(57)【要約】  本明細書では、回折特徴部および色変換特徴部を有する導光板について開示する。そのような導光板に光学的に結合された少なくとも１つの光源を備える光学アセンブリについても開示する。さらに、そのようなアセンブリ含む、表示装置、照明装置、および電子デバイスも、本明細書において開示する。
2019532481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面とそれに対向する光放出面とを有する透明基板であって、
該光入射面が、少なくとも１つの光回折特徴部を含み、
該光入射面および該光放出面のうちの少なくとも一方が、少なくとも１つの色変換特徴部を含む、
透明基板を備える、導光板。
【請求項２】
前記少なくとも１つの色変換特徴部が、色変換媒質を含むキャビティを含む、請求項１記載の導光板。
【請求項３】
前記キャビティが密封封止される、請求項２記載の導光板。
【請求項４】
前記キャビティが、前記光放出面および前記光入射面のうちの少なくとも一方の凹部を含む、請求項２記載の導光板。
【請求項５】
前記透明基板の前記光放出面および前記光入射面のうちの少なくとも一方に接着されたシーリング層をさらに備え、前記キャビティが、該光放出面と該シーリング層との間の領域または該光入射面と該シーリング層との間の領域を含む、請求項２記載の導光板。
【請求項６】
前記シーリング層が透明である、請求項５記載の導光板。
【請求項７】
前記シーリング層が、反射性または部分反射性である、請求項５記載の導光板。
【請求項８】
前記シーリング層が不連続である、請求項５記載の導光板。
【請求項９】
前記透明基板が、複数の光抽出特徴部でパターン形成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の導光板。
【請求項１０】
少なくとも１つの光源に光学的に結合された、請求項１から９のいずれか一項に記載の導光板を備える光学アセンブリ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光学アセンブリを備える、表示装置、照明装置、または電子デバイス。
【請求項１２】
光学アセンブリを製造する方法であって、
透明基板の光入射面上に少なくとも１つの光回折特徴部を形成するステップと、
該透明基板の該光入射面および対向する該光放出面の少なくとも一方に少なくとも１つの色変換特徴部を形成するステップと、
少なくとも１つの光源を該少なくとも１つの光回折特徴部に光学的に結合させるステップと
を含む、方法。
【請求項１３】
複数の光抽出特徴部で前記透明基板にパターン形成するステップをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの色変換特徴部を形成するステップが、前記光放出面または前記光入射面のうちの少なくとも一方の少なくとも１つのキャビティ内に色変換媒質を配置するステップを含む、請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの色変換特徴部を形成するステップが、
前記光放出面および前記光入射面のうちの少なくとも一方上に色変換媒質をパターン形成するステップと
該色変換媒質を包被するようにシーリング層を被着させるステップと
を含む、請求項１２または１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１６年９月７日に出願された米国特許仮出願第６２／３８４，４１７号に対する優先権の恩典を主張するものであり、なお、本出願は、当該仮出願の内容に依拠し、当該仮出願の全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、導光板ならびに、そのような導光板を含む表示装置または照明装置、より詳細には、色変換特徴部および光回折特徴部を有する導光板に関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、様々なエレクトロニクス、例えば、携帯電話、ラップトップ、電子タブレット、テレビ、およびコンピュータのモニターなど、において一般的に使用されている。従来のＬＣＤは、典型的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）および色変換要素（ｃｏｌｏｒ  ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）、例えば、燐光物質（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）または量子ドット（ＱＤ）など、を含む。ＬＥＤは、照明器具などの照明用途において、色変換要素と組み合わせても使用されることがある。導光アセンブリは、所望の方向に光を散乱するための１つまたは複数の光抽出特徴部を有する導光板（ＬＧＰ）に光学的に結合された１つまたは複数の「白色」ＬＥＤを含むことがある。
【０００４】
白色ＬＥＤは、例えば、光が通過するときに光を緑色光および／または赤色光に変換することがあるシリコーン／燐光物質スラリーで青色発光ＬＥＤをコーティングすることによって製造することができる。青色光、緑色光、および赤色光の組み合わせは、ヒトの目に白色光として知覚される。しかしながら、シリコーンは、ＬＥＤの光束および熱に長期間晒された後に時間経過と共に暗色化することがある。その上、燐光物質は、それらの比較的より広い発光スペクトルに起因して、他の色変換要素（例えば、ＱＤ）と比較して乏しい色域を有する傾向にある。
【０００５】
したがって、従来の燐光物質の代わりに、または従来の燐光物質に加えてＱＤを使用することができる照明部品および表示部品、例えば、導光アセンブリなど、を提供することは、有用であろう。しかしながら、色変換要素、例えば、燐光物質およびＱＤなど、は、光の変換において１００％の量子効率ではなく、光エネルギーのいくらかは、色変換要素によって熱として吸収されることがある。色変換プロセス自体も、例えば、より短い波長がより長い波長へと変換されるときにストークスシフトに起因して、熱を発生させる
ことがある。場合により、吸収された光の最大２０から４０％が、熱に変換されることがある。過剰な熱は、色変換要素を劣化させ得るので、発生した熱を放散させて、色変換要素を所望の作動温度以内に維持するために適切な冷却経路またはヒートシンク経路を確立することは重要であることがある。
【０００６】
燐光材料は、中温度（例えば、最大約３００℃まで）で作動することができることがあるが、ＱＤは、非常に温度の影響を受けやすく、約１００℃を超える温度で劣化することがある。ＱＤは温度の影響を受けやすいので、従来の表示アセンブリおよび照明アセンブリは、概して、ＱＤとＬＥＤの間での近接および／または直接的な接触を避けるように構成される。そのため、色変換要素としてＱＤを含むＬＧＰアセンブリの設計は、今日まで、不可能ではないにしても困難であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、好適な熱放散経路を有する、色変換特徴部を含むＬＧＰを提供することは有利であろう。改良された色域を有する色変換ＬＧＰを提供することも有利であろう。さらに、白色光への青色光の変換および所望の方向へのその光の散乱の両方が可能な特徴部を備えるＬＧＰを提供することは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、様々な実施形態において、光入射面と対向する光放出面とを有する透明基板を含む導光板であって、当該光入射面が、少なくとも１つの光回折特徴部を含み、光入射面および光放出面のうちの少なくとも一方が、少なくとも１つの色変換特徴部を含む、導光板に関する。
【０００９】
様々な実施形態によれば、当該少なくとも１つの色変換特徴部は、色変換媒質を含むキャビティを含むことがある。例えば、当該キャビティは、光放出面および／または光入射面の凹部を含むことがあるか、または当該キャビティは、シーリング層と光放出面との間および／またはシーリング層と光入射面との間に配置されることがある。当該シーリング層は、いくつかの実施形態において、透明、反射性、または部分的に反射性であることがあり、および／または、連続もしくは不連続であることがある。特定の実施形態において、当該透明基板は、複数の光抽出特徴部によってパターン形成されることがあり、当該複数の光抽出特徴部は、例えば、周期的パターンなどの勾配パターンを有することがある。当該光抽出特徴部は、表面特徴部または表面下特徴部から選択されることがある。非限定的な実施形態によれば、当該少なくとも１つの光回折特徴部は、配列された周期的回折格子またはチャープ回折格子を含むことができる。当該回折格子は、例えば、当該透明基板の光入射面上にパターン形成されたポリマー層または金属層、あるいは、当該透明基板の光入射面上の１つまたは複数のレーザー損傷領域、イオン交換領域、または結晶化領域を含むことがある。
