(57)【要約】      （修正有）【課題】微小光学表面レリーフ構造によって光を伝送し結合させるための光ガイド構成の用途を提供する。【解決手段】光ガイド構成として、実質的に薄く、好ましくは可撓性を有し、光を伝送し結合させるための光ガイド１３０６と、光ガイドに結合された１つ以上の光源１３０８と、光ガイドに配置された複数の微小光学表面レリーフ形状１３０２，１３０４と、を有する。光ガイドは、１つ以上の光源と複数の微小光学表面レリーフ形状との間の相互作用によって１つ以上の能動的な表示的および／または装飾的照明効果を作り出す。【選択図】図１３ａ
2015043327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ガイド構成であって、前記光ガイド構成は、
光を伝送し結合させるための光ガイド（１３０６）であって、
前記光ガイドが複数の層を備え、
前記層の数が前記光ガイドの全体にわたり変動し、
１つ以上のフィルムが、前記複数の層の中の２つの隣接する層の少なくとも一部の間に設けられる、光ガイドと、
前記光ガイドに結合された複数の光源（１３０８，１４０２ｂ，１４０４ｂ，１６０２ｂ，１６０４ｂ，１８０２，１８０４，１９０２，１９０４，１９０８，１９１０）と、
前記光ガイド上に配置された複数の微小光学表面レリーフ形状（１３０２，１３０４，１９０２ａ，１９０４ａ，２００４）と、を備え、
前記光ガイドは、前記複数の光源と前記複数の微小光学表面レリーフ形状との間の相互作用によって、１つ以上の能動的で、表示的で、かつ／または装飾的な照明効果を作り出すように構成されている、光ガイド構成。
【請求項２】
前記複数の光源のうち１つ以上は、減光および増光動作によって、１つ以上の能動的な効果を提供するように構成されている、請求項１に記載の光ガイド構成。
【請求項３】
前記光ガイド構成は、それぞれ異なる色を発するように適合された少なくとも２つの光源を備え、そこで、前記複数の光源および前記微小光学表面レリーフ形状は、前記相互作用によって、段階的な色の変化（１９０６）も含む２つ以上の能動的な照明効果を提供するように更に構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ガイド構成。
【請求項４】
前記複数の光源および前記微小光学表面レリーフ形状は、前記相互作用によって、能動的でかつ段階的な照明レベルの変化を含む２つ以上の照明効果を提供するように構成されており、前記複数の微小光学表面レリーフ形状は、少なくとも２つの照明レベルを提供するように構成されている、請求項１に記載の光ガイド構成。
【請求項５】
複数の照明領域セグメント（１４０２，１４０４，１５０２，１５０４，１５０６，１５０８，１６０２，１６０４）を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ガイド構成。
【請求項６】
２つ以上の能動的な照明効果として、１つ以上のステータスインジケータを生み出すように構成されている、請求項３または４に記載の光ガイド構成。
【請求項７】
前記ステータスインジケータは、バッテリー充電、音量、温度、電話もしくはメッセージの着信、接続強度、またはパラメータ値表示である、請求項６に記載の光ガイド構成。
【請求項８】
前記光ガイドは屈曲可能である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ガイド構成。
【請求項９】
前記能動的で、表示的で、かつ／または装飾的な照明効果を作り出すことを支援するように適合された１つ以上の光学マスクを更に備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光ガイド構成。
【請求項１０】
前記相互作用によって、１つ以上の能動的なマーク、図形的形状、文字、または数字を作り出すように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光ガイド構成。
【請求項１１】
前記光ガイド上の少なくとも２つの位置間でデータを光学的に転送するように更に適合されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光ガイド構成。
【請求項１２】
前記表面レリーフ形状は、前記光ガイドから光源選択的な光の外部結合を提供するように、関連する多数の光源に対して多数の配向を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光ガイド構成。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光ガイド構成を備える電子装置であって、前記光ガイド構成は、前記装置内においてディスプレイおよびキーパッド双方の照明を提供するように配置されている、電子装置。
【請求項１４】
前記複数の光源は、異なるそれぞれの色を発するように適合されている、請求項１に記載の光ガイド構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光学に関する。本発明は、より詳細には、微小光学表面レリーフ構造によって光を伝送し結合させるための光ガイド構成の用途、およびその製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ガイドは、一般に、各種の照明ソリューションにおいて光源から光を誘導するために用いられる。光ガイドは、いくつかある用途の中で特に、ディスプレイ照明（例えば、後方照明、前方照明）、キーパッド、キーボードおよび／またはボタンの照明、室内照明、および室外照明のために使用されうる。「薄型」とされる従来の光ガイドは、厚さが約０．８〜約１．０ｍｍであり、微細光学構造を備えうる。このような微細構造は、高さが約１５ミクロン以上のオーダー、横方向の一寸法が約５０ミクロン以上のオーダーであることが多い。
【０００３】
図１は、光源１０４によって発せられ、全反射によって光ガイド１０２内を伝送される光を外部結合（outcouple）１０８するための光ガイド１０２の一面に表面レリーフ形状として実装される複数の微小光学構造１０６を含む光ガイド１０２を示す。図１の例では、図示された微小光学構造１０６を含む底面の反対にある上面を介して、光ガイド１０２から光が外部結合される。外部結合される光によって所望の照明パターンが正確に得られるように、光ガイドは特定用途向けであることが多い。
【０００４】
次に図２を参照すると、従来のキーパッド、キーボードおよびコンソールの照明は、一般に、光源として３〜８個のＬＥＤ（発光ダイオード）と、関連する電気的接触を確立できるようにするためのキー２０２毎に開口が設けられた比較的厚手の光ガイド２０６とを有する。この設計は、キーまたはボタン２０２毎に設けた複数の薄い金属ドームを有するドームシート２０８に接続された電気回路も備えうる。例えば、キーマットのキー２０２の硬い／硬質のトップが押下されると、軟質のシリコーン層２０４の下にある可撓かつ軟質の（シリコーンなどの）プランジャ２１０が、ドームシート２０８の方へ押され、シート２０８上の薄い金属ドームが屈曲されて平らになり、例えば電気回路の表面と意図された電気的接触を形成する。また、ドームは、「クリック」効果を伴う触感覚を与えており、このような機能を提供するために開口が必要となる。しかし、このような開口により、例えば、キーパッドを均一に照明するために光を制御することが困難になってしまう。軟質材料のプランジャ２１０は、厚手の光ガイド２０６を通って延び、ドームを駆動させるためには、かなり厚くなければならないため、得られるキーパッド構成は、当初の設計目標と比べて非実際的に厚くなることがある。更に、硬質のプランジャは、ドームシート層に欠陥を引き起こし、損傷を与えるため、軟質シリコーンのプランジャが使用される。
【０００５】
