KR20140025391A

KR20140025391A - 투명 시트에 광을 커플링하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20140025391A
Application number: KR1020137027304A
Authority: KR
Inventors: 스테판 리보비치 로군오브
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2014-03-04
Also published as: CN103492793A; EP2702439B1; US8897612B2; CN103492793B; US8724942B2; US20130294106A1; EP2702439A4; WO2012148672A1; EP2702317A1; CN103620457B; KR20140016961A; JP2014515871A; TW201303398A; EP2702439A1; TW201250309A; JP6046118B2; KR101965389B1; US20120275178A1; WO2012148670A1; JP6333720B2

Abstract

본 발명은 투명 시트에 광을 커플링하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 시스템은 광원 및 광원에 광학적으로 커플링된 광-확산 광 섬유를 포함한다. 상기 광-확산 광 섬유는 코어, 클래딩 및 길이를 가지며, 상기 코어의 적어도 일부는 상기 길이의 적어도 일부를 따라 코어로부터 클래딩 외부로 실질적인 연속 발광을 제공하도록 구성된, 무작위로 배치된 보이드들을 포함한다.

Description

투명 시트에 광을 커플링하는 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR COUPLING LIGHT INTO A TRANSPARENT SHEET}

본 출원은 2011년 4월 26일에 출원한 미국 출원 제13/094,221호 및 2011년 10월 10일에 출원한 미국 출원 제13/269,733호를 우선권 주장하고 있으며, 이들 미국 출원들의 내용은 참조를 위해 본원에 모두 포함된다.

본 발명은 일반적으로 광학 매체에 광을 커플링하는 것에 관한 것이고, 특히 광을 투명 시트에 커플링하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

평면-스크린 디스플레이들(flat-screen displays)을 이용하는 다양한 전자 기반 장치들이 증가하고 있다. 상기와 같은 장치들은 크기 면에서 보았을 때, 큰 평면 스크린을 한 텔레비전부터 셀 폰 등의 소형 휴대용 장치까지 범위를 이루고 있다.

평면-스크린 디스플레이들의 특정 유형에 있어서, 광원은 디스플레이를 보기에 필요한 광을 제공한다. 예를 들면, 한 유형의 액정 디스플레이에서, 다룰 수 있는 액정 디스플레이 구조물은 광원을 가진 배클릿(backlit)을 하고 있고, 상기 구조물의 양 측면 상에 걸친 편광판들(polarizers)을 사용한다. 다른 유형의 평면-스크린 디스플레이들은 반사 디스플레이들을 하고 있으며(예를 들면, 반사 액정 디스플레이들), 상기 반사 디스플레이들은 백라이팅 없이 또는 외부 광원 없이 동작되되, 대신에 주변 광을 사용하여 동작한다.

주변 광을 이용하는 반사 디스플레이가 특정 애플리케이션들(예를 들면, 소위 e-book 애플리케이션들)에 대해 매력적이기는 하나, 이러한 디스플레이들은 어두운 환경에서 기능을 하지 못하며, 외부 광원을 필요로 한다. 그러나, 외부 광원은 디스플레이의 소형 구조를 유지하도록 바람직하게 구성되면서, 디스플레이를 읽을 수 있도록 광이 충분한 균일성 및 세기를 제공하도록 한다.

본 발명의 목적은 투명 시트에 광을 커플링하는 시스템 및 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 실시예는 투명 시트(transparent sheet)에 광을 커플링하는 시스템이다. 상기 시스템은 광을 발생시키는 광원, 및 광-확산 광 섬유(light-diffusing optical fiber)을 포함한다. 광-확산 광 섬유는 상기 광원에 광학적으로 커플링되고, 상기 투명 시트에 인접하여 배치된다. 광-확산 광 섬유는 코어(core), 클래딩(cladding) 및 길이를 가진다. 코어는, 상기 코어로부터 시작하여 상기 클래딩 외부를 통해 상기 투명 시트로 실질적인 연속 발광을 제공하도록 구성된, 무작위로 배치된 보이드들을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 에지(edge) 및 표면을 가진 투명 시트로 광을 커플링하는 시스템이다. 상기 시스템은 광을 발생시키는 광원을 포함하고, 상기 광원에 광학적으로 커플링되는 적어도 하나의 광-확산 광 섬유를 더 포함한다. 적어도 하나의 광-확산 광 섬유는 코어, 클래딩 및 길이를 가진다. 코어의 적어도 일부는 길이의 적어도 일부를 따라 상기 코어로부터 상기 클래딩 외부로 실질적인 연속 발광을 제공하도록 구성된, 무작위로 배치된 보이드들을 포함한다. 상기 시스템은 투명 시트를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 광 섬유의 일부는 투명 시트의 에지 및 표면 중 적어도 하나에 인접하여 배치되고, 그 결과 상기 광 섬유의 부분으로부터 나온 광은 상기 투명 시트로 들어간다.

본 발명의 또 다른 실시예는 에지 및 표면을 가진 투명 시트에 광을 커플링하는 방법이다. 상기 방법은 투명 시트의 에지 및 표면 중 적어도 하나에 인접하게 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 적어도 일부를 배치하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 광-확산 광 섬유는 코어, 클래딩, 및 길이를 가진다. 코어의 적어도 일부는 상기 광-확산 광 섬유의 길이의 적어도 일부를 따라 코어로부터 클래딩 외부로 실질적인 연속 발광을 제공하도록 구성된, 무작위로 배치된 보이드들을 포함한다. 상기 방법은 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 적어도 일부로부터 나온 광이 상기 투명 시트에 들어가도록, 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유 아래로 광을 전송하는 단계를 더 포함한다.

추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 기술될 것이고, 다음의 상세한 설명, 청구항 및 첨부된 도면을 포함한 본원에 개시된 바와 같이, 이와 같은 설명은 기술 분야의 통상의 기술자에게 있어 부분적으로 손쉽게 명확해질 수 있거나, 기술 분야의 통상의 기술자라면 실시예를 시행함으로써 인식될 것이다.

이해하여야 하는 바와 같이, 상술된 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시일 뿐이며, 청구항의 특성 및 특징을 이해시키려는 개요 또는 구성을 제공하려는 의도를 갖는다. 첨부된 도면은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 이러한 명세서의 일부에 병합되고 그 일부를 구성하기도 한다. 도면은 하나 이상의 실시예들을 나타내고, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예의 원리 및 동작을 설명하는 기능을 한다.