【００１０】
少なくとも１つの光源に光学的に結合されたＬＧＰを含む光学アセンブリについても、本明細書において開示される。特定の実施形態において、当該光源は、ＬＧＰの光入射面に光学的に結合されることがある。例示の光源は、例えば、紫外線、近紫外線、または青色光を放つ発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことがある。様々な実施形態によれば、当該光回折特徴部および光源は、互いと重なり整合して位置決めされることがあり、および／または当該光回折特徴部は、当該少なくとも１つの光源からの光の伝搬を所定の色変換特徴部へと向けるように構成されることがある。さらに、そのような光学アセンブリ含む、表示装置、照明装置、および電子デバイスが、本明細書において開示される。
【００１１】
本開示はさらに、光学アセンブリを製造する方法であって、透明基板の光入射面上に少なくとも１つの光回折特徴部を形成するステップと、当該透明基板の光入射面または光放出面のうちの少なくとも一方に少なくとも１つの色変換特徴部を形成するステップと、少なくとも１つの光源を当該少なくとも１つの光回折特徴部に光学的に結合させるステップとを含む方法にも関する。
【００１２】
本開示のさらなる特徴および利点について、以下の詳細な説明において述べ、ある程度、その説明から当業者には容易に明らかとなるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、ならびに添付の図面を含め、本明細書において説明されるような当該方法を実践することによって認識されるであろう。
【００１３】
上述の全般的な説明および以下の詳細な説明は両方とも、本開示の様々な実施形態を提示し、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概説または枠組みを提供することを意図することは理解されるべきである。添付の図面は、本開示のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を成すものである。図面は、本開示の様々な実施形態を例示しており、説明と共に本開示の原理および作用を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読むことでさらに理解することができ、当該図面において、可能な場合、同じ番号は、同じ要素を示すために使用される。
【図１Ａ】本開示の様々な実施形態によるＬＧＰを含む光学アセンブリを示す。
【図１Ｂ】本開示の様々な実施形態によるＬＧＰを含む光学アセンブリを示す。
【図１Ｃ】本開示の様々な実施形態によるＬＧＰを含む光学アセンブリを示す。
【図１Ｄ】本開示の様々な実施形態によるＬＧＰを含む光学アセンブリを示す。
【図２Ａ】本開示の追加の実施形態による光抽出特徴部を備えるＬＧＰを含む光学アセンブリを示す。
【図２Ｂ】本開示の追加の実施形態による光抽出特徴部を備えるＬＧＰを含む光学アセンブリを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、本開示の様々な実施形態について、光学アセンブリおよび導光板（ＬＧＰ）の例示の実施形態を示す図１から図２を参照しながら説明する。さらに、そのようなＬＧＰおよび光学アセンブリ含む、表示装置、照明装置、および電子デバイスも、本明細書において開示する。以下の概説は、権利請求される装置の概要を提供することが意図され、様々な態様は、非限定的に示される実施形態を参照しながら、本開示を通じてより詳細に説明され、これらの実施形態は、本開示の文脈において、互いに交換可能である。
【００１６】
本明細書において、光入射面と対向する光放出面とを有する透明基板を含むＬＧＰであって、当該光入射面が、少なくとも１つの光回折特徴部を含み、当該光入射面または光放出面のうちの少なくとも一方が、少なくとも１つの色変換特徴部を含む、ＬＧＰについて開示する。ＬＧＰに光学的に結合された少なくとも１つの光源を含む光学アセンブリ、ならびにそのようなアセンブリを含む表示装置、照明装置、および電子デバイスも、本明細書において開示する。
【００１７】
図１Ａは、本開示の実施形態による導光板（ＬＧＰ）１００を含む光学アセンブリ２００を示している。当該ＬＧＰ１００は、光入射面１１０と対向する光放出面１２０とを有する透明基板１０１を含むことができる。当該光入射面および光放出面は、本明細書において、相互互換的に、それぞれ、対向する「第一」および「第二」主要面とも呼ばれることがある。光入射面１１０は、少なくとも１つの光回折特徴部１０５を含むことができ、光放出面１２０および／または光入射面１１０は、少なくとも１つの色変換特徴部を含むことができる。図１Ａに示されるように、当該色変換特徴部は、色変換媒質１２５を収容する、光放出面１２０の少なくとも１つのキャビティ１１５を含むことができる。当該キャビティ１１５は、少なくとも１つのシーリング層１３０によって封止されることがあり、当該シーリング層１３０は、不連続（図１Ａに示されるように）または連続（図１Ｂに示されるように）であることがある。任意選択的に、任意の後方散乱光線を前方（光放出方向）に反射するために、反射体１３５、例えば、反射性塗料でコーティングされた金属フィルムまたは基板など、が光入射面１１０に近接して提供されることがある。さらに、追加の反射体（図示されず）を、ＬＧＰの端面に沿って提供してもよい。
【００１８】
本明細書において開示されるような光学アセンブリ２００は、当該ＬＧＰ１００の光入射面１１０に光学的に結合された少なくとも１つの光源１５０を含むことができる。本明細書において使用される場合、用語「光学的に結合された」は、ＬＧＰに光を導入または注入するように、光源がＬＧＰに対して位置されることを示すことが意図される。光源は、たとえＬＧＰに直接的に物理的に接触していなくても、ＬＧＰに光学的に結合されることがある。当該光源は、例えば、ＬＧＰに近接して位置決めされることがあるが、物理的に接触することはない。
【００１９】
図１Ａは、それぞれが同じサイズおよび形状を有する、均等に離間された光回折特徴部１０５およびキャビティ１１５を示しているが、任意の立体配置を使用することができ、任意の立体配置は、本開示の範囲内であることが意図されることは理解されるべきである。例えば、当該光回折特徴部１０５および／またはキャビティ１１５は、当該光回折特徴部１０５および／またはキャビティ１１５の距離および／またはサイズおよび／または形状を変えることによって離間されることがあり、かつ、所望の光出力を生じさせるために必要に応じて変ってもよい。
【００２０】
その上、図１Ａは、透明基板内の凹部またはウェル部（ｗｅｌｌ）としてキャビティ１１５を示しているが、当該キャビティ１１５は、また、例えば、図１Ｂに示されるように、光放出面１２０とシーリング層１３０との間に形成してもよいことは理解されるべきである。例えば、シーリング層１３０は、１つまたは複数の凹部を有する基板を含むことがあり、キャビティ１１５は、光放出面１２０に当該シーリング層１３０を接合する際に形成されることがある。あるいは、色変換媒質１２５を光放出面１２０上に被着またはパターン形成することができ、当該色変換媒質１２５を包被して当該光放出面１２０にキャビティ１１５を形成するように、色変換媒質１２５を覆うようにシーリング層をコーティングすることができる。例えば、当該シーリング層は、スパッタリング、蒸着、および他の同様のプロセスによって色変換媒質上に被着させることができる。
【００２１】
