을 이루어서, 예를 들어, 커피 링 효과를 얻기 위해, 원하는 링 모양 및 크기를 생성하도록 선택될 수 있다. 다양한 구체 예에서, 잉크의 점도는, 약 5 cPs 내지 약 30 cPs, 약 10 cPs 내지 약 25 cPs, 또는 약 15 cPs 내지 약 20 cPs, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 1 cPs 내지 약 40 cPs 범위일 수 있다. 잉크로부터 형성된 액적의 표면 장력은, 몇몇 구체 예에서, 약 25 dynes/㎝ 내지 약 36 dynes/㎝, 또는 약 28 dynes/㎝ 내지 약 30dynes/㎝, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 20 dynes/㎝ 내지 약 40 dynes/㎝의 범위일 수 있다.

잉크는, 무기물, 예를 들어, 금속 산화물과 같은, 링의 구성과 연관하여 여기에 개시된 다양한 물질을 포함할 수 있다. 잉크는 용매, 계면활성제, 바인더, 및 이들의 조합과 같은, 부가적인 성분을 더욱 포함할 수 있다. 적절한 용매는, 예를 들어, 지방족 알코올, 방향족 탄화수소, 글리콜, 글리콜 에테르, 락테이트 및 에스테르, 지방족 및 방향족 케톤, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 물, 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 다양한 구체 예에서, 잉크는, 약 10 중량% 내지 약 80 중량%, 약 15 중량% 내지 약 70 중량%, 약 20 중량% 내지 약 60 중량%, 약 25 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 약 30 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 5중량% 내지 약 95중량%의 무기물을 포함할 수 있다.

유리 기판상에 액적을 침적시킨 후에, 액적은 기술분야에 공지된 어떤 적절한 건조 방법을 사용하여 원하는 대로 링을 생성하기 위해 건조될 수 있다. 예를 들어, 액적은 대기 온도 및 압력에서 공기 건조될 수 있거나, 또는 열을 사용하여 건조될 수 있다. 어떤 구체 예에서, 유리 기판은, 약 30℃ 내지 약 75℃, 또는 약 50℃ 내지 약 60℃, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 25℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도로 가열되어 액적을 건조시키고, 및 복수의 링을 생성할 수 있다. 건조 시간은, 예를 들어, 약 5분 내지 약 45분, 약 10분 내지 약 30분, 또는 약 15분 내지 약 20분, 또는 이들 사이의 모든 범위 및 서브 범위를 포함하는 것과 같은, 약 1분 내지 약 1시간의 범위일 수 있다. 물론, 다른 건조 방법, 온도 및 시간이 사용될 수 있고, 본 개시의 범주 내에 속하는 것으로 고려된다.

여기에 개시된 광 필터는, LCDs를 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 디스플레이 장치에 사용될 수 있다. 도 5는 본 개시의 몇몇 구체 예에 따른 광 필터를 갖는 비-제한적인 디스플레이 장치를 예시한다. 도 5를 참고하면, 디스플레이 장치 (100)는, 광원 (110), 예를 들어, 발광 다이오드 (LEDs) 또는 냉음극 형광 램프 (CCFLs)를 포함할 수 있다. 종래의 LCDs는 백색광을 생성하기 위해 색 변환 형광체가 패키징된 LEDs 또는 CCFLs를 사용할 수 있다. 장치 (100)는 광이 이동할 수 있고, LCD를 향해 전향될 수 있는, 도광판 (120)을 더욱 포함할 수 있다. 반사 필름 (reflector film: 130)은 재활용된 광 (recycled light)을 도광판 (120)을 통해 되돌려 보내는데 사용될 수 있다. 그 다음, 도광판 (120) 유래의 광은, 고 각 광을 후방산란시킬 수 있고, 재활용하기 위해 반사 필름 (130)을 향해 저 각 광을 다시 반사시킬 수 있으며 및 순방향에서 (예를 들어, 사용자를 향하여) 광을 집중시키도록 역할을 할 수 있는, 광 필터 (140)을 통해 통과할 수 있다. 액정 층 (150)은 전기광학 물질을 포함할 수 있으며, 이의 구조는 전계의 적용시에 회전하여, 이를 통해 통과하는 임의의 광의 편광 회전을 유발한다. 다른 광학 부품은, 예를 들어, 프리즘 필름, 편광자 또는 TFT 어레이를 포함할 수 있다. 다양한 구체 예에 따르면, 여기에 개시된 각도 광 필터는 투명한 디스플레이 장치에서 투명한 도광판과 쌍을 이룰 수 있다.

