KR20120115568A - 점탄성 층을 구비한 조명 장치 - Google Patents

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KR20120115568A
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마이클 제이 사이코라
로버트 엘 브롯
윌리엄 제이 브라이언
에릭 에이 에이호
마틴 크리스토퍼슨
마이클 에이 마이스
케빈 알 샤퍼
오드리 에이 셔먼
존 씨 슐츠
미치슬라프 에이치 마주렉
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

전자 디스플레이 장치를 위한 백라이트와 같은 조명 장치가 개시된다. 조명 장치는 광원에 광학적으로 결합된 도광체를 포함하며, 점탄성 층 및 나노공극형 중합체 층이 광원에 의해 방출된 광을 관리하기 위해 도광체와 함께 사용된다. 점탄성 층은 감압 접착제일 수 있다.

Description

점탄성 층을 구비한 조명 장치{ILLUMINATION DEVICE HAVING VISCOELASTIC LAYER}
본 발명은 조명 장치, 특히 전자 디스플레이 장치 내에 백라이트(backlight) 조립체로서 사용될 수 있는 조명 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD) 장치와 같은 전자 디스플레이 장치는 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 휴대용 장치, 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라를 포함하는 다양한 응용에 사용된다. 전형적인 LCD 장치에서, LCD 패널은 이미지가 생성되도록 패널에 광학적으로 결합되는 하나 이상의 선 광원 또는 점 광원에 의해 후방 조명된다. 광원은 도광체(lightguide), 확산기 필름(diffuser film), 휘도 향상 필름(brightness enhancing film), 다층 광학 필름 등을 포함하는 광학 기재들 또는 필름들의 배열체를 사용하여 LCD 패널에 광학적으로 결합될 수 있다. LCD 장치는 흔히, LCD 패널과 결합될 수 있는 하우징 내에 둘 모두가 포함되는, 광학 필름들의 적합하게 설계된 배열체에 광학적으로 결합되는 하나 이상의 광원을 포함하는 백라이트 조립체를 사용하여 제조된다.
광원을 포함하는 조명 장치가 본 명세서에 개시되며, 이 광원은 도광체에 광학적으로 결합되어, 광원에 의해 방출되는 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송된다. 도광체는, 점탄성 층(viscoelastic layer) 및 복수의 상호연결된 나노공극(nanovoid)을 포함하는 나노공극형 중합체 층(nanovoided polymeric layer)을 추가로 포함하는 광학 물품(optical article)의 구성요소이다. 일부 실시예에서, 광학 물품은 점탄성 층과 나노공극형 층 사이에 배치되는 도광체를 포함한다. 일부 실시예에서, 점탄성 층과 나노공극형 층 사이에 형성되는 계면은 복수의 특징부를 포함한다.
일부 실시예에서, 광학 물품은 도광체 상에 배치되는 제1 점탄성 층, 제1 점탄성 층 반대편에서 도광체 상에 배치되는 제2 점탄성 층, 및 도광체 반대편에서 제1 점탄성 층 상에 배치되는 제1 나노공극형 중합체 층을 포함한다.
일부 실시예에서, 광학 물품은 제1 점탄성 층과 함께 도광체에 접착되는 광 방출 층 - 이때, 이들 2개 층들 사이의 계면이 긴 렌즈를 포함함 - ; 및 제2 점탄성 층과 함께 도광체의 반대편 표면에 접착되는 미세구조화된 나노공극형 중합체 층 - 이때 도광체와 층 사이의 계면이 복수의 긴 렌즈를 포함함 - 을 포함한다. 일부 실시예에서, 긴 프리즘은 긴 렌즈에 직교하게 연장한다.
일부 실시예에서, 광학 물품은 광학 물품의 외부 표면 상에 배치되는 접착제 층을 추가로 포함하며, 이때 선택적인 이형 라이너(release liner)가 사용 중이 아닐 때 접착제 층을 보호하기 위해 사용된다.
본 발명의 이점 및 특징은 이하에 제공되는 상세한 설명과 관련하여 하기 도면을 고려하여 더욱 완전하게 이해될 수 있다. 도면은 다양한 광학 물품의 개략도이며, 반드시 축적에 맞게 도시되지는 않는다.
<도 1>
도 1은 본 명세서에 개시된 조명 장치의 일 실시예를 도시하는 도면.
<도 2a 및 도 2b>
도 2a 및 도 2b는 본 명세서에 개시된 조명 장치에 사용될 수 있는 예시적인 광학 물품의 개략적인 단면을 도시하는 도면.
<도 3a 및 도 3b, 도 4a 및 도 4b>
도 3a 및 도 3b와 도 4a 및 도 4b는 본 명세서에 개시된 조명 장치의 실시예들을 도시하는 도면.
<도 4c>
도 4c는 입체 3D 이미지를 디스플레이하는 데 적합한 조명 장치의 개략도를 도시하는 도면.
<도 5a 및 도 5b, 도 6>
도 5a 및 도 5b와 도 6은 본 명세서에 개시된 조명 장치의 실시예들을 도시하는 도면.
본 발명은 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 하기 출원들에 관련된다: 2010년 2월 10일자로 출원된 미국 가출원 제61/303152호(폴크(Wolk) 등); 둘 모두 2011년 1월 13일자로 출원된 PCT 출원 US2011/021140호 및 US2011/021053호; 및 국제 출원 공개 WO 2010/017087 A2호(셔먼(Sherman) 등).
하기의 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 몇몇 구체적인 실시예가 예시로서 도시되어 있는 첨부된 세트의 도면들을 참조한다. 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 실시예가 고려되고 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안 된다.
본 발명은 미세복제된 저 굴절률 재료(microreplicated low index material) 및 광학적 투명 접착제를 포함하는 고각 백라이트(high angle backlight, HABL)를 기술한다. HABL은 쓰리엠(3M)™ 3D 필름에 기반한 시간 분할(temporally multiplexed) 3D LCD 디스플레이의 일체형 부분이다. 하나 또는 양 주 표면이 렌즈, 프리즘, 또는 다른 추출 특징부와 같은 구조적 광학 요소를 갖는 구조화된 도광체가 기술된다. HABL의 저부 표면 상의 추출 특징부 및 상부 표면 상의 렌즈의 기하학적 형상은, 도광체의 일 면 내로 주입된 광이 상부 표면으로부터 규정된 각도(대개 70°, 단 에너지의 90%가 ± 10° 이내임)에서 주입 면 반대편의 도광체 위의 반구-절반(half-hemisphere) 내로 방출되도록 설계된다. 다수의 대안적인 구성을 포함하여 몇몇 실시예가 기술된다. 제안된 물품은 2개의 주 표면을 가진 저 탁도(haze) 및 고 투명도(transparency)의 중실체(도광체), 저 굴절률 나노폼(nanofoam)(나노공극형 중합체 층), 및 도광체와 나노공극형 중합체 층 사이에 배치된 점탄성 층을 포함하며, 여기서 도광체의 적어도 하나의 주 표면은 점탄성 층의 구조화된 표면과 일치하고, 광원이 광을 도광체 내로 주입하도록 구성된다. HABL을 제조하는 데 이용될 수 있는 공정이 2011년 1월 13일자로 출원된 PCT 출원 US2011/021140호에 기술되어 있다.
제안된 백라이트 복합 조립체는 일반적으로는 분리되어 있는 필름들 및 기능들을 통합한다. 제안된 백라이트 복합 조립체의 구성은 보다 단순하여서, 그들의 제조는 비용 효과적일 수 있다. 마지막으로, 조립체의 매립된 광학 구조물은 백라이트의 내구성을 개선할 수 있다.
본 명세서에 개시된 조명 장치는 광을 방출하는 광원을 포함하며, 광은 도광체, 점탄성 층 및 나노공극형 중합체 층을 포함하는 광학 물품에 의해 관리된다. 조명 장치는 하나 이상의 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 점탄성 층은 일반적으로 실온에서 점착성인 PSA를 포함할 수 있다. 점착성 층은, 구성요소를 조명 장치 또는 물품에 접합하기 위해 별도의 접착제 층을 필요로 하지 않을 수 있기 때문에, 다양한 제품 구성물의 조립을 용이하게 할 수 있다.
조명 장치는 광이 요구되는 어디든지 광을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 조명 장치는 가정, 상업적 및/또는 산업적 용도를 비롯하여, 실내 및/또는 실외에서 사용하도록 설계될 수 있다. 조명 장치는 구성물이 휴대형, 즉 구성물이 휴대형 광원이도록 구성물에 사용 및/또는 제공될 수 있다. 조명식 테이프, 표지(sign), 라벨(label), 스티커(sticker), 컷-아웃(cut-out) 등이 조명 장치를 사용하여 제조될 수 있는 휴대형 구성물의 예이다. 조명 장치는 또한 전자 디스플레이 장치에서와 같은 보다 고정적인 구성물에 사용 및/또는 제공될 수 있다.
조명 장치는 또한 "요구에 따른 광(light on demand)"을 제공하도록 사용될 수 있는데, 예컨대 광원은 차량을 주차할 때와 같은 단지 소정의 조건 하에서만 작동될 수 있다. 조명 장치는, 예컨대 미등을 위해 차량의 외장 조명을 제공하도록 사용되어, 공간을 많이 차지하는 미등 공동 및 그들의 조명 조립체를 대체할 수 있다.
광학 물품은 디스플레이 장치를 조명하기 위해 사용되는 종래의 도광체 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 물품은 하나 이상의 실질적인 선 광원 또는 점 광원으로부터 광을 분배하는 중실 또는 중공 도광체를 대체하기 위해 사용될 수 있다. 광학 물품은 도광체를 디스플레이 장치에 접합하기 위한 추가 재료를 필요로 하지 않고서 디스플레이 장치에 조립될 수 있다.
조명 장치는 또한 사용자에 의해서도 아주 쉽게 개조될 수 있어서, 상이한 조명 형태 및 구성물에 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 물품은 롤 또는 시트 형태로 제공될 수 있어서, 다양한 형상 및 크기로 절단될 수 있다. 광원은 또한, 예를 들어 광원이 사용할 수 없게 될 경우 또는 상이한 색상의 광이 요구되는 경우, 광학 물품과 함께 교체가능할 수 있다. 또한, 표지 구성물에 사용되는 경우, 예를 들어 광고를 갱신하고자 할 경우, 그래픽이 교체될 수 있다.
조명 장치는 더 많은 이점을 제공할 수 있다. 조명 장치는 특정 영역에 걸쳐 밝은, 확산된, 균일한, 및/또는 집중된 광을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 조명 장치는 얇고, 가요성이고(손으로 휠 수 있음) 및/또는 경량임으로 인해 이점을 제공할 수 있으며, 심지어 특정 형상 및 크기에 정합가능할 수도 있다. 광학 물품은 넓은 영역을 조명하도록 타일링(tiled)될 수 있으며, 이는 광학 물품들을 맞붙일 수 있는 경우에 보다 용이하게 형성될 수 있다. 또한, 점탄성 층은 그의 점탄성 특성으로 인해, 조명 장치 또는 장치가 사용되는 구성물이 겪게 되는 응력을 감쇠시킬 수 있다. 광학 물품은, 기재 상에 배치될 때, 시간 경과에 따라 제거가능하고 및/또는 재위치가능할 수 있다. 조명 장치는 또한 그것이 구매가능한 광원 및 재료로부터 제조될 수 있기 때문에, 비용과 관련된 이점을 제공할 수 있다. 추가의 이점은 이하에 기술된다.
본 명세서에 개시된 조명 장치 및 물품과 관련된 광의 거동은 기하학적 광학의 원리를 사용하여 기술될 수 있다. 이들 원리는 잘 알려져 있고 본 명세서에 제공되지 않으며; 더욱 상세한 설명은 위에서 인용된 셔먼 등의 참고 문헌에서 찾을 수 있다. 일반적으로, 다양한 3차원 구조, 재료 조성, 층 구성, 광의 각도 분포 등이 본 명세서에 개시된 조명 장치 및 물품에 대한 광의 거동에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 이론적으로 결정하기 위해 광선 추적 기법(ray tracing technique)과 함께 굴절의 법칙 및 내부 전반사의 원리를 적용할 수 있다.
도 1은 광학 물품(101) 및 광원(102)을 포함하는 예시적인 조명 장치(100)를 도시한다. 광학 물품(101)은 도광체(103) 상에 배치된 점탄성 층(104), 및 도광체(103) 반대편에서 점탄성 층(104) 상에 배치된 나노공극형 중합체 층(105)을 포함한다. 광원(102)은 광원에 의해 방출된 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되도록 도광체(103)에 대해 위치된다. 광원에 의해 방출된 광은, 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면(107)을 통해 도광체(103)에 입사되는 광선(106)에 의해 나타내어져 있다. 도광체 내의 광은 내부 전반사에 의해 전송되는 단일 광선(108)에 의해 나타내어져 있다. 도광체의 적어도 일부분이 광학적으로 평탄한 표면(109 및/또는 110)을 갖는다. 계면(109)이 도광체(103)와 점탄성 층(104) 사이에 형성된다. 계면(111)이 점탄성 층(104)과 나노공극형 중합체 층(105) 사이에 형성되며, 나노공극형 중합체 층은 상부 표면(112)을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 광학적으로 평탄한 표면은 표면에 입사되는 광이 표면에 의해 바람직하지 못하게 영향을 받지 않도록 표면이 충분히 평탄한 것, 예컨대 표면에 입사 광의 파장보다 큰 적어도 하나의 치수를 갖는 결함이 없는 것을 의미한다. 광학적으로 평탄한 표면은 도광체에 입사되는 광의 적어도 일부가 표면에서 반사되게 하여, 이러한 광이 내부 전반사의 원리에 따라 층 내에 계속 전파된다.
일반적으로, 도광체 내에서 전파되는 광은 도광체로부터 반사되거나 추출된다. 광학적으로 평탄한 표면에 입사되는 광의 반사의 경우, 관찰된 반사각은 계산된 반사각의 약 10° 이내이다. 마찬가지로, 광학적으로 평탄한 표면에 입사되는 광의 굴절의 경우, 관찰된 투과각은 계산된 투과각의 약 10° 이내이다. 내부 전반사는, 광이 도광체로부터 의도적으로 추출되지 않는 한, 미리설정된 양 또는 적어도 미리설정된 양의 약 10% 이내의 광이 도광체로부터 빠져나가지 않는 경우에 일어난다.
일반적으로, 도광체의 표면은 도 1에 도시된 바와 같이 구조화되지 않을 수 있거나, 이들은 원하는 효과에 따라 임의의 3차원 구조를 가질 수 있다. 일반적으로, 도광체의 표면은, 표면의 일부분을 따라 연장하며 도광체로부터 광을 추출하도록 배향되는 적어도 하나의 특징부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 특징부는 복수의 특징부를 포함하며, 이들 특징부는 돌출부, 함몰부, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예시적인 특징부는 렌즈형, 프리즘형, 타원형, 원추형, 포물선형, 피라미드형, 정사각형, 또는 직사각형 형상, 또는 이들의 조합을 갖는 돌출부 및/또는 함몰부를 포함한다. 렌즈를 포함하는 특징부가 광을 바람직한 각도 분포로 지향하는 데 특히 유용하다. 선형 프리즘 또는 긴 프리즘을 포함하는 예시적인 특징부가 또한 특히 유용하다. 다른 예시적인 특징부는 긴, 불규칙적인, 가변 기울기의 렌즈형, 또는 랜덤 원주형 형상, 또는 이들의 조합을 갖는 돌출부 및/또는 함몰부를 포함한다. 형상들의 임의의 조합의 혼성(hybrid), 예를 들어 긴 포물선형, 피라미드 프리즘형, 직사각형-기반 프리즘형, 및 선단부가 둥근(rounded-tip) 프리즘형 형상이 사용될 수 있다. 특징부는 형상들의 랜덤 조합을 포함할 수 있다.
특징부의 크기는 3가지 치수에서의 그들의 전체적인 형상에 의해 기술될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 특징부는 약 1 내지 약 100 um, 예를 들어 약 5 내지 약 70 um의 하나의 치수를 가질 수 있다. 도광체는 모두 동일한 형상인 특징부들을 가질 수 있지만, 형상들의 크기가 적어도 하나의 치수에서 다를 수 있다. 도광체는 또한 상이한 형상인 특징부들을 가질 수 있으며, 이들 특징부의 크기는 임의의 주어진 치수에서 다를 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
특징부들의 표면 구조가 또한 다양할 수 있다. 특징부의 표면 구조는 일반적으로 특징부의 하위 구조(sub-structure)를 지칭한다. 예시적인 표면 구조는 광학적으로 평탄한 표면, 불규칙적인 표면, 패턴화된 표면, 또는 이들의 조합을 포함한다. 복수의 특징부를 갖는 도광체의 경우, 각각의 특징부가 동일한 표면 구조를 가질 수 있다. 복수의 특징부를 갖는 도광체의 경우, 특징부들 중 일부가 동일한 표면 구조를 가질 수 있다. 복수의 특징부를 갖는 도광체의 경우, 각각의 특징부가 상이한 표면 구조를 가질 수 있다. 특징부의 표면 구조는 특징부의 부분들에 걸쳐 달라질 수 있다.
특징부의 광학적으로 평탄한 표면은 도광체의 광학적으로 평탄한 표면의 일부를 형성할 수 있다. 특징부 및 도광체의 광학적으로 평탄한 표면들은 서로 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 복수의 특징부가 사용되는 경우, 일부 추출 특징부의 표면이 완전하게 광학적으로 평탄할 수 있거나, 일부가 부분적으로 광학적으로 평탄할 수 있다. 광학적으로 평탄한 표면은 인접 도광체 또는 도광체가 그 상에 배치된 기재와 접촉할 수 있다.
사용되는 경우, 주어진 도광체를 위한 특징부의 개수는 1개 이상이다. 2개 이상을 의미하는 복수의 특징부가 또한 사용될 수 있다. 일반적으로, 임의의 개수의 특징부, 예컨대 0, 1, 2, 3, 4 또는 5개의 특징부; 1개 초과, 10개 초과, 20개 초과, 30개 초과, 40개 초과, 50개 초과, 100개 초과, 200개 초과, 500개 초과, 1000개 초과, 또는 2000개 초과의 특징부; 또는 약 1 내지 약 10개, 약 1 내지 약 20개, 약 1 내지 약 30개, 약 1 내지 약 40개, 약 1 내지 약 50개, 약 1 내지 약 100개, 약 1 내지 약 200개, 약 1 내지 약 500개, 약 1 내지 약 1000개, 또는 약 1 내지 약 2000개의 특징부가 포함될 수 있다.
특징부들은 랜덤하게 배열될 수 있거나, 소정 유형의 규칙적인 패턴으로 배열될 수 있거나, 둘 모두일 수 있다. 특징부들 사이의 거리가 또한 다를 수 있다. 특징부들은 이산될 수 있거나, 이들은 중첩될 수 있다. 특징부들은 서로 아주 근접하게, 서로 실질적으로 접촉하게, 서로 바로 인접하게, 또는 이들의 일부 조합으로 배열될 수 있다. 특징부들 사이의 유용한 거리는 최대 약 10 um, 또는 약 0.05 um 내지 약 10 um이다. 특징부들은 각도 방향으로뿐만 아니라 횡방향으로 서로에 대해 오프셋될 수 있다. 특징부들의 면적 밀도는 길이, 폭, 또는 둘 모두에 걸쳐 변경될 수 있다.
특징부들은 원하는 광학 효과를 얻도록 배열될 수 있다. 특징부들은 광을 도광체로부터 균일하게 또는 일정 구배로서 추출하도록, 분리된 광원들을 은폐하도록, 또는 무아레
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를 감소시키도록 배열될 수 있다.
특징부들은 도광체로부터 추출되는 광의 양 및/또는 방향을 제어하는 데 사용될 수 있다. 이것은 일반적으로 특징부들의 형상, 크기, 표면 구조, 및/또는 배향을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 복수의 특징부가 사용되는 경우, 특징부들의 개수 및/또는 배열뿐만 아니라 서로에 대한 특징부들의 배향이 변화될 수 있다.
일반적으로, 각각의 특징부의 배향을 변화시키는 것이 도광체로부터 추출될 수 있는 광의 양 및 분포에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 이론적으로 결정할 수 있다. 이는 굴절의 법칙 및 내부 전반사의 원리에 따르는 광선 추적 기법을 사용하여 달성될 수 있다.
특징부의 형상은 광의 각도 성분을 변경시킬 수 있으며, 각도 성분은 도광체로부터 추출되는 광의 양을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 이는 광이 도광체 내에서 내부 전반사에 의해 전파되고 도광체와 공기 및/또는 인접 기재(들)에 대한 임계각 미만이거나 동일하거나 초과인 각도로 특징부의 표면에 충돌하는 경우일 수 있다. 도광체로부터 추출되는 광의 양은 그에 따라 증가 또는 감소될 수 있다.
특징부의 크기는, 어느 정도의 광이 특징부의 표면에서 반사될 수 있어서 도광체로부터 추출되는 광의 양을 증가 또는 감소시키도록 변경될 수 있다.
특징부의 표면 구조는 도광체로부터 추출되는 광의 분포를 제어하는 데 사용될 수 있다. 특정 각도 분포를 갖는 광이 특징부에 충돌하여 도광체로부터 균일하게 및/또는 랜덤하게 추출될 수 있다. 광은 또한 균일하게 그리고 일정 패턴으로, 또는 램덤하게 그리고 일정 패턴으로 추출될 수 있다.
광학 물품은 미리설정된 방식으로, 예를 들어 하나 이상의 원하는 위치 또는 영역에서 도광체로부터 추출된 광에 의해 광을 제어하도록 설계되어 배열된다. 일반적으로, 광학적으로 평탄한 표면은 추출 특징부(들)의 표면(들)을 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 광학적으로 평탄한 표면이 추출 특징부의 표면을 포함하는 예를 도시한다.
