CN112965254A - 光波导镜片叠合结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光波导镜片叠合结构及其制作方法，其中，所述光波导镜片的叠合结构包括相叠合的第一镜片和第二镜片，所述第一镜片与第二镜片之间夹设有紫外光固化胶层，所述紫外光固化胶层包括基底胶和填充于所述基底胶内的微粒，所述紫外光固化胶层粘接所述第一镜片和第二镜片。本发明技术方案的光波导镜片叠合结构的面平行度好，还原对比度性能好。

Description

光波导镜片叠合结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及光波导镜片制备技术领域，特别涉及一种光波导镜片叠合结构及其制作方法。

背景技术

AR(Augmented Reality，增强现实)技术是通过计算机图形技术和可视化技术产生物理世界中不存在的虚拟对象，用于丰富用户的感知。其中，具有透明效果和成像/导光效果的光波导镜片是AR硬件得以实施的最关键部件。目前，光波导镜片的叠合主要是利用一种具有压敏特性的胶黏剂来粘接，例如PSA(pressure sensitive adhesive，压敏胶)，但是PSA存在膜厚控制不均的问题，影响叠合后的光波导镜片的面平行度，从而导致光波导镜片的还原对比度(Modulation Transfer Function，MTF)的性能不良。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光波导镜片叠合结构，旨在提高光波导镜片叠合后的面平行度和MTF性能。

为实现上述目的，本发明提出的光波导镜片叠合结构包括相叠合的第一镜片和第二镜片，所述第一镜片与第二镜片之间夹设有紫外光固化胶层，所述紫外光固化胶层包括基底胶和填充于所述基底胶内的微粒，所述紫外光固化胶层粘接所述第一镜片和第二镜片。

可选的实施例中，所述基底胶的材料为环氧树脂、聚氨酯、聚苯乙烯或丙烯酸树脂。

可选的实施例中，所述微粒的材料为高分子树脂或二氧化硅；

且/或，所述微粒的粒径范围为10μm～200μm。

可选的实施例中，所述紫外光固化胶层呈环状，所述紫外光固化胶层位于所述第一镜片表面的边缘。

可选的实施例中，所述第一镜片与所述第二镜片的周侧面分别设有遮光层。

本发明又提出一种光波导镜片叠合结构的制作方法，所述光波导镜片叠合结构的制作方法包括以下步骤：

准备第一镜片和第二镜片；

在所述第一镜片和第二镜片中的一者的表面涂覆紫外光固化胶层，并将另一者与之相对设置，其中，所述紫外光固化胶层包括基底胶和填充于所述基底胶内的微粒；

压合所述第一镜片和第二镜片，并对所述紫外光固化胶层进行光照固化。

可选的实施例中，所述基底胶的材料为环氧树脂类、聚氨酯、聚苯乙烯或丙烯酸树脂类。

且/或，所述微粒的材料为高分子树脂或二氧化硅；

且/或，所述微粒的粒径范围为10μm～200μm。

可选的实施例中，所述在所述第一镜片和第二镜片中的一者的表面涂覆紫外光固化胶层，并将另一者与之相对设置的步骤中，具体包括：

所述紫外光固化胶层呈环状，所述紫外光固化胶层开设有逃气孔，所述逃气孔连通所述紫外光固化胶层围设的内部空间与外部空间。

可选的实施例中，所述压合所述第一镜片和第二镜片，并对所述紫外光固化胶层进行光照固化的步骤中，进行光照固化的紫外光的波长为365nm或436nm。

可选的实施例中，在所述准备第一镜片和第二镜片的步骤之后，所述在所述第一镜片和第二镜片中的一者的表面涂覆紫外光固化胶层，并将另一者与之相对设置的步骤之前，还包括：

在所述第一镜片和所述第二镜片的周侧面分别涂覆遮光层。

可选的实施例中，所述遮光层的材料为紫外线油墨、热固化油墨或硅胶。

本发明技术方案的光波导镜片叠合结构包括了第一镜片和第二镜片，两者通过紫外光固化胶层进行粘接叠合，该紫外光固化胶层包括基底胶和填充于基底胶内的微粒，该微粒可设置具有高精度的粒径，保证紫外光固化胶层的厚度，从而可以精准控制第一镜片和第二镜片之间的间隙，提升光波导镜片叠合结构的面平行度，使得光路传输不存在光路偏转，继而提高MTF良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明光波导镜片叠合结构一实施例的剖视图；