다양한 개시된 구체 예는 그 특정 구체 예와 관련하여 기재된 특정 특색, 요소 또는 단계를 포함할 수 있는 것으로 인식될 것이다. 또한, 비록 하나의 특정 구체 예와 관련하여 기재되지만, 특정한 특색, 요소 또는 단계는, 다양한 비-예시된 조합 또는 치환에서 대체 구체 예와 상호교환되거나 결합될 수 있는 것으로 인식될 것이다.

또한, 여기에 사용된 바와 같은, "단수" 및 "복수"는 특별히 구분없이 사용되며, 별도의 언급이 없는 한, "단수" 및 "복수" 모두 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, "링"에 대한 언급은, 별도로 명시되지 않는 한, 둘 이상의 링들을 갖는 실시 예를 포함한다. 마찬가지로, "복수" 또는 "어레이"는 "둘 이상"을 나타내는 것으로 의도된다. 이와 같이, "복수의 액적들"은 3 이상의 이러한 액적들 등과 같은, 2 이상의 액적들을 포함하고, "링의 어레이"는 3 이상의 이러한 링들과 같은, 2 이상의 링들을 포함한다.

범위는 여기에서 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 다른 특정 값까지 표시될 수 있다. 그러한 범위가 표시된 경우, 실시 예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이, 선행사 "약"의 사용하여, 근사치로 표시된 경우, 특정 값은 또 다른 관점을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 말단은 다른 말단과 관련하여 및 다른 말단과 독립적으로 모두 중요한 것으로 더욱 이해될 것이다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "실질적인", "실질적으로" 및 이들의 변형은, 서술된 특색이 값 또는 설명과 동일하거나 또는 거의 동일하다는 것을 나타내기 위한 것이다. 게다가, "실질적으로 유사한"은 둘 개의 값이 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내는 것으로 의도된다. 몇몇 구체 예에서, "실질적으로 유사한"은, 서로의 약 5% 이내 또는 서로 약 2% 이내와 같이, 서로의 약 10% 이내의 값을 나타낼 수 있다.

별도로 명시되지 않는 한, 여기에 서술된 임의의 방법은, 그 단계가 특정 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계들에 뒤따라야 할 순서를 실제로 언급하지 않거나 또는 단계들이 특정 순서로 제한되는 것으로 청구항들 또는 상세한 설명들에서 별도로 구체적으로 명시하지 않는 경우, 임의의 특정 순서로 간주되는 것으로 의도되지 않는다.

특정 구체 예의 다양한 특색, 요소 또는 단계가 전환 문구 "포함하는"을 사용하여 개시될 수 있지만, 이는 "이루어지는" 또는 "실질적으로 이루어지는"이라는 전환 문구를 사용하여 기재될 수 있는 선택적 구체 예가 함축되어 있는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, A+B+C를 포함하는 시스템에 대하여 함축된 선택적인 구체 예는, 시스템이 A+B+C로 이루어진 구체 예 및 시스템이 A+B+C로 실질적으로 이루어진 구체 예를 포함한다.