도 2a는 도광체(201) 상에 배치된 점탄성 층(202)을 포함하는 예시적인 광학 물품(200)의 개략적인 단면을 도시하며, 나노공극형 중합체 층(203)이 도광체(201) 반대편에서 점탄성 층(202) 상에 배치된다. 일반적으로, 도광체와 점탄성 층 사이에 형성된 계면은 도광체 내에서 전송되는 광을 추출하도록 배향된 복수의 특징부를 포함할 수 있다. 도광체의 표면은, 표면의 일부분을 따라 연장하며 도광체로부터 광을 추출하도록 배향되는 적어도 하나의 특징부를 포함할 수 있다. 광학 물품(200)은 특징부(204)를 포함한다. 이러한 예에서, 특징부는 계면(205)의 노치형(notch-like) 함몰부이다. 표면(206, 207)은 광학적으로 평탄한 표면이다. 특징부(204)의 표면은 광학적으로 평탄한 표면이다. 광학 물품(200) 내에서의 광의 예시적인 거동이 광선(208, 209)에 의해 도시되어 있다. 광선(208)에 의해 나타내어진 광은 도광체(201) 내에서 내부 전반사에 의해 전파된다. 광선(209)에 의해 나타내어진 광은 도광체(201) 내에서 내부 전반사에 의해 전파되며, 결국 특징부(204)의 표면과 충돌한다. 그 결과, 광선(209)의 각도 성분이 변경되고, 이러한 광선에 의해 나타내어진 광은 임계각 미만의 각도로 계면(205)에 충돌할 수 있어서, 광이 도광체로부터 추출된다. 따라서, 도 2a에 예시된 바와 같이, 도광체로부터 추출되는 광의 양이 증가될 수 있다. 특징부(204)의 배향을 변경하여 광선(209)이 특징부에 충돌하는 각도를 증가 또는 감소시키되 임계각 이하로 유지함으로써, 광이 도광체로부터 추출될 수 있는 방향을 변화시킬 수 있다.
도 2b는 도광체(221) 상에 배치된 점탄성 층(222)을 포함하는 예시적인 광학 물품(220)의 개략적인 단면을 도시하며, 나노공극형 중합체 층(223)이 도광체(221) 반대편에서 점탄성 층(222) 상에 배치된다. 광학 물품(220)은 특징부(224)를 포함한다. 이러한 예에서, 특징부는 노치형 특징부이다. 표면(225, 226)은 광학적으로 평탄한 표면이다. 특징부(224)의 표면은 광학적으로 평탄한 표면이다. 도광체(221) 내에서의 광의 예시적인 거동이 광선(227)에 의해 도시되어 있다. 광선(227)에 의해 나타내어진 광은 도광체(221) 내에서 내부 전반사에 의해 전파되며, 결국 특징부(224)의 표면과 충돌한다. 그 결과, 광선(227)의 각도 성분이 변경되고, 이러한 광선에 의해 나타내어진 광은 임계각 미만의 각도로 표면(226)에 충돌할 수 있어서, 광이 도광체로부터 추출된다.
도광체 상에 배치된 점탄성 층을 포함하는 추가의 예시적인 광학 물품이 위에서 인용된 셔먼 등의 참고 문헌에 기술되어 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같은 나노공극형 중합체 층이 셔먼 등의 참고 문헌에 기술된 점탄성 층 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 나노공극형 중합체 층이 도 2a 내지 도 2d, 도 3a 및 도 3b 중 임의의 도면에 도시된 점탄성 층 상에 배치될 수 있다.
광학적으로 평탄한 표면은 추출 특징부의 표면의 일부분을 포함할 수 있다. 복수의 추출 특징부가 사용되는 경우, 상기의 조합이 사용될 수 있는데, 즉 일부 추출 특징부가 완전하게 광학적으로 평탄한 표면을 가질 수 있고, 일부가 완전하게 광학적으로 평탄하지 않은 표면을 가질 수 있으며, 및/또는 일부 추출 특징부가 부분적으로 광학적으로 평탄한 표면 및 부분적으로 광학적으로 평탄하지 않은 표면을 가질 수 있다. 광학적으로 평탄한 표면은 도광체의 표면에 걸쳐 연속적이거나 비연속적일 수 있다. 광학적으로 평탄한 표면의 적어도 일부분이 점탄성 층과 접촉한다. 광은 점탄성 층에 의해 추출될 때 확산될 수 있다. 따라서, 광은 그의 특성에 따라 상이하게 추출될 수 있다. 광은 키패드 상의 키를 조명하도록 사용될 수 있는 것과 같은 분리된 그루핑(discrete grouping)으로 추출될 수 있다.
도광체와 점탄성 층 사이의 굴절률 차이는 적절한 재료의 선택에 의해 형성될 수 있다. 도광체는 점탄성 층의 굴절률보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 도광체의 굴절률은 점탄성 층의 굴절률과 비교하여, 약 0.002 초과, 약 0.005 초과, 약 0.01 초과, 약 0.02 초과, 약 0.03 초과, 약 0.04 초과, 약 0.05 초과, 약 0.1 초과, 약 0.2 초과, 약 0.3 초과, 약 0.4 초과, 또는 약 0.5 초과일 수 있다.
도광체는 점탄성 층보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 도광체의 굴절률은 점탄성 층의 굴절률과 비교하여, 약 0.002 미만, 약 0.005 미만, 약 0.01 미만, 약 0.02 미만, 약 0.03 미만, 약 0.04 미만, 약 0.05 미만, 약 0.1 미만, 약 0.2 미만, 약 0.3 미만, 약 0.4 미만, 또는 약 0.5 미만일 수 있다.
도광체 및 점탄성 층은 광에 대한 변화가 거의 없이 또는 전혀 없이 점탄성 층 내로 광이 추출될 수 있도록 동일하거나 거의 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 도광체와 점탄성 층의 굴절률 차이는 약 0.001 내지 약 0.002 미만일 수 있다.
도광체와 점탄성 층의 굴절률 차이는 약 0.002 내지 약 0.5, 약 0.005 내지 약 0.5, 약 0.01 내지 약 0.5, 약 0.02 내지 약 0.5, 약 0.03 내지 약 0.5, 약 0.04 내지 약 0.5, 약 0.05 내지 약 0.5, 약 0.1 내지 약 0.5, 약 0.2 내지 약 0.5, 약 0.3 내지 약 0.5, 또는 약 0.4 내지 약 0.5일 수 있다.
점탄성 층 내로 추출되는 광의 양은 또한 도광체에 입사되는 광의 각도 분포를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 이는 광학 물품과 함께 사용되는 적절한 광원(들)의 선택에 의해 달성될 수 있다. 다양한 광원이 이하에 기술된다. 랜덤 또는 특정의 각도 분포를 갖는 광을 방출하는 광원이 사용될 수 있다.
점탄성 층에 입사되는 광의 양 및 방향은 적어도 특징부의 형상, 크기, 개수, 배열 등, 도광체 및 점탄성 층의 굴절률, 도광체의 형상, 및 도광체에 입사하게 되는 광의 각도 분포에 의해 제어될 수 있다.
광학 물품은 주어진 응용에 대해 필요한 대로 임의의 벌크(bulk) 3차원 형상을 가질 수 있다. 광학 물품은 위에서 인용된 셔먼 등의 참고 문헌에, 특히 도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같은, 정사각형 또는 직사각형 층, 시트, 필름 등의 형태일 수 있다. 광학 물품은 이하에 기술되는 바와 같은 형상으로 절단되거나 분할될 수 있다. 도광체는 또한 한쪽 단부가 반대쪽 단부에 비하여 더 두껍도록 테이퍼질 수 있으며; 테이퍼진 형상은 셔먼 등의 참고 문헌에 기술된 바와 같이 때때로 웨지(wedge) 또는 의사-웨지(pseudo-wedge)로 지칭된다.
도광체의 두께는 도광체가 원하는 대로 기능할 수 있는 한, 특정하게 제한되지 않는다. 도광체의 두께는 광원에 기초하여 또는 그와 관련하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 설계 파라미터는 특정 광원(들)의 사용을 제한하거나 심지어 필요로 할 수 있으며, 도광체에 입사되어야 할 광의 최소 양 또는 양의 범위가 있을 수 있다. 따라서, 도광체의 두께는 주어진 광원으로부터의 필요한 양의 광이 도광체에 입사될 수 있도록 선택될 수 있다. 특히 얇게 설계된 조명 장치에 사용하기 위해 최대 두께의 도광체가 필요할 수 있다. 도광체에 대한 예시적인 두께는 약 0.010 ㎜ 내지 약 25.4 ㎜ (약 0.4 밀(mil) 내지 약 1000 밀), 약 0.025 ㎜ 내지 약 7.62 ㎜ (약 1 밀 내지 약 300 밀), 약 0.025 ㎜ 내지 약 1.52 ㎜ (약 1 밀 내지 약 60 밀), 또는 약 0.013 ㎜ 내지 약 0.76 ㎜ (약 0.5 밀 내지 약 30 밀)의 범위이다.
점탄성 층의 두께는 점탄성 층이 원하는 대로 기능할 수 있는 한, 특정하게 제한되지 않는다. 점탄성 층에 대한 예시적인 두께는 약 0.010 ㎜ 내지 약 25.4 ㎜ (약 0.4 밀 내지 약 1000 밀), 약 0.025 ㎜ 내지 약 7.62 ㎜ (약 1 밀 내지 약 300 밀), 약 0.025 ㎜ 내지 약 1.52 ㎜ (약 1 밀 내지 약 60 밀), 또는 약 0.013 ㎜ 내지 약 0.76 ㎜ (약 0.5 밀 내지 약 30 밀)의 범위이다.
일반적으로, 점탄성 층 및 나노공극형 중합체 층에 의해 형성되는 계면은 원하는 광학 효과에 따라 임의의 3차원 구조를 가질 수 있다. 점탄성 층과 나노공극형 중합체 층의 계면은 주어진 입사각에 대해, 관찰된 투과각이 계산된 투과각의 약 10° 이내이도록 구조화되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 광 방출 층과 점탄성 층에 대해 계면이 구조화되지 않으며, 광 방출 층의 굴절률은 점탄성 층의 굴절률 초과이거나 동일하거나 미만이다.
일부 실시예에서, 점탄성 층과 나노공극형 중합체 층의 계면은 구조화될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 구조화된 계면은 계면의 적어도 일부분을 따라 연장하는 적어도 하나의 특징부가 있는 것을 의미하며, 이러한 특징부는 나노공극형 중합체 층 내로 추출되는 광의 양 및/또는 방향을 제어하는 데 사용될 수 있다. 이는 일반적으로 각각의 특징부의 배향을 변경함으로써, 즉 그의 형상, 크기 및/또는 표면 구조를 변경함으로써 달성될 수 있다. 복수의 특징부가 사용되는 경우, 나노공극형 중합체 층 내로 추출되는 광의 양 및/또는 방향은 각각의 특징부의 배향뿐만 아니라, 특징부의 개수 및/또는 배열에 의해서도 제어될 수 있다. 도광체로부터 광을 추출하는 데 사용되는 특징부에 대한 일반적인 설계 고려사항은 전술되어 있다. 점탄성 층 및 나노공극형 중합체 층에 의해 형성된 계면의 특징부는 전술된 바와 같이, 돌출부, 함몰부, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 2차 추출 특징부가 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 제2009/0067151호(살린(Sahlin) 등)에 기술되어 있다.
도 3a는 광학 물품(301) 및 광원(302)을 포함하는 예시적인 조명 장치(300)의 개략적인 단면을 도시한다. 광학 물품(301)은 도광체(303) 상에 배치된 점탄성 층(304), 및 도광체(303) 반대편에서 점탄성 층(304) 상에 배치된 나노공극형 중합체 층(305)을 포함한다. 광원(302)은 광원에 의해 방출된 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되도록 도광체(303)에 대해 위치된다. 광원에 의해 방출된 광은, 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면(307)을 통해 도광체(303)에 입사되는 광선(306)에 의해 나타내어져 있다. 계면(308)이 점탄성 층(304)과 나노공극형 중합체 층(305) 사이에 형성되며, 광이 미리설정된 방향으로 나노공극형 중합체 층 내로 추출되도록 이산된 볼록한 렌즈형 특징부들을 포함한다.
도 3b는 광학 물품(321) 및 광원(322)을 포함하는 예시적인 조명 장치(320)의 개략적인 단면을 도시한다. 광학 물품(321)은 도광체(323) 상에 배치된 점탄성 층(324), 및 도광체(323) 반대편에서 점탄성 층(324) 상에 배치된 나노공극형 중합체 층(325)을 포함한다. 광원(322)은 광원에 의해 방출된 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되도록 도광체(323)에 대해 위치된다. 광원에 의해 방출된 광은, 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면(327)을 통해 도광체(323)에 입사되는 광선(326)에 의해 나타내어져 있다. 계면(328)이 점탄성 층(324)과 나노공극형 중합체 층(325) 사이에 형성되며, 광이 점탄성 층 내에서 반사되도록 선형 프리즘들을 포함한다.
나노공극형 중합체 층은 이하에 상세히 기술된다. 특히, 나노공극형 중합체 층은 공극들과 결합제의 굴절률들의 체적 가중 평균으로서 정의되는 유효 굴절률을 갖는 것으로 기술된다.
점탄성 층의 굴절률과 나노공극형 중합체 층의 유효 굴절률 사이의 차이는 공극들의 특성 및 재료의 적절한 선택에 의해 형성될 수 있다. 점탄성 층은 나노공극형 중합체 층의 유효 굴절률보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 점탄성 층의 굴절률은 나노공극형 중합체 층의 유효 굴절률과 비교하여, 약 0.002 초과, 약 0.005 초과, 약 0.01 초과, 약 0.02 초과, 약 0.03 초과, 약 0.04 초과, 약 0.05 초과, 약 0.1 초과, 약 0.2 초과, 약 0.3 초과, 약 0.4 초과, 또는 약 0.5 초과일 수 있다.
점탄성 층은 나노공극형 중합체 층의 유효 굴절률보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 점탄성 층의 굴절률은 나노공극형 중합체 층의 유효 굴절률과 비교하여, 약 0.002 미만, 약 0.005 미만, 약 0.01 미만, 약 0.02 미만, 약 0.03 미만, 약 0.04 미만, 약 0.05 미만, 약 0.1 미만, 약 0.2 미만, 약 0.3 미만, 약 0.4 미만, 또는 약 0.5 미만일 수 있다.
점탄성 층의 굴절률 및 나노공극형 중합체 층의 유효 굴절률은 광에 대한 변화가 거의 없이 또는 전혀 없이 나노공극형 중합체 층 내로 광이 추출될 수 있도록 동일하거나 거의 동일할 수 있다. 점탄성 층의 굴절률과 나노공극형 중합체 층의 유효 굴절률 사이의 차이는 약 0.001 내지 약 0.002 미만일 수 있다.
점탄성 층의 굴절률과 나노공극형 중합체 층의 유효 굴절률 사이의 차이는 약 0.002 내지 약 0.5, 약 0.005 내지 약 0.5, 약 0.01 내지 약 0.5, 약 0.02 내지 약 0.5, 약 0.03 내지 약 0.5, 약 0.04 내지 약 0.5, 약 0.05 내지 약 0.5, 약 0.1 내지 약 0.5, 약 0.2 내지 약 0.5, 약 0.3 내지 약 0.5, 또는 약 0.4 내지 약 0.5일 수 있다.
일부 실시예에서, 광학 물품은 점탄성 층 반대편에서 나노공극형 중합체 층 상에 배치되는 추가 층을 추가로 포함한다. 도 4a는 광학 물품(401) 및 광원(402)을 포함하는 예시적인 조명 장치(400)의 개략적인 단면을 도시한다. 광학 물품(401)은 도광체(403) 상에 배치된 점탄성 층(404), 도광체(403) 반대편에서 점탄성 층(404) 상에 배치된 나노공극형 중합체 층(405), 및 점탄성 층(404) 반대편에서 나노공극형 중합체 층(405) 상에 배치된 추가 층(409)을 포함한다. 광원(402)은 광원에 의해 방출된 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되도록 도광체(403)에 대해 위치된다. 광원에 의해 방출된 광은, 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면(407)을 통해 도광체(403)에 입사되는 광선(406)에 의해 나타내어져 있다. 계면(408)이 점탄성 층(404)과 나노공극형 중합체 층(405) 사이에 형성되며, 광이 미리설정된 방향으로 나노공극형 중합체 층 내로 추출되도록 이산된 볼록한 렌즈형 특징부들을 포함한다.
도 4b는 광학 물품(421) 및 광원(422)을 포함하는 예시적인 조명 장치(420)의 개략적인 단면을 도시한다. 광학 물품(421)은 도광체(423) 상에 배치된 점탄성 층(424), 도광체(423) 반대편에서 점탄성 층(424) 상에 배치된 나노공극형 중합체 층(425), 및 점탄성 층(424) 반대편에서 도광체(423) 상에 배치된 추가 층(429)을 포함한다. 광원(422)은 광원에 의해 방출된 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되도록 도광체(423)에 대해 위치된다. 광원에 의해 방출된 광은, 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면(427)을 통해 도광체(423)에 입사되는 광선(426)에 의해 나타내어져 있다. 계면(428)이 도광체(423)와 점탄성 층(424) 사이에 형성되며, 광이 점탄성 층 내에서 반사되도록 선형 프리즘들을 포함한다.
추가 층은 이형 라이너, 중합체 기재, 다층 광학 필름, 반사기, 미러(mirror), 편광기, 프리즘형 필름, 3/4 편광기(three-quarter polarizer), 재귀반사성 필름(retroreflective film), 중합체, 금속, 유리, 세라믹, 그래픽, 종이, 천 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가 층을 이용하는 구성의 다양한 실시예를 포함하는 추가의 설명이 이하에 기술된다.
일부 실시예에서, 광학 물품은 양면형(double-sided)이다. 도 5a는 광학 물품(501) 및 광원(502)을 포함하는 예시적인 조명 장치(500)의 개략적인 단면을 도시한다. 광학 물품(501)은 도광체(503) 상에 배치된 제1 점탄성 층(504), 및 도광체(503) 반대편에서 제1 점탄성 층(504) 상에 배치된 제1 나노공극형 중합체 층(505)을 포함한다. 광학 물품(501)은 또한 도광체(503) 상에 배치된 제2 점탄성 층(506), 및 도광체(503) 반대편에서 제2 점탄성 층(506) 상에 배치된 제2 나노공극형 중합체 층(507)을 포함한다. 광원(502)은 광원에 의해 방출된 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되도록 도광체(503)에 대해 위치된다. 광원에 의해 방출된 광은, 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면(509)을 통해 도광체(503)에 입사되는 광선(508)에 의해 나타내어져 있다.
도 5b는 광학 물품(521) 및 광원(522)을 포함하는 예시적인 조명 장치(520)의 개략적인 단면을 도시한다. 광학 물품(521)은 도광체(523) 상에 배치된 제1 점탄성 층(524), 도광체(523) 반대편에서 제1 점탄성 층(524) 상에 배치된 제1 나노공극형 중합체 층(525), 및 제1 점탄성 층(524) 반대편에서 제1 나노공극형 중합체 층(525) 상에 배치된 제1 추가 층(526)을 포함한다. 광학 물품(521)은 또한 도광체(523) 상에 배치된 제2 점탄성 층(527), 도광체(523) 반대편에서 제2 점탄성 층(527) 상에 배치된 제2 나노공극형 중합체 층(528), 및 제2 점탄성 층(527) 반대편에서 제2 나노공극형 중합체 층(528) 상에 배치된 제2 추가 층(529)을 포함한다. 광원(522)은 광원에 의해 방출된 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되도록 도광체(523)에 대해 위치된다. 광원에 의해 방출된 광은, 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면(531)을 통해 도광체(523)에 입사되는 광선(530)에 의해 나타내어져 있다.
본 명세서에 개시된 조명 장치는, 예를 들어 미국 특허 출원 제2008/0084518 A1호(브롯(Brott) 등)에 기술된 바와 같이 입체 3D 이미지를 디스플레이하기 위한 LCD 장치의 일부로서 사용될 수 있다. 광원은 도광체의 대향하는 에지들에 위치된 우안 및 좌안 이미지 고체 광원(solid state light source)을 포함한다. 각각의 광원(또는 광원들의 세트)은 도광체에 광학적으로 결합되며, 둘 모두 브롯 등의 참고 문헌에 기술된 바와 같은 동기 구동 요소(synchronization driving element)에 전기적으로 연결된다. 조명 장치는 우안 및 좌안 이미지를 광학 물품 위에 위치된 LCD 패널에 제공한다.
본 명세서에 개시된 광학 물품은 입체 3D 이미지를 디스플레이하는 데 유용한 다양한 구성을 포함할 수 있다. 도 4c는 광학 물품(441) 및 광원(442)을 포함하는 예시적인 조명 장치(440)의 개략적인 단면을 도시한다. 광학 물품(441)은 도광체(443) 상에 배치된 제1 및 제2 점탄성 층(444, 446) 각각을 포함한다. 렌즈형 표면(450)을 갖는 광 방출 층(445)이 도광체 반대편에서 제1 점탄성 층 상에 배치된다. 나노공극형 중합체 층(447)은 프리즘형 구조화된 계면(451)을 갖고서 제2 점탄성 층 상에 배치된다. 추가 층(448)이 제2 점탄성 층 반대편에서 나노공극형 중합체 층 상에 배치된다. 광원(442)은 광원에 의해 방출된 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되도록 도광체(443)에 대해 위치된다. 광원에 의해 방출된 광은, 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면을 통해 도광체(443)에 입사되는 광선(449)에 의해 나타내어져 있다.
