KR20190050793A - 광학 디바이스를 위한 에지 실란트 한정 및 후광 감소 - Google Patents

광학 디바이스를 위한 에지 실란트 한정 및 후광 감소 Download PDF

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KR20190050793A
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프랭크 와이. 수
비크람지트 싱
에릭 씨. 브로위
제이슨 섀퍼
로버트 디. 테콜스테
빅터 카이 리우
사마르트 바르가바
제프리 딘 슈뮬렌
브라이언 티. 쇼벤게르트
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몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드
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Abstract

다층 광학 어셈블리의 광학적 활성 영역들로의 실란트 폴리머(예컨대, 아교)의 위킹을 감소시키거나 방지하도록 한정 구조 및/또는 패턴 격자들을 사용하기 위한 기술들이 설명된다. 다층 광학 구조는 도파관 격자 패턴들이 임프린트된 기판의 다수의 층들을 포함할 수 있다. 다수의 층들은 수지, 에폭시, 아교 등과 같은 에지 접착제를 사용하여 고정될 수 있다. 에지 패턴과 같은 한정 구조는 에지 접착제의 모세관 흐름을 제어 및 한정하고 에지 접착제가 층들의 기능적 도파관 격자 패턴들로 위킹하는 것을 방지하기 위해 각각의 층의 에지를 따라 임프린트될 수 있다. 더욱이, 에지 접착제는 에지로부터 층 내부로의 광의 반사를 감소시키고 이에 따라 어셈블리의 광학 기능을 개선하도록 카본이 도핑되거나 그렇지 않으면 블랙화될 수 있다.

Description

광학 디바이스를 위한 에지 실란트 한정 및 후광 감소
[0001] 본 개시내용은, 2016년 8월 26일에 출원되었고 발명의 명칭이 "Edge Sealant Confinement and Halo Reduction for Optical Devices"인 미국 가특허 출원 일련 번호 제62/380,066호에 관한 것이고, 이를 우선권으로 주장하며, 이 특허 전체는 본 개시내용에 인용에 의해 포함된다.
[0002] Molecular Imprints™에 의해 개발된 Jet and Flash Imprint Technology(J-FIL™)는 나노-구조들로 형성된 금형을 사용하여 표면 상에 다양한 3-차원 나노-구조들을 패터닝하는 능력을 제공한다. 자외선(UV) 경화 가능 액체 포토레지스트는 금형을 통해 흐르고 광으로 경화된다. 금형은 그 후 경화된 포토레지스트로부터 분리되어 표면 상에 형상을 남긴다. 접안 렌즈는 다수의 유리 층들로 구성될 수 있고 J-FIL 기술은 다양한 유리 층들 상에서 회절 격자들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 광학 성능을 위해 층들 사이의 공기 갭들을 둔 채로, 층들은 스택될 수 있고 아교(glue)가 사용되어 기계적 완전성을 제공하고 어셈블리를 밀봉할 수 있다. 통상적으로, 이러한 어셈블리들에서, 아교는 에지로부터 어셈블리의 기능 영역들로 위킹(wick)(예컨대, 흐름)하여, 광학 저하를 유발한다.
[0003] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 다수의 층들을 포함하는 광학 구조 및/또는 광학 디바이스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 실시예들은, 에지 패턴이 층들 중 적어도 일부 상에 임프린트(imprint)되어, 다양한 층들 상에 임프린트된 격자 패턴으로의 에지 접착제의 흐름을 억제 또는 방지하고, 그렇지 않고, 제어하는 다층 광학 구조에 관한 것이다.
[0004] 일반적으로 본 명세서에서 설명된 청구 대상의 획기적인 양상들은, 구조(예컨대, 광학 구조)로서 구체화될 수 있으며, 이 구조는, 기판의 에지에 인접한 에지 격자 패턴을 포함하는 기판을 포함하고, 에지 격자 패턴은 기판의 에지로부터 에지 격자 패턴으로의 재료의 모세관 흐름(capillary flow)을 제어하도록 배열된 하나 이상의 피처들을 포함한다.
[0005] 실시예들은 선택적으로 다음의 특징들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다.
[0006] 일부 실시예들에서, 에지 격자 패턴은 기판의 제1 표면 상에 있고, 기판은 기판의 제2 표면 상에 제2 격자 패턴을 더 포함한다.
[0007] 일부 실시예들에서, 제2 격자 패턴은 OPE(orthogonal pupil expander) 구역 및 EPE(exit pupil expander) 구역 중 하나 이상을 포함하는 기능 격자 패턴이다.
[0008] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 피처들은 기판의 에지에 실질적으로 수직하게 되도록 배열된다.
[0009] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 피처들은 V-형상 격자 패턴, S-형상 격자 패턴 및 직사각형 격자 패턴 중 하나 이상을 포함한다.
[0010] 일부 실시예들에서, 에지 격자 패턴은 에지 격자 패턴을 넘은 재료의 모세관 흐름을 억제하도록 배열된 하나 이상의 제2 피처들을 더 포함한다.
[0011] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 제2 피처들은 기판의 에지에 실질적으로 평행하게 배열된다.
[0012] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 제2 피처들은 깊이, 높이 및 폭 중 적어도 하나가 하나 이상의 피처들과 적어도 부분적으로 상이하다.
[0013] 일부 실시예들에서, 재료는 기판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는다.
[0014] 일부 실시예들에서, 재료는 적용될 때, 기판의 에지로부터의 거리에 따라 변동되는 굴절률의 구배(gradient)를 갖는다.
[0015] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 피처들은 적어도 하나의 다각형의 단면 형상을 갖는다.
[0016] 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 다각형은 삼각형, 정사각형 및 직사각형 중 하나 이상을 포함한다.
[0017] 일부 실시예들에서, 기판은 광을 수신하고 전파하도록 구성된 도파관이고, 재료는 도파관으로부터의 광을 수신하고 흡수하도록 구성된 광 가변 흡수성 에지 재료이다.
[0018] 일부 실시예들에서, 재료 및 기판은 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다.
[0019] 일부 실시예들에서, 재료는 도핑제 및 접착제를 포함한다.
[0020] 일부 실시예들에서, 도핑제는 도파관의 에지로부터의 거리에 따라 변동되는 구배로 분배된다.
[0021] 일부 실시예들에서, 도핑제는 카본 블랙 나노입자(carbon black nanoparticle)들을 포함한다.
[0022] 일부 실시예들에서, 카본 블랙 나노입자들은 50 내지 70 nm 범위의 직경을 갖는다.
[0023] 일부 실시예들에서, 재료는 적어도 하나의 접착 테이프 층을 포함한다.
[0024] 일부 실시예들에서, 접착 테이프는 도핑제 및 접착제를 포함한다.
[0025] 일부 실시예들에서, 접착 테이프 및 기판은 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다.
[0026] 일부 실시예들에서, 기판은 광학 구조에 포함된 기판의 복수의 층들 중 하나이고, 복수의 층들 각각은 층의 각각의 에지에 인접한 에지 격자 패턴을 포함하고, 재료는 기판의 복수의 층들을 고정하기 위해 광학 구조 둘레의 적어도 일부를 따라 적용되는 에지 접착제이다.
[0027] 일부 실시예들에서, 기판의 복수의 층들 각각은 제2 격자 패턴을 더 포함한다.
[0028] 일부 실시예들에서, 에지 격자 패턴은 에지 격자 패턴 내로의 에지 접착제의 모세관 흐름을 제공하도록 배열되고, 제2 격자 패턴으로의 에지 접착제의 모세관 흐름을 억제하도록 추가로 배열된다.
[0029] 일부 실시예들에서, 제2 격자 패턴은 나노-스케일로 이루어지며 광 전파를 위한 도파관으로서 동작하고, 에지 격자 패턴은 마이크로-스케일 및 나노-스케일 중 하나 이상으로 이루어진다.
[0030] 본 개시내용에 따른 양상들 및 특징들은 본원에서 설명된 양상들 및 특징들의 임의의 조합을 포함할 수 있다는 것이 인지된다. 즉, 본 개시내용에 따른 양상들 및 특징들은 본원에서 구체적으로 설명된 양상들 및 특징들의 조합들로 제한되는 것이 아니라, 제공되는 양상들 및 특징들의 임의의 조합을 또한 포함한다.
[0031] 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들의 세부사항들은, 하기 첨부된 도면들 및 설명에서 기술된다. 본 개시내용의 다른 특징들 및 이점들은, 설명 및 도면들로부터, 그리고 청구항들로부터 명백해질 것이다.
[0032] 도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 예시적인 접안 렌즈를 도시하며, 접안 렌즈는 층들 사이의 갭들로의 에지 재료의 위킹을 나타낸다.
[0033] 도 2a 내지 도 2d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 에지 재료를 한정하기 위한 에지 패턴을 포함하는 예시적인 접안 렌즈를 도시한다.
[0034] 도 3a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 에지 재료의 위킹을 방지하기 위해 사용될 수 있는 실질적으로 선형 에지 패턴들의 예들을 도시한다.
[0035] 도 3b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 에지 재료의 위킹을 방지하기 위해 사용될 수 있는 기둥 에지 패턴들의 예들을 도시한다.
[0036] 도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 다수의 층들을 포함하는 예시적인 접안 렌즈의 단면도를 도시한다.
[0037] 도 4b는 종래 기술에 따른 예시적인 접안 렌즈의 단면도를 도시하며, 접안 렌즈는 층들 사이의 갭들로의 에지 재료가 위킹을 나타낸다.
[0038] 도 4c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 에지 재료를 한정하기 위한 에지 패턴을 포함하는 예시적인 접안 렌즈의 단면도를 도시한다.
