KR102603829B1 - 광학 도광체의 제조 - Google Patents

Abstract

광학 도광체를 제조하기 위한 방법은
a) 복수 개의 초기 바로서 상기 초기 바 각각은 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 각각의 초기 바 방향을 따라 연장되어 있고 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 연장되어 있는 제1 측면을 가지며 상기 제1 측면은 반사성인 바를 제공하고;
b) 상기 초기 바의 위치를 일렬로 조정하되 이들의 각각의 초기 바 방향을 서로 평행하게 정렬시키고 이들의 각각의 제1 표면을 초기 바 중 인접해 있는 초기 바를 향해 대면하도록 위치 조정하고;
c) 단계 b)에서 달성된 위치에서 상기 복수 개의 초기 바를 서로에 대해 고정시켜 바 배치구조를 얻는 것을 포함한다.
상기 방법은 하기 단계 d), d'), d") 중 적어도 하나를 포함한다:
d) 상기 바 배치구조를 관통하여 평행 절단을 수회 수행함으로써 상기 복수 개의 초기 바 중 상이한 적어도 2개의 바의 일부를 각각 포함하는 프리즘 바로서 지칭되는 바로 바 배치구조를 분할하는 단계;
d') 상기 바 배치구조를 초기 바 방향과 일정 각도를 이루는 절단선을 따라 분할함으로써 프리즘 바로서 지칭되는 바로 바 배치구조를 분할하는 단계;
d") 초기 바 방향에 대해 일정 각도를 이루는 절단면을 생성함으로써 상기 바 배치구조를 분할하여 프리즘 바로서 지칭되는 바로 바 배치구조를 분할하는 단계.
그리고 상기 방법은 e) 상기 프리즘 바를 분할하는 것을 더 포함한다.

Description

광학 도광체의 제조{MANUFACTURE OF OPTICAL LIGHT GUIDES}

본 발명은 광학 도광체(light guide element), 보다 구체적으로는 이들의 제조에 관한 것이다. 보다 특별하게는 본 발명은 예를 들면 스마트폰 및 휴대용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터와 같은 기타 휴대용 컴퓨팅 기기와 같은 전자 기기에 사용하기 위한 소형 광학 도광체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광학 도광체가 안에 포함된 관련 전자 기기에 관한 것이다. 특히 본 발명은 적어도 부분적으로 웨이퍼 레벨에서 이루어지는 (소형) 광학 도광체의 제조에 관한 것이다.

종래 기술의 광학 도광체의 제조를 개선하기 위한 여러가지 시도들이 있었다.

본 발명의 하나의 목적은 고정밀 광학 도광체를 제조하는 방법을 개발하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 광학 도광체를 다량 제조(양산)하는 방법을 개발하는 것이다.

아래의 상세한 설명과 구현예들로부터 다른 목적과 다양한 장점들을 알 수 있다.

이들 목적 중 적어도 하나는 특허청구범위에 따른 장치와 방법에 의해 적어도 부분적으로 달성된다.

매우 구체적인 제1 요지에서 예를 들면 다음과 같은 방법에 의해 본 발명을 기술할 수 있다:

A) 서로 평행하게 정렬되어 있는 상부 반사면과 하부 반사면을 가진 플레이트를 제공하는 단계;

B) 상기 플레이트를 관통하여 수회 절단함으로써 초기 바(initial bar)로서 지칭되는 복수 개의 바를 얻되 상기 바 각각은 각각의 초기 바 방향을 따라 연장되어 있고 상기 절단은 서로 평행하고 초기 바 방향으로 평행하게 진행하며 상면과 하면에 수직으로 정렬되는 절단면을 생성하는 단계;

C) 상기 초기 바를 서로 일정 거리로 일렬로 위치시키되 상기 바 방향을 서로 평행하게 정렬시키고 초기 바 각각의 절단면 중 제1 절단면을 제1 평면에 놓이게 하며 초기 바 각각의 절단면 중 제2 절단면을 제2 평면에 놓이게 하는 단계;

D) 상기 제1 절단면 각각에 제1 기판을 부착시키고 상기 제2 절단면 각각에 제2 기판을 부착시켜 바 배치구조를 얻는 단계;

E) 상기 바 배치구조를 관통하여 수회 평행하게 절단함으로써 복수 개의 초기 바 중 적어도 2개의 서로 다른 바의 일부를 각각 포함하는 프리즘 바(prism bar)로서 지칭되는 복수 개의 바를 얻는 단계;

F) 상기 프리즘 바 각각을 적어도 2개의 부분으로 분할하는 단계를 포함하는 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.

상술한 방법은 높은 광학 정밀도의 소형 광학 도광체의 다량 제조를 가능하게 할 수 있다. 이러한 방법으로 광학 도광체의 반사면을 매우 높은 정밀도로 상호 정렬시킬 수 있다. 그리고 상기 제조방법에 의하면 광학 도광체 내부의 광로 길이에 기여하는 광학 도광체의 반사면 간 거리가 매우 높은 정밀도로 한정된 광학 도광체를 제조할 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 플레이트는 원하는 반사율을 달성하도록 반사 코팅으로 코팅한다.

상기 코팅은 금속 코팅을 포함할 수 있다.

상기 코팅은 유전체 코팅을 포함할 수 있다.

상기 코팅은 예를 들면 반사층 이외에 보호층을 포함하는 다층 코팅일 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 플레이트는 (경우에 따른 코팅 도포 전 및/또는 후에) 연마된다.

일 구현예에 있어서, 단계 C)에서 언급한 각각의 절단은 다음 중 하나에 의해 이루어진다.

- 다이싱;

- 레이저 절단;

- 레이저 스크라이빙(laser-scribing)과 후속 절단 분리

다이싱의 경우, 사용되는 다이싱 블레이드가 여러 번 지나가도록 제공될 수 있다. 이는 초기 바의 응력을 감소시킬 수 있다.

단계 A와 B)는 초기 바를 얻는 매우 효율적인 방법을 주로 기술한다.

상기 초기 바는 동종의 초기 바일 수 있다. 적어도 이들은 통상적으로 (플레이트로부터 유래된) 동일한 높이와 (등거리 절단으로 비롯된) 폭을 가질 것이다.

몇몇 구현예들에 있어서, 상기 초기 바는 (경우에 따라 상기 플레이트 또한) 적어도 부분적으로 불투명한 유전체로 제조된다. 예를 들면 상기 초기 바는 (경우에 따라 플레이트 또한) 각각의 초기 바(및 플레이트)를 관통하여 불투명한 유전체를 통한 전기접속을 구축하기 위한 적어도 하나의 전기전도성 비아를 포함할 수 있다.

상기 불투명한 유전체는 예를 들면 폴리머계 재료일 수 있다.

상기 불투명한 유전체는 섬유 보강재일 수 있다.

예를 들면, 상기 불투명한 유전체는 FR4/G10 또는 폴리이미드와 같은 인쇄회로기판 모재일 수 있다.

상기 초기 바 (및 경우에 따라 플레이트 또한) 각각은 인쇄회로기판의 일부에 의해 적어도 부분적으로 구성될 수 있다.

따라서 상기 프리즘 바도 초기 바로부터 이들 특성이 유래될 수 있다.

단계 C)에서 기재한 위치 조정은 각각의 초기 바 방향을 중심으로 초기 바 각각을 90°만큼 회전시키고 초기 바 방향에 수직인 방향으로 인접 바 간 이격을 제공하는 것으로 이해될 수 있다. 그러나 이는 초기 바 방향에 평행한 방향으로 인접해 있는 초기 바의 상호 이동을 배제하는 것은 아니다.

그러나 상술한 바로부터 명백한 바와 같이 제1 평면과 제2 평면은 통상적으로 서로 평행하게 정렬된다.

일 구현예에 있어서, 서로 평행하게 정렬되어 있는 상부 반사면과 하부 반사면을 가진 2개 이상의 플레이트를 서로 적층하되 단계 B)에서 언급한 절단은 상기 스택을 관통하여 수행한다. 이렇게 하면 초기 바를 더 효율적으로 제조할 수 있다. 제거 가능한 접합 재료를 스택 내 인접 플레이트 사이에 도포할 수 있다.

일 구현예에 있어서, 단계 C)에서 언급한 위치 조정은 지그(jig)에 의해 이루어진다. 특히 상기 초기 바는 지그에 고정될 수 있다. 통상적으로 단계(E)를 완료하기 전, 즉 프리즘 바를 제조하기 위해 절단을 수행하기 전에 지그로부터 초기 바를 분리한다.

상기 지그는 각각의 초기 바가 각각 위치되어 있는 초기 바 하나당 하나의 돌출부를 가질 수 있는데, 예를 들면 각각의 제2 절단면은 각각의 돌출부의 상부에 대면한다. 상기 초기 바 방향에 수직인 방향으로 초기 바를 등거리로 위치 조정하기 위해서 인접 초기 바 사이에는 스페이서를 삽입할 수 있다.

또는 상기 지그는 하나의 초기 바가 각각 삽입되는 하나의 홈을 초기 바 하나당 가질 수 있는데, 예를 들면 각각의 제2 절단면은 각각의 홈으로 향할 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 초기 바는 단계 D)에서 언급한 제1 기판의 부착 중에 지그에 고정된다. 이 경우, 보다 구체적으로는 제2 기판을 초기 바에 부착하기 전에 지그를 초기 바와 제1 기판을 포함하는 조립체로부터 분리하도록 제공될 수 있다.

단계 D)에서, 상기 초기 바의 상호 위치 조정은 제1 및 제2 기판에 의해 고정된다. 따라서 이러한 바 배치구조는 샌드위치 웨이퍼 또는 웨이퍼 스택으로 간주될 수도 있다. 2개의 기판을 제공하면 (통상적으로 수명이 증가되고/또는 신뢰성이 증가된) 밀폐형 도광체의 제조를 가능하게 하는데 기여할 수 있지만 기판들 중 하나 또는 2개 모두를 생략할 수도 있는바, 이에 대해서는 아래(본 발명의 제2 요지)를 참조하기로 한다.

일 구현예에 있어서, 단계 D)는 접착제, 경화성 에폭시 등과 같은 접합 재료를

- 제1 기판;

- 각각의 제1 절단면; 중 하나 또는 2개 모두

또한

- 제2 기판;

- 각각의 제2 절단면; 중 하나 또는 2개 모두에 도포하는 것을 포함한다.

상기 접합 재료는 예를 들면 디스펜서(및 디스펜서의 바늘)를 사용하거나 스크린 인쇄에 의해 도포할 수 있다.

상기 접합 재료는 액체 또는 점성의 경화 가능한(예를 들면 경화성) 재료 외에 통상의 직경을 가진 다수의 고체 볼을 포함할 수 있다. 이에 의해 서로 부착되어 있는 부품들 간 거리를 매우 정밀하게 한정할 수 있다.

상기 제1 및 제2 기판은 투명 또는 불투명할 수 있다. 불투명성은 원치 않는 외부 광에 대한 도광체의 감도를 간단한 방법으로 감소시킬 수 있다.