图2为图1所示光波导镜片叠合结构中紫外光固化胶层的部分结构示意图；

图3为图1所示光波导镜片叠合结构的部分结构示意；

图4为本发明光波导镜片叠合结构另一实施例的结构示意图；

图5为本发明光波导镜片叠合结构的制作方法一实施例的流程图；

图6为本发明光波导镜片叠合结构的制作方法又一实施例的流程图；

图7～图10为图6所示光波导镜片叠合结构的制作方法对应的剖视图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	光波导镜片叠合结构	33	微粒
10	第一镜片	50	第二镜片
				30	紫外光固化胶层	70	遮光层
30a	逃气孔	200	吸附结构
				31	基底胶

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种光波导镜片叠合结构100，因其应用于显示装置，实现透明效果和成像/导光效果，且结合人眼的分辨率和在考虑两种颜色的分辨率，这就要求第一镜片10和第二镜片50进行叠合的平行精度要控制在±5微米，故而选择了一种掺杂高精度粒径的微粒33的胶体来进行粘接，从而改善MTF性能。这里的显示装置可选为显示屏、显示眼镜或AR/VR硬件产品等，在此不作限定。

请结合参照图1和图2，在本发明实施例中，所述光波导镜片叠合结构100包括相叠合的第一镜片10和第二镜片50，所述第一镜片10与第二镜片50之间夹设有紫外光固化胶层30，所述紫外光固化胶层30包括基底胶31和填充于所述基底胶31内的微粒33，所述紫外光固化胶层30粘接所述第一镜片10和第二镜片50。

本实施例中，光波导镜片叠合结构100包括有第一镜片10和第二镜片50，具体地，第一镜片10可包括衬底、包层以及芯层等，是一种多层叠合的光栅结构。且第一镜片10的形状可以是正方形、长方形或圆形等，在此不作限定。第二镜片50的材质和组成可以与第一镜片10的材质和组成相同，也可以不相同，在此不作限定。第一镜片10和第二镜片50之间需要保持±3μm的间隙，因此，在两者之间夹设有紫外光固化胶层30(UV胶层)，通过该紫外光固化胶层30进行粘接叠合成一体结构。

该紫外光固化胶层30不是普通的胶体，其包括基底胶31和填充在基底胶31内的微粒33，微粒33是具有高精度粒径的粒子，起到主要的支撑作用，从而可以根据需要设定其粒径，得到第一镜片10和第二镜片50之间的支撑间隙，而基底胶31主要是将微粒33粘连起来，并提供粘连第一镜片10和第二镜片50的粘性。此处，微粒33的形状可以是球体，从而可以在掺杂在基底胶31内时，无论是各个角度，其形成的支撑高度是一致的，从而保证紫外光固化胶层30的整体平整度。当然，微粒33的形状还可以是正多边形体等。可选的实施例中，所述基底胶31的材料为环氧树脂、聚氨酯、聚苯乙烯或丙烯酸树脂，具有较强的粘接力且较小的收缩率，从而可以保证紫外光固化胶层30的稳定性和粘性。与此同时，可选的，所述微粒33的材料为高分子树脂或二氧化硅，例如，玻璃粒子，具有较好的耐热性能，且成型加工性能好，方便加工，可以根据需要进行选定。

本发明技术方案的光波导镜片叠合结构100包括了第一镜片10和第二镜片50，两者通过紫外光固化胶层30进行粘接叠合，该紫外光固化胶层30包括基底胶31和填充于基底胶31内的微粒33，该微粒33可设置具有高精度的粒径，相比于流动性的胶体，能够提供较为准确的支撑高度，保证紫外光固化胶层30的厚度，从而可以精准控制第一镜片10和第二镜片50之间的间隙，提升光波导镜片叠合结构100的面平行度，使得光路传输不存在光路偏转，继而提高MTF良率。

可选的实施例中，所述微粒33的粒径范围为10μm～200μm。可以理解的，微粒33的粒径直接决定了第一镜片10和第二镜片50之间的间隙，故而其粒径不能过大；同时，因加工成本和设备的限制，微粒33的粒径也不会过小，如此，将微粒33的粒径范围设为10μm～200μm，例如，10μm、30μm、80μm、150微米等，从而保证紫外光固化胶层30的厚度和平整度，也不会增加加工成本。可选的，微粒33的粒径选择为50μm，能够进一步提高第一镜片10和第二镜片50之间的面平行度，改善MTF性能。

