JP2019528548A - 積層構造を有する照明ユニット - Google Patents

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Abstract

照明ユニットは、屈折率ｎ基部を有する第１のガラス組成物から形成された基部層、およびその基部層の表面に融合された、屈折率ｎ表面を有する第２のガラス組成物から形成された表面層を備える。その表面層は、屈折率ｎ高を有する高屈折率領域と、屈折率ｎ低を有する低屈折率領域とを含む。ｎ基部とｎ表面は、式｜ｎ表面−ｎ基部｜≧０．００１を満たし、ｎ高はｎ基部以上であり、ｎ低はｎ基部未満である。高屈折率領域は、その基部層を通って伝搬する光の少なくとも一部がその基部層から高屈折率領域中に漏れるように基部層に光学的に結合されている。表示装置または照明器具は、その照明ユニットを備えることができる。

Description

優先権
本出願は、その内容がここに全て引用される、２０１６年７月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／３６２７８７号に対する優先権の恩恵を主張するものである。
本開示は、照明ユニットに関し、より詳しくは、表示装置または照明器具に使用するための積層構造を有する照明ユニットに関する。
液晶表示（ＬＣＤ）装置は、一般に、光源およびＬＣＤパネルを備える。光源から発せられた光がＬＣＤパネルを通過して、視聴者が見ることのできる画像を生成する。その光源は、ＬＣＤパネルの背後に配置された個々の光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ハロゲンライト、蛍光灯、または白熱ランプ）の二次元（２Ｄ）または三次元（３Ｄ）アレイを備え得る。あるいは、その光源は、ＬＣＤパネルの背後に配置された導光板および光をその導光板に導くように配置された１つ以上の個々の光源を備え得る。
照明器具は、例えば、建築照明用途のために、光を放出する光源および／または導光板を備え得る。
積層構造を有する照明ユニット、それを形成する方法、並びにそれを備えた表示装置と照明器具が、ここに開示されている。
屈折率ｎ基部を有する第１のガラス組成物から形成された基部層、およびその基部層の表面に融合された、屈折率ｎ表面を有する第２のガラス組成物から形成された表面層を備えるガラス積層構造を含む照明ユニットが、ここに開示されている。その表面層は、屈折率ｎ高を有する高屈折率領域と、屈折率ｎ低を有する低屈折率領域とを含む。ｎ基部とｎ表面は、式｜ｎ表面−ｎ基部｜≧０．００１を満たし、ｎ高はｎ基部以上であり、ｎ低はｎ基部未満である。高屈折率領域は、その基部層を通って伝搬する光の少なくとも一部がその基部層から高屈折率領域中に漏れるように基部層に光学的に結合されている。
ここに記載されたような照明ユニットを備えた表示装置も、ここに開示されている。
ここに記載されたような照明ユニットを備えた照明器具も、ここに開示されている。
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、例示に過ぎず、請求項の主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供する目的であることを理解すべきである。添付図面は、さらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、１つ以上の実施の形態を示しており、説明と共に、様々な実施の形態の原理および作動を説明する働きをする。
積層構造を有する照明ユニットの１つの例示の実施の形態の斜視図 図１に示された照明ユニットの断面概略図 積層構造を有する照明ユニットの別の例示の実施の形態の斜視図 積層構造を有する照明ユニットの別の例示の実施の形態の断面概略図 積層構造を有する照明ユニットの別の例示の実施の形態の断面概略図 その表面層内に低屈折率領域を形成する前の、図１のガラス積層構造の断面概略図 ガラス積層構造を形成するために使用できるオーバーフロー分配器の１つの例示の実施の形態の断面概略図 表面層の外面にマスクが施された、図６のガラス積層構造の断面概略図 表面層の外面の覆われていない部分にイオン交換処理を選択的に施して、表面層の低屈折率領域を形成した後の、図８のガラス積層構造の断面概略図 表面層の外面からマスクを取り外し、表面層の外面にコーティング層を施した後の、図９のガラス積層構造の断面概略図 表面層の外面からマスクを取り外し、表面層の低屈折率領域に空洞を形成した後の、図９のガラス積層構造の断面概略図 表面層の外面にマスクが施された、その表面層内に高屈折率領域を形成する前のガラス積層構造の断面概略図 表面層の外面の覆われていない部分にイオン交換処理を選択的に施して、表面層の高屈折率領域を形成した後の、図１２のガラス積層構造の断面概略図 ここに記載されたような照明ユニットを備えた表示装置の１つの実施の形態の概略断面図
ここで、添付図面に示された例示の実施の形態を詳しく参照する。できるときはいつでも、同じまたは同様の部分を指すために、図面に亘り同じ参照番号が使用される。図面における構成部材は、必ずしも、同じ縮尺で描かれておらず、その代わりに、強調されており、それらの例示の実施の形態の原理を図解する。
ここに用いたように、「イオン交換拡散性」という用語は、イオン交換過程に関与するイオンの相互拡散（interdiffusionまたはmutual diffusion）係数を称する。イオンの相互拡散は、一次元で、以下の式：
Figure 2019528548
により定義されるフィックの第二法則により記載することができ、式中、ｘは、ガラスの厚さ方向の座標であり、ｃは、例えば、Ｎａ＋などのイオンの濃度であり、Ｊは、濃度フラックスであり、Ｄは、J. CrankのTHE MATHEMATICS OF DIFFUSION, 第２版, Oxford Science Publications (2001)に定義されているような、有効相互拡散係数である。
ここに用いたように、「感光性ガラス」という用語は、ガラスの少なくとも一部がガラスセラミックに変換されているような、放射線への暴露に反応して変換を経ることのできるガラスを称する。感光性ガラスの例としては、以下に限られないが、光反応性ガラスおよび光屈折ガラスが挙げられる。その変換は、例えば、乳濁化により、屈折率の変化により、または電磁放射線の吸収スペクトルの変化（例えば、色の変化）により、行われ得る。いくつかの実施の形態において、その放射線は、紫外線（ＵＶ）放射を含む。いくつかの実施の形態において、放射線への暴露の後に、ガラスの変換をもたらすのに役立つように展開処理（例えば、熱処理）が行われる。いくつかの実施の形態において、感光性ガラスの放射線への暴露と、その後の展開処理により、その感光性ガラスの暴露された部分が乳濁化される。「感光性ガラス」という用語は、非変換状態（すなわち、放射線への暴露および／または展開処理の前）または変換状態（すなわち、放射線への暴露および／または展開処理の後）のいずれの材料を称するためにも使用できる。
ここに用いたように、「平均熱膨張係数」または「平均ＣＴＥ」という用語は、０℃と３００℃の間の所定の材料または層の平均線熱膨張係数を称する。ここに用いたように、「熱膨張係数」または「ＣＴＥ」という用語は、特に明記のない限り、平均熱膨張係数を称する。ＣＴＥは、例えば、ＡＳＴＭ Ｅ２２８"Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials With a Push-Rod Dilatometer"またはＩＳＯ ７９９１：１９８７"Glass -- Determination of coefficient of mean linear thermal expansion"に記載された手順を称して決定することができる。
ここに記載された様々な実施の形態において、ガラス積層構造は、そのガラス積層構造内の所定の深さに圧縮応力または引張応力を有する。圧縮応力および／または引張応力の値は、例えば、複屈折に基づく測定技術、屈折近視野（ＲＮＦ）技術、または光弾性測定技術（例えば、旋光計を使用する）を含む任意の適切な技術を使用して決定することができる。応力測定のための例示の基準の例としては、ＡＳＴＭ Ｃ１４２２／Ｃ１４２２Ｍ−１０"Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass"およびＡＳＴＭ Ｆ２１８"Standard Method for Analyzing Stress in Glass"が挙げられる。
様々な実施の形態において、照明ユニットは、基部層およびその基部層に隣接した少なくとも１つの表面層を備えたガラス積層構造を含む。その基部層および表面層の各々は、独立して、ガラス材料、セラミック材料、ガラスセラミック材料、またはその組合せを含む、またはそれから形成されたガラス層である。その基部層は基部屈折率ｎ基部を有し、表面層は表面屈折率ｎ表面を有する。基部屈折率ｎ基部および表面屈折率ｎ表面は、ここに記載されているような任意のイオン交換処理前のそれぞれの層の屈折率を称する。例えば、基部層は、基部屈折率ｎ基部を有する第１のガラス組成物から形成され、表面層は、ｎ基部とは異なる表面屈折率ｎ表面を有する第２のガラス組成物から形成される。例えば、ｎ基部およびｎ表面は、少なくとも約０．００１だけ異なる。いくつかの実施の形態において、ｎ基部はｎ表面より小さい。他の実施の形態において、ｎ基部はｎ表面より大きい。その表面層は、屈折率ｎ高を有する高屈折率領域と、屈折率ｎ低を有する低屈折率領域とを含む。高屈折率領域の屈折率ｎ高は、ｎ基部以上である。それゆえ、表面層は、屈折率が比較的低い領域に少なくとも部分的に取り囲まれた屈折率が比較的高い領域を含む。例えば、高屈折率領域は、表面層の比較的低い屈折率のマトリクス内に分散した複数の比較的高い屈折率のドットおよび／または表面層の比較的低い屈折率のマトリクス内に延在する比較的高い屈折率のチャンネルを含む。いくつかの実施の形態において、表面層の一部の屈折率は、低屈折率領域を形成するために（例えば、比較的低い屈折率のマトリクスを形成するために）、減少している。他の実施の形態において、表面層の一部の屈折率は、高屈折率領域を形成するために（例えば、比較的高い屈折率のドットまたはチャンネルを形成するために）、増加している。その表面層の屈折率は、ガラス積層構造にイオン交換処理を施して、ここに記載されたような高屈折率領域および／または低屈折率領域を形成することによって、変えることができる。その高屈折率領域は、基部層に導かれる光の少なくとも一部が基部層を通って伝搬し、その基部層から高屈折率領域中に漏れるように、基部層に光学的に結合されている。それゆえ、基部層は、基部層中に導かれる光の導波路として機能することができ、高屈折率領域は、基部層から高屈折率領域中に漏れる光の導波路として機能することができる。高屈折率領域中に漏れる光は、ここに記載されたような照明ユニットから放出され得る。いくつかの実施の形態において、その照明ユニットは、照明器具（例えば、建築照明用途のための）の導光体または表示装置（例えば、ＬＣＤ装置）のバックライトとして機能することができる。他の実施の形態において、その照明ユニットは、光源からの光を導光体（例えば、表示装置のバックライトの導光板）中に結合するための光カプラとして機能することができる。