몇몇 구현예에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 불투명한 유전체로 제조된다. 예를 들면 제1 및/또는 제2 기판은 각각의 기판을 관통하여 불투명한 유전체를 통한 전기접속을 구축하기 위한 적어도 하나의 전기전도성 비아를 포함할 수 있다.

상기 불투명한 유전체는 예를 들면 폴리머계 재료일 수 있다.

상기 불투명한 유전체는 섬유 보강재일 수 있다.

예를 들면 상기 불투명한 유전체는 FR4/G10 또는 폴리이미드와 같은 인쇄회로기판 모재일 수 있다.

상기 제1 기판 및/또는 제2 기판은 인쇄회로기판의 일부에 의해 적어도 부분적으로 구성될 수 있다.

따라서 상기 프리즘 바 또한 초기 바로부터 이들 특성이 유래될 수 있다.

단계 D)의 종료시 및 단계 E)의 개시 및 도중에 초기 바는 매우 정밀하게 이들의 상대적인 위치에 있어야 한다.

단계 E)는 특히 정교한 단계이다. 단계 E)에서는 전형적인 광학 도광체에서 바람직한 각형 또는 경사형 반사면을 가진 새로운 바, 즉 프리즘 바를 제조한다. 이것은 특히 초기 바 방향에 대해 일정 각도로 절단함으로써, 보다 구체적으로는 절단부가 초기 바 방향에 대해 45°±10°의 각도를 이루도록 절단함으로써 달성될 수 있다. 상기 각도는 45°±5°, 예를 들면 45°일 수 있다.

통상적으로 단계 E)에서는 제1 및 제2 평면에 수직으로 정렬되는 절단면을 생성하도록 평행 절단이 제공될 수 있다. 그러나 일반적으로 서로 다르게 정렬된 절단면이 생성될 수 있다.

프리즘 바 각각이 (단계 E에서 언급한 절단을 수행하는 동안) 절단부와 평행한 프리즘 바 방향을 따라 연장되어 있다고 정의하면 상기 프리즘 바 방향은 초기 바 방향과 소정의 각도(예. 45°±10° 또는 45°)을 이룬다.

상기 프리즘 바 방향은 통상적으로 최종 제조한 광학 도광체에서 광이 진행하는 주 방향에 해당한다.

일 구현예에 있어서, 상기 프리즘 바 방향은 초기 바 방향과 45°±10° 또는 초기 바 방향과 45°±5° 또는 초기 바 방향과 45°의 각도를 이룬다. 이는 전형적인 광학 도광체, 즉 입사 방향으로부터 수광하고 입사 방향에 평행한 출사 방향으로 발광하는 광학 도광체에 특히 유용할 수 있으며, 이때 광학 도광체에서 광이 진행하는 주 방향은 입사 방향과 출사 방향 모두에 수직이고 입사 방향, 출사 방향 및 주 방향은 동일 평면에 있다.

다른 광학 도광체의 경우에는 다른 각도, 특히 20° 내지 75°의 각도를 사용할 수 있음은 물론이다.

따라서 단계 E)를 다음과 같은 단계 E’)로 대체할 수도 있다.

E') 바 배치구조를 관통하여 (예를 들면 샌드위치 웨이퍼를 관통하여) 평행 절단을 수회 수행함으로써 프리즘 바로서 지칭되는 복수 개의 바를 얻되 상기 바 각각은 프리즘 바 방향을 따라 연장되어 있고 상기 바 배치구조는 초기 바 방향과 일정 각도를 이루는 프리즘 바 방향에 평행하게 연장 형성되어 있는 단계.

상기 각도는 45°±10°가 될 수 있다.

상기 각도는 45°±5°가 될 수 있다.

상기 각도는 45°가 될 수 있다.

(이하, 비록 단계 E')는 단계 E)를 대신할 수 있기 때문에 적용하더라도 보통은 별도로 언급하지 않는다).

일 구현예에 있어서, 상기 방법은 단계 E)와 단계 F) 사이에 단계 E)(또는 단계 E')에서 기재한 평행 절단을 수회 수행함으로써 생성되는 절단면을 연마하는 것을 포함한다. 이를 통해 프리즘 바를 얇게 할 수 있고; 전형적인 다이싱 소(saw)를 사용하여 달성할 수 있는 정밀도보다 특히 우수한 프리즘 바의 매우 정밀한 높이를 달성할 수 있다. 전형적인 광학 도광 기하구조에서 상기 높이는 광학 도광체의 입사광과 출사광의 방향을 포함한 평면 내 광학 도광체에서 광이 진행하는 주 방향에 수직인 방향으로 최종 제조된 광학 도광체의 높이에 최종적으로 영향을 미친다.

단일 광학 도광체를 제조하기 위해서 통상적으로 단 2개의 반사면을 제공하는 것으로 충분하다. 따라서 하나의 (단일) 광학 도광체를 제조하기 위해서 프리즘 바의 일부만이 필요하다. 따라서 단계 F)에서는 상기 프리즘 바를 분할한다.

통상적으로 다음 중 적어도 하나, 전형적으로는 모두 이루어지도록 제공된다:

- 단계 F)에서 얻은 분할부들 각각이 광학 도광체를 구성하거나; 상기 분할부들 각각이 광학 도광체의 일부를 구성하고;

- 상기 광학 도광체 각각이 상기 분할부들 중 하나를 포함하고;

- 상기 분할부들 각각이 각각의 프리즘 바의 프리즘 바 방향에 따른 연장부보다 작은 프리즘 바 방향에 따른 연장부를 갖고;

- 상기 분할부들 각각은 복수 개의 초기 바 중 적어도 2개의 서로 다른 초기 바들 중 일부를 포함한다.

단계 F)에서 언급한 분할은 전형적으로 프리즘 바 방향에 수직으로 정렬되어 있는 절단선을 따라 하나 이상의 분할 단계(예, 다이싱 단계)를 수행하는 것을 포함한다.

일 구현예에 있어서, 단계 F)에서 언급한 분할은

- 예를 들면 웨이퍼 소(wafer saw)를 사용하는 적어도 하나의 다이싱 단계;

- 적어도 하나의 레이저 절단 단계; 중 적어도 하나를 포함하고,

전형적으로는 복수 개의 다이싱 단계 및/또는 복수 개의 레이저 절단 단계를 포함한다.

밀폐형 광학 도광체를 달성하는데 기여 및/또는 기능성이 증가된 광학 도광체를 제조하기 위해서 단계 E)와 F) 사이에는 또 다른 단계를 삽입할 수 있는바, 즉 적어도 하나의 추가 기판(전형적으로는 2개의 추가 기판)을 프리즘 바에 적용한다. 또는 이보다는 적어도 하나의 추가 기판에 프리즘 바를 부착한다.

일 구현예에 있어서, 상기 프리즘 바는 단계 F)를 실시하기 전에 하나 이상의 추가 기판에 부착하고, 단계 F)에서 언급한 분할에 의해 상기 하나 이상의 추가 기판을 분할하되, 이때 적어도 2개의 분할부들은 하나 이상의 추가 기판, 예를 들면 2개의 추가 기판의 일부를 포함한다.

여기서 상기 하나 이상의 기판은 복수 개의 렌즈 부재가 존재하는 하나 이상의 웨이퍼를 포함하도록(또는 이보다는 상기 웨이퍼이도록) 제공될 수 있다. 이 경우, 각각의 분할부는 통상적으로 적어도 하나의 렌즈 부재를 포함한다.

몇몇 구현예들에 있어서, 상기 하나 이상의 추가 기판들 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 불투명한 유전체로 제조된다. 예를 들면 하나 또는 2개의 추가 기판은 각각의 추가 기판을 관통하여 불투명한 유전체를 통한 전기접속을 구축하기 위한 적어도 하나의 전기전도성 비아(via)를 포함할 수 있다.

상기 불투명한 유전체는, 예를 들면 폴리머계 재료일 수 있다.

상기 불투명한 유전체는 섬유 보강재일 수 있다.

예를 들면, 상기 불투명한 유전체는 FR4/G10 또는 폴리이미드와 같은 인쇄회로기판 모재일 수 있다.

상기 추가 기판들 중 적어도 하나는 인쇄회로기판의 일부에 의해 적어도 부분적으로 구성될 수 있다.

따라서 상기 분할부들(단계 F 참조)은 하나 이상의 추가 기판들로부터 이들 특성이 유래될 수 있다.

상기 불투명한 재료의 존재는 예를 들면 각각의 도광체에 의해 안내되는 광이 관통하는 렌즈의 존재를 배제하는 것은 아니다.

예를 들면, 각각의 추가의 기판을 통과하는 광에 대해 하나 이상의 한정된 영역을 제공하도록 불투명한 유전체에 인접하고 경우에 따라서는 불투명한 유전체에 의해 둘러싸인 각각의 추가 기판에 하나 이상의 투명부가 제공될 수 있다. 이는 추가 기판뿐만 아니라 (추가로 또는 선택적으로) 제1 기판, 제2 기판 및/또는 프리즘 바, 초기 바, 플레이트에도 적용할 수 있다는 것에 주목해야 한다.

상기 하나 이상의 추가 기판은 전형적으로 단계 E)에서 기재한 평행 절단을 수회 수행함으로써 형성된 하나 이상의 절단면에서 프리즘 바에 부착된다.

이에 따라 전형적인 구현예에 있어서, 2개의 추가 기판을 부착한 후에 프리즘 바 (및 최종 제조된 광학 도광체)의 2개의 대향 측벽은 제1 및 제2 기판에 의해 (또는 이보다는 이들의 일부에 의해) 구성되고 이들 2개의 대향 측벽은 추가 기판들 중 하나에 의해 (또는 이보다는 이들의 일부에 의해) 각각 구성되는 프리즘 바 (및 최종 제조된 광학 도광체)의 2개의 대향 측벽에 의해 서로 분리된다. 언급한 2개의 대향 측벽은 전형적으로 언급한 2개의 추가 대향 측벽에 대해 수직으로 정렬된다.

제조된 광학 도광체에 입사하는 광 및/또는 광학 도광체에 의해 출사되는 광은 상기 렌즈 부재에 의해서 예를 들면 초점 조정과 같은 영향을 받을 수 있다.

하나의 동일한 기판에 복수 개의 프리즘 바를 부착하는 것이 통상적으로 더 효율적이지만, 일반적으로 하나의 동일한 추가 기판에 단 하나의 기판을 부착하는 것 또한 가능하다.

상술한 바와 같이 하나 이상의 추가 기판을 제공하는 경우, 단계 F)에서 언급한 분할은 전형적으로 프리즘 바 방향에 평행하게 정렬되어 있는 절단선을 따라 하나 이상의 분할 단계(예, 다이싱 단계)를 수행하는 것을 포함한다. 이들 분할 단계에 의해 적어도 하나 이상의 추가 기판이 절단된다. 경우에 따라 이에 의해 프리즘 바 또한 절단한다.

적어도 2개의 서로 다른 유형의 최종 제조된 광학 도광체, 즉 I형과 II형은 상술한 방법에 의해 얻을 수 있다. 단계 F)에서 언급한 분할이 이루어지는 절단선의 위치를 선택함으로써 I형 및/또는 II형 광학 도광체가 제조되는지 여부를 결정할 수 있다.