请结合图1和图3，可选的实施例中，所述紫外光固化胶层30呈环状，所述紫外光固化胶层30位于所述第一镜片10表面的边缘。

本实施例中，为了保证光波导镜片叠合结构100的光传播，该紫外光固化胶层30设为环状，且紫外光固化胶层30设于第一镜片10表面的边缘，如此，第一镜片10、第二镜片50及紫外光固化胶层30围合成一个显示区。为了粘接牢固，当第一镜片10和第二镜片50的形状为正方形时，紫外光固化胶层30形成正方形的环状，从而能够提供两者粘接的面积，保证第一镜片10和第二镜片50的连接稳定性，同时也可以保证两者的面平行度。此处，设置紫外光固化胶层30的内环与外环之间的垂直间距为其宽度，该宽度的数值不宜过大，否则影响显示区域；当然，宽度的数值也不宜过小，否则粘接稳定性不好，易发生偏移或侧移，因此，需要根据第一镜片10和第二镜片50的实际尺寸进行设定，从而保证光波导镜片叠合结构100的面平行度。

请参照图3，可选的实施例中，所述第一镜片10与所述第二镜片50的周侧面分别设有遮光层70。可以理解的，为了防止光波导镜片叠合结构100于其边缘发生漏光，在第一镜片10和第二镜片50的周侧面均设有遮光层70，该遮光层70的材料可以是紫外线油墨、热固化油墨或硅胶等，紫外线油墨是通过紫外线进行光照固化，热固化油墨则是通过加热固化的，而硅胶则是选择不透明的黑色硅胶，从而防止光的泄露。与此同时，第一镜片10和第二镜片50之间的光可以通过紫外光固化胶层30进行遮挡，从而提高光波导镜片叠合结构100的出光效果；同时，第一镜片10和第二镜片50的遮光层70进行光照或加热固化时，不会对两者的间隙产生影响，故而可以保证光波导镜片叠合结构100的面平行度和MTF性能。

请结合图1、图5、图8至图10，本发明又提出一种光波导镜片叠合结构100的制作方法，所述光波导镜片叠合结构100的制作方法的步骤包括：

步骤S1：准备第一镜片10和第二镜片50；

步骤S2：在所述第一镜片10和第二镜片50中的一者的表面涂覆紫外光固化胶层30，并将另一者与之相对设置，其中，所述紫外光固化胶层30包括基底胶31和填充于所述基底胶31内的微粒33；

步骤S3：压合所述第一镜片10和第二镜片50，并对所述紫外光固化胶层30进行光照固化。

本实施例中，光波导镜片叠合结构100包括第一镜片10和第二镜片50，上述部件的具体结构可以参照上述实施例的结构，在此不做赘述。步骤S1中准备第一镜片10和第二镜片50，具体是根据两者的结构，通过前期的制备工艺制得，还可以对制备的第一镜片10和第二镜片50的表面进行清洁处理，从而保证粘接的洁净度和稳定性。另外，第一镜片10和第二镜片50均需要通过固定件进行固定，该固定件可以是吸附结构200，吸附结构200可以是静电贴或胶层等，在第一镜片10或第二镜片50背离需要粘接的表面进行吸附，从而方便进行后续的涂覆胶体步骤和压合步骤。

然后，执行步骤S2，此处，可选择在第一镜片10上进行紫外光固化胶层30的涂覆，如此，可以通过吸附结构200将其移动至相应的点胶设备处进行点胶，紫外光固化胶层30的形状和宽度可以根据第一镜片10的形状和尺寸进行设定。其中，紫外光固化胶层30包括基底胶31和填充于基底胶31内的微粒33，微粒33可以起到主要的支撑作用，从而可以根据需要设定其粒径，得到第一镜片10和第二镜片50之间的支撑间隙，而基底胶31主要是将微粒33粘连起来，并提供粘连第一镜片10和第二镜片50的粘性。该点胶的过程与目前的点胶过程相同，在此不做赘述。当点胶结束后，需要将第二镜片50的吸附结构200翻转，使得第二镜片50与第一镜片10相对设置，从而方便进行后续的压合工序。