도 1은 본 발명에 따른 예시인 광-커플링 광학 시스템의 평면도이고;
도 2는 도 1의 광-커플링 광학 시스템의 측면도이고;
도 3a는 중심 코어 섹션(코어)의 상세한 단면도를 포함한, 예시인 광-확산 광 섬유의 단면도이고;
도 3b 및 도 3c는 서로 다른 코어 및 클래딩의 기하학적인 구조를 가진 예시인 광-확산 광 섬유들의 단면 사진이고;
도 3d는 도 3a와 유사한 도면으로서, 광 산란 물질의 외부 층을 포함한 광-확산 광 섬유의 또 다른 예시인 실시예를 도시하고;
도 4a는 커플링 말단으로부터 단자 말단까지 예시인 광-확산 광 섬유를 따른 거리(z)의 함수로서, 산란 광 세기(IS)(z)의 그래프이고, 산란 손실로 인해 산란 광 세기의 떨어짐을 도시하고;
도 4b는 광-확산 광 섬유으로부터 산란 광의 이상적인 세기(IS)(z)의 개략적인 그래프이며, 거리(z)의 함수로서 산란 광의 소기의 일정한 세기 I_CONST를 도시하고;
도 5a는 투명 시트 에지에 인접하게 배치된, 사용 가능한 광-확산 광 섬유 및 투명 시트의 에지 부분의 상세한 단면도(X-Y 평면)이고;
도 5b는 도 5a와 유사하고, 투명 시트에 커플링되지 않은 산란 광의 적어도 일부가 투명 시트에 커플링되도록 광-확산 광 섬유에 대해 배치된, 사용 가능한 반사 부재를 더 포함한 도면이고;
도 5c는 도 5a와 유사하고, 산란 광이 굴절률 정합 물질을 통하여 이동하도록, 광-확산 광 섬유와 투명 시트 사이에 배치된 굴절률 정합 물질을 더 포함한 도면이고;
도 5d는 도 5a와 유사하고, 굴절률 정합 물질이 광-확산 광 섬유 및 반사 부재를 지지하는데 사용되는 예시 실시예를 도시하고;
도 5e는 도 5c와 유사하고, 클래딩이 클래딩 갭을 정의하기 위해 길이의 적어도 일부를 따라 광-확산 광 섬유로부터 클래딩의 일부가 제거되는 예시 실시예를 도시하고, 이때 상기 클래딩 갭은 굴절률 정합 물질로 충전되고;
도 5f는 도 5d와 유사하고, 광-확산 광 섬유가 굴절률 정합 물질로 충전된 클래딩 갭을 포함한 예시 실시예를 도시하고;
도 5g는 도 5a와 유사하고, 굴절률 정합 물질이 투명 시트의 에지에 적용된 접착 스트립의 형태를 한 예시 실시예를 도시하고;
도 5h는 도 5g와 유사하고, 클래딩의 일부 상에 직접 사용 가능하게 배치된 반사 부재를 더 포함하고;
도 5i 및 도 5j는 도 5g와 유사하고, 투명 시트에 대해 광-확산 광 섬유를 지지하기 위해 구성된 지지 부재를 포함한 예시 실시예들을 도시하고;
도 5k는 도 5g와 유사하되, 굴절률 정합 접착 스트립(index-matching adhesive strip) 및 광-확산 광 섬유가 투명 시트의 상부 표면에 인접하게 위치한 것을 제외하면 유사하고;
도 5l는 도 5k와 유사하고, 이때 굴절률 정합 물질은 광-확산 광 섬유 및 사용 가능하게 배치된 반사 부재 둘 다를 지지하고;
도 5m은 도 5k와 유사하고, 투명 시트 상부 표면에 부착된 다수의 광-확산 광 섬유들을 도시하고;
도 5n은 도 5l과 유사하되, 반사 부재가 없고 광-확산 광 섬유가 클래딩 갭을 가지는 것을 제외하면 유사하고;
도 5o는 도 5k와 유사하고, 투명 시트 상부 표면에 부착된 도 5m에 구성된 다수의 광-확산 광 섬유들을 도시하고;
도 6a는 도 1과 유사하고, 굴절률 정합 물질이 광-확산 광 섬유를 따른 거리(z)의 함수로서 변화하는 굴절률(n200)을 가진 예시 실시예를 도시하고;
도 6b는 광-확산 광 섬유를 따른 거리(z) 대 굴절률 정합 물질의 굴절률(n200)의 예시 프로파일의 그래프이고;
도 6c 및 도 6d는 도 6a와 유사하고, 굴절률 정합 물질의 두께가 광 섬유를 따른 거리(z)에 따라 변화하는 예시 실시예들을 도시하고;
도 6e는 도 6a와 유사하고, 광-확산 광 섬유가 2 개의 광원들에 광학적으로 커플링되는 예시 실시예를 도시하고;
도 6f는 도 6a와 유사하고, 굴절률 정합 물질(보기 용이하도록 음영으로 도시됨)이 연속적이지 않고, 광-확산 광 섬유와 투명 시트 간에서 별개의 위치에서 별개의 부분들에 제공되는 예시 실시예를 도시하고;
도 7a는 도 6a와 유사하고, 투명 시트의 2 개의 에지들에 인접하게 광 섬유가 위치하도록 하는 굽힘부(bend)를 광-확산 광 섬유가 포함하는 실시예를 도시하고;
도 7b는 도 7a와 유사하고, 투명 시트의 서로 다른 에지들을 따라 다수의 광-확산 광 섬유들을 사용하는 예시 실시예를 도시하고;
도 7c는 도 7b와 유사하고, 섬유 번들(fiber bundle)을 형성하기 위해 함께 비-광-확산 광 섬유들의 말단들을 함께 묶은 예시 실시예를 도시하고;
도 7d는 도 7c와 유사한 실시예를 도시하고, 이때 3 개의 광-확산 광 섬유들 및 1 개의 비-광-확산 광 섬유가 섬유 번들을 형성하기 위해 수렴되고, 4 개의 광-확산 광 섬유들은 투명 시트의 각 에지들에 인접하게 위치하며; 그리고
도 8은 본 발명의 광 커플링 시스템을 포함한 예시의 평면-스크린 장치의 분해 측면도이다.

이제 참조는 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 대표적인 실시예(들)에 대해 상세하게 설명될 것이다. 가능하다면, 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 부품을 의미하기 위해 도면 전반에 걸쳐 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 예시인 광-커플링 광학 시스템("시스템")(10)의 평면도이다. 도 2는 도 1의 광-커플링 광학 시스템의 측면도이다. 시스템(10)은 일반적으로, 투명 시트(20), 상기 투명 시트에 인접하게 배치되어 사용 가능한 광-확산 광 섬유(50), 및 광-확산 광 섬유에 광학적으로 커플링된 광원(100)을 포함한다. 예시에서, 광원(100)은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 또는 적어도 하나의 다이오드 레이저를 포함한다. 광원(100)은 일 예시에서 350 nm 내지 1,000 nm의 파장 범위인 반면 또 다른 예시에서 가시 파장 범위, 예를 들면, 380 nm(자색) 내지 750 nm(적색)인 광(102)을 발광한다.

