(57)【要約】  本発明は、光源及び光ガイド（１０）を有する照明システムと、照明システムの光反射層における局所的な変形を生成する方法に関する。光ガイドは、発光窓（２０）、発光窓の反対側に位置している後方壁（２２）、及び発光壁と後方壁との間に延在している端窓を有する。光ガイドは、光ガイドの光反射層（４０）と後方壁との間に備えられている変形可能な実質的に透明な層（３０）を更に有する。光反射層は、衝突する光を散乱させる光反射層の局所的な変形（４２Ａ、４２Ｂ）を有するパターンを有する。光反射層は、に衝突する光を散乱するための光反射層の局所的な変形を有するパターンを有する。光源は、発光窓（２０）における内部全反射を介して光ガイド（１０、１２、１４、１６）の光源（６０）により発せられた光の少なくとも一部を閉じ込めるための発光窓（２０）に対して実質的に平行な方向に光ガイド（１０、１２、１４、１６）に対して光を発する。
2012511232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光窓と、該発光窓と対向して位置している後方壁と、前記発光窓と前記後方壁との間に延在している端壁とを有する光ガイドであって、当該光ガイドは、光反射層と、当該光ガイドの前記後方壁との間に備えられた変形可能な実質的に透明な層を更に有し、前記光反射層は、衝突する光を散乱するための前記光反射層の局所的な変形を構成するパターンを有する、光ガイド。
【請求項２】
前記光反射層及び／又は前記変形可能な実質的に透明な層は、当該光ガイドの前記変形可能な実質的に透明な層、前記光反射層及びアノード層の何れかのアブレーション閾値以下のパワーを有する電磁気放射により照射されるときに、局所的に変形される、請求項１に記載の光ガイド。
【請求項３】
前記パターンは、前記発光窓において出射された光の所定の分布を生成する、請求項２に記載の光ガイド。
【請求項４】
前記変形可能な実質的に透明な層の屈折率は、当該光ガイドの屈折率と同じである又は該屈折率より高い、請求項１に記載の光ガイド。
【請求項５】
前記パターンは複数の階調を有し、異なる前記複数の階調は前記光反射層の変形の異なる密度を有し、及び／又は、前記パターンは、前記光反射層の前記変形の異なる高さを有し、前記高さは、前記光反射層に対して実質的に垂直な寸法である、請求項１又は２に記載の光ガイド。
【請求項６】
前記変形を生成する前記電磁気放射の波長は３２０ｎｍ乃至２０００ｎｍの範囲内にある、請求項４又は５に記載の光ガイド。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の光ガイドを有するパターニングされた発光ダイオード装置であって、前記パターニングされた発光ダイオード装置は発光材料の層を有し、前記パターニングされた発光ダイオード装置の前記光ガイドの発光窓を通して可視的である光反射層を有し、前記光反射層は、前記光反射層の局所的な変形を構成するパターンを有する、発光ダイオード装置。
【請求項８】
前記発光材料の層である変形可能な実質的に透明な層は、アノード層とカソード層との間に備えられた当該発光ダイオード層の発光材料を有し、光反射層である前記アノード層又は前記カソード層は、前記光反射層に対して平行な前記光反射層の導電性を実質的に維持しつつ、変形を構成するパターンを有する、請求項７に記載の発光ダイオード装置。
【請求項９】
前記パターニングされた発光ダイオード装置は前記アノード層及び前記カソード層を有し、前記アノード層又は前記カソード層の少なくとも一部は、前記電磁気放射に対して実質的に透過性である、請求項７又は８に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１０】
前記変形は、前記パターニングされた発光ダイオード装置の後続の層である前記カソード層、前記変形可能な実質的に透明な層及び前記アノード層の間の接触を実質的に損傷させずに、生成される、請求項７乃至９の何れか一項に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１１】
前記変形を有する前記パターニングされた発光ダイオード装置の面積は、変形のない前記パターニングされた発光ダイオード装置の面積と同じである又は該面積より小さい、請求項７乃至１０の何れか一項に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１２】
請求項１乃至６に記載の光ガイド及び光源を有する、又は請求項７乃至９に記載のパターニングされた発光ダイオード装置及び前記光源を有する照明システム。
【請求項１３】
前記光源は、発光窓における内部全反射を介して前記光ガイドの前記光源により発せられた光の少なくとも一部を閉じ込めるための前記発光窓に対して実質的に平行な方向に前記光ガイドに対して光を発する、請求項１２に記載の照明システム。
【請求項１４】
請求項１乃至６に記載の光ガイドにおいて局所的な変形を生成する、又は請求項７乃至１１に記載のパターニングされた発光ダイオード装置において局所的な変形を生成する方法であって、前記生成する方法は：
パターンを構成する変形を生成するための光反射層及び／又は変形可能な実質的に透明な層を局所的に変形させるステップ；
を有する方法。
【請求項１５】
前記局所的に変形させるステップは：
前記パターンを生成するための電磁気放射により前記光反射層及び／又は前記変形可能な実質的に透明な層の一部を照明する照明ステップであって、前記電磁気放射は、前記光ガイドの前記変形可能な実質的に透明な層、前記光反射層及びアノード層の何れかのアブレーション閾値以下のパワーを有しつつ、前記光反射層及び／又は前記変形可能な実質的に透明な層を変形するために前記光反射層及び／又は前記変形可能な実質的に透明な層の温度を局所的に変える、照明ステップ；
を有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光ガイドの発光特性を測定するステップ；
前記発光窓において所定の光分布を生成するために変形のパターンを前記測定された発光特性から決定するステップ；及び
前記所定の光分布を生成するための前記決定されたパターンに従って前記変形を生成するステップ；
を更に有する請求項１４又は１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ガイドに関する。
【０００２】
本発明はまた、パターニングされた発光ダイオード装置、照明システム、並びに光ガイド及び／又はパターニングされた発光ダイオード装置を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
導波路としても表される光ガイド自体は知られている。その光ガイドは、特に、比較的大きい発光面に亘って光を分散させるために用いられ、そして液晶表示装置（また、ＬＣＤパネルと表される）のような非発光型ディスプレイのバックライトユニットにおいて用いられている。そのようなバックライトユニットは、例えば、テレビセット及びモニタ、又は、例えば、（携帯型）コンピュータ又は（携帯型）電話のディスプレイにおいて用いられることが可能である。光ガイドは、例えば、家庭、オフィス、公共の建物、店舗及び道路の照明部分のために用いられることが可能である一般の照明装置において用いられる一般照明システムの出射面において、光を分散するためにも用いられることが可能である。代替として、そのような光ガイドは、例えば、宣伝ボードを照明するために用いられることが可能である。
【０００４】
従来の光ガイドは典型的には、混合光が光ガイドから抽出される及び光ガイドにより発せられる前に、光を混合するための光ガイドの内側に光の一部を閉じ込める。光ガイドからの光の抽出は、光ガイドにおけるスクラッチ又は凹凸等の既知の抽出手段を用いて、行われることが可能である。光の抽出はまた、例えば、光ガイドにおいて分散された散乱材料又は拡散中心を用いて、光ガイドにおける光の拡散を介して行われることが可能である。
【０００５】
画像表示装置を照明するためのバックライトシステムについては、例えば、国際公開第０２／３５２４５号パンフレットに開示されている。その特許文献に記載されているバックライトシステムは、前方壁とそれとは反対側の後方壁とを有する発光パネルと、複数の第１光源及び第２光源に関連付けられた対向する第１光透過端面及び第２光透過端面を有する。光源からもたらされる光はパネルにおいて拡散される。後方壁の表面領域の一部は、パネルからの光を抽出するための抽出手段を備えている。光源により出射された光は一部が、内部全反射を介して光パネルにおいて閉じ込められ、抽出手段を介して光パネルから抽出される。抽出手段は、光パネルから光を抽出するためのパネルの楔形状の凹凸を有する。従来の照明システムの不利点は、抽出手段の製造がかなり複雑であることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第０２／３５２４５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、比較的容易に製造することができる光ガイドから光を抽出するための抽出手段を有する光ガイドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴に従って、その目的は、請求項１に記載の光ガイドにより達成できる。本発明の第２の特徴に従って、その目的は、請求項７に記載のパターニングされた発光ダイオード装置により達成できる。本発明の第３の特徴に従って、その目的は、請求項１２に記載の照明システムにより達成できる。本発明の第４の特徴に従って、その目的は、請求項１４に記載の局所的変形を生成する方法により達成できる。
【０００９】
本発明の第１の特徴に従った光ガイドは、発光窓と、前記発光窓の反対側に位置している後方壁と、発光窓と後方壁との間に延在している端壁とを有し、光ガイドは、光反射層と光ガイドの後方壁との間に備えられた変形可能な実質的に透明な層を更に有し、光反射層は、衝突する光を散乱させるための光反射層の局所的変形を有するパターンを有する。
【００１０】
光反射層と光ガイドの後方壁との間の変形可能な実質的に透明な層が存在する効果は、光反射層が、変形可能な実質的に透明な層及び光反射層の同時の変形を介して変形されることが可能であることであり、従って、光ガイドに対向する光反射層の側において不均一な反射面を生成することが可能であることである。本発明に従った光ガイドにおいては、光ガイドは、光反射層と光ガイドとの間に備えられた変形可能な実質的に透明な層を有する。この変形可能な透明な層は、散乱光の一部が光ガイドから取り出されるように、衝突する光の局所的散乱をそれらの変形がもたらすように、光反射層における局所的変形を生成するように用いられることが可能である。局所的変形は、局所的に高い温度を適用することにより、例えば、レーザを用いて局所的変形を“書き込む”ことにより、生成されることが可能である。代替として、例えば、スタンピング技術が、変形を生成するように用いられることが可能である。変形可能な実質的に透明な層は、光ガイド材料が典型的には、吸収のための光の過度の損失を伴わずに光導通を保証するように、ガラス又は石英から成る。この光導通材料は典型的には、容易に変形することはできない。変形可能な実質的に透明な層を適用することにより、局所的変形は、光反射層が変形するようにする変形可能な透明層において生成されることが可能である。従って、例えば、画像投影システムの特定の要求に適合するように局所的変形を適用することは比較的容易である。
【００１１】
その局所的変形の配置は、光反射層の変形に関する光の衝突の散乱を改善し、従って、光ガイドからの光の取り出しを改善する。典型的には、反射界面の垂直軸に対して比較的大きい入射角で光ガイドとその光ガイドの周囲との間の界面に衝突する光は、内部全反射のために光ガイドに戻るように反射されるために、光は、光ガイド内に少なくとも一部が閉じ込められる。この少なくとも一部の閉じ込めは、光ガイドを通る光を均一に分散させる目的で行われることが可能であり、特に、光が、光ガイドの端壁を介して光ガイドに導入されるときには、少なくとも一部の閉じ込めが光ガイドを介して光を均一に分散させることが可能である。更に、その閉じ込めはまた、特に、光ガイドの一部が分散された光の一部を吸収するときには、発光効率を低下させる。光ガイドからの光の抽出は典型的には、課題である。光ガイドからの光の抽出は好適には、発光窓において光の均一な発光をもたらす一方、光ガイドは、光ガイドを通る光を均一に分散させるように十分な閉じ込めを必要とする。既知の光ガイドにおいては、光の抽出は、光ガイドの発光窓又は後方壁における凹凸又はスクラッチを介して行われる。代替として、散乱要素は、例えば、散乱要素が分布されることが可能である成型可能な材料を有することが可能である光ガイドの内側に均一に分散される。光ガイドから光と抽出する上記の解決方法の全てにおいて、複数の凹凸、構造又は散乱要素は、特定の光抽出効果を得るように、所定の分布を有する。凹凸及びスクラッチは、光ガイドを損傷し得る又は比較的高価で時間を要する処理であるエッチング又は機械的変形を介して生成される必要がある。例えば、光ガイドにおいて均一に散乱要素を実施するように、光ガイドは、成型可能な及び／又は液状化可能な材料、例えば、ＰＭＭＡから成るように製造される必要がある。成型可能な相又は液相において、散乱材料は、混合され、分散され、そして光ガイドが固まった後に、散乱材料の好適な分散が得られる。また、所定の分布が得られた後には、比較的時間を要する処理は変えることができない。本発明に従った光ガイドにおいては、光ガイドの後方壁は少なくとも２つの層を有し、それらの一は変形可能な実質的に透明な層であり、少なくとも第２の層は光反射層である。変形可能な実質的に透明な層を変形することにより、特に、光ガイドに対向する反射層の側において、光反射層も変形されることが可能である。光反射層と共に変形可能な実質的に透明な層をこのように局所的に変形することは、局所的に圧力を用いて、又は熱を局所的に適用することにより、例えば、レーザ照射により行うことが可能である。この構成のために、エラーを補正した又は光抽出分散において変化を適用した後の段階において、更に適合されることが可能である変形のパターンが、比較的容易に生成されることが可能である。そのような構成は、一般には好適ではなく、時間を要し且つ高価であるエッチングステップを典型的には必要とする変形を生成するように変えられる後方壁の光ガイド自体を必要とするために、光ガイドの後方壁に直接反射層を適用することは、十分な解決方法を提供しない。
【００１２】
本発明に従った光ガイドの更なる有利点は、変形可能な実質的に透明な層及び光反射層の両方が、例えば、既知のうまく制御されるスピンコーティング処理により、滑らかで平坦な層として適用されることが可能である点で、光ガイドの製造が比較的標準化されることが可能であることである。そのような比較的滑らかな２つの層が適用された後に、良好な光抽出を有する必要な変形のパターンが、レーザ印刷と同様の処理を介して適用されることが可能である。従って、異なる複数の変形のパターンを比較的容易に適用することが可能である。更に、変形のエラーは、更なる変形を適合させることにより補正されることが可能である。
【００１３】