図１は、ガラス積層構造１００を備えた照明ユニット１０の１つの例示の実施の形態の斜視図であり、図２は、図１に示された照明ユニット１０の断面概略図である。図３は、ガラス積層構造１００を備えた照明ユニット１０の別の例示の実施の形態の斜視図である。図４は、ガラス積層構造１００を備えた照明ユニット１０のさらに別の実施の形態の断面概略図である。図５は、ガラス積層構造１００を備えた照明ユニット１０のさらに別の実施の形態の概略断面図である。いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は、図１〜４に示されたような複数のガラス層を含む積層ガラスシートを備える。その積層ガラスシートは、図１〜４に示されるように実質的に平面、または非平面（例えば、湾曲または屈曲した）であり得る。他の実施の形態において、ガラス積層構造１００は、図５に示され、それに関して記載されたような積層ガラスロッドを含む。ガラス積層構造１００は、基部層１０２およびその基部層に隣接した表面層１０４を備える。いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は、基部層１０２に隣接した第２の表面層１０６を備え、その基部層は、図１〜４に示されるように、表面層１０４と第２の表面層との間に配置されている。他の実施の形態において、第２の表面層は省かれている。いくつかの実施の形態において、表面層１０４および／または第２の表面層１０６は、図１〜４に示されるような外面層である。例えば、表面層１０４の外面１０８は、ガラス積層構造１００の外面として働く、および／または第２の表面層１０６の外面１１０は、そのガラス積層構造の外面として働く。他の実施の形態において、その表面層および／または第２の表面層は、基部層と外面層との間に配置された中間層である。そのような実施の形態において、その外面層は、外面ガラス層、コーティング層（例えば、高分子、金属、またはセラミックのコーティング層）、または別の適切な層であり得る。いくつかの実施の形態において、その外面層は、透明導体、半導体、電気光学素子、または液晶を含む。
基部層１０２は、第１の主面１１２およびその第１の主面と反対の第２の主面１１４を有する。いくつかの実施の形態において、表面層１０４は、基部層１０２の第１の主面１１２に融合されている。それに加え、またはそれに代えて、第２の表面層１０６は、基部層１０２の第２の主面１１４に融合されている。そのような実施の形態において、表面層１０４と基部層１０２との間の界面、および／または第２の表面層１０６とその基部層との間の界面には、例えば、接着剤、コーティング層、またはそれぞれの表面層を基部層に接着するために加えられた、またはそのように構成された任意の非ガラス材料など、どのような結合材料もない。それゆえ、表面層１０４および／または第２の表面層１０６は、基部層１０２に直接融合されている、またはその基部層に直接隣接している。いくつかの実施の形態において、そのガラス積層構造は、基部層と表面層との間、および／または基部層と第２の表面層との間に配置された中間層を１つ以上含む。例えば、その中間層は、基部層と表面層との界面に形成された中間ガラス層および／または拡散層を含む。その拡散層は、その拡散層に隣接した各層の成分を含むブレンド領域（例えば、２つの直接隣接したガラス層の間のブレンド領域）を含み得る。いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は、直接隣接するガラス層の間の界面がガラス・ガラス界面である、ガラス・ガラス積層体（例えば、その場で融合された多層ガラス・ガラス積層体）を含む。
いくつかの実施の形態において、基部層１０２は、第１のガラス組成物から形成され、またはそれを含み、表面層１０４および／または第２の表面層１０６は、第１のガラス組成物とは異なる第２のガラス組成物から形成される、またはそれを含む。第１のガラス組成物および第２のガラス組成物は、そのガラス積層構造に、ここに記載されたような任意のタイプのイオン交換処理を施す前に、互いに異なる。例えば、図１〜４に示された実施の形態において、基部層１０２は第１のガラス組成物を含み、表面層１０４および第２の表面層１０６の各々は第２のガラス組成物を含む。他の実施の形態において、その表面層は第２のガラス組成物を含み、第２の表面層は、第１のガラス組成物および／または第２のガラス組成物とは異なる第３のガラス組成物を含む。いくつかの実施の形態において、第３のガラス組成物の屈折率は、基部層の屈折率ｎ基部より小さい。例えば、第３のガラス組成物は、ｎ基部より少なくとも０．００１小さい屈折率を有する。
表面層１０４は、低屈折率領域１３４により少なくとも部分的に取り囲まれたまたは被包された高屈折率領域１３２を含む。「高屈折率」および「低屈折率」という用語は、相対的な用語であり、高屈折率領域１３２の屈折率ｎ高が低屈折率領域１３４の屈折率ｎ低よりも大きいことを意味する。例えば、ｎ高およびｎ低は、少なくとも約０．００１だけ異なる、および／または式ｎ高−ｎ低≧０．００１を満たす。いくつかの実施の形態において、表面層１０４は、高屈折率領域１３２と低屈折率領域１３４との間に移行領域を含む。その移行領域の屈折率は、ｎ高およびｎ低の間で変動する。その移行領域は、例えば、ここに記載されたような高屈折率領域１３２および低屈折率領域１３４を形成するために使用されるイオン交換処理により生じる組成勾配の結果であり得る。いくつかの実施の形態において、ｎ高は、ｎ表面と実質的に等しいまたは等しい。それゆえ、表面層１０４の一部の屈折率は、ここに記載されたように、高屈折率領域１３２の屈折率を実質的に低下させずに、低屈折率領域１３４を形成するために減少させることができる。他の実施の形態において、ｎ低は、ｎ表面と実質的に等しいまたは等しい。それゆえ、表面層１０４の一部の屈折率は、ここに記載されたように、低屈折率領域１３４の屈折率を実質的に上昇させずに、高屈折率領域１３２を形成するために増加させることができる。
いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は、長方形（例えば、長方形の主面）を有する。例えば、図１に示されたガラス積層構造１００は、積層ガラスシートの周囲を共同して画成する４つのエッジ１１６、１１８、１２０、および１２２を含む。他の実施の形態において、そのガラス積層構造は、円形、楕円形、三角形、長方形、もしくは別の多角形または非多角形の形状を有する。
いくつかの実施の形態において、照明ユニット１０は、ガラス積層構造１００の基部層１０２中に光を投入するように配置された光源１６０を備える。光源１６０は、基部層１０２に光学的に結合されて、その基部層中に光を投入する。例えば、図１に示された実施の形態において、光源１６０は、その積層ガラスシートのエッジ１１６に配置されて、そのエッジで基部層１０２中に光を投入するライトバーを含む。様々な実施の形態において、その光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ハロゲンライト、白熱ランプ、または別の適切な光源を含む。いくつかの実施の形態において、その光源は、一列（例えば、１次元アレイ）のＬＥＤを含む、図１に示されたようなライトバーを含む。様々な実施の形態において、多数の光源を、多数の位置でガラス積層構造の基部層中に光を投入するために配置することができる。例えば、いくつかの実施の形態において、光源は、積層ガラスシートの互いに反対のエッジ（例えば、エッジ１１６および１１８）に配置されて、その互いに反対のエッジ中に光を投入する。多数の位置で光を投入すると、ガラス積層構造からのより均一な光の放射（例えば、より均一な照明または背面照明のため）を可能にすることができる。
いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００のエッジは、基部層１０２を通って伝播し、エッジに入射する光をその基部層に反射する反射エッジとして構成される。例えば、図１に示された実施の形態において、ガラス積層構造１００のエッジ１１８、１２０、および１２２の各々は、反射コーティングを備える。その反射コーティングは、鏡面仕上げコーティング（例えば、銀、クロム、または別の鏡材を含む）、明るい色（例えば、白色）のコーティング、または別の反射コーティングを含む。その反射エッジは、光が基部層から導波路中に漏れることができるまで、基部層内で光を循環させるように、ガラス積層構造のエッジでの光損失を低下させるまたはなくすのに役立つことができる。それらのエッジのいずれか１つまたは全てが反射エッジとして構成されても差し支えない。いくつかの実施の形態において、光源のないエッジの各々が反射エッジとして構成される。
図１〜２に示された実施の形態において、高屈折率領域１３２は複数の高屈折率ドット（図１に黒色点として示されている）を含み、低屈折率領域１３４は、そのドットを少なくとも部分的に取り囲む低屈折率マトリクスを含む。その高屈折率ドットは、その低屈折率マトリクス内に分散している。例えば、高屈折率ドットは、Ｘ方向に延在するガラス積層構造１００の長さおよびＹ方向に延在するそのガラス積層構造の幅に関して分散している。その高屈折率ドットは、円形、楕円形、三角形、長方形、もしくは別の多角形または非多角形の断面を有し得る。その高屈折率ドットの断面のサイズと形状は、厚さ方向（例えば、Ｚ方向）に変動し得る。例えば、高屈折率ドットは、図２に示されるように、基部層１０２に向かってガラス積層構造１００の外面から内側方向に増加する断面積、または基部層に向かってガラス積層構造の外面から内側方向に減少する断面積を有し得る。あるいは、その高屈折率ドットの断面のサイズと形状は、厚さ方向において実質的に一定であり得る。例えば、高屈折率ドットは、実質的に円柱形状を有し得る。様々な実施の形態において、個々の高屈折率ドットは、他の高屈折率ドットに対して同じまたは異なるサイズおよび／または形状を有し得る。
前記高屈折率ドットは、前記低屈折率マトリクスとそれらの側面で隣接している。それに加え、またはそれに代えて、その高屈折率ドットは、基部層１０２と、その基部層に向かって面する基部側で隣接している。それに加え、またはそれに代えて、その高屈折率ドットは、その基部側と反対で、基部層１０２から離れるように面するそれらの表面側で接していない。例えば、その高屈折率ドットは、基部層１０２と表面層１０４との間の界面からガラス積層構造１００の外面まで延在している。高屈折率領域１３２を、屈折率がそれより低い材料で部分的に取り囲むことにより、高屈折率領域１３２が光導波路として機能することができる。例えば、高屈折率領域１３２は、基部層を通って伝播する光が、その基部層から高屈折率領域中に漏れて、ガラス積層構造１００から放出され得るように、基部層１０２に光学的に結合されている。
その高屈折率ドットの分布は、ガラス積層構造１００からの光の放出に影響を与え得る。いくつかの実施の形態において、高屈折率ドットは、そのガラス積層構造の長さおよび／または幅について、実質的に均一に分布している。他の実施の形態において、その高屈折率ドットは、そのガラス積層構造の長さおよび／または幅について、不均一に分布している。例えば、その高屈折率ドットは、光が規定部分のみから放出され得るように、ガラス積層構造の規定部分（例えば、文字、数、画像、または別の形態を画成する）に限定され得る。それに加え、またはそれに代えて、高屈折率ドットのサイズおよび／またはピッチは、そのガラス積層構造から放出される光の強度を制御できる（例えば、変更できる、または実質的に一定に維持できる）ように、ガラス積層構造の長さおよび／または幅に沿って変動し得る。
