KR20180113472A - 도광 광학 요소 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

도광 광학 요소(LOE)가 제공된다. 상기 LOE는, 주 표면을 가지며, 상기 주 표면으로부터의 광의 내부 전반사에 의해 상기 광학 투명체를 통해 일반 전파 방향으로 입력 광을 안내하도록 구성된 광학 투명체와, 상기 광학 투명체에 의해 지지되고, 주 표면으로부터 이격되도록 광학 투명체의 체적 내에 완전히 매립되고 광학 투명체로부터의 입력 광을 하나 이상의 출력 방향을 향해 결합하도록 구성되는 적어도 하나의 광 지향 표면을 포함한다. 상기 광학 투명체는 광학 투명체 내부에 하나 이상의 계면을 포함하고, 모든 계면은 광 지향 표면에 평행한 그리고 주 표면에 대해 기결정된 각도로 기울어진 적어도 하나의 평면에 배치되고, 상기 적어도 하나의 광 지향 표면은 하나 이상의 계면 중 적어도 하나의 계면의 적어도 하나의 영역에 위치한다.

Description

도광 광학 요소 및 그 제조 방법 {LIGHT-GUIDE OPTICAL ELEMENT AND METHOD OF ITS MANUFACTURE}
본 발명은 광학 장치 분야에 관한 것으로, 소형의 도광 광학 요소 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 공통의 광-투과성 기판에 의해 지지되는 하나 이상의 적어도 부분적으로 반사하는 또는 회절 가능한 표면을 포함하는 기판 안내 광학 장치에 관한 것이다.
이러한 도광 광학 요소(LOE)는 휴대용 DVD, 휴대 전화, 모바일 TV 수신기, 비디오 게임, 휴대용 미디어 플레이어 또는 임의의 다른 모바일 디스플레이 장치, 가령, 증강/가상 현실 시스템에 사용하기 위한 시-스루 니어-아이 디스플레이, 또는 헤드-마운트 디스플레이와 같은 다수의 이미징 애플리케이션에 사용될 수 있다. LOE의 작동의 주요 물리적 원리는 LOE의 주 표면으로부터의 내부 전반사에 의해 광파가 기판 내부에 포획된다는 것이다. 또한, LOE 내부에 포획된 광파는 하나 이상의 내부 반사 또는 부분 반사/회절 표면에 의해 시청자의 눈으로 결합된다.
상술한 LOE의 성능을 규정하는 중요한 인자들 중 하나는 LOE로부터의 광 출력에 의해 형성된 조명의 균일성에 대한 요건과 관련된다. 결국, 각각의 선택적 반사 표면에 도달하는 상이한 광선들의 상이한 반사 시퀀스로 인해 결과적인 이미지에 잠재적 불균일성이 발생할 수 있기 때문에, 각각의 부분 반사 표면의 실제 활성 영역이 고려되어야 한다. 보다 구체적으로, 일부 광선은 선택적 반사 표면과의 사전 상호 작용없이 도달하고, 다른 광선은 하나 이상의 부분 반사 후에 도착한다.
선택적 반사 표면의 비활성 부분이 기판 밖으로 포획된 광파의 결합에 기여하지 않기 때문에, LOE의 광학 성능에 미치는 영향은 부정적일 수 있다. 즉, 반사면들 사이에 중첩이 없는 경우, 시스템의 출력 개구에 비활성 광학 부분이 존재할 것이고, "홀"이 이미지에 존재할 것이다. 한편, 반사 표면의 비활성 부분은 외부 장면으로부터의 광파에 대해 확실히 활동적이다. 또한 인접한 두 표면의 주축 방향은 동일할 수 없다. 그렇지 않으면 전체 두 번째 표면이 비활성화될 것이다. 따라서 출력 개구에서 비활성 부분을 보완하기 위해 반사면 사이에 겹침이 설정되면, 이 겹치는 영역을 가로지르는 출력 장면의 광선에 이중 감쇠가 발생하고 외부 장면에 홀이 생길 것이다. 이 현상은 헤드 업 디스플레이와 같이 눈에서 떨어져있는 디스플레이의 성능뿐만 아니라 니어-아이 디스플레이의 성능도 상당히 감소시킨다.
상기 문제점 및 그 해결 방법은 예를 들어, US 7,724,443 및 WO 2007/054928에 개시되어 있으며, 이들 모두는 본 출원의 양수인에게 양도되어 있다. 이 문제점을 극복하기 위한 가능한 기술은 부분적으로 반사하는 표면의 실제 활성 부분만이 기판 내부에 매립되어 있도록 하는 것이며, 즉 반사 표면이 하부 주 표면과 교차하지 않고 이 표면의 끝에서 종결된다는 것이다. 반사 표면의 단부가 LOE의 길이에 걸쳐 서로 인접하기 때문에, 투영된 증강 이미지에 홀이 없으며, 표면 사이에 겹침이 없으므로 외부 뷰의 실제 이미지에 홀이 없으며, 따라서, 균일한 조명을 제공할 수 있다.
일반적인 설명
상술한 종류의 도광 소자(LOE), 즉 LOE의 주 표면으로부터의 내부 전반사에 의해 기판 내부의 광을 트래핑하고, 기판으로부터 포획된 광을 결합하기 위해 하나 이상의 반사 또는 부분 반사/회절 표면을 포함하도록 구성되는 LOE의 제조를 위한 신규한 기법이 당해 분야에 필요하다.
이러한 LOE 및 그 내부 및 외부에서의 광 전파 방법은 일반적으로도 1a에 도시되어 있다. LOE(20)는 광 입력 영역(21)(예를 들어, 가상 이미지 소스의 출력과 정렬됨), 이로부터의 내부 전반사에 의해 광을 안내하는 주 표면(26 및 28), 및 LOE 내부에 적절한 배향으로 배열되는 하나 이상의 적어도 부분 반사/회절 표면(22)을 가진다. 주 표면들(26, 28)로부터 수회 반사된 후에, 포획된 광파는 선택적 부분 반사 표면(들)(22)에 도달하여 LOE로부터 광을 결합시켜 관찰자의 눈(24)의 동공(25)을 향해 출력 방향으로 전파한다.
일반적으로, LOE의 기판에 매립된 이러한 적어도 부분 반사/회절 표면(22)은 하나 이상의 출력 방향으로 기판을 통해 일반적인 전파 방향으로 전파하는 광을 리디렉션(redirect)시키는 역할을 한다. 단순화를 위해, 이러한 표면은 이하에서 "광 지향 표면"으로 지칭된다.