本発明に従った光ガイドの更なる有利点は、光を抽出する変形のパターンが、光源により発せられた光における何れかの変動を補償するように用いられることが可能であることである。例えば、照明システムが、本発明に従った光ガイド及び複数の光源を有するときには、それらの複数の光源の強度変動は、光が光ガイドの内側では十分に混合されないために、均一性の変動として発光窓において視認可能である。そのような構成においては、変形の分布が、光源の何れかの強度変動を補正するように適合されることが可能である。例えば、テレビアプリケーション及び／又はモニタアプリケーションのためのバックライトシステムにおいては、複数の発光ダイオードが、光ガイドを介してミラーにおいてしばしば分散される十分な光強度を提供するように用いられる。発光窓における比較的均一な光分布を保証するように、複数の光源がビニングされる。ビニング処理中、それら複数の光源の発光特性が測定され、互いに比較される。類似する発光特性を有する光源は集合され、単独のテレビアプリケーション又はモニタアプリケーションのバックライトシステムは、類似する発光特性を有する、又はビニングされた異なる発光特性を有する光源のみを有する。本発明に従った光ガイドを用いることにより、複数の光源のビニングはもはや必要ない。アプリケーションにおいてそれら複数の光源を適用した後に、発光の均一性が測定され、それらの測定から、光源の発光変動によりもたらされ得る何れかの均一性変動を補正する変形の分配が決定される。特に決定されたこの変形の分布は続いて、実質的に均一な発光分布を生成するように光ガイドに適用されることが可能である。そのパターンの適用は、例えば、レーザ印刷処理を介して、比較的容易に且つコストパフォーマンス高く行うことが可能であるために、本発明に従った光ガイドを使用することにより、複数の光源をビニングする必要なしに、均一に照明されるモニタを生成することができる。
【００１４】
最後に、本発明に従った光ガイドにおいては、変形の分布は、製造プロセスにおける後半の段階に変えられる又は適合されることが可能である。例えば、光ガイドにより出射された光の均一性を測定するように用いられることが可能である、最初の変形の分布が生成されることが可能である。均一性が十分に良好でない場合には、そのパターンが、均一性を更に改善するように適合されることが可能である。例えば、ローエンドモニタは所定の変形の分布を有し、そしてハイエンドのモニタは、より正確に光の分布を測定する測定手順を有し、例えば、後半の段階においては、更に均一性を改善し、何れかの残りの不均一性を補正するためにその分布を適合させるように、第２のレーザ印刷処理において適用される付加的な変形を有する。従って、本発明に従った光ガイドを用いることにより、後の均一性の最適化が可能であり、故に、改善された製造自由度を設計者に提供することができる。
【００１５】
好適には、変形可能な実質的に透明な層は、光ガイドの後方壁に直接適用され、光反射層は、変形可能な実質的に透明な層に直接適用される。そのような構成の有利点は、光反射層の反射部分が組み込まれ、従って、環境に晒されないことである。光反射層は典型的には、酸化され易い金属層を有するために、光ガイドと光反射層との間に備えられた変形可能な実質的に透明な層の適用は、酸素及び湿気が光反射層の反射部分に達しないようにし、従って、長い時間期間に亘って高い反射性を保証することができる。
【００１６】
光ガイドの実施形態においては、光ガイドの何れかの層のアブレーション閾値以下のパワーを有する電磁気放射により照射されるときに、局所的に変形する光反射層及び／又は変形可能な実質的に透明な層を有する。電磁気放射、特に、レーザ放射は、短時間で局所的に比較的高い温度になるように用いられ、光反射層及び／又は変形可能な実質的に透明な層の局所的な変形を可能にする。しかしながら、変形が強過ぎる又は局所的な温度が高過ぎるときには、光反射層は、典型的には失われる発光窓から光が漏出しないようにすることが可能である。更に、変形可能な実質的に透明な層を損傷することにより、光ガイドから光反射層への光の抽出というより、光ガイドの内側の光の閉じ込めを改善する変形可能な実質的に透明な層の屈折率に比べて異なる屈折率を有する流体を有するコンパートメントをもたらすことが可能である。複数の層を損傷することなく局所的な変形を生成するように光ガイドに適用されるそれら複数の層の局所的な加熱は“バックリング”と称せられている。例えば、衝突するレーザ光のバックリングの波長及び／又は強度の注意深い選択が、光ガイドに適用された層のアブレーションを伴わずに達成できる。変形可能な実質的に透明な層は、光ガイドにより案内される光に対して実質的に透過性であることが可能であるが、光反射層と共に変形可能な層を局所的に変形させるように用いられる光に対して透過性でないことが可能である。
【００１７】
代替として、変形は、光ガイドの後方壁に適用された複数の層への変形のプレシング（ｐｒｅｓｓｉｎｇ）のためのスタンピング処理を用いて生成されることが可能である。変形可能な実質的に透明な層が容易に変形されるように、適用された層を有する光ガイドの全体的な温度は高くされることが可能である。
【００１８】
光ガイドの実施形態においては、発光窓において出射された光の所定の分布を生成するためのパターンが構成される。そのパターンは、例えば、反射された光及び直接衝突する光による発光窓の実質的に均一な照明を生成するように、反射層により光を反射する光反射層の反射領域において分布された実質的に連続的なパターンであることが可能である。代替として、変形のパターンは、例えば、発光窓を通してみることが可能である画像又はテキストを表す所定の構造を有することが可能である。変形の密度は、例えば、端壁から光ガイドに光を発する光エミッタの非均一性を補償するように構成されることが可能である。
【００１９】
光ガイドの実施形態においては、変形可能な実質的に透明な層の屈折率は、光ガイドの屈折率と同じ又はその屈折率に比べて高い。この実施形態の有利点は、変形可能な実質的に透明な層の相対的に高い屈折率は、内部全反射を介しての光ガイドの内側の光の閉じ込めを低減することである。光は、屈折率の違いのために、光ガイドから抽出され、その後、抽出された光は光反射層に衝突する。光反射層が、光が光反射層に衝突する位置において変形されるとき、衝突した光は異なる方向に散乱され、従って、かなりの光が光ガイドから取り出されることを可能にする。好適には、発光窓は、光ガイドと、光ガイドの屈折率に比較して低い屈折率を有する物質、例えば、空気との間の境界を構成する。発光窓において低い屈折率を有する物質の存在のために、光の閉じ込めは、その屈折率の変化により改善される。結果的に、光は、発光窓の垂直軸から比較的小さい角度を有するときにのみ、発光窓を透過する一方、その他の光は光ガイドの内側に閉じ込められ、続いて、変形可能な実質的に透明な層を介して光反射層の方に光ガイドから抽出される。変形は、その場合、反射された光の主な部分が発光窓を透過し、従って、光ガイドから出射されるように、反射された光の方向を変えることが可能である。変形の形状及び変形の密度は、光ガイドからの光の抽出及び変形の分布を決定し、変形の密度の変化は、発光窓を介して出射される光の特定の分布、例えば、実質的に均一な分布を生成するように用いられることが可能である。
【００２０】
光ガイドの実施形態においては、パターンは複数の階調を有し、異なる階調は、光反射層の変形の異なる密度を有し、及び／又は光反射層の変形の異なる高さを有し、ここでは、その高さは光反射層に対して実質的に垂直な寸法である。“光反射層に対して実質的に垂直”ということは、その高さが、層の局所的な変形に対してではなく、全体の層の構成に対して実質的に垂直であることを表すように用いられる。そのような階調を用いることは、発光窓を通してみることが可能である、光ガイドにおいて画像又はテキスト等の特定なパターンを書き込むことを可能にする。上記の階調は、発光窓を介する均一な発光を生成するように局所的な光抽出強度を変えるように用いられることも可能である。
【００２１】
光ガイドの実施形態においては、変形を生成するための電磁気放射の波長は３２０ｎｍ乃至２０００ｎｍの範囲内にある。一般に、レーザ光源が通常有効である波長と用いることにより、発光ダイオード装置の光反射層に対してパターンを生成するための比較的簡単な且つ安価なシステムが可能である。そのような波長は、例えば、４０５ｎｍを発光するレーザダイオード又は５３２ｎｍを発光するＹＡＧレーザによるものである。スペクトルの赤外領域において動作するレーザシステムも、パターニングが光反射層の局所的な加熱に依存するために、用いられることが可能である。
【００２２】
本発明の第２の特徴に従った、パターニングされた発光ダイオード装置は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の光ガイドであって、パターニングされた発光ダイオード装置は発光材料の層を有し、パターニングされた発光ダイオード装置の光ガイドの発光窓を通して可視的である光反射層を有し、光反射層は、光反射層の局所的変形を構成するパターンを有する、光ガイドを有する。
【００２３】
本発明に従ったパターニングされた発光ダイオード装置は、例えば、パターニングされた発光ダイオード装置を構成する複数の層の処理が備えられたガラス基板である光ガイドにおいて生成されることが可能である。典型的には、光ガイドとしての役割を果たすガラス基板の内側の光の閉じ込めは、既知の発光ダイオード装置の効率を制限する。特に、発光ダイオード装置が、比較的大きい基板上に形成された有機発光ダイオード装置であるとき、光ガイドとしての役割を果たす基板の内側の生成された光の閉じ込めは重要である。基板において捕捉された光は、一部は基板に吸収され、また、生成された光の再吸収が生じ得る有機発光ダイオード装置の光生成層を循環する。従って、光ガイドとしての役割を果たす基板において発光ダイオード装置により生成された光の閉じ込めは好ましくなく、基板において発光ダイオード装置により生成された光の閉じ込めは、発光ダイオード装置の効率を制限する。変形を構成するように光反射層を適合させることにより、光の散乱は、従って、発光ダイオード装置からの光の取り出しの改善を向上させ、故に、発光ダイオード装置により発せられる光の効率のかなりの改善を向上させることができる。
【００２４】
電極層の１つは光反射層を有することが可能である一方、有機発光層は変形可能な実質的に透明な層を有することが可能である。同時に、層構成は、発光ダイオード装置からの光の抽出を向上させる局所的な変形を可能にする。
【００２５】
有機発光ダイオード装置の基板に対して平行な、連続的な変形のパターンを適用することにより、光ガイドとしての役割を果たす基板からの光の抽出が改善され、従って、有機発光ダイオード装置の効率を改善することができる。そのような実質的に連続的なパターンは、所定の変形の変化を有することが可能であり、従って、取り出し窓において出射された光の特定の均一性の分布を規定するように用いられることが可能であり、又は取り出し窓において均一な光分布を生成するように局所的な強度変化を補正するように用いられることが可能である抽出構造の所定の分布を有する。
【００２６】
代替として、パターンは、可視的な画像又はテキストを生成することが可能である。そのような実施形態においては、変形を構成するパターンは、パターニングされた発光ダイオード装置のオフ状態中及びパターニングされた発光ダイオード装置のオン状態中の両方において、永続的に可視的である。パターニングされた発光ダイオード装置のオフ状態中、光が発せられ、パターンは、興味をそそる散乱する金属的な見え方を与える外部光の散乱が変形によるものと異なるために、パターニングされた発光ダイオード装置において可視的である。オン状態中、パターニングされた発光ダイオード装置は光を発し、変形のための、パターンの位置に衝突する外部光及びパターニングされた発光ダイオード装置により生成された光の異なる散乱のために、可視的のまま保たれる。
【００２７】
本発明に従った発光ダイオード装置は、例えば、高分子有機発光ダイオード装置又は小分子有機発光ダイオード装置であることが可能である。パターンは発光材料において生成されないが、光反射層において生成されるため、パターンは、高分子有機発光ダイオード装置又は小分子有機発光ダイオード装置の両方において実質的に同じ効果により生成されることが可能である。従って、発光材料においてではなく、光反射層においてパターンを適用することによって、実質的に同じ方法及び／又はツールにより高分子有機発光ダイオード装置及び小分子有機発光ダイオード装置のどちらにおいても、そのパターンを適用することが可能である。
【００２８】
パターニングされた発光ダイオード装置の実施形態においては、変形可能である実質的に透明な層は、アノード層とカソード層との間に備えられた発光ダイオード装置の発光材料を有し、アノード層又はカソード層は変形を構成するパターンを有する一方、光反射層に対して平行な光反射層の導電性を実質的に維持する。
【００２９】
光反射層の導電性を実質的に維持することにより、光反射層における全体的な導電性が維持される一方、例えば、微細な孔及びクラックは現れ得る。パターニングされた発光ダイオード装置の好適な実施形態においては、孔及びクラックは光をあまり反射しないため、孔及び／又はクラックは光反射層に存在しないが、パターニングされた発光ダイオード装置は、存在するそれら微細な孔及び／又はクラックにより更に動作する。パターンの品質は、パターンの興味をそそる金属的な見え方を低減させる微細な孔及び／又はクラックのために、低下し得、そして変形の存在のために効率の向上を低減させ得る。微細な孔及び／又はクラックは好適には、人間の裸眼ではみることができない、及び／又は、例えば、１００μｍより小さく、より好適には１０μｍより小さい寸法を有することが可能である。
【００３０】
発光材料は、例えば、有機発光材料であることが可能である。そのような有機発光ダイオード装置は、標準的な発光ダイオードとは対照的に面光源である。そのような面光源は、例えば、装飾用アプリケーションにおいてよく用いられるようになってきている。視覚的に現れるようにするパターニングは、そのような面光源の更なるカスタム化／パーソナル化を提供することができる。有機層は、有機層が組成変形する（整合する）変形層を構成するために、変形が存在することを可能にする。
【００３１】
好適には、アノード層又はカソード層である光反射層における変形は、発光ダイオード装置を構成する他の層の何れかに、例えば、発光のために用いられる層に損傷を与えることなく行われる。光反射層の導電性が実質的に維持されるように、変形がアノード層又はカソード層において生成されるために、発光ダイオード装置の全体の発光面は、パターンが可視的である間、光を放射する。
【００３２】
パターニングされた発光ダイオード装置の実施形態においては、パターニングされた発光ダイオード装置はアノード層及びカソード層を有し、アノード層及びカソード層の少なくとも一部は、電磁気放射に対して実質的に透過性である。そのような実施形態は、発光ダイオード装置が、例えば、実質的に標準的な製造プロセスにおいて製造された後に、パターニングが実行されることが可能であることを可能にする。パターニングされる発光ダイオード装置を構成する複数の層のスタックは、アノード層とカソード層との間に組み込まれた有機発光材料を有する。この複数の層のスタックは基板上に備えられている。例えば、カソード層が光反射層である場合、アノード層の一部は好適には、変形のパターンを生成するために用いられる電磁気放射に対して実質的に透過性である。例えば、アノードが光反射層である場合、カソードの一部は好適には、そのパターンを生成するために用いられる電磁気放射に対して実質的に透過性である。そのような構成においては、アノード層及び／又はカソード層がパターニングされた発光ダイオード装置を生成するように発光ダイオード装置に適用された後に、パターンが適用されることが可能である。
【００３３】
パターニングされた発光ダイオード装置の実施形態においては、変形は、パターニングされた発光ダイオード装置の後続の複数の層間の接触を実質的に損傷しないようにしながら、生成される。パターニングされた発光ダイオード装置の後続の複数の層間の接触を損傷することは、複数の層のスタックの剥離としても知られている。この剥離は、発光ダイオード装置を構成する複数の層のスタックを電流が流れないようにし、従って、剥離された領域においては光が生成されないようにする。従って、比較的大きい領域に亘る剥離は回避されなければならない。
【００３４】
