KR20170084265A - 투명한 도광체 - Google Patents

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KR20170084265A
KR20170084265A KR1020177016272A KR20177016272A KR20170084265A KR 20170084265 A KR20170084265 A KR 20170084265A KR 1020177016272 A KR1020177016272 A KR 1020177016272A KR 20177016272 A KR20177016272 A KR 20177016272A KR 20170084265 A KR20170084265 A KR 20170084265A
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extractors
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빙 하오
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

도광체 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수가 100마이크로미터 미만인 광 추출기들(230)을 포함하는 광학적으로 투명한 도광체(200)들이 개시된다. 각각의 광 추출기는 상이한 대응하는 영역 셀(220)에 배치될 수 있다. 복수의 광 추출기들은 전체 활성 영역(210)에 걸쳐 균일하게 광을 추출한다. 적어도 100마이크로미터의 가장 가까운 이웃 거리 및 도광체 후방의 이미지에 대한 실시예들이 또한 개시된다.

Description

투명한 도광체{TRANSPARENT LIGHTGUIDE}
도광체들은 출력 영역에 걸친 광의 추출을 전달, 분배, 지향, 및 제어하기 위해 사용된다. 도광체들은, 광이 도광체 밖으로 전달되고 일부 경우들에서는 뷰어에 의해 뷰잉될 수 있도록 광을 우회시키거나 반사시키는 추출기들을 포함한다. 추출기들의 구성은 이들 도광체들을 포함하는 시스템들로부터 뷰잉가능한 전체 조명의 특성들에 영향을 준다. 추출기들은 통상적으로, 도광체의 적어도 일부가 흐릿하거나 왜곡되게 나타나는 수용가능한 광 분포를 제공하기 위해 그러한 사이즈 또는 그러한 밀도를 가질 필요가 있다.
일 양상에서, 본 개시내용은 광학적으로 투명한 도광체에 관한 것이다. 특히, 광학적으로 투명한 도광체는 활성 영역, 및 도광체 내에 달리 한정되고 주로 내부 전반사에 의해 그 도광체를 따라 전파되는 추출 광을 위해 활성 영역 내에 배치되는 복수의 별개로 이격된 광 추출기들을 포함한다. 각각의 광 추출기는 하나 이상의 측벽들 및 경사진 상부 벽을 포함하며, 각각의 측벽은 활성 영역으로부터 연장되고 활성 영역에 수직인 평면과 10도 또는 그 미만의 각도를 이루고, 활성 영역 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만이고, 각각의 광 추출기는 상이한 대응하는 영역 셀에 배치되고 영역 셀의 30% 미만을 점유하고, 각각의 광 추출기의 영역 셀은 대응하는 주변부에 의해 둘러싸인 내부 부분을 갖고, 각각의 광 추출기의 영역의 내부 부분은 임의의 다른 광 추출기의 영역 셀의 내부 부분과 중첩하지 않고, 복수의 광 추출기들은 전체 활성 영역을 5밀리미터 × 5밀리미터의 정사각형 영역들로 분할하는 경우 각각의 정사각형 영역이 적어도 하나의 광 추출기를 포함하도록 전체 활성 영역에 걸쳐 균일하게 광을 추출하며, 정사각형 영역으로부터 정사각형 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양에 대한 비율은 전체 활성 영역으로부터 전체 활성 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율의 20% 내이다.
일부 실시예들에서, 활성 영역은 볼록한 형상이다. 일부 실시예들에서, 활성 영역은 연속적이다. 일부 실시예들에서, 영역 셀들 각각은 볼록한 형상이다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 광 추출기의 영역 셀은 적어도 하나의 다른 광 추출기의 영역 셀보다 크다. 일부 실시예들에서, 모든 영역 셀들은 동일한 면적을 갖는다. 일부 실시예들에서, 모든 영역 셀들은 동일한 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 각각의 광 추출기는 적어도 2개의 수직 측벽들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 각각의 광 추출기는 적어도 3개의 수직 측벽들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 각각의 광 추출기는 형상 및 사이즈 중 하나 이상에 의해 변경된다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 광 추출기는 원통형 새그(sag)를 갖는 쐐기 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 도광체는 활성 영역에 인접한 비-활성 영역을 더 포함하며, 비-활성 영역은 임의의 광 추출기들을 포함하지 않는다.
