(57)【要約】  光出力デバイスは、当該デバイスの光出力表面を有する第１の基板装置１と第２の基板装置２とを有する。電極装置３ａ、３ｂは、これら基板装置の間に挟まれ、少なくとも一つの光源４は、前記電極装置に接続されている。第１の基板装置１は、前記光源からの光出力の均一性のレベルを変える光拡散器を有し、第２の基板装置２は、光散乱又は反射層を有する。一方の装置は、照明が提供される基板のために散乱基板装置を用いる。均一性のレベルを増強するために、他方の基板装置も、散乱又は反射の何れかである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出力デバイスの光出力表面を有し、前記光出力表面からの光出力の均一性のレベルを制御するための手段を有する第１の基板装置と、光偏向手段を有する第２の基板装置と、第１の基板装置と第２の基板装置との間に供給され、少なくとも半透明の電極を有する電極装置と、第１の基板装置と第２の基板装置との間に供給された、前記電極によって電気的に駆動される少なくとも一つの光源とを有する光出力デバイス。
【請求項２】
第１の基板装置は、前記光出力表面からの光出力の均一性の異なるレベルを持つ少なくとも２つの状態の間で切換え可能である、請求項１に記載の光出力デバイス。
【請求項３】
第１の基板装置は、実質的に透明な状態と前記光出力表面からの光出力の均一性の増大したレベルを供給する状態との間で切換え可能である、請求項２に記載の光出力デバイス。
【請求項４】
光出力デバイスの光出力表面を有し、前記光出力表面からの光出力の均一性のレベルを制御するための手段を有する第１の基板装置と、光偏向手段を有する第２の基板装置と、これら基板装置の間のスペースに光学的に結合された出力を持つ少なくとも一つの光源とを有し、第１の基板装置が、前記光出力表面からの光出力の均一性の異なるレベルを持つ少なくとも２つの状態の間で切換え可能である、光出力デバイス。
【請求項５】
第１の基板装置は、前記光出力表面からの光出力の均一性の増大したレベルを供給する状態と実質的に透明な状態との間で切換えられる、請求項４に記載の光出力デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも一つの光源は、第１の基板装置と第２の基板装置との間に備えられる、請求項４又は５に記載の光出力デバイス。
【請求項７】
これら基板装置の間にはさまれる電極装置を有し、前記少なくとも一つの光源が前記電極装置に接続されている、請求項６に記載の光出力デバイス。
【請求項８】
前記電極装置は透明な導電材料を有する、請求項１、２、３又は７に記載の光出力デバイス。
【請求項９】
前記透明な導電材料が、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＴＯ）、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）、又はフッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）を有する、請求項８に記載の光出力デバイス。
【請求項１０】
前記電極装置は半透明導電材料を有する、請求項１、２、３又は７に記載の光出力デバイス。
【請求項１１】
前記半透明導電材料が、金、銀、銅、亜鉛又はステンレス鋼を有する、請求項１０に記載の光出力デバイス。
【請求項１２】
前記半透明導電材料が、インク含有導電粒子を有する、請求項１０又は１１に記載の光出力デバイス。
【請求項１３】
前記導電材料を使用して形成されたワイヤのワイヤ幅が１ｍｍ未満である、請求項１１又は１２に記載の光出力デバイス。
【請求項１４】
電極層の間にはさまれるＬＣ層を有する第１の基板装置を持つ、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項１５】
前記ＬＣ層は液晶ポリマー複合材料を有する、請求項１４に記載の光出力デバイス。
【請求項１６】
前記液晶ポリマー複合材料のポリマー含量が０．５％から１０％の間、より好ましくは１％から６％の間、さらにより好ましくは２％から４％の間である、請求項１５に記載の光出力デバイス。
【請求項１７】
切換え可能な第１の基板装置を持ち、前記第１の基板装置の異なる領域が独立して切換えられる、請求項１乃至１６の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項１８】
前記切換えを制御するためのパッシブマトリクス導電装置を有する、請求項１７に記載の光出力デバイス。
【請求項１９】
第２の基板装置は、実質的に透明な状態と反射状態との間で切換られる、請求項１乃至１８の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項２０】
第２の基板装置は、実質的に透明な状態と拡散状態との間で切換られる、請求項１乃至１８の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項２１】
第２の基板装置は、懸濁粒子デバイスを有する、請求項１９又は２０に記載の光出力デバイス。
【請求項２２】
光の均一性のレベルを制御するための前記手段は、光拡散器である、請求項１乃至２１の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項２３】
前記光偏向手段は、光散乱手段又は光反射手段を有する、請求項１乃至２２の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項２４】