광학 물품(441)은 2세트의 선형 특징부들을 포함한다: 렌즈형 표면(450)이 제1 세트의 긴 렌즈형 특징부들을 포함하고, 프리즘형 계면(451)이 제2 세트의 긴 프리즘들을 포함함. 2세트는, 예를 들어 국제 출원 공개 WO 2010/021140호(폴크 등)의 도 11a 내지 도 11c에 도시된 바와 같이, 서로에 대해 직교하게 배향된다. 렌즈형 표면(450)은 도광체로부터 추출된 광을 방출하고, 프리즘형 계면(451)은 도광체로부터의 광을 방향전환(예컨대, 반사, 추출 등)시킨다. 추가 층(448)은 선택적이며, 광 방출 층(445)을 통해 외부로 광을 방향전환시키는 것을 보조하기 위한 높은 반사성의 표면을 제공하도록 사용될 수 있다.
도 6은 광학 물품(601) 및 광원(602)을 포함하는 예시적인 조명 장치(600)의 개략적인 단면을 도시한다. 광학 물품(601)은 도광체(603) 상에 배치된 점탄성 층(604), 도광체(603) 반대편에서 점탄성 층(604) 상에 배치된 나노공극형 중합체 층(605), 및 점탄성 층(604) 반대편에서 나노공극형 중합체 층(605) 상에 배치된 추가 층(609)을 포함한다. 광원(602)은 광원에 의해 방출된 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되도록 도광체(603)에 대해 위치된다. 광원에 의해 방출된 광은, 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면(607)을 통해 도광체(603)에 입사되는 광선(606)에 의해 나타내어져 있다. 계면(608)이 점탄성 층(604)과 나노공극형 중합체 층(605) 사이에 형성되며, 광이 도광체로부터 공기 중으로 추출되도록 이산된 추출 특징부들을 포함한다. 특징부들은 도광체로부터 추출되는 광의 균일성을 개선하기 위해 광원(602)으로부터 차등적인(graded) 방식으로 이격될 수 있다.
추가 층(609)에 대한 다양한 실시예가 이하에 상세히 기술된다. 도 6에 도시된 특정 실시예에서, 추가 층(609)은 중합체 기재, 다층 광학 필름, 반사기, 미러, 편광기, 프리즘형 필름, 3/4 편광기, 재귀반사성 필름, 중합체, 금속, 유리, 세라믹, 그래픽, 종이, 천 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가 층(609)은 확산 경면 반사기(diffuse specular reflector)를 포함할 수 있고, 및/또는 이 층은 투명할 수 있다.
본 명세서에 기술된 광학 물품들 중 임의의 것은 물품이 본 명세서에 기술된 바와 같은 상이한 응용을 위해 기재에 접착될 수 있도록 접착제 층을 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 특정 실시예에서, 광학 물품(601)은 추가 층(609) 상에 배치된 접착제 층(610)을 포함하며, 이형 라이너(611)가 접착제 층을 오염으로부터 보호하도록 포함되어 접착제 층의 기재와의 접촉 직전에 제거될 수 있다. 적합한 접착제는 본 명세서에 기술된 것들 중 임의의 것을 포함한다.
일부 실시예에서, 광학 물품은 이미지를 제공한다. 도 6에 도시된 특정 실시예에서, 도광체의 표면(612)은 반투명 그래픽 도안(예컨대, CMYK 하프톤 이미지(halftone image))로 인쇄될 수 있거나, 그래픽을 포함하는 제2 추가 기재가 점탄성 층 반대편에서 도광체 상에 배치될 수 있다. 그래픽 등에 관한 추가의 상세 사항은 이하에 기술된다.
도광체는 광학적 투과성 재료를 포함하는데, 즉 도광체는 광을 투과시킬 수 있는 광학적으로 투명한 재료를 포함한다. 도광체의 굴절률은 약 1.3 내지 약 2.6, 1.4 내지 약 1.7, 또는 약 1.5 내지 약 1.7의 범위일 수 있다. 도광체를 제조하는 데 사용되는 특정 재료는 광학 물품의 다른 설계 요소에 의해 영향을 받을 수 있는 요구되는 굴절률 또는 굴절률의 범위에 좌우된다. 예를 들어, 도광체를 제조하는 데 사용되는 재료는 점탄성 층의 굴절률보다 큰 굴절률을 가져야 할 수도 있다.
도광체는 중합체 재료 또는 유리, 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있다. 도광체를 위해 사용될 수 있는 예시적인 중합체는 폴리카르보네이트, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리이미드, 환형 올레핀 공중합체를 포함한다. 도광체를 위해 사용될 수 있는 특정 중합체는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 비스-페놀 A 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리비닐아세테이트, 및 이들의 유도체를 포함한다. 도광체는 액체를 포함할 수 있다. 도광체는 용융-처리되거나 방사선-경화된 재료로부터 제조될 수 있다.
도광체는 모두 참고로 포함된, 미국 특허 출원 제2009/0067151호(살린 등); 미국 특허 제6,033, 604호(룬딘(Lundin) 등); 미국 특허 출원 제2003/0034445 A1호(보이드(Boyd) 등); 국제 출원 공개 WO 02/070237 A1호(룬딘); 미국 특허 출원 제2008/232135 A1호(킨더(Kinder) 등); 미국 특허 제6,367,941 B2호(레아(Lea) 등); 미국 특허 제6,845,212 B2호(가디너(Gardiner) 등); 국제 출원 공개 WO 2008/022007 A1호(보그트(Vogt) 등) 및 미국 특허 제7,046,905 B1호(가디너 등)에 기술된 바와 같은 필름일 수 있다.
도광체의 두께는 도광체가 원하는 대로 기능할 수 있는 한, 특정하게 제한되지 않는다. 도광체의 두께는 광원에 기초하여 또는 그와 관련하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 설계 파라미터는 특정 광원(들)의 사용을 제한하거나 심지어 필요로 할 수 있으며, 도광체에 입사되어야 할 광의 최소 양 또는 양의 범위가 있을 수 있다. 따라서, 도광체의 두께는 주어진 광원으로부터의 필요한 양의 광이 도광체에 입사될 수 있도록 선택될 수 있다. 특히 얇게 설계된 조명 장치에 사용하기 위해 최대 두께의 도광체가 필요할 수 있다. 도광체에 대한 예시적인 두께는 약 0.010 ㎜ 내지 약 25.4 ㎜ (약 0.4 밀 내지 약 1000 밀), 약 0.025 ㎜ 내지 약 7.62 ㎜ (약 1 밀 내지 약 300 밀), 약 0.025 ㎜ 내지 약 1.52 ㎜ (약 1 밀 내지 약 60 밀), 또는 약 0.013 ㎜ 내지 약 0.76 ㎜ (약 0.5 밀 내지 약 30 밀)의 범위이다.
일부 실시예에서, 도광체는 2개 층을 포함할 수 있으며, 이 층들 중 하나는 입자를 포함한다. 예시적인 광학 물품은 제1 도광체, 제1 도광체 상에 배치된 점탄성 층, 제1 도광체 반대편에서 점탄성 층 상에 배치된 광 방출 층, 및 점탄성 층 반대편에서 제1 도광체 상에 배치된 제2 도광체를 포함한다. 제1 및 제2 도광체는 동일한 중합체를 포함할 수 있거나, 이들은 중합체들 사이의 굴절률 차이가 약 0.002 내지 약 0.5, 약 0.005 내지 약 0.5, 약 0.01 내지 약 0.5, 약 0.02 내지 약 0.5, 약 0.03 내지 약 0.5, 약 0.04 내지 약 0.5, 약 0.05 내지 약 0.5, 약 0.1 내지 약 0.5, 약 0.2 내지 약 0.5, 약 0.3 내지 약 0.5, 또는 약 0.4 내지 약 0.5인 상이한 중합체들을 포함할 수 있다.
제2 도광체는 층의 두께보다 큰 직경을 갖는 미소구체를 포함한다. 미소구체는 중공형일 수 있고 유리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사기가 제1 도광체 반대편에서 제2 도광체 상에 배치된다. 유용한 반사기가 이하에 기술된다. 광 방출 층은 이하에 기술된 바와 같이 그래픽을 포함할 수 있다. 2-층 도광체는 이하에 인용된 비드형 재귀반사성 시팅(beaded retroreflective sheeting) 참고 문헌에 기술되어 있다. 이러한 단락에 기술된 구성은 미등에 유용할 수 있다.
일부 실시예에서, 도광체는 광원으로부터의 광을 수광하도록 구성된 입력 표면을 포함한다. 입력 표면은 광학 결합 수단 및/또는 특정 광원에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 입력 표면은 적절한 곡률을 가질 수 있다. 입력 표면을 포함하는 입력 에지는 특정 공동, 예를 들어 광원의 볼록한 렌즈를 수용하기 위한 오목한 반구형 공동을 가질 수 있다. 대안적으로, 입력 표면은 광원으로부터의 광을 도광체 내로 광학적으로 결합시키기 위한 프리즘 또는 렌즈와 같은 굴절 구조물을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 광원과 입력 에지 사이에 배치되는 추출기 물품이 광원에 의해 방출되는 광의 적어도 일부와의 광학 결합을 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 유용한 추출기 물품은 광을 광원으로부터 추출하기 위한 적절한 곡률을 가질 수 있다. 도광체와 광원의 일부 요소의 굴절률들을 일치시키기 위한 결합 재료가 사용될 수 있다. 도광체를 광원의 일부 부분에 부착하기 위해 가교결합성 재료가 사용될 수 있으며, 이어서 열 및/또는 광을 사용하여 경화시켜 가교결합된 재료를 형성할 수 있다.
결합 재료는 실리콘 겔을 포함할 수 있다. 실리콘 겔은 가교결합될 수 있다. 실리콘 겔은 실리콘 오일과 혼합될 수 있다. 실리콘 겔은, 예를 들어 다이메틸실리콘, 다이페닐실리콘, 또는 페닐메틸실리콘과 같은 하나 이상의 실리콘 재료를 포함할 수 있다. 실리콘 겔은 가교결합된 페닐메틸실리콘 부분을 포함할 수 있다. 실리콘 겔은 가교결합된 페닐메틸실리콘 부분 및 페닐메틸실리콘 오일을 포함할 수 있다. 실리콘 겔은 가교결합된 페닐메틸실리콘 부분 및 페닐메틸실리콘 오일을 0.2:1 내지 5:1의 중량비로 포함할 수 있다. 실리콘 겔은 가교결합된 페닐메틸실리콘을 포함할 수 있다. 실리콘 겔의 예시적인 사용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제7,315,418호(디지오(DiZio) 등)에 기술되어 있다.
광원은 광원으로부터의 광 중 적어도 일부가 도광체에 입사될 수 있도록 도광체에 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 광원에 의해 방출된 광의 1% 초과, 10% 초과, 20% 초과, 30% 초과, 40% 초과, 50% 초과, 90% 초과, 또는 약 100%가 도광체에 입사되도록 광원이 도광체에 광학적으로 결합될 수 있다. 다른 예의 경우, 광원에 의해 방출된 광의 약 1 내지 약 10%, 약 1 내지 약 20%, 약 1 내지 약 30%, 약 1 내지 약 40%, 약 1 내지 약 50%, 약 1 내지 약 100%, 약 1 내지 약 100%, 약 50 내지 약 100%, 또는 약 1 내지 약 100%가 도광체에 입사되도록 광원이 도광체에 광학적으로 결합될 수 있다. 광원은 랜덤 또는 특정의 각도 분포를 갖는 광을 방출할 수 있다.
점탄성 층은 하나 이상의 점탄성 재료를 포함한다. 일반적으로, 점탄성 재료는 변형을 겪을 때 탄성 및 점성 거동 둘 모두를 나타낸다. 탄성 특성은 일시적인 하중이 제거된 후에 재료가 그의 원래 형상으로 복원되는 능력을 지칭한다. 재료에 대한 탄성의 하나의 척도는 인장 영구 변형(tensile set) 값으로 지칭되며, 이는 재료가 신장되고 이어서 재료가 신장되었던 조건과 동일한 조건 하에서 회복(수축(destretch))되게 한 후에 남아 있는 연신율(elongation)의 함수이다. 재료가 0%의 인장 영구 변형 값을 갖는 경우, 재료는 이완 시에 그의 원래 길이로 복원되는 반면, 인장 영구 변형 값이 100%인 경우, 재료는 이완 시에 그의 원래 길이의 2배이다. 인장 영구 변형 값은 ASTM D412를 사용하여 측정될 수 있다. 유용한 점탄성 재료는 약 10% 초과, 약 30% 초과, 또는 약 50% 초과; 또는 약 5 내지 약 70%, 약 10 내지 약 70%, 약 30 내지 약 70%, 또는 약 10 내지 약 60%의 인장 영구 변형 값을 가질 수 있다.
뉴턴 액체(Newtonian liquid)인 점성 재료는 응력이 전단 구배(shear gradient)에 의해 선형으로 증가함을 명시하는 뉴턴의 법칙에 따르는 점성 특성을 갖는다. 전단 구배가 제거됨에 따라, 액체는 그의 형상을 회복하지 않는다. 유용한 점탄성 재료의 점성 특성은 재료가 분해되지 않도록 하는 합리적인 온도 하에서의 재료의 유동성(flowability)을 포함한다.
점탄성 층은, 기재의 적어도 일부분과의 충분한 접촉 또는 습윤화(wetting)를 촉진시켜서 점탄성 층과 기재가 광학적으로 결합되도록 하는 특성을 가질 수 있다. 이어서, 광은 점탄성 층 외부로 그리고 기재 내로 추출될 수 있다. 점탄성 층은 일반적으로 연성, 순응성 및 가요성이다. 따라서, 점탄성 층은 충분한 접촉을 얻을 수 있도록 하는 탄성 모듈러스(또는 저장 모듈러스 G'), 및 층이 바람직하지 않게 유동하지 않도록 하는 점성 모듈러스(또는 손실 모듈러스 G"), 및 층의 상대적인 감쇠 정도에 대한 감쇠 계수(G"/G', tan D)를 가질 수 있다.
유용한 점탄성 재료는 10 rad/sec 및 약 20 내지 약 22℃의 온도에서 측정된, 약 300,000 Pa 미만의 저장 모듈러스 G'를 가질 수 있다. 유용한 점탄성 재료는 10 rad/sec 및 약 20 내지 약 22℃의 온도에서 측정된, 약 30 내지 약 300,000 Pa의 저장 모듈러스 G'를 가질 수 있다. 유용한 점탄성 재료는 10 rad/sec 및 약 20 내지 약 22℃의 온도에서 측정된, 약 30 내지 약 150,000 Pa의 저장 모듈러스 G'를 가질 수 있다. 유용한 점탄성 재료는 10 rad/sec 및 약 20 내지 약 22℃의 온도에서 측정된, 약 30 내지 약 30,000 Pa의 저장 모듈러스 G'를 가질 수 있다. 유용한 점탄성 재료는 10 rad/sec 및 약 20 내지 약 22℃의 온도에서 측정된, 약 30 내지 약 150,000 Pa의 저장 모듈러스 G', 및 약 0.4 내지 약 3의 손실 탄젠트(loss tangent)(tan d)를 가질 수 있다. 재료의 점탄성 특성은, 예를 들어 ASTM D4065, D4440 및 D5279에 따라 동역학 분석(Dynamic Mechanical Analysis)을 사용하여 측정될 수 있다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 달퀴스트(Dahlquist) 기준 라인에 기술된 바와 같은 PSA 층을 포함한다(문헌[Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Second Ed., D. Satas, ed., Van Nostrand Reinhold, New York, 1989.]에 기술됨).
점탄성 층은 특정 박리력을 가질 수 있거나, 적어도 특정 범위 내의 박리력을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 점탄성 층은 약 19 N/m (50 g/in) 내지 약 1160 N/m (3000 g/in), 약 116 N/m (300 g/in) 내지 약 1160 N/m (3000 g/in), 또는 약 190 N/m (500 g/in) 내지 약 1160 N/m (3000 g/in)의 90° 박리력을 가질 수 있다. 박리력은 아이매스(IMASS)로부터의 박리 시험기를 사용하여 측정될 수 있다. 점탄성 층과 도광체 사이의 90° 박리 접착력은 약 190 N/m (500 g/in) 내지 약 1160 N/m (3000 g/in)일 수 있다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 가시광 스펙트럼(약 400 내지 약 700 ㎚)의 적어도 일부에 걸쳐 약 80 내지 약 100%, 약 90 내지 약 100%, 약 95 내지 약 100%, 또는 약 98 내지 약 100%의 높은 광 투과율을 갖는 광학적으로 투명한 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 점탄성 층은 약 5% 미만, 약 3% 미만, 또는 약 1% 미만의 탁도 값을 갖는다. 일부 실시예에서, 점탄성 층은 약 0.01 내지 약 5% 미만, 약 0.01 내지 약 3% 미만, 또는 약 0.01 내지 약 1% 미만의 탁도 값을 갖는다. 투과에서의 탁도 값은 ASTM D1003에 따라 탁도 측정기를 사용하여 결정될 수 있다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 높은 광 투과율 및 낮은 탁도 값을 갖는 광학적으로 투명한 층을 포함한다. 높은 광 투과율은 가시광 스펙트럼(약 400 내지 약 700 ㎚)의 적어도 일부에 걸쳐 약 90 내지 약 100%, 약 95 내지 약 100%, 또는 약 99 내지 약 100%일 수 있으며, 탁도 값은 약 0.01 내지 약 5% 미만, 약 0.01 내지 약 3% 미만, 또는 약 0.01 내지 약 1% 미만일 수 있다. 점탄성 층은 또한 약 50 내지 약 100%의 광 투과율을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 흐릿하며, 광, 특히 가시광을 확산시킨다. 흐릿한 점탄성 층은 약 5% 초과, 약 20% 초과, 또는 약 50% 초과의 탁도 값을 가질 수 있다. 흐릿한 점탄성 층은 약 5 내지 약 90%, 약 5 내지 약 50%, 또는 약 20 내지 약 50%의 탁도 값을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 점탄성 층은 이것이 광을 반사 및 투과시킨다는 점에서 반투명일 수 있다.
점탄성 층은 약 1.3 내지 약 2.6, 1.4 내지 약 1.7, 또는 약 1.5 내지 약 1.7 범위의 굴절률을 가질 수 있다. 점탄성 층에 대해 선택되는 특정 굴절률 또는 굴절률의 범위는 조명 장치의 전체적인 설계, 예컨대 이 층과 접촉하는 기재의 존재 또는 부재, 및 장치가 사용될 수 있는 특정 응용에 좌우될 수 있다.
점탄성 층은 일반적으로 적어도 하나의 중합체를 포함한다. 중합체는 (메트)아크릴레이트, 고무, 실리콘, 우레탄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 점탄성 층은 적어도 하나의 PSA를 포함할 수 있다. PSA는 피착물(adherend)들을 함께 접착시키는 데 유용하며, 다음과 같은 특성을 나타낸다: (1) 강력하면서 영구적인 점착성, (2) 지압 이하의 접착력, (3) 피착물 상에 유지되기에 충분한 능력, 및 (4) 피착물로부터 깨끗하게 제거되기에 충분한 응집 강도. 감압 접착제로서 충분히 기능하는 것으로 밝혀진 재료는 점착성, 박리 접착력 및 전단 유지력의 원하는 균형을 가져오는 필요한 점탄성 특성을 나타내도록 설계되어 제형화된 중합체이다. 적절한 특성 균형을 얻는다는 것은 간단한 공정이 아니다. PSA의 정량적인 설명은 위에서 인용된 달퀴스트 참고 문헌에서 찾을 수 있다.
유용한 PSA는 천연 고무, 합성 고무, 스티렌 블록 공중합체, (메트)아크릴 블록 공중합체, 폴리비닐 에테르, 폴리올레핀, 및 폴리(메트)아크릴레이트에 기반하는 것들을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, (메트)아크릴은 아크릴 및 메타크릴 화학종 둘 모두를 지칭하며, (메트)아크릴레이트에 대해서도 마찬가지이다.
유용한 PSA는 (메트)아크릴레이트, 고무, 열가소성 탄성중합체, 실리콘, 우레탄, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, PSA는 (메트)아크릴 PSA 또는 적어도 하나의 폴리(메트)아크릴레이트에 기반한다. 본 명세서에서, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기 둘 모두를 지칭한다. 특히 바람직한 폴리(메트)아크릴레이트는 (A) 적어도 하나의 모노에틸렌계 불포화 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체; 및 (B) 적어도 하나의 모노에틸렌계 불포화 자유-라디칼 공중합성 강화 단량체로부터 유도된다. 강화 단량체는 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체의 단일중합체 유리 전이 온도(Tg)보다 높은 단일중합체 유리 전이 온도를 가지며, 생성된 공중합체의 Tg 및 응집 강도를 증가시키는 단량체이다. 본 명세서에서, "공중합체"는 2종 이상의 상이한 단량체를 포함하는 중합체로서, 삼원공중합체(terpolymer), 사원공중합체(tetrapolymer) 등을 포함하는 중합체를 지칭한다.