[0039] 도 5a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 접안 렌즈의 예시적인 층을 도시한다.
[0040] 도 5b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 다층 접안 렌즈를 사용하는 예시적인 가상 현실 및/또는 증강 현실 시스템을 도시한다.
[0041] 도 6a 및 도 6b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 각각, 블랙화되지 않은 및 블랙화된 에지들을 갖는 접안 렌즈에서의 예시적인 테스트 이미지들을 도시한다.
[0042] 도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 연속적인 층들에 의한 점진적인 구배 에지 실란트의 예를 도시한다.
[0043] 도 8은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 변동 격자 피치에 의한 점진적인 구배 에지 실란트의 예를 도시한다.
[0044] 도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 광 완화 재료와 접착 재료의 조합을 포함하는 예시적인 접안 렌즈의 단면도를 도시한다.
[0045] 본 개시내용의 실시예들은 다층 광학 어셈블리의 광학적 활성 영역들로의 실란트 폴리머(예컨대, 아교)의 위킹을 감소시키거나 방지하도록 한정 구조 및/또는 패턴 격자들을 사용하는 것에 관한 것이다. 실시예들은 추가로, 광학 어셈블리의 층들 사이의 접착성을 개선하고, 이에 따라 구조적 완전성을 개선하는 것에 관한 것이다. 광학 어셈블리 내의 반사 인스턴스들 또는 후광 효과들을 감소시키기 위해 점진적으로 도핑된 실란트 재료를 활용하고, 이에 따라 접안 렌즈 또는 다른 다층 회절 격자 어셈블리의 광학 기능을 개선하기 위한 실시예들이 추가로 설명된다.
[0046] 접안 렌즈는 스택으로 된 다수의(예컨대, 높은 인덱스) 유리 층들로 구성될 수 있다. J-FIL 기술은 도파관 디스플레이들을 생성하기 위해 접안 렌즈의 유리 층들 상에 회절 격자들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 각각의 층은 J-FIL을 사용하여 그의 표면 상에 생성된 폴리머 격자들을 갖는 얇은 유리 층일 수 있다. 회절 격자들은 접안 렌즈의 기본 작동 기능성을 제공할 수 있다. 일단 회절 격자들이 크고 넓은 유리 층 상에 형성되면, 유리 층은 접안 렌즈의 형상으로 레이저로 절단될 수 있다. 각각의 유리 층은 상이한 컬러일 수 있고 다수의 깊이 평면들이 존재할 수 있다. 훨씬 다수의 평면들은 접안 렌즈를 사용하는 사용자에게 더 양호한 가상 경험을 제공할 수 있다. 층들은 실란트 폴리머(예컨대, 아교 도트(glue dot)들)를 사용하여 스택될 수 있고, 전체 스택은 실란트를 사용하여 밀봉될 수 있다. 층들 사이의 에어 갭들이 접안 렌즈의 광학 성능을 위해 필요할 수 있다. 층들 사이의 갭들은 제어된 치수들(예컨대, 실질적으로 균일한 폭)를 가질 수 있다. 에지 실란트 폴리머(본원에서 아교로서 또한 설명됨)는 외부 환경으로부터 스택 및 에어 갭들을 밀봉하도록 계층화된 구조의 에지 주위에 적용될 수 있다. 에지 밀봉 아교는 또한 오염 및 습기를 방지하면서 구조의 기계적 완전성을 보장하기 위해 물리적인 잠금 장치(lock)를 제공한다. 이러한 밀봉이 없으면, 층들은 서로 떨어져서 박리될 수 있다. 그러나, 에지 밀봉 아교는 액체이기 때문에, 그것은 층들 간의 갭들로, 구조의 기능 영역(예컨대, 회절 격자들)으로 위킹(wick)하고 (예컨대, 흐르고), 접안 렌즈의 광학 성능을 저하시킬 수 있다.
[0047] 일부 실시예들에서, 폴리머는 도파관 스택의 양 층들과 접촉한다. 이러한 이중 접촉은 UV(ultraviolet) 아크릴레이트-기반 폴리머 경화 재료를 사용하는 그러한 실시예들에 대해 특히 중요하다. 이들 실시예들에서, 위킹된 폴리머의 위 그리고 아래의 층 둘 모두와의 접촉은 적절한 UV 경화를 보장하고 산소 억제를 제한한다. 경화되지 않거나 덜 경화된 폴리머는 유리에 대한 열등한 접착성, 열악한 기계적 성질들, 더 낮은 유리 트랜지션 온도 및/또는 다른 것들과 같은 바람직하지 않은 특성들을 생성한다. 도 4b는 도파관 스택의 층들 사이의 열등한 접촉을 통한 위킹을 예시한다. 도 4c는 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명되는 바와 같은 에지 한정 구조들에 의해 용이하게 되는 적절한 콘택을 예시한다.
[0048] 일부 실시예들은 유리 상에 임프린트되는 부가적인 특징들인 에지 한정 구조들을 제공한다. 이러한 에지 한정 구조들은 구조 내부의 비-에지 회절 격자들의 것들과 비교하면 상이한 형상들(예컨대, 격자들, 기둥들, 다각형들, 벌집 육각형 라인들 등) 및/또는 높이들을 가질 수 있다. 에지 한정 구조들은 유리 층들의 에지로부터 삽입될 수 있고, 에지 밀봉 아교가 접안 렌즈의 내부로, 기능적 비-에지 회절 격자들의 영역으로 위킹하는 것을 방지하기 위한 댐(dam)으로서 작용할 수 있다. J-FIL은 광학기의 기능 구역, 예컨대, 비-에지 회절 격자들, 및 디바이스의 기계적 패키징을 위한 에지 한정 피처들 둘 모두를 생성하여 기능 구역으로의 에지 밀봉 아교의 위킹을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
[0049] 일부 실시예들에서, J-FIL 드롭-온-디맨드(drop-on-demand) 프로세스를 사용하여, 회절 격자 접안 렌즈의 둘레를 따라 한정 구역을 형성하는 UV 경화 가능 재료가 광학적으로 기능적 회절 격자들과 공동-임프린트된다(co-imprinted). 광학적 활성 회절 격자들과 한정 구조들의 조합은 접안 렌즈 회절 격자들에 대한 오리지널 소스로서 활용되는 패터닝된 마스터에 한정 구조들을 통합함으로써 효율적으로 달성될 수 있다. 마스터로부터 서브마스터로, 그리고 그 후, 기판으로의 복제 단계들에서, 이러한 한정 구조들은 회절 격자들이 임프린트되는 동일한 프로세스 동안 임프린트될 수 있다. 일부 실시예들에서, 한정 구조들은 접안 렌즈의 둘레를 따라 배열되어서, 더 큰 기판이 J-FIL을 사용하여 패터닝되고, 후속적으로, 접안 렌즈의 형상으로 싱귤레이팅(singulated)(예컨대, 레이저 절단)된 후에, 이 한정 구조들은 싱귤레이팅된 에지에 인접하게 그리고/또는 이에 평행하게(또는 실질적으로 평행하게) 이어진다. 한정 구조들은 접안 렌즈 스택(예컨대, 다층 회절 격자 접안 렌즈)의 에지로부터 기능적 비-에지 접안 렌즈 격자들을 향한 에지 실란트 폴리머(예컨대, 본딩 아교 도트들)의 측방향 흐름을 감소 및/또는 제한하도록 배열될 수 있다. 이러한 흐름은 천연 모세관 작용을 통해 다른 방식으로 발생할 것이며, 층들 사이의 더 좁은 갭은 구조 내부로의 아교의 스트링 모세관 작용 끌어당김(string capillary action pull)을 제공한다. 추가로, 도 4c와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 이러한 한정 구조들은 경화 및 구조적 완전성을 개선하기 위해 층들 사이의 폴리머 콘택을 추가로 개선할 수 있다.
[0050] 이러한 한정 구조들은 J-FIL 프로세스에서 저점도 포토레지스트의 흐름에 저항할 수 있지만, 폴리머 실란트의 위킹을 방지하기 위해 이전에는 사용되지 않았었다. 더욱이, 본원에서 설명된 한정 구조들은 J-FIL 프로세스에서 저점도 포토레지스트의 흐름에 저항하는 데 사용되는 구조들과 비교하면 상이하게 임프린트 및/또는 구조화될 수 있다. 특히, 단지 포토레지스트의 흐름에 저항하는 데 사용되는 구조들은 실란트의 모세관 작용 위킹을 방지하기에 불충분할 수 있다. 예컨대, 그리드 레이아웃이 포토레지스트의 흐름에 저항하기 위해 이전에 사용된 반면, 본원에서 개시된 바와 같은 한정 구조들의 실시예들은 실란트의 모세관 흐름을 차단하기 위해 둘레를 따라 이어지는 평행한 리지(ridge)들의 세트를 포함할 수 있다. 일반적으로, 이전에 사용된 구조들은 특정 구조 형성을 통해 포토레지스트의 흐름을 제어하도록 설계되었을 수 있는 반면, 본원에서 개시된 실시예들은, 실란트의 흐름을 완전히 방지하고, 구조 내부로의 위킹을 방지하기 위해 둘레를 따라 실란트의 흐름을 재지향하고 그리고/또는 제조 및 구조적 메트릭들을 개선하도록 배열되는 한정 구조들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 실란트는 포토레지스트보다 높은 점도를 가질 수 있다. 실란트는 J-FIL 프로세스에서 분배된 포토레지스트와 같이 개별 액적들로서 분배되는 대신에, 접안 렌즈의 스택된 층들의 에지를 따라 적용(예컨대, 코팅)될 수 있다.