さらに、図１Ａから図１Ｂでは、光放出面１２０上にのみ存在するようにキャビティ１１５が示されているが、キャビティ１１５は、また、図１Ｃに示されるように、光入射面１１０に、または、図１Ｄに示されるように、光入射面１１０および光放出面１２０の両方に存在していてもよいことは理解されるべきである。１つまたは複数の色変換特徴部を光入射面１１０上に配置することにより、光抽出特徴部を使用せずに光を前方に散乱させる追加の利点が提供されることがある。したがって、当該色変換特徴部は、青色光をより長い波長に変換し、かつ、変換された光が光放出面から透過されるように、変換された光を前方に散乱させるという二重の目的に役立つことがある。光入射面１１０上にキャビティ１１５を含む実施形態において、当該キャビティは、所望の光出力を生じるように必要に応じて、光回折特徴部１０５のうちの１つまたは複数の間において離間されることがある。さらに、光入射面１１０上に存在するいずれのキャビティ１１５も、光放出面１２０を基準しながら上記において開示された任意の方法を使用して封止されることがあることは理解されるべきである。
【００２２】
様々な実施形態によれば、ＬＧＰ１００は、１つまたは複数の光抽出特徴部１６０、１６０’によってパターン形成されることがある。例えば、図２Ａに示されるように、当該ＬＧＰ１００は、ＬＧＰ１００の光放出面１２０全体にわたって実質的に均一な光出力強度を生じさせるために好適な密度で光放出面１２０上にパターン形成された複数の表面光抽出特徴部１６０を含むことができる。他の実施形態では、当該ＬＧＰは、図２Ｂに示されるように、表面下光抽出特徴部１６０’によってパターン形成されることがある。
【００２３】
当該光抽出特徴部は、ＬＧＰ表面における当該特徴部の深さに応じて、光の表面散乱および／または体積散乱を生じることがある。当該光抽出特徴部のサイズも、ＬＧＰの光散乱特性に影響を及ぼすことがある。理論に束縛されることを望むわけではないが、小さい特徴部は、光を後方ならびに前方に散乱することがあり、一方、より大きな特徴部は、光を主に前方に散乱する傾向があると考えられる。したがって、例えば、様々な実施形態によれば、当該光抽出特徴部は、約１００ｎｍ未満、例えば、７０ｎｍなど、または約５０ｎｍ未満など、の相関長を有することがある。その上、より大きい抽出特徴部は、いくつかの実施形態において、前方光散乱を、ただし角発散で提供することがある。したがって、様々な実施形態において、当該光抽出特徴部は、約２０ｎｍから約５００ｎｍ、例えば、全ての範囲およびその間の部分範囲が含め、約５０ｎｍから約１００ｎｍ、約１５０ｎｍから約２００ｎｍ、または約２５０ｎｍから約３５０ｎｍの相関長の範囲であることがある。当該光抽出特徴部の光学特性は、例えば、当該抽出特徴部を作製するときに使用した処理パラメータによって制御することができる。
【００２４】
当該ＬＧＰは、当技術分野における任意の既知の方法、例えば、同時係属中の共同所有される国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０６３６２２号および同第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０７０７７１号の各明細書において開示されている方法など、によって、光抽出特徴部を作製するように処理することがあり、なお、当該国際特許出願は、各々、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。例示の光抽出特徴部は、散乱粒子、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子、ＳｉＯ２粒子、またはＴｉＯ２粒子など、を含むことができ、当該散乱粒子は、印刷、塗工、または他の方法によって当該ＬＧＰ１００の光放出面１２０上にコーティングされることがある。あるいは、光散乱特徴部は、ＬＧＰ１００の光放出面１２０をエッチングまたはレーザー損傷することによって提供されることがある。表面下光抽出特徴部も、レーザー損傷、例えば、レーザーを光放出面１２０の真下に合焦させることなどによって作製されることがある。その上、特定の実施形態では、光散乱粒子を当該ＬＧＰのマトリックス中に組み入れることもできる。表面および表面下の光抽出特徴部１６０、１６０’は、例えば、図２Ａから図２Ｂに示されるように、光放出面１２０上または下にパターン形成してもよいが、そのような特徴部をＬＧＰマトリックス上またはマトリックス内の任意の場所にパターン形成することも可能である。
【００２５】
本明細書において使用される場合、用語「パターン形成」は、当該光抽出特徴部が、任意の所定のパターンまたはデザインで存在し、当該光抽出特徴部が、例えば、ランダムまたは整列されているか、反復的または非反復的か、均一または非均一であってもよいことを示すことが意図される。当該ＬＧＰの表面上または近傍の光抽出特徴部は、例えば、単位長さあたりの抽出効率が、
【００２６】
【数１】
2019532481.tif 000003
【００２７】
［式中、
【００２８】
【数２】
2019532481.tif 000004
【００２９】
であり、Ｌは導光の長さであり、ｘは、ＬＧＰに沿った位置である］であるようにその長さに沿って変わることがある。単位長さあたりの抽出効率は、ＬＧＰ全体にわたる光抽出特徴部の密度を設計するために使用することがあり、単位長さあたりの抽出の関数形は、当該ＬＧＰを通過する光の複数の経路に対応するように変更することができる。したがって、ＬＧＰに沿った任意の所与の位置での当該光抽出特徴部の密度は、実質的に空間的および／または分光的におよび／または角度的に均一な光放出を生じるように制御することができ、その場合、放出された光の明るさは、当該光放出面全体にわたって実質的に一定であることがある。いくつかの実施形態において、当該ＬＧＰ全体にわたってより均一な光分布を生じさせるために、当該光抽出特徴部の密度は、例えば、光源から遠くに離れた位置ほど密度が高く、注入ポイントからの距離に反比例して変化することがある。
【００３０】
非限定的な実施形態によれば、図２Ａから図２Ｂに示されるように、光抽出特徴部１６０、１６０’は、勾配を形成するようにパターン形成してもよい。例えば、光源１５０に近接する光抽出特徴部１６０、１６０’の密度は、ＬＧＰ全体にわたって所望の光出力分布を生じるために必要に応じて、光源１５０から遠くに離れたポイント、例えば、２つの光源の中間地点の密度よりも低くあってもよい。図２Ａから図２Ｂにおいて、勾配Ｇは、より低い密度の領域からより高い密度の領域を指し示す矢印によって示されている。配列された光源の場合、勾配パターンは、光源に対応する抽出特徴部のより低い密度の領域と、光源の間の抽出特徴部のより高い密度の領域とによる、周期的パターンを含むことがある。しかしながら、所望の光出力に応じて、様々な勾配パターンも可能であり、かつ、本開示の範囲内であることが意図されることは理解されるべきである。さらに、図２Ａでは、表面光抽出特徴部１６０のみを含むＬＧＰが示されており、図２Ｂでは、表面下光抽出特徴部１６０’のみを含むＬＧＰが示されているが、これらの特徴部の任意の組み合わせを使用してもよく、かつ、本開示の範囲内であることが意図されることは理解されるべきである。
【００３１】
再び図１Ａから図１Ｄを参照すると、少なくとも１つの光源１５０から放たれた光ＬＥは、光回折特徴部１０５を通って導かれることがあり、光回折特徴部１０５は、所望の方向に光を方向転換させることができる。次いで、回折された光ＬＤは、ＬＧＰ１００を通過して移動した後に色変換媒質１２５を含む領域に当たることがあり、その時点で様々な波長へと変換されて、変換光ＬＣを生じることがある。次いで、変換された光ＬＣは、ＬＧＰ１００を通って伝搬した後に透過光ＴＬとして光放出面１２０を透過する。例えば、当該光は、光抽出特徴部（図示されず）に当たることがあるが、光抽出特徴部は、以下においてより詳細に説明されるように、当該光を所望の角度で散乱させることがある。
【００３２】
光回折特徴部１０５は、特定の実施形態において、周期的回折格子またはチャープ型回折格子を含むことができ、周期的回折格子またはチャープ型回折格子は、所望の経路に沿って放出光ＬＥを方向転換させるように構成することができる。光「回折」は、本明細書において使用される場合、所望の方向への光線の方向転換または誘導を示すことが意図され、これは、例えば、干渉などによって、光波を広げることによって達成されることがある。対照的に、光「散乱」は、例えば、異なる屈折率を有する材料間の界面との相互作用により、いくつかの異なる方向に光線を分散させる。回折特徴部１０５は、当該特徴部へ入射する光の方向を変えるために干渉効果を活用する構造を含むことができる。光回折は、当該回折特徴部に入射する全てまたは実質的に全ての光を、所定の方向にまたは所定の経路に沿って方向転換させるために使用することができる。様々な実施形態において、当該光回折特徴部は、光源に光学的に結合されることがあり、例えば、当該光回折特徴部は、当該光源と少なくとも部分的にまたは完全に重なり整合して位置決めされることがある。