光ガイドは、多くの異なるプロセスに従って製造することができる。例えば、光ガイド層の製造は、連続ロールレプリケーション、あるいは「ロール・ツー・ロール」レプリケーションによって実施することができる。この製造方法を使用することにより、光学的に透明なプラスチックフィルムなどのバルク材料を、表面レリーフレプリケーションに使用することができる。多種多様な用途のために、屈折型または回析型の微小光学表面レリーフ形状（例えば、構造）を製造するためのさまざまなロール・ツー・ロール法が従来知られており、実施可能である。複数のロール・ツー・ロール法が利用可能であり、特に、Reflexite社、Avery Dennison社、３Ｍ社、Epigem社、Rolltronics社、Polymicro社、Printoプロジェクト、が提供しているものなどがある。別の適切な製造方法としては、特に、連続または不連続のキャスティング法（紫外硬化または熱硬化）、加圧成形法、連続または不連続のエンボス加工（ハードエンボス加工、ソフトエンボス加工、および紫外エンボス加工）、などがある。また、メルトフィルムを使用することもできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多くのロール・ツー・ロールエンボス加工法の１つの欠点が図３に示される。すなわち、この例では、２つのローラー３１０，３１２（前者は円形断面を有し、後者は２つの対向する部分を除いた円形の断面を有する）が２つのローラー間を進む可撓性光ガイドのバルク材料３１４に圧力を加えると、例えば、バルク材料３１４が、ローラー３１２の光学表面レリーフ構造を備えてレプリケーションされる。しかし、段階３０２の図から、軟質バルク材料３１４がニップ圧（ｐで示される矢印）中に盛り上がり始めることが容易にみてとることができ、材料３１４の変形に伴い、入力速度ｖ１が出力速度ｖ０と比べ低下し始める。同じ状態は段階３０４，３０６でも続き、段階３０８になると、ローラー３１２のニップ圧部分が途切れるために入力速度ｖ１が再び一時的に上昇して、速度ｖ０と同じになり、上述の段階の同じサイクルが繰り返される。例えば、この結果、引き伸ばされた光ガイドが形成されうる。レプリケーション処理中に、材料３１４の変形が適切に考慮されないため、このような現象により、レプリケーションされた光学微細構造にアーチファクトが形成されてしまう。
【０００７】
国際公開第２００５／１０７３６３号パンフレットは、元々光源から光ガイドに内部結合された光の外部結合変調を与えるための光学表面レリーフ構造を有する光源および光ガイドを備えた照明要素を開示している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の目的は、先行技術の構成において明らかな上記の欠点を少なくとも軽減することにある。
【０００９】
本発明の一態様によれば、光ガイド構成は、
−実質的に薄く、好ましくは可撓性を有し、光を伝送し結合させるための光ガイドと、
−前記光ガイドに結合された１つ以上の光源と、
−前記光ガイドに配置された複数の微小光学表面レリーフ形状と、
を有し、
前記光ガイドは、前記１つ以上の光源と前記複数の微小光学表面レリーフ形状との間の相互作用によって１つ以上の能動的な表示的および／または装飾的照明効果を作り出すように構成されている。
【００１０】
例えば、上記の光ガイドまたは他の光ガイドは、電子装置用のキーパッドアセンブリに搭載されてもよく、前記アセンブリは、
−光を伝送し結合させるための光ガイドと、
−前記光ガイドの一面に設けられ、それぞれが前記光ガイドに対向する硬質駆動部材に関連する複数のキーと、
−前記光ガイドの反対の面に設けられ、複数の屈曲可能なドームを有する前記ドームシートと、
を有し、
前記ドームは、所定のキーの押下により、電気スイッチの開閉などの関連するイベントを実行するために、前記光ガイドを介して前記所定のキーの前記硬質駆動部材によって加えられる圧力によって、対応する所定のドームが変形されるように配置されており、
前記所定のドームと前記所定のキーとの間に存在する前記光ガイドの少なくとも一部は、キー駆動時に、前記キーパッドのユーザに改良された触感覚を与えるために、少なくとも光学的に実質的に連続し、薄く、好ましくは可撓性を有するように構成されている。更に、この光ガイドは、硬質駆動部材に対してドームシートの保護層となる。
【００１１】
本発明の別の態様では、電子装置のキーマットなどの特定用途向けの光学的機能的要素と少なくとも機能的に一体化されたときに、コリメート光を外部結合するように構成された多目的光ガイド要素が使用され、前記光学的機能的要素は、前記多目的光ガイド要素によって外部結合された前記コリメート光を制御された（例えば、位置特定）方法で拡散するように構成されている。
【００１２】
多目的光ガイド要素は、最初に、大きな多目的微小光学材料から取り出され（例えば、裁断され）うる。
【００１３】
本発明の更に別の態様では、弾性などの可撓性を有し、光学的に実質的に透明な光ガイド要素を支持するために、硬質で、任意選択で光学的機能を有する薄型要素が使用され、前記使用は、一体化された可撓性光ガイド要素への微小光学表面レリーフ形状のロール・ツー・ロールエンボス加工の前またはその加工中に前記２つを一体化し、前記可撓性要素のロール・ツー・ロールエンボス加工のみによって生じるアーチファクトとは対照的に、前記エンボス加工された微小光学表面レリーフ形状内にアーチファクトが実質的に含まれないか、あるいはその量が低減するように前記一体化された可撓性光ガイド要素を製造することによって行われる。
【００１４】
微小光学表面レリーフ形状は、２つの原料要素、例えば、弾性および／または屈曲可能といった可撓性を有する要素と硬質の要素、のうちのいずれが一方にエンボス加工されうる。あるいは、両方の原料要素が、同時または連続的に微小光学表面レリーフ形状をエンボス加工されてもよい。
【００１５】
本発明の実用性は、特定の各実施形態に応じた複数の点から生じる。本発明の一態様に係る薄型光ガイドは、薄型光ガイドに内部結合された１つ以上（例えば２つまたは３つ）の光源と、光ガイドの１つ以上の微小光学表面レリーフ形状（例えば、異なる微小光学パターン）との間の相互作用によって、１つ以上の能動的な表示的および／または装飾的照明効果を作り出すために使用されうる。薄型光ガイドは、例えば、所定の基準に従って、関連する処理手段により、モバイル端末などのホストデバイスによって好ましくは制御される、徐々にまたは段階的に輝度および／または色が変わるインジケータなどの照明効果を付与するように構成されてもよい。このインジケータは、例えば、内部状態情報、または、例えば、装置の選択されている現在のパラメータ値、を視覚化するように構成されてもよい。表示的照明効果は、更に、光ガイドと共にキーマットを使用することによっても得ることができる。能動的な装飾的効果（この場合も、好ましくは、ホストデバイスによって制御される）には、各種のマーク（symbol）、図形的形状または他の形状などがある。両方のタイプの効果は、光ガイドに設けた、対応する微小光学表面レリーフパターンによって少なくとも部分的に定義されうる。更に、光が所定の領域に侵入および／または透過するのを防ぐために、マスクが使用されうる。効果に能動的な輝度（照明レベル）および／または色調整を付与する（例えば、時間および／または光ガイドの位置に対して輝度を下げたり色を褪色させるなど）ために、ＬＥＤなど、１つ以上の同様のまたは異なる光源（例えば、異なる色を発するものなど）が利用されてもよい。さまざまな「ライブ」または「アニメーション」効果（例えば、滝や火の形状）を得ることができる。本発明は、通常、より高価で複雑なディスプレイソリューションが提供していた従来の表示的および装飾的照明効果とは対照的に、アクティブローコストの照明のための極めて柔軟な一体型のソリューションを提供する。
【００１６】
本発明の実施形態に係る光ガイドは、本明細書で後述するように、異なる断面形状を有する格子溝、凹部または凸部など、回折型および／または屈折型の微小光学表面レリーフ形状を有しうる。このような形状の寸法（高さ、断面長、など）は、例えば、１０ミクロン以下のオーダーなどである。
