KR100756620B1 - 조명 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

광원으로부터 빛의 방향을 바꾸기 위한 광학 마이크로프리즘 및 마이크로렌즈의 어레이를 포함하는 광학 조명 어셈블리. 효율적인 광출력을 제공하는 이러한 디스플레이는 광원으로부터 빛의 방향을 조정할 필요가 있는 백라이트 평판 디스플레이와 같은 다양한 응용에 사용된다. 조명 어셈블리는 광확산기를 통해 마이크로프리즘 어레이의 입력단에 광학적으로 연결된 광전송기, 및 각각의 마이크로프리즘의 광출력단 상의 마이크로렌즈를 가진다. 마이크로프리즘은 광전송 수단에 광학적으로 연결된 광입력단 및 광입력단으로부터 떨어져 있는 광출력단을 가진다. 상기 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 광출력단에 의해 정의된 또다른 에지를 가지는 두 쌍의 대향하여 위치하는 측벽이 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 위해 위치하게 된다. 광전송 수단으로부터의 빛이 광입력단을 통해 각각의 마이크로프리즘으로 들어가면, 빛은 마이크로프리즘을 통해 상기 측벽에 의해 각 광입력단으로 방향이 정해지고 그 후 마이크로렌즈를 통한다. 선택적으로 광확산기는 광전송기 및 마이크로프리즘의 입력단 사이에 위치한다.
Figure 112002033648909-pct00001
조명 어셈블리, 마이크로프리즘, 마이크로렌즈, 광전송수단, 광입력단, 광출력단, 광중합가능 물질, 폴리머.

Description

조명 어셈블리{ILLUMINATION ASSEMBLY}
본 발명은 높은 광전송도를 제공하는 광 조명 어셈블리에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 복수의 광 마이크로프리즘, 마이크로렌즈 및 광원으로부터 빛의 방향을 재설정하는 확산기(diffuser)를 갖는 조명 어셈블리에 관한 것이다.
백릿(backlit) 평판 디스플레이와 같은, 광 조명 시스템은 빛의 효율적인 출력을 제공하는 직접 광원을 요한다. 그러한 디스플레이는 컴퓨터 모니터, 텔레비젼, 항공 전자 디스플레이, 항공 우주 디스플레이, 자동차 장치 패널, 텍스트, 그래프 또는 영상 정보를 제공하는 장치와 같은 다양한 응용분야에서 사용된다. 이러한 디스플레이는 종래의 음극선관을 대체할 수 있고, 보다 작은 외관, 감소된 무게 및 감소된 전력 소모 등의 이점을 제공할 수 있다. 마이크로프리즘, 마이크로렌즈 및 확산기의 장치를 채택하는 그러한 조명 시스템을 이용할 수 있는 많은 다른 조명 응용 기구가 있다. 그러한 응용기구는 자동차 산업, 항공우주 산업 및 상업용 및 거주지 시장에 존재한다. 자동차 응용기구로는 작은 외관의 차량 헤드라이트와 테일라이트(taillight); 기록 라이트(reading light)와 맵 라이트(map light)와 같은 작은 외관의 내부 차량 라이트; 계기판 디스플레이용 광원; 평판 네비게이션 디스플레이용 백라이트, 평판 오토 TV 스크린 및 평판 전자장치 디스플레이; 교통 신호등; 및 도로 표시용 백라이트 등이 있다. 항공우주 산업에서의 실시예로는 평판 조종실 디스플레이 및 항공기의 객실부에서의 평판 TV 스크린용 백라이트; 작은 외관의 기록 라이트와 항공기 착륙 라이트, 활주로 착륙 라이트를 위한 백라이트 등이 있다. 거주지 및 상업용 응용기구로는 낮은 시준(視準;collimation)도를 가지는 작은 외관의 내외부 스포트라이트 및 룸 라이트; 평판 TV 스크린, 컴퓨터, 게임 디스플레이, 장치 디스플레이, 기계 디스플레이, 화상 전화와 같은 LCD 디스플레이, 텔레비젼과 비디오를 포함하는 후방 프로젝션 디스플레이를 위한 백라이트 등이 있다.
음극선관의 결점을 제거할 수 있는 디스플레이는 평판 액정 디스플레이(LCD)이다. LCD는 무수한 그 고유의 결점을 가지고 있다. 예컨대, 큰 가시각에서 LCD는 낮은 콘트라스트를 나타내고, 가시각이 변함에 따라 눈에 보이는 색도가 변한다. 백라이트 장치의 특성은 LCD에서 화소의 매트릭스 어레이로 디스플레이되는 이미지의 화질 및 디스플레이의 프로필에 매우 중요하다. 종래의 백라이트 구성에서의 문제점에 대한 논의에 대하여는 미국 특허 제5,128,783호 및 제5,161,041호를 참조하라. 부가적으로, 랩탑 컴퓨터와 같은 응용기구에서의 현행 백라이트 시스템은 광원에 의해 생성된 빛에 대한 시청자가 보는 광량에 있어서 비효율적이다. 광원에 의해 발생된 빛중에서 단지 10 내지 20 퍼센트만이 컴퓨터 디스플레이를 통하여 유용하게 전송된다. 빛의 효율(throughput)이 증가하면 전력 소모에 긍정적인 영향을 주고 궁극적으로는 휴대용 컴퓨터의 배터리와 후방 프로젝션 디스플레이의 수명을 연장시킨다. 따라서, 평판 전자 디스플레이분야에 있어서 협소한 프로필을 유지한 상태에서 전자 디스플레이용으로서 에너지 효율적이고 균일한 광원을 제공하는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이 요구되어진다.
미국 특허 제5,555,109호 및 제5,396,350호는 매개 스페이서를 통하여 마이크로렌즈의 어레이에 부착된 마이크로프리즘의 어레이를 채택한 광 조명 시스템을 제공한다. 그러한 스페이서는 상기 기술된 시스템을 복잡하게 한다. 또한 확산기를 통한 디퓨즈 라이트의 수신도 제공하지 않는다.