後続の層間の接触の損傷を実質的に回避することは、それらの層における全体的な導電性が維持されることを意味する。好適ではないが、更に微細な孔及び／又はクラックが現れる可能性がある。この微細な孔及び／又はクラックは、パターニングされた発光ダイオード装置から光が発せられる発光ダイオード装置の面積を減少させ、従って、発光ダイオード装置の品質が低下し得る。更に、局所的な変形は、光が発光ダイオード装置により発せられる面積を減少させ得るそれらの微細な孔及び／又はクラックに繋がり得るが、変形の存在による高効率、及び光ガイドとしての役割を果たす基板からの光の改善された抽出は、パターニングされた発光ダイオード装置の全体的な効率を改善する。微細な孔及び／又はクラックは好適には、人間の肉眼ではみることができない寸法を有する、及び／又は、例えば、１００μｍ以下の、更に好適には、１０μｍ以下の寸法を有することが可能である。
【００３５】
パターニングされた発光ダイオード装置の実施形態においては、変形を有するパターニングされた発光ダイオード装置の面積は、変形のないパターニングされた発光ダイオード装置の面積と同じかそれより小さい。パターニングされた発光ダイオード装置の後続の複数の層間の接触は、変形の位置において、発光ダイオード装置が光を発することができることを保証するように、維持されなければならないが、この実施形態においてはそうではない。変形が発光層において分布された範囲を制限することにより、少ない光が発光される又は光が発光されない領域においては、光の抽出の効率が尚も実質的に高くなりつつ、制限される。そのような構成においては、例えば、剥離が、例えば、光反射層の表面の１０％で生じ得、従って、パターニングされた発光ダイオード装置の表面のこの１０％においては光は発せられない。しかしながら、その表面の残りの部分により発せられた光の抽出は、例えば、３０％増加し、更に、全体としての光効率の向上が得られる。
【００３６】
特に、光ガイドとしての役割を果たす基板を介して、及び発光ダイオード装置を構成する複数の層のスタックを介して変形を生成するとき、発光ダイオード装置を構成する複数の層の一部は、発光ダイオード装置が局所的に光を発しないようにする比較的高いレーザパワーのために損傷され得る。閉じ込められた光の抽出の増加は好適には、発光ダイオード装置における低下した光の生成を単に補償するにとどまらない。
【００３７】
本発明の第３の特徴に従った照明システムは、請求項１乃至６に記載の光ガイドと、その光ガイドに光源により生成された光の少なくとも一部を結合するように構成された光源とを有する、又は、請求項７乃至９に記載のパターニングされた発光ダイオード装置と、そのパターニングされた発光ダイオード装置の光ガイドに光源により生成された光の少なくとも一部を結合するように構成された光源とを有する。光ガイドにおける変形の分布は、光ガイドに対して結合され、続いて光ガイドにより発せられる、光源からの光の分布を決定する。代替として、パターニングされた発光ダイオード装置における変形の分布は、パターニングされた発光ダイオード装置の効率を高め、そして光ガイドに対して結合され、光ガイドにより発せられる、光源からの光の分布を決定する。基板に対して光源からの光の少なくとも一部を結合する付加的な光源と、基板上に備えられたパターニングされた発光ダイオード装置とのこの組み合わせは、例えば、照明システムにより発せられる光の色を適合させることを可能にする。典型的には、有機発光ダイオード装置については、光の変化は容易に行われず、典型的には、有機発光ダイオード装置により発せられた光の色が変えられるように適用される異なるアノード層及びカソード層並びに複数の異なる有機層を必要とする。本発明に従った照明システムにおいては、付加的な光源は、例えば、有機発光ダイオード装置であるパターニングされた発光ダイオード装置の基板に対して光を結合するように備えられている。付加的な光源の光は、光源の強度を容易に増加させることにより、パターニングされた発光ダイオード装置により発せられた光に付加されることが可能である。パターニングされた発光ダイオード装置により発せられた光についての変形及び光源により発せられた光についての変形の両方を用いることにより、光ガイドとしての役割を果たす基板内部で光が混合され、照明システムから発せられる光の色を照明システムが比較的容易に変えることが可能になる。
【００３８】
照明システムの実施形態においては、光源は、発光窓における内部全反射を介して光ガイドの光源により発せられた光の少なくとも一部を閉じ込めるための発光窓に対して実質的に平行である方向に、光ガイドに対して光を発するように構成される。光源は、例えば、光ガイドの端壁に対して少なくとも光の一部により照明するエッジ照明器として構成されている。代替として、光源は、光ガイドに組み込まれたサイドエミッタであり、発光窓に対して実質的に平行に光を発する。“発光窓に対して実質的に平行に”の表現は、光出射の面又は中心軸が発光窓に対して実質的に平行に備えられていることを意味する。
【００３９】
請求項１乃至６に記載の光ガイドにおける、又は請求項７乃至１１に記載のパターニングされた発光ダイオード装置における、局所的な変形を生成する、本発明の第４の特徴に従った局所的な変形を生成する方法は、パターンを構成する変形を生成するための、変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層を局所的に変形するステップを有する。
【００４０】
その方法の実施形態においては、局所的に変形するステップは、パターンを生成するための電磁気放射により変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層の一部を照明する照明ステップであって、電磁気放射は、光ガイドの複数の層の何れかのアブレーション閾値以下のパワーを有しながら、変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層を変形するための、変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層の温度を局所的に変える、照射ステップを有する。
【００４１】
その照明ステップを用いることにより、光ガイドにおける抽出分配が決定され、後に、変形のパターンを適合させることにより更に補正されることが可能であるように、変形のパターンを生成する、比較的簡単でコストパフォーマンスの高い方法を可能にする。照明ステップにおいては好適に、集光された光ビームが用いられる。照明ステップは、発光窓により実行されることが可能であり、又は、パターニングされた発光ダイオード装置又は光ガイドの後方壁を照明することにより光反射層に対して直接適用されることが可能である。パターニングされた発光ダイオード装置を通るように照明するとき、その照明は、パターニングされた発光ダイオード装置を損傷し得、例えば、パターニングされた発光ダイオード装置が発光を局所的に停止するようにする複数の電流輸送層の何れかを損傷し得る。代替として、局所的な変形は好適には、光ガイド及び／又はパターニングされた発光ダイオード装置の剥離がもたらされないように制限される必要がある。光ガイド及び／又はパターニングされた発光ダイオード装置の剥離により、光ガイドから反射層への光の抽出が低減される、又は中止されるようになり、従って、光ガイドにおける光の増加した閉じ込めがもたらされる。パターニングされた発光ダイオード装置における剥離は、パターニングされた発光ダイオード装置を通って流れる電流を更に低減し、従って、光がパターニングされた発光ダイオード装置により生成される面積を減少させる。
【００４２】
その方法は、複数の階調を生成するための局所的な変形の密度を変えるステップを有し、及び／又は複数の階調を生成するための変形の高さを変えるステップを有する。異なる階調の各々は、変形の密度の異なるレベル及び／又は光反射層における変形の異なる高さを有する。この高さは、光反射層に対して実質的に垂直な寸法として規定されるものである。
【００４３】
その方法の実施形態においては、その方法は、光ガイドの発光特性を測定するステップと、発光窓において所定の光分布を生成するための変形のパターンを測定された発光特性から決定するステップと、所定の光分布を生成するための決定されたパターンに従って変形を生成するステップとを更に有する。
【００４４】
局所的な変形を生成する方法のこの実施形態においては、その方法は、光ガイドの発光分布を測定し、続いて、どの分布が所定の光分布を生成するのに必要かを判定する。この所定の光分布は、例えば、均一な分布であり得るが、また、何れかの他の必要な光分布であり得る。変形は、例えば、レーザ照射により比較的容易に生成されることが可能であり、変形は、製造プロセスにおいていつでも実質的に適用されることが可能であるために、均一性が測定され、変形の分布を適合させることにより補正されることが可能である。
【００４５】
パターニングされた発光ダイオード装置において変形を生成する方法の代替の実施形態においては、光反射層及び／又は変形可能な実質的に透明な層を局所的に変形するステップは、発光ダイオード装置の製造プロセス中に実行される。この実施形態の有利点は、例えば、光を衝突させることにより他の材料層が影響されることも可能である変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層をパターニングするときに、他の材料層が実質的には存在しないことである。更に、発光ダイオード装置の製造プロセスは典型的には、よく制御された製造プロセスである。製造プロセス中にパターニングステップを実行することにより一般に、装置の寿命がパターニングのために全く影響されない、又はほんの僅かだけ影響されるように、製造プロセスを適合させることが可能である。
【００４６】
短所は、発光ダイオード装置の製造は典型的には、比較的大きい規模におけるものであることである。発光ダイオード装置のパターニングはしばしば、発光ダイオード装置の典型的な製造規模に比べて小さい規模におけるものである。従って、製造プロセス以外の発光ダイオード装置における特定のパターンの形成は好ましいものである。
【００４７】
変形を生成する方法の実施形態においては、局所的な変形を生成するための集光された光ビームのスポットサイズ及び／又は焦点位置を制御するフォーカシング手段を適合させることが可能である。代替として、エネルギーレベル、色及び／又は集光された光ビームの走査速度は、局所的な変形を生成するように制御されることが可能である。上記のように、本発明者は、変形の密度及び／又は高さが階調を生成するための異なる範囲に対して変えられることが可能であることを見いだした。しかしながら、単位時間当たりの且つ照明される単位面積当たりの光のパワーが所定のパワーレベルを上回らないことを保証するように、システムは、エネルギーレベル、色及び／又は集光された光ビームの走査速度を制御することが可能である。
【００４８】
上記の及び他の本発明の特徴については、以下に詳述する実施形態を参照することにより明らかになり、理解することができる。
【００４９】
図は模式図であって、スケーリングして描かれていない。特に明確化のために、一部の寸法は誇張して大きく示されている。複数の図における同じ構成要素は、できるだけ同じ参照番号で示されている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】本発明に従った光ガイドの模式的な断面図である。
【図１Ｂ】本発明に従った光ガイドの模式的な断面図である。
【図２Ａ】本発明に従ったパターニングされた発光ダイオード装置の模式的な断面図である。
【図２Ｂ】本発明に従ったパターニングされた発光ダイオード装置の模式的な断面図である。
【図３Ａ】本発明に従った光ガイドの光反射層において生成されたパターンを示す図である。
【図３Ｂ】本発明に従った光ガイドの光反射層において生成されたパターンを示す図である。
【図３Ｃ】本発明に従った光ガイドの光反射層において生成されたパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１Ａ及び１Ｂは、本発明に従った光ガイド１０、１２の模式的な断面図である。光ガイド１０、１２は、発光窓２０と、前記発光窓２０の反対側に位置している後方壁２２と、発光窓２０と後方壁２２との間に延在している端壁２４とを有する。光ガイド１０、１２は更に、変形可能な実質的に透明な層３０と、光反射性層４０とを有する。図１Ａ及び１Ｂに示している光ガイド１０、１２は、光反射性層４０における変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ及び４４Ｂを有するパターン４２、４４を有する。光ガイド１０、１２は典型的には、光ガイド１０、１２を通る光を分散する及び/又は混合するために用いられる。図１Ａ及び１Ｂに示す実施形態においては、光源６０は、典型的には内部全反射により光ガイド１０、１２の内側に少なくとも一部が実質的に閉じ込められる光ガイド１０、１２内に光（破線矢印で示されている）を出射するように光ガイド１０、１２の端壁２４に備えられている。この構成は、光ガイド１０、１２の内側の光が光ガイド１０、１２を横断して分散され、例えば、光ガイド１０、１２においてその光を一様に分散するように混合される。光ガイド１０、１２から光ガイド１０、１２の内側に閉じ込められた光を抽出するように、多くの場合、複数の光抽出構造は、既知の光ガイド内に、例えば、既知の光ガイドの後方壁２２に存在する。それらの抽出構造は、多くの場合、光ガイド１０、１２内のスクラッチ又は凹凸を有し、又は閉じ込められた光を再方向付けし、従って、光ガイド１０、１２から出て再方向付けされた光の一部を結合するように光ガイド１０、１２内に組み込まれた散乱材料を有する。
【００５２】
本発明に従った光ガイド１０、１２は、光ガイド１０、１２の後方壁２２と光反射性層４０との間に備えられた、変形可能な実質的に透明な層３０を有する。後方壁２２と光反射性層４０との間の変形可能な実質的に透明な層３０をこのように備えることにより、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂが光ガイド１０、１２と対向する光反射性層４０の側において生成されるようにされる。変形可能な実質的に透明な層３０及び光反射性層４０の同時変形により、光ガイド１０、２１に対向する光反射性層の側に、不均一な反射性面４０が生成される。光反射性層４０におけるそれらの変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、散乱光７０の一部が光ガイド１０、１２から出て結合されるように、衝突する光の局所的な散乱７０をもたらす。局所的な変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、局所的に高い温度を適用することにより、例えば、レーザビーム５０を用いてそれらの局所的な変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを“書き込む”ことにより、生成されることが可能である。代替として、例えば、スタンピング技術（図示せず）が、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを生成するように用いられることが可能である。変形可能な実質的に透明な層３０は、光ガイド材料が典型的には、吸収のための過度の光の損失を伴わずに光導通を保証するように、ガラス又は石英から成る。この光導通材料は典型的には、容易に変形することはできない。既知の光ガイドにおいては、スクラッチ又は凹凸はしばしば、既知の光ガイドに対してエッチングされ、それは比較的高価で時間を要する手順である。本発明に従った光ガイド１０、１２においては、変形可能な実質的に透明な層３０が存在し、局所的な変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂが光ガイド１０、１２に対向する側において反射性層４０において生成されるようにする。それらの変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、衝突する光を散乱し、故に、衝突する光の一部を結合する。更に、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、光ガイド１０から特定の出射分布を得るように適用され、適合されることが比較的容易である。
【００５３】