[0051] 일부 실시예들에서, 한정 구조들은 접안 렌즈의 에지에 평행하게(또는 실질적으로 평행하게) 이어지는, 나노임프린트되고(nanoimprinted) 경화된 평행 라인들의 세트를 포함할 수 있다. 에지 밀봉제(edge seal)가 접안 렌즈 층들 사이의 갭들에 침투하기 시작함에 따라, 모세관 력은 접안 렌즈 스택 내부로 보다는, 둘레를 따라 에지 밀봉 폴리머를 드로우(draw)한다. 실란트의 사용은 본 개시내용에서 추후에 설명되는 바와 같이 접안 렌즈 층들의 에지들에 부딪치는 미광을 흡수함으로써 높은 콘트라스트 접안 렌즈들의 생성을 가능하게 한다. 실란트는 또한 접안 렌즈들의 기계적 갭 및 동일-평면성(co-planarity)에 대한 구조적 완전성(예컨대, 고정함)을 제공한다. 본원에서 설명된 바와 같은 한정 구조들을 사용하지 않으면, 모아진 실란트는 접안 렌즈의 2개의 계층화된 기판들 사이의 갭 내부에 있는 접안 렌즈 회절 격자들과 결국 접촉함으로써 불리한 성질을 가질 수 있다. 이들과 접촉하면, 모세관 력은 실란트 수지 또는 아교를 회절 격자로 드로우할 것이고 이에 따라, 회절 격자들을 적어도 부분적으로 충전함으로써 접안 렌즈의 광학 기능을 저하시킨다.
[0052] 또한, 일부 실시예들에서, 둘레를 따라 실란트를 드로우하는 모세관 력은 한정 구조들의 나노구조에 의해 향상될 수 있다. 예컨대, 한정 구조는 접안 렌즈의 에지를 따른 실란트의 전파를 용이하게 하면서도, 접안 렌즈 내부로의 실란트의 위킹을 방지할 수 있다. 모세관 력이 에지를 따란 실란트의 분배를 도울 수 있기 때문에, 접안 렌즈의 전체 원주를 따라 실란트를 적용하기 위해 실란트 압출기 또는 다른 실란트 전달 디바이스가 필요하지 않을 수 있다. 대신에, 실란트 전달 디바이스는 원주를 따른 하나 이상의 위치들에 실란트를 적용할 수 있다. 접안 렌즈의 에지와 평행한 나노구조 라인(들)을 포함하는 한정 구조들은 모세관 작용을 통해, 원주의 잔여부에 실란트를 균등하게 분배할 수 있다. 따라서, 한정 구조는 또한 접안 렌즈의 에지에 실란트를 적용하기 위한, 더 간단하고 더 낮은 비용의 메커니즘의 사용을 가능하게 할 수 있다.
[0053] 본원에서의 예들은 접안 렌즈 내부로의 접착제 및/또는 광-흡수성 에지 재료의 위킹 흐름을 전환시키거나 다른 방식으로 제어하기 위한 에지 패턴의 사용을 설명하지만, 실시예들을 이에 제한되지 않는다. 본원에서 설명된 기술들은 또한, 접착성 및/또는 광-흡수성이 아닐 수 있는 재료의 흐름을 제어하는 데 사용될 수 있다. 부가적으로, 설명된 다수의 실시예들은 접안 렌즈의 기능 영역 내의 회절 격자들과 도파관의 동일한 측 상에 에지 패턴들을 갖지만, 에지 패턴들 및 회절 격자들이 도파관의 대향하는 측들 상에 제조되는 것이 가능하다. 일부 실시예들에서, 에지 패턴들 및 회절 격자들 중 하나 이상은 도파관 기판의 하나 이상의 측들 상에 배치될 수 있다.
[0054] 도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 예시적인 접안 렌즈(100)를 도시하며, 접안 렌즈는 층들 사이의 갭들로의 에지 재료가 위킹을 나타낸다. 위에서 설명된 바와 같이, 접안 렌즈는 유리 또는 다른 재료의 임의의 적합한 수의 층들을 가질 수 있고, 각각의 층은 다양한 주파수의 광의 통과를 허용하기 위한 도파관으로서 작용할 수 있다. 층들은 특정 컬러의 광을 전파하도록 특정 파장들에 대해 구성될 수 있고, 접안 렌즈는 도파관을 통한 광이 지각될 수 있는 다수의 깊이 평면들을 생성하도록 특정 광학 전력에 대해 구성될 수 있다. 예컨대, 도파관 층들의 제1 세트는 제1 깊이 평면에서의 적색, 녹색 및 청색에 대한 층들을 포함할 수 있고, 도파관 층들의 제2 세트는 제2 깊이 평면에 대응하는 적색, 녹색 및 청색 광에 대한 층들의 제2 세트를 포함할 수 있다. 컬러들의 순서는 접안 렌즈에서 원하는 광학 효과들을 달성하기 위해 상이한 깊이 평면들에서 상이하게 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일(예컨대, 청색) 층이 다수의 깊이 평면들을 커버할 수 있다.
[0055] 기판(104)은 J-FIL 방법 또는 다른 적합한 기술을 사용하여 격자 패턴(106)으로 임프린트될 수 있다. 도 1a 및 도 1b의 예들에서, 기판(104)의 부분은 패턴(106)으로 임프린트되었다. 도 1c 및 도 1d의 예들에서, 기판(104)의 전체 표면은 패턴(106)으로 임프린트되었다. 일반적으로, 임의의 적합한 거리가 기판(104)의 에지와 임프린트된 격자 패턴(106)의 시작부를 분리할 수 있다.
[0056] 도 1b 및 1d의 예들에 도시된 바와 같이, 에지 재료(108)가 접안 렌즈의 에지를 따라 적용되었다. 에지 재료(108)는 아교, 수지, 폴리머 실란트, 잉크 및/또는 다른 점성 재료일 수 있다. 예시된 바와 같이, 그리고 종래 기술에서 일반적으로 발생하는 바와 같이, 에지 재료(108)의 일부는 위킹 에지 재료(110)로서 에지로부터 멀어지게 접안 렌즈 내부로 흘렀다. 위에서 설명된 바와 같이, 이러한 위킹은 에지 재료(108)를 접안 렌즈 내의 층들 사이의 갭으로 드로우하는 모세관 작용에 의해 야기될 수 있다. 이러한 위킹은 접안 렌즈의 광학 기능을 저하시킬 수 있다.
[0057] 도 2a 내지 도 2d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 에지 재료를 한정하기 위한 에지 패턴을 포함하는 예시적인 접안 렌즈(200)를 도시한다. 도 1a 내지 도 1d의 예들에서와 같이, 기판(104)은 J-FIL 방법 또는 다른 적합한 기술을 사용하여 격자 패턴(106)으로 임프린트되었다. 도 2a 및 도 2b의 예들에서, 기판(104)의 부분은 패턴(106)으로 임프린트되었다. 도 2c 및 도 2d의 예들에서, 기판(104)의 표면의 더 많은 부분이 패턴(106)으로 임프린트되었다.
[0058] 도 2a 내지 2d의 예들에서, 에지 패턴(202)이 접안 렌즈(200)의 에지를 따라 적용되었다. 일부 경우들에서, 접안 렌즈의 각각의 층은 적용된 에지 패턴(202)을 가질 수 있다. 대안적으로, 층들의 서브세트는 적용된 에지 패턴을 가질 수 있다. 가능한 에지 패턴들은 도 3a 및 도 3b를 참조하여 추가로 설명된다. 일부 경우들에서, 도 2c 및 도 2d에서와 같이, 에지 패턴(202)은 격자 패턴(106)의 시작부까지 연장될 수 있다. 일부 경우들에서, 도 2a 및 도 2b에서와 같이, 에지 패턴(202)과 격자 패턴(106) 사이에 일부 공간이 있을 수 있다. 도 2b 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 에지 재료(108)의 흐름은, 한정된 에지 재료(204)로서 에지 재료가 격자 패턴(106)에 도달하고 이에 따라 층들의 광학적 활성 부분의 기능성을 저하시키는 것을 적어도 부분적으로(또는 완전히) 방지하는 에지 패턴(202)으로 한정될 수 있다.
[0059] 일부 경우들에서, 접안 렌즈의 층들 사이의 갭은 수십 미크론 정도(예컨대, 30 미크론 갭)일 수 있다. 적용된 에지 재료의 폭은 밀리미터 정도일 수 있다. 패턴(106) 및/또는 에지 패턴(202)에 대한 격자 패턴들은 보다 작은 스케일, 예컨대, 나노-스케일 격자들로 있을 수 있다. 나노-스케일 격자들의 작은 스케일을 고려하면, 그러한 격자들은 에지 재료(108)를 격자 패턴(106)으로 드로우하는 매우 강한 모세관 작용을 나타낼 수 있다. 에지 재료(108)가 각각의 층 내부로 너무 멀리 위킹되고, 이에 따라 격자 패턴(106)을 채움으로써 층의 광학 성능을 저하시키는 것을 방지하기 위해, 에지 패턴(202)이 밀리미터 정도의 거리만큼 각각의 층의 에지로부터 내부로 연장될 수 있다. 에지 패턴(202)은 에지 재료(108)가 한정 구조들의 "더미" 패턴에서 그의 모세관 작용을 효과적으로 소진시키게 할 수 있어서, 에지 재료(108)가 격자 패턴(106)으로 흐르는 것이 방지되게 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 패턴(202)은 접안 렌즈 내로 10 미크론 만큼 연장된다. 대안적으로, 에지 패턴(202)은 예컨대, 5 밀리미터까지 추가로 연장될 수 있다. 원하는 접착 성질들, 실란트 재료에 사용되는 폴리머의 유형 및/또는 원하는 광 흡수량과 같은 부수적인 고려사항들은 활용되는 실란트의 양 및 이에 따라, 사용되는 에지 패턴의 깊이를 결정할 수 있다.
