TW200305623A - Method to produce a wedge-free adhesion-seam - Google Patents

Description

200305623 玖、發明說明. ，' · -' Vi:，.，...：： . 乂. Λ Κ.ι . . . - - ' . .:. -. ::. .... ....， ： .). . ... ΐ.. ’ (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、內容、實施方式及圖式簡單說明) 技術領域 本發明涉及申請專利範圍第1項中所述之光學構件中無 墊木之黏合接縫之製造方法。 具有平行黏合接縫之光學構件例如在成像光學系統領域 中很需要。爲了確保一種儘可能無誤差之成像，則就角度 容許度（tol e ranee)而言須使用多個規格很狹窄之單一組件 ，其光學和機械之關係就方向和定位而言須符合很高之需 求。特別是在黏合二個透明組件（其用來進行光學成像）之 平坦表面時須避免不明確之黏合墊木。此種成像通常由相 連之表面來達成。互相連接之表面因此可以未塗層之傳送 界面來形成。但特別就分光器而言這些連接用之表面亦可 被塗層且因此形成各具有光學功能之界面。以此種方式可 製成極化分光器或分色器。具体而言上述這些組件可廣泛 地使用在投影機和顯微鏡中。 先前技術 由先前技術中已知上述各組件通常以人工互相黏合。黏 合劑首先在一個待黏合之面上塗佈在一個或多個位置上。 然後使各面集合在一起。因此通常會形成空氣雜質，其會 由於各面互相作旋轉式偏移而在邊緣上擠壓且最後會溢出 。於是幾乎不能防止：黏合劑經由待黏合之各面之邊緣而 混入。通常需要多個修正步驟，以便在相對應之光學應用 -5- 200305623 中達到所需之準確度。在黏合劑硬化之前或硬化期間因此 須作光學-或機械測試以得知··黏合接縫中是否存在一種不 允許之墊木。整個人工過程須要技巧和經驗且只能藉由已 有之專業能力才可進行。這樣會使製程很昂貴且在大量製 造時特別不經濟而不適當 DE 4414915 A1中揭示一已結構化之表面用之另一方式 。待黏合之各表面首先互相靠緊。各面須很平行地互相對 齊。然後經由待黏合之面之邊緣而傳送黏性之黏合劑。在 至少一表面中設置多個通道。由於毛細（capillary)力而使 黏合劑被拉入內部且分佈在待黏合之面上。藉由此種方式 ，則不利之旋轉（其可造成空氣雜質之擠壓）即可被防止。 由於該二個面從開始就已互相平行對準，則亦不需其它之 修正步驟。特別是此種過程可簡單地被自動化，則可經濟 地大量生產。此種黏合過程之可用性之一較大之限制當然 是：至少一即將黏合之面必須是一已結構化之表面。此乃 因二個平行之表面太緊密地相鄰而使黏合劑不能藉由毛細 力來侵入。 發明內容 本發明之目的是消除先前技術之缺點’特別是提供一種 自動化方法以黏合二個平面，藉此即不須使各面旋轉地互 相偏移且亦不須各種修正步驟以調整各即將黏合之面之所 期望之平行性。 本發明中上述目的以申請專利範圍第1項之方式來達成 。其它有利之形式描在申請專利範圍各附屬項中。 200305623 本發明中各平面之黏合包含一種步驟，其中在一平面之 中央-且較佳是在一未中斷之處理步驟中施加一種体積連續 之黏合劑。又，第二平面廣泛地接近第一平面之後，本發 明之方式包含一種引力相位，其中該重力和毛細力可解釋 此種接近作用。 藉由連續地施加該黏合劑，則可防止：黏合劑本身体積 中形成空氣雜質。由於黏合劑体積須連續，則例如不可使 用各種環。環在氣泡形成時是需要的。