KR20170135954A

KR20170135954A - 라미네이팅된 추출 필름을 포함하는 도광체

Info

Publication number: KR20170135954A
Application number: KR1020177032524A
Authority: KR
Inventors: 제레미 케이 라센; 빙 하오; 데이비드 에이 엔더; 타오 리우; 올스터 이세 벤슨; 조셉 브이 크리만도; 라비쉬 케이 쉬노이; 존 씨 슐츠
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2017-12-08
Also published as: EP3281049A4; EP3281049A1; US20180156957A1; JP2018521445A; CN107636501A; WO2016164188A1

Abstract

도광체 및 그의 제조 및 사용 방법이 개시된다. 구조화된 층에는 그의 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들이 구비된다. 일부 경우에, 상기 구조화된 층은 균일한 광 추출을 제공하도록 기재 상에 제거가능하게 라미네이팅된다. 일부 경우에, 표지들이 상기 구조화된 층으로부터 절단되고 상기 기재 상에 라미네이팅된다. 일부 경우에, 상기 구조화된 층의 구조화된 표면은 광 추출을 위한 패턴을 형성하도록 선택적으로 충전된다. 일부 경우에, 구조화된 층을 생성하기 위한 툴은 생성된 구조화된 층 상에 광 추출을 위한 패턴을 형성하도록 선택적으로 충전된 구조체들의 영역을 갖는다.

Description

라미네이팅된 추출 필름을 포함하는 도광체

본 발명은 라미네이팅된 추출 필름을 포함하는 도광체, 및 그의 생성 및 사용 방법에 관한 것이다.

도광체는 출력 영역에 걸친 광의 추출을 전달, 분배, 지향, 및/또는 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 도광체는, 광이 도광체 밖으로 전달되고 일부 경우들에서는 관찰자에 의해 관찰될 수 있도록 광을 지향, 우회, 또는 반사시키는 광 추출기를 포함할 수 있다. 일부 도광체는 미국 특허 제5,905,826호(벤슨(Benson) 등), 미국 특허 제5,995,690호(코츠(Kotz) 등), 미국 특허 제8,615,151호(린코(Rinko)), 유럽 특허 제2374608 A2호(그리너(Greener) 등), 미국 특허 출원 공개 제20130063968호(뇌게바우어(Neugebauer) 등), 미국 특허 출원 공개 제20130170218호(워크(Wolk) 등), 미국 특허 출원 공개 제20130201720호(셔먼(Sherman) 등), 및 미국 특허 출원 공개 제20130235614호(워크 등)에 기재되어 있다.

일 태양에서, 본 발명은 도광체에 관한 것이다. 상기 도광체는 제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면의 반대편에 있는 제2 주 표면을 갖는 기재를 포함한다. 상기 기재는 광이 상기 기재 내로 입사되어 상기 기재를 따라 전파될 수 있게 하도록 구성된 하나 이상의 에지를 포함한다. 상기 제1 및 제2 주 표면은 주로 내부 전반사(total internal reflection)에 의해 상기 기재 내에 광을 가둘 수 있다. 하나 이상의 구조화된 층들이 상기 기재의 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나의 주 표면 상에 라미네이팅된다. 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 각각, 상기 도광체의 발광 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 지향시키도록 구성된 하나 이상의 광 추출기들을 포함한다. 상기 하나 이상의 구조화된 층들 중 적어도 하나는 상기 기재로부터 제거가능하고 상기 기재 위에 재배치가능하다.

다른 태양에서, 본 발명은 도광체에 관한 것으로, 상기 도광체는 구조화된 표면, 및 상기 도광체의 발광 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 지향시키도록 상기 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들의 어레이를 갖는 구조화된 층을 포함한다. 상기 구조화된 층의 구조화된 표면은 제1 영역 및 인접한 제2 영역을 포함한다. 상기 제1 영역 내의 상기 광 추출기들은, 상기 도광체가 온(on) 상태에 있을 때, 상기 제2 영역에서의 광 추출과 대비하여 상기 제1 영역에서의 광 추출을 조정하도록 광학 재료로 충전된다.

또 다른 태양에서, 본 발명은 도광체의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면의 반대편에 있는 제2 주 표면을 갖는 기재를 제공하는 단계를 제공한다. 상기 기재는 광이 상기 기재 내로 입사되어 상기 기재를 따라 전파될 수 있게 하도록 구성된 하나 이상의 에지를 포함한다. 상기 제1 및 제2 주 표면은 주로 내부 전반사에 의해 상기 기재 내에 광을 가둘 수 있다. 상기 방법은 상기 기재의 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나의 주 표면 상에 하나 이상의 구조화된 층들을 라미네이팅하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 각각, 상기 기재의 발광 표면으로부터 상기 기재 밖으로 광을 지향시키도록 구성된 하나 이상의 광 추출기들을 포함한다. 상기 하나 이상의 구조화된 층들 중 적어도 하나는 상기 기재로부터 제거가능하고 상기 기재 위에 재배치가능하다.

다른 태양에서, 본 발명은 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, 하나 이상의 구조화된 층들을 제공하는 단계로서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 각각, 그의 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들의 어레이를 포함하는, 상기 단계, 상기 하나 이상의 구조화된 층들로부터 하나 이상의 표지(indicium)들을 절단하는 단계, 및 상기 하나 이상의 표지들을 기재의 주 표면 상에 라미네이팅하는 단계를 포함한다. 상기 하나 이상의 표지들은 광을 추출하도록 구성되며, 상기 광은 그렇지 않으면 상기 기재 내에 가두어져서 상기 기재 안에서 전파된다.

또 다른 태양에서, 본 발명은 도광체의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들의 어레이를 포함하는 구조화된 층을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 구조화된 표면의 제1 영역 내의 광 추출기들의 제1 그룹을, 상기 도광체가 온 상태에 있을 때, 상기 제1 영역에서의 광 추출을 변경시키도록 광학 재료로 선택적으로 충전시키는 단계를 추가로 포함한다.

또 다른 태양에서, 본 발명은 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 주 표면 상에 미세구조체들의 어레이를 포함하는 툴(tool)을 제공하는 단계, 상기 툴의 주 표면의 제1 영역을 차단 재료(blocking material)로 선택적으로 충전시키는 단계, 및 상기 툴의 주 표면 상에 필름 형성 조성물을 제공하여 구조화된 층을 형성하는 단계를 포함한다. 광 추출기들의 어레이가 상기 구조화된 층의 구조화된 표면 상에, 상기 툴의 제1 영역에 상응하는 상기 구조화된 표면의 제1 영역을 제외하고, 형성된다. 상기 방법은 상기 툴로부터 상기 구조화된 층을 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 구조화된 층은 상기 광 추출기들을 포함하는 상기 구조화된 표면을 갖는다.

도 1a는, 일 실시 형태에 따른, 라미네이션 전의 기재 및 구조화된 층을 포함하는 도광체의 측단면도이다.
도 1b는 라미네이션 후의 도 1a의 도광체의 측단면도이다.
도 2a는, 일 실시 형태에 따른, 광 추출기의 측면 사시도이다.
도 2b는, 다른 실시 형태에 따른, 광 추출기의 측면 사시도이다.
도 2c는, 다른 실시 형태에 따른, 광 추출기의 측면 사시도이다.
도 2d는, 다른 실시 형태에 따른, 광 추출기의 측면 사시도이다.
도 2e는, 다른 실시 형태에 따른, 광 추출기의 측면 사시도이다.
도 2f는, 다른 실시 형태에 따른, 광 추출기의 측면 사시도이다.
도 2g는, 다른 실시 형태에 따른, 광 추출기의 측면 사시도이다.
도 2h는 도 2g의 광 추출기의 평면도이다.
도 3은, 일 실시 형태에 따른, 에지 위치들로부터의 광의 수광 및 상부에 라미네이팅된 표지들을 포함하는 도광체의 평면도이다.
도 4a는, 일 실시 형태에 따른, 구조화된 필름의 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 구조화된 필름의 측단면도이다.
도 5는, 일 실시 형태에 따른, 구조화된 필름을 형성하는 공정을 예시한다.
도 6은, 일 실시 형태에 따른, 다수의 라미네이팅된 구조화된 층들을 포함하는 도광체의 측단면도이다.

