KR20170120593A - 광학적 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치(1)를 위한 광학적 요소에 관한 것으로서, 이때 상기 광학적 요소는 전면(18) 및 후면(15), 입력부(11) 및 상기 입력부(11)로부터 이격된 출력부(13) 및 광-안내 채널(12)을 가지고, 상기 광-안내 채널은 상기 출력부(13)까지 상기 광학적 요소(3) 안에서 상기 광학적 요소(3)의 상기 입력부(11)를 거쳐 상기 광학적 요소(3)로의 입력인 생성된 이미지의 화소들의 광 다발들(9)을 안내하기에 적절하고, 이로부터 이들은 상기 광학적 요소(3)로부터 출력된다. 상기 출력부(13)는 출력을 위한 상기 광 다발들(9)의 편향을 발생시키는 광학적으로 효과적인 구조를 가지고, 또한 상기 광학적 요소는 광학적으로 효과적인 구조를 포함하는, 제1 물질로 만들어지는 제1부분(19)을 가지고, 상기 광학적 요소는 제3 물질로 만들어지는 제2부분(22)을 가진다. 상기 2 개의 부분들(19, 22)은 제2 물질의 접착 조성물(31)에 의해 서로 연결되고, 이때 상기 제1 물질은 하나 또는 그 이상의 싸이클로올레핀 폴리머들을 포함하고, 상기 제1 및 상기 제3 물질들은 서로 다르고, 상기 제2 및 상기 제3 물질들은 각각의 경우에 있어서 적어도 하나의 유기적 폴리머를 포함하고 또한 상기 제1 물질과 상기 제2 물질 사이 및 상기 제2 물질과 상기 제3 물질 사이 380 nm와 800 nm 사이의 적어도 하나의 파장에 대한 굴절률에 있어서의 차이들은 각각의 경우에 있어서 ≤ 0.02이다. 본 발명은 또한 이러한 광학적 요소를 포함하는 디스플레이 장치 및 이러한 광학적 요소를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

광학적 요소{OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치를 위한, 광학적으로 효과적인 구조가 내재되어 있는 광학적 요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광학적 요소를 포함하는 디스플레이 장치 및 이러한 광학적 요소를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.
이러한 광학적 요소는 예를 들어 안경 렌즈로 사용될 수 있는데 이때 이미징 광학적 유닛은, 사용자가 이를 가상적 이미지로 인식할 수 있는 방식으로, 생성된 이미지를 투사한다.
광학적으로 단지 광학적 유리가 렌즈 시스템들 및 안경들을 위한 렌즈 재료로서 사용되었다. 광학적으로 투명한 플라스틱들의 생산에서의 발전들이 이루어짐에 따라, 이러한 플라스틱들은 점점 더 많이 렌즈 시스템들에서 사용되어 오고 오늘날 안경에서도 널리 사용되고 있다. 렌즈 재료로서의 플라스틱들은 광학적 유리들과 유사한 요건들, 즉 좋은 광학적 단일성(optical homogeneity), 높은 스펙트럼 전송(spectral transmission), 재현가능한 굴절률 값들 및 분산(dispersion), 낮은 스트레스 복굴절(birefringence), 낮은 내부 산란(scattering), 낮은 물 흡수, 말단 요소들(terminating elements)의 경우에 있어서의 높은 화학적 저항성 및 기계가공에 있어서의 높은 기하학적 정확도 및, 성형 또는 주입 성형에 있어서의 높은 치수 정확도와 같은 요건들을 가진다. 안경 재료들을 위한 주요한 요건들은 저중량, 재료의 높은 굴절률의 결과로서 박형의 기하구조, UV 차단, 보안경들 또는 스포츠 고글들 또는 안경들로서의 높은 기계적 부하-지지 능력(load-bering capacity) 및 기판의 경도 또는 단단한 보호 층들의 결과로서 마모 저항성(abrasion resistance)이다.
예를 들어, 요즈음의 소셜 미디어(social media)의 요구에 기인하여, 안경에 추가 기능들이 결합 된다면, 관찰자의 눈으로의 이미지 정보의 입력과 같은, 한 쌍의 안경과 렌즈 시스템의 요구 사항을 포함하는 광학적 설정(optical setup)이 얻어진다.
높은 기계적 부하-지지 능력은 예를 들어 폴리카보네이트 또는 폴리우레탄인 플라스틱들에 의해 달성될 수 있다. 브랜드있는 상품들의 예들은 Trivex® 및 NXT® 폴리우레탄이다. 재료들 Trivex 및 NXT 물질들의 노치 충격 강도(notch impact strength)의 기초적인 메카니즘들은 특히 그 안에 위치되는 단단한 물질의 입자들에 기초하고, 이때 형성되는 균열은 재료를 관통하는 더 긴 경로들을 커버해야 하고, 이로써, 이러한 입자들이 없는 재료의 경우에서보다 더 많은 에너지를 사용한다. 한편, 폴리카보네이트들 및 폴리우레탄들에 있는 이러한 입자들 또는 미소결정들은 프레즈넬 구조들 또는 격자와 같은 기능적 구조들의 형성을 방지하는데, 이것은 기하학적 결함들이 끝단들에서 발생하기 때문이고, 이로써 광학적 품질은 나빠진다. 게다가, 크기에 따라, 미소결정들은 가시 범위에서 산란되는데, 이로써 미광(stray light)의 증가가 발생하고, 상대적으로 큰 광학적 경로들의 경우들에 있어서 방해 효과를 가지게 된다.
그러므로 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점들을 극복하고 또한 높은 내부 및 외부 광학적 품질과 동시에 높은 기계적인 부하-지지 능력과 함께, 광학적으로 효과적인 구조를 가지는 광학적 요소를 제공하는 데 있다.
이 목적은 본 발명에 따른 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치를 위한 광학적 요소에 의해 달성되는데, 이 요소는 전면 및 후면, 입력부 및 상기 입력부로부터 이격된 출력부 및 광-안내 채널을 가지고, 상기 광-안내 채널은 상기 출력부까지 상기 광학적 요소 안에서 상기 광학적 요소의 상기 입력부를 거쳐 상기 광학적 요소로의 입력인 생성된 이미지의 화소들의 광 다발들을 안내하기에 적절하고, 이로부터 이들은 상기 광학적 요소로부터 출력되고, 이때 상기 출력부는 출력을 위한 상기 광 다발들의 편향을 발생시키는 광학적으로 효과적인 구조를 가지고, 또한 상기 광학적 요소는 광학적으로 효과적인 구조를 포함하는, 제1 물질의 제1부분을 가지고, 상기 광학적 요소는 제3 물질의 제2부분을 가지고, 이때 상기 2 개의 부분들은 제2 물질의 접착 조성물을 가지고 서로 연결되고, 상기 제1 물질은 하나 또는 그 이상의 싸이클로올레핀 폴리머들을 포함하고, 상기 제1 및 상기 제3 물질들은 서로 다르고, 상기 제2 및 상기 제3 물질들은 각각의 경우에 있어서 적어도 하나의 유기적 폴리머를 포함하고 또한 상기 제1 물질과 상기 제2 물질 사이 및 상기 제2 물질과 상기 제3 물질 사이에 있어 380 nm와 800 nm 사이의 적어도 하나의 파장에 대한 굴절률에 있어서의 차이들은 각각의 경우에 있어서 ≤ 0.02이다.