[0060] 일부 실시예들에서, 에지 패턴(202)은 예컨대, J-FIL을 사용하여 격자 패턴(106)과 동일한 단계 또는 동일한 패턴 적용 프로세스에서 적용될 수 있다. 에지 패턴(202)은 동일한 패터닝 프로세스에서 격자 패턴(106)과 함께 공동 패터닝될 수 있다. 대안적으로, 에지 패턴(202)은 격자 패턴(106)의 적용 이전 또는 이후의 별개의 프로세스에서 적용될 수 있다. J-FIL 적용 프로세스는 기판에 적용된 포토레지스트의 볼륨 밀도를 공간적으로 제어할 수 있다. J-FIL을 사용하여 적용된 마스터 패턴은 상이한 크기의 피처들의 혼합물일 수 있다. 예컨대, 나노-스케일 격자들이 접안 렌즈 격자 패턴(106)을 위해 사용될 수 있는 반면, 더 깊은 마이크로-스케일 또는 나노-스케일 격자가 에지 재료(108)의 흐름을 제어하는 에지 패턴(202)을 위해 사용될 수 있다. 패터닝은 동시에 및/또는 동일한 적용 프로세스 동안 수행될 수 있고, 나노-스케일 패터닝을 갖는 영역들에서의 포토레지스트의 더 얇은 증착과 비교하면 더 많은(예컨대, 더 두꺼운 층의) 포토레지스트가 에지 제어를 위한 더 깊은 피처들을 갖는 영역들에, 이를테면, 접안 렌즈의 광학적 기능성 격자 패턴(106) 구역에 증착될 수 있다. 일부 경우들에서, 접안 렌즈의 최적의 기능은 도파관 표면과 격자 사이에서 나노-스케일 격자(106) 아래에 패터닝되지 않은 포토레지스트의 매우 얇은 잔류 층을 요구할 수 있다. 격자 패턴(106)의 영역이 얇은(예컨대, 실현 가능한 한 얇은) 포토레지스트 층이 증착되도록 요구하는 반면, 에지 패턴(202)의 영역은, 예컨대, 격자 패턴(106)의 나노-스케일 에칭과 비교하면 마이크로-스케일로 더 깊게 에칭되는 에지 패턴을 지원하기 위해 훨씬 더 두꺼운 포토레지스트 층을 요구한다는 것을 고려하면, 상이한 두께의 포토레지스트 층들을 증착하기 위한 J-FIL의 사용이 종래 기술에 비해 이점을 제공한다. 본원에서 사용된 바와 같은 나노-스케일은 대략(예컨대, 1 내지 수백) 나노미터(들) 정도의 거리 스케일을 지칭하는 반면, 마이크로-스케일은 대략 1 내지 수백 미크론(들) 정도의 거리 스케일을 지칭하고, 밀리미터-스케일은 대략 1 내지 수백 밀리미터 정도의 거리 스케일을 지칭한다.
[0061] 본원에서의 예들이 특정 패턴(예컨대, 수직 라인들)을 포함하지만, 실시예들은 이 예로 제한되지 않는다. 임의의 적합한 패턴이 접안 렌즈에서 원하는 광학 기능성을 달성하기 위해 임프린트될 수 있다. 또한, 본원의 예시적인 접안 렌즈가 특정 형상(예컨대, 안경의 렌즈 형상)을 가질 수 있지만, 접안 렌즈는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다.
[0062] 도 3a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 에지 재료의 위킹을 방지하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 에지 패턴들(202)을 도시한다. 도 3a에 예시된 바와 같이, 접안 렌즈의 에지는 예들(202(1)-202(4)) 각각의 좌측에 로케이팅되어서, 각각의 예의 우측은 접안 렌즈 내부를 향하는 예컨대, 격자 패턴(106)을 향한다. 예들(202(1) 내지 202(4))에 도시된 바와 같이, 에지 패턴(202)은 2개의 유형들의 피처들을 포함할 수 있다. 제1 피처(들)(302)는 에지와 평행하게(또는 거의 평행하게) 이어지는 하나 이상의 에칭된 라인들을 포함할 수 있다. 이러한 피처(들)는 에지 재료(108)(예컨대, 아교, 수지, 실란트 등)가 격자 패턴(106)으로 침투하는 것을 차단할 수 있다. 피처(들)(302)는 또한, 에지에 수직으로 대신에, 예컨대, 격자 패턴(106)을 향한 내향 대신에, 에지와 평행하게 흐르도록 에지 재료(108)를 재지향할 수 있다. 제2 피처(들)(304)는 제1(예컨대, 평행한) 피처(302)에 의해 차단되기 전에 에지로부터 일부 거리만큼 내향으로 에지 재료(108)가 흐를 수 있게 하기 위해 에지에 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 이어지는 라인들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 패턴은 예들(202(1), 202(3) 및 202(4))에서와 같이 에지에 수직으로(또는 거의 수직으로) 이어지는 라인들의 세트와 같은 제2 피처(들)(304)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 패턴은 예(202(2))의 V-형상 또는 셰브런(chevron) 형상 패턴과 같은 더 복잡한 경로를 따라 에지 재료(108)를 안내하는 제2 피처(들)(304)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 에지 패턴(202)에 대한 임의의 적절한 패턴의 사용을 지원한다. 예컨대, 패턴(202)은 예(202(2))의 V-형상 또는 셰브런 패턴 대신에 구불구불한 또는 S-형상 곡선들과 같은 제2 피처(들)를 포함할 수 있다. V-형상, S-형상 또는 다른 유형의 패턴의 사용은 에지 재료(108)가 패터닝된 채널들을 따라 진행됨에 따라 에지 재료(108)의 점성 흐름을 점진적으로 감속시키도록 기능을 할 수 있다.
[0063] 제2 피처(들)(304)는, 에지 재료(108)가, 에지 재료(108)가 내부로 더 이상 추가로 침투하는 것을 방지하기 위해 댐 또는 블록으로서 작용하는 제1 피처(들)(302)에 부딪칠 때까지 제어된 방식으로 에지 재료(108)를 내향으로 끌어당기도록 기능할 수 있다. 제2 피처들(304)은 또한 에지의 원주를 따라 에지 재료(108)의 균형된 분배를 용이하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 피처들(302)은 제2 피처들(304)과 비교하여 상이한 폭 치수를 가질 수 있다. 예컨대, 예들(202(2) 내지 202(4))에 도시된 바와 같이, 제1 피처들(302)은 제2 피처들(304)과 비교하여 더 넓은 에칭된 채널들을 포함할 수 있다. 제2 피처들(304)은 또한 제1 피처들(302)와 비교하여 상이한 높이들을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 피처들(302)은 제2 피처들(304) 보다 더 높게 연장되거나, 또는 더 깊게 에칭될 수 있다. 제1 피처(들)(302)의 상이한 치수들, 예컨대, 높이, 깊이 및/또는 폭은 에지 재료(108)의 흐름을 억제하기 위한 보다 효과적인 댐 또는 블록을 제공할 수 있다.
[0064] 도 3a는 사용될 수 있는 에지 패턴들(202)의 다양한 예들을 도시하지만, 실시예들은 도시된 예들로 제한되지 않는다. 일부 실시예들은 접안 렌즈의 기능적 부분 반대로 에지 재료(108)의 흐름을 한정하기 위해 임의의 적합한 설계, 크기 또는 다른 어레인지먼트의 에지 패턴들(202)을 사용할 수 있다. 일부 경우들에서, 에지 패턴(202)의 특정 깊이, 폭 및/또는 설계는 적어도 부분적으로, 에지 재료(108)의 점도 또는 다른 특성에 기초할 수 있다. 예컨대, 제1 에지 패턴(202)은 특정 점도의 에지 재료(108)를 최적으로 한정할 수 있는 반면, 제2의 상이한 에지 패턴(202)은 상이한 점도를 갖는 상이한 에지 재료(108)를 최적으로 한정할 수 있다.
[0065] 도 3b는 예시적인 패턴들(202(1) 내지 202(4))의 사용으로부터 생성된 결과들과 유사한 결과들을 산출하는 데 활용될 수 있는 기둥 구조들(202(5) 내지 202(10))로서 예시적인 격자 패턴들을 도시한다. 각각의 기둥 격자 패턴은 단면 지오메트리 구조 외에도, 기판의 표면으로부터 z 방향으로 연장되는 높이를 가질 수 있다. 복수의 이격된 기둥들은 가변 지오메트리들을 갖는 것 외에도, 가변 크기들을 또한 가질 수 있다.