다른 양상에서, 본 개시내용은 도광체 시스템에 관한 것이다. 도광체 시스템은, 도광체의 활성 영역 내에 복수의 별개로 이격된 광 추출기들을 포함하는 광학적으로 투명한 도광체 - 활성 영역 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만임 -, 도광체의 하나 이상의 에지들을 따라 배치된 하나 이상의 광원들 - 광 추출기들은 하나 이상의 광원들로부터 도광체 내로 전파되는 광을 추출하고, 추출된 광은 뷰잉 포지션을 향해 도광체를 빠져나감 -, 및 도광체 후방에 존재하고 도광체의 전면의 뷰잉 포지션으로부터 도광체를 통해 뷰잉가능한 이미지를 포함하여, 복수의 광 추출기들에 의해 추출되고 뷰어를 향해 도광체를 빠져나가는 주로 내부 전반사에 의해 도광체 내로 전파된 임의의 광의 대부분은 도광체를 빠져나가기 전에 정보층 상으로 입사되지 않는다.
일부 실시예들에서, 이미지는 도광체를 넘어 연장된다. 일부 실시예들에서, 이미지는 표지를 포함한다. 일부 실시예들에서, 표지는 문자, 단어, 영숫자, 심볼, 로고, 텍스트, 화상, 이미지 및 패턴 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예들에서, 표지는 정적 이미지를 포함한다. 일부 실시예들에서, 표지는 동적 이미지를 포함한다. 일부 실시예들에서, 이미지는 주변 이미지이다.
또 다른 양상에서, 본 개시내용은 광학적으로 투명한 도광체에 관한 것이다. 특히, 광학적으로 투명한 도광체는 활성 영역, 및 도광체 내에 달리 한정되고 주로 내부 전반사에 의해 그 도광체를 따라 전파되는 추출 광을 위해 활성 영역 내에 배치되는 복수의 별개로 이격된 광 추출기들을 포함한다. 각각의 광 추출기는 하나 이상의 측벽들 및 경사진 상부 벽을 포함하며, 각각의 측벽은 활성 영역으로부터 연장되고 활성 영역에 수직인 평면과 10도 또는 그 미만의 각도를 이루고, 활성 영역 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만이고, 각각의 광 추출기는 100마이크로미터보다 더 멀리 떨어진 가장 가까운 이웃을 갖고, 복수의 광 추출기들은 전체 활성 영역을 5밀리미터 × 5밀리미터의 정사각형 영역들로 분할하는 경우 각각의 정사각형 영역이 적어도 하나의 광 추출기를 포함하도록 전체 활성 영역에 걸쳐 균일하게 광을 추출하며, 정사각형 영역으로부터 정사각형 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양에 대한 비율은 전체 활성 영역으로부터 전체 활성 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율의 20% 내이다.
도 1a 내지 도 1d는 광학적으로 투명한 도광체에 대한 예시적인 광 추출기들의 상부 사시도들이다.
도 2는 광학적으로 투명한 도광체의 평면도이다.
도 3은 광학적으로 투명한 도광체의 다른 평면도이다.
도 4는 이미지의 전면의 광학적으로 투명한 도광체의 평면도이다.
도 1a 내지 도 1d는 예시적인 광 추출기들의 상부 사시도들이다. 광 추출기(100)는 하나 이상의 측벽들(110) 및 경사진 상부 벽(120)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 광 추출기(100)는 2개의 측벽들을 포함하고, 일부 실시예들에서는 훨씬 더 많은 측벽들을 포함한다. 광 추출기(100)는 임의의 적절한 형상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 추출기(100)는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이 실질적으로 쐐기 형상일 수 있다. 광 추출기(100)는 평행하거나 평행하지 않은 측벽들을 가질 수 있다. 하나 이상의 측벽들(110) 각각은 실질적으로 평평할 수 있거나, 적어도 부분적으로 곡선화되거나 패시트(facet)될 수 있다. 하나 이상의 측벽들 각각은 도광체의 평면에 수직하거나, 도광체의 평면에 수직인 평면과 10도 또는 그 미만의 각도를 형성할 수 있다. 곡선화되거나 평평하지 않거나 형상화되거나 몰딩된 도광체들에 대해, 도광체의 평면은 도광체의 위치에서 국부적인 접선 평면일 수 있다. 광 추출기(100)는 후면 벽 및 바닥 벽을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 추출기(100)는 다르게는 솔리드 도광체에서 함몰부(indentation)("인니(innie)")로서 형성되어, 바닥 벽에 대한 필요성을 제거한다. 하나 이상의 측벽들(110)의 사이즈 및 형상은 전체적으로는 광 추출기 및 경사진 상부 벽(120) 둘 모두의 전체 형상에 중요하다. 경사진 상부 벽(120)은 실질적으로 평탄 또는 평평할 수 있거나, 그 벽은 네거티브 또는 포지티브 원통형 새그를 포함할 수 있다. 이러한 경우에서, 경사진 상부 벽은, 일 방향에서 그러나 제2의 직교 방향을 따르지는 않는 곡선화된 형상 또는 표면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 추출기는 절단(truncate)될 수 있다(즉, 그것은 에지에 완전히 테이퍼링되지는 않을 수 있음).