現在若注意：在廣 泛地接近第二平面時，第二平面平行地對準第一平面且該 二平面是與黏合劑相接觸，則在引力相位中由於毛細力及 可能存在之重力支撐作用而使黏合劑經由整個面擴散至邊 緣。黏合劑施加在中央，即，各平面之邊緣上之每一點至 黏合劑体積之邊緣之距離至少幾乎相等。其結果是：可保 持各平面之平行性，此乃因黏合劑体積之邊緣力求在待黏 合之各平面之邊緣方向中保持均勻。 若重力對該接近性具有很大之影晌且下降体之重力點至 少不是相靠近地位於原來之黏合劑体積上，則這可藉由一 補償重量已固定之下降体來修正。 實施方式 本發明以下將依據圖式和實施例來描述 本例子涉及二個玻璃稜鏡之黏合，其包含第一稜鏡i 9 及第二稜鏡21，各稜鏡之基面例如形成直角三角形，其各 股之長度是與稜鏡之高度相同，使得在黏合該直角三角形 之斜邊表面時可形成一種立方体。若其中一斜邊表面塗佈 一 7- 200305623 一種極化用之層系統時，則可形成一種極化分光器。 現在爲了使待黏合之各面平行地對準，須進行以下之步 驟： i ) 已塗層之斜邊表面須很準確地對準未塗層之斜邊 表面，其方式是使第二稜鏡21設在第一棱鏡19 上，如第3a圖和3b圖所示。 ii) 第二稜鏡21現在藉由夾具15來夾持且垂直地由 第一稜鏡19移至第一移動區段中直至第一取下位 置爲止，其中第二稜鏡21之定向保持不變，如第 3 c圖所示。 iii) 然後使第二稜鏡21在第二區段中轉移至第一位置 ，就第二稜鏡21在施加該黏合劑1 1之後所形成 之接近性而言該起始位置是在第一稜鏡上，如第 3 d圖所示。 因此，例如可使用一種組件支件1 7來對該第一稜鏡1 9進 行定位。 在下一步驟中，在第一稜鏡1 9之中央施加該黏合劑11 ，如第3 e圖所示。所施加之黏合劑之形式對該分佈特性有 影晌。例如，若對長方形面積進行黏合，則對與該長方形 之較長之邊相平行之一直線進行塗佈時是有利的。若該直 線在整個面上橫向地延伸，則其厚度須均勻，以確保一均 勻之擴散。硏究結果已顯示··使該直線終止於一至該直角 三角形之較短邊之距離（其大約等於該直角三角形之較短邊 之長度之四分之一）中，則這樣是有利的。此外，在該直線 一 8- 200305623 之各端點上分別施加較多之黏合劑時是有利的。因此可形 成一種啞鈴形之幾何形狀，如第2 c圖和第2 X圖所示。若 以油灰黏合各圓之面，則一位於該圓形中央點之旋轉對稱 式點滴即已足夠，如第2 a圖及第2 α圖所示。若存在正方 形之基面，則幾何形式對應於4個互相熔合之体積之一種 黏合劑是適當的，如第2b圖及第2/3圖所示。此種形式對 應於4個互相重疊之配置成正方形之點滴，其覆蓋所有待 黏合之面之中央。 已施加之黏合劑之總重量最後決定了該黏合接縫之厚度 。若待黏合之面分別具有10cm2之.大小且末端上之黏合接 縫是lOum厚，則需10mm3之黏合劑体積。當所施加之黏合 劑數量太小時，當然會有以下之危險性：毛細力不足以使 各面完全沾濕。所施加之黏合劑數量太多時，該黏合劑可 經由待黏合之各面之邊緣。經驗上已顯示：黏合劑之數量 使黏合接縫之厚度是lum至50 um時是適當的。這當然與所 使用之黏合劑之特性很有關係。 在施加該黏合劑之後，第二稜鏡21由第一位置接近第 一棱鏡1 9。這在三個相位中完成：對立相位，中間相位及 引力相位。 在對立相位中，第二稜鏡2 1之斜邊表面由第一位置被 引導至第一中介位置中，其中該第二稜鏡21之斜邊表面須 被定位，使該二個斜邊表面在第一距離中平行地對準且在 橫向中相接近而對準地互相對立。該第二稜鏡2 1之斜邊表 面在第一中介位置中未與黏合劑相接觸。對立相位中此種 -9- 200305623 接近因此可很快地完成。由於該接近之隨後之相位須進行 得很慢，則有利之方式是選取第一距離使其小於1 _。