[0066] 도 3b에 도시된 바와 같이, 도시된 기둥들 중에서 z-방향으로 가변 높이를 가질 수 있는 예시적인 삼각형 기둥들(202(5))은 공통 크기 및 지오메트리를 갖는 반면, 예시적인 삼각형 기둥들(202(6))은 패턴에 걸친 기둥들 사이의 가변 피치 볼륨의 함수로서 모세관 작용에 의한 위킹의 레이트를 제어하도록 다양한 기둥들 사이에서 가변 크기를 가질 수 있다. 원형 패턴(202(7)), 육각형 패턴(202(8)) 및/또는 정사각형 패턴(202(9))과 같은 다른 형상들 및 조합들은 유사한 기능을 달성할 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예들은 조합들, 이를테면, 에지에 더 가까운 원형 기둥들 및 기능 영역에 더 가까운 삼각형 기둥들, 또는 이를테면, 패턴으로의 위킹을 용이하게 하기 위한 정사각형 기둥들 및 원하는 배향들로의 흐름 제어를 제공하기 위한 선형 격자들을 갖는 예시적인 패턴(202(10))을 활용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예시적인 패턴(202(10))에 도시된 바와 같은 선형 격자들은 도파관의 하나 이상의 에지들과 실질적으로 평행할 수 있다. 실시예들은 또한 도 3a 및 도 3b에 도시된 예시적인 구성들로부터의 임의의 적절한 수정들 또는 파생물들을 포함하는 다른 적절한 패턴들을 사용할 수 있다.
[0067] 도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 다수의 층들을 포함하는 예시적인 접안 렌즈(200)의 단면도를 도시한다. 도 4a의 예에 도시된 바와 같이, 접안 렌즈(200)는 갭에 의해 서로 분리되는 임의의 적절한 수의 층들(404)을 포함할 수 있다. 층들(404) 사이의 갭은 원하는 광학 기능성을 달성하기 위한 임의의 적합한 폭일 수 있다. 각각의 층(404)은 기판, 접안 렌즈의 광학적 기능 구역 내의 격자 패턴(106), 및 격자 패턴(106)으로의 에지 재료의 흐름을 방지 또는 억제하기 위한 에지 패턴을 갖도록 에칭된 에지 한정 영역을 포함할 수 있다.
[0068] 도 4b는 종래 기술에 따른 예시적인 접안 렌즈(100)의 단면도를 도시하며, 접안 렌즈는 층들 사이의 갭들로의 에지 재료가 위킹을 나타낸다. 이 단면도에 도시된 바와 같이, 에지 재료는 격자 패턴(106)을 포함하는 기능 구역을 향해 층들 간의 갭들을 통과하여 흐른다. 위에서 설명된 바와 같이, 에지 재료(108)와 격자 패턴(106)의 충돌은 접안 렌즈의 기능성을 저하시키거나, 사실상 파괴될 수 있다.
[0069] 도 4c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라, 격자 패턴(106)으로부터 에지 재료(108)를 한정하기 위한 에지 패턴(202)을 포함하는 예시적인 접안 렌즈(200)의 단면도를 도시한다. 도 4c의 예에 도시된 바와 같이, 에지 패턴(202)은 상이한 높이들 및/또는 깊이들을 갖는 2개의 세트의 피처들(302 및 304)을 포함한다. 에지 패턴(202)의 존재는 에지 재료(108)를 효과적으로 한정하여, 에지 재료(108)가 모세관 작용을 통해 격자 패턴(106)에 도달하는 것을 방지하고, 제조 동안 에지 재료(108)의 접착성 및 경화 성질들을 개선한다.
[0070] 일부 실시예들에서, 도 4c의 예에 도시된 바와 같이, 에지 패턴(202)과 격자 패턴(106) 사이에 갭(402)이 존재할 수 있다. 이 갭(402)은 접안 렌즈의 층들(404) 사이의 갭(들)과 혼동되어서는 안 된다. 일부 실시예들에서, 갭(402)은 수십 미크론 정도의 폭을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 갭(402)은 접안 렌즈를 따라 상이한 포지션들에서 상이한 폭을 가질 수 있다. 예컨대, 갭(402)은 접안 렌즈가 개인에 의해 착용됨에 따라, 관자놀이 근처와 비교하여 코 근처에서 상이한 폭을 가질 수 있다. 갭(402)의 폭은 예컨대, 에지의 원주를 따른 특정 포지션들에서 원하는 광학 성질들에 따른 광학기의 함수일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 패턴(202)은 층(404)의 양 측들 상에 임프린트될 수 있다.
[0071] 도 5a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 접안 렌즈(200)의 층(404)을 도시한다. 도 5a의 예에서, 직사각형 형상을 갖는 층이 도시된다. 일부 실시예들은 또한 이전의 도면들에 도시된 접안 렌즈 형상들과 같은 상이한 형상들의 층들을 사용할 수 있다. 도 5a는 X- 및 Y-방향들이 층의 표면을 따르고, Z-방향이 층의 표면에 직교하는 층의 평면도를 도시한다.
[0072] 도 5a에 도시된 바와 같이, 층은 광이 층으로 도입될 수 있는 하나 이상의 인커플링 격자(incoupling grating; ICG)들(504)을 포함할 수 있다. 도 5a의 예에서, ICG(504)는 3개의 도트들로서 도시된다. 부가적인 실시예들은 ICG에 대한 다른 적합한 어레인지먼트들을 지원한다. 광(506)은 격자 패턴(106)에 의해 층에서 생성된 도파관들에 따라, ICG(504)로부터 층의 좌측 에지를 향해 X-방향을 따라 전파될 수 있다. 광은 또한 층의 우측 에지를 향해 X-방향을 따라 전파될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도파관들은 일 방향으로 우선적으로 더 많은 광을 전송하도록, 예컨대 우측을 향한 것보다 좌측을 향해 더 많이 전송하도록 배열될 수 있다.
[0073] 예컨대, 층은 블랙화된(blackened) 에지(502(2)) 및 블랙화된 에지(502(1))를 포함할 수 있다. 에지(들)가 블랙화되지 않는 경우, 전파 광(506)은 층의 내부를 향하여 에지로부터 역으로 반사될 수 있다. 이러한 반사는 예컨대, 접안 렌즈가 웨어러블 가상 현실 및/또는 증강 현실 디바이스의 컴포넌트로서 사용될 때, 접안 렌즈에서 바람직하지 않은 "고스트" 이미지들을 야기할 수 있다. 따라서, 에지 블랙화는 고스트 이미지들의 강도를 감소 및/또는 이를 방지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 층의 우측 및/또는 하위 측을 따른 에지는 또한, 각각의 에지들로부터 반사되는 광으로 인한 고스트 이미지들의 발생을 방지하기 위해 블랙화될 수 있다. 환언하면, 일부 실시예들에서, 접안 렌즈의 전체 주변부(또는 적어도 그의 상당한 부분)는 블랙화된다. 실시예들은 어느 특정 위치에 블랙화(blackening)를 적용할지에 관한 선택에 대한 임의의 적합한 변동들을 제공할 수 있다.
[0074] 일부 실시예들에서, 층은 적어도 2개의 상이한 구역들, 즉 OPE(orthogonal pupil expander) 구역(508) 및 EPE(exit pupil expander) 구역(510)을 포함할 수 있다. 광(506)이 OPE 구역에서 X-방향을 따라 전파됨에 따라, 광의 적어도 일부는 EPE 구역(510) 내로 또는 이를 향해 Y-방향으로 격자 패턴들에 의해 회절된다. 접안 렌즈가 가상 현실 및/또는 증강 현실 디바이스에 사용되는 실시예들에서, 광은 EPE 구역(510)으로부터, 광이 가상 이미지로서 지각되는 사용자의 눈(들)으로 아웃커플링된다. 위에서 논의된 바와 같이, 최상부 에지(502(1))는 또한, 그러한 반사된 광이 바람직하지 않은 광학 효과들을 생성할 수 있다는 것을 고려하면, Y-방향으로 전파되는 광의 반사를 감소 또는 방지하도록 블랙화될 수 있다.
[0075] 도 5b는 본 개시내용의 실시예들에 따라, 다층 접안 렌즈를 사용하는 예시적인 가상 현실 및/또는 증강 현실 시스템(500)을 도시한다. 도 5b의 예에 도시된 바와 같이, 시스템(500)은 광을 반사성 시준기(512) 상으로 지향시키는 LED(light emitting diode) 광 소스(514)를 포함할 수 있다. 시준기(512)는 시준된 광을, 프로젝터 중계기(516)를 통해 ICG(504)로 광 신호를 지향시킬 수 있는 LCOS(liquid crystal on silicon) SLM(518)에 전송한다. 광 신호는 시스템(500)을 통해 사용자에게 보여질 가상 현실 및/또는 증강 현실 이미지(들)를 제공할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 접안 렌즈는 임프린트된 기판들의 임의의 적합한 수의 층들(404)을 포함할 수 있고, 접안 렌즈는 OPE 구역(508) 및 EPE 구역(510)을 포함할 수 있다. OPE 구역으로 지향된 광은 OPE 구역을 가로질러 그리고 EPE 구역으로 전파될 수 있고(여기서 EPE 구역은 광을 뷰어의 눈(520)에 아웃커플링함), 가상 및/또는 증강 현실 이미지로서 지각된다.
[0076] 다층 접안 렌즈의 에지의 블랙화는 에지에 충돌하는 광의 흡수를 야기하고 그리고/또는 에지에 충돌하는 광의 감소된 반사를 제공할 수 있다. 예컨대, 이전에 이용 가능한 디바이스들에서, 접안 렌즈의 에지로부터 반사된 광은 뷰어의 눈(520)에 아웃커플링될 수 있고, 뷰어의 눈(520)까지의 반사된 광의 더 긴 경로로 인해, 의도된 오리지널 광 경로에 대해 반사된 광의 바람직하지 않은 상 변화들이 존재할 수 있고, 광에 의해 구체화되는 임의의 이미지는 결과적인 상 간섭에 의해 왜곡된 것처럼 나타날 것이다. 다른 경우들에, 반사된 광은 접안 렌즈 층들(404)을 통해 완전히 전파되고, 이 반사된 광이 시스템을 통해 재지향되는 LCOS SLM(518) 상에 "고스트" 이미지로서 다시 나타날 수 있다. 이러한 효과들은 다양한 실시예들에 의해 제공되는 에지 블랙화를 사용하여 감소되거나 제거된다.