図３に示された実施の形態は、高屈折率領域１３２および低屈折率領域１３４の形態を除いて、図１に示された実施の形態と実質的に同じである。図３に示された実施の形態において、高屈折率領域１３２は複数の高屈折率チャンネルを含み、低屈折率領域１３４は、そのチャンネルを少なくとも部分的に取り囲む低屈折率マトリクスを含む。その高屈折率チャンネルは、その低屈折率マトリクス内に延在する（例えば、長さ方向またはＸ方向に）。その高屈折率チャンネルは、低屈折率マトリクスと互いに反対の側面で隣接している。それに加え、またはそれに代えて、高屈折率チャンネルは、基部層１０２に向かって面する基部側で、その基部層と隣接している。それに加え、またはそれに代えて、高屈折率チャンネルは、その基部側と反対で、基部層１０２から離れるように面するそれらの表面側で接していない。高屈折率領域１３２を、屈折率がそれより低い材料で取り囲むことにより、高屈折率領域１３２が光導波路として機能することができる。例えば、高屈折率領域１３２は、基部層を通って伝播する光が、その基部層から高屈折率領域中に漏れて、ガラス積層構造１００から放出され得るように、基部層１０２に光学的に結合されている。
高屈折率チャンネルの分布は、ガラス積層構造１００からの光の放出に影響し得る。いくつかの実施の形態において、高屈折率チャンネルは、そのガラス積層構造の幅について、実質的に均一に分布している。他の実施の形態において、その高屈折率チャンネルは、そのガラス積層構造の幅について、不均一に分布している。例えば、高屈折率ドットに関してここに記載されたように、高屈折率チャンネルは、ガラス積層構造の規定部分に制限され得る、および／または高屈折率チャンネルのサイズおよび／またはピッチは、ガラス積層構造の長さおよび／または幅に沿って変動し得る。
図１〜３に示された実施の形態は、表面層１０４内に配置された複数の高屈折率領域を含むと記載されているが、他の実施の形態も本開示に含まれる。他の実施の形態において、高屈折率領域は、表面層内に配置された１つの領域（例えば、１つのドットまたはチャンネル）を含む。その高屈折率領域は、複数の高屈折率領域に関してここに記載されたように構成されてもよい。
図１〜３に示された実施の形態は、積層ガラスシートを含むと記載されているが、他の実施の形態も本開示に含まれる。他の実施の形態において、そのガラス積層構造は、積層ガラスロッド（例えば、図５に関して記載されているような）を含む。複数の高屈折率領域が、光が所定のパターンで積層ガラスロッドの外面から放出され得るように、積層ガラスロッドの縦方向寸法、または長さ、および半径方向寸法、または幅について分布され得る。そのような実施の形態は、例えば、照明ユニットがここに記載されたような照明器具の構成部材である照明用途にとって、有用であり得る。
いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は、長さ（例えば、Ｘ方向）、幅（例えば、Ｙ方向）、および厚さ（例えば、Ｚ方向）を有する。その長さは、ガラス積層構造１００の最大寸法であり、その厚さは、そのガラス積層構造の最小寸法である。ガラス積層構造１００の長さおよび／または幅は、そのガラス積層構造の厚さの少なくとも１０倍、少なくとも１００倍、または少なくとも１０００倍大きい。それゆえ、ガラス積層構造１００は、光ファイバ導波路から区別されるように、平面光導波路、スラブ光導波路、またはストリップ光導波路と記載することができる。様々な実施の形態において、ガラス積層構造１００は、非平面であることがある。それゆえ、ガラス積層構造１００の長さ、幅、または厚さの１つ以上は、非線形であって、または湾曲していて差し支えない。
高屈折率領域１３２が、複数の高屈折率ドットまたはチャンネルを含むとここに記載されており、低屈折率領域が、隣接するドットまたはチャンネルの間に配置された低屈折率マトリクスを含むと記載されているが、他の実施の形態も本開示に含まれる。他の実施の形態において、高屈折率領域は、１つ以上の曲線、分岐チャンネル、別の適切な形状、またはその組合せを含む。様々な実施の形態において、その高屈折率領域は、光を、所望の経路に沿ってその中に伝播させることができる、および／または所望のパターンでそこから放出させることができる形状を含む。
ガラス積層構造１００の厚さは、その互いに反対の外面（例えば、外面１０８および１１０）の間の距離として測定できる。いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００の厚さは、少なくとも約０．０５ｍｍ、少なくとも約０．１ｍｍ、少なくとも約０．２ｍｍ、または少なくとも約０．３ｍｍである。それに加え、またはそれに代えて、ガラス積層構造１００の厚さは、多くとも約２ｍｍ、多くとも約１．５ｍｍ、多くとも約１ｍｍ、多くとも約０．７ｍｍ、または多くとも約０．５ｍｍである。いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００の厚さに対する基部層１０２の厚さの比は、少なくとも約０．１、少なくとも約０．２、少なくとも約０．３、少なくとも約０．４、少なくとも約０．５、少なくとも約０．６、少なくとも約０．７、少なくとも約０．８、少なくとも約０．８５、少なくとも約０．９、または少なくとも約０．９５である。それに加え、またはそれに代えて、ガラス積層構造１００の厚さに対する基部層１０２の厚さの比は、多くとも約０．９５、多くとも約０．９３、多くとも約０．９、多くとも約０．８７、多くとも約０．８５、多くとも約０．８、多くとも約０．７、多くとも約０．６、多くとも約０．５、多くとも約０．４、多くとも約０．３、または多くとも約０．２である。いくつかの実施の形態において、表面層１０４および／または第２の表面層１０６の各々の厚さは、約０．０１ｍｍから約０．３ｍｍである。
高屈折率領域１３２は微小寸法を含む。その微小寸法は、ガラス積層構造１００の外面で高屈折率領域１３２の最小寸法である。例えば、図１〜２に示された高屈折率領域１３２の微小寸法は、円形断面を有する複数の高屈折率ドットの最小直径Ｗ高であり、図３に示された高屈折率領域１３２の微小寸法は、複数の高屈折率チャンネルの最小幅である。いくつかの実施の形態において、高屈折率領域１３２の微小寸法は、約１μｍから約１０μｍである。そのような微小寸法は、光源からの光を、ここに記載されたような薄いおよび／または可撓性のライトガイド中に結合するための光カプラとしてガラス積層構造を使用するのに有益であろう。他の実施の形態において、高屈折率領域１３２の微小寸法は、約２０μｍから約２００μｍである。そのような微小寸法は、ここに記載されたようなライトガイドとしてガラス積層構造を使用するのに有益であろう。
図４に示された実施の形態は、高屈折率領域１３２と低屈折率領域１３４の形態およびライトガイドの追加を除いて、図３に示された実施の形態と似ている。図４に示された実施の形態において、高屈折率領域１３２は１つの高屈折率チャンネルを含み、低屈折率領域１３４は、そのチャンネルを少なくとも部分的に取り囲む低屈折率マトリクスを含む。その高屈折率チャンネルは、低屈折率マトリクス内に延在する（例えば、長さ方向またはＸ方向に）。その高屈折率チャンネルは、低屈折率マトリクスとその互いに反対の側面で隣接している。それに加え、またはそれに代えて、その高屈折率チャンネルは、基部層１０２に向かって面する基部側で、その基部層と隣接している。それに加え、またはそれに代えて、その高屈折率チャンネルは、その基部側と反対で、基部層１０２から離れるように面するそれらの表面側で接していない。高屈折率領域１３２を、屈折率がそれより低い材料で取り囲むことにより、その高屈折率領域が光導波路として機能することができる。例えば、高屈折率領域１３２は、基部層を通って伝播する光が、その基部層から高屈折率領域中に漏れるように、基部層１０２に光学的に結合されている。
いくつかの実施の形態において、前記照明ユニットはライトガイドを備える。例えば、図４に示された実施の形態において、照明ユニット１０はライトガイド１７０を備える。ライトガイド１７０は、高屈折率領域１３２内を伝播する光がそのライトガイド中に結合され得るようにその高屈折率領域に光学的に結合されている。このように、図４に示されたガラス積層構造１００は、光源からの光を基部層１０２および高屈折率領域１３２を介してライトガイド１７０中に結合するための光カプラとして構成されている。いくつかの実施の形態において、ライトガイド１７０は、図４に示されるように、導光板として構成されている。その導光板は、図４に示されるように実質的に平面であっても、非平面であっても差し支えない。その導光板は、ガラス、セラミック、ガラスセラミック、高分子、または別の適切な材料を含む、またはそれから形成される。いくつかの実施の形態において、その導光板は、光を伝播するように、および／またはその表面から光を放出するように構成されている。例えば、その導光板は、ここに全てが引用される、国際公開第２０１５／１９５４３５号に記載されたように構成することができる。
いくつかの実施の形態において、ライトガイド１７０は、薄い導光板を含む。例えば、ライトガイド１７０の厚さ（例えば、Ｙ方向）は、多くとも約０．５ｍｍ、多くとも約０．４ｍｍ、多くとも約０．３ｍｍ、多くとも約０．２ｍｍ、多くとも約０．１ｍｍ、または多くとも約０．０５ｍｍである。いくつかの実施の形態において、ライトガイド１７０は、可撓性のガラス製導光板を含む。例えば、ライトガイド１７０は、厚さが多くとも約０．３ｍｍのガラス製導光板を含む。そのような可撓性のガラス製導光板の形態は、例えば、フレキシブルディスプレイのバックライト、または照明器具の順応性ライトガイド（例えば、湾曲照明用途のため）として有用であり得る。光を薄い導光板のエッジに結合することは難しい場合がある。例えば、その導光板の厚さが、その導光板のエッジに配置された光源（例えば、ＬＥＤ）よりも相当小さい場合、その光源により放出される光の大部分が、エッジ中に結合されずに、導光板から離れる方向に伝播し得る。ここに記載されたガラス積層構造の高屈折率領域は、比較的小さい寸法（例えば、比較的小さい幅）を有し得る。例えば、その高屈折率領域の幅は、光がその高屈折率領域を通ってその導光板のエッジ中に効率的に結合するために、その導光板の厚さと実質的に等しくあり得る。
ライトガイド１７０が、導光板として図４に関して記載されているが、他の実施の形態も本開示に含まれる。例えば、他の実施の形態において、ライトガイドは、ライトガイドファイバまたは別の適切なライトガイド形態として構成することができる。
図１〜４に示された実施の形態は、表面層１０４に高屈折率領域１３２を含むと記載されているが、他の実施の形態も本開示に含まれる。例えば、他の実施の形態において、照明ユニットは、第２の表面層内に配置された高屈折率領域を１つ以上含む。その高屈折率領域は、前記表面層内の高屈折率領域の形成に関してここに記載されたように、第２の表面層内に形成することができる。それに加え、またはそれに代えて、前記表面層に関してここに記載されたように、第２の表面層の外面に、追加の層および／またはコーティングを施しても差し支えない。それに加え、またはそれに代えて、第２の表面層内に配置された高屈折率領域は、前記表面層内に配置された高屈折率領域と同じまたは異なる形態（例えば、サイズおよびパターン）を有し得る。前記表面層および前記第２の表面層の各々の中に配置された高屈折率領域を含む照明ユニットは、多数の方向の（例えば、ガラス積層構造の互いに反対の表面からの）光を放出するまたは結合するのに有益であり得る。