【００１７】
薄型キーパッドアセンブリは、光ガイドに、キープランジャなどの硬質駆動部材用の開口を設けることなく得ることができる。このような開口は、一般に、アセンブリの全体の光学効率も低下させるため、得られる光効率は、代表的な先行技術のソリューションと比較して向上する。更に、得られた触感覚は、良好であり、多くの場合、先行技術のソリューションに対して改善される。軟質／可撓／薄型の光ガイド層により、繊細な圧力を伝達することが可能となる一方、駆動部材の剛性の向上により、ドームに適切な圧力が加えられる。一方で、ドームと硬質駆動部材との間に配置された光ガイドが、ドームを過剰な圧力から保護する。
【００１８】
本発明の一態様に係る多目的光ガイド要素により、特定用途向け照明要素を、費用効果が高くかつ短期間で製造することが可能となる。その際、より汎用的で非常に指向性／コリメート性の高い光結合構造が最初に製造され、任意選択で保存されて、後で各用途に合わせて調整され（例えば、所定の寸法に裁断されたり、任意選択で他の方法で処理される）、例えば、ディフューザ等の特定用途向けの光学的機能的要素が多目的要素と一体化される。
【００１９】
更に、本発明のさまざまな実施形態に適用することができる、可撓で、おそらく長いか平坦な光ガイドソリューションは、本発明の一実施形態に係る改良されたロール・ツー・ロールエンボス加工手法を適用することによって、正確にエンボス加工された微小光学表面レリーフパターンが付与されうる。その際、薄い追加の層が、より可撓でより軟質な元の光ガイド層と一体化される。この追加の層は、光学的機能層として作製されてもそうでなくてもよい。
【００２０】
「薄い」（「薄型」）との文言は、本発明の実施形態に係る光ガイドとの関連において、約２５〜約５００ミクロン（例えば１００ミクロン）の厚さを指す。
【００２１】
「キーパッド」との文言は、本発明との関連において、「キーボード」、あるいは多くのキー（またはボタン）を有する対応する構成に相当するものとみなされる。
【００２２】
「ドーム」との文言は、本発明との関連において、単なる半球面の形状に加え、キーパッドアセンブリの対応する圧力関連機能を実行するのに適した他の表面形状をも指す。
【００２３】
本発明のさまざまな実施形態は、添付の従属クレームに開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】先行技術の光ガイドの一例を示す。
【図２】先行技術のキーパッドアセンブリの一例を示す。
【図３】ロール・ツー・ロールエンボス加工による可撓性光ガイドの先行技術による製造に関連する問題点を示す。
【図４ａ】本発明に係るキーパッドアセンブリの一実施形態を示す。
【図４ｂ】本発明に係るキーパッドアセンブリの別の実施形態を示す。
【図４ｃ】本発明に係るキーパッドアセンブリの更に別の実施形態を示す。
【図４ｄ】本発明に係るキーパッドアセンブリの更に別の実施形態を示す。
【図４ｅ】光ガイド一体型のドームシートの一実施形態を示す。
【図４ｆ】硬質の透明な駆動部材の少なくとも一部が光ガイドと一体化されている一実施形態を示す。
【図５】特定用途向けディフューザ要素と共に、多目的光ガイドの一実施形態を示す。
【図６ａ】ロール・ツー・ロールエンボス加工のために開発された光ガイド材料特性の一実施形態を示す。
【図６ｂ】ロール・ツー・ロールエンボス加工の一実施形態を示す。
【図６ｃ】ロール・ツー・ロールエンボス加工の別の実施形態を示す。
【図７ａ】光ガイド上に設けた表面レリーフ構造の基本的な構造的特徴の各種実施形態の断面図を示す図である。
【図７ｂ】光ガイド上に設けた表面レリーフ構造の基本的な構造的特徴の各種実施形態の断面図を示す別の図である。
【図８】キーパッドおよびディスプレイの照明のための可撓性光ガイドの実施形態を示す。
【図９ａ】湾曲された光ガイドの一実施形態を示す。
【図９ｂ】湾曲された光ガイドの別の実施形態を示す。
【図１０ａ】光ガイドマトリックスの一実施形態を示す。
【図１０ｂ】屈曲可能な光ガイドの一実施形態を示す。
【図１０ｃ】多層光ガイドの一実施形態を示す。
【図１０ｄ】多層光ガイドの別の実施形態を示す。
【図１１ａ】屈曲可能な多層光ガイドの一実施形態を示す。
【図１１ｂ】折り畳まれた光ガイドの一実施形態を示す。
【図１１ｃ】光ガイドの別の実施形態を示す。
【図１１ｄ】光ガイドの更に別の実施形態を示す。
【図１２ａ】光ガイド表面レリーフ構造の一実施形態を示す。
【図１２ｂ】別個の形状を有する光ガイド表面レリーフ構造の一実施形態を示す。
【図１２ｃ】任意選択の境界表面線を有する光ガイド表面レリーフ形状の実施形態を示す。
【図１２ｄ】複数の微小光学外部結合構造群を有する光ガイドの一実施形態を示す。
【図１３ａ】表示的および／または装飾的効果のために、光ガイドに２つ以上の照明レベルが提供される本発明の一実施形態を示す。
【図１３ｂ】図１３ａの実施形態の１つの用途を示す。
【図１４】セグメント化された照明領域を含む本発明の一実施形態を示す。
【図１５ａ】複数の照明領域を有する本発明に係る光ガイドの一実施形態を示す。
【図１５ｂ】図１５ａの実施形態の１つの用途を示す。
【図１６ａ】ハンドヘルド装置に、能動的な装飾的および／または表示的照明効果が付与されている本発明の一実施形態を示す。
【図１６ｂ】能動的な装飾的および／または表示的照明効果を作り出すための光ガイド構成の一実施形態を示す。
【図１７】電気装置に設けられた光ガイドを介して照明効果を付与する一実施形態を示す。
【図１８ａ】能動的な表示的および／または装飾的照明効果を付与するように構成された装置における光ガイドの利用の一実施形態を示す。
【図１８ｂ】光ガイドおよび多くの光源により、図１８ａの実施形態によって提供される効果を作り出すための一実施形態を示す。
【図１９ａ】選択的な外部結合を可能にするために、異なる表面レリーフ形状が異なる光源の方に向けられている本発明に係る光ガイドの一実施形態を示す。
【図１９ｂ】複数の照明領域を有する光ガイドの一実施形態を示す。
【図２０ａ】多層光ガイドの一実施形態を示す。
【図２０ｂ】「オールインワン」タイプの一体化型光ガイドの一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図４ａは、本発明に係るキーパッドアセンブリの一実施形態を示す。キーは、キーマットのような集合体として提供されてもよい。独立したキー形状４０２は、硬いトップと、硬質であり、一体型であるか一体化されているか、あるいは何らかの手段で連結され、キー構造から、光ガイド４０６（およびドームシート４０８の下にあるドーム）の方へわずかに突出しているプランジャ４１０などの駆動部材とを有する。一方、所望のキー４０２がキーパッドのユーザによって駆動されるように、隣接するキー間に所定量の必要な弾性力を付与するために、軟質材料（例えばシリコーン、断片または層など）の可撓性部材４０４が提供されうる。この特定の例では、プランジャ４１０は、図４ａからみてとれるように、周りを囲む可撓性部材４０４と同じ厚さであるか、これと実質的に同じ高さであり、平坦な面が形成されている。光ガイド４０６は薄く、好ましくは可撓性を有するため、プランジャ４１０用に開口を設けなくても連続的に形成することができ、ドームの上で屈曲する、すなわち、例えば、下に存在する不均一な層（ドームシート４０８など）の上部で屈曲する（このため可撓性および／または弾性を有する）ように構成されている。
【００２６】
図４ｂは、本発明に係るキーパッドアセンブリの別の実施形態を示す。この特定の例では、１つ以上のキー４０２は、隣接するキー４０２形状間に設けられた中空部分を有し、中空部分には、シリコーン等の弾性材料／可撓性部材４０４が充填されている。別の実施形態では、キー形状４０２間の材料と、キー４０２内部の弾性部材４０４の材料とが異なってもよい。従来の実施形態とは対照的に、この彫られたキー４０２は、プランジャ４１０などの硬質で「平坦な」駆動部材を有する。これは、キー形状４０２の全体から実質的に突出せず、キー４０２に加えられた押圧が、光ガイド４０６を介してドームシート４０８のドームの方に伝達されるように、キーの骨格内で、より弾性の高い材料４０４によって取り囲まれている。