前記光偏向手段は、光散乱層又は光反射層を有する、請求項１乃至２３の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項２５】
第１の基板装置は、埋め込まれた散乱粒子を持つガラス層を有する、請求項１乃至２４の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項２６】
第２の基板装置は、埋め込まれた散乱粒子を持つガラス層を有する、請求項１乃至２５の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項２７】
第１の基板装置は、懸濁粒子デバイスを有する、請求項１乃至２３の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項２８】
第１の基板装置は、ガラス層及び拡散層を有する、請求項１乃至２４の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項２９】
均一性のレベルを制御するための前記手段は、前記光源の位置に対応する領域において強い効果を持ち、前記光源から離れた領域で弱い効果を持つ、請求項１乃至２８の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項３０】
第１の基板装置は、前記光源の位置に対応する領域で増大した厚さを持ち、前記光源から離れた領域で低減した厚さを持った均一でない厚さを持つ、請求項１乃至２９の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項３１】
第１の基板装置は、前記光源の位置に対応する領域で増大した密度を持ち、前記光源から離れた領域で低減した密度を持った均一でない密度の散乱粒子を持つ、請求項２５に記載の光出力デバイス。
【請求項３２】
前記光源は、ＬＥＤデバイス又はＬＥＤデバイスのグループを有する、請求項１乃至３１の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項３３】
各ＬＥＤデバイスは、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、ポリマーＬＥＤ（ポリＬＥＤ）、又はレーザーダイオードを有する、請求項３２に記載の光出力デバイス。
【請求項３４】
前記光源が熱可塑性プラスティック又は樹脂層に埋め込まれた、請求項３３に記載の光出力デバイス。
【請求項３５】
切換え可能な第１の基板を持ち、前記切換機能を変調することにより均一性のレベルを制御するための手段を制御するための手段を更に有する、請求項１乃至３４の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項３６】
前記光源出力は、前記基板装置の一つ又は両方に向かう、請求項１乃至３５の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項３７】
光源のアレイを有する請求項１乃至３６の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項３８】
前記光源に供給される信号を制御するための制御器と、請求項１乃至３７の何れか一項に記載の光出力デバイスとを有する照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出力デバイス、特に透明基板構造体と関連する個別的光源を使用する光出力デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の照明デバイスの１つの既知の例は、いわゆる「ガラスのＬＥＤ」装置である。一つの例が、図１に示される。概して、電極を形成する透明な導電被膜（例えばＩＴＯ）を持つガラスプレートが用いられる。導電被膜は、半導体ＬＥＤ装置に接続された電極を作るためにパターン化される。アセンブリは、熱可塑性樹脂層（例えばポリビニルブチラール、ＰＶＢ）内のＬＥＤとで、ガラスを積層することによって完成される。
【０００３】
この種のデバイスのアプリケーションは、棚、ショーケース、ファサード、オフィス・パーティション、壁外装材の照明及び装飾的な照明である。照明デバイスは、他の目的の照明のため、画像の表示のため、又は単に装飾的な目的のために用いられることができる。
【０００４】
この種のデバイスでの１つの課題は、半導体ＬＥＤが近似的に点光源であるということである。結果として、ＬＥＤは光の明るいドットとして現れ、これは必ずしも好ましくなく、均一な照明を与えない。
【０００５】
この種のデバイスでの他の課題は、時間変動する出力を提供するか、又は異なる出力効果を提供するための柔軟性があまりないということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の第１の目的は、デバイスの基板構造体に集積されている、デバイスに使用する別々の光源からの照明の均一性のレベルを制御することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によると、前記デバイスの光出力表面を有し、前記光出力表面からの光出力の均一性のレベルを制御するための手段を有する第１の基板装置と、光偏向手段を有する第２の基板装置と、第１の基板装置と第２の基板装置との間に供給された、少なくとも半透明の電極を有する電極装置と、第１の基板装置と第２の基板装置との間に供給された、前記電極によって電気的に駆動される少なくとも一つの光源とを有する光出力デバイスが供給される。
【０００８】
