KR20200074172A - 액정 가변 초점 엘리먼트를 갖는 증강 현실 디스플레이 그리고 이를 형성하기 위한 롤투롤 방법 및 장치 - Google Patents
액정 가변 초점 엘리먼트를 갖는 증강 현실 디스플레이 그리고 이를 형성하기 위한 롤투롤 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
디스플레이 디바이스는 사용자의 눈들에 이미지를 형성하기 위해 도파관의 주 표면으로부터 광을 아웃커플링하도록 구성된 도파관을 포함하는 도파관 어셈블리를 포함한다. 적응형 렌즈 어셈블리는 출력 표면을 향하는 주 표면 및 파장판 렌즈 그리고 전환 가능 파장판 어셈블리를 갖는다. 전환 가능 파장판 어셈블리는 전환 가능 액정 층의 대향 면들 상의 1/4 파장판들, 및 1/4 파장판들 사이의 볼륨 내에 1/4 파장판들 상의 전극들을 포함한다. 전극들은 선택적으로 전기장을 설정할 수 있고, 액정 층의 분자들에 대한 정렬 구조로서 기능할 수 있다. 적응형 렌즈 어셈블리의 부분들은 롤투롤 프로세싱에 의해 제조될 수 있는데, 롤투롤 프로세싱에서는 기판 롤이 풀리고, 기판이 제2 롤러를 향해 이동할 때 기판 상에 정렬 층들 및 액정 층들이 형성되어 그 제2 롤러 상에 감긴다.
Description
[0001]
본 출원은 "AUGMENTED REALITY DISPLAY HAVING LIQUID CRYSTAL VARIABLE FOCUS ELEMENT AND ROLL-TO-ROLL METHOD AND APPARATUS FOR FORMING THE SAME"이라는 명칭으로 2017년 10월 26일자 출원된 미국 가출원 제62/577,678호의 우선권의 이익을 주장하며, 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
[0002]
본 출원은 다음의 특허출원들: 2014년 11월 27일자 출원되어 2015년 7월 23일에 미국 공보 제2015/0205126호로서 공개된 미국 출원 제14/555,585호; 2015년 4월 18일자 출원되어 2015년 10월 22일에 미국 공보 제2015/0302652호로서 공개된 미국 출원 제14/690,401호; 2014년 3월 14일자 출원되어, 현재 2016년 8월 16일자 허여된 미국 특허 제9,417,452호인 미국 출원 제14/212,961호; 2014년 7월 14일자 출원되어 2015년 10월 29일에 미국 공보 제2015/0309263호로서 공개된 미국 출원 제14/331,218호; 2017년 8월 22일자 출원된 미국 특허출원 제15/683,706호; 2016년 11월 18일자 출원된 미국 가특허출원 제62/424,341호; 2017년 6월 12일자 출원된 미국 가특허출원 제62/518,539호; 및 2018년 5월 25일자 출원된 미국 특허 제15/990,155호 각각의 전체를 인용에 의해 포함한다.
[0003]
본 개시내용은 디스플레이 시스템들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 증강 현실 디스플레이 시스템들에 관한 것이다.
[0004]
현대 컴퓨팅 및 디스플레이 기술들은 소위 "가상 현실" 또는 "증강 현실" 경험들을 위한 시스템들의 개발을 가능하게 했으며, 여기서 디지털 방식으로 재생된 이미지들 또는 그 이미지들의 부분들은, 이들이 실제인 것으로 보이거나, 실제로서 지각될 수 있는 방식으로 사용자에게 제시된다. 가상 현실 또는 "VR" 시나리오는 통상적으로 다른 실제 실세계 시각 입력에 대한 투명도(transparency) 없이 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션(presentation)을 수반하고; 증강 현실 또는 "AR" 시나리오는 통상적으로 사용자 주위 실제 세계의 시각화에 대한 증강으로서 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션을 수반한다. 혼합 현실 또는 "MR" 시나리오는 AR 시나리오의 타입이고 통상적으로, 자연 세계에 통합되고 그에 응답하는 가상 오브젝트들을 수반한다. 예를 들어, MR 시나리오에서, AR 이미지 콘텐츠는 실세계의 오브젝트들에 의해 차단되거나 아니면 실세계의 오브젝트들과 상호 작용하는 것으로 지각될 수 있다.
[0005]
도 1을 참조하면, AR 기술의 사용자가 배경의 사람들, 나무들, 빌딩들 및 콘크리트 플랫폼(30)을 특징으로 하는 실세계 공원형 장소(20)를 보는 증강 현실 장면(10)이 묘사된다. 이러한 아이템들 외에도, AR 기술의 사용자는 또한 실세계에서 이러한 엘리먼트들(40, 50)이 존재하지 않더라도, 자신이 실세계 플랫폼(30) 위에 서 있는 로봇 동상(40), 및 호박벌의 의인화인 것처럼 보이는 날고 있는 만화형 아바타 캐릭터(50)와 같은 "가상 콘텐츠"를 "본" 것으로 지각한다. 인간의 시각적 지각 시스템은 복잡하기 때문에, 다른 가상 또는 실세계 이미저리 엘리먼트들 사이에서 가상 이미지 엘리먼트들의 편안하고 자연스러운 느낌의 풍부한 프리젠테이션을 가능하게 하는 AR 기술을 생성하는 것은 난제이다.
[0006]
본 명세서에서 개시된 시스템들 및 방법들은 AR 및 VR 기술에 관련된 다양한 난제들을 해결한다.
[0007]
본 명세서에서 설명되는 청구 대상의 하나 또는 그보다 많은 구현들의 세부사항들은 아래 첨부 도면들 및 설명에서 제시된다. 다른 특징들, 양상들 및 이점들은 설명, 도면들 및 청구항들로부터 자명해질 것이다. 이 개요도 다음의 상세한 설명도 본 발명의 청구 대상의 범위를 한정하거나 제한하는 것으로 의도하지 않는다.
[0008]
제1 실시예에서, 디스플레이 디바이스가 설명된다. 디스플레이 디바이스는, 이미지를 디스플레이하기 위해 광을 출력하도록 구성된 도파관을 포함하는 도파관 어셈블리, 및 도파관의 주 표면을 향하는 주 표면을 갖는 적응형 렌즈 어셈블리를 포함한다. 적응형 렌즈 어셈블리는 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다. 전환 가능 파장판 어셈블리는, 사이에 볼륨을 한정하는 제1 비-액정 1/4 파장판(quarter-wave plate)과 제2 비-액정 1/4 파장판, 및 제1 1/4 파장판과 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨 내에 배치된 액정 층을 포함하며, 액정 층의 액정 분자들은 선택적으로 전환 가능한 배향들을 갖는다.
[0009]
전환 가능 파장판 어셈블리는 제1 1/4 파장판과 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨 내에 배치된 전극 패턴을 더 포함할 수 있으며, 전극 패턴은 액정 분자들의 배향들을 변경하기 위해 전기장을 선택적으로 설정하도록 구성된 전도성 재료를 포함한다. 전극 패턴은 제1 1/4 파장판 상에 배치될 수 있고, 다른 전극 패턴은 제2 1/4 파장판 상에서 볼륨 내에 배치될 수 있다. 파장판 렌즈는 액정 중합체 층을 포함할 수 있다. 적응형 렌즈 어셈블리는 파장판 렌즈와 제1 1/4 파장판 사이에 배치된 정렬 층을 더 포함할 수 있으며, 정렬 층은 액정 중합체 층에서 액정 분자들의 배향들을 적어도 부분적으로 결정한다. 파장판 렌즈는 액정 중합체 층 상에 다른 액정 중합체 층을 포함할 수 있다. 제1 1/4 파장판과 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨은 제1 1/4 파장판과 제2 1/4 파장판 사이로 연장되는 셀 벽에 의해 추가로 한정될 수 있으며, 셀 벽은 잉크젯 프린팅 가능 재료를 포함한다. 파장판 렌즈와 전환 가능 파장판 어셈블리는 적응형 렌즈 어셈블리를 구성할 수 있고, 적응형 렌즈 어셈블리는 복수의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 포함하며, 각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리는 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다. 디스플레이 디바이스는 적응형 렌즈 어셈블리로부터 도파관 어셈블리의 반대편에 다른 적응형 렌즈 어셈블리를 더 포함할 수 있으며, 다른 적응형 렌즈 어셈블리는 연관된 파장판 렌즈 및 연관된 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다.
[0010]
다른 실시예에서, 적응형 렌즈 어셈블리가 설명된다. 적응형 렌즈 어셈블리는 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다. 전환 가능 파장판 어셈블리는, 사이에 볼륨을 한정하는 제1 비-액정 1/4 파장판과 제2 비-액정 1/4 파장판, 및 제1 1/4 파장판과 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨 내에 배치된 액정 층을 포함하며, 액정 층의 액정 분자들은 선택적으로 전환 가능한 배향들을 갖는다.
[0011]
전환 가능 파장판 어셈블리는 제1 1/4 파장판과 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨 내에 배치된 전극 패턴을 더 포함할 수 있으며, 전극 패턴은 액정 분자들의 배향들을 변경하기 위해 전기장을 선택적으로 설정하도록 구성된 전도성 재료를 포함한다. 전극 패턴은 제1 1/4 파장판 상에 배치될 수 있고, 다른 전극 패턴은 제2 1/4 파장판 상에서 볼륨 내에 배치될 수 있다. 파장판 렌즈는 액정 중합체 층을 포함할 수 있다. 적응형 렌즈 어셈블리는 파장판 렌즈와 제1 1/4 파장판 사이에 배치된 정렬 층을 더 포함할 수 있으며, 정렬 층은 액정 중합체 층에서 액정 분자들의 배향들을 적어도 부분적으로 결정한다. 파장판 렌즈는 액정 중합체 층 상에 다른 액정 중합체 층을 포함할 수 있다. 제1 1/4 파장판과 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨은 제1 1/4 파장판과 제2 1/4 파장판 사이로 연장되는 셀 벽에 의해 추가로 한정될 수 있으며, 셀 벽은 잉크젯 프린팅 가능 재료를 포함한다. 파장판 렌즈와 전환 가능 파장판 어셈블리는 적응형 렌즈 어셈블리를 구성할 수 있고, 적응형 렌즈 어셈블리는 복수의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 포함하며, 각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리는 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다.
[0012]
다른 예에서, 디스플레이 디바이스가 설명된다. 디스플레이 디바이스는, 이미지를 디스플레이하기 위해 광을 출력하도록 구성된 도파관을 포함하는 도파관 어셈블리, 및 도파관의 주 표면을 향하는 주 표면을 갖는 적응형 렌즈 어셈블리를 포함한다. 적응형 렌즈 어셈블리는 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다. 전환 가능 파장판 어셈블리는, 사이에 볼륨을 한정하는 제1 기판과 제2 기판, 볼륨 내에 배치된 액정 층, 액정 층의 액정 분자들을 정렬하기 위한 제1 세트의 가이드들 ― 제1 세트의 가이드들은 볼륨 내에 그리고 제1 기판 상에 배치된 제1 전극 패턴을 포함함 ―, 및 액정 층의 액정 분자들을 정렬하기 위한 제2 세트의 가이드들을 포함하며, 제2 세트의 가이드들은 볼륨 내에 그리고 제1 기판 상에 배치된 제2 전극 패턴을 포함한다. 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴은 액정 층의 액정 분자들의 배향들을 선택적으로 변경하기 위해 전기장을 설정하도록 구성된다.
[0013]
제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴 중 적어도 하나는 평행 전도체들의 어레이를 포함할 수 있다. 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴 중 적어도 하나는 와이어 메시를 포함할 수 있다. 제1 기판 및 제2 기판은 각각 1/4 파장판들을 포함할 수 있다. 파장판 렌즈와 전환 가능 파장판 어셈블리는 적응형 렌즈 어셈블리를 구성할 수 있고, 적응형 렌즈 어셈블리는 복수의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 포함하며, 각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리는 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다. 디스플레이 디바이스는 적응형 렌즈 어셈블리로부터 도파관 어셈블리의 반대편에 다른 적응형 렌즈 어셈블리를 더 포함할 수 있으며, 다른 적응형 렌즈 어셈블리는 연관된 파장판 렌즈 및 연관된 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다.
[0014]
다른 실시예에서, 적응형 렌즈 어셈블리가 설명된다. 적응형 렌즈 어셈블리는 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다. 전환 가능 파장판 어셈블리는, 사이에 볼륨을 한정하는 제1 기판과 제2 기판, 볼륨 내에 배치된 액정 층, 액정 층의 액정 분자들을 정렬하기 위한 제1 세트의 가이드들 ― 제1 세트의 가이드들은 볼륨 내에 그리고 제1 기판 상에 배치된 제1 전극 패턴을 포함함 ―, 및 액정 층의 액정 분자들을 정렬하기 위한 제2 세트의 가이드들을 포함하며, 제2 세트의 가이드들은 볼륨 내에 그리고 제1 기판 상에 배치된 제2 전극 패턴을 포함한다. 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴은 액정 층의 액정 분자들의 배향들을 선택적으로 변경하기 위해 전기장을 설정하도록 구성된다.
[0015]
제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴 중 적어도 하나는 평행 전도체들의 어레이를 포함할 수 있다. 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴 중 적어도 하나는 와이어 메시를 포함할 수 있다. 제1 기판 및 제2 기판은 각각 1/4 파장판들을 포함할 수 있다. 파장판 렌즈는 액정 중합체 층을 포함할 수 있다. 적응형 렌즈 어셈블리는 파장판 렌즈와 제1 1/4 파장판 사이에 배치된 정렬 층을 더 포함할 수 있으며, 정렬 층은 액정 중합체 층에서 액정 분자들의 배향들을 적어도 부분적으로 결정한다. 파장판 렌즈는 액정 중합체 층 상에 다른 액정 중합체 층을 포함할 수 있다. 파장판 렌즈와 전환 가능 파장판 어셈블리는 적응형 렌즈 어셈블리를 구성할 수 있고, 적응형 렌즈 어셈블리는 복수의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 포함하며, 각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리는 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함한다.
[0016]
다른 실시예에서, 액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤(roll-to-roll) 장치가 설명된다. 이 장치는 프로세싱할 기판의 롤을 제공하기 위한 공급 기판 롤러, 렌즈 구조들을 위에 갖는 프로세싱된 기판을 수용하기 위한 렌즈 기판 롤러, 공급 기판 롤러로부터 렌즈 기판 롤러까지 언롤링(unroll)된 기판의 경로를 정하는 기판 경로, 기판 경로 내에 있으며, 기판의 제1 면 상에 액정 분자들의 배향을 안내하기 위한 정렬 구조를 형성하도록 구성된 정렬 구조 애플리케이터(applicator), 및 기판 경로 내의 제1 렌즈 층 애플리케이터를 포함하며, 제1 렌즈 층 애플리케이터는 공급 기판의 제1 면에 제1 액정 층을 적용하도록 구성된 슬롯 다이, 및 제1 액정 층을 경화하도록 구성된 제1 경화 스테이션을 포함한다.
[0017]
제1 경화 스테이션은 UV(ultraviolet) 광원을 포함할 수 있고, UV 광원은 제1 액정 층의 액정 분자들을 중합하도록 구성된다. 제1 경화 스테이션은 제1 액정 층을 가열하도록 구성된 열원을 포함할 수 있다. 롤투롤 장치는, 경화된 제1 렌즈 층 상에 제2 액정 층을 적용하도록 구성된 슬롯 다이, 및 제2 액정 층을 경화하도록 구성된 제2 경화 스테이션을 포함하는 제2 렌즈 층 애플리케이터를 더 포함할 수 있다. 제2 경화 스테이션은 UV(ultraviolet) 광원을 포함할 수 있고, UV 광원은 제2 액정 층의 액정 분자들을 중합하도록 구성된다. 제2 경화 스테이션은 제2 액정 층을 가열하도록 구성된 열원을 포함할 수 있다. 정렬 구조 애플리케이터는, 공급 기판의 제1 면에 정렬 층 레지스트 재료를 적용하도록 구성된 슬롯 다이, 고체 정렬 층을 형성하기 위해 정렬 층 레지스트 재료를 경화하도록 구성된 경화 스테이션, 및 고체 정렬 층 내에서 하나 이상의 정렬 구조들을 광학적으로 패터닝하도록 구성된 광학 정렬기를 포함할 수 있다. 정렬 구조 애플리케이터는, 공급 기판의 제1 면 상에 액체 레지스트 재료를 프린팅하도록 구성된 잉크젯 프린터, 액정 정렬 구조를 형성하기 위해 액체 레지스트 재료를 임프린팅하도록 구성된 롤 템플릿, 및 공급 기판의 제1 면 상에 정렬 구조들의 패턴을 포함하는 고체 레지스트를 형성하기 위해, 액체 레지스트 재료가 등각 롤 템플릿(conformal roll template)과 접촉하는 동안 액체 레지스트 재료를 경화하도록 구성된 에너지원을 포함할 수 있다.
[0018]
다른 실시예에서, 액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치가 설명된다. 이 장치는 프로세싱하기 위한 기판의 롤을 제공하기 위한 공급 기판 롤러, 정렬 구조들을 위에 갖는 프로세싱된 기판을 수용하기 위한 중간 기판 롤러, 공급 기판 롤러로부터 중간 기판 롤러까지 언롤링된 기판의 경로를 정하는 기판 경로, 임프린트 레지스트를 증착하도록 구성된 증착 디바이스, 복수의 롤러들에 의해 정해진 폐쇄 템플릿 경로를 따라 이동하도록 구성된 연속 템플릿 루프(템플릿 경로의 임프린팅 부분이 기판 경로의 일부와 일치함), 및 고체 정렬 층을 형성하기 위해 정렬 구조를 경화하도록 구성된 에너지원을 포함한다.
[0019]
에너지원은 UV(ultraviolet) 광원을 포함할 수 있다. 증착 디바이스는, 에너지원의 상류에 있으며 공급 기판의 제1 면에 임프린트 레지스트를 적용하도록 구성된 슬롯 다이를 포함할 수 있고, 템플릿 루프는 롤 템플릿 경로의 임프린팅 부분을 따라 임프린트 레지스트를 임프린팅하도록 구성될 수 있다. 증착 디바이스는, 에너지원의 상류에 있으며 임프린트 레지스트를 프린팅하도록 구성된 잉크젯 프린터를 포함할 수 있고, 템플릿은 템플릿 경로의 임프린팅 부분을 따라 임프린트 레지스트를 임프린팅하도록 구성된다. 잉크젯 프린터는 템플릿 상에 임프린트 레지스트를 증착하도록 구성될 수 있다.
[0020]
다른 예에서, 액정 렌즈를 제조하기 위한 방법이 설명된다. 이 방법은 공급 기판 롤러에서 기판의 공급 롤을 언롤링하는 단계, 공급 기판 롤러와 렌즈 기판 롤러 사이로 연장되는 언롤링된 기판을 프로세싱하는 단계, 및 이어서, 언롤링된 기판을 렌즈 기판 롤러에서 재롤링하는 단계를 포함하며, 언롤링된 기판을 프로세싱하는 단계는, 언롤링된 기판의 제1 면 상에 정렬 층을 형성하는 단계, 정렬 구조 위에 제1 액정 층을 증착하는 단계, 및 제1 렌즈 층을 형성하기 위해 제1 액정 층을 경화하는 단계를 포함한다.
[0021]
제1 액정 층을 증착하는 단계는, 슬롯 다이를 사용하여 정렬 구조 상에 액정을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 액정 층을 경화하는 단계는, 제1 액정 층에 UV(ultraviolet) 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 액정 층을 경화하는 단계는, 오븐에서 제1 액정 층을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 정렬 층을 형성하는 단계는, 기판의 제1 면에 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 증착하는 단계, 및 증착된 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 패터닝하는 단계는, 홀로그램 기록을 형성하기 위해 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 광에 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로 한정할 수 있는 재료는 레지스트일 수 있고, 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 패터닝하는 단계는, 등각 롤 템플릿을 사용하여 레지스트를 임프린팅하는 단계, 및 공급 기판의 제1 면 상에 고체 정렬 구조들을 형성하기 위해, 액체 레지스트 재료가 등각 롤 템플릿과 접촉하는 동안 액체 레지스트 재료를 경화하는 단계를 포함한다. 이 방법은 제1 렌즈 층 위에 제2 액정 층을 적용하는 단계, 및 고체 제2 렌즈 층을 형성하기 위해 제2 액정 층을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 공급 롤을 언로딩하기 전에, 정렬 층이 형성되는 면의 반대편인 기판의 밑면 상에 전극 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 언롤링된 기판을 재롤링한 후에, 기판을 언롤링하고 기판의 밑면 상에 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계는 잉크젯 증착을 포함할 수 있다. 이 방법은 기판 및 다른 기판 그리고 액정 셀 벽들에 의해 한정된 개방 볼륨을 형성하기 위해 기판을 다른 기판에 부착하는 단계, 및 개방 볼륨을 액정으로 채우는 단계를 더 포함할 수 있다. 기판은 1/4 파장판일 수 있다.
[0022]
다른 실시예에서, 액정 렌즈를 제조하기 위한 방법이 설명된다. 이 방법은 공급 기판 롤러에서 기판의 공급 롤을 언롤링하는 단계 ― 언롤링된 기판은 공급 기판 롤러와 중간 기판 롤러 사이로 연장됨 ―; 기판 상에서 액정 분자들의 배향을 안내하기 위한 정렬 피처들을 언롤링된 기판 상에 형성하는 단계 ― 정렬 피처들을 형성하는 단계는 복수의 롤러들에 의해 정해진 이동 경로를 갖는 폐쇄 루프 템플릿을 사용하여 정렬 피처들을 임프린팅하는 단계를 포함함 ―; 및 이어서, 언롤링된 기판을 중간 기판 롤러에서 재롤링하는 단계를 포함한다.
[0023]
정렬 피처들을 형성하는 단계는, 기판 상에 임프린트 레지스트를 증착하는 단계, 템플릿을 사용하여 임프린트 레지스트를 임프린팅하는 단계, 및 공급 기판 상에 고체 정렬 구조들을 형성하기 위해, 템플릿이 임프린트 레지스트를 임프린팅하고 있는 동안 임프린트 레지스트를 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 공급 롤은 정렬 층이 형성될 상부면의 반대편인 기판의 밑면 상에 전극 패턴을 포함할 수 있다. 이 방법은 언롤링된 기판을 재롤링한 후에, 기판을 언롤링하고 기판의 상부면 상에 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계는 잉크젯 증착에 의해 셀 벽들을 프린팅하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 기판 및 다른 기판 그리고 액정 셀 벽들에 의해 한정된 개방 볼륨을 형성하기 위해 기판을 다른 기판에 부착하는 단계, 및 개방 볼륨을 액정으로 채우는 단계를 더 포함할 수 있다. 기판은 1/4 파장판일 수 있다.
[0024]
다른 예에서, 액정 렌즈를 제조하기 위한 방법이 설명된다. 이 방법은, 중간 기판 롤러에서 중간 기판의 롤을 언롤링하는 단계 ― 중간 기판은 액정 분자들을 위한 정렬 피처들을 포함하고, 정렬 피처들은 중간 기판의 제1 면 상에 있음 ―; 중간 기판 롤러와 렌즈 기판 롤러 사이로 연장되는 언롤링된 기판을 프로세싱하는 단계, 및 이어서, 언롤링된 기판을 렌즈 기판 롤러에서 재롤링하는 단계를 포함한다. 언롤링된 기판을 프로세싱하는 단계는, 정렬 피처들 상에 제1 액정 층을 증착하는 단계, 및 제1 렌즈 층을 형성하기 위해 제1 액정 층을 경화하는 단계를 포함한다.
[0025]
제1 액정 층을 증착하는 단계는 슬롯 다이를 사용하여 액정 재료를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 액정 층을 경화하는 단계는, 제1 액정 층에 UV(ultraviolet) 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 액정 층을 경화하는 단계는, 오븐에서 제1 액정 층을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 제1 렌즈 층 위에 제2 액정 층을 적용하는 단계, 및 고체 제2 렌즈 층을 형성하기 위해 제2 액정 층을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 언롤링된 기판을 재롤링한 후에, 기판을 언롤링하고 기판 상에 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계는 잉크젯 증착을 포함할 수 있다. 이 방법은 기판, 다른 기판 및 액정 셀 벽들에 의해 한정된 개방 볼륨을 형성하기 위해 기판을 다른 기판에 부착하는 단계, 및 개방 볼륨을 액정 재료로 채우는 단계를 더 포함할 수 있다. 기판은 위에 정렬 피처들을 포함하는 1/4 파장판일 수 있다.
[0026]
도 1은 AR(augmented reality) 디바이스를 통한 AR의 사용자의 뷰를 예시한다.
[0027] 도 2는 사용자에 대한 3차원 이미저리를 시뮬레이팅하기 위한 종래의 디스플레이 시스템을 예시한다.
[0028] 도 3a - 도 3c는 곡률 반경과 초점 반경 사이의 관계를 예시한다.
[0029] 도 4a는 인간 시각 시스템의 원근조절-이접운동 응답의 표현을 예시한다.
[0030] 도 4b는 사용자의 한 쌍의 눈들의 서로 다른 원근조절 상태들 및 이접운동 상태들의 예들을 예시한다.
[0031] 도 4c는 디스플레이 시스템을 통해 콘텐츠를 보는 사용자의 하향식 뷰의 표현의 일례를 예시한다.
[0032] 도 4d는 디스플레이 시스템을 통해 콘텐츠를 보는 사용자의 하향식 뷰의 표현의 다른 예를 예시한다.
[0033] 도 5는 파면 발산을 수정함으로써 3차원 이미저리를 시뮬레이팅하기 위한 접근 방식의 양상들을 예시한다.
[0034] 도 6은 이미지 정보를 사용자에게 출력하기 위한 도파관 스택의 일례를 예시한다.
[0035] 도 7은 도파관에 의해 출력된 출사 빔들의 일례를 예시한다.
[0036] 도 8은 각각의 깊이 평면이 다수의 서로 다른 컴포넌트 컬러들을 사용하여 형성된 이미지들을 포함하는 스택형 도파관 어셈블리의 일례를 예시한다.
[0037] 도 9a는 인커플링 광학 엘리먼트를 각각 포함하는 스택형 도파관들의 세트의 일례의 측단면도를 예시한다.
[0038] 도 9b는 도 9a의 복수의 스택형 도파관들의 일례의 사시도를 예시한다.
[0039] 도 9c는 도 9a 및 도 9b의 복수의 스택형 도파관들의 일례의 하향식 평면도를 예시한다.
[0040] 도 9d는 웨어러블 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다.
[0041] 도 10은 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들을 포함하는 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다.
[0042] 도 11a는 가상 깊이 평면에서 사용자에게 가상 콘텐츠를 디스플레이하는 도 10의 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다.
[0043] 도 11b는 사용자에게 실세계 콘텐츠의 뷰를 제공하는 도 10의 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다.
[0044] 도 12는 교대로 스택된 파장판 렌즈들 및 전환 가능 파장판들을 각각 포함하는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들을 포함하는 디스플레이 디바이스의 일례를 예시한다.
[0045] 도 13a 및 도 13b는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들 및 한 쌍의 고정 렌즈들을 포함하는 디스플레이 디바이스의 일례를 예시한다.
[0046] 도 14는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들 및 고정 렌즈를 포함하는 디스플레이 디바이스의 일례를 예시한다.
[0047] 도 15는 3개의 적응형 렌즈 층들을 포함하는 예시적인 적응형 렌즈 어셈블리를 예시한다.
[0048] 도 16a 및 도 16b는 3개의 적응형 렌즈 층들을 각각 포함하는 추가 예시적인 적응형 렌즈 어셈블리들을 예시한다.
[0049] 도 17a - 도 17e는 적응형 렌즈 어셈블리를 제조하기 위한 예시적인 프로세스를 예시한다.