공지된 바와 같이, 예를 들어 본 출원의 양수인에게 양도된 기언급한 US 7,724,443 호 및 WO 2007/054928에 따르면, LOE의 고성능(예를 들어, 균일한 조명)은 기판에 이러한 광 지향 표면(22)을 매립하여 광 지향 표면들이 주 표면(26, 28)으로부터 이격되도록 함으로써 제공될 수 있다.
도 1b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이들 특허 공보에 기재된 일부 기술에 따르면, 이러한 구성은 모든 반사 표면들에 대해 적절한 활성 개구를 갖는 LOE(134)를 도출하도록, 블랭크 플레이트(132)(즉, 부분 반사면을 갖지 않는 플레이트)를 (가령, 광학 세멘트를 이용하여) 도광 기판(130)의 주 표면들 중 하나에 부착함으로써 달성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 2 개의 주 표면(26 및 28)은 결합된 구조가 완전한 직육면체를 형성하는 방식으로 서로 평행하다.
이들 특허 공보들로부터 공지된 대안 기술에 따라, 도 1c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 사출-성형 또는 주조에 의해 제조된 2 개의 유사한 치아 형상의 투명 폼(140)을 제조함으로써 동일한 구성을 실현할 수 있다. 요구되는 반사면(22)(이방성 또는 코팅된 박막)이 폼(140)들 사이의 적절한 위치에 삽입되고, 두 개의 폼이 함께 접착되어 요구되는 LOE(144)를 생성한다.
도면들에서 알 수 있는 바와 같이, 결과적인 구조체(134)(도 1b)는 주 표면들에 평행한 평면에 위치되고 따라서 반사면들(22)에 대해 경사진 계면(50)을 갖고, 결과적인 구조체(144)(도 1C)는 반사면(22)에 실질적으로 평행판 평면에 위치하는 영역/세그먼트(150A)와, 반사면 및 주 표면의 평면에 교차하는 평면에 위치된 영역/세그먼트(150B)를 가진 계면(150)을 갖는다.
일반적으로, 양호한 광학 품질을 갖는 왜곡되지 않은 이미지를 얻기 위해, 주 표면 및 (부분적) 반사/회절 표면은 고품질이어야 한다. 반면에, 그러한 LOE의 제조 공정은 가능한 한 간단하고 직관적이며 가격 경쟁력이 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 LOE의 기판/본체로부터 광을 결합시키는 하나 이상의 적어도 부분적 반사/회절 표면(때때로 "광 지향 표면"으로 이하에서 언급됨)을 갖는 LOE의 제조를 위한 새로운 접근법과, 이러한 LOE의 결과인 신규한 구조를 제공한다.
따라서, 본 발명의 하나의 넓은 태양에 따라 제공되는 도광 광학 요소(LOE)는, 주 표면으로부터 광의 내부 전반사에 의해 광학 투명체를 통해 일반 전파 방향으로 입사광을 안내하기 위한 상기 주 표면을 가진 광학 투명체를 포함하며, 상기 광학 투명체는 적어도 하나의 광 지향 표면을 갖고, 각각의 광 지향 표면은 광학 투명체로부터의 입사광을 하나 이상의 출력 방향을 향해 결합시키도록 구성된다. 이 구조는 상기 적어도 하나의 광 지향 표면 각각이 주 표면으로부터 이격되도록 상기 광학 투명체의 체적 내에 완전히 매립되도록 구성되고, 상기 광학 투명체는 주광학 투명체 내부에 하나 이상의 계면을 포함하며, 상기 하나 이상의 계면 모두는 기결정된 각도로 상기 주 표면에 대해 경사지도록 상기 적어도 하나의 광 지향 표면 각각에 평행한 적어도 하나의 평면에 위치하고, 상기 적어도 하나의 광 지향 표면은 상기 하나 이상의 계면 중 하나에서 각각 적어도 하나의 영역에 위치한다.
발명의 LOE에서 주 표면 사이에서 연장되고 광 지향 표면에 평행한 계면 외엔 다른 계면이 존재하지 않으며, 모든 광 지향 표면들은 이러한 계면들 중 적어도 일부의 영역 내에 배열된다. 이와 관련하여, 여기서 사용되는 "계면"이라는 용어는 LOE의 통합 구조체를 형성하는 요소들 사이의 물리적 경계를 지칭한다.
일부 실시예에서, LOE의 본체(기판)는 적어도 하나의 축을 따라 이격된 평행 관계로 배열되는 광 지향 표면들 중 2개 이상으로 이루어진 어레이에 의해 형성되는 내부 패턴을 포함한다. 어레이의 광 지향 표면은 2개 이상의 광 지향 표면들이 주 표면으로부터 이격되도록 체적 내에 완전히 매립되어 본체 내부에 하나 이상의 계면에 위치한다.
이러한 다수의 광 지향 표면들 중 적어도 일부는 주 표면들 중 적어도 하나로부터 실질적으로 동일하게 이격될 수 있고, 다수의 광 지향 표면들 중 적어도 일부는 주 표면으로부터 상이하게 이격되면서 상이한 치수 또는 동일 치수를 가질 수 있다.
발명이 적어도 부분 반사/회절 등의 특성과 관련하여 설명되지만, 편광 효과, 스펙트럼 효과 등 다른 성질을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다.
일부 실시예에서, LOE의 다수의 광 지향 표면은 상기 적어도 하나의 평면 내 2개의 수직 축을 따라 공간적 이격 관계로 배열된다.
본 발명은 기언급한 LOE의 신규한 제조 방법을 제공한다. 더욱이, 발명의 방법은 임의의 공지된 적절한 패턴처리 기술을 이용하여 다수의 LOE를 동시에 제조하기 위한 간단한 기술을 제공하기 때문에, 이러한 LOE의 대량 생산에 유리하다.