此处，可选的，所述基底胶31的材料为环氧树脂、聚氨酯、聚苯乙烯或丙烯酸树脂，具有较强的粘接力且较小的收缩率，从而可以保证紫外光固化胶层30的稳定性和粘性。与此同时，可选的，所述微粒33的材料为高分子树脂或二氧化硅，具有较好的耐热性能，且成型加工性能好，方便加工，可以根据需要进行选定。可以理解的，微粒33的粒径直接决定了第一镜片10和第二镜片50之间的间隙，故而其粒径不能过大；同时，因加工成本和设备的限制，微粒33的粒径也不会过小，如此，可选的，所述微粒33的粒径范围为10μm～200μm，例如，10μm、30μm、80μm、150微米等，从而保证紫外光固化胶层30的厚度和平整度，也不会增加加工成本。紫外光固化胶层30因为微粒33的存在，从而具有较好的成膜厚度，继而为后续的压合平行度提供了良好的基础，有效改善MTF性能。

再执行步骤3，控制驱动机构对两个吸附结构200中的一者进行驱动，例如，驱动第二镜片50的吸附结构200，使其逐渐靠近并压合于第一镜片10，当压合到位时，控制组件控制第二镜片50的吸附结构200可以自动脱离第二镜片50。当然，此处的压合程度可以根据第一镜片10和第二镜片50之间的间隙进行设定。可以理解的，为了保证第一镜片10和第二镜片50的压合准确度，还可以设置校准组件，通过监测第一镜片10与第二镜片50的相对位置，从而不断调整使得两者的位置误差在允许的范围内，保证压合的良率。当然，还可以设置监测组件，时刻监测第一镜片10与第二镜片50之间的间隙，防止压合过度或不到位。

压合后的第一镜片10和第二镜片50通过紫外光固化胶层30进行粘接，此时，再使用光照对该紫外光固化胶层30进行固化处理，使其完全固化稳定，从而保证第一镜片10与第二镜片50的面平行度的稳定性，提高光波导镜片叠合结构100的显示效果和MTF性能。此处，压合所述第一镜片10和第二镜片50，并对所述紫外光固化胶层30进行光照固化的步骤中，进行光照固化的紫外光的波长为365nm或436nm，如此，可以得到较为稳定的紫外光固化胶层30，且使得基底胶31的收缩率最小，减少对光波导镜片叠合结构100的面平行度的影响。当然，于其他实施例中，该紫外光还可以选择其他波长。

请再次参照图3，可选的实施例中，所述在所述第一镜片10和第二镜片50中的一者的表面涂覆紫外光固化胶层30，并将另一者与之相对设置的步骤中，具体包括：

步骤S21：所述紫外光固化胶层30呈环状，所述紫外光固化胶层30开设有逃气孔30a，所述逃气孔30a连通所述紫外光固化胶层30围设的内部空间与外部空间。

此处，在第二镜片50逐渐靠近并压合于第一镜片10时，第一镜片10和第二镜片50之间的压强会逐渐增大，如此，该较大的压强力会对涂覆的紫外光固化胶层30造成影响，使其发生偏移，或者形状和高度发生变化。因此，需要在压合过程中，能够逐渐泄掉紫外光固化胶层30与第二镜片50及第一镜片10之间的气体，故，在紫外光固化胶层30呈环状，保证粘接强度和稳定性时，在紫外光固化胶层30开设有逃气孔30a。该逃气孔30a可以由点胶设备在点胶时，在环状的紫外光固化胶层30预留一部分的空白位置，从而使得该紫外光固化胶层30的环状断开一个缺口，如此，可以连通紫外光固化胶层30围设的内部空间与外部空间，在逐渐压合过程中，气体通过该逃气孔30a泄漏出去，从而保持内外气压的平衡，防止因压差导致第一镜片10、第二镜片50或紫外光固化胶层30的变形，保证光波导镜片叠合结构100的平整度，有效改善MTF性能。

当然，该逃气孔30a可以设置两个或多个，多个逃气孔30a的尺寸也可以不同，在此不作限定，只需要保证较好的气压平衡即可。此外，根据需要，在完成压合后，也可以再使用UV胶将该逃气孔30a进行填补密封，从而保证该光波导镜片叠合结构100的稳定性和显示效果。

请结合图6至图10，可选的实施例中，在准备第一镜片10和第二镜片50的步骤S1之后，在第一镜片10和第二镜片50中的一者的表面涂覆紫外光固化胶层30，并将另一者与之相对设置的步骤S2之前，还包括：

