超薄型照明要素
少なくとも1つの光源を含む超薄型照明要素。導光体要素が、少なくとも一方の表面の少なくとも1つの部分に複数の個別の微細光学的表面浮出し構造を有する1つの導光体層を含む。それぞれの表面浮出し構造は、高さが約10ミクロン以下で、それぞれの横寸法が約10ミクロン以下の基本的な構造的特徴を含む。それぞれの表面浮出し構造の数、配置、及びサイズ、並びに表面浮出し構造の構造的特徴の高さ及び横寸法は、導光体要素に入光した光を所望の程度に出光調節するように変更される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、2004年4月30日出願の米国仮特許出願第60/566601号明細書からの優先権を主張するものである。
【0002】
本発明は、照明ソリューションにおいて光源から光を導光するための導光体に関する。導光体は超薄型の導光体層及び多層の適用分野を含み得る。更には、本発明は、導光体及び照明ソリューションを含む照明要素を備える。また、本発明は製造方法に関する。導光体及び照明要素は、他の適用分野の中でもとりわけ表示装置用照明(例えば、バックライト、フロントライト)、屋内照明、屋外照明に利用可能である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0003】
超薄型照明要素が提供される。この照明要素は、少なくとも1つの光源を含む。導光体要素が、少なくとも一方の表面の少なくとも1つの部分に複数の個別的な微細光学的表面浮出し構造を有する1つの導光体層を含む。それぞれの表面浮出し構造は、高さが約10ミクロン以下で、それぞれの横寸法が約10ミクロン以下の基本的な構造的特徴を有する。それぞれの表面浮出し構造の数、配置、及びサイズ、並びに表面浮出し構造の構造的特徴の高さ及び横寸法が、導光体要素に入光される光を所望の程度に出光調節するように変更され得る。
【0004】
本発明の例示的な実施形態の他の目的及び利点並びに構造及び機能は、説明、図面、及び実施例の考察から明白となろう。
【0005】
本発明の上述の及び他の特徴並びに利点は、同様の参照符号が一般に同一の要素、機能的に同様の要素、及び/又は構造的に同様の要素を示す添付の図面に例示されるように、本発明の例示的な実施形態の更に詳細な以下の説明から明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明される。実施形態について記述する際に、明確化する目的で特定の用語が用いられている。しかし、本発明は、そのように選択された特定の用語に限定されるものではない。特定の例示的な実施形態が説明されるものの、これは図解の目的のみのためになされることが理解されるべきである。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の構成要素及び構成が利用可能であることを当業者なら認識しよう。
【0007】
本発明は、導光体要素を含む照明要素を提供した。この導光体要素は、少なくとも1つの導光体層を含む。1つ又は複数の導光体層は、多様な異なる材料から作製され得る。代表的には、任意の光学的に透明な材料が利用可能である。利用可能な材料の例としては、PMMA、PC、PET、及び他のポリマーが含まれる。これらの材料は、透明でUV硬化性又は熱硬化性であり得る。
【0008】
回路構成、電気接点、プリント図形、又はマスクが、1つ又は複数の導光体層に施され得る。
【0009】
これらの少なくとも1つの導光体層は、少なくとも1つの表面の少なくとも1つの部分に複数の個別の微細な光学的な浮出し構造グループを含む。表面浮出し構造グループは、各導光体層のそれぞれの側面の少なくとも一部に設けられ得る。それぞれの表面浮出しグループは、基本的な構造的特徴から構成される。これらの構造的特徴は、異なる断面波形のような様々な断面を有する(個別の、又は非連続的な)溝を含み得る。表面浮出し構造は、回折及び/又は屈折構造を含み得る。上記構造的特徴は、これらが導光体層から光を出光できるように任意の断面形状を有し得る。グループからグループへの出光は、キーパッド等による場合と同様であり得る。他方では、それぞれのグループの出光が異なり得る。1つのグループの出光を当該グループの異なる箇所で変更することも望ましい。
【0010】
上記構造的特徴は、これらが導光体層から光を出光できるような任意の断面形状を有し得る。例えば、光の出光のための光学的表面浮出し構造は、代表的には微細格子構造である。格子断面は、とりわけバイナリ形状、ブレーズド形状、傾斜形状、正弦波形状、又は混成形状であり得る。上記導光体層の出光構造は、表面全体で均一な照明を形成するために、又は好適な形状を有する好適な領域内に個別の照明を形成するような設計が可能である。格子構造は、例えば、ブレーズド型格子を利用して0°角(コリメート光)で高い出光効率を実現するために最適化され得る。
【0011】
上記表面浮出し構造は、導光体層の表面全体にわたって又は実質的に表面全体にわたって配置可能である。変形例として、表面浮出し構造は、導光体層の1つの領域全体に限定されてもよい。幾つかの実施形態では、上記表面浮出し構造が少なくとも1つの導光体層のある領域に限定される。これらの領域は、任意の導光体層に規則的に又は不規則に配置され得る。所望の出光程度が表面浮出し構造の配置に影響を及ぼし得る。1つ又は複数の光源に近いことも表面浮出し構造の配置に影響を及ぼし得る。例えば、少なくとも1つの光源の近傍にある導光体層の領域では、出光構造グループは導光体層の面積の約10%以下を含む。
【0012】
それぞれの表面浮出し構造は基本的な構造的特徴を含む。これらの基本的な特徴の寸法は、所望の出光程度及び利用されている光の波長に依存し得る。代表的には、基本的な特徴は、高さが約10ミクロン以下であり、それぞれの横寸法が約10ミクロン以下である。より代表的には、基本的特徴は、高さが約10ミクロン未満であり、それぞれの横寸法が約10ミクロン未満である。
【0013】
図24a及び24bは、本発明に係る表面浮出し構造の基本的な構造的特徴の様々な実施形態の断面図を示す図である。これらの形状は、基本的な構造的要素が有し得る断面形状の幾つかの例を代表するにすぎない。導光体層はいずれも、表面浮出し構造の任意の領域に、これらのいずれか1つ又は複数の形状を含み得る。これらの特徴の理解を促すために、これらの特徴は幾つかの個別のグループで図示される。本明細書での説明から明らかなように、表面浮出し構造は任意の導光体層の任意の箇所に設けてもよい。
【0014】
導光体要素は2つ以上の導光体層を含み得る。照明要素が2つ以上の導光体層を含む場合には、導光体層は同じ断面積を有してもよい。変形例として、導光体層は異なる断面積を有してもよい。導光体層の数は導光体要素によって異なり得る。単一の導光体層の厚さは約0.01mmから約0.4mmであり得る。導光体要素は光源の高さと同様の厚さを有し得る。
【0015】
導光体要素全体は平面的であり得る。1つ又は複数の導光体要素の少なくとも一部分は柔軟及び/又は曲げ可能であり得る。その曲げは恒久的であってもよいし、又は導光体要素は使用時に曲げられてもよい。導光体は、湾曲又は曲折したどちらの面でも、光がそれを通じて依然として伝搬可能であり、且つそれから出光可能であるという意味で柔軟性がある。導光体要素が2つ以上の導光体層を含む場合には、1つ又は複数の導光体層が曲げ可能であり且つ/又は柔軟であり得る。導光体要素の少なくとも一部が湾曲しているとき、その湾曲の角度は代表的には全反射角を超えることはない。
【0016】
導光体要素が2つ以上の導光体層を含む場合には、1つ又は複数の膜が、上に重なる2つの導光体層の間の任意の領域の少なくとも一部に配置可能である。多様な異なる膜が導光体層の間に配置可能である。例えば、この膜は、異なる照明特性を創り出すために反射体膜、分散体膜、プリズム膜、輝度強調膜の1つ又は複数を含むことができる。
【0017】
少なくとも1つの光源が、導光体要素に導入される光を生成する。光源は、LED又は他の適切な光源を含んでもよい。光は、導光体要素に入光される。光源は導光体要素に直接連結されてもよく、光は導光体要素に直接導入され得る。別法として、照明要素には1つ又は複数の入光構造が配置されてもよい。この入光構造には、上及び下表面の少なくとも一方に鏡面反射体を含む光学くさび、楕円光パイプ、焦点レンズ、及び/又はスプリット光ファイバ束が含まれ得る。光源及び入光構造は、一体構造であり得る。導光体要素が多数の導光体層を含む場合には、入光が、層によって異なり得る。入光構造の幾つかの形態は、集束レンズを備えるか又は備えない、傾斜、ブレーズド、又は放射状バイナリ格子構造を含み得る。
【0018】
本発明は、特に、薄型で柔軟な構造を提供する点において、周知の導光体構造に対して大きな利点を提供する。例えば、超薄型導光体はスペースがより少なくて済む。これは、特に携帯電話、時計のような手持ち型製品におけるばかりでなく、他の表示装置、キーパッド、コンソール、及び照明ソリューションにおいても非常に重要な課題であり得る。
【0019】
本発明に係る曲げ可能な薄型で柔軟な導光体の実施形態は、柔軟及び/又は湾曲表示装置、フレキシブル・ホーン、クラム・シェル型携帯電話(フリップ・ホーン)のような興味深い用途を創出することができる。多層導光体層を含む本発明の実施形態は、それぞれの層の中で、光の入光/出光及び他の光学的特性を容易に管理する機能を付与する。2つ以上の導光体層を互いに積層することができる。これらの間に反射体及び/又は膜が使用され得る。
【0020】
光は層の厚さに比例して導光体層へ入光し得る。この傾向に従って、一般には厚みは光の入光を少なくし、他方では厚みが増すとより多くの光が入光する。これは、光の入光を管理する非常に容易な方法を提供し、且つ光を異なる導光体層に分散することもできる。このような概念は、とりわけデュアルバックライト、キーパッド照明付きバックライト、キーパッド照明付きデュアルバックライトに最適である。
【0021】
導光体の積層体の全厚は、LEDの高さと同じになり得る。例えば、一実施形態によれば、LEDは約0.8mmの高さを有する。
【0022】
本発明は集中型光源配置を含み得る。これは、仕様的にはより少ない光源(例えば、LED)、より少ない組立コスト、及びより少ないスペースで済む。多層導光体層を含む本発明の実施形態は、導光体の積層体の一方の縁部のみに配置される光源を使用することができる。全ての導光体層は、照明されるために光を右領域に伝搬することができる。
【0023】
本発明の実施形態は、導光体のサイズ及び光源の数について実用上の変更が可能なものとして融通性を付与できる。これは、同じデザインの導光体を異なる用途で利用できるようなより柔軟な性質を付与できる。導光体のデザインは、1つ又は複数の光源の近傍で、必ずしも厳密な光源(例えば、LED)の位置に依存しないような、第1の(入光)部分に特定の光拡散構造又は光指向構造を持って特定のサイズに形成され得る。このタイプの光学設計は、異なる数の光源の使用を許容可能であり、他方では同じ縁部に最小数量の光源及び最大数量の光源を有する。これは、均一性において同じ特性でより高い又はより低い輝度の実現を可能にする。更には、同じ設計の導光体は、均一性において同じ特性を実現するために異なるサイズに切断され得る。
【0024】
本発明は、費用対効果に非常に優れた生産性を提供することができる。例えば、表面浮出し構造は、連続的なロール転写プロセス(ロール・ツー・ロールプロセス)によって形成され得る。この方法は、光学製品の高品質で極めて迅速な製造を提案する。
【0025】
従来の薄型導光体は、代表的には約0.8から約1.0mmの厚さを有し、代表的には超微小レンズ又は超微小構造を含む。このような従来の超微小構造(高さが約15ミクロン以上で、一方の横寸法が約50ミクロン以上であるような)は、様々な理由のために薄型で柔軟な導光体には利用することができない。例えば、これらの光学構造は、大きな入射角では適切に機能することができない。更には、これらの光学構造は、薄型導光体ソリューションで均一な出光分布を実現するには調節範囲が限定されている。更には、射出成形のような従来の製造方法は、薄型導光体ソリューションでは光学品質に関する問題を引き起こすおそれがある。
【0026】
本発明の好ましい実施形態は、約0.4〜約0.01mmの単一層厚さを有する超薄型導光体(膜状)ソリューションを提供する。本発明の実施形態は、単層及び多層ソリューションを有する導光体を含み得る。全ての層が、異なる光学機能を実現するために表面に形成可能な表面浮出し構造を有し得る。これらの光学構造は、異なる出光グループ又はサブ・グループを形成する、バイナリ、傾斜、ブレーズド、及び正弦波形等のような異なる断面を有する回折及び/又は反射構造であり得る。
【0027】
本発明に係る多層導光体要素は、光源の高さに合致し得る厚さを有することができる。例えば、光源がLEDを含む場合には、LEDは約0.8mmの高さを有し、多層導光体層及びこれらの層間に配置された反射体を含み得る導光体要素は、約0.8mmの高さを有することができる。入光及び照度(輝度)は、それぞれの導光体層の厚さを変更することによって管理可能である。例えば、光源からの光は、層の厚さに比例して導光体層に入光し得る。これらの傾向に沿えば、より少ない厚み=より少ない入光及びより低い輝度、より多くの厚み=より多くの入光及びより高い輝度である。これは、光の入光を管理する非常に簡素な方法であり、光を異なる導光体層に分散し、導光体層のそれぞれにおいて管理された望ましい輝度の実現を可能にする。
【0028】
本発明に係る導光体層は、幾つかの様々な方法に従って製造され得る。薄型導光体層の製造は、連続ロール転写、即ち、ロール・ツー・ロール転写によって完了されることが好ましい。このような迅速で費用対効果に優れた製造方法を利用すると、光学的に透明のプラスチック膜のようなバルク材が、表面浮出し構造の転写に利用可能である。これらの様々なよく知られたロール・ツー・ロール法が、数多くの様々な用途に回折又は反射型の表面浮出し構造を製造するために、よく知られ且つよく高性能化されている。幾つかの公開資料及び、特に、Reflexite、Avery Dennison、3M、Epigem、Rolltronics、Polymicro、Printo projectのような利用可能な特許されたロール・ツー・ロール法を有する数多くの会社が存在する。更には、高品質の転写された光学的構造が実現可能である。
【0029】
他の適切な製造方法には、とりわけ、連続的又は個別的な注入成形方法(UV又は熱硬化)、圧縮成形、連続的又は個別的なエンボス(ハード・エンボス、ソフト・エンボス、及びUVエンボス)が含まれ得る。溶融膜も使用され得る。数多くの製造法が利用可能であるが、幾つかは特定の実施形態を製造するために特に適切であり得る。例えば、ブレーズド型構造プロファイルは、精密で高品質の転写を実現するために、ロール・ツー・ロールUVエンボス法又は溶融膜法によって最も適切に製造され得る。
【0030】
反射体膜のような他の機能膜が、同じロール・ツー・ロール製造法での製造時に導光体の表面に積層可能である。また、任意の種類の図形及びマスクが、電気接点及び回路を含む導光体層にプリント又は積層され得る。これは極めて重要な費用問題となり得る。
【0031】
表面浮出し構造の形成後に、導光体層は、レーザ、ダイ切断、及び/又は他の手段によってロール又は膜から直接的に好ましい形状に切断され得る。また、光学的特徴は、切断処理時に製造され得る。このような光学的特徴は、光を好ましい領域に反射若しくは指向させるか、又は導光体の第1の部分に指向/拡散させることができる狭い境界ラインを特に含む。このような切断処理は、非常に短い単位の時間及び費用でロール・ツー・ロールプロセスにおいて達成され得る。
【0032】
製造方法としての射出成形は、サイズが約25cm/約38cm(約10"/15")を上回る超薄型導光体の製造を困難にする。その理由は、約15ミクロン以下の表面浮出し構造のような微細な光学的構造は、完全/完璧に転写し、同時に高品質の製造を実現することが困難であり得ることである。
【0033】