【００２７】
図４ｃは、本発明に係るキーパッドアセンブリの更に別の実施形態を示す。キー４０２は、プランジャ４４１０などの硬質の平坦な駆動部材を有する一方、この例では、キー構造内の取り囲む中空空間には、空気などの気体が充填されている。隣接するキー４０２間に、可撓性部材４０４が提供されうる。
【００２８】
また、図４ｄは、本発明に係るキーパッドアセンブリの更に別の実施形態を示す。硬質駆動部材４１０を有するキー４０２が、例えば、接着ストリップ４１２によって、光ガイド４０８の上部に直接設けられうる。
【００２９】
上記の全ての実施形態に関して、ドームシート４０８は、多くの導電性接触要素を有する電気回路基板または他の電気構成の上を覆っても、あるいはこれに一体化されてもよい。これらの導電性接触要素のそれぞれは、おそらく、対応するドームが所定の量変形することによって駆動されうる（例えば、開または閉にされうる）電気スイッチの少なくとも一部を形成している。ドームは、このようなスイッチまたは他の何らかの種類の電気回路を実施するため、下に存在する回路基板または他の電気構成の導電性要素と協働するために、１つ以上の導電部材または導電領域を備えてもよい。電気的接触をとることによってスイッチを閉にするなど、ドームを変形させるイベントが発生すると、モバイル端末などのホストデバイスにおいて、対応するアクションの実行がトリガされうる。このイベントは、性質上光学的なものであってもよい。このアクションには、例えば、ディスプレイへの文字の挿入や、デバイスの処理手段によって制御される他の機能の実行などがある。上記の代わりに、あるいは上記に加えて、キーが解放されて元のドーム形状に戻ったときに、アクションが実行されてもよい。
【００３０】
図４ｅの実施形態では、ドームシート４０８が、光ガイドの下部４０６と一体化されている。例えば、ドームシート４０８が、電気回路を含め、光ガイド４０６に直接積層されてもよい。電気回路は、例えば印刷法によって光ガイドの表面または光ガイドの反射面に作製されうる。
【００３１】
図４ｆは、硬質駆動部材の少なくとも一部分が、光ガイドの一部４１４をなしている実施形態を示す。このような少なくとも一部分は、光ガイドを伝搬している光が、光ガイドの残りの部分と、より硬い材料の部分との間の境目に実質的に影響されないように、取り囲む光ガイド材料と光学的に連続するように選択されうる。図４ｆの実施形態のこの態様が、上記の実施形態にも適合されてもよい。図４ｆの要素は、説明のみを目的として、垂直に分離されている。
【００３２】
本発明に係るキーパッドアセンブリの実施形態のドームシートは、キーボードまたはキーパッドに要する部品点数を削減するために、光ガイド要素に適合／一体化されうる。このようにして、電気的接触および／または回路が、光ガイド要素を構成している１つ以上の光ガイド層に提供されうる。このような接触および回路は、最新の積層処理および印刷処理を使用して提供することができる。例えば、ロール・ツー・ロール法が使用されうる。更に、光学表面レリーフ構造が、キーパッドまたはキーボード部品に適合／一体化されても、プリント回路基板の上に積層されてもよい。ボタンおよびキーは、照明角度を広げるために、コリメート光を放散させうる。
【００３３】
図５に、本発明に係る一体型の光ガイド構成の更に別の実施形態が示される。多目的光ガイドシート５２０は、製造されて、特定用途向けのサイズ５０６に裁断されうる。図５には矩形形状５２０，５０６のみが図示されているが、シート５２０および／または切断された要素５０６が、それぞれの特定の用途に応じて、楕円形、円形または三角形の形状などのほかの形状を有してもよい。得られた光ガイド要素５０６は、例えば、ブレーズ格子ユニット／画素のドットマトリックス（図５の小さな円）などのコリメート性／指向性の微小光学表面レリーフ構造を有しうる。上記に加えて、あるいは上記の代わりに、別の微小光学形状が使用されてもよい。微小光学構造は、表面積全体に、光学的に調節されうる。その後、多目的光ガイド要素５０６の上に特定用途向け光学素子５１２を設けることによって、所望の特定用途向け照明効果が得られる。要素５１２は、均一な照明を得るために、光拡散機能などの光学的機能を有しうる。例えば、要素５１２は、キーマットまたはその少なくとも一部として実施されうる。上で説明したように、要素５１２が、更に、キーパッドアセンブリの一部をなしていてもよい。要素５１２は、複数の所定の方法で光を（外部）結合するように構成された、複数の少なくとも機能的に分離可能な部分５１４，５１６を有しうる。
【００３４】
図６ａは、微小光学構造のロール・ツー・ロールエンボス加工のために作製された光ガイドのバルク材料６０６の一実施形態を開示する。すなわち、可撓性を有し、光学的に実質的に透明な層などの主バルク材料６０６が、軟質で可撓性の主材料層６０６（上部）よりも硬く硬質の追加の層６０６ｂ（下部）と共に提供される。追加の層６０６ｂは、例えばＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＥＴまたはより硬いＴＰＵ（熱可塑性ウレタン）を含み、軟質の主層６０６よりも好ましくは薄く、主層６０６は、例えばＴＰＵなどのエラストマを含む。例えば、追加の層６０６ｂは、微小光学構造またはリフレクタなどの機能的要素を有しうる。追加の層６０６ｂは、ロール・ツー・ロールエンボス加工中に、微小光学表面レリーフパターンがレプリケーションされるように、層６０６の一面、あるいは反対の面に配置されうる。別の実施形態では、層６０６の両面に、同様であるかまたは異なる追加の層６０６ｂが提供されてもよく、第２の追加の層は、図６ａに破線で示されている。追加の層６０６ｂは、更に、所定の色および／または屈折率を更に有してもよく、これは任意選択で主層６０６のものと異なっていてもよい。同時押出される追加の層６０６ｂは、ロール・ツー・ロールエンボス加工中に、光ガイドの引っ張りが、回避できるか少なくとも低減でき、光ガイドの出力速度が、より一定に保たれ、使用されるローラーに対して入力速度により近い値に保持されるように、好ましくはレプリケーション段階を安定化する。層６０６，６０６ｂは積層されうる。
【００３５】
連続ロール（ロール・ツー・ロール）レプリケーションによる（超）薄型光ガイド製造のための処理の一実施形態では（図６ｂ参照）、バルク材料６１６が、ロール６１０からロール６１２に移動する。この高速で対費用効率が高い製造方法を使用することにより、バルク材料６１６が、表面レリーフレプリケータ６１４（例えば、光学表面レリーフ構造を有するニッケルコーティングされたシリンダ、ドラム、ロール）によってレプリケーションされうる。レプリケータ６１４は、図３に示すように、（例えばローラーの一部が欠けていることなどにより）材料６１６に明らかに可変の圧力を加える部分を備えていても、圧力がより一定に維持されてもよい。図６ｂの実施形態では、処理の実行開始前に、１層または２層の追加の層６０６ｂが層６０６に既に一体化され、バルク材料６１６が形成されている。
【００３６】
図６ｃは、連続ロールレプリケーションによる（超）薄型光ガイド製造のための処理の別の実施形態を示す。材料６０６は、ロール６１０からロール６１２に移動するようになっている製造方法中に、追加の層６０６ｂが、ロール６１８から材料６０６の表面に積層されうる。続くローラーの対６２２が、一体化された６０６，６０６ｂに、そのいずれかの面において、所望の表面レリーフパターンをエンボスするように構成されうる（図６ｃに示す例では、実際のエンボスローラーは下のローラーである）。別の実施形態では、ローラー６２４が、積層処理と実質的に同時に、層６０６ｂに表面レリーフパターンを提供してもよい。積層品質を向上させるために、追加の予備加熱６２０が行われてもよい。
【００３７】