【００３３】
光回折特徴部１０５は、例えば、光入射面１１０上または内に提供された複数のスリットを有する回折格子を含むことがある。格子は、例えば、光入射面１１０上でポリマー材料または金属材料をパターン形成することによって形成することができる。当該光回折特徴部１０５は、当技術分野において既知の任意の好適な被着技術によって、透明基板１０１の光入射面１１０上に形成することができる。ポリマー材料または金属材料は、例えば、微細複製（ｍｉｃｒｏｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）、３Ｄ印刷、またはホログラフ印刷などの印刷法によって、当該表面上に被着させることができる。当該ポリマー材料または金属材料は、パターン、例えば、配列されたスリットなど、で被着させることができるか、または他の実施形態では、当該ポリマー材料または金属材料の複数の部分を被着後に除去することによって、当該パターンを作製することができる。除去技術としては、リソグラフィ、マスキング、エッチング、ＵＶ硬化、または他の同様のプロセスを挙げることができる。好適なポリマー材料としては、例えば、ＵＶ硬化性アクリレート、熱硬化性エポキシ樹脂、および他の同様の材料を挙げることがある。例示の金属材料としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、他の同様の金属、およびそれらの合金を挙げことがあるが、これらに限定されない。
【００３４】
格子は、例えば、１つまたは複数のスリットを作製するために光入射面１１０をレーザー損傷することによって、透明基板自体を変更することによっても作製することができる。レーザー加工は、光入射面に、例えば、配列された周期的回折格子などの回折特徴部を形成するために使用することができる。ガラス基板の場合、格子は、光入射面１１０の１つまたは複数の領域をイオン交換することによっても提供することができる。例えば、ガラス基板を局所的イオン交換プロセスによって処理して、ガラス基板に入射する光を回折することができる領域を形成してもよい。例示のイオン交換プロセスとしては、熱的および電気的ポーリング技術、ならびに、任意選択的にマスキング剤の使用を伴う溶融塩浴浸漬が挙げられる。回折特徴部は、光入射面上に、光入射面に入射する光を回折することができる領域を形成するためのガラス基板の局所的脱ガラス化およびその後の再結晶化によって、基板の光入射面にも提供することがある。
【００３５】
様々な実施形態によれば、当該回折格子は、回折される光の波長の桁内の、スリット幅および／または格子周期を有するスリットを含むことがある。例えば、当該スリット幅および／または格子周期は、全ての範囲およびその間の部分範囲を含め、例えば、約１００ｎｍから約１０００ｎｍの範囲の、約１０００ｎｍ未満、約７００ｎｍ未満、約５００ｎｍ未満、約４００ｎｍ未満、または約３００ｎｍ未満であることがある。さらなる実施形態において、当該回折格子の幅全体は、光が光入射面上の所与の領域上に投影されるエリアに対応するように選択されることがあり、例えば、全ての範囲およびその間の部分範囲を含め、例えば、約２ｍｍから約９ｍｍ、約３ｍｍから約８ｍｍ、約４ｍｍから約７ｍｍ、または５ｍｍから約６ｍｍの範囲の約１ｍｍから約１０ｍｍであることがある。
【００３６】
本明細書において使用される場合、用語「スリット幅」は、回折格子の個々のスリットの幅を指すことが意図される。用語「格子周期」は、回折格子の個々のスリット間の距離を指すことが意図される。格子周期は、例えば、式ｍλ＝ｄ＊ｓｉｎΘを使用して、光の所与の波長が回折される角度を決定することがあり、式中、Θは回折の角度であり、λは光の波長であり、ｄは格子周期であり、ｍは干渉次数を表す整数である。用語「幅全体」は、個々の回折格子を構成するスリットを合わせた寸法全体を指すことが意図される。格子周期の幅全体は、例えば、当該格子に光学的に結合された、ＬＥＤなどの光源の幅に対応することがある。
【００３７】
いくつかの実施形態において、放出された光は、光回折特徴部によって所望の色変換特徴部に方向転換させることができる。例えば、図１Ａに示されるように、放出された光ＬＥは、光回折特徴部１０５によって、色変換媒質１２５を含む所望のキャビティ１１５に方向転換させることができる。当該経路は、例えば、放出された光ＬＥが色変換媒質１２５を通過する前に所望の距離を移動するように選択することができる。図１Ｃを参照すると、非限定的な実施形態において、放出された光ＬＥが、色変換特徴部に対応しない領域において所望の角度で光放出面１２０に当たるように当該光を方向転換させることも可能である。当該所望の角度は、回折された光ＬＤが全内部反射（ＴＩＲ）により光放出面１２０から反射されて、光入射面１１０上に色変換媒質１２５を含むキャビティ１１５に当たるように、臨界角未満となるように選択されることがある。さらなる実施形態において、図１Ｂに示されるように、光回折特徴部１０５は、光がＴＩＲにより指定された距離をＬＧＰに沿って伝搬した後に所定のキャビティ１１５に当たるように光を方向転換されることがある。
【００３８】
全内部反射は、第一屈折率を有する第一材料（例えば、ガラス、プラスチックなど）内を伝播する光を第一屈折率より低い第二屈折率を有する第二材料（例えば、空気など）との界面で全反射することができる現象である。ＴＩＲは、異なる屈折率を有する２つの材料間の界面での光の屈折を記述する、スネルの法則：
ｎ１ｓｉｎ（θｉ）＝ｎ２ｓｉｎ（θｒ）
を使用して説明することができる。スネルの法則により、ｎ１は、第一材料の屈折率であり、ｎ２は、第二材料の屈折率であり、θｉは、界面への垂線に対して界面に入射する光の角度（入射角）であり、θｒは、当該垂線に対する反射光の屈折角である。屈折角（θｒ）が９０°、例えば、ｓｉｎ（θ２）＝１，の場合、スネルの法則は、
【００３９】
【数３】
2019532481.tif 000005
【００４０】
と表すことができる。このような条件下での入射角θｉは、臨界角θｃとも呼ばれることがある。臨界角より大きい入射角（θｉ＞θｃ）を有する光は、第一材料において、全内部反射されることになり、一方、臨界角以下の入射角（θｉ≦θｃ）を有する光は、第一材料によって透過されることになる。
【００４１】
空気（ｎ１＝１）とガラス（ｎ２＝１．５）との間の例示の界面の場合、臨界角（θｃ）は、４１°として計算することができる。したがって、ガラス内を伝搬する光が、４１°より大きい入射角で空気−ガラス界面に当たった場合、全ての入射光は、入射角に等しい角度で当該界面から反射されることになる。当該反射された光が、第一界面と同じ屈折率関係を有する第二界面に当たった場合、第二界面に入射した光は、当該入射角に等しい反射角において再び反射されることになる。したがって、例えば、ガラスが、２つの対向する空気とガラスと間の界面を形成する画定する２つの対向する平行な表面を有するガラス板である場合、当該ガラス板に注入された光は、当該ガラス板を通って伝搬することができ、界面条件が変わらない限りまたは変わるまで、平行な第一および第二界面間で交互に反射する。
【００４２】
光回折および／またはＴＩＲを使用して、少なくとも１つの光源から放たれた光が色変換媒質に接触する前に所定の距離を移動するように、光学アセンブリを設計してもよい。したがって、移動する当該所定の経路および／または距離は、当該色変換媒質が減じられた光束密度に晒されるように所望どおりに変えてもよい。理論によって束縛されることを望むわけではないが、光線の光束密度は、当該光線が長い距離を移動するほど減少することがあり、空間的に広がると考えられる。いくつかの実施形態において、ＬＧＰ内の光束は、１桁も、さらには２桁さえも減少されることがある。換言すれば、色変換媒質に当たる回折された光は、光源から初めに放たれた光の密度の１％と低い密度を有することがある。色変換媒質が晒されることがある光束密度を減少させることができたので、アセンブリ全体は、先行技術の構成と比べて、より高い光強度で作動されることがある。その上、当該光学アセンブリの寿命は、上記の利点のうちの１つまたは複数により、先行技術の装置と比べて延ばされることがある。
【００４３】