도광체 및 그의 제조 및 사용 방법이 개시된다. 구조화된 층에는 그의 구조화된 표면 상에 형성된 하나 이상의 광 추출기들이 구비된다. 일부 경우에, 구조화된 층은 균일한 광 추출을 제공하도록 기재 상에 라미네이팅된다. 일부 경우에, 표지들이 구조화된 층으로부터 절단되고, 기재 상에 라미네이팅되며, 이때 표지들에서의 광 추출기들의 배향은 조정가능하다. 일부 경우에, 구조화된 층의 구조화된 표면은 광 추출을 위한 패턴을 형성하도록 선택적으로 충전된다. 일부 경우에, 구조화된 층을 생성하기 위한 툴은 생성된 구조화된 층 상에 광 추출을 위한 패턴을 형성하도록 선택적으로 충전된 구조체들의 영역을 갖는다.

도 1a는, 조립하여 도광체를 형성하기 전에 서로 분리되어 있는 기재(10) 및 구조화된 층(20)을 예시한다. 기재(10)는 제1 주 표면(12) 및 제1 주 표면(12)의 반대편에 있는 제2 주 표면(14)을 갖는다. 광원(30)이 기재(10)의 에지(11)에 인접하여 배치되며, 이는 광이 기재(10) 내로 입사될 수 있게 한다. 광원(30)으로부터의 입사광(32)은 기재(14)를 따라 전파된다. 에지형 도광체는 도광체의 하나 이상의 에지 또는 코너에 하나 이상의 광원을 갖도록 배열될 수 있다. 광원(30)은 발광 다이오드(LED), 형광 램프 또는 다른 유형의 램프일 수 있다. 광원(30)으로부터의 광 출력은 램버시안 또는 다른 형상의 광 출력일 수 있다. 광 입력 위치에서 수용 에지(receiving edge)(11) 내로 결합된 광원(30)으로부터의 광은, 광이 광원(30)으로부터 멀어져서 기재(10)의 먼 에지(13)를 향해 전파될 때 내부 전반사(TIR)에 의해 기재(10) 내에 갇힌다.

기재(10)는 광을 투과시킬 수 있는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 그러한 재료는, 예를 들어 폴리카르보네이트, 아크릴, 유리 등을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 기재(10)는 광학적으로 투과성(optically transparent)일 수 있다. 용어 "투과성인", "광학적으로 투과성인" 및 "광학적으로 투명한(optically clear)"은 상호교환 가능하게 사용되고, 관찰자가 육안으로 물품을 통해 볼 수 있게 하는 물품(예를 들어, 기재, 필름, 구조화된 층, 표지, 중합체 조성물, 접착제 등)을 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 물품은 가시광 스펙트럼(약 400 내지 약 700 나노미터(nm))의 적어도 일부분에 걸쳐 높은 광 투과율(예를 들어, 적어도 50%, 적어도 70%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 97%, 적어도 98%, 또는 적어도 99%)을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 많은 실시 형태에서, 고투과율은 전체 가시광 스펙트럼에 걸친다. 다른 실시 형태에서, 물품은 (예를 들어, 50%, 30%, 또는 심지어 10% 미만으로) 고투과율을 갖지 않을 수 있으며, 관찰자는 육안으로 물품을 통해 여전히 볼 수 있지만, 물품 뒤쪽에 있는 주변 이미지 또는 광경에 대한 가시성이 감소된다.

구조화된 층(20)은 다른 주 표면(23)의 반대편에 있는 구조화된 표면(21) 상에 형성된 광 추출기(22)들의 어레이를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 주 표면(23)은 비구조화된 표면일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 주 표면(23)은 또한 구조화된 표면일 수 있다. 구조화된 층(20)은 광학적으로 투과성인 경화성 재료로부터 형성될 수 있으며, 이러한 재료에는, 예를 들어, 아크릴레이트 - 이는 자외(UV)광에 대한 노출에 의해 경화될 수 있음 -, 또는 우레탄 또는 실리콘 - 이는 가열 하에서 경화될 수 있음 - 이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)은, 예를 들어 폴리카르보네이트 또는 아크릴과 같은 열가소성 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)은 다작용성 티올 및 엔(ene)의 혼합물의 광중합(예를 들어, UV)에 의해 생성될 수 있다.

도 1b는 기재(10) 및 기재(10) 상에 라미네이팅된 구조화된 층(20)을 포함하는 도광체(100)를 예시한다. 이 실시 형태에서, 구조화된 층(20)은 기재(10)의 제2 주 표면(14) 상에 라미네이팅된다. 일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)의 굴절률은 기재(10)로부터의 광을 결합시키기 위하여 필름(10)의 굴절률과 동일하거나 더 높을 수 있다. 광(32)이 기재(10)와 구조화된 층(20) 사이의 계면(120) 상에 입사될 때, 광의 적어도 일부분은, 기재(10) 내에 가두어지기보다는 오히려, 기재(10)로부터 구조화된 층(20) 내로 투과될 수 있다. 광(32)은 광 추출기(22)의 반사 표면(221)에서 반사되고 기재(10)의 제1 주 표면(12)으로부터 그를 가로질러 빠져나가서 발광 표면(12)으로부터의 균일한 광 추출을 제공한다. 일부 실시 형태에서, 광(32)은 반사 표면(221) 상에의 반사 코팅(예를 들어, 금속 코팅) 없이 반사 표면(221)에서 내부 전반사에 의해 반사될 수 있다.

도 1b의 실시 형태에서, 광 추출기(22)들은 어레이로 배열되고, 실질적으로 동일한 배향을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)들의 배향은 광 추출기(22)들의 대부분이 광원(30)을 직접 대면하여 가능한 한 많은 입사광을 수광하고 추출할 수 있도록 약간 조정될 수 있다. 예를 들어, 광 추출기(22)들은 각각의 반사 표면(221)들이 광원(30)과 직접 대면하게 되도록 곡선형 형상으로 배열될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)의 광 추출기(22)들은 실질적으로 동일할(예를 들어, 실질적으로 동일한 형상, 구조 및 배향을 가질) 수 있고, 균일하게 분포된다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)들은 광원에 대한 거리에 따라 다양한 면적 밀도로 분포될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)은 기재(10) 상에 제거가능하게 라미네이팅될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 용어 "제거가능하게", "제거가능한", 또는 "재배치가능한(repositionable)"은, 구조화된 층(20) 및 기재(10)에 대한 손상을 야기하지 않고서, 예를 들어 박리함으로써 기재(10)로부터 구조화된 층(20)이 수동으로 제거될 수 있고, 구조화된 층(20)은 제거 후에 기재(10) 상에 재라미네이팅될 수 있음을 의미한다.

일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)은, 예를 들어 광학적으로 투명한 접착제(OCA)와 같은 접착제를 통해 기재(10) 상에 제거가능하게 라미네이팅될 수 있다. 광학적으로 투명한 접착제는 기재(10) 및 구조화된 층(20)의 굴절률과 매칭되는 굴절률을 가져서, 기재(10)로부터의 광을 구조화된 층(20) 내로 결합시키는 것을 도울 수 있다.