本発明のロール・ツー・ロールの実施形態は、好ましくは高い製造速度を実現し、高品質の光学製品を提供する。
【００３８】
微小光学表面レリーフ形状を作製する別の適切な方法としては、連続または不連続のキャスティング法（紫外硬化または熱硬化）、加圧成形法、連続または不連続のエンボス加工（ハードエンボス加工、ソフトエンボス加工、および紫外エンボス加工）などがある。メルトフィルムを使用することもできる。多くの製造処理を使用することができるが、その一部は、特定の実施形態を製造するために特に適していることがある。例えば、ブレーズタイプの構造的プロファイルは、正確かつ高品質のレプリケーションを実現するために、ロール・ツー・ロール紫外エンボス加工またはメルトフィルム法による製造が最も適している。光ガイド層に異なる種類の図形およびマスクを印刷または積層することができ、これには、任意選択で電気的接触および回路が含まれる。このことは、場合によってはコスト上の極めて重要な点となりうる。
【００３９】
表面レリーフ構造の形成後、光ガイド層が、レーザ、ダイカッティングおよび／または他の手段によって、ロールまたはフィルムから直接好ましい形状に裁断されうる。また、光学的特徴が、裁断処理中に形成されてもよい。このような光学的特徴には、特に、狭い境界線が含まれ、この境界線は、光を好ましい領域に反射させるか案内するか、あるいは光ガイドの第１の部分に光を案内する／拡散させることができる。この裁断処理は、ロール・ツー・ロール法により、極めて短い単位時間と低コストで実施することができる。得られる光ガイドは、上で説明したような多目的光ガイドなどである。
【００４０】
上記の製造方法は、必要に応じて、用途に合わせて開発および変更されてもよいことを当業者は認めるであろう。
【００４１】
図７ａおよび図７ｂは、微小光学表面レリーフ構造の基本的な構造的特徴の各種実施形態の断面図を示す図である。これらの形状（スラント、正弦波、三角形など）は、単に基本的な構造的要素が有することができる断面形状のいくつかの例を示すに過ぎない。本発明の一実施形態に係る任意の光ガイドは、表面レリーフ構造の任意の領域において、これらの形状の１つ以上を有してもよい。これらの特徴を理解しやすくするために、特徴を、いくつかの別個のグループで示す。本明細書の説明から明らかなように、表面レリーフ構造は、実際的な状況であれば、光ガイド層のどこにでも提供することができる。
【００４２】
光ガイドは、一般に、複数の光ガイド層を有しうる。照明要素が複数の光ガイド層を有する場合に、これらの光ガイド層が同じ断面積を有してもよい。別の実施形態では、光ガイド層が異なる断面積を有してもよい。光ガイドの層数は、光ガイド要素に応じて変わりうる。１層の光ガイド層の厚さは、約０．０１ｍｍ〜約０．４ｍｍなどである。光ガイド要素の厚さは、光源の高さと同程度の値であってもよい。
【００４３】
光ガイド要素の全体は、平坦であってもよい。光ガイド要素の１つ以上の少なくとも一部は、好ましくは可撓および／または屈曲可能である。屈曲は恒久的なものであっても、あるいは光ガイド要素が使用時に（すなわち、力をかけると）屈曲されてもよい。光が、光ガイドを通って伝搬され、湾曲または屈曲の一方の面で光ガイドから外部結合されるという点で、光ガイドは可撓性を有する。光ガイド要素が複数の光ガイド層を有する場合には、光ガイド層の１層以上が、屈曲可能および／または可撓であってもよい。光ガイド要素の少なくとも一部が湾曲されている場合、湾曲の角度は、通常、全反射角を超えない。
【００４４】
光ガイド要素が複数の光ガイド層を有する場合、１枚以上のフィルムが、覆っている２層の光ガイド層間の任意の領域の少なくとも一部に配置されうる。光ガイド層間に、さまざまな異なるフィルムが配置されてもよい。例えば、異なる照明性能を得るために、フィルムが、リフレクタフィルム、ディフューザフィルム、プリズムフィルムおよび輝度向上フィルムの１つ以上を含んでもよい。
【００４５】
一般に、少なくとも１つの光源が光を発生させ、この光が光ガイド要素に入射される。光源は、ＬＥＤまたは他の適切な光源を備えうる。光は光ガイド要素に内部結合（incoupled；結合）される。光源が光ガイド要素に直接接続されて、光ガイド要素に光が直接入射されてもよい。別の実施形態では、照明要素が、１つ以上の内部結合構造と共に設けられてもよい。内部結合構造には、上面および底面の少なくとも一方に鏡面反射体を有するくさび、楕円光パイプ、集束レンズおよび／またはスプリット光ファイバの束（bundle of split optic fiber）などがある。光源と内部結合構造とは一体構造であってもよい。光ガイド要素が複数の光ガイド層を有する場合、内部結合は、層によって変わりうる。内部結合構造の一部の実施形態は、スラント、ブレーズまたは径方向のバイナリ格子構造を有する（発散レンズはあってもなくてもよい）。
【００４６】
本発明は、特に薄型で可撓性を有する構造を提供するという観点から、公知の光ガイド構造に比べて大きな利点を有しうる。例えば、超薄型光ガイドは場所を取らない。これは、特に、モバイル端末、リストコンピュータ、ＰＤＡ、腕時計などのハンドヘルド製品において極めて重要な点であるが、他のディスプレイ、キーパッド、コンソール、および照明ソリューションにおいても重要な点である。
【００４７】
光ガイドを屈曲することができる本発明に係る薄型の可撓性光ガイドの実施形態により、後から説明するように、可撓および／または湾曲ディスプレイ、可撓電話、クラムシェルモバイル端末（「フリップ式電話」）などの興味深い用途を製造することが可能となる。複数の光ガイド層を有する本発明の実施形態により、例えば各層において、光の内部結合／外部結合や他の光学性能を容易に制御できるようになる。２層以上の光ガイド層が、別の層の上に積層されうる。これらの層の間に、リフレクタおよび／またはフィルムを設けてもよい。
【００４８】
光は、層の厚さに比例して、光ガイド層に内部結合されうる。これに従えば、薄いほど通常は内部結合する光の量が減り、厚いほど通常は内部結合する光の量が増える。これにより、光の内部結合を制御するための極めて容易な方法を提供することができ、異なる光ガイド層に光を分散させることもできる。この概念は、ほかの構造のなかでも、デュアルバックライティング、キーパッドの照明を含む後方照明、キーパッドの照明を含むデュアルバックライティングに適している。
【００４９】
光ガイドの合計の厚さは、ＬＥＤの高さと同じであってよい。例えば、一実施形態によれば、ＬＥＤの高さは約０．８ｍｍである。
【００５０】
本発明は、集中的な光源構成を有しうる。この構成は、一般に、必要な光源（例えばＬＥＤ）の個数、組立コストが少なくて済み、場所を取らない。多層光ガイド層を有する本発明の実施形態は、光ガイド積層体の一方の端のみに配置された光源を使用することができる。全ての光ガイド層が、照明させるために、適切な領域に光を伝搬しうる。
【００５１】
本発明の実施形態では、光ガイドのサイズとおよび光源の個数を実際的に変更することができる。これにより、同じ光ガイド設計を異なる用途に使用する際の柔軟性が一層高くなる。光ガイド設計は、光源の近くに存在し、光源（例えばＬＥＤ）の厳密な配置に依存しない第１の（光内部結合）部分に、光拡散構造または光案内構造を有して特定のサイズに成形されうる。このタイプの光学設計では、光源の量を変更することができる一方で、同じ端に最小量の光源および最大量の光源を配置することができる。これにより、同じ均一性で高輝度または低輝度を得ることができる。更に、同じ光ガイド設計が、同じ均一性の性能を得るために、異なるサイズに裁断されてもよい。
【００５２】
本発明の一部の実施形態は、１層の厚さが約０．４〜約０．０１ｍｍの超薄型光ガイド（フィルム状）ソリューションを提供することができる。
【００５３】
本発明の実施形態に、単層ソリューションおよび多層ソリューションを有する光ガイドが含まれてもよい。全ての層が表面レリーフ構造を有してもよく、この構造が、異なる光学的機能を得るために、表面に形成されうる。これらの光学構造は、バイナリ、スラント、ブレーズ、正弦波などの異なるプロファイルを有する回析型および／または屈折型構造であり、異なる光外部結合群または部分群を形成している。