薄型導光体の光学的構造、即ち、表面浮出し構造で、均一な出光分布、即ち、輝度を実現するためには、仕様的に高度且つ強調された程度の調節が必要である。光学的な基本構造は、所望の程度の調節を実現するために、代表的には高さが約10ミクロン以下で、一方の横寸法が約10ミクロン以下であるように非常に微細でなければならない。これは、導光体層に個別の出光構造グループを形成し、且つ出光構造の比率をより精密に管理することを可能にする。薄型導光体層では、光学的構造が小さい個別の出光構造グループで配置されることが好ましく、その場合に、少なくとも1つの光源の近傍の導光体層の領域では、出光構造グループが導光体層の面積の約10%以下を含む。このような領域では、小さい個別の出光構造グループ間の最大距離が300ミクロン以下である。この領域は、入光した光の強度が最大強度の50%以上であるので、導光体構造のデザインの最も重要な部分であり得る。
【0034】
より大きく且つより高度な光学的細部に基づく従来の超微細構造のソリューションは、一般的には均一の輝度を実現するために薄型導光体において困難性を有する。
【0035】
本発明に係る導光体要素の実施形態はフレキシブルであり得る。幾つかの場合では、必ずしも導光体要素の全ての導光体層が柔軟であり得るわけではない。柔軟な導光体要素を含む本発明の実施形態は所望の形状に曲げられ得る。このような実施形態は、全反射理論を満足するが、全反射角を超えないために、フレキシブルであり、好適な形状になるように湾曲(曲折)され得る。
【0036】
光ビームはより厚い導光体におけるよりも光学的構造に当たる回数が一般的に多いので、薄型導光体は光洩れの防止に役立ち得る。全部の光がより効率的に出光可能であり、導光体の端部における光洩れがより少なくなる。
【0037】
超薄型導光体は、他の光膜(反射体、拡散体、輝度強調膜)を備えるか又は備えていない単一層として利用可能である。薄型導光体層は、その層の一方の側面か又は両方の側面に微細な光学的構造を有し得る。
【0038】
単一の導光体層のみを使用するために、従来のLEDが、薄型導光体層への光の入光を助ける特定の光学的構成要素又はアダプタを使って導光体層に適合され得る。例えば、LEDの高さは、約0.2mmの厚さを有する導光体層に比べて0.8mmであり得る。このLED光学構成要素又はアダプタは、例えば、上面及び下面に鏡面反射体を有する光学くさび型ソリューションであり得る。利用可能な他の入光構造には、薄型楕円光パイプ、焦点レンズ、又はスプリット光ファイバ束が含まれ得る。また、回路を備えるLEDが、このようなアダプタの中に成形可能である。これは、これらの取扱いをより容易にすることができる。このようなアダプタは、それを導光体層に容易に連結するためにスナップ構造を含み得る。このようなアダプタは、剛性又は柔軟性の光学材料から作製され得る。アダプタを形成する加工方法は、例えば、注入成形又は射出成形でよい。光の入光は、下表面又は上表面の特定の格子構造によって完了され得る。例えば、集束レンズを備えるか又は備えていない、傾斜、ブレーズド、放射状バイナリ格子構造を利用してもよい。
【0039】
超薄型導光体要素は、2つ以上の層によって構成され得る。導光体層は、例えば、デュアルバックライトソリューション、バックライト及びキーパッドの照明ソリューション、デュアルバックライト及びキーパッドの照明ソリューションを形成することができる。デュアルバックライトソリューションでは、導光体層間に単一の反射体膜のみを要するだけで済ますことができる。これは、費用を削減し、パッケージをより薄くし、且つ取扱い及び組立を容易にすることができる。2つの層を含むソリューションでは、出光構造は、入光した光の大部分が中心線に沿って伝搬され得るので、導光体ソリューション(導光体層の内部表面)の中心線に配置され得る。換言すれば、光の大半は大きな入射角で伝搬し得る。
【0040】
1つ又は複数の光源が、導光体要素に導入される光を供給するように配置され得る。幾つかの実施形態によれば、全ての光源が、導光体層に光を入光するために導光体要素の一方の縁部に配置され得る。このような集中光源配置は、必要な光源の数を削減し、且つ光源の多重組立体の必要性を排除し得る。これは総費用の削減に直接的な影響を有し得る。
【0041】
1つの好ましい用途はバックライトとキーパッドとの組合せであり、その場合には集中LED配置が導光体積層の縁部に使用され得る。同じLEDがバックライト及びキーパッドに照明を供給することができる。従来のソリューションでは、バックライト及びキーパッド照明の両方に別個のLEDを使用する必要がある。
【0042】
導光体層の光学的構造は、そのサイズ及びそれが組み込む光源の数について変更可能なように設計され得る。導光体構造の第1の部分(入光部分)の導光体の光学設計は、第1の部分におけるより均一な及び/又は指向された光分布を実現するために、LEDのような点光源からの光が様々な円錐角で拡散されるか、又は同じ角度で部分的に指向され得る。導光体の光学設計は、必ずしも厳密な光源配置に依存しない。このタイプの光学設計は、同じ均一性を有するより高い及びより低い輝度を実現するために、異なる数の光源の使用を可能にし、同じ縁部に最小数量の光源及び最大数量の光源を有する。このタイプの光学的表面浮出し構造は、回折又は反射溝を有する導光体層の第1の部分の上表面及び下表面に配置され得る。
【0043】
上記出光構造は、同じ均一性を実現するために、それが同じ設計の導光体を異なるサイズに切断し且つ異なるサイズで使用することを許容し得る様態で最適化可能である。これは、導光体ソリューションをより変形可能なものとし且つ融通性のあるものにして、輝度及びサイズ要件の差異がほんの僅かであり得る数多くの導光体要素の設計を要することなく、それを様々なソリューション及び用途で利用可能にする。
【0044】
従来の周知のキーパッド、キーボード、及び、コンソール用の照明は、3〜8個のLEDと、電気接点を形成するためにそれぞれのキー又はボタン用の穴を有する厚い導光体とを含むのが標準的である。このようなデザインは、複数の薄い金属ドームを各キー又はボタン毎に1つずつ有するドーム型シートを援用する電気回路を含む。このキー又はボタンを押すと、シートの薄い金属ドームが曲折し且つ平坦になって、例えば、電気回路の表面に電気的に接触する。このドームは、クリック効果を有する触感も与える。穴は、このようなデザインを機能させるために必要である。しかし、これらの穴は、均一なキーパッド照明を実現するための光の管理を困難にする。
【0045】
他方で、約50から約200ミクロンの厚みを有する本発明に係る超薄型導光体層はキーパッド照明に使用可能であり、それはクリック効果を保持しながら、良好な柔軟性且つ触感性の特性を付与する。その結果、導光体層は、キー及びボタン用の穴をいずれも含まずに使用され得る。これは、均一なキーパッド照明を実現するための光の管理を容易にする。また、光がより効率的に取り出され得るので、LED構成要素が少なくて済む。この導光体層はボタンとドーム型シートとの間に配置可能であり、それは従来の導光体よりもスペースが遙かに少なくて済む。
【0046】
ドーム型シートは、キーボード又はキーパッドに必要な構成要素の数を削減するために導光体要素に適合させ/一体化させることが可能である。これに従って、電気接点及び/又は回路が、導光体要素を形成する1つ又は複数の導光体層に設けられ得る。これらの接点及び回路は、最新の積層法及び印刷法を利用して設けられ得る。例えば、ロール・ツー・ロールプロセスが利用可能である。更には、光学的表面浮出し構造がキーパッド若しくはキーボード構成要素に適合させ/一体化させてもよいし、又はそれがプリント回路基板の上面に積層されてもよい。ボタン及びキーは、より大きな照明角のためにコリメート光を拡散していてもよい。
【0047】
図1aは、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3aを有する従来の導光体2aを例示する。この従来の薄型導光体ソリューションは、約0.8mmの均一な厚さを有し、同じ高さのLED1aを備える。
【0048】
図1bは、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3bを有する従来の導光体2bを例示する。この従来の薄型導光体ソリューションは、約0.6mmの厚さを有し、より高いLED1aのために光を入光する光学くさびを備える。
【0049】
図2aは、出光のための全表面の一方の側面に光学的表面浮出し構造3cを有する、本発明に係る超薄型導光体要素2cの実施形態を例示する。この導光体要素は1つの導光体層を含む。このような超薄型導光体ソリューションは、代表的に約0.25から約0.4mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1bを備える。
【0050】
図2bは、出光のための全表面の両側面に光学的表面浮出し構造3dを含む、本発明に係る超薄型導光体要素2dの別の実施形態を例示する。超薄型導光体の本実施形態は、代表的に約0.25から約0.4mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1bを備える。
【0051】
図2cは、個別の出光のための全表面の一方の側面に光学的表面浮出し構造3eを含む、本発明に係る超薄型導光体要素2eの別の実施形態を例示する。この超薄型導光体ソリューションは、代表的に約0.25から約0.4mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1bを備える。これはキーパッド又はキーボード照明に適切なソリューションである。
【0052】
図3は、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3fを含む、本発明に係る超薄型導光体要素2fの別の実施形態を例示する。この超薄型導光体ソリューションは、代表的に約0.25から約0.4mmの実質的に均一の厚さを有し、導光体により適切に光を入光するために光学くさび型アダプタ4aを備える。これに従って、LED1cは約0.8mmの高さを有することが可能であり、他方で導光体要素は約0.2mmの厚さを有することが可能である。本実施形態の入光構造は、光損失をいずれも防止し、入光効率を高め得る鏡面反射体を上面及び下面に含むことができる。
【0053】
図4aは、出光のための表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3gを含む、本発明に係る湾曲した超薄型導光体要素2gの実施形態を例示する。本実施形態の超薄型導光体は、全反射理論を実現するために柔軟であり、好適な形状に湾曲され得るが、全反射角を超えることはない。このような超薄型導光体ソリューションは、上面LED1dを利用することができる。
【0054】
図4bは、出光のための表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3hを有する、本発明に係るダブルの湾曲された超薄型導光体要素2hの実施形態を例示する。この超薄型導光体は、全反射理論を実現するために柔軟であり、好適な形状に湾曲され得るが、全反射角を超えることはない。このような超薄型導光体ソリューションは、上面LED1dを利用する少なくとも2つの入光表面を含むことができる。
【0055】
図5aは、出光のための表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3iを有するより大きなマトリックス用ソリューションのための配置を含む、本発明に係る超薄型柔軟導光体要素2iの実施形態を例示する。このマトリックスは、少なくとも1つの方向により大きな照明有効域を形成するために、幾つかの導光体・モジュールを含む。このような用途は、LCDテレビジョンのような平面表示装置に適切なバックライトソリューションであり得る。このソリューションは、光源として上面LED1eを含み得る。当然のことであるが、導光体要素が別法によって配置可能であるように、他の光源の利用及び/又は別法による配置も可能である。
【0056】
図5bは、出光のための導光体層の2つの異なる表面の少なくとも一部に2つの個別の光学的表面浮出し構造3jを有する、本発明に係る柔軟な超薄型導光体要素2jの実施形態を例示する。この超薄型導光体は柔軟であり、所望の形状に湾曲され得る。代表的には、このような湾曲は、全反射理論を実現するために行われるが、全反射角を超えることはない。本実施形態の超薄型導光体ソリューションは、例えば、上面LED1dを利用することができる。
【0057】
図6aは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3kを有する2つの導光体層2’k及び2’’kに基づく多層導光体要素積層5aの実施形態を例示する。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1fを備える。
【0058】
図6bは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3lを有する2つの導光体層2’l及び2’’lを含む多層導光体要素積層体5bの別の実施形態を例示する。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1fを備える。
【0059】
図6cは、出光のための全表面の両層の両面に光学的表面浮出し構造3’m及び3’’mを有する2つの導光体層2’m及び2’’mに基づく多層導光体要素積層体5cの別の実施形態を例示する。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1fを備える。
【0060】
図6dは、出光のための全表面の両層の両面に光学的表面浮出し構造3kを有する2つの導光体層2’k及び2’’kを含む多層デュアル導光体要素積層体5dの実施形態を例示する。1つの反射体膜6が導光体層の間に配置される。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1fを備える。
【0061】
図7aは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3k、3l、及び3oを有する2つの導光体層2’k、2’’k、2’l、2’’l、及び2’o、2’’oを含む異なる多層導光体要素積層体5e、5f、及び5gを備える本発明の実施形態を例示する。光学的表面浮出し構造は回折型(バイナリ又はブレーズ)又は反射型であり得る。
【0062】
図7bは、出光のための全表面の両層の両面に光学的表面浮出し構造3’p、3’’p、3’q、3’’q、及び3’r、3’’rを有する2つの導光体層2’p、2’’p、2’q、2’’q、及び2’r、2’’rに基づく異なる多層導光体要素積層体5h、5i、及び5jを備える本発明の実施形態を例示する。光学的表面浮出し構造は回折型(バイナリ又はブレーズ)又は反射型であり得る。
【0063】
図7cは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3k及び3lを有する2つの導光体層2’k、2’’k及び2’l、2’’lを含む異なる多層導光体要素積層体5k、5l、及び5mを備える本発明の実施形態を例示する。1つの反射体膜6又はプリズム膜7として別タイプの光学膜が導光体層の間に配置される。光学的表面浮出し構造は回折型(バイナリ又はブレーズ)又は反射型であり得る。
【0064】
図8aは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3sを有する2つの導光体層2’s及び2’’sを含む多層デュアル導光体要素積層の実施形態を例示する。反射体膜6が導光体層の間に配置される。入光及び輝度は、導光体層の異なる厚さ(即ち、より多くの厚み=より多くの光、より少ない厚み=より少ない光)によって管理され得る。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1gを備える表示装置用デュアルバックライトに適切である。
【0065】