所 施加之黏合劑之高度很少超過0 . 3mm。較佳是選取第一距 離使其等於〇 . 5mm。在此種小距離時快速地接近特別是可 能的，此乃因在該預備步驟中該二個斜邊表面已很準確地 互相平行而對準。 若黏合劑例如由於靜電力而額外地由第二稜鏡21拉出 時，則上述之距離可改變，但基本原理仍相同。 在該接近之中間相位中，第二稜鏡21之斜邊表面由第 一中介位置出來而轉移至第二中介位置中，其與第一稜鏡 19之斜邊表面相距一第二距離。這顯示在第3f圖至3h圖 中。在第二中介位置中該第一稜鏡19之斜邊表面之一部份 已由黏合劑所沾濕，即，在由第一中介位置轉移至第二中 介位置時，第二稜鏡21之斜邊表面會與該黏合劑相接觸。 若此種接觸（如第3 g圖所示）進行得太快，則通常會在黏合 劑中形成氣泡，其不會被排出。這可在中間相位中使該接 近之平均速率選取成足夠慢（因此，例如較0 . 1 mm / s還小） 來防止。此種平均速率越慢，則該過程持續之時間越長。 中間相位時之平均速率小於0 . 00 1 mm / s時因此是不利的。 較佳是以一種速率輪廓（P r 〇 f i 1 e )來進行該中間相位。只要 在黏合劑1 1之界面和第二稜鏡2 1之斜邊表面之間之空隙 是 0 · 0 1 mm時，則該平均速率即可被抑制在小於或等於 0.04mm/s(較佳是 0.025mm/s)之値。 通常須選取第二中介位置，以便在該位置中以黏合劑使 200305623 待黏合之面沾濕至7 0%，如第3 h圖所示。 在隨後之引力相位中，打開該夾具1 5且將之移除，這 亦如第3 h圖所示。現在由於有效之毛細力和可能存在之重 力而使黏合劑分佈在待黏合之各面之整個區域上。由於已 施加之黏合劑之原來之幾何形式，則可向所有之側面均勻 地擴大。各斜邊表面之平行性因此可良好地保持著，第二 稜鏡2 1則可下降至第一稜鏡1 9。此種擴大過程只要該黏 合劑到達稜鏡邊緣即可處於靜止狀態。 在最後之步驟中，須使該黏合劑硬化。就光學應用而言 ，特別是當光應透過該已黏合之面時，則可使用光學黏合 劑。有一種二成份黏合劑，其可隨時間而自動硬化。但若 各黏合成份由一種至少一部份可透過紫外光之材料所構成 時，則使用一種紫外光硬化之黏合劑是有利的。 本例子中一斜邊表面塗佈一種極化劃分用之層系統。但 當然亦可施加一任意之光學功能層系統（其由至少一層所構 成）。除了極化分光器外，亦可施加濾色器或彎曲結構或施 加此二種元件之組合。特別是二個待黏合之面可承載一光 學功能層，其特性在黏合之後加至光學總功能中。 圖式簡單說明 第1圖一光學構件之橫切面，其具有無墊木之黏合接 縫。 第2 a圖 錐体形式之組件之橫切面，其具有一種施加 在旋轉之圓形平面上之黏合劑。 第2 α圖 係第2圖之錐体形式之組件之俯視圖，其已 -11- 200305623 施: 加該黏 合 劑 0 第 2b 圖 一 ‘種稜鏡之橫切面 其 在正方 形 之 斜 邊 表 面 上 已施加 本 發 明 之黏合劑。 第 2/3 圖 係 第2b圖之稜鏡之 俯 視 圖 ，其 在 正 方 形 之 斜 邊: 表D g上 已 施 加 本發明之黏合劑。 第 2c 圖 -- ‘種稜鏡，其在長 方 形 之斜邊 表 面 上 已 施 加 本 發E 因之 黏 合 劑 〇 第 Ί X 圖 係 第2 c圖之稜鏡之 俯 視 圖 ，其 在 長 方 形 之 斜 邊 表t g上 已 施 加 本發明之黏合劑。 第 3圖 本發明中黏合二個平 面 所 用之流 程 之 圖 解 其 詳 細之說 明 描 述 在說明書中。 元 件之符 號 表 1 光 學 構 件 3 第 一 組 件 5 第 一 平 面 7 第 二 組 件 9 第 二 平 面 11 黏 合 劑 13 黏 合 接 縫 15 夾 具 17 組 件 支 件 19 第 一 稜 鏡 21 第 二 稜 鏡