광학 도광체의 2개의 반사면들(이들은 예를 들면 플레이트의 상면과 하면으로부터 유래될 수 있음) 사이에서 주 방향을 따라 광학 도광체 내에서 진행되는 광은

- I형 광학 도광체의 경우: 초기 바의 투명한 고체 재료(및 이에 따라 플레이트의 상면과 하면 사이에 존재하는 플레이트의 투명한 고체 재료)에서; 및

- II형 광학 도광체의 경우: 진공 또는 광학 도광체의 2개의 반사면 사이에(즉, 광학 도광체의 공동에) 존재하는 가스에서 진행한다.

따라서 상기 광의 진행은 I형의 경우에 초기 바 중 하나의 일부에서 일어나고 II형의 경우에는 2개의 초기 바(단계 D) 중에 인접 초기 바인)의 일부의 반사면 사이에서 일어난다.

제조한 광학 도광체 각각이 추가 바 중 적어도 하나의 일부를 포함하도록 추가 바를 광학 도광체의 제조에 사용할 때 III형 광학 도광체로서 지칭되는 또 다른 유형의 광학 도광체를 제조할 수 있다. 추가 바와 관련 방법에 대한 자세한 내용은 후술하기로 한다.

III형 광학 도광체의 경우, 광학 도광체의 2개의 반사면(이들은 예를 들면 플레이트의 상면과 하면으로부터 각각 유래될 수 있음) 사이에서 주 방향을 따라 광학 도광체에서 진행하는 광은 추가 바의 투명한 고체 재료에서 진행되는데, 이때 경우에 따라 상기 광은 또한 진공 또는 광학 도광체의 2개의 반사면 사이에(즉, 광학 도광체의 적어도 하나의 공동에) 존재하는 가스에서 진행될 수 있다.

몇몇 구현예에 있어서, 상기 도광체, 예를 들면, 도광체 각각은 적어도 하나의 광전자 부품을 각각 포함한다.

상기 광전자 부품은 공동 내 수용될 수 있다(상기 II형과 III형 광학 도광체 참조).

상기 광학 도광체의 일부 구성요소에 대해 상술한 바와 같이, 상기 구성요소는 적어도 부분적으로 불투명한 유전체로 제조 및/또는 적어도 부분적으로 인쇄회로기판의 일부에 의해 구성될 수 있다. 상기 광전자 부품(들)은 예를 들면 상기 구성요소들 중 하나에 부착될 수 있다.

상기 광전자 부품은 예를 들면 플레이트를 초기 바로 분리하기 전에 플레이트에 부착할 수 있다.

상기 광전자 부품은 예를 들면 각각의 기판을 바 배치구조에 부착하기 전에 제1 및/또는 제2 기판에 부착할 수 있다.

상기 광전자 부품은 예를 들면 적어도 2개의 분할부를 얻기 위한 분할(프리즘 바 분할) 단계를 실시하기 전 또는 적어도 하나의 추가 기판을 프리즘 바에 적용하기 전에라도 적어도 하나의 추가 기판에 부착할 수 있다.

상기 적어도 하나의 광전자 소자는 예를 들면 능동형 광학 부품일 수 있다. 상기 광전자 소자는 작동 가능한 미러의 어레이와 같은 MEMS(미소 전기기계 시스템)일 수 있다.

상기 광전자 소자는 예를 들면 광학 도광체를 통해 안내되는 광 이외에 광학 도광체로부터 방출되는 광을 생성하기 위한 발광 부품일 수 있다. 상기 발광 부품은 예를 들면 발광 다이오드 또는 VCSEL(수직 캐비티 표면 광방출 레이저(vertical cavity surface emitting laser))과 같은 레이저일 수 있다.

상기 광전자 소자는 예를 들면 광학 소자를 통해 안내되는 광의 일부를 감지하기 위한 것과 같이 광학 소자를 통해 안내되는 광을 감지하기 위한 광 감지 부품일 수 있다. 상기 발광 소자는 예를 들면 포토다이오드일 수 있다.

이러한 방법으로 새로운 유형의 광학 소자, 예를 들면 도광 특성을 가진 광전자 모듈인 광학 소자 또는 능동형 광학 부품을 포함한 광 도광체를 얻을 수 있다.

본 발명의 제2 요지가 보다 일반적이다. 본 발명의 제1 요지의 몇몇 특징과 단계는 실제로 선택 사항이므로 생략할 수 있다.

예를 들면 단계 A)와 B)는 선택적일 수 있다. 상기 초기 바는 다른 방법으로 얻거나 제조할 수 있다.

그리고 상기 초기 바는 반드시 2개의 반사면을 가질 필요는 없는데, 예를 들면 단 1개면 충분할 수 있다.

그리고 상기 초기 바는 사각형 기저부가 있는 프리즘 형상을 가질 필요가 없다. 예를 들면 상기 기저부는 다르게 형성될 수 있다: 예를 들면 상기 초기 바의 적어도 하나의 측면은 만곡형일 수 있다. 예를 들면 곡선형(이고 평면이 아닌) 반사면이 제공될 수 있다.

그러나 위치시킨 초기 바에 제1 및 제2 기판을 부착하면, 평면형이면서 서로 평행한 측면을 가진 초기 바를 제공하는 것이 유리할 수 있다.

또한 상면과 하면에 수직으로 정렬되지 않지만 예를 들면 상면과는 둔각으로 정렬되고 하면과는 예각으로 정렬되거나 또는 그 반대로 상면과는 예각으로 정렬되고 하면과는 둔각으로 정렬되는 절단면을 생성하는 방법으로 플레이트를 관통하여서로 평행하고 초기 바 방향으로 평행하게 진행되는 절단을 수회 수행할 수도 있다(단계 B 비교). 여기에서, 상기 각도는 각각의 초기 바 방향을 따라 봤을 때 볼 수 있는 각도일 수 있다.

위치시킨 초기 바에 단 하나의 기판을 부착하는 것으로 충분할 수 있어 제2 기판이 필요하지 않을 수 있다(단계 D 참조). 또한 더 나아가 상기 초기 바의 위치 조정과 고정을 위해 적절한 위치 조정 장치 또는 지그를 사용하는 경우에는 제1 및 제2 기판이 모두 없어도 수행할 수 있다.

상기 초기 바를 일렬로 위치 조정할 때 이들을 서로 일정 거리로 반드시 위치시킬 필요는 없다. 즉, 이들은 예를 들면 특히 초기 바 각각의 단 하나의 측면이 반사성인 반면에 대향 측면은 비반사성일 수 있다면 서로 인접 위치시킬 수 있다. 그러나 미광(stray light)을 줄이고 광학 도광체를 통과하는 광에 대한 광량 손실을 최소화하기 위해서 그 사이에서 광이 광학 도광체 내에서 진행하고 광 진행 방향을 전환시키는 광학 도광체의 2개의 반사면 사이에는 어떠한 추가 재료 계면(고체-대-고체 또는 고체-대-가스 또는 고체-대-진공)도 존재하지 않는다.

그러나 본 발명의 제2 요지에서도 상술한 특징들 중 임의의 특징과 상술한 특징 중 2개 이상의 임의의 조합을 제공할 수 있음은 물론이다.

제2 요지에서, 본 발명은 예를 들면 하기 방법에 의해 기술될 수 있다:

광학 도광체를 제조하기 위한 방법으로서,

a) 초기 바로서 지칭되는 복수 개의 바로서 상기 초기 바 각각은 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 각각의 초기 바 방향을 따라 연장되어 있고 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 연장되어 있는 제1 측면을 가지며 상기 제1 측면은 반사성인 바를 제공하고;

b) 상기 초기 바의 위치를 일렬로 조정하되 이들의 각각의 초기 바 방향을 서로 평행하게 정렬시키고 이들의 각각의 제1 표면을 초기 바 중 인접해 있는 초기 바를 향해 대면하도록 위치 조정하고;

c) 단계 b)에서 달성된 위치에서 상기 복수 개의 초기 바를 서로에 대해 고정시켜 바 배치구조를 얻고;

d) 상기 바 배치구조를 관통하여 특히 평행 절단을 수회 수행함으로써 상기 복수 개의 초기 바 중 상이한 적어도 2개의 바의 일부를 각각 포함하는 프리즘 바로서 지칭되는 바로 바 배치구조를 분할하고;

e) 상기 프리즘 바를 분할부들로 분할하는 것을 포함하는 방법.

상기 분할부들 각각은 광학 도광체들 중 하나에 포함될 수 있다.

상기 분할부들 각각은 광학 도광체들 중 하나를 포함할 수 있다(또는 광학 도광체들 중 하나일 수도 있다).

각각 단계 d)를 대체하거나 보완할 수 있는 다음과 같은 d') 단계와 d")단계가 있다:

d') 상기 바 배치구조를 초기 바 방향과 일정 각도를 이루는 절단선을 따라 분할함으로써 프리즘 바로서 지칭되는 바로 바 배치구조를 분할하는 단계;

d") 초기 바 방향에 대해 일정 각도를 이루는 절단면을 생성함으로써 상기 바 배치구조를 분할하여 프리즘 바로서 지칭되는 바로 바 배치구조를 분할하는 단계.

일 구현예에 있어서, 상기 초기 바는 서로 일정 거리로 위치된다. 그러나 이와 달리 이들은 특히 각각의 초기 바에 대해 제1 측면에 대향 위치해 있는 측면이 반사성이 아닌 경우에 서로 인접하여 위치될 수 있다.

일 구현예에 있어서 상기 바 배치구조에서 초기 바는 서로 일정 거리로 위치되거나 또 다른 구현예에 있어서 서로 인접하여 위치되어 있다.

단계 b)에서 언급한 위치 조정은 초기 바의 위치를 등거리로 조정하는 것일 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 초기 바들 각각은 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 연장되어 있는 제3 측면을 갖되 상기 제1 측면은 반사성이다. 상기 제3 측면은 제1 측면으로부터 일정 거리에 있을 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제3 측면은 서로 인접하지 않을 수 있다. 이들은 예를 들면 서로 평행할 수 있고/또는 각각의 초기 바의 서로 대향하는 면일 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 방법은

a*) 추가 바로서 지칭되는 복수 개의 바를 제공하되 각각 제1 추가 바 단부로부터 제2 추가 바 단부까지 각각의 추가 바 방향을 따라 연장되어 있는 추가 바를 제공하고;

b*) 단계 b)에서 상기 초기 바 중 2개의 인접한 초기 바 사이에서 추가 바 각각의 위치를 이들 각각의 추가 바 방향이 초기 바 방향에 평행하게 정렬되도록 조정하고;

c*) 단계 c)에서 상기 복수 개의 추가 바를 서로에 대해 또한 초기 바에 대해 단계 b)에서 달성된 위치에 고정하여 바 배치구조를 얻는 것을 포함한다.

상기 바 배치구조를 분할한 후 프리즘 바 각각은 복수 개의 추가 바 중 적어도 2개의 서로 다른 추가 바의 일부를 포함할 수 있다.