図8bは、2つの導光体層2’t及び2’’tを含む多層導光体要素積層体を含む、本発明の実施形態を例示する。この導光体層は異なる断面積を有する。光学的表面浮出し構造3’t及び3’’tが、出光のための両層の一方の側面に設けられる。図8bで理解されるように、浮出し構造は、それぞれの導光体層の異なる領域内に配置される。例えば、導光体層2’tは、その全表面ではないにしても、ほとんどにわたって浮出し構造を含む。他方で、導光体層2’’tは、離隔した領域内に浮出し構造を含む。本実施形態は、表示装置及びキーパッドを含む携帯電話で利用され得る。反射体膜6が導光体層の間に配置される。入光及び輝度は、導光体層の異なる厚さ(即ち、より多くの厚み=より多くの光、より少ない厚み=より少ない光)によって管理され得る。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1gを備える表示装置バックライト及びキーパッド照明に適切である。
【0066】
図8cは、出光のための各層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3’u及び3’’uを有する3つの導光体層2’u、2’’u及び2’’’uを含む多層導光体要素積層体を備える、本発明の実施形態を例示する。反射体膜6が導光体層の間に配置される。入光及び輝度は、導光体層の異なる厚さ(即ち、より多くの厚み=より多くの光、より少ない厚み=より少ない光)によって管理され得る。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4〜約0.8mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1gを備える表示装置デュアルバックライト及びキーパッド照明に適切であり得る。
【0067】
図9aは、出光のための両層の面の少なくとも一部に光学的表面浮出し構造3’v及び3’’vを有する2つの導光体層2’v及び2’’vを含む柔軟な多層デュアル導光体要素積層を備える、本発明の実施形態を例示する。反射体膜6が導光体層の間に配置される。この導光体ソリューションは柔軟であり、全反射理論を実現するために、好適な形状に湾曲可能であるが、仕様的に全反射角を超えることはない。入光及び輝度は、導光体層の異なる厚さ(即ち、より多くの厚み=より多くの光、より少ない厚み=より少ない光)によって管理され得る。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1hを備えるクラム・シェル型携帯電話、即ち、フリップ式携帯電話におけるような表示装置デュアルバックライトに適切であり得る。
【0068】
図9bは、出光のための層の一方の側面に光浮出し構造3wを含む1つの導光体層2wに基づく多層導光体要素積層体を備える、本発明の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り曲げられる。図9bで理解されるように、表面浮出し構造を含む表面は、それ自体に接触する。これは、本発明がどのように多層導光体要素に1つのみの導光体層を設け得るかを例示する。この導光体ソリューションは、導光体の端部における光洩れを防止することができる。その厚さは、代表的に約0.2から約0.8mmであり、同じ高さのLED1iを備える。
【0069】
図9cは、出光のための層の一方の側面に光浮出し構造3xを有する1つの導光体層2xを含む多層導光体要素積層体を備える、本発明の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り曲げられる。反射体膜6が導光体層の間に配置され得る。この導光体ソリューションは、導光体の端部における光洩れを防止することができる。その厚さは、代表的に約0.2から約0.8mmであり、実質的にその高さを有するLED1iを備える。このLEDは、LEDが成形加工中に成形される特定のアダプタによって導光体縁部に容易に連結され得る。
【0070】
図10aは、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3yを含む超薄型導光体要素2yの実施形態を例示する。第1の部分即ち光源近傍の入光部分では、光学設計部9は、1つの光源当たりの区分10:I、10:II、10:IIIに分割された第1の部分及び全有効域において、より均一な及び/又は指向された光分布を実現するために、点光源1j:I、1j:II、1j:IIIからの光が異なる円錐角で拡散されるか、又は同じ角度で部分的に指向されるような様態で最適化され得る。光学設計部9は、回折又は反射溝を有する、導光体層の第1の部分の上表面及び下表面に配置される。本実施形態の導光体要素は、必ずしも厳密な光源配置に依存しない場合もあり得る。このタイプの光学設計は、同じ均一性でより高い又はより低い輝度を実現するために、異なる数の光源の使用が許容可能であり、他方では同じ縁部に最小数量の光源及び最大数量の光源を有する。
【0071】
図10bは、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3yを含む、本発明に係る超薄型導光体2yの実施形態を例示する。導光体構造の光学設計部9、即ち、第1の部分又は入光部分は、この第1の部分及び全有効域(1つの光源当たりの区分10:I、10:II、10:III、10:IV、10:Vに分割された)において、より均一な及び/又は指向された光分布を実現するために、点光源1j:I、1j:II、1j:III、1j:IV、1j:Vからの光が異なる円錐角で拡散されるか、又は同じ角度で部分的に指向されるような様態で最適化され得る。光学設計部9は、回折又は反射溝を有する、導光体層の第1の部分の上表面及び下表面に配置され得る。この導光体のタイプは、必ずしも厳密な光源配置に依存しない場合もあり得る。このタイプの光学設計は、同じ均一性でより高い又はより低い輝度を実現するために、異なる数の光源の使用を許容可能であり、他方では同じ縁部に最小数量の光源及び最大数量の光源を有する。
【0072】
図11は、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3yを有する超薄型導光体2yの実施形態を例示する。この出光構造は、入光構造9を備えても又は備えていなくても最適化可能であり、それは、同じ均一性を実現するために、同じ設計の導光体を異なるサイズ11a、11bに切断し且つ異なるサイズで使用することを許容し得る。これは導光体ソリューションの調整可能性を高め且つ融通性のあるものにして、輝度及びサイズ要件の差異がほんの僅かであり得る数多くの導光体を設計する必要もなく、それを様々なソリューション及び用途で利用可能にする。
【0073】
図12aは、とりわけ光の指向又はコリメート化、集束、偏光のような様々な光学的性能を実現するために、全表面の少なくとも一方の側面に異なる光学的表面浮出し構造3z:0、3z:1を有する超薄型導光体2z:0、2z:1の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り重ねられ得る。このソリューションは1つのパッケージの中により多くの特性を与える。
【0074】
図12bは、とりわけ光の指向又はコリメート化、集束、偏光のような様々な光学的性能を実現するために、全表面の少なくとも一方の側面に異なる光学的表面浮出し構造3z:0、3z:1、3z:2を有する超薄型導光体要素2z:0、2z:1、2z:2の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り重ねられ得る。このソリューションは1つのパッケージの中により多くの特性を付与する。
【0075】
図13は、とりわけ光の指向又はコリメート化、集束、偏光のような様々な光学的特性を実現するために、全表面の少なくとも一方の側面に異なる光学的表面浮出し構造3z:0、3z:1、3z:2、3z:3、3z:4を有する超薄型導光体2z:0、2z:1、2z:2、2z:3、2z:4の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り畳まれ得る。このソリューションは1つのパッケージの中により多くの特性を付与する。
【0076】
図14は、ロール・ツー・ロールとしても知られる、連続ロール転写による超薄型導光体製造プロセスの実施形態を例示する。材料はロール12からロール14に移動する。このような迅速で、費用対効果に優れた製造法を利用すると、PMMA、PC、又はPET等の光学的に透明のプラスチック膜のようなバルク材13が、光学的表面浮出し構造を有するニッケル被覆シリンダ、ドラム、ロールのような表面浮出し転写機15によって転写され得る。
【0077】
図15は、ロール・ツー・ロールとしても知られる、連続ロール転写による超薄型導光体製造プロセスの別の実施形態を例示する。材料はロール12からロール14に移動する。このような迅速で、費用対効果に優れた製造法を利用すると、PMMA、PC、又はPET等の光学的に透明のプラスチック膜のようなバルク材13が、光学的表面浮出し構造を有するニッケル被覆シリンダ、ドラム、ロールのような表面浮出し転写機15によって転写され得る。更には、反射体膜のような他の機能膜18が、同じロール・ツー・ロール製造中にロール17から導光体の表面に積層され得る。より適切な積層品質を実現するために、追加的な予熱16を利用するのが適切であり得る。
【0078】
図16は、UV注入成形による超薄型導光体21の製造プロセスの実施形態を例示する。このような迅速で、費用対効果に優れた製造方法を利用すると、光学的に透明のプラスチック樹脂のようなバルク材21が、上面ガラス20を介してUV光源19によってUV硬化され得る。光学的表面浮出し構造は、表面浮出し構造を有するニッケル板22によって鋳型23の中で転写され得る。
【0079】
図17aは、1つ又は複数の光源から遠隔の導光体要素の領域内で利用可能な導光体構造の実施形態を例示する。この例示的な実施形態で示されているように、表面浮出しは、異なるサイズ、形状、配向、構成を有する様々なグループで配置された溝及び/又は凹部のような基本的な構造的特徴を含み得る。表面浮出しの特徴も様々であり得る。これに従って、特徴の中からとりわけ、充填率、形状、サイズ、輪郭、断面、及び配向である。これらのグループは、反復パターンで配置されてもよいし又はそうでなくてもよい。それぞれのグループは、正多角形又は非正多角形のような任意の形状を有し得る。例えば、グループは、長方形、三角形、正方形、台形、又は他の任意の形状でよい。溝及び/又は凹部の配置は、各サブ・グループ内、各グループ内、及び/又は構造全体にわたって様々であり得る。溝及びこれらの配置の特徴は、構造の入光及び/又は出光特徴を変えるように様々であり得る。例えば、この配置は、回折効率を最大化し得る。また、この配置は回折効率を位置の関数にし得る。図17aに示された実施形態では、表面浮出し構造がグループ25として配置される。各グループは、それぞれが、約10ミクロン以下の高さ及び約10ミクロン以下の各横寸法の基本的な構造的特徴26を有する複数のサブ・グループ27を含む。それぞれのグループ及びサブ・グループは他の構成を有してもよい。
【0080】
図17bは、本発明に係る、1つ又は複数の光源近傍における導光体層の実施形態を例示する。図17bで示された実施形態では、表面浮出し構造がグループ29として規則的なパターンで配置される。
【0081】
図17cは、本発明に係る、1つ又は複数の光源近傍における導光体層の実施形態を例示する。図17cで示された実施形態では、表面浮出し構造がグループ29として不規則的なパターンで配置される。
【0082】
図18は、キーパッド照明用の超薄型導光体層2a゜の実施形態を例示する。導光体要素の本実施形態は約50から約200ミクロンの厚さを有し、それは適切な柔軟性と、クリック効果を保持する触感性とを付与する。導光体層は、キーパッド30とドーム型シート32との間に配置され、従来の導光体よりも遙かに少ないスペースを使用する。導光体層の薄型で柔軟な性質により、キーパッドを押すと、ドーム型シートと回路基板33との間で電気的に接触し得る。出光部3a°の個別の光学的表面浮出し構造は、微細格子構造であることが好ましい。この格子構造は、0°角(コリメート光)で高い出光効率を実現するために最適化可能である。キーパッドはより大きな照明角のためにコリメート光を拡散している。
【0083】
図19aは、均一な照明域を形成するために全表面にわたって設けられた微細表面浮出し構造3’a¨を有する、キーパッド照明用の超薄型導光体層2’a¨の実施形態を例示する。
【0084】
図19bは、均一で個別の照明域を形成する個別の微細表面浮出し構造3’’a¨を有し、キーパッド照明用に利用可能な超薄型導光体層2’’a¨の実施形態を例示する。
【0085】
図19cは、微細光学的表面浮出し構造3’’’a¨を有し、且つ照明域に光を反射又は指向可能な、切断処理によって製造された短い境界表面線34を有する、キーパッド照明用の超薄型導光体層2’’’a¨の実施形態を例示する。
【0086】
図20a及び20bは、光源1kと導光体層との間にスプリット光ファイバ35束を使用して入光を向上させた照明要素2o’’の実施形態の上面図及び側面図をそれぞれ例示する。
【0087】
図21aは、本発明に係る超薄型導光体要素2’a^の実施形態を例示するが、そこでは表面浮出し構造が小さい個別的な出光構造グループ29で配置され、少なくとも1つの長手光源1lの近傍の導光体層の領域36’では、出光構造グループが導光体層の面積の約10%以下を含む。
【0088】
図21bは、本発明に係る超薄型導光体要素2’’a^の実施形態を例示するが、そこでは表面浮出し構造が、小さい個別的な出光構造グループ29で配置され、少なくとも1つの点光源1mの近傍の導光体層の領域36’’では、出光構造グループが導光体層の面積の約10%以下を含む。小さい個別的な出光構造グループ間の最大距離Dは300ミクロン以下である。
【0089】
図22は、表面浮出し構造の基本的な構造的特徴26が小さい個別的な出光構造グループ29を形成している超薄型導光体層2a’の小部分の実施形態を例示する。
【0090】
図23は、超薄型導光体層2a~の小部分の実施形態を例示するが、そこでは表面浮出し構造の異なる基本的な構造的特徴26が、小さい個別的な出光構造グループ29を形成しており、各表面浮出し構造の数、配置及びサイズ、並びに表面浮出し構造の構造的特徴の高さ及び横寸法は、導光体要素に入光した光を所望の程度に出光調節するように変更される。
【0091】
本明細書に例示され且つ論じられた実施形態は、本発明人らに知られた最も適した様態で本発明を作製且つ使用するために当業者に教示することのみが意図されている。本明細書における何事も本発明の範囲を限定するものと考えられるべきではない。提示された全ての例は代表的なものであり、限定するものではない。上述した本発明の実施形態は、上記教示に照らして当業者に理解されるように、本発明から逸脱することなく変更又は変形され得る。従って、特許請求の範囲及びこれらの均等物の範囲内で、本発明は詳細に説明されたものとは別様に実施され得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0092】
【図1a】周知の導光体構造の2つの実施形態を示す断面図である。
【図1b】周知の導光体構造の2つの実施形態を示す断面図である。
【図2a】本発明に係る超薄型照明要素の様々な実施形態を示す断面図である。
【図2b】本発明に係る超薄型照明要素の様々な実施形態を示す断面図である。
【図2c】本発明に係る超薄型照明要素の様々な実施形態を示す断面図である。
【図3】本発明に係る超薄型照明要素の実施形態を示す斜視図である。