【００５４】
本発明の特定の実施形態に係る多層光ガイド要素は、光源の高さと一致する厚さを有しうる。例えば、光源がＬＥＤを有し、ＬＥＤの高さが約０．８ｍｍである場合、光ガイド要素は、複数の光ガイド層を有し、層間に配置されるリフレクタの高さが約０．８ｍｍであってもよい。光ガイド層の厚さを変えることで、光の内部結合およびルミナンス（輝度）を制御することができる。例えば、光源からの光は、層の厚さに比例して光ガイド層に内部結合されうる。これに従えば、薄ければ、光の内部結合が少なく、輝度も低くなり、厚ければ、光の内部結合が多く、輝度も高くなる。これは、光の内部結合を制御するための極めて容易な方法であり、異なる光ガイド層に光を分散させ、光ガイド層のそれぞれにおいて、制御された所望の輝度を得ることができるようになる。
【００５５】
薄型光ガイドの光学構造または表面レリーフ構造は、通常、光の外部結合の均一な分布または輝度を得るために、高く増加された変調度を必要とする。光学基本構造は、一般に、所望の変調度を得るために、高さが約１０ミクロン以下よりも小さいオーダー、横の一方向の寸法が約１０ミクロン以下のオーダーと、極めて微細である必要がある。これにより、小さな別個の外部結合構造群を形成し、光ガイド層に設けた外部結合構造の割合をより正確に制御することが可能となる。好ましくは、薄型光ガイド層において、光学構造は、小さな別個の外部結合構造群にグループ化され、少なくとも１つの光源の近くの光ガイド層の領域に含まれる外部結合構造群は、光ガイド層の領域の約１０％以下である。この領域では、小さな別個の外部結合構造群間の最大距離は、３００ミクロン以下である。内部結合された光の強度が、最大強度の５０％以上になることがあるため、この領域は、光ガイドの構造的設計の最も重要な部分となりうる。大きく背の高い光学詳細構造をベースとした従来の微小構造のソリューションは、一般に、薄型光ガイドにおいて均一な輝度を得るうえで困難を有する。
【００５６】
本発明に係る光ガイド要素の実施形態は可撓性を有しうる。一部の実施形態では、光ガイド要素の全ての部分または層が可撓性を有すると限らない。可撓性光ガイド要素を有する発明の実施形態は、所望の形状に屈曲することができる。このような実施形態は、好ましい形状を得るために可撓性を有し、湾曲（屈曲）させることができる一方で、全反射理論を実質的に満たし、全反射角を超えない。
【００５７】
薄型光ガイドにおいては、光ビームが、厚手の光ガイドよりも光学構造に頻度に衝突するため、薄型光ガイドは光の漏出を阻止するのに役立ちうる。全ての光をより効率的に外部結合させることができ、光ガイドの終端での光の漏出が低減される。
【００５８】
超薄型光ガイドは、他の光学フィルム（リフレクタ、ディフューザ、輝度向上フィルム）の有無を問わず、単一層として使用することができる。薄型光ガイド層は、層の一面または両面に、微細な光学構造を有しうる。
【００５９】
従来のＬＥＤは、１層の光ガイド層のみを使用するために、薄型光ガイド層に光を内部結合するのを補助する特定の光学部品またはアダプタを有する光ガイド層に適合されている。例えば、ＬＥＤの高さは、約０．２ｍｍの厚さの光ガイド層と比べて、０．８ｍｍなどである。このＬＥＤ光学部品またはアダプタは、例えば、上面および底面に鏡面反射体を有するくさび形のソリューションなどであった。使用可能なほかの内部結合構造としては、薄い楕円光パイプ、集束レンズまたはスプリット光ファイバの束などがあるまた、回路を有するＬＥＤがこのアダプタ内に成形されてもよい。これにより、ＬＥＤの取り扱いを容易にすることができる。このアダプタは、アダプタを光ガイド層に容易に接続するためにバネ式の構造を有してもよい。このアダプタは、硬質または可撓の光学材料で作製することができる。アダプタを形成するプロセス方法としては、例えば、鋳造または注入モールディングが挙げられる。光内部結合は、底面または上面に設けた特定の格子構造によって行われてもよい。例えば、スラント、ブレーズまたは放射状のバイナリ格子構造が使用されてもよく、発散レンズがあってもなくてもよい。
【００６０】
超薄型光ガイド要素は、２層以上で構成されてもよい。光ガイド層は、例えば、デュアルバックライトのソリューション、バックライトおよびキーパッドの照明の提案、デュアルバックライトおよびキーパッドの照明のソリューションを構成することができる。デュアルバックライトのソリューションのために、光ガイド層間に１枚のリフレクタフィルムを設けるだけで済むこともある。これにより、コストを削減でき、パッケージをより薄型化できると共に、取り扱いおよび組立がより容易になる。２層を有するソリューションでは、内部結合された光の大部分が、中心線に沿って伝搬されうるため、光外部結合構造は、光ガイドのソリューションの中心線（光ガイド層の内面）に配置されうる。換言すれば、光の大部分が高い入射角で伝搬されうる。
【００６１】
光ガイド要素に入射させる光を供給するために、１つ以上の光源が配置されうる。一部の実施形態によれば、光を光ガイド層に内部結合させるために、全ての光源が、光ガイド要素の一方の端に配置されうる。この集中的な光源構成により、必要な光源の量を低減でき、光源を複数組み立てる（multi-assembly）必要がなくなる。このことは、総コストの低減に直接的に影響しうる。
【００６２】
１つの用途に、バックライトとキーパッドの組み合わせがあり、この場合、集中的なＬＥＤ構成が光ガイド積層体の端に使用されうる。同じＬＥＤが、バックライトとキーパッドの照明を行うことができる。従来のソリューションでは、バックライトとキーパッドの照明のために別々のＬＥＤを使用する必要がある。
【００６３】
図８は、１層以上を有する光ガイドの一実施形態を開示する。光ガイドは、部分８０２によってディスプレイを、部分８０４によってキーパッドをそれぞれ照明するように構成されている。光ガイドは、好ましくは実質的に連続しており（すなわち大きな開口がない）、先行技術のソリューションと比較して改良された触感覚を与えるために可撓性を有する。このソリューションでは、ＬＥＤなどの１つ以上の光源８０６が使用され、ディスプレイとキーパッドの照明が同時に行われうる。
【００６４】
光ガイド層の光学構造は、そこに含まれる光源のサイズおよび量に関して変更が可能なように設計されうる。光ガイド構造の特定の部分（光内部結合部分）における光ガイドの光学設計は、第１の部分において、より均一性および／または指向性の高い光の分散を得るために、ＬＥＤなどの点光源からの光が、異なる円錐角度で拡散されるか、または同じ角度で部分的に案内されるように最適化されうる。光ガイドの光学設計は、光源の厳密な位置に左右されない。この種類の光学設計により、同じ均一性の高輝度と低輝度を実現するために、同じ端に、最小量の光源および最大量の光源を有する、異なる数の光源を使用することが可能となる。このタイプの光学表面レリーフ構造は、光ガイド層の第１の部分の、回折溝または屈折溝を有する上面および底面に配置されうる。
【００６５】
図５の実施形態に一部戻ると、外部結合構造は、同じ均一性を得るために、同じ光ガイドの基本的な設計を異なるサイズに裁断して使用することができるように最適化されうる。これにより、多種多様なソリューションおよび用途に関して、単に輝度とサイズの要件のみがのわずかに異なる多くの光ガイド要素を設計する必要なく、より多様かつ柔軟な光ガイドのソリューションを作製することが可能となる。
【００６６】
本発明の一実施形態に係る（超）薄型光ガイド層は、約５０〜約２００ミクロンの厚さを有するキーパッドの照明に使用することができ、良好な可撓性とタッチセンシティブ性能を与える一方で、クリック効果（すなわち良好な触感覚）を保持することができる。この結果、光ガイド層は、開口を設けなくても、キーやボタンに使用することができる。これにより、均一なキーパッドの照明を実現するための光の制御が容易となる。また、光をより効率的に外部結合することができるため、必要なＬＥＤ部品の点数が少なくて済む。この光ガイド層はボタンとドームシートの間に配置することができ、従来の光ガイドよりも必要なスペースが非常に少ない。