[0050] 도 18a는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 광학 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 롤투롤 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0051] 도 18b - 도 18c는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 임프린트 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 롤투롤 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0052] 도 18d는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 임프린트 정렬 프로세스를 이용한 중간 기판의 롤투롤 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0053] 도 18e는 도 18d의 장치에 의해 생성된 중간 기판을 사용하여 렌즈 기판의 롤투롤 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0054] 도 19a는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 임프린트 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 시트 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0055] 도 19b는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 광학 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 시트 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0056] 도 20a는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 임프린트 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 스핀 코트 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0057] 도 20b는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 광학 정렬 프로세스를 갖는 렌즈 기판의 스핀 코트 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0058] 도 21a - 도 21c는 방향성 에칭에 의해 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다.
[0059] 도 22a - 도 22c는 용매 용해성 층을 사용하여 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다.
[0060] 도 23a - 도 23c는 시드 층을 사용하여 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다.
[0061] 도 24a - 도 24c는 시드 층을 사용하여 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 다른 예를 예시한다.
[0062] 도 25a - 도 25c는 금속 재료의 현탁액을 패터닝된 층의 개구들 내로 증착함으로써 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다.
[0063] 도 26a - 도 26f는 전도성 재료의 패턴들의 하향식 뷰들의 예들을 예시한다.
[0064] 도 27a - 도 27d는 전도성 재료 라인들의 측단면도들의 예들을 예시한다.
[0027] 도 2는 사용자에 대한 3차원 이미저리를 시뮬레이팅하기 위한 종래의 디스플레이 시스템을 예시한다.
[0028] 도 3a - 도 3c는 곡률 반경과 초점 반경 사이의 관계를 예시한다.
[0029] 도 4a는 인간 시각 시스템의 원근조절-이접운동 응답의 표현을 예시한다.
[0030] 도 4b는 사용자의 한 쌍의 눈들의 서로 다른 원근조절 상태들 및 이접운동 상태들의 예들을 예시한다.
[0031] 도 4c는 디스플레이 시스템을 통해 콘텐츠를 보는 사용자의 하향식 뷰의 표현의 일례를 예시한다.
[0032] 도 4d는 디스플레이 시스템을 통해 콘텐츠를 보는 사용자의 하향식 뷰의 표현의 다른 예를 예시한다.
[0033] 도 5는 파면 발산을 수정함으로써 3차원 이미저리를 시뮬레이팅하기 위한 접근 방식의 양상들을 예시한다.
[0034] 도 6은 이미지 정보를 사용자에게 출력하기 위한 도파관 스택의 일례를 예시한다.
[0035] 도 7은 도파관에 의해 출력된 출사 빔들의 일례를 예시한다.
[0036] 도 8은 각각의 깊이 평면이 다수의 서로 다른 컴포넌트 컬러들을 사용하여 형성된 이미지들을 포함하는 스택형 도파관 어셈블리의 일례를 예시한다.
[0037] 도 9a는 인커플링 광학 엘리먼트를 각각 포함하는 스택형 도파관들의 세트의 일례의 측단면도를 예시한다.
[0038] 도 9b는 도 9a의 복수의 스택형 도파관들의 일례의 사시도를 예시한다.
[0039] 도 9c는 도 9a 및 도 9b의 복수의 스택형 도파관들의 일례의 하향식 평면도를 예시한다.
[0040] 도 9d는 웨어러블 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다.
[0041] 도 10은 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들을 포함하는 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다.
[0042] 도 11a는 가상 깊이 평면에서 사용자에게 가상 콘텐츠를 디스플레이하는 도 10의 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다.
[0043] 도 11b는 사용자에게 실세계 콘텐츠의 뷰를 제공하는 도 10의 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다.
[0044] 도 12는 교대로 스택된 파장판 렌즈들 및 전환 가능 파장판들을 각각 포함하는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들을 포함하는 디스플레이 디바이스의 일례를 예시한다.
[0045] 도 13a 및 도 13b는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들 및 한 쌍의 고정 렌즈들을 포함하는 디스플레이 디바이스의 일례를 예시한다.
[0046] 도 14는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들 및 고정 렌즈를 포함하는 디스플레이 디바이스의 일례를 예시한다.
[0047] 도 15는 3개의 적응형 렌즈 층들을 포함하는 예시적인 적응형 렌즈 어셈블리를 예시한다.
[0048] 도 16a 및 도 16b는 3개의 적응형 렌즈 층들을 각각 포함하는 추가 예시적인 적응형 렌즈 어셈블리들을 예시한다.
[0049] 도 17a - 도 17e는 적응형 렌즈 어셈블리를 제조하기 위한 예시적인 프로세스를 예시한다.
[0050] 도 18a는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 광학 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 롤투롤 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0051] 도 18b - 도 18c는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 임프린트 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 롤투롤 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0052] 도 18d는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 임프린트 정렬 프로세스를 이용한 중간 기판의 롤투롤 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0053] 도 18e는 도 18d의 장치에 의해 생성된 중간 기판을 사용하여 렌즈 기판의 롤투롤 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0054] 도 19a는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 임프린트 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 시트 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0055] 도 19b는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 광학 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 시트 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0056] 도 20a는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 임프린트 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 스핀 코트 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0057] 도 20b는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 광학 정렬 프로세스를 갖는 렌즈 기판의 스핀 코트 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다.
[0058] 도 21a - 도 21c는 방향성 에칭에 의해 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다.
[0059] 도 22a - 도 22c는 용매 용해성 층을 사용하여 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다.
[0060] 도 23a - 도 23c는 시드 층을 사용하여 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다.
[0061] 도 24a - 도 24c는 시드 층을 사용하여 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 다른 예를 예시한다.
[0062] 도 25a - 도 25c는 금속 재료의 현탁액을 패터닝된 층의 개구들 내로 증착함으로써 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다.
[0063] 도 26a - 도 26f는 전도성 재료의 패턴들의 하향식 뷰들의 예들을 예시한다.
[0064] 도 27a - 도 27d는 전도성 재료 라인들의 측단면도들의 예들을 예시한다.
[0065]
AR 시스템들은 사용자가 여전히 그들 주위의 세계를 볼 수 있게 허용하면서 가상 콘텐츠를 사용자 또는 뷰어에 디스플레이할 수 있다. 바람직하게는, 이 콘텐츠는 사용자의 눈들에 이미지 정보를 투사하는 머리-장착 디스플레이 상에, 예컨대 안경류의 부분으로서 디스플레이된다. 게다가, 디스플레이는 또한 주변 환경의 뷰를 허용하기 위해 그 주변 환경으로부터의 광을 사용자의 눈들로 송신할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "머리 장착" 또는 "머리 장착 가능" 디스플레이는 뷰어 또는 사용자의 머리 상에 장착될 수 있는 디스플레이라고 인식될 것이다.
[0066]
일부 AR 시스템들에서, 복수의 도파관들은 (본 명세서에서 간단히 "깊이 평면들"로도 또한 지칭되는) 복수의 가상 깊이 평면들에서 가상 이미지들을 형성하도록 구성될 수 있다. 복수의 도파관들 중 서로 다른 도파관들은 서로 다른 광학 배율들을 가질 수 있는데, 이는 사용자의 눈으로부터 서로 다른 거리들에서 서로 다른 깊이 평면들 상에 있는 것으로 나타나는 이미지들을 제공할 수 있다. 디스플레이 시스템은 또한 광학 배율을 제공하거나 도파관들의 광학 배율을 수정하는 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 바람직하지 않게, 도파관들 및 렌즈들 각각은 디스플레이의 전체 두께 및 무게를 증가시킬 수 있다.
[0067]
가변 초점 렌즈 어셈블리들로도 또한 지칭될 수 있는 적응형 렌즈 어셈블리들은 디스플레이의 두께 및 무게를 감소시키기 위한 접근 방식에서 제안되었다. 적응형 렌즈 어셈블리들은 예컨대, 복수의 서로 다른 가상 깊이 평면들을 제공하도록 렌즈 어셈블리를 통해 전파되는 광의 파면 발산을 수정하기 위해 가변 광학 배율을 제공한다. 예를 들어, 다수의 도파관들이 아닌, 하나의 적응형 렌즈 어셈블리가 이용되어 한 세트의 서로 다른 광학 배율들 및 연관된 깊이 평면들을 제공할 수 있다. 적응형 렌즈 어셈블리들 및 관련 구조들의 예들은 2016년 11월 18일자 출원된 미국 가특허출원 제62/424,341호 및 2017년 6월 12일자 출원된 미국 가특허출원 제62/518,539호에 개시되어 있으며, 이러한 출원들 각각의 전체 개시내용들은 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
[0068]
적응형 렌즈 어셈블리들은 적응형 렌즈 서브어셈블리들의 스택을 포함할 수 있으며, 이러한 적응형 렌즈 서브어셈블리들 각각은 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함할 수 있는데, 전환 가능 파장판 어셈블리는 서로 다른 배향들을 갖는 서로 다른 상태들 간에 전환 가능한 액정 분자들을 갖는 액정 층을 포함할 수 있다. 전환 가능 파장판 어셈블리는 액정 층을 가두기 위한 한 쌍의 기판들, 액정 층에서 액정 분자들의 배향을 설정하기 위한 정렬 층들, 및 액정 분자들의 배향들을 전환하기 위해 전기장들을 제공하기 위한 전도성 층들을 포함할 수 있다. 각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리는 전환 가능 파장판의 상태에 따라 통과하는 광의 파면에 서로 다르게 영향을 줄 수 있다고 인식될 것이다. 복수의 서브어셈블리들의 광학 배율들이 조합되어 서로 다른 집계 광학 배율들을 제공할 수 있다. 그러나 이러한 상당한 수의 서브어셈블리들을 갖는 적응형 렌즈 어셈블리는 원하는 것보다 여전히 더 두꺼울 수 있다고 확인되었다.
[0069]
유리하게는, 일부 실시예들에서, 얇은 적응형 렌즈 어셈블리들 및 그러한 어셈블리들을 제조하기 위한 방법들 및 장치가 제공된다. 일부 실시예들에서, 전환 가능 파장판 어셈블리는 파장판들(예컨대, 1/4 파장판들) 자체인 한 쌍의 기판들을 포함할 수 있으며, 이들 사이에 전환 가능 파장판(바람직하게는 선택적으로 전환 가능한 배향들을 갖는 액정 분자들을 갖는 액정 층)이 배치된다. 바람직하게는, 기판들은 액정들을 포함하지 않는다. 다른 일부 실시예들에서, 전환 가능 파장판 어셈블리는 액정 분자들을 위한 정렬 가이드들로서 그리고 또한 액정 분자들의 배향들을 전환하기 위해 전기장을 선택적으로 설정하는 전도성 층들로서도 기능하는 전극들의 패턴들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전극 패턴은 파장판들로서도 또한 기능하는 기판들의 표면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전극들은 기판들의 대향 면들 상에 그리고 액정 층에 의해 점유되는 기판들 사이의 동일한 볼륨 내에 배치될 수 있다. 전극들은 기판들의 표면 상에 단독으로 서 있을 수 있거나 다른 재료의 층에 내장될 수 있다고 인식될 것이다.
[0070]
유리하게 얇은 전환 가능 파장판 어셈블리는 위에서 언급한 전기장의 인가에 따라 배향을 변화시키는 액정 분자들을 포함하지 않는 수동 파장판 렌즈와 함께 적응형 렌즈 서브어셈블리를 형성할 수 있다. 전환 가능 파장판 어셈블리 및 수동 파장판 렌즈들은 광의 편광을 변형시킬 수 있고, 결국 광학 배율을 제공할 수 있다고 인식될 것이다. 수동 파장판 렌즈는 특정 패턴 및/또는 배향으로 고정된 중합된 액정 분자들로 형성될 수 있다. 특정 패턴 및/또는 배향은 단지 좁은 범위의 광 파장들에서만 원하는 광 응답을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 더 넓은 범위의 파장들에 걸쳐 보다 광대역 응답을 제공하기 위해, 복수의 파장판 렌즈들이 제공될 수 있다. 파장판 렌즈들 각각은 서로 다른 범위의 파장들에 걸쳐 피크 응답을 가질 수 있고, 집합적으로 파장판 렌즈들은 더 넓은 범위의 파장들에 걸쳐 응답을 제공한다.
[0071]
본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 복수의 서브어셈블리들은 함께 적층되어 광범위한 광학 배율들을 제공하는 적응형 렌즈 어셈블리를 형성할 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 적응형 렌즈 어셈블리는 단일 서브어셈블리만을 포함할 수 있다.
[0072]
일부 실시예들에서, 적응형 렌즈 어셈블리들 또는 그 일부분들은 롤투롤 제조 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 전환 가능 액정 층을 포함하는 볼륨의 기판 형성부는 인접한 층들이 형성되는 기판으로서 사용될 수 있고, 그 다음에 한 쌍의 기판들이 합쳐져, 이후에 전환 가능 액정으로 채워지는 볼륨을 형성할 수 있다. 기판들은 바람직하게는 제조 프로세스 동안 롤링 및 언롤링될 수 있는 유연하고 기계적으로 안정적인 광학적 투과성 재료들로 형성된다. 예를 들어, 기판의 공급은 제1 롤러 상에서 제공되어 제2 롤러로 연장될 수 있다. 기판은 제1 롤러에서 언롤링된 다음에 제2 롤러에서 재롤링된다. 그 사이에, 기판 상에 정렬 층이 증착되고 패터닝될 수 있고, 정렬 층 상에 하나 이상의 액정 층들이 증착되어 경화될 수 있다. 바람직하게는, 제1 롤러 상에 공급된 기판은 기판의 뒷면 상에 미리 형성된 패턴의 전극들을 포함할 수 있다.
[0073]
일부 실시예들에서, 정렬 층의 제조는 기판 롤이 언롤링되고 (액정 분자들에 대한 정렬 피처들을 포함하는) 임프린팅된 정렬 층이 기판 상에 형성되는 제1 롤투롤 장치를 사용하여 수행될 수 있는데, 기판은 임프린팅된 정렬 층을 형성한 후 재롤링된다. 이어서, 제2 롤투롤 제조 장치는 정렬 피처들을 포함하는 임프린팅된 정렬 층을 갖는 기판을 시재료로서 사용하고, 그 기판 상에 액정 층들을 증착하고, 이어서, 증착된 액정 층들을 갖는 기판을 재롤링한다.
[0074]
일부 실시예들에서, 롤투롤 프로세싱 후에, 시트의 한 면에는 전극들을 그리고 반대쪽 면에는 증착된 층들을 갖는 프로세싱된 기판 시트가 다른 기판 시트와 결합될 수 있는데, 이 다른 기판 시트는 그 다른 기판 시트의 표면 상에 전극들을 갖는다. 기판 시트들을 함께 결합하기 전에, 이후의 액정 충전물을 측방향으로 가두기 위한 벽들이 하나의 또는 두 시트들 상에 형성될 수 있다. 벽들은 디스플레이 접안렌즈에 대해 원하는 형상일 수 있다. 그 다음, 시트들은 전극들이 서로를 향하도록 함께 결합되어, 개방 볼륨을 형성할 수 있다. 이어서 개방 볼륨이 액정으로 채워지고, 그 다음에 시트들이 절단되어 개별 디스플레이 접안렌즈들을 형성할 수 있다. 다른 일부 실시예들에서, 벽들 및 하부 기판에 의해 한정된 볼륨 내에 액정이 제공될 수 있고, 그 다음에 상부 기판이 벽들에 부착되어 폐쇄 볼륨을 형성할 수 있다.
[0075]
유리하게는, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명되는 적응형 렌즈 어셈블리들은 얇고 그리고/또는 경량 구조들일 수 있다. 예를 들어, 3개의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 갖는 적응형 렌즈 어셈블리는 (예컨대, 일부 실시예들에서 2㎜ 미만의) 비교적 작은 두께를 가질 수 있다. 1/4 파장판들을 적응형 렌즈 서브어셈블리들 내의 광학 엘리먼트들로서 그리고 또한 지지 기판들로서도 기능하게 함으로써, 추가 지지 기판이 필요하지 않을 수 있다. 더욱이, 액정 층에 근접한 1/4 파장판들의 표면들 상의 와이어들의 메시 또는 어레이는 액정 층에서 액정 분자들의 정렬을 안내하기 위한 정렬 구조와 전위원 둘 다로서 기능하도록 배열될 수 있다. 또한, 개시된 롤투롤 제조 장치 및 방법들은 적응형 렌즈 어셈블리들의 효율적인 고 스루풋 제조를 가능하게 한다.
[0076]
이제 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호들이 유사한 부분들을 나타내는 도면들이 참조될 것이다. 달리 표시되지 않는 한, 도면들은 반드시 실척대로 그려지는 것은 아니다.
[0077]
도 2는 사용자에 대한 3차원 이미저리를 시뮬레이팅하기 위한 종래의 디스플레이 시스템을 예시한다. 사용자의 눈들이 이격되어 있고, 공간에서 실제 오브젝트를 볼 때, 각각의 눈은 오브젝트의 약간 서로 다른 뷰를 가질 것이고 각각의 눈의 망막 상의 서로 다른 위치들에서 오브젝트의 이미지를 형성할 수 있다고 인식될 것이다. 이것은 양안 시차(binocular disparity)로 지칭될 수 있고 인간 시각 시스템에 의해 깊이의 지각을 제공하는 데 이용될 수 있다. 종래의 디스플레이 시스템들은, 가상 오브젝트가 원하는 깊이의 실제 오브젝트라면, 각각의 눈이 보게 될 가상 오브젝트의 뷰들에 대응하는 동일한 가상 오브젝트의 약간 서로 다른 뷰들을 갖는 2개의 별개의 이미지들(190, 200)을 ― 각각의 눈(210, 220)에 대해 하나씩 ― 제시함으로써 양안 시차를 시뮬레이팅한다. 이러한 이미지들은 깊이의 지각을 유도하기 위해 사용자의 시각 시스템이 해석할 수 있는 양안 큐들을 제공한다.
[0078]
도 2를 계속 참조하면, 이미지들(190, 200)은 z-축 상에서 거리(230)만큼 눈들(210, 220)로부터 이격된다. z-축은, 뷰어의 눈들이 뷰어의 바로 앞에서 광학 무한대에 있는 오브젝트에 응시된 상태에서, 뷰어의 광학 축과 평행하다. 이미지들(190, 200)은 편평하고 눈들(210, 220)로부터 고정된 거리에 있다. 눈들(210, 220)에 각각 제시되는 이미지들에서 가상 오브젝트의 약간 서로 다른 뷰들에 기초하여, 눈들은 단일 양안시(binocular vision)를 유지하기 위해 오브젝트의 이미지가 눈들 각각의 망막들 상의 대응하는 포인트들에 들어오도록 자연스럽게 회전할 수 있다. 이 회전은 눈들(210, 220) 각각의 시선들이, 가상 오브젝트가 존재하는 것으로 지각되는 공간 내의 포인트로 수렴하게 할 수 있다. 그 결과, 3차원 이미저리를 제공하는 것은 종래에는, 사용자의 눈들(210, 220)의 이접운동을 조작할 수 있고, 깊이의 지각을 제공하기 위해 인간 시각 시스템이 해석하는 양안 큐들을 제공하는 것을 수반한다.
[0079]
그러나 현실감 있고 편안한 깊이 지각을 생성하는 것은 어려운 일이다. 눈들로부터 서로 다른 거리들에 있는 오브젝트들로부터의 광은 서로 다른 양들의 발산을 갖는 파면들을 갖는다고 인식될 것이다. 도 3a - 도 3c는 거리와 광선들의 발산 사이의 관계들을 예시한다. 오브젝트와 눈(210) 사이의 거리는 거리가 감소하는 순서로 R1, R2 및 R3으로 표현된다. 도 3a - 도 3c에 도시된 바와 같이, 광선들은 오브젝트까지의 거리가 감소함에 따라 더 많이 발산하게 된다. 반대로, 거리가 증가함에 따라, 광선들은 더욱 시준된다. 다른 말로 하면, 포인트(오브젝트 또는 오브젝트의 부분)에 의해 생성된 광 필드는 포인트가 사용자의 눈으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지의 함수인 구형 파면 곡률을 갖는다고 할 수 있다. 곡률은 오브젝트와 눈(210) 사이의 거리가 감소함에 따라 증가한다. 도 3a - 도 3c 및 본 명세서의 다른 도면들에서는 예시의 명확성을 위해 단 하나의 눈(210)만이 예시되지만, 눈(210)에 대한 논의들이 뷰어의 양쪽 눈들(210, 220)에 적용될 수 있다.
[0080]
도 3a - 도 3c를 계속 참조하면, 뷰어의 눈들이 응시되는 오브젝트로부터의 광은 서로 다른 정도의 파면 발산을 가질 수 있다. 서로 다른 양들의 파면 발산으로 인해, 광은 눈의 렌즈에 의해 서로 다르게 초점이 맞춰질 수 있으며, 이는 결국, 눈의 망막 상에 초점이 맞춰진 이미지를 형성하기 위해 렌즈가 서로 다른 형상들을 취할 것을 요구할 수 있다. 초점이 맞춰진 이미지가 망막 상에 형성되지 않는 경우, 결과적인 망막 블러가, 초점이 맞춰진 이미지가 망막 상에 형성될 때까지, 눈의 렌즈의 형상의 변화를 야기하는 원근조절에 대한 큐로서 작용한다. 예를 들어, 원근조절에 대한 큐는 눈의 렌즈를 둘러싸는 모양체근들이 이완 또는 수축되도록 트리거함으로써, 렌즈를 유지하는 현수 인대들에 적용되는 힘을 변조하여, 응시 오브젝트의 망막 블러가 제거되거나 최소화될 때까지 눈의 렌즈의 형상이 변경되게 하고, 이로써 눈의 망막(예컨대, 중심와) 상에 응시 오브젝트의 초점이 맞춰진 이미지를 형성할 수 있다. 눈의 렌즈가 형상을 변경하게 하는 프로세스는 원근조절로 지칭될 수 있고, 눈의 망막(예컨대, 중심와) 상에 응시 오브젝트의 초점이 맞춰진 이미지를 형성하는 데 필요한 눈의 렌즈의 형상은 원근조절 상태로 지칭될 수 있다.
[0081]
이제 도 4a를 참조하면, 인간 시각 시스템의 원근조절-이접운동 응답의 표현이 예시된다. 오브젝트를 응시하기 위한 눈들의 움직임은 눈들이 오브젝트로부터 광을 수신하게 하며, 광은 눈들의 망막들 각각에 이미지를 형성한다. 망막 상에 형성된 이미지에서 망막 블러의 존재는 원근조절에 대한 큐를 제공할 수 있고, 망막들 상의 이미지의 상대 위치들은 이접운동에 대한 큐를 제공할 수 있다. 원근조절에 대한 큐는 원근조절이 일어나게 하여, 눈들의 렌즈들이 각각 눈의 망막(예컨대, 중심와) 상에 오브젝트의 초점이 맞춰진 이미지를 형성하는 특정 원근조절 상태를 취하게 된다. 다른 한편으로, 이접운동에 대한 큐는 각각의 눈의 각각의 망막 상에 형성된 이미지들이 단일 양안시를 유지하는 대응하는 망막 포인트들에 있도록 이접운동 움직임들(눈들의 회전)이 발생하게 한다. 이러한 포지션들에서, 눈들은 특정 이접운동 상태를 취했다고 할 수 있다. 도 4a를 계속 참조하면, 원근조절은 눈이 특정 원근조절 상태를 달성하게 하는 프로세스인 것으로 이해될 수 있고, 이접운동은 눈이 특정 이접운동 상태를 달성하게 하는 프로세스인 것으로 이해될 수 있다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 사용자가 다른 오브젝트를 응시한다면, 눈들의 원근조절 및 이접운동 상태들이 변할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 z-축 상에서 서로 다른 깊이에 있는 새로운 오브젝트를 응시한다면, 원근조절된 상태가 변할 수 있다.
[0082]
이론에 의해 제한되지 않으면서, 오브젝트의 뷰어들이 이접운동과 원근조절의 조합으로 인해 오브젝트를 "3차원"인 것으로 지각할 수 있다고 여겨진다. 위에서 언급한 바와 같이, 서로에 대한 2개의 눈들의 이접운동 움직임들(예컨대, 오브젝트를 응시하도록 눈들의 시선들을 수렴시키기 위해 동공들이 서로를 향해 또는 서로부터 멀어지게 이동하도록 하는 눈들의 회전)은 눈들의 렌즈들의 원근조절과 밀접하게 연관된다. 정상 조건들 하에서, 하나의 오브젝트로부터 서로 다른 거리에서의 다른 오브젝트로 초점을 변경하기 위해 눈들의 렌즈들의 형상들을 변경하는 것은 "원근조절-이접운동 반사작용"으로 알려진 관계 하에서, 동일한 거리에 대한 이접운동의 매칭 변화를 자동으로 야기할 것이다. 마찬가지로, 이접운동의 변화는 정상 조건들 하에서 렌즈 형상의 매칭 변화를 트리거할 것이다.
[0083]
이제 도 4b를 참조하면, 눈들의 서로 다른 원근조절 및 이접운동 상태들의 예들이 예시된다. 한 쌍의 눈들(222a)은 광학 무한대에 있는 오브젝트에 응시되는 한편, 한 쌍의 눈들(222b)은 광학 무한대 미만에 있는 오브젝트(221)에 응시된다. 특히, 각각의 쌍의 눈들의 이접운동 상태들이 서로 다른데, 한 쌍의 눈들(222a)은 앞으로 직선으로 지향되는 한편, 한 쌍의 눈들(222)은 오브젝트(221) 상에 수렴된다. 각각의 쌍의 눈들(222a, 222b)을 형성하는 눈들의 원근조절 상태들은 또한, 렌즈들(210a, 220a)의 서로 다른 형상들로 표현되는 바와 같이 서로 다르다.
[0084]
바람직하지 않게, 종래의 "3D" 디스플레이 시스템들의 많은 사용자들은 그러한 종래의 시스템들이 불편하다는 것을 발견하거나, 이러한 디스플레이들에서의 원근조절 상태와 이접운동 상태 간의 미스매치로 인해 깊이감을 전혀 지각하지 못할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 많은 입체 또는 "3D" 디스플레이 시스템들은 약간 서로 다른 이미지들을 각각의 눈에 제공함으로써 장면을 디스플레이한다. 이러한 시스템들은 무엇보다도 단순히 장면의 서로 다른 프리젠테이션들을 제공하고 눈들의 이접운동 상태들에서의 변화들을 (그러나 그러한 눈들의 원근조절 상태들에서의 대응하는 변화가 없이) 야기하기 때문에, 이러한 시스템들은 많은 뷰어들에게 불편하다. 오히려, 이미지들은 눈들로부터 고정된 거리에서 디스플레이에 의해 보여져, 눈들은 단일 원근조절 상태에서 모든 이미지 정보를 본다. 이러한 어레인지먼트는 원근조절 상태에서의 매칭 변화 없이, 이접운동 상태에서의 변화들을 야기함으로써 "원근조절-이접운동 반사작용"에 대해 작용한다. 이 미스매치는 뷰어에게 불편함을 야기하는 것으로 여겨진다. 원근조절과 이접운동 간의 더 양호한 매치를 제공하는 디스플레이 시스템들은 3차원 이미저리의 보다 현실적이고 편안한 시뮬레이션들을 형성할 수 있다.
[0085]
이론에 의해 제한되지 않으면서, 인간의 눈이 통상적으로 깊이 지각을 제공하기 위해 유한 수의 깊이 평면들을 해석할 수 있다고 여겨진다. 결과적으로, 지각된 깊이의 매우 실감나는 시뮬레이션은 이러한 제한된 수들의 깊이 평면들 각각에 대응하는 이미지의 서로 다른 프리젠테이션들을 눈에 제공함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 서로 다른 프리젠테이션들은 이접운동에 대한 큐들과 원근조절에 대한 매칭 큐들 모두를 제공함으로써, 생리적으로 정확한 원근조절-이접운동 매칭을 제공할 수 있다.