特定の実施形態において、従来の燐光物質でコーティングされた「白色」ＬＥＤは、ＱＤでパターン形成されたＬＧＰに結合された青色ＬＥＤによって置き換えることができる。ＱＤは、燐光物質より狭い発光スペクトルを有することから、結果として得られるアセンブリは、改良された色域を有することがある。当然のことながら、他の実施形態において、当該ＬＧＰは、ＱＤ以外の色変換要素、例えば、燐光物質、蛍光物質（ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒ）など、でパターン形成してもよい。さらなる非限定的な実施形態において、当該パターン形成された色変換媒質は、例えば、コーティング、塗工、レーザー損傷、または他の同様のプロセスによってＬＧＰ表面上に従来的に提供される光抽出特徴部に完全にまたは部分的に取って代わることができる。当然のことながら、本明細書において開示される色変換ＬＧＰは、例えば、図２Ａ〜図２Ｂに示されるように、追加の光抽出特徴部と併せても使用してもよい。
【００４４】
図１から図２を参照すると、色変換媒質１２５は、少なくとも１つの色変換要素を含むことができる。当該色変換要素は、いくつかの実施形態において、有機または無機マトリックス中、例えば、シリコーンまたは他の好適な材料など、に懸濁されることがある。特定の実施形態において、当該色変換要素は、熱伝導性マトリックス中に懸濁されることがある。様々な実施形態によれば、当該色変換媒質は、例えば、全ての範囲およびその間の部分範囲を含め、例えば、約１０μｍから約３００μｍ、約２０μｍから約２００μｍ、または約５０μｍから約１００μｍなど、約５μｍから約４００μｍの範囲の厚さを有する層として被着されることがある。
【００４５】
当該色変換特徴部は、当技術分野において既知の任意の方法を使用して形成することができる。例えば、色変換媒質は、任意の好適な被着方法、例えば、印刷法、例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷、マイクロプリンティングなど、コーティング法、例えば、スピンコーティング、スロットコーティング、ディップコーティングなど、ドロップキャスト法、ピペッティング、またはそれらの任意の組み合わせなど、を使用して、表面上にまたは凹部内に被着させることができる。特定の実施形態において、１つまたは複数の溶媒に懸濁させた色変換媒質の液滴を、任意の所望のパターンで被着させることができる。当該溶媒は、任意選択的に、周囲温度または高温で乾燥させることにより除去してもよい。
【００４６】
当該少なくとも１つの色変換要素は、例えば、燐光物質、量子ドット（ＱＤ）、およびルミフォール（ｌｕｍｉｐｈｏｒｅ）、例えば、蛍光物質など、または発光ポリマーなどから選択することができる。例示の燐光物質としては、赤色および緑色発光燐光物質、例えば、イットリウムベースおよび硫化亜鉛ベースの燐光物質、例えば、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、Ｅｕ２＋でドープされた赤色窒化物、およびそれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００４７】
ＱＤは、放出された光の所望の波長に応じて様々な形状および／またはサイズを有することができる。例えば、放出された光の周波数は、量子ドットのサイズの減少に伴って増加することがあり、例えば、当該放出された光の色は、量子ドットのサイズの減少に伴って赤色から青色にシフトすることができる。青色光、ＵＶ光、または近ＵＶ光で照射された場合、量子ドットは、当該光をより長い赤色波長、黄色波長、緑色波長、または青色波長に変換することがある。様々な実施形態によれば、当該色変換要素は、青色光、ＵＶ光、または近ＵＶ光で照射されたときに、赤色波長および緑色波長において放出するようなＱＤから選択することができる。
【００４８】
様々な実施形態において、少なくとも１つのキャビティ１１５が、同じまたは異なるタイプの色変換要素、例えば、同じ波長または異なる波長の光を放つ要素、を含むことは可能である。例えば、いくつかの実施形態において、キャビティは、当該キャビティにおいて赤色−緑色−青色（ＲＧＢ）スペクトルを生じさせるように、緑色波長および赤色波長の両方を放つ色変換要素を含むことができる。しかしながら、他の実施形態によれば、例えば、緑色量子ドットのみを含むキャビティまたは赤色燐光物質のみを含むキャビティなど、個々のキャビティが同じ波長を放つ色変換要素のみを含むことが可能である。さらなる実施形態において、単一のキャビティは、緑色色変換要素で満たされた交互のサブキャビティと、赤色色変換要素で満たされた相補的なサブキャビティとによって細分されていてもよい。
【００４９】
所望の表示効果または照明効果を達成するように各キャビティを配置するために、キャビティまたは複数のキャビティの構成ならびに色変換媒質のタイプおよび量を選択することは、当業者の能力内である。その上、赤色および緑色放出要素について上記において説明したが、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、または可視スペクトル（例えば、約４２０〜７５０ｎｍ）の任意の他の色を含むがこれらに限定されない任意の波長の光を放出することができる任意のタイプの色変換要素を使用することができることは理解されるべきである。例えば、ソリッドステート照明用途において、様々なサイズを有する量子ドットを組み合わせて黒色物体の出力をエミュレートすることがあり、これは、素晴らしい演色を提供することがある。
【００５０】
続けて図１から図２を参照すると、基板１０１および／またはシーリング層１３０は、例えば、透明または実質的に透明な材料、例えば、ガラスまたはプラスチックなど、を含むことができる。本明細書において使用される場合、用語「透明」は、レンズ、基板、または材料が、可視領域のスペクトル（約４２０〜７５０ｎｍ）において約８０％を超える光透過率を有することを示すことが意図される。例えば、例示の透明基板またはレンズは、可視光領域において、例えば、全ての範囲およびその間の部分範囲を含め、約９０％よりも大きいか、または約９５％よりも大きい光透過率など、約８５％を超える光透過率を有することがある。
【００５１】
いくつかの実施形態において、当該ＬＧＰ１００、透明基板１０１、および／またはシーリング層１３０は、例えば、約０．００５から約０．０１５の範囲（例えば、約０．００５、０．００６、０．００７、０．００８、０．００９、０．０１０、０．０１１、０．０１２、０．０１３、０．０１４、または０．０１５）など、０．０１５未満の色シフトΔｙを含むことができる。他の実施形態において、当該透明基板は、０．００８未満の色シフトを有することができる。特定の実施形態によれば、当該ＬＧＰ１００、透明基板１０１、および／またはシーリング層１３０は、約４２０〜７５０ｎｍの範囲の波長に対して、例えば、約０．２ｄＢ／ｍから約４ｄＢ／ｍの範囲の、例えば、約３ｄＢ／ｍ未満、約２ｄＢ／ｍ未満、約１ｄＢ／ｍ未満、約０．５ｄＢ／ｍ未満、約０．２ｄＢ／ｍ未満、さらにそれ未満、約４ｄＢ／ｍ未満の光減衰α１（例えば、吸収および／または散乱損失による）を有することができる。
【００５２】
色シフトは、色測定のためのＣＩＥ１９３１規格を使用して、長さＬに沿ってｘおよびｙ色度座標における変動を測定することによって特徴付けることがある。ガラス導光板の場合、色シフトΔｙは、Δｙ＝ｙ（Ｌ２）−ｙ（Ｌ１）として報告することができ、式中、Ｌ２およびＬ１は、光源から離れるパネルまたは基板方向に沿ったＺ位置であり、Ｌ２−Ｌ１＝０．５メートルである。例示の導光板は、Δｙ＜０．０１、Δｙ＜０．００５、Δｙ＜０．００３、またはΔｙ＜０．００１を有することがある。
【００５３】
好適な透明材料は、例えば、表示装置および他の電子デバイスにおける使用のための当技術分野において既知の任意のガラスを含むことがある。例示のガラスとしては、アルミノケイ酸ガラス、アルカリ−アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルカリ−ホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、アルカリ−アルミノホウケイ酸ガラス、および他の好適なガラスを挙げることができるが、これらに限定されない。これらの基板は、様々な実施形態において、化学的に強化および／または熱的に強化されることがある。好適な市販の基板の非限定的な例としては、数例を挙げると、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社製の、ＥＡＧＬＥ  ＸＧ（登録商標）ガラス、Ｌｏｔｕｓ（商標）ガラス、Ｉｒｉｓ（商標）ガラス、Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラス、およびＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスが挙げられる。他の実施形態において、プラスチック、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリレートスチレン（ＭＳ）、またはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）など、ポリマー材料は、好適な透明材料として使用さされることがある。