일부 실시 형태에서, 기재(10)와 구조화된 층(20) 사이의 광학적으로 투명한 접착제(OCA)는 원위치(in situ)에서 광학적으로 투명한 임의의 비교적 연성인 감압 접착제 재료를 포함할 수 있다. 즉, 감압 접착제 재료는 그 자체가 독립형 조건에서는 광학적으로 투명하지 않을 수 있지만, 일단 라미네이트 내로 포함되면, 임의의 매우 다양한 기후 조건에 걸쳐 변경되지 않는 형태로 라미네이트의 층들을 유지하기에 충분한 접착력 및 광학적으로 투명한 조건을 가질 수 있다. 감압 접착제 조성물은 아크릴레이트 또는 아크릴 공중합체 및 삼원공중합체를 기반으로 할 수 있다. 광학적으로 투명한 접착제(OCA)의 두께는, 예를 들어 약 0.1 밀(mil) 내지 약 1 밀(0.003 내지 0.03 mm)로 다양할 수 있다.

일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)은 어떠한 추가의 접착제 또는 표면 처리를 사용하지 않고도 밀착 메커니즘(cling mechanism)을 통해 기재(10) 상에 라미네이팅될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)은 기재 표면에 제거가능하게 접착될 수 있는, 예를 들어 실리콘 - 폴리다이메틸실록산(PDMS)을 포함함 - 과 같은 점착성 재료로 제조될 수 있다. 기재(10)는 점착성 재료로 또한 제조될 수 있다.

도 1b는 기재(10)의 제2 주 표면(14) 상에 라미네이팅된 구조화된 층(20)을 예시한다. 대부분의 입사광(32)은 발광 표면인 제1 주 표면(12)으로부터 도광체(100) 밖으로 추출될 수 있다. 즉, 구조화된 층(20)은 발광 표면(12)의 반대측 면 상에 배치된다. 일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)은 발광 표면(12) 상에 직접 라미네이팅되어 거기로부터 밖으로 광을 추출할 수 있음이 이해되어야 한다. 즉, 구조화된 층(20)은 발광 표면과 동일한 면 상에 배치될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 기재(10)의 제1 및 제2 주 표면(12, 14)은 각각 구조화된 층, 예컨대 구조화된 층(20)과 라미네이팅될 수 있다. 기재 상에 라미네이팅된 구조화된 층들의 위치 및 개수는 광 추출기(22)들의 특정 구조/구성, 및 도광체(100)가 온 상태에 있을 때 관찰을 위해 요구되는 효과에 좌우될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 구조화된 층(20)의 구조화된 표면(21)은 기재의 주 표면 상에 라미네이팅될 수 있다. 광 추출기(22)가 함몰부(indentation)로서 형성될 때, 공기가 구조화된 층(20)과 기재 사이의 함몰부 내에 포획될 수 있고, 내부 전반사 표면이 제공될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 선택된 영역 내의 함몰부들은 광학 재료로 충전되어, 충전된 영역 내의 광 추출을 조정할 수 있으며, 이는 하기에서 추가로 논의될 것이다.

일부 실시 형태에서, 기재(10)는 강성 재료로 제조될 수 있고, 구조화된 층(20)은 강성 기재(10)에 의해 지지된 가요성 재료로 제조될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 기재(10)는 두께가, 예를 들어 0.1 mm 이상, 0.5 mm 이상, 1 mm 이상, 또는 2 mm 이상일 수 있다. 기재(10)에 대한 유용한 두께 범위는 약 1 내지 5 mm, 또는 2 내지 3 mm일 수 있다. 구조화된 층(20)은 두께가, 예를 들어 25 마이크로미터 이상, 50 마이크로미터 이상, 또는 100 마이크로미터 이상일 수 있다. 구조화된 층(20)은 두께가 2 mm 이하, 1 mm 이하, 또는 0.5 mm 이하일 수 있다. 기재(10)는 구조화된 층(20)보다 더 두꺼울 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.

일부 실시 형태에서, 도광체(100)는 가능한 한 많은 광을 도광체(100) 내로 결합시키는 것을 돕도록 광원, 예컨대 LED 다이(die)의 크기를 수용할 수 있는 두께를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 라미네이팅된 기재(10) 및 구조화된 층(20)을 포함하는 도광체(100)는 두께가, 예를 들어 1 mm 이상, 2 mm 이상, 3 mm 이상, 또는 4 mm 이상이다.

일부 실시 형태에서, 기재(10)는 비구조화될 수 있고, 예를 들어 비구조화된 편평한 주 표면들(12, 14)을 가질 수 있고, 구조화된 층(20)은 주 표면들 중 적어도 하나가 구조화되게 하여 광 추출기들을 형성할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기들은, 예를 들어 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정에서 미세복제에 의해 필름 상에 형성된 미세구조체들(예를 들어, 주요 치수가 1 mm 이하인 구조체들)을 포함할 수 있다. 필름은, 롤업되고 용이하게 변환되고, 이어서 비구조화된 기재(10) 상에 라미네이팅될 수 있는 적합한 두께 및 가요성을 가질 수 있다. 라미네이팅된 구조물, 즉 기재(10) 및 그 위에 라미네이팅된 구조화된 층(20)은 일체형(monolithic) 도광체로서 기능할 수 있는데, 이러한 일체형 도광체는 그렇지 않으면 코어 상에 롤업될 수 없는 그의 두께 또는 강성으로 인해 롤-투-롤 공정에 의해 생성될 수 없다.

일부 실시 형태에서, 기재(10) 및 구조화된 층(20)은 동일하거나 상이한 광학적으로 투과성인 재료(들)로 제조될 수 있다. 라미네이팅된 도광체 적층물(stack)은 오프(off) 상태에서 광학적으로 투과성일 수 있다.

도 2a 내지 도 2h는 예시적인 광 추출기(22)들을 예시한다. 광 추출기(22)는 하나 이상의 측벽(210)들 및 하나 이상의 경사벽(220)들을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)는 2개의 측벽들을, 그리고 일부 실시 형태에서는 더욱 더 많은 측벽들을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)는, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 실질적으로 쐐기 형상일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)는, 도 2e에 도시된 바와 같이, 실질적으로 부분 원추 형상일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)는, 도 2f에 도시된 바와 같이, 실질적으로 부분 구체 형상일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기는 도 2g 및 도 2h에 도시된 바와 같이, 트리밍된 부분 원추일 수 있다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)는 함몰부가 아니면 솔리드인 필름(10) 내에 함몰부로서 형성되어("인니(innie)" 구조체), 바닥 벽에 대한 필요성을 제거한다. 광 추출기(22)는 평행하거나 평행하지 않은 측벽들을 가질 수 있다. 하나 이상의 측벽(210)들 각각은 실질적으로 평면일 수 있거나, 적어도 부분적으로 곡선화되거나 소면화될(faceted) 수 있다. 하나 이상의 측벽들 각각은 도광체의 평면에 수직하거나, 도광체의 평면에 수직인 평면과 10도 이하의 각도를 형성할 수 있다. 곡선화되거나 평면이 아니거나 형상화되거나 몰딩된 도광체들에 대해, 도광체의 평면은 도광체의 위치에서 국부적인 접선 평면일 수 있다. 광 추출기(22)는 후면 벽 및 바닥 벽을 추가로 포함할 수 있다. 경사벽(220)은 실질적으로 편평하거나 평면일 수 있거나, 그것은 네거티브 또는 포지티브 원통형 새그(sag)를 포함할 수 있다. 이러한 경우에서, 경사벽(220)은, 한 방향으로 그러나 제2 직교 방향을 따르지는 않는 곡선화된 형상 또는 표면을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기는 절두될(truncated) 수 있다(즉, 그것은 에지까지 완전히 테이퍼링되지 않을 수 있다).