步骤S1’：在所述第一镜片10和所述第二镜片50的周侧面分别涂覆遮光层70。

本实施例中，为了防止光波导镜片叠合结构100的边缘漏光，需要在其边缘进行遮光层70的涂覆。可选的，所述遮光层70的材料为紫外线油墨、热固化油墨或硅胶。紫外线油墨是通过紫外线进行光照固化，热固化油墨则是通过加热固化的，而硅胶则是选择不透明的黑色硅胶，从而防止光的泄露。为了方便加工，通常选择热固化油墨进行涂覆，而此处，在涂覆紫外光固化胶层30之前涂覆遮光层70，即，分别在第一镜片10的周侧面和第二镜片50的周侧面涂覆遮光层70，可以在第一镜片10与第二镜片50压合后对该遮光层70进行热固化时，防止受热收缩的遮光层70对第一镜片10与第二镜片50之间的间隙产生影响，故而可以保证光波导镜片叠合结构100的面平行度和MTF性能。

经过上述制作方法制备的光波导镜片叠合结构100在经过间隙量测设备(GAP)测量时，得出的GAP数据和面平行度均满足规格需求。且使用MTF测试设备测试得出的MTF数据，也得到了光波导镜片叠合结构100的MTF水平明显提升的结果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种光波导镜片叠合结构，其特征在于，所述光波导镜片的叠合结构包括相叠合的第一镜片和第二镜片，所述第一镜片与第二镜片之间夹设有紫外光固化胶层，所述紫外光固化胶层包括基底胶和填充于所述基底胶内的微粒，所述紫外光固化胶层粘接所述第一镜片和第二镜片。

2.如权利要求1所述的光波导镜片叠合结构，其特征在于，所述基底胶的材料为环氧树脂、聚氨酯、聚苯乙烯或丙烯酸树脂。

3.如权利要求2所述的光波导镜片叠合结构，其特征在于，所述微粒的材料为高分子树脂或二氧化硅；

且/或，所述微粒的粒径范围为10μm～200μm。

4.如权利要求1所述的光波导镜片叠合结构，其特征在于，所述紫外光固化胶层呈环状，所述紫外光固化胶层位于所述第一镜片表面的边缘。

5.如权利要求1至4中任一项所述的光波导镜片叠合结构，其特征在于，所述第一镜片与所述第二镜片的周侧面分别设有遮光层。

6.一种光波导镜片叠合结构的制作方法，其特征在于，所述光波导镜片叠合结构的制作方法包括以下步骤：

准备第一镜片和第二镜片；

在所述第一镜片和第二镜片中的一者的表面涂覆紫外光固化胶层，并将另一者与之相对设置，其中，所述紫外光固化胶层包括基底胶和填充于所述基底胶内的微粒；

压合所述第一镜片和第二镜片，并对所述紫外光固化胶层进行光照固化。

7.如权利要求6所述的光波导镜片叠合结构的制作方法，其特征在于，所述基底胶的材料为环氧树脂类、聚氨酯、聚苯乙烯或丙烯酸树脂类；

且/或，所述微粒的材料为高分子树脂或二氧化硅；

且/或，所述微粒的粒径范围为10μm～200μm。

8.如权利要求6所述的光波导镜片叠合结构的制作方法，其特征在于，所述在所述第一镜片和第二镜片中的一者的表面涂覆紫外光固化胶层，并将另一者与之相对设置的步骤中，具体包括：

所述紫外光固化胶层呈环状，所述紫外光固化胶层开设有逃气孔，所述逃气孔连通所述紫外光固化胶层围设的内部空间与外部空间。

9.如权利要求6所述的光波导镜片叠合结构的制作方法，其特征在于，所述压合所述第一镜片和第二镜片，并对所述紫外光固化胶层进行光照固化的步骤中，进行光照固化的紫外光的波长为365nm或436nm。

10.如权利要求6至9中任一项所述的光波导镜片叠合结构的制作方法，其特征在于，在所述准备第一镜片和第二镜片的步骤之后，所述在所述第一镜片和第二镜片中的一者的表面涂覆紫外光固化胶层，并将另一者与之相对设置的步骤之前，还包括：

在所述第一镜片和所述第二镜片的周侧面分别涂覆遮光层。

11.如权利要求10所述的光波导镜片叠合结构的制作方法，其特征在于，所述遮光层的材料为紫外线油墨、热固化油墨或硅胶。

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