本発明のこの態様のデバイスは、光の均一性のレベルを制御する（例えば高くする）照明が供給される基板、例えば散乱基板用装置を使用する。光の均一性のより高いレベルとは、より均一な光出力を意味すると理解されるべきである。
【０００９】
第２の基板装置は、光偏向手段（散乱するか又は反射する）を有する。光は、実質的に透明な電極を通って第２の基板装置に到達する。前記実質的に透明な電極は、視る人に見えないかほとんど目に見えず、これらは重要な不均一性を光出力にもたらさない。
【００１０】
第２の基板装置に向かう付加的な光が第１の基板装置に戻るので、第２の基板装置からの反射／散乱の効果は光の散乱を増大させる。これは、前記出力表面からの光出力を増大するが、依然、光が光源の両側の両方の基板から放射されることが可能である。
【００１１】
第１の基板装置は、実質的に透明な状態と光出力表面からの光出力の均一性の異なる（例えば、増大する）レベルを供給する状態との間で切換え可能である。これは、均一な照明とスポット照明との間で切換えるために、変動装置（フォイルでもよい）を提供する。
【００１２】
他の実施例において、両方の基板装置は、全体的にデバイスが切換えられるように、切換え可能である。両方の基板装置が透明な状態に切換えられるとき、これは完全に透明なシステムを与える。
【００１３】
１つの装置において、均一性のレベルを増大するための手段は、光源の位置に対応する領域により強い効果を持ち、光源から離れた領域により弱い効果を持つ。
【００１４】
本発明の他の目的は、基板装置と関連した光源からの光出力の性質の切換え可能な制御を提供することである。
【００１５】
本発明の第２の態様によると、デバイスの光出力表面を有し、前記光出力表面からの光出力の均一性のレベルを制御するための手段を有する第１の基板装置と、光偏向手段を有する第２の基板装置と、これら基板装置の間のスペースに光学的に結合された出力を持つ少なくとも一つの光源とを有し、第１の基板装置が、光出力表面からの光出力の均一性の異なるレベルを持つ少なくとも２つの状態の間で切換え可能である、光出力デバイスが提供される。
【００１６】
これは、異なる出力効果を提供することを可能にする。例えば、前記デバイスは、スポット照明モードとより多くの拡散照明モードとの間で切換えられる。この柔軟性は、時間依存照明効果を提供するために用いることができる。スイッチングはサブエリアに局地化できる場合、位置依存的な照明効果も作られる（例えば低解像度画像又は異なる領域に対するスポット照明と拡散照明との単なる混成）。
【００１７】
光出力はわずか１つの表面からでもよく（対向基板／電極が透明である必要がない）、又は両側からでもよい。
【００１８】
実施例において、少なくとも一つの光源は、第１の基板装置と第２の基板装置との間に備えられる。
【００１９】
前記デバイスは、これら基板装置の間にはさまれる電極装置を有し、少なくとも一つの光源は電極装置に接続されている。これは、完全に集積化されたバージョンを提供する。
【００２０】
第１の基板装置は、埋め込み散乱粒子を持つガラス層（例えば乳白ガラス）を有する。
【００２１】
あるいは、第１の基板装置は、透明なガラス層及び拡散層を有する。
【００２２】
第２の基板の光偏向手段が反射又は散乱させる。第２の基板装置に向かう付加的な光が第１の基板装置に戻るので、第２の基板装置からの反射／散乱の効果は、光を散乱させることを増大する。これは、出力表面からの光出力を増大するが、光は光源の両側の両方の基板から放射されることが依然可能である。
【００２３】
１つの装置において、均一性のレベルを増大するための手段は、光源の位置に対応する領域により強い効果を持ち、光源から離れた領域により弱い効果を持つ。
【００２４】
第１の基板装置は均一でない厚みを有してもよく、光源の位置に対応する領域に増大された厚みを持ち、光源から離れた領域で減少した厚みを持つ。
【００２５】
あるいは、第１の基板装置は散乱粒子の均一でない密度を持ち、光源の位置に対応する領域で増大した密度を持ち、光源から離れた領域で減少した密度を持つ。
【００２６】
これらの装置は、更に均一性のレベルを強化する。
【００２７】
電気的に切換え可能な実施態様のために、第１の基板装置は、電極層の間にはさまれるＬＣ層を有する。
【００２８】
このとき、第１の基板装置の異なる領域は、独立して切換え可能である。
【００２９】
好ましくは、第１の基板装置の少なくとも８つの部分は独立してアドレスされることができ、この結果、比較的高いマルチプレクス率が得られる。
【００３０】
代わりの切換可能なデバイスは懸濁された粒子デバイスであり、これは切換え可能な反射層又は切換え可能な散乱層を供給できる。これは、第１の及び／又は第２の基板装置の電気切換機能を提供するために用いることができる。
【００３１】
他の実施例において、第２の基板は、実質的に透明な状態と反射状態との間で切換可能である。これは、全体のデバイスが透明なモードと均一な照明モードとの間を切換可能にさせる。
【００３２】
好ましくは、光源はＬＥＤ装置又はＬＥＤ装置のグループ（例えばＯＬＥＤ装置）を有し、これらは一方又は両方の基板を照明する。しかしながら、他の光源が使われてもよく、本発明の装置は、一般に、第１の光出力（例えばスポット）が、均一性の異なるレベル（例えば増大された均一性）を持つ光出力へ変換されることを可能にする。好ましくは、デバイスは、光源のアレイを有する。
【００３３】
本発明の実施例は、添付の図面を参照して詳述される。同一参照番号は、これらの図の全体にわたって同様の部品を示すために用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、ガラス照明デバイスの既知のＬＥＤを示す。