광 추출기(22)는 또한 임의의 적절한 크기를 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)는 도광체 상으로의 그의 투영된 영역에 의해 특성화될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)의 투영된 영역은 실질적으로 정사각형이거나 직사각형일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)의 투영된 영역의 최대 치수는 850 마이크로미터 이하일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)의 투영된 영역의 최소 치수는 20 마이크로미터 이상일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)의 투영된 영역의 최대 치수는 1000, 500, 또는 200 마이크로미터 미만일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)의 투영된 영역의 최소 치수는 5, 10, 또는 20 마이크로미터 이상일 수 있다.

광 추출기(22)는 소정의 시야각에 상응할 수 있는 추출 방향들의 범위 이내에서 광을 우선적으로 추출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 경사벽(220)은, 추출된 광이 일단 도광체로부터 추출되면 그를 따라 이동하는 각도들의 범위에 영향을 줄 수 있다. 광 추출기 형상 및 광 추출기(함몰부가 아니면 솔리드인 도광체 내의 함몰부라면 공기)와 도광체 사이의 굴절률 차이들이 주어지면, 광 추출기(22)의 면들과 광의 상호작용을 모델링 및 예측하는 것이 가능하다.

일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)들은 고효율 광 추출기들일 수 있다. 고효율은 광 추출기 상에 입사된 광 대 광 추출기에 의해 추출된 광의 비로서 정의될 수 있다. 이러한 효율은 대부분, 형상 및 광 추출기와 도광체 사이의 굴절률 차이에 의해 영향을 받을 수 있다.

일부 실시 형태에서, 추출기 효율은 또한 방향 의존적일 수 있다. 도 2a 내지 도 2h에 도시된 예시적인 추출기 형상들에 대해, 광 추출기는, 경사벽(220) 상에 입사된 광에 대한 제1 추출 효율 및 하나 이상의 측벽(210)들 상에 입사된 광에 대한 제2 추출 효율을 가질 수 있으며, 제1 추출 효율은 제1 추출 효율보다 상당히 더 높을 수 있다. 방향-의존성 광 추출기들은 2013년 12월 31일에 출원되고 발명의 명칭이 "Lightguide Including Extractors with Directionally Dependent Extraction Efficiency"인 공동소유인 가특허 출원 제61/922,217호에 더 상세히 기재되어 있다.

도 2a 내지 도 2h가 실질적으로 쐐기 형상이거나, 부분 원추 또는 구체 형상인 광 추출기들을 예시하지만, 본 명세서에 기재된 광 추출기들은 임의의 기하학적 구성 또는 표면 프로파일(예를 들어, 돌출된 구조체 및 리세스된 구조체를 포함함)일 수 있음이 이해되어야 한다. 광 추출기들의 기하학적 구성은, 예를 들어 원추, 비구체, 절두된 비구체, 및 절두된 원추를 포함할 수 있으며, 여기서 "절두된" 구성은 기부, 및 평면인 상부 표면을 형성할 수 있는 제2 절두부 둘 모두를 가질 수 있다. 광 추출기들은 기부, (예를 들어, 측벽을 형성하는) 하나 이상의 면, 및 (예를 들어, 평면인 표면(예를 들어, 절두에 의해 형성됨) 또는 심지어 점일 수 있는) 상단부와 같은 구조적 요소들을 포함할 수 있다. 그러한 요소들은 본질적으로 임의의 형상일 수 있다(예를 들어, 기부, 면 및 상단부가 원형, 타원형 또는 다각형(정다각형 또는 불규칙 다각형)일 수 있고, 생성된 측벽은 포물선, 쌍곡선, 또는 본질상 선형, 또는 이들의 조합인 (기부에 수직하게 취해진) 수직방향 단면에 의해 특성화될 수 있다). 일부 실시 형태에서, 측벽은 구조체의 기부에 수직하지 않을 수 있다(예를 들어, 기부에서의 수직 탄젠트각이 약 10도 내지 약 80도(바람직하게는, 약 20 내지 약 70; 더 바람직하게는, 약 30 내지 약 60)인 것이 유용할 수 있다). 광 추출기는 그의 상단부의 중심을 그의 기부의 중심과 연결하는 주축을 가질 수 있다. 최대 약 80도(바람직하게는 최대 약 25도)의 경사각(주축과 기부 사이의 각도)이 원하는 휘도 및 시야 범위에 따라 달성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)는, 예를 들어 피라미드와 같은 프리즘일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광 추출기(22)는 절두된 프리즘일 수 있다.

본 명세서에 기재된 광 추출기들은 임의의 적합한 방법에 의해 형성될 수 있고, 동시에 형성될 수 있거나 도 1a의 구조화된 층(20)과 같은 필름으로서 가공될 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 평평한 도광체는 그의 주 표면들 중 하나 또는 둘 모두로 복제된 추출기 몰드를 가질 수 있다. 이것은 임의의 적절한 프로세스를 통해 제조된 금속 또는 실리콘 툴과 같이 원하는 구조의 표면 네거티브 (추출기들이 돌출되어 있는지 또는 리세스되어 있는지의 여부)를 포함하는 임의의 적절한 복제 툴 또는 마스터를 통해 행해질 수 있다. 특히, 본 발명의 작은 크기의 추출기들의 경우, 마스터는 다광자(또는 구체적으로는, 2-광자) 포토리소그래피 공정을 이용하며, 이러한 공정은, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되어 있는 미국 특허 제7,941,013호(마틸라(Marttila) 등)에 기재되어 있다. 다광자 포토리소그래피 공정은 적어도 2개의 광자의 동시 흡수를 야기하기에 충분한 광에 광반응성 조성물의 적어도 일부를 이미지 방식으로 노광시키는 단계를 수반하고, 그에 의해 조성물이 광에 노광되는 적어도 하나의 산- 또는 라디칼-개시된 화학 반응을 유발하며, 이미지 방식 노광은 적어도 복수의 광 추출 구조물의 표면을 한정하기에 효과적인 패턴으로 수행된다. 도광체는 마스터 또는 복제 툴에 대해 주조되고 후속하여 경화되거나 단단해질 수 있다.

도 3은 기재(310), 및 기재(310)의 하나 이상의 주 표면들 상에 라미네이팅된 하나 이상의 표지들을 포함하는 도광체(300)를 예시한다. 표지들(321, 322)은 도 1a의 구조화된 층(20)과 같은 광 추출기들을 포함하는 동일한 구조화된 필름으로부터 절단될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 표지들은 상이한 구조화된 필름들로부터 절단될 수 있다. 표지들은, 예를 들어 단어, 문자, 숫자, 또는 로고 또는 상표와 같은 다른 표지들일 수 있다. 각각의 표지는 광 추출기들의 그룹, 예컨대 광 추출기(22)를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 동일한 표지 내에서, 광 추출기들은 실질적으로 동일한 형상, 구조, 및 배향을 가질 수 있고, 광 추출기들은 그 안에 균일하게 분포될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 동일한 표지 내에서, 광 추출기들은 광원으로부터의 광 추출을 최대화하도록 다양한 배향들을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 동일한 표지 내에서, 광 추출기들은 균일한 광 추출을 제공하도록 다양한 면적 밀도로 분포될 수 있다.

기재(310)는, 예를 들어 도 1a의 기재(10)일 수 있고, 표지들은 기재(10)의 제2 주 표면(14) 상에 라미네이팅될 수 있다. 도광체(300)는 기재(310)의 에지(311)에 인접하게 배치된 제1 광원(332), 및 기재(310)의 다른 에지(313)에 인접하게 배치된 제2 광원(334)을 추가로 포함한다. 제1 및 제2 광원(332, 334)으로부터의 광은 각각 상이한 광학 경로들(333, 335)로 기재(310)를 따라 전파된다.