놀랍게도, 현저한 내부 및 외부 광학적 품질 및 동시에 높은 기계적 부하-지지 능력은 이 광학적 요소를 가지고 달성될 수 있고, 그러므로 이러한 광학적 요소는 예를 들어 데이터를 도입하기 위해, 통합된 광학적 유닛을 가지는 안경 렌즈들에 현저히 적절하다.
이 목적은 또한 사용자의 머리에 착용될 수 있는 고정 장치, 상기 고정 장치에 고정되고 이미지를 생성하는 이미지 생성 모듈 및 상기 고정 장치에 고정되는 이미징 광학적 유닛을 가지는 디스플레이 장치에 의해 달성되는데, 이 디스플레이 장치는 본 발명에 따르고, 상기 고정 장치가 상기 사용자의 머리에 착용된 상태에 있어서, 생성된 이미지를 상기 사용자가 이를 가상적 이미지로서 인식할 수 있는 방식으로 투사하는 광학적 요소를 가진다.
이 목적은 광학적으로 효과적인 구조가 내재된 광학적 요소를 생산하기 위한 방법에 의해 달성되는데, 이 방법은
a) 그 상부 측 상에 구조화된 부분을 가지는 부분을 제공하는 단계,
b) 상기 광학적으로 효과적인 구조를 형성하기 위해 상기 구조화된 부분에 미리 결정된 파장 범위에 대해 광학적으로 효과적인 코팅을 적용하는 단계,
c) 상기 상부 측의 형태에 보충적인 형태를 가지는 하부측을 가지는 부분을 제공하는 단계,
d) 상기 제1 부분의 상기 상부 측 및/또는 상기 제2 부분의 하부측에 접착 조성물을 적용하는 단계 및
e) 상기 접착 조성물을 이용해 상기 제1 부분의 상기 상부 측을 상기 제2 부분의 상기 하부측에 연결하여, 광학적으로 효과적인 구조가 매립된 광학적 요소가 생산되게 되는 단계를 포함한다.
하나 또는 그 이상의 싸이클로올레핀 폴리머들의 제1 물질을 이용하는 장점은 특히 이 물질을 가지고 복잡한 광학적 구조들, 특히 이들의 정밀한 윤곽들이 매우 정확하게 재현될 수 있다는 데 있다. 나아가, 싸이클로올레핀 폴리머들은 또한 높은 흐름성을 가지고, 특히 비용 효과적으로 주입 성형을 가능하게 해준다. 본 발명에 따른 광학적 요소의 안정성은, 특히 스마트 안경에 있어서 중요한데, 제2 부분에 의해 달성되는데, 이것은 서로 다른 물질로 구성된 제1 부분에 접착 결합된다.
수차(aberrations)를 피하기 위해, 언급된 세 개의 물질들의 굴절률들은 굴절률에 있어서의 차이들이 가능한 한 적도록 서로 조정된다. 바람직하게, 380 nm와 800 nm 사이의 적어도 하나의 파장에 대한 상기 제1 물질과 상기 제2 물질 사이 굴절률에 있어서의 차이들은 ≤ 0.01이고 제2 물질과 상기 제3 물질 사이 굴절률에 있어서의 차이들은 ≤ 0.01이고, 특히 각각의 경우에 있어서 ≤ 0.005이고, 특히 바람직하게 각각의 경우에 있어서 ≤ 0.001이다. 380 nm와 800 nm 사이의 적어도 하나의 파장에 대한 상기 제1 물질과 상기 제3 물질 사이 굴절률에 있어서의 차이는 바람직하게 ≤ 0.02이고 특히 ≤ 0.01 이고, 특히 바람직하게 ≤ 0.005이고 보다 더 바람직하게는 ≤ 0.001이다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 모든 3 개의 물질들 사이, 즉 제1 물질과 제2 물질, 제1 물질과 제3 물질 및 제2 물질과 제3 물질 사이의 굴절률에 있어서의 차이들은 각각의 경우에 있어서 ≤ 0.02이고 특히 ≤ 0.01 이고, 특히 바람직하게 ≤ 0.005이고 보다 더 바람직하게는 ≤ 0.001이다. 이에 더하여, 굴절률에 있어서의 특정 차이들은 380 nm와 800 nm 사이의 동일한 파장, 특히 589.3 nm인 것이 바람직하다. 굴절률에 있어서의 이러한 작은 차이들을 가지고, 물질들 사이의 경계면(boundary surface)은 말하자면 미리 결정된 파장 범위에 대해서 광학적으로 사라지고 결과적으로 광학적 품질은 특히 좋아진다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 제1 물질은 서로 다른 적어도 2 개의 싸이클로올레핀 폴리머들의 혼합물을 포함한다. 이러한 서로 다른 싸이클로올레핀 폴리머들은 일반적으로 서로 다른 굴절률을 가지고 또한 특히 2 개 또는 그 이상의 서로 다른 싸이클로올레핀 폴리머들의 혼합에 의해 제2 물질 및/또는 제3 물질에의 굴절률의 정확한 적응이 가능하다.
제1 물질은 하나 또는 그 이상의 싸이클로올레핀 폴리머들을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 하나 또는 그 이상의 싸이클로올레핀 폴리머들의 비율은, 상기 제1 물질의 총중량에 기초하여, 적어도 중량의 95%, 특히 적어도 중량의 98%이다. 싸이클로올레핀 폴리머는 예를 들어 가소제들, 안정제들 및 산화 방지제들과 같은 관행적인 첨가제들을 포함할 수 있다.
당업자에게 알려진 싸이클로올레핀 폴리머들은, 예를 들어 EP 0 872 506 B1에 기술되어 있는 것들이, 싸이클로올레핀 폴리머(cycloolefin polymer, COP)로서 사용될 수 있다. 이들은 모노싸이클릭 또는 폴리싸이클릭 올레핀들의 폴리머들일 수 있는데, 각각의 경우에 있어서 하나 또는 그 이상의 이중결합들을 가지는, 예를 들어 싸이클로펜텐, 싸이클로헥센, 싸이클로헵텐, 노보넨 및 이들의 유도체들, 특히 알킬 유도체들, 싸이클로펜타디엔, 특히 디싸이클로펜타디엔의 C5 부분일 수 있다. 폴리머들은 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부틸렌, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 또는 3-메틸-1-부텐과 같은, 선택적으로 직선-사슬 또는 분기된 올레핀들을 가지는, 공중합체들(copolymers)의 형태를 취할 수 있다. 특히 바람직하게는 싸이클로올레핀 폴리머들은 브랜드 있는 상품들 Zeonex® 및 Zeonor®, 특히 Zeonex®이다.
제3 물질에 있어서, 특히 다른 물질들에 굴절률의 정확한 적응을 가능하게 하기 위해, 유사하게 2 개 또는 그 이상의 폴리머들을 포함하는 것이 바람직하다. 제1 물질의 경우에 있어서와 같이, 제3 물질의 폴리머 또는 폴리머들은 제3 물질의 총 중량에 기초하여, 바람직하게 중량의 적어도 95%, 특히 적어도 중량의 적어도 98%까지 구성한다.