【００６７】
図９ａは、湾曲された超薄型光ガイド要素９０６の実施形態を示し、光ガイド要素９０６は、光の外部結合のために、表面の少なくとも一面に光学表面レリーフ構造（図中の鋸状のパターン、光線が矢印で示されている）を有する。この（超）薄型光ガイドの実施形態は、全反射理論を実質的に満たすために、可撓性を有し、好ましい形状に湾曲させることができる。この超薄型光ガイドのソリューションは、上面ＬＥＤ９０８を使用することができる。
【００６８】
図９ｂは、２箇所で湾曲された超薄型光ガイド要素９１０の実施形態を示し、光の外部結合のために、表面の少なくとも一面に光学表面レリーフ構造を有する。この超薄型光ガイドの実施形態は、実質的全反射理論を満たすために、可撓性を有し、好ましい形状に湾曲させることができ、全反射角を超えない。この超薄型光ガイドのソリューションは、例えば、上面ＬＥＤ９１２を使用した２つの光内部結合面を有しうる。
【００６９】
図１０ａは、照明マトリックス部分を形成するように構成された超薄型可撓性光ガイド要素１００６の実施形態を示す。このマトリックスは、少なくとも一方向に大きな照明されたアクティブ領域を形成するために、数個の光ガイドモジュールを有しうる。また、この用途は、フラットディスプレイ（例えば、ＬＣＤ  ＴＶ）に適したバックライトのソリューションとなりうる。このソリューションは、光源として上面ＬＥＤを有しうる。当然、他の光源を使用したり、異なる方法で配置したり、光ガイド要素を異なる方法で配置することもできる。
【００７０】
図１０ｂは、光の外部結合のために、光ガイドの少なくとも２つの異なる面に２つの別々の光学表面レリーフ構造を有する本発明に係る可撓性超薄型光ガイド要素１００８の実施形態を示す。
【００７１】
この薄型光ガイドは可撓性を有し、所望の形状に屈曲させることができる。一般に、屈曲は、全反射理論を満たし、全反射角を超えないように行われる。この超薄型光ガイドのソリューションの実施形態は、例えば、上面ＬＥＤを使用しうる。
【００７２】
図１０ｃは、２つの層の一面に（光の外部結合のための全面に）光学表面レリーフ構造を有する、２層の光ガイド層をベースにした多層光ガイド要素スタック１０１０の実施形態を示す。この光ガイドのソリューションは、一般に、約０．４〜約０．８ｍｍの実質的に均一な厚さを有し、ＬＥＤは同じ高さである。
【００７３】
図１０ｄは、光の外部結合のために、２つの層の一面（他方の層に対向する面）の全面に光学表面レリーフ構造を有する、２層の光ガイド層を有する多層光ガイド要素スタック１０１２の別の実施形態を示す。この光ガイドのソリューションは、一般に、約０．４〜約０．８ｍｍの実質的に均一な厚さを有し、ＬＥＤは同じ高さである。
【００７４】
また、光の外部結合のために、任意選択で２つの層の両面の全面に光学表面レリーフ構造を有する２層の光ガイド層をベースとした構成も可能である。任意選択で、リフレクタフィルムなどの機能的要素が光ガイド層の間に配置されてもよい。
【００７５】
図１１ａは、光の外部結合のために、２つの層の面の少なくとも一部に光学表面レリーフ構造を有する、２層の光ガイド層を有する可撓性多層デュアル光ガイド要素スタック１１０６の実施形態を示す。光ガイド層の間にリフレクタフィルムが配置されうる。この光ガイドのソリューションは、可撓性を有し、全反射理論を満たすために好ましい形状に屈曲させることができる。光ガイド層の厚さを変化させることにより、光の内部結合および輝度を制御することができ、厚いほど一般に光量が高くなり、薄いほど一般に光量が低くなる。この光ガイドのソリューションは、例えばクラムシェルモバイル端末またはフリップ電話などのデュアルディスプレイバックライティングに適し、通常、約０．４〜約０．８ｍｍの実質的に均一な厚さを有し、ＬＥＤはほぼ同じ高さである。
【００７６】
図１１ｂは、光の外部結合のために、層の一面に光学表面レリーフ構造を有する１層の光ガイド層をベースにした多層光ガイド要素スタック１１０８を有する実施形態を示す。光ガイド層は折り畳まれて、完全な光ガイド積層体が形成されうる。図から分かるように、表面レリーフ構造を有する面は自身に接している。本発明により、１層の光ガイド層だけで多層光ガイド要素を提供することができる方法が示されている。この光ガイドのソリューションは、光ガイドの終端における光の漏出を阻止することができる。厚さは通常、約０．２〜約０．８ｍｍであり、ＬＥＤは同じ高さである。更に別の実施形態では、リフレクタなどの機能的要素が光ガイド層の間に提供されてもよい。
【００７７】
図１１ｃは、なかでも、光の指向性、コリメート性、発散、偏光などの異なる光学性能を得るために、全面の少なくとも１つの面に、異なる光学表面レリーフ構造を有する超薄型光ガイドの実施形態を示す。光ガイド層は折り畳まれて、完全な光ガイド積層体が形成されうる。このソリューションでは、１つのパッケージで更に多くの性能を提供する。
【００７８】
図１１ｄは、なかでも、光の指向性、コリメート性、発散、偏光などの異なる光学性能を得るために、全面の少なくとも１つの面に、異なる光学表面レリーフ構造を有する超薄型光ガイド素子の実施形態を示す。光ガイド層は折り畳まれて、完全な光ガイド積層体が形成されうる。このソリューションでは、１つのパッケージで更に多くの性能を提供することができる。
【００７９】
図１２ａは、例えば、光源から離れた光ガイド要素の領域で使用されうる光ガイド構造の実施形態を示す。この例示的な実施形態に示すように、表面レリーフは、異なるサイズ、形状、配向、構成を有する異なる群にグループ化された溝および／または凹部などの基本的な構造的特徴を有しうる。表面レリーフの特徴も変更することができる。これに従えば、他の特性のうち、充填率、形状、サイズ、プロファイル、断面および／または配向が変更されてもよい。群は、反復パターンを有していても有さなくてもよい。各群は、実際上、どのような所望の形状（例えば規則正しい不規則なポリゴンの形状）を有してもよい。例えば、群は、矩形、三角形、正方形、台形、またはその他の任意の形状でもよい。溝および／または凹部の構成が、各群および／または構造全体にある各部分群内で変更されてもよい。構造の内部結合特性および／または外部結合特性を変えるために、溝の特性およびその構成が変更されうる。例えば、この構成により回折効率が最大化されてもよい。また、この構成により、回折効率を位置の関数とすることもできる。図の実施形態では、表面レリーフ構造が群１２０２にグループ化されている。各群は、それぞれが、例えば、高さが約１０ミクロン以下のオーダー、各横方向の寸法が約１０ミクロン以下のオーダーの複数の部分群１２０４を有する基本的な構造的特徴を有する。各群と部分群が別の構成を有してもよい。
【００８０】
図１２ｂは、均一な別個の照明領域を形成している、別個の微細な光学表面レリーフ構造を有する、例えば、キーパッドの照明のために使用されうる光ガイド層の実施形態を示す。このような領域は、例えば、光ガイドによってホストデバイスの所望の状態情報を示すために照明されうるマークまたは他の形状を形成しうる。
【００８１】
図１２ｃは、微細な光学表面レリーフ構造と、裁断プロセスによって形成され、照明領域に光を反射または案内することができる任意選択の短い境界表面線１２０６とを有する、例えば、キーパッドの照明のための光ガイド層の実施形態を示す。
【００８２】
図１２ｄは、好ましくは薄型光ガイド層に関する実施形態の一部を示す。この実施形態では、表面レリーフ構造の異なる基本的な構造的特徴が、小さな別個の外部結合構造群１２０８を形成し、光ガイド素子に内部結合される光の外部結合変調度を所望の値に設定するために、各表面レリーフ構造の数、構成および／またはサイズ、ならびに／あるいは表面レリーフ構造の構造的特徴の高さおよび／または横方向の寸法が変更されている。