도 3에 도시된 바와 같은 표지들에서, 제1 표지(321)(예를 들어, 문자 "A" 또는 "C")는 제1 대체적인 배향을 갖는 광 추출기들의 제1 그룹을 포함한다. 예를 들어, 제1 표지(321)의 광 추출기들은 각각 반사 표면, 예를 들어 도 1b의 반사 표면(221) 또는 도 2a 내지 도 2h의 경사벽(220)을 포함할 수 있으며, 이것은 제1 광원(332)과 대체로 대면하여, 예를 들어 도 3에서 볼 때, 아마 이 페이지의 안으로 또는 밖으로일 것과 같이, 횡방향으로 도광체(300) 밖으로 광(333)을 주로 추출한다. 제2 표지(322)(예를 들어, 문자 "B" 또는 "D")는 제2 대체적인 배향을 갖는 광 추출기들의 제2 그룹을 포함한다. 예를 들어, 제2 표지(322)의 광 추출기들은 각각 반사 표면, 예를 들어 도 1b의 반사 표면(221) 또는 도 2a 내지 도 2h의 경사벽(220)을 포함할 수 있으며, 이것은 제2 광원(334)과 대체로 대면하여 동일하거나 상이한 횡방향으로 도광체(300) 밖으로 광(335)을 주로 추출한다. 임의의 수의 표지들이 적합한 배향으로 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.

일부 실시 형태에서, 광원들(332, 334)은 상이한 색상, 예를 들어 적색 및 녹색을 갖는 광을 방출할 수 있다. 제1 표지(321)의 광 추출기들은 제2 광원(334)으로부터의 녹색광 대신에 제1 광원(332)로부터의 적색광을 주로 추출할 수 있고, 문자 "A" 및 "C"는 도광체(300)가 온 상태에 있을 때(예를 들어, 광원들(332, 334)이 켜져 있을 때) 관찰을 위해 적색으로 나타날 수 있다. 제2 표지(322)의 광 추출기들은 제1 광원(332)으로부터의 적색광 대신에 제2 광원(334)로부터의 녹색광을 주로 추출할 수 있고, 문자 "B" 및 "D"는 도광체(300)가 켜져 있을 때 관찰을 위해 녹색으로 나타날 수 있다.

일부 실시 형태에서, 표지들 중 적어도 일부는 기재(310) 상에 제거가능하게 그리고 재배치가능하게 라미네이팅될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 각각의 표지들의 광 추출기들의 배향은 광원들(332, 334)에 대한 회전에 의해 조정될 수 있다. 예를 들어, 문자 "A"는 기재(310)로부터 박리되고, 90도로 평면내 회전되고, 그의 광 추출기들이 제1 광원(332)으로부터의 광(333) 대신에 제2 광원(334)으로부터의 광(335)을 주로 추출하도록 배향되도록 기재(310) 상에 재라미네이팅될 수 있다. 이러한 방식으로, 문자 "A"의 색상 및 발광이 조정될 수 있다. 예를 들어, 문자 "A"의 색상은 회전 후에 적색에서 녹색으로 변할 수 있다. 원하는 색상들을 갖는 임의의 수의 광원들이 적절하게 배향된 하나 이상의 표지들에 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.

일부 실시 형태에서, 표지들 및 기재의 재료는 실질적으로 동일한 광학적 외관을 가질 수 있으며, 도광체(300)가 오프 상태에 있을 때, 기재(310) 상에 라미네이팅된 표지들(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은 321 및 322)은 기재와 시각적으로 식별 불가능할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 기재 및 표지들은 광학적으로 투과성인 재료로 제조될 수 있고, 도광체(300)는 도광체(300) 뒤쪽에 있는 주변 이미지 또는 광경의 투명하고 변형되지 않은 관찰을 가능하게 할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 주 표면 상에 형성된 광 추출기(410)들의 어레이를 포함하는 구조화된 필름(400)을 예시한다. 영역(412) 내의 광 추출기들은 영역(412)에서의 광 추출을 조정하거나 변경시키도록 광학 재료(420)로 선택적으로 충전된다. 일부 실시 형태에서, 광학 재료(420)는 굴절률이 필름(400)의 재료의 굴절률과 실질적으로 동일하거나 그에 가까운 광학적으로 투명한 재료일 수 있다. 영역(412)을 광학 재료(420)로 충전시킨 후, 영역(412) 내의 광 추출기들은 더 이상 광 추출기로서 작용하지 않을 수 있거나, 광 추출의 측면에서 인접한 영역들 내의 광 추출기들만큼 효율적이지 않을 수 있다. 이는 영역(412)에서의 광 추출이 인접한 영역들과 대비하여 조정/변경될 수 있게 한다. 광학 재료(420)의 굴절률이 필름(400)의 굴절률과 실질적으로 매칭될 때, 영역(412)에서의 광 추출은 실질적으로 차단될 수 있으며, 한편 충전된 영역(412)에 인접한 필름(400)의 영역들 내의 광 추출기들은 광 추출의 측면에서 영향을 받지 않을 수 있다. 이러한 방식으로, 필름(400)이 온 상태에 있을 때, 도 4a에 도시된 "L" 형상 영역(412)과 같은 패턴이 형성될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 광학 재료(420) 및 필름(400)의 재료는 실질적으로 동일한 광학적 외관을 가질 수 있고, 필름(400)이 도광체 - 이는 오프 상태에 있음 - 로서 작용할 때, 충전된 영역(412)은 필름(400)의 인접한 영역들과 시각적으로 식별 불가능할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광학 재료 및 필름(400)은 동일하거나 상이한 광학적으로 투과성인 재료로 제조될 수 있고, 도광체(400)는 도광체(400) 뒤쪽에 있는 주변 이미지 또는 광경의 투명하고 변형되지 않은 관찰을 가능하게 할 수 있다.

일부 실시 형태에서, 구조화된 필름(400)은 기재, 예컨대 도 1a의 기재(10) 상에 제거가능하게 라미네이팅되어 도광체를 형성할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 구조화된 필름(400) 그 자체가 일체형 도광체일 수 있다. 구조화된 필름(400) 내로 광을 방출하도록 하나 이상의 광원이 제공될 수 있다. 입사광은 구조화된 필름(400)을 따라 전파되고, 상이한 영역들에서 필름(400) 밖으로 선택적으로 추출될 수 있고, 패턴, 예를 들어 도 4a에 도시된 바와 같은 "L"이 관찰을 위해 나타날 수 있다.

일부 실시 형태에서, 예를 들어 잉크-젯 공정에 의해 영역(410)을 선택적으로 충전시킴으로써, 구조화된 필름(400) 상에 맞춤형 패턴이 형성될 수 있다. 광학 재료(420)는 임의의 적합한 잉크젯 가능한 재료일 수 있다. 충전된 광학 재료는 충전 후에 열적으로 또는 광학적으로 경화되거나 건조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 적합한 잉크젯 가능한 재료는 잉크-젯 공정에 있어서 전형적인 잉크-젯 졸을 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 졸은 적절한 농도를 갖도록 용매(예를 들어, 물) 중에서 사전-가수분해된 실란을 혼합하여 원하는 점도 및 표면 장력을 얻음으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, UV 광 조사에 의한 잉크-젯 졸의 중합을 돕기 위하여 하나 이상의 광개시제 재료가 첨가될 수 있다.