투명 시트(20)는 두께(TH22)로 정의된 몸체(22)를 가지고, 이때 상기 몸체는 실질적으로 서로 마주보는 상하부가 실질적으로 평면으로 형성되어 있고, 실질적으로 평행한 표면들(24) 및 하나 이상의 에지들(26), 예를 들면, 직사각형의 투명 시트를 위한 4 개의 에지들(26)로 형성된다. 투명 시트(20)는 예를 들면, 유리, 플라스틱, 디스플레이 유리, 예를 들면, 코닝의 EAGLE XG®, EAGLE® 및 Gorilla® 및 PYREX® 유리들, 나아가, 용융 실리카, PPMA 등의 플라스틱 물질 또는 다른 임의의 투명 물질로 구성될 수 있다. 본원에서, 용어 "투명"은 일반적으로 투명 시트가 가시 파장 범위에서 적어도 광(102)을 전달하고 투명 시트 몸체(22)의 주어진 두께(TH22)에 대해 흡수하는 것보다 많은 광을 전달하는 것을 의미한다.

예시에서, 투명 시트 몸체(22)의 두께(TH22)는 0.3 mm 이상이고, 또 다른 예시에, 0.7 mm 이상이다. 예시에서, 투명 시트 몸체(22)는 약 1.5의 굴절률을 가지거나, 550 nm에서 보다 큰 굴절률을 가진다. 또한, 예시에서, 상부 및 하부 표면들(24) 중 하나 이상은 광(102)을 산란시키기 위해 설계된 거칠기를 가진 거친 표면들일 수 있다.

시스템(10)은 적어도 하나의 광-확산 광 섬유(50)를 포함한다. 용어 "광-확산"은 광 산란이 광-확산 광 섬유(50)의 길이를 따라 실질적으로 연속적이다는 것을 의미하는데, 즉 점프 또는 불연속성이 없고, 예를 들면 별개의(예를 들면, 지점) 산란과 연관되었다는 것을 의미한다.

예시에서, 광-확산 광 섬유(50)는 커플링 말단(52) 및 단자 말단(54)을 포함한다. 커플링 말단(52) 및 단자 말단(54)은 광-확산 광 섬유(50)용 길이(L)를 정의한다. 커플링 말단(52)은 광원(100)과 광학적으로 커플링되고, 그 결과 광원으로부터 광(102)은 안내 광(102G)으로서 광-확산 광 섬유(50)에 이동한다. 광-확산 광 섬유(50)는 투명 시트 에지(26) 및 투명 시트 표면(24) 중 적어도 하나에 인접하여 배치된다. 예시에서, 단자 광학 부재(56)는 광-확산 광 섬유(50)의 단자 말단(54)에 인접하게 사용 가능하게 배치된다. 일 예시에서, 단자 광학 부재(56)는 광(102)을 흡수하는 광 흡수기인 반면, 또 다른 예시에서, 광(102)을 반사하는 광 반사기이고(예를 들면, 안내 광(102G)), 그 결과 반사되어 안내된 광은 반대 방향으로, 즉 광원(100)을 향하여 광 섬유(50) 아래로 이동한다. 상기와 같은 예시에서, 광 아이솔레이터(optical isolator)(미도시)는 광(102)이 광원(100)으로 다시 되돌아깆 못하도록 사용될 수 있다.

도 3a는 중심 코어 섹션("코어")(60CS), 및 외부 클래딩(66)을 가진 광-확산 광 섬유(50) 예시의 단면도이고, 코어 구조의 예시를 보다 상세하게 도시하였다. 광-확산 광 섬유(50)는 직경(D60)을 가진 중심(또는 내부) 코어 영역(60), 중심 코어 영역을 적어도 부분적으로 둘러싼 외부 코어 영역(62)을 포함한다. 중심 코어 영역(60)은, 도 3의 유입물에 도시된 바와 같이, 무작위로 배치되고 무작위의 크기를 가진 보이드들(64)을 포함한 환형 보이드 영역(annular void region)(60V)으로 둘러싼 중심 클리어(clear)(고체) 영역(60C)을 포함한다. 광-확산 광 섬유(50)는 또한 코어(60CS)를 둘러싼 클래딩 영역(66)을 포함한다. 예시에서, 클래딩 영역(66)은 굴절률이 낮은 폴리머로 구성되는 반면, 코어(60CS)는 실리카를 포함한다.

무작위로 배치되고 무작위의 크기를 가진 보이드들(64)을 갖춘 광-확산 광 섬유들의 예시들("무작위 공기 라인(random air lines)"이라고도 함)은 본원에서 참조로서 병합된 미국 특허 제7,450,8706호에 기술된다.

예시에서, 중심 클리어 영역(60C)은 550 nm의 파장에서 약 1.46의 공칭 굴절률을 가진다. 또한 예시에서, 코어 직경(DCS)은 약 125 마이크론 내지 300 마이크론의 범위에 속한다. 나아가, 예시에서, 광-확산 광 섬유(50)의 직경(D50)은 0.2 mm(200 마이크론) 내지 0.25 mm(250 마이크론)의 범위에 속한다.

도 3b 및 도 3c는, 광 섬유 중심 코어 영역(60) 및 외부 코어 영역(62)에 대한 2 개의 서로 다른 구성을 도시한 실제 광 섬유 코어들(60CS)의 단면 사진이다. 도 3b의 광 섬유 코어(60CS)는 상대적으로 작은 보이드들(64)을 가진 상대적으로 큰 환형 보이드 영역(60V)을 가지고, 약 1.2 dB/m의 손실을 가진다. 도 3c의 광 섬유 코어(60CS)는 상대적으로 큰 보이드들(64)을 포함한 상대적으로 작은 환형 보이드 영역(60V)을 가지고, 약 0.4 dB/m의 손실을 가진다. 도 3b 및 도 3c에 도시된 코어들(60CS) 둘 다에 있어, 중심 및 외부 코어 영역들(60 및 62)은 실리카이고, 클래딩(66)은 굴절률이 낮은 폴리머이다.