광 추출기(100)는 또한 임의의 적절한 사이즈를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 추출기(100)는 도광체 상으로의 그의 투영된 영역에 의해 특성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 추출기(100)의 투영된 영역은 실질적으로 정사각형이거나 직사각형일 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 추출기(100)의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만이다. 일부 실시예들에서, 광 추출기(100)의 투영된 영역의 최대 치수는 80, 50, 또는 20마이크로미터 미만이다.
광 추출기(100)는 소정의 시야각들에 대응할 수 있는 추출 방향들의 범위 내에서 광을 우선적으로 추출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 경사진 상부 벽(120)은, 추출된 광이 일단 도광체로부터 추출되면 그에 따라서 이동하는 각도들의 범위에 영향을 줄 수 있다. 추출기 형상 및 광 추출기(다르게는 솔리드 도광체에서 함몰부이면 공기)와 도광체 사이의 굴절률 차이들이 주어지면, 광 추출기(100)의 안면들과 광의 상호작용을 모델링 및 예측하는 것이 가능하다. 일부 실시예들에서, 광 추출기들은 고효율 광 추출기들일 수 있다. 고효율은 추출기 상에 입사한 광 대 그 추출기에 의해 추출된 광의 비율로서 정의될 수 있다. 이러한 효율은 대부분, 형상 및 추출기와 도광체 사이의 굴절률 차이에 의해 영향을 받는다. 추출기 효율은 또한 방향 의존적일 수 있다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 예시적인 추출기 형상들에 대해, 추출기는, 경사진 상부 벽(120) 상에 입사된 광에 대한 제 1 추출 효율 및 하나 이상의 측벽들(110) 상에 입사된 광에 대한 제 2 추출 효율을 가질 수 있으며, 제 1 추출 효율은 제 1 추출 효율보다 상당히 더 높을 수 있다. 방향-의존적인 광 추출기들은 명칭이 "방향적으로 의존적인 추출 효율을 갖는 추출기들을 포함한 도광체(Lightguide Including Extractors with Directionally Dependent Extraction Efficiency)"로 2013년 12월 31일자로 출원된 공동-소유된 가특허 출원 제61/922,217호에 더 상세히 설명된다.
광 추출기들은 임의의 적절한 방법에 의해 형성될 수 있으며, 일반적으로는 도광체와 동시에 또는 동일한 프로세스에서 형성될 것이다. 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 돌출하는지 여부 또는 리세스되는지 여부)를 포함하는 임의의 적절한 복제 툴 또는 마스터를 통해 행해질 수 있다. 특히 본 명세서의 작은 사이즈들의 추출기들에 대해, 마스터는, 예를 들어, 본 명세서에 인용에 의해 포함된 미국 특허 제7,941,013호(마틸라(Marttila) 등)에 설명되어 있는 다-광자(또는 구체적으로는 2-광자) 포토리소그래피 프로세스를 이용한다. 다광자 포토리소그래피 프로세스는 적어도 2개의 광자들의 동시 흡수를 야기하기에 충분한 광에 광반응성 조성물의 적어도 일부를 이미지 방식으로 노광시키는 것을 수반하며, 그에 의해, 조성물이 광에 노광되는 적어도 하나의 산- 또는 라디칼-개시된 화학 반응을 유도하고, 이미지 방식 노광은 적어도 복수의 광 추출 구조들의 표면을 정의하기에 효과적인 패턴으로 수행된다. 도광체는 마스터 또는 복제 툴에 대해 주조되고 후속하여 경화되거나 단단해질 수 있다.
도 2는 광학적으로 투명한 도광체의 평면도이다. 도광체(200)는 광 추출기(230)를 각각 포함하는 복수의 영역 셀(220)을 갖는 활성 영역(210)을 포함한다. 도광체(200)는, 도광체(200)의 정확한 사이즈 및 형상이 도광체의 광 투명도에서는 중요하지 않거나 심지어 특정한 관련이 없기 때문에, 그의 경계에 대해 파선들을 갖는 것으로 도시된다.