본 발명은 평판 디스플레이용으로 유용하고 에너지 효율적이고 균일한 광원을 제공하는 개량된 백라이트 어셈블리를 가진 개량된 조명 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명의 사용으로 개선된 점은 에너지 효율적이고 빛의 휘도 및 균일한 분포가 작은 프로필 어셈블리에서 제공된다는 것이다. 광 조명 어셈블리는 마이크로렌즈와 광 확산기의 어레이에 결합된 마이크로프리즘의 어레이를 포함하고, 마이크로프리즘과 광 확산기는 광전송 수단과 마이크로렌즈사이에 작동가능하게 배치된다.
발명의 요약
본 발명은, 조명 어셈블리에 있어서,
(a) 광전송 수단;
(b) 마이크로프리즘 어레이로서, 마이크로프리즘의 각각은,
(ⅰ) 상기 광전송 수단에 광학적으로 연결된 광입력단;
(ⅱ) 광입력단으로부터 떨어져 있는 광출력단;
(ⅲ) 대향하여 위치한 한 쌍의 제1 측벽으로서, 각각의 제1 측벽은 상 기 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 광출력단에 의해 정의된 에지를 가지고, 상기 제1 측벽의 적어도 하나는 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 한 쌍의 제1 측벽;
(ⅳ) 대향하여 위치한 한 쌍의 제2 측벽으로서, 각각의 제2 측벽은 상기 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 광출력단에 의해 정의된 에지를 가지고, 상기 제2 측벽의 적어도 하나는 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 한 쌍의 제2 측벽;을 포함하는 마이크로프리즘 어레이; 및
(c) 각 마이크로프리즘의 광출력단 상의 마이크로렌즈로서, 상기 광전송 수단으로부터의 빛이 상기 광입력단을 통해 각 마이크로프리즘으로 입력되면, 빛이 상기 마이크로프리즘을 통해 상기 측벽에 의해 방향이 정해지고 각각의 광출력단으로 출력되도록 하는 마이크로렌즈를 포함하는 조명 어셈블리를 제공한다.
삭제
또한 본 발명은 조명 어셈블리에 있어서,
(a) 광전송 수단;
(b) 마이크로프리즘 어레이로서, 마이크로프리즘의 각각은,
(ⅰ) 상기 광전송 수단에 광학적으로 연결된 광입력단;
(ⅱ) 광입력단으로부터 떨어져 있는 광출력단;
(ⅲ) 대향하여 위치한 한 쌍의 제1 측벽으로서, 각각의 제1 측벽은 상기 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 광출력단에 의해 정의된 에지를 가지고, 상기 제1 측벽의 적어도 하나는 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 한 쌍의 제1 측벽;
(ⅳ) 대향하여 위치한 한 쌍의 제2 측벽으로서, 각각의 제2 측벽은 상기 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 광출력단에 의해 정의된 에지를 가지고, 상기 제2 측벽의 적어도 하나는 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 한 쌍의 제2 측벽;을 포함하는 마이크로프리즘 어레이;
(c) 각 마이크로프리즘의 광출력단 상의 마이크로렌즈로서, 상기 광전송 수단으로부터의 빛이 상기 광입력단을 통해 각 마이크로프리즘으로 입력되면, 빛이 상기 마이크로프리즘을 통해 상기 측벽에 의해 방향이 정해지고 각각의 광출력단으로 출력되도록 하는 마이크로렌즈; 및
(d) 광전송 수단 및 광입력단 사이에 광학적으로 결합된 광확산 소자를 포함하는 조명 어셈블리를 제공한다.
도 1은 마이크로프리즘과 그 각각의 마이크로프리즘의 광출력단에서의 마이크로렌즈의 어레이를 포함하고 그 마이크로렌즈가 이중의 곡률축을 가지는 조명 어셈블리의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도1에 도시된 조명 어셈블리의 측면도를 나타낸다.
도 3은 확산기를 포함하고 마이크로렌즈가 단일의 곡률축을 가지는 또 다른 실시예의 조명 어셈블리의 사시도를 나타낸다.
도 4는 마이크로프리즘이 연장되고 직사각형의 광입력단을 가지는 또 다른 실시예의 조명 어셈블리를 도시한다.
도 5는 도4에 도시된 조명 어셈블리의 측면도를 나타낸다.
도 6은 점점 가늘어지는 마이크로프리즘 어레이의 적층(stacked layer)을 포함하는 또 다른 실시예의 조명 어셈블리의 사시도를 나타낸다.
도 7은 점점 가늘어지는 마이크로프리즘 어레이 및 확산기의 적층을 포함하는 조명 어셈블리의 사시도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따라 확산기를 제조하는 구조를 나타낸다.
도 9는 도8의 구조의 바닥면을 통하여 조사된 빛을 도시한다.
도 10은 매끄러운(smooth) 범프를 나타내고 고도로 변조된 확산기를 도시한다.
도 11은 부드러운 범프 및 투명 또는 반투명한 충전층을 나타내고 고도로 변조된 확산기를 도시한다.
도면을 참조하면, 도1 및 도2는 마이크로프리즘(404)의 어레이와 각각의 마이크로프리즘 상의 마이크로렌즈(402)를 포함하는 조명 어셈블리(400)를 도시한다. 각각의 마이크로프리즘은 광전송 수단에 광학적으로 연결된 광입력단(405), 광출력단(406)을 가지고, 각각의 마이크로프리즘은 정사각형의 횡단면을 가진다. 각각의 프리즘은 대향하여 위치결정된 한 쌍의 제1 측벽(408) 및 제2 측벽(407)을 가지고, 각각의 측벽은 광입력단에서의 에지(409)와 광출력단에서의 에지(411)를 가진다. 제1 및 제2 측벽은 광입력단(405)으로부터 광출력단(406)을 향하여 전송된 빛이 반사되도록 위치결정된다. 측벽에 의한 광 손실을 줄이기 위하여, 측벽에는 광 반사 코팅이 선택적으로 구비될 수 있다.
마이크로프리즘은 어레이에서의 각각의 마이크로프리즘사이에 공간(410)을 형성한다. 광전송 수단(413)으로부터의 빛이 광입력단(405)을 통하여 각각의 마이크로프리즘내로 조사될 경우, 빛은 측벽(407 및 408)에 의해 마이크로프리즘을 통하여 각각의 광출력단(406)으로, 그리고 이어서 각각의 마이크로렌즈(402)를 통하도록 방향설정된다. 유용한 광전송 수단(413)의 예로는 레이저, 형광관, 광방출 다이오드, 백열등, 태양광선, 광 파이프, 광 쐐기(wedge), 도파관, CRT, LCD, DMD 또는 광 밸브 광 엔진과 같은 후방 프로젝션 조명 수단, 또는 당업자에게 이미 공지된 유사한 다른 구조 등이 있다.