광-확산 광 섬유(50)는, 중심 코어 영역(60) 및 외부 코어 영역(62)의 특정 구성에 의존하여 0.2로부터 2 dB/m까지 변화하는 산란으로 인한 손실을 가질 수 있다. 그러나, 이하에 보다 상세하게 기술된 바와 같이, 본원의 양태들은 보다 큰 손실, 예를 들면, 약 300 dB/m까지의 손실을 얻기 위해 광-확산 광 섬유(50)를 변화시키는 단계를 포함한다. 이로써, 예시에서, 광-확산 광 섬유(50)는 약 0.2 dB/m 내지 약 300 dB/m의 범위에 속한 손실을 가질 수 있고, 상기 손실은 250 nm 내지 2,000 nm의 파장 범위에서 스펙트럼 상 실질적으로 균일하고, 또 다른 예시에서 가시 파장 또는 "백색 광" 스펙트럼 범위(예를 들면, 380 nm 내지 750 nm)에 거쳐 스펙트럼 상 실질적으로 균일하다.

도 3d는 도 3a와 유사하고, 광-확산 광 섬유(50)의 예시 실시예를 도시한다. 도 3d의 광-확산 광 섬유(50)는, 클리어 및 보이드 섹션들(60C 및 60V)을 가진 중심 코어 영역(60), 및 외부 코어 영역(62)을 포함한다. 클래딩(66)은 외부 코어 영역(62)을 둘러싼다. 코어(60CS)는 실리카를 포함하는 반면, 클래딩(66)은 굴절률이 낮은 폴리머로 구성된다.

광-확산 광 섬유(50)는, 클래딩(66)을 둘러싼 2 차 코팅물로 기능을 하는 아크릴레이트 폴리머 물질 등의 코팅 층(70), 및 상기 코팅 층을 둘러싼 광 산란 층(72)을 더 포함한다. 광 산란 층(72)은 광 산란 물질, 예를 들면, 인, TiO₂ 입자, 또는 도핑된 폴리머, 예를 들면 각이진 공간에서 효율적인 산란(즉, 균일한 각도로 산란)을 위한 백색 아크릴레이트 잉크를 포함한다.

도 1 및 도 2, 나아가 도 5a의 단면도를 참조하면, 광-확산 광 섬유(50)는 투명 시트(20)의 에지(26)에 인접하게 사용 가능하게 배치되고, 에지와 접촉될 수 있거나, 갭(36)을 정의하기 위해 이격될 수 있다. 예시에서, 갭(36)은 0 mm(즉, 에지(26)와 접촉한 광-확산 광 섬유(50)) 내지 최대 5 mm까지의 범위에 속한 폭(W36)을 가질 수 있다.

시스템(10)의 일반적인 동작에서, 광원(100)은 광-확산 광 섬유(50)에 커플링되는 광(102)을 커플링 말단(52)에서 발생시켜서, 단자 말단(54)을 향하여 광-확산 광 섬유 아래로 이동하는 안내 광(102G)을 형성시킨다. 그러나, 안내 광(102G)이 광-확산 광 섬유(50) 아래로 이동하는 경우, 광 섬유의 광 확산 속성은, 코어(60)를 떠나(일 실시예에서) 클래딩(66)을 빠져나가는 확산 또는 산란 광(102S)을 발생시켜, 광 섬유 길이의 적어도 일부를 따라 산란 광(102S)의 실질적으로 연속적인 발광을 제공한다.

도 4a는 광 섬유를 따른 거리(z) 대 코어(60)의 이동 안내 광(102G)의 세기 I_C(z)의 그래프이다. 세기 I_C(z)는 광-확산 광 섬유(50)의 커플링 말단(52)에서의 최대 값 I_MAX으로부터 단자 말단(54)에서의 최소값 I_MIN으로 단조롭게 감소한다. 산란 광(102S)의 세기(IS)(z)는, 광 산란이 광-산란 광 섬유(50)의 길이에 걸쳐 균일할 시에 유사한 형상을 가진다. 도 4a의 그래프 형상은 특정 광-확산 광 섬유(50)의 손실 특성에 의해 판별된다.

도 4b는, 거리(z), 즉 광-확산 광 섬유(50)의 길이를 따른 거리(z)의 함수로서 산란 광의 소기의 일정한 세기 I_CONST를 도시한 산란 광(102S)의 이상적인 세기(IS)(z)의 개략적인 그래프이다. 예시에서, I_CONST는 공차 범위, 즉 상한 I_U 및 하한 I_L을 가진 세기의 좁은 범위에 따라 변화될 수 있다. 도 4b의 그래프는 또한 투명 시트(20)에 커플링된 산란 광(102S)의 양일 수 있고, 그 결과, 광-확산 광 섬유(50)으로부터 나온 비-균일한 산란 광 세기 프로파일일지라도, 기술은 산란 광이 투명 시트(20)에 들어가기 전에 산란 광에 영향을 미치기 위해 사용될 수 있다. 광-확산 광 섬유(50)를 따른 거리와 함께, 산란 광의 세기(IS)및 안내 광(102G)의 세기 I_C의 감소를 적어도 부분적으로 보상하는 방법 예시를 이하에서 기술한다.

예시에서, 광 산란이 등방성을 띄고 있고, 그 결과 산란 광(102S)의 일부는 투명 시트 에지(26)를 향하여 지향되고 시트 에지에서 투명 시트 몸체(22)에 커플링되는 반면, 잔류 부분은 투명 시트 에지를 빗나가고, 이로써 투명 시트 몸체에 커플링되지 않는다. 도면에서, 투명 시트 몸체(22)에 커플링된 산란 광(102S)의 부분만이 설명을 용이하게 하기 위해 도시되었다. 투명 시트 몸체(22)에 커플링되는 산란 광(102S)의 부분은 평면-스크린 디스플레이들, 예를 들면 이하에서 보다 상세하게 기술된 평면-스크린 디스플레이들을 포함하여 다양한 적용물을 위한 조명 광으로 기능할 수 있다.

도 5b는 도 5a와 유사하고, 반사 표면(142)을 가진 반사 부재(140)를 더 포함한다. 반사 부재(140)는 투명 시트(20) 맞은 편의 광-확산 광 섬유(50)에 인접하게 배치된다. 반사 부재(140)는 투명 시트(20)에 빗나간 산란 광(102S)을 수신 및 반사하여, 산란되고 반사된 광(102SR)으로서 투명 시트의 에지(26)를 향하여 이러한 산란 광의 적어도 일부를 지향시키도록 구성된다(예를 들면, 반사 표면(142)의 형상을 통함). 이로써, 반사 부재(140)는 광-확산 광 섬유(50) 내의 산란 처리의 등방성 특성으로 인한 손실되었던 적어도 일부의 산란(및 반사) 광(102SR)을 부가함으로써, 투명 시트(20)에 커플링된 산란 광(102S)의 양을 증가시키는 기능을 한다.