제3 물질은 폴리머를 포함하고 또한 싸이클로올레핀 폴리머가 아니다. 제3 물질은 바람직하게 써모셋(듀로플라스트)이다. 바람직하게, 제3 물질의 폴리머는 폴리우레탄이다. 바람직한 실시예에 있어서, 폴리우레탄은 입자들, 특히 폴리우레탄 입자들, 바람직하게 지름 30 내지 50 nm를 가지는, 예를 들어 질소-농축 폴리우레탄 또는 질화물들의 나노 도메인들을 포함한다. 폴리우레탄 안의 입자들은, 단단한 섬들(hard islands)로 지칭될 수 있는데, 지름 30 내지 50 nm를 가지고는 가시 광선에 대해서는 효과적이지 않다. 즉 매우 적은 미광(stray light)이 생산된다. 폴리우레탄은 바람직하게 안경 렌즈에 적절한 폴리우레탄이다. 높은 노치 충격 강도를 가지는 폴리우레탄들은, 통상적으로 안경 렌즈에 사용되듯이, 바람직하다. Trivex® 및 NXT® 폴리우레탄들은 제3 물질을 위한 폴리우레탄들로서 가장 바람직하다. 물질들 Trivex® 및 NXT® 폴리우레탄은 매우 경량(대략 1.1 g/cm3)이고, 노치 충격에 매우 잘 견디고, 가시광선 파장 범위에서 투명하고, UV-흡수적이고, 또한 성형 쉘들에서 성형된다면, 이후에 상대적으로 적은 스트레스를 가진다.
제1, 제2 및/또는 제3 물질은 바람직하게 미리 결정된 파장 범위에서 투명하다. 미리 결정된 파장 범위는 바람직하게 380 내지 800 nm, 특히 380 내지 780 nm의 파장 범위이다.
제1 부분과 제2 부분 사이의 광학적 결합이 접착 조성물에 의해 제공된다. 이것은 접착 조성물의 성분들 또는 그 라디칼들이 경화 상태에서 원하는 굴절률로 조정된다는 점에서, 2 개의 부분이 결합되는데 적합하도록 그 굴절률도 마찬가지로 조정된다. 이것은 입사된 빔의 전체 내부 반사 및 원하지 않는 프레즈넬 반사들을 막는다. 광학적 구성요소들을 위한 이러한 접착제들 또한 시멘트로서 지칭된다.
광학적으로 투명하고 또한 그 굴절률이 제1 물질 및 제3 물질에 대한 굴절률에 있어서의 차이에 있어서 본 발명에 따른 조건들을 충족시키는 흔하게 사용되는 물질들 모두는 접착 조성물, 즉 제2 물질로 적절하다. 특히, 이것은 접착제 또는 결합 특성이 활성화, 예를 들어 UV 활성화에 의해 생성되는, 접착 조성물일 수 있다. 적절한 접착 조성물은 예를 들어 디이소시아네이트들 또는 폴리이소시아네이트들 및 알콜들에 기초한 폴리우레탄 접착제들 또는 알콜 또는 티올들로 경화되는 에폭시 수지들에 기초한 접착 조성물들이다.
바람직한 실시예에 있어서, 광학적으로 효과적인 구조는 광학적 요소 안에 완전히 내재될 수 있어, 광학적 요소의 외부 경계 표면으로 확장되지 않는다. 광학적으로 효과적인 구조는 바람직하게 광학적 요소의 크기보다 그 치수에 있어서 더 작다. 이것은 광학적으로 효과적인 구조가 광학적 요소의 일부로 형성될 뿐이라는 것을 의미한다. 내재된 광학적으로 효과적인 구조는 광학적 요소의 최대 측면 치수보다 작은 최대 측면 치수를 가질 수 있다. 특히, 이것은 광학적 요소의 측면 치수의 50%보다 작거나 또는 광학적 요소의 측면 치수의 40%, 30% 또는 20%보다 작을 수 있다. 바람직하게, 광학적으로 효과적인 구조는 제1 부분에 오목부를 형성하고 이 오목부는 접착 조성물로 완전히 충진된다.
광학적으로 효과적인 구조는 예를 들어 반사 및/또는 회절 구조로서 형성될 수 있다. 특히, 광학적으로 효과적인 구조는 부분적으로 반사 구조 및/또는 파장-종속적인 반사 구조로서 형성될 수 있다. 반사 표면 요소들은 같이 편향 효과 및 선택적으로 이에 더하여 이미징 효과를 제공할 수 있다. 광학적으로 효과적인 구조는 바람직하게 서로로부터 이격된 반사 표면 요소들을 가진다.
특히 쉘 형태의 제1 부분과 제2 부분의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 광학적 요소에 있어서의 제1 부분과 제2 부분을 위한 물질들의 순서는 제1 물질(싸이클로올레핀 폴리머)이 내부(제1 부분)에 존재하고 제3 물질(특히 폴리우레탄)이 외부에 존재하고, 광학적으로 효과적인 구조는 제1 물질 내에, 즉 내부에 존재할 수 있다. 또는, 제3 물질(제2 부분, 특히 폴리우레탄)이 내부에 존재할 수 있고 제1 물질(싸이클로올레핀 폴리머)이 외부에 존재할 수 있고, 광학적으로 효과적인 구조가 다시 한번 제1 물질(싸이클로올레핀 폴리머) 안에 존재할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 제1 부분(19)과 제2 부분(22)은 각각의 경우에 있어서 쉘들이다. 제1 쉘 및/또는 제2 쉘의 두께는 바람직하게 ≥ 500 ㎛, 특히 ≥ 1 mm이다. 나아가, 전면은 제1 쉘로부터 멀리 면하는 제2 쉘의 측면에 의해 형성될 수 있고 후면은 제2 쉘로부터 멀리 면하는 제1 쉘의 측면에 의해 형성될 수 있다. 서로 면하고 있는 2 개의 부분들의 측면들은 서로 연결될 수 있고, 바람직하게 접착 조성물을 가지고, 접착으로 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 광학적 요소를 생산하기 위한 방법은,
a) 그 상부 측 상에 구조화된 부분을 가지는 부분을 제공하는 단계,
b) 상기 광학적으로 효과적인 구조를 형성하기 위해 상기 구조화된 부분에 미리 결정된 파장 범위에 대해 광학적으로 효과적인 코팅을 적용하는 단계,
c) 상기 상부 측의 형태에 보충적인 형태를 가지는 하부측을 가지는 부분을 제공하는 단계,
d) 상기 제1 부분의 상기 상부 측 및/또는 상기 제2 부분의 하부측에 접착 조성물을 적용하는 단계 및
e) 상기 접착 조성물을 이용해 상기 제1 부분의 상기 상부 측을 상기 제2 부분의 상기 하부측에 연결하여, 광학적으로 효과적인 구조가 매립된 광학적 요소가 생산되게 되는 단계를 포함한다.