【図4a】湾曲した導光体要素を含む、本発明に係る超薄型照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図4b】湾曲した導光体要素を含む、本発明に係る超薄型照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図5a】複数の照明要素を有する基盤を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図5b】湾曲可能な導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図6a】2つの導光体層を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図6b】2つの導光体層を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図6c】2つの導光体層を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図6d】2つの導光体層を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図7a】2つの導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造を有し、且つ任意に選択可能に層間に配置された様々な膜を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図7b】2つの導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造を有し、且つ任意に選択可能に層間に配置された様々な膜を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図7c】2つの導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造を有し、且つ任意に選択可能に層間に配置された様々な膜を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図8a】任意に選択可能に様々な領域内に2つ以上の導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造と任意に選択可能に層間に配置された様々な膜とを有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図8b】任意に選択可能に様々な領域内に2つ以上の導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造と任意に選択可能に層間に配置された様々な膜とを有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図8c】任意に選択可能に様々な領域内に2つ以上の導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造と任意に選択可能に層間に配置された様々な膜とを有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図9a】照明要素の一部が2つの導光体層及び湾曲可能な導光体層を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図9b】2層の導光体要素を形成するために湾曲された単一の導光体層を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図9c】2層の導光体要素を形成するために湾曲された単一の導光体層を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図10a】本発明に係る照明要素の実施形態を示す上面図である。
【図10b】本発明に係る照明要素の実施形態を示す上面図である。
【図11】導光体要素の実施形態の様々なサイズを例示する、本発明に係る照明要素を示す上面図である。
【図12a】導光体要素一面に表面浮出し構造の様々なパターンを含む、本発明に係る導光体要素の実施形態を示す上面図である。
【図12b】導光体要素一面に表面浮出し構造の様々なパターンを含む、本発明に係る導光体要素の実施形態を示す上面図である。
【図13】導光体要素一面に表面浮出し構造の様々なパターンを含む、本発明に係る導光体要素の実施形態を示す上面図である。
【図14】ロール・ツー・ロール製造を利用する、本発明に係る導光体層を製造するための実施形態を示す断面図である。
【図15】ロール・ツー・ロール製造を利用する、本発明に係る導光体層を製造するための実施形態を示す断面図である。
【図16】紫外線(UV)注入成形を利用する、本発明に係る導光体層を製造するための実施形態を示す断面図である。
【図17a】本発明に係る導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図17b】本発明に係る導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図17c】本発明に係る導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図18】本発明に係る照明要素を含むキーパッドの実施形態を示す断面図である。
【図19a】様々なグループで配置された表面浮出し構造を有する、本発明に係る導光体層の様々な実施形態を示す図である。
【図19b】様々なグループで配置された表面浮出し構造を有する、本発明に係る導光体層の様々な実施形態を示す図である。
【図19c】様々なグループで配置された表面浮出し構造を有する、本発明に係る導光体層の様々な実施形態を示す図である。
【図20a】入光構造が光ファイバを含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す上面図である。
【図20b】入光構造が光ファイバを含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す側面図である。
【図21a】表面浮出し構造を光源の近傍の導光体層の領域内の異なるグループの中に含む、本発明に係る導光体要素を示す上面図である。
【図21b】表面浮出し構造を光源の近傍の導光体層の領域内の異なるグループの中に含む、本発明に係る導光体要素を示す上面図である。
【図22a】表面浮出し構造の基本的な構造的特徴が、小さい個別的な出光構造グループを形成する、導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図22b】表面浮出し構造の基本的な構造的特徴が、小さい個別的な出光構造グループを形成する、導光体層の実施形態を示す断面図である。
【図23a】表面浮出し構造の異なる基本的な構造的特徴が、小さい個別的な出光構造グループを形成する、導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図23b】表面浮出し構造の異なる基本的な構造的特徴が、小さい個別的な出光構造グループを形成する、導光体層の実施形態を示す断面図である。
【図24a】本発明に係る表面浮出し構造の基本的な構造的特徴の様々な実施形態を示す断面図である。
【図24b】本発明に係る表面浮出し構造の基本的な構造的特徴の様々な実施形態を示す断面図である。
【技術分野】
【0001】
本出願は、2004年4月30日出願の米国仮特許出願第60/566601号明細書からの優先権を主張するものである。
【0002】
本発明は、照明ソリューションにおいて光源から光を導光するための導光体に関する。導光体は超薄型の導光体層及び多層の適用分野を含み得る。更には、本発明は、導光体及び照明ソリューションを含む照明要素を備える。また、本発明は製造方法に関する。導光体及び照明要素は、他の適用分野の中でもとりわけ表示装置用照明(例えば、バックライト、フロントライト)、屋内照明、屋外照明に利用可能である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0003】
超薄型照明要素が提供される。この照明要素は、少なくとも1つの光源を含む。導光体要素が、少なくとも一方の表面の少なくとも1つの部分に複数の個別的な微細光学的表面浮出し構造を有する1つの導光体層を含む。それぞれの表面浮出し構造は、高さが約10ミクロン以下で、それぞれの横寸法が約10ミクロン以下の基本的な構造的特徴を有する。それぞれの表面浮出し構造の数、配置、及びサイズ、並びに表面浮出し構造の構造的特徴の高さ及び横寸法が、導光体要素に入光される光を所望の程度に出光調節するように変更され得る。
【0004】
本発明の例示的な実施形態の他の目的及び利点並びに構造及び機能は、説明、図面、及び実施例の考察から明白となろう。
【0005】
本発明の上述の及び他の特徴並びに利点は、同様の参照符号が一般に同一の要素、機能的に同様の要素、及び/又は構造的に同様の要素を示す添付の図面に例示されるように、本発明の例示的な実施形態の更に詳細な以下の説明から明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明される。実施形態について記述する際に、明確化する目的で特定の用語が用いられている。しかし、本発明は、そのように選択された特定の用語に限定されるものではない。特定の例示的な実施形態が説明されるものの、これは図解の目的のみのためになされることが理解されるべきである。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の構成要素及び構成が利用可能であることを当業者なら認識しよう。
【0007】
本発明は、導光体要素を含む照明要素を提供した。この導光体要素は、少なくとも1つの導光体層を含む。1つ又は複数の導光体層は、多様な異なる材料から作製され得る。代表的には、任意の光学的に透明な材料が利用可能である。利用可能な材料の例としては、PMMA、PC、PET、及び他のポリマーが含まれる。これらの材料は、透明でUV硬化性又は熱硬化性であり得る。
【0008】
回路構成、電気接点、プリント図形、又はマスクが、1つ又は複数の導光体層に施され得る。
【0009】
これらの少なくとも1つの導光体層は、少なくとも1つの表面の少なくとも1つの部分に複数の個別の微細な光学的な浮出し構造グループを含む。表面浮出し構造グループは、各導光体層のそれぞれの側面の少なくとも一部に設けられ得る。それぞれの表面浮出しグループは、基本的な構造的特徴から構成される。これらの構造的特徴は、異なる断面波形のような様々な断面を有する(個別の、又は非連続的な)溝を含み得る。表面浮出し構造は、回折及び/又は屈折構造を含み得る。上記構造的特徴は、これらが導光体層から光を出光できるように任意の断面形状を有し得る。グループからグループへの出光は、キーパッド等による場合と同様であり得る。他方では、それぞれのグループの出光が異なり得る。1つのグループの出光を当該グループの異なる箇所で変更することも望ましい。
【0010】
上記構造的特徴は、これらが導光体層から光を出光できるような任意の断面形状を有し得る。例えば、光の出光のための光学的表面浮出し構造は、代表的には微細格子構造である。格子断面は、とりわけバイナリ形状、ブレーズド形状、傾斜形状、正弦波形状、又は混成形状であり得る。上記導光体層の出光構造は、表面全体で均一な照明を形成するために、又は好適な形状を有する好適な領域内に個別の照明を形成するような設計が可能である。格子構造は、例えば、ブレーズド型格子を利用して0°角(コリメート光)で高い出光効率を実現するために最適化され得る。
【0011】
上記表面浮出し構造は、導光体層の表面全体にわたって又は実質的に表面全体にわたって配置可能である。変形例として、表面浮出し構造は、導光体層の1つの領域全体に限定されてもよい。幾つかの実施形態では、上記表面浮出し構造が少なくとも1つの導光体層のある領域に限定される。これらの領域は、任意の導光体層に規則的に又は不規則に配置され得る。所望の出光程度が表面浮出し構造の配置に影響を及ぼし得る。1つ又は複数の光源に近いことも表面浮出し構造の配置に影響を及ぼし得る。例えば、少なくとも1つの光源の近傍にある導光体層の領域では、出光構造グループは導光体層の面積の約10%以下を含む。
【0012】
それぞれの表面浮出し構造は基本的な構造的特徴を含む。これらの基本的な特徴の寸法は、所望の出光程度及び利用されている光の波長に依存し得る。代表的には、基本的な特徴は、高さが約10ミクロン以下であり、それぞれの横寸法が約10ミクロン以下である。より代表的には、基本的特徴は、高さが約10ミクロン未満であり、それぞれの横寸法が約10ミクロン未満である。
【0013】
図24a及び24bは、本発明に係る表面浮出し構造の基本的な構造的特徴の様々な実施形態の断面図を示す図である。これらの形状は、基本的な構造的要素が有し得る断面形状の幾つかの例を代表するにすぎない。導光体層はいずれも、表面浮出し構造の任意の領域に、これらのいずれか1つ又は複数の形状を含み得る。これらの特徴の理解を促すために、これらの特徴は幾つかの個別のグループで図示される。本明細書での説明から明らかなように、表面浮出し構造は任意の導光体層の任意の箇所に設けてもよい。
【0014】
導光体要素は2つ以上の導光体層を含み得る。照明要素が2つ以上の導光体層を含む場合には、導光体層は同じ断面積を有してもよい。変形例として、導光体層は異なる断面積を有してもよい。導光体層の数は導光体要素によって異なり得る。単一の導光体層の厚さは約0.01mmから約0.4mmであり得る。導光体要素は光源の高さと同様の厚さを有し得る。
【0015】
導光体要素全体は平面的であり得る。1つ又は複数の導光体要素の少なくとも一部分は柔軟及び/又は曲げ可能であり得る。その曲げは恒久的であってもよいし、又は導光体要素は使用時に曲げられてもよい。導光体は、湾曲又は曲折したどちらの面でも、光がそれを通じて依然として伝搬可能であり、且つそれから出光可能であるという意味で柔軟性がある。導光体要素が2つ以上の導光体層を含む場合には、1つ又は複数の導光体層が曲げ可能であり且つ/又は柔軟であり得る。導光体要素の少なくとも一部が湾曲しているとき、その湾曲の角度は代表的には全反射角を超えることはない。
【0016】
導光体要素が2つ以上の導光体層を含む場合には、1つ又は複数の膜が、上に重なる2つの導光体層の間の任意の領域の少なくとも一部に配置可能である。多様な異なる膜が導光体層の間に配置可能である。例えば、この膜は、異なる照明特性を創り出すために反射体膜、分散体膜、プリズム膜、輝度強調膜の1つ又は複数を含むことができる。
【0017】
少なくとも1つの光源が、導光体要素に導入される光を生成する。光源は、LED又は他の適切な光源を含んでもよい。光は、導光体要素に入光される。光源は導光体要素に直接連結されてもよく、光は導光体要素に直接導入され得る。別法として、照明要素には1つ又は複数の入光構造が配置されてもよい。この入光構造には、上及び下表面の少なくとも一方に鏡面反射体を含む光学くさび、楕円光パイプ、焦点レンズ、及び/又はスプリット光ファイバ束が含まれ得る。光源及び入光構造は、一体構造であり得る。導光体要素が多数の導光体層を含む場合には、入光が、層によって異なり得る。入光構造の幾つかの形態は、集束レンズを備えるか又は備えない、傾斜、ブレーズド、又は放射状バイナリ格子構造を含み得る。
【0018】
本発明は、特に、薄型で柔軟な構造を提供する点において、周知の導光体構造に対して大きな利点を提供する。例えば、超薄型導光体はスペースがより少なくて済む。これは、特に携帯電話、時計のような手持ち型製品におけるばかりでなく、他の表示装置、キーパッド、コンソール、及び照明ソリューションにおいても非常に重要な課題であり得る。
【0019】
本発明に係る曲げ可能な薄型で柔軟な導光体の実施形態は、柔軟及び/又は湾曲表示装置、フレキシブル・ホーン、クラム・シェル型携帯電話(フリップ・ホーン)のような興味深い用途を創出することができる。多層導光体層を含む本発明の実施形態は、それぞれの層の中で、光の入光/出光及び他の光学的特性を容易に管理する機能を付与する。2つ以上の導光体層を互いに積層することができる。これらの間に反射体及び/又は膜が使用され得る。
【0020】
光は層の厚さに比例して導光体層へ入光し得る。この傾向に従って、一般には厚みは光の入光を少なくし、他方では厚みが増すとより多くの光が入光する。これは、光の入光を管理する非常に容易な方法を提供し、且つ光を異なる導光体層に分散することもできる。このような概念は、とりわけデュアルバックライト、キーパッド照明付きバックライト、キーパッド照明付きデュアルバックライトに最適である。