모노에틸렌계 불포화 알킬 (메트)아크릴레이트인 단량체 A는 공중합체의 가요성 및 점착성에 기여한다. 바람직하게는, 단량체 A는 약 0℃ 이하의 단일중합체 Tg를 갖는다. 바람직하게는, (메트)아크릴레이트의 알킬 기는 평균 약 4개 내지 약 20개의 탄소 원자를 가지며, 더 바람직하게는 평균 약 4개 내지 약 14개의 탄소 원자를 갖는다. 알킬 기는 선택적으로 사슬에 산소 원자들을 포함할 수 있어서, 예를 들어 에테르 또는 알콕시 에테르를 형성할 수 있다. 단량체 A의 예는 2-메틸부틸 아크릴레이트, 아이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸 아크릴레이트, 아이소아밀 아크릴레이트, sec-부틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-데실 아크릴레이트, 아이소데실 아크릴레이트, 아이소데실 메타크릴레이트, 및 아이소노닐 아크릴레이트를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 벤질 아크릴레이트가 또한 사용될 수 있다. 다른 예는 카르보왁스(CARBOWAX)(유니온 카바이드(Union Carbide)로부터 입수가능함) 및 NK 에스테르 AM90G(일본 소재의 신 나까무라 케미칼, 엘티디.(Shin Nakamura Chemical, Ltd.)로부터 구매가능함)의 아크릴레이트와 같은 폴리-에톡실화 또는 폴리-프로폭실화 메톡시 (메트)아크릴레이트를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 단량체 A로서 사용될 수 있는 바람직한 모노에틸렌계 불포화 (메트)아크릴레이트는 아이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸-헥실 아크릴레이트, 및 n-부틸 아크릴레이트를 포함한다. A 단량체로서 분류되는 다양한 단량체들의 조합이 공중합체의 제조에 사용될 수 있다.
모노에틸렌계 불포화 자유-라디칼 공중합성 강화 단량체인 단량체 B는 공중합체의 Tg 및 응집 강도를 증가시킨다. 바람직하게는, 단량체 B는 약 10℃ 이상, 예를 들어 약 10 내지 약 50℃의 단일중합체 Tg를 갖는다. 더 바람직하게는, 단량체 B는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴아미드, 또는 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 강화 (메트)아크릴 단량체이다. 단량체 B의 예는 아크릴아미드류, 예컨대 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메틸 아크릴아미드, N-에틸 아크릴아미드, N-하이드록시에틸 아크릴아미드, 다이아세톤 아크릴아미드, N,N-다이메틸 아크릴아미드, N,N-다이에틸 아크릴아미드, N-에틸-N-아미노에틸 아크릴아미드, N-에틸-N-하이드록시에틸 아크릴아미드, N,N-다이하이드록시에틸 아크릴아미드, t-부틸 아크릴아미드, N,N-다이메틸아미노에틸 아크릴아미드, 및 N-옥틸 아크릴아미드를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 단량체 B의 다른 예는 이타콘산, 크로톤산, 말레산, 푸마르산, 2,2-(다이에톡시)에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 3-하이드록시프로필 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 아이소보르닐 아크릴레이트, 2-(페녹시)에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 바이페닐일 아크릴레이트, t-부틸페닐 아크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트, 다이메틸아다만틸 아크릴레이트, 2-나프틸 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, N-비닐 포름아미드, N-비닐 아세트아미드, N-비닐 피롤리돈, 및 N-비닐 카프로락탐을 포함한다. 단량체 B로서 사용될 수 있는 바람직한 강화 아크릴 단량체는 아크릴산 및 아크릴아미드를 포함한다. B 단량체로서 분류되는 다양한 강화 모노에틸렌계 불포화 단량체들의 조합이 공중합체의 제조에 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, (메트)아크릴레이트 공중합체는 얻어지는 Tg가 약 0℃ 미만, 더 바람직하게는 약 -10℃ 미만이 되도록 제형화된다. 그러한 (메트)아크릴레이트 공중합체는, 둘 모두 (메트)아크릴레이트 공중합체의 총 중량에 대하여, 바람직하게는 약 60 내지 약 98 중량%의 적어도 하나의 단량체 A 및 약 2 내지 약 40 중량%의 적어도 하나의 단량체 B를 포함한다. 바람직하게는, (메트)아크릴레이트 공중합체는, 둘 모두 (메트)아크릴레이트 공중합체의 총 중량에 대하여, 약 85 내지 약 98 중량%의 적어도 하나의 단량체 A 및 약 2 내지 약 15 중량%의 적어도 하나의 단량체 B를 갖는다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 (메트)아크릴 감압 접착제를 포함하며, (메트)아크릴 감압 접착제는 모노에틸렌계 불포화 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 제1 단량체, 및 제2 단량체 - 제2 단량체의 단일중합체가 약 10℃ 이상의 Tg를 가짐 - 를 포함한다.
유용한 고무계 PSA는 일반적으로 천연 고무계 또는 합성 고무계의 2가지 부류이다. 유용한 천연 고무계 PSA는 일반적으로 곤죽으로 된(masticated) 천연 고무와, 예를 들어 모두 곤죽으로 된 고무의 총 중량에 대하여, 약 20 내지 약 75 중량%의 하나 이상의 점착성 부여 수지(tackifying resin), 약 25 내지 약 80 중량%의 천연 고무, 및 전형적으로 약 0.5 내지 약 2.0 중량%의 하나 이상의 산화방지제를 함유한다. 천연 고무는 밝은 페일 크레이프 등급(light pale crepe grade)으로부터 보다 어두운 리브드 스모크드 시트(darker ribbed smoked sheet)까지의 등급 범위를 가질 수 있으며, 제어된 점도 고무 등급인 CV-60 및 리브드 스모크드 시트 고무 등급인 SMR-5와 같은 예를 포함한다. 천연 고무와 함께 사용되는 점착성 부여 수지는 일반적으로 우드 로진(wood rosin) 및 그의 수소화 유도체와; 다양한 연화점들을 갖는 테르펜 수지와, 엑손(Exxon)으로부터의 C5 지방족 올레핀-유도 수지의 에스코레즈(ESCOREZ) 1300 시리즈와 같은 석유계 수지를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
산화방지제는 접착제의 응집 강도의 손실을 야기할 수 있는 고무에 대한 산화성 공격을 지연시키기 위하여 천연 고무와 함께 사용될 수 있다. 유용한 산화방지제는 아민, 예컨대 알.티. 밴더빌트 코., 인크.(R.T. Vanderbilt Co., Inc.)로부터 에이지라이트(AGERITE) 수지 D로서 입수가능한 N-N' 다이-베타-나프틸-1,4-페닐렌다이아민; 페놀계 물질, 예컨대 몬산토 케미칼 코.(Monsanto Chemical Co.)로부터 산토바(SANTOVAR) A로서 입수가능한 2,5-다이-(t-아밀) 하이드로퀴논; 시바-가이기 코프.(Ciba-Geigy Corp.)로부터 이르가녹스(IRGANOX) 1010으로서 입수가능한 테트라키스[메틸렌 3-(3', 5'-다이-tert-부틸-4'-하이드록시페닐)프로피아네이트]메탄; 안티옥시던트(Antioxidant) 2246으로서 알려진 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert 부틸 페놀); 및 다이티오카르바메이트, 예컨대 아연 다이티오다이부틸 카르바메이트를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 경화제를 사용하여 PSA를 적어도 부분적으로 가황처리 (가교결합)할 수 있다.
유용한 합성 고무계 PSA는, 자가-점착성이거나 비-점착성이며 점착성 부여제(tackifier)를 필요로 하는, 일반적으로 고무질 탄성중합체인 접착제를 포함한다. 자가-점착성 합성 고무 PSA는, 예를 들어 부틸 고무, 아이소부틸렌과 3% 미만의 아이소프렌의 공중합체, 폴리아이소부틸렌, 아이소프렌의 단일중합체, 폴리부타디엔, 또는 스티렌/부타디엔 고무를 포함한다. 부틸 고무 PSA는 흔히 아연 다이부틸 다이티오카르바메이트와 같은 산화방지제를 함유한다. 폴리아이소부틸렌 PSA는 보통 산화방지제를 함유하지 않는다. 전형적으로 분자량이 매우 큰 천연 고무 PSA에 비하여, 일반적으로 점착성 부여제를 필요로 하는 합성 고무 PSA는 또한 일반적으로 용융 공정에 더 용이하다. 이들은 폴리부타디엔 또는 스티렌/부타디엔 고무, 10부 내지 200부의 점착성 부여제, 및 일반적으로 고무 100부당 0.5 내지 2.0부의 산화방지제, 예컨대 이르가녹스 1010을 포함한다. 합성 고무의 예는 비에프 굿리치(BF Goodrich)로부터 입수가능한 스티렌/부타디엔 고무인, 아메리폴(AMERIPOL) 101 1A이다.
합성 고무 PSA와 함께 사용될 수 있는 점착성 부여제는 허큘리즈, 인크(Hercules, Inc.)로부터의 안정화된 로진 에스테르인, 포랄(FORAL) 85와 같은 로진 유도체; 텐네코(Tenneco)로부터의 검 로진의 스노우택(SNOWTACK) 시리즈; 실바켐(Sylvachem)으로부터의 톨유(tall oil) 로진의 아쿠아택(AQUATAC) 시리즈; 합성 탄화수소 수지, 예컨대 허큘리즈, 인크.로부터의 폴리테르펜인 픽콜라이트(PICCOLYTE) A 시리즈; C5 지방족 올레핀-유도 수지의 에스코레즈 1300 시리즈; 및 C9 방향족/지방족 올레핀-유도 수지의 에스코레즈 2000 시리즈를 포함한다. 경화제를 첨가하여 PSA를 적어도 부분적으로 가황처리 (가교결합)할 수 있다.
유용한 열가소성 탄성중합체 PSA는 일반적으로 A-B 또는 A-B-A 유형의 탄성중합체들을 포함하는 스티렌 블록 공중합체 PSA를 포함하는데, 여기서 A는 열가소성 폴리스티렌 블록을 나타내고, B는 폴리아이소프렌, 폴리부타디엔, 또는 폴리(에틸렌/부틸렌)과 수지의 고무질 블록을 나타낸다. 블록 공중합체 PSA에 유용한 다양한 블록 공중합체의 예는 선형, 방사형, 별형(star) 및 테이퍼형 스티렌-아이소프렌 블록 공중합체, 예컨대 쉘 케미칼 코.(Shell Chemical Co.)로부터 입수가능한 크레이톤(KRATON) D1107P 및 에니켐 엘라스토머즈 아메리카스, 인크.(EniChem Elastomers Americas, Inc.)로부터 입수가능한 유로프렌 졸(EUROPRENE SOL) TE 9110; 선형 스티렌-(에틸렌-부틸렌) 블록 공중합체, 예컨대 쉘 케미칼 코.로부터 입수가능한 크레이톤 G1657; 선형 스티렌-(에틸렌-프로필렌) 블록 공중합체, 예컨대 쉘 케미칼 코.로부터 입수가능한 크레이톤 G1750X; 및 선형, 방사형 및 별형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 예컨대 쉘 케미칼 코.로부터 입수가능한 크레이톤 D1118X 및 에니켐 엘라스토머즈 아메리카스, 인크.로부터 입수가능한 유로프렌 졸 TE 6205를 포함한다. 폴리스티렌 블록은 블록 공중합체 PSA가 2상 구조(two phase structure)를 갖도록 하는 회전 타원체, 원통, 또는 판 형상의 도메인(domain)을 형성하는 경향이 있다.
탄성중합체 그 자체가 충분히 점착성이 아닌 경우에, 고무 상과 회합하는 수지가 열가소성 탄성중합체 PSA와 함께 사용될 수 있다. 고무 상 회합 수지의 예는 지방족 올레핀-유도 수지, 예컨대 에스코레즈 1300 시리즈 및 굿이어(Goodyear)로부터 입수가능한 윙택(WINGTACK) 시리즈; 로진 에스테르, 예컨대 둘 모두 허큘리즈, 인크.로부터 입수가능한 포랄 시리즈 및 스테이벨라이트(STAYBELITE) 에스테르 10; 수소화 탄화수소, 예컨대 엑손으로부터 입수가능한 에스코레즈 5000 시리즈; 폴리테르펜, 예컨대 픽콜라이트 A 시리즈; 및 석유 또는 테르펜틴 소스(source)로부터 유도된 테르펜 페놀 수지, 예컨대 허큘리즈, 인크.로부터 입수가능한 픽코핀(PICCOFYN) A100을 포함한다.
탄성중합체가 충분히 강성(stiff)이 아닌 경우에, 열가소성 상과 회합하는 수지가 열가소성 탄성중합체 PSA와 함께 사용될 수 있다. 열가소성 상 회합 수지는 다환방향족 물질(polyaromatics), 예컨대 허큘리즈, 인크.로부터 입수가능한 방향족 탄화수소 수지의 픽코(PICCO) 6000 시리즈; 쿠마론-인덴 수지, 예컨대 네빌(Neville)로부터 입수가능한 쿠마르(CUMAR) 시리즈; 및 콜타르(coal tar) 또는 석유로부터 유도되고 약 85℃ 초과의 연화점을 갖는 다른 고용해성 파라미터 수지, 예컨대 아모코(Amoco)로부터 입수가능한 알파메틸 스티렌 수지의 아모코(AMOCO) 18 시리즈, 허큘리즈, 인크.로부터 입수가능한 픽코바(PICCOVAR) 130 알킬 방향족 폴리인덴 수지, 및 허큘리즈로부터 입수가능한 알파메틸 스티렌/비닐 톨루엔 수지의 픽코텍스(PICCOTEX) 시리즈를 포함한다.
유용한 실리콘 PSA는 폴리다이오르가노실록산 및 폴리다이오르가노실록산 폴리옥사미드를 포함한다. 유용한 실리콘 PSA는 규소-결합된 수소 및 지방족 불포화기를 갖는 하나 이상의 성분들 사이의 하이드로실릴화 반응으로부터 형성된 실리콘-함유 수지를 포함한다. 규소-결합된 수소 성분의 예는 고분자량 폴리다이메틸실록산 또는 폴리다이메틸다이페닐실록산을 포함하며, 이들은 중합체 사슬의 말단에 잔기형 실란올 작용기 (SiOH)를 포함한다. 지방족 불포화기 성분의 예는 둘 이상의 (메트)아크릴레이트 기로 작용화된 실록산, 또는 폴리다이오르가노실록산 연성 세그먼트 및 우레아 종결된 경성 세그먼트를 포함하는 블록 공중합체를 포함한다. 하이드로실릴화는 백금 촉매를 사용하여 수행될 수 있다.
유용한 실리콘 PSA는 중합체 또는 검과, 선택적인 점착성 부여 수지를 포함할 수 있다. 점착성 부여 수지는 일반적으로 트라이메틸실록시 기(OSiMe3)로 말단캡핑된(endcapped) 3차원 실리케이트 구조이며, 또한 몇몇 잔기형 실란올 작용기를 포함한다. 점착성 부여 수지의 예는 미국 뉴욕주 워터포드 소재의 제네럴 일렉트릭 코.(General Electric Co.)의 실리콘 레진스 디비젼(Silicone Resins Division)으로부터의 SR 545와, 미국 캘리포니아주 토랜스 소재의 신-에츠 실리콘즈 오브 아메리카, 인크.(Shin-Etsu Silicones of America, Inc.)로부터의 MQD-32-2를 포함한다.
전형적인 실리콘 PSA의 제조는 미국 특허 제2,736,721호(덱스터(Dexter))에 기술되어 있다. 실리콘 우레아 블록 공중합체 PSA의 제조는 미국 특허 제5,214,119호(레어(Leir) 등)에 기술되어 있다.
유용한 실리콘 PSA는 또한 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제7,361,474호(셔먼 등)에 기술된 바와 같이, 폴리다이오르가노실록산 폴리옥사미드 및 선택적인 점착성 부여제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리다이오르가노실록산 폴리옥사미드는 화학식 I의 반복 단위를 적어도 2개 포함할 수 있다:
Figure pct00002
여기서, 각각의 R1은 독립적으로 알킬, 할로알킬, 아르알킬, 알케닐, 아릴, 또는 알킬, 알콕시, 또는 할로로 치환된 아릴이고, 50% 이상의 R1 기는 메틸이며; 각각의 Y는 독립적으로 알킬렌, 아르알킬렌, 또는 이들의 조합이고; G는 화학식 R3HN-G-NHR3의 다이아민에서 2개의 -NHR3 기를 뺀 2가 잔기이며; R3는 수소 또는 알킬이거나, R3는 G와 함께 그리고 이들 둘 모두가 부착된 질소와 함께 헤테로사이클릭 기를 형성하고; n은 독립적으로 40 내지 1500의 정수이며; p는 1 내지 10의 정수이고; 별표 (*)는 반복 단위가 공중합체의 다른 기에 부착하는 부위를 나타낸다. 공중합체는 p가 1인 제1 반복 단위와 p가 2 이상인 제2 반복 단위를 가질 수 있다. G는 알킬렌, 헤테로알킬렌, 아릴렌, 아르알킬렌, 폴리다이오르가노실록산, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 정수 n은 40 내지 500의 정수일 수 있다. 이들 폴리다이오르가노실록산 폴리옥사미드는 점착성 부여제와 조합하여 사용될 수 있다. 유용한 점착성 부여제는 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제7,090,922 B2호(주(Zhou) 등)에 기술된 바와 같은 실리콘 점착성 부여 수지를 포함한다. 이들 실리콘-함유 PSA의 일부는 열 활성화될 수 있다.
PSA는 가교결합이 점탄성 층의 원하는 특성을 방해하지 않는 정도로 가교결합될 수 있다. 일반적으로, PSA는 가교결합이 점탄성 층의 점성 특성을 방해하지 않는 정도로 가교결합될 수 있다. 가교결합은 PSA의 분자량 및 강도를 증강시키는 데 사용된다. 가교결합 정도는 층이 의도된 응용에 기초하여 선택될 수 있다. 가교결합제를 사용하여 화학적 가교결합, 물리적 가교결합 또는 이들의 조합을 형성할 수 있다. 화학적 가교결합은 공유 결합 및 이온 결합을 포함한다. 공유 가교결합은, 다작용성 단량체를 중합 공정에 혼입한 후에, 예컨대 자외선 방사, 열, 이온화 방사, 수분, 또는 이들의 조합을 사용하여 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
물리적 가교결합은 비공유 결합을 포함하며 일반적으로 열 가역성이다. 물리적 가교결합의 예는, 예를 들어 열가소성 탄성중합체 블록 공중합체에 포함되는 고 Tg(즉, Tg가 실온보다 높은 것들, 바람직하게는 70℃보다 높음) 중합체 세그먼트를 포함한다. 그러한 세그먼트들은 응집되어, 가열시 소산되는 물리적 가교결합을 형성한다. 열가소성 탄성중합체와 같은 물리적으로 가교결합된 PSA가 사용되는 경우, 엠보싱(embossing)은 전형적으로 접착제가 유동하는 온도보다 낮은, 또는 심지어 상당히 낮은 온도에서 수행된다. 경성 세그먼트는 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제4,554,324호(허스먼(Husman) 등)의 스티렌 거대단량체 및/또는 국제 출원 공개 WO 99/42536호(스타크(Stark) 등)에 기술된 바와 같은 중합체 이온 가교결합과 같이 산/염기 상호작용(즉, 동일 중합체 내에, 또는 중합체들 사이에, 또는 중합체와 첨가제 사이에 작용기를 수반하는 것)을 포함한다.
적합한 가교결합제는 또한 미국 특허 제4,737,559호(켈렌(Kellen)), 제5,506,279호(바부(Babu) 등), 및 제6,083,856호(조셉(Joseph) 등)에 개시되어 있다. 가교결합제는, 자외선 방사(예컨대, 약 250 내지 약 400 ㎚의 파장을 갖는 방사)에 노출시 공중합체의 가교결합을 일으키는 광가교결합제일 수 있다. 가교결합제는 유효량으로 사용되는데, 이 유효량은 원하는 최종 접착 특성을 생성하기 위한 적절한 응집 강도를 제공하도록 PSA의 가교결합을 일으키기에 충분한 양을 의미한다. 바람직하게는, 가교결합제는 단량체의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부의 양으로 사용된다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 미국 특허 제7,255,920 B2호(에버러츠(Everaerts) 등)에 기술된 바와 같이 (메트)아크릴레이트 블록 공중합체로부터 형성된 PSA를 포함한다. 일반적으로, 이들 (메트)아크릴레이트 블록 공중합체는 알킬 메타크릴레이트, 아르알킬 메타크릴레이트, 아릴 메타크릴레이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 제1 단량체 조성물의 반응 생성물인 적어도 2개의 A 블록 중합체 단위 - 각각의 A 블록은 50℃ 이상의 Tg를 갖고, 메타크릴레이트 블록 공중합체는 20 내지 50 중량%의 A 블록을 포함함 - ; 및 알킬 (메트)아크릴레이트, 헤테로알킬 (메트)아크릴레이트, 비닐 에스테르, 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 단량체 조성물의 반응 생성물인 적어도 하나의 B 블록 중합체 단위 - B 블록은 20℃ 이하의 Tg를 갖고, (메트)아크릴레이트 블록 공중합체는 50 내지 80 중량%의 B 블록을 포함함 - 을 포함하며; 여기서, A 블록 중합체 단위는 B 블록 중합체 단위의 매트릭스 내에 약 150 ㎚ 미만의 평균 크기를 갖는 나노도메인(nanodomain)으로서 존재한다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 투명 아크릴 PSA, 예를 들어 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터의 VHB™ 아크릴 테이프 4910F 및 쓰리엠(3M)™ 광학 투명 라미네이팅 접착제(8140 및 8180 시리즈)와 같은 전사 테이프(transfer tape)로서 입수가능한 것들을 포함한다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 미국 특허 제6,663,978 B1호(올슨(Olson) 등)에 기술된 바와 같이 치환된 또는 비치환된 방향족 부분을 포함하는 적어도 하나의 단량체로부터 형성된 PSA를 포함한다:
Figure pct00003
여기서, Ar은 비치환되거나, Bry 및 R6 z (여기서, y는 방향족 기에 부착된 브롬 치환체의 개수를 나타내며 0 내지 3의 정수이고, R6는 2 내지 12개의 탄소의 직쇄 또는 분지형 알킬이며, z는 방향족 고리에 부착된 R6 치환체의 개수를 나타내고 y 및 z 둘 모두가 0이 아니라는 조건으로 0 또는 1임)로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환체로 치환된 방향족 기이며; X는 O 또는 S이고; n은 0 내지 3이며; R4는 2 내지 12개의 탄소의 비치환된 직쇄 또는 분지형 알킬 연결기이고; R5는 H 또는 CH3이다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 (a) 펜던트 바이페닐 기를 갖는 단량체 단위 및 (b) 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체 단위를 포함하는, 미국 특허 출원 제11/875194호(63656US002, 데터먼(Determan) 등)에 기술된 바와 같은 공중합체를 포함한다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 (a) 펜던트 카르바졸 기를 갖는 단량체 단위 및 (b) 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체 단위를 포함하는, 국제 출원 공개 WO 2009/058513호(데터먼 등)에 기술된 바와 같은 공중합체를 포함한다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은 접착제 매트릭스 중에 분산되어 루이스 산-염기 쌍을 형성하는 블록 공중합체를 포함하는, 국제 출원 공개 WO 2009/061673호(샤퍼(Schaffer) 등)에 기술된 바와 같은 접착제를 포함한다. 블록 공중합체는 AB 블록 공중합체를 포함하며, A 블록 상은 분리되어 B 블록/접착제 매트릭스 내에 마이크로도메인(microdomain)을 형성한다. 예를 들어, 접착제 매트릭스는 펜던트 산 작용기를 갖는 (메트)아크릴레이트와 알킬 (메트)아크릴레이트의 공중합체를 포함할 수 있으며, 블록 공중합체는 스티렌-아크릴레이트 공중합체를 포함할 수 있다. 마이크로도메인은 입사 광을 전방 산란시키기에 충분히 클 수 있지만, 이들이 입사 광을 후방 산란시킬 만큼 크지 않을 수 있다. 전형적으로, 이들 마이크로도메인은 가시광의 파장(약 400 내지 약 700 ㎚)보다 크다. 일부 실시예에서, 마이크로도메인 크기는 약 1.0 내지 약 10 um이다.