図５に示された実施の形態は、ガラス積層構造１００の形態を除いて、図４に示された実施の形態と似ている。図５に示された実施の形態において、ガラス積層構造１００は積層ロッドを含む。その積層ロッドは、縦軸に沿って延在する細長いガラスロッドを含む。そのガラスロッドは、図５に示されるように長方形か、円形、楕円形、三角形、もしくは別の多角形または非多角形の断面形状を有し得る。基部層１０２はその積層ロッドのコアを構成し、表面層１０４は、そのコアを実質的に被包するクラッドを構成する。そのコアとクラッドは、図５に示されたのと同じ断面形状、または異なる断面形状を有し得る。
図５に示された実施の形態において、高屈折率領域１３２は１つの高屈折率チャンネルを含み、低屈折率領域１３４は、そのチャンネルを少なくとも部分的に取り囲む低屈折率マトリクスを含む。その高屈折率チャンネルはその低屈折率マトリクス内に延在する（例えば、縦方向に）。その高屈折率チャンネルは、低屈折率マトリクスとその互いに反対の側面で隣接している。それに加え、またはそれに代えて、その高屈折率チャンネルは、基部層１０２に向かって面するその基部側で、その基部層と隣接している。それに加え、またはそれに代えて、高屈折率チャンネルは、その基部側と反対で、基部層１０２から離れるように面するそれらの表面側で接していない。高屈折率領域１３２を、屈折率がそれより低い材料で取り囲むことにより、その高屈折率領域が光導波路として機能することができる。例えば、高屈折率領域１３２は、基部層を通って伝播する光が、その基部層から高屈折率領域中に漏れるように、基部層１０２に光学的に結合されている。
図５に示された実施の形態において、照明ユニット１０はライトガイド１７０を備える。ライトガイド１７０は、高屈折率領域１３２内を伝播する光がそのライトガイド中に結合され得るようにその高屈折率領域に光学的に結合されている。このように、図５に示されたガラス積層構造１００は、光源からの光を基部層１０２および高屈折率領域１３２を介してライトガイド１７０中に結合するための光カプラとして構成されている。図５に示された実施の形態において、その光源は、光源により放出された光がガラスロッドの端部で基部層１０２に向けられるように、ガラス積層構造１００の端部に隣接して配置することができる。ライトガイド１７０は、図４に関して記載されたように構成することができる。図５に示された実施の形態は、ここに記載されたような表示装置のバックライトとして有用であり得る。例えば、その積層ロッドは、光を、ここに記載されたような表示積層体内に配置されたライトガイド中に結合するために、携帯型電子機器（例えば、スマートフォン）のベゼルまたはフレーム内に配置することができる。そのライトガイドは、携帯型電子機器の薄いおよび／または可撓性のディスプレイを可能にするように、薄いおよび／または可撓性であり得る。
いくつかの実施の形態において、照明ユニットを形成する方法は、ガラス積層構造の表面層内に高屈折率領域および／または低屈折率領域を形成する工程を有してなる。図６は、表面層１０４内に高屈折率領域１３２および低屈折率領域１３４を形成する前の、ガラス積層構造１００の断面概略図である。基部層１０２の第１のガラス組成物は、基部屈折率ｎ基部を有する。表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物は、ｎ基部と異なる表面屈折率ｎ表面を有する。例えば、ｎ基部およびｎ表面は、少なくとも約０．００１だけ異なる、および／または式｜ｎ表面−ｎ基部｜≧０．００１を満たす。図６に示された実施の形態において、ｎ基部はｎ表面より小さい。他の実施の形態において、ｎ基部はｎ表面より大きい。
基部層１０２の第１のガラス組成物は、基部イオン交換拡散性Ｄ基部を有する。表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物は、Ｄ基部より大きい表面イオン交換拡散性Ｄ表面を有する。このように、表面層１０４および／または第２の表面層１０６は、イオン交換可能である。いくつかの実施の形態において、Ｄ基部は実質的にゼロである。それゆえ、基部層１０２は、実質的に非イオン交換可能または非イオン交換可能である。他の実施の形態において、Ｄ基部はゼロより大きい。それゆえ、基部層１０２は、イオン交換可能であるが、表面層１０４および／または第２の表面層１０６より少ない程度である。いくつかの実施の形態において、イオン交換拡散性Ｄ基部およびＤ表面は、ここに記載されたような屈折率上昇イオンおよび屈折率低下イオンに関するイオン交換拡散性を有する。いくつかの実施の形態において、基部層１０２の第１のガラス組成物は、アルカリ金属またはアルカリ金属を含む化合物を含まないまたは実質的に含まない。例えば、第１のガラス組成物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上を含まないまたは実質的に含まない。それに加え、またはそれに代えて、基部層１０２の第１のガラス組成物は、ＡｇまたはＡｇを含む化合物を含まないまたは実質的に含まない。それに加え、またはそれに代えて、基部層１０２の第１のガラス組成物は、アルカリ土類金属またはアルカリ土類金属を含む化合物を含まないまたは実質的に含まない。例えば、その第１のガラス組成物は、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの１つ以上を含まないまたは実質的に含まない。Ｄ基部とＤ表面との間の差により、ここに記載されたようなイオン交換過程を使用して、その表面層に導波路構造を形成することができる。表面層１０４と比べて基部層１０２の比較的低いイオン交換拡散性により、その基部層は、ここに記載されたようなイオン交換処理中にイオンが侵入するガラス積層構造１００内の深さを制限するイオン交換バリアとしての機能を果たすことができる。
いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は感光性成分を含む。例えば、基部層１０２の第１のガラス組成物および／または表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物が、感光性成分を含む。いくつかの実施の形態において、表面層１０４の第２のガラス組成物は、その表面層内に高屈折率領域１３２および低屈折率領域１３４が形成された後に、その高屈折率領域が感光性成分を含むように感光性成分を含む。高屈折率領域１３２は、その中にパターンを形成するために放射線（例えば、紫外線）に暴露することができる。例えば、そのパターンは、ブラッグ格子、回折格子、または別の適切な光学パターンを含む。そのパターンは、その高屈折率領域が光を放出および／または散乱させる、もしくは光結合光学パターンが光をここに記載されたようなライトガイドに結合するのを助けるための光散乱光学パターンとして機能することができる。いくつかの実施の形態において、その感光性成分は、Ｃｅ、感光性金属、またはその組合せを含む。その感光性金属の例としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、またはその組合せが挙げられる。そのＣｅおよび／または感光性金属は、＋１の酸化状態（例えば、Ｃｅ２Ｏ３またはＡｇＮＯ３）にあり得る。Ｃｅは、そのガラス積層構造の放射線への暴露に反応して、酸化され、電子を放出することができる増感剤イオンとしての機能を果たすことができる。その感光性金属は、そのガラス積層構造の放射線への暴露および／またはそのガラス積層構造の展開処理への施用に反応して、還元されて、コロイド金属粒子を形成し得る。例えば、感光性成分を含む高屈折率領域１３２は、感光性ガラスを構成する。感光性ガラスの例としては、両方とも、ニューヨーク州、コーニング所在のＣｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄからの、ＦＯＴＡＬＩＴＥ（登録商標）またはＦＯＴＡＦＯＲＭ（登録商標）が挙げられる。
前記ガラス積層構造は、例えば、フュージョンドロー法、ダウンドロー法、スロットドロー法、アップドロー法、またはフロート法などの適切な過程を使用して形成できる。いくつかの実施の形態において、そのガラス積層構造は、フュージョンドロー法を使用して形成される。図７は、例えば、ガラス積層構造１００などのガラス積層構造を形成するために使用できるオーバーフロー分配器２００の１つの例示の実施の形態の断面概略図である。オーバーフロー分配器２００は、ここに全て引用される、米国特許第４２１４８８６号に記載されたように、構成することができる。例えば、オーバーフロー分配器２００は、下側オーバーフロー分配器２２０およびその下側オーバーフロー分配器の上に配置された上側オーバーフロー分配器２４０を備える。下側オーバーフロー分配器２２０は樋２２２を備える。第１のガラス組成物２２４が溶融され、粘性状態で樋２２２中に供給される。第１のガラス組成物２２４は、下記にさらに記載されるように、ガラス積層構造１００の基部層１０２を形成する。上側オーバーフロー分配器２４０は樋２４２を備える。第２のガラス組成物２４４が溶融され、粘性状態で樋２４２中に供給される。第２のガラス組成物２４４は、下記にさらに記載されるように、ガラス積層構造１００の表面層１０４および第２の表面層１０６を形成する。
第１のガラス組成物２２４が樋２２２を溢れ出て、下側オーバーフロー分配器２２０の互いに反対の外側成形面２２６および２２８を流下する。外側成形面２２６および２２８は、延伸線２３０で集束する。下側オーバーフロー分配器２２０のそれぞれの外側成形面２２６および２２８を流下する第１のガラス組成物２２４の別々の流れは、延伸線２３０で集束し、そこで、それらが互いに融合して、ガラス積層構造１００の基部層１０２を形成する。
第２のガラス組成物２４４が樋２４２を溢れ出て、上側オーバーフロー分配器２４０の互いに反対の外側成形面２４６および２４８を流下する。第２のガラス組成物２４４は、その第２のガラス組成物が下側オーバーフロー分配器２２０の周りを流れ、その下側オーバーフロー分配器の外側成形面２２６および２２８の上を流れる第１のガラス組成物２２４と接触するように上側オーバーフロー分配器２４０により外側に逸らされる。第２のガラス組成物２４４の別々の流れは、下側オーバーフロー分配器２２０のそれぞれの外側成形面２２６および２２８を流下する第１のガラス組成物２２４のそれぞれ別々の流れと融合する。延伸線２３０で第１のガラス組成物２２４の流れが集束した際に、第２のガラス組成物２４４は、ガラス積層構造１００の表面層１０４および第２の表面層１０６を形成する。
いくつかの実施の形態において、粘性状態にある基部層１０２の第１のガラス組成物２２４が、粘性状態にある表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物２４４と接触して、積層シートを形成する。そのような実施の形態のいくつかにおいて、その積層シートは、図７に示されるように、下側オーバーフロー分配器２２０の延伸線２３０から離れて移動するガラスリボンの一部である。そのガラスリボンは、例えば、重力および／または牽引ローラを含む適切な手段によって、下側オーバーフロー分配器２２０から離れるように延伸することができる。そのリボンは、下側オーバーフロー分配器２２０から離れて移動するにつれて、冷める。そのガラスリボンは、そこから積層シートを分離するために、切断される。このように、積層シートはガラスリボンから切り取られる。そのガラスリボンは、例えば、罫書き、曲げ、熱衝撃、および／またはレーザ切断などの適切な技術を使用して、切断することができる。いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は、図６に示されるような積層シートを含む。他の実施の形態において、その積層シートをさらに加工（例えば、切断または成形により）して、ガラス積層構造１００を形成することができる。