【0021】
導光体の積層体の全厚は、LEDの高さと同じになり得る。例えば、一実施形態によれば、LEDは約0.8mmの高さを有する。
【0022】
本発明は集中型光源配置を含み得る。これは、仕様的にはより少ない光源(例えば、LED)、より少ない組立コスト、及びより少ないスペースで済む。多層導光体層を含む本発明の実施形態は、導光体の積層体の一方の縁部のみに配置される光源を使用することができる。全ての導光体層は、照明されるために光を右領域に伝搬することができる。
【0023】
本発明の実施形態は、導光体のサイズ及び光源の数について実用上の変更が可能なものとして融通性を付与できる。これは、同じデザインの導光体を異なる用途で利用できるようなより柔軟な性質を付与できる。導光体のデザインは、1つ又は複数の光源の近傍で、必ずしも厳密な光源(例えば、LED)の位置に依存しないような、第1の(入光)部分に特定の光拡散構造又は光指向構造を持って特定のサイズに形成され得る。このタイプの光学設計は、異なる数の光源の使用を許容可能であり、他方では同じ縁部に最小数量の光源及び最大数量の光源を有する。これは、均一性において同じ特性でより高い又はより低い輝度の実現を可能にする。更には、同じ設計の導光体は、均一性において同じ特性を実現するために異なるサイズに切断され得る。
【0024】
本発明は、費用対効果に非常に優れた生産性を提供することができる。例えば、表面浮出し構造は、連続的なロール転写プロセス(ロール・ツー・ロールプロセス)によって形成され得る。この方法は、光学製品の高品質で極めて迅速な製造を提案する。
【0025】
従来の薄型導光体は、代表的には約0.8から約1.0mmの厚さを有し、代表的には超微小レンズ又は超微小構造を含む。このような従来の超微小構造(高さが約15ミクロン以上で、一方の横寸法が約50ミクロン以上であるような)は、様々な理由のために薄型で柔軟な導光体には利用することができない。例えば、これらの光学構造は、大きな入射角では適切に機能することができない。更には、これらの光学構造は、薄型導光体ソリューションで均一な出光分布を実現するには調節範囲が限定されている。更には、射出成形のような従来の製造方法は、薄型導光体ソリューションでは光学品質に関する問題を引き起こすおそれがある。
【0026】
本発明の好ましい実施形態は、約0.4〜約0.01mmの単一層厚さを有する超薄型導光体(膜状)ソリューションを提供する。本発明の実施形態は、単層及び多層ソリューションを有する導光体を含み得る。全ての層が、異なる光学機能を実現するために表面に形成可能な表面浮出し構造を有し得る。これらの光学構造は、異なる出光グループ又はサブ・グループを形成する、バイナリ、傾斜、ブレーズド、及び正弦波形等のような異なる断面を有する回折及び/又は反射構造であり得る。
【0027】
本発明に係る多層導光体要素は、光源の高さに合致し得る厚さを有することができる。例えば、光源がLEDを含む場合には、LEDは約0.8mmの高さを有し、多層導光体層及びこれらの層間に配置された反射体を含み得る導光体要素は、約0.8mmの高さを有することができる。入光及び照度(輝度)は、それぞれの導光体層の厚さを変更することによって管理可能である。例えば、光源からの光は、層の厚さに比例して導光体層に入光し得る。これらの傾向に沿えば、より少ない厚み=より少ない入光及びより低い輝度、より多くの厚み=より多くの入光及びより高い輝度である。これは、光の入光を管理する非常に簡素な方法であり、光を異なる導光体層に分散し、導光体層のそれぞれにおいて管理された望ましい輝度の実現を可能にする。
【0028】
本発明に係る導光体層は、幾つかの様々な方法に従って製造され得る。薄型導光体層の製造は、連続ロール転写、即ち、ロール・ツー・ロール転写によって完了されることが好ましい。このような迅速で費用対効果に優れた製造方法を利用すると、光学的に透明のプラスチック膜のようなバルク材が、表面浮出し構造の転写に利用可能である。これらの様々なよく知られたロール・ツー・ロール法が、数多くの様々な用途に回折又は反射型の表面浮出し構造を製造するために、よく知られ且つよく高性能化されている。幾つかの公開資料及び、特に、Reflexite、Avery Dennison、3M、Epigem、Rolltronics、Polymicro、Printo projectのような利用可能な特許されたロール・ツー・ロール法を有する数多くの会社が存在する。更には、高品質の転写された光学的構造が実現可能である。
【0029】
他の適切な製造方法には、とりわけ、連続的又は個別的な注入成形方法(UV又は熱硬化)、圧縮成形、連続的又は個別的なエンボス(ハード・エンボス、ソフト・エンボス、及びUVエンボス)が含まれ得る。溶融膜も使用され得る。数多くの製造法が利用可能であるが、幾つかは特定の実施形態を製造するために特に適切であり得る。例えば、ブレーズド型構造プロファイルは、精密で高品質の転写を実現するために、ロール・ツー・ロールUVエンボス法又は溶融膜法によって最も適切に製造され得る。
【0030】
反射体膜のような他の機能膜が、同じロール・ツー・ロール製造法での製造時に導光体の表面に積層可能である。また、任意の種類の図形及びマスクが、電気接点及び回路を含む導光体層にプリント又は積層され得る。これは極めて重要な費用問題となり得る。
【0031】
表面浮出し構造の形成後に、導光体層は、レーザ、ダイ切断、及び/又は他の手段によってロール又は膜から直接的に好ましい形状に切断され得る。また、光学的特徴は、切断処理時に製造され得る。このような光学的特徴は、光を好ましい領域に反射若しくは指向させるか、又は導光体の第1の部分に指向/拡散させることができる狭い境界ラインを特に含む。このような切断処理は、非常に短い単位の時間及び費用でロール・ツー・ロールプロセスにおいて達成され得る。
【0032】
製造方法としての射出成形は、サイズが約25cm/約38cm(約10"/15")を上回る超薄型導光体の製造を困難にする。その理由は、約15ミクロン以下の表面浮出し構造のような微細な光学的構造は、完全/完璧に転写し、同時に高品質の製造を実現することが困難であり得ることである。
【0033】
薄型導光体の光学的構造、即ち、表面浮出し構造で、均一な出光分布、即ち、輝度を実現するためには、仕様的に高度且つ強調された程度の調節が必要である。光学的な基本構造は、所望の程度の調節を実現するために、代表的には高さが約10ミクロン以下で、一方の横寸法が約10ミクロン以下であるように非常に微細でなければならない。これは、導光体層に個別の出光構造グループを形成し、且つ出光構造の比率をより精密に管理することを可能にする。薄型導光体層では、光学的構造が小さい個別の出光構造グループで配置されることが好ましく、その場合に、少なくとも1つの光源の近傍の導光体層の領域では、出光構造グループが導光体層の面積の約10%以下を含む。このような領域では、小さい個別の出光構造グループ間の最大距離が300ミクロン以下である。この領域は、入光した光の強度が最大強度の50%以上であるので、導光体構造のデザインの最も重要な部分であり得る。
【0034】
より大きく且つより高度な光学的細部に基づく従来の超微細構造のソリューションは、一般的には均一の輝度を実現するために薄型導光体において困難性を有する。
【0035】
本発明に係る導光体要素の実施形態はフレキシブルであり得る。幾つかの場合では、必ずしも導光体要素の全ての導光体層が柔軟であり得るわけではない。柔軟な導光体要素を含む本発明の実施形態は所望の形状に曲げられ得る。このような実施形態は、全反射理論を満足するが、全反射角を超えないために、フレキシブルであり、好適な形状になるように湾曲(曲折)され得る。
【0036】
光ビームはより厚い導光体におけるよりも光学的構造に当たる回数が一般的に多いので、薄型導光体は光洩れの防止に役立ち得る。全部の光がより効率的に出光可能であり、導光体の端部における光洩れがより少なくなる。
【0037】
超薄型導光体は、他の光膜(反射体、拡散体、輝度強調膜)を備えるか又は備えていない単一層として利用可能である。薄型導光体層は、その層の一方の側面か又は両方の側面に微細な光学的構造を有し得る。
【0038】
単一の導光体層のみを使用するために、従来のLEDが、薄型導光体層への光の入光を助ける特定の光学的構成要素又はアダプタを使って導光体層に適合され得る。例えば、LEDの高さは、約0.2mmの厚さを有する導光体層に比べて0.8mmであり得る。このLED光学構成要素又はアダプタは、例えば、上面及び下面に鏡面反射体を有する光学くさび型ソリューションであり得る。利用可能な他の入光構造には、薄型楕円光パイプ、焦点レンズ、又はスプリット光ファイバ束が含まれ得る。また、回路を備えるLEDが、このようなアダプタの中に成形可能である。これは、これらの取扱いをより容易にすることができる。このようなアダプタは、それを導光体層に容易に連結するためにスナップ構造を含み得る。このようなアダプタは、剛性又は柔軟性の光学材料から作製され得る。アダプタを形成する加工方法は、例えば、注入成形又は射出成形でよい。光の入光は、下表面又は上表面の特定の格子構造によって完了され得る。例えば、集束レンズを備えるか又は備えていない、傾斜、ブレーズド、放射状バイナリ格子構造を利用してもよい。
【0039】
超薄型導光体要素は、2つ以上の層によって構成され得る。導光体層は、例えば、デュアルバックライトソリューション、バックライト及びキーパッドの照明ソリューション、デュアルバックライト及びキーパッドの照明ソリューションを形成することができる。デュアルバックライトソリューションでは、導光体層間に単一の反射体膜のみを要するだけで済ますことができる。これは、費用を削減し、パッケージをより薄くし、且つ取扱い及び組立を容易にすることができる。2つの層を含むソリューションでは、出光構造は、入光した光の大部分が中心線に沿って伝搬され得るので、導光体ソリューション(導光体層の内部表面)の中心線に配置され得る。換言すれば、光の大半は大きな入射角で伝搬し得る。
【0040】
1つ又は複数の光源が、導光体要素に導入される光を供給するように配置され得る。幾つかの実施形態によれば、全ての光源が、導光体層に光を入光するために導光体要素の一方の縁部に配置され得る。このような集中光源配置は、必要な光源の数を削減し、且つ光源の多重組立体の必要性を排除し得る。これは総費用の削減に直接的な影響を有し得る。
【0041】
1つの好ましい用途はバックライトとキーパッドとの組合せであり、その場合には集中LED配置が導光体積層の縁部に使用され得る。同じLEDがバックライト及びキーパッドに照明を供給することができる。従来のソリューションでは、バックライト及びキーパッド照明の両方に別個のLEDを使用する必要がある。
【0042】
導光体層の光学的構造は、そのサイズ及びそれが組み込む光源の数について変更可能なように設計され得る。導光体構造の第1の部分(入光部分)の導光体の光学設計は、第1の部分におけるより均一な及び/又は指向された光分布を実現するために、LEDのような点光源からの光が様々な円錐角で拡散されるか、又は同じ角度で部分的に指向され得る。導光体の光学設計は、必ずしも厳密な光源配置に依存しない。このタイプの光学設計は、同じ均一性を有するより高い及びより低い輝度を実現するために、異なる数の光源の使用を可能にし、同じ縁部に最小数量の光源及び最大数量の光源を有する。このタイプの光学的表面浮出し構造は、回折又は反射溝を有する導光体層の第1の部分の上表面及び下表面に配置され得る。
【0043】
上記出光構造は、同じ均一性を実現するために、それが同じ設計の導光体を異なるサイズに切断し且つ異なるサイズで使用することを許容し得る様態で最適化可能である。これは、導光体ソリューションをより変形可能なものとし且つ融通性のあるものにして、輝度及びサイズ要件の差異がほんの僅かであり得る数多くの導光体要素の設計を要することなく、それを様々なソリューション及び用途で利用可能にする。
【0044】
従来の周知のキーパッド、キーボード、及び、コンソール用の照明は、3〜8個のLEDと、電気接点を形成するためにそれぞれのキー又はボタン用の穴を有する厚い導光体とを含むのが標準的である。このようなデザインは、複数の薄い金属ドームを各キー又はボタン毎に1つずつ有するドーム型シートを援用する電気回路を含む。このキー又はボタンを押すと、シートの薄い金属ドームが曲折し且つ平坦になって、例えば、電気回路の表面に電気的に接触する。このドームは、クリック効果を有する触感も与える。穴は、このようなデザインを機能させるために必要である。しかし、これらの穴は、均一なキーパッド照明を実現するための光の管理を困難にする。
【0045】
他方で、約50から約200ミクロンの厚みを有する本発明に係る超薄型導光体層はキーパッド照明に使用可能であり、それはクリック効果を保持しながら、良好な柔軟性且つ触感性の特性を付与する。その結果、導光体層は、キー及びボタン用の穴をいずれも含まずに使用され得る。これは、均一なキーパッド照明を実現するための光の管理を容易にする。また、光がより効率的に取り出され得るので、LED構成要素が少なくて済む。この導光体層はボタンとドーム型シートとの間に配置可能であり、それは従来の導光体よりもスペースが遙かに少なくて済む。
【0046】
ドーム型シートは、キーボード又はキーパッドに必要な構成要素の数を削減するために導光体要素に適合させ/一体化させることが可能である。これに従って、電気接点及び/又は回路が、導光体要素を形成する1つ又は複数の導光体層に設けられ得る。これらの接点及び回路は、最新の積層法及び印刷法を利用して設けられ得る。例えば、ロール・ツー・ロールプロセスが利用可能である。更には、光学的表面浮出し構造がキーパッド若しくはキーボード構成要素に適合させ/一体化させてもよいし、又はそれがプリント回路基板の上面に積層されてもよい。ボタン及びキーは、より大きな照明角のためにコリメート光を拡散していてもよい。
【0047】
図1aは、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3aを有する従来の導光体2aを例示する。この従来の薄型導光体ソリューションは、約0.8mmの均一な厚さを有し、同じ高さのLED1aを備える。
【0048】
図1bは、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3bを有する従来の導光体2bを例示する。この従来の薄型導光体ソリューションは、約0.6mmの厚さを有し、より高いLED1aのために光を入光する光学くさびを備える。
【0049】
図2aは、出光のための全表面の一方の側面に光学的表面浮出し構造3cを有する、本発明に係る超薄型導光体要素2cの実施形態を例示する。この導光体要素は1つの導光体層を含む。このような超薄型導光体ソリューションは、代表的に約0.25から約0.4mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1bを備える。
【0050】
図2bは、出光のための全表面の両側面に光学的表面浮出し構造3dを含む、本発明に係る超薄型導光体要素2dの別の実施形態を例示する。超薄型導光体の本実施形態は、代表的に約0.25から約0.4mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1bを備える。
【0051】
図2cは、個別の出光のための全表面の一方の側面に光学的表面浮出し構造3eを含む、本発明に係る超薄型導光体要素2eの別の実施形態を例示する。この超薄型導光体ソリューションは、代表的に約0.25から約0.4mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1bを備える。これはキーパッド又はキーボード照明に適切なソリューションである。
【0052】