따라서, 발명의 다른 넓은 실시형태에 따르면, 기언급한 것과 같이 구성되는 2개 이상의 도광 광학 요소(LOE)의 제조 방법이 제공되며, 상기 방법은,
적어도 하나의 패턴처리된 기판을 준비하는 단계 - 상기 패턴처리된 기판은 사이에 기판의 광학적 투명 스페이서 영역을 갖도록 X축 및 Z축 중 하나를 따라 이격 관계로 X-Z 평면에 배열되는 광 지향 표면들을 가진 이격된 평행 영역들의 패턴을 갖도록 형성되는 표면을 가진 평면형 광학 투명체를 가짐 - 와,
상부 및 하부의 광학적으로 투명한 기판들 사이에서 상기 적어도 하나의 패턴처리된 기판을 에워싸서, Y축을 따라 서로 위에 적층된 복수의 광학 투명층의 스택을 형성하는 단계 - 이격된 평행한 광 지향 표면들의 패턴은 층들 사이의 계면에 위치함 - 와,
X-Z 평면과 교차하고 X-Z 평면과 기결정된 각도를 형성하는 다이싱 평면을 따라 복수의 광학 투명층의 상기 스택을, X축을 따라 서로로부터 이격된 기결정된 개수의 슬라이스로 다이싱하여 LOE에 대한 복수의 광학 투명체를 형성하는 단계 - 상기 광학 투명체 각각은 LOE 광학 투명체 내에 완전히 매립된 상기 적어도 하나의 광 지향 표면을 포함하고, 상기 적어도 하나의 광 지향 영역은 LOE의 주 표면으로부터 이격되고 상기 주 표면과 상기 기결정된 각도를 형성함 - 를 포함하는, 방법이 제공된다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 주 표면으로부터 내부 전반사에 의해 일반 전파 방향으로 입력 광을 안내하기 위한 광학 투명체를 가진, 그리고, 주 표면으로부터 이격된 하나 이상의 출력 방향을 향해 입력 광 전파를 안내하기 위한 상기 적어도 하나의 광 지향 표면을 포함하는, LOE을 생산하는 상기 슬라이스 각각에 에지 커팅을 적용하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 상부 및 하부 층 사이에 모두 에워싸이도록 Y축을 따라 서로 위에 2개 이상의 패턴처리된 기판을 배치하는 단계를 더 포함하며,
상기 패턴처리된 기판의 패턴들은 인접한 층들 사이의 계면에 위치하고, X축 및 Z축 중 하나를 따라 서로에 대해 시프트되어, 상기 복수의 LOE를 형성하며, 각각의 LOE는 광학 투명체 내에 완전히 매립된 2개 이상의 이격된 광 지향 표면을 포함하는 내부 패턴을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 상부 및 하부 층 사이에 모두 에워싸이도록 Y축을 따라 서로 위에 2개 이상의 패턴처리된 기판을 배치하는 단계를 더 포함하고,
상기 패턴처리된 기판들은 X축을 따라 서로에 대해 시프트되어, 상기 패턴처리된 기판들의 패턴이 층 내 인접한 광 지향 영역들 사이의 최소 스페이서 영역보다 작은 시프트 값으로 X축을 따라 서로에 대해 시프트되어, 상기 복수의 LOE를 형성하고, 각각의 LOE는 광학 투명체 내에 완전히 매립된 2개 이상의 이격된 광 지향 표면을 포함하는 내부 패턴을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 스페이서 영역의 치수 및 상기 스택을 상기 슬라이스로 다이싱은 상기 LOE의 주 표면으로부터 상기 광 지향 표면의 거리를 규정한다.
일부 실시예에서, 상기 2 개 이상의 광 지향 표면은 상기 주 표면과 상이한 간격을 갖도록 상이한 치수의 영역을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 2개 이상의 광 지향 표면은 상기 입력 광에 상이한 영향을 미치는 상이한 광학적 특성을 갖는 영역을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 광 지향 표면은 반사 및 회절 효과 중 적어도 하나에 의해 광을 지향시키는 표면을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 패턴처리된 기판을 준비하는 단계는, 광학적으로 투명한 스페이서 영역에 의해 이격되는, 상기 공간적으로 이격된, 평행한 광 지향 표면의 패턴을 생성하기 위해 리소그래피 공정을 상기 평면형 광학 투명체의 표면에 적용하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 리소그래피 공정은 상기 패턴을 생성하기 위해 네가티브 또는 포지티브 패턴처리를 적용하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 패턴처리된 기판을 준비하는 단계는 상기 평면형 광학 투명체의 표면에 직접 기록 패턴처리 공정을 적용하여, 상기 광학적으로 투명한 스페이서 영역에 의해 이격된, 공간적으로 이격된, 평행한 광 지향 표면의 상기 패턴을 생성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 주 표면 각각은 하드 코팅(Hard Coating; HC), 안티-스크래치 코팅, 초-소수성 코팅, 얼룩 방지 코팅(anti-smudge coating), 항균 코팅 및 방오 코팅, 반사 방지 코팅 중 적어도 하나를 포함하는 외부 코팅을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 LOE의 상기 주 표면을 생성시키기 위해 상기 외부 표면에 액체/용매 기반 코팅, 하나 이상의 인쇄 기술, 하나 이상의 건식 코팅 중 하나를 적용하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 액체/용매 기반 코팅은 딥 코팅, 스핀 코팅, 스프레이-코팅, 다이 코팅, 모세관 코팅, 롤 코팅, 커튼/나이프 코팅, 바-코팅 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 건식 코팅은 광학 코팅의 스퍼터링 및 증발(evaporation) 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 외부 표면 상의 상기 액체/용매 기반 코팅 또는 인쇄 코팅에 경화 공정을 적용하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 외부 표면에 연마를 적용하는 단계를 더 포함한다.
상술한 바와 같이, 다수의 층들은 상이한 두께의 2개 이상의 층을 포함할 수 있다.
패턴의 광 지향 영역은 X축 및 Z축 모두를 따라 공간적으로 이격된 관계로 배열될 수 있다.
일 실시형태에서, 주 표면으로부터 광의 내부 전반사에 의해 광학 투명체를 통한 일반 전파 방향으로 입력 광을 안내하도록 구성된 광학 투명체와, 주 표면으로부터 이격되도록 상기 광학 투명체의 체적 내에 완전히 매립되어 하나 이상의 출력 방향을 향해 광학 투명체로부터 상기 입력 광을 결합하도록 구성된 적어도 하나의 광 지향 표면을 포함하는 도광 광학 요소(LOE)에 있어서, 상기 LOE는,
적어도 하나의 패턴처리된 기판을 준비하는 단계 - 상기 패턴처리된 기판은 사이에 기판의 광학적 투명 스페이서 영역을 갖도록 X축 및 Z축 중 하나를 따라 이격 관계로 X-Z 평면에 배열되는, 서로 이격된 평행한 광 지향 영역들의 패턴을 갖도록 형성되는 표면을 가진 평면형 광학 투명체를 가짐 - 와,
상부 및 하부의 광학적으로 투명한 기판들 사이에서 상기 적어도 하나의 패턴처리된 기판을 에워싸서, Y축을 따라 서로 위에 적층된 복수의 광학 투명층의 스택을 형성하는 단계 - 이격된 평행한 광 지향 영역들의 패턴은 층들 사이의 계면에 위치함 - 와,
X-Z 평면과 교차하고 X-Z 평면과 기결정된 각도를 형성하는 다이싱 평면을 따라 복수의 광학 투명층의 상기 스택을, X축 및 Z축 중 상기 하나를 따라 서로로부터 이격된 기결정된 개수의 슬라이스로 다이싱하여 LOE에 대한 복수의 광학 투명체를 형성하는 단계 - 상기 광학 투명체 각각은 LOE 광학 투명체 내에 완전히 매립된 상기 적어도 하나의 광 지향 영역을 포함함 - 를 포함하는 방법에 의해 제조된다.