変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂが適用される前の光ガイド１０、１２の生成は、変形可能な実質的に透明な層３０及び光反射性層４０の両方が、例えば、既知のよく制御されたスピンコーティング処理を介して、滑らかで平坦な層として適用されることが可能である点で、相対的に基準となり得る。そのような相対的に滑らかな層が適用された後、必要な変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４が、レーザ印刷と同様の処理を介して適用されることが可能である。従って、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの異なるパターン４２、４４が比較的容易に適用されることが可能である。更に、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４におけるエラーは、例えば、更なる変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを付加することにより、ある程度補正されることが可能である。
【００５４】
変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４は、光源６０により出射される光の強度における変動を補償するように最適化されることが可能である。例えば、照明システムが、本発明に従った光ガイド１０、１２に対して光の一部を出射する複数の光源６０を有するとき、光源６０の強度変動は、光ガイド１０、１２の発光窓２０における均一性変動として可視的であり得る。そのような構成においては、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのその分布は、光源６０の何れかの強度変動を補正するように適合されることが可能である。例えば、光ガイド１０、１２の発光均一性が測定され、それらの測定から、例えば、光源６０の出射変動によりもたらされ得る及び存在し得る何れかの均一性変動を補償する、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの分布が決定される。この特に決定された変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの分布は、続いて、実質的に均一な発光分布を生成するように、光ガイド１０、１２に適用されることが可能である。パターン４２、４４の適用は、例えば、レーザ印刷処理を介して、比較的容易に且つ高いコストパフォーマンスで行われることが可能であるため、本発明に従った光ガイド１０、１２を使用することにより、複数の光源間の強度変動を適合するように光源６０のビニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）を回避することが可能であり、光ガイド１０、１２から出射される光の均一性を更に最適化することが可能である。
【００５５】
好適には、変形可能な実質的に透明な層３０は、光ガイド１０、１２の後方壁２２に直接適用され、反射性層４０は、変形可能な実質的に透明な層３０に直接適用される。そのような構成においては、光反射性層４０の反射部分は、変形可能な実質的に透明な層３０に組み込まれ、故に、環境に対して晒されないために、光反射層４０の反射部分に酸素及び湿気が達しないようにして、従って、長い時間期間に亘って高い反射性を維持することができる。
【００５６】
図１Ａに示す光ガイド１０の実施形態は、光源６０に近いと比較的低い密度の変形４２Ａを有し、光源６０から離れると比較的高い密度の変形４２Ｂを有するパターンを有する。光源６０に近い光の強度は比較的高いために、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのこのパターン４２は、発光窓２０により発せられた光の略均一な分布を生成する。図１Ｂに示す光ガイド１２の実施形態においては、パターン４４は、画像４４を構成する局所的な変形４４Ａ、４４Ｂを有する。そのような画像４４においては、高密度４４Ｂが濃い階調を表し、低い密度４４Ａが淡い階調を表す変形の異なる密度４４Ａ、４４Ｂにより、階調が存在する。代替として、異なる階調が、光反射層４０において生成された変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの高さｈを変えることにより生成されることが可能である。図１Ｂの断面図に示している画像４４又はパターン４４は、文字“Ｐ”の一部が名前“Ｐｈｉｌｉｐｓ”から示される、図３Ａにおいて示されているような画像４４又は文字４４の一部であることが可能であり、その文字“Ｐ”の一部は、光ガイド１０、１２の光反射層４０における変形４４Ａ、４４Ｂとして生成されるのである。
【００５７】
変形可能な実質的に透明な層３０の屈折率ｎ２は好適には、光ガイド１０、１２の屈折率ｎ１に比べて高く、それは、この屈折率の差が、光ガイド１０、１２から光反射層４０の方に光を抽出するためである。光反射層４０が、光が光反射層４０に衝突する位置で変形されるとき、衝突した光は異なる方向に散乱され７０、従って、かなりの光が光ガイド１０、１２から取り出されるようにされる。発光窓７０は典型的には、光源６０の光が発光窓２０に対して実質的に平行に発せられるときに特に、発光窓２０における内部全反射により光ガイド１０、１２の内側に光を閉じ込めるように、空気に晒される。
【００５８】
変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、３２０ｎｍ乃至２０００ｎｍの範囲内の出射光の中心波長を有するレーザビーム５０を用いて生成されることが可能である。レーザビーム５０は、参照番号５０の太い矢印で表されているように、光反射層４０の後方壁に衝突する。代替として、レーザビーム５０は、光反射層４０において変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを生成するように光ガイド１０、１２及び変形可能な実質的に透明な層３０を介して光反射層４０に衝突する（参照番号５０を有する一点鎖線矢印で示している）。更に代替として、変形可能な実質的に透明な層３０は、衝突するレーザビーム５０により変形される。
【００５９】
図２Ａ及び２Ｂに示す発光ダイオード装置１１０、１０４の実施形態においては、光反射層４０はカソード層４０である。発光ダイオード装置１１０、１０４は、変形可能な実質的に透明な層３０である発光層３２を更に有し、アノード層４６を更に有する。そのような構成においては、アノード層４６は典型的には、透明な金属を有する層、例えば、ＩＴＯを有する。勿論、カソード層４０及びアノード層４６は、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４がアノード４６において生成され、カソード層４０が実質的に透明であるように、交換されることが可能である。また、図２Ａ及び２Ｂに示している実施形態においては、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４は、発光ダイオード装置１１０、１０４から離れて、発光ダイオード装置１１０、１０４により生成された光の抽出を改善する変形４２Ａ、４２Ｂの分布を有するパターン４２を有することが可能である。変形４２Ａ、４２Ｂの分布は好適には、図２Ａに示すように、光反射層４０に亘って実質的に均一であり、従って、発光ダイオード装置１１０、１０４により生成された光は光ガイド１４、１６を有する基板１４、１６において捕捉されるように、発光ダイオード装置１１０、１０４に効果的に衝突する。発光層３２からの光の生成は、破線矢印で示されている。この生成された光の一部（７２Ａで示されている）は、導波路としての役割を果たす基板１４、１６の内側でトラップされて、発光窓２０からの内部全反射のために閉じ込められる。この捕捉された光７２Ｂは、発光ダイオード装置１１０、１０４を通って、またアノード層４６及び発光層３２を通って散乱され、カソード層４０から反射される。変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの存在のために、カソード層４０から反射された光の一部は散乱され、発光ダイオード装置１１０、１０４から抽出される。代替として、変形４４Ａ、４４Ｂのパターンは、発光ダイオード装置１１０、１０４のオフ状態中及び発光ダイオード装置１１０、１０４のオン状態中の両方において、可視的な画像４４又はテキスト４４を有する。
【００６０】
変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは好適には、カソード層４０の導電性を実質的に維持しながら、カソード層４０において生成される。これは、例えば、非パターン化部分はパターン化部分により囲まれて存在する必要があるパターン４２、４４の主な有利点であり、囲まれている非パターン化部分におけるカソード層４０の導電性は、パターン化領域により囲まれた非パターン化部分において発光ダイオード装置が更に光を出射するようにするのに更に十分である。画像又は読み取り可能なテキストを生成するための発光ダイオード装置のパターニングについては、当該技術分野において知られている。一部の既知のパターニング方法においては、電極層の１つは、そのパターニングのために、通して切断されていて、分離された非パターン化領域に対する電流の流れを遮断し、既知の発光ダイオード装置がこの分離された非パターン化領域において光を出射しないようにする。例えば、電極層を通して切断することによる文字“Ｏ”のパターニングは、文字“Ｏ”の中心が、電極を通るこの切断のために光を出射しないようにする一方、カソード層４０の導電性が実質的に維持される、本発明に従った変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを用いてパターン４４が生成されるときに、文字“Ｏ”の中心は尚も、光を出射する。
【００６１】
故に、好適には、カソード層４０である光反射層４０における変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、発光のために用いられる発光ダイオード装置１１０、１０４の層４０、３２、４６の何れも損傷することなしに行われる。光反射層４０の導電性が実質的に維持されるように、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂが光反射層４０において生成されるために、発光ダイオード装置１１０、１０４の全発光層３２は、光ガイド１４、１６から又は基板１４、１６から光を抽出するようにパターン４２、４４が用いられている間、光を放射する。
【００６２】
光反射層４０の導電性を実質的に維持することにより、光反射層４０における全体的な導電性が維持される一方、例えば、微細な孔及び／又はクラック（図示せず）現れ得る。しかし、上記のように、パターニングされた発光ダイオード装置１１０、１０４の好適な実施形態においては、孔及び／又はクラックは、典型的には、それらの孔及び／又はクラックの位置において光反射層４０の反射性を低下させるために、光反射層４０には存在せず、パターニングされた発光ダイオード装置１１０、１０４は、それらの微細な孔及び／又はクラックが存在しつつ、尚も動作する。パターン４２、４４の品質は、パターン４２、４４の散乱特性を低下させるそれらの微細な孔及び／又はクラックのために、低減され得る。微細な孔及び／又はクラックは好適には、人間の肉眼では可視的でない寸法を有する、及び／又は、例えば、１００μｍより小さい、より好適には、１０μｍより小さい寸法を有することが可能である。
【００６３】
また、パターン４４は、変形４４Ａ、４４Ｂの異なる密度により生成される複数の階調４４Ａ、４４Ｂを有することが可能である。代替として、それらの異なる階調は、変形４４Ａ、４４Ｂの高さｈを変えることにより生成されることが可能である。
【００６４】
図２Ａに示す発光ダイオード装置１１０の実施形態においては、変形４２Ａ、４２Ｂは、光反射層４０の後方面に衝突するレーザビーム５０により生成される。代替として、図２Ｂに示しているように、レーザビーム５０は、発光層３２を介して光ガイド１６及びアノード層４６を透過し、光反射層４０の反射部分に衝突する。そのような実施形態においては、発光層３２は、発光層３２においてより黒っぽい領域で示されているレーザビーム５０の比較的高い光強度のために損傷され得る。典型的には、それらの領域は、もはや光を発光しない、又はかなり小さい強度で発光する。従って、変形４４Ａ、４４Ｂの数は好適には、光が生成される領域に比べて、比較的少ない。例えば、光反射層４０の表面のうちの１０％が、発光層３２を介する衝突により生成される変形４４Ａ、４４Ｂを有する場合、発光層３２の約１０％は、もはや光を発光しない、又はかなり小さい強度で発光する。更に、変形４４Ａ、４４Ｂが存在するために、抽出され光の効率は、例えば、３０％以上に増加し、そのことは、更に、発光ダイオード装置１１０により発光される光の効率を高くすることを可能にする。
【００６５】
図２Ａ及び２Ｂは、図２Ｂに示されている実施形態において、照明システム１０４が光ガイド１６の端壁２４に備えられた光源６０を有する照明システム１１０、１０４を示している。この光源６０は、発光層３２により発光された光に比べて異なる色を有する光を発光することが可能であり、従って、照明システム１０４の発光に寄与することができる。発光ダイオード装置１０４が有機発光ダイオード装置１０４である場合、異なる色の発光は相対的に異なり、各々がそれ自体のアノード層４６及び／又はカソード層４０を有する、発光材料３２の異なる層（図示せず）が存在する必要がある。光ガイド１６の端壁２４を介して光ガイド１６に対して光を出射する光源６０を適用することにより、光源６０は、照明システム１０４から発せられる光の色を適合させる及び／又は混合する及び／又は変えるように用いられることが可能である発光層３２に比べて異なる色の光を発することが可能である。
【００６６】
図３Ａ乃至３Ｃは、本発明に従った有機発光ダイオード装置１０４、１１０又は光ガイド１０、１２、１４の光反射層４０において生成された異なるパターンを示している。図３Ａにおいては、文字“Ｐ”の詳細部分が示されている。変形４４Ａ、４４Ｂは、対角線方向に存在する線において生成されている。図３Ａのパターン４４から構成される変形の線は、図３Ｂにおいてより詳細に示されている。集光光ビーム５０の適切なパワーを選択することにより、図３Ｂに示すように孔及び／又はクラックを発生せずに、変形４４Ａ、４４Ｂを生成する。図３Ａに示すパターン４４におけるそのような変形により、発光ダイオード装置１１０、１０４のオン状態中及びオフ状態中の両方において、文字“Ｐ”の詳細部分が明確に視認できるようになり、また、非パターン化部分４８である文字“Ｐ”の中央部分４８は、オン状態中に光が照射される。
【００６７】
図３Ｃは、パターン４２が変形４２Ａ、４２Ｂの均一に分布された線から構成される異なるパターン４２の一部を示している。図３Ｃにおいては、線の均一な分布は、発光窓２０において光の均一な発光を生成する発光窓２０を抽出された光が実質的に均一に照射するようにする。図３Ｃに示すこのパターンは、図２Ａ及び２Ｂに示している発光ダイオード装置１１０、１０４に適用されることが可能である。代替として、図３Ｃに示しているパターンは、図１Ａに示しているように、光源６０までの距離が増加するにつれて、変形４２Ａ、４２Ｂの線の密度が高くなる変化度を有することが可能である。
【００６８】
上記の実施形態は例示であって、本発明を制限するものではなく、当業者は、同時提出の特許請求の範囲から逸脱せずに多くの他の実施形態を案出することができることに留意する必要がる。
【００６９】
用語“を有する”及びその派生語を使用することで、請求項に記載した要素及びステップ以外の要素及びステップの存在を排除するものではない。要素の単数表現は、そのような要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアにより実施されることが可能である。複数の手段が列挙されている装置請求項においては、それらの手段の幾つかが、同一のハードウェアにより実施されることが可能である。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという事実のみで、それらの手段の組み合わせが有利に用いられないことを意味するものではない。