점탄성 층은 신장 해제가능한 PSA를 포함할 수 있다. 신장 해제가능한 PSA는 이들이 0도 각도에서 또는 거의 0도 각도에서 신장될 때 기재로부터 제거될 수 있는 PSA이다. 일부 실시예에서, 점탄성 층 또는 점탄성 층에 사용되는 신장 해제 PSA는 1 rad/sec 및 -17℃에서 측정될 때 약 10 ㎫ 미만, 또는 1 rad/sec 및 -17℃에서 측정될 때 약 0.03 내지 약 10 ㎫의 전단 저장 모듈러스를 갖는다. 신장 해제가능한 PSA는 분해(disassembling), 재가공(reworking), 또는 재활용(recycling)이 요구되는 경우에 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 신장 해제가능한 PSA는 미국 특허 제6,569,521 B1호(셰리단(Sheridan) 등) 또는 국제 출원 공개 WO 2009/89137호(셔먼 등) 및 국제 출원 공개 WO 2009/114683호(데터먼 등)에 기술된 바와 같은 실리콘계 PSA를 포함할 수 있다. 그러한 실리콘계 PSA는 MQ 점착성 부여 수지 및 실리콘 중합체의 조성물을 포함한다. 예를 들어, 신장 해제가능한 PSA는 MQ 점착성 부여 수지와, 우레아계 실리콘 공중합체, 옥사미드계 실리콘 공중합체, 아미드계 실리콘 공중합체, 우레탄계 실리콘 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 탄성중합체 실리콘 중합체를 포함할 수 있다. 신장가능한 PSA가 사용되는 경우, 점탄성 층은 광이 이어서 추출되도록 선택적으로 신장될 수 있다.
일부 실시예에서, 점탄성 층은, 광학적으로 투명하고 표면에 대한 자발적인 습윤을 나타내는, 연성, 순응성, 자가 습윤화 접착제를 포함한다. 유용한 자가 습윤화 접착제는, 접착제가 기재로부터 깨끗하게 제거되도록 소정의 최대 접착력까지 시간 경과에 따라 천천히 접착력을 증강시켜서, 기재 상에의 접착제의 재부착을 허용하도록 설계된 감압 접착제이다. 자가 습윤화 접착제는, 5초 데이터 수집 시간에 걸쳐 2.3 미터/분 (90 인치/분)의 속도에서 측정된, 2.9 뉴턴/데시미터 (75 그램/인치) 이하의 1분 후 90° 박리 접착력을 나타낸다. 실온에서 1주 동안의 에이징(aging) 시에, 90° 박리 접착력은 15.4 (400 그램/인치) 이하이다.
예시적인 자가 습윤화 접착제는 하기로부터 형성된 중합체를 포함한다: 미국 출원 제12/810168호(셔먼 등)에 기술된 바와 같은, X-B-X 반응성 올리고머 (여기서, X는 에틸렌계 불포화 기를 포함하고, B는 비-실리콘 세그먼트화 우레아계 단위를 포함함); PCT 출원 US2010/031689호(셔먼 등)에 기술된 바와 같은, X-A-B-A-X 반응성 올리고머 (여기서, X는 에틸렌계 불포화 기를 포함하고, B는 수평균 분자량이 5,000 그램/몰 이상인 비-실리콘 단위를 포함하며, A는 우레탄 연결 기를 포함함); 미국 출원 제12/867833호(셔먼 등)에 기술된 바와 같은, 산 또는 염기 작용기를 포함하는 고 Tg 중합체와 조합하여, 산성 또는 염기성 단량체, (메트)아크릴 또는 비닐 단량체, 및 실리콘 거대단량체의 반응 생성물을 포함하는 공중합체를 포함하는 대부분의 실리콘-개질된 감압 접착제 성분 (여기서, 실리콘-개질된 감압 접착제 성분의 작용기 및 고 Tg 중합체의 작용기는 혼합될 때 산-염기 상호작용을 형성함); 미국 가출원 제61/377212호(셔먼 등)에 기술된 바와 같은, X-B-X 반응성 올리고머 (여기서, X는 에틸렌계 불포화 기를 포함하고, B는 세그먼트화 우레아계 단위를 함유하는 비-실록산 또는 우레탄계 단위를 함유하는 비-실록산을 포함함); 및 미국 가출원 제61/410510호(타피오(Tapio) 등)의, 자유 라다칼 중합성 우레탄계 또는 우레아계 올리고머 및 자유 라디칼 중합성 세그먼트화 실록산계 공중합체.
점탄성 층은 에어로겔을 포함할 수 있다. 에어로겔은, 겔의 액체 성분이 공기로 대체된 겔로부터 유도되는 저밀도 고체 상태의 재료이다. 실리카, 알루미나 및 탄소 에어로겔이 사용될 수 있는 예시적인 에어로겔이다.
점탄성 층은 선택적으로 하나 이상의 첨가제, 예컨대 충전제, 입자, 가소제, 사슬 전달제, 개시제, 산화방지제, 안정제, 난연제, 점도 조절제, 발포제, 정전기방지제, 착색제, 예컨대 염료 및 안료, 형광 염료 및 안료, 인광 염료 및 안료, 섬유 강화제, 및 직포 및 부직포를 포함할 수 있다.
점탄성 층은 입자, 예컨대 나노입자(직경이 약 1 um 미만), 미소구체(직경이 1 um 이상), 또는 섬유를 포함함으로써 흐릿하게 및/또는 확산성으로 제조될 수 있다. 예시적인 나노입자는 TiO2를 포함한다. 탁도 및 확산 특성이 또한 기포를 층 내에 혼입시킴으로써 점탄성 층 내에 포함될 수 있다. 기포는 약 0.01 내지 약 1 um의 직경을 가질 수 있다. 기포는, 예컨대 발포제를 첨가함으로써 도입될 수 있다. 점탄성 층에 첨가될 수 있는 추가의 첨가제의 예는 유리 비드(glass bead), 반사성 입자, 및 전도성 입자를 포함한다. 일부 실시예에서, 점탄성 층은 광학적 투명 PSA 및 PSA의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 규소 수지 입자를 포함하는, 본 명세서에 참고로 포함된 국제 출원 공개 WO 2010/033571(셔먼 등)에 기술된 바와 같은 PSA 매트릭스 및 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 입자, 기포, 공기 등의 존재는 광의 산란 및 균일성을 증가시킨다.
점탄성 층의 두께는 광학 물품이 원하는 대로 기능할 수 있는 한, 특정하게 제한되지 않는다. 점탄성 층의 두께는 이 층, 광 방출 층, 및/또는 광원에 기초하여 또는 이들과 관련하여 선택될 수 있다. 점탄성 층의 두께는 광학 물품이 사용되는 물품의 전체 두께에 의해 제한될 수 있다. 점탄성 층의 두께는 약 0.010 ㎜ 내지 약 25.4 ㎜ (약 0.4 밀 내지 약 1000 밀), 약 0.025 ㎜ 내지 약 7.62 ㎜ (약 1 밀 내지 약 300 밀), 또는 약 0.025 ㎜ 내지 약 1.52 ㎜ (약 1 밀 내지 약 60 밀)의 범위일 수 있다.
나노공극형 중합체 층은 위에서 인용된 폴크 등의 참고 문헌, 및 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 하기의 참고 문헌들에 기술되어 있다: 국제 출원 공개 WO 2010/0120468호(콜브(Kolb) 등) 및 국제 출원 공개 WO 2010/120864호(하오(Hao) 등). 일반적으로, 나노공극형 중합체 층은 2개의 기재 사이에 배치될 때 공기 대신에 사용될 수 있는 저 굴절률 층을 포함한다. 나노공극형 중합체 층은 나노기공(nanopore)들 또는 나노공극들을 적어도 부분적으로 둘러싸는 중합체 고형 네트워크 또는 매트릭스를 포함한다. 나노공극형 중합체 층은 또한 결합제 내에 분산된 복수의 상호연결된 나노공극 또는 나노공극들의 네트워크를 갖는 것으로 기술될 수 있다. 나노공극형 중합체 층은 표면에 그리고 층 내에 나노공극들을 갖는 다공성일 수 있다. 복수의 또는 네트워크의 나노공극들 중 적어도 일부는 중공 터널 또는 중공 터널형 통로를 통해 서로 연결된다.
나노공극형 중합체 층은 복수의 상호연결된 나노공극을 다수 또는 나노공극들의 네트워크를 다수 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 복수의 또는 네트워크의 나노공극들은 상호연결된다. 일부 경우에, 다수인 복수의 상호연결된 나노공극에 더하여, 나노공극형 중합체 층은 복수의 폐쇄된 또는 연결되지 않은 나노공극을 포함할 수 있으며, 이는 나노공극들이 터널을 통해 다른 나노공극들에 연결되지 않는다는 것을 의미한다.
일반적으로, 나노공극들은 임의의 적합한 직경을 가질 수 있거나, 일정 범위의 직경 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 적어도 대다수의 나노공극들, 예컨대 60% 또는 70% 또는 80% 또는 90% 또는 95% 이상의 나노공극들이 원하는 범위 내의 크기를 갖는다. 예를 들어, 일부 경우에, 적어도 대다수의 나노공극들, 예컨대 60% 또는 70% 또는 80% 또는 90% 또는 95% 이상의 나노공극들이 um 단위인 10, 7, 5, 4, 3, 2, 1, 0.7 및 0.5 중 임의의 하나의 크기보다 대략적으로 작은 크기를 갖는다. 직경의 크기 및 분포는 미국 가출원 제61/294610호(폴크 등) 및 본 명세서에 인용된 참고 문헌들에 기술된 바와 같은 적합한 조성 및 제조, 예컨대 코팅, 건조 및 경화 조건을 선택함으로써 제어될 수 있다.
일부 경우에, 나노공극들 중 일부는, 그들의 주요한 광학 효과가 유효 굴절률을 감소시키는 것이도록 충분하게 작을 수 있고, 및/또는 나노공극형 중합체 층이 광을 산란시키도록 충분하게 클 수 있다. 나노공극형 중합체 층이 충분하게 두껍고, 나노공극들이 충분하게 작을 때, 이 층은 수학식 1에 의해 정의된 바와 같은 유효 유전율(permittivity) εeff, 및 수학식 2에 의해 정의된 바와 같은 유효 굴절률 neff1을 가질 수 있다. 일부 경우에, 나노공극들과 결합제의 굴절률들 사이의 차이가 충분하게 작은 때와 같은 경우, 나노공극형 중합체 층은 수학식 3에 의해 정의된 바와 같은 유효 굴절률 neff2를 가질 수 있다.
[수학식 1]
εeff = f εv + (1-f) εb
[수학식 2]
neff1 2= f nv 2 + (1-f) nb 2
[수학식 3]
neff2 = f nv + (1-f) nb
수학식 3에 의해 정의된 바와 같은 유효 굴절률을 갖는 나노공극형 중합체 층의 경우, 나노공극형 미세구조화된 층의 유효 굴절률은 나노공극들과 결합제의 굴절률들의 체적 가중 평균이다. 예를 들어, 약 50%의 나노공극 체적 분율을 갖고 약 1.5의 굴절률을 갖는 결합제를 포함하는 나노공극형 중합체 층은 약 1.25의 유효 굴절률을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 나노공극형 중합체 층은 약 1.15 내지 약 1.45, 또는 약 1.2 내지 1.4의 유효 굴절률을 갖는다.
일반적으로, 나노공극형 중합체 층은 조명 장치의 의도된 용도에 따라 임의의 다공도 또는 공극 체적 분율을 가질 수 있다. 일부 경우에, 층 내의 복수의 공극의 체적 분율은 약 10% 이상, 또는 약 20% 이상, 또는 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상이다.
일부 실시예에서, 나노공극형 중합체 층은 충분하게 두꺼워서, 층이 나노공극들 및 결합제의 굴절률들, 및 나노공극 또는 기공 체적 분율 또는 다공도에 관하여 표현될 수 있는 유효 굴절률을 가질 수 있다. 일부 경우에, 나노공극형 중합체 층의 두께는 약 1 내지 약 500 um, 또는 약 1 내지 약 1000 um이다.
나노공극형 층 내에 사용되는 결합제 또는 중합체 재료는 특정하게 제한되지 않으며, 전형적으로 층의 형성 동안 단량체로부터 형성된다. 즉, 결합제는 중합성 코팅 재료(이하에 기술됨)로부터 제조된다. 결합제는 화학적으로 및/또는 열적으로 개시되는 것들뿐만 아니라, 가시선, UV 및 전자-빔(e-beam) 방사에 의해 개시되는 것들과 같은 종래의 수단에 의해 중합되는 단량체로부터 제조될 수 있다. 예시적인 중합성 재료는 저 분자량 재료(500 g/mol 미만), 올리고머(500 내지 10,000 g/mol) 및 중합체(10,000 g/mol 초과)를 포함한다.
예시적인 중합성 재료는 폴크 등의 참고 문헌에 상세히 기술되어 있다. 중합성 재료는 에틸렌계 불포화 화합물, 예컨대 스티렌 및 (메트)아크릴레이트 (아크릴레이트 및 메타크릴레이트)를 갖는 것들, 및 다른 재료, 예컨대 에폭시-작용화 재료, 아이소시아네이트, 및 실리콘- 및 플루오로-함유 재료를 포함한다. 중합성 재료들의 조합이 사용될 수 있으며, 나노공극형 중합체 층 내의 생성되는 결합제가 가교결합되도록 가교결합제가 이용될 수 있다.
나노공극들에는 물질 및/또는 미립자가 전혀 없을 수 있다. 일부 실시예에서, 나노공극들은 하나 이상의 작은 섬유- 또는 스트링-유사 물체, 예컨대 결합제 및/또는 나노입자들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 적합한 나노입자들은 임의의 직경을 가질 수 있거나 일정 범위의 직경 내에 있을 수 있지만, 특정하게는 약 3 내지 약 1000 ㎚, 약 3 내지 약 500 ㎚, 약 3 내지 약 100 ㎚, 또는 약 3 내지 약 50 ㎚일 수 있다. 일부 실시예에서, 적어도 대다수의 나노입자들, 예컨대 60% 또는 70% 또는 80% 또는 90% 또는 95% 이상의 나노입자들이 원하는 범위 내의 크기를 갖는다. 일부 실시예에서, 입자들은 큰 종횡비(aspect ratio)를 갖는 나노입자들의 응집체(aggregate)일 수 있다. 응집체의 최대 단면 치수는 전술된 범위들 중 임의의 범위 내에 있을 수 있다. 응집체 형태의 예시적인 나노입자들은, 예를 들어 카보트 코.(Cabot Co.)로부터 입수가능한 CAB-O-SPERSE 제품인, 약 50 ㎚ 미만의 직경을 가진, 건식 실리카(fumed silica) 및 건식 알루미나(fumed alumina)와 같은 "건식(fumed)" 나노입자들을 포함한다.
일부 경우에, 나노입자들은, 그들의 주요한 광학 효과가 굴절률을 변경하는 것이도록 충분하게 작을 수 있고, 및/또는 층이 광을 산란시키도록 충분하게 클 수 있다. 예를 들어, 지르코니아(n=2.2) 및 티타니아(n=2.7)와 같은 고 굴절률 나노입자들의 혼입물이 나노공극형 중합체 층 내로 포함될 수 있어서, 굴절률이 약 1.4로부터 약 2.0으로 증가된다.
나노입자들은 무기 나노입자들, 유기(예컨대, 중합체) 나노입자들, 또는 무기 나노입자들과 유기 나노입자들의 조합일 수 있다. 특정한 일 실시예에서, 나노입자들은 다공성 입자들, 중공 입자들, 중실 입자들, 또는 이들의 조합일 수 있다. 적합한 무기 나노입자들의 예는 지르코니아, 티타니아, 세리아, 알루미나, 산화철, 바나디아, 산화안티몬, 산화주석, 알루미나/실리카, 실리카/지르코니아 및 이들의 조합과 같은 실리카 및 금속 산화물을 포함한다. 나노입자들은 콜로이드성 분산액의 형태로 제공될 수 있다. 금속 산화물은 날코 케미칼 코.(Nalco Chemical Co.)로부터의 날코(NALCO); 닛산 케미칼 아메리카 코.(Nissan Chemical America Co.)로부터의 IPA 및 MA 졸(sol); 및 역시 닛산 케미칼 아메리카 코.로부터의 스노우텍스(SNOWTEX)라는 제품명으로 찾을 수 있다.
일부 실시예에서, 나노입자들은 표면-개질되지 않는다. 일부 실시예에서, 나노입자들은 표면-개질된다. 나노입자들은 층이 형성되는 제형에서의 상용성을 증가시키기 위해 표면-개질될 수 있다. 나노입자들은 또한 이들이 화학적으로 및/또는 물리적으로 결합제에 접합되도록 표면-개질될 수 있다. 전자의 경우에, 표면-개질된 나노입자들은 결합제와 화학적으로 반응하는 작용기를 갖는다. 일반적으로, 표면 개질은 나노입자들이 소수성 및/또는 친수성 표면을 갖도록 표면-개질제에 의해 수행될 수 있다. 표면-개질제는 실란, 유기 산 및 유기 염기를 포함한다. 나노입자들을 표면-개질하기 위한 방법은 미국 가출원 제61/294610호(폴크 등) 및 본 명세서에 인용된 참고 문헌들에 기술되어 있다. 일부 실시예에서, 나노입자들은 지이 실리콘즈(GE Silicones)로부터 입수가능한 실퀘스트(SILQUEST) 실란과 같은 실란으로 표면-개질된 실리카를 포함한다.
결합제 또는 중합성 재료 대 나노입자들의 중량비는 나노공극형 중합체 층의 원하는 특성에 따라 약 30:70, 40:60, 50:50, 55:45, 60:40, 70:30, 80:20 또는 90:10 또는 그 이상의 범위일 수 있다. 나노입자들의 중량%의 바람직한 범위는 약 10 중량% 내지 약 60 중량%의 범위이며, 이는 사용되는 나노입자의 밀도 및 크기에 좌우될 수 있다.
나노공극형 중합체 층은 미국 가출원 제61/294610호(폴크 등; 2010년 1월 13일자로 출원됨) 및 본 명세서에 인용된 참고 문헌들에 기술된 바와 같이 제조될 수 있다. 일반적으로, 나노공극형 중합체 층은 용매-함유 중합체 또는 예비-중합체 용액을 기재 상에 코팅하고 이어서 제어된 조건 하에서 용매를 증발시킴으로써 형성된다. 용액이 예비-중합체 성분(예컨대, 단량체)을 포함하는 경우, 성분은 용매가 제거되기 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 적절한 수단에 의해 중합될 수 있다. 코팅 용액 내의 용매의 양은 나노공극형 중합체 층 내에 형성되는 공극 체적에 상관될 수 있다. 코팅 용액은 전형적으로 대략 10 내지 약 70 중량% 정도의 용매를 포함한다. 다양한 처리 및 후-처리 단계가 폴크 등의 참고 문헌에 기술된 바와 같이 나노공극형 중합체 층의 제조에서 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 후술되는 바와 같이, 나노공극형 중합체 층은 층이 복수의 표면 완화 특징부를 갖도록 미세구조화되며, 각각의 특징부는 약 1 ㎜ 미만, 약 500 um 미만, 또는 약 50 ㎚ 내지 약 500 um인 적어도 하나의 치수를 갖는다. 나노공극형 중합체 층은 용매가 제거되기 전에 코팅 용액을 미세구조화된 공구와 접촉시킴으로써 미세구조화될 수 있다. 경화가 필요한 경우, 용액은 공구와 접촉하고 있는 동안 경화될 수 있다. 일반적으로, 미세구조화된 공구가 사용될 때, 용액은 기재 상에 코팅되고 이어서 공구와 접촉될 수 있거나, 용액은 공구에 이어서 기재와 접촉될 수 있다. 이들 변형을 기술하는 상세 사항은 폴크 등의 참고 문헌에 제공되어 있다.