【図２】図２は、本発明の光出力デバイスの第１の実施例を示す。
【図３】図３は、本発明の光出力デバイスの第２の実施例を示す。
【図４】図４は、本発明の光出力デバイスの第３の実施例を示す。
【図５】図５は、本発明の光出力デバイスの第４の実施例を示す。
【図６】図６は、本発明の光出力デバイスの第５の実施例を示す。
【図７】図７は、典型的な散乱層に対する電圧の関数として、測定された反射率を示す。
【図８】図８は、反射層を使用して、散乱層に対する電圧の関数として、測定された反射率を示す。
【図９】図９は、本発明のデバイスで使われることができる切換可能な散乱層の例を示す。
【図１０】図１０は、図式的に、液晶ポリマー合成に基づいた散乱層を作るためのプロセスの例を示す。
【図１１】図１１は、液晶ポリマー合成に基づいた散乱層の透明な状態と散乱状態との例を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図２は、本発明によるデバイスの第１の実施例を示す。光出力デバイスは、ガラスプレート１と２とを有する。（半）透明な電極３ａ及び３ｂ（例えば、ＩＴＯ又は細い導電ワイヤを使用して形成される）は、これらガラスプレートの間にあり、ＬＥＤ４は透明な電極３ａ及び３ｂに接続されている。熱可塑性材料５の層は、ガラスプレート（例えばＰＶＢ又はＵＶ樹脂）１と２との間に設けられる。
【００３６】
透明な電極が用いられるので、これらは視る人の目に見えず、これらは不均一性を光出力にもたらさない。
【００３７】
電極は好ましくは実質的に透明であり、これらがデバイスの通常の使用で見る人に対して知覚できないことを意味する。電線配置が光伝送において顕著な変化を導かない場合（例えば、パターン化されていないので、又は、パターンが見えないので）、５０％以上の透明度は、透明であるべきシステムに対して充分である。より好ましくは、透明度は、７０％を超える、より好ましくは、９０％及びさらにより好ましくは９９％を超える。電線配置がパターン化される場合（例えば細いワイヤが用いられるので）、透明度は、好ましくは８０％を超える、より好ましくは、９０％、最も好ましくは９９％を超える。
【００３８】
電極は、ＩＴＯのような透明な材料でできているか、又は、これらは銅のような不透明材料でできているが、これらが通常の使用において見えないように十分に薄い。適切な材料の例は、米国特許第５２１８３５１号において開示されている。
【００３９】
この例では、ガラスプレート１は、より大きい放射領域にわたってＬＥＤ４からの光を分散するために、光拡散器として作用し、例えばこれは乳白ガラスでもよい。ガラスは、ガラスに粒子物質を付加することによって拡散するように作られる。例えば、酸化スズ粒子又は小さい気泡が、使われてもよい。ガラスの表面を粗くすることも可能であり、よって、より多くの光を散乱させる。ガラスに所望の色、透明度、拡散のレベル等を与えるための多くの種々異なる添加物は、当業者に既知である。
【００４０】
光の拡散は、光出力の均一性のレベルを増大するための手段である。これは入射光線の方向のかなりランダムな再方向付けを含み、これは粒子を散乱させることで達成できる。
【００４１】
ガラスプレートは、概して１．１ｍｍから２．１ｍｍの厚さを持つ。ＬＥＤと接続する電極間の間隔は、概して０．０１から３ｍｍ（例えば約０．１５ｍｍ）である。熱可塑性樹脂層は０．５ｍｍから２ｍｍの厚みを持ち、電極の電気抵抗は１から８０オーム、１から５０オーム、若しくはより好ましくは２から２０オーム、又は１０―３０オーム／平方ｍｍである。
【００４２】
光分布の均一性を増大するために、ガラスプレート２は、入射光を偏向させ、これによって反射器又は拡散器としても作用する。
【００４３】
多重反射（特に拡散器１において生じる）は、ガラスプレート１から出る光の強度の非常に均一な分布に寄与する。これは、この構造が、より均一な光分布が所望されるか又は必要とされるより広い種類のアプリケーションで使われることを可能にする。
【００４４】
ガラスプレートは、散乱粒子がガラス構造体に埋められているガラスを有する。これらは、ミクロン・サイズのＴｉＯ２粒子又は小さいガス泡である。あるいは、ガラスの表面は、散乱を作るように、処理されている（粗くされている）。
【００４５】
図３に示すように、光強度分布の均一性は、層厚の変化を持つ拡散器１を使用して、更に改良できる。拡散器１の層厚は、ＬＥＤからの離れた距離でよりもＬＥＤ４の位置にすぐに向かい合ってより大きくなるように選ばれる。
【００４６】
図４は、ＬＥＤのアレイに適用された図３の構造体を示す。
【００４７】
厚み変化は、ＬＥＤの位置で局所的に散乱を増大させる。厚みを変化させる代わりに、同じ目的を達成するために散乱粒子の量を変化させることも可能である。
【００４８】
これらの尺度は、散乱粒子密度が最も大きい又は層厚が最も大きい領域での拡散器の伝送率が、層厚が最も小さい、又は散乱粒子密度が最も低い領域での拡散器の伝送率の３０％から７０％となることを好ましくは提供する。例えば、前記伝送率は、４０％から６０％又は４５％から５５％である。
【００４９】
図５は、ガラスプレート１自体が拡散器特性を提供しない他の実施例を示す。代わりに、拡散層６が、ガラスプレートに適用される。同様に、ガラスプレート２は、拡散層又は反射層（図示せず）でコーティングされてもよい。
【００５０】
特に拡散層６のための適切な材料は、カルシウム・ハロ・リン酸塩及び／又はカルシウム・ピロリン酸塩である。拡散層６は塗料として例えば付与され、ここにおいて、溶媒（例えばＭｉｂｋ）と共に、例えばＴＨＶのような例えばフッ素共重合体の結合剤が用いられる。