도 5c는 도 5a와 유사하고, 광-확산 광 섬유(50)와 투명 시트(20) 간에 배치된 굴절률 정합 물질(200)을 더 포함하고, 그 결과 산란 광(102S)은 굴절률 정합 물질을 통하여 이동한다(즉, 굴절률 정합 물질은 광학 경로에 배치됨). 굴절률 정합 물질(200)은 예시에서, 광-확산 광 섬유(50)의 코어(60)의 굴절률(n₆₀)과 투명 시트(20)의 굴절률(n₂₀) 간에서 굴절률 n₂₀₀을 가진다(즉, (0.99)n₆₀ < n₂₀₀ < n₂₀).

예시에서, 굴절률 정합 물질(200)은 또한, 투명 시트(20)에 대해 광-확산 광 섬유(50)를 지지하는 기능을 한다. 예시에서, 굴절률 정합 물질(200)은 접착 속성을 가진다. n₆₀의 예시 값은 550 nm의 파장에서 1.46이고, n₂₀₀의 예시 값은 550 nm의 파장에서 1.45 내지 1.55의 범위에 속한다. 예시인 굴절률 정합 물질들(index-matching materials)은 폴리머 기반 글루(polymer-based glue), 광-경화성 폴리머들(photo-curable polymers), 및 에폭시 글루들(epoxy glues)을 포함한다.

도 5d는 도 5b와 유사하고, 굴절률 정합 물질(200)이 광-확산 광 섬유(50) 및 반사 부재(140)를 지지하는데 사용된 예시 실시예를 도시한다.

도 5e는 도 5c와 유사하고, 클래딩(66)의 일부가 길이의 적어도 일부를 따라 광-확산 광 섬유(50)로부터 제거되어 그 결과 코어(60CS)가 노출되거나 클래딩의 두께가 실질적으로 감소되는 예시 실시예를 도시한다. 클래딩(66)의 제거된 부분은 갭(68)을 형성하고 이때 상기 갭은 도시된 바와 같이 굴절률 정합 물질(200)로 충전된다. 코어(60CS)가 노출되는 예시에서, 시레인(silane)은 코어 표면을 보호하기 위해 코어의 노출 부분에 적용된다.

도 5e에 도시된 구성은 광-확산 광 섬유(50)의 코어(60CS)로부터 발광된 산란 광(102S)의 양을 증가시키고, 이때 상기 증가된 산란 광 양은 코어로부터 외부로 방사상으로 실질적으로 나와서 갭(68)으로 지향된다. 이러한 구성은 예를 들면, 광-확산 광 섬유(50)의 산란 손실이 상술된 300 dB/m까지 상대적으로 높도록 한다.

도 5f는 도 5d와 유사하고, 굴절률 정합 물질(200)로 충전된 갭(68)을 광-확산 광 섬유(50)가 포함하는 예시 실시예를 도시한다. 특히, 광 산란이 더 이상 등방성을 띄지 않을지라도, 산란 광의 적어도 일부를 투명 시트(20)에 다시 반사시키는 반사 부재(140)를 가지는 이점이 여전히 있다.

도 5g는 도 5a와 유사하고, 굴절률 정합 물질(200)이 투명 시트(20)의 에지(26)에 적용되는 접착 스트립의 형태를 한 예시 실시예를 도시한다. 굴절률 정합 접착 스트립(200)은 에지(26)에 대해 광-확산 광 섬유(50)를 지지하는 기능을 하고, 또한 투명 시트 몸체(22)로의 산란 광(102S)의 커플링을 증가시키는 상술된 굴절률 정합 기능을 한다.

도 5h는 도 5g와 유사하고, 투명 시트(20)의 맞은 편의 클래딩(66)의 일부 상에 직접 사용 가능하게 배치된 반사 부재(140)를 더 포함한다. 예시에서, 반사 부재(140)는 클래딩부 상에 안착되는 반사막 또는 반사 테이프를 포함한다.

도 5i는 도 5g와 유사하고, 투명 시트(20)에 대해 광-확산 광 섬유(50)를 지지하기 위해 구성된 지지 부재(150)를 포함한 예시 실시예들을 도시한다. 지지 부재(150)는 앞 말단(152) 및 앞 말단(152)에서 개방된 내부 캐비티(internal cavity)(154)를 가진다. 예시에서, 캐비티(154)는 도시된 바와 같이 만곡될 수 있거나 평면으로 될 수 있는 반사 뒷 표면(142)을 포함한다. 예시에서, 지지 부재(150)는 몰딩에 의해 형성된 단일 구조물이다. 예시에서, 지지 부재(150)는 지지 마운트 또는 스템(stem)(156)을 포함하고, 이때 상기 지지 마운트 또는 스템에는 광-확산 광 섬유(50)가 장착될 수 있다. 또한, 예시에서, 지지 부재(150)는 다수의 광-확산 광 섬유들(50)을 지지하도록 구성될 수 있다.

예시에서, 지지 부재(150)의 앞 말단(152)은 투명 시트(20)의 두께(TH20)에 대해 크기가 조정된 개구부(158)를 정의하고, 그 결과 지지 부재(150)는 상부 및 하부 표면들(24)을 붙잡음으로써, 투명 시트의 에지 부분(26)과 슬라이딩이 가능하게 그리고 부드럽게 맞물리게 된다. 예시에서, 앞 말단(152)은 투명 시트(20)의 상부 및 하부 표면들(24)을 붙잡는 것을 용이하게 하기 위해서 유연성을 가진다. 도 5j는 도 5g와 유사하고, 예를 들면, 반사 테이프를 사용하여 형성된 지지 부재(150)의 예시를 도시한다.

도 5k는 도 5g와 유사하되, 굴절률 정합 접착 스트립(200) 및 광-확산 광 섬유(50)가 투명 시트(20)의 상부 표면(24)에 인접하게 위치한 것을 제외하면 유사하다. 도 5l는 도 5k와 유사하고, 굴절률 정합 물질(200)이 광-확산 광 섬유(50) 및 반사 부재(140) 둘 다를 지지한다는 점을 제외하고 유사하다.

도 5m은 도 5k와 유사하고, 굴절률 정합 접착 스트립들(200) 각각을 통해 투명 시트 상부 표면(24)에 부착된 다수의 광-확산 광 섬유들(50)을 도시한다. 대안적인 예시에서, 단일 굴절률 정합 접착 스트립(200)이 사용될 수 있다. 이러한 구성은 상부 표면(24)을 통하여 투명 시트 몸체(22)에 산란 광(102S)을 커플링하는 다수의 위치를 제공한다.

도 5n은 도 5l과 유사하되, 반사 부재(140)가 없고 클래딩(66)의 일부가 상술된 바와 같이 클래딩 갭(68)을 형성하기 위해 제거되는 것을 제외하면 유사하다. 이러한 구성은 산란 광(102S)이 클래딩 갭(68)에서 광-확산 광 섬유(50)로부터 빠져나와, 상부 표면(24)으로부터 투명 시트 몸체(22)로 들어가도록 한다.