마이크로렌즈는 도2에서 알 수 있는 바와 같이 볼록면인 것이 바람직하다. 마이크로렌즈는 도1에서 알 수 있는 바와 같이 2개의 수직 곡률축을 가질 수 있다. 마이크로렌즈는 각각의 마이크로프리즘의 광출력단으로 완전하게 형성될 수 있고, 매개 스페이서 요소가 없다면, 마이크로렌즈는 각각의 마이크로프리즘의 광출력단에 직접 부착될 수 있다. 마이크로렌즈가 마이크로프리즘의 광출력단에 부착될 때, 마이크로렌즈는 실질적으로 마이크로프리즘과 같은 굴절률을 가지도록 채택된다. 또한, 이 경우에, 마이크로렌즈는 굴절률 정합 액체 또는 접착제에 의해 각각의 마이크로프리즘의 광출력단에 직접 부착된다.
마이크로프리즘과 마이크로렌즈는 약 400 내지 약 700nm의 파장 범위내에서 빛을 통과시킨다. 마이크로프리즘과 마이크로렌즈는 약 1.40 내지 약 1.65의 굴절률, 보다 바람직하게는 약 1.45 내지 약 1.60의 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 마이크로프리즘과 마이크로렌즈는 투명한 고체 물질로부터 제조될 수 있다. 바람 직한 물질로는 투명한 폴리머, 유리 및 용해된 실리카를 들 수 있다. 이러한 물질의 특성으로는, 장치의 일반적인 작동 온도에서의 기계적, 광학적 안정성이 요구된다. 가장 바람직한 물질은 유리, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리(4-메틸 펜텐), 폴리스티렌 및 아크릴레이트 모노머 (monomer)의 광중합에 의해 형성되는 폴리머이다. 바람직한 물질에는 우레탄 아크릴레이트와 메타크릴레이트, 에스테르 아크릴레이트와 메타크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트와 메타크릴레이트, (폴리)에틸렌 글리콜 아크릴레이트와 메타크릴레이트, 및 유기 모노머를 함유하는 비닐로 이루어진 아크릴레이트 모노머 혼합물을 광중합시킴으로써 형성되는 폴리머가 포함된다. 유용한 모노머에는 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 에톡시레이트 비스페놀 A 디아크릴레이트, 니오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리메티롤프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 및 펜타에리트리톨 테트라-아크릴레이트가 포함된다. 적어도 하나의 모노머가 디아크릴레이트 또는 트리아크릴레이트와 같이 다기능성 모노머로 이루어진 혼합물이 특히 유용한데, 이는 반응된 광폴리머내에서 가교결합의 망을 형성하기 때문이다.
마이크로프리즘(404)은 틈새 구역(410)에 의해 분리된다. 측벽에 충돌한 광이 반사되어 출력단을 통하여 방출되도록 하기 위하여, 틈새 구역(410)의 굴절률은 마이크로프리즘의 굴절률보다 적어야만 한다. 틈새 구역에 대한 바람직한 물질로는 1.00의 굴절률을 가지는 공기, 약 1.16 내지 약 1.40 범위의 굴절률을 가지는 플루오르폴리머를 들 수 있다. 가장 바람직한 물질은 공기이다. 선택적으로, 콘트래스트를 증가시키기 위하여, 광 흡수제,즉 검정 착색제가 인접한 마이크로프리즘의 측벽사이의 구역(410)에 위치된다. 여기에 기술된 시스템이 후방 프로젝션 스크린 응용 장치에 사용될 때, 상기와 같이 개선된 콘트래스트는 특히 유용하다. 바람직하게는, 틈새 구역(410)은 마이크로프리즘의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 흡수 물질로 채워진다.
마이크로프리즘은 광전송 수단(413)위에 정사각형, 직사각형, 또는 육각형 패턴과 같이 어떠한 패턴으로도 배열될 수 있다. 반복 거리는 규칙이거나 불규칙일 수 있고, 디스플레이의 해상도 및 차원에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 광전송성이고 유기 물질로 이루어진 접착 촉진층(adhesion promoting layer)은 마이크로프리즘이 광전송 수단(413)에 강하게 접착하도록 선택적으로 사용될 수 있다. 그러한 물질은 당업자에게 널리 알려져 있다. 접착 촉진층의 두께는 중요하지 않으며 광범위하게 변할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 접착층은 약 30 마이크로미터 두께보다 얇다.
마이크로프리즘(404)은 4개의 측벽(407 및 408), 광출력단(406)과 평행한 광입력단(405)을 가지는 6면 기하학적 구조를 형성하도록 구성되고, 상기 광출력단(406)의 면적은 광입력단(405)보다 더 작다. 4개의 측벽은 광전송 수단(413)을 통하여 나아가는 빛이 포착되어, 마이크로프리즘에 의해 마이크로렌즈로 향하여 재방향설정되어지도록, 각도가 맞추어져 있다. 마이크로렌즈는 적절한 곡률로 형성되고 각각의 마이크로프리즘으로부터 방출되는 빛이 대응하는 마이크로렌즈를 향하도록 위치결정된다. 이것은 전반사(TIR)를 가능하게 하는 프리즘 각을 구현함으로써 및/또는 틈새 구역(410)에 작은 굴절률을 가진 물질을 구현함으로써 달성될 수 있다. 후방 프로젝션 응용 장치의 경우에는, 마이크로렌즈는 단일축 또는 다중축에 있어서 광의 확산을 제어하기 위하여 사용된다. 도2에 도시된 바와 같이, 각각의 마이크로프리즘(404)은 측벽(407 및 408)이 광전송 수단의 표면과 직각을 이루는 법선에 대하여 약 2 도 내지 약 25도의 경사각을 이루도록 형성된다. 보다 바람직한 경사각 값은 약 5 도 내지 약 25도 및 약 5 도 내지 약 20도이다. 당업자에게 자명한 바와 같이, 경사각은 공간적으로 방향설정된 빛이 나오는 광출력표면의 법선에 대한 각으로 결정된다. 마이크로프리즘의 높이는 디스플레이의 해상도 및 치수에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 즉, 랩탑 컴퓨터 디스플레이와 항공 디스플레이와 같은 소형 디스플레이는 대형 스크린, 후방 프로젝션, 평판 텔레비젼과 같은 대형 디스플레이에 비하여 매우 감소된 치수를 가질 것이다.