상기에서 설명된 바와 같이, 제1 부분 및 제2 부분은 바람직하게 쉘들의 형태를 취한다. 쉘들은 바람직하게 한 조각일 수 있다. 이 배경과 달리, 광학적으로 효과적인 구조가 내재되고 미리 결정된 파장 범위에 있어서 투명한, 본 발명에 따른 광학적 요소를 생산하기 위한 바람직한 방법은
a) 제1 쉘을 제공하는 단계, 이것은 미리 결정된 파장 범위에 있어서 투명하고, 한 조각으로 형성되고 또한 그 상부 측 상에 구조화된 부분을 가지고,
b) 상기 광학적으로 효과적인 구조를 형성하기 위해 상기 구조화된 부분에 미리 결정된 파장 범위에 대해 광학적으로 효과적인 코팅을 적용하는 단계,
c) 제2 쉘을 제공하는 단계, 이것은 미리 결정된 파장 범위에 있어서 투명하고, 한 조각으로 형성되고 또한 원활한 하부측을 가지고, 이것은 상기 상부 측의 형태에 보충적인 형태를 가지고,
d) 상기 제1 쉘의 상기 상부 측 및/또는 상기 제2 쉘의 하부측에 미리 결정된 파장 범위에 있어서 투명한 접착 조성물을 적용하는 단계 및
e) 상기 접착 조성물을 이용해 상기 제1 쉘의 상기 상부 측을 상기 제2 쉘의 상기 하부측에 연결하여, 광학적으로 효과적인 구조가 매립된 2 개의 쉘 광학적 요소가 생산되게 되는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법을 가지고, 광학적 요소는 단지 2 개의 쉘들을 가지고(특히 정확히 2 개의 쉘들을 가지고) 큰 수의 원하는 정확도를 가지고 생산될 수 있다. 하지만 광학적 요소는 또한 접착 조성물을 가지고 서로 접착으로 결합 또는 연결되는, 2 개의 이상의 쉘들 및 2 개 또는 그 이상의 부분들을 가질 수 있다.
특히, 제1 쉘 및 제2 쉘은 치수적으로 안정적인 쉘로서 각각 a) 단계 및 c) 단계에서 제공될 수 있다. 치수적으로 안정적인 쉘은 특히 중력 이외의 힘들이 작용하고 있지 않다면 그 형태를 유지하는 쉘을 의미하는 것으로 이해된다.
나아가, 제1 쉘 및 제2 쉘은 상부 측 및 하부측이 굽어진 방식으로 형성되는 이러한 방식으로 a) 단계 및 c) 단계에서 제공될 수 있다. 나아가, 제1 쉘 및 제2 쉘은 상기 상부 측 및 상기 하부측으로부터 멀리 면하는 개별적인 측면이 굽어진 방식으로 형성되는 이러한 방식으로 제공될 수 있다. 곡률은 이 경우에 있어서 구면 곡률, 비구면 곡률 또는 또 다른 곡률일 수 있다.
제1 쉘은 구조화된 부분은 예외로 하고 상기 상부 측이 원활한 표면으로서 형성되는 이러한 방식으로 a) 단계에서 제공될 수 있다.
나아가, b) 단계 후, 구조화된 부분에 의해 형성되는 적어도 하나의 오목부는 상부 측까지 물질로 충진될 수 있다. 제1 쉘이 형성되는 물질과 동일한 물질이 바람직하게 이를 위해 사용된다. 나아가, 접착 조성물이 충진(filling)을 위해 사용될 수 있다.
충진은 한 단계에서 또는 다수의 충진 단계들에서 수행될 수 있다. 특히, 충진은 원활한 연속적인 상부 측이 존재하는 이러한 방식으로 수행된다. 충진된 구조화된 부분은 결과적으로 나머지 상부 측을 가지고 연속적인 표면을 형성된다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, d) 단계에 있어서 접착 조성물은 접착 층으로 제1 쉘의 전체 상부 측 및/또는 제2 쉘의 전체 하부측에 적용될 수 있다. 특히, (바람직하게 상부 측까지 물질로 충진된다면) 구조화된 부분에 또한 접착 층이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, b) 단계 후 및 d) 단계 전, 써모세팅 물질의 보호 층이 성형에 의해 광학적으로 효과적인 코팅에 적용될 수 있다. RIM 방법 (reaction injection molding method)이 특히 이를 위해 사용될 수 있다. 이 경우에 있어서, 예를 들어 2 개의 성분들은 몰드에 주입되기 전에 직접 혼합될 수 있어 성분들이 서로 반응하여 원하는 화학적으로 상호연결된 폴리머를 형성할 수 있다. 제1 쉘은 이 경우에 있어서 바람직하게 대응하는 몰드 안에 위치되어, 원하는 보호 층이 형성될 수 있다.
제1 쉘 및/또는 제2 쉘의 형성은 특히 각각의 경우에 있어서 적어도 2 개의 연속적인 하부단계들에서 수행될 수 있다. 이것은 제1 쉘 및 제2 쉘의 생산에 있어서 수축(shrinkage)이 감소되는 결과로 이어진다.
미리 결정된 파장 범위는 가시광선 파장 범위, 근적외선 범위, 적외선 범위 및/또는 UV 범위일 수 있다.
(예를 들어 주입 성형, 주입-압축 성형, RIM 또는 캐스팅과 같은) 초기 형성 프로세스, (예를 들어 써모포밍 또는 핫 엠보싱과 같은) 형성 프로세스, (예를 들어 다이아몬드 기계가공, 이온 충격(ion bombardment) 또는 에칭과 같은) 제거 및/또는 분리 프로세스는 각각의 경우에 있어서 a) 단계에 따른 제1 쉘 및 c) 단계에 따른 제2 쉘을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 물론 제1 쉘 또는 제2 쉘을 제공하기 위해 이러한 프로세스들을 서로 결합하는 것 또한 가능하다.
제1 쉘 및 제2 쉘은 각각의 경우에 있어서 특히 치수적으로 안정적인 반제품들(semifinished products)로서 형성되는데, 이것은 접착 층을 이용해 서로 연결된다.
특히, 제1 쉘은 2 mm 내지 5 mm 범위로부터 평균 두께(예를 들어 3.5 mm)를 가질 수 있고 제2 쉘은 0.15 mm 내지 2 mm 범위로부터 또는 0.15 mm 내지 0.25 mm 범위로부터 평균 두께(예를 들어 0.17 mm)를 가질 수 있다. 제2 쉘의 평균 두께에 대한 제1 쉘의 평균 두께의 비율은 5 내지 40, 10 내지 35, 15 내지 25, 또는 18 내지 22의 범위 내에 놓여질 수 있다(예를 들어 20, 20.5, 또는 21).