도 5o는 도 5k 및 도 5m과 유사하고, 굴절률 정합 물질 부분들(200) 각각을 통해 투명 시트 상부 표면(24)에 부착된 다수의 광-확산 광 섬유들(50)을 도시한다. 대안적인 예시에서, 단일의 굴절률 정합 층(200)이 사용될 수 있다. 이러한 구성은 상부 표면(24)을 통하여 투명 시트 몸체(22)에 산란 광(102S)을 커플링하는 다수의 위치를 제공하는 또 따른 방법을 제공한다.

도 6a는 도 1과 유사하고, 굴절률 정합 물질(200)이 거리(z)(즉, 광-확산 광 섬유(50)를 따른 거리)의 함수로서 변화하고 광-확산 광 섬유(50)로부터 나온 산란 광(102S)의 세기(IS)의 감소를 적어도 부분적으로 보상하는 굴절률(n₂₀₀)을 가진 예시 실시예를 도시한다. 도 6b는 거리(z) 대 굴절률(n₂₀₀)의 예시 프로파일의 그래프이다. 굴절률 정합 물질(200)의 두께(TH200)는 약 10 마이크론이다. (유효한) 코어(60) 굴절률은 그래프의 수평 실선으로 표시된 바와 같이 1.46이다. 투명 시트(20)는 굴절률 n₂₀ = 1.5을 가진 유리로 구성된다. 굴절률 정합 물질(200)을 대한 가변 굴절률 프로파일은 광-확산 광 섬유(50)의 커플링 말단(52)에서 또는 상기 커플링 말단 근방에서 코어 굴절률 이하의 값을 단지 가지며, 단자 말단(54)을 향하여 1.49의 값으로 증가한다. 굴절률 정합 물질(200)의 굴절률이 증가할 시에, 증가하는 광 양은 코어(60)로부터 산란된다. 이는 광-확산 광 섬유(50)에 내재하는 거리에 따라 산란된 광 양이 줄어드는 것을 적어도 부분적으로 대응하는 기능을 한다.

도 6c 및 도 6d는 도 6a와 유사하고, 굴절률 정합 물질(200)의 두께(TH200)가 거리(z)에 따라 변화하는, 즉, TH200 = TH200(z)인 예시 실시예들을 도시한다. 보다 큰 두께(TH200)는 보다 큰 산란 광(102S)의 감쇠 양에 대응한다. 이로써, 광-확산 광 섬유(50)의 커플링 말단(52)에서 또는 상기 커플링 말단 근방에서, TH200(z)은 가장 두껍고, 단자 말단(54)에서 또는 상기 단자 말단 근방에서 최소 두께로 단조롭게 감소된다. 도 6c는 선형적으로 변화하는 두께 프로파일 TH200(z)을 도시하는 반면, 도 6d는 만곡된 두께 프로파일 TH200(z)을 도시한다. 특정 두께 프로파일 TH200(z)은 광-확산 광 섬유(50)의 손실 특징으로 인해 판별된다.

예시 실시예에서, 두께 프로파일 TH200(z)은 광-확산 광 섬유(50)를 따른 거리로 산란 광(102S)의 세기(I_S)의 변화를 실질적으로 보상하여, 산란 광 세기가 광-확산 광 섬유의 길이를 따라 실질적으로 균일하도록 구성된다.

또 다른 예시 실시예에서, 광-확산 광 섬유(50)는, 산란 광 세기(I_S)가 광-확산 광 섬유를 따른 거리의 함수로서 실질적으로 일정하도록 구성된다. 이는 예를 들면, 코어 보이드 영역(60V)의 보이드(64)의 크기를 변화시키는 기능을 하는 광 섬유 인발 공정을 하는 동안의 온도를 변화시킴으로써, 달성될 수 있다. 보이드들(64)이 작을수록 광 섬유(50)의 손실은 커지게 된다. 이로써, 예시 실시예에서, 광-확산 광 섬유(50)는, 길이의 적어도 일부 상에 실질적으로 일정한 세기(I_S)를 가진 산란 광(102S)을 발광하도록 구성된다. 상기와 같은 광-확산 광 섬유(50)를 형성하는 방법 예시는 참조로서 본원에서 병합된 미국 출원 제12/950,045호에 개시된다. 무작위로 배치된 보이드들을 가진 광 섬유들을 형성하는 예시 방법은 본원에서 참조로서 병합된 미국 특허 제7,450,806호에 개시된다.

도 6e은 도 6a와 유사하고, 광-확산 광 섬유(50)가 각각의 말단(52 및 54)에서 2 개의 광원들(100)에 광학적으로 커플링되는 예시 실시예를 도시한다. 광 아이솔레이터들(58)은 광이 광원들(100)로 들어가지 못하도록 각 광원(100)에 인접하여 선택적으로 사용된다. 이러한 2 개의 광원 구성의 대칭은 실질적으로 산란 광(102S)의 균일한 세기(I_S)를 초래한다.

도 6f는 도 6a와 유사하고, 굴절률 정합 물질(200)(보기 용이하도록 음영으로 도시됨)이 연속적이지 않고, 광-확산 광 섬유(50)가 다수의 별개의 위치들(DL)에서 굴절률 정합 물질(200)의 다수의 부분들(200P)을 사용하여 투명 시트(20)(예를 들면, 도시된 바와 같이 에지(26))에 광학적으로 커플링되는(일 실시예에서, 부착되는) 예시 실시예를 도시한다. 예시에서, 굴절률 정합 물질 부분들(200P)이 위치한 별개의 위치들(DL)의 밀도는 입력 말단(52)으로부터 광-확산 광 섬유(50)의 길이를 따라 변화되고, 이때 커플링 말단(52)에서는 상대적으로 낮은 밀도를 가지고, 단자 말단(54)에서는 상대적으로 높은 밀도를 가진다. 각각의 별개의 위치(DL)에서 굴절률 정합 물질(200)의 부분들(200P)은 설명을 용이하게 하기 위해 기본적으로 동일한 바와 같이, 일 실시예에 도시된다. 그러나, 굴절률 정합 물질(200)의 서로 다른 크기를 가진 부분들(200P)은 또한 서로 다른 별개의 위치들(DL)에서 사용될 수 있다. 예시에서, 굴절률 정합 물질 부분들(200P) 및 별개의 위치들(DL)의 특정 구성은 광-확산 광 섬유(50)의 길이를 따라 투명 시트 몸체(22)에 들어가는 산란 광(102S)의 실질적으로 균일한 양을 제공하기 위해 선택된다.