마이크로렌즈는 구면 렌즈, 비구면 렌즈, 또는 난시교정 렌즈일 수 있다. 마이크로렌즈는 반드시 원형일 필요는 없으며, 직사각형 모양일 수 있다. 만약 마이크로렌즈가 구면 렌즈이면, 그 렌즈는 곡률반경을 가지는 굽은 일면을 가질 것이다. 곡률반경은 대응하는 마이크로프리즘 어레이의 반복 거리에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 마이크로렌즈가 마이크로프리즘에 의해 광전송 수단으로부터 방향 설정된 모든 빛을 실질적으로 모으기 위해서, 마이크로렌즈의 f-넘버가 상대적으로 작아야만 한다. 마이크로렌즈의 f-넘버 값은 약 0.5 내지 약 4.0의 범위일 수 있다. 보다 바람직한 f-넘버 값은 약 0.6 내지 약 3.0의 범위이다.
마이크로프리즘과 마이크로렌즈의 어레이는 주입 및 압축 성형을 포함하는 성형, 열간 압연 주조를 포함하는 주조, 주형내에서의 광중합 및 주형을 이용 하지 않는 광중합 처리와 같은 기술에 의해 제조될 수 있다. 바람직한 제조 기술은 마이크로프리즘의 어레이와 마이크로렌즈의 어레이를 단일의 집적 유닛으로 제조할 수 있는 것이다. 이러한 기술의 이점은 만약 어레이가 별개로 제조될 경우에 상기 관계에서 수반하게 되는 마이크로프리즘과 마이크로렌즈의 어레이간의 정렬 에러를 제거하는 것이다.
도3은 조명 어셈블리(400)의 또 다른 실시예의 사시도를 도시한다. 이 경우에, 마이크로렌즈(413)는 단일의 곡률축을 가진다. 또한, 어셈블리는 광전송 수단과 마이크로프리즘의 광입력단사이에 광학적으로 연결된 광 확산기(440)를 포함한다. 확산기(440)는 그 기판 표면에 부드러운 범프(bump)를 가지는 투명 또는 반투명 기판(444)을 포함한다. 비록 더 크거나 작을 수 있지만, 범프는 높이 및 너비에 있어서 약 1 마이크론 내지 약 20 마이크론의 범위에 있다. 빛의 후광산란을 줄이기 위해 제공되는 임의적인 충전층(fill layer)(442)이 범프와 결합된다.
적당한 광확산기는 시준되거나 거의-시준된 광을 투명 또는 반투명 물질로 이루어진 기판을 통하여 광중합가능 물질내로 향하도록 함으로써, 기판상의 광중합가능 물질로 이루어진 필름으로부터 제조될 수 있다. 시준된 광은 광선의 발산각이 0.5도 보다 작은 광으로 정의될 수 있다. 대조적으로, 거의-시준된 광선의 발산각은 10도보다 작고, 바람직하게는 +5도보다 작고, 보다 바람직하게는 3.5도보다 작다. 이러한 응용에 있어서, 빛이 시준되었거나 거의-시준되었든지, 상기 빛은 인코히어런트(incoherent), 즉 단일상을 가지지 않는 빛이다. 비록 코히어런트 광도 이용될 수 있지만, (레이저 광원은 제외하고) 아크등, 백열등, 또는 형광등과 같은 대부분의 광원은 인코히어런트 광을 생기게 한다.
광중합가능 물질은 그 물질의 단지 일부를 가교결합 또는 중합하기에 충분한 시간동안 빛에 노출된다. 이러한 공정후에, 고-변조된 면을 광중합된 부분에 남겨둔 상태에서 그 물질의 가교결합되지 않은 부분이 제거된다. 이와 같이 잔류한 구조는 확산기로 직접 이용될 수 있고 또는 확산기를 생성하기 위하여 다른 물질을 압인(壓印) 양각가공(emboss)하기 위한 금속 복제품을 제조하는데 사용될 수 있다.
확산기 기판용으로 적당한 물질에는 광학적으로 투명한 물질; 물질의 조성 또는 구조에서의 불균질성에 의해 야기되는 약간의 탁함(haze) 또는 광산란을 가지는 반-투명한 물질; 및 반투명한 물질이 포함된다. 기판으로 적당한 물질은 또한 결정도에 따라 분류될 수 있고, 비정질 물질; 비정질 바탕에 산재된 결정질 영역을 함유하는 반정질 물질; 및 순수한 결정질 물질을 포함한다. 전형적으로 기판은 전체적으로 서로 평행한 2개의 대향 평면을 가지지만, 다른 구성도 채택될 수 있다. 전술한 단락의 조건을 충족하는 물질에는 붕규산염 유리와 용해된 실리카와 같은 무기 유리; 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 셀룰로스 부티레이트와 같은 비정질 폴리머, 폴리비닐 알코올, 폴리메틸메타크릴레이트, 및 폴리스티렌과 같은 에틸렌-비닐 알코올 코폴리머; 폴리에스테르, 나일론, 에폭시, 폴리비닐 클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 및 폴리우레탄과 같은 반정질 폴리머가 있다. 전술한 반정질 폴리머중에서, 폴리에스테르 필름이 바람직하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 기판용으로 가장 바람직한 선택이다. 여기에서 개시된 모든 물질은 상업적으로 이용가능하다.