일부 실시예에서, 상기 광학 투명체는 상기 광학 투명체의 주 표면들로부터 이격되고 상기 주 표면들에 대해 기울어진 광학 투명체의 체적 내에 완전히 매립된 복수의 상기 광 지향 표면들을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 광 지향 표면은 상기 주 표면으로부터 실질적으로 동일한 간격으로 이격된 표면을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 광 지향 표면은 상기 주 표면과 상이하게 이격되도록 상이한 치수의 표면을 포함한다.
본 명세서에 개시된 주제를 더 잘 이해하고 실제로 어떻게 수행될 수 있는지 예시하기 위해, 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적인 예로서 실시예가 이제 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명과 관련된 유형의 종래의 평면 도광 광학 소자(LOE)의 구성 및 동작을 개략적으로 도시한다.
도 1b 및 도 1c는 도 1a의 종래의 LOW 구성과 관련된 문제점을 해결하기 위한 LOW 구성의 두 가지 공지된 예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 LOE의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3a 내지 도3d는 다수의 LOE의 제조를 위한 본 발명의 방법의 예를 도시하며, 각각은 LOE의 본체에 매립된 단일의 광 지향 영역으로 구성된다;
도 4a 내지 도 4e는 다수의 LOE의 제조를 위한 본 발명의 방법의 또 다른 예로서, 각각의 기판 내의 영역이 Z-축을 따라 연장되도록, 그리고 X-축을 따라 이격되도록, 그리고 적층되는 기판들 내 패턴이 X축을 따라 시프트되도록, 다수의 패턴처리된 기판을 적층함으로써, LOE의 본체에 매립된 복수의 이격된 광 지향 영역으로 각각의 LOE가 구성된다.
도 4f는 도 4a-d의 일반적인 방법에 의해 제조된, 그러나 상이한 패턴처리 층을 이용하는 LOE를 예시하며, LOE 내의 다수의 광 지향 표면이 상이한 치수를 가지며 주 표면들 중 적어도 하나로부터 다르게 이격된 광 지향 표면을 포함한다.
도 5a 내지 도 5g는 다수의 패턴처리된 기판을 적층함으로써 각각 LOE 바디 내에 매립된 복수의 이격된 광 지향 영역으로 구성된 다수의 LOE의 제조를 위한 본 발명의 방법의 또 다른 예를 도시하며, 각 기판 내 영역들은 Z 축을 따라 연장되고 X 축을 따라 이격되며, 적층 기판 내의 패턴은 Z 축을 따라 시프트된다.
도 6a 내지 도 6f는 다수의 패턴처리된 기판을 적층함으로써 각각 LOE 바디 내에 매립된 복수의 이격된 광 지향 영역으로 구성된 다수의 LOE의 제조를 위한 본 발명의 방법의 또 다른 예를 도시하며, 각 기판 내의 영역들은 Z 축을 따라 연장되고 X 축 및 Z 축을 따라 이격되며, 적층된 패턴들은 X 축을 따라 시프트된다.
도 7은 렌즈가 본 발명의 LOE를 포함하는 안경을 도시한다.
전술한 바와 같이, 도 1a는 종래의 LOE 장치에서의 구성 및 동작(광 전파 방식)을 개략적으로 도시하고, 도 1b 및 도 1c는 광 지향 표면이 LOE 장치의 기판에 완전히 매립되어 그 주 표면(들)으로부터 이격되어 있는 경우를 제공하는 개선된 LOE 구성의 두 가지 예를 도시한다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 구성된 LOE 장치(200)의 일부가 개략적으로 도시되어 있다. 이해를 돕기 위해, 본 발명의 모든 예들에서 공통인 구성 요소들과, 상술한 공지된 장치의 구성요소들을 식별하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용된다.
LOE(200)는 2 개의 주 표면(26 및 28) 및 하나 이상의 광 지향 표면(22)을 갖는 광학적으로 투명한 본체(20)를 포함한다. 따라서, LOE는 주 표면(26, 28)으로부터 광의 전반사에 의해 입력 광을 본체(20)를 통해 전반적인 전파 방향(D)으로 안내하도록 구성되며, 이와 같이 전파되는 광과 광 지향 표면(22)과의 상호작용은 본체로부터의 광을 하나 이상의 출력 방향을 향해 결합시킨다. LOE(200)는 모든 광 지향성 표면(들)(22)이 주 표면들로부터 (동일하게 또는 동일하지 않게) 이격되어 본체(20)의 체적 내에 완전히 매립되도록 구성된다. LOE(200)는 본체(20)가 하나 이상의 내부 계면(일반적으로 60)을 포함하도록 제조되며, 여기서 각각의 내부 계면은 주 표면들 사이에서 연장되며, 모든 계면(가장 간단한 경우에는 단 하나의 그러한 계면 일 수 있음)는 광 지향 표면(22)에 평행한 평면에 위치하고, 광 지향 표면(22)은 각각 하나 이상의 계면(60)와 같은 영역 내에 위치된다.
다음은 본 발명의 LOE 장치를 제조하기 위한 본 발명의 제조 방법의 몇 가지 예이다. 각각의 LOE가 단일 광 유도 영역을 포함하도록, LOE에 대한 다수의 본체의 동시 제조의 가장 단순한 예가 도 3a-3d에 도시되어 있고, 각각의 LOE가 X 축 및 Z 축 중 하나를 따라 이격된 평행 관계로 XZ 평면에 배열된 2 이상의 광 지향 표면(22)의 어레이를 포함하도록 다수의 LOE 본체의 동시 제조에 대한 보다 실질적인 예(광 지향 영역은 Z- 축을 따라 연장되도록 늘어질 수 있음)가 도 4a-4e,도 5a-5g 및 도 6a-6f를 참조하여 아래에서 기술된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 패턴처리된 기판(70)이 준비된다. 패턴처리된 기판(70)은 그 표면들(70A) 중 적어도 하나 상에 적어도 하나의 표면 패턴(72A)을 갖는 광학적으로 투명한 평면형 본체(20)를 갖는다. 대향 표면(70B)에 또한 표면 패턴이 제공될 수 있음을 이해할 수 있다. 패턴(72A)은 기판(20)의 광학적으로 투명한 영역(74)에 의해 이격된, 서로 떨어져 평행한 광 지향 영역(22)(일반적으로 적어도 2 개의 그러한 영역)의 어레이 형태를 취한다. 통상적으로, 영역(22 및 74)은 각각 요망되는 광 지향 물질(가령, 적어도 부분적 반사 또는 회절성)에 의해 코팅되고, 코팅되지 않은 영역이다. 본 예에서 광 지향 영역(22)은 Z축을 따라 연장되어 늘어지며, 광학적으로 투명한 코팅되지 않은 영역(74)들을 갖도록 X축을 따라 이격 관계로 배열된다. 표면 패턴(72A)은 광학 코팅 프로세스 다음에 또는 이전에, 리소그래피(네가티브 또는 포지티브), 직접 기록 등과 같은 임의의 공지된 적절한 기술을 사용하여 생성될 수 있다.