도 7a는 도 6a와 유사하고, 도시된 바와 같이 2 개의 에지들(26)에 인접하게 광 섬유가 위치하도록 하는 굽힘부(51)를 광-확산 광 섬유(50)가 포함하는 시스템(10)의 실시예를 도시한다. 이는 산란 광(102S)이 서로 다른 측면들로 들어가도록 하여, 보다 많은 광이 투명 시트(20)에 연결되도록 한다.

도 7b는 도 7a와 유사하고, 투명 시트(20)의 서로 다른 에지들(26)을 따라 다수의 광-확산 광 섬유들(50)을 사용하는 예시 실시예(10)를 도시한다. 도 7b의 시스템(10)은 비-광-확산 광 섬유(250)의 3 개의 섹션들을 사용한다. 광 섬유(250)의 제 1 섹션(section)은 광원(100)을 1x2 커플러(280)에 광학적으로 연결시킨다. 광 섬유(250)의 제 2 및 제 3 섹션들은 투명 시트(20)의 마주하는 에지들(26) 상의 제 1 및 제 2 광-확산 광 섬유들(50)에 광 커플러(280)를 광학적으로 연결시킨다. 예시에서, 광 섬유(250)의 제 2 및 제 3 섹션들은, 기계적인 커넥터들일 수 있는 스플리싱 부재들(splicing members)(59)을 통하여 광-확산 광 섬유들(50) 각각에 광학적으로 연결된다.

도 7c에 도시된 대안적인 실시예에서, 단일의 광 섬유 및 원형부를 사용하기보다는 2 개의 광 섬유들(250)은 광원(100)에서 광 섬유 번들(FB)로서 함께 묶여지고, 광(102)은 2 개의 광 섬유 말단들(252)로 직접 커플링된다. 이와 마찬가지로, 광 섬유 번들(FB)의 광 섬유(250)마다 다수의 광원들(100)이 사용될 수 있다.

일반적으로 말하면, 광 섬유 번들(FB)은 비-광-확산 광 섬유들(250), 광-확산 광 섬유들(50), 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있고, 이때 2 개 이상의 광-확산 광 섬유들(250)은 투명 시트(20)의 에지들(26) 및/또는 표면들(24) 각각에 대응하여 인접하여 배치된다. 도 7d는 도 7c와 유사한 실시예를 도시하고, 이때 3 개의 광-확산 광 섬유들(50) 및 1 개의 비-광-확산 광 섬유(250)가 섬유 번들(FB)을 형성하기 위해 수렴되고, 4 개의 광-확산 광 섬유들은 투명 시트(20)의 각각의 에지(26)에 인접하게 위치한다.

도 8은 본 발명의 시스템(10)을 포함한 예시의 평면-스크린 장치(300)의 분해 측면도이다. 평면-스크린 장치(300)는 상부 표면(312) 및 하부 표면(314)을 가진 광 변조 디스플레이 조립체(light-modulation display assembly)(310)를 포함한다. 광 변조 디스플레이 조립체(310)는 광 변조 전자기기들(315)에 전기적으로 연결된다. 투명 시트(20)는 광 변조 디스플레이 조립체(310)의 상부 표면(312) 상에 또는 상기 상부 표면에 인접하여 위치한다. 예시에서, 광 변조 디스플레이 조립체(310)는 투명 전기 연결부들(318)을 통하여 광 변조 전자기기들(315)에 의해 다룰 수 있는 복수의 픽셀들(316)을 포함한다. 투명 전기 연결부들(318)은 격자형 구성(grid-like configuration)을 통상적으로 가지고(예를 들면, 소스 및 게이트 버스 라인을 가짐), 그리고 단지 선택된 전기 연결부들은 설명의 용이성을 위해 제시된다. 예시인 광 변조 디스플레이 조립체는 교차형-편광판들(cross-polarizers)에 의해 삽입된 액정 셀들(픽셀들)의 어레이를 정의하는 액정 매트릭스를 포함하는 액정 디스플레이 조립체이다. 예시인 반사 액정 디스플레이 조립체는 본원에서 참조로서 병합되는 미국 특허 제6,404,471호에 개시된다.

평면-스크린 장치(flat-screen device)(300)는 또한, 반사 표면(332)을 포함한 반사 부재(330)를 포함한다. 반사 부재(330)는 광 변조 조립체 하부 표면(314)에 인접하여 위치한다.

평면-스크린 장치(300)의 동작 시에, 산란 광(102S)은 투명 시트(20)에 커플링되되, 상술된 방식으로 에지(26)에 커플링된다. 그 후, 산란 광(102S)은 투명 시트(20)에 의해 재-지향되되, 예를 들면, 거친 표면(24)으로부터 산란됨으로써 재-지향되어 광 변조 디스플레이 조립체(310)를 통하여 이동한다. 이러한 산란 광(102S)은 광 변조 디스플레이 조립체(310)를 통하여 다시 이동하도록, 반사 부재(300)의 반사 표면(332)에 의해 반사되어 투명 시트(20)를 빠져 나가 보는 자(400)에 의해 보이게 된다. 이로써, 산란 광(102S)은 광 변조 디스플레이 조립체(310)를 통하여 2 번 통과함으로써 변조되고, 이때 상기 변조는 광 변조 전자기기들(315)의 동작에 의해 판별된다. 결과물은 보는 자(400)에게 보일 수 있는 표시 이미지이다.

본 발명이 바람직한 실시예들 및 특정 예시를 참조하여 본원에서 제시 및 기술되었으나, 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 다른 실시예들 및 예시들도 유사한 기능을 실행하고, 그리고 또는 유사한 결과를 이룰 수 있다. 상기와 같은 모든 균등한 실시예들 및 예시들은 본 발명의 기술 사상 및 권리 범위 내에 있고, 첨부된 청구항에 의해 다루어져야 한다. 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 다양한 변화 및 변형은 동일한 기술 사상 및 권리 범위로부터 벗어남 없이 본 발명으로 구현될 수 있다. 이로써, 본 발명의 변형 및 변화가 첨부된 청구항 및 이들의 균등물의 권리 범위 내에 속한다면, 본 발명은 이러한 변형 및 변화를 포함한다.