[0086]
도 4b를 계속 참조하면, 공간 내에서 눈들(210, 220)로부터의 서로 다른 거리들에 대응하는 2개의 깊이 평면들(240)이 예시된다. 주어진 깊이 평면(240)에 대해, 각각의 눈(210, 220)에 대한 적절하게 서로 다른 관점들의 이미지들의 디스플레이에 의해 이접운동 큐들이 제공될 수 있다. 또한, 주어진 깊이 평면(240)에 대해, 각각의 눈(210, 220)에 제공되는 이미지들을 형성하는 광은 해당 깊이 평면(240)의 거리에 있는 포인트에 의해 생성된 광 필드에 대응하는 파면 발산을 가질 수 있다.
[0087]
예시된 실시예에서, 포인트(221)를 포함하는 깊이 평면(240)의, z-축을 따르는 거리는 1m이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, z-축을 따르는 거리들 또는 깊이들은 사용자 눈들의 출사동들에 위치된 영점을 이용하여 측정될 수 있다. 따라서 1m의 깊이에 위치된 깊이 평면(240)은 사용자의 눈들의 광학 축 상에서 이러한 눈들의 출사동들로부터 1m 떨어진 거리에 대응하며, 눈들은 광학 무한대를 향해 지향된다. 근사로서, z-축을 따르는 깊이 또는 거리는 디바이스와 사용자의 눈들의 출사동들 사이의 거리에 대한 값에 더하여, 사용자의 눈들 앞의 디스플레이로부터(예컨대, 도파관의 표면으로부터) 측정될 수 있다. 이 값은 눈동자 거리(eye relief)로 불릴 수 있고 사용자 눈의 출사동과 눈 앞에 있는 사용자가 착용한 디스플레이 간의 거리에 대응한다. 실제로, 눈동자 거리에 대한 값은 모든 뷰어들에 대해 일반적으로 사용되는 정규화된 값일 수 있다. 예를 들어, 눈동자 거리는 20㎜인 것으로 가정될 수 있고, 1m의 깊이에 있는 깊이 평면은 디스플레이 앞의 980㎜의 거리에 있을 수 있다.
[0088]
이제 도 4c 및 도 4d를 참조하면, 매칭된 원근조절-이접운동 거리들 및 미스매칭된 원근조절-이접운동 거리들의 예들이 각각 예시된다. 도 4c에 예시된 바와 같이, 디스플레이 시스템은 각각의 눈(210, 220)에 가상 오브젝트의 이미지들을 제공할 수 있다. 이미지들은 눈들(210, 220)로 하여금, 눈들이 깊이 평면(240) 상의 포인트(15)에 수렴하는 이접운동 상태를 취하게 할 수 있다. 또한, 이미지들은 그 깊이 평면(240)에서의 실제 오브젝트들에 대응하는 파면 곡률을 갖는 광에 의해 형성될 수 있다. 그 결과, 눈들(210, 220)은 이미지들이 그러한 눈들의 망막들 상에서 초점이 맞는 원근조절 상태를 취한다. 따라서 사용자는 가상 오브젝트가 깊이 평면(240) 상의 포인트(15)에 있는 것으로 지각할 수 있다.
[0089]
눈들(210, 220)의 원근조절 및 이접운동 상태들 각각은 z-축 상의 특정 거리와 연관된다고 인식될 것이다. 예를 들어, 눈들(210, 220)로부터 특정 거리에 있는 오브젝트는 이러한 눈들로 하여금, 오브젝트의 거리들에 기초하여 특정 원근조절 상태들을 취하게 한다. 특정 원근조절 상태와 연관된 거리는 원근조절 거리(Ad)로 지칭될 수 있다. 마찬가지로, 서로에 대한 포지션들 또는 특정 이접운동 상태들의 눈들과 연관된 특정 이접운동 거리들(Vd)이 존재한다. 원근조절 거리와 이접운동 거리가 매칭되는 경우, 원근조절과 이접운동 간의 관계는 생리적으로 정확하다고 할 수 있다. 이는 뷰어에 대한 가장 편안한 시나리오인 것으로 간주된다.
[0090]
그러나 입체 디스플레이들에서는, 원근조절 거리와 이접운동 거리가 항상 매칭되진 않을 수 있다. 예를 들어, 도 4d에 예시된 바와 같이, 눈들(210, 220)에 디스플레이된 이미지들은 깊이 평면(240)에 대응하는 파면 발산으로 디스플레이될 수 있고, 눈들(210, 220)은 그 깊이 평면 상의 포인트들(15a, 15b)이 초점이 맞는 특정 원근조절 상태를 취할 수 있다. 그러나 눈들(210, 220)에 디스플레이된 이미지들은 깊이 평면(240) 상에 위치되지 않은 포인트(15)에 눈들(210, 220)이 수렴하게 하는 이접운동에 대한 큐들을 제공할 수 있다. 그 결과, 일부 실시예에서, 원근조절 거리는 눈들(210, 220)의 출사동들로부터 깊이 평면(240)까지의 거리에 대응하는 한편, 이접운동 거리는 눈들(210, 220)의 출사동들로부터 포인트(15)까지의 더 먼 거리에 대응한다. 원근조절 거리는 이접운동 거리와 다르다. 결과적으로, 원근조절-이접운동 미스매치가 존재한다. 이러한 미스매치는 바람직하지 않은 것으로 간주되고 사용자에게 불편을 야기할 수 있다. 미스매치는 거리(예컨대, Vd - Ad)에 대응하고, 디옵터를 사용하여 특성화될 수 있다고 인식될 것이다.
[0091]
일부 실시예들에서, 원근조절 거리 및 이접운동 거리에 대해 동일한 기준 포인트가 이용되는 한, 눈들(210, 220)의 출사동들 이외의 기준 포인트가 원근조절-이접운동 미스매치를 결정하기 위한 거리를 결정하는 데 이용될 수 있다고 인식될 것이다. 예를 들어, 각막으로부터 깊이 평면까지, 망막으로부터 깊이 평면까지, 접안렌즈(예컨대, 디스플레이 디바이스의 도파관)로부터 깊이 평면까지 등의 거리들이 측정될 수 있다.
[0092]
이론에 의해 제한되지 않고, 미스매치 자체가 상당한 불편함을 야기하지 않으면서, 사용자들이 최대 약 0.25 디옵터, 최대 약 0.33 디옵터 및 최대 약 0.5 디옵터의 원근조절-이접운동 미스매치들을 생리학적으로 정확한 것으로 여전히 지각할 수 있다고 여겨진다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 개시된 디스플레이 시스템들(예컨대, 디스플레이 시스템(250), 도 6)은 약 0.5 디옵터 이하의 원근조절-이접운동 미스매치를 갖는 이미지들을 뷰어에 제시한다. 일부 다른 실시예들에서, 디스플레이 시스템에 의해 제공되는 이미지들의 원근조절-이접운동 미스매치는 약 0.33 디옵터 이하이다. 또 다른 실시예들에서, 디스플레이 시스템에 의해 제공되는 이미지들의 원근조절-이접운동 미스매치는 약 0.1 디옵터 이하를 포함하여 약 0.25 디옵터 이하이다.
[0093]
도 5는 파면 발산을 수정함으로써 3차원 이미저리를 시뮬레이팅하기 위한 접근 방식의 양상들을 예시한다. 디스플레이 시스템은 이미지 정보로 인코딩된 광(770)을 수신하도록 그리고 그 광을 사용자의 눈(210)으로 출력하도록 구성되는 도파관(270)을 포함한다. 도파관(270)은 원하는 깊이 평면(240) 상의 포인트에 의해 생성된 광 필드의 파면 발산에 대응하는 정해진 양의 파면 발산으로 광(650)을 출력할 수 있다. 일부 실시예들에서, 동일한 양의 파면 발산이 그 깊이 평면 상에 제시된 모든 오브젝트들에 대해 제공된다. 또한, 사용자의 다른 쪽 눈에는 유사한 도파관으로부터의 이미지 정보가 제공될 수 있다고 예시될 것이다.
[0094]
일부 실시예들에서, 단일 도파관은 단일 또는 제한된 수의 깊이 평면들에 대응하는 설정된 양의 파면 발산으로 광을 출력하도록 구성될 수 있고 그리고/또는 도파관은 제한된 범위의 파장들의 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 일부 실시예들에서, 서로 다른 깊이 평면들에 대해 서로 다른 양들의 파면 발산을 제공하기 위해 그리고/또는 서로 다른 범위의 파장들의 광을 출력하기 위해 복수의 도파관들 또는 도파관들의 스택이 이용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 깊이 평면은 편평한 또는 만곡된 표면의 윤곽들을 따를 수 있다고 인식될 것이다. 일부 실시예들에서, 유리하게는 단순하게 하기 위해, 깊이 평면들이 편평한 표면들의 윤곽들을 따를 수 있다.
[0095]
도 6은 이미지 정보를 사용자에게 출력하기 위한 도파관 스택의 일례를 예시한다. 디스플레이 시스템(250)은 복수의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)을 사용하여 눈/뇌에 3차원 지각을 제공하는 데 이용될 수 있는, 도파관들의 스택 또는 스택형 도파관 어셈블리(260)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(250)은 광 필드 디스플레이로 간주될 수 있다고 인식될 것이다. 추가로, 도파관 어셈블리(260)는 또한 접안렌즈로도 지칭될 수 있다.
[0096]
일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(250)은 이접운동에 대한 실질적으로 연속 큐들 및 원근조절에 대한 다수의 개별 큐들을 제공하도록 구성될 수 있다. 사용자의 눈들 각각에 서로 다른 이미지들을 디스플레이함으로써 이접운동에 대한 큐들이 제공될 수 있고, 이미지들을 형성하는 광을 선택 가능한 개별 양들의 파면 발산으로 출력함으로써 원근조절에 대한 큐들이 제공될 수 있다. 달리 말하면, 디스플레이 시스템(250)은 가변 파면 발산 레벨들을 갖는 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 개별 파면 발산 레벨은 특정 깊이 평면에 대응하고, 도파관들(270, 280, 290, 300, 310) 중 특정 도파관에 의해 제공될 수 있다.
[0097]
계속해서 도 6을 참조하면, 도파관 어셈블리(260)는 또한 도파관들 사이에 복수의 피처들(320, 330, 340, 350)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피처들(320, 330, 340, 350)은 하나 이상의 렌즈들일 수 있다. 도파관들(270, 280, 290, 300, 310) 및/또는 복수의 렌즈들(320, 330, 340, 350)은 다양한 레벨들의 파면 곡률 또는 광선 발산으로 이미지 정보를 눈에 전송하도록 구성될 수 있다. 각각의 도파관 레벨은 특정 깊이 평면과 연관될 수 있고 그 깊이 평면에 대응하는 이미지 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400)은 도파관들에 대한 광원으로서 기능할 수 있고, 이미지 정보를 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)에 주입하는 데 이용될 수 있으며, 도파관들 각각은 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 눈(210)을 향해 출력하기 위해 각각의 개별 도파관에 걸쳐 인입 광을 분산시키도록 구성될 수 있다. 광은 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400)의 출력 표면(410, 420, 430, 440, 450)에서 출사하여 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)의 대응하는 입력 표면(460, 470, 480, 490, 500)에 주입된다. 일부 실시예들에서, 입력 표면들(460, 470, 480, 490, 500) 각각은 대응하는 도파관의 에지일 수 있거나, 대응하는 도파관의 주 표면(즉, 도파관 표면들 중 직접적으로 세계(510) 또는 뷰어의 눈(210)을 향하는 도파관 표면)의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일 광 빔(예컨대, 시준된 빔)이 각각의 도파관으로 주입되어, 특정 도파관과 연관된 깊이 평면에 대응하는 특정 각도들(및 발산량들)로 눈(210)을 향해 지향되는 복제된 시준된 빔(cloned collimated beam)들의 전체 필드를 출력할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400) 중 단 하나만이 복수(예컨대, 3개)의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)과 연관되고 그에 광을 주입할 수 있다.
[0098]
일부 실시예들에서, 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400)은 대응하는 도파관(270, 280, 290, 300, 310)에 각각 주입하기 위한 이미지 정보를 각각 생성하는 이산 디스플레이들이다. 일부 다른 실시예들에서, 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400)은 예컨대, 이미지 정보를 (광섬유 케이블들과 같은) 하나 이상의 광학 도관들을 통해 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400) 각각에 파이핑(pipe)할 수 있는 단일 멀티플렉싱된 디스플레이의 출력 단부들이다. 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400)에 의해 제공되는 이미지 정보는 서로 다른 파장들 또는 컬러들(예컨대, 본 명세서에서 논의되는 바와 같은 서로 다른 컴포넌트 컬러들)의 광을 포함할 수 있다고 인식될 것이다.
[0099]
일부 실시예들에서, 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)로 주입된 광은 LED(light emitting diode)와 같은 광 방출기를 포함할 수 있는 광 모듈(530)을 포함하는 광 투사기 시스템(520)에 의해 제공된다. 광 모듈(530)로부터의 광은 빔 분할기(550)를 통해 광 변조기(540), 예컨대 공간 광 변조기에 지향되고 그에 의해 수정될 수 있다. 광 변조기(540)는 광을 이미지 정보로 인코딩하기 위해 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)로 주입되는 광의 지각된 세기를 변화시키도록 구성될 수 있다. 공간 광 변조기들의 예들은 LCOS(liquid crystal on silicon) 디스플레이들을 포함하는 LCD(liquid crystal display)들을 포함한다. 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400)이 개략적으로 예시되고, 일부 실시예들에서 이러한 이미지 주입 디바이스들은 도파관들(270, 280, 290, 300, 310) 중 연관된 도파관들로 광을 출력하도록 구성된 공통 투사 시스템에서 서로 다른 광학 경로들 및 위치들을 표현할 수 있다고 인식될 것이다. 일부 실시예들에서, 도파관 어셈블리(260)의 도파관들은 도파관들 내로 주입된 광을 사용자의 눈으로 중계하는 동안 이상적인 렌즈로서 기능할 수 있다. 이러한 개념에서, 오브젝트는 공간 광 변조기(540)일 수 있고, 이미지는 깊이 평면 상의 이미지일 수 있다.
[0100]
일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(250)은 광을 다양한 패턴들(예컨대, 래스터 스캔, 나선형 스캔, 리사주(Lissajous) 패턴들 등)로 하나 이상의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)로 그리고 궁극적으로는 뷰어의 눈(210)으로 투사하도록 구성된 하나 이상의 스캐닝 섬유들을 포함하는 스캐닝 섬유 디스플레이일 수 있다. 일부 실시예들에서, 예시된 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400)은 하나 또는 복수의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)로 광을 주입하도록 구성된 단일 스캐닝 섬유 또는 스캐닝 섬유들의 번들(bundle)을 개략적으로 표현할 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 예시된 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400)은 복수의 스캐닝 섬유들 또는 스캐닝 섬유들의 복수의 번들들을 개략적으로 표현할 수 있으며, 이들 각각은 도파관들(270, 280, 290, 300, 310) 중 연관된 도파관으로 광을 주입하도록 구성된다. 하나 이상의 광섬유들이 광 모듈(530)로부터 하나 이상의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)로 광을 송신하도록 구성될 수 있다고 인식될 것이다. 예컨대, 스캐닝 섬유에서 출사되는 광을 하나 이상의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)로 재지향시키도록, 스캐닝 섬유 또는 섬유들과 하나 이상의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310) 사이에 하나 이상의 중간 광학 구조들이 제공될 수 있다고 인식될 것이다.
[0101]
제어기(560)는 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400), 광원(530) 및 광 변조기(540)의 동작을 포함하여, 스택형 도파관 어셈블리(260)의 동작을 제어한다. 일부 실시예들에서, 제어기(560)는 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140)의 일부이다. 제어기(560)는 예컨대, 본 명세서에 개시된 다양한 방식들 중 임의의 방식에 따라 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)로의 이미지 정보의 타이밍 및 제공을 조절하는 프로그래밍(예컨대, 비-일시적 매체의 명령들)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어기는 단일 통합 디바이스, 또는 유선 또는 무선 통신 채널들에 의해 연결되는 분산 시스템일 수 있다. 제어기(560)는 일부 실시예들에서, 프로세싱 모듈들(140 또는 150)(도 9d)의 일부일 수 있다.
[0102]
계속해서 도 6을 참조하면, 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)은 TIR(total internal reflection)에 의해 각각의 개별 도파관 내에서 광을 전파하도록 구성될 수 있다. 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)은 각각 평면형이거나 주 최상부 표면 및 최하부 표면 그리고 이러한 주 최상부 표면과 최하부 표면 사이로 연장되는 에지들을 갖는 다른 형상(예컨대, 곡면형)을 가질 수 있다. 예시된 구성에서, 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)은 이미지 정보를 눈(210)으로 출력하기 위해 각각의 개별 도파관 내에서 전파되는 광을 도파관 밖으로 재지향시킴으로써 도파관으로부터 광을 추출하도록 구성되는 아웃커플링 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)을 각각 포함할 수 있다. 추출된 광은 아웃커플링된 광으로도 또한 지칭될 수 있고, 아웃커플링 광학 엘리먼트들은 또한 광 추출 광학 엘리먼트들로도 또한 지칭될 수 있다. 추출된 광 빔은 도파관 내에서 전파되는 광이 광 추출 광학 엘리먼트에 부딪치는 위치들에서 도파관에 의해 출력될 수 있다. 아웃커플링 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)은 예를 들어, 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 회절 광학 피처들을 포함하는 격자들일 수 있다. 설명의 편의 및 도면 명확성을 위해 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)의 최하부 주 표면들에 배치된 것으로 예시되지만, 일부 실시예들에서 아웃커플링 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)은 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 최상부 및/또는 최하부 주 표면들에 배치될 수 있고, 그리고/또는 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)의 볼륨 내에 직접 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 아웃커플링 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)은 투명 기판에 부착되어 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)을 형성하는 재료 층에 형성될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)은 재료의 모놀리식 피스(piece)일 수 있고 아웃커플링 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)은 재료의 해당 피스의 표면 상에 그리고/또는 그 내부에 형성될 수 있다.
[0103]
계속해서 도 6을 참조하면, 본 명세서에 논의되는 바와 같이, 각각의 도파관(270, 280, 290, 300, 310)은 특정 깊이 평면에 대응하는 이미지를 형성하기 위해 광을 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 눈에 가장 가까운 도파관(270)은 (그러한 도파관(270)에 주입된) 시준된 광을 눈(210)에 전달하도록 구성될 수 있다. 시준된 광은 광학 무한대 초점 평면을 나타낼 수 있다. 위로 그 다음 도파관(280)은 시준된 광을 전송하도록 구성될 수 있으며, 시준된 광은 눈(210)에 도달할 수 있기 전에 제1 렌즈(350)(예컨대, 오목 렌즈)를 통과하고; 그러한 제1 렌즈(350)는 약간 볼록한 파면 곡률을 생성하도록 구성될 수 있어, 눈/뇌는 그 위로 그 다음 도파관(280)으로부터 오는 광을, 광학적 무한대로부터 눈(210)을 향해 안쪽으로 더 가까운 제1 초점 평면으로부터 오는 것으로 해석한다. 마찬가지로, 위로 세 번째 도파관(290)은 자신의 출력 광을 눈(210)에 도달하기 전에 제1 렌즈(350)와 제2 렌즈(340) 모두를 통과시키고; 제1 렌즈(350)와 제2 렌즈(340)의 조합된 광학 배율(optical power)은 다른 증분 양의 파면 곡률을 생성하도록 구성될 수 있어, 눈/뇌가 세 번째 도파관(290)으로부터 오는 광을, 위로 그 다음 도파관(280)으로부터의 광보다는 광학적 무한대로부터 사람을 향해 안쪽으로 훨씬 더 가까운 제2 초점 평면으로부터 오는 것으로 해석한다.
[0104]
다른 도파관 층들(300, 310) 및 렌즈들(330, 320)은 비슷하게 구성되는데, 스택에서 가장 높은 도파관(310)은 자신의 출력을, 사람에 가장 가까운 초점 평면을 나타내는 집계 초점력에 대해 자신과 눈 사이의 모든 렌즈들을 통해 전송한다. 스택형 도파관 어셈블리(260)의 다른 측에서 세계(510)로부터 오는 광을 볼 때/해석할 때 렌즈들(320, 330, 340, 350)의 스택을 보상하기 위해, 보상 렌즈 층(620)이 스택의 최상부에 배치되어, 아래의 렌즈 스택(320, 330, 340, 350)의 집계 배율을 보상할 수 있다. 이러한 구성은 이용 가능한 도파관/렌즈 쌍들이 존재하는 만큼 많은 지각된 초점 평면들을 제공한다. 도파관들의 아웃커플링 광학 엘리먼트들과 렌즈들의 초점 양상들 모두가 정적일(즉, 동적이거나 전기 활성이 아닐) 수 있다. 일부 대안적인 실시예들에서, 어느 하나 또는 둘 다는 전기 활성 피처들을 사용하여 동적일 수 있다.
[0105]
일부 실시예들에서, 도파관들(270, 280, 290, 300, 310) 중 2개 이상은 동일한 연관된 깊이 평면을 가질 수 있다. 예를 들어, 다수의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)은 동일한 깊이 평면으로 세팅된 이미지들을 출력하도록 구성될 수 있거나, 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)의 다수의 서브세트들은 각각의 깊이 평면에 대해 하나씩 세팅하여 동일한 복수의 깊이 평면들로 세팅된 이미지들을 출력하도록 구성될 수 있다. 이는 그러한 깊이 평면들에서 확장된 시야를 제공하도록 타일 이미지(tiled image)를 형성하는 이점들을 제공할 수 있다.
[0106]
계속해서 도 6을 참조하면, 아웃커플링 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)은 이들 각자의 도파관들 밖으로 광을 재지향시키고 그리고 또한, 도파관과 연관된 특정 깊이 평면에 대해 적절한 양의 발산 또는 시준으로 이 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 서로 다른 연관된 깊이 평면들을 갖는 도파관들은 서로 다른 구성들의 아웃커플링 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)을 가질 수 있고, 이러한 아웃커플링 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)은 연관된 깊이 평면에 따라 서로 다른 양의 발산으로 광을 출력한다. 일부 실시예들에서, 광 추출 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)은 특정 각도들로 광을 출력하도록 구성될 수 있는 볼류메트릭(volumetric) 또는 표면 피처들일 수 있다. 예를 들어, 광 추출 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)은 볼륨 홀로그램들, 표면 홀로그램들 및/또는 회절 격자들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 피처들(320, 330, 340, 350)은 렌즈들이 아닐 수 있고; 오히려, 이들은 단순히 스페이서들(예컨대, 공극들을 형성하기 위한 클래딩(cladding) 층들 및/또는 구조들)일 수 있다.
[0107]
일부 실시예들에서, 아웃커플링 광학 엘리먼트들(570, 580, 590, 600, 610)은 회절 패턴을 형성하는 회절 피처들 또는 (본 명세서에서는 "DOE"로도 또한 지칭되는) "회절 광학 엘리먼트"이다. 바람직하게는, DOE들은 충분히 낮은 회절 효율성을 가져, DOE의 각각의 교차로 인해 빔의 광의 일부만이 눈(210)을 향해 편향되는 한편, 나머지는 TIR을 통해 도파관을 거쳐 계속 이동한다. 따라서 이미지 정보를 전달하는 광은 다수의 위치들에서 도파관을 출사하는 다수의 관련된 출사 빔들로 분할되고, 그 결과는 도파관 내에서 이리저리 바운싱하는 이러한 특정 시준된 빔에 대해 눈(210)을 향하는 상당히 균일한 출사 방출 패턴이다.
[0108]
일부 실시예들에서, 하나 이상의 DOE들은 이들이 활발하게 회절하는 "온" 상태들과 이들이 크게 회절하지 않는 "오프" 상태들 간에 전환 가능할 수 있다. 예컨대, 전환 가능 DOE는 중합체 분산형 액정 층을 포함할 수 있는데, 여기서는 미세액적(microdroplet)들이 호스트 매질에서 회절 패턴을 포함하고, 미세액적들의 굴절률은 호스트 재료의 굴절률에 실질적으로 매칭하도록 전환될 수 있거나(이 경우에 패턴은 입사 광을 현저하게 회절시키지 않음) 미세액적은 호스트 매질의 인덱스에 매칭하지 않는 인덱스로 전환될 수 있다(이 경우에 패턴은 입사 광을 활발하게 회절시킴).
[0109]
일부 실시예들에서, 예컨대 사용자 입력들을 검출하고 그리고/또는 사용자의 생리적 상태를 모니터링하기 위해 눈(210) 및/또는 눈(210) 주위 조직의 이미지들을 캡처하도록 카메라 어셈블리(630)(예컨대, 가시 광 및 적외선 광 카메라들을 포함하는 디지털 카메라)가 제공될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 카메라는 임의의 이미지 캡처 디바이스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라 어셈블리(630)는 이미지 캡처 디바이스 및 눈에 광(예컨대, 적외선)을 투사하기 위한 광원을 포함할 수 있으며, 이 광은 이후에 눈에 의해 반사되고 이미지 캡처 디바이스에 의해 검출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 카메라 어셈블리(630)는 프레임(80)(도 9d)에 부착될 수 있고, 카메라 어셈블리(630)로부터의 이미지 정보를 프로세싱할 수 있는 프로세싱 모듈들(140 및/또는 150)과 전기 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나의 카메라 어셈블리(630)가 각각의 눈을 개별적으로 모니터링하도록 각각의 눈에 대해 이용될 수 있다.
[0110]
이제 도 7을 참조하면, 도파관에 의해 출력된 출사 빔들의 일례가 도시된다. 하나의 도파관이 예시되지만, 도파관 어셈블리(260)(도 6) 내의 다른 도파관들이 비슷하게 기능할 수 있다고 인식될 것이며, 여기서 도파관 어셈블리(260)는 다수의 도파관들을 포함한다. 광(640)은 도파관(270)의 입력 표면(460)에서 도파관(270)에 주입되고 TIR에 의해 도파관(270) 내에서 전파된다. 광(640)이 DOE(570)에 충돌하는 포인트들에서, 광의 일부는 출사 빔들(650)로서 도파관에서 출사된다. 출사 빔들(650)은 실질적으로 평행한 것으로 예시되지만, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 이러한 출사 빔들은 또한 도파관(270)과 연관된 깊이 평면에 따라, (예컨대, 발산하는 출사 빔들을 형성하는) 일정 각도로 눈(210)으로 전파되도록 재지향될 수 있다. 실질적으로 평행한 출사 빔들은 눈(210)으로부터 먼 거리(예컨대, 광학적 무한대)에 있는 깊이 평면 상에 세팅된 것처럼 보이는 이미지들을 형성하도록 광을 아웃커플링하는 아웃커플링 광학 엘리먼트들을 갖는 도파관을 나타낼 수 있다고 인식될 것이다. 다른 도파관들 또는 아웃커플링 광학 엘리먼트들의 다른 세트들은 더 많이 발산하는 출사 빔 패턴을 출력할 수 있고, 이는 눈(210)이 망막 상에 초점을 맞추게 하기 위해 더 가까운 거리로 원근조절하는 것을 요구할 것이고 광학적 무한대보다 눈(210)에 더 가까운 거리로부터의 광으로서 뇌에 의해 해석될 것이다.