상기 추가 바는 특히 동종의 추가 바일 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 제1 측면은 각각 제1 반사 코팅을 포함한다. 이 경우, 상기 제1 측면은 제1 반사 코팅으로 인해 반사성일 수 있다. 특히 상기 초기 바 각각은 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 연장되어 있는 제3 측면을 갖도록 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 제3 측면 각각은 제3 반사 코팅을 포함하도록 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 제3 측면은 제3 반사 코팅으로 인해 반사성일 수 있다.

그러나 몇몇 구현예에 있어서는 상기 제1 측면의 반사율(및 경우에 따라 제3 측면이 존재하는 경우에는 그의 반사율)은 내부 전반사(total internal reflection)(TIR)에 기인한 것일 수 있다. 이 경우, 상기 초기 바에 포함된 재료는 상대적으로 높은 굴절률, 예를 들면 적어도 1.3의 굴절률, 또는 적어도 1.4의 굴절률 또는 적어도 1.5의 굴절률을 갖는다. 제조된 광학 도광체에서 상기 제1 측면들 (및 경우에 따라 존재하는 제3 측면들 또한)은 예를 들면 공기와 같은 가스와 계면을 형성할 수 있다. 이 방법으로 TIR에 대해 상대적으로 낮은 굴절률이 충분할 수 있다.

제조한 광학 도광체의 각각은 광학 도광체로 입사하여 광학 도광체를 통과하고 광학 도광체로부터 출사하는 광에 대한 적어도 하나의 광로를 한정한다. 상기 적어도 하나의 광로는 광학 도광체의 2개의 반사면들 사이에서 위에서 언급한 주 방향을 따라 광이 진행할 수 있는 경로를 포함할 수 있다.

상기 제1 측면의 반사율 (및 경우에 따라 제3 측면이 존재하는 경우에는 그의 반사율)이 내부 전반사(TIR)에 기인하는 경우, 제조한 각각의 광학 도광체 내에서 진행하는 광은 각각의 TIR에 의해 제1 측면에서(및 경우에 따라 존재하는 각각의 제3 측면에 의해서도) 반사된다.

일 구현예에 있어서, 상기 초기 바 각각은 제1, 제2, 제3 및 제4 측면을 갖되 이들 측면 각각은 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 연장되어 있고 상기 제1 및 제2 측면은 서로 평행하게 정렬된 평면이고 상기 제3 측면과 제4 측면은 제1 측면과 제2 측면에 의해 서로 분리되어 있고 제1 측면과 제2 측면 사이에 배치되어 있다. 특히 (제1 측면 외에도) 상기 제3 측면은 반사성일 수 있다.

본 발명의 제1 요지에 대해 기술된 하나 이상의 특징들은 본 발명의 제2 요지에 제공될 수 있음은 물론이다.

예를 들면, 초기 바, 프리즘 바와 같은 다양한 구성요소는 적어도 부분적으로 인쇄회로기판의 일부에 의해 구성될 수 있다. 그리고/또는 여기에는 적어도 하나의 광전자 부품이 부착될 수 있다.

상술한 바로부터 명백한 바와 같이, 단계 C)는 단계 b)에 대응되고, 단계 D)는 단계 c)의 특정 변형형태로서 이해될 수 있으며, 단계 E)는 단계 d)에 대략 대응되고, 단계 F)는 단계 e)에 대응된다.

본 발명은 또한 광학 도광체에 관한 것일 수 있다. 이들 광학 도광체는 예를 들면 본 명세서에 기재된 바대로 제조한 광학 도광체일 수 있다.

그리고 상기 광학 도광체는 예를 들면 광학 도광체 내에서 광을 광학 도광체의 주 방향을 따라 제1 및 제2 반사면으로서 지칭되는 광학 부재 도광체의 2개의 반사면 사이에 안내하기 위한 광학 도광체일 수 있다. 상기 광은 특히 입사 방향을 따라 광학 도광체에 입사하여 출사 방향을 따라 광학 도광체로부터 출사되는 광일 수 있다. 상기 주 방향은 입사 방향과 일정 각도를 이루고 출사 방향과 일정 각도를 이룬다. 그리고 또한 상기 광학 도광체는:

- 제1 및 제3 외측 패널로서 지칭되는 서로 평행한 2개의 외측패널로서 주 방향에 평행하게 정렬된 제1 및 제3 외측 패널;

- 상기 제1 및 제3 외측 패널에 평행하게 정렬되어 있는 2개의 기저면을 포함하는 제1 프리즘으로서 상기 기저면 중 하나는 제1 외측 패널에 부착되고 다른 기저면은 제3 외측 패널에 부착되어 있는 제1 프리즘을 포함한다.

상기 제1 프리즘은 제1 및 제3 외측 패널 사이에 위치하여 광학 도광체에 입사하는 광을 입사 방향을 따라 주 방향으로 방향 전환하도록 형상화되고 정렬된 제1 반사면을 포함한다. 상기 광학 도광체는 제1 및 제3 외측 패널들 사이에 위치되어 제1 반사면에 의해 방향 전환된 광을 주 방향으로 방향 전환하여 출사 방향을 따라 광학 도광체로부터 출사하도록 형상화되고 정렬된 제2 반사면을 포함한다. 상기 제2 반사면은

- 제1의 경우, 제1 프리즘에 포함되거나;

- 제2의 경우, 광학 도광체의 제2 프리즘으로서 제1 및 제3 외측 패널에 평행하게 정렬되어 있는 2개의 추가 기저면을 포함하되 상기 기저면 중 하나는 제1 외측 패널에 부착되고 다른 기저면은 제3 외측 패널에 부착되며 상기 2개의 추가 기저면 사이에 제2 반사면을 포함하는 제2 프리즘에 포함되어 있다.

상기 제1 및 제2 반사면은 서로 평행하게 정렬될 수 있다.

상기 제1 및 제2 반사면은 주 방향과 45°±10°의 각도를 이룰 수 있다.

상기 제1 및 제2 반사면은 주 방향과 45°±5°의 각도를 이룰 수 있다.

상기 제1 및 제2 반사면은 주 방향과 45°의 각을 이룰 수 있다.

상기 제1의 경우에서, 상기 기저면은 평행사변형 형상을 가질 수 있다.

일 구현예에 있어서, 상기 제1 반사면은 반사 코팅으로 인해 반사성이다.

또 다른 구현예에 있어서, 상기 제1 반사면은 내부 전반사로 인해 반사성이다.

일 구현예에 있어서, 상기 제2 반사면은 반사 코팅으로 인해 반사성이다.

또 다른 구현예에 있어서, 상기 제2 반사면은 내부 전반사로 인해 반사성이다.

일 구현예에 있어서, 상기 광학 도광체는 또한 제2 및 제4 외측 패널로서 지칭되는 서로 평행한 2개의 외측 패널로서 주 방향에 평행하게 정렬된 제2 및 제4 외측 패널을 포함한다. 본 구현예에 있어서, 상기 제2 및 제4 외측 패널 중 적어도 하나는 적어도 하나의 렌즈 부재를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 부재는 입사 방향을 따라 광학 도광체에 입사하여 출사 방향을 따라 광학 도광체로부터 출사되는 광이 관통되도록 배치될 수 있다.

물론 상기 광학 도광체는 상술한 제조 방법들 중 하나로부터 비롯된 임의의 특징을 그대로 가질 수 있다.

아래의 기재내용과 첨부도면들로부터 추가의 구현예와 장점들을 알 수 있다.

이하, 실시예와 첨부 도면에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 제1형(I형)의 광학 도광체의 사진;
도 2는 제1형(I형)의 광학 도광체의 개략 사시도;
도 3은 제2형(II형)의 광학 도광체의 사진;
도 4는 제2형(II형)의 광학 도광체의 개략 사시도;
도 5는 추가 바를 사용하여 제조한 제1형(I형)의 광학 도광체의 개략 사시도;
도 6은 내부 전반사를 이용하고 추가 바를 사용하여 제조한 제2형(II형)의 광학 도광체의 개략 사시도;
도 7a-7c는 초기 바 제조를 도시하고 있는 개략 상면도;
도 8a-8c는 초기 바의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도;
도 9a-9c는 지그를 사용하여 초기 바의 위치를 조정하는 것을 도시하고 있는 개략 단면도;
도 10a-10b는 또 다른 지그를 사용하여 초기 바의 위치를 조정하는 것을 도시하고 있는 개략 단면도;
도 11a-11c는 바 배치구조의 제조를 도시하고 있는 개략 상면도이다;
도 12a-12c는 도 11a-11c에 도시되어 있는 바 배치구조의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도;
도 13은 도 11c, 12c의 바 배치구조로부터 프리즘 바의 제조를 도시하고 있는 개략 상면도;
도 14는 도 13에 도시되어 있는 프리즘 바의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도;
도 15는 도 13, 14을 따라 얻은 프리즘 바의 개략 단면도;
도 16은 도 15의 프리즘 바의 개략 단면도;
도 17은 프리즘 바의 개략 단면도;
도 18은 렌즈 웨이퍼에 도 17의 프리즘 바를 부착하여 I형 광학 도광체를 제조하는 것을 도시하고 있는 개략 단면도;
도 19는 도 18에 도시되어 있는 렌즈 웨이퍼와 또 다른 렌즈 웨이퍼 사이에 끼워져 있는 도 17의 프리즘 바의 개략 단면도;
도 20은 회절 광학 부재가 부착된 도 19의 웨이퍼 스택의 개략 단면도;
도 21은 도 20의 웨이퍼 스택을 분리하여 얻은 I형 광학 도광체의 개략 단면도;
도 22는 프리즘 바의 개략 단면도;
도 23은 렌즈 웨이퍼에 부착되어 있는 도 22의 프리즘 바를 포함하고 있는 I형 광학 도광체를 제조하기 위한 웨이퍼 스택의 개략 단면도;
도 24는 또 다른 렌즈 웨이퍼가 부착되어 있는 도 23의 웨이퍼 스택의 개략 단면도;
도 25는 회절 광학 부재가 부착되어 있는 도 24의 웨이퍼 스택의 개략 단면도;
도 26은 도 25의 웨이퍼 스택을 분리하여 얻은 II형 광학 도광체의 개략 단면도;
도 27a-27c는 초기 바와 추가 바를 포함하고 있는 바 배치구조의 제조를 도시하고 있는 개략 상면도;
도 28a-28c는 도 27a-27c에 도시되어 있는 바 배치구조의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도;
도 29는 도 27c, 28c의 바 배치구조로부터 프리즘 바의 제조를 도시하고 있는 개략 상면도;
도 30은 도 29에 도시되어 있는 프리즘 바의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도;
도 31은 도 29, 30에 따라 얻은 프리즘 바의 개략 단면도;
도 32는 I형 광학 도광체를 제조하기 위한 분리선이 도시되어 있고 필러 바로서 추가 바를 구비하고 있는 도 31의 프리즘 바의 개략 단면도;
도 33은 I형 광학 도광체를 제조하기 위한 분리선이 도시되어 있고 필러 바로서 초기 바를 구비하고 있는 도 31의 프리즘 바의 개략 단면도;
도 34는 추가 바와 여기에 일정 거리에 있는 미코팅 초기 바를 포함하고 있는 바 배치구조의 개략도;
도 35는 2개의 기판 사이에 끼워져 있는 도 35의 바 배치구조의 개략 단면도;
도 36은 내부 전반사에 의한 반사율을 가진 I형 광학 도광체로서 사용하기 위한 분리선이 도시되어 있고 필러 바로서 추가 바를 구비한 도 35의 바 배치구조로부터 얻은 프리즘 바의 개략 단면도;
도 37은 필러 바로서 초기 바를 구비한 III형 광학 도광체로서 사용하기 위한 분리선이 도시되어 있는, 초기 바에 일정 거리에 있는 필러 바를 구비한 바 배치구조로부터 얻은 프리즘 바의 개략 단면도;
도 38은 측면 패널에서 공동 안에 광전자 부품을 포함하고 있는 II형 광학 도광체의 개략 단면도;
도 39는 프리즘에서 공동 안에 광전자 부품을 포함하고 있는 II형 광학 도광체의 개략 단면도.