도 2에 도시된 간단한 경우에서, 각각의 영역 셀(220)은 개별 폭 w 및 개별 높이 h를 갖고, 전체 활성 영역(210)은 폭 W 및 높이 H를 가지며, 열들의 수로 나누어진 W 가 w와 동일해야 하고 유사하게 행들에 대해서도 H 와 h가 동일해야 하도록 영역 셀들(220) 각각은 전체 활성 영역에 걸쳐 그리드로 배열된다. 추출기(230) 각각은 영역 셀(220) 내에 반드시 중심이 있을 필요는 없음을 주목한다.
활성 영역(210)은 볼록한(180 °보다 큰 내각은 없음) 형상으로 정의되거나, 도광체 상에 광 추출기들 각각을 포함하도록 요구되는 최소 영역을 갖는 2차원들로 셋팅될 수 있다. 대안적으로, 활성 영역(210)은, 함께 그룹화되도록 설계된 광 추출기들 각각을 포함하도록 요구되는 최소 영역을 갖는 볼록한 형상으로 정의될 수 있으며: 이러한 의미에서, 1개 초과의 활성 영역이 도광체 상에 존재할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 광 추출기 그룹들 사이에 상당한 공간이 존재하거나 광 추출기 그룹들은 상이한 타입들의 정보를 제공한다. 즉, 도광체 상의 활성 영역들 사이의 분할은 설계 및 응용으로부터 명확해야 하며, 임의로 선택되지 않아야 한다. 활성 영역(210)은 도광체(200)와 동일 평면일 수 있거나, 평평하지 않은 도광체들에 대해서는 활성 영역은 그의 윤곽을 따를 수 있다. 평평하지 않은 도광체들에 대한 일부 실시예들에서, 활성 영역은 의도된 뷰잉 포지션의 관점으로부터, 뷰잉 포지션으로부터 도광체 반대쪽에 있고 뷰잉축에 수직인 평면 상으로의 활성 표면의 투영일 수 있다. 영역 셀(220)은 정사각형일 필요는 없으며, 일부 실시예들에서는 실질적으로 원형, 직사각형, 타원형, 다각형, 또는 곡선화된 또는 선형 측면들 또는 경계들을 갖는 일부 다른 형상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 영역 셀(220) 모두는 동일한 사이즈(면적) 및 형상이다. 일부 실시예들에서, 영역 셀(220) 중 일부 또는 적어도 2개는 동일한 면적 및/또는 형상이다. 일부 실시예들에서, 영역 셀들(220) 모두는 볼록한 형상들이다. 영역 셀(220)은 내부 부분 및 대응하는 주변부에 의해 특성화될 수 있으며, 주변부는 내부 부분을 둘러싼다. 어떠한 내부 부분도 다른 영역 셀의 내부 부분과 중첩하지 않아야 한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 영역 셀의 주변부는 다른 영역 셀의 주변부와 중첩한다. 따라서, 각각의 광 추출기는 상이한 영역 셀에 존재한다. 영역 셀들 모두는, 영역 셀에 또한 포함되지 않는 활성 영역(210)의 어떠한 부분도 존재하지 않도록 활성 영역(210)의 공간을 채워야 한다. 일부 실시예들에서, 활성 영역(210)은 100개 초과의 광 추출기들, 1,000개 초과의 광 추출기들, 또는 10,000개 초과의 광 추출기들을 포함할 수 있다.
대안적으로, 활성 영역(210) 및 그 내의 광 추출기(230) 각각의 배치는 각각의 광 추출기의 가장 가까운 이웃 거리 d에 의해 특성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, d는 50마이크로미터, 100마이크로미터, 200마이크로미터, 또는 500마이크로미터보다 클 수 있다. 따라서, 활성 영역의 광 추출기들의 배치는, 각각의 광 추출기의 가장 가까운 이웃이 소정의 거리보다 크게 떨어져 있다는 점에서 특성화될 수 있다. 이러한 설명의 목적들을 위해, 가장 가까운 이웃은 도광체 상으로 투영된 각각의 추출기의 중심들 사이의 가장 짧은 거리이며, 각각의 추출기에 대한 최소 거리들은 그의 가장 가까운 이웃 거리이다.