【図１Ａ】
2012511232.tif 000003
【図１Ｂ】
2012511232.tif 000004
【図２Ａ】
2012511232.tif 000005
【図２Ｂ】
2012511232.tif 000006
【図３Ａ】
2012511232.tif 000007
【図３Ｂ】
2012511232.tif 000008
【図３Ｃ】
2012511232.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月7日(2011.6.7)
【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】
光ガイド及び光源を有する照明システムであって：
前記光ガイドは、発光窓と、該発光窓と対向して位置している後方壁と、前記発光窓と前記後方壁との間に延在している端壁とを有し、前記後方壁は、変形可能な実質的に透明な層と、光反射層とを有し、前記変形可能な実質的に透明な層は、前記光反射層と前記光ガイドとの間に備えられ；
前記光反射層は、前記光ガイドから散乱された光の一部を取り出すように衝突する光を散乱するための前記光反射層の局所的な変形を有するパターンを有し、前記局所的な変形は、前記光ガイドに対向する前記光反射層の側に不均一反射表面を構成し；
前記光源は、発光窓における内部全反射を介して前記光ガイドの前記光源により発せられた光の少なくとも一部を閉じ込めるための前記発光窓に対して実質的に平行な方向に前記光ガイドに対して光を発する；
照明システム。
【請求項２】
前記パターンは、前記発光窓において出射された光の所定の分布を生成する、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記変形可能な実質的に透明な層の屈折率は、当該光ガイドの屈折率と同じである又は該屈折率より高い、請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】
前記パターンは複数の階調を有し、異なる前記複数の階調は前記光反射層の変形の異なる密度を有し、及び／又は、前記パターンは、前記光反射層の前記変形の異なる高さを有し、前記高さは、前記光反射層に対して実質的に垂直な寸法である、請求項１又は２に記載の照明システム。
【請求項５】
当該照明システムは、発光材料の層を有する前記パターニングされた発光ダイオード装置を更に有し、前記パターニングされた発光ダイオード装置の前記光ガイドの発光窓を通して可視的である光反射層を更に有し、前記光反射層は、前記光反射層の局所的な変形を構成するパターンを有する、請求項１に記載の照明システム。
【請求項６】
前記発光材料の層である変形可能な実質的に透明な層は、アノード層とカソード層との間に備えられた当該発光ダイオード層の発光材料を有し、光反射層である前記アノード層又は前記カソード層は、前記光反射層に対して平行な前記光反射層の導電性を実質的に維持しつつ、変形を構成するパターンを有する、請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記パターニングされた発光ダイオード装置は前記アノード層及び前記カソード層を有し、前記アノード層又は前記カソード層の少なくとも一部は、前記電磁気放射に対して実質的に透過性である、請求項５に記載の照明システム。
【請求項８】
前記変形を有する前記パターニングされた発光ダイオード装置の面積は、変形のない前記パターニングされた発光ダイオード装置の面積と同じである又は該面積より小さい、請求項５に記載の照明システム。
【請求項９】
請求項１に記載の照明システムの光反射層において局所的な変形を生成する方法であって：
パターンを構成する変形を生成するための光反射層及び／又は変形可能な実質的に透明な層を局所的に変形させるステップ；並びに
前記パターンを生成するための電磁気放射により前記光反射層及び／又は前記変形可能な実質的に透明な層の一部を照明する照明ステップであって、前記電磁気放射は、前記光ガイドの前記変形可能な実質的に透明な層、前記光反射層及びアノード層の何れかのアブレーション閾値以下のパワーを有しつつ、前記光反射層及び／又は前記変形可能な実質的に透明な層を変形するために前記光反射層及び／又は前記変形可能な実質的に透明な層の温度を局所的に変える、照明ステップ；
を有する方法。
【請求項１０】
前記光ガイドの発光特性を測定するステップ；
前記発光窓において所定の光分布を生成するために変形のパターンを前記測定された発光特性から決定するステップ；及び
前記所定の光分布を生成するための前記決定されたパターンに従って前記変形を生成するステップ；
を更に有する請求項９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明システムに関する。
【０００２】
本発明はまた、照明システムの光反射層において局所的な変形を生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
導波路としても表される光ガイド自体は知られている。その光ガイドは、特に、比較的大きい発光面に亘って光を分散させるために用いられ、そして液晶表示装置（また、ＬＣＤパネルと表される）のような非発光型ディスプレイのバックライトユニットにおいて用いられている。そのようなバックライトユニットは、例えば、テレビセット及びモニタ、又は、例えば、（携帯型）コンピュータ又は（携帯型）電話のディスプレイにおいて用いられることが可能である。光ガイドは、例えば、家庭、オフィス、公共の建物、店舗及び道路の照明部分のために用いられることが可能である一般の照明装置において用いられる一般照明システムの出射面において、光を分散するためにも用いられることが可能である。代替として、そのような光ガイドは、例えば、宣伝ボードを照明するために用いられることが可能である。
【０００４】
従来の光ガイドは典型的には、混合光が光ガイドから抽出される及び光ガイドにより発せられる前に、光を混合するための光ガイドの内側に光の一部を閉じ込める。光ガイドからの光の抽出は、光ガイドにおけるスクラッチ又は凹凸等の既知の抽出手段を用いて、行われることが可能である。光の抽出はまた、例えば、光ガイドにおいて分散された散乱材料又は拡散中心を用いて、光ガイドにおける光の拡散を介して行われることが可能である。
【０００５】
画像表示装置を照明するためのバックライトシステムについては、例えば、国際公開第０２／３５１４５号パンフレットに開示されている。その特許文献に記載されているバックライトシステムは、前方壁とそれとは反対側の後方壁とを有する発光パネルと、複数の第１光源及び第２光源に関連付けられた対向する第１光透過端面及び第２光透過端面を有する。光源からもたらされる光はパネルにおいて拡散される。後方壁の表面領域の一部は、パネルからの光を抽出するための抽出手段を備えている。光源により出射された光は一部が、内部全反射を介して光パネルにおいて閉じ込められ、抽出手段を介して光パネルから抽出される。抽出手段は、光パネルから光を抽出するためのパネルの楔形状の凹凸を有する。従来の照明システムの不利点は、抽出手段の製造がかなり複雑であることである。
【０００６】
米国特許出願公開第２００４／０１１９０２８Ａ１号明細書においては、ダイオードの光発光性を永続的に変えることにより封止された有機発光ダイオードのレーザパターニング方法について開示されている。
【０００７】
国際公開第０２／４８７５６Ａ１号パンフレットにおいては、リフレクタ基板が導入された高い輝度及び長い耐久性を有する装置及びリフレクタを得るために必要な表面プロファイルを有するリフレクタ基板について開示されている。歪に対するバッファが、光ガイドプレートの一主表面上に備えられた反射シートの反射面と平面光源装置の光ガイドプレートとの間の凸部等により空間を与えることにより形成される。更に、ベース層、主に銀を有する金属層及び光透過性酸化物層が、反射層を構成するようにこの順序で基板上に積層されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第０２／３５２４５号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０１１９０２８Ａ１号明細書
【特許文献３】国際公開第０２／４８７５６Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、比較的容易に製造することができる光ガイドから光を抽出するための抽出手段を有する光ガイドを有する照明システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴に従って、その目的は、請求項１に記載の照明システムにより達成できる。本発明の第２の特徴に従って、その目的は、請求項９に記載の局所的変形を生成する方法により達成できる。
【００１１】
本発明の第１の特徴に従った照明システムは光ガイド及び光源を有する。光ガイドは、発光窓と、該発光窓に対向して位置している後方壁と、発光窓と後方壁との間に延在する端壁とを有する。後方壁は、変形可能な実質的に透明な層及び光反射層を有し、変形可能な実質的に透明な層は光反射層と光ガイドとの間に備えられている。光反射層は、光ガイドから散乱された光の一部を取り出すように衝突する光を散乱するための光反射層の局所的な変形を有するパターンを有し、その局所的な変形は、光ガイドに対向する光反射層の側において不均一反射表面を構成する。光源は、発光窓における内部全反射を介して光ガイドの光源により発せられた光の少なくとも一部を閉じ込めるための発光窓に対して実質的に平行な方向に光ガイドに対して光を発するように構成されている。
【００１２】
光反射層と光ガイドの後方壁との間の変形可能な実質的に透明な層が存在する効果は、光反射層が、変形可能な実質的に透明な層及び光反射層の同時の変形を介して変形されることが可能であることであり、従って、光ガイドに対向する光反射層の側において不均一な反射面を生成することが可能であることである。照明システムの光ガイドにおいては、光ガイドは、光反射層と光ガイドとの間に備えられた変形可能な実質的に透明な層を有する。この変形可能な透明な層は、散乱光の一部が光ガイドから取り出されるように、衝突する光の局所的散乱をそれらの変形がもたらすように、光反射層における局所的変形を生成するように用いられることが可能である。局所的変形は、局所的に高い温度を適用することにより、例えば、レーザを用いて局所的変形を“書き込む”ことにより、生成されることが可能である。代替として、例えば、スタンピング技術が、変形を生成するように用いられることが可能である。変形可能な実質的に透明な層は、光ガイド材料が典型的には、吸収のための光の過度の損失を伴わずに光導通を保証するように、ガラス又は石英から成る。この光導通材料は典型的には、容易に変形することはできない。変形可能な実質的に透明な層を適用することにより、局所的変形は、光反射層が変形するようにする変形可能な透明層において生成されることが可能である。従って、例えば、画像投影システムの特定の要求に適合するように局所的変形を適用することは比較的容易である。
【００１３】
その局所的変形の配置は、光反射層の変形に関する光の衝突の散乱を改善し、従って、光ガイドからの光の取り出しを改善する。典型的には、反射界面の垂直軸に対して比較的大きい入射角で光ガイドとその光ガイドの周囲との間の界面に衝突する光は、内部全反射のために光ガイドに戻るように反射されるために、光は、光ガイド内に少なくとも一部が閉じ込められる。この少なくとも一部の閉じ込めは、光ガイドを通る光を均一に分散させる目的で行われることが可能であり、特に、光が、光ガイドの端壁を介して光ガイドに導入されるときには、少なくとも一部の閉じ込めが光ガイドを介して光を均一に分散させることが可能である。更に、その閉じ込めはまた、特に、光ガイドの一部が分散された光の一部を吸収するときには、発光効率を低下させる。光ガイドからの光の抽出は典型的には、課題である。光ガイドからの光の抽出は好適には、発光窓において光の均一な発光をもたらす一方、光ガイドは、光ガイドを通る光を均一に分散させるように十分な閉じ込めを必要とする。既知の光ガイドにおいては、光の抽出は、光ガイドの発光窓又は後方壁における凹凸又はスクラッチを介して行われる。代替として、散乱要素は、例えば、散乱要素が分布されることが可能である成型可能な材料を有することが可能である光ガイドの内側に均一に分散される。光ガイドから光と抽出する上記の解決方法の全てにおいて、複数の凹凸、構造又は散乱要素は、特定の光抽出効果を得るように、所定の分布を有する。凹凸及びスクラッチは、光ガイドを損傷し得る又は比較的高価で時間を要する処理であるエッチング又は機械的変形を介して生成される必要がある。例えば、光ガイドにおいて均一に散乱要素を実施するように、光ガイドは、成型可能な及び／又は液状化可能な材料、例えば、ＰＭＭＡから成るように製造される必要がある。成型可能な相又は液相において、散乱材料は、混合され、分散され、そして光ガイドが固まった後に、散乱材料の好適な分散が得られる。また、所定の分布が得られた後には、比較的時間を要する処理は変えることができない。本発明に従った光ガイドにおいては、光ガイドの後方壁は少なくとも２つの層を有し、それらの一は変形可能な実質的に透明な層であり、少なくとも第２の層は光反射層である。変形可能な実質的に透明な層を変形することにより、特に、光ガイドに対向する反射層の側において、光反射層も変形されることが可能である。光反射層と共に変形可能な実質的に透明な層をこのように局所的に変形することは、局所的に圧力を用いて、又は熱を局所的に適用することにより、例えば、レーザ照射により行うことが可能である。この構成のために、エラーを補正した又は光抽出分散において変化を適用した後の段階において、更に適合されることが可能である変形のパターンが、比較的容易に生成されることが可能である。そのような構成は、一般には好適ではなく、時間を要し且つ高価であるエッチングステップを典型的には必要とする変形を生成するように変えられる後方壁の光ガイド自体を必要とするために、光ガイドの後方壁に直接反射層を適用することは、十分な解決方法を提供しない。
【００１４】
照明システムの光ガイドの更なる有利点は、変形可能な実質的に透明な層及び光反射層の両方が、例えば、既知のうまく制御されるスピンコーティング処理により、滑らかで平坦な層として適用されることが可能である点で、光ガイドの製造が比較的標準化されることが可能であることである。そのような比較的滑らかな２つの層が適用された後に、良好な光抽出を有する必要な変形のパターンが、レーザ印刷と同様の処理を介して適用されることが可能である。従って、異なる複数の変形のパターンを比較的容易に適用することが可能である。更に、変形のエラーは、更なる変形を適合させることにより補正されることが可能である。
【００１５】