図６に示されたガラス積層構造１００は三層を備えるが、他の実施の形態も本開示に含まれる。他の実施の形態において、ガラス積層構造は、二層、四層、またはそれより多い層など所定の数の層を有し得る。例えば、二層（例えば、基部層および表面層）を含むガラス積層構造は、２つのオーバーフロー分配器のそれぞれの延伸線から離れて移動しながら、２つの層が接合されるように配置された２つのオーバーフロー分配器を使用して、または２つのガラス組成物が、オーバーフロー分配器の互いに反対の外側成形面の上を流れ、そのオーバーフロー分配器の延伸線で集束するように、分割された樋を有する１つのオーバーフロー分配器を使用して、形成することができる。四層以上を有するガラス積層構造は、追加のオーバーフロー分配器を使用して、および／または分割された樋を有する複数のオーバーフロー分配器を使用して、形成することができる。このように、所定の数の層を有するガラス積層構造は、オーバーフロー分配器をそれ相応に改良することによって、形成することができる。
図６に示されたガラス積層構造１００は積層シートを含むが、他の実施の形態も本開示に含まれる。他の実施の形態において、ガラス積層構造は、多数の管状層を含む積層管（例えば、１つ以上の環状オリフィスにより、もしくは積層ガラスシートを管状形態に曲げるまたは巻くことにより、形成された）、または１つ以上の管状クラッド層により取り囲まれた実質的に中実のコア層を含む積層ロッドを含む。例えば、その積層管の部分断面は、図６に示されたものと類似のガラス積層構造を含む。他の実施の形態において、ガラス積層構造は、造形されたガラス積層構造（例えば、積層シートを造形または成形することによって形成された）を含む。
いくつかの実施の形態において、基部層１０２の第１のガラス組成物および／または表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物は、少なくとも約３０キロポアズ（ｋＰ）、少なくとも約５０ｋＰ、少なくとも約１００ｋＰ、少なくとも約２００ｋＰ、または少なくとも約３００ｋＰの液相粘度を有する。いくつかの実施の形態において、その第１のガラス組成物および／または第２のガラス組成物は、ここに記載されたようなフュージョンドロー法を使用して、ガラス積層構造１００を形成するのに適した液相粘度を有する。例えば、基部層１０２の第１のガラス組成物は、少なくとも約１００ｋＰ、少なくとも約２００ｋＰ、または少なくとも約３００ｋＰの液相粘度を有する。それに加え、またはそれに代えて、その第１のガラス組成物は、多くとも約３０００ｋＰ、多くとも約２５００ｋＰ、多くとも約１０００ｋＰ、または多くとも約８００ｋＰの液相粘度を有する。それに加え、またはそれに代えて、表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物は、少なくとも約５０ｋＰ、少なくとも約１００ｋＰ、または少なくとも約２００ｋＰの液相粘度を有する。それに加え、またはそれに代えて、その第２のガラス組成物は、多くとも約３０００ｋＰ、多くとも約２５００ｋＰ、多くとも約１０００ｋＰ、または多くとも約８００ｋＰの液相粘度を有する。その第１のガラス組成物は、表面層を形成するためにオーバーフロー分配器の上に第２のガラス組成物を運ぶのに役立ち得る。それゆえ、第２のガラス組成物は、フュージョンドロー法を使用して単層シートを形成するのに適していると一般に考えられるよりも低い液相粘度を有し得る。
いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は機械的に強化されている。例えば、表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物は、基部層１０２の第１のガラス組成物と異なるＣＴＥを有する。ガラス積層構造１００の直接隣接する層の間のそのようなＣＴＥの差異により、そのガラス積層構造が機械的に強化され得る。例えば、表面層１０４および第２の表面層１０６は、基部層１０２のガラス組成物（例えば、第１のガラス組成物）よりも低いＣＴＥを有するガラス組成物（例えば、第２のガラス組成物）から形成される。基部層１０２と比べて表面層１０４および第２の表面層１０６の比較的低いＣＴＥにより、ガラス積層構造１００の冷却の際に、その表面層には圧縮応力が、その基部層には引張応力が生じる。このように、基部層１０２のＣＴＥと、表面層１０４および第２の表面層１０６のＣＴＥとの間の差により、それらの表面層に圧縮応力が生じ、それによって、ガラス積層構造１００が機械的に強化される。それらの表面層がそのガラス積層構造の外面層である実施の形態において、表面層のそのような圧縮応力は、そのガラス積層構造の外面に存在する傷の伝播に抵抗することによって、ガラス積層構造の強度にとって有益であり得る。様々な実施の形態において、第１と第２の表面層の各々は、独立して、基部層より高いＣＴＥ、低いＣＴＥ、または実質的に同じＣＴＥを有し得る。第２の表面層にいずれの高屈折率領域または低屈折率領域が形成されるか否かにかかわらず、表面層１０４および第２の表面層１０６の両方を含むことによって、引張応力下にあることがある、基部層１０２を保護するのに、および／またはガラス積層構造１００の反りを防ぐのに、役立つことができる。
いくつかの実施の形態において、基部層１０２のＣＴＥおよび表面層１０４および／または第２の表面層１０６のＣＴＥは、少なくとも約１×１０−７／℃だけ、少なくとも約２×１０−７／℃だけ、少なくとも約３×１０−７／℃だけ、少なくとも約４×１０−７／℃だけ、少なくとも約５×１０−７／℃だけ、少なくとも約１０×１０−７／℃だけ、少なくとも約１５×１０−７／℃だけ、少なくとも約２０×１０−７／℃だけ、少なくとも約２５×１０−７／℃だけ、または少なくとも約３０×１０−７／℃だけ異なる。それに加え、またはそれに代えて、基部層１０２のＣＴＥおよび表面層１０４および／または第２の表面層１０６のＣＴＥは、多くとも約１００×１０−７／℃しか、多くとも約７５×１０−７／℃しか、多くとも約５０×１０−７／℃しか、多くとも約４０×１０−７／℃しか、多くとも約３０×１０−７／℃しか、多くとも約２０×１０−７／℃しか、多くとも約１０×１０−７／℃しか、多くとも約９×１０−７／℃しか、多くとも約８×１０−７／℃しか、多くとも約７×１０−７／℃しか、多くとも約６×１０−７／℃しか、または多くとも約５×１０−７／℃しか異ならない。例えば、いくつかの実施の形態において、基部層１０２のＣＴＥおよび表面層１０４および／または第２の表面層１０６のＣＴＥは、約１×１０−７／℃から約１０×１０−７／℃、または約１×１０−７／℃から約５×１０−７／℃だけ異なる。いくつかの実施の形態において、表面層および／または第２の表面層の第２のガラス組成物は、多くとも約９０×１０−７／℃、多くとも約８９×１０−７／℃、多くとも約８８×１０−７／℃、多くとも約８０×１０−７／℃、多くとも約７０×１０−７／℃、多くとも約６０×１０−７／℃、多くとも約５０×１０−７／℃、多くとも約４０×１０−７／℃、または多くとも約３５×１０−７／℃のＣＴＥを有する。それに加え、またはそれに代えて、表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物は、少なくとも約１０×１０−７／℃、少なくとも約１５×１０−７／℃、少なくとも約２５×１０−７／℃、少なくとも約３０×１０−７／℃、少なくとも約４０×１０−７／℃、少なくとも約５０×１０−７／℃、少なくとも約６０×１０−７／℃、少なくとも約７０×１０−７／℃、少なくとも約８０×１０−７／℃、または少なくとも約８５×１０−７／℃のＣＴＥを有する。それに加え、またはそれに代えて、基部層１０２の第１のガラス組成物は、少なくとも約４０×１０−７／℃、少なくとも約５０×１０−７／℃、少なくとも約５５×１０−７／℃、少なくとも約６５×１０−７／℃、少なくとも約７０×１０−７／℃、少なくとも約８０×１０−７／℃、または少なくとも約９０×１０−７／℃のＣＴＥを有する。それに加え、またはそれに代えて、基部層１０２の第１のガラス組成物は、多くとも約１２０×１０−７／℃、多くとも約１１０×１０−７／℃、多くとも約１００×１０−７／℃、多くとも約９０×１０−７／℃、多くとも約７５×１０−７／℃、または多くとも約７０×１０−７／℃のＣＴＥを有する。
いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造の表面層に高屈折率領域および／または低屈折率領域を形成する工程は、そのガラス積層構造の表面にマスクを施す工程を含む。図８は、表面層１０４の外面１０８にマスク１４０が施された、ガラス積層構造１００の断面概略図である。マスク１４０は、表面層１０４の外面１０８の一部を覆う。表面層１０４の外面１０８の覆われた部分は、高屈折率領域１３２の目的とするパターンに対応する。図８に示された実施の形態において、マスク１４０は、複数の高屈折率ドット（図１）に対応する複数の孔、または複数の高屈折率チャンネル（図３）に対応する複数の線を含む。他の実施の形態において、そのマスクは、１つ以上の孔、線、曲線、分岐チャンネル、他の適切な形状、またはその組合せを含む。マスク１４０で覆われていない表面層１０４の外面１０８の残りの部分は、低屈折率領域１３４の目的とするパターンに対応する。
マスク１４０は、ここに記載されたように表面層に低屈折率領域を形成するためにガラス積層構造にイオン交換処理を施している間にイオン交換バリアとして働く。それゆえ、マスク１４０は、表面層１０４の外面１０８の覆われた部分でのイオン交換を阻害する材料からなる。例えば、マスク１４０は、金属材料（例えば、チタンまたはアルミニウム）、高分子材料、または別の適したイオン交換バリア材料からなる。マスク１４０は、例えば、スパッタリング（例えば、イオンアシスト・スパッタリング）、蒸発（例えば、電子ビーム蒸着または熱蒸発）、蒸着（例えば、プラズマ化学蒸着を含む化学的または物理的蒸着）、印刷（例えば、グラビアまたはスクリーン印刷）、リソグラフィー、または別の適切な堆積過程を使用して、表面層１０４の外面１０８に施すことができる。
いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造の表面層に高屈折率領域および／または低屈折率領域を形成する工程は、ガラス積層構造に選択的イオン交換処理を施して、表面層内に低屈折率領域を形成する工程を含む。例えば、マスク１４０が施されたガラス積層構造１００の表面層１０４にイオン交換処理が施されて、その表面層の一部の屈折率を選択的に低下させ、高屈折率領域１３２に対応する表面層の残りの部分の屈折率を実質的に低下させずに低屈折率領域１３４を形成する。表面層１０４の外面１０８の覆われていない部分にそのイオン交換処理を選択的に施すことにより、所望のパターンを構成する高屈折率領域１３２を形成することができる。図９は、表面層１０４の外面１０８にマスク１４を施し、その表面層の外面の覆われていないすなわち露出された部分にイオン交換処理を選択的に施した後の、ガラス積層構造１００の断面概略図である。いくつかの実施の形態において、表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物は、屈折率低下イオン（例えば、Ｎａ＋）を含むイオン交換媒体によるイオン交換処理によって、イオン交換された領域内の表面層および／または第２の表面層の屈折率が低下するように、十分に高い濃度の屈折率上昇イオン（例えば、Ｋ＋またはＡｇ＋イオン）を含む。