[0077] 본원에서 논의된 다양한 실시예들은 접안 렌즈의 에지들을 블랙화하기 위한 임의의 적합한 프로세스의 사용을 지원한다. 예컨대, 굴절률 n
Figure pct00001
1.6인 Masterbond EP42HT-2와 같은 에폭시가 카본 블랙(carbon black)과 2:1 비로 혼합될 수 있다. 블랙화된 에폭시는 위에서 설명된 바와 같이 접안 렌즈를 밀봉하고 다층 어레인지먼트에 대한 기계적 완전성을 제공하기 위해 사용되는 에지 재료(108)일 수 있다. 다른 적합한 유형의 광-흡수 재료가 또한 사용될 수 있다. 본원의 예들이 에지 재료(108)로서 카본 블랙-도핑 에폭시의 사용을 설명하지만, 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 에지 실란트는 임의의 적합한 재료일 수 있고, 아교, 수지, 에폭시, 또는 블랙 크로메이트(black chromate), 카본 블랙 및/또는 다른 광 흡수 물질들을 갖는 다른 접착제의 도핑을 통해 광을 흡수할 수 있다.
[0078] 도 6a 및 도 6b는 본 개시내용의 실시예들에 따라, 각각, 블랙화되지 않은 및 블랙화된 에지들을 갖는 접안 렌즈에서의 예시적인 테스트 이미지들을 도시한다. 이들 도면들은 도 5a를 참조하여 설명된 에지 블랙화의 광학 효과를 예시한다. 블랙화된 에지(들) 없으면, 테스트 이미지들은 에지(들)가 블랙화될 때에 비교하여 더 낮은 콘트라스트 및 더 적은 선명도를 나타낸다.
[0079] 표 1은 에지 블랙화 처리 없는 접안 렌즈를 사용하여 3개의 실험 시도(experimental trial)들에 대해 ANSI 콘트라스트 및 순차적 콘트라스트의 측정들을 도시한다. 표 2는 에지 블랙화 처리를 한 접안 렌즈를 사용한 (단일 실험 시도에 대한) 유사한 측정을 도시한다.
평균 표준 편차 표준 에러
ANSI 백색 38.15 1.45 3.8%
ANSI 흑색 8.03 4.75 2.4%
ANSI 콘트라스트 4.75 0.12 2.4%
전체 백색 47.00 2.43 5.2%
전체 흑색 0.259 0.011 4.2%
순차적 콘트라스트 181.3 1.8 1.0%
단일 시도
ANSI 백색 19.27
ANSI 흑색 0.525
ANSI 콘트라스트 36.7
전체 백색 19.994
전체 흑색 0.1124
순차적 콘트라스트 177.9
[0080] 표 1 및 2에 도시된 바와 같이, ANSI 콘트라스트는 블랙화된 에지(들)의 경우 실질적으로 개선(예컨대, 36.7 대 4.75)되는 반면, 순차적 콘트라스트는 유사하다(예컨대, 181.3 대 177.9). 순차적 콘트라스트는 오프(off) 이미지를 온(on) 이미지와 비교함으로써, 예컨대, 이미지가 온 및 오프로 스위칭될 때 시간 경과에 따른 콘트라스트를 비교함으로써 측정된다. ANSI 콘트라스트는 특정 시간에 특정 이미지에 대한 흑색 및 백색 간의 콘트라스트이다. 에지(들)의 블랙화는 또한, 블랙화 없는 접안 렌즈에서 발생할 수 있는 후광 효과들(이러한 후광 효과들은 또한, 에지(들)로부터의 광의 반사에 의해 야기됨)의 발생 및/또는 현저성을 감소시킬 수 있다.
[0081] 표 3은 에지 재료(108)로서 상이한 유형들의 접착제들, 특히 카본 블랙-도핑 Norland 81(n = 1.56임), n
Figure pct00002
1.6인 카본 블랙-도핑 Masterbond 및 n = 1.77(예컨대, 접안 렌즈의 층들에서 사용된 기판의 굴절률에 대략 대응하는 굴절률임)인 사파이어((@ 523nm)를 사용한 흡수 테스트들의 결과들을 나열한다.
접착제 굴절률 반사된 전력(W) 흡수된 퍼센티지
사파이어 (@ 523nm) 1.77 1.42 mW 0%
Norland 81 1.56 56.2 μW 96%
Masterbond EP42HT-2
Figure pct00003
1.6		 59.1 μW 95.9%
[0082] 표 1에 도시된 바와 같이, 더 낮은 굴절률을 갖는 블랙화된 접착제(예컨대, 에지 재료(108))의 사용은 밀리와트 내지 수십 마이크로와트의 대략 두자릿수의 (예컨대, 에지들로부터 반사되는 광의) 반사된 전력의 감소 및 에지들에서 흡수되는 높은 퍼센티지의 광을 제공한다. 흡수된 퍼센티지는 100 ― 100 * 접착제의 반사된 전력/사파이어 접착제의 반사된 전력(예컨대, 베이스라인 비교로서 사용됨)으로 계산된다.
[0083] 일부 실시예들에서, 광학 성능을 용이하게 하는 에지 접착제가 활용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 접착제는 접안 렌즈를 통한 역으로의 광의 반사를 방지하기 위해 흡수성일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 접착제는 접안 렌즈의 굴절률과 실질적으로 유사한 굴절률은 물론, 광이 에지 접착제 내로 전파되도록 허용하고 광 산란(light scatter)이 접안 렌즈를 통해 역으로 전파되는 것을 감소시키도록 에지로부터의 거리의 함수로서 증가하는 흡수성 재료의 농도들을 나타낸다. 예컨대, 에지에 접근함에 따라 에지 접착제는 증가하는 카본 도핑 농도를 가질 수 있다(이를테면, 직경이 50-70 나노미터의 카본 나노입자들). 이러한 구배는 광의 점진적인 흡수를 가능하게 하여, 충돌하는 모든 광을 흡수하려고 시도하는 실시예들에서 발생할 수 있는 바와 같이 접안 렌즈 내부와 비교하여 굴절률의 급격한 변화를 갖는 접착제로부터의 광 산란을 감소시킨다.
[0084] 도 7은 흡수성 재료(예컨대, 카본)의 점진적으로 변동되는 농도를 갖는 하나 이상의 실시예들을 예시한다. 본원의 예들이 흡수성 재료로서 카본의 사용을 설명하지만, 실시예들은 다양한 농도들 또는 어레인지먼트들의 다른 적합한 흡수성 재료들을 사용할 수 있다. 도 7은 접안 렌즈(700)의 에지 부분(720)의 확대도와 함께, 접안 렌즈(700)를 도시한다. 접안 렌즈(700)는 광학 컴포넌트들의 층들을 포함하는 접안 렌즈 스택(702)을 포함한다. 접안 렌즈 스택(702)은, 외측 오염물들에 대해 외부 에지(704)를 밀봉하고, 광학 층들의 박리에 저항하도록 보강을 제공하고 그리고/또는 광학 컴포넌트들을 통한 미광(710)의 반사 및/또는 산란을 완화시키기 위해 에지 재료(706)가 배치되는 외부 에지(704)를 포함한다. 에지 재료(706)는 도 7에 예시된 바와 같은 재료들의 다수의 층들(708)을 포함할 수 있지만, 더 적거나 또는 더 많은 층들이 가능하다. 각각의 층은 서로 그리고 접안 렌즈 스택(702)에 대해 실질적으로 유사한 굴절률을 갖는 다른 층들 중 하나 이상과 동일한 재료일 수 있거나, 또는 대안적으로, 상이한 층들은 상이한 재료들로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 층들 중 적어도 하나는 카본 나노입자들과 같은 하나 이상의 구성 재료들로 이루어진 도핑된 재료를 포함할 수 있다. 구성 재료들의 비는 각각의 도핑된 층마다 상이할 수 있거나 실질적으로 동일할 수 있다. 도 7에 도시된 실시예에서, 4개의 층들(708A, 708B, 708C 및 708D)은 접안 렌즈 스택(702)의 외부 에지(704) 주위에 배치되고 본원의 아래에서 설명된다.
[0085] 도 7에 예시된 실시예에서, 제1 층(708A)은 제1 굴절률을 갖는, 에폭시와 같은 재료를 포함할 수 있다. 제1 층(708A)의 제1 굴절률은 접안 렌즈 스택(702)의 굴절률과 유사하거나 실질적으로 동일할 수 있어서, 접안 렌즈 스택(702)의 외부 에지(704)를 향해 이동하는 광(710)은 접안 렌즈 스택(702)의 외부 에지(704)와 에지 재료(706) 사이의 계면을 통과하여 제1 층(708A)으로 전달될 수 있다. 접안 렌즈 스택(702)과 제1 층(708A) 사이의 굴절률의 매칭은, 접안 렌즈 스택(702)을 향해 역으로 광의 최소 굴절, 반사 및/또는 산란으로 광(710)이 계면을 통과할 수 있게 한다. 제1 층(708A)은 접안 렌즈 스택(702)으로부터의 광(710) 대부분을 에지 재료(706) 내로 수용시키도록 작용한다. 일부 실시예들에서, 광(710)은 그 후, 제2 층(708B)을 향해 제1 층(708A)을 통과할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 층(708A)은 자신을 통과하는 광의 적어도 일부를 흡수하기 위해 원하는 농도의 흡수성 도핑 재료를 포함한다.