【００５１】
全ての上記例は、所望のより均一な光出力を提供する。
【００５２】
他の実施例において、電気光学スイッチが用いられることができ、これは実質的に透明な状態と散乱状態との間のスイッチングを可能にする。図６にて概略的に示すように、これは、電極層１０と１２との間にはさまれた液晶層８を使用してなされる。電極層１０、１２は、ＩＴＯ又はインジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）のような透明な電極で形成される。これらの電極は、単にＬＣ材料８の全体の層を切換えるか、でなければ、ＬＣ層の異なる部分がアドレスできるように、電極を交差させた受動的なマトリクスアレイが使われる。
【００５３】
切換可能なＬＣ層は、光源にわたって供給され、散乱を提供する。切換可能なＬＣ装置によって、ユーザがスポット照明と均一な照明との間を切換えることができる。
【００５４】
底部ガラスプレート２は、電気光学スイッチを備えてもよい。この場合、可変反射スイッチを使用することも有利である。
【００５５】
ガラスプレート１及び２両方が電気光学スイッチを備える場合、両方のプレートは完全に透過状態に切換えられるので、デバイスは完全に透明なモードで機能することができる。例えば、照明源がオフにされるときに、この透明なモードが所望される。
【００５６】
可変反射スイッチの実施例として、国際特許公開ＷＯ２００５／０２９１７０が参照される。この公報は、懸濁された粒子デバイスの形で切換可能な透過反射器を開示する。粒子は、絶縁流体の中に懸濁される不等反射粒子である。懸濁液は、次々に粒子の双極分子を誘導するデバイスの電界を電気的に制御するための電極を担持している透明基板の間に挟まれている。使用可能な材料の更なる詳細及び制御スキームは、国際特許公開ＷＯ２００５／０２９１７０で見出だせる。しかしながら、他の既知のタイプの電気的に制御可能な反射器も用いられ得る。
【００５７】
切換可能なトランスフレクタと同様に、懸濁された粒子デバイスを使用して切換可能な散乱層を作ることも可能である。この場合、反射粒子は、散乱粒子により置き換えられる。
【００５８】
上述した変動する厚み層の使用又は均一でない密度の粒子の使用の課題は、斯様な構造体を作るのに高価であるということである。
【００５９】
上記電気光学スイッチは、この課題を解決するために用いることができる。スイッチは、異なるセクションが個々に制御されることを可能にする。これは、特定の位置の散乱量の制御を可能にし、よって、ＬＥＤに直接向かい合って散乱する量を増やし、ＬＥＤから離れて散乱する量を減少させることが可能である。
【００６０】
散乱量の制御は、例えば散乱状態と透過状態との間で電気光学スイッチを変調することによって達成され、平均すると、一定量の散乱が達成される。例えば、スイッチが５０％の散乱と５０％の透過との間で変調される場合、散乱の量は非変調された散乱状態と比較して５０％である。
【００６１】
前述の実施例において、光源は、組込形ＬＥＤである。しかしながら通常は、光源は、光のスポットを生成する何れの光源でもよい。例えば、２枚のガラスプレート（導波路として作用する）の間に光を結合させ、特定の位置のスポットとして光を出すことも可能である。異なる色（例えば赤、緑、青）を持つ光源から、光ガイドに光を結合できることによって、生成された光スポットの色は、選択されることができ、調整可能である。
【００６２】
上記の技術は、もちろん他のタイプの光源（例えばＯＬＥＤ、エレクトロルミネセンス光出力デバイス）に適用できる。上記の実施例は、個々の光源と関連した光経路を示した。しかしながら、本発明は、大きなガラスプレートに埋め込まれた、多くのＬＥＤデバイスとして典型的に実施されることが理解されるだろう。ＬＥＤとＬＥＤとの間の典型的距離は、１ｃｍ〜１０ｃｍ（例えばほぼ３ｃｍ）である。
【００６３】
各光源は、単一のＬＥＤ又は複数のＬＥＤを有する。
【００６４】
上記の実施例はガラス基板を使用するが、プラスチック基板（例えばパースペックス又は合成樹脂）が用いられてもよいことは明らかであろう。
【００６５】
切換可能な形式において、上部基板は、ＬＣデバイスとして上述されている。しかしながら、これは、代わりに電気的に制御可能な懸濁された粒子層として実施されてもよい。
【００６６】
上記の実施例は、また、基板構造体に集積されたＬＥＤの使用を示している。しかしながら、光源は基板装置の外部にあってもよく、光は、その代わりに光源から基板と基板との間のスペースへ結合される。この目的のため、光ガイドが、光源のアレイから基板装置の中心へ供給される。これらの光ガイドは、別々の光源からの光を含むために、全内部反射を使用することができ、光が基板と基板との間のスペースから出ることができるように、全内部反射（例えば粗面）の妨害を持つ。
【００６７】
例において、ＬＥＤは、熱可塑性材料に埋められる。ＬＥＤが他のタイプの材料に埋められることや、これらＬＥＤが全く材料に埋められない（したがって、ＬＥＤは、真空内に、又は空気内にある）ことも可能である。
【００６８】
透明な（又は、少なくとも半透明な）電極を形成する可能性がある材料が少しだけ、上述のように概説された。他の例は、米国特許第５２１８３５１号で見出せ、約１０ｍｍ以上の間隔でほぼ０．１ｍｍの直径を持つか、又は１ｍｍ以上の間隔でほぼ２０ｕｍの直径を持つ電気導電ワイヤを含んでいる。ワイヤは、金、銀、銅、亜鉛又はステンレス鋼のストランドから作ることができる。あるいは、ポリエステル又はナイロン・ワイヤのような樹脂でできているストランドが用いられることができ、その外面は蒸着、金属めっき等によって金属で被覆されている。蒸着されたＳｉＯ２―インジウム合金の導電性薄膜が、用いられることもできる。