いくつかの実施の形態において、イオン交換処理は、ガラス積層構造１００の外面１０８にイオン交換媒体を施す工程を含む。そのイオン交換媒体は、ガラスマトリクス（例えば、表面層１０４のガラスマトリクス）中の屈折率上昇イオンと交換されるべき屈折率低下イオンを含む、溶液、ペースト、ゲル、液体、蒸気、プラズマ、または別の適切な媒体を含む。いくつかの実施の形態において、表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物は、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む。このように、表面層１０４中の屈折率上昇イオンおよびイオン交換媒体中の屈折率低下イオンは、一価のアルカリ金属陽イオン（例えば、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、および／またはＣｓ＋）であることがある。あるいは、表面層１０４内の一価陽イオンは、アルカリ金属以外の一価陽イオン（例えば、Ａｇ＋など）により交換されることがある。いくつかの実施の形態において、表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物は、アルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラスを含む。このように、表面層１０４中の屈折率上昇イオンおよびイオン交換媒体中の屈折率低下イオンは、二価のアルカリ土類陽イオン（例えば、Ｂｅ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、および／またはＢａ２＋）であることがある。いくつかの実施の形態において、そのイオン交換媒体は溶融塩溶液を含み、そのイオン交換処理は、表面層１０４のガラスマトリクス中の屈折率上昇イオン（例えば、Ｋ＋）と交換されるべき屈折率低下イオン（例えば、Ｎａ＋）を含む溶融塩浴中にガラス積層構造を浸漬する工程を含む。いくつかの実施の形態において、その溶融塩浴は、その屈折率低下イオンの塩（例えば、硝酸塩、硫酸塩、および／または塩化物）を含む。例えば、その溶融塩浴は溶融ＮａＮＯ３を含む。それに加え、またはそれに代えて、その溶融塩浴の温度は約３８０℃から約４５０℃であり、浸漬時間は約２時間から約１６時間である。
いくつかの実施の形態において、前記イオン交換処理は、ガラス積層構造１００の強度に影響を与えることがある。例えば、ガラスマトリクス中のＫ＋イオンをイオン交換媒体中のＮａ＋と交換すると、表面層１０４の少なくとも一部の圧縮応力が低下し得る。いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は、ここに記載されているように機械的に強化されている（例えば、ＣＴＥの不一致により）。そのような機械的強化は、イオン交換処理後でさえも、表面層１０４を圧縮状態に維持するのに十分であり得る。
表面層１０４のガラスマトリクス中の屈折率上昇イオンを、外面１０８の覆われていない部分で屈折率低下イオンと置換することによって、その表面層の一部の屈折率が低下して、低屈折率領域１３４が形成される。例えば、そのイオン交換処理中に、イオン交換媒体からの屈折率低下イオンが、表面層１０４の外面１０８の覆われていない部分中に拡散し、ガラスマトリクスからの屈折率上昇イオンが、表面層の外面の覆われていないから出て拡散する。このように、表面層１０４の覆われていない部分（およびイオン交換が行われる覆われていない部分の下の対応する部分）は、表面層のイオン交換済み領域を構成し、その表面層の残りは、表面層の非イオン交換領域を構成する。イオン交換済み領域中の屈折率低下イオンの濃度の増加により、非イオン交換領域における表面層の屈折率を実質的に低下させずに、イオン交換済み領域において表面層１０４の屈折率が低下する。それゆえ、高屈折率領域１３２の屈折率ｎ高は、表面層１０４の屈折率ｎ表面と実質的に等しいまたは等しい。
図９に示されるように、低屈折率領域１３４は、表面層１０４の外面１０８からのイオン交換によって生じた湾曲または非線形形状を有する。そのような非線形形状は、多次元で生じる拡散過程であるイオン交換の結果であり、イオン交換は、マスク１４０のエッジの下にもある程度生じる。例えば、イオン交換処理の時間および／または温度を増加させると、低屈折率領域１３４が延在するマスク１４０の下の距離が増加し得る。いくつかの実施の形態において、高屈折率領域１３２の微小寸法（例えば、Ｙ方向の幅）は、多くとも約３００μｍ、多くとも約２００μｍ、多くとも約１００μｍ、多くとも約５０μｍ、多くとも約４０μｍ、多くとも約３０μｍ、多くとも約２０μｍ、多くとも約１０μｍ、多くとも約５μｍ、または多くとも約２μｍである。表面層１０４の高屈折率ガラスで開始し、その表面層の選択された領域における屈折率を低下させるためにイオン交換を使用することによって、マスク１４０が、高屈折率領域１３２の微小寸法と同じほど小さい微小寸法（例えば、Ｙ方向の幅）を有する必要はない。その代わり、マスク１４０はより大きい微小寸法を有することができ、所望の微小寸法を有する高屈折率領域１３２を達成するために、低屈折率領域１３４がそのマスクの下に延在する程度を制御するような様式で、そのイオン交換処理を行うことができる。より狭い高屈折率領域を達成するために幅がより広いマスクを使用する能力によって、所望の寸法を有する導波路を得ながら、表面層の外面にマスクを配置する複雑さを低下させることができる。
基部層１０２は、ここに記載されたように実質的に非イオン交換可能または非イオン交換可能である。それゆえ、基部層１０２は、イオン交換が表面層１０４を越えてガラス積層構造１００中に深く入るのを防ぐイオン交換バリアとして機能する。そのようなイオン交換バリアにより、高屈折率領域１３２の厚さ（例えば、Ｚ方向）を、その高屈折率領域の幅（例えば、Ｙ方向）とは関係なく制御することができる。このように、イオン交換処理は、高屈折率領域の高さを増加させずに、ここに記載されたように、高屈折率領域の所望の幅を達成するように調節することができる。高屈折率領域の断面寸法を独立して制御することにより、有益な性能特徴を有する光導波路を得ることができる。それに加え、またはそれに代えて、基部層１０２の低イオン交換拡散性は、高屈折率領域１３２中に存在する屈折率上昇イオンが、表面層１０４とその基部層との間の界面を越えて、ガラス積層構造１００中に深く拡散するのを防ぐことができる。そのようなイオン交換バリアは、イオン交換処理、追加のイオン交換処理、および／または他の加工処理の最中に高屈折率領域の形状を維持するのに役立ち得る。
第２の表面層を含む実施の形態において、その第２の表面層は、前記表面層と同じまたは異なるガラス組成物を含む、またはそれから形成することができる。例えば、第２の表面層１０６は、表面層１０４の第２のガラス組成物またはここに記載されたような第３のガラス組成物から形成することができる。それゆえ、この第２の表面層は、どのようなイオン交換処理前にも、基部層より高いか低い屈折率を有し得る。第２の表面層のガラス組成物の屈折率がｎ基部より小さい実施の形態において、基部層を通って伝播する光は、屈折率が比較的高い基部層から、屈折率が比較的低い第２の表面層中に漏れる傾向にないので、第２の表面層の追加の加工（例えば、イオン交換）が行われないであろう。あるいは、第２の表面層のガラス組成物の屈折率がｎ基部より大きい実施の形態において、基部層を通って伝播する光が、第２の表面層中に漏れ、潜在的に、ガラス積層構造から漏れるのを防ぐのに、第２の表面層の追加の加工が有益であることがある。いくつかの実施の形態において、第２の表面層にイオン交換処理が行われて、第２の表面層の少なくとも一部の屈折率が低下させられる。例えば、第２の表面層に、マスクを用いないことを除いて、表面層１０４に関してここに記載されたようなイオン交換処理が施される。それゆえ、第２の表面層の少なくとも一部の屈折率がｎ基部より小さく低下されるように、イオン交換処理中に、第２の表面層の外面の全てまたは実質的に全てが暴露される。例えば、第２の表面層の全てまたは実質的に全てが、低屈折率領域を含む。それに加え、またはそれに代えて、第２の表面層は、屈折率勾配を有するイオン交換済み領域を含む。例えば、イオン交換済み領域の屈折率は、外面近くで最大であり、基部層に向かう内側方向に減少する（例えば、外面から第２の表面層中への屈折率低下イオンの拡散の結果として）。第２の表面層が省かれる実施の形態において、前記表面層と反対のガラス積層構造の外面は、反射面を含み得る。例えば、その反射面は、反射エッジに関してここに記載されたような反射コーティングを含む。その反射面は、光が、前記表面層と反対の表面を通って基部層から漏れるのを防ぐのに役立つ。
いくつかの実施の形態において、前記表面層の外面はコーティング材料を含む。図１０は、その中に低屈折率領域１３４を形成し、表面層１０４の外面１０８からマスク１４０を除去し、その表面層の外面にコーティング層１５０を施した後の、ガラス積層構造１００の断面概略図である。コーティング材料の例としては、ガラス材料、高分子材料、金属材料、別の適切なコーティング材料、またはその組合せが挙げられる。いくつかの実施の形態において、コーティング層１５０は、透明導体、半導体、電気光学素子、または液晶を含む。コーティング層１５０は、例えば、スパッタリング（例えば、イオンアシスト・スパッタリング）、蒸発（例えば、電子ビーム蒸着または熱蒸発）、蒸着（例えば、プラズマ化学蒸着を含む化学的または物理的蒸着）、印刷（例えば、グラビアまたはスクリーン印刷）、リソグラフィー、または別の適切な堆積過程を使用して、表面層１０４の外面１０８に施すことができる。コーティング層１５０が高分子材料を含む実施の形態などの、いくつかの実施の形態において、そのコーティング層は１種類以上のドーパントを含む。そのようなドーパントは、機能性を与えることができる。例えば、そのようなドーパントとしては、蛍光染料ドーパント、有機非線形光学ポリマー、または液晶などの電気光学材料が挙げられる。コーティング層１５０がガラス材料を含む実施の形態などの、いくつかの実施の形態において、そのコーティング層は１種類以上の希土類ドーパントを含む。いくつかの実施の形態において、そのコーティング層は、ここに記載されたようなガラス積層構造から光を抽出する、放出する、および／または散乱させるのに役立つ光散乱層を含む。それに加え、またはそれに代えて、そのコーティング層は、光を、ここに記載されたようなライトガイド中に結合するのに役立つ光結合層を含む。そのコーティング層は、図１０に示されるように、ガラス積層構造の外面の全てまたは実質的に全てに施す、またはそのガラス積層構造の外面の一部のみに選択的に施すことができる。例えば、そのコーティング層は、外面の高屈折率領域（例えば、導波路）に選択的に施し、そのコーティング層により覆われていない外面の低屈折率領域を残すことができる。あるいは、そのコーティング層は、外面の低屈折率領域に選択的に施し、そのコーティング層により覆われていない外面の高屈折率領域（例えば、導波路）を残すことができる。