図3は、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3fを含む、本発明に係る超薄型導光体要素2fの別の実施形態を例示する。この超薄型導光体ソリューションは、代表的に約0.25から約0.4mmの実質的に均一の厚さを有し、導光体により適切に光を入光するために光学くさび型アダプタ4aを備える。これに従って、LED1cは約0.8mmの高さを有することが可能であり、他方で導光体要素は約0.2mmの厚さを有することが可能である。本実施形態の入光構造は、光損失をいずれも防止し、入光効率を高め得る鏡面反射体を上面及び下面に含むことができる。
【0053】
図4aは、出光のための表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3gを含む、本発明に係る湾曲した超薄型導光体要素2gの実施形態を例示する。本実施形態の超薄型導光体は、全反射理論を実現するために柔軟であり、好適な形状に湾曲され得るが、全反射角を超えることはない。このような超薄型導光体ソリューションは、上面LED1dを利用することができる。
【0054】
図4bは、出光のための表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3hを有する、本発明に係るダブルの湾曲された超薄型導光体要素2hの実施形態を例示する。この超薄型導光体は、全反射理論を実現するために柔軟であり、好適な形状に湾曲され得るが、全反射角を超えることはない。このような超薄型導光体ソリューションは、上面LED1dを利用する少なくとも2つの入光表面を含むことができる。
【0055】
図5aは、出光のための表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3iを有するより大きなマトリックス用ソリューションのための配置を含む、本発明に係る超薄型柔軟導光体要素2iの実施形態を例示する。このマトリックスは、少なくとも1つの方向により大きな照明有効域を形成するために、幾つかの導光体・モジュールを含む。このような用途は、LCDテレビジョンのような平面表示装置に適切なバックライトソリューションであり得る。このソリューションは、光源として上面LED1eを含み得る。当然のことであるが、導光体要素が別法によって配置可能であるように、他の光源の利用及び/又は別法による配置も可能である。
【0056】
図5bは、出光のための導光体層の2つの異なる表面の少なくとも一部に2つの個別の光学的表面浮出し構造3jを有する、本発明に係る柔軟な超薄型導光体要素2jの実施形態を例示する。この超薄型導光体は柔軟であり、所望の形状に湾曲され得る。代表的には、このような湾曲は、全反射理論を実現するために行われるが、全反射角を超えることはない。本実施形態の超薄型導光体ソリューションは、例えば、上面LED1dを利用することができる。
【0057】
図6aは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3kを有する2つの導光体層2’k及び2’’kに基づく多層導光体要素積層5aの実施形態を例示する。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1fを備える。
【0058】
図6bは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3lを有する2つの導光体層2’l及び2’’lを含む多層導光体要素積層体5bの別の実施形態を例示する。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1fを備える。
【0059】
図6cは、出光のための全表面の両層の両面に光学的表面浮出し構造3’m及び3’’mを有する2つの導光体層2’m及び2’’mに基づく多層導光体要素積層体5cの別の実施形態を例示する。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1fを備える。
【0060】
図6dは、出光のための全表面の両層の両面に光学的表面浮出し構造3kを有する2つの導光体層2’k及び2’’kを含む多層デュアル導光体要素積層体5dの実施形態を例示する。1つの反射体膜6が導光体層の間に配置される。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一な厚さを有し、同じ高さのLED1fを備える。
【0061】
図7aは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3k、3l、及び3oを有する2つの導光体層2’k、2’’k、2’l、2’’l、及び2’o、2’’oを含む異なる多層導光体要素積層体5e、5f、及び5gを備える本発明の実施形態を例示する。光学的表面浮出し構造は回折型(バイナリ又はブレーズ)又は反射型であり得る。
【0062】
図7bは、出光のための全表面の両層の両面に光学的表面浮出し構造3’p、3’’p、3’q、3’’q、及び3’r、3’’rを有する2つの導光体層2’p、2’’p、2’q、2’’q、及び2’r、2’’rに基づく異なる多層導光体要素積層体5h、5i、及び5jを備える本発明の実施形態を例示する。光学的表面浮出し構造は回折型(バイナリ又はブレーズ)又は反射型であり得る。
【0063】
図7cは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3k及び3lを有する2つの導光体層2’k、2’’k及び2’l、2’’lを含む異なる多層導光体要素積層体5k、5l、及び5mを備える本発明の実施形態を例示する。1つの反射体膜6又はプリズム膜7として別タイプの光学膜が導光体層の間に配置される。光学的表面浮出し構造は回折型(バイナリ又はブレーズ)又は反射型であり得る。
【0064】
図8aは、出光のための全表面の両層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3sを有する2つの導光体層2’s及び2’’sを含む多層デュアル導光体要素積層の実施形態を例示する。反射体膜6が導光体層の間に配置される。入光及び輝度は、導光体層の異なる厚さ(即ち、より多くの厚み=より多くの光、より少ない厚み=より少ない光)によって管理され得る。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1gを備える表示装置用デュアルバックライトに適切である。
【0065】
図8bは、2つの導光体層2’t及び2’’tを含む多層導光体要素積層体を含む、本発明の実施形態を例示する。この導光体層は異なる断面積を有する。光学的表面浮出し構造3’t及び3’’tが、出光のための両層の一方の側面に設けられる。図8bで理解されるように、浮出し構造は、それぞれの導光体層の異なる領域内に配置される。例えば、導光体層2’tは、その全表面ではないにしても、ほとんどにわたって浮出し構造を含む。他方で、導光体層2’’tは、離隔した領域内に浮出し構造を含む。本実施形態は、表示装置及びキーパッドを含む携帯電話で利用され得る。反射体膜6が導光体層の間に配置される。入光及び輝度は、導光体層の異なる厚さ(即ち、より多くの厚み=より多くの光、より少ない厚み=より少ない光)によって管理され得る。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1gを備える表示装置バックライト及びキーパッド照明に適切である。
【0066】
図8cは、出光のための各層の一方の側面に光学的表面浮出し構造3’u及び3’’uを有する3つの導光体層2’u、2’’u及び2’’’uを含む多層導光体要素積層体を備える、本発明の実施形態を例示する。反射体膜6が導光体層の間に配置される。入光及び輝度は、導光体層の異なる厚さ(即ち、より多くの厚み=より多くの光、より少ない厚み=より少ない光)によって管理され得る。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4〜約0.8mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1gを備える表示装置デュアルバックライト及びキーパッド照明に適切であり得る。
【0067】
図9aは、出光のための両層の面の少なくとも一部に光学的表面浮出し構造3’v及び3’’vを有する2つの導光体層2’v及び2’’vを含む柔軟な多層デュアル導光体要素積層を備える、本発明の実施形態を例示する。反射体膜6が導光体層の間に配置される。この導光体ソリューションは柔軟であり、全反射理論を実現するために、好適な形状に湾曲可能であるが、仕様的に全反射角を超えることはない。入光及び輝度は、導光体層の異なる厚さ(即ち、より多くの厚み=より多くの光、より少ない厚み=より少ない光)によって管理され得る。この導光体ソリューションは、代表的に約0.4から約0.8mmの実質的に均一の厚さを有し、同じ高さのLED1hを備えるクラム・シェル型携帯電話、即ち、フリップ式携帯電話におけるような表示装置デュアルバックライトに適切であり得る。
【0068】
図9bは、出光のための層の一方の側面に光浮出し構造3wを含む1つの導光体層2wに基づく多層導光体要素積層体を備える、本発明の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り曲げられる。図9bで理解されるように、表面浮出し構造を含む表面は、それ自体に接触する。これは、本発明がどのように多層導光体要素に1つのみの導光体層を設け得るかを例示する。この導光体ソリューションは、導光体の端部における光洩れを防止することができる。その厚さは、代表的に約0.2から約0.8mmであり、同じ高さのLED1iを備える。
【0069】
図9cは、出光のための層の一方の側面に光浮出し構造3xを有する1つの導光体層2xを含む多層導光体要素積層体を備える、本発明の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り曲げられる。反射体膜6が導光体層の間に配置され得る。この導光体ソリューションは、導光体の端部における光洩れを防止することができる。その厚さは、代表的に約0.2から約0.8mmであり、実質的にその高さを有するLED1iを備える。このLEDは、LEDが成形加工中に成形される特定のアダプタによって導光体縁部に容易に連結され得る。
【0070】
図10aは、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3yを含む超薄型導光体要素2yの実施形態を例示する。第1の部分即ち光源近傍の入光部分では、光学設計部9は、1つの光源当たりの区分10:I、10:II、10:IIIに分割された第1の部分及び全有効域において、より均一な及び/又は指向された光分布を実現するために、点光源1j:I、1j:II、1j:IIIからの光が異なる円錐角で拡散されるか、又は同じ角度で部分的に指向されるような様態で最適化され得る。光学設計部9は、回折又は反射溝を有する、導光体層の第1の部分の上表面及び下表面に配置される。本実施形態の導光体要素は、必ずしも厳密な光源配置に依存しない場合もあり得る。このタイプの光学設計は、同じ均一性でより高い又はより低い輝度を実現するために、異なる数の光源の使用が許容可能であり、他方では同じ縁部に最小数量の光源及び最大数量の光源を有する。
【0071】
図10bは、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3yを含む、本発明に係る超薄型導光体2yの実施形態を例示する。導光体構造の光学設計部9、即ち、第1の部分又は入光部分は、この第1の部分及び全有効域(1つの光源当たりの区分10:I、10:II、10:III、10:IV、10:Vに分割された)において、より均一な及び/又は指向された光分布を実現するために、点光源1j:I、1j:II、1j:III、1j:IV、1j:Vからの光が異なる円錐角で拡散されるか、又は同じ角度で部分的に指向されるような様態で最適化され得る。光学設計部9は、回折又は反射溝を有する、導光体層の第1の部分の上表面及び下表面に配置され得る。この導光体のタイプは、必ずしも厳密な光源配置に依存しない場合もあり得る。このタイプの光学設計は、同じ均一性でより高い又はより低い輝度を実現するために、異なる数の光源の使用を許容可能であり、他方では同じ縁部に最小数量の光源及び最大数量の光源を有する。
【0072】
図11は、出光のための全表面の少なくとも一方の側面に光学的表面浮出し構造3yを有する超薄型導光体2yの実施形態を例示する。この出光構造は、入光構造9を備えても又は備えていなくても最適化可能であり、それは、同じ均一性を実現するために、同じ設計の導光体を異なるサイズ11a、11bに切断し且つ異なるサイズで使用することを許容し得る。これは導光体ソリューションの調整可能性を高め且つ融通性のあるものにして、輝度及びサイズ要件の差異がほんの僅かであり得る数多くの導光体を設計する必要もなく、それを様々なソリューション及び用途で利用可能にする。
【0073】
図12aは、とりわけ光の指向又はコリメート化、集束、偏光のような様々な光学的性能を実現するために、全表面の少なくとも一方の側面に異なる光学的表面浮出し構造3z:0、3z:1を有する超薄型導光体2z:0、2z:1の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り重ねられ得る。このソリューションは1つのパッケージの中により多くの特性を与える。
【0074】
図12bは、とりわけ光の指向又はコリメート化、集束、偏光のような様々な光学的性能を実現するために、全表面の少なくとも一方の側面に異なる光学的表面浮出し構造3z:0、3z:1、3z:2を有する超薄型導光体要素2z:0、2z:1、2z:2の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り重ねられ得る。このソリューションは1つのパッケージの中により多くの特性を付与する。
【0075】
図13は、とりわけ光の指向又はコリメート化、集束、偏光のような様々な光学的特性を実現するために、全表面の少なくとも一方の側面に異なる光学的表面浮出し構造3z:0、3z:1、3z:2、3z:3、3z:4を有する超薄型導光体2z:0、2z:1、2z:2、2z:3、2z:4の実施形態を例示する。導光体層は、完全な導光体積層体を形成するために折り畳まれ得る。このソリューションは1つのパッケージの中により多くの特性を付与する。
【0076】
図14は、ロール・ツー・ロールとしても知られる、連続ロール転写による超薄型導光体製造プロセスの実施形態を例示する。材料はロール12からロール14に移動する。このような迅速で、費用対効果に優れた製造法を利用すると、PMMA、PC、又はPET等の光学的に透明のプラスチック膜のようなバルク材13が、光学的表面浮出し構造を有するニッケル被覆シリンダ、ドラム、ロールのような表面浮出し転写機15によって転写され得る。
【0077】
図15は、ロール・ツー・ロールとしても知られる、連続ロール転写による超薄型導光体製造プロセスの別の実施形態を例示する。材料はロール12からロール14に移動する。このような迅速で、費用対効果に優れた製造法を利用すると、PMMA、PC、又はPET等の光学的に透明のプラスチック膜のようなバルク材13が、光学的表面浮出し構造を有するニッケル被覆シリンダ、ドラム、ロールのような表面浮出し転写機15によって転写され得る。更には、反射体膜のような他の機能膜18が、同じロール・ツー・ロール製造中にロール17から導光体の表面に積層され得る。より適切な積層品質を実現するために、追加的な予熱16を利用するのが適切であり得る。
【0078】
図16は、UV注入成形による超薄型導光体21の製造プロセスの実施形態を例示する。このような迅速で、費用対効果に優れた製造方法を利用すると、光学的に透明のプラスチック樹脂のようなバルク材21が、上面ガラス20を介してUV光源19によってUV硬化され得る。光学的表面浮出し構造は、表面浮出し構造を有するニッケル板22によって鋳型23の中で転写され得る。
【0079】