광 지향 영역(22)이 2차원 어레이로 배열될 수 있음에, 즉 광 지향 영역이 X 및 Z 축을 따라 이격될 수 있음에 주목해야 한다.
그 다음, 패턴처리된 기판(70)은 광학적으로 투명한 층들(76) 사이에 둘러싸인다(또는 적어도 패턴처리된 표면(70A)이 그러한 층(76)에 의해 덮여 있음). 따라서, 광학적으로 투명한 층들(기판들)(20, 76)을 포함하는 다층 스택이 광학 접착제를 이용한 접착에 의해 Y 축을 따라 적층하여 형성되고, 여기에서 광 지향 영역들(22)의 패턴(72A)이 층들 사이의 계면(50)에 위치한다. 상술한 바와 같이, 다른 표면 패턴이 표면(70B) 상에 만들어지며, 따라서 표면(70B)과 다른 광학적으로 투명한 층(76) 사이의 계면에 위치되는 구성일 수 있다.
그 후, 소정 각도로 XZ 평면과 교차하고 광학적으로 투명한 비 코팅 영역(74)을 통과하는 다이싱 평면(82)을 따라 다이싱/절단이 스택(80)(도 3c)에 적용된다. 이로써, 복수의 LOE 본체(20)가 제조되고, 본 예에서 11개의 이러한 본체들 중 하나만이 도 3d에 도시되어 있다. 이러한 각각의 LOE는 LOE 본체(20)에 완전히 매립되어 주 표면과 상기 각도를 형성하는 하나의 광 지향 영역(22)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 이러한 LOE는 광 지향 표면(22)에 평행한 평면에 위치된 계면(50) 이외의 내부 계면을 갖지 않으며, 상기 광 지향 표면은 본체(22)의 외부 표면으로부터 이격되어 계면(50)의 일 영역 상에 위치한다.
이러한 외부 주 표면은 LOE의 주 반사 표면을 생성하기 위해 하드 코팅(Hard Coating, HC), 안티 스크래치 코팅, 초-소수성 코팅, 얼룩 방지 코팅, 항균 및 방오 코팅, 반사 방지 코팅을 포함하는 다양한 코팅의 적용에 의해 추가로 가공될 수 있다. 이러한 코팅을 생성하는 방법은 액체/용매 기반 코팅, 가령, 딥 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 다이 코팅, 모세관 코팅, 롤 코팅, 커튼/나이프 코팅, 바 코팅 또는 다양한 인쇄 기술을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 경화 단계(가령, UV/전자 빔/열 경화) 및 추가 연마 단계를 더 포함할 수 있다. 또는 광학 코팅의 증발(evaporation) 또는 스퍼터링과 같은 건식 코팅이 적용될 수 있다. 여기에 구체적으로 나타내지는 않았지만 다이싱 공정으로 나타나는 각 본체에 에지 절단 공정을 적용하여 내부 전반사에 의해 일반적인 전파 방향으로 입력 광을 유도하고 광 지향 표면과의 상호작용에 의해 LOE로부터의 광을 결합시키는 바람직한 구성의 LOE를 생성할 수 있음을 주목해야 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 많은 수의 LOE의 동시 제조에 유리하게 사용될 수 있으며, 각각은 광 지향 표면의 어레이를 포함한다. 그러한 방법 중 하나가 도 4a-4e에 예시되어 있다. 이 예에서, 이 방법은 도 3a의 기판과 대체로 유사한 패턴화된 기판(70)(도 4a)의 준비로부터 시작한다. 기판은 공지된 임의의 적절한 패턴처리 기술을 사용하여 준비된다.
패턴처리된 기판(70)은 서로 위에 정렬되는 방식으로 Y 축을 따라 광학 접착제로 광학적으로 본딩되고(도 4b), 상부 및 하부의 광학적으로 투명한 층들 사이에 둘러싸이거나 또는 최상부의 패턴처리된 표면만이 광학적으로 투명한 층으로 덮일 수 있다. 이로써, 다층 스택(80)이 제조된다. 이러한 스택(80)에서, 패턴(72)은 인접 층 사이의 계면에 위치한다. 또한, 이러한 스택에서, 상이한 평면에 위치된 패턴(72)들은 미리 결정된 시프트 값 Δx로 X 축을 따라 서로에 대해 시프트된다. 시프트 값 Δx는 층 내의 인접한 광 지향 영역들(22) 사이의 코팅되지 않은 광학적으로 투명한 영역(74)의 최소 X- 치수, Xuncoat보다 작다. 이러한 시프트된 패턴의 구성은 필요한 패턴의 시프트로 패턴처리된 층을 준비함으로써, 또는, 요구되는 측면 시프트로 유사하게 패턴처리된 층들을 적층함으로써 얻을 수 있다.
다음에, XZ 평면과 소정 각도(θ)를 이루는 XZ 평면과 교차하는, 그리고 모든 패턴처리 층들 내 스페이서 영역(74)을 통과하는, 다이싱 평면(82)을 따라 다층 스택(80)(도 4c 및 도 4d)에 앞서 기술한 다이싱/커팅 공정이 적용된다. 이 공정은복수의 LOE 본체로 나타나고, 각각의 LOE 본체는 도 4e에 도시된 바와 같이 구성되며, 본체(20) 내에 완전히 매립되는 다수의 광 지향 영역(22)을 갖도록 형성되어, 이들이 주 표면으로부터 이격되고 주 표면에 대해 각도 θ로 배향되게 된다. 또한, 에지 커팅 공정이 전체 스택(80)에, 또는 다이싱 공정으로 인한 각 LOE 본체에 개별적으로, 적용될 수 있다.