【００８３】
例えば、上記の各種光ガイド構成の実施形態が、以下に記載する機能的、表示的および／または装飾的な用途に適用されてもよい。
【００８４】
図１３ａおよび図１３ｂの実施形態では、ロゴ、単語、図形のような表示的または装飾的効果のために、２つ以上の照明レベルを有する光ガイド１３０６が示される。ＬＥＤなどの光源が符号１３０８で示される。異なる照明レベルは、微小光学表面レリーフ構造１３０２，１３０４（例えばブレーズ格子およびバイナリ格子）によって設計される。低ルミナンスまたは高ルミナンスの、実質的に異なる照明レベルを有する光ガイドのバックグラウンド照明（図１３ｂにおいて、明るい「Ｍｏｄｉｌｉｓ」の文字が、明らかに照明レベルの低い領域によって囲まれている点に留意されたい）が、例えば、表示的または装飾的な図形に使用されうる。適した用途としては、例えば、モバイル端末、ＰＤＡ、リストコンピュータ、腕時計、ラップトップ、自動車産業の各種製品などのロゴがある。
【００８５】
図１４は、それぞれが個々のＬＥＤ１４０２ｂ，１４０４ｂと、別個の照明パターンとを有する２つ以上のセグメント化された照明領域１４０２，１４０４を有する１つの光ガイドの実施形態を開示する。各ＬＥＤ（色）は、別個のパターンによって、好適な別個の領域のみを照明する。セグメント化された領域は、光をブロックし、色の混合を防ぐように構成されたダイカットまたはレーザカット線によって形成されている。
【００８６】
図１５ａおよび図１５ｂは、それぞれが個々のＬＥＤを有する数個のセグメント化された照明領域１５０２，１５０４，１５０６，１５０８を有する１つの光ガイドの実施形態を示しており、これは、ＬＥＤと光ガイド光学部品の相互作用によって、能動的な表示的照明効果を付与するように構成されている。表示的な照明図形は、別個の表面レリーフ微小光学部品によって形成されるか、マスク層が併用されるか、あるいはこの両方によって形成されうる。能動的な表示的照明を有するハンドヘルド装置の例（個別に照明されうるマークに留意されたい）が、特に図１５ｂに示される。
【００８７】
図１６ａおよび１６ｂは、微小光学表面構造および／またはマスク層により別個に形成された照明パターンを発生させることができる、適合された単一の光ガイドによって、能動的な装飾的および／または表示的照明効果が付与されているハンドヘルド装置の実施形態を示す。表示的および装飾的効果は、ＬＥＤとセグメント化された光ガイド光学部品との相互作用によって、個別に制御されうる。図１６ａの例に示し、上で説明したように、光ガイドは屈曲可能であってもよい。照明領域に、色のスライドや輝度の変化など、動的に可変な色の変化を与えるために、装飾的照明効果に、２つ以上のＬＥＤ色が使用されてもよい。効果は、例えば、暗くしたり、明るくしたりなどにより、ＬＥＤと光ガイド光学部品との相互作用によって提供されうる。図１６ｂの例では、文字「Ｍｏｄｉｌｉｓ」を示す能動的な形状を作り出すために、ＬＥＤ１６０２ｂおよび微小光学表面レリーフパターンおよび／またはマスクを有する１つのセグメント１６０２が提供されている。２つの異なるＬＥＤ１６０４ｂを備えた他のセグメント１６０４は、適応的に色の混合を行うように構成されている。セグメントは、分離線またはスリット１６０６によって形成されている。
【００８８】
図１７は、ハンドヘルドデバイスのために提供された単一の光ガイドによって、能動的な装飾的および／または表示的照明効果が得られる実施形態を示す。連続または別個の微小光学パターンと、端部照明１７０２を有し、キーパッド照明が提供され、光ガイドから光が漏出される。
【００８９】
図１８ａおよび図１８ｂは、例えば能動的な表示的および／または装飾的照明効果を有するハンドヘルド装置の光ガイドの利用の更に別の実施形態を開示する。１つの光ガイドが、別個に形成された照明パターンを生成するように適合されており、任意選択でマスク層が併用される。能動的な表示的または装飾的照明効果は、例えば、暗くしたり、明るくしたりなどにより、ＬＥＤと光ガイド光学部品との相互作用により、照明領域全体に、色のスライド、混色および輝度の段階的な変化などの動的に可変な色の変化を与えるために、少なくとも２つのＬＥＤと関連する色とを使用する。装置の上部カバーは、例えばハーフミラー（semi-mirror）（ＰＶＤコーティング）により作製されてもよい。異なる色の少なくとも２つのＬＥＤ１８０２，１８０４を有する光ガイドの利用可能性のさまざまな例としては、一般的なバッテリー充電、音量、温度、電話およびメッセージの着信、接続強度などを示す状態インジケータが挙げられる。例えば、光ガイドは、矩形または不規則な形状で提供されうる。
【００９０】
図１９ａは、ブレーズまたはスラントタイプのプロファイルなど、少なくとも２種類の光方向選択的な微小光学表面レリーフパターン１９０２ａ，１９０４ａを有する１つの光ガイドの実施形態を示す。これは、内部結合された光の方向と外部結合のパターンにより、ＬＥＤ１９０２，１９０４のそれぞれと、光ガイド光学部品との相互作用によって、個々に（utilise individually）、能動的な表示的および／または装飾的照明効果を得るためのものである。
【００９１】
更に、この光の内部結合および外部結合のソリューションは、異なる色を得るため、あるいは照明のホワイトバランスを調整するための混色に適している。
【００９２】
図１９ｂは、１つの光ガイドが、メインの多色照明領域１９０６と、端に配置されたＲＧＢ  ＬＥＤ１９０８と、好適なセグメントを一定の表示色で照明するために、下に配置された緑色と赤色のＬＥＤ１９１０に関連する２つの異なる照明セグメントとを有する実施形態を示す。メインの照明領域は、光の外部結合のための微小光学表面レリーフパターンと、パターンのない平坦な面を有する別個のセグメントとを有する。
【００９３】
図２０ａは、例えばＬＥＤと光ガイド光学部品との相互作用による、別個の表示的および／または装飾的照明効果用に、多色ＬＥＤなどの個々のＬＥＤ２００２を有する多層デュアル光ガイドの実施形態を示す。デュアル光ガイド層が、不要な照明と光の漏出を防ぐために、好ましくは層間に少なくとも１枚のマスクフィルムを有することにより、個別に能動的な照明が実現される。
【００９４】
図２０ｂは、指標、装飾、フラッシュライト、ディスプレイライト、光データ伝送２００６（送信用に内部結合、受信用に外部結合）用の多目的の照明および光学部品を有する１つの光ガイドの実施形態を示す。このため、１つの（例えば平坦な）光ガイドは、各目的用に異なる光学表面レリーフパターン２００４を有し、コストが低いという製造上の利点を有する一体型のソリューション（「オールインワン」）が得られる。
【００９５】
当業者が認めるように、本発明の各種実施形態は、巧みに適合されたり、組み合わされたりしてもよい。例えば、さまざまな光ガイド構成が、本発明のキーパッドアセンブリに使用されてもよく、その場合、光ガイドを製造するために、関連する２層または３層光ガイド構造による、ここにソリューションした改良されたロール・ツー・ロールエンボス加工が適用されてもよい。したがって、光ガイドが、多目的型の変形例として構成され、その後、別の特定用途向けの光学的機能層（例えばキーパッドアセンブリのキーマット）と一体化されてもよい。
【００９６】
本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲とその均等物によって決定される。明示的に開示された実施形態が説明のみを目的として構成されており、更に別の実施形態も範囲に含まれ、実施形態の組み合わせおよび範囲には、更に別の実施形態、実施形態の組み合わせ、および本発明の特定の用途のそれぞれに適した均等物が含まれることも、当業者は理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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