図17aは、1つ又は複数の光源から遠隔の導光体要素の領域内で利用可能な導光体構造の実施形態を例示する。この例示的な実施形態で示されているように、表面浮出しは、異なるサイズ、形状、配向、構成を有する様々なグループで配置された溝及び/又は凹部のような基本的な構造的特徴を含み得る。表面浮出しの特徴も様々であり得る。これに従って、特徴の中からとりわけ、充填率、形状、サイズ、輪郭、断面、及び配向である。これらのグループは、反復パターンで配置されてもよいし又はそうでなくてもよい。それぞれのグループは、正多角形又は非正多角形のような任意の形状を有し得る。例えば、グループは、長方形、三角形、正方形、台形、又は他の任意の形状でよい。溝及び/又は凹部の配置は、各サブ・グループ内、各グループ内、及び/又は構造全体にわたって様々であり得る。溝及びこれらの配置の特徴は、構造の入光及び/又は出光特徴を変えるように様々であり得る。例えば、この配置は、回折効率を最大化し得る。また、この配置は回折効率を位置の関数にし得る。図17aに示された実施形態では、表面浮出し構造がグループ25として配置される。各グループは、それぞれが、約10ミクロン以下の高さ及び約10ミクロン以下の各横寸法の基本的な構造的特徴26を有する複数のサブ・グループ27を含む。それぞれのグループ及びサブ・グループは他の構成を有してもよい。
【0080】
図17bは、本発明に係る、1つ又は複数の光源近傍における導光体層の実施形態を例示する。図17bで示された実施形態では、表面浮出し構造がグループ29として規則的なパターンで配置される。
【0081】
図17cは、本発明に係る、1つ又は複数の光源近傍における導光体層の実施形態を例示する。図17cで示された実施形態では、表面浮出し構造がグループ29として不規則的なパターンで配置される。
【0082】
図18は、キーパッド照明用の超薄型導光体層2a゜の実施形態を例示する。導光体要素の本実施形態は約50から約200ミクロンの厚さを有し、それは適切な柔軟性と、クリック効果を保持する触感性とを付与する。導光体層は、キーパッド30とドーム型シート32との間に配置され、従来の導光体よりも遙かに少ないスペースを使用する。導光体層の薄型で柔軟な性質により、キーパッドを押すと、ドーム型シートと回路基板33との間で電気的に接触し得る。出光部3a°の個別の光学的表面浮出し構造は、微細格子構造であることが好ましい。この格子構造は、0°角(コリメート光)で高い出光効率を実現するために最適化可能である。キーパッドはより大きな照明角のためにコリメート光を拡散している。
【0083】
図19aは、均一な照明域を形成するために全表面にわたって設けられた微細表面浮出し構造3’a¨を有する、キーパッド照明用の超薄型導光体層2’a¨の実施形態を例示する。
【0084】
図19bは、均一で個別の照明域を形成する個別の微細表面浮出し構造3’’a¨を有し、キーパッド照明用に利用可能な超薄型導光体層2’’a¨の実施形態を例示する。
【0085】
図19cは、微細光学的表面浮出し構造3’’’a¨を有し、且つ照明域に光を反射又は指向可能な、切断処理によって製造された短い境界表面線34を有する、キーパッド照明用の超薄型導光体層2’’’a¨の実施形態を例示する。
【0086】
図20a及び20bは、光源1kと導光体層との間にスプリット光ファイバ35束を使用して入光を向上させた照明要素2o’’の実施形態の上面図及び側面図をそれぞれ例示する。
【0087】
図21aは、本発明に係る超薄型導光体要素2’a^の実施形態を例示するが、そこでは表面浮出し構造が小さい個別的な出光構造グループ29で配置され、少なくとも1つの長手光源1lの近傍の導光体層の領域36’では、出光構造グループが導光体層の面積の約10%以下を含む。
【0088】
図21bは、本発明に係る超薄型導光体要素2’’a^の実施形態を例示するが、そこでは表面浮出し構造が、小さい個別的な出光構造グループ29で配置され、少なくとも1つの点光源1mの近傍の導光体層の領域36’’では、出光構造グループが導光体層の面積の約10%以下を含む。小さい個別的な出光構造グループ間の最大距離Dは300ミクロン以下である。
【0089】
図22は、表面浮出し構造の基本的な構造的特徴26が小さい個別的な出光構造グループ29を形成している超薄型導光体層2a’の小部分の実施形態を例示する。
【0090】
図23は、超薄型導光体層2a~の小部分の実施形態を例示するが、そこでは表面浮出し構造の異なる基本的な構造的特徴26が、小さい個別的な出光構造グループ29を形成しており、各表面浮出し構造の数、配置及びサイズ、並びに表面浮出し構造の構造的特徴の高さ及び横寸法は、導光体要素に入光した光を所望の程度に出光調節するように変更される。
【0091】
本明細書に例示され且つ論じられた実施形態は、本発明人らに知られた最も適した様態で本発明を作製且つ使用するために当業者に教示することのみが意図されている。本明細書における何事も本発明の範囲を限定するものと考えられるべきではない。提示された全ての例は代表的なものであり、限定するものではない。上述した本発明の実施形態は、上記教示に照らして当業者に理解されるように、本発明から逸脱することなく変更又は変形され得る。従って、特許請求の範囲及びこれらの均等物の範囲内で、本発明は詳細に説明されたものとは別様に実施され得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0092】
【図1a】周知の導光体構造の2つの実施形態を示す断面図である。
【図1b】周知の導光体構造の2つの実施形態を示す断面図である。
【図2a】本発明に係る超薄型照明要素の様々な実施形態を示す断面図である。
【図2b】本発明に係る超薄型照明要素の様々な実施形態を示す断面図である。
【図2c】本発明に係る超薄型照明要素の様々な実施形態を示す断面図である。
【図3】本発明に係る超薄型照明要素の実施形態を示す斜視図である。
【図4a】湾曲した導光体要素を含む、本発明に係る超薄型照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図4b】湾曲した導光体要素を含む、本発明に係る超薄型照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図5a】複数の照明要素を有する基盤を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図5b】湾曲可能な導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図6a】2つの導光体層を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図6b】2つの導光体層を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図6c】2つの導光体層を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図6d】2つの導光体層を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図7a】2つの導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造を有し、且つ任意に選択可能に層間に配置された様々な膜を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図7b】2つの導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造を有し、且つ任意に選択可能に層間に配置された様々な膜を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図7c】2つの導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造を有し、且つ任意に選択可能に層間に配置された様々な膜を有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図8a】任意に選択可能に様々な領域内に2つ以上の導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造と任意に選択可能に層間に配置された様々な膜とを有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図8b】任意に選択可能に様々な領域内に2つ以上の導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造と任意に選択可能に層間に配置された様々な膜とを有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図8c】任意に選択可能に様々な領域内に2つ以上の導光体層を有し、更に任意に選択可能に様々な表面上の様々な表面上に様々な光浮出し構造と任意に選択可能に層間に配置された様々な膜とを有する導光体要素を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図9a】照明要素の一部が2つの導光体層及び湾曲可能な導光体層を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図9b】2層の導光体要素を形成するために湾曲された単一の導光体層を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図9c】2層の導光体要素を形成するために湾曲された単一の導光体層を含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す断面図である。
【図10a】本発明に係る照明要素の実施形態を示す上面図である。
【図10b】本発明に係る照明要素の実施形態を示す上面図である。
【図11】導光体要素の実施形態の様々なサイズを例示する、本発明に係る照明要素を示す上面図である。
【図12a】導光体要素一面に表面浮出し構造の様々なパターンを含む、本発明に係る導光体要素の実施形態を示す上面図である。
【図12b】導光体要素一面に表面浮出し構造の様々なパターンを含む、本発明に係る導光体要素の実施形態を示す上面図である。
【図13】導光体要素一面に表面浮出し構造の様々なパターンを含む、本発明に係る導光体要素の実施形態を示す上面図である。
【図14】ロール・ツー・ロール製造を利用する、本発明に係る導光体層を製造するための実施形態を示す断面図である。
【図15】ロール・ツー・ロール製造を利用する、本発明に係る導光体層を製造するための実施形態を示す断面図である。
【図16】紫外線(UV)注入成形を利用する、本発明に係る導光体層を製造するための実施形態を示す断面図である。
【図17a】本発明に係る導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図17b】本発明に係る導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図17c】本発明に係る導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図18】本発明に係る照明要素を含むキーパッドの実施形態を示す断面図である。
【図19a】様々なグループで配置された表面浮出し構造を有する、本発明に係る導光体層の様々な実施形態を示す図である。
【図19b】様々なグループで配置された表面浮出し構造を有する、本発明に係る導光体層の様々な実施形態を示す図である。
【図19c】様々なグループで配置された表面浮出し構造を有する、本発明に係る導光体層の様々な実施形態を示す図である。
【図20a】入光構造が光ファイバを含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す上面図である。
【図20b】入光構造が光ファイバを含む、本発明に係る照明要素の実施形態を示す側面図である。
【図21a】表面浮出し構造を光源の近傍の導光体層の領域内の異なるグループの中に含む、本発明に係る導光体要素を示す上面図である。
【図21b】表面浮出し構造を光源の近傍の導光体層の領域内の異なるグループの中に含む、本発明に係る導光体要素を示す上面図である。
【図22a】表面浮出し構造の基本的な構造的特徴が、小さい個別的な出光構造グループを形成する、導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図22b】表面浮出し構造の基本的な構造的特徴が、小さい個別的な出光構造グループを形成する、導光体層の実施形態を示す断面図である。
【図23a】表面浮出し構造の異なる基本的な構造的特徴が、小さい個別的な出光構造グループを形成する、導光体層の実施形態を示す上面図である。
【図23b】表面浮出し構造の異なる基本的な構造的特徴が、小さい個別的な出光構造グループを形成する、導光体層の実施形態を示す断面図である。
【図24a】本発明に係る表面浮出し構造の基本的な構造的特徴の様々な実施形態を示す断面図である。
【図24b】本発明に係る表面浮出し構造の基本的な構造的特徴の様々な実施形態を示す断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
超薄型照明要素であって、
少なくとも1つの光源と、
少なくとも1つの表面の少なくとも1つの部分に微細光学的表面浮出し構造の複数の個別のグループを有する1つの導光体層を有する導光体要素と、それぞれの個別のグループが、高さが約10ミクロン以下で、それぞれの横寸法が約10ミクロン以下の基本的な構造的特徴を有し、
それぞれの表面浮出し構造の数、配置、サイズ、並びに前記浮出し構造の前記構造的特徴の高さ及び横寸法が、前記導光体要素に入光された光を所望の程度に出光調節するように変更されることを特徴とする超薄型照明要素。
【請求項2】
前記表面浮出し構造は小さい個別の出光構造グループで配置され、前記少なくとも1つの光源の近傍の前記導光体層の領域では、前記出光構造グループが前記導光体層の面積の約10%以下を占めることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項3】
前記表面浮出し構造の少なくとも一部は規則的パターンで配置されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項4】
前記表面浮出し構造の少なくとも一部は不規則パターンで配置されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項5】
前記導光体要素はフレキシブルであることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項6】
前記導光体要素は折り畳み可能であることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項7】
前記導光体要素は湾曲されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項8】
前記導光体要素は複数の導光体層を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項9】
重なり合う導光体層の少なくとも一部の間に配置された少なくとも1つの膜を更に含み、前記膜は、反射膜、拡散膜、プリズム膜、及び輝度強調膜の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項8に記載の超薄型照明要素。
【請求項10】
前記導光体要素の少なくとも側面の少なくとも一部に隣接して配置された表示装置を更に含むことを特徴とする請求項8に記載の超薄型照明要素。
【請求項11】
キーパッドを更に含むことを特徴とする請求項8に記載の超薄型照明要素。
【請求項12】
前記少なくとも1つの導光体層は、約0.01mmから約0.4mmの厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項13】
前記導光体要素は、前記光源の高さと同じ厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項14】
前記導光体要素は複数の導光体層を含み、前記導光体層の全てが同じ厚さを有していないことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項15】