다양한 변형 및 변화가 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 개시에 대해 만들어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 본 개시의 사상 및 물질을 혼입하는 개시된 구체 예의 변경 조합, 서브-조합 및 변화가 당업자에게 발생할 수 있으므로, 본 개시는 첨부된 청구 범위 및 그 균등물의 범주 내에 있는 모든 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

복수의 이격된 링으로 패터닝된 표면을 갖는 유리 기판을 포함하는 광 필터로서, 여기서 각 링은 독립적으로 약 10 microns 내지 약 100 microns 범위의 외부 직경을 가지며, 상기 광 필터는 약 20% 미만의 헤이즈를 갖는, 광 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 유리 기판은 약 0.1㎜ 내지 약 3㎜ 범위에서 두께를 갖는 유리 시트인, 광 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 유리 기판은 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트 및 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리로부터 선택된 유리를 포함하는, 광 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 이격된 링은, 링의 반복 또는 랜덤 패턴을 포함하는 어레이를 형성하는, 광 필터.
청구항 1에 있어서,
각 링은, 티타니아, 지르코니아, 세리아, 산화아연, 알루미나, 실리카, 사파이어, 다이아몬드, 갈륨비소, 게르마니아, 및 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택된 적어도 하나의 무기물을 포함하는, 광 필터.
청구항 1에 있어서,
각 링은, 독립적으로 약 10 microns 내지 약 99 microns 범위의 보이드 직경을 갖는, 광 필터.
청구항 1에 있어서,
약 10% 미만의 헤이즈를 갖는, 광 필터.
청구항 1에 있어서,
적어도 약 90%의 투명도를 갖는, 광 필터.
청구항 1에 있어서,
상기 유리 기판의 표면 영역의 약 10% 내지 약 75%는, 복수의 이격된 링들에 의해 패터닝된, 광 필터.
청구항 1의 광 필터를 포함하는 디스플레이 장치.
청구항 10에 있어서,
실질적으로 투명한 도광판을 더욱 포함하는, 디스플레이 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 광 필터 및 상기 투명 도광판의 전체 휘도는, 상기 투명 도광판의 휘도의 적어도 약 50%인, 디스플레이 장치.
유리 기판의 표면상에 복수의 이격된 잉크 액적을 침적시키는 단계;
상기 잉크 액적을 건조시켜 복수의 이격된 링을 형성시키는, 건조 단계를 포함하는 광 필터를 제조하는 방법으로서,
여기서, 상기 잉크 액적은, 티타니아, 지르코니아, 세리아, 산화아연, 알루미나, 실리카, 사파이어, 다이아몬드, 갈륨비소, 게르마니아, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 무기물을 포함하고,
여기서, 각 링은 독립적으로 약 100 microns 내지 약 500 microns 범위의 외부 직경을 가지며, 및
여기서, 상기 광 필터는 약 10% 미만의 헤이즈를 갖는, 광 필터의 제조방법.
청구항 13에 있어서,
상기 복수의 이격된 잉크 액적을 침적시키는 단계는, 잉크젯 인쇄, 미세-접촉 인쇄, 또는 마이크로 플로팅 기술을 포함하는, 광 필터의 제조방법.
청구항 13에 있어서,
상기 잉크는, 지방족 알코올, 방향족 탄화수소, 글리콜, 글리콜 에테르, 락테이트 및 에스테르, 지방족 및 방향족 케톤, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 물 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 용매를 더욱 포함하는, 광 필터의 제조방법.
청구항 13에 있어서,
상기 잉크 액적은, 약 1 cPs 내지 약 20 cPs 범위의 점도 및 약 20 dynes/㎝ 내지 약 40 dynes/㎝ 범위의 표면 장력을 갖는, 광 필터의 제조방법.
청구항 13에 있어서,
각 링은 독립적으로 약 50 microns 내지 약 300 microns의 보이드 직경을 갖는, 광 필터의 제조방법.
청구항 13에 있어서,
상기 유리 기판은 실질적으로 투명한 유리 시트인, 광 필터의 제조방법.
청구항 13에 있어서,
상기 어레이용 복수의 이격된 링은, 링의 반복 또는 랜덤 패턴을 포함하는, 광 필터의 제조방법.
티타니아 나노입자를 포함하는 복수의 이격된 링으로 패턴화된 표면을 갖는 유리 시트를 포함하는 실질적으로 투명한 광 필터로서, 여기서 각 링은 독립적으로 약 10 microns 내지 약 100 microns 범위의 외부 직경을 갖는, 광 필터.
청구항 20에 있어서,
약 20% 미만의 헤이즈를 갖는, 광 필터.