상술한 구현예들은 본 발명을 명확히 하기 위한 실시예를 의미하는 것으로서 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

도 1은 제1형(I형)의 광학 도광체(1)의 사진이고; 도 2는 제1형(I형)의 광학 도광체의 개략 사시도이다. 도 1과 도 2의 광학 도광체(1)는 상당 정도 동일하기 때문에(이들은 주로 일부 치수에서 다름), 이들을 함께 후술하기로 한다.

광학 도광체(1)는 예를 들면 2개의 반사 코팅(21r, 23r)으로 구현되어 있는 2개의 반사면(51, 52)을 가진 프리즘(40)을 포함하고 있다. 렌즈 부재(15)를 통해 광학 도광체(1)에 입사하는 광은 광학 도광체(1)의 주 방향을 따라 반사면(52)에 의해 반사면(51)으로 반사되고 반사면(51)은 다시 도광체(1)의 광을 예를 들면 또 다른 렌즈 부재(도 1과 2에서는 보이지 않음)를 통해 방향 전환시킨다.

광학 도광체(1)는 프리즘(40)의 기저면(71, 72)에 평행하게 정렬되어 있고 기저면(71, 72)이 고정되어 있는 제1 및 제3 외측 패널(61, 63)을 포함하고 있다.

광학 도광체(1)는 각각 렌즈 웨이퍼의 일부(13a과 14a)인 제2 및 제4 외측 패널(62, 64)을 더 포함하고 있다(아래 참조).

광학 도광체(1)는 외측 패널(61, 62, 63, 64)에 의해 나타내지는 직육면체 내에 2개의 공동(9, 9')을 갖고 있다.

도 1과 2와 동일한 방법으로 도 3과 4는 제2형(II형)의 광학 도광체(1)를 도시하고 있다. 도 3과 4의 II형 광 도파관 소자(1)의 많은 특징들이 도 1과 2의 광학 도광체(1)와 동일하기 때문에 아래에서는 주로 그 차이점을 설명하기로 한다.

도 3과 4의 광학 도광체(1)에서는 광학 도광체(1)가 일정 거리에 있는 2개의 프리즘(41, 42)을 포함하고 있다. 프리즘(41, 42) 사이에는 공동(9")이 있다. 공동(9")은 도 3과 4의 구현예의 경우에서와 같이 외측 패널(61, 62, 63, 63)과 프리즘(41, 42)에 의해 둘러싸여, 특히 밀봉되어 둘러싸여 있을 수 있다.

프리즘(41)은 기저면(71, 72)을 갖고 있고 프리즘(42)은 기저면(73)을 갖고 있으며 또 다른 기저면은 도 3과 4에서 볼 수 없다. 상기 기저면 각각은 외측 패널(61, 62) 중 하나에 평행하게 정렬 및 고정되어 있다.

렌즈 부재(15)를 통해 광학 도광체(1)에 입사된 광은 제1 및 제2 반사면(51, 52)에 의해 반사되고 주 방향을 따라 공동(9") 안에서 제1 반사면(51)과 제2 반사면(52) 사이로 진행한다.

도 5는 추가 바를 사용하여 제조되는 제1형(I형) 광학 도광체(1)의 개략 사시도이다(아래 참조).

이 경우, 광학 도광체(1)는 대략 도 1 내지 4의 프리즘(40, 41, 42)에 대응하는 3개의 프리즘(40, 41, 42)을 포함하고 있다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 프리즘(40)은 프리즘(41)과 프리즘(42) 모두에 인접해 있을 수 있다. 이 경우에, 광학 도광체(1)는 공동을 포함하지 않도록 제공될 수 있다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이 도광체를 제조하는 서로 다른 방법들이 있다. 하나의 방법에 있어서, 프리즘(40)에는 제1 및 제2 반사면(51, 52)(각각 반사 코팅(21r, 23r)에 의해 구현될 수 있음)이 포함되어 있다. 이 경우, 다른 프리즘(41, 42) 중 하나의 반사면을 생략할 수 있다. 그리고 이 경우 광학 도광체(1)는 I형이다.

또 다른 방법에 있어서, 반사면(51)은 프리즘(41), 예를 들면 반사 코팅(21r)에 의해 구현되고, 반사면(52)은 프리즘(42), 예를 들면 반사 코팅(23r)에 의해 구현된다. 이 경우, 주 방향을 따라 광학 도광체(1) 안에서 진행하는 광은 반사면(초기 바로부터 얻어짐, 아래 참조)을 가진 프리즘을 통해 진행하지 않기 때문에 광학 도광체(1)는 III형이다.

그리고 또 다른 방법에 있어서, 반사면(52)은 프리즘(42)에 의해 구현되고, 반사면(51)은 프리즘(40)에 의해 구현되거나; 반사면(52)은 프리즘(40)에 의해 구현되고, 반사면(51)은 프리즘(41)에 의해 구현된다. 이 방법으로 광학 도광체(1)는 I형 광학 도광체일 수 있다.

상기 프리즘의 기저면은 도 3의 경우에도 각각 외측 패널(61, 63)의 내측에 고정되어 있다.

도 6은 내부 전반사(TIR)를 이용하고 추가 바를 사용하여 제조된 제2형(II형)의 광학 도광체(1)의 개략 사시도이다(아래 참조).

이 경우, 광학 도광체(1)는 도 1 내지 5의 프리즘(40, 41, 42)에 대략 대응하는 3개의 프리즘(40, 41, 42)을 포함한다. 그러나 프리즘(40)은 반사면(51, 52)에 반사 코팅이 없다. 프리즘(40)과 프리즘(41) 사이 및 프리즘(40)과 프리즘(42) 사이에는 공동(9, 9')이 각각 존재한다. 프리즘(40)은 투명 재료로 제조되며 상기 투명 재료는 비교적 높은 굴절률을 가져 렌즈(15)를 통해 광학 도광체(1)에 입사하는 광은 반사면(51)에 의해 반사면(52)으로 TIR에 의해 반사된다. 예를 들면, 프리즘(40)의 굴절률은 1.5 이상일 수 있다. 공동(9, 9') 안은 진공이거나 공기와 같은 가스가 있을 수 있다.

프리즘(41, 42)은 반사면(51, 52)을 오염과 손상으로부터 보호할 수 있다.

도 6에 따른 또 다른 구현예에 있어서, 프리즘(41, 42)을 생략할 수 있다.

이하, 도 1 내지 6 중 하나 이상의 도광체(1)와 같은 광학 도광체를 제조하는 방법을 설명하기로 한다. 여러 도면에는 도시된 부품의 배향을 설명하기 위한 작은 좌표계가 나타나 있다. 여기서, x, y, z는 초기 바와 관련된 좌표를 나타내고 x', y', z'는 프리즘 바와 관련된 좌표를 나타낸다.

웨이퍼 레벨에서 제조가 이루어질 수 있으므로 비교적 짧은 시간 내 및/또는 비교적 소수의 가공 단계에 의해 다수의 고정밀 부품을 제조할 수 있다.

도 7a-7c는 초기 바(2)의 제조를 도시하고 있는 개략 상면도이다. 도 8a-8c는 초기 바(2)의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도이다.

도 7a, 8a는 상면(6a)과 하면(6b)을 가진 플레이트(6)를 도시하고 있는 것으로 제1 반사 코팅(21r)이 면(6a)에 존재하고 제2 반사 코팅(23r)이 면(6b)에 존재한다. 코팅(21r, 23r) 사이에는 광학적으로 투명한 재료(6c)가 존재할 수 있다.

전후 설명으로부터 명백한 바와 같이, 일부의 경우에 코팅(21r, 23r)과 같은 반사 코팅은 생략할 수 있다.

일부의 경우에 플레이트(6)는 아래에서 "P/C 웨이퍼"라고도 한다.

도 7b, 8b에서, 분리선은 파선으로 표시되어 있고 이들 또한 좌표계로 나타나 있다. 도 7c, 8c에 도시되어 있는 바와 같이, 이들 선을 따라 플레이트(6)를 분리함으로써 복수 개의 초기 바(2)가 얻어진다.

초기 바(2) 각각은 제1 바 단부(28)와 제2 바 단부(29)와 4개의 측면(21, 22, 23, 24)을 갖되 반사 코팅(21r)은 측면(21)에 있고 반사 코팅(23r)은 측면(23)에 있다.

바 배치구조(20)를 제조하기 위해서(예를 들면, 도 11a, 12a 참조) 초기 바(2)를 적절하게 위치시켜야 한다. 이때 초기 바(2)의 반사면은 서로 마주보게 한다. 즉 플레이트(6)의 분리 중에 상기 초기 바가 갖는 상호 배향과 관련하여(도 7c, 8c 참조) 초기 바 방향(D)에 해당하는 y축을 중심으로 90°만큼 회전시킨다(도 7c 참조).

초기 바(2)를 위치시키는 하나의 방법은 도 9a-9c에 도시되어 있는 바와 같이 지그(8)를 사용하는 것이다.

도 9a-9c는 지그(8)를 사용하여 초기 바(2)의 위치를 조정하는 개략 단면도이다.

지그(8)는 초기 바(2)가 각각 위치될 수 있는 복수 개의 돌출부(81)를 갖고 있다. 초기 바(2)를 돌출부(81)에 부착한 후, 초기 바(2) 사이에 스페이서(8a)를 삽입한다(도 9b 참조). 스페이서(8a)는 쐐기(shim)라고 간주할 수도 있다.

예를 들면 스프링에 의해 또는 진공 적용에 의해 힘을 가함으로써, 초기 바(2)의 적절한, 예들 들면 등거리 간격이 얻어진다(도 9c 참조).

또한 이와 다르게 다른 지그들, 예를 들면 도 10a, 10b에 도시되어 있는 바와 같은 지그(8')를 사용할 수도 있다.

도 10a-10b는 또 다른 지그(8')를 사용하여 초기 바(2)의 위치를 조정하는 것을 도시하고 있는 개략 단면도이다.

지그(8')는 초기 바(2)가 삽입될 수 있는 홈(8b)을 가져 초기 바(2)가 정밀하게 상호 정렬되도록 한다.