광 지향 영역(22)들 사이의 스페이서/비코팅 영역(74)의 치수와, 스택에 적용되는 다이싱의 파라미터가 LOE 주 표면으로부터 광 지향 영역(22)의 거리를 규정한다. 도 4f에 예시된 바와 같이, LOE(20) 내의 광 지향 영역(22)이 동일하거나 상이한 치수의 영역뿐만 아니라 주 표면과 동일하거나 상이하게 이격된 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5g는 다중 LOE의 제조를 위한 본 발명의 방법의 또 다른 예를 도시하며, 각각은 광 지향 영역의 어레이를 갖는다. 우선, 다수의 패턴화된 기판이 준비되며, 하나의 그러한 패턴화된 기판(70)이 도 5a에 도시된다. 패턴처리된 기판은 적어도 하나의 표면(70A) 상에 표면 패턴(72A)을 갖는 광학적으로 투명한 평면형 본체(20)를 갖는다. 전술한 바와 같이, 기판의 대향 표면에 또한 표면 패턴이 제공될 수 있다. 패턴(72A)은 X축을 따라 광학적으로 투명한 (비 코팅) 영역들(74)에 의해 이격된 2개 이상의 이격된, 평행한, 광 지향 영역(22)(가령, 반사성, 부분 반사성, 또는 회절형 물질과 같은 요구되는 광 리디렉션 물질로 코팅된 영역)의 형태를 취한다. 본 예에서, 광 지향 영역(22)들은 Z축을 따라 연장되는 기다란 라인이다. 표면 패턴(72A)은 광학 코팅 공정 다음에 또는 그 이전에 리소그래피(네거티브 또는 포지티브), 직접 기록, 등과 같은 이미 알려진 적절한 임의의 기술을 이용하여 생성될 수 있다.
다수의 패턴처리된 기판(70)은 상부 및 하부의 광학적으로 투명한 층/플레이트(76) 사이에 둘러싸이도록 준비된다(도 5b). 그 다음, 패턴처리된 기판(70)은 광학 접착제를 사용하여 Y 축을 따라 서로 위에 정렬된 방식으로 적층되고(도 5c), 상부 및 하부의 광학적으로 투명한 비 패턴화된 플레이트(76) 사이에 둘러싸인다(또는 최상부의 패턴화된 표면만이 광학적으로 투명한 플레이트(76)로 덮일 수 있다). 이로써, 다층 스택(80)이 제조된다. 이러한 스택(80)에서, 패턴들(72)(광 지향 영역들)은 인접한 층들 사이의 계면들(50)에 위치된다. 또한, 이러한 스택(80)에서, 기판은 소정의 시프트 값(Δz)으로 Z 축을 따라 서로에 대해 시프트된다.
다층 스택(80)에 적용되는 다이싱/커팅 공정이 도 5d에 도시된다. 도시된 바와 같이, 다이싱 평면(82)은 X-Z 평면과 소정의 각도를 형성하는 X-Z 평면과 교차한다(도 4d를 참조하여 전술한 바와 같다). 이 공정은 복수의 LOE 기판으로 귀결되며, 그 중 하나의 기판(20)이 도 5e에 도시되어 있다.
전술한 바와 같이, 도 5d에 예시된 바와 같이, 다이싱 평면(82) 중 하나만이 투명 영역을 통과하고, 다른 다이싱 평면/컷은 층의 반사 코팅과 교차하여, 상이한 LOE 사이에서 세분된다. 도 5e에 도시된 기판(20)은 그 내부에 매립된 광 지향 영역의 2 개의 어레이(78A, 78B)(일반적으로 각각의 초기 기판(70)의 패턴에 따라, 2 개 이상의 어레이)를 가지며, 어레이 내의 광 지향 영역은 Z 축을 따라 이격된 관계에 있고, 두 개의 어레이는 X 축을 따라 그들 사이에 간격(84)을 두고 배치된다. 매립된 광 지향 영역의 어레이(76A 및 76B)를 각각 포함하는 2 개의 LOE 본체(20A 및 20B)를 얻기 위해, 추가의 다이싱/커팅 스테이지가 이러한 다중-어레이 기판(도 5F)의 공간 영역(84)에 선택적으로 적용될 수 있다. 도 5g에 도시된 바와 같이, 그렇게 얻어진 LOE의 기판/본체 각각은 에지 절단 및 연마를 거친다. 광 지향 영역(22)은 주 표면(26 및 28)에 대해 각도(θ)로 배향된 계면(50) 내에 위치하며, 영역(22)은 주 표면으로부터 적절히 이격되어 있다.
도 5f의 절단 공정은 대안적으로 도 5d에 예시된 다이싱 공정(즉, 평면(82)을 따라 다이싱) 전에, 도 5c의 전체 스택(80)에 적용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이 경우, 도 5d의 다이싱은 이와 같이 얻어진 두 개의 단일 어레이 스택 각각에 개별적으로 두 번 적용될 것이다.
이제 도 6a 내지 도 6f는 다중 LOE의 동시 제조를 위한 본 발명의 방법의 또 다른 예를 도시하며, 각각의 LOE는 다수의 광 지향 영역을 갖는다. 이 예는 실제로도 5a-5g의 대안이다.
도 6a는 다수의 패턴처리된 기판(70) 중 하나를 도시한다. 그러나, 이 예에서, 기판(70)의 패턴처리된 표면(일반적으로, 적어도 하나의 표면)은 X- 축 및 Z- 축을 따라 이격된 관계로 배열되는 광 지향 영역들의 2차원 어레이 형태의 패턴을 갖는다. 전술한 바와 같이, 광 지향 영역은 원하는 광 지향 물질에 의해 코팅되고 기판의 비 코팅 영역에 의해 이격된다. 따라서, 패턴은 영역(22)의 2개의 어레이(72A 및 72B)에 의해 형성되는 것으로 기술될 수 있으며, 어레이는 Z 축을 따라 이격되고, 각각의 어레이의 영역(22)은 X 축을 따라 이격된다.
다수의 패턴화된 기판(70)이 준비되어 서로 위에 놓여서, 상이한 기판들의 패턴이 도 6b에 도시된 바와 같이 소정의 시프트 값(Δx)으로 X 축을 따라 서로에 대해 시프트된다. 시프트 값 Δx는 층 내의 인접한 광 지향 영역들(22) 사이의 코팅되지 않은 광학적으로 투명한 영역(74)의 최소 X-치수, Xuncoat보다 작다. 패턴 들간에 이러한 시프트를 얻기 위해, 초기에 준비된 기판이 시프트된 패턴을 가지거나 유사하게 패턴처리된 기판이 그러한 시프트로 적층되거나, 또는 두 기술이 모두 이용된다는 것을 이해해야 한다.