[0086] 제2 층(708B)은 도핑된 재료를 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 예에서, 제2 층(708B)은 에폭시와 같은 기본 재료(714)를 포함할 수 있으며, 입자들(716)이 기본 재료(714)에 매립된다. 여러 설계 변수들은 층(708B) 및 에지 재료(706)의 원하는 성능을 제공하도록 조정될 수 있다. 예컨대, 입자 재료, 입자 크기, 입자 대 베이스 재료 비 및 에폭시 재료는 최적화를 위해 조정될 수 있는 설계 변수들 중 일부이다.
[0087] 일부 실시예들에서, 매립된 입자들(716)은 카본 블랙 나노-입자들과 같은 광 흡수성 입자들일 수 있고, 나노미터 정도의 크기일 수 있다. 예컨대, 매립된 입자들(716)은 크기가 50 내지 70 nm의 범위에 있을 수 있다. 매립된 입자(716) 대 베이스 재료(714)의 비는 층의 원하는 성능에 의존하여 변동될 수 있다. 예컨대, 접안 렌즈 스택(702)의 외부에 적용된 접착 테이프와 같은 단일 층은 5%의 w/w(weight per weight)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 매립된 입자(716) 대 베이스 재료(714)의 더 높거나 더 낮은 비들이 또한 사용되어 다수의 층들에 걸친 에지 재료(706)의 성능을 최적화할 수 있다. 예컨대, 제2 층(708B)은 1%의 카본 나노입자 w/w를 가질 수 있고, 제3 층(708C)은 3%의 카본 나노입자 w/w를 가질 수 있다.
[0088] 제2 층(708B)의 베이스 재료(714)는 제1 층(708A)과 동일한 재료일 수 있어서, 제2 층(708B)의 굴절률은 층(708A)의 굴절률과 유사하거나 실질적으로 동일하게 된다. 2개의 굴절률들 사이의 유사성은 최소한의 굴절 또는 반사로 광(710)이 제1 층(708A)으로부터 제2 층(708B)으로 진입하는 것을 용이하게 한다.
[0089] 제2 층(708B)의 베이스 재료(714) 내에 배치된 매립된 입자들(716)의 조성은 광(710)의 부분이 제2 층(708B)에 의해 흡수될 수 있게 한다. 예컨대, 제2 층(708B)으로 이동하는 광(710)은 그것이 흡수되는 하나 이상의 매립된 입자들(716)과 만날 수 있다. 매립된 입자(716)와 만나지 않은 광(710)은 제2 층(708B)의 베이스 재료(714)를 통과하여 제3 층(708C)을 향해 계속 이동할 수 있다.
[0090] 제3 층(708C)은 베이스 재료(714) 내에 배치된 매립된 입자들(716)을 갖는 도핑된 재료일 수 있다. 제3 층(708C)의 베이스 재료(714)는 제2 층(708B)의 베이스 재료와 동일하거나 유사한 굴절률을 갖도록 선택될 수 있다. 층들 사이에서 동일하거나 유사한 굴절률을 갖는 것은 광(710)이, 각각, 제2 층(708B)과 제3 층(708C) 사이의 계면을 통과하여 횡단하는 것을 용이하게 한다. 일부 실시예들에서, 제3 층(708C)의 베이스 재료(714)는 에폭시 재료와 같이 제2 층(708B)의 베이스 재료와 동일한 재료일 수 있다. 도 7에 도시된 실시예에서, 제3 층(708C)은 매립된 입자들(716)을 더 포함한다. 매립된 입자들 대 베이스 재료의 비는 다른 층과 실질적으로 동일할 수 있거나, 또는 대안적으로, 상이한 비를 가질 수 있다. 도시된 예에서, 제3 층(708C)은 제2 층(708B)과 비교하여 매립된 입자 대 베이스 재료의 더 높은 비를 가질 수 있다. 제2 층(708B)과 유사하게, 제3 층(708C)에 진입하는 광은 광을 흡수하는 매립된 입자(716)와 만날 수 있다. 매립된 입자와 만나지 않은 광(710)은 베이스 재료(714)를 통과하여 제4 층(708D)을 계속 향한다. 제2 층(708B)을 통해 투과되는 광(710)의 적어도 일부는 제2 층(708B)과 제3 층(708C) 사이의 계면 상에서 반사되거나 산란되는 것이 가능하다. 그 후, 제2 층(708B)의 매립된 입자들(716)은 이러한 반사된 또는 산란된 광을 추가로 흡수할 수 있다.
[0091] 제4 층(708D)은 매립된 입자(716)를 갖는 베이스 재료(714)를 갖는 제3 층(708C)과 유사한 도핑된 재료일 수 있다. 제4 층(708D)의 베이스 재료는 제3 층(708C)으로부터 제4 층(708D)에 진입하는 광을 용이하게 하기 위해 제3 층(708C)의 베이스 재료와 유사한 굴절률을 갖도록 선택될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 제4 층(708D)의 베이스 재료는 에폭시 재료와 같이 제3 층(708C)의 베이스 재료와 동일할 수 있다. 매립된 입자들(716)은 광 흡수성 입자들일 수 있고, 카본 블랙 재료로 제조될 수 있다. 매립된 입자들 대 베이스 재료의 비는 다른 층과 실질적으로 동일할 수 있거나, 또는 상이한 비를 가질 수 있다. 도 7에 도시된 예에서, 제4 층(708D)은 제2 층(708B) 또는 제3 층(708c)과 비교하여 매립된 입자 대 베이스 재료의 더 높은 비를 가질 수 있다. 제4 층(708D)에 진입하는 광은 매립된 입자들(716)과 만나고 이에 의해 흡수될 수 있다. 매립된 입자와 만나지 않은 광은 베이스 재료(714)를 통해 계속 이동할 수 있다. 제3 층(708C)을 통해 투과되는 광(710)의 적어도 일부는 제3 층(708C)과 제4 층(708D) 사이의 계면 상에서 반사 또는 산란될 것이고; 제3 층(708C) 내의 매립된 입자들(716)은 그 후 이러한 반사되거나 산란된 광을 추가로 흡수할 수 있다는 것이 가능하다.
[0092] 에지 재료(706)의 층들 모두를 통과한 후에, 매우 적은 광이 흡수되지 않은 채로 유지될 것이다. 그러나, 에지 재료(706)의 최외곽 에지(718)에 도달하는 광(710)은 제4 층(708D)으로 역으로 반사될 수 있다. 이 광은 다수의 층들(708D, 708C, 708B)을 계속 통과할 수 있으며, 여기서 그 광은 각각의 다수의 층들의 매립된 입자들(716)에 의한 부가적인 흡수 이벤트를 가질 것이다.
[0093] 당업자는 다수의 변수들이 본 개시내용의 범위 내에서 변경될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예컨대, 층들의 수 및 조성은 더 많거나 더 적은 광 흡수, 반사 및 굴절을 제공하도록 조정될 수 있다. 또한, 각각의 층의 두께는 변동될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 베이스 재료 및 매립된 입자들은 각각, 에폭시 및 카본 블랙 입자들일 수 있지만; 그러나, 다른 아교들, 접착제들 및 알려진 밀봉 재료들이 베이스로서 사용될 수 있고, 다른 유형들 및 크기들의 입자들이 또한 개시된 카본 블랙 입자들 대신에 또는 이에 추가로 사용될 수 있다. 이러한 설계 변경들은 광 흡수, 비용, 심미적 호소, 제조의 용이성, 중량, 내구성 또는 임의의 다른 선택된 변수를 개선하기 위해 에지 재료 구성을 최적화하는 데 사용될 수 있다.
[0094] 개시된 에지 재료는 접안 렌즈 스택의 에지 주위에 각각의 층 재료의 도트들을 떨어뜨리고 한 번에 하나의 층을 경화시켜 원하는 만큼 많은 층들을 형성함으로써 제조될 수 있다. 각각의 층에 있어, 재료 조성, 특히 매립된 입자 대 베이스 재료의 비는 위에서 설명된 밀봉을 생성하도록 변경될 수 있다. 대안적으로, 접안 렌즈 스택의 에지들은, 원하는 층 빌드 업이 완료될 때까지, 층 재료에 침지 및 경화되고 그 후, 인접 층에 대한 재료에 침지 및 경화되는 식일 수 있다.
[0095] 또 다른 대안적인 실시예에서, 각각의 층은 접안 렌즈 스택의 에지 주위에 감겨질 수 있는 접착 테이프로서 미리 형성될 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 에지 재료를 참조하면, 4개의 상이한 테이프들이 사용될 수 있다. 접안 렌즈 스택(702)의 외부 에지(704) 주위에 직접 감겨진 제1 테이프는 제1 층(708A)을 포함할 것이다. 이 테이프는 균일한 에폭시 재료로 구성될 수 있다. 제2 층(708B)을 형성하기 위해, 에폭시 및 선택된 농도의 카본 입자들로 구성된 테이프의 섹션이 제1 층(708A) 위에 감겨질 수 있다. 제3 및 제4 층들(708C 및 708D)은 에지 재료(706)의 최종 두께를 빌드 업하기 위해 이전 층 주위에 순차적으로 감겨질 것이다. 일부 실시예들에서, 테이프의 다수의 층들은, 접안 렌즈(700) 주위를 테이프로 감싸기 전에 스택될 수 있어서, 더 적은 감싸기 단계들이 수행될 수 있다.