일부 실시예들에서, 각각의 광 추출기(230)는 (즉, 표준 제조 에러 내에서) 실질적으로 동일한 사이즈 및 형상일 수 있거나, 그들은 사이즈 및/또는 형상에서 변할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 추출기(230)의 사이즈는 활성 영역(210) 내에서의 그의 포지션 및 도광체(200)에 의존할 수 있다. 활성 영역(210) 내의 광 추출기들의 배치, 형상, 및 사이즈는 응용에 따라 상당히 변할 수 있으며, 활성 영역에서의 도광체의 추출 효율, 도광체의 투명도, 및 도광체의 추출 균일도를 고려할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 추출기들 각각의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만이다. 일부 실시예들에서, 광 추출기들 각각의 투영된 영역은 그의 대응하는 영역 셀의 영역의 30% 미만이다. 일부 실시예들에서, 광 추출기들 각각의 투영된 영역은 대응하는 영역 셀의 25%, 20%, 또는 심지어 10% 미만이다. 또한, 응용에 따라, 광 추출기들의 일부 또는 모두, 특히 방향적으로 의존적인 광 추출 효율들을 가질 수 있는 그 광 추출기들은 상이하게 배향될 수 있으며: 이것은 활성 영역의 상이한 영역들의 추출 효율들을 정밀하게 제어하기 위한 효과적인 방식일 수 있다.
활성 영역(210)은 실질적으로 균일한 광 추출을 가질 수 있다. 실질적으로 균일한 광 추출은, 활성 영역의 상부 상에 5밀리미터 × 5밀리미터의 정사각형 영역들의 그리드를 중첩함으로써 특성화될 수 있다. 이들 5mm × 5mm의 정사각형 영역들 내에서, 각각의 정사각형 영역은 광 추출기를 포함하고, 완벽하게 균일한 추출로부터 예상되는 광의 20% 내에서 추출하며; 즉, 정사각형 영역의 면적은 활성 영역(210)에 의해 추출된 총 광 곱하기 활성 영역(210)의 총 면적으로 나눠진다. 많은 응용들에서, +/- 20%의 범위가 뷰어에게 수용가능하고 균일하게 나타날 것이지만; 일부 애플리케이션들에 대해서는, 더 엄격한 허용치에 대한 필요성, 예를 들어, 각각의 정사각형 영역이 활성 영역에 의해 추출된 총 광의 10% 또는 5% 내에서 추출하기 위한 필요성이 존재할 수 있다.
도 3은, 본 명세서에 기재된 도광체들에 대한 설계 유연성의 일부를 예시하는 다른 광학적으로 투명한 도광체의 평면도이다. 예를 들어, 도 3에서, 도광체(300)는 광 추출기(330)를 각각 포함하는 복수의 영역 셀(320)을 포함한 활성 영역(310)을 포함하지만; 영역 셀들 및 광 추출기들은 상이한 형상들, 사이즈들, 및 배향들을 갖는다. 예를 들어, 몇몇 더 큰 셀들은 (여전히 광 추출기의 최대 치수에 대한 임의의 제한 내의) 더 작은 셀들 내의 광 추출기들에 대해 가능할 것보다 훨씬 더 큰 광 추출기를 포함할 수 있다. 이것은, 활성 영역 상의 광 추출기의 투영된 영역이 원하는 부분보다 여전히 작기 때문에 허용가능하다. 도광체(300)에 대해, 활성 영역은 또한, 도 2에 대해 설명된 바와 같이 5mm × 5mm 그리드에 의해 특성화된 균일도를 여전히 나타내야 한다. 도 2의 도광체(200)에 대해 이전에 논의된 바와 같이, 광 추출기들(330)의 사이즈 분포와는 관계없이, 100마이크로미터과 같이 활성 영역(310) 상으로의 광 추출기들의 투영된 영역에 대한 최대 치수가 존재할 수 있다.
도 4는 이미지의 전면의 광학적으로 투명한 도광체의 평면도이다. 도광체(400)는 하나 이상의 광원들(410)로부터 광을 수신하고, 이미지(420) 전면에 배치된다. 도광체(400)는 도 2 및 도 3과 함께 설명된 바와 같이 활성 영역을 갖는 광학적으로 투명한 도광체이다. 도광체(400)는, 밝게 추출된 광이 뷰어를 향해 지향되는 동안 관측하는 것이 어려울 수 있더라도 광학적으로 투명한 것으로 고려될 수 있다. 하나 이상의 광원들(410)은 임의의 적절한 수 및 타입의 광원들일 수 있으며, 발광 다이오드들(또는 유기 발광 다이오드들), 소형 형광 광원들, 콜드 캐소드 형광 램프들, 백열 전구들, 또는 이들의 임의의 결합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 광원들은 실질적으로 백색 광을 방출하도록 구성될 수 있지만, 비-가시광 파장들을 포함하는 임의의 원하는 스펙트럼 전력 분포가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 광원들(410)은, 도광체의 경계에서 굴절률 임계치에서의 프레넬 손실들을 최소화하기 위해, 일부 실시예들에서는 도광체에 광학적으로 커플링되는 것을 포함하여 적절한 주입 광학기를 포함한다.