도 5는 구조화된 필름(500)을 생성하는 공정을 예시한다. 툴(510)에는 그의 표면(511) 상에 구조체(512)들이 구비된다. 툴(510)은, 예를 들어 니켈로 제조될 수 있다. 선택된 영역(513)에서의 토포그래피를 변화시키기 위하여 차단 재료(520)가 표면(511) 상에 적용된다. 차단 재료(520)는, 예를 들어 잉크-젯 공정에 의해 적용될 수 있다. 표면(511)상에 코팅되는 잉크젯 패턴을 제어함으로써, 생성하고자 하는 최종 광 추출 필름에서 맞춤형 이미지가 생성될 수 있다. 임의의 적합한 차단 재료가 적절한 공정에 의해 툴(510) 상의 선택된 영역에 적용될 수 있음이 이해되어야 한다. 이어서, 필름 형성 재료(530)가 표면(511)에 적용된다. 필름 형성 재료(530)는 건조 또는 경화되어, 툴(510)의 구조체(512)들에 상응하는 광 추출기(512')들을 포함하는 구조화된 필름(500)을 형성할 수 있다. 구조화된 필름(500)은 도 1a의 구조화된 층(20)과 동일한 재료를 사용할 수 있다. 툴(510)의 영역(513)에 상응하는 필름(500)의 영역(513')에서, 광 추출기들은 영역(513) 내의 차단 재료(520)의 존재로 인해 형성되지 않을 수 있다. 차단 재료(520)는 툴(510)로부터 제거가능할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 차단 재료는 물에 의해 툴(510)로부터 세척 제거될 수 있는 수용성 중합체, 예컨대 폴리비닐 알코올(PVA)을 포함할 수 있다.

도 6은 기재(610) 및 그 위에 라미네이팅된 구조화된 필름들(620, 630)을 포함하는 도광체(600)를 예시한다. 구조화된 필름들(620, 630)은 광 추출기들(각각 622, 632)을 포함하여 도광체(600) 밖으로 광을 지향시킨다. 구조화된 필름들(620, 630)은, 도광체(600)가 온 상태에 있을 때, 광 추출기들(622, 632)이 관찰을 위한 원하는 패턴을 형성할 수 있도록 배열된다. 일부 실시 형태에서, 필름들 중 적어도 하나의 필름 내의 광 추출기들은 상기에 논의된 바와 같은 하나 이상의 방향-의존성 광 추출기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구조화된 필름(620)의 광 추출기(622)들은 제1 광원으로부터의 광을 도광체(600) 밖으로 추출할 수 있고, 구조화된 필름(630)의 광 추출기(632)들은 제2 광원으로부터의 광을 추출할 수 있는데, 여기서 제1 및 제2 광원은 상이한 범위의 광학 경로를 따라 광을 방출한다. 원하는 패턴을 제공하기 위해, 3개 이상의 구조화된 필름이 기재(610)의 한쪽 또는 양쪽의 주 표면 상에 라미네이팅될 수 있음이 이해되어야 한다.

다양한 실시 형태들이 제공되며, 이들 실시 형태는 도광체, 및 도광체의 제조 및 사용 방법이다.

실시 형태 1은, 도광체로서,

제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면의 반대편에 있는 제2 주 표면을 갖는 기재로서, 상기 기재는 광이 상기 기재 내로 입사되어 상기 기재를 따라 전파될 수 있게 하도록 구성된 하나 이상의 에지를 포함하고, 상기 제1 및 제2 주 표면은 주로 내부 전반사에 의해 상기 기재 내에 광을 가둘 수 있는, 상기 기재; 및

상기 기재의 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나의 주 표면 상에 라미네이팅된 하나 이상의 구조화된 층들로서, 상기 구조화된 층들은 각각, 상기 도광체의 발광 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 지향시키도록 구성된 하나 이상의 광 추출기들을 포함하고, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 상기 기재로부터 제거가능하고 상기 기재 위에 재배치가능한, 상기 구조화된 층들을 포함하는, 도광체이다.

실시 형태 2는, 실시 형태 1에 있어서, 상기 하나 이상의 광 추출기들은 입사광을 추출하도록 경사 표면을 갖는 적어도 하나의 방향-의존성 광 추출기를 포함하는, 도광체이다.

실시 형태 3은, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 각각 구조화된 표면 및 상기 구조화된 표면의 반대편에 있는 비구조화된 표면을 갖고, 상기 광 추출기들은 상기 구조화된 표면 상에 형성되고, 상기 비구조화된 표면은 상기 기재의 제2 주 표면 상에 라미네이팅되는, 도광체이다.

실시 형태 4는, 실시 형태 3에 있어서, 상기 광 추출기들은 상기 기재의 제1 주 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 추출하는, 도광체이다.

실시 형태 5는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 광 추출기들 중 적어도 하나는 부분 원추 또는 구체 형상을 갖는, 도광체이다.

실시 형태 6은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 5 중 어느 하나에 있어서, 오프 상태에서 광학적으로 투과성인, 도광체이다.

실시 형태 7은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 광학적으로 투명한 접착제(OCA)를 사용하여 상기 기재 상에 제거가능하게 라미네이팅되는, 도광체이다.

실시 형태 8은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 접착제를 사용하지 않고서 밀착 메커니즘을 통해 상기 기재 상에 제거가능하게 라미네이팅되는, 도광체이다.

실시 형태 9는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은, 상기 도광체가 온 상태에 있을 때, 관찰을 위한 하나 이상의 별개의 표지들의 형태인, 도광체이다.

실시 형태 10은, 실시 형태 9에 있어서, 상기 표지들은 각각, 실질적으로 동일한 구조를 갖고 그 안에 균일하게 분포된 광 추출기들의 그룹을 포함하는, 도광체이다.

실시 형태 11은, 실시 형태 9 또는 실시 형태 10에 있어서, 상기 표지들은 각각, 실질적으로 동일한 대체적인 배향을 갖는 광 추출기들의 그룹을 포함하는, 도광체이다.

실시 형태 12는, 실시 형태 9 또는 실시 형태 10에 있어서, 상기 표지들은 각각, 다양한 배향들을 갖는 광 추출기들의 그룹을 포함하는, 도광체이다.

실시 형태 13은, 실시 형태 9, 실시 형태 10 또는 실시 형태 11에 있어서, 상기 표지들 중 제1 표지는 제1 대체적인 배향을 갖는 추출기들의 제1 그룹을 포함하고, 상기 표지들 중 제2 표지는 상기 제1 대체적인 배향과 상이한 제2 대체적인 배향을 갖는 추출기들의 제2 그룹을 포함하는, 도광체이다.

실시 형태 14는, 실시 형태 13에 있어서, 제1 범위의 광학 경로를 따라 상기 기재 내로 광을 방출하는 제1 광원, 및 제2 범위의 광학 경로를 따라 상기 기재 내로 광을 방출하는 제2 광원을 추가로 포함하며, 이때 상기 추출기들의 제1 그룹은 상기 제1 광원으로부터의 광을 주로 추출하고, 상기 추출기들의 제2 그룹은 상기 제2 광원으로부터의 광을 주로 추출하는, 도광체이다.

실시 형태 15는, 도광체로서,

구조화된 표면, 및 상기 도광체의 발광 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 지향시키도록 상기 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들의 어레이를 갖는 구조화된 층을 포함하며,

이때 상기 구조화된 층의 구조화된 표면은 제1 영역 및 인접한 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역 내의 상기 광 추출기들은 광학 재료로 충전되며, 상기 광학 재료는, 상기 도광체가 온 상태에 있을 때, 상기 제2 영역에서의 광 추출과 대비하여 상기 제1 영역에서의 광 추출을 조정하도록 구성되는, 도광체이다.