광중합가능 물질은 광중합가능 성분, 광기폭제(photoinitiator), 광억제제(photoinhibitor)로 구성될 수 있다. 광중합가능 성분은 광중합가능 모노머, 올리고머, 또는 광중합가능 모노머 및/또는 올리고머의 혼합물일 수 있다. 이러한 응용에 있어서, 상업적으로 이용가능한 광중합가능 모노머와 올리고머에는 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 크레졸 노볼락 수지, 에폭시 페놀 노볼락 수지, 비스페놀 F 수지, 페놀-글리시딜 에테르-유도 수지, 시클로알리패틱 에폭시 수지, 및 아로매틱 또는 헤테로시클릭 글리시딜 아민 수지; 알릴스; 비닐 에테르와 다른 비닐-함유 유기 모노머; 및 우레탄 아크릴레이트와 메타크릴레이트, 에스테르 아크릴레이트와 메타크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트와 메타크릴레이트, 및 (폴리)에틸렌 글리콜 아크릴레이트와 메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트와 메타크릴레이트가 있다. 아크릴레이트 모노머는 여기서 참조되어지는 미국 특허 제5,396,350호, 제5,428,468호, 제5,462,700호 및 제5,481,385호에 기재되어 있다. 바람직한 광중합가능 물질에는 (a) 아크릴레이트와 에폭시 수지의 혼합물; (b) 방향성(aromatic) 디아크릴레이트와 비스페놀 A 에폭시 수지의 혼합물; 및 (c) 에톡시레이티드 비스페놀 A 디아크릴레이트(EBDA)와 도우 에폭시 수지(Dow epoxy resin) DER-362(비스페놀 A와 에피클로로하이드린의 폴리머)의 혼합물이 포함된다. 마지막의 예는 EBDA의 70 중량부와 도우 에폭시 수지 DER-362의 30 중량부의 혼합물이다. 당업자에게 자명한 바와 같이, 다른 물질도 또한 사용될 수 있다. 광중합가능 성분의 선택과 관련한 팩터는 에폭시 수지의 회복 속도와 수축량이 아크릴레이트 물질과 상이할 수 있다는 것이다.
광기폭제는 빛에 의해 활성화될 때, 모노머, 올리고머, 모노머 및/또는 올리고머의 혼합물의 광중합을 일으키는 활성화 종을 생기게 한다. 바람직한 광기폭제는 앞에서 언급된 미국특허 제5,396,350호, 제5,462,700호 및 제5,481,385호에 개시되어 있다. 가장 바람직한 광기폭제는 (Ciba-Geigy 회사의 상품인 Irgacure-651과 같은) α,α-디메톡시-α-페닐 아세토페논이다. 광기폭제는 100 파트 모노머 또는 올리고머 물질에 대하여 2 파트 광기폭제의 하중 레벨에서 성공적으로 사용된다. 광기폭제는 100 파트 모노머 또는 올리고머 물질에 대하여 0.5 내지 10 파트 광기폭제의 하중 레벨로 사용되는 것이 바람직하고, 100 파트 모노머 또는 올리고머 물질에 대하여 1 내지 4 파트 광기폭제의 하중 비율로 사용되는 것이 보다 바람직하다.
억제제는 낮은 광 레벨에서 광중합을 억제한다. 억제제는 그레디언트(gradient) 대신에 가교결합 광중합가능 물질과 비결합 광중합가능 물질사이에 명백한 경계가 존재하도록, 포토폴리머의 중합을 위한 임계 광 레벨을 증가시킨다. 다양한 억제제가 앞에서 언급된 미국특허 제5,462,700호 및 제5,481.385호에 기재된 바와 같이 당업자에 공지되어 있다. 산소는 억제제로서 바람직하고, 광중합이 대기의 존재하에서 수행되면 용이하게 이용가능하다.
도8은 본 발명에 따른 확산기를 제조하는 구성을 도시한다. 광중합가능 물질(10)의 층은 닥터 블레이딩(doctor blading)과 같은 종래의 방법에 의해 기판(20)상에 증착되어, 일반적으로는 약 0.02mm 내지 약 2mm, 바람직하게는 약 0.12mm 내지 약 0.37mm, 더 바람직하게는 약 0.2mm 내지 약 0.3mm의 균일한 두께를 가진 층으로 된다. 일반적으로 약 0.2mm 내지 약 0.3mm의 균일한 두께를 가진 층으로써 만족스런 결과를 얻을 수 있다. 선택적으로, 유리 지지층(30)은 기판 바로 밑에 놓여질 수 있다. 바람직하게는, 층(10)의 상단면은 산소를 함유하는 대기에 개방되어 있다.
도9에 도시된 것처럼, 시준 또는 거의-시준된 빛은 기판(20)의 바닥면 및 중합가능층을 통과하도록 향한다. 유리 지지층(30)이 제공된다면 빛은 처음에 유리를 통과한다. 빛은 당업자가 쉽게 얻을 수 있는 것이라면 광중합가능 물질의 중합을 유도할 수 있는 가시광선, 자외선, 또는 다른 파장(또는 그 파장들의 합성)의 어느 것이라도 될 수 있다. 그러나 Irgacure-651을 비롯하여 통상 사용되는 광기폭제의 다수는, 비록 이 범위가 임계값이 아니지만 약 350㎚ 내지 약 400㎚ 범위의 파장의 자외선에서 유리하게 반응한다. 바람직하게, 빛의 세기는 약 1㎽/㎠ 내지 약 1000㎽/㎠까지이고, 더 바람직하게는 약 5㎽/㎠ 내지 약 200㎽/㎠까지이고, 최적으로는 약 10㎽/㎠ 내지 약 30㎽/㎠까지이다. 대략 30㎽/㎠의 빛의 세기를 가지면 만족스런 결과가 얻어진다.
빛이 광중합가능층(10)을 통과함에 따라, 광중합가능층의 바닥면에서 시작하여, 광중합가능 물질의 분자들이 가교결합(또는 중합)하기 시작한다. 광중합가능층의 전체 두께가 가교결합할 기회를 가지기 전에, 빛이 제거되고 광중합가능층(10)의 더 낮게 광가교결합된 폴리머만이 남는다. 원하는 만큼의 가교결합을 달성하는데 필요한 빛의 조사량(照射量)은 사용되는 광중합가능 물질에 의존한다. 예를 들어 EBDA 및 도우 에폭시 수지 DER-362 물질의 광중합가능 혼합물 및 광기폭제 α,α-디메톡시-α-페닐 아세토페논이 사용되어 대략 0.2㎜ 내지 대략 0.3㎜의 두께로 도포되면, 광중합가능층에 의해 받게되는 전체 빛의 양은 바람직하게는 약 5mJ/㎠ 내지 약 2000mJ/㎠ 이고, 더 바람직하게는 약 20mJ/㎠ 내지 약 300mJ/㎠ 이고, 최적으로는 약 60mJ/㎠ 내지 약 120mJ/㎠ 이다. EBDA 및 도우 에폭시 수지 DER-362 물질의 광중합가능 혼합물을 이용하면 만족스런 결과가 얻어진다. 광중합가능 혼합물의 100부(部)당 2부의 광기폭제의 레벨의 광기폭제 Irgacure-651와 함께, 이것은 대략 0.2㎜ 내지 0.3㎜의 두께로 도포된다. 광원 세기는 대략 30㎽/㎠ 이고, 그 분량은 60mJ/㎠와 120mJ/㎠의 사이이다.