제1 쉘은 제1 쉘의 평균 두께보다 더 큰 두께를 가지는, 둘레(또는 둘레 영역)에 소정의 영역을 가질 수 있다. 둘레 영역은 바람직하게 제1 쉘의 평균 두께의 결정을 고려하지 않는다. 나아가, 둘레 영역은 제1 쉘과 한 조각으로 형성될 수 있거나 또는 제1 쉘에 연결되는 별도분리된 요소일 수 있다. 예를 들어, 둘레 영역은 제1 쉘에 접착으로 결합 또는 접합될 수 있다. 둘레 영역은 적어도 하나의 추가의 광학적 기능을 제공하는 이러한 방식으로 형성될 수 있다. 이것은 특히 회절 및/또는 반사적인 광학적 기능일 수 있다. 특히, 둘레 영역을 가지는 제1 쉘은 L자 형태인 방식으로 형성될 수 있다.
b) 단계에 따른 광학적으로 효과적인 코팅의 적용은 예를 들어 증기 증착, 스퍼터링, CVD(화학 증기 증착), 습식 코팅 등에 의해 수행될 수 있다. 코팅은 단일 층일 수 있다. 하지만, 다수의 층들을 적용하는 것 또한 가능하다. 특히, 간섭 층(interference layer) 시스템 또한 적용될 수 있다. 나아가, 적어도 접착 개선을 위한 하나의 층, 기계적인 보상을 위한 하나의 층 및 하나의 보호 층(확산/이송, 열 보호, 화학적 보호, UV 차단 등)이 추가적으로 적용될 수 있다. 광학적으로 효과적인 코팅은 특정 파장들 또는 스펙트럼 범위들에 대하여 설계될 수 있다. 나아가, 입사각, 편광 및/또는 추가적인 광학적 특성들에 따라 그 기능을 추가적으로 또는 대안적으로 가질 수 있다. 광학적으로 효과적인 구조는 반사적, 특히 매우 반사적이거나, 부분적으로 투과/부분적으로 미러링될 수 있거나 및/또는 필터링 효과를 제공할 수 있다. 나아가, 광학적으로 효과적인 코팅은 회절적인 광학적 요소일 수 있다.
광학적으로 효과적인 코팅은 구조화된 부분에만 적용될 수 있다. 또는 광학적으로 효과적인 코팅은 전체 표면 영역에 걸쳐 적용하고 그리고 나서 필요치 않은 표면의 부분들에서만 제거하는 것도 가능하다. 화학적 에칭 또는 이온 에칭이 예를 들어 이러한 제거에 사용될 수 있다.
적어도 하나의 금속, 적어도 하나의 금속 산화물 및 적어도 하나의 금속 질화물이 광학적으로 효과적인 코팅을 위해 사용될 수 있다. 유기 물질 및/또는 폴리머 물질 또한 사용될 수 있다. 나아가, 예를 들어 유기-무기 하이브리드 시스템들 또는 유기적으로 변형된 실레인들/폴리실록산들과 같은, 소위 하이브리드 물질들이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, a) 내지 e) 단계들은 광학적으로 효과적인 구조가 투명한 몸체에 완전히 내재되는 이러한 방식으로 수행될 수 있다. 결과적으로, 광학적으로 효과적인 구조는 투명한 몸체의 물질 경계 층으로 확장되지 않는다.
나아가, a) 내지 e) 단계들은 광학적으로 효과적인 구조가 원하는 광학적 기능을 제공하는 서로 이격되어 있는 표면 요소들을 가지는 이러한 방식으로 수행될 수 있다.
표면 요소들은 예를 들어 반사 표면 요소들일 수 있다. 반사 표면 요소들은 완전한 반사(거의 100%) 또는 단지 부분 반사(부분적으로 반사적인 표면 요소들)를 발생할 수 있다. 특히, 반사 표면 요소들은 공통 평면에 놓여 있다. 이들은 서로 평행하게 오프셋될 수 있다.
표면 요소들은 그 자체로 각각의 경우에 있어서 편평한 표면 요소들로서 또는 굽어진 방식으로 형성된 표면 요소들로서 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 광학적 요소는 e) 단계를 수행한 후 완료될 수 있다. 하지만, 예를 들어 제1 쉘로부터 멀리 면하는 제2 쉘의 경계 표면을 기계가공하거나 또는 작업하기 위해 적어도 하나의 물질-제거 기계가공 단계를 수행하는 것 또한 가능하다. 제2 쉘로부터 멀리 떨어진 제1 쉘의 경계 표면에도 동일하게 적용된다.
물론, 적어도 하나의 표면-마감 방법 단계 또한 예를 들어 반사방지 코팅의 적용, 단단한 층 등과 같이, 수행될 수 있다. 특히, 안경 렌즈의 생산에서 알려진 마감 작업들이 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 가지고, 완료된 광학적 요소가 최종적으로 제공될 수 있다. 하지만, 의도하는 목적을 위해 사용될 수 있는 방식으로 광학적 요소를 완성하기 위해 또 다른 추가의 방법 단계들이 필요한 것 또한 가능하다.
또한 사용자의 머리에 착용될 수 있는 고정 장치, 상기 고정 장치에 고정되고 이미지를 생성하는 이미지 생성 모듈 및 상기 고정 장치에 고정되는 이미징 광학적 유닛을 가지는 디스플레이 장치에 있어서, 본 발명에 따르고, 상기 고정 장치가 상기 사용자의 머리에 착용된 상태에 있어서, 생성된 이미지를 상기 사용자가 이를 가상적 이미지로서 인식할 수 있는 방식으로 투사하는 광학적 요소를 가지는, 디스플레이 장치가 제공된다.
이 이미징 광학적 유닛은 하나의 광학적 요소로서 상기 광학적 요소를 가질 수 있다. 하지만 이미징 광학적 유닛이 상기 광학적 요소와 함께 적어도 하나의 추가적인 광학적 요소 또한 가지는 것 또한 가능하다.
이 디스플레이 장치는 이미지 생성 모듈을 활성화시키는 제어 유닛을 가질 수 있다.
이미지 생성 모듈은 특히 예를 들어 LCD 모듈, LCoS 모듈, OLED 모듈 또는 틸팅 미러 매트릭스와 같은, 2차원 이미지 생성기를 가질 수 있다.
이미지 생성기는 복수의 화소들을 가질 수 있는데, 이것은 예를 들어 행들과 열들로 배치될 수 있다. 이미지 생성기는 자가-발광 또는 비자가-발광일 수 있다.
이미지 생성 모듈은 특히 단색 이미지(monochromatic image) 또는 다색 이미지(multicolored image)를 생성하는 방식으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 그 작동을 위해 필요한 당업자에게 알려진 추가적인 요소들을 가질 수 있다.
나아가, 앞서 서술된 디스플레이 장치를 생산하기 위한 방법이 제공된다. 이 경우에 있어서, 본 발명에 따른 광학적 요소는 본 발명에 따른 생산 방법에 따라 생산되고 이로써 생산된 본 발명에 따른 광학적 요소는 (그 개선들을 포함하여) 본 발명에 따른 디스플레이 장치가 생산되는 방식으로 디스플레이 장치의 다른 요소들과 결합(또는 조립)된다.
상기에서 언급된 특징들 및 이하에서 설명될 특징들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 그 각각의 경우에 있어서 특정된 조합 뿐만 아니라 다른 조합들 또는 그 자체로 사용될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 예를 들어 본 발명에 필수적인 특징들을 개시하고 있는, 첨부된 도면들에 기초하여 이하에서 보다 상세하게 설명된다. 설명의 보다 나은 명확함을 위해, 도면들은 적어도 부분적으로 축적하거나 비례하는 것으로 도시하지 않고 음영을 사용하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일 실시예를 보여준다.
도 2는 이미지 생성 모듈의 대략적인 표현을 포함하는, 본 발명에 따른 광학적 요소(1)의 확대 부분 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 광학적 요소의 생산을 설명하기 위한 부분 단면도들이다.