[0111]
일부 실시예들에서, 풀(full) 컬러 이미지는 컴포넌트 컬러들, 예컨대 3개 이상의 컴포넌트 컬러들 각각에 이미지들을 오버레이함으로써 각각의 깊이 평면에 형성될 수 있다. 도 8은 각각의 깊이 평면이 다수의 서로 다른 컴포넌트 컬러들을 사용하여 형성된 이미지들을 포함하는 스택형 도파관 어셈블리의 일례를 예시한다. 예시된 실시예는 깊이 평면들(240a-240f)을 도시하지만, 더 많은 또는 더 적은 깊이들이 또한 고려된다. 각각의 깊이 평면은 제1 컬러(G)의 제1 이미지; 제2 컬러(R)의 제2 이미지; 및 제3 컬러(B)의 제3 이미지를 포함하여, 각각의 깊이 평면과 연관된 3개 이상의 컴포넌트 컬러 이미지들을 가질 수 있다. 서로 다른 깊이 평면들은 G, R 및 B 문자들 다음에 오는 dpt(diopters)에 대한 서로 다른 숫자들로 도면에 표시된다. 단지 예들로서, 이러한 문자들 각각 다음에 오는 숫자들은 디옵터(1/m) 또는 뷰어로부터의 깊이 평면의 역 거리(inverse distance)를 표시하며, 도면들 내의 각각의 박스는 개별 컴포넌트 컬러 이미지를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 서로 다른 파장들의 광의 눈의 초점을 맞추는 데 있어서의 차이를 감안하도록, 서로 다른 컴포넌트 컬러들에 대한 깊이 평면들의 정확한 배치는 달라질 수 있다. 예를 들어, 주어진 깊이 평면에 대한 서로 다른 컴포넌트 컬러 이미지들이 사용자로부터의 서로 다른 거리들에 대응하는 깊이 평면들 상에 배치될 수 있다. 이러한 배열은 시력 및 사용자의 편안함을 향상시킬 수 있고 그리고/또는 색수차들을 감소시킬 수 있다.
[0112]
일부 실시예들에서, 각각의 컴포넌트 컬러의 광은 단일 전용 도파관에 의해 출력될 수 있고, 결과적으로 각각의 깊이 평면은 그와 연관된 다수의 도파관들을 가질 수 있다. 이러한 실시예들에서, G, R 또는 B 문자들을 포함하는 도면들 내의 각각의 박스는 개별 도파관을 나타내는 것으로 이해될 수 있고, 깊이 평면마다 3개의 도파관들이 제공될 수 있으며, 여기서 깊이 평면마다 3개의 컴포넌트 컬러 이미지들이 제공된다. 각각의 깊이 평면과 연관된 도파관들은 설명의 편의상 이 도면에서 서로 인접한 것으로 도시되지만, 물리적 디바이스에서 도파관들은 모두 레벨마다 하나의 도파관을 갖는 스택으로 배열될 수 있다고 인식될 것이다. 일부 다른 실시예들에서, 다수의 컴포넌트 컬러들이 동일한 도파관에 의해 출력될 수 있어, 예컨대 깊이 평면마다 단지 단일 도파관만이 제공될 수 있다.
[0113]
도 8을 계속 참조하면, 일부 실시예들에서, G는 녹색 컬러이고, R은 적색 컬러이고, B는 청색 컬러이다. 일부 다른 실시예들에서, 마젠타 및 시안을 포함하는, 다른 파장들의 광과 연관된 다른 컬러들이 적색, 녹색 또는 청색 중 하나 이상을 대체할 수 있거나, 또는 이에 추가로 사용될 수 있다.
[0114]
본 개시내용 전반에 걸쳐 주어진 컬러의 광에 대한 참조들은 주어진 해당 컬러인 것으로서 뷰어에 의해 지각되는 광의 파장들의 범위 내의 하나 이상의 파장들의 광을 포함하는 것으로 이해될 것이라고 인식될 것이다. 예컨대, 적색 광은 약 620-780㎚ 범위의 하나 이상의 파장들의 광을 포함할 수 있고, 녹색 광은 약 492-577㎚ 범위의 하나 이상의 파장들의 광을 포함할 수 있으며, 청색 광은 약 435-493㎚ 범위의 하나 이상의 파장들의 광을 포함할 수 있다.
[0115]
일부 실시예들에서, 광원(530)(도 6)은 뷰어의 시각적 지각 범위 밖의 하나 이상의 파장들, 예컨대 적외선 및/또는 자외선 파장들의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 또한, 디스플레이(250)의 도파관들의 인커플링, 아웃커플링 및 다른 광 재지향 구조들은 예컨대, 이미징 및/또는 사용자 자극 애플리케이션들을 위해 사용자의 눈(210)을 향해 디스플레이 밖으로 이 광을 지향시키고 방출하도록 구성될 수 있다.
[0116]
이제 도 9a를 참조하면, 일부 실시예들에서, 도파관에 충돌하는 광은 그 광을 도파관으로 인커플링하기 위해 재지향될 필요가 있을 수 있다. 인커플링 광학 엘리먼트는 광을 그의 대응하는 도파관으로 재지향시키고 인커플링하는 데 사용될 수 있다. 도 9a는 인커플링 광학 엘리먼트를 각각 포함하는 복수의 스택형 도파관들 또는 스택형 도파관들의 세트(660)의 일례의 측단면도를 예시한다. 도파관들은 각각 하나 이상의 서로 다른 파장들, 또는 하나 이상의 서로 다른 파장 범위들의 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 스택(660)은 스택(260)(도 6)에 대응할 수 있고, 스택(660)의 예시된 도파관들은, 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400) 중 하나 이상으로부터의 광이 인커플링을 위해 광이 재지향되도록 요구하는 포지션으로부터 도파관들로 주입되는 것을 제외하면, 복수의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310)의 부분에 대응할 수 있다고 인식될 것이다.
[0117]
스택형 도파관들의 예시된 세트(660)는 도파관들(670, 680, 690)을 포함한다. 각각의 도파관은 (도파관 상의 광 입력 영역으로도 또한 지칭될 수 있는) 연관된 인커플링 광학 엘리먼트를 포함하며, 예컨대 인커플링 광학 엘리먼트(700)는 도파관(670)의 주 표면(예컨대, 상부 주 표면) 상에 배치되고, 인커플링 광학 엘리먼트(710)는 도파관(680)의 주 표면(예컨대, 상부 주 표면) 상에 배치되며, 인커플링 광학 엘리먼트(720)는 도파관(690)의 주 표면(예컨대, 상부 주 표면) 상에 배치된다. 일부 실시예들에서, 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720) 중 하나 이상은 (특히, 하나 이상의 인커플링 광학 엘리먼트들이 반사성 편향 광학 엘리먼트들인 경우) 각각의 도파관(670, 680, 690)의 최하부 주 표면 상에 배치될 수 있다. 예시된 바와 같이, 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 특히, 그러한 인커플링 광학 엘리먼트들이 투과성 편향 광학 엘리먼트들인 경우, 이들 각자의 도파관(670, 680, 690)의 상부 주 표면(또는 다음 하위 도파관의 최상부) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 각각의 도파관(670, 680, 690)의 바디에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 파장 선택적이어서, 이들은 하나 이상의 광 파장들을 선택적으로 재지향시키는 한편, 다른 광 파장들을 투과시킨다. 이들 각자의 도파관(670, 680, 690)의 한 면 또는 코너 상에 예시되지만, 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 일부 실시예들에서, 이들 각자의 도파관(670, 680, 690)의 다른 영역들에 배치될 수 있다고 인식될 것이다.
[0118]
예시된 바와 같이, 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 서로 측방향으로 오프셋될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 인커플링 광학 엘리먼트는 광이 다른 인커플링 광학 엘리먼트를 통과하지 않고 각각의 인커플링 광학 엘리먼트가 해당 광을 수신하도록 오프셋될 수 있다. 예컨대, 각각의 인커플링 광학 엘리먼트(700, 710, 720)는 도 6에 도시된 바와 같이 서로 다른 이미지 주입 디바이스(360, 370, 380, 390, 400)로부터 광을 수신하도록 구성될 수 있고, 각각의 인커플링 광학 엘리먼트(700, 710, 720)가 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720) 중 다른 인커플링 광학 엘리먼트들로부터의 광을 실질적으로 수신하지 않도록 다른 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)로부터 분리(예컨대, 측방향으로 이격)될 수 있다.
[0119]
각각의 도파관은 또한 연관된 광 분배 엘리먼트들을 포함하며, 예컨대 광 분배 엘리먼트들(730)은 도파관(670)의 주 표면(예컨대, 최상부 주 표면) 상에 배치되고, 광 분배 엘리먼트들(740)은 도파관(680)의 주 표면(예컨대, 최상부 주 표면) 상에 배치되며, 광 분배 엘리먼트들(750)은 도파관(690)의 주 표면(예컨대, 최상부 주 표면) 상에 배치된다. 일부 다른 실시예들에서, 광 분배 엘리먼트들(730, 740, 750)은 연관된 도파관들(670, 680, 690)의 최하부 주 표면 상에 각각 배치될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 광 분배 엘리먼트들(730, 740, 750)은 연관된 도파관들(670, 680, 690)의 최상부 및 최하부 주 표면 둘 다에 각각 배치될 수 있거나; 광 분배 엘리먼트들(730, 740, 750)은 서로 다른 연관된 도파관들(670, 680, 690)의 최상부 및 최하부 주 표면들 중 서로 다른 주 표면들 상에 각각 배치될 수 있다.
[0120]
도파관들(670, 680, 690)은 예컨대, 기체, 액체 및/또는 고체 재료 층들에 의해 이격되고 분리될 수 있다. 예를 들어, 예시된 바와 같이, 층(760a)은 도파관들(670, 680)을 분리할 수 있고; 층(760b)은 도파관들(680, 690)을 분리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 층들(760a, 760b)은 저 굴절률 재료들(즉, 도파관들(670, 680, 690) 중 바로 인접한 도파관을 형성하는 재료보다 더 낮은 굴절률을 갖는 재료들)로 형성된다. 바람직하게는, 층들(760a, 760b)을 형성하는 재료의 굴절률은 도파관들(670, 680, 690)을 형성하는 재료의 굴절률보다 0.05 이상으로 크거나 0.10 이하로 작다. 유리하게는, 더 낮은 굴절률 층들(760a, 760b)은 도파관들(670, 680, 690)을 통한 광의 TIR(total internal reflection)(예컨대, 각각의 도파관의 최상부 주 표면과 최하부 주 표면 사이의 TIR)을 가능하게 하는 클래딩 층들로서 기능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 층들(760a, 760b)은 공기로 형성된다. 예시되진 않았지만, 예시된 도파관들의 세트(660)의 최상부 및 최하부는 바로 이웃하는 클래딩 층들을 포함할 수 있다고 인식될 것이다.
[0121]
바람직하게는, 제조의 편의상 그리고 다른 고려사항들을 위해, 도파관들(670, 680, 690)을 형성하는 재료는 유사하거나 동일하며, 층들(760a, 760b)을 형성하는 재료는 유사하거나 동일하다. 일부 실시예들에서, 도파관들(670, 680, 690)을 형성하는 재료는 하나 이상의 도파관들 간에 상이할 수 있고, 그리고/또는 층들(760a, 760b)을 형성하는 재료는 상이할 수 있지만, 여전히 위에서 언급한 다양한 굴절률 관계들을 유지할 수 있다.
[0122]
계속해서 도 9a를 참조하면, 광선들(770, 780, 790)이 도파관들의 세트(660) 상에 입사된다. 광선들(770, 780, 790)은 하나 이상의 이미지 주입 디바이스들(360, 370, 380, 390, 400)(도 6)에 의해 도파관들(670, 680, 690)로 주입될 수 있다고 인식될 것이다.
[0123]
일부 실시예들에서, 광선들(770, 780, 790)은 서로 다른 특성들, 예컨대 서로 다른 컬러들에 대응할 수 있는 서로 다른 파장들 또는 서로 다른 파장들의 범위들을 갖는다. 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 각각, 입사 광이 TIR에 의해 도파관들(670, 680, 690) 중 각각의 도파관을 통해 전파되도록 광을 편향시킨다. 일부 실시예들에서, 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 각각, 하나 이상의 특정 광 파장들을 선택적으로 편향시키는 한편, 다른 파장들을 하부 도파관 및 연관된 인커플링 광학 엘리먼트로 투과시킨다.
[0124]
예를 들어, 인커플링 광학 엘리먼트(700)는 제1 파장 또는 파장들의 범위를 갖는 광선(770)을 편향시키는 한편, 서로 다른 제2 파장과 제3 파장 또는 파장들의 범위들을 각각 갖는 광선들(780, 790)을 투과시키도록 구성될 수 있다. 투과된 광선(780)은 제2 파장 또는 파장들의 범위의 광을 편향시키도록 구성되는 인커플링 광학 엘리먼트(710)에 충돌하고 그에 의해 편향된다. 광선(790)은 제3 파장 또는 파장들의 범위의 광을 선택적으로 편향시키도록 구성되는 인커플링 광학 엘리먼트(720)에 의해 편향된다.
[0125]
계속해서 도 9a를 참조하면, 편향된 광선들(770, 780, 790)은 이들이 대응하는 도파관(670, 680, 690)을 통해 전파되도록 편향되는데; 즉, 각각의 도파관의 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 해당 대응하는 도파관(670, 680, 690)으로 광을 편향시켜 해당 대응하는 도파관으로 광을 인커플링한다. 광선들(770, 780, 790)은 광이 TIR에 의해 각각의 도파관(670, 680, 690)을 통해 전파되게 하는 각도들로 편향된다. 광선들(770, 780, 790)은 도파관의 대응하는 광 분배 엘리먼트들(730, 740, 750)에 충돌할 때까지 TIR에 의해 각각의 도파관(670, 680, 690)을 통해 전파된다.
[0126]
이제 도 9b를 참조하면, 도 9a의 복수의 스택형 도파관들의 일례의 사시도가 예시된다. 위에서 언급한 바와 같이, 인커플링된 광선들(770, 780, 790)은 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)에 의해 각각 편향되고, 그 후 도파관들(670, 680, 690) 내에서 TIR에 의해 각각 전파된다. 그 다음, 광선들(770, 780, 790)은 광 분배 엘리먼트들(730, 740, 750)에 각각 충돌한다. 광 분배 엘리먼트들(730, 740, 750)은 광선들(770, 780, 790)이 아웃커플링 광학 엘리먼트들(800, 810, 820)을 향해 각각 전파되도록 이러한 광선들을 편향시킨다.
[0127]
일부 실시예들에서, 광 분배 엘리먼트들(730, 740, 750)은 OPE(orthogonal pupil expander)들이다. 일부 실시예들에서, OPE들은 아웃커플링 광학 엘리먼트들(800, 810, 820)로 광을 편향시키거나 분배하고, 일부 실시예들에서는 광이 아웃커플링 광학 엘리먼트들로 전파될 때 이 광의 빔 또는 스폿 크기를 또한 증가시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 분배 엘리먼트들(730, 740, 750)은 생략될 수 있고, 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 아웃커플링 광학 엘리먼트들(800, 810, 820)에 광을 직접 편향시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 9a를 참조하면, 광 분배 엘리먼트들(730, 740, 750)은 아웃커플링 광학 엘리먼트(800, 810, 820)로 각각 대체될 수 있다. 일부 실시예들에서, 아웃커플링 광학 엘리먼트들(800, 810, 820)은 뷰어의 눈(210)(도 7)에 광을 지향시키는 EP(exit pupil)들 또는 EPE(exit pupil expander)들이다. OPE들은 적어도 하나의 축에서 아이 박스(eye box)의 치수들을 증가시키도록 구성될 수 있고, EPE들은 OPE들의 축을 가로지르는, 예컨대 그와 직교하는 축에서 아이 박스를 증가시키기 위한 것일 수 있다고 인식될 것이다. 예를 들어, 각각의 OPE는 OPE에 부딪치는 광의 일부를 동일한 도파관의 EPE로 재지향시키는 한편, 광의 나머지 부분이 도파관 아래로 계속 전파될 수 있게 하도록 구성될 수 있다. OPE에 다시 충돌할 때, 나머지 광의 다른 부분은 EPE로 재지향되고, 그 부분의 나머지 부분은 도파관 아래로 추가로 계속 전파되는 식이다. 마찬가지로, EPE에 부딪치면, 충돌하는 광의 일부는 도파관 밖으로 사용자를 향해 지향되고, 그 광의 나머지 부분은 그 부분이 EP에 다시 부딪칠 때까지 도파관을 통해 계속 전파되며, 이때 충돌하는 광의 다른 부분은 도파관 밖으로 지향되는 식이다. 결과적으로, 인커플링된 광의 단일 빔은 그 광의 일부가 OPE 또는 EPE에 의해 재지향될 때마다 "복제"될 수 있으며, 이로써 도 6에 도시된 바와 같이 복제된 광 빔들의 필드를 형성한다. 일부 실시예들에서, OPE 및/또는 EPE는 광 빔들의 크기를 수정하도록 구성될 수 있다.
[0128]
이에 따라, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 일부 실시예들에서, 도파관들의 세트(660)는 각각의 컴포넌트 컬러에 대해 도파관들(670, 680, 690)); 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720); 광 분배 엘리먼트들(예컨대, OPE들)(730, 740, 750); 및 아웃커플링 광학 엘리먼트들(예컨대, EP들)(800, 810, 820)을 포함한다. 도파관들(670, 680, 690)은 각각의 도파관 사이의 공극/클래딩 층과 함께 스택될 수 있다. 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 (서로 다른 인커플링 광학 엘리먼트들이 서로 다른 파장들의 광을 수신하여) 입사 광을 자신의 도파관으로 재지향 또는 편향시킨다. 그 후, 광은 각각의 도파관(670, 680, 690) 내에서 TIR을 야기할 각도로 전파된다. 도시된 예에서, 광선(770)(예컨대, 청색 광)은 제1 인커플링 광학 엘리먼트(700)에 의해 편향되고, 그 후 도파관 아래로 계속 바운싱하여, 앞서 설명한 방식으로, 광 분배 엘리먼트(예컨대, OPE들)(730) 그리고 그 후에 아웃커플링 광학 엘리먼트(예컨대, EP들)(800)와 상호 작용한다. 광선들(780, 790)(예컨대, 각각 녹색 및 적색 광)은 도파관(670)을 통과할 것이고, 광선(780)은 인커플링 광학 엘리먼트(710)에 충돌하고 그에 의해 편향된다. 그 후, 광선(780)은 TIR을 통해 도파관(680) 아래로 바운싱하여, 도파관(680)의 광 분배 엘리먼트(예컨대, OPE들)(740)로 그리고 그 후 아웃커플링 광학 엘리먼트(예컨대, EP들)(810)로 진행한다. 마지막으로, 광선(790)(예컨대, 적색 광)은 도파관(690)을 통과하여 도파관(690)의 광 인커플링 광학 엘리먼트들(720)에 충돌한다. 광 인커플링 광학 엘리먼트들(720)은, 광선(790)이 TIR에 의해 광 분배 엘리먼트(예컨대, OPE들)(750)로, 그리고 그 후 TIR에 의해 아웃커플링 광학 엘리먼트(예컨대, EP들)(820)로 전파되도록 그 광선(790)을 편향시킨다. 그 후, 아웃커플링 광학 엘리먼트(820)는 마지막으로 광선(790)을 뷰어에 아웃커플링하며, 이 뷰어는 또한 다른 도파관들(670, 680)로부터 아웃커플링된 광을 수신한다.
[0129]
도 9c는 도 9a 및 도 9b의 복수의 스택형 도파관들의 일례의 하향식 평면도를 예시한다. 예시된 바와 같이, 도파관들(670, 680, 690)은 각각의 도파관의 연관된 광 분배 엘리먼트(730, 740, 750) 및 연관된 아웃커플링 광학 엘리먼트(800, 810, 820)와 함께 수직으로 정렬될 수 있다. 그러나 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 인커플링 광학 엘리먼트들(700, 710, 720)은 수직으로 정렬되지 않고; 오히려, 인커플링 광학 엘리먼트들은 바람직하게는, 중첩되지 않는다(예컨대, 하향식 도면에 도시된 바와 같이 측방향으로 이격된다). 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 이러한 중첩되지 않는 공간 배열은 일대일 단위로 서로 다른 자원들로부터 서로 다른 도파관들로의 광의 주입을 가능하게 하고, 이로써 특정 광원이 특정 도파관에 고유하게 커플링될 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 중첩되지 않는 공간적으로 분리된 인커플링 광학 엘리먼트들을 포함하는 배열들은 시프트된 동공 시스템으로 지칭될 수 있고, 이러한 배열들 내의 인커플링 광학 엘리먼트들은 서브 동공들에 대응할 수 있다.
[0130]
도 9d는 본 명세서에 개시된 다양한 도파관들 및 관련 시스템들이 통합될 수 있는 웨어러블 디스플레이 시스템(60)의 일례를 예시한다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(60)은 도 6의 시스템(250)이고, 도 6은 그 시스템(60)의 일부 부분들을 더 상세히 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 도 6의 도파관 어셈블리(260)는 디스플레이(70)의 일부일 수 있다.
[0131]
도 9d를 계속 참조하면, 디스플레이 시스템(60)은 디스플레이(70), 및 그 디스플레이(70)의 기능을 지원하기 위한 다양한 기계 및 전자 모듈들 및 시스템들을 포함한다. 디스플레이(70)는 디스플레이 시스템 사용자 또는 뷰어(90)에 의해 착용 가능한 그리고 사용자(90)의 눈들 앞에 디스플레이(70)를 포지셔닝하도록 구성되는 프레임(80)에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이(70)는 안경류로 간주될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스피커(100)는 프레임(80)에 커플링되고, 사용자(90)의 외이도에 인접하게 포지셔닝되도록 구성된다(일부 실시예들에서는, 도시되지 않은 다른 스피커가 입체/성형 가능 사운드 제어를 제공하기 위해 사용자의 다른 외이도에 인접하게 선택적으로 포지셔닝될 수 있다). 디스플레이 시스템(60)은 또한 사운드를 검출하기 위한 하나 이상의 마이크로폰들(110) 또는 다른 디바이스들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로폰은 사용자가 시스템(60)에 입력들 또는 커맨드들(예컨대, 음성 메뉴 커맨드들의 선택, 자연어 질문들 등)을 제공할 수 있게 하도록 구성되고, 그리고/또는 다른 사람들과의(예컨대, 유사한 디스플레이 시스템들의 다른 사용자들과의) 오디오 통신을 가능하게 할 수 있다. 마이크로폰은 추가로, 오디오 데이터(예컨대, 사용자 및/또는 환경으로부터의 사운드들)를 수집하기 위한 주변 센서로서 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(60)은 오브젝트들, 자극들, 사람들, 동물들, 위치들, 또는 사용자 주위 세계의 다른 양상들을 검출하도록 구성된 하나 이상의 외향 환경 센서들(112)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 환경 센서들(112)은 예를 들어, 사용자(90)의 일반 시야의 적어도 일부와 유사한 이미지들을 캡처하도록 외향하여 위치될 수 있는 하나 이상의 카메라들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은 또한, 프레임(80)과 별개이고 사용자(90)의 신체에(예컨대, 사용자(90)의 머리, 몸통, 사지(extremity) 등에) 부착될 수 있는 주변 센서(120a)를 포함할 수 있다. 주변 센서(120a)는 일부 실시예들에서, 사용자(90)의 생리적 상태를 특징화하는 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서(120a)는 전극일 수 있다.
[0132]
도 9d를 계속 참조하면, 디스플레이(70)는, 다양한 구성들로 장착될 수 있는, 이를테면 프레임(80)에 고정적으로 부착되거나, 사용자에 의해 착용되는 헬멧 또는 모자에 고정적으로 부착되거나, 헤드폰들에 임베딩되거나, 아니면 (예컨대, 백팩(backpack)-스타일 구성으로, 벨트-커플링 스타일 구성으로) 사용자(90)에게 제거 가능하게 부착될 수 있는 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140)에 통신 링크(130)에 의해, 이를테면 유선 리드 또는 무선 연결에 의해 동작 가능하게 커플링된다. 마찬가지로, 센서(120a)는 통신 링크(120b), 예컨대 유선 리드 또는 무선 연결에 의해 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140)에 동작 가능하게 커플링될 수 있다. 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140)은 하드웨어 프로세서뿐만 아니라, 디지털 메모리, 이를테면 비-휘발성 메모리(예컨대, 플래시 메모리 또는 하드 디스크 드라이브들)를 포함할 수 있는데, 이 둘 모두는 데이터의 프로세싱, 캐싱(caching) 및 저장을 보조하는 데 이용될 수 있다. 선택적으로, 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140)은 하나 이상의 CPU(central processing unit)들, GPU(graphics processing unit)들, 전용 프로세싱 하드웨어 등을 포함할 수 있다. 데이터는 a) (예컨대, 프레임(80)에 동작 가능하게 커플링되거나 아니면 사용자(90)에게 부착될 수 있는) 센서들, 이를테면 (카메라들과 같은) 이미지 캡처 디바이스들, 마이크로폰들, 관성 측정 유닛들, 가속도계들, 컴퍼스(compass)들, GPS 유닛들, 라디오 디바이스들, 자이로(gyro)들 및/또는 본 명세서에 개시된 다른 센서들로부터 캡처되고; 그리고/또는 b) 원격 프로세싱 모듈(150) 및/또는 (가상 콘텐츠에 관련된 데이터를 포함하는) 원격 데이터 저장소(160)를 사용하여 획득 및/또는 프로세싱되는, 가능하게는 이러한 프로세싱 또는 리트리벌(retrieval) 후 디스플레이(70)에 전달하기 위한 데이터를 포함할 수 있다. 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140)은 통신 링크들(170, 180)에 의해, 이를테면 유선 또는 무선 통신 링크들을 통해 원격 프로세싱 모듈(150) 및 원격 데이터 저장소(160)에 동작 가능하게 커플링될 수 있어, 이러한 원격 모듈들(150, 160)은 서로 동작 가능하게 커플링되고, 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140)에 대한 자원들로서 이용 가능하다. 일부 실시예들에서, 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140)은 이미지 캡처 디바이스들, 마이크로폰들, 관성 측정 유닛들, 가속도계들, 컴퍼스들, GPS 유닛들, 라디오 디바이스들 및/또는 자이로들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 이러한 센서들 중 하나 이상은 프레임(80)에 부착될 수 있거나, 유선 또는 무선 통신 경로들에 의해 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140)과 통신하는 독립형 구조들일 수 있다.
[0133]
도 9d를 계속해서 참조하면, 일부 실시예들에서, 원격 프로세싱 모듈(150)은 예컨대 하나 이상의 CPU(central processing unit)들, GPU(graphics processing unit)들, 전용 프로세싱 하드웨어 등을 포함하여, 데이터 및/또는 이미지 정보를 분석하고 프로세싱하도록 구성된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 원격 데이터 저장소(160)는 "클라우드" 자원 구성으로 인터넷 또는 다른 네트워킹 구성을 통해 이용 가능할 수 있는 디지털 데이터 저장 설비를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 원격 데이터 저장소(160)는 정보, 예컨대 증강 현실 콘텐츠를 생성하기 위한 정보를 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140) 및/또는 원격 프로세싱 모듈(150)에 제공하는 하나 이상의 원격 서버들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈에서 모든 데이터가 저장되고 모든 계산들이 수행되어, 원격 모듈로부터 완전히 자율적인 사용을 가능하게 한다. 선택적으로, CPU들, GPU들 등을 포함하는 외부 시스템(예컨대, 하나 이상의 컴퓨터들, 하나 이상의 프로세서들의 시스템)은 프로세싱의 적어도 일부(예컨대, 이미지 정보의 생성, 데이터의 프로세싱)를 수행할 수 있고 예컨대, 무선 또는 유선 연결들을 통해 모듈들(140, 150, 160)에 정보를 제공하고 이들로부터 정보를 수신할 수 있다.