그 후 중합되지 않은 부분을 제거하기 위해 현상제가 광중합가능층에 도포된다. 현상제는, 중합되지 않은 물질을 가교결합된 성분에 영향을 주지않고 용해하거나 또는 그렇지 않으면 제거하는 어떤 물질도 될 수 있고, 보통은 액체이다. 적절한 현상제는 메탄올, 아세톤, 메틸 에틸 케톤(MEK), 에탄올, 이소프로필, 알콜, 또는 이러한 용매의 혼합물 등의 유기용매이다. 선택적으로, 당업자가 쉽게 구할 수 있는 하나 이상의 계면활성제를 함유한 수성(water-based) 현상제를 사용할 수도 있다. 중합되지 않은 부분이 제거된 후 광가교결합 성분(40)이 기판에 남겨진 다.
도 10에 도시된 것처럼, 광가교결합된 성분(40)의 표면(42)은 고도로 변조(modulate)되어서, 더 크거나 더 작을 수도 있지만, 높이 및 폭 모두가 약 1 마이크론 내지 약 20 마이크론 범위의 크기를 갖는 부드러운 범프를 나타낸다. 광가교결합된 성분의 고도로 변조된 표면상의 범프의 종횡비, 즉 폭에 대한 높이의 비는 일반적으로 매우 높다. 기판이 육안으로 볼 때 광학적으로 투명하거나 또는 준-투명하고 광전송을 차단하는 어떤 분명한 마스킹 부분이 없으므로, 고도로 변조된 표면을 기대할 수 없을 것이다. 고도로 변조된 표면은 단지 하나의 모노머 또는 올리고머 성분을 함유하는 광중합가능 물질, 또는 그러한 성분의 혼합물로부터 제조된 기판으로 달성될 수 있다. 이러한 광가교결합된 물질은 인가된 빛의 공간적 세기의 랜덤 변동 및 기판 미세구조의 통계적 변동 때문에 중합의 공간적 균일성에서의 편차를 나타낸다. 후자의 예로서는 물질 PET, 비결정 폴리머가 산재(散在)되어 있는 랜덤 미세 결정체를 함유한 반(半)-결정 폴리머 물질이 있다. 두 위상의 굴절률이 근소하게 다르다면, 랜덤 미세 결정체는 주변의 비결정 폴리머와는 달리 빛을 굴절시킨다. 내부적으로, 중합된 성분은 층의 두께를 따라 뻗어있는 줄무늬 모양을 나타낼 것이다. 빛의 양은 단일 노출 또는 다중 노출 혹은 분량으로 인가될 수 있고, 노출들 사이에 빛에 노출되지 않은 광중합가능 물질을 남겨둔다. 동일한 전체 분량을 달성하기 위한 빛의 다중 노출은 단일 노출에 의해 발생할 수 있는 것보다 더 높게 변조된 표면을 초래한다. 광중합가능 성분은 다양한 방법으로 사용될 수 있다. 예컨대 투영 스크린에서 광 확산기로 사용될 수 있고 또는 액정 디스플레이(LCD) 조명 시스템의 성분으로서 이 시스템의 구조적 모양을 숨기기 위해 사용될 수 있다.
정합(conforming) 금속 복제층은 전기주조, 비전기 증착, 수증기 증착, 및 당업자가 쉽게 얻을 수 있는 다른 방법을 통해, 고도로 변조된 표면상에 형성될 수 있다. 그 후 원래의 광가교결합 성분의 표면구조의 양각(embossing)으로 새긴 복사본을 만들기 위해 금속층이 사용된다. 금속 복제층은 투명 또는 반투명 열가소성(thermoplastic) 물질에의 열적 양각 또는 투명 또는 반투명 광반응 물질 또는 혼합물에의 소프트-양각 또는 주조(즉, 포토큐어(photocure) 양각)와 같은 공지된 다양한 양각 방법에 사용될 수 있다. 폴리카본네이트(polycarbonate), 아크릴 폴리머, 비닐 폴리머, 광중합가능 물질과 같은 물질의 양각가능 층이 기판상에 위치한다. 그 후 금속 복제층이 양각가능 층에 씌워지고, 짝이되는 표면을 생성한다. 하드(hard)-양각 또는 바람직하게는 열적 양각의 경우, 금속 복제층이 열 또는 압력 혹은 둘 다를 가함과 동시에 양각가능 층의 표면내로 들어간다. 소프트 양각 또는 주조의 경우, 금속 복제층은 반응성 액상 광중합가능 물질과 접하여 위치하고, 후자(後者)는 그 후 고체상태의 폴리머 필름을 형성하기 위해 광노출된다. 전형적으로, 소프트 양각 응용에서 광폴리머를 노출하는데 사용되는 빛은 시준되지 않는다. 따라서, 양각가능 층이 시준되거나 거의 시준된 빛에 노출된 광중합가능 물질로부터 제작되지 않는다면, 양각가능 층은 줄무늬를 갖지 않을 것이다. 상술한 양각 방법중의 하나를 사용함으로써, 원래의 광가교결합된 성분의 고도로 변조된 표면의 표면윤곽을 가진 다수의 부분이 만들어질 수 있다. 금속 복제층은 결과적인 양각된 층을 남겨두고 제거된다. 양각된 층은 그 밑에 기판이 있든지 없든지 광확산기로 사용될 수 있다.