도 8은 본 발명에 따른 광학적 요소의 생산의 대안적인 종류를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 1에 도시된 실시예의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1)는 사용자의 머리에 착용될 수 있고 예를 들어 종래의 안경 프레임의 방식으로 형성될 수 있는 고정 장치(holding device, 2), 및 고정 장치(2)에 고정되는 제1 안경 렌즈(3) 및 제2 안경 렌즈(4)를 포함한다. 안경 렌즈들(3, 4)과 고정 장치(2)는 예를 들어 스포츠 고글들 또는 안경들, 선글라스들 및/또는 결함있는 시력을 교정하기 위한 안경들로서 형성될 수 있는데, 이것은 이하에서 설명되는 바와 같이, 제1 안경 렌즈(3)를 통해, 가상 이미지가 사용자의 시야로 도입되는 것을 가능하게 한다.
이 목적을 위해, 디스플레이 장치(1)는 이미지 생성 모듈(5)을 포함하는데, 이것은 도 1에 대략적으로 도시된 바와 같이, 고정 장치(2)의 우측 안경 다리의 영역에 배치될 수 있다. 이미지 생성 모듈(5)은, 예를 들어 행들 및 열들로 배치되는, 복수의 화소들을 가지는, 예를 들어 OLED 칩, LCD 칩 EH는 LCoS 칩 또는 틸팅 미러 매트릭스와 같은, 2차원 이미지 생성 요소(6)(도 2 참조)를 가질 수 있다.
안경 렌즈들(3 및 4), 및 특히 제1 안경 렌즈(3)는 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1)와 함께 예로서 설명될 뿐이다. 안경 렌즈들(3, 4) 또는 적어도 제1 안경 렌즈(3)는 그 자체로 그 각각의 경우에 있어서 본 발명에 따른 안경 렌즈(3, 4)로서 또는 본 발명에 따른 광학적 요소로서 형성된다. 본 발명에 따른 광학적 요소는 또한 여기서 설명되는 디스플레이 장치(1)에서 서로 다른 맥락에서 사용될 수 있다. 그러므로, 안경 렌즈로서 형성된다면, 광학적 요소는 물론 제2 안경 렌즈(4)로서 형성될 수 있다.
도 2의 확대 부분 단면도로부터 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 디스플레이 장치(1)는 이미징 광학적 유닛(7)을 가지는데, 이것은 이미지 생성 요소(6) 또는 이미지 생성기(6)와 제1 안경 렌즈(3) 사이에 배치되는 광학적 요소(8)를 포함한다. 나아가, 제1 안경 렌즈(3) 그 자체는 또한 이미징 광학적 유닛(7)의 일부로서 기능한다.
광 빔(9)은 이미지 생성기(6)의 각각의 화소로부터 나올 수 있다. 원하는 이미지는 이미지 생성 모듈(5)의 일부일 수 있는 제어 유닛(10)을 이용해, 적절한 이미지 생성기(6)의 화소들의 활성화에 의해 생성될 수 있다. 도 2에 있어서, 광 빔의 광선들의 경로는 광 빔(9)으로 표현하는 것으로 도시되어 있고, 이하에서는 또한 광 빔(9)으로 참조된다.
이미지 생성기(6)로부터 나온 광 빔(9)은 광학적 요소(8)을 지나 입력부(11)(여기서는 제1 안경 렌즈(3)의 끝면(end face))를 통해 제2 안경 렌즈(3)로 들어가고 이 안경 렌즈 안에서 광-안내 채널(12)을 따라 출력부(13)까지 안내된다. 출력부(13)는 서로 인접하게 배치되는 많은 반사 편향 표면들(14)(이것은 또한 반사 면들(reflective facets)로서 지칭될 수 있음)을 가지고, 여기서 제1 안경 렌즈(3)의 후면(15) 방향으로의 광 빔들(9)의 반사가 발생하여, 광 빔들이 후면(15)을 통해 제1 안경 렌즈(3)로부터 나온다.
그 결과로서, 의도된 대로 그의 머리에 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1)를 착용한 사용자는 그가 출력부(13)를 본다면, 이미지 생성기(6)를 이용해 생성된 이미지를 가상 이미지로서 인식할 수 있다. 여기서 설명된 실시예의 경우에 있어서, 똑바로 보는 시각 방향(G)에 기초하여, 사용자는 대략 40°만큼 오른쪽을 보아야 한다. 도 2에 있어서, 사용자의 눈의 회전의 중심(16) 및 이미징 광학적 유닛(7)의 아이-박스(17) 또는 출사 동공(17)이 설명을 목적으로 도시되어 있다. 아이-박스(17)는 디스플레이 장치(1)에 의해 제공되는 영역이고 여기서 사용자의 눈은 움직일 수 있고 항상 생성된 이미지를 가상 이미지로서 볼 수 있다.
설명된 실시예의 경우에 있어서 입력이 제1 안경 렌즈(3)의 끝면을 통해 수행되고, 최종적으로 입력부(11)는 제1 안경 렌즈(3)의 끝면에 형성되더라도, 제1 안경 렌즈의 후면(15)을 통해 입력을 수행하는 것 또한 가능하다.
도 2의 대략적인 표현에 도시된 바와 같이, 제1 안경 렌즈(3)의 후면(15) 및 전면(18) 모두는 굽어진 방식으로 형성된다.
특히 도 2의 표현들로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 안경 렌즈(3)는 또한 2 개의 쉘들로 형성되고 제1면(20) 및 제2면(21)을 가지는 외부 쉘(19) 및 제1면(23) 및 제2면(24)을 가지는 내부 쉘(22)을 포함한다.
외부 쉘(19)의 제1면(20)은 제1 안경 렌즈(3)의 전면(18)을 형성하고 내부 쉘(22)의 제1면(23)은 제1 안경 렌즈(3)의 후면(15)을 형성한다. 외부 쉘(19)의 제2면(21) 및 내부 쉘(22)의 제2면(24)은, 서로 면하고 있는데, 보충적인 곡률들을 가지고 있고 접착층(31)을 이용해 그들의 표면 영역에 걸쳐 서로 연결된다. 접착 층(31)을 형성하기 위해, 접착 조성물은 2 개의 쉘들(19, 22)을 접착으로 결합하기 위한 접착제로서 사용된다.
광-안내 채널(12)은 입력부(11)로부터 출력부(13)까지의 광 빔들(9)의 원하는 안내가 발생하는 이러한 방식으로 형성된다. 이것은 예를 들어 전면(18)(=외부 쉘(19)의 제1면(20)) 및 후면(15)(=내부 쉘(22)의 제1면(23)) 상의 전체 내부 반사에 의해 발생할 수 있다. 물론 광 빔들(9)의 원하는 반사가 발생하는 반사 코팅이 광-안내 채널(12)의 영역 안의 전면(18) 및/또는 후면(15) 상에 형성되는 것 또한 가능하다. 반사 코팅의 반사도는 예를 들어 가능한 한 크거나(대략 100%) 또는 이보다 작을 수 있다. 반사 코팅은 결과적으로 미러 층으로 또는 부분적인 반사 층으로 형성될 수 있다.