적응형 렌즈 어셈블리들
[0134]
다시 도 9a를 참조하면, 일부 디스플레이 시스템들은 복수의 가상 깊이 평면들에서 이미지들을 형성하도록 구성된 도파관 어셈블리(660)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 이미지들은 예컨대, 서로 다른 깊이 평면들 중 하나에서 이미지를 형성하도록 구성된 복수의 도파관들(670, 680, 690)을 사용하여 형성될 수 있다. 도파관 어셈블리(660)는 또한, 서로 다른 가상 깊이 평면들에서 이미지들을 형성하도록 서로 다른 광학 배율을 갖는 추가 도파관들을 포함할 수 있다. 그러나 도파관들(670, 680, 690) 각각은 도파관 어셈블리(660)의 전체 두께, 무게 및 비용을 증가시키기 때문에, 더 적은 도파관들로 복수의 가상 깊이 평면들에서 이미지들을 형성하는 것이 바람직할 것이다.
[0135]
본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예들에서, 디스플레이 디바이스들은 도파관 어셈블리 및 하나 이상의 적응형 렌즈 어셈블리들을 사용하여 서로 다른 가상 깊이 평면들에서 이미지들을 형성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 적응형 렌즈 어셈블리들은, 종래의 렌즈들에 비해 더 가볍고 더 얇은(미크론) 렌즈 어셈블리들을 형성할 수 있고, 유리하게는 전환 가능(예컨대, 전기적으로 전환 가능)하도록 구성될 수 있는 액정들을 포함한다. 유리하게는, 이러한 적응형 렌즈 어셈블리들은 어셈블리(660)와 같은 도파관 어셈블리의 수, 두께 및 무게를 감소시킬 수 있다.
[0136]
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, (굴절력, 초점력 또는 수렴력으로도 또한 지칭되는) 광학 배율은 렌즈, 미러 또는 다른 광학 시스템이 광을 수렴 또는 발산시키는 정도이다. 이는 디바이스의 초점 길이의 역: P = 1/f과 동일하다. 즉, 높은 광학 배율은 짧은 초점 길이에 대응한다. 광학 배율에 대한 SI 유닛은 공통적으로 디옵터라 하는 역 미터(inverse meter)(m-1)이다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 수렴 렌즈들은 양의 광학 배율을 갖는 것으로 설명되는 한편, 발산 렌즈들은 음의 배율을 갖는 것으로 설명된다. 이론에 얽매이지 않으면서, 광이 서로 비교적 근접한 2개 이상의 얇은 렌즈들을 통과할 때, 조합된 렌즈들의 광학 배율은 개별 렌즈들의 광학 배율들의 합으로서 근사될 수 있다. 따라서 광이 제1 광학 배율(P1)을 갖는 제1 렌즈를 통과하고 추가로, 제2 광학 배율(P2)을 갖는 제2 렌즈를 통과할 때, 광은 광학 배율들의 합(P = P1 + P2)에 따라 수렴 또는 발산하는 것으로 이해될 수 있다.
[0137]
도 10은 도파관 어셈블리(1012)가 개재된, 광학 경로(1016) 내의 하나 이상의 적응형 렌즈 어셈블리들, 예컨대 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008)을 포함하는 디스플레이 디바이스(1000), 예컨대 웨어러블 디스플레이 디바이스의 일례를 예시한다. 일부 실시예들에서, 도파관 어셈블리(1012)는 도파관 스택들(260 또는 660)에 대응할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 도파관 어셈블리는 내부 전반사 하에서 광(예컨대, 가시 광)을 전파하도록 그리고 도파관의 광 출력 표면으로부터(예컨대, 그에 수직인 방향으로) 연장되는 광학 축에서 광을 아웃커플링하도록 구성된 도파관을 포함한다. 바람직하게, 광 출력 표면은 도파관의 주 표면이다(예컨대, 도파관의 주 표면들은 도파관의 넓은 표면들인 것으로 이해될 수 있는데, 그 사이에서 도파관의 두께, 예컨대 최소 치수가 연장된다). 광은 일부 실시예들에서, 회절 격자에 의해 아웃커플링될 수 있다. 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 각각은 이들을 통해 아웃커플링된 광을 적어도 부분적으로 투과시키도록 구성될 수 있다. 예시된 바와 같이, 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 각각은 도파관 어셈블리(1012)로부터 아웃커플링된 광을 수신하도록 그리고 광학 축 방향으로 아웃커플링된 광을 수렴 또는 발산시키도록 구성될 수 있다. 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 각각은 파장판 렌즈 및 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함할 수 있는데, 전환 가능 파장판 어셈블리 자체는 전환 가능 파장판이 개재된 제1 파장판 렌즈 및 제2 파장판 렌즈를 포함할 수 있다. 파장판들 각각은 이들을 통과하는 아웃커플링된 광의 편광 상태를 변경하도록 구성될 수 있다. 전환 가능 파장판은 활성화될 때(예컨대, 전기적으로 활성화될 때) 자신을 통과하는 아웃커플링된 광의 편광 상태를 변경하도록 구성될 수 있다.
[0138]
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 적응형 렌즈 어셈블리는 외부 자극을 사용하여 조정될 수 있는, 예컨대 가역적으로 활성화 및 비활성화될 수 있는 적어도 하나의 광학 특성을 갖는 렌즈 어셈블리를 의미한다. 가역적으로 활성화 및 비활성화될 수 있는 예시적인 광학 특성들은 다른 특성들 중에서도, 광학 배율(초점 길이), 위상, 편광, 편광 선택성, 투과율, 반사율, 복굴절 및 회절 특성들을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 적응형 렌즈 어셈블리들은 이들을 통과하는 광의 광학 배율 및 편광 상태를 전기장의 이러한 선택적 인가에 의해 변화시킬 수 있다.
[0139]
예시된 실시예에서, 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 각각은 전기적으로 활성화 및 비활성화되도록 구성되며, 여기서 비활성화된 상태에서 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 각각은 제1 광학 배율을 제공하는 한편, 활성화된 상태에서 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 각각은 제1 광학 배율과는 다른 제2 광학 배율을 제공한다. 또한, 일부 실시예들에서는, 한 상태에서 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 각각은 자신을 통과하는 광(예컨대, 가시광)의 편광 상태를 변경하는 한편, 다른 상태에서 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 각각은 자신을 통과하는 광의 편광 상태를 보존한다.
[0140]
여전히 도 10을 참조하면, 디스플레이 디바이스(1000)는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 사이에 개재된 도파관 어셈블리(1012)를 더 포함한다. 도파관 어셈블리(1012)는 도 6 및 도 9a - 도 9c와 관련하여 각각 위에서 설명한 도파관 어셈블리(260 또는 660)와 유사할 수 있다. 도파관 어셈블리(1012)는 도 6의 도파관들(270, 280, 290, 300, 310) 또는 도 9a - 도 9c의 도파관들(670, 680, 690)과 유사한 도파관들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 도파관들은 도파관의 주 표면에 걸쳐 평행한 측방향으로 내부 전반사 하에서 광을 전파시키도록 구성될 수 있다. 도파관은 적응형 렌즈 어셈블리(1008)를 통해 사용자의 눈들(210)로 광을 출력하기 위해 광을 아웃커플링하도록 추가로 구성될 수 있다.
[0141]
여전히 도 10을 참조하면, 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들 중 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004)는 도파관 어셈블리(1012)의 제1 측, 예컨대 사용자에 의해 관찰되는 세계(510) 측에 배치되고, 한 쌍의 렌즈 어셈블리들 중 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)는 도파관 어셈블리(1012)의 제2 측, 예컨대 사용자의 눈(210)에 가장 가까운 측에 배치된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 구성된 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들은 실세계의 뷰뿐만 아니라 복수의 가상 깊이 평면들에서의 도파관 어셈블리(1012)로부터의 가상 콘텐츠를 사용자에게 제공한다. 일부 실시예들에서, 적응형 렌즈 어셈블리들의 존재로 인한 왜곡이 거의 또는 전혀 없다. 도 11a 및 도 11b와 관련하여 아래에서 설명되는 바와 같이, 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004) 및 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 활성화 시에 가상 콘텐츠 및 실세계의 뷰가 사용자에게 제공된다.
[0142]
도 11a 및 도 11b는 이미지 정보를 사용자에게 출력하도록 동작하는 적응형 렌즈 어셈블리들을 각각 포함하는 디스플레이 디바이스들(1100A/1100B)의 예들을 예시한다. 무전력 상태의 디스플레이 디바이스들(1100A, 1100B)은 구조적으로 동일할 수 있다. 디스플레이 디바이스(1100A)는 본 명세서에서 가상 이미지를 사용자에게 출력하는 것을 예시하기 위해 사용되는 한편, 디스플레이 디바이스(1100B)는 본 명세서에서 디스플레이 디바이스(1100B)를 통해 실세계 이미지를 사용자에게 송신하는 것을 예시하기 위해 사용된다. 디스플레이 디바이스(1100A/1100B)는 예컨대, 전압 또는 전류의 인가에 의해 전기적으로 활성화되도록 구성되는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 비활성화된 상태에서, 예컨대 전압 또는 전류가 인가되지 않을 때, 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004) 및 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008) 각각은 낮은, 예컨대 거의 0인 광학 배율을 갖는다. 일부 실시예들에서, 활성화된 상태에서, 예컨대 전압 또는 전류가 인가될 때, 세계 측의 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004)는 제1 부호를 갖는 제1 순 광학 배율(Pnet1), 예컨대 양의 광학 배율을 제공할 수 있다. 활성화된 상태일 때, 사용자 측의 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)는 제2 부호를 갖는 제2 순 광학 배율(Pnet2), 예컨대 음의 광학 배율을 제공할 수 있다.
[0143]
도 11a는 일부 실시예들에 따라, 가상 깊이 평면에서 사용자에게 가상 콘텐츠를 디스플레이하는 도 10의 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008) 사이에 개재된 도파관 어셈블리(1012)는 가상 이미지 정보를 포함하는 광을 수신하고 내부 전반사 하에서 광을 전파시키도록 구성된 도파관을 포함한다. 도파관 어셈블리(1012)는 예컨대, 회절 격자를 통해 눈(210)을 향해 광을 아웃커플링하도록 추가로 구성된다. 아웃커플링된 광은 눈(210)에 들어가기 전에 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)를 통과한다. 활성화될 때, 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)는 사용자가 가상 깊이 평면(1104)의 가상 이미지를 보도록 음의 값을 가질 수 있는 제2 순 광학 배율(Pnet2)을 갖는다.
[0144]
일부 실시예들에서, 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 제2 순 광학 배율(Pnet2)을 조정하도록 제2 순 광학 배율(Pnet2)이 전기적으로 조정됨으로써, 가상 깊이 평면(1104)까지의 거리를 조정할 수 있다. 예를 들어, 가상 오브젝트가 가상의 3차원 공간 내에서 눈(210)에 대해 더 근접하게 그리고 더 멀리 "이동"함에 따라, 가상 깊이 평면(1104)이 조정되어 가상 오브젝트를 추적하도록 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 제2 순 광학 배율(Pnet2)이 상응하게 조정될 수 있다. 따라서 사용자는 허용 가능한 임계치를 넘는 원근조절/이접운동 미스매치를 비교적 거의 또는 전혀 경험하지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 가상 깊이 평면(1104)까지의 거리의 크기는 이산 단계들에서 조정될 수 있는 한편, 일부 다른 실시예들에서 가상 깊이 평면(1104)까지의 거리의 크기는 연속적으로 조정될 수 있다.
[0145]
도 11b는 일부 실시예들에 따라, 사용자에게 실세계 콘텐츠의 뷰를 제공하는 도 10의 디스플레이 시스템의 일례를 예시한다. 가상 깊이 평면(1104)에 가상 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 제2 순 광학 배율(Pnet2)을 갖도록 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)가 활성화될 때, 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)를 통과하는 실세계로부터의 광은 또한, 활성화된 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 Pnet2에 따라 수렴 또는 발산될 수 있다. 따라서 실세계의 오브젝트들은 초점이 맞지 않게 나타날 수 있다. 이러한 왜곡을 완화하기 위해, 일부 실시예들에 따르면, 활성화될 때, 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004) 및 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)는 반대 부호들을 갖는 광학 배율들을 갖도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004) 및 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)를 통과하는 광은, 각각 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004) 및 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 제1 광학 배율(Pnet1) 및 제2 순 광학 배율(Pnet2)의 크기들 간의 대략적인 차이인 크기를 갖는 조합된 광학 배율에 따라 수렴 또는 발산한다. 일부 실시예들에서, 도파관 어셈블리(1012)는 또한 광학 배율을 가질 수 있고, 적응형 렌즈 어셈블리(1008)는 렌즈 어셈블리(1004) 및 도파관 어셈블리(1012) 둘 다에 의해 야기된 왜곡들을 감안하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 광학 배율은 렌즈 어셈블리(1004) 및 도파관 어셈블리(1012)의 광학 배율들의 합과 부호가 반대일 수 있다.
[0146]
일부 실시예들에서, 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004)는 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 제2 순 광학 배율(Pnet2)의 크기에 근접한 또는 그와 동일한 크기를 갖는 제1 순 광학 배율(Pnet1)을 갖도록 구성된다. 그 결과, 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004) 및 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008) 둘 다가 동시에 활성화될 때, 실세계의 오브젝트들은 가상 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 제공된 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 광학 배율에 의해 비교적 영향을 받지 않는 것으로 나타난다.
[0147]
일부 실시예들에서, 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004)는, 활성화될 때, 제1 순 광학 배율(Pnet1)이 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 제2 순 광학 배율(Pnet2)과 동적으로 매칭하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가상의 3차원 공간 내에서 이동하는 가상 오브젝트들을 추적하도록 제2 전환 가능 어셈블리(1008)의 제2 순 광학 배율(Pnet2)이 조정될 때, 조합된 광학 배율(P=Pnet1+Pnet2)의 크기가 미리 결정된 값 미만으로 유지될 수 있도록 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004)의 제1 순 광학 배율(Pnet1)이 동적으로 조정될 수 있다. 따라서 실시예들에 따르면, 조합된 광학 배율(P=Pnet1+Pnet2)이 작게, 예컨대 약 0m-1 근처로 유지되도록, 음의 값을 가질 수 있는 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1008)의 제2 순 광학 배율(Pnet2)을 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1004)의 제1 순 광학 배율(Pnet1)로 보상함으로써, 실세계의 오브젝트들이 허용 불가능하게 초점이 맞지 않게 되는 것이 방지될 수 있다.
[0148]
도 12는 파장판 렌즈들 및 전환 가능 파장판들을 포함하는 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 각각 포함하는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들을 포함하는 디스플레이 디바이스(1500)의 일례를 예시한다. 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1504) 및 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1508) 각각은 복수의 전환 가능 파장판 어셈블리들, 예컨대 제1 내지 제3 전환 가능 파장판 어셈블리들(1312-1, 1312-2, 1312-3)과 교대로 스택되는 복수의 파장판 렌즈들, 예컨대 제1 내지 제3 파장판 렌즈들(1308-1, 1308-2, 1308-3)을 포함한다. 파장판 렌즈들(1308-1, 1308-2, 1308-3) 및 이웃하는 전환 가능 파장판 어셈블리들(1312-1, 1312-2, 1312-3)은 각각 서브어셈블리들(1504-1, 1504-2, 1504-3)을 형성한다. 복수의 전환 가능 파장판 어셈블리들(1312) 각각은 전환 회로를 사용하여 독립적으로 활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전환 가능 파장판들 중 서로 다른 전환 가능 파장판들을 전기적으로 활성화하는 것은, 전환 가능 파장판 어셈블리들 중 서로 다른 전환 가능 파장판 어셈블리들이 개재된 바로 인접한 파장판 렌즈들의 광학 배율들의 크기들의 대략적인 합들인 크기들을 갖는 서로 다른 순 광학 배율들에 따라, 적응형 렌즈 어셈블리를 통과하는 광을 발산 또는 수렴시킨다.
[0149]
바람직하게는, 제2 적응형 렌즈 어셈블리(1508)에서 하나 이상의 서브어셈블리들(1508-1, 1508-2, 1508-3) 중 서로 다른 서브어셈블리들을 선택함으로써, 서로 다른 깊이 평면들의 가상 이미지들이 사용자에게 디스플레이될 수 있고, 제1 적응형 렌즈 어셈블리(1504)에서 서브어셈블리들(1504-1, 1504-2, 1504-3) 중 서로 다른 대응하는 서브어셈블리들을 추가로 선택함으로써, 서브어셈블리들(1508-1, 1508-2, 1508-3)의 광학 배율들로부터 발생할 수 있는 실세계 이미지들의 초점 이탈 또는 왜곡이 보상 또는 감소될 수 있다.
고정 렌즈들을 갖는 적응형 렌즈 어셈블리들
[0150]
적응형 렌즈 어셈블리들을 포함하여 위에서 설명한 예시적인 디스플레이 디바이스들에서, 적응형 렌즈 어셈블리들은 다른 이점들 중에서도, 도파관들의 수를 감소시켜, 결국 전체 디바이스 무게 및 두께를 감소시키는 이점을 갖는 파장판 렌즈들 및 전환 가능 파장판들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 추가 고정 렌즈들이 하나 이상의 적응형 렌즈 어셈블리들 상에 스택될 수 있다. 유리하게는, 추가 렌즈들은 다양한 가능한 이익들을 제공한다. 예를 들어, 일부 상황들 하에서, 추가 광학 배율을 더하도록 이러한 렌즈들이 제공될 수 있다. 또한, 도 10과 관련하여 설명된 웨어러블 디바이스(1000)와 같이, 일부 실시예들에 따른 웨어러블 디스플레이 디바이스들을 사용하는 일부 사용자들은 광이 사용자들의 눈들의 망막들에 정확하게 초점을 맞추는 것을 막는 굴절 에러들을 갖는 눈들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 추가 렌즈 엘리먼트들은, 사용자가 디스플레이에 의해 투사되고 그리고/또는 실세계로부터 디스플레이를 통해 송신되는 이미지 정보를 명확하게 볼 수 있게 하기 위해 특정 처방 광학 배율을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 추가 렌즈들에는, 디바이스를 사용자의 안면 윤곽들에 보다 잘 맞게 하고, 안경류를 위한 일반 프레임들과 더 잘 통합하고 그리고/또는 디스플레이 디바이스에 보다 미학적으로 만족스러운 외관을 제공하기 위한 곡률들을 갖는 표면들이 제공될 수 있다.
[0151]
도 13a 및 도 13b는 일부 실시예들에 따라, 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들 및 한 쌍의 고정 렌즈들을 포함하는 디스플레이 디바이스를 예시한다. 위에서 논의한 바와 같이, 디스플레이 디바이스(1800A/1800B)는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들(예컨대, 도 12의 1504, 1508) 및 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들 사이에 개재된 도파관 어셈블리(1012)를 포함하며, 여기서 도파관 어셈블리는 내부 전반사 하에서 광을 전파시키고 광을 (한쪽에 1004, 1504 그리고 다른 한쪽에 1508, 1008을 포함하는) 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들 중 하나로 아웃커플링하여 복수의 가상 깊이 평면들에 가상 콘텐츠를 디스플레이하도록 구성된 도파관을 포함한다.
[0152]
위에서 논의한 바와 같이, 일부 상황들 하에서, 사용자가 보다 명확하게 볼 수 있게 하기 위해 추가 고정 렌즈들, 예컨대 보정 렌즈들을 추가하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도파관 어셈블리(1012)와 뷰어의 눈(210) 사이에 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)가 제공될 수 있다. 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트의 추가는 뷰어의 눈(210)에 대해 정확하게 초점이 맞춰지도록, 가상 콘텐츠를 포함할 수 있는 도파관 어셈블리(1012)로부터 아웃커플링된 광을 조정하기에 적절한 조정을 제공할 수 있다. 그러나 제1 고정 렌즈 엘리먼트(1808)는 또한 세계(510)로부터 뷰어의 눈(210)으로 전파되는 광의 경로에 있다. 그 결과, 제1 렌즈 엘리먼트는 주변 환경으로부터의 광을 수정함으로써, 세계에 대한 뷰어의 뷰에서 수차들을 야기할 수 있다. 이러한 수차들을 보정하기 위해, 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)가 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)로부터 도파관 어셈블리(1012)의 반대편에 배치될 수 있다. 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)는 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)에 의해 야기된 수차들을 보상하도록 구성될 수 있다.
[0153]
일부 실시예들에서, 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)의 초점은 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)의 초점과 반대이거나 상반될 수 있다. 예를 들어, 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)가 양의 광학 배율을 갖는다면, 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)는 음의 광학 배율을 가질 수 있고, 그 반대도 가능한데, 이는 일부 실시예들에서 유사한 크기를 가질 수 있다.
[0154]
일부 실시예들에서, 고정 초점 렌즈 엘리먼트들(1804, 1808)이 없는 디스플레이 디바이스(1800A/1800B)는 충분한 광학 배율을 갖지 않을 수 있고, 고정 초점 렌즈 엘리먼트들은 이미지 정보가 특정 깊이 평면 상에 있는 것으로 뷰어에 의해 해석되게 광에 적절한 양의 추가 발산을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0155]
제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808) 및 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)는 뷰어의 눈들 중 하나에 제공될 수 있고, 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트 및 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트와 각각 유사한(그러나 가능하게는 서로 다른 광학 배율들을 갖는) (도시되지 않은) 제3 고정 초점 렌즈 엘리먼트 및 제4 고정 초점 렌즈 엘리먼트는 뷰어의 눈들 중 다른 하나에 제공될 수 있다고 인식될 것이다.
[0156]
다양한 실시예들에서, 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트 및 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트 각각은 약 ±5.0 디옵터 내지 0 디옵터, ±4.0 디옵터 내지 0 디옵터, ±3.0 디옵터 내지 0 디옵터, ±2.0 디옵터 내지 0 디옵터, ±1.0 디옵터 내지 0 디옵터 범위(이러한 값들에 의해 정의된 임의의 범위, 예컨대 ±1.5 디옵터를 포함함) 내의 순 광학 배율(양 또는 음)을 제공할 수 있다.
[0157]
이를테면, 도 13a 및 도 13b에 예시된 일부 실시예들에서, 예컨대 오목 또는 평면 오목 렌즈일 수 있는 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)의 광학 배율은 양의 값을 갖고, 예컨대 볼록 또는 평면 볼록 렌즈일 수 있는 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)의 광학 배율은 음의 값을 가져, 제1 초점 렌즈 엘리먼트(1808) 및 제2 초점 렌즈 엘리먼트(1804)의 광학 배율들이 서로를 보상한다. 그러나 일부 다른 실시예들에서, 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)의 광학 배율은 양의 값을 가질 수 있고, 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)의 광학 배율은 음의 값을 가질 수 있어, 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808) 및 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)의 광학 배율들이 서로를 보상한다.
[0158]
도 14는 일부 다른 실시예들에 따른 디스플레이 디바이스(1900)를 예시한다. 도 13a 및 도 13b와 관련하여 위에서 설명한 디스플레이 디바이스(1800A/1800B)와 유사하게, 디스플레이 디바이스(1900)는 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들(예컨대, 도 12의 1504, 1508) 및 한 쌍의 적응형 렌즈 어셈블리들 사이에 개재된 도파관 어셈블리(1012)를 포함한다. 그러나 도 13a 및 도 13b의 디스플레이 디바이스(1800A/1800B)와 달리, 뷰어의 눈(210)에 대해 정확하게 초점이 맞춰지도록, 가상 콘텐츠를 포함할 수 있는 도파관 어셈블리(1012)로부터 아웃커플링된 광을 조정하기 위해, 도파관 어셈블리(1012)는 도파관 어셈블리(1012)와 뷰어의 눈(210) 사이에 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)를 갖는 대신에, 내장된 광학 배율을 갖도록 구성될 수 있다. 위에서 설명한 디스플레이 디바이스(1800A/1800B)와 유사하게, 도파관 어셈블리(1012)의 내장된 광학 배율은 주변 환경으로부터의 광의 파면을 수정할 수 있고, 이로써 세계에 대한 뷰어의 뷰에서 수차들을 야기할 수 있다. 이러한 수차들을 보정하기 위해, 도 13a 및 도 13b와 관련하여 위에서 설명한 제2 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)와 유사한 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)가 세계와 도파관 어셈블리(1012) 사이에 배치될 수 있다. 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)는 도 13a 및 도 13b와 관련하여 위에서 설명한 보상 메커니즘과 유사하게, 도파관 어셈블리(1012)의 내장된 광학 배율에 의해 야기된 수차들을 보상하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도파관 어셈블리(1012)의 내장된 광학 배율은 음의 값을 가질 수 있고, 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)의 광학 배율은 양의 값을 가질 수 있어, 도파관 어셈블리와 고정 초점 렌즈 엘리먼트의 광학 배율들은 서로를 보상한다. 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)의 다양한 특성들은 도 13a 및 도 13b와 관련하여 위에서 설명한 것들과 유사하다.
[0159]
도 14에 예시된 실시예에서는, 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1804)가 세계(510)와 도파관 어셈블리(1012) 사이에 배치되지만, 다른 실시예들이 가능하다고 인식될 것이다. 예를 들어, 도 13a 및 도 13b와 관련하여 위에서 설명한 제1 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)와 유사하게, 눈(210)과 도파관 어셈블리(1012) 사이에 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)가 배치될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 도파관 어셈블리(1012)의 내장된 광학 배율은 양의 값을 가질 수 있고, 고정 초점 렌즈 엘리먼트(1808)의 광학 배율은 음의 값을 가질 수 있어, 도파관 어셈블리와 고정 초점 렌즈 엘리먼트의 광학 배율들이 서로를 보상(예컨대, 실질적으로 0으로 합산)한다.
전환 가능 가변 초점 엘리먼트 컴포넌트들
[0160]
도 15는 3개의 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1210)을 포함하는 예시적인 적응형 렌즈 어셈블리(1200)를 예시한다. 적응형 렌즈 어셈블리(1200)는 예를 들어, 도 10 - 도 12에 도시된 바와 같이 전방 렌즈 어셈블리(1004, 1504) 또는 후방 렌즈 어셈블리(1008, 1508)일 수 있다. 각각의 층(1210)은 파장판 렌즈(1212) 및 전환 가능 액정 층(1214)을 포함한다. 하나 이상의 전도성 와이어들 또는 메시 층들과 같은 전도성 층들(1216)은 전환 가능 액정 층(1214)의 선택적인 전환을 위해 각각의 어떤 어셈블리(1210) 내에 포함된다. 제안된 일부 구성들에서, 서브어셈블리들(1210)은 추가 지지 기판들(1218) 및 정렬 층들(1222)을 필요로 할 수 있다. 접착제(1220) 및 추가 코팅 층들(1224)(예컨대, 반사 방지 층들)이 다양한 층들 사이에 그리고 렌즈 층들(1210) 사이에 제공된다. 다수의 지지 기판들(1218) 및 정렬 층들(1222)의 존재는 적응형 렌즈 어셈블리(1200)의 무게 및 두께를 상당히 증가시킬 수 있다고 인식될 것이다. 따라서 더 얇고 더 가벼운 적응형 렌즈 어셈블리 구조들이 바람직할 수 있다.
[0161]
도 16a 및 도 16b는 다양한 실시예들에 따른 3개의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 각각 포함하는 예시적인 적응형 렌즈 어셈블리들(1400)을 예시한다. 유리하게는, 적응형 렌즈 어셈블리(1400)는 도 15의 적응형 렌즈 어셈블리(1200)에 비해 단순화된 구조를 갖는다. 일부 실시예들에서, 도 16a 및 도 16b에 도시된 구조들은 유리하게는 기존의 적응형 렌즈 어셈블리들보다 더 얇고 더 가벼운 적응형 렌즈 어셈블리들을 제공할 수 있고, 보다 효율적으로 제조될 수 있다. 도 16a 및 도 16b에 도시된, 예시된 적응형 렌즈 어셈블리들(1400)은 각각 3개의 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)을 포함한다. 그러나 적응형 렌즈 어셈블리들(1400)은 3개보다 더 적은 적응형 렌즈 서브어셈블리들(예컨대, 하나 또는 2개의 서브어셈블리들) 또는 3개보다 더 많은 적응형 렌즈 서브어셈블리들(예컨대, 4개, 5개, 6개 이상의 서브어셈블리들)로 구현될 수 있다고 인식될 것이다. 렌즈 어셈블리들(1004, 1504, 1008, 1508) 대신에 적응형 렌즈 어셈블리들(1400)이 이용될 수 있도록, 적응형 렌즈 어셈블리들(1400)이 도 10 - 도 14의 렌즈 어셈블리들(1004, 1504, 1008, 1508)에 대응할 수 있다고 인식될 것이다.