실시 형태 16은, 실시 형태 15에 있어서, 상기 광학 재료는 광 추출을 실질적으로 차단하도록 상기 구조화된 층의 굴절률과 매칭되는 굴절률을 갖는 광학 투명 재료를 포함하는, 도광체이다.

실시 형태 17은, 도광체의 제조 방법으로서,

제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면의 반대편에 있는 제2 주 표면을 갖는 기재를 제공하는 단계로서, 상기 기재는 광이 상기 기재 내로 입사되어 상기 기재를 따라 전파될 수 있게 하도록 구성된 하나 이상의 에지를 포함하고, 상기 제1 및 제2 주 표면은 주로 내부 전반사에 의해 상기 기재 내에 광을 가둘 수 있는, 상기 단계; 및

상기 기재의 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나의 주 표면 상에 하나 이상의 구조화된 층들을 라미네이팅하는 단계로서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 각각, 상기 도광체의 발광 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 지향시키도록 구성된 하나 이상의 광 추출기들을 포함하고, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 상기 기재로부터 제거가능하고 상기 기재 위에 재배치가능한, 상기 단계

를 포함하는, 방법이다.

실시 형태 18은,

하나 이상의 구조화된 층들을 제공하는 단계로서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 각각, 그의 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들의 어레이를 포함하는, 상기 단계;

상기 하나 이상의 구조화된 층들로부터 하나 이상의 표지들을 절단하는 단계; 및

상기 하나 이상의 표지들을 기재의 주 표면 상에 라미네이팅하는 단계를 포함하며,

이때 상기 표지들은 광을 추출하도록 구성되며, 상기 광은 그렇지 않으면 상기 기재 내에 가두어져서 상기 기재 안에서 전파되는, 방법이다.

실시 형태 19는, 실시 형태 18에 있어서, 상기 표지들 중 제1 표지는 제1 대체적인 배향을 갖는 추출기들의 제1 그룹을 포함하고, 상기 표지들 중 제2 표지는 상기 제1 대체적인 배향과 상이한 제2 대체적인 배향을 갖는 추출기들의 제2 그룹을 포함하는, 방법이다.

실시 형태 20은, 도광체의 제조 방법으로서,

구조화된 층을 제공하는 단계로서, 상기 구조화된 층은 그의 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들의 어레이를 포함하며, 상기 광 추출기들의 어레이는 상기 도광체 밖으로 광을 추출하도록 구성되는, 상기 단계; 및

상기 구조화된 표면의 제1 영역 내의 광 추출기들의 제1 그룹을 광학 재료로 선택적으로 충전시키는 단계로서, 상기 광학 재료는, 상기 도광체가 온 상태에 있을 때, 상기 제1 영역에서의 광 추출을 변경시키도록 구성되는, 상기 단계

를 포함하는, 방법이다.

실시 형태 21은,

주 표면 상에 구조체들의 어레이를 포함하는 툴을 제공하는 단계;

상기 툴의 주 표면의 제1 영역을 차단 재료로 선택적으로 충전시키는 단계;

상기 툴의 주 표면 상에 필름 형성 조성물을 제공하여 구조화된 층을 형성하는 단계로서, 이때 광 추출기들의 어레이가 상기 구조화된 층의 구조화된 표면 상에, 상기 툴의 제1 영역에 상응하는 상기 구조화된 표면의 제1 영역을 제외하고, 형성되는, 상기 단계; 및

상기 광 추출기들을 포함하는 상기 구조화된 표면을 갖는 상기 구조화된 층을 상기 툴로부터 제거하는 단계

를 포함하는, 방법이다.

실시 형태 22는, 실시 형태 21에 있어서, 상기 툴로부터 상기 차단 재료를 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법이다.

도면 내의 요소에 대한 설명은, 달리 지시되지 않는 한, 다른 도면 내의 대응하는 요소에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명은 전술된 특정 실시 형태에 제한되는 것으로 간주되어서는 안 되는데, 그 이유는, 본 발명의 다양한 태양들의 설명을 용이하게 하기 위하여 그러한 실시 형태가 상세히 기술되어 있기 때문이다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 등가물들에 의해 한정되는 본 발명의 범주 내에 속하는 다양한 변형들, 등가의 공정들, 및 대안적인 디바이스들을 포함한 본 발명의 모든 태양들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

실시예

이들 예는 단지 예시를 위한 것이며, 첨부된 청구범위의 범주에 대해 과도하게 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 넓은 범주를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 구체적인 실시예에 기술된 수치 값은 가능한 한 정확하게 기록된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로 그의 각자의 시험 측정치에서 발견되는 표준 편차로부터 필연적으로 유래하는 소정의 오차를 포함한다. 최소한으로, 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효숫자의 개수의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.

실시예 1: 도 1b의 도광체(100)와 유사한 구성을 갖는 도광체를 제조하였다. 쐐기 형상 광 추출기들의 어레이를 포함하는 실리콘 광 추출기 필름을 제공하였다. 실리콘 광 추출기 필름은 두께가 약 1 mm였다. 광 추출기 필름을 밀착력에 의해 3.3 mm 두께의 기재에 라미네이팅하여 도광체 적층물을 형성하였다. 기재는 광학적으로 투명한, 비구조화된 아크릴로 제조되었다. 광 추출기 필름은 기재로부터 제거가능하였다. 3개의 적색 LED를 기재의 에지로부터 도광체 적층물 내로 결합시켰다. LED로부터의 적색광을 라미네이팅된 실리콘 필름의 광 추출기들에 의해 기재 밖으로 추출하였다. 이 실시예에서의 광 추출기들은 2-광자 마스터링(two-photon mastering)에 의해 제조된 툴로부터 기원되는 쐐기 형상을 가졌는데, 이때 툴 상의 구조체들은 45도 쐐기들이었다. 광 추출기들은 실리콘 광 추출기 필름의 바닥 표면 상의, "인니" 구조체들이었다. 도광체 적층물은 오프 상태에서 광학적으로 투과성이었다.

실시예 2: 도 3의 도광체(300)와 유사한 구성을 갖는 도광체를 제조하였다. 상이한 형상들을 갖는 표지들(예를 들어, 문자들)을 1 mm 두께의 구조화된 필름으로부터 절단하였다. 이어서, 표지들을 3.3 mm 두께의 아크릴 시트에 라미네이팅하여 시트 표면 상에 맞춤형 텍스트 이미지를 생성하였다. 이 실시예에서는, 각각의 표지들에서의 광 추출기들을 각각의 문자에 대해 상이하게 배향시켜 2개의 LED 광원 중 하나 또는 다른 하나로부터 광을 수광하였다. 9개의 적색 LED를 도광체의 상부 면 내로 결합시켰으며, 한편 9개의 녹색 LED의 어레이를 도광체의 하부를 따라 평행하게 결합시켰다. 결과는, 도광체가 온 상태에 있을 때, 적색 및 녹색 문자가 교대로 나타나서 단어 "CHRISTMAS"를 생성하는 맞춤형 도광체였다. 도광체는 오프 상태에서 광학적으로 투과성이었으며, 이때 단어 "CHRISTMAS"는 기재와 시각적으로 식별 불가능하였으며, 관찰자는 도광체를 통과하여 볼 수 있었다.

실시예 3: 도 5에 도시된 공정과 유사한 공정에 의해 도광체를 제조하였다. 툴의 선택된 영역 내에서의 광 추출기들의 형성을 방지하도록 폴리 비닐 알코올(PVA) 코팅을 사용하여 툴을 변형시켰다. 미세구조체들을 포함하는 툴은 니켈로 제조되었다. 액체 PVA를 피펫에 의해 니켈 표면 상에 코팅하고, 건조되게 하여 패턴을 형성하였다. UV 경화된 아크릴 필름을 PVA 코팅된 툴로부터 제조하였으며, 그 결과, 그러한 영역들 내의 추출 특징부들을 마스킹하도록 하는 방식으로 툴 내로 주조된 패턴을 갖는 미세복제된 도광체 필름이 생성되었다.