빛의 후방산란을 감소하기 위해, 도11에 도시된 것처럼 광가교결합된 성분이 투명 또는 반투명 충전층(442)으로 코팅될 수 있다. 유사하게, 충전층이 양각된 층에 적용될 수도 있다. 충전층의 굴절률(n2)이 광가교결합된 성분의 굴절률(n1)과 상이할 수 있다. 예를 들어, n1=1.55 이면, n2는 대략 1.30 내지 1.52의 범위, 또는 대략 1.58 내지 1.80의 범위일 수 있다. 최적의 굴절률은 확산기를 나오는 빛의 요구되는 분포의 함수인데, 즉, 어떤 주어진 값 n1에 대해, 빛이 확산기를 완전히 통과할 때 얻어지는 확산 광 패턴은 n2를 변화시킴으로써 변할 수 있다. 물론 응용에 적절하도록 n1을 변화시킬 수도 있다. 전형적으로 n1보다 작은 굴절률을 갖는 충전층에 대한 적절한 물질은 실리콘, 플루오르화 아크릴레이트 또는 메트아크릴레이트, 플루오르 에폭시, 플루오르실리콘, 플루오르에탄, 및 당업자가 쉽게 얻을 수 있는 다른 물질을 포함한다. 전형적으로 n보다 큰 굴절률을 갖는, 방향성(aromatic) 아크릴레이트와 같은 물질이 충전층에 대해 또한 사용될 수 있다. 변형으로서, 충전층에 대해 본질적으로 등방성 물질 대신, 세번째의 굴절률 n3를 갖는 광-산란 입자를 포함한 층이 사용될 수 있다. 선택적으로, 광-산란 입자는 양각가능 층에 위치할 수 있다. 어느 경우에서든, 광-산란 입자는, 예컨대 폴리스티렌, 아크릴, 폴리카보네이트, 올레핀, 또는 당업자가 쉽게 얻을 수 있는 다른 물질과 같은 비결정, 광학적-투명 폴리머로부터 만들어진 폴리머 입자 또는 글래스 비즈(beads) 또는 폴리머 비즈와 같은 광학적-전송 물질로부터 만들어질 수 있다.
상이한 굴절률의 광확산기의 다양한 층들은 빛에 대한 확산효과를 바꾸기 위해 광원에 대해 배열될 수 있다. 예를 들어, 처음에는 보다 높은 굴절률을 가진 층을 통과하고 그 후에 보다 낮은 굴절률을 가진 층을 통과하도록 하거나 또는 그 반대로 함으로써, 빛이 확산기를 통과할 수 있다. 또한, 구조를 지나는 빛의 방향을 변경시킴으로써 확산구조의 반사도(reflectivity) 및 후방산란된 빛의 양도 또한 변경될 수 있다. 바람직하게, 입사광의 낮은 후방산란을 요구하는 확산기 응용에 대해(광학 시스템의 효율을 떨어뜨리는 광학손실), 빛은 보다 높은 굴절률 층을 지나기 전에 보다 낮은 굴절률을 가진 층을 통과해야 한다.
확산기는 다음과 같은 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다: 광전송 수단(413)에서 산란 요소의 구조적 모양을 숨긴다; 광전송 수단으로부터 전송된 빛의 균일성을 향상시킨다; 증가된 밝기 또는 감소된 전력에서도 동일한 밝기를 촉진하면서, 광전송 수단으로부터 전송된 빛의 각도상의 분포를 제한한다; 트랜스플렉티브(transflective) 확산기로서, 즉 전송된 빛과 반사된 빛을 모두 이용하는 광학 디바이스로서 선택적으로 기능한다.
도4 및 도5는 본 발명의 선택적 실시예를 나타내는데, 조명 시스템(500)은 길게 연장된 마이크로프리즘(501)을 포함하고, 각 마이크로프리즘 상에는 사각형의 광입력단 및 마이크로렌즈(502)를 가진다. 각 마이크로프리즘(501)은 광전송 수단(513)에 광학적으로 접속된 광입력단(505), 및 광출력단(506)을 가진다. 각 프리즘은 한 쌍의 대향하여 위치한 제1 측벽(508) 및 제2 측벽(507)을 가지며, 각 측벽은 광입력단에 에지(509)를 가지고, 광출력단에 에지(511)를 가진다. 제1 및 제2 측벽은 광출력단(506)을 향해 광입력단(505)으로부터 전송된 빛의 반사를 위해 위치한다. 측벽에 따른 광손실을 감소시키기 위해 측벽상에 도포된 광반사 코팅이 측벽에 선택적으로 제공될 수 있다.
마이크로프리즘은 어레이의 각 마이크로프리즘 사이에 공간(510)을 형성한다. 광전송 수단(513)으로부터의 빛이 광입력단(505)를 통해 각 마이크로프리즘으로 향하면, 빛은 마이크로프리즘을 통해 측벽(507,508)에 의해 방향이 정해지고 각각의 광출력단(506)으로 출력되어 결과적으로 각 마이크로렌즈(502)를 통과한다.
테이퍼형(tapered) 마이크로프리즘 어레이의 적층이 또한 포함된다. 도6은 본 발명의 실시예를 나타내는데, 마이크로프리즘(530)의 제1 연장 어레이가 마이크로프리즘(540)의 제2 연장 어레이에 부착되어 있고, 마이크로렌즈는 제2 마이크로프리즘 어레이의 광출력단에 있다. 도7은 테이퍼형 마이크로프리즘 어레이의 적층을 포함하는 조명 어셈블리의 투시도를 나타낸다. 마이크로프리즘(640)의 제1 연장 어레이가 마이크로프리즘(650)의 제2 연장 어레이에 부착되어 있고, 마이크로렌즈(502)는 제2 마이크로프리즘 어레이(650)의 광출력단에 있다. 이 배열은 상기 확산기(440)의 구조와 유사한 확산기(630)를 또한 포함한다.