지그는 위치 조정을 위해서만 사용되며 추후에 제거될 것이다.

지그를 사용하지 않고 초기 바를 단독으로 또는 다른 바들과 함께 예를 들면 상기 바들을 단순히 서로에 대고 밀어 각각의 바를 그에 인접한 하나 또는 2개의 바에 대고 밀어 위치를 조정할 수 있다(예를 들면 아래의 도 27a, 28a 참조).

도 11a-11c는 예를 들면 상술한 바와 같이 배치한 바를 토대로 하는 바 배치구조(20)의 제조를 도시하고 있는 개략 상면도이다. 도 12a-12c는 도 11a-11c에 도시되어 있는 바 배치구조의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도이다.

도 11a, 12a는 원하는 바 배치구조를 위해 필요한 만큼 위치시킨 바를 도시하고 있다. 초기 바(2)의 위치 조정을 위해 사용할 수 있는 지그는 도 11a와 12a에는 도시되어 있지 않다.

초기 바(2)는 하나 또는 2개의 기판을 바 배치구조(20)에 부착시켜 서로 고정할 수 있다. 지그를 미리 적용하였다면 제1 기판에 부착한 후에 바 배치구조로부터 지그를 제거할 수 있다. 그러나 예를 들면 도 11a와 12a에 도시되어 있는 바와 같이 위치시킨 초기 바 역시 바 배치구조를 나타낼 수 있다.

도 11b, 12b는 제1 기판(11)을 바 배치구조(20)에 부착시키는 것을 도시하고 있다.

도 11c, 12c는 제2 기판(12)을 바 배치구조(20)에 부착하는 것을 도시하고 있다.

이제, 초기 바(2)를 제1 및 제2 기판(11, 12) 사이에 끼운다. 초기 바(2)가 높은 정밀도로 상호 위치되어 있는 웨이퍼 스택이 얻어진다.

다음 단계에서는 얻어진 도 11c, 12c의 웨이퍼 스택을 프리즘 바로서 지칭되는 바로 분리한다. 여기서, 분리의 절단선(C)은 아래에 도시되어 있는 바와 같이 초기 바 선(D)과 일정 각도, 예를 들면 45°의 각도를 이룬다.

도 13은 도 11c, 12c의 바 배치구조(20)로부터 프리즘 바(4)의 제조를 도시하고 있는 개략 상면도이고; 도 14는 도 13에 도시되어 있는 프리즘 바(4)의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도이다.

도 15는 도 13, 14에 따라 얻은 프리즘 바(4)의 개략 단면도이고; 도 16은 도 15의 프리즘 바의 개략 단면도이다. 좌표계를 주목해야 한다. 도 15는 기본적으로 도 13의 상세도이다.

프리즘 바(4)의 좌표계에서, x'는 (절단 각도에 따라) 초기 바 좌표계의 x와 y 좌표 사이의 소정 위치로 연장 형성되는 프리즘 바(4)의 연장선에 따른 좌표이다. 제조한 광학 도광체에서 이는 광학 도광체의 주 방향(M)에 해당한다. 그리고 z'는 y 좌표의 반대 방향에 해당하는 프리즘 바(4)의 높이 좌표이다.

도 17은 도 15와 약간 다른 방법으로 도시한 프리즘 바(4)의 개략 단면도이다. 반사 코팅은 굵은 선으로 나타나 있다.

도 18은 I형 광학 도광체를 제조하기 위해 렌즈 웨이퍼(13)에 도 17의 프리즘 바(4)를 부착하는 것을 도시하고 있는 개략 단면도이다. "추가 기판"으로 간주될 수도 있는 렌즈 웨이퍼(13)는 복수 개의 렌즈 부재(15)를 포함하고 있다. 예를 들면 픽-앤드-플레이스(pick-and-place)를 이용하여 이러한 렌즈 웨이퍼(13) 상에 복수 개의 프리즘 바(4)를 위치시킬 수 있다.

도 19는 도 18에 도시되어 있는 렌즈 웨이퍼와 ("추가 기판"으로 간주될 수도 있는) 또 다른 렌즈 웨이퍼(14) 사이에 끼워져 있는 도 17의 프리즘 바의 개략 단면도이다.

도 20은 회절 광학 부재(18)가 예를 들면 웨이퍼 레벨로 픽-앤드-플레이스에 의해 부착되어 있는 도 19의 웨이퍼 스택의 개략 단면도이다. 파선은 웨이퍼 스택을 분리(singulation)하는 다음 단계를 위한 다이싱 선을 나타낸다.

도 21은 도 20의 웨이퍼 스택을 도 20에 나타낸 바와 같이 분할함으로써 얻어지는 I형 광학 도광체(1)의 개략 단면도이다. 광학 도광체(1)로 들어가서 통과하여 빠져나오는 광로는 점선으로 표시된 L로 도시되어 있다. 이로부터 초기 바(2)와 프리즘 바(4)와 이들의 구성요소의 특성이 어떻게 광학 도광체(1)의 특성으로 해석되는지 쉽게 이해된다.

도 22 내지 25는 도 17 내지 20과 동일한 방법으로 프리즘 바(4)와 도시된 렌즈 웨이퍼(13, 14)와 같은 2개의 추가 웨이퍼(13, 14)를 구비한 웨이퍼 스택의 제조를 도시하고 있다.

도 26은 도 25의 웨이퍼 스택을 분리함으로써 얻은 II형 광학 도광체의 개략 단면도이다. 광학 도광체(1)로 들어가서 통과하여 빠져나오는 광로는 점선으로 표시된 L로 도시되어 있다. 이로부터 초기 바(2)와 프리즘 바(4)와 이들의 구성요소의 특성이 어떻게 광학 도광체(1)의 특성으로 해석되는지 분명하다.

상술한 바와 같이 렌즈 웨이퍼(13 및/또는 14)와 같은 하나 이상의 추가 기판을 부가하는 것은 일반적으로 선택 사항이다. 따라서 사전에 추가 기판을 부착하지 않아도 프리즘 바(4)(도 15, 16의 프리즘 바와 같은)를 분할할 수 있다.

전술한 바와 같이, 광학 도광체의 제조에 있어서 초기 바(2) 이외에 "추가 바"를 사용할 수 있다. 이는 추가 구현예의 실현 가능성을 여는 것이다.

몇몇 구현예에 있어서, 초기 바(2)는 상기 실시예들에서 도시한 바와 같이 동종일 수 있다.

그리고 몇몇 구현예들에 있어서 아래의 실시예들에서 도시되어 있는 같이 추가 바들은 동종일 수 있다.

도 27a-27c는 초기 바(2)와 추가 바(3)를 포함하는 바 배치구조(20)의 제조를 도시하고 있는 개략 상면도이다. 도 28a-28c는 도 27a-27c에 도시되어 있는 바 배치구조의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도이다. 추가 바(3)는 초기 바(2)의 제조와 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 이들은 추가 플레이트로서 지칭되는 플레이트를 바들로 분리하여 얻을 수 있다. 이러한 추가 플레이트는 예를 들면 그의 큰 면 중 하나에 반사 코팅 또는 그의 큰 면 모두에 반사 코팅을 구비할 수 있다. 그러나 몇몇 구현예에 있어서, 상기 추가 플레이트는 반사 코팅을 갖지 않는다.

도 29는 도 27c, 28c의 바 배치구조로부터 프리즘 바(4)를 제조하는 것을 도시하고 있는 개략 상면도이고; 도 30은 도 29에 도시되어 있는 프리즘 바의 제조를 도시하고 있는 개략 단면도이다.

도 27 내지 30에 도시되어 있는 공정 단계들은 적어도 도 11 내지 14를 고려할 때 분명해진다.

도 31은 도 29, 30에 따라 얻은 프리즘 바(4)의 개략 단면도이다.

프리즘 바(4)가 분할되는 위치에 따라 서로 다른 I형 광학 도광체들을 얻을 수 있다.

도 32는 도 31의 프리즘 바(4)의 개략 단면도로서 필러 바로서 추가 바(3)를 구비한 I형 광학 도광체를 제조하기 위한 분리선이 도시되어 있다. 광로는 참조부호 L로 표시되어 있다.

도 33은 도 31의 프리즘 바(4)의 개략 단면도로서 필러 바로서 초기 바(2)를 구비한 I형 광학 도광체를 제조하기 위한 분리선이 도시되어 있다.

도 34는 추가 바(3)와 여기에 일정 거리에 있는 미코팅 초기 바(2)를 포함하고 있는 바 배치구조(20)의 개략 상면도이다. 도 35는 2개의 기판(11, 12) 사이에 끼워져 있는 도 35의 바 배치구조(20)의 개략 단면도이다. 인접한 초기 바(2)와 추가 바(3) 사이의 공간은 참조번호 99로 표시되어 있다.

도 34, 35의 바 배치구조(20)를 상술한 구현예에서와 같이 분리하면 도 36에 도시되어 있는 것과 같은 프리즘 바(4)가 얻어진다.

도 36은 도 35의 바 배치구조로부터 얻은 프리즘 바(4)의 개략 단면도로서 내부 전반사에 의해 반사면에서 반사율을 가진 I형 광학 도광체를 제조하기 위한 분리선이 도시되어 있고 필러 바로서 추가 바(3)가 구비되어 있다.

도 37은 초기 바(2)까지 일정 거리의 필러 바(3)를 가진 바 배치구조(공간은 참조번호 99로 표시되어 있음)로부터 얻은 프리즘 바(4)의 개략 단면도로서 III형 광학 도광체를 제조하기 위해 분리선이 도시되어 있고 필러 바로서 초기 바(3)를 구비하고 있다.

도 38은 측면 패널(64)에서 공동(9") 내 광전자 부품(90)을 포함하고 있는 II형 광학 도광체(1)의 개략 단면도이다. 측면 패널(64)은 부분적으로 불투명한 유전체로 제조된다. 측면 패널(64)은 적어도 부분적으로 PCB일 수 있다.

광전자 부품(90)은 비아(95)에 의해 공동(9") 바깥쪽의 추가 접촉 패드(99)와 전기적으로 접촉해 있는 접촉 패드에 부착된다. 불투명한 유전체를 관통하는 전기 접촉부를 제공함으로써 광 도광체(1)는 전력을 공급받을 수 있고/또는 외부 광 도광체(1)로부터 제어될 수 있다.

도시된 실시예에서 광전자 부품(90)은 발광기(emitter)이다. 이 방법으로 광학 도광체(1)(보다 구체적으로는 광전자 부품(90))에 의해 생성된 광은 광학 소자(1)를 통해 안내되는 광의 경로와 유사한 경로를 따라 (예를 들면 평행하게) 진행될 수 있다.

패널(62)에는 렌즈 부재(15)가 부착되어 있는 투명 영역(62a)이 제공되어 있다. 패널(64)은 불투명한 패널이지만 역시 빛이 통과하도록 투명 영역을 포함하고 있다.