[0096] 일부 실시예들에서, 위킹을 제어하기 위한 격자 구조들은 매립된 입자들(716)의 구배 농도를 제어할 수 있다. 그러나, 예컨대, 피치 또는 격자들, 기둥들, 또는 다른 방식의 릴리프 구조들 사이에 공간을 갖거나, 또는 접안 렌즈 스택의 외측 에지 400-600 nm 근처의 위킹 구배 패턴은 점진적으로 좁아져서 접안 렌즈의 기능 영역에 접근하는 100 nm의 피치를 갖는다. 이러한 실시예에서, 카본 재료로 도핑된 접착제는 더 작은 피치 내로 보다는, 더 큰 피치 내로 보다 쉽게 위킹될 것이고, 따라서 외측 에지에 더 가까운 접착제에 비교하여 기능 영역에 더 근접한 접착제 내로 더 적은 카본 입자들을 도입한다. 카본 나노입자들의 크기는 추가로, 100nm 초과의 카본 나노입자들 또는 변동 치수들의 카본 나노입자들이 공통 접착제 또는 에폭시에 도핑되게 함으로써(단지 소정의 크기들만이 구조들의 소정의 부분들로 위킹될 것임) 그러한 실시예들에서 매립된 입자들의 농도를 제어할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 공통 퍼센티지 w/w이지만 가변 카본 입자 크기는 층들에 걸친 카본 분배에서 구배를 생성할 수 있다.
[0097] 도 8은 이러한 가변 피치에 의한 구배 카본 블랙화의 예를 예시한다. 도 8은 접안 렌즈(800)의 에지 부분(802)의 확대도(804)와 함께, 예시적인 접안 렌즈(800)를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 격자 구조(820)는 격자 구조(825)에 비해 접안 렌즈의 기능 영역에 더 근접하다. 격자 구조(825)는 격자 구조(820) 사이의 더 좁은 피치(810)와 비교하여 더 넓은 피치(815)를 갖는다. 그 결과, 격자 패턴에 진입하는 카본 도핑된 접착제 또는 실란트는 피치 영역(810) 보다 피치 영역(815)을 통해 더 쉽게 이동할 것이고, 매립된 카본 나노입자 크기를 고려하면, 피치 영역(810) 보다 더 많은 카본 입자들이 피치 영역(815)을 점유하여 격자 패턴의 함수로서 구배 흡수 프로파일을 제공할 것이다. 이러한 실시예들에서, 접착제 전체에 걸쳐 일정한 밀도의 카본 입자들조차도 격자들(815 또는 825) 사이의 공간을 점유할 수 있는, 프로파일에 걸쳐 변동량의 접착제로 인해, 구배 흡수 프로파일을 산출할 것이다. 일부 실시예들에서, 실란트(예컨대, 에지 재료(108))는, 접안 렌즈의 재료의 굴절률(예컨대, 접안 렌즈 구조의 다양한 층들의 기판의 굴절률)과 동일하거나 실질적으로 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 실란트는 그의 단면을 통해 가변 밀도를 가질 수 있어서, 실란트는 접안 렌즈에 바로 닿는 계면 및/또는 적용에 대향하는 표면에서 더 밀집되고, 접안 렌즈와의 그의 계면에 더 가까우면 덜 밀집된다.
[0098] 일부 실시예들에서 그리고 도 9에 도시된 바와 같이, 에지 블랙화 및 별개의 접착제의 조합이 적용된다. 이러한 실시예에서, 블랙화 층이 우선, 에지 패턴들로 먼저 위킹하도록 적용되고, 그 후 제2 접착 재료가 적용되어 층들을 함께 결합시킨다. 이러한 조합은 접착성을 개선하기 위한 잠재적인 트레이드오프들 없이 블랙화 재료의 반사 완화를 최대화하도록 허용하고, 유사하게, 접착제의 성질들을 최대화한다. 도 9는 본 개시내용의 일부 실시예에 따라, 광 완화 재료(902)와 접착 재료(904)의 조합을 포함하는 예시적인 접안 렌즈(200)의 단면도를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 접착 재료(904)는 접안 렌즈(200)에서 기판들(104)의 층들을 서로 결합시키는 데 사용될 수 있고, 별개의 상이한 에지 재료(902)가 광 완화를 위해 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 에지 재료(902)는 에지들에 도달하는 광을 흡수하기 위해, 다양한 층들의 에지 구역에 적용되는 블랙화 재료일 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착 재료(904)는 기판(104)의 것과 동일한(또는 실질적으로 유사한) 굴절률을 갖는다.
[0099] 본 명세서가 많은 세부사항들을 포함하지만, 이들은 본 개시내용 또는 청구될 수 있는 것의 범위에 대한 제한들로서 해석되는 것이 아니라 오히려, 특정한 실시예들 특유의 피처들의 설명들로서 해석되어야 한다. 별개의 실시예들의 맥락에서 본 명세서에 설명된 소정의 특징들은 또한, 단일 실시예의 결합으로 구현될 수 있다. 대조적으로, 단일 실시예의 맥락에서 설명된 다양한 특징들은 또한, 다수의 실시예들에서 개별적으로 또는 임의의 적절한 서브조합으로 구현될 수 있다. 또한, 피처들이 소정의 조합들에서 동작하는 것으로 위에서 설명되고 심지어 초기에는 그와 같이 청구될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 피처들은 일부 예들에서, 그 조합으로부터 삭제될 수 있으며, 청구된 조합은 서브-조합 또는 서브-조합의 변동으로 안내될 수 있다.
[00100] 다수의 실시예들이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 위에서 도시된 다양한 구조들이 사용되며, 엘리먼트들은 재배열되고, 상이하게 포지셔닝되고 상이하게 배향되고, 부가되고 그리고/또는 제거될 수 있다. 따라서, 다른 실시예들이 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (25)

  1. 광학 구조로서,
    상기 기판의 에지에 인접한 에지 격자 패턴을 포함하는 기판을 포함하고,
    상기 에지 격자 패턴은 상기 기판의 에지로부터 상기 에지 격자 패턴으로의 재료의 모세관 흐름(capillary flow)을 제어하도록 배열된 하나 이상의 피처들을 포함하는,
    광학 구조.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 에지 격자 패턴은 상기 기판의 제1 표면 상에 있고,
    상기 기판은 상기 기판의 제2 표면 상에 제2 격자 패턴을 더 포함하는,
    광학 구조.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 격자 패턴은 OPE(orthogonal pupil expander) 구역 및 EPE(exit pupil expander) 구역 중 하나 이상을 포함하는 기능 격자 패턴인,
    광학 구조.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 피처들은 상기 기판의 에지에 실질적으로 수직하게 되도록 배열되는,
    광학 구조.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 피처들은 V-형상 격자 패턴, S-형상 격자 패턴 및 직사각형 격자 패턴 중 하나 이상을 포함하는,
    광학 구조.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 에지 격자 패턴은 상기 에지 격자 패턴을 넘은 상기 재료의 모세관 흐름을 억제하도록 배열된 하나 이상의 제2 피처들을 더 포함하는,
    광학 구조.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제2 피처들은 상기 기판의 에지에 실질적으로 평행하게 되도록 배열되는,
    광학 구조.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제2 피처들은 깊이, 높이 및 폭 중 적어도 하나가 상기 하나 이상의 피처들과 적어도 부분적으로 상이한,
    광학 구조.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 재료는 상기 기판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는,
    광학 구조.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 재료는 적용될 때, 상기 기판의 에지로부터의 거리에 따라 변동되는 굴절률의 구배(gradient)를 갖는,
    광학 구조.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 피처들은 적어도 하나의 다각형의 단면 형상을 갖는,
    광학 구조.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다각형은 삼각형, 정사각형 및 직사각형 중 하나 이상을 포함하는,
    광학 구조.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 광을 수신하고 전파하도록 구성된 도파관이고,
    상기 재료는 도파관으로부터의 광을 수신하고 흡수하도록 구성된 광 가변 흡수성 에지 재료인,
    광학 구조.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 재료 및 상기 기판은 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는,
    광학 구조.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 재료는 도핑제 및 접착제를 포함하는,
    광학 구조.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 도핑제는 상기 도파관의 에지로부터의 거리에 따라 변동되는 구배로 분배되는,
    광학 구조.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 도핑제는 카본 블랙 나노입자(carbon black nanoparticle)들을 포함하는,
    광학 구조.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 카본 블랙 나노입자들은 50 내지 70 nm 범위의 직경을 갖는,
    광학 구조.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 재료는 적어도 하나의 접착 테이프 층을 포함하는,
    광학 구조.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 접착 테이프는 도핑제 및 접착제를 포함하는,
    광학 구조.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 접착 테이프 및 상기 기판은 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는,
    광학 구조.
  22. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 광학 구조에 포함된 기판의 복수의 층들 중 하나이고,
    상기 복수의 층들 각각은 상기 층의 각각의 에지에 인접한 상기 에지 격자 패턴을 포함하고,
    상기 재료는 상기 기판의 복수의 층들을 고정하기 위해 상기 광학 구조 둘레의 적어도 일부를 따라 적용되는 에지 접착제인,
    광학 구조.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 기판의 복수의 층들 각각은 제2 격자 패턴을 더 포함하는,
    광학 구조.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 에지 격자 패턴은 상기 에지 격자 패턴 내로의 상기 에지 접착제의 모세관 흐름을 제공하도록 배열되고, 상기 제2 격자 패턴으로의 상기 에지 접착제의 모세관 흐름을 억제하도록 추가로 배열되는,
    광학 구조.
  25. 제23 항에 있어서,
    상기 제2 격자 패턴은 나노-스케일로 이루어지고 광 전파를 위한 도파관으로서 동작하고,
    상기 에지 격자 패턴은 마이크로-스케일 및 나노-스케일 중 하나 이상으로 이루어지는,
    광학 구조.
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