[0162]
도 16a 및 도 16b를 계속 참조하면, 적응형 렌즈 어셈블리(1400)는 (예컨대, 인덱스 매치 접착제를 포함하는) 접착제 층들(1424)에 의해 결합된 3개의 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)을 포함한다. 각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리(1410)는 적어도 하나의 파장판 렌즈(1412, 1412a, 1412b)를 포함한다. 예를 들어, 도 16a는 단일 파장판 렌즈(1412)를 포함하는 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)을 도시하는 한편, 도 16b는 제1 파장판 렌즈(1412a) 및 제2 파장판 렌즈(1412b)를 포함하는 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)을 도시한다. 렌즈들(1412a, 1412b)이 파장들의 서브세트에만 영향을 미치는 타입인 경우, 도 16b에 도시된 다중 렌즈 구성이 바람직할 수 있다. 따라서 복수의 인접한 렌즈들(1412a, 1412b)이 조합되어 더 큰 파장 범위에 걸쳐 원하는 광학 배율을 제공할 시스템을 형성할 수 있다.
[0163]
각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리(1410)는 2개의 1/4 파장판들(1416) 및 1/4 파장판들(1416) 사이에 폐쇄 볼륨을 한정하는 전환 셀 벽들(1418)을 포함하는 전환 가능 파장판 어셈블리를 더 포함한다. 바람직하게는, 1/4 파장판들(1416)은 본 명세서에서 개시되는 바와 같이, 롤투롤 프로세싱에 사용하기에 유연하고(1/4 파장판들(1416)이 롤링 및 언롤링될 수 있게 함), 기계적으로 안정적이며, 충분히 비탄력적인 광 투과성 재료로 형성된다. 바람직하게는, 재료는 액정을 포함하지 않는다. 1/4 파장판들(1416)에 적합한 재료들의 예들은 폴리카보네이트 등과 같은 플라스틱(중합체) 시트들을 포함한다.
[0164]
1/4 파장판들(1416) 및 전환 셀 벽들(1418)은 전환 매체(1414)(예컨대, 액정 재료) 및 전도성 재료(1420)(예컨대, 와이어들, 전도성 메시 등)를 둘러싼다. 일부 실시예들에서, 전도성 재료(1420)는 전극들의 패턴으로 패터닝될 수 있는 ITO(indium tin oxide) 층이다. 전환 가능 파장판 어셈블리와 파장판 렌즈들(1412, 1412a, 1412b) 사이에 정렬 층이 제공될 수 있다. 정렬 층은 적응형 렌즈 서브어셈블리(1410)의 적절한 수직, 수평 및/또는 회전 정렬을 위한 하나 이상의 정렬 구조들을 포함할 수 있다. 대안으로, 일부 실시예들에서, 정렬 층(1422)은 생략될 수 있고, 하나 이상의 정렬 구조들은 인접한 1/4 파장판(1416) 및/또는 렌즈(1412, 1412a)의 표면에 추가 및/또는 임프린팅될 수 있다.
[0165]
도 15에 도시된 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1210)과 관련하여, 도 16a 및 도 16b에 도시된 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)은 유리하게 더 적은 컴포넌트 층들을 가질 수 있다. 1/4 파장판들(1416)은 추가 지지 기판들(1218)(도 15)이 필요하지 않도록 각각의 렌즈 서브어셈블리(1410)에 충분한 구조적 지지를 제공할 수 있다. 추가로, 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)의 전환 가능 파장판은 추가 전도성 층들(1216)(도 15)이 필요하지 않도록, 1/4 파장판들(1416)과 통합된 메시 또는 와이어들의 형태인 전환 가능 파장판 층(1414)(예컨대, 액정 층)에 의해 점유되는 공간 내에 전도성 재료(1420)를 포함한다. 본 명세서에서 설명되는 유리하게 얇은 적응형 렌즈 어셈블리들의 비제한적인 예로서, 도 16b에 도시된 적응형 렌즈 어셈블리(1400)는 대략 1.3㎜와 같은 1㎜ 내지 3㎜의 전체 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 각각의 1/4 파장판은 100 미크론 내지 300 미크론(예컨대, 200 미크론)의 두께를 가질 수 있으며, 각각의 전환 셀 벽(1418)은 5 내지 20 미크론(예컨대, 10 미크론)의 두께를 가질 수 있고, 각각의 파장판 렌즈(1412a, 1412b)는 1 내지 5 미크론(예컨대, 2 미크론)의 두께를 가질 수 있으며, 각각의 정렬 층은 존재한다면, 100㎚ 미만(예컨대, 20㎚ 내지 30㎚)의 두께를 가질 수 있다. 따라서 각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리(1410)는 대략 414 미크론의 두께를 가질 수 있다. 접착제 층들(1424)은 각각 10 내지 50 미크론(예컨대, 20 미크론)의 두께를 가질 수 있어, 적응형 렌즈 어셈블리(1400)는 대략 1.3㎜의 전체 두께를 갖는다.
가변 초점 엘리먼트 제조 방법들 및 장치
[0166]
도 17a - 도 17e는 도 16a 및 도 16b를 참조하여 설명한 적응형 렌즈 어셈블리(1400)와 같은 적응형 렌즈 어셈블리를 제조하는 예시적인 프로세스를 예시한다. 프로세스의 개별 부분들은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 추가 또는 생략될 수 있다고 인식될 것이다. 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 프로세스는 일반적으로 1/4 파장판 기판(1430) 및 (기존의 1/4 파장판 기판(1430)에 렌즈 층들을 추가함으로써 형성될 수 있는) 렌즈 기판(1440)을 형성하는 것, 그리고 도 16a 및 도 16b의 전환 가능 액정 층(1414)을 둘러싸는 틈 또는 볼륨을 갖는 적응형 렌즈 서브어셈블리(1410)를 형성하기 위해 1/4 파장판 기판(1430)을 렌즈 기판(1440)과 조합하는 것을 포함할 수 있다. 그 다음, 복수의 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)은 스택으로 조합(예컨대, 인덱스 매칭된 접착제 층과 함께 접착)되어 적응형 렌즈 어셈블리(1400)를 형성할 수 있다.
[0167]
도 17a에 도시된 바와 같이, 전도성 재료(1420)가 와이어(예컨대, 평행한 와이어들)의 어레이 및/또는 메시로서 각각의 1/4 파장판(1416) 상에 형성되어 1/4 파장판 기판(1430)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전도성 재료(1420)는 임프린팅, 증착, 에칭, 스퍼터링 및/또는 세척 중 하나 이상을 포함하는 프로세스에 의해 각각의 1/4 파장판(1416) 상에 직접 형성될 수 있다. 전도성 재료(1420)의 패턴을 형성하기 위한 다양한 방법들은 예컨대, 도 21a - 도 27d에 관해 본 명세서에서 추가 논의된다. 또한, 전도성 재료(1420)의 패턴을 형성하기 위한 방법들은 2017년 8월 22일자 출원된 미국 특허출원 제15/683,706호에 또한 개시되어 있으며, 이 출원의 전체 개시내용은 인용에 의해 본 명세서에 포함된다. 일부 실시예들에서, 금속 층이 1/4 파장판 기판(1430) 상에 증착되고, 그 다음 패터닝되어 기판(1430)의 표면 상에 전극 패턴을 형성하는 전극들을 한정할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 전도성 재료(1420)는 1/4 파장판 기판의 시트들, 단일화된 1/4 파장판 층들, 및/또는 (예컨대, 롤투롤 제조 프로세스에서) 1/4 파장판 기판의 더 큰 롤들 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 층의 배향, 크기, 간격 또는 다른 양상들은 와이어들이 액정 층(1414)(도 16a, 도 16b)에 대한 정렬 가이드를 형성하도록 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 액정 층(1414)에서 액정 분자들의 정렬을 추가로 안내하기 위해 추가 표면 피처들이 1/4 파장판 기판에 추가로 임프린팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 롤러 상에 공급된 기판은 기판의 뒷면 상에 미리 형성된 패턴의 전극들을 포함할 수 있다. 기판들 상에 피처들을 형성하는 추가 방법들은 또한 2018년 5월 25일자 출원된 미국 특허출원 제15/990,155호에 또한 개시되어 있으며, 이 출원의 전체 개시내용은 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
[0168]
도 17b는 예시적인 제조 프로세스에서의 추가 단계를 도시한다. 도 17b에 도시된 바와 같이, 1/4 파장판(1416)에는 정렬 층(1422), 제1 파장판 렌즈(1412a) 및 제2 파장판 렌즈(1412b)가 제공되어 렌즈 기판(1440)을 형성하였다. 일부 실시예들에서, 정렬 층(1422)은 전극들 또는 전도성 재료(1420) 반대편의 1/4 파장판(1416) 측에 프린팅된 하나 이상의 정렬 피처들을 포함할 수 있다. 정렬 층(1422) 및/또는 다른 정렬 구조들이 1/4 파장판(1416)의 표면 상에 생성된 후, 제1 파장판 렌즈(1412a) 및 제2 파장판 렌즈(1412b)가 형성된다. 예를 들어, 각각의 렌즈(1412a, 1412b)는 액정 층을 (예컨대, 슬롯 다이 또는 다른 증착 장치에 의해) 증착하고 각각의 층을 경화하여 액정을 중합하고 파장판 렌즈(1412a, 1412b)를 형성함으로써 형성될 수 있다. 정렬 층(1422)의 정렬 구조들 및/또는 1/4 파장판(1416)의 표면 상의 정렬 구조들은 제1 파장판 렌즈(1412a)에서 액정 분자들의 정렬을 돕는다고 인식될 것이다. 이어서, 이를테면 UV(ultraviolet) 조사 및/또는 가열에 의해 제1 렌즈(1412a)가 경화될 때 결정들의 정렬이 (예컨대, 액정 분자들의 중합을 통해) 유지될 수 있다. 제2 렌즈(1412b)가 유사하게 유동성 형태로 적용되고 UV 조사 및/또는 가열을 사용하여 경화될 수 있다.
[0169]
도 17c에 도시된 바와 같이, 전환 셀 벽(1418)이 추가로, 전도성 재료(1420)를 포함하는 측에서 렌즈 기판(1440) 상에 추가될 수 있다. 예를 들어, 셀 벽들(1418)은 셀 벽들(1418)이 잉크젯 프린팅에 의해 1/4 파장판(1416) 상에 프린팅될 수 있도록 잉크젯 프린팅 가능 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 셀 벽들(1418) 사이의 위치들에 추가 간격 구조들이 추가되어 셀 벽들(1418) 사이의 모든 위치들을 따라 기판 간격을 유지할 수 있다. 예를 들어, 간격 구조들은 셀 벽들(1418)을 프린팅하는 데 사용된 것과 동일한 또는 서로 다른 재료로 잉크젯 프린팅될 수 있다. 추가로, 잉크젯 프린팅 단계 동안, 전도성 재료가 프린팅되어 전도성 재료(1420)를 서로 연결할 수 있다. 예를 들어, 전도성 재료(1420)가 평행한 와이어들의 어레이를 포함한다면, 전도성 재료(1420)가 상호 연결되고 도 16a 및 도 16b에 도시된 액정 층(1414)에 걸리는 전압 차를 효과적으로 인가할 수 있도록 전도성 잉크젯 프린팅 가능 재료의 하나 이상의 라인들이 평행한 와이어들에 수직으로 또는 일정 각도로 프린팅될 수 있다. 예시적인 제조 프로세스에서, 도 17b에 도시된 컴포넌트들은 롤투롤 프로세스로 형성될 수 있고, 도 17c에 도시된 바와 같이 셀 벽들(1418)을 프린팅하기 전에 시트들로 절단될 수 있다.
[0170]
도 17d에 도시된 바와 같이, 1/4 파장판 기판(1430)이 렌즈 기판(1440)에 결합되어 적응형 렌즈 서브어셈블리(1410)를 완성한다. 1/4 파장판 기판(1430)과 렌즈 기판(1440) 사이에 생성된 틈은 액정 재료로 채워진다. 예를 들어, 렌즈 기판(1440)은 수평 배향으로 배치될 수 있다. 셀 벽들(1418) 사이의 공간이 액정 재료로 채워지도록 렌즈 기판(1440) 상에 액정 재료가 분배될 수 있다. 1/4 파장판 기판(1430)은 다음에, 렌즈 기판(1440)에 대해 제자리에 접착되거나 아니면 고정되어 액정 재료를 유지할 수 있다. 바람직하게는, 적응형 렌즈 서브어셈블리(1410)는 액정 재료에 공기가 유지되지 않도록 형성된다. 예를 들어, 채우는 것과 조립은 진공에서 수행될 수 있고 그리고/또는 액정을 위한 공간이 과도하게 채워질 수 있고 적어도 하나의 셀 벽(1418)에 통풍구가 제공될 수 있어, 1/4 파장판들(1416) 사이의 공간이 실질적으로 전환 매체로 채워지고 실질적으로 공기가 없다. 다른 일부 실시예들에서, 렌즈 기판(1440)과 1/4 파장판 기판(1430)이 함께 부착되어 개방 볼륨을 형성할 수 있고, 그 후 액정이 유입되어 볼륨을 채운다. 셀 벽들(1418)은 렌즈 기판(1440) 상에 프린팅되는 것으로 도시되지만, 일부 실시예들에서 셀 벽들(1418)은 렌즈 기판(1440)이 아닌 1/4 파장판 기판(1430)에 프린팅될 수 있고, 1/4 파장판 기판 맨 위에 렌즈 기판(1440)이 배치된 상태로 채우고 조립하는 단계가 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 셀 벽들(1418)의 부분들은 1/4 파장판 기판(1430)과 렌즈 기판(1440) 모두 위에 프린팅될 수 있다.
[0171]
적응형 렌즈 서브어셈블리(1410)가 형성된 후, 이는 하나 이상의 추가 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)과 적층되어, 도 17e에 도시된 바와 같이 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)의 스택을 포함하는 적응형 렌즈 어셈블리(1400)를 형성할 수 있다. 각각의 쌍의 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)은 접착제 층들(1424)에 의해 함께 결합될 수 있다. 파장판의 서로에 대한 상대적 배향들은 서브어셈블리들(1410) 및 더 큰 적응형 렌즈 어셈블리(1400)의 광학적 특성들에 영향을 준다고 인식될 것이다. 바람직하게는, 적응형 렌즈 서브어셈블리들(1410)을 함께 결합할 때, 각각의 렌즈 서브어셈블리(1410)를 예를 들어, 측방향으로 x 치수 및 y 치수의 약 100 미크론 이내의 정밀도로 그리고 약 0.1mrad의 회전으로, 인접한 렌즈 서브어셈블리(1410)와 정렬하는 것이 바람직할 수 있다.
[0172]
도 18a는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 광학 정렬 프로세스를 이용한 렌즈 기판의 롤투롤 제조를 위한 예시적인 장치를 예시한다. 장치(1600A)에 의해 형성된 렌즈 기판(1650)은 예를 들어, 도 17b에 도시된 렌즈 기판(1440)일 수 있다. 장치(1600A)는, 롤러(1602) 주위에 배치될 수 있는 공급 기판 롤의 형태로 공급 기판(1605)을 수용하고, 마찬가지로 추가 프로세싱을 위해 렌즈 기판 롤(1655)의 형태일 수 있는 렌즈 기판(1650)을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 공급 기판은 도 17a에 도시된 1/4 파장판 기판(1430)과 일치하는 조성 및/또는 단면 프로파일을 가질 수 있다.
[0173]
공급 기판 롤(1602)은 보호 막(1610)을 갖는 공급 기판(1605)을 포함할 수 있다. 보호 막(1610)은 추가 층들이 적용되기 전에 제거될 수 있다. 정렬 슬롯 다이(1615)는 레지스트 재료와 같은 감광성 재료(예컨대, 포지티브 포토레지스트 또는 네거티브 포토레지스트와 같은 포토레지스트) 또는 홀로그램 기록이 이루어질 수 있는 홀로그램 매체를 포함할 수 있는 정렬 층(1617)을 적용한다. 공급 기판(1605)은 정렬 슬롯 다이(1615) 근처에서 정렬 적용 롤러(1619) 위로 이동할 수 있다(예컨대, 정렬 적용 롤러(1619)는 정렬 슬롯 다이(1615) 바로 아래 또는 거의 아래에 위치될 수 있다). 정렬 적용 롤러(1619)는 공급 기판(1605) 상에 정렬 층(1617)의 균일한 코팅을 보장하기 위해 공급 기판(1605)이 정렬 슬롯 다이(1615) 아래로 이동할 때 공급 기판(1605)을 안정화할 수 있다. 공급 기판(1605) 상의 정렬 층(1617)은 용매들을 포함할 수 있는데, 용매들은 예컨대, 오븐(1620)에서의 가열, 조사 또는 다른 용매 제거 방법에 의해 적어도 부분적으로 제거되어, 후속 프로세싱을 위한 정렬 층(1617)을 준비할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 오븐은 열 에너지를 제공하여 오브젝트를 가열하는 디바이스인 것으로 인식될 것이다. 정렬 층(1617)으로부터 용매들이 제거된 후, 광학 정렬기(1625)가 정렬 층(1617)에 정렬 패턴을 생성한다. 예를 들어, 광학 정렬기(1625)는 직접 기록(마스크리스) 리소그래피, 광학 마스크를 사용하는 포토리소그래피 및/또는 큰 노광 렌즈, 광학 마스터 렌즈 등과 같은 다양한 리소그래피 기술들을 사용하여 패턴을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정렬 층(1617)은 홀로그램 매체일 수 있고, 광학 정렬기(1625)는 그 매체로 광을 지향시켜 직접 홀로그램 기록을 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 정렬기(1625)가 정렬 층(1617)에 정렬 패턴을 생성하는 동안 기판(1605) 및 정렬 층(1617)은 정지될 수 있다.
[0174]
정렬 층이 임프린팅되고 경화된 후, 제1 렌즈 슬롯 다이(1630)가 정렬 층(1617) 상에 제1 파장판 렌즈 층(1632)을 적용한다. 정렬 층(1617) 상에 제1 파장판 렌즈 층(1632)의 균일한 코팅을 보장하기 위해 공급 기판(1605) 및 정렬 층(1617)이 제1 렌즈 슬롯 다이(1630) 아래로 이동할 때 공급 기판(1605) 및 정렬 층(1617)을 안정화하도록 제1 파장판 렌즈 적용 롤러(1634)가 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 파장판 렌즈 층(1632)은 액정을 포함한다. 액정 층의 액정 분자들은 제1 파장판 렌즈 층(1632)에 인접한 정렬 층(1617)의 패턴들 및/또는 구조들에 의해 적어도 부분적으로 결정된 정렬을 취할 수 있다. 제1 파장판 렌즈 층에 존재하는 용매들은 건조에 의해 그리고/또는 기판을 오븐(1637) 또는 다른 열원을 통과시킴으로써 제거될 수 있다. UV(ultraviolet) 광원은 이어서 제1 파장판 렌즈 층(1632)에 UV 광을 조사하여 제1 파장판 렌즈 층(1632)을 경화하며, 이는 액정 분자들을 중합하여 이러한 분자들의 배향들을 고정할 수 있다.
[0175]
제1 파장판 렌즈 층(1632)이 증착되고 경화된 후, 선택적인 제2 파장판 렌즈 층(1642)이 추가될 수 있다. 제2 파장판 렌즈 슬롯 다이(1640)가 제2 파장판 렌즈 층(1642)을 액정 중합체로서 증착한다. 제1 파장판 렌즈 층(1632) 상에 제2 파장판 렌즈 층(1642)의 균일한 코팅을 보장하기 위해 공급 기판(1605), 정렬 층(1617) 및 제1 파장판 렌즈 층(1632)이 제2 렌즈 슬롯 다이(1640) 아래로 이동할 때 공급 기판(1605), 정렬 층(1617) 및 제1 파장판 렌즈 층(1632)을 안정화하도록 제2 렌즈 적용 롤러(1644)가 제공될 수 있다. 제2 파장판 렌즈 층(1642)은 유사하게 UV 광원(1645)으로부터의 조사에 의해 경화될 수 있고, 오븐(1647)에서의 열의 인가에 의해 용매가 제거될 수 있다. 단일 파장판 렌즈 층(1632) 또는 2개보다 많은 파장판 렌즈 층들이 도 18a의 장치(1600A)와 유사한 장치에 의해 추가될 수 있다고 인식될 것이다. 예를 들어, 3개의 파장판 렌즈 층들이 요구된다면, 장치(1600A)는 추가 파장판 렌즈 층들을 적용하기 위해 더 많은 렌즈 슬롯 다이들(예컨대, 3개의 렌즈 슬롯 다이들)을 가질 수 있다.
[0176]
모든 파장판 렌즈 층들(1632, 1642)이 적용되고 경화되면, 결과적인 렌즈 기판(1650)이 렌즈 기판 롤러(1655) 상에 롤링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 추가 보호 막(1652)이 렌즈 기판(1650)의 한 면 또는 양면에 적용되어 렌즈 기판 롤(1655)의 취급 동안 렌즈 기판(1650)의 표면들 및 구조들을 보호할 수 있다.
[0177]
도 18b - 도 18c는 렌즈 기판의 롤투롤 제조를 위한 장치의 추가 예들을 예시한다. 도 18a의 장치(1600A)와 마찬가지로, 장치(1600B, 1600C)는, 롤러(1602) 주위에 배치된 공급 기판 롤의 형태로 공급 기판(1605)을 수용하고, 마찬가지로 추가 프로세싱을 위해 렌즈 기판 롤(1655)의 형태일 수 있는 렌즈 기판(1650)을 생성하도록 구성된다. 장치(1600B)는 또한 UV 광원들(1635, 1645) 및/또는 열원들(1637, 1647)에 의해 경화될 수 있는 액정 중합체 파장판 렌즈 층들(1632, 1642)을 적용하기 위한 렌즈 슬롯 다이들(1630, 1640)을 포함한다.
[0178]
장치(1600B, 1600C)는 임프린팅에 의해 정렬 피처들(1662)이 공급 기판(1605)의 표면에 추가되는 임프린트 정렬 프로세스를 수행하도록 구성된다. 임프린트 정렬은 증착 디바이스(1660), 예컨대 잉크젯 프린터 또는 슬롯 다이, CRT(conformal roll template) 드럼(1665) 및 경화 디바이스(1670), 예컨대 UV 광원을 사용하여 형성될 수 있다. 증착 디바이스(1660)는 장치(1600B, 1600C) 내의 다양한 위치들에 위치될 수 있다. 도 18b에 도시된 장치(1600B)의 예시적인 구성에서, 증착 디바이스(1660)는 임프린팅 가능 재료를 공급 기판(1605)에 직접 적용하기 위해 CRT 드럼(1665)의 상류에 위치된다. 장치는 기판을 특정 방향으로(예컨대, 롤러(1602)에서 기판 롤(1655)로) 이동시키도록 구성되며, 이에 따라 "상류" 및 "하류"라는 용어들은 기판 경로의 포인트들을 의미하는 것으로 인식될 것이다. "상류"는 장치가 기판을 이동시키도록 구성되는 방향과 반대인 위치들을 의미하는 한편, "하류"는 장치가 기판을 이동시키도록 구성되는 방향의 위치들을 의미한다.
[0179]
도 18b에 도시된 구성에서, 공급 기판(1605)이 증착 디바이스(1660)를 통과할 때, 증착 디바이스(1660)는 공급 기판(1605) 상에 액적들의 층 또는 패턴을 증착한다. 일부 실시예들에서, 액적들의 패턴은 임프린팅될 재료, 예컨대 레지스트 재료의 연속 층을 형성할 수 있다. 안정한 표면을 제공하고 증착 디바이스(1660)가 공급 기판(1605) 상에 재료를 증착할 수 있게 하기 위해 공급 기판(1605)이 증착 디바이스(1660)를 지나 이동할 때 공급 기판(1605)을 안정화하도록 정렬 프린팅 롤러(1664)가 제공될 수 있다. 그 다음, 증착된 재료를 가진 공급 기판(1605) 면이 CRT 드럼(1665)과 접촉한다. CRT 드럼(1665)의 표면은 증착된 임프린트 재료의 패턴을 공급 기판(1605)의 표면 상에 임프린팅하는 물리적 피처들의 패턴을 포함한다. 대안으로, 도 18c의 장치(1600C)의 구성에 도시된 바와 같이, 증착 디바이스(1660)는 CRT 드럼(1665) 상에 직접 임프린팅 가능 재료를 증착하도록 위치될 수 있다. 이 경우, CRT 드럼(1665)의 표면 상의 임프린팅 가능 재료가 공급 기판(1605)의 표면에 적용될 수 있고, CRT 드럼(1665)이 공급 기판(1605)과 접촉할 때 공급 기판(1605)에 임프린팅되어 부착될 수 있다.
[0180]
UV 광원(1670)은 CRT 드럼(1665) 표면의 피처들의 음의 톤이 정렬 피처들(1662)로서 공급 기판(1605)에 남도록 임프린팅된 재료를 경화한다. 제1 렌즈 슬롯 다이(1630)에서 정렬 피처들(1662) 위의 공급 기판(1605)에 제1 파장판 렌즈 층(1632)에 대한 액정 중합체가 적용되면, 정렬 피처들(1662)은 에너지원(1635), 예컨대 UV 광원에 의해 경화가 발생하기 전에 액정 중합체의 결정들의 정렬을 안내할 수 있다. 일부 실시예들에서, 임프린트 정렬 프로세스는 예컨대, 고정 광학 정렬을 위해 공급 기판(1605)의 섹션이 일시정지될 필요 없이 연속적으로 작동될 수 있기 때문에, 장치(1600B)에 의해 적용되는 임프린트 층 형성은 장치(1600B)의 연속적인 작동(예컨대, 렌즈 기판(1650)으로의 공급 기판(1605)의 전체 롤의 논스톱 프로세싱)을 가능하게 할 수 있다.
[0181]
일부 실시예들에서, 도 18a - 도 18c를 참조하여 설명되고 도시된 롤투롤 제조 프로세스들은 예컨대, 서로 다른 제조 장치를 사용하여 2개 이상의 서브프로세스들에서 수행될 수 있다. 도 18d를 참조하면, 장치(1600D)는 공급 기판(1605)으로부터 정렬 피처들을 갖는 중간 기판(1607)을 생성하도록 제1 롤투롤 제조 프로세스를 구현할 수 있다. 도 18e를 참조하면, 장치(1600E)는 이어서, 중간 기판(1607)을 사용하여 액정 층들이 증착된 렌즈 기판(1655)을 생성하도록 제2 롤투롤 제조 프로세스를 구현할 수 있다.
[0182]
도 18d를 참조하면, 장치(1600D)는 도 18b 및 도 18c의 임프린트 정렬 프로세스의 부분들과 유사한 임프린트 정렬 프로세스를 수행하도록 구성된다. 장치(1600D)는 공급 기판 롤러(1602) 주위에 배치된 공급 기판 롤 형태로 공급 기판(1605)을 수용하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 공급 기판 롤은 공급 기판(1605) 상에 정렬 피처들이 형성되기 전에 제거될 수 있는 보호 막(1610)을 포함한다. 공급 기판(1605)은 예컨대, 공급 기판(1605)의 경로가 방향을 변경하는 포인트들에 위치될 수 있는 복수의 공급 기판 롤러들(1676)에 의해 지지되는 장치(1600D)를 통해 이동한다. 롤러들(1676)은 기판 공급 롤러(1602)로부터 롤러(1607)로의 기판 경로를 따라 공급 기판(1605)의 이동을 가능하게 하는데, 롤러(1607) 둘레에 중간 기판이 롤링되어 중간 기판 롤을 형성한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 기판 공급 롤은 그 위에 정렬 피처들을 형성하기 전의 그리고 기판 공급 롤러(1602) 주위에 감길 수 있는 공급 기판(1605)의 롤이고, 중간 기판 롤은 롤러(1607) 주위에 감길 수 있는, 정렬 피처들을 형성한 이후의 공급 기판(1605)의 롤이다.