照明システムの光ガイドの更なる有利点は、光を抽出する変形のパターンが、光源により発せられた光における何れかの変動を補償するように用いられることが可能であることである。例えば、照明システムが、本発明に従った光ガイド及び複数の光源を有するときには、それらの複数の光源の強度変動は、光が光ガイドの内側では十分に混合されないために、均一性の変動として発光窓において視認可能である。そのような構成においては、変形の分布が、光源の何れかの強度変動を補正するように適合されることが可能である。例えば、テレビアプリケーション及び／又はモニタアプリケーションのためのバックライトシステムにおいては、複数の発光ダイオードが、光ガイドを介してミラーにおいてしばしば分散される十分な光強度を提供するように用いられる。発光窓における比較的均一な光分布を保証するように、複数の光源がビニングされる。ビニング処理中、それら複数の光源の発光特性が測定され、互いに比較される。類似する発光特性を有する光源は集合され、単独のテレビアプリケーション又はモニタアプリケーションのバックライトシステムは、類似する発光特性を有する、又はビニングされた異なる発光特性を有する光源のみを有する。本発明に従った光ガイドを用いることにより、複数の光源のビニングはもはや必要ない。アプリケーションにおいてそれら複数の光源を適用した後に、発光の均一性が測定され、それらの測定から、光源の発光変動によりもたらされ得る何れかの均一性変動を補正する変形の分配が決定される。特に決定されたこの変形の分布は続いて、実質的に均一な発光分布を生成するように光ガイドに適用されることが可能である。そのパターンの適用は、例えば、レーザ印刷処理を介して、比較的容易に且つコストパフォーマンス高く行うことが可能であるために、本発明に従った光ガイドを使用することにより、複数の光源をビニングする必要なしに、均一に照明されるモニタを生成することができる。
【００１６】
最後に、照明システムの光ガイドにおいては、変形の分布は、製造プロセスにおける後半の段階に変えられる又は適合されることが可能である。例えば、光ガイドにより出射された光の均一性を測定するように用いられることが可能である、最初の変形の分布が生成されることが可能である。均一性が十分に良好でない場合には、そのパターンが、均一性を更に改善するように適合されることが可能である。例えば、ローエンドモニタは所定の変形の分布を有し、そしてハイエンドのモニタは、より正確に光の分布を測定する測定手順を有し、例えば、後半の段階においては、更に均一性を改善し、何れかの残りの不均一性を補正するためにその分布を適合させるように、第２のレーザ印刷処理において適用される付加的な変形を有する。従って、本発明に従った光ガイドを用いることにより、後の均一性の最適化が可能であり、故に、改善された製造自由度を設計者に提供することができる。
【００１７】
好適には、変形可能な実質的に透明な層は、光ガイドの後方壁に直接適用され、光反射層は、変形可能な実質的に透明な層に直接適用される。そのような構成の有利点は、光反射層の反射部分が組み込まれ、従って、環境に晒されないことである。光反射層は典型的には、酸化され易い金属層を有するために、光ガイドと光反射層との間に備えられた変形可能な実質的に透明な層の適用は、酸素及び湿気が光反射層の反射部分に達しないようにし、従って、長い時間期間に亘って高い反射性を保証することができる。
【００１８】
光ガイドの実施形態においては、光ガイドの何れかの層のアブレーション閾値以下のパワーを有する電磁気放射により照射されるときに、局所的に変形する光反射層及び／又は変形可能な実質的に透明な層を有する。電磁気放射、特に、レーザ放射は、短時間で局所的に比較的高い温度になるように用いられ、光反射層及び／又は変形可能な実質的に透明な層の局所的な変形を可能にする。しかしながら、変形が強過ぎる又は局所的な温度が高過ぎるときには、光反射層は、典型的には失われる発光窓から光が漏出しないようにすることが可能である。更に、変形可能な実質的に透明な層を損傷することにより、光ガイドから光反射層への光の抽出というより、光ガイドの内側の光の閉じ込めを改善する変形可能な実質的に透明な層の屈折率に比べて異なる屈折率を有する流体を有するコンパートメントをもたらすことが可能である。複数の層を損傷することなく局所的な変形を生成するように光ガイドに適用されるそれら複数の層の局所的な加熱は“バックリング”と称せられている。例えば、衝突するレーザ光のバックリングの波長及び／又は強度の注意深い選択が、光ガイドに適用された層のアブレーションを伴わずに達成できる。変形可能な実質的に透明な層は、光ガイドにより案内される光に対して実質的に透過性であることが可能であるが、光反射層と共に変形可能な層を局所的に変形させるように用いられる光に対して透過性でないことが可能である。
【００１９】
代替として、変形は、光ガイドの後方壁に適用された複数の層への変形のプレシング（ｐｒｅｓｓｉｎｇ）のためのスタンピング処理を用いて生成されることが可能である。変形可能な実質的に透明な層が容易に変形されるように、適用された層を有する光ガイドの全体的な温度は高くされることが可能である。
【００２０】
光ガイドの実施形態においては、発光窓において出射された光の所定の分布を生成するためのパターンが構成される。そのパターンは、例えば、反射された光及び直接衝突する光による発光窓の実質的に均一な照明を生成するように、反射層により光を反射する光反射層の反射領域において分布された実質的に連続的なパターンであることが可能である。代替として、変形のパターンは、例えば、発光窓を通してみることが可能である画像又はテキストを表す所定の構造を有することが可能である。変形の密度は、例えば、端壁から光ガイドに光を発する光エミッタの非均一性を補償するように構成されることが可能である。
【００２１】
光ガイドの実施形態においては、変形可能な実質的に透明な層の屈折率は、光ガイドの屈折率と同じ又はその屈折率に比べて高い。この実施形態の有利点は、変形可能な実質的に透明な層の相対的に高い屈折率は、内部全反射を介しての光ガイドの内側の光の閉じ込めを低減することである。光は、屈折率の違いのために、光ガイドから抽出され、その後、抽出された光は光反射層に衝突する。光反射層が、光が光反射層に衝突する位置において変形されるとき、衝突した光は異なる方向に散乱され、従って、かなりの光が光ガイドから取り出されることを可能にする。好適には、発光窓は、光ガイドと、光ガイドの屈折率に比較して低い屈折率を有する物質、例えば、空気との間の境界を構成する。発光窓において低い屈折率を有する物質の存在のために、光の閉じ込めは、その屈折率の変化により改善される。結果的に、光は、発光窓の垂直軸から比較的小さい角度を有するときにのみ、発光窓を透過する一方、その他の光は光ガイドの内側に閉じ込められ、続いて、変形可能な実質的に透明な層を介して光反射層の方に光ガイドから抽出される。変形は、その場合、反射された光の主な部分が発光窓を透過し、従って、光ガイドから出射されるように、反射された光の方向を変えることが可能である。変形の形状及び変形の密度は、光ガイドからの光の抽出及び変形の分布を決定し、変形の密度の変化は、発光窓を介して出射される光の特定の分布、例えば、実質的に均一な分布を生成するように用いられることが可能である。
【００２２】
光ガイドの実施形態においては、パターンは複数の階調を有し、異なる階調は、光反射層の変形の異なる密度を有し、及び／又は光反射層の変形の異なる高さを有し、ここでは、その高さは光反射層に対して実質的に垂直な寸法である。“光反射層に対して実質的に垂直”ということは、その高さが、層の局所的な変形に対してではなく、全体の層の構成に対して実質的に垂直であることを表すように用いられる。そのような階調を用いることは、発光窓を通してみることが可能である、光ガイドにおいて画像又はテキスト等の特定なパターンを書き込むことを可能にする。上記の階調は、発光窓を介する均一な発光を生成するように局所的な光抽出強度を変えるように用いられることも可能である。
【００２３】
光ガイドの実施形態においては、変形を生成するための電磁気放射の波長は３２０ｎｍ乃至２０００ｎｍの範囲内にある。一般に、レーザ光源が通常有効である波長と用いることにより、発光ダイオード装置の光反射層に対してパターンを生成するための比較的簡単な且つ安価なシステムが可能である。そのような波長は、例えば、４０５ｎｍを発光するレーザダイオード又は５３２ｎｍを発光するＹＡＧレーザによるものである。スペクトルの赤外領域において動作するレーザシステムも、パターニングが光反射層の局所的な加熱に依存するために、用いられることが可能である。
【００２４】
照明システムの実施形態においては、照明システムはパターニングされた発光ダイオード装置を有する。パターニングされた発光ダイオード装置は発光材料の層を有し、パターニングされた発光ダイオード装置の光ガイドの発光窓を通して可視的である光反射層を有し、光反射層は、光反射層の局所的変形を構成するパターンを有する、光ガイドを有する。
【００２５】
照明システムのパターニングされた発光ダイオード装置は、例えば、パターニングされた発光ダイオード装置を構成する複数の層の処理が備えられたガラス基板である光ガイドにおいて生成されることが可能である。典型的には、光ガイドとしての役割を果たすガラス基板の内側の光の閉じ込めは、既知の発光ダイオード装置の効率を制限する。特に、発光ダイオード装置が、比較的大きい基板上に形成された有機発光ダイオード装置であるとき、光ガイドとしての役割を果たす基板の内側の生成された光の閉じ込めは重要である。基板において捕捉された光は、一部は基板に吸収され、また、生成された光の再吸収が生じ得る有機発光ダイオード装置の光生成層を循環する。従って、光ガイドとしての役割を果たす基板において発光ダイオード装置により生成された光の閉じ込めは好ましくなく、基板において発光ダイオード装置により生成された光の閉じ込めは、発光ダイオード装置の効率を制限する。変形を構成するように光反射層を適合させることにより、光の散乱は、従って、発光ダイオード装置からの光の取り出しの改善を向上させ、故に、発光ダイオード装置により発せられる光の効率のかなりの改善を向上させることができる。
【００２６】
電極層の１つは光反射層を有することが可能である一方、有機発光層は変形可能な実質的に透明な層を有することが可能である。同時に、層構成は、発光ダイオード装置からの光の抽出を向上させる局所的な変形を可能にする。
【００２７】
有機発光ダイオード装置の基板に対して平行な、連続的な変形のパターンを適用することにより、光ガイドとしての役割を果たす基板からの光の抽出が改善され、従って、有機発光ダイオード装置の効率を改善することができる。そのような実質的に連続的なパターンは、所定の変形の変化を有することが可能であり、従って、取り出し窓において出射された光の特定の均一性の分布を規定するように用いられることが可能であり、又は取り出し窓において均一な光分布を生成するように局所的な強度変化を補正するように用いられることが可能である抽出構造の所定の分布を有する。
【００２８】
代替として、パターンは、可視的な画像又はテキストを生成することが可能である。そのような実施形態においては、変形を構成するパターンは、パターニングされた発光ダイオード装置のオフ状態中及びパターニングされた発光ダイオード装置のオン状態中の両方において、永続的に可視的である。パターニングされた発光ダイオード装置のオフ状態中、光が発せられ、パターンは、興味をそそる散乱する金属的な見え方を与える外部光の散乱が変形によるものと異なるために、パターニングされた発光ダイオード装置において可視的である。オン状態中、パターニングされた発光ダイオード装置は光を発し、変形のための、パターンの位置に衝突する外部光及びパターニングされた発光ダイオード装置により生成された光の異なる散乱のために、可視的のまま保たれる。
【００２９】
照明システムの発光ダイオード装置は、例えば、高分子有機発光ダイオード装置又は小分子有機発光ダイオード装置であることが可能である。パターンは発光材料において生成されないが、光反射層において生成されるため、パターンは、高分子有機発光ダイオード装置又は小分子有機発光ダイオード装置の両方において実質的に同じ効果により生成されることが可能である。従って、発光材料においてではなく、光反射層においてパターンを適用することによって、実質的に同じ方法及び／又はツールにより高分子有機発光ダイオード装置及び小分子有機発光ダイオード装置のどちらにおいても、そのパターンを適用することが可能である。
【００３０】
パターニングされた発光ダイオード装置の実施形態においては、変形可能である実質的に透明な層は、アノード層とカソード層との間に備えられた発光ダイオード装置の発光材料を有し、アノード層又はカソード層は変形を構成するパターンを有する一方、光反射層に対して平行な光反射層の導電性を実質的に維持する。
【００３１】
光反射層の導電性を実質的に維持することにより、光反射層における全体的な導電性が維持される一方、例えば、微細な孔及びクラックは現れ得る。パターニングされた発光ダイオード装置の好適な実施形態においては、孔及びクラックは光をあまり反射しないため、孔及び／又はクラックは光反射層に存在しないが、パターニングされた発光ダイオード装置は、存在するそれら微細な孔及び／又はクラックにより更に動作する。パターンの品質は、パターンの興味をそそる金属的な見え方を低減させる微細な孔及び／又はクラックのために、低下し得、そして変形の存在のために効率の向上を低減させ得る。微細な孔及び／又はクラックは好適には、人間の裸眼ではみることができない、及び／又は、例えば、１００μｍより小さく、より好適には１０μｍより小さい寸法を有することが可能である。
【００３２】
発光材料は、例えば、有機発光材料であることが可能である。そのような有機発光ダイオード装置は、標準的な発光ダイオードとは対照的に面光源である。そのような面光源は、例えば、装飾用アプリケーションにおいてよく用いられるようになってきている。視覚的に現れるようにするパターニングは、そのような面光源の更なるカスタム化／パーソナル化を提供することができる。有機層は、有機層が組成変形する（整合する）変形層を構成するために、変形が存在することを可能にする。
【００３３】
好適には、アノード層又はカソード層である光反射層における変形は、発光ダイオード装置を構成する他の層の何れかに、例えば、発光のために用いられる層に損傷を与えることなく行われる。光反射層の導電性が実質的に維持されるように、変形がアノード層又はカソード層において生成されるために、発光ダイオード装置の全体の発光面は、パターンが可視的である間、光を放射する。
【００３４】
パターニングされた発光ダイオード装置の実施形態においては、パターニングされた発光ダイオード装置はアノード層及びカソード層を有し、アノード層及びカソード層の少なくとも一部は、電磁気放射に対して実質的に透過性である。そのような実施形態は、発光ダイオード装置が、例えば、実質的に標準的な製造プロセスにおいて製造された後に、パターニングが実行されることが可能であることを可能にする。パターニングされる発光ダイオード装置を構成する複数の層のスタックは、アノード層とカソード層との間に組み込まれた有機発光材料を有する。この複数の層のスタックは基板上に備えられている。例えば、カソード層が光反射層である場合、アノード層の一部は好適には、変形のパターンを生成するために用いられる電磁気放射に対して実質的に透過性である。例えば、アノードが光反射層である場合、カソードの一部は好適には、そのパターンを生成するために用いられる電磁気放射に対して実質的に透過性である。そのような構成においては、アノード層及び／又はカソード層がパターニングされた発光ダイオード装置を生成するように発光ダイオード装置に適用された後に、パターンが適用されることが可能である。
【００３５】
パターニングされた発光ダイオード装置の実施形態においては、変形は、パターニングされた発光ダイオード装置の後続の複数の層間の接触を実質的に損傷しないようにしながら、生成される。パターニングされた発光ダイオード装置の後続の複数の層間の接触を損傷することは、複数の層のスタックの剥離としても知られている。この剥離は、発光ダイオード装置を構成する複数の層のスタックを電流が流れないようにし、従って、剥離された領域においては光が生成されないようにする。従って、比較的大きい領域に亘る剥離は回避されなければならない。
【００３６】
後続の層間の接触の損傷を実質的に回避することは、それらの層における全体的な導電性が維持されることを意味する。好適ではないが、更に微細な孔及び／又はクラックが現れる可能性がある。この微細な孔及び／又はクラックは、パターニングされた発光ダイオード装置から光が発せられる発光ダイオード装置の面積を減少させ、従って、発光ダイオード装置の品質が低下し得る。更に、局所的な変形は、光が発光ダイオード装置により発せられる面積を減少させ得るそれらの微細な孔及び／又はクラックに繋がり得るが、変形の存在による高効率、及び光ガイドとしての役割を果たす基板からの光の改善された抽出は、パターニングされた発光ダイオード装置の全体的な効率を改善する。微細な孔及び／又はクラックは好適には、人間の肉眼ではみることができない寸法を有する、及び／又は、例えば、１００μｍ以下の、更に好適には、１０μｍ以下の寸法を有することが可能である。