Claims

도광체로서,
제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면의 반대편에 있는 제2 주 표면을 갖는 기재로서, 상기 기재는 광이 상기 기재 내로 입사되어 상기 기재를 따라 전파될 수 있게 하도록 구성된 하나 이상의 에지를 포함하고, 상기 제1 및 제2 주 표면은 주로 내부 전반사(total internal reflection)에 의해 상기 기재 내에 광을 가둘 수 있는, 상기 기재; 및
상기 기재의 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나의 주 표면 상에 라미네이팅된 하나 이상의 구조화된 층들로서, 상기 구조화된 층들은 각각, 상기 도광체의 발광 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 지향시키도록 구성된 하나 이상의 광 추출기들을 포함하고, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 상기 기재로부터 제거가능하고 상기 기재 위에 재배치가능한, 상기 구조화된 층들
을 포함하는, 도광체.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 광 추출기들은 입사광을 추출하도록 경사 표면을 갖는 적어도 하나의 방향-의존성 광 추출기를 포함하는, 도광체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 각각 구조화된 표면 및 상기 구조화된 표면의 반대편에 있는 비구조화된 표면을 갖고, 상기 광 추출기들은 상기 구조화된 표면 상에 형성되고, 상기 비구조화된 표면은 상기 기재의 제2 주 표면 상에 라미네이팅되는, 도광체.
제3항에 있어서, 상기 광 추출기들은 상기 기재의 제1 주 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 추출하는, 도광체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 추출기들 중 적어도 하나는 부분 원추 또는 구체 형상을 갖는, 도광체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 오프(off) 상태에서 광학적으로 투과성인, 도광체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 광학적으로 투명한 접착제(OCA)를 사용하여 상기 기재 상에 제거가능하게 라미네이팅되는, 도광체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 접착제를 사용하지 않고서 밀착 메커니즘(cling mechanism)을 통해 상기 기재 상에 제거가능하게 라미네이팅되는, 도광체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은, 상기 도광체가 온(on) 상태에 있을 때, 관찰을 위한 하나 이상의 별개의 표지(indicium)들의 형태인, 도광체.
제9항에 있어서, 상기 표지들은 각각, 실질적으로 동일한 구조를 갖고 그 안에 균일하게 분포된 광 추출기들의 그룹을 포함하는, 도광체.
제9항에 있어서, 상기 표지들은 각각, 실질적으로 동일한 대체적인 배향을 갖는 광 추출기들의 그룹을 포함하는, 도광체.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표지들 중 제1 표지는 제1 대체적인 배향을 갖는 추출기들의 제1 그룹을 포함하고, 상기 표지들 중 제2 표지는 상기 제1 대체적인 배향과 상이한 제2 대체적인 배향을 갖는 추출기들의 제2 그룹을 포함하는, 도광체.
제12항에 있어서, 제1 범위의 광학 경로를 따라 상기 기재 내로 광을 방출하는 제1 광원, 및 제2 범위의 광학 경로를 따라 상기 기재 내로 광을 방출하는 제2 광원을 추가로 포함하며, 이때 상기 추출기들의 제1 그룹은 상기 제1 광원으로부터의 광을 주로 추출하고, 상기 추출기들의 제2 그룹은 상기 제2 광원으로부터의 광을 주로 추출하는, 도광체.
도광체로서,
구조화된 표면, 및 상기 도광체의 발광 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 지향시키도록 상기 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들의 어레이를 갖는 구조화된 층을 포함하며,
이때 상기 구조화된 층의 구조화된 표면은 제1 영역 및 인접한 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역 내의 상기 광 추출기들은 광학 재료로 충전되며, 상기 광학 재료는, 상기 도광체가 온 상태에 있을 때, 상기 제2 영역에서의 광 추출과 대비하여 상기 제1 영역에서의 광 추출을 조정하도록 구성되는, 도광체.
제14항에 있어서, 상기 광학 재료는 광 추출을 실질적으로 차단하도록 상기 구조화된 층의 굴절률과 매칭되는 굴절률을 갖는 광학 투명 재료를 포함하는, 도광체.
도광체의 제조 방법으로서,
제1 주 표면 및 상기 제1 주 표면의 반대편에 있는 제2 주 표면을 갖는 기재를 제공하는 단계로서, 상기 기재는 광이 상기 기재 내로 입사되어 상기 기재를 따라 전파될 수 있게 하도록 구성된 하나 이상의 에지를 포함하고, 상기 제1 및 제2 주 표면은 주로 내부 전반사에 의해 상기 기재 내에 광을 가둘 수 있는, 상기 단계; 및
상기 기재의 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나의 주 표면 상에 하나 이상의 구조화된 층들을 라미네이팅하는 단계로서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 각각, 상기 도광체의 발광 표면으로부터 상기 도광체 밖으로 광을 지향시키도록 구성된 하나 이상의 광 추출기들을 포함하고, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 상기 기재로부터 제거가능하고 상기 기재 위에 재배치가능한, 상기 단계
를 포함하는, 방법.
하나 이상의 구조화된 층들을 제공하는 단계로서, 상기 하나 이상의 구조화된 층들은 각각, 그의 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들의 어레이를 포함하는, 상기 단계;
상기 하나 이상의 구조화된 층들로부터 하나 이상의 표지들을 절단하는 단계; 및
상기 하나 이상의 표지들을 기재의 주 표면 상에 라미네이팅하는 단계를 포함하며,
이때 상기 표지들은 광을 추출하도록 구성되며, 상기 광은 그렇지 않으면 상기 기재 내에 가두어져서 상기 기재 안에서 전파되는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 표지들 중 제1 표지는 제1 대체적인 배향을 갖는 추출기들의 제1 그룹을 포함하고, 상기 표지들 중 제2 표지는 상기 제1 대체적인 배향과 상이한 제2 대체적인 배향을 갖는 추출기들의 제2 그룹을 포함하는, 방법.
도광체의 제조 방법으로서,
구조화된 층을 제공하는 단계로서, 상기 구조화된 층은 그의 구조화된 표면 상에 형성된 광 추출기들의 어레이를 포함하며, 상기 광 추출기들의 어레이는 상기 도광체 밖으로 광을 추출하도록 구성되는, 상기 단계; 및
상기 구조화된 표면의 제1 영역 내의 광 추출기들의 제1 그룹을 광학 재료로 선택적으로 충전시키는 단계로서, 상기 광학 재료는, 상기 도광체가 온 상태에 있을 때, 상기 제1 영역에서의 광 추출을 변경시키도록 구성되는, 상기 단계
를 포함하는, 방법.
주 표면 상에 구조체들의 어레이를 포함하는 툴(tool)을 제공하는 단계;
상기 툴의 주 표면의 제1 영역을 차단 재료(blocking material)로 선택적으로 충전시키는 단계;
상기 툴의 주 표면 상에 필름 형성 조성물을 제공하여 구조화된 층을 형성하는 단계로서, 이때 광 추출기들의 어레이가 상기 구조화된 층의 구조화된 표면 상에, 상기 툴의 제1 영역에 상응하는 상기 구조화된 표면의 제1 영역을 제외하고, 형성되는, 상기 단계; 및
상기 광 추출기들을 포함하는 상기 구조화된 표면을 갖는 상기 구조화된 층을 상기 툴로부터 제거하는 단계
를 포함하는, 방법.
제20항에 있어서, 상기 툴로부터 상기 차단 재료를 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.