[0183]
장치(1600D)는 템플릿(1672)(예컨대, 등각 롤 템플릿)을 더 포함하는데, 이는 그 표면 상에 임프린트 템플릿 패턴을 갖는 가요성 재료로 형성된 폐쇄 또는 연속 또는 연속 루프일 수 있다. 바람직하게는, 롤러들(1674)이 템플릿(1672)을 지지하고, 이동시키며 그에 대한 장력을 제공한다. 따라서 롤러들(1674)은 템플릿(1672)에 대한 폐쇄 템플릿 경로 또는 이동 루프를 한정한다. 일부 실시예들에서, 템플릿(1672)은 도 18b 및 도 18c의 CRT 드럼(1665)의 표면 상에 존재하는 템플릿 패턴과 유사한 반복적인 템플릿 패턴을 포함할 수 있다. 템플릿 경로는 기판 경로의 일부와 만나거나 바로 인접하며, 이러한 두 경로들이 일치하는 위치(템플릿 경로의 임프린팅 부분)에서 템플릿(1672)으로부터 기판(1605)으로 패턴이 전사될 수 있다고 인식될 것이다.
[0184]
폐쇄 루프 템플릿(1672)은 유리하게는 CRT 드럼 어레인지먼트에 비해 이점들을 제공할 수 있다. 예를 들어, CRT 드럼은 그 표면 주위에 템플릿이 감길 수 있고, 템플릿의 단부는 드럼 상에 함께 스플라이싱되는 단부들을 갖는 재료 시트 상에 형성된다고 인식될 것이다. 단부들이 슬라이싱되는 포인트에서, 이러한 단부들 사이에 중첩이 있을 수 있다. 바람직하지 않게, 이 중첩은 예컨대, 그 중첩과 템플릿의 다른 영역들 사이의 높이 차이들로 인해 허용 가능한 임프린팅 결과들을 제공하지 못한다. 결과적으로, 중첩은 기판(1605)에 형성된 렌즈 구조들의 수율 및/또는 스루풋을 바람직하지 않게 감소시킨다. 유리하게는, 템플릿(1672)은 또한 중첩 영역을 가질 수 있지만, 템플릿 루프(1672)의 길이는 통상적으로 CRT 드럼의 원주보다 더 길다. 그 결과, 중첩이 차지하는 템플릿(1672)의 백분율은 CRT 드럼과의 중첩 영역의 백분율보다 더 작다. 이는 통상적인 CRT 드럼에 비해 수율 및/또는 스루풋을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 템플릿(1672)의 길이는 롤러들(1674)에 의해 정해진 경로들을 따라 템플릿(1672)의 적절한 연장 및/또는 라우팅에 의해 원하는 대로 증가될 수 있다. CRT 드럼과 연관된 템플릿의 길이는 드럼의 크기에 좌우되기 때문에 이는 쉽게 조작되지 않는다고 인식될 것이다. 또한, 도 18b 및 도 18c에 도시된 바와 같이, CRT 드럼(1665)은 그 만곡된 표면을 따라 기판과 접촉하는데, 이는 기판과의 다른 접촉 포인트들에서의 장력의 변화들에 영향을 받기 쉬울 수 있으며, 드럼 표면이 만곡되기 때문에, 이를테면 템플릿(1672)에 의해 제공되는 편평한 영역을 따르는 접촉과 동일한, 임프린트 패턴들을 전사하기 위한 고충실도를 제공하지 못할 수 있다.
[0185]
도 18d를 계속 참조하면, 적어도 하나의 증착 디바이스(1660)가 공급 기판(1605) 및/또는 등각 롤 템플릿(1672) 위에 배치된다. 도 18b 및 도 18c의 증착 디바이스(1660)와 유사하게, 증착 디바이스(1660)는 잉크젯 프린터, 슬롯 다이 등과 같은 공급 기판(1605)과 등각 롤 템플릿(1672) 중 어느 하나 또는 둘 다에 재료를 증착하기 위한 임의의 적합한 디바이스일 수 있다. 증착된 재료는 일부 실시예들에서는 임프린트 레지스트와 같은 선택적으로 한정할 수 있는 재료일 수 있다. 바람직하게는, 공급 기판(1605) 및 템플릿(1672)은 장치(1600D)를 통한 이들의 경로들의 적어도 일부를 따라 동일한 속도로 동일한 방향으로 이동한다. 일부 실시예들에서, 공급 기판(1605) 및 템플릿(1672) 이동 경로들의 인접한 부분들은 증착 디바이스(1660)의 하류에 위치되어, 증착된 재료는 등각 롤 템플릿(1672)의 템플릿 피처들에 의해 임프린팅될 수 있다. 에너지원(1670)(예컨대, UV 광원과 같은 광원)이 인접한 부분을 따라 배치되고, CRT 드럼(1665)과의 접촉 이후 도 18b 및 도 18c에 도시된 것들과 유사하게 하나 이상의 정렬 피처들로서 템플릿(1672) 표면의 피처들의 음의 톤이 공급 기판(1605) 상에 남도록 임프린팅된 재료를 경화한다. 일부 실시예들에서, 인접한 부분은 바람직하게는 디스플레이 기판(1605)의 경로의 선형 부분이며, 이에 따라 증착된 재료가 임프린팅되고 경화될 때 등각 롤 템플릿(1672) 및 공급 기판(1605)은 둘 다 실질적으로 편평하다. 공급 기판(1605) 상의 음의 톤의 임프린팅 및 경화는 중간 기판을 양산한다. 중간 기판의 임프린트된 면은 다음에, 롤투롤 제조 프로세스의 제1 부분을 완료하기 위해 중간 기판이 롤러(1607) 상에서 롤링되기 전에 보호 막(1608)으로 커버될 수 있다.
[0186]
도 18e를 참조하면, 롤투롤 제조 프로세스의 제2 부분은 중간 기판 상에 파장판 층을 형성하여 완성된 렌즈 기판(1650)을 생성하는 데 사용될 수 있다. 장치(1600E)는 중간 기판을 수용하도록 구성되는데, 중간 기판은 일부 실시예들에서 장치(1600D)를 사용하여 형성되었다. 일부 실시예들에서, 장치(1600E)는 장치(1600D)와는 다른 위치에 위치될 수 있고, 중간 기판은 렌즈 기판(1650)으로 변환될 장치(1600E)의 위치에 롤 형태로 이송될 수 있다. 장치(1600E)에서, 중간 기판은 중간 기판 롤러(1607')에서 언롤링될 수 있다. 이 언롤링 중에 임의의 보호 막(1608)이 또한 제거될 수 있다. 도 18a - 도 18c에서 설명한 프로세스들과 유사하게, 보호 막(1608)이 중간 기판으로부터 제거된 후, 제1 파장판 렌즈 층 분배기(1615)(예컨대, 슬롯 다이)에 의해 제1 파장판 렌즈 층(1632)이 증착될 수 있고, 후속적으로 열원(1637)(예컨대, 오븐) 및/또는 광원(1635)(예컨대, UV 광원)을 사용하여 제1 파장판 렌즈 층(1632)이 경화될 수 있다. 제2 파장판 렌즈 층이 제2 파장판 렌즈 층 분배기(1640)(예컨대, 제2 슬롯 다이)에 의해 유사하게 증착될 수 있고, 이어서 제2 열원(1647)(예컨대, 제2 오븐) 및/또는 제2 광원(1645)(예컨대, 제2 UV 광원)을 사용하여 경화될 수 있다. 결과적인 렌즈 기판(1650)이 렌즈 기판 롤러(1655) 상에 롤링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 추가 보호 막(1652)이 렌즈 기판(1650)의 한 면 또는 양면에 적용되어 렌즈 기판 롤러(1655)의 취급 동안 렌즈 기판(1650)의 표면들 및 구조들을 보호할 수 있다.
[0187]
도 19a 및 도 19b는 적응형 렌즈 어셈블리를 위한 렌즈 기판의 시트 제조를 위한 추가 예시적인 시스템들을 예시한다. 도 18a - 도 18e의 구성들과 유사하게, 시스템들(1700A, 1700B)은 액정 중합체 파장판 렌즈 층들과 같은 하나 이상의 얇은 파장판 렌즈 층들을 공급 기판에 적용하여 렌즈 기판을 형성하도록 구성된다. 도 19a 및 도 19b에 적용된 프로세스들은 각각 도 18a - 도 18e에 적용된 프로세스들에 대응한다. 시스템들(1700A, 1700B)은 주로, 시스템들(1700A, 1700B)이 도 18a - 도 18e를 참조하여 설명한 롤투롤 제조 프로세스들이 아니라 시트 기반 제조 프로세스들을 위해 구성된다는 점에서 장치(1600A, 1600B, 1600C, 1600D, 1600E)와 다르다. 예를 들어, 롤들이 아닌 기판 시트들(1705)이 프로세싱에 이용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 시트들은 정사각형 또는 직사각형일 수 있고, 각각의 면에서 6" 내지 36"의 치수들을 가질 수 있다.
[0188]
시스템(1700A)은 공급 기판 시트(1705)를 수용하는데, 이는 예를 들어, 기판의 한 면 상에 전도성 재료의 메시 또는 다른 어레이 형태를 갖는 1/4 파장판 기판일 수 있다. 시스템(1700A)은 도 18a의 장치(1600A)의 증착 및 경화 디바이스들과 유사할 수 있는 광학 정렬기(1710), 정렬 층 애플리케이터(1715), 제1 파장판 렌즈 층 애플리케이터(1720), 제2 파장판 렌즈 층 애플리케이터(1725), UV 광원(1730) 및 오븐(1735)을 포함한다. 정렬 층 애플리케이터(1715) 및 파장판 렌즈 층 애플리케이터들(1720, 1725)은 각각 슬롯 다이 및/또는 재료 층을 공급 기판 시트(1705)에 증착하기 위한 다른 메커니즘을 포함할 수 있다. 공급 기판 시트(1705)는 프로세스 경로(1707)를 따라 이동하여, 시스템(1700A)의 다른 컴포넌트들을 통과한다. 광학 정렬기(1710)는 프로세스 경로(1707)를 가로지르는 축(1712)을 따라 이동하도록 구성되어, 광학 정렬기는 포토리소그래피, 직접 기록 방법들, 홀로그램 기록 또는 다른 광학 프로세스에 의해 하나 이상의 정렬 구조들을 공급 기판 시트(1705) 및/또는 정렬 층 재료(1715)에 적용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 정렬기(1710)는 공급 기판 시트(1705)가 축(1712)과 적어도 부분적으로 교차하는 정지 포지션에 있는 동안 정렬 구조들을 적용할 수 있다.
[0189]
도 19b의 시스템(1700B)은 도 19a에 도시된 것과 유사한 시트 프로세싱 방법을 이용한다. 시스템(1700B)은 정렬 피처들(1708)로 미리 준비되었던 공급 기판 시트(1705)를 수용하도록 구성된다. 예를 들어, 정렬 구조들(1708)은 (레지스트 층의 증착, 그리고 그 레지스트 층을 임프린팅에 의해 패터닝하여 정렬 구조들(1708)을 형성하는 것을 수반하는) 도 18b를 참조하여 설명된 임프린트 정렬 프로세스와 유사한 제트-플래시(jet-and-flash) 프로세스에 의해 적용될 수 있다. 정렬 구조들(1708)은 개략적으로 표현되며, 도시된 것과는 다른 임의의 형상들 및 피처들의 더 복잡한 어레인지먼트들을 가질 수 있다고 인식될 것이다. 정렬 구조들의 예들은 2016년 11월 18일자 출원된 미국 가특허출원 제62/424,341호 및 2017년 6월 12일자 출원된 미국 가특허출원 제62/518,539호에 개시되어 있으며, 이러한 두 출원들 전체는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다. 따라서 정렬 피처들(1708)은 제1 파장판 렌즈 층 애플리케이터(1720)에 의해 적용된 액정 중합체에서 결정들의 배향을 적어도 부분적으로 결정할 수 있다.
[0190]
도 20a 및 도 20b는 적응형 렌즈 서브어셈블리를 위한 렌즈 기판의 스핀 코트 제조를 위한 예시적인 시스템들을 예시한다. 도 19a 및 도 19b의 시스템들(1700A, 1700B)과 유사하게, 시스템들(2000A, 2000B)은 액정 파장판 렌즈 층들과 같은 하나 이상의 얇은 파장판 렌즈 층들을 공급 기판의 개별 섹션에 적용하여 렌즈 기판을 형성하도록 구성된다. 도 20a 및 도 20b에 적용된 프로세스들은 각각 도 19a 및 도 19b에 적용된 프로세스들에 대응한다. 주로, 시스템들(2000A, 2000B)은 도 19a 및 도 19b에 도시된 직사각형 공급 기판 시트들(1705)보다는 실질적으로 원형 공급 기판(2005) 상에 파장판 렌즈 층들을 형성하도록 구성된다는 점에서 시스템들(2000A, 2000B)이 시스템들(1700A, 1700B)과 다르다. 예를 들어, 공급 기판의 롤은 시스템들(2000A, 2000B)에 들어가기 전에 공급 기판 시트들(2005)로 절단될 수 있고, 주문 기판 시트들은 원형 시트들(2005)로서 획득될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 공급 기판 웨이퍼들(2005)은 100㎜ 내지 500㎜의 지름을 가질 수 있다. 예를 들어, 공급 기판 웨이퍼들(2005)은 150㎜, 200㎜, 300㎜, 450㎜ 등과 같은 표준화된 웨이퍼 크기일 수 있다.
[0191]
시스템(2000A)은 공급 기판(2005)을 수용하는데, 이는 예를 들어, 기판(2005)의 한 면 상에 미리 형성된 전도성 재료의 메시 또는 다른 어레이를 갖는 1/4 파장판 기판일 수 있다. 도 19a의 시스템(1700A)과 유사하게, 시스템(2000A)은 광학 정렬기(2010), 정렬 층 애플리케이터(2015), 제1 파장판 렌즈 층 애플리케이터(2020), 제2 파장판 렌즈 층 애플리케이터(2025), UV 광원(2030) 및 오븐(2035)을 포함하며, 이들 중 일부 또는 전부는 갠트리(gantry)(2040) 상에 위치될 수 있다. 갠트리는 갠트리 축(2042)을 따라 이동 가능할 수 있어, 갠트리(2040)가 부분적으로 또는 완전히 회전 공급 기판 웨이퍼(2005) 위의 다양한 포지션들 중 임의의 포지션으로 이동할 수 있다. 광학 정렬기(2010)는 갠트리(2040) 상에서 정렬기 축(2012)을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 정렬 층 애플리케이터(1715) 및 파장판 렌즈 층 애플리케이터(1720, 1725)는 각각 액체 재료의 일부를 공급 기판(2005)에 증착하도록 구성된 분배 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분배 메커니즘은 스핀 코팅 증착 디바이스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 분배 메커니즘은 공급 기판(2005)의 회전이 액체를 원심력에 의해 공급 기판 웨이퍼(2005)의 표면 위에서 방사상 바깥쪽으로 분포되게 하도록 공급 기판 웨이퍼(2005)의 중심에 액체 재료를 적용할 수 있다.
[0192]
갠트리(2040)가 갠트리 축(2042)을 따라 웨이퍼(2005) 위를 통과하는 동안 공급 기판 웨이퍼(2005)가 기판(2005)의 중심을 중심으로 회전된다. 일부 실시예들에서, 갠트리(2040)는 공급 기판 웨이퍼(2005) 위를 여러 번 통과할 수 있다. 예를 들어, 제1 통과시, 정렬 층 애플리케이터(2015)는 원심력에 의해 분포되고 UV 광원(2030) 및/또는 오븐(2035)이 웨이퍼(2005) 위를 통과할 때 경화되는 액체 정렬 층을 적용할 수 있다. 그 다음, 광학 정렬기(2010)는, 제1 파장판 렌즈 층 애플리케이터(2020) 및 제2 파장판 렌즈 층 애플리케이터(2025)에 의해 파장판 렌즈 층들이 적용되기 전에 정렬 층 내에 하나 이상의 정렬 구조들을 광학적으로 생성하도록 웨이퍼(2005) 위를 통과할 수 있다. 정렬 및 파장판 렌즈 층들 각각은 스핀 코팅에 의해, 기판(2005)의 중심을 향한 재료의 증착, 그리고 기판을 스피닝함으로써 기판 위로의 재료의 분포에 의해 증착될 수 있다고 인식될 것이다.
[0193]
도 20b의 시스템(2000B)은 도 20a에 도시된 것과 유사한 시트 프로세싱 방법을 이용한다. 시스템(2000B)은 도 19b의 정렬 피처(1708)와 유사할 수 있는 정렬 피처들(2008)로 준비되었던 공급 기판 웨이퍼(2005)를 수용하도록 구성된다. 예를 들어, 정렬 구조들(2008)은 임프린트 재료가 기판(2005) 상에 증착되고, 재료가 (예컨대, 몰드 또는 임프린트 레티클을 사용하여) 패턴으로 물리적으로 임프린팅되며, 임프린팅된 재료는 굳거나 경화되고, 몰드 또는 임프린트 레티클이 제거되는 잉크젯 증착 및 임프린트 프로세스에 의해 적용될 수 있다. 따라서 정렬 피처들(2008)은 제1 파장판 렌즈 층 애플리케이터(2020)에 의해 적용된 액정 중합체에서 결정들의 배향을 적어도 부분적으로 결정할 수 있다. 도 20a와 관련하여 앞서 설명한 바와 같이 하나 이상의 파장판 렌즈 층 애플리케이터들(2020, 2025)을 사용하여 정렬 피처들(2008) 상에 하나 이상의 파장판 렌즈들이 형성될 수 있다.
[0194]
도 18a - 도 20b를 함께 참조하면, 설명된 각각의 장치, 시스템 및 방법은 디스플레이 디바이스(예컨대, 도 10에 도시된 바와 같은 적응형 렌즈 어셈블리들(1004, 1008))에 통합될 적응형 렌즈 어셈블리보다 더 큰 그리고/또는 그와 다른 형상의 렌즈 기판의 롤 또는 시트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 기판의 롤 또는 시트는 복수의 적응형 렌즈 어셈블리들 또는 서브어셈블리들을 형성하기에 충분한 렌즈 기판을 포함할 수 있다. 따라서 적응형 렌즈 어셈블리들, 서브어셈블리들 및/또는 기판들은 제조 프로세스 동안 어떤 포인트에서 분할, 성형 및/또는 개별화될 수 있다. 일례로, 렌즈 기판의 롤은 시트들로 절단될 수 있다. 셀 벽들(예컨대, 도 17c 및 도 17d에 도시된 것과 같은 셀 벽들(1418))이 적응형 렌즈 어셈블리의 원하는 형상으로 시트 상에 프린팅될 수 있다. 이어서, 액정이 추가될 수 있고, 1/4 파장판 기판이 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 셀 벽들에 부착되어 적응형 렌즈 서브어셈블리들의 시트를 형성할 수 있다. 대안으로, 기판의 섹션들은 액정이 추가되기 전에 개별 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 위해 렌즈 기판들로 분리될 수 있다. 적응형 렌즈 서브어셈블리들의 시트가 형성된다면, 시트는 개별 적응형 렌즈 서브어셈블리들로 분할될 수 있고, 이들은 이어서 다수의 층들로 조합되어 완전한 적응형 렌즈 어셈블리를 형성할 수 있다.
와이어 메시들 및 전극 패턴들을 형성하기 위한 방법들
[0195]
위에서 논의한 바와 같이, 본 명세서에 개시된 전극 패턴들 또는 와이어 메시들(1420)을 형성하기 위해 다양한 방법들이 이용될 수 있다.
[0196]
도 21a - 도 21c는 방향성 에칭에 의해 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다. 금속 층(1420)이 기판(1416) 상에 증착되고, 레지스트 층(2100)이 금속 층(1420) 상에 (예컨대, 잉크젯 증착에 의해) 증착된다. 이어서, 레지스트 층(2100)이 (예컨대, 임프린팅 및 UV 노출에 의한 후속 경화에 의해) 패터닝된다. 그 다음, 패터닝된 레지스트 층(2100)은 하부 금속 층의 방향성 또는 이방성 에칭을 위한 마스크로서 사용되어, 본 명세서에 개시된 바와 같은 전극들일 수 있는 패터닝된 전도성 피처들(1420)을 한정할 수 있다. 기판(1416)은 본 명세서의 다양한 도면들을 참조하여 논의된 기판들(1605, 1705, 2005)에 대응할 수 있다고 인식될 것이다.
[0197]
도 22a - 도 22c는 용매 용해성 "리프트 오프(lift-off)" 층을 사용하여 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다. 용매 용해성 층(2102)이 기판(1416) 상에 증착되고, 레지스트 층(2100)이 용매 용해성 층(2102) 상에 (예컨대, 잉크젯 증착에 의해) 증착된다. 이어서, 레지스트 층(2100)이 (예컨대, 임프린팅 및 UV 노출에 의한 후속 경화에 의해) 패터닝된다. 패터닝된 레지스트 층(2100)은 개구들(2101a)의 패턴을 포함할 수 있고, 용매 용해성 하부 층(2102)의 습식 에칭을 위한 마스크로서 사용될 수 있으며, 이로써 도 22b에 도시된 바와 같이, 블랭킷 증착을 사용하여 금속(예컨대, 은)이 증착되는 볼륨을 열 수 있다. 블랭킷 증착은 화학 기상 증착(CVD 또는 AP-CVD), PVD(physical vapor deposition), 슬롯 다이 증착, 잉크젯 프린팅, 닥터 블레이드 증착 등을 포함할 수 있다고 인식될 것이다. 일부 실시예들에서, 용매 용해성 층은 수용성 재료로 형성되고 습식 에칭은 물에 대한 노출을 포함한다. 다른 일부 실시예들에서, 용매 용해성 층은 PMMA로 형성되고 습식 에칭은 아세톤 또는 톨루엔에 대한 노출을 포함한다. 금속 증착 후, 도 22c를 참조하면, 전체 구조가 용매에 다시 노출되며, 이는 용매 용해성 층(2102)이 제거되거나 쉽게 리프트 오프되게 하여, 원래 패터닝된 레지스트 층(2100)에 의해 결정된 패턴으로 증착된 금속을 남긴다.
[0198]
도 23a - 도 23c는 시드 층을 사용하여 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다. 레지스트 층(2100)이 기판(1416) 상에 (예컨대, 잉크젯 증착에 의해) 증착되고, 용매 용해성 층(2102)이 레지스트 층(2100) 상에 증착된다. 레지스트 층(2100) 및 용매 용해성 층(2102)은 (예컨대, 임프린팅 및 UV 노출에 의한 후속 경화에 의해) 패터닝되고, 공유 개방 볼륨(2101a)을 갖는다. 전도성 시드 층(예컨대, 금속 층)이 전체 구조 위에 (예컨대, CVD 또는 PVD에 의해) 블랭킷 증착된다. 이어서, 용매 용해성 층(2102)은 용매에 노출됨으로써, 용매 용해성 층(2102) 위에 있는 시드 층(2104')의 부분들의 제거를 가능하게 한다. 그 다음, 전도성 금속이 예컨대, 전기 도금에 의해 개구(2101a)에 선택적으로 증착된다.
[0199]
도 24a - 도 24c는 시드 층을 사용하여 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 다른 예를 예시한다. 기판(1416) 상에 (예컨대, CVD 또는 PVD에 의해) 전도성 시드 층(2104)이 증착되고, 시드 층(2104) 상에 레지스트 층(2100)이 증착된다. 레지스트 층(2100)이 (예컨대, 임프린팅 및 UV 노출에 의한 후속 경화에 의해) 패터닝되어, 예컨대 볼륨들(2101a)을 한정한다. 볼륨들(2101a)은 예컨대, 레지스트 층(2100)을 형성하는 재료에 대해 선택적인 이방성 에칭을 사용하여 에칭함으로써 시드 층(2104)을 노출시키도록 아래쪽으로 연장될 수 있다. 그 다음, 전도성 금속이 예컨대, 전기 도금에 의해 개구(2101a)에 선택적으로 증착된다.
[0200]
도 25a - 도 25c는 금속 재료의 현탁액을 패터닝된 층의 개구들 내로 증착함으로써 전도성 재료의 패턴을 형성하기 위한 프로세스의 일례를 예시한다. 레지스트 층(2100)이 기판(1416) 상에 (예컨대, CVD 또는 PVD에 의해) 증착되고, (예컨대, 임프린팅 및 UV 노출에 의한 후속 경화에 의해) 패터닝되어, 예컨대 볼륨들(2101a)을 한정한다. 이어서, 금속을 포함하는 용액 또는 현탁액(1420")이 예컨대, 잉크젯 증착, 슬롯 다이 증착 등에 의해 개구들(2101a)에 증착된다. 이어서, 현탁액 또는 용액 중의 액체가 예컨대, 열에 대한 노출에 의해(예컨대, 신터링에 의해) 제거되어 개구들에 금속을 남길 수 있다. 일부 실시예들에서, 용액 또는 현탁액(1420")은 시한 습식(timed wet) 또는 건식 에칭에 노출되어 개구(2101a) 위로 연장되는 증착된 금속 함유 층의 최상부 부분을 제거할 수 있고, 선택적으로는 용액의 현탁액으로부터 액체를 밀어낼 열에 노출되지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 레지스트(2100)는 이후에 제거될 수 있다. 다른 일부 실시예들에서는, 추가 기계적 그리고 구조적 안정성을 제공하기 위해 레지스트가 유지될 수 있다.
[0201]
도 26a - 도 26f는 전도성 재료의 패턴들의 하향식 뷰들의 예들을 예시한다. 일부 실시예들에서, 도 26a - 도 26f 각각의 전도성 재료(1420)는 도 21a - 도 25c를 참조하여 앞서 설명한 방법들에 의해 형성될 수 있다. 일반적으로, 전도성 재료(1420)는 기판을 따라 다양한 형상들, 패턴들, 경로들 및/또는 배향들로 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 재료(1420)의 어레인지먼트는 기판에 인접하게 배치된 액정 재료에 걸쳐 충분히 균일한 전기장을 제공하도록 선택될 수 있다. 다양한 비제한적인 예들에서, 전도성 재료(1420)의 어레인지먼트는 정사각형 또는 직사각형 어레이(예컨대, 도 26a), 하나 이상의 횡방향 와이어들에 의해 연결된 평행한 와이어들의 어레이(예컨대, 도 26b), 중첩하지 않는 스네이킹 와이어(예컨대, 도 26c), 복수의 중첩 스네이킹 와이어들(예컨대, 도 26d), 일반적으로 나선형인 와이어(예컨대, 도 26e), 평행사변형 어레이(예컨대, 도 26f), 또는 직선 및/또는 만곡된 세장형 재료 와이어들의 다양한 다른 어레인지먼트를 포함할 수 있다. 전기장을 발생시키기 위해 전도성 재료(1420)의 다양한 와이어들의 엔드포인트들이 전도성 재료(1420)에 걸리는 전압 차를 선택적으로 인가하도록 구성된 다른 회로와 접촉할 수 있다.