様々な実施の形態において、ガラス積層構造１００の１つ以上の層（例えば、基部層１０２、表面層１０４、および／または第２の表面層１０６）が、１種類以上のドーパントを含む。そのようなドーパントは機能性を与えることができる。例えば、そのようなドーパントとしては、希土類元素（例えば、ＮｄまたはＥｒ）が挙げられ、これは、導波路レーザ用途に有益であり得る。
様々な実施の形態において、前記ガラス積層構造の外層が、ざらざらした表面を含む。例えば、その表面層の外面に、高速エッチング材料（例えば、選択された溶媒中で、表面層の第２のガラス組成物よりも速いエッチング速度を有するガラス組成物）がドープされている。その外面は、導波路近くまたはその上に表面特徴（例えば、窪みまたは溝）を形成するために、エッチングすることができる。いくつかの実施の形態において、その表面特徴に、１種類以上の機能材料が充填されている。その機能材料の例としては、散乱粒子、染料（例えば、蛍光染料、またはレーザ色素）、エポキシ（例えば、ＵＶエポキシ）、電子光学液体（例えば、液晶材料）、またはその組合せが挙げられる。使用に際して、導波路を伝播する光は、その機能材料と相互作用して、例えば、装置の機能を果たす（例えば、その表面特徴内に配置された機能材料を作動させる）。
図１１は、中に窪み１２が形成されたガラス積層構造１００の１つの実施の形態の断面概略図である。例えば、窪み１２は、基部層１０２に向かって表面層１０４の外面１０８から内側に延在する空隙または陥凹を含む。それに加え、またはそれに代えて、窪み１２は、低屈折率領域１３４内に配置されている。いくつかの実施の形態において、窪み１２は、表面層１０４の外面１０８をエッチングすることによって形成される。例えば、外面１０８に選択されたエッチング液を施して、高屈折率領域１３２の一部を除去して、窪み１２を形成するように、低屈折率領域１３４は、選択されたエッチング液中に、その高屈折率領域よりも、溶けやすい。他の実施の形態において、窪み１２は、レーザアブレーションまたは別の適切な材料除去過程によって形成することができる。いくつかの実施の形態において、ガラス積層構造１００は、窪み１２内に配置された機能材料を１種類以上含む。
様々な実施の形態において、前記ガラス積層構造、前記ライトガイド、および／または前記照明ユニットは、ここに記載されたような１つ以上のコーティング層（例えば、ガラスまたは高分子コーティング層）を備える。いくつかの実施の形態において、コーティング層は感光性成分を含む。そのコーティング層は、放射線（例えば、紫外線）に暴露されて、その中にパターンを形成することができる。例えば、そのパターンは、ブラッグ格子、回折格子、または別の適切な光学パターンを含む。それに加え、またはそれに代えて、コーティング層は、ガラス材料および高分子材料のハイブリッド混合物を含む。例えば、コーティング層は、ＵＶ硬化性高分子およびその高分子と屈折率が一致するガラスナノ粒子のハイブリッド混合物を含む。そのナノ粒子は、ドーパント材料の有無にかかわらずに、基礎ガラスを含み得る。
いくつかの実施の形態において、前記ガラス積層構造の表面層に高屈折率領域および／または低屈折率領域を形成する工程は、そのガラス積層構造に選択的なイオン交換処理を施して、その表面層内に、低屈折率領域とは対照的に、高屈折率領域を形成する工程を含む。図１２は、表面層１０４の外面１０８にマスク１４０ａが施されたガラス積層構造１００ａの断面概略図である。ガラス積層構造１００ａは、ガラス積層構造１００ａの表面層１０４および／または第２の表面層１０６の第２のガラス組成物が、屈折率上昇イオン（例えば、Ｋ＋またはＡｇ＋）を含むイオン交換媒体によるイオン交換処理で、イオン交換された領域内の表面層および／または第２の表面層の屈折率が増加するのに十分に高濃度の屈折率低下イオン（例えば、Ｎａ＋）を含むことを除いて、ガラス積層構造１００と似ている。
マスク１４０ａにより覆われた表面層１０４の外面１０８の覆われた部分は、低屈折率領域１３４の目的のパターンに対応し、そのマスクにより覆われていない表面層の外面の覆われていない部分は、高屈折率領域１３２の目的のパターンに対応する。図１２に示された実施の形態において、マスク１４０ａの開口１４２は、複数の高屈折率ドットに対応する複数の孔および／または複数の高屈折率チャンネルに対応する複数の線を備える。他の実施の形態において、そのマスクの孔は、１つ以上のドット、曲線、分岐チャンネル、他の適切な形状、またはその組合せを含む。マスク１４０ａは、マスク１４０に関してここに記載された材料から、および／または過程を使用して、形成することができる。
マスク１４０ａが施されたガラス積層構造１００ａの表面層１０４にイオン交換処理を施して、その表面層の一部の屈折率を選択的に上昇させ、低屈折率領域１３４に対応する表面層の残りの部分の屈折率を実質的に上昇させずに、高屈折率領域１３２を形成する。図１３は、表面層１０４の外面１０８にマスク１４０ａを施し、その表面層の外面の覆われていない、すなわち露出された部分にイオン交換処理を選択的に施した後の、ガラス積層構造１００ａの断面概略図である。そのイオン交換媒体は、ガラスマトリクス（例えば、表面層１０４のガラスマトリクス）中の屈折率低下イオンと交換されるべき屈折率上昇イオンを含む。いくつかの実施の形態において、そのイオン交換媒体は溶融塩溶液を含み、そのイオン交換処理は、表面層１０４のガラスマトリクス中の屈折率低下イオン（例えば、Ｎａ＋）と交換されるべき屈折率上昇イオン（例えば、Ｋ＋）を含む溶融塩浴中にそのガラス積層構造を浸漬する工程を含む。いくつかの実施の形態において、その溶融塩浴は、屈折率上昇イオンの塩（例えば、硝酸塩、硫酸塩、および／または塩化物）を含む。例えば、その溶融塩浴は、溶融ＫＮＯ３を含む。それに加え、またはそれに代えて、その溶融塩浴の温度は約３８０℃から約４５０℃であり、浸漬時間は約２時間から約１６時間である。
そのイオン交換処理中、前記イオン交換媒体からの屈折率上昇イオンは、表面層１０４の外面１０８の覆われていない部分中に拡散し、前記ガラスマトリクスからの屈折率低下イオンは、その表面層の外面の覆われていない部分から出るように拡散する。そのイオン交換された領域中の屈折率上昇イオンの濃度の増加により、イオン交換されていない領域の表面層の屈折率を実質的に上昇させずに、イオン交換された領域の表面層１０４の屈折率を上昇させる。それゆえ、低屈折率領域１３４の屈折率ｎ低は、表面層１０４の屈折率ｎ表面と実質的に等しいまたは等しい。
表面層１０４中の低屈折率ガラスから開始し、イオン交換を使用して、その表面層の選択された領域において屈折率を上昇させる実施の形態において、マスク１４０ａの開口１４２は、高屈折率領域１３２の微小寸法以下の微小寸法（例えば、Ｙ方向の幅）を有する。
基部層１０２は、ガラス積層構造１００に関してここに記載したように、表面層１０４を越えてガラス積層構造１００ａ中に深いイオン交換を防ぐイオン交換バリアとしての機能を果たすことができる。
いくつかの実施の形態において、表示装置は、ここに記載されたような照明ユニットを備える。例えば、その照明ユニットは、表示装置のバックライトとして働く。図１４は、図１〜３のいずれかに関してここに記載されたように構成することができる、照明ユニット１０を備えた表示装置３００の１つの実施の形態の概略断面図である。表示装置３００は、バックプレート３５０と画像ユニット３８０との間に配置された照明ユニット１０を備える。例えば、エッジ１１６中に導入され、そのガラス積層構造の外面から放出される、光源１６０からの光がその画像ユニットに入射して、見える画像を生成するように、ガラス積層構造１００がバックプレート３５０と画像ユニット３８０との間に配置されている。画像ユニット３８０は、ＬＣＤパネル、電気泳動パネル、または照明ユニット１０により照らされたときに、見える画像を生成する別の非発光型表示パネルを含む。いくつかの実施の形態において、照明ユニット１０は、構造要素３５５によりバックプレート３５０に取り付けられ、これにより、ガラス積層構造１００の外面とそのバックプレートの面との間に間隙を作ることができる。それに加え、またはそれに代えて、照明ユニット１０は、構造要素３８５により画像ユニット３８０に固定され、これにより、ガラス積層構造１００の外面とその画像ユニットとの間に間隙を作ることができる。反射および／または拡散薄膜３４０をガラス積層構造１００とバックプレート３５０との間（例えば、そのガラス積層構造の外面上および／またはそのバックプレートの面上）に配置して、そのガラス積層構造を通じて、再利用される光を送り戻すことができる。バックライト薄膜３７０をガラス積層構造１００と画像ユニット３８０との間（例えば、そのガラス積層構造の外面上および／またはその画像ユニットの面上）に配置して、高角光を後方散乱させ、低角光を再利用のために反射薄膜３４０に向けて反射させることができる。いくつかの実施の形態において、表示装置３００は、そのアセンブリの各層を適所に保持するために、ベゼル３２０または他の構造部材を備える。様々な実施の形態において、その表示装置は、他の光学成分（例えば、プリズム薄膜、偏光子、ＴＦＴアレイ）を備えることができる。いくつかの実施の形態において、その表示装置は、透明表示装置を含む。それゆえ、バックプレート３５０および／または反射薄膜３４０は、透明構成要素を含むことができるか、または表示装置から省くことができる。それに加え、またはそれに代えて、照明ユニット１０は、その照明ユニットが表示装置の別の構造要素（例えば、バックプレートおよび／または画像ユニット）と光学的に接触して配置されるように、構造に結合することができる（例えば、光学的に透明な接着剤ＯＣＡまたは粘着剤ＰＳＡを使用して）。
図１４に示された実施の形態は、図１〜３に関して記載されたような照明ユニットを含むと記載されているが、別の実施の形態も本開示に含まれる。他の実施の形態において、表示装置は、図４〜５に関して記載された照明ユニット１０の実施の形態を含む。例えば、照明ユニット１０は、ライトガイド１７０の外面から放出された光が画像ユニット３８０に入射して、見える画像を生成するように、そのライトガイドがバックプレート３５０とその画像ユニットとの間に配置されるように配置することができる。それゆえ、反射薄膜３４０および／またはバックライト薄膜３７０を、ガラス積層構造１００と対照的に、ライトガイド１７０に隣接して配置することができる。
いくつかの実施の形態において、電子機器が、ここに記載されたような表示装置を備える。例えば、その電子機器は、携帯型電子機器（例えば、携帯電話またはスマートフォン、パーソナルメディアプレーヤー、タブレット型コンピュータ、または電子ブックリーダー）、テレビ、コンピュータ用モニタ、電化製品（例えば、冷蔵庫）、または電子看板などの民生用または商業用電子機器である。
いくつかの実施の形態において、乗り物は、ここに記載されたような表示装置を備える。例えば、その表示装置は、乗り物の情報、ナビゲーション情報、エンターテイメント、または他のメディアを表示するために、乗り物のダッシュボード、コンソール、窓用板ガラス、ドアパネル、ピラー、または車体パネルに組み込むことができる。
いくつかの実施の形態において、ここに記載された照明ユニットは、照明用途に使用することができる。例えば、照明器具が、建築用照明用途のために光を導くおよび／または放出するためにその照明ユニットを備える。