【００６９】
１つの特に好適な材料は導電性インクであり、これはインクジェット又はシルクスクリーン印刷によって堆積される。インクは、銀のような微細な金属粒子を含み、０、１オーム／平方／ｍｉｌ未満のコンダクタンスを持つ。インクを使用する典型的ワイヤ幅は、０．０８ｍｍ〜０．８ｍｍである。
【００７０】
光源装置の不均一性は、全光出力の少なくとも５０％が直接光源にわたる領域内に集中するとして特徴づけられる。均一性のレベルを増大するための手段は、この概観を減らす。
【００７１】
上記の例では、デバイスの光学特性を切換える能力は、スポットモードと拡散照明モードとの間の切換えのために有効であるとして述べられた。スイッチングは、時間依存の光出力効果を得るために用いられてもよい。
【００７２】
切換可能な液晶層の形で切換可能な散乱層の使用が上述して概説され、いくつかの他の詳細がここで提示される。パッシブ・マトリックス・スキームを使用して、ＬＣ層の異なる領域の制御を実行するという問題点がある。特に、所定の期間あるいは同時に、特定のコントラストで電気的に独立して駆動できる散乱層の隣接細片に対応する行の最大数は、非常に制限される。このことは、マルチプレクス率が低いことを意味する。
【００７３】
パッシブ・マトリックスアドレッシングにおいて、特定のコントラストを持って駆動できる行の最大数（Ｎｍａｘ）は、アルトとプレシュコによると、式１により決定される（１９７４．ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｄｅｖｉｃｅｓ．ＥＤ―２１：１４６―１５５を参照）。
式１
2010524220.tif 000003
Ｖｔｈは反射量が大幅に変化し始める閾値電圧を表わし、ΔＶはＶｓａｔとＶｔｈとの間の差を２で割ったものであり、Ｖｓａｔは反射がもうほとんど変化しない電圧である。
【００７４】
特定の散乱層に対する値を決定するために、前記特定の散乱層間の印加電圧の関数として拡散照明の反射率が、測定されなければならない。図７は、典型的散乱層に対する電圧の関数として、測定された反射率を示す。図７から、以下の値が、決定できる。Ｖｔｈ＝２Ｖ、ΔＶ＝２９Ｖ。式１により、パッシブ・マトリックスアドレッシングで駆動できる行の最大数（Ｎｍａｘ、すなわちマルチプレクス率）が、この典型的散乱層に対してわずか１であることが、計算できる。
【００７５】
この例の散乱層は、Ｃｈｅｌｉｘ（米国企業）から市販されている材料であって、例えば米国特許ＵＳ第６８９７９３６号で指定される材料に基づいている。
【００７６】
図７の反射―電圧曲線は、印加電圧が３ボルトから６０ボルトまで増大するとき、反射の量がほぼ１４％からほぼ３％に徐々に減少することを示す。反射の最大量と反射の最小限の量との差は、比較的小さい、すなわちほぼ１１％である。しかしながら、反射の量が急なステップでの代わりに電圧の比較的大きな範囲にわたって徐々に変化するという事実は、より深刻な問題である。出力の領域がパッシブ・マトリックス・アドレッシングを使用して独立に制御される場合、これは、特定の散乱層を作らなくするか又はほとんど適さなくする。
【００７７】
追加反射器の使用又は反射器としての第２の基板装置の制御は、反応が、パッシブ・マトリックス切換え装置に対してより適している態様で、図７の曲線を変える。
【００７８】
図８は、散乱層に隣接する反射層を持って図７の分析のために使用された散乱層に対する電圧の関数として、測定された反射率を示す。図８の反射―電圧曲線は、反射の量が０ボルトから５２ボルトまでの電圧のかなりの範囲に対して実質的に一定であることを示す。この時、反射の量は、電圧の比較的少ない範囲にわたって著しく減少する。反射の最大量と反射の最小限の量との差は、比較的大きく、すなわちほぼ３５％である。両方の態様、すなわち、反射の量が電圧の比較的小さい範囲にわたってかなり変化するという事実と、反射の最大量と反射の最小限の量との差が比較的大きいという事実とは、特定の散乱層と反射層との組合せをアプリケーションに適させていて、これにより光変調は、パッシブ・マトリックスアドレッシングに基づく（イメージ・ディスプレイ機能が実行できるように）。
【００７９】
図９は、一番上の（第１の）基板装置用の１つの可能性がある装置（本発明の光出力デバイスに使用する）を図式的に示す。装置４００は、
−光線４０２に対して、実質的に透明な状態と散乱状態との間を切換可能である液晶を有する散乱層３０２と、
−透明な状態と散乱状態との間で、電極のそれぞれのセットのパッシブ・マトリックス・アドレッシングにより、散乱層３０２の各部３２４〜３３０を切換えるための電極３１４〜３２２のセットと、
−散乱層３０２へ向かって散乱光線３３４の一部３３６を反射するための反射層３０６と、
−一組の透明なカバープレート３１０、３１２と、
−電極３１４〜３２２のセットに適当な電圧を供給するための駆動手段と、
を有する。
【００８０】
散乱層３０２の異なる独立制御可能な部分３２４―３３０の間の電圧の変調によって、多少の散乱の対応するパターンがつくられる。これらのパターンによって、光出力３３６の変調が生じる。
【００８１】
電極は、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）を有するが、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、又は透明な電極として使用に適している当業者に知られている他の有機導電材料でもよい。