여기서 설명된 실시예의 경우에 있어서, 외부 쉘(19)의 2 개의 면들(20, 21)은 구면으로 굽어져 있고 외부 쉘(19)의 제1면(20)은 곡률의 반지름이 94 mm이고 외부 쉘(19)의 제2면(21)의 곡률의 반지름은 92 mm이다. 결과적으로, 외부 쉘의 두께는 2 mm이다. 하지만 외부 쉘(19)은 더 작은 두께를 가지고 형성될 수 있다. 예를 들어, 외부 쉘(19)의 두께는 0.15 mm 내지 2 mm 보다 작은 범위 안에 놓일 수 있다. 특히, 외부 쉘(19)은 치수적으로 안정적인 필름으로 형성될 수 있다. 치수적으로 안정적이라는 것은 여기서 특히 필름이 적어도 중력을 견디고, 결과적으로 다른 힘들이 작용하지 않는다면 그 형태를 유지하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
내부 쉘(22)의 제2면(24)은 구면으로 굽어져 있고 외부 쉘(19)의 제2면(21)의 반지름에 대응하는 곡률의 반지름을 가진다. 여기서, 그러므로 이것은 92 mm의 반지름이다. 내부 쉘(22)의 제1면(23)은 구면으로 굽어져 있고 사용자의 결함있는 시력을 교정하는 데 필요한 곡률의 반지름을 가진다(예를 들어 내부 쉘(22)의 물질로 PMMA를 사용할 때 150 mm). 물론, 내부 쉘의 제1면(23) 또한 구면으로 굽어져 있을 수 있다. 외부 쉘(19)의 물질은 바람직하게 내부 쉘(22)의 물질과 동일하다. 내부 쉘(22)의 두께는 실질적으로 내부 쉘(22)의 제2면(24)과 내부 쉘(22)의 제1면(23) 사이의 반지름의 차이에 종속하고 여기서 설명된 예에 있어서는 대략 3 mm이다.
이미 언급된 바와 같이, 외부 쉘(19)과 내부 쉘(22)의 물질들은 바람직하게 동일하여, 이들은 동일한 굴절률을 가진다. 내부 쉘(22)과 외부 쉘(19)은 바람직하게 접착 층(31)을 이용해 그 전체 표면 영역에 걸쳐 접착으로 결합되어, 조밀한 제1 안경 렌즈(3)가 제공된다.
여기서 설명된 실시예의 제1 안경 렌즈(3)는 +2 디옵터의 교정을 제공한다.
본 발명에 따른 광학적 요소는 이하와 같이 생산될 수 있다:
제1 단계에 있어서, 제1 반제품(25)이 주입 성형에 의해 써모플라스틱 폴리머로부터 생산된다. 도 3의 확대 부분 단면도에 도시된 바와 같이, 제1 반제품(25)은 제1면(23) 및 제2면(24)을 가진다. 미소구조(microstructuring, 26)가 제2면(24) 상에 형성되어 있는데, 이것은 원하는 반사 면들(14)의 형태를 말한다.
제1반제품(25)은 그후 광학적으로 효과적인 층(27)을 가지고 미소구조(26)의 영역에 코팅되는데, 이것은 점선으로 표현된다(표현을 단순하게 하기 위해 층(27)은 도 2에 도시되지 않음). 알려진 코팅 프로세스들, 예를 들어 화학 증기 장착(CVD) 또는 물리 증기 증착(DVD)이 이를 위해 사용될 수 있다. 광학적으로 효과적인 층(27)은, 도 4에 점선에 의해 표현되어 있는데, 설명된 상대적인 면들(14)이 제공되도록 선택된다.
미소구조(26)에 의해 야기되는 오목부들은, 제2면(24)으로부터 반제품(25) 안쪽 방향으로 연장되는데, 원활한 연속적인 제2면(24)이 획득되는 방식으로 후속 단계에서 충진된다(도 5 참조). 반제품(25) 또는 광학적 시멘트 또는 광학적 접착제(28)를 생산하기 위한 물질과 동일한 물질(28)이 오목부들을 충진하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물이 특히 사용될 수 있다.
그후, 외부 쉘(19)은 제1면(20)과 제2면(21)을 가지는 방식으로 제2반제품(30)으로 주입 성형에 의해 써모플라스틱 폴리머로부터 생산된다. 제2반제품(30)은 또한 제1반제품(25)의 생산 전에 또는 제1반제품(25)과 동시에 생산될 수 있다. 제2반제품(30)은 그후 그 전체 표면 영역에 걸쳐 제1반제품(25)에 접착으로 결합된다. 이 목적을 위해, 제2반제품(30)의 제2면(21) 및/또는 제1반제품(25)의 제2면(24)은 접착 층(31)을 형성하기 위해 광학적 접착제 또는 광학적 시멘트를 가지고 코팅될 수 있다. 도 6에는, 제1반제품(25)의 제2면(24)이 접착 층(31)을 가지고 코팅되는 경우가 도시되어 있다. 그후, 2 개의 반제품들은 도 6의 화살표들(P1)에 의해 지시되는 바와 같이, 접착 층(31), 이것은 접착제의 층으로도 지칭될 수 있는데, 이를 이용해 그들의 표면들(21 및 24)에서 서로 접촉하게 되고 또한 접착 층(31)은 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학적 요소(3)를 생산하기 위해 경화된다. 이것은 본 발명에 따른 광학적 요소(3)를 생산하는데, 이것은 2 개의 쉘들로 만들어지고, 이때 2 개의 쉘들(19 및 22)의 외부 면들(23 및 20)은 제1 안경 렌즈(3)의 후면(15) 및 전면(18)을 형성한다.
도 8에 있어서, 광학적으로 효과적인 층(27) 및 미소구조(26)를 가지는 제1반제품(25)이 확대 단면도로 도시되어 있다. 한 단계로 이전에 설명된 미소구조(26)의 충진과의 차이로서, 도 8에 따른 변형의 경우에 있어서, 이것은 2 개의 단계들로 수행된다. 이 방식으로, 충진 층들(281, 282)(충진 층(281) 및 그후 충진 층(282))의 물질의 경화 동안 발생하는 원하지 않는 수축이 감소될 수 있다. 물론, 충진은 또한 2 개의 단계들 이상에서, 예를 들어 3, 4, 5 또는 6 개의 단계들에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치(1)의 경우에 있어서, 사용자의 시야로 가상 이미지의 도입은 제1 안경 렌즈(3)를 통해 발생한다. 물론 제2 안경 렌즈(4)를 통해 동입되는 것 또한 가능하다. 나아가, 디스플레이 장치(1)는 가상 이미지들 또는 정보가 안경 렌즈들(3, 4) 모두를 통해 도입될 수 있는 방식으로 형성될 수 있다. 이 경우에 있어서, 도입은 3차원 이미지의 인상(impression)이 생성되는 방식으로 발생할 수 있다. 하지만 이것은 절대적으로 필요하지 않다.