하나 이상의 광원(410)으로부터의 광은 내부 전반사를 통해 도광체(400) 내에 전달되며, 뷰어를 향해 바깥쪽으로 (도 4의 관점으로부터는, 이를테면 페이지 밖으로) 지향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지(420)는 도광체(400)를 통해 가시적이다. 일부 실시예들에서, 이미지(420)는 도광체(400)의 경계들을 넘어 연장된다(이러한 관점에서, 도광체(400)는 자신의 경계들로서 실선들로 도시되지만, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 도광체는 임의의 적절한 형상일 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같은 실질적으로 직사각형 형상으로 제한되지 않을 수 있음). 일부 실시예들에서, 이미지(420)는 도광체(400)의 활성 영역의 경계들을 넘어 연장되지만, 이미지는 전체 도광체의 경계들을 넘어 연장되지는 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 도광체(400)는 윈도우와 유사하고, 이미지(420)는 주변 이미지 또는 장면이다. 일부 실시예들에서, 이미지(420)는 정보를 포함하며, 포스터, 광고, 또는 예술 작품일 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지(420)는 단어들, 문자들, 숫자들, 또는 로고 또는 상표와 같은 다른 표지를 포함한다. 도광체(400)의 활성 영역은 뷰어의 주의를 소정의 위치로 끌도록 설계된 이미지(420)의 일부와 정렬되거나, 선택적인 조명을 통해 정보를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 전반사에 의해 도광체(410) 내로 전달되고 도광체의 활성 영역에서 복수의 광 추출기들에 의해 추출되는 광의 대부분은 이미지 상으로 입사되지 않으면서 도광체를 빠져 나간다. 신호계, 램프들 및 조명 기구들을 포함하는 일반 또는 장식용 조명, 투명 조명장치, 예컨대 자동차 선루프, 윈도우들, 및 선택적으로 조명될 수 있는 채광창들이 고려되고, 본 명세서에 설명된 광학적으로 투명한 도광체들 및 구성들을 포함할 수 있다.
다음은 본 개시내용의 항목들이다.
항목 1은, 활성 영역, 및 도광체 내에 달리 한정되고 주로 내부 전반사에 의해 그 도광체를 따라 전파되는 광을 추출하기 위해 활성 영역 내에 배치되는 복수의 별개로 이격된 광 추출기들을 포함하는 광학적으로 투명한 도광체이며, 각각의 광 추출기는 하나 이상의 측벽들 및 경사진 상부 벽을 포함하고, 각각의 측벽은 활성 영역으로부터 연장되고 활성 영역에 수직인 평면과 10도 또는 그 미만의 각도를 이루고, 활성 영역 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만이고, 각각의 광 추출기는 상이한 대응하는 영역 셀에 배치되고 영역 셀의 30% 미만을 점유하고, 각각의 광 추출기의 영역 셀은 대응하는 주변부에 의해 둘러싸인 내부 부분을 갖고, 각각의 광 추출기의 영역 셀의 내부 부분은 임의의 다른 광 추출기의 영역 셀의 내부 부분과 중첩하지 않고, 복수의 광 추출기들은 전체 활성 영역을 5밀리미터 × 5밀리미터의 정사각형 영역들로 분할하는 경우 각각의 정사각형 영역이 적어도 하나의 광 추출기를 포함하도록 전체 활성 영역에 걸쳐 균일하게 광을 추출하며, 정사각형 영역으로부터 정사각형 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율은 전체 활성 영역으로부터 전체 활성 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율의 20% 내이다.
항목 2는 항목 1의 도광체이고, 활성 영역은 볼록한 형상이다.
항목 3은 항목 1의 도광체이고, 활성 영역은 연속적이다.
항목 4는 항목 1의 도광체이고, 영역 셀들 각각은 볼록한 형상이다.
항목 5는 항목 1의 도광체이고, 적어도 하나의 광 추출기의 영역 셀은 적어도 하나의 다른 광 추출기의 영역 셀보다 크다.
항목 6은 항목 1의 도광체이고, 영역 셀들 모두는 동일한 면적을 갖는다.