상기 제조단계와 방법을 고려하면(또한 도 23, 24 참조), 인쇄회로기판이 프리즘 바와 조합시, 즉 인쇄회로기판(투명 영역을 가진)이 렌즈 웨이퍼를 대체하거나 렌즈 웨이퍼인 추가 기판으로 사용할 수 있을 때 광학 도광체(1)를 제조할 수 있음은 명백하다. 예를 들면 사용할 추가 기판은 광전자 부품이 부착되어 있는 인쇄회로기판일 수 있다. 따라서 인쇄회로기판 조립체를 추가 기판으로 사용할 수 있다.

도 39는 프리즘(42)에서 공동(9") 안에 광전자 부품(90)을 포함하는 II형 광학 도광체(1)의 개략 단면도이다. 이것은 확산 광(광학 소자(1)에 의해, 보다 구체적으로는 광전자 부품(90)에 의해 생성되는 확산 광)과 (광학 도광체(1)를 통해 안내되는) 지향광의 중첩 가능성에 대한 일례로서 이해될 수 있다.

도 39는 또한 하나의 수동형 광학 부품이 광학 소재(1) 내 포함될 수 있다는 것을 예시하고 있다. 예를 들면 광(1)이 광학 도광체(1)를 관통하여 빠져나가는 패널(62)에 하나(15)가 존재할 수 있고, 광이 광학 도광체(1)에 관통하여 입사하는 투명 영역(64a)에 부착된 또 다른 하나(15')가 패널(64)에 존재할 수 있다.

상기 제조단계와 방법을 고려하면(또한 예를 들면 도 7a-c, 8a-c 참조), 인쇄회로기판을 초기 바로서 사용할 때 광학 도광체(1)를 제조할 수 있음을 명백하다. 예를 들면, 초기 바(2)를 제조하기 위해 사용되는 플레이트(6)는 인쇄회로기판일 수 있고, 그 위에는 광전자 부품을 배치할 수 있다. 따라서 인쇄회로기판 조립체를 플레이트(6)로서 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 일측에만 반사성이 있는(그러나 반대측에서는 반사성이 없는) 초기 바(2)를 사용할 수도 있다. 이들은 경우에 따라 초기 바 사이에 경우에 따라 반사면이 없거나 1 또는 2개의(대향 배치된) 반사면을 가질 수 있는 추가 바(3)가 있는 바 배치구조를 제조하도록 예를 들면 서로 평행하게 위치될 수 있다. 경우에 따라 인접한 바들 사이에는 공간(99)이 제공될 수 있다.

이하 예시적인 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 첨부도면은 또한 상기 예시 방법과 가능한 다른 방법들의 세부 사항을 도시하고 또한 부분적으로 설명하고 있다.

1. 평활한(smooth)(예. 연마된(polished)) 코팅 웨이퍼(여기에서는 "p/c 웨이퍼"-전술한 "플레이트"에 해당함)로부터 시작한다. 제1 코팅은 알루미늄, 은 및/또는 금과 같은 고반사성 금속, 또는 유전체를 포함하고 금속 코팅의 광학 특성을 향상시키고/또는 환경 보호를 제공하기 위해 추가 코팅 재료(예. Silflex)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 은 코팅을 사용할 때 추가 코팅은 변색을 방지 또는 감소시킬 수 있다.

2. 상기 p/c 웨이퍼를 보호 코팅으로 추가 코팅한다. 상기 보호 코팅, 예를 들면 수지 및/또는 포토레지스트는 후속 단계에서 제1 코팅(예: 은, Silflex 코팅)의 손상을 방지한다.

3. 상기 p/c 웨이퍼를 제1 다이싱 기판(예. UV 다이싱 테이프)과 접촉하게 한다.

4. 상기 p/c 웨이퍼를 바(여기에서는 전술한 "초기 바"에 해당하는 "p/c 바")로 분할한다. 분할은 다이싱, 레이저 커팅 및/또는 레이저-스크라이브-앤-브레이크를 통해 이루어질 수 있다. 일부의 경우에 다이싱할 때에는 p/c 바 내 응력을 줄이기 위해 다이싱 블레이드를 여러 번 지나가게 할 수 있다.

5. 상기 p/c 바를 제1 다이싱 기판으로부터 떼어낸다(예를 들면, UV 다이싱을 이용하는 경우에는 UV 다이싱 테이프를 제거하기 위해 상기 조립체를 UV 방사선에 노출시킨다).

6. 3항 이하의 상기 단계에 대한 선택적/추가적 단계: 쉽게 제거가 가능한 접착제(예. 왁스 또는 수지)를 p/c 웨이퍼에 도포하고 추가 p/c 웨이퍼를 쉽게 제거가 가능한 접착제를 통해 첫 번째 p/c 웨이퍼와 접촉시킨다. 접착제를 더 잘 접착시키고 퍼지도록 힘을 가할 수 있다. 이 단계는 다중 p/c 웨이퍼 스택을 제조할 수 있도록 반복할 수 있다. 분할(단계 4에서와 같이) 후에, 각각의 p/c 바를 제거하고, 쉽게 제거 가능한 접착제를 용매에 의해 제거하고 단계 7로 공정을 계속한다.

7. 상기 p/c 바를 p/c 바 장축을 중심으로("초기 바 방향"이라고도 함) 90° 회전시키고 예를 들면 픽-앤-플레이스 기술에 의해 위치 조정 지그에 위치시킨다. 상기 위치 조정 지그를 사용하여 p/c 바를 서로에 대해 정밀하게 위치시킨다. 상기 위치 조정 지그의 여러 변형 형태를 사용할 수 있다. 상기 위치 조정 지그의 정밀 가공/연마된 부품은 각각의 변형 형태에 공통으로 적용된다. 정밀 가공/연마된 부품은 서로에 대해 (높은 정확도로) p/c 바를 위치시킨다. 압축, 진공 또는 쉽게 제거 가능한 접착제를 사용하여 바를 제자리에 고정시킨다. 위치 조정 지그의 상세한 추가 설명은 첨부도면과 상세한 설명에 개시되어 있다.

8. 상기 p/c 바를 위치 조정 지그 내 제자리에 고정시킨 후 접착제(예. UV 또는 열 또는 2개 모두에 의해 경화 가능한 접착제)를 p/c 바의 제1 표면 및/또는 제1 기판에 분배한다. 접착제를 p/c 바에 분배시 접착제는 코팅 표면에 수직인 긴 표면에 분배된다. 상기 접착제는 니들 디스펜싱/분사 또는 스크린 인쇄를 통해 (p/c 바, 제1 기판 또는 2개 모두에) 분배될 수 있다. 제1 기판은 투명하거나(예. 유리 기판) 실질적으로 불투명할 수 있다(예. FR4/G10과 같은 PCB 재료 또는 실리콘 기판).

9. 상기 (위치 조정 지그 내) p/c 바를 (접착제를 통해) 제1 기판과 접촉시킨다. 상기 접착제가 잘 접착되고 퍼지도록 힘을 가할 수 있다. 상기 접착제는 UV 방사선, 열 또는 UV 방사선과 열 모두에 의해 경화되거나 예를 들면 UV 방사선에 의해서만 일부 경화된다. 경화 에너지의 형태는 사용한 기판 재료의 유형에 따라 다르다. 예를 들면 기판이 유리를 포함하고 있는 경우에는 UV 방사선을 사용할 수 있지만, 기판이 PCB 또는 다른 불투명한 재료를 포함하고 있는 경우에는 경화를 위해 열을 사용할 수 있다.

10. 이전 단계에서 경화(또는 일부 경화)시킨 후 위치 조정 지그를 제거한다.

11. 상술한 바와 같이 (예를 들면, 바늘 디스펜싱/분사 및/또는 스크린 인쇄를 통해) p/c 바의 제2 표면 및/또는 제2 기판에 접착제를 도포한다. 접착제를 p/c 바에 분배시, 접착제를 p/c 바의 제1 표면에 평행한 표면(접착제가 있는 표면); 즉, 코팅된 (금속) 표면에 수직인 긴 표면에 분배한다.

12. (제1 기판에 부착되는) 상기 p/c 바를 접착제를 통해 제2 기판에 접촉시킨다. 접착제가 잘 접착되고 퍼지도록 힘을 가할 수 있다.

13. 이전 단계(단계 12)에서 도포한 접착제를 UV 방사선, 열 또는 UV 방사선과 열로 경화시키거나 예를 들면 자외선만으로 부분적으로 경화시킨다.

14. 미리 도포시킨 접착제가 부분적으로 경화되는 일부의 경우에(단계 9 및/또는 13에서와 같이), 예를 들면 열을 가하거나 추가로 열을 가하여 접착제를 완전히 경화시킬 수 있다. 일부의 경우에 동일 단계에서 2개의 웨이퍼를 완전히 경화시키는 것이 (예를 들면, 보다 양호한 치수 안정성면에서) 유리할 수 있다.

15. 상기 제1 기판 + p/c 바 + 제2 기판 조립체(이전 단계들로부터 얻어지는 것으로-앞서 "샌드위치 웨이퍼" 또는 "웨이퍼 스택"이라고도 지칭함)는 바(여기에서는 "프리즘 바")로 분할한다. 분할은 p/c 바 장축에 대해 45°로 또한 제1 기판 + p/c 바 + 제2 기판의 평면에 수직으로 이루어진다. 이전 단계에서처럼 분할은 예를 들면 다이싱에 의해 이루어질 수 있다. 일부의 경우에 응력을 줄이기 위해 다이싱 블레이드가 여러 번 지나가도록 할 수 있고(소정량의 재료를 연속적으로 잘라내는 경우), 다른 경우에는 제1 기판 + p/c 바 + 제2 기판을 평면의 양측으로부터 일부 다이싱할 수 있다.

16. (이전 단계들에서 개시된 바와 같이) 전형적으로 이용되는 분할 기술의 정밀도/정확도는 충분하지 않기 때문에(예를 들면 다이싱의 경우에는 +/- 50 ㎛일 수 있음), 이러한 정확도/정밀도가 요구되는 일부 경우에는 절단 표면(단계 15에서 절단된 표면)은 명확하게 정의된 치수(예. +/- 10 ㎛)를 얻기 위해 연마될 수 있다. 이들 표면은 z-높이(및 모듈의 광로, 즉 광학 도광체 내 광로)를 규정하기 때문에 특히 중요하다.

17. 이전 단계에서 만든 프리즘 바를 렌즈 웨이퍼에 접착제를 통해 부착시키고 경화 또는 일부 경화시킬 수 있다(상술한 바와 같이 위의 기술적 사상 내에서). 상기 렌즈 웨이퍼는 투명 기판(유리 웨이퍼와 같은) 또는 다른 투명 또는 불투명한 재료(PCB(인쇄회로기판) 재료와 같은)를 포함할 수 있다. 열 소산이 중요할 수 있는 다른 경우에(예를 들면 광학 품질의 경우에), 기판 재료는 높은 (상대적으로 높은) 열 전도성 재료(예. 사파이어)일 수 있다. 다른 경우에, 기판 재료는 열팽창이 낮은 재료(예. 사파이어 또는 다른 무기 복합체)일 수 있다. 상기 렌즈 웨이퍼는 렌즈(렌즈 부재)를 더 포함한다. 렌즈는 공지의 웨이퍼 레벨 기술에 의해 위에서 언급한 웨이퍼 상에 미리 형성하여 경화시킬 수 있다. 개선된 렌즈 품질이 요구되는 다른 경우에, 픽-앤-플레이스 기술을 이용하여 위에서 언급한 기판 상에 사출 성형한 렌즈를 위치시킬 수 있다(접착제는 공지의 기술에 의해 이미 도포함).