나노공극형 중합체 층은 표면이, 예를 들어 프리즘, 렌즈형 렌즈, 프레넬(Fresnel) 요소 또는 원통형 렌즈인 굴절 요소의 형태 - 이들 중 임의의 것이 규칙적인 선형 또는 2D 어레이, 또는 불규칙적인, 의사랜덤(pseudorandom), 구불구불한 패턴 또는 랜덤 어레이를 형성할 수 있음 - 이도록 미세구조화될 수 있다. 일부 실시예에서, 미세구조화된 표면은 재귀반사성 또는 부분적인 재귀반사성을 부여하는데, 예를 들어 표면은 큐브 코너(cube corner) 요소, 회절 요소, 예컨대 선형 또는 2D 격자(grating), 회절 광학 요소, 또는 홀로그래픽(holographic) 요소를 포함할 수 있다. 특정한 미세구조가 조명 장치의 원하는 특성에 따라 선택될 수 있으며, 임의의 인접한 층들의 특성에 좌우된다.
많은 상이한 유형의 용매가 코팅 용액 내의 중합체 또는 단량체 성분 및 나노공극형 중합체 층의 원하는 특성에 따라 사용될 수 있다. 용매는 용매들의 혼합물일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 용매는 극성 및/또는 비-극성, 그리고 고 비등성 또는 저 비등성일 수 있다. 예시적인 용매는 탄화수소, 알코올, 케톤, 글리콜 에테르, 에스테르 및 물을 포함한다. 점착성 부여제, 가소제, UV 흡수제 등과 같은 추가물이 또한 코팅 용액 내에 포함될 수 있다.
나노공극형 중합체 층의 형성에 사용되는 지지체는 특정하게 제한되지 않으며, 층을 제조하는 데 사용되는 특정 제조 공정에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 나노공극형 층의 형성에 사용되는 지지체는 지지체 반대편 면 상에 배치된 코팅 용액을 경화시키기 위해 광이 그것을 통해 투과되게 할 수 있다. 예시적인 지지체는 폴리에스테르, 예컨대 PET, 폴리카르보네이트, 아크릴 및 메타크릴을 포함한다. 나노공극형 중합체 층의 형성에 사용되는 지지체는 광학 물품의 일부일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 즉, 나노공극형 중합체 층이 형성된 후에, 지지체(130)는 제거될 수 있거나, 그것은 광학 물품의 구성요소로서 포함되도록 제위치에 남아 있을 수 있다. 이러한 후자의 경우에, 지지체는 기재에 대해 후술되는 바와 같이, 의도된 응용에 적합한 광학 특성을 갖는다. 후술되는 기재들 중 임의의 것이 나노공극형 중합체 층의 형성을 위한 지지체로서 사용될 수 있다.
나노공극형 중합체 층은 조명 장치의 의도된 용도에 따라 특정 탁도 특성을 갖는다. 일부 실시예에서, 나노공극형 중합체 층은 약 5% 이하, 또는 약 4% 이하, 또는 약 3.5% 이하, 또는 약 3% 이하, 또는 약 2.5% 이하, 또는 약 2% 이하, 또는 약 1.5% 이하, 또는 약 1% 이하의 낮은 광학 탁도를 갖는다. 일부 실시예에서, 나노공극형 중합체 층은 약 40% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상, 또는 약 95% 이상의 높은 광학 탁도를 갖는다. 나노공극형 중합체 층에 수직하게 입사되는 광의 경우, 광학 탁도는 총 투과된 광에 대한, 수직 방향으로부터 4도 초과만큼 벗어난 투과된 광의 비로서 정의된다. 굴절률 값은 (메트리콘 코프.(Metricon Corp.)로부터 입수가능한) 메트리콘(Metricon) 모델 2010 프리즘 커플러(Prism Coupler)를 사용하여 측정될 수 있다. 광학 투과율, 투명도 및 탁도는 (비와이케이-가디너(BYK-Gardiner)로부터 입수가능한) 헤이즈-가드 플러스(Haze-Gard Plus) 탁도 측정기를 사용하여 측정될 수 있다.
광원은 임의의 적합한 광원을 포함할 수 있다. 예시적인 광원은 선 광원, 예컨대 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp) 및 점 광원, 예컨대 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 예시적인 광원은 또한 유기 발광 소자(organic light-emitting device, OLED), 백열 전구, 형광 전구, 할로겐 램프, UV 전구, 적외선원, 근-적외선원, 레이저, 또는 화학적 광원을 포함한다. 일반적으로, 광원에 의해 방출된 광은 가시성 또는 비가시성일 수 있다. 적어도 하나의 광원이 사용될 수 있다. 예를 들어, 1 내지 약 10,000개의 광원이 사용될 수 있다. 광원은 점탄성 층의 에지에 또는 그 부근에 위치되는 일 열의 LED들을 포함할 수 있다. 광원은 LED들로부터 방출된 광이 원하는 영역 전체에 걸쳐 연속적으로 또는 균일하게 점탄성 층을 조명하도록 회로 상에 배열된 LED들을 포함할 수 있다. 광원은 색상들이 점탄성 층 내에서 혼합될 수 있도록 상이한 색상들의 광을 방출하는 LED들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 그래픽이 그의 사용 동안 상이한 시간에 상이하게 나타나도록 설계될 수 있다. 광원은 도광체와 접촉할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
광원은 임의의 적합한 수단에 의해 전력 공급될 수 있다. 광원은 배터리, DC 전원 장치, AC-DC 전원 장치, AC 전원 장치, 또는 태양 광전지를 사용하여 전력 공급될 수 있다.
도광체 및 점탄성 층을 포함하는 광학 물품은 특정 응용에 따라 다양한 다층 구성에서 사용될 수 있다. 이들 실시예 중 일부가 본 명세서에 기술되어 있다. 일반적으로, 추가 층이 도 4a에 도시된 바와 같이 점탄성 층 반대편에서 나노공극형 층 상에, 또는 도 4b에 도시된 바와 같이 점탄성 층 반대편에서 도광체 상에 배치될 수 있다. 2개의 추가 층이 또한 다양한 다층 구성에서 사용될 수 있는데, 예를 들어 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 추가 층(526)이 제1 점탄성 층 반대편에서 제1 나노공극형 층 상에 배치될 수 있고, 및/또는 제2 추가 층(529)이 제2 점탄성 층 반대편에서 제2 나노공극형 층 상에 배치될 수 있다.
추가 층은 중합체, 금속, 유리, 세라믹, 이형 라이너, 그래픽, 종이, 천, 그리스(grease), 방부제 겔(antiseptic gel), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가 층은 다층 광학 필름, 반사기, 미러, 편광기, 프리즘형 필름, 3/4 편광기, 재귀반사성 필름 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 추가 층은 가시광 스펙트럼의 적어도 일부에 걸쳐 약 80 내지 약 100%, 약 90 내지 약 100%, 약 95 내지 약 100%, 또는 약 98 내지 약 100%의 높은 광 투과율을 갖는 광학적으로 투명한 기재를 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층은 약 5% 미만, 약 3% 미만, 또는 약 1% 미만의 탁도 값을 갖는다. 일부 실시예에서, 추가 층은 약 0.01 내지 약 5% 미만, 약 0.01 내지 약 3% 미만, 또는 약 0.01 내지 약 1% 미만의 탁도 값을 갖는다.
일부 실시예에서, 추가 층은 높은 광 투과율 및 낮은 탁도 값을 갖는 광학적으로 투명한 기재를 포함한다. 높은 광 투과율은 가시광 스펙트럼의 적어도 일부에 걸쳐 약 90 내지 약 100%, 약 95 내지 약 100%, 또는 약 98 내지 약 100%일 수 있고, 탁도 값은 약 0.01 내지 약 5% 미만, 약 0.01 내지 약 3% 미만, 또는 약 0.01 내지 약 1% 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 층은 흐릿하며, 광, 특히 가시광을 확산시킨다. 흐릿한 층 또는 기재는 약 5% 초과, 약 20% 초과, 또는 약 50% 초과의 탁도 값을 가질 수 있다. 흐릿한 층 또는 기재는 약 5 내지 약 90%, 약 5 내지 약 50%, 또는 약 20 내지 약 50%의 탁도 값을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 층은 낮은 광 투과율, 예를 들어 약 0.1 내지 약 70%, 약 0.1 내지 약 50%, 또는 약 0.1 내지 약 20%를 갖는다. 일부 실시예에서, 추가 층은 이것이 광을 반사 및 투과시킨다는 점에서 반투명일 수 있다.
추가 층은 약 1.3 내지 약 2.6, 1.4 내지 약 1.7, 또는 약 1.5 내지 약 1.7 범위의 굴절률을 가질 수 있다. 사용되는 특정 굴절률 또는 굴절률의 범위는 광학 물품 또는 조명 장치의 전체적인 설계 및 의도된 용도, 예컨대 추가 층과 접촉하는 임의의 추가 구성요소의 존재 또는 부재에 좌우될 수 있다.
일부 실시예에서, 추가 층은 점탄성 층에 대해 전술된 바와 같은 하나 이상의 점탄성 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층은 점탄성 층에 대해 전술된 바와 같은 PSA를 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층 및 점탄성 층은 점탄성 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층 및 점탄성 층은 PSA를 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층은 점탄성이 아니다.
일부 실시예에서, 추가 층은 광학 물품 또는 조명 장치를 차량의 대시보드 또는 도장된 벽과 같은 물품에 접착하는 데 유용한 접착제를 포함한다. 유용한 접착제는 광학적 투명 접착제, 광학적 확산 접착제, 방사선 경화 접착제, 열 경화 접착제, 고온 용융 접착제, 콜드 실(cold seal) 접착제, 열 활성화 접착제, 실온에서 경화되는 접착제 및 접착제 접합 강도가 약 6 ㎫ 이상인 구조용 접착제 등을 포함한다. 구조용 접착제는 쓰리엠™ 스카치-웰드(SCOTCH-WELD)™ 접착제로 입수가능하다.
일부 실시예에서, 추가 층은 중합체 필름과 같은 중합체를 포함한다. 유용한 중합체 필름은 셀룰로오스 아세테이트, 폴리(메트)아크릴레이트 (아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트), 폴리에테르 설폰, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 신디오탁틱 폴리스티렌, 환형 올레핀 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나프탈렌 다이카르복실산에 기반한 공중합체 또는 블렌드, 또는 이들의 일부 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층은 점탄성 층의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 폴리(메트)아크릴레이트를 포함한다.
추가 층은 점탄성 층으로부터 추출된 광을 방출하는 광 방출 층을 포함할 수 있다. 점탄성 층으로부터 추출된 광의 약 50% 이상이 광 방출 층으로부터 방출될 수 있다. 추가 층과 점탄성 층 사이에 형성된 계면이 광을 점탄성 층으로부터 추출하도록 배향된 복수의 특징부를 포함할 수 있다. 추가 층의 표면이 광을 이 층으로부터 방출하도록 배향된 복수의 특징부를 포함할 수 있다. 추가 층은 이미지형성 중합체 필름을 포함할 수 있다. 광은 추가 층으로부터 균일하게, 하나 이상의 미리설정된 방향으로, 또는 상이한 강도로 방출될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 층은 광을 방출하지 않는다.
추가 층이 광 방출 층인 실시예에서, 몇몇 유형의 구성이 이용될 수 있다. 반투명 광 방출 층이 큐브 코너 시팅 및 절두(truncated) 큐브 코너 시팅으로서 또한 알려진 프리즘형 재귀반사성 시팅을 포함할 수 있다. 프리즘형 재귀반사성 시팅은, 실질적으로 평면형의 제1 표면 및 복수의 기하학적 구조물 - 이들 중 일부 또는 전부는 큐브 코너 요소로서 구성된 3개의 반사성 면을 포함함 - 을 포함하는 제2 구조화된 표면을 갖는 얇은 투명 층을 전형적으로 포함한다. 예시적인 프리즘형 재귀반사성 시팅은, 본 명세서에 인용된 참고 문헌들을 비롯하여 모두 본 명세서에 참고로 포함된, 국제 출원 공개 WO 2010/48416호(스미스(Smith) 등); 미국 특허 출원 공개 제2007/0242356 A1호(타카르(Thakkar) 등); 미국 특허 제6,280,822 B1호(스미스 등); 및 미국 특허 제5,784,197호(프레이(Frey) 등)에 기술되어 있다. 예시적인 프리즘형 재귀반사성 시팅은, 모두 쓰리엠™ 컴퍼니로부터의, 쓰리엠™ 다이아몬드 등급(Diamond Grade)™ 반사 시팅(Reflective Sheeting) 및 쓰리엠™ 다이아몬드 등급™ 형광 반사 시팅(Fluorescent Reflective Sheeting)으로서 입수가능하다.
반투명 광 방출 층은, 전형적으로 결합제 층 내에 적어도 부분적으로 매립되는 미소구체를 포함하고 연관된 경면 또는 확산 반사 재료를 가져서 입사 광을 재귀반사하는 비드형 재귀반사성 시팅을 포함할 수 있다. 예시적인 비드형 재귀반사성 시팅은, 본 명세서에 인용된 참고 문헌들을 비롯하여 모두 본 명세서에 참고로 포함된, 미국 특허 출원 공개 제2007/0110960 A1호(프레이 등); 미국 특허 제7,140,741 B2호(플레밍((Fleming) 등); 미국 특허 제5,066,098호(컬트(Kult) 등); 유럽 특허 EP 0 291 206 A1호(컬트 등); 국제 출원 공개 WO 2007/075518 A1호; 및 국제 출원 공개 WO 2008/060731 A2호(코(Ko) 등)에 기술되어 있다.
전술된 재귀반사성 시팅은 일반적으로 시팅의 어느 하나의 면/표면이 점탄성 층에 인접하도록 점탄성 층 상에 배치될 수 있다. 이들 2가지 구성은 본 명세서에서 "전방 조명식" 또는 "후방 조명식"으로서 지칭된다. 일부 구성에서, 재귀반사성 시팅의 반사성 면은 점탄성 층에 인접하고, (보호를 위한) 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 광학적 투과성 필름의 층이 점탄성 층의 반대편 면 상에 배치된다. 경면 반사기와 같은 반사기는 점탄성 층 반대편에서 재귀반사성 시팅 상에 배치된다. 일부 구성에서, 반사성 면 반대편의 반사 필름의 면은 점탄성 층에 인접한다. 반사기는 재귀반사성 시팅 반대편에서 점탄성 층 상에 배치될 수 있다. 이러한 특정 구성은 또한 차량 등과 같은 기재(반사기 대신 기재)에 직접 접착될 수 있다.
일부 실시예에서, 추가 층은 도광체 내에서 전송되는 입사 광을 반사하는 반사기를 포함한다. 일부 실시예에서, 반사기는 경면 반사기를 포함하며, 여기서 도광체 내에서 전파되는 광은 반사의 법칙에 따라 경면 반사기의 표면에서 반사된다. 반사의 법칙은, 표면에 입사되고 표면에 의해 반사되는 광에 대해, 반사각 θr이 입사각 θt와 동일하거나 거의 동일하다는 것을 명시하며, 여기서 두 각도 모두는 표면의 평면에 대하여 정의된다. 경면 반사기의 경우, 광의 반사각은 입사각의 약 16° 이내이다. 경면 반사기는 일부 범위의 입사각에 걸쳐 반사기로서 완전히 또는 거의 완전히 경면일 수 있다. 또한, 경면 반사기는 전자기 스펙트럼의 특정 영역, 예를 들어 가시 영역에 걸쳐, 약 85 내지 약 100%, 약 90 내지 약 100%, 또는 약 95 내지 약 100% 반사성일 수 있다.
적합한 경면 반사기는 미러, 예컨대 유리 상에 코팅된, 전형적으로 금속인 반사 재료의 필름을 포함하는 평면 미러를 포함한다. 적합한 반사기는 다층 광학 필름인 미러를 포함한다. 유용한 다층 광학 필름은 제1 및 제2 중합체 층의 약 10 내지 약 10,000개의 교번하는 층을 갖는 필름을 포함하며, 여기서 중합체 층은 폴리에스테르를 포함한다. 예시적인 다층 광학 필름은 미국 특허 제5,825,543호; 제5,828,488호(오우더커크(Ouderkirk) 등); 제5,867,316호; 제5,882,774호; 제6,179,948 B1호(메릴(Merrill) 등); 제6,352,761 B1호; 제6,368,699 B1호; 제6,927,900 B2호; 제6,827,886호(니빈(Neavin) 등); 제6,972,813 B1호(토요오카(Toyooka)) 제6,991,695호; 특허 출원 제2006/0084780 A1호(헤브링크(Hebrink) 등); 제2006/0216524 A1호; 제2006/0226561 A1호(메릴 등); 제2007/0047080 A1호(스토버(Stover) 등); 국제 출원 공개 WO 95/17303호; WO 95/17691호; WO 95/17692호; WO 95/17699호; WO 96/19347호; WO 97/01440호; WO 99/36248호; 및 WO 99/36262호에 기술되어 있다.
예시적인 경면 반사기는 쓰리엠™ 컴퍼니로부터 입수가능한 것들, 예를 들어 쓰리엠™ 고 강도 등급 반사 제품(High Intensity Grade Reflective Product), 예컨대 고 반사 가시성 미러 필름(High Reflective Visible Mirror Film) 및 고 투과 미러 필름(High Transmission Mirror Film), 및 비퀴티(Vikuiti)™ 필름, 예컨대 비퀴티™ 향상 경면 반사기(Enhanced Specular Reflector)를 포함한다.
일부 실시예에서, 반사기는 확산 반사기를 포함하며, 여기서 도광체 내에서 전파되는 광은 확산 반사기의 표면에서 반사 및 산란된다. 확산 반사기의 경우, 주어진 입사각의 광이 다수의 반사각으로 반사되며. 여기서 반사각들 중 적어도 일부는 입사각의 약 16° 초과이다. 확산 반사기는 일부 범위의 입사각에 걸쳐 완전히 또는 거의 완전히 반사성일 수 있다. 또한, 확산 반사기는 전자기 스펙트럼의 특정 영역, 예를 들어 가시 영역에 걸쳐, 약 85 내지 약 100%, 약 90 내지 약 100%, 또는 약 95 내지 약 100% 반사성일 수 있다.
확산 반사기는 반사되는 광의 파장에 대해 불규칙적인 표면을 포함할 수 있다. 광은 표면에서 반사될 수 있다. 확산 반사기는 기재 상에 배치된 유기, 무기 또는 혼성 유기/무기 입자들의 층을 포함할 수 있다. 입자는 약 0.01 초과 내지 약 100 um, 약 0.05 초과 내지 약 100 um, 또는 약 0.05 초과 내지 약 50 um의 직경을 가질 수 있다. 입자는 중합체 입자들, 유리 비드들, 무기 입자들, 금속 산화물 입자들, 또는 혼성 유기/무기 입자들일 수 있다. 입자는 중실형, 다공성 또는 중공형일 수 있다. 입자는, 중합체 쉘을 갖고 아이소부텐 또는 아이소펜탄과 같은 발포제를 쉘 내측에 가진 미소구체, 예를 들어 익스팬셀 코.(Expancel Co.)로부터의 익스팬셀(EXPANCEL) 미소구체로서 입수가능한 미소구체를 포함할 수 있다. 입자는 중합체 재료 또는 결합제 내에 분산될 수 있다. 결합제는 하나 이상의 중합체를 포함하며, 예를 들어 전술된 점탄성 재료 및 접착제 재료(콜드 실 접착제 등) 중 임의의 것일 수 있다. 결합제는 PSA를 포함할 수 있다. 결합제 및 입자는 결합제의 두께가 입자의 직경보다 크거나, 작거나 또는 대략 같도록 기재 상에 코팅될 수 있다. 기재는 중합체, 금속, 경면 반사기 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 확산 반사기는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 내에 로딩된 황산바륨 입자들의 층을 포함할 수 있다. 반사성 표면을 제공하는 다른 구성이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제7,481,563호(데이비드(David) 등)에 기술되어 있다.
일부 실시예에서, 결합제는 광 투과성이어서, 층에 입사되는 광의 적어도 일부가 층에 입사되어 확산되게 된다. 이러한 확산된 광은 반사기인 기재에 입사될 때 반사된다. 확산성 재료는 전술된 바와 같은 결합제 중에 분산된 입자를 포함할 수 있다. 입자 및 결합제의 굴절률은 상이할 수 있다. 예를 들어, 입자 및 결합제의 굴절률은 약 0.002 내지 약 1만큼, 또는 약 0.01 내지 약 0.5만큼 상이할 수 있다. 이러한 유형의 확산 반사기는 전자기 스펙트럼의 특정 영역, 예를 들어 가시 영역에 걸쳐, 약 85 내지 약 100%, 약 90 내지 약 100%, 또는 약 95 내지 약 100% 반사성일 수 있다. 예시적인 광 확산 재료가 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,288,172 B1호(고에츠(Goetz) 등)에 기술되어 있다. 예를 들어, 입자는 약 18 um의 평균 직경을 갖는 중공 유리 구체(포터스 인더스트리즈 인크.(Potters Industries Inc.)로부터의 스페리셀(SPHERICEL) 등급 60P18)를 포함할 수 있으며, 결합제는 PSA, 예컨대 실리콘 PSA를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 추가 층은 전술된 바와 같은 다층 광학 필름을 포함한다. 다른 유형의 다층 광학 필름이 또한 사용될 수 있으며, 예를 들어 다층 광학 필름은 반사 필름, 편광기 필름, 반사 편광기 필름, 확산 블렌드 반사 편광기 필름, 확산기 필름, 휘도 향상 필름, 터닝(turning) 필름, 미러 필름, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예시적인 다층 광학 필름은 쓰리엠™ 컴퍼니로부터 입수가능한 쓰리엠™ 비퀴티™ 필름을 포함한다. 예시적인 다층 광학 필름은 미러인 다층 광학 필름에 대해 위에서 인용된 참고 문헌들에 기술되어 있다.