【００８２】
好ましくは、電極３１４〜３２２は、透明な導電材料の細片の２つのグループとして構成され、これら２つのグループは散乱層の両側に配置される。好ましくは、第１のグループの電極３１４は、第２のグループの電極３１６―３２２に対して実質的に直交して向いている。電極の第１のグループの電極３１４は、散乱層３０２のそれぞれの列の上に延在する一方、電極の第２のグループの電極３１６―３２２は散乱層３０２のそれぞれの行の上に延在する。各対は電極の第１のグループの選択された電極３１４と電極の第２のグループの選択された電極３１６とを有し、これら電極の対の間に電圧を適切に印加することによって、散乱層３０２の異なる部分３２４―３３０はアドレスされる、すなわち、散乱の局所的量が変調できる。このタイプの変調は、画像表示駆動の当業者には、パッシブ・マトリックス・アドレッシングとして知られている。
【００８３】
散乱層３０２は、ポリマー・ネットワークによって安定する液晶を有する（ポリマー・ネットワークの濃度がほぼ２％である）。例えば、米国特許ＵＳ第６８９７９３６号では、斯様な散乱層がどのように作られるかが開示されている。
【００８４】
４０４として示される光源は、装置４００と他の（第２の）基板装置（図９に示されていない）との間のＬＥＤ（又は、他の光源デバイス）を表す。おそらく余分のガラスプレートを含んで、層３０６と層３０２との間にＬＥＤ４０４を配置することも可能である。この場合、図２―６の層２は、図９の３０６と同じ層でありえる。
【００８５】
反射層３０６は、光源４０４によって生成されている光の伝送のための手段を有する。好ましくは、これらの手段は、ホールの構造である。上記したように、パッシブ・マトリックスアドレッシング、特に達成可能なマルチプレクス率を改善する反射器３０６は、第２の基板装置の一部でありえる。例えば、第２の基板装置が切換可能な反射器である場合、この反射機能は、制御可能な散乱層の光出力の表示タイプのピクセル化された制御の間、用いられる。
【００８６】
散乱層は、ポリマーＬＣゲルでありえる。多重化を許容するのに十分急峻である反射―電圧曲線を達成するために、ポリマー液晶コンポジットのポリマー含有量は、影響を与える。ポリマー含有量は、好ましくは０．５〜１０重量パーセント、より好ましくは１〜６重量％、より好ましくは２〜４重量％の間で選ばれる。
【００８７】
概して、市販の散乱層の液晶と関係するポリマーの濃度は、非常により高い。特に、切換可能な散乱層で、液晶と関係するポリマーの濃度は、概して２０％である。その理由は、ポリマー・ネットワークの機械的特性が関連するということである。液晶と関係してポリマーの比較的低い濃度を持つ散乱層の異なる光学状態同士の間で頻繁に切り替わることは、ポリマー・ネットワークの滅失に結果としてなる。
【００８８】
つまり、散乱層のポリマー・ネットワークの特定の濃度の選択が、
−ポリマー・ネットワークが比較的耐久性があり安定でなければならないので、機械的観点と、
−デバイスの多重比率が比較的高くなければならないので、電気光学態様と、
により決定される。
【００８９】
液晶は、キラル・ドーパントをネマチック液晶に加えることによって、ネマティック又はキラルネマティックでありえる。
【００９０】
ポリマーは、液晶に前に加えられたモノマーの重合によって得ることができる。好ましい実施例において、モノマーは、重合され、及び／又は（ＵＶ）光によって架橋される。より多くの好ましい実施例において、液晶が整列される間に、重合及び／又は架橋結合が起こる。重合の間に付与される外部の場は、液晶の整列を達成する。あるいは、液晶の整列は、ラビングされたポリイミド、界面活性剤、界面活性剤を含むポリイミド又は斜角で蒸発するＳｉＯ２のような整列誘導面によって誘導される。
【００９１】
図１０は、液晶ポリマーコンポジットに基づいた散乱層３０２を作るプロセスを図式的に示す。散乱層３０２は、モノマー１１４―１１８の予め定められた量を液晶１０４―１１２の予め定められた量に加えることによって作られる。電界によって、分子は、要求された方向に配向される。その後、前記コンポジットは、所定の期間の間、紫外線光（ｈｖ）によって照射される。紫外線光の影響を受けて、モノマー分子１２０―１２４は、１２６―１２８をポリマー・ネットワークにリンクさせるだろう。あるいは、所定の期間の間の比較的高い温度が、架橋結合のために使われる。
【００９２】
図１１は、液晶ポリマー・コンポジットに基づく散乱層３０２の透明な状態及び散乱状態を図式的に示す。透明な状態において、液晶は、ポリマー・ネットワークの分子と整列される、すなわち、分子は同じ方向に配向される。透明な状態において、液晶は、ポリマー・ネットワークの分子と整列されない。つまり、液晶及びポリマー・ネットワークの分子の配向は、相互に異なる。概して、液晶の配向は、ランダムである。
【００９３】
添付の請求の範囲に記載のように、さまざまな他の可能性は、本発明のさまざまな態様の範囲内である。
【００９４】
さまざまな他の変更態様は、当業者にとって明らかであろう。
【図１】
2010524220.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年2月16日(2010.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出力デバイスの光出力表面を持つ第１の基板装置であって、前記光出力表面からの光出力の均一性のレベルを制御するための手段及びガラス層を有する第１の基板装置と、光偏向手段及びガラス層を有する第２の基板装置と、第１の基板装置と第２の基板装置との間に供給され、少なくとも半透明の電極を有する電極装置と、第１の基板装置と第２の基板装置との間に供給された、前記電極によって電気的に駆動される少なくとも一つの光源とを有する、積層されたガラス構造体を持つ光出力デバイス。