18. 일부의 경우에, 위에서와 같이 접착제가 경화되거나 일부 경화되어 있는 렌즈 웨이퍼에 (접착제를 통해) 추가 렌즈 웨이퍼를 부가할 수 있다.

19. 대향 측에는 렌즈 웨이퍼를 더 추가할 수 있다(단계 17과 18의 기술적 사상 내에서). 다른 광학 부재들을 추가할 수 있으며 웨이퍼 레벨 기술에 의해 추가할 필요는 없다. 예를 들어 픽앤플레이스(pick and place)를 이용하여 회절 광학 부재(DOE) 또는 다른 광학 부재를 위에서 부착한 렌즈 웨이퍼 상에 위치시킬 수 있다.

20. 모든 렌즈 웨이퍼와 광학 부재를 부가한 후, 렌즈 웨이퍼 평면과 프리즘 바의 장축에 수직으로 모듈을 다이싱한다.

접착제를 사용하여 높이가 중요한 부품을 접합하는 이전 단계 중 일부에서는 전형적인 접착제 재료와 특정 직경의 플라스틱 또는 유리 볼/구체가 포함된 특수 접착제를 사용할 수 있다. 상기 구체에 의해 접착제 층의 최종 두께가 정밀하게 정의된다.

상술한 다양한 방법과 구현예는 일부의 경우에 z 높이가 매우 낮은 광 도파관(광학 도광체)의 제조를 가능하게 한다. 또한 일부의 경우에 광 도파관의 부품(구성요소)의 고정밀 정렬과 이들 간의 거리를 고정밀도로 조정하고/또는 광 도파관의 초고정밀 정렬 및 광 도파관과 추가 아이템 간 거리를 매우 높은 정밀도로 조정할 수 있다. 상술한 공정에서는 고반사성 코팅으로 코팅될 수 있는 평활한(예. 연마된) 재료(예. 유리 또는 그 외 다른 투명 재료; 또는 -특히 II형 광 도파관의 경우, 위 참조- 불투명한 재료도)를 사용할 수 있다. 이와 관련하여 평활한 재료란 예를 들면 보통의 거울처럼 전형적으로 적어도 마이크론 규모 내지 밀리미터 규모의 평탄한 표면(조도가 낮은 표면)을 가진 재료를 의미한다. 이러한 재료를 제공하면 다양한 기술적 해결 과제를 극복할 수 있다. 평활한 재료는 광 도파관에 중요할 수 있다. 평활한(예를 들면 연마되고 코팅된) 측면들은 평활한 재료 전체가 매우 명확하게 정의된 두께를 갖도록 할 수 있다. 이 두께는 매우 명확하게 정의된 광로로 전환된다. 일부의 경우에 평활한 재료는 투명하고(예. 연마된 유리 또는 연마된 투명 폴리머 - 예. 내부 전반사를 가능하게 하는 굴절률을 가진) 일부 다른 경우에 상기 평활한 재료는 PCB 재료(예. 섬유 보강 에폭시)와 같은 불투명한(그리고 경우에 따라서는 또한 비반사형인) 재료이고 일부 다른 경우에 상기 평활한 재료는 금속(예를 들면 연마된 알루미늄)과 같은 반사성(특히 고반사성) 불투명 재료이다.

위에서 언급한 평활한 재료(예. 연마된 유리)는 1) 직접적으로(도 1에서와 같은 I형) 평활한 소재가 프리즘을 정의하는 명확하게 정의된 공간/광로(1)를 제공하거나 또는 2) 간접적으로(도 3에서와 같은 II형) 평활한 측면을 가진 개재 지그를 2개의 평활한 재료의 웨이퍼와 함께 사용하여 명확하게 정의된 광로를 제공한다(상기 지그는 2개의 프리즘 사이에 일시적으로만 위치된 다음 가공 중에 제거됨).

Claims (15)

1. a') 서로 평행하게 정렬되어 있는 상면과 하면을 갖는 플레이트를 제공하고;
   b') 상기 플레이트를 관통하여 수회 절단함으로써, 복수 개의 초기 바를 얻되, 상기 초기 바 각각은 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 각각의 초기 바 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 절단은 서로 평행하고 초기 바 방향에 평행하게 진행하며 상면과 하면에 수직으로 정렬되는 절단면을 생성하며,
   상기 초기 바 각각은 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 연장되어 있는 제1 측면을 가지며 상기 제1 측면은 반사성이고;
   b) 각각의 초기 바를 각각의 초기 바 방향을 중심으로 90°만큼 회전시키고 상기 초기 바의 위치를 일렬로 조정하되 이들의 각각의 초기 바 방향을 서로 평행하게 정렬시키고 이들의 각각의 제1 측면을 초기 바 중 인접해 있는 초기 바를 향해 대면하도록 위치 조정하고;
   c) 단계 b)에서 달성된 위치에서 상기 복수 개의 초기 바를 서로에 대해 고정시켜 바 배치구조를 얻는 것;
   을 포함하는 광학 도광체를 제조하기 위한 방법으로서,
   d) 상기 바 배치구조를 관통하여 절단을 수회 수행함으로써, 상기 복수 개의 초기 바 중 상이한 적어도 2개의 바의 일부를 각각 포함하는 프리즘 바로서 지칭되는 바로 바 배치구조를 분할하는 단계;
   d') 상기 바 배치구조를 초기 바 방향과 일정 각도를 이루는 절단선을 따라 분할함으로써 프리즘 바로서 지칭되는 바로 바 배치구조를 분할하는 단계;
   d") 초기 바 방향에 대해 일정 각도를 이루는 절단면을 생성함으로써 상기 바 배치구조를 분할하여 프리즘 바로서 지칭되는 바로 바 배치구조를 분할하는 단계;
   중 적어도 하나를 더 포함하고:
   e) 상기 프리즘 바를 분할하는 것을 포함하는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,
   - 분할된 프리즘 바의 분할부들 각각은 광학 도광체들 중 하나에 형성되는 것;
   - 분할된 프리즘 바의 분할부들 각각은 광학 도광체들 중 하나를 포함하는 것;
   중 적어도 하나가 이루어지는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 측면 각각은 제1 반사 코팅을 포함하는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 측면 각각은 내부 전반사로 인해 반사성인, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 b)에서 상기 초기 바들을 서로 일정 거리로 위치시키는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 초기 바 각각은 제1, 제2, 제3 및 제4 측면을 갖되, 이들 측면 각각은 제1 바 단부로부터 제2 바 단부까지 연장되어 있고, 상기 제1 및 제2 측면은 서로 평행하게 정렬된 평면이고, 상기 제3 측면과 제4 측면은 제1 측면과 제2 측면에 의해 서로 분리되어 있고 제1 측면과 제2 측면 사이에 배치되어 있는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 상면 및/또는 상기 하면이 반사성인, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   a*) 추가 바로서 지칭되는 복수 개의 바를 제공하되 각각 제1 추가 바 단부로부터 제2 추가 바 단부까지 각각의 추가 바 방향을 따라 연장되어 있는 추가 바를 제공하고;
   b*) 단계 b)에서 상기 초기 바 중 2개의 인접한 초기 바 사이에서 추가 바 각각의 위치를 이들 각각의 추가 바 방향이 초기 바 방향에 평행하게 정렬되도록 조정하고;
   c*) 단계 c)에서 상기 복수 개의 추가 바를 서로에 대해 또한 초기 바에 대해 단계 b)에서 달성된 위치에 고정하여 바 배치구조를 얻는 것을 포함하는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
9. 제8항에 있어서,
   - 서로 평행하게 정렬되어 있는 상면과 하면을 갖는 추가 플레이트로서 지칭되는 플레이트를 제공하고;
   - 상기 추가 플레이트를 관통하여 수회 절단함으로써 복수 개의 추가 바를 얻되 상기 절단은 서로 평행하고 추가 바 방향에 평행하게 진행하며 상면과 하면에 수직으로 정렬되는 절단면을 생성하는 것을 포함하는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 b)에서 언급한 위치 조정을 지그에 의해 수행하는 것을 포함하는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 c)에서 언급한 고정이 상기 초기 바 각각에 제1 기판을 부착하는 것을 포함하는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 d')와 d")에서 언급한 절단선과 단계 d)에서 언급한 절단은 각각 초기 바 방향에 대해 20° 내지 75°의 각도를 이루는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 e) 전에
    - 상기 프리즘 바를 하나 이상의 추가 기판에 부착하되, 단계 e)에서 언급한 분할은 상기 하나 이상의 추가 기판을 분할하는 것을 포함하는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 추가 기판들 각각은 복수 개의 렌즈 부재들이 존재하는 웨이퍼를 포함하는, 광학 도광체를 제조하기 위한 방법.
15. 광학 도광체로서, 광학 도광체 내에서 입사 방향을 따라 광학 도광체에 입사하여 출사 방향을 따라 광학 도광체로부터 출사되는 광을 광학 도광체의 주 방향을 따라 제1 및 제2 반사면으로서 지칭되는 광학 도광체의 2개의 반사면 사이에 안내하되 상기 주 방향은 입사 방향과 일정 각도를 이루고 출사 방향과 일정 각도를 이루고, 상기 광학 도광체는
    - 제1 및 제3 외측 패널로서 지칭되는 서로 평행한 2개의 외측패널로서 주 방향에 평행하게 정렬된 제1 및 제3 외측 패널;
    - 상기 제1 및 제3 외측 패널에 평행하게 정렬되어 있는 2개의 기저면을 포함하는 제1 프리즘으로서 상기 기저면 중 하나는 제1 외측 패널에 부착되고 다른 기저면은 제3 외측 패널에 부착되어 있는 제1 프리즘을 포함하고,
    상기 제1 프리즘은 제1 및 제3 외측 패널 사이에 위치하여 광학 도광체에 입사하는 광을 입사 방향을 따라 주 방향으로 방향 전환하도록 형상화되고 정렬된 제1 반사면을 포함하고 상기 광학 도광체는 제1 및 제3 외측 패널들 사이에 위치되어 제1 반사면에 의해 방향 전환된 광을 주 방향으로 방향 전환하여 출사 방향을 따라 광학 도광체로부터 출사하도록 형상화되고 정렬된 제2 반사면을 포함하고, 상기 제2 반사면은
    - 제1 프리즘에 포함되거나;
    - 광학 도광체의 제2 프리즘으로서 제1 및 제3 외측 패널에 평행하게 정렬되어 있는 2개의 추가 기저면을 포함하되 상기 기저면 중 하나는 제1 외측 패널에 부착되고 다른 기저면은 제3 외측 패널에 부착되며 상기 2개의 추가 기저면 사이에 제2 반사면을 포함하는 제2 프리즘에 포함되어 있는 광학 도광체.

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