【００３７】
パターニングされた発光ダイオード装置の実施形態においては、変形を有するパターニングされた発光ダイオード装置の面積は、変形のないパターニングされた発光ダイオード装置の面積と同じかそれより小さい。パターニングされた発光ダイオード装置の後続の複数の層間の接触は、変形の位置において、発光ダイオード装置が光を発することができることを保証するように、維持されなければならないが、この実施形態においてはそうではない。変形が発光層において分布された範囲を制限することにより、少ない光が発光される又は光が発光されない領域においては、光の抽出の効率が尚も実質的に高くなりつつ、制限される。そのような構成においては、例えば、剥離が、例えば、光反射層の表面の１０％で生じ得、従って、パターニングされた発光ダイオード装置の表面のこの１０％においては光は発せられない。しかしながら、その表面の残りの部分により発せられた光の抽出は、例えば、３０％増加し、更に、全体としての光効率の向上が得られる。
【００３８】
特に、光ガイドとしての役割を果たす基板を介して、及び発光ダイオード装置を構成する複数の層のスタックを介して変形を生成するとき、発光ダイオード装置を構成する複数の層の一部は、発光ダイオード装置が局所的に光を発しないようにする比較的高いレーザパワーのために損傷され得る。閉じ込められた光の抽出の増加は好適には、発光ダイオード装置における低下した光の生成を単に補償するにとどまらない。
【００３９】
実施形態においては、本発明の照明システムは、光ガイドと、その光ガイドに光源により生成された光の少なくとも一部を結合するように構成された光源とを有する、及び／又は、パターニングされた発光ダイオード装置を有する。光源は、パターニングされた発光ダイオード装置の光ガイドに光源により生成された光の少なくとも一部を結合するように構成されている。光ガイドにおける変形の分布は、光ガイドに対して結合され、続いて光ガイドにより発せられる、光源からの光の分布を決定する。代替として、パターニングされた発光ダイオード装置における変形の分布は、パターニングされた発光ダイオード装置の効率を高め、そして光ガイドに対して結合され、光ガイドにより発せられる、光源からの光の分布を決定する。基板に対して光源からの光の少なくとも一部を結合する付加的な光源と、基板上に備えられたパターニングされた発光ダイオード装置とのこの組み合わせは、例えば、照明システムにより発せられる光の色を適合させることを可能にする。典型的には、有機発光ダイオード装置については、光の変化は容易に行われず、典型的には、有機発光ダイオード装置により発せられた光の色が変えられるように適用される異なるアノード層及びカソード層並びに複数の異なる有機層を必要とする。本発明に従った照明システムにおいては、付加的な光源は、例えば、有機発光ダイオード装置であるパターニングされた発光ダイオード装置の基板に対して光を結合するように備えられている。付加的な光源の光は、光源の強度を容易に増加させることにより、パターニングされた発光ダイオード装置により発せられた光に付加されることが可能である。パターニングされた発光ダイオード装置により発せられた光についての変形及び光源により発せられた光についての変形の両方を用いることにより、光ガイドとしての役割を果たす基板内部で光が混合され、照明システムから発せられる光の色を照明システムが比較的容易に変えることが可能になる。
【００４０】
光源は、発光窓における内部全反射を介して光ガイドの光源により発せられた光の少なくとも一部を閉じ込めるための発光窓に対して実質的に平行である方向に、光ガイドに対して光を発するように構成される。光源は、例えば、光ガイドの端壁に対して少なくとも光の一部により照明するエッジ照明器として構成されている。代替として、光源は、光ガイドに組み込まれたサイドエミッタであり、発光窓に対して実質的に平行に光を発する。“発光窓に対して実質的に平行に”の表現は、光出射の面又は中心軸が発光窓に対して実質的に平行に備えられていることを意味する。
【００４１】
本発明の第２の特徴に従った局所的な変形を生成する方法は、
−  パターンを構成する変形を生成するための、変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層を局所的に変形するステップと、
−  パターンを生成するための電磁気放射によりレーザ照射を介して変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層の一部を照明する照明ステップであって、電磁気放射は、光ガイドの複数の層の何れかのアブレーション閾値以下のパワーを有しながら、変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層を変形するための、変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層の温度を局所的に変える、照射ステップと、
を有する。
【００４２】
その照明ステップを用いることにより、光ガイドにおける抽出分配が決定され、後に、変形のパターンを適合させることにより更に補正されることが可能であるように、変形のパターンを生成する、比較的簡単でコストパフォーマンスの高い方法を可能にする。照明ステップにおいては好適に、集光された光ビームが用いられる。照明ステップは、発光窓により実行されることが可能であり、又は、パターニングされた発光ダイオード装置又は光ガイドの後方壁を照明することにより光反射層に対して直接適用されることが可能である。パターニングされた発光ダイオード装置を通るように照明するとき、その照明は、パターニングされた発光ダイオード装置を損傷し得、例えば、パターニングされた発光ダイオード装置が発光を局所的に停止するようにする複数の電流輸送層の何れかを損傷し得る。代替として、局所的な変形は好適には、光ガイド及び／又はパターニングされた発光ダイオード装置の剥離がもたらされないように制限される必要がある。光ガイド及び／又はパターニングされた発光ダイオード装置の剥離により、光ガイドから反射層への光の抽出が低減される、又は中止されるようになり、従って、光ガイドにおける光の増加した閉じ込めがもたらされる。パターニングされた発光ダイオード装置における剥離は、パターニングされた発光ダイオード装置を通って流れる電流を更に低減し、従って、光がパターニングされた発光ダイオード装置により生成される面積を減少させる。
【００４３】
その方法は、複数の階調を生成するための局所的な変形の密度を変えるステップを有し、及び／又は複数の階調を生成するための変形の高さを変えるステップを有する。異なる階調の各々は、変形の密度の異なるレベル及び／又は光反射層における変形の異なる高さを有する。この高さは、光反射層に対して実質的に垂直な寸法として規定されるものである。
【００４４】
その方法の実施形態においては、その方法は、光ガイドの発光特性を測定するステップと、発光窓において所定の光分布を生成するための変形のパターンを測定された発光特性から決定するステップと、所定の光分布を生成するための決定されたパターンに従って変形を生成するステップとを更に有する。
【００４５】
局所的な変形を生成する方法のこの実施形態においては、その方法は、光ガイドの発光分布を測定し、続いて、どの分布が所定の光分布を生成するのに必要かを判定する。この所定の光分布は、例えば、均一な分布であり得るが、また、何れかの他の必要な光分布であり得る。変形は、例えば、レーザ照射により比較的容易に生成されることが可能であり、変形は、製造プロセスにおいていつでも実質的に適用されることが可能であるために、均一性が測定され、変形の分布を適合させることにより補正されることが可能である。
【００４６】
パターニングされた発光ダイオード装置において変形を生成する方法の代替の実施形態においては、光反射層及び／又は変形可能な実質的に透明な層を局所的に変形するステップは、発光ダイオード装置の製造プロセス中に実行される。この実施形態の有利点は、例えば、光を衝突させることにより他の材料層が影響されることも可能である変形可能な実質的に透明な層及び／又は光反射層をパターニングするときに、他の材料層が実質的には存在しないことである。更に、発光ダイオード装置の製造プロセスは典型的には、よく制御された製造プロセスである。製造プロセス中にパターニングステップを実行することにより一般に、装置の寿命がパターニングのために全く影響されない、又はほんの僅かだけ影響されるように、製造プロセスを適合させることが可能である。
【００４７】
短所は、発光ダイオード装置の製造は典型的には、比較的大きい規模におけるものであることである。発光ダイオード装置のパターニングはしばしば、発光ダイオード装置の典型的な製造規模に比べて小さい規模におけるものである。従って、製造プロセス以外の発光ダイオード装置における特定のパターンの形成は好ましいものである。
【００４８】
変形を生成する方法の実施形態においては、局所的な変形を生成するための集光された光ビームのスポットサイズ及び／又は焦点位置を制御するフォーカシング手段を適合させることが可能である。代替として、エネルギーレベル、色及び／又は集光された光ビームの走査速度は、局所的な変形を生成するように制御されることが可能である。上記のように、本発明者は、変形の密度及び／又は高さが階調を生成するための異なる範囲に対して変えられることが可能であることを見いだした。しかしながら、単位時間当たりの且つ照明される単位面積当たりの光のパワーが所定のパワーレベルを上回らないことを保証するように、システムは、エネルギーレベル、色及び／又は集光された光ビームの走査速度を制御することが可能である。
【００４９】
上記の及び他の本発明の特徴については、以下に詳述する実施形態を参照することにより明らかになり、理解することができる。
【００５０】
図は模式図であって、スケーリングして描かれていない。特に明確化のために、一部の寸法は誇張して大きく示されている。複数の図における同じ構成要素は、できるだけ同じ参照番号で示されている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】本発明に従った光ガイドの模式的な断面図である。
【図１Ｂ】本発明に従った光ガイドの模式的な断面図である。
【図２Ａ】本発明に従ったパターニングされた発光ダイオード装置の模式的な断面図である。
【図２Ｂ】本発明に従ったパターニングされた発光ダイオード装置の模式的な断面図である。
【図３Ａ】本発明に従った光ガイドの光反射層において生成されたパターンを示す図である。
【図３Ｂ】本発明に従った光ガイドの光反射層において生成されたパターンを示す図である。
【図３Ｃ】本発明に従った光ガイドの光反射層において生成されたパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１Ａ及び１Ｂは、本発明に従った光ガイド１０、１２の模式的な断面図である。光ガイド１０、１２は、発光窓２０と、前記発光窓２０の反対側に位置している後方壁２２と、発光窓２０と後方壁２２との間に延在している端壁２４とを有する。光ガイド１０、１２は更に、変形可能な実質的に透明な層３０と、光反射性層４０とを有する。図１Ａ及び１Ｂに示している光ガイド１０、１２は、光反射性層４０における変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ及び４４Ｂを有するパターン４２、４４を有する。光ガイド１０、１２は典型的には、光ガイド１０、１２を通る光を分散する及び/又は混合するために用いられる。図１Ａ及び１Ｂに示す実施形態においては、光源６０は、典型的には内部全反射により光ガイド１０、１２の内側に少なくとも一部が実質的に閉じ込められる光ガイド１０、１２内に光（破線矢印で示されている）を出射するように光ガイド１０、１２の端壁２４に備えられている。この構成は、光ガイド１０、１２の内側の光が光ガイド１０、１２を横断して分散され、例えば、光ガイド１０、１２においてその光を一様に分散するように混合される。光ガイド１０、１２から光ガイド１０、１２の内側に閉じ込められた光を抽出するように、多くの場合、複数の光抽出構造は、既知の光ガイド内に、例えば、既知の光ガイドの後方壁２２に存在する。それらの抽出構造は、多くの場合、光ガイド１０、１２内のスクラッチ又は凹凸を有し、又は閉じ込められた光を再方向付けし、従って、光ガイド１０、１２から出て再方向付けされた光の一部を結合するように光ガイド１０、１２内に組み込まれた散乱材料を有する。
【００５３】
本発明に従った光ガイド１０、１２は、光ガイド１０、１２の後方壁２２と光反射性層４０との間に備えられた、変形可能な実質的に透明な層３０を有する。後方壁２２と光反射性層４０との間の変形可能な実質的に透明な層３０をこのように備えることにより、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂが光ガイド１０、１２と対向する光反射性層４０の側において生成されるようにされる。変形可能な実質的に透明な層３０及び光反射性層４０の同時変形により、光ガイド１０、２１に対向する光反射性層の側に、不均一な反射性面４０が生成される。光反射性層４０におけるそれらの変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、散乱光７０の一部が光ガイド１０、１２から出て結合されるように、衝突する光の局所的な散乱７０をもたらす。局所的な変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、局所的に高い温度を適用することにより、例えば、レーザビーム５０を用いてそれらの局所的な変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを“書き込む”ことにより、生成されることが可能である。代替として、例えば、スタンピング技術（図示せず）が、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを生成するように用いられることが可能である。変形可能な実質的に透明な層３０は、光ガイド材料が典型的には、吸収のための過度の光の損失を伴わずに光導通を保証するように、ガラス又は石英から成る。この光導通材料は典型的には、容易に変形することはできない。既知の光ガイドにおいては、スクラッチ又は凹凸はしばしば、既知の光ガイドに対してエッチングされ、それは比較的高価で時間を要する手順である。本発明に従った光ガイド１０、１２においては、変形可能な実質的に透明な層３０が存在し、局所的な変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂが光ガイド１０、１２に対向する側において反射性層４０において生成されるようにする。それらの変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、衝突する光を散乱し、故に、衝突する光の一部を結合する。更に、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、光ガイド１０から特定の出射分布を得るように適用され、適合されることが比較的容易である。
【００５４】