항목 7은 항목 1의 도광체이고, 영역 셀들 모두는 동일한 형상을 갖는다.
항목 8은 항목 1의 도광체이고, 각각의 광 추출기는 적어도 2개의 수직 측벽들을 포함한다.
항목 9는 항목 1의 도광체이고, 각각의 광 추출기는 적어도 3개의 수직 측벽들을 포함한다.
항목 10은 항목 1의 도광체이고, 각각의 광 추출기는 형상 및 사이즈 중 하나 이상에 의해 변한다.
항목 11은 항목 1의 도광체이고, 적어도 하나의 광 추출기는 원통형 새그를 갖는 쐐기 형상을 갖는다.
항목 12는 활성 영역에 인접한 비-활성 영역을 포함하는 항목 1의 도광체이고, 비-활성 영역은 임의의 광 추출기들을 포함하지 않는다.
항목 13은 도광체 시스템으로서:
도광체의 활성 영역 내에 복수의 별개로 이격된 광 추출기들을 포함하는 광학적으로 투명한 도광체 - 활성 영역 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만임 -;
도광체의 하나 이상의 에지들을 따라 배치된 하나 이상의 광원들 - 광 추출기들은 하나 이상의 광원들로부터 도광체 내로 전파되는 광을 추출하고, 추출된 광은 뷰잉 포지션을 향해 도광체를 빠져나감 -; 및
도광체 후방에 존재하고 도광체의 전면의 뷰잉 포지션으로부터 도광체를 통해 뷰잉가능한 이미지를 포함하여, 복수의 광 추출기들에 의해 추출되고 뷰어를 향해 도광체를 빠져나가는 주로 내부 전반사에 의해 도광체 내로 전파된 임의의 광의 대부분은 도광체를 빠져나가기 전에 이미지 상으로 입사되지 않는다.
항목 14는 항목 13의 도광체 시스템이고, 이미지는 도광체를 넘어 연장된다.
항목 15는 항목 13의 도광체 시스템이고, 이미지는 표지를 포함한다.
항목 16은 항목 15의 도광체 시스템이고, 표지는 문자, 단어, 영숫자, 심볼, 로고, 텍스트, 화상, 이미지 및 패턴 중 적어도 하나를 포함한다.
항목 17은 항목 15의 도광체 시스템이고, 표지는 정적 이미지를 포함한다.
항목 18은 항목 15의 도광체 시스템이고, 표지는 동적 이미지를 포함한다.
항목 19는 항목 13의 도광체 시스템이고, 이미지는 주변 이미지이다.
항목 20은, 활성 영역, 및 도광체 내에 달리 한정되고 주로 내부 전반사에 의해 그 도광체를 따라 전파되는 광을 추출하기 위해 활성 영역 내에 배치되는 복수의 별개로 이격된 광 추출기들을 포함하는 광학적으로 투명한 도광체이며, 각각의 광 추출기는 하나 이상의 측벽들 및 경사진 상부 벽을 포함하고, 각각의 측벽은 활성 영역으로부터 연장되고 활성 영역에 수직인 평면과 10도 또는 그 미만의 각도를 이루고, 활성 영역 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만이고, 각각의 광 추출기는 100마이크로미터보다 더 멀리 떨어진 가장 가까운 이웃을 갖고, 복수의 광 추출기들은 전체 활성 영역을 5밀리미터 × 5밀리미터의 정사각형 영역들로 분할하는 경우 각각의 정사각형 영역이 적어도 하나의 광 추출기를 포함하도록 전체 활성 영역에 걸쳐 균일하게 광을 추출하며, 정사각형 영역으로부터 정사각형 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율은 전체 활성 영역으로부터 전체 활성 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율의 20% 내이다.