【００５４】
イオン交換によって化学的に強化されたガラスは、いくつかの非限定的な実施形態によれば、透明材料１０１として好適であることがある。イオン交換プロセス中、ガラス板内の、または、ガラス板の表面または表面付近のイオンは、例えば、塩浴から、より大きな金属イオンが得られるように交換されることがある。ガラス中へのより大きいイオンの組み込みは、表面付近の領域に圧縮応力を生じさせることによって当該シートを強化することができる。当該圧縮応力とのバランスを保つために、対応する引張応力をガラスの中央領域内に誘起することができる。
【００５５】
イオン交換は、例えば、所定の時間にわたって当該ガラスを溶融塩浴に浸漬することによって行うことができる。例示の塩浴としては、ＫＮＯ３、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＲｂＮＯ３、およびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。当該溶融塩浴の温度および処理時間は、変わり得る。所望の用途に従って時間および温度を決定することは、当業者の能力内である。非限定的な例として、溶融塩浴の温度は、例えば、約４００℃から約５００℃など、約４００℃から約８００℃の範囲であることがあり、所定の処理時間は、例えば、約４時間から約１０時間など、約４時間から約２４時間の範囲であることがあるが、他の温度および時間の組み合わせも想到される。非限定的な例として、当該ガラスを、例えば、約４５０℃で約６時間にわたってＫＮＯ３浴に浸漬して、表面に圧縮応力を付与するＫリッチな層を得ることができる。
【００５６】
特定の実施形態において、当該透明基板１０１は、以下の組成、
５５から７５重量％のＳｉＯ２、
５から２５重量％のＡｌ２Ｏ３、
１から１５重量％のＭｇＯ、
０から１％重量％のＳｎＯ２、
０から５重量％のＮａ２Ｏ、
０から５重量％のＳｒＯ、および
０から１０重量％のＢ２Ｏ３
を有するガラスを含むことがある。さらなる実施形態によれば、当該ガラスは、２００ｐｐｍ未満のＦｅ２Ｏ３を含むことがある。さらなる実施形態において、当該ガラスは、２ｐｐｍ未満のＣｒ２Ｏ３を含むことがある。さらなる実施形態において、当該ガラスは、２ｐｐｍ未満のＮｉＯを含むことがある。さらなる実施形態によれば、当該ガラスは、それぞれ１ｐｐｍ未満のＮｉＯおよびＣｒ２Ｏ３および／または、例えば、約５０ｐｐｍ未満、約２０ｐｐｍ未満、または約１０ｐｐｍ未満のＦｅ２Ｏ３など、１００ｐｐｍ未満のＦｅ２Ｏ３を含むことがある。追加の非限定的な例示のガラス組成は、下記の表Ｉに一覧され、量は重量パーセントで表されている。
【００５７】
【表１】
2019532481.tif 000006
【００５８】
当該透明基板１０１は、所望の光分布を生じるために必要に応じて、任意の所望のサイズおよび／または形状を有することができる。基板１０１の対向する主要面、例えば、光放出面および光入射面１１０、１２０は、特定の実施形態において、平面または実質的に平面であることがあり、および／または平行もしくは実質的に平行であることがある。当該透明基板１０１は、４つの辺、例えば、正方形または長方形のシートを有していてもよく、あるいは、例えば、多角形ポリゴンなど、４つ超えの辺を、または、例えば、三角形など、４つ未満の辺を有してもよい。非限定的な例として、当該光導体は、４つの辺を有する、長方形、正方形、または菱形のシートを含むことがあるが、１つまたは複数の曲線状の部分または辺を有するものを含め、他の形状および構成も、本開示の範囲内であることが意図される。特定の実施形態において、当該透明基板１０１は、例えば、全ての範囲およびその間の部分範囲を含め、約０．１ｍｍから約２．５ｍｍ、約０．３ｍｍから約２ｍｍ、約０．５ｍｍから約１．５ｍｍ、または約０．７ｍｍから約１ｍｍの範囲の約３ｍｍ以下の厚さを有することがある。
【００５９】
非限定的な実施形態において、当該シーリング層１３０は、例えば、金属、金属酸化物、金属合金、またはそれらの混合物など、反射層を含むことがある。あるいは、当該シーリング層１３０は、反射材料（例えば、金属または酸化物、合金、それらの塩など）で完全にまたは部分的にコーティングされた透明材料（例えば、ガラス、プラスチックなど）または非透明材料（例えば、セラミック、ガラス−セラミックなど）を含むことができる。例示の反射性金属としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、他の同様の金属、およびそれらの合金が挙げられるが、これらに限定されない。反射性または部分反射性シーリング層１３０は、色変換媒質１２５を通過する任意の青色（変換されていない）光が当該シーリング層１３０から反射する機会を提供することに関して有利であることがあり、当該シーリング層１３０は、当該光が当該色変換媒質１２５を再び通過する際に所望の波長へと変換される別の機会を有することがある。熱伝導性材料を含むシーリング層１３０は、当該色変換媒質１２５によって生じた熱を放散させるための追加の経路も提供することがある。当該シーリング層１３０は、図１Ｂに示されるように連続か、または、図１Ａに示されるように不連続であり得る。
【００６０】
シーリング層１３０として使用することができるさらなる材料のいくつかの非限定的な例としては、スズ、亜鉛、チタン、または銅の酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、低融点ガラス（ＬＭＧ）、または低液相温度（ＬＬＴ）組成物が挙げられる。ＬＭＧ組成物は、例えば、約１５０℃から約４００℃の範囲など、例えば、約３５０℃未満、３００℃未満、２５０℃未満、または２００℃未満の、約４００℃以下のガラス転移温度を有することができる。好適なＬＬＴ材料は、例えば、約４００℃から約１０００℃の範囲の、例えば、約８００℃未満、６００℃未満、または４００℃未満、約１０００℃以下の液相温度を有することがある。例示のＬＬＴまたはＬＭＧ材料は、例えば、フルオロリン酸スズガラス、タングステンでドープされたフルオロリン酸スズガラス、カルコゲニドガラス、テルライトガラス、ホウ酸ガラス、およびリン酸ガラスを含むことがある。
【００６１】
例示のフルオロリン酸スズガラス組成物は、対応する三元相図においてＳｎＯ、ＳｎＦ２，およびＰ２Ｏ５のそれぞれの組成物に関して表すことができる。好適なフルオロリン酸スズガラスは、２０から１００ｍｏｌ％のＳｎＯ、０から５０ｍｏｌ％のＳｎＦ２、および０から３０ｍｏｌ％のＰ２Ｏ５を含む。これらのフルオロリン酸スズガラス組成物は、任意選択的に、０から１０ｍｏｌ％のＷＯ３、０から１０ｍｏｌ％のＣｅＯ２、および／または０から５ｍｏｌ％のＮｂ２Ｏ５を含むことができる。例えば、ガラスシーリング層の形成に好適なドーピングされたフルオロリン酸スズ出発材料の組成は、３５モル％から５０モル％のＳｎＯ、３０モル％から４０モル％のＳｎＦ２、１５モル％から２５モル％のＰ２Ｏ５、および、例えば、ＷＯ３、ＣｅＯ２、および／またはＮｂ２Ｏ５など、１．５モル％から３モル％のドーパント酸化物を含む。１つの特別な実施形態によるフルオロリン酸スズガラス組成物は、約３８．７モル％のＳｎＯ、３９．６モル％のＳｎＦ２、１９．９モル％のＰ２Ｏ５、および１．８モル％のＮｂ２Ｏ５を含む、ニオブでドープされた酸化スズ／フルオロリン酸スズ／五酸化リンガラスであり得る。別の実施形態によるリン酸スズガラス組成物は、約２７モル％のＳｎ、１３モル％のＰ、および６０モル％のＯを含む。好適なフルオロホウ酸スズガラス組成物は、２０から１００モル％のＳｎＯ、０から５０モル％のＳｎＦ２、および０から３０モル％のＢ２Ｏ３を含む。これらのフルオロリン酸スズガラス組成物は、任意選択によれば、０から１０ｍｏｌ％のＷＯ３、０から１０ｍｏｌ％のＣｅＯ２、および／または０から５ｍｏｌ％のＮｂ２Ｏ５を含み得る。