[0202]
이제 도 27a - 도 27d를 참조하면, 전도성 재료 라인들의 측단면도들의 예들이 예시된다. 일부 실시예들에서, 도 27a - 도 27d에 도시된 방법들 및 층들은 예를 들어, 전도성 재료(1420) 또는 다른 재료의 다양한 형상들 및/또는 층들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 반사 방지 코팅들을 형성하는 데 추가 층들이 유용할 수 있다. 예를 들어, 캡 재료(1421)(예컨대, 광 투과성 재료) 층은 전도성 재료(1421)의 적어도 일부 위에 적용될 수 있다. 캡 재료(1421)의 두께는 캡 재료(1421)가 예를 들어, 원하는 범위의 파장들에서 상쇄적 간섭을 제공하기 위한 반사 방지 코팅으로서 기능할 수 있게 하도록 선택될 수 있다.
[0203]
도 27a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서 전도성 재료(1420)는 각진 증착에 의해 원하는 형상으로 적용될 수 있다. 도 27a에서, 패턴 층(2100)은 기판(1416, 1605, 1705, 2005)으로부터 멀어지게 돌출되는 복수의 피처들을 포함한다. 은 등과 같은 전도성 재료(1420)의 각진 증착은, 돌출 피처들 중 한 면은 실질적으로 커버되는 한편, 패턴 층(2100)의 다른 부분들은 노출된 상태로 유지되어, 예컨대 전류가 흐르도록 비교적 큰 단면적을 제공하는 구성을 야기할 수 있다.
[0204]
도 27b에 도시된 바와 같이, 캡 재료(1421)가 전도성 재료(1420) 층에 적용될 수 있다. 예를 들어, 캡 재료(1421)는 크롬 등과 같은 추가 금속, MgF2, SiO2, TiO2 등과 같은 이온성 화합물, 또는 전도성 재료(1420) 상에 증착되어 원하는 전기적 및/또는 광학 특성들을 제공할 수 있는 임의의 다른 캡 재료일 수 있다. 도 27c는 도 27b와 유사한 어레인지먼트를 도시하는데, 여기서 전도성 재료(1420)와 기판(1416, 1605, 1705, 2005) 사이에 추가 시드 층(2104) 또는 접착층이 제공된다. 예를 들어, 시드 층은 도 23a - 도 24c의 프로세스들을 이용한 전도성 재료(1420)의 형성으로부터 남을 수 있다. 도 27d에 도시된 바와 같이, 전도성 재료(1420)는 다양한 형상들로 기판(1416, 1605, 1705, 2005) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 전도성 재료(1420)의 단면 프로파일은 직사각형 프로파일(1420a), 삼각형 프로파일(1420b), 둥근 프로파일(1420c), 사다리꼴 프로파일(1420d), 또는 임의의 다른 원하는 프로파일 형상일 수 있다.
추가 고려사항들
[0205]
상기한 명세서에서, 본 발명은 이들의 특정한 실시예들을 참조로 설명되었다. 그러나 본 발명의 보다 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 이에 대해 다양한 수정들 및 변경들이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 명세서 및 도면들은 이에 따라, 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 여겨져야 한다.
[0206]
실제로, 본 개시내용의 시스템들 및 방법들은 각각 여러 개의 혁신적인 양상들을 가지며, 그 양상들 중 어떠한 단일 양상도 본 명세서에서 개시된 바람직한 속성들을 단독으로 담당하거나 그에 요구되지는 않는다고 인식될 것이다. 위에서 설명된 다양한 특징들 및 프로세스들은 서로 독립적으로 사용될 수 있거나, 다양한 방식들로 조합될 수 있다. 모든 가능한 조합들 및 하위 조합들은 본 개시내용의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.
[0207]
개별 실시예들과 관련하여 본 명세서에 설명되는 특정 특징들은 또한 단일 실시예로 조합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 실시예와 관련하여 설명되는 다양한 특징들은 또한 다수의 실시예들로 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 구현될 수 있다. 아울러, 특징들이 특정한 조합들로 작용하는 것으로 앞서 설명되고 심지어 초기에 이와 같이 청구될 수 있다 하더라도, 어떤 경우들에는 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들이 그 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형에 관련될 수 있다. 단일 특징 또는 특징들의 그룹이 각각의 그리고 모든 각각의 실시예에 필요하거나 필수적인 것은 아니다.
[0208]
구체적으로 달리 언급되지 않거나 사용된 맥락 내에서 달리 이해되지 않는다면, 본 명세서에서 사용된 조건부 언어, 이를테면 무엇보다도, "할 수 있다(can, could, might, may)", "예컨대" 등은 일반적으로, 특정 실시예들은 특정 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들을 포함하지만 다른 실시예들은 이들을 포함하지 않는다는 것을 전달하는 것으로 의도된다고 인식될 것이다. 따라서 그러한 조건부 언어는 일반적으로, 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들이 하나 이상의 실시예들을 위해 어떤 식으로든 요구된다는 것을, 또는 하나 이상의 실시예들이 저자 입력 또는 프롬프팅(prompting)을 이용하거나 이를 이용하지 않고, 이러한 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들이 임의의 특정 실시예에 포함되는지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행되어야 하는지를 판단하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하는 것으로 의도되진 않는다. "포함하는(comprising, including)", "갖는(having)" 등의 용어들은 동의어이며, 제한이 없는 방식으로 포괄적으로 사용되며, 추가 엘리먼트들, 특징들, 작용들, 동작들 등을 배제하지 않는다. 또한, "또는"이라는 용어가 예를 들어, 엘리먼트들의 리스트를 연결하기 위해 사용될 때, 리스트 내의 엘리먼트들 중 하나, 일부, 또는 전부를 의미하도록 "또는"이라는 용어는 (이 용어의 배타적인 의미가 아니라) 이 용어의 포괄적인 의미로 사용된다. 추가로, 본 출원 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 단수 표현들은 달리 명시되지 않는 한 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 마찬가지로, 동작들이 특정 순서로 도면들에 도시되지만, 바람직한 결과들을 달성하기 위해 이러한 동작들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행될 필요는 없다고, 또는 예시된 모든 동작들이 수행될 필요는 없다고 인식되어야 한다. 또한, 도면들은 흐름도의 형태로 하나 이상의 예시적인 프로세스들을 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나 도시되지 않은 다른 동작들이 개략적으로 예시된 예시적인 방법들 및 프로세스들에 통합될 수 있다. 예를 들어, 예시된 동작들 중 임의의 동작 전, 후, 그와 동시에 또는 그 사이에서 하나 이상의 추가 동작들이 수행될 수 있다. 추가로, 동작들은 다른 실시예들에서 재배열되거나 재정렬될 수 있다. 특정 상황들에서는, 다중 작업 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 더욱이, 앞서 설명한 실시예들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 실시예들에서 이러한 분리를 필요로 하는 것으로 이해되지 않아야 하며, 설명한 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품들로 패키지화될 수 있다고 이해되어야 한다. 추가로, 다른 실시예들이 다음 청구항들의 범위 내에 있다. 어떤 경우들에, 청구항들에서 언급되는 동작들은 다른 순서로 수행되며 여전히 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.
[0209]
이에 따라, 청구항들은 본 명세서에 도시된 실시예들로 한정되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 본 명세서에 개시된 이러한 개시내용, 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 가장 넓은 범위에 따르는 것이다.
Claims (73)
- 이미지를 디스플레이하기 위해 광을 출력하도록 구성된 도파관을 포함하는 도파관 어셈블리; 및
상기 도파관의 주 표면을 향하는 주 표면을 갖는 적응형 렌즈 어셈블리를 포함하며,
상기 적응형 렌즈 어셈블리는,
파장판 렌즈; 및
전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하고,
상기 전환 가능 파장판 어셈블리는,
사이에 볼륨을 한정하는 제1 비-액정 1/4 파장판(quarter-wave plate)과 제2 비-액정 1/4 파장판; 및
상기 제1 1/4 파장판과 상기 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨 내에 배치된 액정 층을 포함하고,
상기 액정 층의 액정 분자들은 선택적으로 전환 가능한 배향들을 갖는,
디스플레이 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 전환 가능 파장판 어셈블리는 상기 제1 1/4 파장판과 상기 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨 내에 배치된 전극 패턴을 더 포함하며,
상기 전극 패턴은 상기 액정 분자들의 배향들을 변경하기 위해 전기장을 선택적으로 설정하도록 구성된 전도성 재료를 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 제2 항에 있어서,
상기 전극 패턴은 상기 제1 1/4 파장판 상에 배치되고, 다른 전극 패턴은 상기 제2 1/4 파장판 상에서 상기 볼륨 내에 배치되는,
디스플레이 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈는 액정 중합체 층을 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 제4 항에 있어서,
상기 적응형 렌즈 어셈블리는 상기 파장판 렌즈와 상기 제1 1/4 파장판 사이에 배치된 정렬 층을 더 포함하며,
상기 정렬 층은 상기 액정 중합체 층에서 액정 분자들의 배향들을 적어도 부분적으로 결정하는,
디스플레이 디바이스. - 제4 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈는 상기 액정 중합체 층 상에 다른 액정 중합체 층을 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 1/4 파장판과 상기 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨은 상기 제1 1/4 파장판과 상기 제2 1/4 파장판 사이로 연장되는 셀 벽에 의해 추가로 한정되며,
상기 셀 벽은 잉크젯 프린팅 가능 재료를 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈와 상기 전환 가능 파장판 어셈블리는 적응형 렌즈 어셈블리를 구성하고,
상기 적응형 렌즈 어셈블리는 복수의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 포함하며,
각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리는,
파장판 렌즈; 및
전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 적응형 렌즈 어셈블리로부터 상기 도파관 어셈블리의 반대편에 다른 적응형 렌즈 어셈블리를 더 포함하며,
상기 다른 적응형 렌즈 어셈블리는 연관된 파장판 렌즈 및 연관된 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 파장판 렌즈; 및
전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하고,
상기 전환 가능 파장판 어셈블리는,
사이에 볼륨을 한정하는 제1 비-액정 1/4 파장판과 제2 비-액정 1/4 파장판; 및
상기 제1 1/4 파장판과 상기 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨 내에 배치된 액정 층을 포함하고,
상기 액정 층의 액정 분자들은 선택적으로 전환 가능한 배향들을 갖는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제10 항에 있어서,
상기 전환 가능 파장판 어셈블리는 상기 제1 1/4 파장판과 상기 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨 내에 배치된 전극 패턴을 더 포함하며,
상기 전극 패턴은 상기 액정 분자들의 배향들을 변경하기 위해 전기장을 선택적으로 설정하도록 구성된 전도성 재료를 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제11 항에 있어서,
상기 전극 패턴은 상기 제1 1/4 파장판 상에 배치되고, 다른 전극 패턴은 상기 제2 1/4 파장판 상에서 상기 볼륨 내에 배치되는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제10 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈는 액정 중합체 층을 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제13 항에 있어서,
상기 적응형 렌즈 어셈블리는 상기 파장판 렌즈와 상기 제1 1/4 파장판 사이에 배치된 정렬 층을 더 포함하며,
상기 정렬 층은 상기 액정 중합체 층에서 액정 분자들의 배향들을 적어도 부분적으로 결정하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제13 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈는 상기 액정 중합체 층 상에 다른 액정 중합체 층을 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제10 항에 있어서,
상기 제1 1/4 파장판과 상기 제2 1/4 파장판 사이의 볼륨은 상기 제1 1/4 파장판과 상기 제2 1/4 파장판 사이로 연장되는 셀 벽에 의해 추가로 한정되며,
상기 셀 벽은 잉크젯 프린팅 가능 재료를 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제10 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈와 상기 전환 가능 파장판 어셈블리는 적응형 렌즈 어셈블리를 구성하고,
상기 적응형 렌즈 어셈블리는 복수의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 포함하며,
각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리는,
파장판 렌즈; 및
전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 이미지를 디스플레이하기 위해 광을 출력하도록 구성된 도파관을 포함하는 도파관 어셈블리; 및
상기 도파관의 주 표면을 향하는 주 표면을 갖는 적응형 렌즈 어셈블리를 포함하며,
상기 적응형 렌즈 어셈블리는,
파장판 렌즈; 및
전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하고,
상기 전환 가능 파장판 어셈블리는,
사이에 볼륨을 한정하는 제1 기판과 제2 기판;
상기 볼륨 내에 배치된 액정 층;
상기 액정 층의 액정 분자들을 정렬하기 위한 제1 세트의 가이드들 ― 상기 제1 세트의 가이드들은 상기 볼륨 내에 그리고 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극 패턴을 포함함 ―; 및
상기 액정 층의 액정 분자들을 정렬하기 위한 제2 세트의 가이드들을 포함하며,
상기 제2 세트의 가이드들은 상기 볼륨 내에 그리고 상기 제1 기판 상에 배치된 제2 전극 패턴을 포함하고,
상기 제1 전극 패턴 및 상기 제2 전극 패턴은 상기 액정 층의 액정 분자들의 배향들을 선택적으로 변경하기 위해 전기장을 설정하도록 구성되는,
디스플레이 디바이스. - 제18 항에 있어서,
상기 제1 전극 패턴 및 상기 제2 전극 패턴 중 적어도 하나는 평행 전도체들의 어레이를 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 제18 항에 있어서,
상기 제1 전극 패턴 및 상기 제2 전극 패턴 중 적어도 하나는 와이어 메시를 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 제18 항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 각각 1/4 파장판들을 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 제18 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈와 상기 전환 가능 파장판 어셈블리는 적응형 렌즈 어셈블리를 구성하고,
상기 적응형 렌즈 어셈블리는 복수의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 포함하며,
각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리는,
파장판 렌즈; 및
전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 제18 항에 있어서,
상기 적응형 렌즈 어셈블리로부터 상기 도파관 어셈블리의 반대편에 다른 적응형 렌즈 어셈블리를 더 포함하며,
상기 다른 적응형 렌즈 어셈블리는 연관된 파장판 렌즈 및 연관된 전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하는,
디스플레이 디바이스. - 파장판 렌즈; 및
전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하고,
상기 전환 가능 파장판 어셈블리는,
사이에 볼륨을 한정하는 제1 기판과 제2 기판;
상기 볼륨 내에 배치된 액정 층;
상기 액정 층의 액정 분자들을 정렬하기 위한 제1 세트의 가이드들 ― 상기 제1 세트의 가이드들은 상기 볼륨 내에 그리고 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극 패턴을 포함함 ―; 및
상기 액정 층의 액정 분자들을 정렬하기 위한 제2 세트의 가이드들을 포함하며,
상기 제2 세트의 가이드들은 상기 볼륨 내에 그리고 상기 제1 기판 상에 배치된 제2 전극 패턴을 포함하고,
상기 제1 전극 패턴 및 상기 제2 전극 패턴은 상기 액정 층의 액정 분자들의 배향들을 선택적으로 변경하기 위해 전기장을 설정하도록 구성되는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제24 항에 있어서,
상기 제1 전극 패턴 및 상기 제2 전극 패턴 중 적어도 하나는 평행 전도체들의 어레이를 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제24 항에 있어서,
상기 제1 전극 패턴 및 상기 제2 전극 패턴 중 적어도 하나는 와이어 메시를 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제24 항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 각각 1/4 파장판들을 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제24 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈는 액정 중합체 층을 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제28 항에 있어서,
상기 적응형 렌즈 어셈블리는 상기 파장판 렌즈와 상기 제1 1/4 파장판 사이에 배치된 정렬 층을 더 포함하며,
상기 정렬 층은 상기 액정 중합체 층에서 액정 분자들의 배향들을 적어도 부분적으로 결정하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제28 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈는 상기 액정 중합체 층 상에 다른 액정 중합체 층을 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 제24 항에 있어서,
상기 파장판 렌즈와 상기 전환 가능 파장판 어셈블리는 적응형 렌즈 어셈블리를 구성하고,
상기 적응형 렌즈 어셈블리는 복수의 적응형 렌즈 서브어셈블리들을 포함하며,
각각의 적응형 렌즈 서브어셈블리는,
파장판 렌즈; 및
전환 가능 파장판 어셈블리를 포함하는,
적응형 렌즈 어셈블리. - 프로세싱하기 위한 기판의 롤을 제공하기 위한 공급 기판 롤러;
렌즈 구조들을 위에 갖는 프로세싱된 기판을 수용하기 위한 렌즈 기판 롤러;
상기 공급 기판 롤러로부터 상기 렌즈 기판 롤러까지 언롤링(unroll)된 기판의 경로를 정하는 기판 경로;
상기 기판 경로 내에 있으며, 상기 기판의 제1 면에 액정 분자들의 배향을 안내하기 위한 정렬 구조를 형성하도록 구성된 정렬 구조 애플리케이터(applicator); 및
상기 기판 경로 내의 제1 렌즈 층 애플리케이터를 포함하며,
상기 제1 렌즈 층 애플리케이터는,
상기 공급 기판의 제1 면에 제1 액정 층을 적용하도록 구성된 슬롯 다이; 및
상기 제1 액정 층을 경화하도록 구성된 제1 경화 스테이션을 포함하는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤(roll-to-roll) 장치. - 제32 항에 있어서,
상기 제1 경화 스테이션은 UV(ultraviolet) 광원을 포함하고,
상기 UV 광원은 상기 제1 액정 층의 액정 분자들을 중합하도록 구성되는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제32 항에 있어서,
상기 제1 경화 스테이션은 상기 제1 액정 층을 가열하도록 구성된 열원을 포함하는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제32 항에 있어서,
제2 렌즈 층 애플리케이터를 더 포함하며,
상기 제2 렌즈 층 애플리케이터는,
경화된 제1 렌즈 층 상에 제2 액정 층을 적용하도록 구성된 슬롯 다이; 및
상기 제2 액정 층을 경화하도록 구성된 제2 경화 스테이션을 포함하는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제35 항에 있어서,
상기 제2 경화 스테이션은 UV(ultraviolet) 광원을 포함하고,
상기 UV 광원은 상기 제2 액정 층의 액정 분자들을 중합하도록 구성되는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제35 항에 있어서,
상기 제2 경화 스테이션은 상기 제2 액정 층을 가열하도록 구성된 열원을 포함하는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제32 항에 있어서,
상기 정렬 구조 애플리케이터는,
상기 공급 기판의 제1 면에 정렬 층 레지스트 재료를 적용하도록 구성된 슬롯 다이;
고체 정렬 층을 형성하기 위해 상기 정렬 층 레지스트 재료를 경화하도록 구성된 경화 스테이션; 및
상기 고체 정렬 층 내에서 하나 이상의 정렬 구조들을 광학적으로 패터닝하도록 구성된 광학 정렬기를 포함하는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제32 항에 있어서,
상기 정렬 구조 애플리케이터는,
상기 공급 기판의 제1 면 상에 액체 레지스트 재료를 프린팅하도록 구성된 잉크젯 프린터;
액정 정렬 구조를 형성하기 위해 상기 액체 레지스트 재료를 임프린팅하도록 구성된 롤 템플릿; 및
상기 공급 기판의 제1 면 상에 정렬 구조들의 패턴을 포함하는 고체 레지스트를 형성하기 위해, 상기 액체 레지스트 재료가 등각 롤 템플릿(conformal roll template)과 접촉하는 동안 상기 액체 레지스트 재료를 경화하도록 구성된 에너지원을 포함하는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 프로세싱하기 위한 기판의 롤을 제공하기 위한 공급 기판 롤러;
정렬 구조들을 위에 갖는 프로세싱된 기판을 수용하기 위한 중간 기판 롤러;
상기 공급 기판 롤러로부터 상기 중간 기판 롤러까지 언롤링된 기판의 경로를 정하는 기판 경로;
임프린트 레지스트를 증착하도록 구성된 증착 디바이스;
복수의 롤러들에 의해 정해진 폐쇄 템플릿 경로를 따라 이동하도록 구성된 연속 템플릿 루프 ― 상기 템플릿 경로의 임프린팅 부분은 상기 기판 경로의 일부와 일치함 ―; 및
고체 정렬 층을 형성하기 위해 상기 정렬 구조를 경화하도록 구성된 에너지원을 포함하는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제40 항에 있어서,
상기 에너지원은 UV(ultraviolet) 광원을 포함하는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제40 항에 있어서,
상기 증착 디바이스는, 상기 에너지원의 상류에 있으며 상기 공급 기판의 제1 면에 상기 임프린트 레지스트를 적용하도록 구성된 슬롯 다이를 포함하고,
상기 템플릿 루프는 상기 롤 템플릿 경로의 임프린팅 부분을 따라 상기 임프린트 레지스트를 임프린팅하도록 구성되는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제40 항에 있어서,
상기 증착 디바이스는, 상기 에너지원의 상류에 있으며 임프린트 레지스트를 프린팅하도록 구성된 잉크젯 프린터를 포함하고,
상기 템플릿은 상기 템플릿 경로의 임프린팅 부분을 따라 상기 임프린트 레지스트를 임프린팅하도록 구성되는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 제43 항에 있어서,
상기 잉크젯 프린터는 상기 템플릿 상에 상기 임프린트 레지스트를 증착하도록 구성되는,
액정 렌즈들을 제조하기 위한 롤투롤 장치. - 공급 기판 롤러에서 기판의 공급 롤을 언롤링하는 단계;
상기 공급 기판 롤러와 렌즈 기판 롤러 사이로 연장되는 언롤링된 기판을 프로세싱하는 단계; 및
이어서, 상기 언롤링된 기판을 상기 렌즈 기판 롤러에서 재롤링하는 단계를 포함하며,
상기 언롤링된 기판을 프로세싱하는 단계는,
상기 언롤링된 기판의 제1 면 상에 정렬 층을 형성하는 단계;
상기 정렬 구조 위에 제1 액정 층을 증착하는 단계; 및
제1 렌즈 층을 형성하기 위해 상기 제1 액정 층을 경화하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제45 항에 있어서,
상기 제1 액정 층을 증착하는 단계는, 슬롯 다이를 사용하여 상기 정렬 구조 상에 액정을 적용하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제45 항에 있어서,
상기 제1 액정 층을 경화하는 단계는, 상기 제1 액정 층에 UV(ultraviolet) 광을 조사하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제45 항에 있어서,
상기 제1 액정 층을 경화하는 단계는, 오븐에서 상기 제1 액정 층을 가열하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제45 항에 있어서,
상기 정렬 층을 형성하는 단계는,
상기 기판의 제1 면에 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 증착하는 단계; 및
증착된 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 패터닝하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제49 항에 있어서,
상기 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 패터닝하는 단계는, 홀로그램 기록을 형성하기 위해 상기 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 광에 노출시키는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제49 항에 있어서,
상기 선택적으로 한정할 수 있는 재료는 레지스트이고,
상기 선택적으로 한정할 수 있는 재료를 패터닝하는 단계는,
등각 롤 템플릿을 사용하여 상기 레지스트를 임프린팅하는 단계; 및
상기 공급 기판의 제1 면 상에 고체 정렬 구조들을 형성하기 위해, 액체 레지스트 재료가 상기 등각 롤 템플릿과 접촉하는 동안 상기 액체 레지스트 재료를 경화하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제45 항에 있어서,
상기 제1 렌즈 층 위에 제2 액정 층을 적용하는 단계; 및
고체 제2 렌즈 층을 형성하기 위해 상기 제2 액정 층을 경화하는 단계를 더 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제45 항에 있어서,
상기 공급 롤을 언로딩하기 전에, 상기 정렬 층이 형성되는 면의 반대편인 상기 기판의 밑면 상에 전극 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제53 항에 있어서,
상기 언롤링된 기판을 재롤링한 후에, 상기 기판을 언롤링하고 상기 기판의 밑면 상에 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계를 더 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제54 항에 있어서,
상기 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계는 잉크젯 증착을 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제54 항에 있어서,
상기 기판 및 다른 기판 그리고 상기 액정 셀 벽들에 의해 한정된 개방 볼륨을 형성하기 위해 상기 기판을 상기 다른 기판에 부착하는 단계; 및
상기 개방 볼륨을 액정으로 채우는 단계를 더 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제45 항에 있어서,
상기 기판은 1/4 파장판인,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 공급 기판 롤러에서 기판의 공급 롤을 언롤링하는 단계 ― 언롤링된 기판은 상기 공급 기판 롤러와 중간 기판 롤러 사이로 연장됨 ―;
상기 기판 상에서 액정 분자들의 배향을 안내하기 위한 정렬 피처들을 상기 언롤링된 기판 상에 형성하는 단계 ― 상기 정렬 피처들을 형성하는 단계는 복수의 롤러들에 의해 정해진 이동 경로를 갖는 폐쇄 루프 템플릿을 사용하여 상기 정렬 피처들을 임프린팅하는 단계를 포함함 ―; 및
이어서, 상기 언롤링된 기판을 상기 중간 기판 롤러에서 재롤링하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제58 항에 있어서,
상기 정렬 피처들을 형성하는 단계는,
상기 기판 상에 임프린트 레지스트를 증착하는 단계;
상기 템플릿을 사용하여 상기 임프린트 레지스트를 임프린팅하는 단계; 및
상기 공급 기판 상에 고체 정렬 구조들을 형성하기 위해, 상기 템플릿이 상기 임프린트 레지스트를 임프린팅하고 있는 동안 상기 임프린트 레지스트를 경화하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제58 항에 있어서,
상기 공급 롤은 상기 정렬 층이 형성될 상부면의 반대편인 상기 기판의 밑면 상에 전극 패턴을 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제60 항에 있어서,
상기 언롤링된 기판을 재롤링한 후에, 상기 기판을 언롤링하고 상기 기판의 상부면 상에 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계를 더 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제61 항에 있어서,
상기 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계는 잉크젯 증착에 의해 상기 셀 벽들을 프린팅하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제61 항에 있어서,
상기 기판 및 다른 기판 그리고 상기 액정 셀 벽들에 의해 한정된 개방 볼륨을 형성하기 위해 상기 기판을 상기 다른 기판에 부착하는 단계; 및
개방 볼륨을 액정으로 채우는 단계를 더 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제58 항에 있어서,
상기 기판은 1/4 파장판인,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 중간 기판 롤러에서 중간 기판의 롤을 언롤링하는 단계 ― 상기 중간 기판은 액정 분자들을 위한 정렬 피처들을 포함하고, 상기 정렬 피처들은 상기 중간 기판의 제1 면 상에 있음 ―;
상기 중간 기판 롤러와 렌즈 기판 롤러 사이로 연장되는 언롤링된 기판을 프로세싱하는 단계 ― 상기 언롤링된 기판을 프로세싱하는 단계는,
상기 정렬 피처들 상에 제1 액정 층을 증착하는 단계; 및
제1 렌즈 층을 형성하기 위해 상기 제1 액정 층을 경화하는 단계를 포함함 ―; 및
이어서, 상기 언롤링된 기판을 상기 렌즈 기판 롤러에서 재롤링하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제65 항에 있어서,
상기 제1 액정 층을 증착하는 단계는, 슬롯 다이를 사용하여 액정 재료를 적용하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제65 항에 있어서,
상기 제1 액정 층을 경화하는 단계는, 상기 제1 액정 층에 UV(ultraviolet) 광을 조사하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제65 항에 있어서,
상기 제1 액정 층을 경화하는 단계는, 오븐에서 상기 제1 액정 층을 가열하는 단계를 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제65 항에 있어서,
상기 제1 렌즈 층 위에 제2 액정 층을 적용하는 단계; 및
고체 제2 렌즈 층을 형성하기 위해 상기 제2 액정 층을 경화하는 단계를 더 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제65 항에 있어서,
상기 언롤링된 기판을 재롤링한 후에, 상기 기판을 언롤링하고 상기 기판 상에 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계를 더 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제70 항에 있어서,
상기 복수의 액정 셀 벽들을 형성하는 단계는 잉크젯 증착을 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제70 항에 있어서,
상기 기판, 다른 기판 및 상기 액정 셀 벽들에 의해 한정된 개방 볼륨을 형성하기 위해 상기 기판을 상기 다른 기판에 부착하는 단계; 및
상기 개방 볼륨을 액정 재료로 채우는 단계를 더 포함하는,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법. - 제45 항에 있어서,
상기 기판은 위에 상기 정렬 피처들을 포함하는 1/4 파장판인,
액정 렌즈를 제조하기 위한 방법.
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