変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂが適用される前の光ガイド１０、１２の生成は、変形可能な実質的に透明な層３０及び光反射性層４０の両方が、例えば、既知のよく制御されたスピンコーティング処理を介して、滑らかで平坦な層として適用されることが可能である点で、相対的に基準となり得る。そのような相対的に滑らかな層が適用された後、必要な変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４が、レーザ印刷と同様の処理を介して適用されることが可能である。従って、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの異なるパターン４２、４４が比較的容易に適用されることが可能である。更に、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４におけるエラーは、例えば、更なる変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを付加することにより、ある程度補正されることが可能である。
【００５５】
変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４は、光源６０により出射される光の強度における変動を補償するように最適化されることが可能である。例えば、照明システムが、本発明に従った光ガイド１０、１２に対して光の一部を出射する複数の光源６０を有するとき、光源６０の強度変動は、光ガイド１０、１２の発光窓２０における均一性変動として可視的であり得る。そのような構成においては、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのその分布は、光源６０の何れかの強度変動を補正するように適合されることが可能である。例えば、光ガイド１０、１２の発光均一性が測定され、それらの測定から、例えば、光源６０の出射変動によりもたらされ得る及び存在し得る何れかの均一性変動を補償する、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの分布が決定される。この特に決定された変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの分布は、続いて、実質的に均一な発光分布を生成するように、光ガイド１０、１２に適用されることが可能である。パターン４２、４４の適用は、例えば、レーザ印刷処理を介して、比較的容易に且つ高いコストパフォーマンスで行われることが可能であるため、本発明に従った光ガイド１０、１２を使用することにより、複数の光源間の強度変動を適合するように光源６０のビニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）を回避することが可能であり、光ガイド１０、１２から出射される光の均一性を更に最適化することが可能である。
【００５６】
好適には、変形可能な実質的に透明な層３０は、光ガイド１０、１２の後方壁２２に直接適用され、反射性層４０は、変形可能な実質的に透明な層３０に直接適用される。そのような構成においては、光反射性層４０の反射部分は、変形可能な実質的に透明な層３０に組み込まれ、故に、環境に対して晒されないために、光反射層４０の反射部分に酸素及び湿気が達しないようにして、従って、長い時間期間に亘って高い反射性を維持することができる。
【００５７】
図１Ａに示す光ガイド１０の実施形態は、光源６０に近いと比較的低い密度の変形４２Ａを有し、光源６０から離れると比較的高い密度の変形４２Ｂを有するパターンを有する。光源６０に近い光の強度は比較的高いために、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのこのパターン４２は、発光窓２０により発せられた光の略均一な分布を生成する。図１Ｂに示す光ガイド１２の実施形態においては、パターン４４は、画像４４を構成する局所的な変形４４Ａ、４４Ｂを有する。そのような画像４４においては、高密度４４Ｂが濃い階調を表し、低い密度４４Ａが淡い階調を表す変形の異なる密度４４Ａ、４４Ｂにより、階調が存在する。代替として、異なる階調が、光反射層４０において生成された変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの高さｈを変えることにより生成されることが可能である。図１Ｂの断面図に示している画像４４又はパターン４４は、文字“Ｐ”の一部が名前“Ｐｈｉｌｉｐｓ”から示される、図３Ａにおいて示されているような画像４４又は文字４４の一部であることが可能であり、その文字“Ｐ”の一部は、光ガイド１０、１２の光反射層４０における変形４４Ａ、４４Ｂとして生成されるのである。
【００５８】
変形可能な実質的に透明な層３０の屈折率ｎ２は好適には、光ガイド１０、１２の屈折率ｎ１に比べて高く、それは、この屈折率の差が、光ガイド１０、１２から光反射層４０の方に光を抽出するためである。光反射層４０が、光が光反射層４０に衝突する位置で変形されるとき、衝突した光は異なる方向に散乱され７０、従って、かなりの光が光ガイド１０、１２から取り出されるようにされる。発光窓７０は典型的には、光源６０の光が発光窓２０に対して実質的に平行に発せられるときに特に、発光窓２０における内部全反射により光ガイド１０、１２の内側に光を閉じ込めるように、空気に晒される。
【００５９】
変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、３２０ｎｍ乃至２０００ｎｍの範囲内の出射光の中心波長を有するレーザビーム５０を用いて生成されることが可能である。レーザビーム５０は、参照番号５０の太い矢印で表されているように、光反射層４０の後方壁に衝突する。代替として、レーザビーム５０は、光反射層４０において変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを生成するように光ガイド１０、１２及び変形可能な実質的に透明な層３０を介して光反射層４０に衝突する（参照番号５０を有する一点鎖線矢印で示している）。更に代替として、変形可能な実質的に透明な層３０は、衝突するレーザビーム５０により変形される。
【００６０】
図２Ａ及び２Ｂに示す発光ダイオード装置１１０、１０４の実施形態においては、光反射層４０はカソード層４０である。発光ダイオード装置１１０、１０４は、変形可能な実質的に透明な層３０である発光層３２を更に有し、アノード層４６を更に有する。そのような構成においては、アノード層４６は典型的には、透明な金属を有する層、例えば、ＩＴＯを有する。勿論、カソード層４０及びアノード層４６は、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４がアノード４６において生成され、カソード層４０が実質的に透明であるように、交換されることが可能である。また、図２Ａ及び２Ｂに示している実施形態においては、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂのパターン４２、４４は、発光ダイオード装置１１０、１０４から離れて、発光ダイオード装置１１０、１０４により生成された光の抽出を改善する変形４２Ａ、４２Ｂの分布を有するパターン４２を有することが可能である。変形４２Ａ、４２Ｂの分布は好適には、図２Ａに示すように、光反射層４０に亘って実質的に均一であり、従って、発光ダイオード装置１１０、１０４により生成された光は光ガイド１４、１６を有する基板１４、１６において捕捉されるように、発光ダイオード装置１１０、１０４に効果的に衝突する。発光層３２からの光の生成は、破線矢印で示されている。この生成された光の一部（７２Ａで示されている）は、導波路としての役割を果たす基板１４、１６の内側でトラップされて、発光窓２０からの内部全反射のために閉じ込められる。この捕捉された光７２Ｂは、発光ダイオード装置１１０、１０４を通って、またアノード層４６及び発光層３２を通って散乱され、カソード層４０から反射される。変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂの存在のために、カソード層４０から反射された光の一部は散乱され、発光ダイオード装置１１０、１０４から抽出される。代替として、変形４４Ａ、４４Ｂのパターンは、発光ダイオード装置１１０、１０４のオフ状態中及び発光ダイオード装置１１０、１０４のオン状態中の両方において、可視的な画像４４又はテキスト４４を有する。
【００６１】
変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは好適には、カソード層４０の導電性を実質的に維持しながら、カソード層４０において生成される。これは、例えば、非パターン化部分はパターン化部分により囲まれて存在する必要があるパターン４２、４４の主な有利点であり、囲まれている非パターン化部分におけるカソード層４０の導電性は、パターン化領域により囲まれた非パターン化部分において発光ダイオード装置が更に光を出射するようにするのに更に十分である。画像又は読み取り可能なテキストを生成するための発光ダイオード装置のパターニングについては、当該技術分野において知られている。一部の既知のパターニング方法においては、電極層の１つは、そのパターニングのために、通して切断されていて、分離された非パターン化領域に対する電流の流れを遮断し、既知の発光ダイオード装置がこの分離された非パターン化領域において光を出射しないようにする。例えば、電極層を通して切断することによる文字“Ｏ”のパターニングは、文字“Ｏ”の中心が、電極を通るこの切断のために光を出射しないようにする一方、カソード層４０の導電性が実質的に維持される、本発明に従った変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを用いてパターン４４が生成されるときに、文字“Ｏ”の中心は尚も、光を出射する。
【００６２】
故に、好適には、カソード層４０である光反射層４０における変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂは、発光のために用いられる発光ダイオード装置１１０、１０４の層４０、３２、４６の何れも損傷することなしに行われる。光反射層４０の導電性が実質的に維持されるように、変形４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂが光反射層４０において生成されるために、発光ダイオード装置１１０、１０４の全発光層３２は、光ガイド１４、１６から又は基板１４、１６から光を抽出するようにパターン４２、４４が用いられている間、光を放射する。
【００６３】
光反射層４０の導電性を実質的に維持することにより、光反射層４０における全体的な導電性が維持される一方、例えば、微細な孔及び／又はクラック（図示せず）現れ得る。しかし、上記のように、パターニングされた発光ダイオード装置１１０、１０４の好適な実施形態においては、孔及び／又はクラックは、典型的には、それらの孔及び／又はクラックの位置において光反射層４０の反射性を低下させるために、光反射層４０には存在せず、パターニングされた発光ダイオード装置１１０、１０４は、それらの微細な孔及び／又はクラックが存在しつつ、尚も動作する。パターン４２、４４の品質は、パターン４２、４４の散乱特性を低下させるそれらの微細な孔及び／又はクラックのために、低減され得る。微細な孔及び／又はクラックは好適には、人間の肉眼では可視的でない寸法を有する、及び／又は、例えば、１００μｍより小さい、より好適には、１０μｍより小さい寸法を有することが可能である。
【００６４】
また、パターン４４は、変形４４Ａ、４４Ｂの異なる密度により生成される複数の階調４４Ａ、４４Ｂを有することが可能である。代替として、それらの異なる階調は、変形４４Ａ、４４Ｂの高さｈを変えることにより生成されることが可能である。
【００６５】
図２Ａに示す発光ダイオード装置１１０の実施形態においては、変形４２Ａ、４２Ｂは、光反射層４０の後方面に衝突するレーザビーム５０により生成される。代替として、図２Ｂに示しているように、レーザビーム５０は、発光層３２を介して光ガイド１６及びアノード層４６を透過し、光反射層４０の反射部分に衝突する。そのような実施形態においては、発光層３２は、発光層３２においてより黒っぽい領域で示されているレーザビーム５０の比較的高い光強度のために損傷され得る。典型的には、それらの領域は、もはや光を発光しない、又はかなり小さい強度で発光する。従って、変形４４Ａ、４４Ｂの数は好適には、光が生成される領域に比べて、比較的少ない。例えば、光反射層４０の表面のうちの１０％が、発光層３２を介する衝突により生成される変形４４Ａ、４４Ｂを有する場合、発光層３２の約１０％は、もはや光を発光しない、又はかなり小さい強度で発光する。更に、変形４４Ａ、４４Ｂが存在するために、抽出され光の効率は、例えば、３０％以上に増加し、そのことは、更に、発光ダイオード装置１１０により発光される光の効率を高くすることを可能にする。
【００６６】
図２Ａ及び２Ｂは、図２Ｂに示されている実施形態において、照明システム１０４が光ガイド１６の端壁２４に備えられた光源６０を有する照明システム１１０、１０４を示している。この光源６０は、発光層３２により発光された光に比べて異なる色を有する光を発光することが可能であり、従って、照明システム１０４の発光に寄与することができる。発光ダイオード装置１０４が有機発光ダイオード装置１０４である場合、異なる色の発光は相対的に異なり、各々がそれ自体のアノード層４６及び／又はカソード層４０を有する、発光材料３２の異なる層（図示せず）が存在する必要がある。光ガイド１６の端壁２４を介して光ガイド１６に対して光を出射する光源６０を適用することにより、光源６０は、照明システム１０４から発せられる光の色を適合させる及び／又は混合する及び／又は変えるように用いられることが可能である発光層３２に比べて異なる色の光を発することが可能である。
【００６７】
図３Ａ乃至３Ｃは、本発明に従った有機発光ダイオード装置１０４、１１０又は光ガイド１０、１２、１４の光反射層４０において生成された異なるパターンを示している。図３Ａにおいては、文字“Ｐ”の詳細部分が示されている。変形４４Ａ、４４Ｂは、対角線方向に存在する線において生成されている。図３Ａのパターン４４から構成される変形の線は、図３Ｂにおいてより詳細に示されている。集光光ビーム５０の適切なパワーを選択することにより、図３Ｂに示すように孔及び／又はクラックを発生せずに、変形４４Ａ、４４Ｂを生成する。図３Ａに示すパターン４４におけるそのような変形により、発光ダイオード装置１１０、１０４のオン状態中及びオフ状態中の両方において、文字“Ｐ”の詳細部分が明確に視認できるようになり、また、非パターン化部分４８である文字“Ｐ”の中央部分４８は、オン状態中に光が照射される。
【００６８】
図３Ｃは、パターン４２が変形４２Ａ、４２Ｂの均一に分布された線から構成される異なるパターン４２の一部を示している。図３Ｃにおいては、線の均一な分布は、発光窓２０において光の均一な発光を生成する発光窓２０を抽出された光が実質的に均一に照射するようにする。図３Ｃに示すこのパターンは、図２Ａ及び２Ｂに示している発光ダイオード装置１１０、１０４に適用されることが可能である。代替として、図３Ｃに示しているパターンは、図１Ａに示しているように、光源６０までの距離が増加するにつれて、変形４２Ａ、４２Ｂの線の密度が高くなる変化度を有することが可能である。
【００６９】
上記の実施形態は例示であって、本発明を制限するものではなく、当業者は、同時提出の特許請求の範囲から逸脱せずに多くの他の実施形態を案出することができることに留意する必要がる。
【００７０】
用語“を有する”及びその派生語を使用することで、請求項に記載した要素及びステップ以外の要素及びステップの存在を排除するものではない。要素の単数表現は、そのような要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアにより実施されることが可能である。複数の手段が列挙されている装置請求項においては、それらの手段の幾つかが、同一のハードウェアにより実施されることが可能である。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという事実のみで、それらの手段の組み合わせが有利に用いられないことを意味するものではない。
【国際調査報告】
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