패턴처리된 기판은 스택(80)을 형성하도록 서로 위에 정렬된 방식으로 광학 접착제를 이용하여 광학적으로 결합되고(도 6c), 상부 및 하부의 광학 투명 층(76) 사이에 둘러싸일 수 있다(또는 최상부층에 의해서만 덮일 수 있다). 이러한 스택(80)에서, 패턴(광 지향 영역(22))은 인접한 층/기판 사이의 계면(50)에 위치한다.
도 3c 및 도 4c와 관련하여 전술한 것과 유사한 다이싱/절단 공정이 전술한 바와 같이 소정 각도 θ를 형성하는 X-Z 평면과 교차하는 다이싱 평면(82)을 따라 다층 스택(80)(도 6d)에 적용된다. 다수의 본체들 중 하나인 결과적인 LOE 본체(20)가 도 6e에 도시되어 있고, 에지 절단 및 연마 공정 후가 도 6f에 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 이 예에서, 2 개의 어레이 사이의 공간에서 X 축을 따른 다이싱/커팅이 먼저 스택(80)에 적용될 수 있고, 다음에 평면(82)을 따른 다이싱이 결과적인 하프-스택 각각에 적용될 수 있다. 각각의 LOE 본체(20)는 주 표면으로서 작용할 표면(26 및 28)으로부터 (동일하게 또는 동일하지 않게) 이격되도록, 본체 내에 모두 완전히 내장된 다수의 이격된 평행한 광 지향 영역을 갖는다.
본 발명의 방법(도 3d, 4e, 5g 및 6f)에 의해 생성된 LOE는 광 지향 표면(22)에 평행한 평면에 위치된 계면(50) 이외의 내부 계면을 갖지 않으며, 상기 광 지향 표면은 계면(50)의 영역 내에 위치되지만 주요 반사 표면으로 사용되는 본체(22)의 표면으로부터 이격되어 있다.
도 7은 본 발명의 구조(LOE)가 어떻게 안경에 통합될 수 있는지를 예시한다. 안경의 각 렌즈는 그것에 부착된 LOE로서 형성되거나 LOE를 지니며, 가상 이미지 소스와 함께 사용될 때, 광 지향 표면은 가상 이미지 광을 착용자의 눈을 향하게 한다.

Claims (22)

  1. 2개 이상의 도광 광학 요소(LOE)의 생산에 사용되는 광학 구조체에 있어서,
    각각의 LOE는, 광학 투명체의 주 표면으로부터 광의 내부 전반사에 의해 광학 투명체를 통해 일반 전파 방향으로 입력 광을 안내하기 위한 광학 투명체를 포함하고, 광학 투명체로부터의 입력 광을 하나 이상의 출력 방향으로 결합하기 위한 광 지향 표면을 포함하며, 광 지향 표면은 광학 투명체의 주 표면으로부터 이격된 광학 투명체 체적 내에 완전히 매립되고 상기 주 표면에 대해 기결정된 각도로 기울어져 있으며, 상기 광학 구조체는 복수의 광학 투명층의 스택으로 구성되고,
    상기 광학 투명층들의 각각은 사이에 광학적으로 투명한 공간 영역들을 갖도록 적어도 X- 축을 따라 이격된 관계로 X-Z 평면에 배열되는 광 지향 표면들로서 구성된 평행 영역들의 표면 패턴을 가지며,
    복수의 층들은 각각의 표면 패턴이 2 개의 인접한 층들 사이의 계면에 위치하도록 Y 축을 따라 서로 위에 적층되며, 상기 층들의 패턴들은 X 축 및 Z 축 중 하나를 따라 기결정된 값의 시프트를 갖도록 정렬되며,
    상기 광학 구조체는 XZ 평면과 교차하고 XZ 평면과 기결정된 각도를 이루는 이격된 평행 다이싱 평면에 의해 X 축 및 Z 축 중 상기 하나를 따라 이격된 기결정된 개수의 슬라이스로 분할될 수 있고, 상기 슬라이스들은 LOE 요소에 대한 복수의 광학 투명체로서 구성되며, 상기 광학 투명체들 각각은 상기 기결정된 각도로, 상기 다이싱 평면에 의해 형성되는, LOE 광학 투명체의 주 표면에 대해 경사지고 LOE 광학 투명체 내에 완전 매립된, 이격되어 평행한 관계로 배열되는 광 지향 표면들의 어레이를 포함하는 내부 패턴을 갖는, 광학 구조체.
  2. 2 개 이상의 도광 광학 요소(LOE)를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 2 개 이상의 LOE 각각은 광학 투명체의 주 표면으로부터 광의 내부 전반사에 의해 광학 투명체를 통해 일반 전파 방향으로 입력 광을 안내하기 위한 광학 투명체를 포함하고, 광학 투명체로부터의 입력 광을 하나 이상의 출력 방향으로 결합하기 위한 적어도 하나의 광 지향 표면을 포함하며, 상기 적어도 하나의 광 지향 표면은 광학 투명체의 주 표면으로부터 이격된 광학 투명체 체적 내에 완전히 매립되고 상기 주 표면에 대해 기결정된 각도로 기울어져 있으며, 상기 방법은,
    적어도 하나의 패턴처리된 기판을 준비하는 단계 - 상기 패턴처리된 기판은 사이에 기판의 광학적 투명 스페이서 영역을 갖도록 X축 및 Z축 중 하나를 따라 이격 관계로 X-Z 평면에 배열되는 광 지향 표면들을 가진 이격된 평행 영역들의 패턴을 갖도록 형성되는 표면을 가진 평면형 광학 투명체를 가짐 - 와,
    상부 및 하부의 광학적으로 투명한 기판들 사이에서 상기 적어도 하나의 패턴처리된 기판을 에워싸서, Y축을 따라 서로 위에 적층된 복수의 광학 투명층의 스택을 형성하는 단계 - 이격된 평행한 광 지향 표면들의 패턴은 층들 사이의 계면에 위치함 - 와,
    X-Z 평면과 교차하고 X-Z 평면과 기결정된 각도를 형성하는 다이싱 평면을 따라 복수의 광학 투명층의 상기 스택을, X축 및 Z축 중 상기 하나를 따라 서로로부터 이격된 기결정된 개수의 슬라이스로 다이싱하여 LOE에 대한 복수의 광학 투명체를 형성하는 단계 - 상기 광학 투명체 각각은 LOE 광학 투명체 내에 완전히 매립된 상기 적어도 하나의 광 지향 표면을 포함함 - 를 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    주 표면으로부터 내부 전반사에 의해 일반 전파 방향으로 입력 광을 안내하기 위한 광학 투명체를 가진, 그리고, 주 표면으로부터 이격된 하나 이상의 출력 방향을 향해 입력 광 전파를 안내하기 위한 상기 적어도 하나의 광 지향 표면을 포함하는, LOE을 생산하는 상기 슬라이스 각각에 에지 커팅을 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상부 및 하부 층 사이에 모두 에워싸이도록 Y축을 따라 서로 위에 2개 이상의 패턴처리된 기판을 배치하는 단계를 더 포함하며,
    상기 패턴처리된 기판의 패턴들은 인접한 층들 사이의 계면에 위치하고, X축 및 Z축 중 하나를 따라 서로에 대해 시프트되어, 상기 복수의 LOE를 형성하며, 각각의 LOE는 광학 투명체 내에 완전히 매립된 2개 이상의 이격된 광 지향 표면을 포함하는 내부 패턴을 포함하는, 방법.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상부 및 하부 층 사이에 모두 에워싸이도록 Y축을 따라 서로 위에 2개 이상의 패턴처리된 기판을 배치하는 단계를 더 포함하며,