請求項の主題の精神または範囲から逸脱せずに、様々な改変および変更を行えることが、当業者に明白であろう。したがって、請求項の主題は、付随の特許請求の範囲およびその等価物を別にすれば、制限的ではない。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
照明ユニットにおいて、
屈折率ｎ基部を有する第１のガラス組成物から形成された基部層、および該基部層の表面に融合された、屈折率ｎ表面を有する第２のガラス組成物から形成された表面層であって、屈折率ｎ高を有する高屈折率領域と、屈折率ｎ低を有する低屈折率領域とを含む表面層を備えるガラス積層構造、
を備え、
ｎ基部とｎ表面は、式｜ｎ表面−ｎ基部｜≧０．００１を満たし、ｎ高はｎ基部以上であり、ｎ低はｎ基部未満であり、
前記高屈折率領域は、前記基部層を通って伝搬する光の少なくとも一部が該基部層から該高屈折率領域中に漏れるように該基部層に光学的に結合されている、照明ユニット。
実施形態２
前記ガラス積層構造が積層ガラスシートであり、
前記照明ユニットが、前記積層ガラスシートのエッジで前記基部層に隣接して位置する光源をさらに備える、実施形態１に記載の照明ユニット。
実施形態３
前記ガラス積層構造が積層ガラスロッドであり、
前記照明ユニットが、前記積層ガラスロッドの端部で前記基部層に隣接して位置する光源をさらに備える、実施形態１に記載の照明ユニット。
実施形態４
前記高屈折率領域が、前記基部層から該高屈折率領域中に漏れる光が散乱され、前記ガラス積層構造の外面から放出されるように、前記表面層の辺りに分散された複数の高屈折率領域を含む、実施形態１から３いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態５
前記複数の高屈折率領域が、前記ガラス積層構造の幅および長さについて分散された複数の高屈折率ドットを含む、実施形態４に記載の照明ユニット。
実施形態６
前記複数の高屈折率領域が、前記ガラス積層構造の幅または長さに沿って延在する複数の高屈折率チャンネルを含む、実施形態４に記載の照明ユニット。
実施形態７
前記高屈折率領域が、光散乱光学パターンを構成する、実施形態４から６いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態８
前記ガラス積層構造の外面に配置された光散乱コーティング層をさらに備える、実施形態４から７いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態９
前記高屈折率領域に光学的に結合した導光板をさらに備える、実施形態１に記載の照明ユニット。
実施形態１０
前記導光板の厚さが多くとも約０．３ｍｍである、実施形態９に記載の照明ユニット。
実施形態１１
前記導光板が可撓性ガラスシートを含む、実施形態９または１０に記載の照明ユニット。
実施形態１２
前記ガラス積層構造が積層ガラスシートを含み、
前記高屈折率領域が、前記積層ガラスシートの長さに沿って延在する高屈折率チャンネルを含み、
前記導光板のエッジが、前記基部層から前記高屈折率領域中に漏れる光が該導光板のエッジに導入されるように、前記高屈折率チャンネルに光学的に結合されている、実施形態９から１１いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態１３
前記ガラス積層構造が積層ガラスロッドを含み、
前記高屈折率領域が、前記積層ガラスロッドの長さに沿って延在する高屈折率チャンネルを含み、
前記導光板のエッジが、前記基部層から前記高屈折率領域中に漏れる光が該導光板のエッジに導入されるように、前記高屈折率チャンネルに光学的に結合されている、実施形態９から１１いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態１４
前記高屈折率領域が前記低屈折率領域により少なくとも部分的に取り囲まれており、
ｎ高がｎ表面と実質的に等しい、実施形態１から１３いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態１５
前記表面層の低屈折率領域がイオン交換された領域を含む、実施形態１４に記載の照明ユニット。
実施形態１６
前記高屈折率領域が前記低屈折率領域により少なくとも部分的に取り囲まれており、
ｎ低がｎ表面と実質的に等しい、実施形態１から１３いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態１７
前記表面層の高屈折率領域がイオン交換された領域を含む、実施形態１６に記載の照明ユニット。
実施形態１８
前記第１のガラス組成物が基部イオン交換拡散性Ｄ基部を有し、前記第２のガラス組成物が、Ｄ基部より大きい表面イオン交換拡散性Ｄ表面を有する、実施形態１から１７いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態１９
Ｄ基部およびＤ表面の各々が、屈折率上昇イオンおよび屈折率低下イオンに関するイオン交換拡散性を有する、実施形態１８に記載の照明ユニット。
実施形態２０
前記ガラス積層構造が、前記基部層の第２の表面に融合され、前記第２のガラス組成物またはｎ基部より少なくとも０．００１低い屈折率を有する第３のガラス組成物から形成された第２の表面層を備える、実施形態１から１９いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態２１
前記第２の表面層が前記第２のガラス組成物から形成される、実施形態２０に記載の照明ユニット。
実施形態２２
前記第２の表面層が、ｎ表面より小さい屈折率を有するイオン交換された領域を含む、実施形態２０または２１に記載の照明ユニット。
実施形態２３
前記第２の表面層が屈折率勾配を有する、実施形態２０から２２いずれかに記載の照明ユニット。
実施形態２４
前記第２の表面層が、前記第３のガラス組成物から形成される、実施形態２０に記載の照明ユニット。
実施形態２５
実施形態１に記載の照明ユニットを備えた表示装置。
実施形態２６
前記積層ガラス物品が積層ガラスシートであり、
前記照明ユニットが、前記積層ガラスシートのエッジで前記基部層に隣接して位置する光源をさらに備え、
前記高屈折率領域が、前記基部層から該高屈折率領域中に漏れる光が散乱され、前記積層ガラスシートの外面から放出されるように、前記表面層の辺りに分散された複数の高屈折率領域を含み、
前記表示装置が、前記照明ユニットに隣接して配置された画像ユニットを、前記積層ガラスシートの外面から放出された光が該画像ユニットに入射して、見える画像を生成するように備える、実施形態２５に記載の表示装置。
実施形態２７
前記照明ユニットが、前記高屈折率領域に光学的に結合された導光板を、前記基部層から該高屈折率領域中に漏れる光が、該導光板のエッジに導入され、該導光板の表面から放出されるように、さらに備え、
前記表示装置が、前記導光板の隣接した配置された画像ユニットを、該導光板の表面から放出される光が該画像ユニットに入射して、見える画像を生成するように、備える、実施形態２５に記載の表示装置。
実施形態２８
前記表示装置が透明表示装置である、実施形態２５から２７いずれかに記載の表示装置。
実施形態２９
実施形態２５から２８いずれかに記載の表示装置を備えた、民生用電子機器、商業用電子機器、または乗り物。
実施形態３０
実施形態１から２４いずれかに記載の照明ユニットを備えた照明器具。
１０ 照明ユニット
１２ 窪み
１００、１００ａ ガラス積層構造
１０２ 基部層
１０４ 表面層
１０６ 第２の表面層
１０８、１１０ 外面
１１６、１１８、１２０、１２２ エッジ
１３２ 高屈折率領域
１３４ 低屈折率領域
１４０、１４０ａ マスク
１４２ 開口
１５０ コーティング層
１６０ 光源
１７０ ライトガイド
２００ オーバーフロー分配器
２２０ 下側オーバーフロー分配器
２２２、２４２ 樋
２２４ 第１のガラス組成物
２４０ 上側オーバーフロー分配器
２４４ 第２のガラス組成物
３００ 表示装置
３２０ ベゼル
３４０ 反射および／または拡散薄膜
３５０ バックプレート
３７０ バックライト薄膜
３５５、３８５ 構造要素
３８０ 画像ユニット

Claims (11)

  1. 照明ユニットにおいて、
    屈折率ｎ基部を有する第１のガラス組成物から形成された基部層、および該基部層の表面に融合された、屈折率ｎ表面を有する第２のガラス組成物から形成された表面層であって、屈折率ｎ高を有する高屈折率領域と、屈折率ｎ低を有する低屈折率領域とを含む表面層を備えるガラス積層構造、
    を備え、
    ｎ基部とｎ表面は、式｜ｎ表面−ｎ基部｜≧０．００１を満たし、ｎ高はｎ基部以上であり、ｎ低はｎ基部未満であり、
    前記高屈折率領域は、前記基部層を通って伝搬する光の少なくとも一部が該基部層から該高屈折率領域中に漏れるように該基部層に光学的に結合されている、照明ユニット。
  2. 前記ガラス積層構造が積層ガラスシートであり、
    前記照明ユニットが、前記積層ガラスシートのエッジで前記基部層に隣接して位置する光源をさらに備える、請求項１記載の照明ユニット。
  3. 前記ガラス積層構造が積層ガラスロッドであり、
    前記照明ユニットが、前記積層ガラスロッドの端部で前記基部層に隣接して位置する光源をさらに備える、請求項１記載の照明ユニット。
  4. 前記高屈折率領域が、前記基部層から該高屈折率領域中に漏れる光が散乱され、前記ガラス積層構造の外面から放出されるように、前記表面層の辺りに分散された複数の高屈折率領域を含む、請求項１から３いずれか１項記載の照明ユニット。
  5. 前記複数の高屈折率領域が、
    前記ガラス積層構造の幅および長さについて分散された複数の高屈折率ドット、または
    前記ガラス積層構造の幅または長さに沿って延在する複数の高屈折率チャンネル、
    の少なくとも一方を含む、請求項４記載の照明ユニット。
  6. 前記高屈折率領域に光学的に結合した導光板をさらに備える、請求項１記載の照明ユニット。
  7. 前記ガラス積層構造が積層ガラスシートを含み、
    前記高屈折率領域が、前記積層ガラスシートの長さに沿って延在する高屈折率チャンネルを含み、
    前記導光板のエッジが、前記基部層から前記高屈折率領域中に漏れる光が該導光板のエッジに導入されるように、前記高屈折率チャンネルに光学的に結合されている、請求項６記載の照明ユニット。
  8. 前記ガラス積層構造が積層ガラスロッドを含み、
    前記高屈折率領域が、前記積層ガラスロッドの長さに沿って延在する高屈折率チャンネルを含み、
    前記導光板のエッジが、前記基部層から前記高屈折率領域中に漏れる光が該導光板のエッジに導入されるように、前記高屈折率チャンネルに光学的に結合されている、請求項６記載の照明ユニット。
  9. 前記高屈折率領域が前記低屈折率領域により少なくとも部分的に取り囲まれており、
    ｎ高がｎ表面と実質的に等しい、請求項１から８いずれか１項記載の照明ユニット。
  10. 前記高屈折率領域が前記低屈折率領域により少なくとも部分的に取り囲まれており、
    ｎ低がｎ表面と実質的に等しい、請求項１から９いずれか１項記載の照明ユニット。
  11. 前記第１のガラス組成物が基部イオン交換拡散性Ｄ基部を有し、前記第２のガラス組成物が、Ｄ基部より大きい表面イオン交換拡散性Ｄ表面を有する、請求項１から１０いずれか１項記載の照明ユニット。
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