안경 렌즈들(3, 4)은 0의 굴절력 또는 (특히 결함있는 시력을 교정하기 위해) 0가 아닌 굴절력을 가질 수 있다. 도면들에 도시된 바와 같이, 안경 렌즈(3)의 전면(11) 및 후면(12) 모두는 굽어진 방식으로 형성된다. 전면(11)은 특히 구면으로 굽어져 있을 수 있다. 결함있는 시력을 교정하기 위해 안경 렌즈가 0가 아닌 굴절력을 가진다면 , 후면(15)의 곡률은 일반적으로 대응하는 교정을 달성하기 위해 적절하게 선택된다. 후면(15)은 구면 형태로부터 벗어나는 곡률을 가질 수 있다.
고정 장치(2)는 안경과 같은 고정 장치로서 형성되어야 하는 것은 아니다. 사용자의 머리에 디스플레이 장치의 배치 또는 착용이 발생할 수 있는, 다른 종류의 고정 장치 또한 가능하다.
설명된 예시적인 실시예들의 경우에 있어서, 안경 렌즈(3)는 2 개의 쉘들로 형성된다. 하지만 2 개 이상의 쉘들, 예를 들어 적어도 3 개의 쉘들을 가지는 안경 렌즈를 생산하는 것 또한 가능하다. 특히, 안경 렌즈는 (쉘들일 필요가 없는) 2 개의 부품들로부터 또는 2 개의 이상의 부품들로부터 생산될 수 있다. 쉘들 또는 부품들은 그후 바람직하게 접착 조성물을 가지고 접착으로 결합된다.
이하의 예는 본 발명을 설명한다.
예:
제3 물질을 위해 NXT®의 폴리우레탄들을 또한 제1 물질을 위해 Zeonex®를 사용할 때, 이하의 굴절률들이 실험적인 생산에서 획득되었다:
22℃에서 나타난 기업 NXT로부터의 4 개의 폴리우레탄 시료들 이하의 4 개의 굴절률들 nD(589.3 nm):
시료 1: 1.5269
시료 2: 1,5272
시료 3: 1.5277
시료 4: 1.5277
상품명 Zeonex®을 가지는 싸이클로올레핀 폴리머에 있어서, 이하의 굴절률 nD(589.3 nm)이 2 개의 제품들(480R 및 E48R))에 있어서 22℃에서 측정되었다:
시료 A: 1.5254(480R)
시료 B: 1.5314(E48R)
시료들 A와 B의 혼합 (부피에 의한 65/100 부분들)은 1.5275의 굴절률 nD을 생산하였고, 이것은 시료들 2 내지 4에 잘 적용되었다.

Claims (12)

  1. 사용자의 머리에 착용될 수 있고 이미지를 생성하는 디스플레이 장치(1)를 위한 광학적 요소에 있어서,
    전면(18) 및 후면(15),
    입력부(11) 및 상기 입력부(11)로부터 이격된 출력부(13) 및
    광-안내 채널(12)을 가지고, 상기 광-안내 채널은 상기 출력부(13)까지 상기 광학적 요소(3) 안에서 상기 광학적 요소(3)의 상기 입력부(11)를 거쳐 상기 광학적 요소(3)로의 입력인 생성된 이미지의 화소들의 광 다발들(9)을 안내하기에 적절하고, 이로부터 이들은 상기 광학적 요소(3)로부터 출력되고,
    이때 상기 출력부(13)는 출력을 위한 상기 광 다발들(9)의 편향을 발생시키는 광학적으로 효과적인 구조를 가지고, 또한
    상기 광학적 요소는 광학적으로 효과적인 구조를 포함하는, 제1 물질의 제1부분(19)을 가지고, 상기 광학적 요소는 제3 물질의 제2부분(22)을 가지고, 이때 상기 2 개의 부분들(19, 22)은 제2 물질의 접착 조성물(31)을 가지고 서로 연결되고, 상기 제1 물질은 하나 또는 그 이상의 싸이클로올레핀 폴리머들을 포함하고, 상기 제1 및 상기 제3 물질들은 서로 다르고, 상기 제2 및 상기 제3 물질들은 각각의 경우에 있어서 적어도 하나의 유기적 폴리머를 포함하고 또한 상기 제1 물질과 상기 제2 물질 사이 및 상기 제2 물질과 상기 제3 물질 사이에 380 nm와 800 nm 사이의 적어도 하나의 파장에 대한 굴절률에 있어서의 차이들은 각각의 경우에 있어서 ≤ 0.02인, 광학적 요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 싸이클로올레핀 폴리머들의 비율은, 상기 제1 물질의 총중량에 기초하여, 적어도 중량의 95%인, 광학적 요소.
  3. 제 1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 제1 물질은 서로 다른 적어도 2 개의 싸이클로올레핀 폴리머들의 혼합물을 포함하는, 광학적 요소.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 380 nm와 800 nm 사이의 적어도 하나의 파장에 대한 상기 제1 물질과 상기 제2 물질 사이 및 상기 제2 물질과 상기 제3 물질 사이의 굴절률에 있어서의 차이들은 각각의 경우에 있어서 ≤ 0.005인, 광학적 요소.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 380 nm와 800 nm 사이의 적어도 하나의 파장에 대한 상기 제1 물질과 상기 제3 물질 사이의 굴절률에 있어서의 차이는 ≤ 0.005인, 광학적 요소.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 물질의 상기 유기적 폴리머는 폴리우레탄인, 광학적 요소.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 싸이클로올레핀 폴리머는 Zeonex®인, 광학적 요소.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적으로 효과적인 구조는 상기 제1 부분에 오목부를 형성하고 상기 오목부는 상기 접착 조성물(31)로 완전히 충진되는, 광학적 요소.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부분(19) 및 상기 제2 부분(22)은 각각의 경우에 있어서 쉘들인, 광학적 요소.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적으로 효과적인 구조는 서로 이격된 반사 표면 요소들을 가지는, 광학적 요소.
  11. 사용자의 머리에 착용될 수 있는 고정 장치(2), 상기 고정 장치(2)에 고정되고 이미지를 생성하는 이미지 생성 모듈(5) 및 상기 고정 장치(2)에 고정되는 이미징 광학적 유닛(7)을 가지는 디스플레이 장치에 있어서, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따르고, 상기 고정 장치(2)가 상기 사용자의 머리에 착용된 상태에 있어서, 생성된 이미지를 상기 사용자가 이를 가상적 이미지로서 인식할 수 있는 방식으로 투사하는 광학적 요소(3)를 가지는, 디스플레이 장치.
  12. 광학적으로 효과적인 구조가 내재된 광학적 요소를 생산하기 위한 방법에 있어서,
    a) 그 상부 측 상에 구조화된 부분을 가지는 부분을 제공하는 단계,
    b) 상기 광학적으로 효과적인 구조를 형성하기 위해 상기 구조화된 부분에 미리 결정된 파장 범위에 대해 광학적으로 효과적인 코팅을 적용하는 단계,
    c) 상기 상부 측의 형태에 보충적인 형태를 가지는 하부측을 가지는 부분을 제공하는 단계,
    d) 상기 제1 부분의 상기 상부 측 및/또는 상기 제2 부분의 하부측에 접착 조성물을 적용하는 단계 및
    e) 상기 접착 조성물을 이용해 상기 제1 부분의 상기 상부 측을 상기 제2 부분의 상기 하부측에 연결하여, 광학적으로 효과적인 구조가 매립된 광학적 요소가 생산되게 되는 단계를 포함하는, 방법.
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