前記導光体要素は複数の導光体層を含み、導光体層の数は前記導光体要素によって異なることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項16】
前記少なくとも1つの導光体層の少なくとも1つの側面の少なくとも一部に光浮出し構造を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項17】
前記光源から前記照明要素に光を入光するように作用する入光構造を更に含み、
前記入光構造は、上面及び下面に鏡面反射体を有する光学くさび、楕円光パイプ、焦点レンズ、又はスプリット光ファイバ束を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項18】
前記光源及び前記入光構造は一体構造を含むことを特徴とする請求項17に記載の超薄型照明要素。
【請求項19】
多層導光体層を含み、入光が前記層によって異なることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項20】
前記入光構造は、傾斜、ブレーズド、又は放射状バイナリ格子構造、及び集束レンズを含むことを特徴とする請求項17に記載の超薄型照明要素。
【請求項21】
複数の光源を含み、全ての光源は前記導光体要素の一方の縁部に配置されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項22】
光は、当該光が異なる円錐角で前記少なくとも1つの導光体層に拡散するように、前記導光体要素に入光されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項23】
キーパッドを更に含み、前記少なくとも1つの光源は前記導光体要素及び前記キーパッドを照明することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項24】
前記導光体はキー及びボタンにわたって連続していることを特徴とする請求項23に記載の超薄型照明要素。
【請求項25】
ドーム型シート及び電気回路を更に含み、前記少なくとも1つの導光体は実質的に前記ドーム型シート全体に重なることを特徴とする請求項23に記載の超薄型照明要素。
【請求項26】
前記少なくとも1つの導光体層に圧力を加えると、前記キーパッドに含まれるキーを作動させることを特徴とする請求項25に記載の超薄型照明要素。
【請求項27】
前記ドーム型シートは、前記少なくとも1つの導光体層と一体化されることを特徴とする請求項25に記載の超薄型照明要素。
【請求項28】
電気回路が、前記少なくとも1つの導光体層の少なくとも1つに付加されることを特徴とする請求項23に記載の超薄型照明要素。
【請求項29】
キーボードを更に含み、前記少なくとも1つの光源は前記導光体要素及び前記キーパッドを照明することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項30】
前記少なくとも1つの導光体層は、約0.25mmから約0.4mmの厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項31】
前記少なくとも1つの導光体層のそれぞれの側面の少なくとも一部が、表面浮出し構造を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項32】
前記少なくとも1つの導光体層の少なくとも一部が湾曲され、前記湾曲の角度が全反射角を超えないことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項33】
前記導光体要素は、2つの対向面から光を同時に取り出すことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項34】
前記導光体要素の厚さは、その長さ全体にわたって実質的に均一であることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項35】
前記少なくとも1つの導光体層は、2つの表面の少なくとも一部に表面浮出し構造を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項36】
前記表面浮出し構造は、回折構造及び反射構造の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項37】
前記導光体要素は2つの導光体層を含み、前記2つの導光体層は1つの折り畳まれた導光体層を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項38】
複数の横方向に隣接する導光体要素を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項1】
超薄型照明要素であって、
少なくとも1つの光源と、
少なくとも1つの表面の少なくとも1つの部分に微細光学的表面浮出し構造の複数の個別のグループを有する1つの導光体層を有する導光体要素と、それぞれの個別のグループが、高さが約10ミクロン以下で、それぞれの横寸法が約10ミクロン以下の基本的な構造的特徴を有し、
それぞれの表面浮出し構造の数、配置、サイズ、並びに前記浮出し構造の前記構造的特徴の高さ及び横寸法が、前記導光体要素に入光された光を所望の程度に出光調節するように変更されることを特徴とする超薄型照明要素。
【請求項2】
前記表面浮出し構造は小さい個別の出光構造グループで配置され、前記少なくとも1つの光源の近傍の前記導光体層の領域では、前記出光構造グループが前記導光体層の面積の約10%以下を占めることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項3】
前記表面浮出し構造の少なくとも一部は規則的パターンで配置されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項4】
前記表面浮出し構造の少なくとも一部は不規則パターンで配置されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項5】
前記導光体要素はフレキシブルであることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項6】
前記導光体要素は折り畳み可能であることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項7】
前記導光体要素は湾曲されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項8】
前記導光体要素は複数の導光体層を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項9】
重なり合う導光体層の少なくとも一部の間に配置された少なくとも1つの膜を更に含み、前記膜は、反射膜、拡散膜、プリズム膜、及び輝度強調膜の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項8に記載の超薄型照明要素。
【請求項10】
前記導光体要素の少なくとも側面の少なくとも一部に隣接して配置された表示装置を更に含むことを特徴とする請求項8に記載の超薄型照明要素。
【請求項11】
キーパッドを更に含むことを特徴とする請求項8に記載の超薄型照明要素。
【請求項12】
前記少なくとも1つの導光体層は、約0.01mmから約0.4mmの厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項13】
前記導光体要素は、前記光源の高さと同じ厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項14】
前記導光体要素は複数の導光体層を含み、前記導光体層の全てが同じ厚さを有していないことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項15】
前記導光体要素は複数の導光体層を含み、導光体層の数は前記導光体要素によって異なることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項16】
前記少なくとも1つの導光体層の少なくとも1つの側面の少なくとも一部に光浮出し構造を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項17】
前記光源から前記照明要素に光を入光するように作用する入光構造を更に含み、
前記入光構造は、上面及び下面に鏡面反射体を有する光学くさび、楕円光パイプ、焦点レンズ、又はスプリット光ファイバ束を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項18】
前記光源及び前記入光構造は一体構造を含むことを特徴とする請求項17に記載の超薄型照明要素。
【請求項19】
多層導光体層を含み、入光が前記層によって異なることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項20】
前記入光構造は、傾斜、ブレーズド、又は放射状バイナリ格子構造、及び集束レンズを含むことを特徴とする請求項17に記載の超薄型照明要素。
【請求項21】
複数の光源を含み、全ての光源は前記導光体要素の一方の縁部に配置されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項22】
光は、当該光が異なる円錐角で前記少なくとも1つの導光体層に拡散するように、前記導光体要素に入光されることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項23】
キーパッドを更に含み、前記少なくとも1つの光源は前記導光体要素及び前記キーパッドを照明することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項24】
前記導光体はキー及びボタンにわたって連続していることを特徴とする請求項23に記載の超薄型照明要素。
【請求項25】
ドーム型シート及び電気回路を更に含み、前記少なくとも1つの導光体は実質的に前記ドーム型シート全体に重なることを特徴とする請求項23に記載の超薄型照明要素。
【請求項26】
前記少なくとも1つの導光体層に圧力を加えると、前記キーパッドに含まれるキーを作動させることを特徴とする請求項25に記載の超薄型照明要素。
【請求項27】
前記ドーム型シートは、前記少なくとも1つの導光体層と一体化されることを特徴とする請求項25に記載の超薄型照明要素。
【請求項28】
電気回路が、前記少なくとも1つの導光体層の少なくとも1つに付加されることを特徴とする請求項23に記載の超薄型照明要素。
【請求項29】
キーボードを更に含み、前記少なくとも1つの光源は前記導光体要素及び前記キーパッドを照明することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項30】
前記少なくとも1つの導光体層は、約0.25mmから約0.4mmの厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項31】
前記少なくとも1つの導光体層のそれぞれの側面の少なくとも一部が、表面浮出し構造を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項32】
前記少なくとも1つの導光体層の少なくとも一部が湾曲され、前記湾曲の角度が全反射角を超えないことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項33】
前記導光体要素は、2つの対向面から光を同時に取り出すことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項34】
前記導光体要素の厚さは、その長さ全体にわたって実質的に均一であることを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項35】
前記少なくとも1つの導光体層は、2つの表面の少なくとも一部に表面浮出し構造を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項36】
前記表面浮出し構造は、回折構造及び反射構造の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項37】
前記導光体要素は2つの導光体層を含み、前記2つの導光体層は1つの折り畳まれた導光体層を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【請求項38】
複数の横方向に隣接する導光体要素を含むことを特徴とする請求項1に記載の超薄型照明要素。
【図1a】
【図1b】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図8a】
【図8b】
【図8c】
【図9a】
【図9b】
【図9c】
【図10a】
【図10b】
【図11】
【図12a】
【図12b】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17a】
【図17b】
【図17c】
【図18】
【図19a】
【図19b】
【図19c】
【図20a】
【図20b】
【図21a】
【図21b】
【図22a】
【図22b】
【図23a】
【図23b】
【図24a】
【図24b】
【図1b】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図8a】
【図8b】
【図8c】
【図9a】
【図9b】
【図9c】
【図10a】
【図10b】
【図11】
【図12a】
【図12b】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17a】
【図17b】
【図17c】
【図18】
【図19a】
【図19b】
【図19c】
【図20a】
【図20b】
【図21a】
【図21b】
【図22a】
【図22b】
【図23a】
【図23b】
【図24a】
【図24b】
【公表番号】特表2007−535790(P2007−535790A)
【公表日】平成19年12月6日(2007.12.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−510162(P2007−510162)
【出願日】平成17年5月2日(2005.5.2)
【国際出願番号】PCT/IB2005/002334
【国際公開番号】WO2005/107363
【国際公開日】平成17年11月17日(2005.11.17)
【出願人】(506364086)オイ モディリス リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】OY MODILIS LTD.
【住所又は居所原語表記】Matalasalmenkuja 1, FIN−00150 Helsinki Finland
【Fターム(参考)】
【公表日】平成19年12月6日(2007.12.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年5月2日(2005.5.2)
【国際出願番号】PCT/IB2005/002334
【国際公開番号】WO2005/107363
【国際公開日】平成17年11月17日(2005.11.17)
【出願人】(506364086)オイ モディリス リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】OY MODILIS LTD.
【住所又は居所原語表記】Matalasalmenkuja 1, FIN−00150 Helsinki Finland
【Fターム(参考)】
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