【００６２】
いくつかの実施形態において、当該シーリング層は、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３三成分系ガラスを含むことができる。好適なガラスは、いくつかの実施形態において、約１０から８０モル％Ｂ２Ｏ３、約５から６０モル％Ｂｉ２Ｏ３、および約０から７０モル％ＺｎＯを含むことができる。非限定的な実施形態において、当該ガラス組成物は、約４０〜７５モル％のＢ２Ｏ３、約２０〜４５モル％のＢｉ２Ｏ３、および約０〜４０モル％のＺｎＯを含むことができる。そのようなガラスは、例えば、約３００℃から約５００℃の範囲の、例えば、約６００℃未満、約５００℃未満、または約４００℃未満など、比較的低いＴｇを有することがある。
【００６３】
認識されることになるように、本明細書において開示された様々なガラス組成は、被着された層の組成またはソーススパッタリングターゲットの組成を指すことがある。好適な低Ｔｇガラス組成物およびこれらの材料からガラスシーリング層を形成するために使用される方法のさらなる態様は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５，０８９，４４６号、および米国特許出願第１１／２０７，６９１号、同第１１／５４４，２６２号、同第１１／８２０，８５５号、同第１２／０７２，７８４号、同第１２／３６２，０６３号、同第１２／７６３，５４１号、同第１２／８７９，５７８号、および同第１３／８４１，３９１号の各明細書に開示されており、これらの内容全体は、参照により本明細書に組み入れられる。
【００６４】
シーリング方法は、例えば、シーリング層を光入射面および／または光放出面における配列されたキャビティ上に配置するステップと、当該シーリング層を光入射面または光放出面に接着するステップとを含むことができる。接着方法は、例えば、レーザーシーリング、フリットシーリング、ガラスツーガラス（ｇｌａｓｓ−ｔｏ−ｇｌａｓｓ）溶接、または他の好適な技術を含み得る。例示のシーリング技術は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１４／２７１，７９７号明細書に開示されており、なお、当該特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【００６５】
さらなる実施形態において、当該透明基板および／またはシーリング層は、色変換媒質が被着されることがある１つまたは複数のキャビティを含むことがある。キャビティは、例えば、プレス加工、成形加工、切断、または任意の他の好適な方法によって基板に提供し得、色変換媒質を当該キャビティに被着されることがある。当該色変換媒質は、透明基板の表面上にまたはその凹部内に被着されることがあり、その後、シーリング層またはフィルムが、当該色変換媒質を少なくとも部分的に包被するように被着されることがある。シーリング層の被着方法は、例えば、スパッタリングまたは蒸着法を挙げることができる。
【００６６】
様々な実施形態において、当該透明基板およびシーリング層は、色変換媒質を含む密封カプセルを形成してもよい。図１から図２を参照すると、キャビティ１１５は、例えば、シーリング層を透明基板１０１にレーザーシーリングするかまたは他の方法によって接着することによって、または、シーリング層を当該透明基板上にスパッタするかまたは蒸着することによって、密封封止されることがある。例えば、当該キャビティは、当該キャビティが、水、湿気、空気、および／または他の汚染物質を通さないかまたは実質的に通さないように密封封止し得る。非限定的な例として、密封封止は、酸素の蒸散（拡散）を約１０−２ｃｍ３／ｍ２／日未満（例えば、約１０−３／ｃｍ３／ｍ２／日未満）に制限するように、かつ、水の蒸散を約１０−２ｃｍ３／ｍ２／日未満（例えば、約１０−３ｃｍ３／ｍ２／日未満、約１０−４ｃｍ３／ｍ２／日未満、約１０−５ｃｍ３／ｍ２／日未満、または約１０−６ｃｍ３／ｍ２／日未満）に制限するように構成することができる。様々な実施形態において、密封封止は、実質的に水、湿気、および／または空気が、密封封止によって保護された色変換媒質に接触するのを防ぐことができる。
【００６７】
図１及び図２に示されるＬＧＰおよび光学アセンブリは、表示用途および照明用途を含むがこれらに限定されない様々な用途において使用することができる。例えば、照明装置、例えば、照明器具またはソリッドステート照明装置など、は、本明細書において開示された光学アセンブリを備えることができる。特定の実施形態において、当該光学アセンブリは、単独において、または太陽の広帯域出力を模倣するために配列において使用することができる。そのようなアセンブリは、例えば、４２０から７５０ｎｍの範囲の可視波長など、様々な波長を放つ様々なタイプおよび／またはサイズの色変換要素を備えることができる。様々な実施形態によれば、本明細書において開示された光学アセンブリは、例えば、ＬＣＤなど、表示装置内のバックライトユニット（ＢＬＵ）に組み入れることもできる。
【００６８】
様々な開示される実施形態は、その特別な実施形態に関して説明される特定の特徴、要素、またはステップを伴うことがあることは認識されるであろう。特定の特徴、要素、またはステップは、１つの特別な実施形態に関連して説明されるが、様々な例示されていない組み合わせまたは順序で代替の実施形態と交換または組み合わせてもよいことも認識されるであろう。
【００６９】
本明細書において使用される場合、「ｔｈｅ」、「ａ」、または「ａｎ」は、「少なくとも１つ」を意味し、そうでないことが明記されない限り、「１つだけ」に限定されないことも理解されるべきである。したがって、例えば、「キャビティ」に対する言及は、文脈において明確に示されていない限り、１つのそのような「キャビティ」あるいは２つ以上のそのような「キャビティ」を有する例を包含する。同様に、「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」または「配列（ａｒｒａｙ）」は、２つ以上を示すことが意図され、それにより、「配列されたキャビティ（ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｃａｖｉｔｉｅｓ）」または「複数のキャビティ（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｃａｖｉｔｉｅｓ）」は、２つ以上のそのようなキャビティを意味する。
【００７０】
範囲は、本明細書において、「約」１つの特定の値から、および／または、「約」別の特定の値までとして表現することができる。そのような範囲を表現する場合、複数の例は、一方の特定の値からおよび／または他方の特定の値までを含む。
【００７１】
同様に、先行詞「約」を用いることによって値が概算で表現されるとき、特定の値は別の態様をなすことが理解されよう。範囲の各々の終点は、他方の終点と関連しながらも、かつ、他方の終点とは独立しながらも重要であることがさらに理解されよう。
【００７２】
本明細書において表現された全ての数値は、特に明記されない限り、記載の有無を問わず、「約」を含むと解釈されるべきである。ただし、記載された各数値は、「約」その値と表現されているかどうかに関係なく、正確に想到されることもさらに理解される。したがって、「１０ｍｍ未満の寸法」および「約１０ｍｍ未満の寸法」は両方とも、「約１０ｍｍ未満の寸法」および「１０ｍｍ未満の寸法」の実施形態を包含する。
【００７３】
特に明記されない限り、本明細書において説明されるいずれの方法も、そのステップを特定の順序で実施することを必要とすると解釈されることは全く意図していない。したがって、方法のクレームが、そのステップが従うべき順序を実際には記載していない場合、あるいは、ステップが特定の順序に限定されるべきであると請求項または説明において特に明記されていない場合、任意の特定の順序も推察されることは意図されていない。
【００７４】
特定の実施形態の様々な特徴、要素、またはステップが、移行句「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」を使用して開示されることがある場合、同時に、移行句「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」または「から実質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」を使用して記述されることがある実施形態を含め、代替の実施形態が含蓄されることは理解されるべきである。したがって、例えば、Ａ＋Ｂ＋Ｃを含む方法に対する言外の代替の実施形態は、Ａ＋Ｂ＋Ｃからなる方法の実施形態と、Ａ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる方法の実施形態とを包含する。