    상기 패턴처리된 기판들은 X축을 따라 서로에 대해 시프트되어, 상기 패턴처리된 기판들의 패턴이 층 내 인접한 광 지향 영역들 사이의 최소 스페이서 영역보다 작은 시프트 값으로 X축을 따라 서로에 대해 시프트되어, 상기 복수의 LOE를 형성하고, 각각의 LOE는 광학 투명체 내에 완전히 매립된 2개 이상의 이격된 광 지향 표면을 포함하는 내부 패턴을 포함하는, 방법.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스페이서 영역의 치수 및 상기 스택을 상기 슬라이스로 다이싱은 상기 LOE의 주 표면으로부터 상기 광 지향 표면의 거리를 규정하는, 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 2 개 이상의 광 지향 표면은 상기 주 표면과 상이한 간격을 갖도록 상이한 치수의 영역을 포함하는, 방법.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 2개 이상의 광 지향 표면은 상기 입력 광에 상이한 영향을 미치는 상이한 광학적 특성을 갖는 영역을 포함하는, 방법.
  9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 광 지향 표면은 반사 및 회절 효과 중 적어도 하나에 의해 광을 지향시키는 표면을 포함하는, 방법.
  10. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 패턴처리된 기판을 준비하는 단계는, 광학적으로 투명한 스페이서 영역에 의해 이격되는, 상기 공간적으로 이격된, 평행한 광 지향 표면의 패턴을 생성하기 위해 리소그래피 공정을 상기 평면형 광학 투명체의 표면에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 리소그래피 공정은 상기 패턴을 생성하기 위해 네가티브 또는 포지티브 패턴처리를 적용하도록 구성되는, 방법.
  12. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 패턴처리된 기판을 준비하는 단계는 상기 평면형 광학 투명체의 표면에 직접 기록 패턴처리 공정을 적용하여, 상기 광학적으로 투명한 스페이서 영역에 의해 이격된, 공간적으로 이격된, 평행한 광 지향 표면의 상기 패턴을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 주 표면 각각은 하드 코팅(Hard Coating; HC), 안티-스크래치 코팅, 초-소수성 코팅, 얼룩 방지 코팅(anti-smudge coating), 항균 코팅 및 방오 코팅, 반사 방지 코팅 중 적어도 하나를 포함하는 외부 코팅을 포함하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, LOE의 상기 주 표면을 생성시키기 위해 상기 외부 표면에 액체/용매 기반 코팅, 하나 이상의 인쇄 기술, 하나 이상의 건식 코팅 중 하나를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 액체/용매 기반 코팅은 딥 코팅, 스핀 코팅, 스프레이-코팅, 다이 코팅, 모세관 코팅, 롤 코팅, 커튼/나이프 코팅, 바-코팅 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 하나 이상의 건식 코팅은 광학 코팅의 스퍼터링 및 증발(evaporation) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 외부 표면 상의 상기 액체/용매 기반 코팅 또는 인쇄 코팅에 경화 공정을 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 외부 표면에 연마를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 주 표면을 포함하고, 주 표면으로부터 광의 내부 전반사에 의해 광학 투명체를 통한 일반 전파 방향으로 입력 광을 안내하도록 구성된 광학 투명체와, 주 표면으로부터 이격되도록 상기 광학 투명체의 체적 내에 완전히 매립되어 하나 이상의 출력 방향을 향해 광학 투명체로부터 상기 입력 광을 결합하도록 구성된 적어도 하나의 광 지향 표면을 포함하는 도광 광학 요소(LOE)에 있어서, 상기 LOE는,
    적어도 하나의 패턴처리된 기판을 준비하는 단계 - 상기 패턴처리된 기판은 사이에 기판의 광학적 투명 스페이서 영역을 갖도록 X축 및 Z축 중 하나를 따라 이격 관계로 X-Z 평면에 배열되는, 서로 이격된 평행한 광 지향 영역들의 패턴을 갖도록 형성되는 표면을 가진 평면형 광학 투명체를 가짐 - 와,
    상부 및 하부의 광학적으로 투명한 기판들 사이에서 상기 적어도 하나의 패턴처리된 기판을 에워싸서, Y축을 따라 서로 위에 적층된 복수의 광학 투명층의 스택을 형성하는 단계 - 이격된 평행한 광 지향 영역들의 패턴은 층들 사이의 계면에 위치함 - 와,
    X-Z 평면과 교차하고 X-Z 평면과 기결정된 각도를 형성하는 다이싱 평면을 따라 복수의 광학 투명층의 상기 스택을, X축 및 Z축 중 상기 하나를 따라 서로로부터 이격된 기결정된 개수의 슬라이스로 다이싱하여 LOE에 대한 복수의 광학 투명체를 형성하는 단계 - 상기 광학 투명체 각각은 LOE 광학 투명체 내에 완전히 매립된 상기 적어도 하나의 광 지향 영역을 포함함 - 를 포함하는 방법에 의해 제조되는, LOE.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 광학 투명체는 상기 광학 투명체의 주 표면들로부터 이격되고 상기 주 표면들에 대해 기울어진 광학 투명체의 체적 내에 완전히 매립된 복수의 상기 광 지향 표면들을 포함하는, LOE.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 광 지향 표면은 상기 주 표면으로부터 실질적으로 동일한 간격으로 이격된 표면을 포함하는, LOE.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 광 지향 표면은 상기 주 표면과 상이하게 이격되도록 상이한 치수의 표면을 포함하는, LOE.
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