일부 실시예에서, 추가 층은 중합체 필름, 금속, 유리, 세라믹, 종이, 천, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층은 알루미늄과 같은 금속을 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층은 소다-석회 유리, 붕규산염 유리, 아크릴 유리, 설탕 유리 등을 포함하는, 일반적으로 단단한, 깨지기 쉬운, 비정질 고체를 포함하는 유리를 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층은, 약간의 양의 결정질 구조를 포함하며 예를 들어 무기 비-금속 재료로부터 제조되는 세라믹을 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층은 종이, 예를 들어 셀룰로오스 펄프로부터 제조된 종이를 포함한다. 일부 실시예에서, 추가 층은 천, 예를 들어 피혁, 직포, 부직포를 포함한다.
예시적인 이형 라이너는 접착제 층과 접촉하기 위한 저 접착성 표면을 갖는다. 이형 라이너는 종이, 예컨대 크래프트지(Kraft paper), 또는 중합체 필름, 예컨대 폴리(비닐 클로라이드), 폴리에스테르, 폴리올레핀, 셀룰로오스 아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄 등을 포함할 수 있다. 이형 라이너는 이형제, 예컨대 실리콘-함유 재료 또는 플루오로카본-함유 재료의 층으로 코팅될 수 있다. 예시적인 이형 라이너는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 상에 실리콘 이형 코팅을 갖는, 씨피 필름즈 인크.(CP Films Inc.)로부터 "T-30" 및 "T-10"이라는 상표명으로 구매가능한 라이너를 포함한다. 예시적인 이형 라이너는 구조화된 이형 라이너, 예컨대 미세구조화된 것들을 포함한다. 미세구조화된 이형 라이너는 공기 배출 채널을 형성하기 위해 전술된 미세구조화된 표면과 같은 접착제 층의 표면 상에 미세구조를 부여하도록 사용된다.
추가 층 또는 광 방출 층의 두께는 광학 물품이 원하는 대로 기능할 수 있는 한, 특정하게 제한되지 않는다. 이 층의 두께는 광학 물품에 사용되는 점탄성 층, 도광체, 및/또는 광원에 기초하여 또는 이들과 관련하여 선택될 수 있다. 이 층의 두께는 광학 물품이 사용되는 물품의 전체 두께에 의해 제한될 수 있다. 추가 층 또는 광 방출 층의 두께는 약 0.010 ㎜ 내지 약 25.4 ㎜ (약 0.4 밀 내지 약 1000 밀), 약 0.025 ㎜ 내지 약 7.62 ㎜ (약 1 밀 내지 약 300 밀), 또는 약 0.025 ㎜ 내지 약 1.52 ㎜ (약 1 밀 내지 약 60 밀)의 범위일 수 있다.
광학 물품은 임의의 전체적인 3차원 형상을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 전체적인 3차원 형상은 물품 또는 층 각각의 표면 상의 임의의 광 추출 및/또는 광 방출 특징부를 고려하지 않은, 물품 또는 층의 크기 및 형상을 지칭한다. 예를 들어, 광학 물품은 개략적인 단면으로 볼 때 전체적인 직사각형 형상을 가질 수 있다. 광학 물품은 물품이 사용될 특정 응용에 종속적일 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 예를 들어, 광학 물품이 표지로서 사용되는 경우, 광학 물품 층의 전체적인 3차원 형상은 층 또는 시트의 것일 수 있다. 광학 물품의 다른 예시적인 형상이 이하에 기술된다. 동일하거나 상이한 광학 물품들은 함께 타일링되거나 퀼팅(quilted)될 수 있다.
도광체는 임의의 전체적인 3차원 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도광체는 개략적인 단면도로 볼 때 전체적인 직사각형 형상을 갖는다. 일반적으로, 도광체는 광학 물품이 사용될 특정 응용에 종속적일 수 있는 임의의 전체적인 3차원 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 물품이 표지로서 사용되는 경우, 도광체의 전체적인 3차원 형상은 층 또는 시트의 것일 수 있다. 특정 응용에 대한 도광체의 다른 예시적인 형상이 이하에 기술된다.
점탄성 층 및 추가 층 또는 광 방출 층이 또한 임의의 전체적인 3차원 형상을 가질 수 있다. 이들 층은 도광체와 동일한 크기 또는 거의 동일한 크기일 수 있으며, 이들은 상이한 크기일 될 수 있는데 이 경우 층들 중 하나가 도광체와 동일한 크기이다. 도광체, 점탄성 층, 및 추가 층 또는 광 방출 층 각각은 상이한 크기를 가질 수 있다. 역시, 특정 응용에 대한 도광체, 점탄성 층, 및 추가 층 또는 광 방출 층의 다른 예시적인 형상이 이하에 기술된다. 특정 응용에 대한 광학 물품의 예시적인 3차원 형상이 또한 이하에 기술된다.
일부 실시예에서, 추가 층은 광학 물품이 본 명세서에 기술된 바와 같은 상이한 응용을 위해 다양한 표면에 접착될 수 있도록 접착제 층을 포함한다. 적합한 접착제는 광학적 투명 PSA, 광학적 확산 PSA, 예컨대 전술된 것들, 방사선 경화 접착제, 고온 용융 접착제, 콜드 실 접착제, 열 활성화 접착제, 접착제 접합 강도가 약 6 ㎫ 이상인 구조용 접착제 등을 포함한다. 접착제 층은 다른 기재를 도광체 상에 접착하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어 접착제 층이 반사기를 도광체에 접착하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 4b에서와 같이, 추가 층(429)은 반사기를 포함하고, 접착제 층인 제2 추가 층이 도광체 반대편에서 반사기 상에 배치된다. 그러면, 광학 물품은 본 명세서에 기술된 상이한 응용을 위해 다양한 기재에 접착될 수 있다. 적합한 접착제는 본 명세서에 기술된 것들 중 임의의 것을 포함한다. 후술되는 이형 라이너가 이러한 접착제 층 상에 배치될 수 있으며, 기재에의 적용 전에 제거될 수 있다.
추가 층(429)은 또한 다층 광학 필름, 반사기, 미러, 편광기, 프리즘형 필름, 3/4 편광기, 재귀반사성 필름, 중합체, 금속, 유리, 세라믹, 그래픽, 종이, 천 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가 층(429)은 도광체로부터 추출된 광을 방출할 수 있는데, 예를 들어 도광체로부터 추출된 광의 약 50% 이상이 추가 층으로부터 방출될 수 있다. 도광체에 입사되는 광의 약 10% 미만이 도광체로부터 추가 층 내로 추출될 수 있다. 도광체와 추가 층 사이에 형성된 계면이 광을 도광체로부터 추출하도록 배향된 복수의 특징부를 포함할 수 있다. 추가 층의 표면이 광을 추가 층으로부터 방출하도록 배향된 복수의 특징부를 포함할 수 있다. 추가 층은 이미지형성 중합체 필름을 포함할 수 있다. 광은 추가 층으로부터 균일하게, 하나 이상의 미리설정된 방향으로, 또는 상이한 강도로 방출될 수 있다. 추가 층은 광을 방출하지 않을 수도 있다.
조명 장치 및 광학 물품은 국제 출원 공개 WO 2010/17087호(셔먼 등)에 도시된 실시예들에 유용한 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 조명 장치 및 물품은 셔먼 등의 참고 문헌의 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이 가요성일 수 있다.
광학 물품은 도 16a 내지 도 16e에 대해 기술된 바와 같이 이미지를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 점탄성 층이 이미지를 제공한다. 일부 실시예에서, 추가 층이 이미지를 제공한다. 이미지는 층의 영역들 내의 입자들과 같은 상이한 재료를 포함시키거나 매립함으로써 형성될 수 있으며, 여기서 이 영역들은 이미지를 형성하도록 배열된다. 예를 들어, 점탄성 층 및/또는 추가 층은 이미지를 형성하도록 배열된 영역들을 형성하도록 사용되는 2가지의 상이한 재료를 포함할 수 있다. 도광체 내에서 전송되는 광에 대해, 영역들 중 일부가 광을 추출하고 일부는 광을 반사한다. 특정 파장 범위 내의 광의 선택적인 추출이 또한 안료 및 염료를 사용하여 달성될 수 있다. 점탄성 층 및/또는 추가 층은 이 영역들 대신에 또는 영역들과 조합하여 이미지형성 재료를 포함할 수 있다. 이미지는 이미지를 형성하도록 배열된 재료를 점탄성 층 및/또는 추가 층의 표면 상에 침착시킴으로써 형성될 수 있다. 이미지는 이미지를 형성하도록 배열된 재료를 추가 층과 점탄성 층 사이에 침착시킴으로써 형성될 수 있다. 이미지는 전술된 바와 같이 광학 물품의 표면 또는 계면을 구조화함으로써 형성될 수 있다.
광학 물품은 그래픽을 그의 표면 상에 배치함으로써 이미지를 제공할 수 있다. 그래픽은 구멍을, 예컨대 그래픽을 통해 드릴링하여 그 내에 가짐으로써 이미지형성될 수 있다. 상이한 이미지들을 갖는 광 방출 층이 언제든지 교환될 수 있다. 예를 들어, 이미지를 갖는 광 방출 층이 점탄성 층에 해제가능하게 부착되는 경우, 광 방출 층은 용이하게 제거될 수 있으며, 새로운 이미지를 갖는 다른 광 방출 층으로 대체될 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 물품은 셔먼 등의 참고 문헌의 도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이 "앙면형 그래픽"을 포함한다.
이미지형성 재료는 인쇄 또는 마킹(marking)과 같은 방법, 예컨대 잉크젯 인쇄, 레이저 인쇄, 정전 인쇄 등에 의해 이미지-와이즈(image-wise) 방식으로 침착될 수 있다. 이미지는 흑백 이미지와 같은 단색일 수 있거나, 이들은 착색된 이미지일 수 있다. 이미지는, 예컨대 색상의 균일한 층 전체에 걸쳐 하나 이상의 색상을 포함할 수 있다. 일반적인 또는 맞춤 표면을 제공하는 이미지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미지는 광학 물품이 플라스틱, 금속, 나무결(wood grain), 천, 피혁, 부직포 등으로 보이도록 설계될 수 있다. 이미지는 또한 표면 또는 계면 상에 배치될 수 있는 백색 점(dot)을 포함할 수 있다. 백색 점은, 종래의 중실 도광체의 추출 특징부에 대해 기술된 바와 같이, 예컨대 킨더 등의 참고 문헌에 기술된 바와 같이 배열될 수 있다. 유용한 이미지형성 재료는 특정 파장 범위 내의 모든 또는 일부 광을 반사하는 것들을 포함한다. 유용한 이미지형성 재료는 특정 파장 범위 내의 모든 또는 일부 광을 투과하는 것들을 포함한다. 예시적인 이미지형성 재료는 안료 및 염료와 같은 착색제를 포함한다. 이미지형성 재료는 또한 광결정(photonic crystal)을 포함할 수 있다.
광학 물품은 다층 구성물을 제조하는 데 통상 사용되는 임의의 방법 또는 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 전형적인 공정은 연속 캐스트 및 경화, 압출, 미세복제, 및 엠보싱 방법과 같은 연속 공정인 것들을 포함한다. 다양한 유형의 방사선이 재료를 경화되게, 예컨대 가교결합되게 할 필요가 있는 공정을 위해 사용될 수 있다. 방사선을 필요로 하지 않는 것들을 포함한 다양한 유형의 화학물질이 경화되게 할 필요가 있는 재료를 위해 사용될 수 있다. 하나의 층 또는 기재가 경화성 재료로 제조되는 경우, 이 재료는 광원과 접촉하기 전에, 그 후에 또는 그 동안에 경화될 수 있다. 하나의 층 또는 기재가 경화되는 재료로 제조되는 경우, 이 재료는 다른 하나 이상의 층 또는 기재와 접촉하기 전에, 그 후에 또는 그 동안에 경화될 수 있다. 하나의 층 또는 기재가 경화되는 재료로 제조되는 경우, 이 재료는 이들이 도광체에 광학적으로 결합되기 전에, 그 동안에 또는 그 후에 광원을 사용하여 경화될 수 있다.
통상적인 성형 공정이 또한 사용될 수 있다. 주형은 원하는 특징부, 구조화된 표면 등을 생성하도록 주형 재료를 미세-기계가공(micro-machining) 및 연마(polishing)함으로써 제조될 수 있다. 주형 재료는 중합체, 유리 및 금속 재료를 포함한다. 주형은 광학적으로 평탄한 표면을 제조하는 데 적합해야 할 수 있다. 광학적으로 평탄한 표면은, 경화성 재료로부터 제조되는 경우, 이 재료가 스스로 평평해지도록 간단히 공기 또는 다른 분위기에서 재료가 경화되게 함으로써 형성될 수 있다. 레이저 제거(laser ablation)가 층 또는 기재 또는 주형 표면을 구조화하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 각각의 층 또는 기재가 별도로 제조되고, 접촉되어, 지압, 핸드 롤러(hand roller), 엠보싱기(embosser) 및 라미네이터(laminator)를 사용하여 함께 압착될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나의 층 또는 기재가 별도로 또는 동시에 다른 층 또는 기재 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 점탄성 층은 도광체와 동시에 압출될 수 있다. 대안적으로, 하나의 층 또는 기재는 경화성 재료로부터 형성되고 가열 및/또는 방사선을 가해 처리될 수 있거나, 하나의 층 또는 기재는 용매 조성물로부터 형성되고 용매를 제거함으로써 형성될 수 있다.
도광체 재료 또는 점탄성 재료가 경화성인 경우에, 각각 부분적으로 경화된 도광체 또는 점탄성 층을 갖는 광학 물품이 제조될 수 있다. 도광체 재료 또는 점탄성 재료가 경화성인 경우에, 재료가 가교결합되도록 화학적으로 경화되는 재료가 사용될 수 있다. 도광체 재료 또는 점탄성 재료가 경화성인 경우에, 재료는 다른 재료 또는 광원과 접촉하기 전에, 그 후에 및/또는 그 동안에 경화될 수 있다.
도광체 재료 또는 점탄성 재료가 광을 사용하여 경화될 수 있는 경우에, 광원은 재료에 광학적으로 결합될 수 있고, 경화가 광원으로부터의 광을 주입함으로써 수행될 수 있다.
하나의 층 또는 기재가 점탄성 층의 표면을 구조화하도록 사용될 수 있는데, 예컨대 점탄성 층은 그 자체로는 구조화되지 않을 수 있으며, 오히려 제1 기재의 구조화된 표면과 접촉될 때 구조화된다. 구조화된 계면을 생성하기 위해 기재의 표면을 변형하도록, 점탄성 층이 구조화된 표면을 갖는 것이 또한 가능하다.
광학 물품은 라미네이팅, 엠보싱, 성형, 캐스팅, 캐스팅 및 경화 등을 비롯한 임의의 적합한 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 광학 물품은 점탄성 층이 PSA를 포함하는 경우에, 지압을 사용하여 제조될 수 있다. 본 명세서에 기술된 층들은 적합한 중합체를 용융-처리함으로써 제조될 수 있다. 본 명세서에 기술된 층들은 또한 방사선 또는 화학적 경화 방법을 사용하여 적합한 조성물을 경질화 또는 경화함으로써 제조될 수 있다. 점탄성 층이 방사선 경화성 재료로부터 제조되는 경우에는, 광학 물품은 후속하여 경화되는 예비-경화된 재료를 사용하여 제조될 수 있다. 방사선 경화선 재료는 광원을 사용하여 광을 광 전송 층 내로 주입하고 이어서 방사선 경화성 층 내로 추출하여 경화될 수 있다.
도광체는 중합체 또는 유리 단편의 방출 특징부(들)를 생성하도록 직접 미세-기계가공에 의해 제조될 수 있다. 도광체는 용융-처리된 경질화된 재료로부터 또는 방사선-경화된 재료로부터 제조될 수 있다. 캐스트 및 경화 공정 및 통상적인 성형 공정이 사용될 수 있다. 도광체의 광학적으로 평탄한 표면은 또한 표면을 연마하기 위한 임의의 적합한 기계가공 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 도광체의 광학적으로 평탄한 표면은, 방사선-경화성 재료로부터 제조되는 경우, 이 재료가 스스로 평평해지도록 간단히 공기 또는 다른 분위기에서 재료가 경화되게 함으로써 형성될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 소비자에게 판매될 수 있는 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 조명 장치는 소비자가 구입할 수 있는 자동차의 내장 또는 외장의 조명 요소로서 제공될 수 있다. 다른 예의 경우, 개별 조명 장치가 일부 특정 용도 또는 범용으로 소비자에게 판매될 수 있다. 다른 예의 경우, 개별 광학 물품 및 광원이 일부 특정 용도 또는 범용으로 소비자에게 함께 또는 별도로 판매될 수 있다. 또 다른 예의 경우, 광학 물품 및 조명 장치가 벌크 형태, 예컨대 스트립, 롤 또는 시트 형태로 입수가능할 수 있어서, 소비자는 이들을 개별 물품 및 조명 장치로 분할, 절단, 분리 등을 할 수 있다.
본 명세서에 개시된 광학 물품 및 조명 장치는 임의의 다수의 방식으로 제공될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 평평하게 놓여지는 시트 또는 스트립으로서 제공될 수 있거나, 권취되어 롤을 형성할 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 단일 품목으로서, 또는 다수로, 세트로 등으로 패키징될 수 있다. 광학 물품 및 광원은 조립된 형태로, 즉 조명 장치로서 제공될 수 있다. 광학 물품 및 광원은 키트로서 제공될 수 있으며, 여기서 이들 둘은 서로 분리되어 있고 일정 시점에 사용자에 의해 조립된다. 광학 물품 및 광원은 또한 이들이 사용자의 요구에 따라 혼합되고 맞추어질 수 있도록 별도로 제공될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 조명하도록 일시적으로 또는 영구적으로 조립될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 상업적 제조사 또는 사용자에게 판매되는 품목의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 조명 장치는 자동차 제조사 또는 자동차 정비소가 구입할 수 있는 계기판 조립체의 조명 요소로서 제공될 수 있다. 다른 예의 경우, 개별 조명 장치는 자동차의 일부 특정 부품의 조립 또는 수리를 위해 자동차 제조사 또는 자동차 정비소에 판매될 수 있다. 다른 예의 경우, 개별 광학 물품 및 광원은 자동차의 일부 특정 부품의 조립 또는 수리를 위해 자동차 제조사 또는 자동차 정비소에 함께 또는 별도로 판매될 수 있다. 또 다른 예의 경우, 광학 물품 및 조명 장치는 벌크 형태, 예컨대 스트립, 롤 또는 시트 형태로 입수가능할 수 있어서, 제조사 또는 다른 사용자는 이러한 형태를 개별 물품 및 조명 장치로 분할, 절단, 분리 등을 할 수 있다.
본 명세서에 개시된 광학 물품은 특정 용도에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 광학 물품은 임의의 적합한 수단에 의해, 예컨대 가위 또는 다이 커팅 방법을 사용하여 절단되거나 분할될 수 있다. 특히 유용한 다이 커팅 방법이 본 명세서에 참고로 포함된 국제 출원 공개 WO 2009/131839호(셔먼 등)에 기술되어 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 알파벳 문자; 숫자; 기하학적 형상, 예컨대 정사각형, 직사각형, 삼각형, 별형 등과 같은 상이한 형상들로 절단되거나 분할될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 둘러막힌 생활 공간 내에서의 독서 및 일반적인 활동을 위해 사용될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 주변 조명(ambient lighting)을 위해 사용될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 사이니지(signage), 예를 들어, 그래픽 아트 응용으로 사용될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 창문, 벽, 벽지, 벽에 걸린 물품(wall hanging), 그림, 포스터, 게시판, 기둥, 문, 플로어매트(floormat), 차량 상에 또는 그 내부에, 또는 사이니지가 사용되는 어디에나 사용될 수 있다. 사이니지는 전술된 바와 같이 단면형 또는 양면형일 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 광이 필요한 어디에서든지 안전 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 물품 및 조명 장치는 사다리의 하나 이상의 단(step), 계단의 단, 비행기 및 극장에서와 같은 복도, 보도, 출구(egress), 난간(handrail), 작업 구역 확인 표지 및 마킹을 조명하도록 사용될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 독서등; 파티 및 휴일을 위한 장식, 예컨대 모자, 장신구(ornament), 스트링 조명(string lighting), 풍선, 선물 가방, 연하장(greeting card), 포장지; 책상 및 컴퓨터 액세서리, 예컨대 책상 매트, 마우스패드, 노트패드 홀더, 필기구; 스포츠용 품목, 예컨대 낚시 루어(lure); 공예용 품목, 예컨대 뜨개질 바늘; 개인용 품목, 예컨대 칫솔; 가정용 및 사무용 품목, 예컨대 시계 문자판(clock face), 조명 스위치용 월 플레이트(wall plate), 후크(hook), 도구(tool)와 같은 다양한 품목에 사용될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 장식 및/또는 안전 목적으로 의류 및 의류 액세서리에 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 물품 및 조명 장치는 자전거를 타는 사람의 겉옷에, 또는 광부의 의류 또는 헤드기어(headgear)에 사용될 수 있다. 다른 예의 경우, 광학 물품 및 조명 장치는 시계의 줄 및 밴드(wristband) 상에 또는 그 내부에, 또는 시계 문자판 상에 또는 그 내부에 사용될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 광이 필요하거나 요구되는 어디든지 사용될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 물품 또는 장치 각각으로부터의 광이 상향 방향으로 방출되도록 선반의 상부 표면 상에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 광학 물품 및 조명 장치는 물품 또는 장치 각각으로부터의 광이 하향 방향으로 방출되도록 선반의 하부 표면 상에 배치될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 또한 광 투과성 부분을 갖는 선반 상에 또는 그 내부에 배치될 수 있다. 물품 및 장치는 광 투과성 부분으로부터 광이 방출되도록 배열될 수 있다.