【００７５】
本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に様々な変更および変形を行うことができることは、当業者に明らかであろう。本開示の趣旨および本質を組み込む開示された実施形態の変更、組み合わせ、部分的組み合わせ、および変形は当業者に思い浮かぶことがあることから、本開示は、添付の特許請求の範囲内の全てとその同等物を包含すると解釈されるべきである。
【００７６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７７】
実施形態１
光入射面と対向する光放出面とを有する透明基板であって、
当該光入射面が、少なくとも１つの光回折特徴部を含み、ならびに
当該光入射面および当該光放出面のうちの少なくとも一方が、少なくとも１つの色変換特徴部を備える、透明基板
を含む、導光板。
【００７８】
実施形態２
当該少なくとも１つの色変換特徴部が、色変換媒質を含むキャビティを含む、実施形態１に記載の導光板。
【００７９】
実施形態３
当該色変換媒質が、燐光物質、量子ドット、およびルミフォールから選択される少なくとも１つの色変換要素を含む、実施形態２に記載の導光板。
【００８０】
実施形態４
当該キャビティが密封封止される、実施形態２に記載の導光板。
【００８１】
実施形態５
当該キャビティが、当該光放出面および当該光入射面のうちの少なくとも一方の凹部を含む、実施形態２に記載の導光板。
【００８２】
実施形態６
当該透明基板の当該光放出面および当該光入射面のうちの少なくとも一方に接着されたシーリング層をさらに含み、当該キャビティが、当該光放出面と当該シーリング層との間の領域または当該光入射面と当該シーリング層との間の領域を含む、実施形態２に記載の導光板。
【００８３】
実施形態７
当該シーリング層が透明である、実施形態６に記載の導光板。
【００８４】
実施形態８
当該シーリング層が、反射性または部分反射性である、実施形態６に記載の導光板。
【００８５】
実施形態９
当該シーリング層が不連続である、実施形態６に記載の導光板。
【００８６】
実施形態１０
当該透明基板が、複数の光抽出特徴部でパターン形成される、実施形態１に記載の導光板。
【００８７】
実施形態１１
当該複数の光抽出特徴部が、表面光抽出特徴部または表面下光抽出特徴部を含む、実施形態１０に記載の導光板。
【００８８】
実施形態１２
当該複数の光抽出特徴部が、勾配パターンを含む、実施形態１０に記載の導光板。
【００８９】
実施形態１３
当該勾配パターンが周期的である、実施形態１２に記載の導光板。
【００９０】
実施形態１４
当該透明基板が、ガラス基板およびプラスチック基板から選択される、実施形態１に記載の導光板。
【００９１】
実施形態１５
当該透明基板が、以下の組成、
５５から７５重量％のＳｉＯ２、
５から２５重量％のＡｌ２Ｏ３、
１から１５重量％のＭｇＯ、
０から１％重量％のＳｎＯ２、
５から１５重量％のＮａ２Ｏ、
０から５重量％のＳｒＯ、および
０から１０重量％のＢ２Ｏ３
を有するガラスを含む、実施形態１に記載の導光板。
【００９２】
実施形態１６
当該ガラスが、
２００ｐｐｍ未満のＦｅ２Ｏ３、
２ｐｐｍ未満のＣｒ２Ｏ３、または
２ｐｐｍ未満のＮｉＯ
のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１５に記載の導光板。
【００９３】
実施形態１７
当該少なくとも１つの光回折特徴部が、配列された周期的回折格子またはチャープ型回折格子を含む、実施形態１に記載の導光板。
【００９４】
実施形態１８
当該回折格子が、当該透明基板の当該光入射面上にパターン形成されたポリマー層または金属層を含む、実施形態１７に記載の導光板。
【００９５】
実施形態１９
当該回折格子が、当該透明基板の１つまたは複数のレーザー損傷領域、イオン交換領域、または結晶化領域を含む、実施形態１７に記載の導光板。
【００９６】
実施形態２０
少なくとも１つの光源に光学的に結合された、実施形態１に記載の導光板を含む光学アセンブリ。
【００９７】
実施形態２１
当該少なくとも１つの光源が、当該透明基板の当該光入射面に光学的に結合される、実施形態２０に記載の光学アセンブリ。
【００９８】
実施形態２２
当該少なくとも１つの光源が、紫外線、近紫外線、または青色光を放つダイオードである、実施形態２０に記載の光学アセンブリ。
【００９９】
実施形態２３
当該透明基板が、当該少なくとも１つの光源からの光の実質的に空間的に均一な透過を生じるようにパターンで配置された複数の光抽出特徴部を含む、実施形態２０に記載の光学アセンブリ。
【０１００】
実施形態２４
当該少なくとも１つの光回折特徴部が、当該少なくとも１つの光源と重なり整合で位置決めされる、実施形態２０に記載の光学アセンブリ。
【０１０１】
実施形態２５
当該少なくとも１つの光回折特徴部が、当該少なくとも１つの光源からの光の伝搬を所定の色変換特徴部に導くように構成される、実施形態２０に記載の光学アセンブリ。
【０１０２】
実施形態２６
実施形態２０に記載の光学アセンブリを含む、表示装置、照明装置、または電子デバイス。
【０１０３】
実施形態２７
光学アセンブリを製造する方法であって、
透明基板の光入射面上に少なくとも１つの光回折特徴部を形成するステップと、
当該透明基板の光入射面および対向する光放出面の少なくとも一方に少なくとも１つの色変換特徴部を形成するステップと、
少なくとも１つの光源を当該少なくとも１つの光回折特徴部に光学的に結合させるステップと
を含む、方法。
【０１０４】
実施形態２８
複数の光抽出特徴部で当該透明基板にパターン形成するステップをさらに含む、実施形態２７に記載の方法。
【０１０５】
実施形態２９
当該複数の光抽出特徴部をパターン形成するステップが、印刷ステップまたはレーザー損傷ステップを含む、実施形態２８に記載の方法。
【０１０６】
実施形態３０
当該少なくとも１つの光回折特徴部を形成するステップが、リソグラフィ、微細複製、３Ｄ印刷、またはホログラフ印刷プロセスによって、当該光入射面上にポリマー層または金属層をパターン形成するステップを含む、実施形態２７に記載の方法。
【０１０７】
実施形態３１
当該少なくとも１つの光回折特徴部を形成するステップが、イオン交換、レーザー暴露、あるいは局所的脱ガラス化およびその後の再結晶化によって当該光入射面を変更するステップを含む、実施形態２７に記載の方法。
【０１０８】
実施形態３２
当該少なくとも１つの色変換特徴部を形成するステップが、当該光放出面または当該光入射面のうちの少なくとも一方の少なくとも１つのキャビティ内に色変換媒質を配置するステップを含む、実施形態２７に記載の方法。
【０１０９】
実施形態３３
当該少なくとも１つのキャビティを密封封止するステップをさらに含む、実施形態３２に記載の方法。
【０１１０】
実施形態３４
当該少なくとも１つの色変換特徴部を形成するステップが、
当該光放出面および当該光入射面のうちの少なくとも一方上に色変換媒質をパターン形成するステップと、
当該色変換媒質を包被するようにシーリング層を被着させるステップと
を含む、実施形態２７に記載の方法。
【０１１１】
実施形態３５
当該シーリング層が、蒸着またはスパッタリングによって被着される、実施形態３４に記載の方法。
【符号の説明】
【０１１２】
１００  導光板
１０１  透明基板
１０５  光回折特徴部
１１０  光入射面
１１５  キャビティ
１２０  光放出面
１２５  色変換媒質
１３０  シーリング層
１３５  反射体
１４０  端面
１５０  光源
１６０、１６０’  光抽出特徴部
２００  光学アセンブリ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2019532481.tif 000008
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【国際調査報告】
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