위에서 상술한 특정 실시예는 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이고, 본 발명의 범주와 취지를 벗어나지 않는 범위에서 당업자에 의한 다양한 변형이 만들어질 수 있고, 본 발명은 다음의 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (27)

  1. 조명 어셈블리에 있어서,
    (a) 광전송 수단;
    (b) 마이크로프리즘 어레이로서, 마이크로프리즘의 각각은,
    (ⅰ) 상기 광전송 수단에 광학적으로 연결된 광입력단;
    (ⅱ) 광입력단으로부터 떨어져 있는 광출력단;
    (ⅲ) 대향하여 위치한 한 쌍의 제1 측벽으로서, 상기 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 광출력단에 의해 정의된 에지를 각각 가지고, 상기 제1 측벽의 적어도 하나는 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 한 쌍의 제1 측벽;
    (ⅳ) 대향하여 위치한 한 쌍의 제2 측벽으로서, 상기 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 광출력단에 의해 정의된 에지를 각각 가지고, 상기 제2 측벽의 적어도 하나는 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 한 쌍의 제2 측벽;을 포함하는 마이크로프리즘 어레이; 및
    (c) 각 마이크로프리즘의 광출력단 상의 마이크로렌즈로서, 상기 광전송 수단으로부터의 빛이 상기 광입력단을 통해 각 마이크로프리즘으로 입력되면, 빛이 상기 마이크로프리즘을 통해 상기 측벽에 의해 방향이 정해지고 각각의 광출력단으로 출력되도록 하는 마이크로렌즈를 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 마이크로렌즈가 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서, 마이크로렌즈가 단일 곡률축을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  4. 제 2 항에 있어서, 마이크로렌즈가 두개의 수직 곡률축을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서, 마이크로렌즈가 각 마이크로프리즘의 광출력단과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서, 마이크로렌즈가 중간의 스페이서 소자없이 각 마이크로프리즘의 광출력단에 직접 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서, 마이크로렌즈가 마이크로프리즘과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  8. 제 6 항에 있어서, 마이크로렌즈가 굴절률 정합 유체 또는 접착제에 의해 각 마이크로프리즘의 광출력단에 직접 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블 리.
  9. 제 1 항에 있어서, 인접한 마이크로프리즘의 측벽 사이에 있는 흑색 착색제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서, 광전송 수단 및 광입력단 사이에 광학적으로 연결되어 있는 광확산 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서, 광확산 소자가 광입력단에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  12. 제 1 항에 있어서, 측벽상에 광반사 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  13. 제 1 항에 있어서, 광출력단이 광입력단의 표면적보다 더 작은 표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  14. 제 1 항에 있어서, 마이크로프리즘이 내부에 테이퍼형의 측벽을 가지고, 광출력단이 광입력단의 표면적보다 더 작은 표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프리즘, 마이크로렌즈, 및 광전송 수단이 대략 1.40 내지 대략 1.65 범위의 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 광전송 수단이 도파관인 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프리즘 및 마이크로렌즈가 유기 폴리머 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 광출력단이 상기 입력단의 표면에 평행한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 측벽이 상기 광입력단 평면의 법선에 대해 대략 2 내지 대략 25도의 범위의 경사각을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 측벽이 상기 광입력단 평면의 법선에 대해 대략 5 내지 대략 25도 범위의 경사각을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  21. 제 1 항에 있어서, 마이크로프리즘 어레이 및 마이크로렌즈 사이에 부착된 제2 마이크로프리즘 어레이를 더 포함하고, 제2 마이크로프리즘의 각각은,
    (ⅰ) 적어도 하나의 마이크로프리즘의 광출력단을 통해 상기 광전송 수단에 광학적으로 연결된 제2 광입력단;
    (ⅱ) 제 2 광출력단;
    (ⅲ) 대향하여 위치한 제2의 한 쌍의 제1 측벽으로서, 상기 제2 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 제2 광출력단에 의해 정의된 에지를 각각 가지고, 상기 제1 측벽의 적어도 하나는 제2 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 제2의 한 쌍의 제1 측벽; 및
    (ⅳ) 대향하여 위치한 제2의 한 쌍의 제2 측벽으로서, 상기 제2 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 제2 광출력단에 의해 정의된 에지를 각각 가지고, 상기 제2 측벽의 적어도 하나는 제2 광출력단 및 마이크로렌즈를 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 제2의 한 쌍의 제2 측벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  22. 제 21 항에 있어서, 광전송 수단 및 광입력단 사이에 광학적으로 연결되어 있는 광확산 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  23. 조명 어셈블리에 있어서,
    (a) 광전송 수단;
    (b) 마이크로프리즘 어레이로서, 마이크로프리즘의 각각은,
    (ⅰ) 상기 광전송 수단에 광학적으로 연결된 광입력단;
    (ⅱ) 광입력단으로부터 떨어져 있는 광출력단;
    (ⅲ) 대향하여 위치한 한 쌍의 제1 측벽으로서, 상기 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 광출력단에 의해 정의된 에지를 각각 가지고, 상기 제1 측벽의 적어도 하나는 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 한 쌍의 제1 측벽;
    (ⅳ) 대향하여 위치한 한 쌍의 제2 측벽으로서, 상기 광입력단에 의해 정의된 에지 및 상기 광출력단에 의해 정의된 에지를 각각 가지고, 상기 제2 측벽의 적어도 하나는 광출력단을 향해 전송된 빛의 반사를 일으키도록 위치하는, 한 쌍의 제2 측벽;을 포함하는 마이크로프리즘 어레이;
    (c) 각 마이크로프리즘의 광출력단 상의 마이크로렌즈로서, 상기 광전송 수단으로부터의 빛이 상기 광입력단을 통해 각 마이크로프리즘으로 입력되면, 빛이 상기 마이크로프리즘을 통해 상기 측벽에 의해 방향이 정해지고 각각의 광출력단으로 출력되도록 하는 마이크로렌즈; 및
    (d) 광전송 수단 및 광입력단 사이에 광학적으로 결합된 광확산 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  24. 제 23 항에 있어서, 광확산 소자가 광입력단에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  25. 제 23 항에 있어서, 광확산 소자는 기판 표면상에 부드러운 범프를 가진 투명 또는 반투명 기판을 포함하고, 상기 범프는 높이 및 폭 모두가 대략 1 마이크론 내지 대략 20 마이크론의 범위인 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  26. 제 23 항에 있어서, 범프가 기판의 표면상에 중합 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
  27. 제 23 항에 있어서, 범프가 마이크로프리즘의 광입력단에 병렬로 있는 것을 특징으로 하는 조명 어셈블리.
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