Claims

에지 및 표면을 가진 투명 시트에 광을 커플링하는 시스템에 있어서,
광을 발생시키는 광원; 및
상기 광원에 광학적으로 커플링되고, 상기 투명 시트에 인접하여 배치된 광-확산 광 섬유를 포함하며,
상기 광-확산 광 섬유는 코어, 클래딩 및 길이를 가지고,
상기 코어는, 상기 코어로부터 시작하여 상기 클래딩 외부를 통해 상기 투명 시트로 실질적인 연속 발광을 제공하도록 구성된, 무작위로 배치된 보이드들을 가지는 광 커플링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 광 커플링 시스템은 굴절률 정합 물질을 더 포함하며,
상기 굴절률 정합 물질은 상기 광-확산 광 섬유와 상기 투명 시트 사이에 배치되고, 그 결과 광은 상기 투명 시트에 들어가되, 상기 굴절률 정합 물질의 적어도 일부를 통하여 들어가는 광 커플링 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 굴절률 정합 물질은:
a) 굴절률의 공간적 변화(spatial variation);
b) 상기 광-확산 광 섬유를 따른 별개의 위치들에 배치된 별개의 부분들; 및
c) 상기 광-확산 광 섬유를 따른 길이의 함수로서의 두께 변화
중 적어도 하나를 포함하는 광 커플링 시스템.
에지 및 표면을 가진 투명 시트에 광을 커플링하는 시스템에 있어서,
광을 발생시키는 광원;
상기 광원에 광학적으로 커플링된 적어도 하나의 광-확산 광 섬유; 및
투명 시트를 포함하며,
상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유는 코어, 클래딩 및 길이를 가지며, 코어의 적어도 일부는, 상기 길이의 적어도 일부를 따라 상기 코어로부터 상기 클래딩 외부로 실질적인 연속 발광을 제공하도록 구성된, 무작위로 배치된 보이드들을 포함하고,
상기 적어도 하나의 광 섬유의 일부는 상기 에지 및 표면 중 적어도 하나에 인접하여 배치되고, 그 결과 상기 광 섬유의 부분으로부터 나온 광은 상기 투명 시트로 들어가는 광 커플링 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 광 커플링 시스템은 복수의 광-확산 광 섬유들을 더 포함하며,
상기 복수의 광-확산 광 섬유들은 상기 광원에 광학적으로 커플링되되, a) 광 커플러, b) 상기 광-확산 광 섬유들에 의해 형성된 섬유 번들, 또는 c) 비-광-확산 광 섬유들로 형성된 섬유 번들을 통하여 커플링되는 광 커플링 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 광 커플링 시스템은 반사 부재를 더 포함하며,
상기 반사 부재는 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유에 인접하게 사용 가능하게 배치되고 상기 광-확산 광 섬유로부터 상기 투명 시트로 광이 지향되도록 구성되는 광 커플링 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 광 커플링 시스템은 굴절률 정합 물질을 더 포함하며,
상기 굴절률 정합 물질은 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 길이의 적어도 일부를 따라 배치되되, 상기 광-확산 광 섬유와 상기 투명 시트 사이에 배치되고,
상기 굴절률 정합 물질은 굴절률 n₂₀₀을 가지고,
상기 투명 시트는 굴절률 n₂₀을 가지고,
상기 광 섬유 코어는 굴절률 n₆₀을 가지며,
여기서 (0.99)n₆₀ < n₂₀₀ < n₂₀인 광 커플링 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 광 커플링 시스템은 굴절률 정합 물질을 더 포함하며,
상기 굴절률 정합 물질은:
a) 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 길이의 함수로서의 가변 굴절률;
b) 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 길이의 함수로서의 가변 두께;
c) 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 길이를 따른 별개의 위치들에서의 다수의 별개의 부분들
중 적어도 하나를 가지도록 구성되는 광 커플링 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 광 커플링 시스템은, 상기 클래딩의 일부가 제거되어 상기 광 섬유 코어의 일부가 상기 굴절률 정합 물질을 통하여 상기 투명 시트와 광 통신이 이루어지는 적어도 하나의 광-확산 광 섬유를 더 포함하는 광 커플링 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 굴절률 정합 물질은 접착제로 기능하는 광 커플링 시스템.
청구항 7 또는 청구항 10에 있어서,
상기 실질적인 연속 발광은 실질적으로 250 nm 내지 2000 nm의 파장 범위에 걸친 독립적인 파장인 광 커플링 시스템.
청구항 4에 따른 광 커플링 시스템;
상부 표면 및 하부 표면을 가진 광 변조 디스플레이 조립체;
상기 하부 표면에 인접하게 배치된 반사 부재; 및
투명 시트를 포함하며,
상기 투명 시트는 상기 상부 표면에 인접하게 배치되고, 그 결과 상기 투명 시트에 커플링되는 광은 상기 광 변조 디스플레이 조립체에 산란 광을 지향시키도록 구성되는 광 디스플레이.
에지 및 표면을 가진 투명 시트에 광을 커플링하는 방법에 있어서,
상기 투명 시트의 에지 및 표면 중 적어도 하나에 인접하게 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 적어도 일부를 배치하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유는 코어, 클래딩 및 길이를 가지고, 상기 코어의 적어도 일부는 상기 광-확산 광 섬유의 길이의 적어도 일부를 따라 코어로부터 클래딩 외부로 실질적인 연속 발광을 제공하도록 구성된, 무작위로 배치된 보이드들을 포함하는, 배치 단계; 및
상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 적어도 일부로부터 나온 광이 상기 투명 시트에 들어가도록, 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유 아래로 광을 전송하는 단계를 포함하는 광 커플링 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 광 커플링 방법은 상기 투명 시트에 부착된 지지 부재로 적어도 광-확산 광 섬유를 지지하는 단계를 더 포함하는 광 커플링 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 광 커플링 방법은 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유로부터 나온 광을 상기 투명 시트에 지향시키도록, 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유에 대해 반사 부재를 사용 가능하게 배치시키는 단계를 더 포함하는 광 커플링 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 광 커플링 방법은, 상기 광-확산 광 섬유의 부분과 상기 투명 사트 사이에 굴절률 정합 물질을 배치시켜, 상기 투명 시트에 들어가는 적어도 하나의 광-확산 광 섬유로부터의 광이 상기 굴절률 정합 물질을 통해 이동하도록 하는 단계를 더 포함하는 광 커플링 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 광 커플링 방법은 상기 굴절률 정합 물질이,
a) 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 길이의 함수로서의 가변 굴절률;
b) 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 길이의 함수로서의 가변 두께; 및
c) 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유의 길이를 따른 별개의 위치들에서의 다수의 별개의 부분들
중 적어도 하나를 가지도록 구성하는 단계를 더 포함하는 광 커플링 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 광 커플링 방법은, 상기 코어가 상기 굴절률 정합 물질을 통하여 상기 투명 시트와 광 통신을 이루도록 상기 클래딩의 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 광 커플링 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 광 커플링 방법은, 상기 적어도 하나의 광-확산 광 섬유를 상기 투명 시트에 부착시키되, 상기 굴절률 정합 물질을 통하여 부착시키는 단계를 더 포함하는 광 커플링 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 실질적인 연속 발광은 실질적으로 250 nm 내지 2,000 nm의 파장 범위에 걸친 독립적인 파장인 광 커플링 방법.