【請求項２】
第１の基板装置は、前記光出力表面からの光出力の均一性の異なるレベルを持つ少なくとも２つの状態の間で切換え可能である、請求項１に記載の光出力デバイス。
【請求項３】
光出力デバイスの光出力表面を持つ第１の基板装置であって、前記光出力表面からの光出力の均一性のレベルを制御するための手段及びガラス層を有する第１の基板装置と、光偏向手段及びガラス層を有する第２の基板装置と、これら基板装置の間のスペースに光学的に結合された出力を持つ少なくとも一つの光源とを有し、第１の基板装置が、前記光出力表面からの光出力の均一性の異なるレベルを持つ少なくとも２つの状態の間で切換え可能である、積層されたガラス構造体を持つ光出力デバイス。
【請求項４】
第１の基板装置は、前記光出力表面からの光出力の均一性の増大したレベルを供給する状態と実質的に透明な状態との間で切換えられる、請求項２又は３に記載の光出力デバイス。
【請求項５】
前記電極装置は透明な導電材料を有する、請求項１又は２に記載の光出力デバイス。
【請求項６】
電極層の間にはさまれるＬＣ層を有する第１の基板装置を持つ、請求項１乃至５の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項７】
切換え可能な第１の基板装置を持ち、前記第１の基板装置の異なる領域が独立して切換えられる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項８】
前記切換えを制御するためのパッシブマトリクス導電装置を有する、請求項７に記載の光出力デバイス。
【請求項９】
第２の基板装置は、実質的に透明な状態と反射状態との間で切換られる、請求項１乃至８の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項１０】
第２の基板装置は、実質的に透明な状態と拡散状態との間で切換られる、請求項１乃至８の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項１１】
第１及び第２の基板装置のうちの少なくとも１つは、懸濁粒子デバイスを有する、請求項９又は１０に記載の光出力デバイス。
【請求項１２】
第１の基板装置は、前記光源の位置に対応する領域で増大した厚さを持ち、前記光源から離れた領域で低減した厚さを持った均一でない厚さを持つ、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項１３】
第１の基板装置は、埋め込まれた散乱粒子を持つガラス層を有し、第１の基板装置は、前記光源の位置に対応する領域で増大した密度を持ち、前記光源から離れた領域で低減した密度を持った均一でない密度の散乱粒子を持つ、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項１４】
前記光源は、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、ポリマーＬＥＤ（ポリＬＥＤ）、又はレーザーダイオードを有するＬＥＤデバイス又はＬＥＤデバイスのグループを有し、前記光源が熱可塑性プラスティック又は樹脂層に埋め込まれ、第１及び第２の基板装置の各々は、埋め込まれた散乱粒子を持つガラス層を有する、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の光出力デバイス。
【請求項１５】
前記光源に供給される信号を制御するための制御器と、請求項１乃至１４の何れか一項に記載の光出力デバイスとを有する照明システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
好ましくは、光源はＬＥＤデバイス又はＬＥＤデバイスのグループ（例えばＯＬＥＤデバイス）を有し、これらは一方又は両方の基板を照明する。しかしながら、他の光源が使われてもよく、本発明の装置は、一般に、第１の光出力（例えばスポット）が、均一性の異なるレベル（例えば増大された均一性）を持つ光出力へ変換されることを可能にする。好ましくは、デバイスは、光源のアレイを有する。
各ＬＥＤデバイスは、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、ポリマーＬＥＤ（ポリＬＥＤ）、又はレーザーダイオードを有してもよい。
電極装置は、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＴＯ）、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）、又はフッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）を有する透明な導電材料を有してもよい。
光偏向手段は、光散乱層又は光反射層を有してもよい。
第２の基板装置は、埋め込まれた散乱粒子を持つガラス層を有してもよい。
デバイスは、切換え可能な第１の基板を持ち、前記切換機能を変調することにより均一性のレベルを制御するための手段を制御するための手段を更に有してもよい。
光源出力は、前記基板装置の一つ又は両方に向けられてもよい。
【国際調査報告】
2010524220.tif 000015
2010524220.tif 000016
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