도면들 내의 엘리먼트들에 대한 설명들은 달리 표시되지 않는 한 다른 도면들 내의 대응하는 엘리먼트들에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명은 위에서 설명된 특정한 실시예들로 제한되는 것으로 고려되어서는 안 되는데, 그 이유는, 본 발명의 다양한 양상들의 설명을 용이하게 하기 위해 그러한 실시예들이 상세히 설명되어 있기 때문이다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위들 및 그들의 등가물들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 범위 내에 있는 다양한 변형들, 등가의 프로세스들, 및 대안적인 디바이스들을 포함한 본 발명의 모든 양상들을 커버하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (10)

  1. 광학적으로 투명한 도광체로서,
    활성 영역, 및 도광체 내에 달리 한정되고 주로 내부 전반사에 의해 도광체를 따라 전파되는 광을 추출하기 위해 활성 영역 내에 배치되는 복수의 별개로 이격된 광 추출기들을 포함하며,
    각각의 광 추출기는 하나 이상의 측벽들 및 경사진 상부 벽을 포함하고,
    각각의 측벽은 활성 영역으로부터 연장되고 활성 영역에 수직인 평면과 10도 또는 그 미만의 각도를 이루고, 활성 영역 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만이고, 각각의 광 추출기는 상이한 대응하는 영역 셀에 배치되고 영역 셀의 30% 미만을 점유하고, 각각의 광 추출기의 영역 셀은 대응하는 주변부에 의해 둘러싸인 내부 부분을 갖고, 각각의 광 추출기의 영역 셀의 내부 부분은 임의의 다른 광 추출기의 영역 셀의 내부 부분과 중첩하지 않고, 복수의 광 추출기들은, 전체 활성 영역을 5밀리미터 × 5밀리미터의 정사각형 영역들로 분할하는 경우 각각의 정사각형 영역이 적어도 하나의 광 추출기를 포함하도록 전체 활성 영역에 걸쳐 균일하게 광을 추출하며, 정사각형 영역으로부터 정사각형 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율은 전체 활성 영역으로부터 전체 활성 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율의 20% 내인, 광학적으로 투명한 도광체.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 광 추출기의 영역 셀은 적어도 하나의 다른 광 추출기의 영역 셀보다 큰, 광학적으로 투명한 도광체.
  3. 제1항에 있어서, 영역 셀들 모두는 동일한 형상을 갖는, 광학적으로 투명한 도광체.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 광 추출기는 적어도 2개의 수직 측벽들을 포함하는, 광학적으로 투명한 도광체.
  5. 제1항에 있어서, 활성 영역에 인접한 비-활성 영역을 포함하며, 비-활성 영역은 임의의 광 추출기들을 포함하지 않는, 광학적으로 투명한 도광체.
  6. 도광체 시스템으로서,
    도광체의 활성 영역 내에 복수의 별개로 이격된 광 추출기들을 포함하는 광학적으로 투명한 도광체 - 활성 영역 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만임 -;
    도광체의 하나 이상의 에지들을 따라 배치된 하나 이상의 광원들 - 광 추출기들은 하나 이상의 광원들로부터 도광체 내로 전파되는 광을 추출하고, 추출된 광은 뷰잉 포지션을 향해 도광체를 빠져나감 -; 및
    도광체 후방에 존재하고 도광체의 전면의 뷰잉 포지션으로부터 도광체를 통해 뷰잉가능한 이미지를 포함하여, 복수의 광 추출기들에 의해 추출되고 뷰어를 향해 도광체를 빠져나가는 주로 내부 전반사에 의해 도광체 내로 전파된 임의의 광의 대부분은 도광체를 빠져나가기 전에 이미지 상으로 입사되지 않는, 도광체 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 이미지는 도광체를 넘어 연장되는, 도광체 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 이미지는 표지를 포함하는, 도광체 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 이미지는 주변 이미지인, 도광체 시스템.
  10. 광학적으로 투명한 도광체로서,
    활성 영역, 및 도광체 내에 달리 한정되고 주로 내부 전반사에 의해 도광체를 따라 전파되는 광을 추출하기 위해 활성 영역 내에 배치되는 복수의 별개로 이격된 광 추출기들을 포함하며,
    각각의 광 추출기는 하나 이상의 측벽들 및 경사진 상부 벽을 포함하고, 각각의 측벽은 활성 영역으로부터 연장되고 활성 영역에 수직인 평면과 10도 또는 그 미만의 각도를 이루고, 활성 영역 상으로의 각각의 광 추출기의 투영된 영역의 최대 치수는 100마이크로미터 미만이고, 각각의 광 추출기는 100마이크로미터보다 더 멀리 떨어진 가장 가까운 이웃을 갖고, 복수의 광 추출기들은, 전체 활성 영역을 5밀리미터 × 5밀리미터의 정사각형 영역들로 분할하는 경우 각각의 정사각형 영역이 적어도 하나의 광 추출기를 포함하도록 전체 활성 영역에 걸쳐 균일하게 광을 추출하며, 정사각형 영역으로부터 정사각형 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율은 전체 활성 영역으로부터 전체 활성 영역의 일 영역으로 도광체를 빠져나가는 광의 양의 비율의 20% 내인, 광학적으로 투명한 도광체.
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