광학 물품 및 장치는 섬광등(flashlight)으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 물품 및 조명 장치는 배터리 커버 판의 외측 또는 내측, 또는 휴대용 전자 장치의 다른 부분 상에 배치될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 전자 장치의 배터리에 배선 접속(hardwired)될 수 있거나 그렇지 않을 수 있지만, 자체 전원을 가질 수 있다. 전자 장치의 배터리 커버는 디스플레이를 포함하는 장치의 나머지 부분으로부터 제거가능할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 자동차, 선박, 버스, 트럭, 열차, 트레일러, 항공기, 및 항공우주 비행체와 같은 차량에 사용될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 외장, 내장 또는 임의의 틈새(in-between) 표면을 포함한 차량의 거의 모든 표면 상에 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 물품 및 조명 장치는 차량의 외장 및/또는 내장의 문 손잡이를 조명하는 데 사용될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 트렁크 격실(trunk compartment)을 조명하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어 이들은 트렁크 뚜껑의 밑면 또는 트렁크 격실 내측 상에 위치될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 범퍼, 스포일러, 플로어 보드, 창문 상에, 미등, 문턱등(sill plate light), 퍼들 라이트(puddle light), 비상등, 중앙에 높게 장착된 정지등(center high mounted stop light), 또는 측면등 및 마커로서 또는 그 위에 사용될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 엔진 격실 내측을 조명하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어 이들은 후드의 밑면, 엔진 격실 내측 상에, 또는 엔진 부품 상에 위치될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 또한 차량 문의 외장 패널과 내장 패널 사이의 문의 에지 표면 상에 사용될 수 있다. 이들 광학 물품 및 조명 장치는 사용자, 제조자 등에게 다양한 정보를 제공하도록 사용될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 차량의 계기판을 조명하는 데 사용될 수 있으며, 이 경우 조명된 영역이 전형적으로 디스플레이된다. 광학 물품 및 조명 장치는 컵홀더, 콘솔, 손잡이, 시트, 문, 대시보드, 머리받침대, 운전대(steering wheel), 차륜(wheel), 휴대형 조명, 나침반 등과 같은 다른 내장용 품목 상에 사용될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 독서등을 위해 또는 차량 내측에 주변 조명을 제공하기 위해 후방 또는 통로 영역(back or pass area)에 사용될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 품목의 제조에 사용될 수 있거나, 품목의 대체 부품으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 물품 및 조명 장치는 자동차의 일부 특정 부품의 조립 또는 수리를 위해 자동차 제조사 또는 자동차 정비소에 판매될 수 있다. 광학 물품 또는 조명 장치는 전형적으로 적색, 황색 또는 투명 플라스틱인 미등의 외측 층의 후방에 배치되는 미등 조립체 내에 사용될 수 있다. 미등은 광원으로서 전구 또는 LED를 갖는 공동을 포함할 수 있다. 광학 물품 또는 조명 장치는 광원의 대체물로서 공동 내에 사용될 수 있다. 대안적으로, 미등은 공동을 포함하지 않을 수 있거나, 적어도 현재 자동차에 사용되는 것보다 훨씬 더 작은 공동을 포함할 수 있다. 광학 물품 또는 조명 장치는 미등의 외측 층의 후방 또는 내부에 배치될 수 있어서, 미등의 전체 크기가 감소된다.
광학 물품 및 조명 장치는 교통 안전을 위해, 예컨대 교통 표지, 도로 표지, 고속도로 분리대 및 장벽, 요금소(toll booth), 포장도로 마킹, 및 작업 구역 확인 표지 및 마킹을 위해 사용될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 장식을 위해 번호판 상에 사용되어, 차량 등록 등과 같은 정보를 제공할 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 또한 번호판이 측면, 상부 등으로부터 조명되도록 번호판 부근에 광을 제공하는 데 사용될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 때때로 백라이트 조립체 또는 표지 박스(sign box)로 지칭되는 중공 광 재순환 공동(light recycling cavity)을 포함하는 조명 장치와 함께 사용될 수 있다. 백라이트 조립체는 사이니지 또는 일반적인 조명을 위해 사용될 수 있다. 예시적인 백라이트 조립체가, 모두 본 명세서에 참고로 포함된 국제 출원 공개 WO 2006/125174호(호프만(Hoffman) 등) 및 미국 특허 출원 공개 제2008/0074901호(데이비드 등)에 개시되어 있다. 본 명세서에 개시된 광학 물품 및 조명 장치는 이들 참고 문헌에 기술된 광원을 대체하여 사용될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 휴대 전화, 개인 디지털 장치, MP3 플레이어, 디지털 액자, 모니터, 랩톱 컴퓨터, 프로젝터, 예컨대 미니-프로젝터, 위성 위치확인 표시기(global positioning display), 텔레비전 등과 같은 디스플레이 장치 상에 또는 그 내부에 사용될 수 있다. 광학 물품은 디스플레이 장치의 디스플레이 패널을 백라이팅하기 위해 사용되는 종래의 도광체 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 점탄성 층은 하나 이상의 실질적인 선 광원 또는 점 광원으로부터 광을 분배하는 중실 또는 중공 도광체를 대체하도록 사용될 수 있다. 디스플레이 장치는 점탄성 층에 디스플레이 구성요소를 접합하기 위한 접착제를 필요로 하지 않고서 조립될 수 있다. 예시적인 디스플레이 장치는 LCD 및 플라즈마 디스플레이 패널을 갖는 것들을 포함한다. 예시적인 디스플레이 장치는 미국 특허 출원 공개 제2008/232135 A1호(킨더 등) 및 미국 특허 제6,111,696호(앨런(Allen) 등)에 기술되어 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 전술된 디스플레이 장치를 포함하는 다양한 전자 장치에서 버튼 및 키패드를 조명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 광학 물품 및 장치는, 모두 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제7,498,535호(호일레(Hoyle)); 미국 특허 출원 공개 제2007/0279391 A1호(마틸라(Marttila) 등), 미국 특허 출원 공개 제2008/0053800 A1호(호일레), 및 미국 특허 출원 제12/199862호(63619US006, 살린 등)에 기술된 바와 같은 종래의 도광체 대신에 사용된다.
본 명세서에 개시된 광학 물품 및 조명 장치는 재귀반사성 시팅과 함께 사용될 수 있다. 재귀반사성 시팅과 함께 사용되는 광학 물품 및 조명 장치는 다양한 물품, 예컨대 교통 표지, 도로 표지, 원추형 교통 표지(cone), 포스트, 바리케이드, 가드레일, 번호판, 포장도로 마커, 작업 구역 확인을 위한 마킹 테이프, 콘크리트 장벽 및 금속 가드레일을 위한 선형 시선유도 반사판(linear delineation panel), 선박용 마커(흘수선, 파이프 등) 내에 또는 그 상에; 본 명세서에 기술된 바와 같이 차량의 외장, 내장, 또는 임의의 틈새 표면 상에 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 광학 물품 및 조명 장치를 포함하는 재귀반사성 물품은 본 명세서에 기술된 형태들 중 임의의 것으로 제공될 수 있다.
본 명세서에 개시된 광학 물품 및 조명 장치는 보안 필름 또는 라미네이트에 포함될 수 있다. 이들 보안 라미네이트는 문서 또는 패키지를 보호하여 아래에 놓인 품목이 변경되지 않는 것을 보장하는 데 사용된다. 보안 라미네이트는 운전면허증, 여권, 변조 방지 씰(tamper proof seal) 등을 제조하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 보안 필름 구성물은, 모두 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,510,171호(페이키쉬(Faykish)); 미국 특허 제6,288,842호(플로크자크(Florczak) 등); 및 미국 특허 출원 공개 제2010/103528호(엔들(Endle) 등)에 기술되어 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 조명식 번호판의 구성에 사용될 수 있다. 유용한 광학 물품은, 모두 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2007/0006493호(에버바인(Eberwein)); 미국 특허 출원 공개 제2007/0031641 A1호(프리쉬(Frisch) 등); 미국 특허 출원 공개 제20070209244호(프롤리우스(Prollius) 등); 국제 출원 공개 WO 2008/076612 A1호(에버바인); 국제 출원 공개 WO 2008/121475 A1호(프리쉬); 국제 출원 공개 WO 2008/016978호(볼르너(Wollner) 등) 및 WO 2007/92152 A2호(에버바인)에 기술되어 있는 전방 조명식 및 후방 조명식 광학 물품을 포함한다. 이들 구성에서, 도광체는 도광체이며, 점탄성 층은 도광체의 어느 한 면 상에 배치될 수 있다.
본 명세서에 기술된 광학 물품 및 조명 장치는 디스플레이, 버튼, 키패드 등에서 3차원(3D) 이미지를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 3D 자동차 디스플레이 및 보안 라미네이트가 제조될 수 있다. 광학 물품 및 조명 장치는 복합 이미지가 시팅의 위 또는 아래에, 또는 이 둘 모두로 부유하는 마이크로렌즈 시팅과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 물품 및 조명 장치는, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제7,336,422 B2호(듄(Dunn) 등), 미국 특허 출원 공개 제2008/0130126 A1호(브룩스(Brooks) 등), 미국 특허 출원 공개 제2007/0081254 A1호(엔들 등), 미국 특허 출원 공개 제2007/0279391 A1호(마틸라 등), 및 2008년 7월 8일자로 출원된 미국 출원 제61/078971호(64316US002, 게이츠(Gates) 등), 미국 특허 제6,288,842호(플로크자크 등); 및 미국 출원 제12/257223호(64812US002, 엔들 등)에 기술된 마이크로렌즈 시팅과 함께 사용될 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 전기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 기재가 전기 회로를 포함할 수 있다. 제1 기재는 또한 전기 회로를 포함하는 반사기를 포함할 수 있다. 제1 기재는 또한 전기 회로를 포함하는 미러를 포함할 수 있다. 광원은 전기 회로와 전기 통신할 수 있다. 광원은 다수의 광원의 어레이를 포함할 수 있다. 광원이 층의 전체 면적에 걸쳐 점탄성 층 내로 광을 주입하도록 점탄성 층이 전기 회로 상에 형성될 수 있다. 미국 특허 출원 제2008/0062688호(에일링(Aeling) 등).
광학 물품 및 조명 장치는 점탄성 층으로부터 방출되는 광을 수광하도록 센서가 배치된 감지/검출 장치에 사용될 수 있다. 광원이 센서/검출기로 대체된 감지/검출 장치가 또한 개시된다. 센서/검출기는 광검출기, 규소 광다이오드, IR 검출기, 태양 전지, 또는 광전자 장치, 또는 이들의 일부 조합일 수 있다.
광학 물품 및 조명 장치는 치료 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 광학 물품 및 장치는 조직에 광 요법을 제공하기 위한 컨포멀 패치(conformal patch)에 사용될 수 있다. 예시적인 컨포멀 패치가 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,096,066호(첸(Chen) 등)에 기술되어 있다. 추가적인 치료 장치가, 모두 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2005/0070976 A1호(사무엘 (Samuel) 등); 문헌[Electronics World, October 2007]; 및 문헌[LEDs Magazine, November 2006]에 기술되어 있다.
"~에 접촉" 및 "~ 상에 배치되는"이라는 용어는 일반적으로 2개의 품목이 서로 인접하여 전체 품목이 원하는 대로 기능할 수 있음을 기술하기 위해 사용된다. 이것은 품목이 원하는 대로 기능할 수 있는 한, 인접한 품목들 사이에 추가적인 재료가 존재할 수 있음을 의미할 수 있다.

Claims (52)

  1. 광원; 및
    광학 물품 - 상기 광학 물품은
    도광체(lightguide),
    도광체 상에 배치되는 점탄성 층(viscoelastic layer), 및
    도광체 반대편에서 점탄성 층 상에 배치되며, 복수의 상호연결된 나노공극(nanovoid)을 포함하는 나노공극형 중합체 층(nanovoided polymeric layer)을 포함함 - 을 포함하고,
    광원은 도광체에 광학적으로 결합되어, 광원에 의해 방출되는 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상호연결된 나노공극들은 약 0.7 마이크로미터 미만의 평균 크기를 갖는 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서, 나노공극형 중합체 층은 약 1.15 내지 약 1.45의 유효 굴절률을 갖는 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서, 나노공극형 중합체 층은 결합제 및 복수의 나노입자를 포함하며, 결합제 대 복수의 나노입자의 중량비는 약 1:2보다 크고, 나노공극형 중합체 층 내의 상호연결된 나노공극들의 체적 분율은 약 20% 이상인 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서, 나노입자들은 결합제에 화학적으로 결합되는 반응성 기를 포함하는 조명 장치.
  6. 제4항에 있어서, 나노입자들은 결합제에 화학적으로 결합되지 않는 조명 장치.
  7. 제4항에 있어서, 나노입자들은 약 2 이상인 평균 종횡비(aspect ratio)를 갖는 긴 입자들을 포함하는 조명 장치.
  8. 제4항에 있어서, 나노입자들은 구형 입자들을 포함하는 조명 장치.
  9. 제4항에 있어서, 결합제 대 복수의 나노입자의 중량비는 약 30:70 내지 약 90:10의 범위인 조명 장치.
  10. 제4항에 있어서, 결합제는 가교결합되는 조명 장치.
  11. 제4항에 있어서, 결합제는 다작용성 (메트)아크릴레이트 및 우레탄 올리고머를 포함하는 조명 장치.
  12. 제1항에 있어서, 나노공극형 중합체 층은 약 0.01 내지 약 10 um의 평균 직경을 갖는 비드(bead)들을 추가로 포함하는 조명 장치.
  13. 제1항에 있어서, 나노공극형 중합체 층은 나노공극형 중합체 층의 두께보다 큰 평균 직경을 갖는 비드들을 추가로 포함하는 조명 장치.
  14. 제1항에 있어서, 나노공극형 중합체 층은 약 5 um 미만의 두께를 갖는 조명 장치.
  15. 제1항에 있어서, 점탄성 층은 감압 접착제를 포함하는 조명 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    점탄성 층은 (메트)아크릴 감압 접착제를 포함하며, (메트)아크릴 감압 접착제는
    모노에틸렌계 불포화 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 제1 단량체, 및
    제2 단량체 - 여기서, 상기 제2 단량체의 단일중합체는 약 10℃ 이상의 Tg를 가짐 - 를 포함하는 조명 장치.
  17. 제1항에 있어서, 점탄성 층은 실리콘 감압 접착제를 포함하는 조명 장치.
  18. 제1항에 있어서, 점탄성 층은 신장 해제가능한(stretch releasable) 감압 접착제를 포함하는 조명 장치.
  19. 제1항에 있어서, 점탄성 층은 (메트)아크릴레이트, 고무, 실리콘, 우레탄, 또는 이들의 조합을 포함하는 조명 장치.
  20. 제1항에 있어서, 점탄성 층과 도광체 사이의 90° 박리 접착력(peel adhesion)은 약 190 N/m (500 g/in) 내지 약 1160 N/m (3000 g/in)인 조명 장치.
  21. 제1항에 있어서, 도광체는 중합체 재료 또는 유리를 포함하는 조명 장치.
  22. 제1항에 있어서, 도광체는 액체를 포함하는 조명 장치.
  23. 제1항에 있어서, 점탄성 층은 도광체의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 조명 장치.
  24. 제1항에 있어서, 점탄성 층은 도광체의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 조명 장치.
  25. 제1항에 있어서, 점탄성 층 및 도광체에 대한 굴절률의 차이는 약 0.05 미만인 조명 장치.
  26. 제1항에 있어서, 도광체와 점탄성 층 사이에 형성되는 계면이 복수의 특징부를 포함하는 조명 장치.
  27. 제1항에 있어서, 나노공극형 중합체 층은 점탄성 층의 굴절률보다 작은 유효 굴절률을 갖는 조명 장치.
  28. 제1항에 있어서, 나노공극형 중합체 층과 점탄성 층 사이에 형성되는 계면이 복수의 특징부를 포함하는 조명 장치.
  29. 제28항에 있어서, 특징부들은 프리즘 및/또는 렌즈를 포함하는 조명 장치.
  30. 제1항에 있어서, 광학 물품은 점탄성 층 반대편에서 나노공극형 중합체 층 상에 배치되는 추가 층을 추가로 포함하는 조명 장치.
  31. 제30항에 있어서, 추가 층은 이형 라이너(release liner)를 포함하는 조명 장치.
  32. 제30항에 있어서, 추가 층은 다층 광학 필름, 반사기, 미러(mirror), 편광기, 프리즘형 필름, 3/4 편광기(three-quarter polarizer), 재귀반사성 필름(retroreflective film), 중합체, 금속, 유리, 세라믹, 그래픽, 종이, 천 또는 이들의 조합을 포함하는 조명 장치.
  33. 광원; 및
    광학 물품 - 상기 광학 물품은
    도광체,
    도광체 상에 배치되는 제1 점탄성 층,
    제1 점탄성 층 반대편에서 도광체 상에 배치되는 제2 점탄성 층, 및
    도광체 반대편에서 제1 점탄성 층 상에 배치되며, 복수의 제1 상호연결된 나노공극을 포함하는 제1 나노공극형 중합체 층을 포함함 - 을 포함하고,
    광원은 도광체에 광학적으로 결합되어, 광원에 의해 방출되는 광이 도광체에 입사되고 내부 전반사에 의해 도광체 내에서 전송되는 조명 장치.
  34. 제33항에 있어서, 광학 물품은 도광체 반대편에서 제2 점탄성 층 상에 배치되는 제2 나노공극형 중합체 층을 추가로 포함하는 조명 장치.
  35. 제34항에 있어서,
    제1 나노공극형 중합체 층과 제1 점탄성 층 사이에 형성되는 제1 계면이 복수의 제1 특징부를 포함하는 조명 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    제2 나노공극형 중합체 층과 제2 점탄성 층 사이에 형성되는 제2 계면이 복수의 제2 특징부를 포함하는 조명 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    복수의 제1 특징부는 프리즘을 포함하며,
    복수의 제2 특징부는 렌즈를 포함하는 조명 장치.
  38. 제37항에 있어서, 광학 물품은
    제1 점탄성 층 반대편에서 제1 나노공극형 중합체 층 상에 배치되는 제1 추가 층을 추가로 포함하며, 제1 추가 층은 다층 광학 필름, 반사기, 미러, 편광기, 프리즘형 필름, 3/4 편광기, 재귀반사성 필름, 중합체, 금속, 유리, 세라믹, 그래픽, 종이, 천 또는 이들의 조합을 포함하는 조명 장치.
  39. 제38항에 있어서, 광학 물품은
    제2 점탄성 층 반대편에서 제2 나노공극형 중합체 층 상에 배치되는 제2 추가 층을 추가로 포함하며, 제2 추가 층은 다층 광학 필름, 반사기, 미러, 편광기, 프리즘형 필름, 3/4 편광기, 재귀반사성 필름, 중합체, 금속, 유리, 세라믹, 그래픽, 종이, 천 또는 이들의 조합을 포함하는 조명 장치.
  40. 제28항에 있어서, 특징부들은 점탄성 층으로부터 균일하게 광을 추출하도록 배열되는 추출 특징부들을 포함하는 조명 장치.
  41. 제40항에 있어서, 이미지가 점탄성 층에 인접하지 않은 도광체의 표면 상에 배치되는 조명 장치.
  42. 제32항에 있어서, 나노공극형 중합체 층 반대편에서 추가 층 상에 배치되는 접착제 층을 추가로 포함하는 조명 장치.
  43. 제42항에 있어서, 추가 층 반대편에서 접착제 층 상에 배치되는 이형 라이너를 추가로 포함하는 조명 장치.
  44. 제1항에 있어서, 광학 물품은 이미지를 제공하는 조명 장치.
  45. 제1항의 조명 장치를 포함하는 표지(sign) 또는 마킹(marking).
  46. 디스플레이 패널 및 제1항의 조명 장치를 포함하는 디스플레이 장치.
  47. 광원; 및
    광학 물품 - 상기 광학 물품은
    광원에 광학적으로 결합되는 도광체,
    도광체 상에 배치되는 점탄성 층, 및
    도광체 반대편에서 점탄성 층 상에 배치되며, 복수의 상호연결된 나노공극을 포함하는 나노공극형 중합체 층을 포함함 - 을 포함하고,
    점탄성 층과 나노공극형 층 사이에 형성되는 계면은 복수의 긴 프리즘을 포함하는 조명 장치.
  48. 제47항에 있어서, 광학 물품은 점탄성 층 반대편에서 도광체 상에 배치되는 광 방출 층을 추가로 포함하며, 광 방출 층의 외부 표면이 복수의 긴 렌즈를 포함하는 조명 장치.
  49. 제48항에 있어서, 긴 프리즘은 긴 렌즈에 직교하게 연장하는 조명 장치.
  50. 제48항에 있어서, 광학 물품은 도광체와 광 방출 층 사이에 배치되는 제2 점탄성 층을 추가로 포함하는 조명 장치.
  51. 광원; 및
    광학 물품을 포함하고, 광학 물품은
    광원에 광학적으로 결합되는 도광체,
    도광체 상에 배치되는 점탄성 층,
    도광체 반대편에서 점탄성 층 상에 배치되며, 복수의 상호연결된 나노공극을 포함하는 나노공극형 중합체 층, 및
    점탄성 층 반대편에서 나노공극형 중합체 층 상에 배치되는 접착제 층을 포함하는 조명 장치.
  52. 제51항에 있어서, 광학 물품은 나노공극형 층 반대편에서 접착제 층 상에 배치되는 이형 라이너를 추가로 포함하는 조명 장치.
KR1020127022993A 2010-02-10 2011-02-09 점탄성 층을 구비한 조명 장치 KR20120115568A (ko)

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