Claims (1)

1. 200305623 拾、申請專利範圍 1 · 一種光學構件（1 )中無墊木之黏合接縫（1 3 )之製造方法， 其藉由黏合劑（1 1 )使第一組件（3 )之第一平面（5 )與第二 組件（7 )之第二平面（9 )相黏合，該黏合劑（丨丨）塗佈在上 述之各平面（5, 9)且隨後使第二平面（9)接近第一平面（5) ’其特徵爲：該黏合劑（1 1 )以体積連續之形式而施加在 中央且隨後第二平面（9)接近第一平面（5)時包含一種引 力相位，其中在接近時須注意重力及/或毛細力。 2 .如申請專利範圍第1項之製造方法，其中第二平面（9 )接 近第一平面（5 )時另包含該接近之對立相位及中間相位， 在對立相位中該第二平面（9 )由第一位置到達第一中介位 置中，其中須對第二平面（9)進行定位，使該二個平面（5 ，9 )以第一距離而互相平行地對準且在橫向中相接近而 相對準地對立著， 在該接近之中間相位中第二平面（9 )由第一中介位置開始 藉由一垂直於待黏合之平面（5，9)之移動而進入第二中 介位置中，其至第一平面（5 )所形成之第二距離小於第一 距離， 第二中介位置由該接近之隨後之相位所導入。 3 .如申請專利範圍第2項之製造方法，其中黏合劑（1 1 )在 第二平面（9)之第一中介位置只與該二個平面（5，9)中之 一個相接觸，該黏合劑（Π )在第二平面（9 )之第二中介位 置中則與該二個平面（5，9 )相接觸， 該接近之平均速率在中間相位中須選取成較慢，使該黏 200305623 合劑（1 1 )在與該仍未接觸之二個平面（5，9 )相接觸時不 會在該黏合劑（1 1 )中形成-或保持一些干擾中心，特別是 氣泡。 4 ·如申請專利範圍第3項之製造方法，其中第二組件（7 )相 對於第一組件（3 )之平均速率在中間相位中是在 0.001mm/s和O.lmm/s之間，在該黏合劑（11)開始與該 二個平面（5，9)相接觸時之距離所在之O.Olmni之範圍中 該平均速率小於〇 · 〇4mm / s且較佳是0 . 025mm / s。 5 ·如申請專利範圍第2，3或4項之製造方法，其中第二平 面（9 )至第一平面（5 )之距離在第一中介位置中小於1 mm 且較佳是0.5mm。 6 ·如申請專利範圍第1至5項中任一項之製造方法，其中 在施加該黏合劑（11)之前在該二個平面（5，9)之一上進 行以下步驟： a)藉由第二平面（9)運行至第一平面（5)且將第二組件（7) 設定在第一組件（3 )上，使第二平面（9 )平行於第一平 面（5)而對準， b )夾住第二組件（7 )且相對於該平面（9 )而垂直地使第二 組件（7 )由第一組件（3 )運行至第一移動區段中直至第 一取下位置爲止，其中第二組件（7 )之平行定向性可 廣泛地保持著， c )使第二組件（7 )在第二移動區段中轉移至起始位置以 便在施加該黏合劑（1 1 )之後該第二組件（7 )之第二平 面（9)可接近第一組件（3)之第一平面（5)。 -14 — 200305623 7 ·如申請專利範圍第1至6項中任一項之製造方法，其中 在該引力相位期間或之後該二個平面（5，9 )之橫向對準 性互相修正。 8 ·如申請專利範圍第1至7項中任一項之製造方法，其中 在施加該黏合劑（1 1 )時其相位及体積須適應於待黏合之 平面（5，9 )，使得在該引力相位結束之後各待黏合之平 面（5，9 )可完全以黏合劑（1 1 )來沾濕，該黏合劑（丨丨）不 會經由待黏合之平面（5，9 )之限制用之邊緣而進入。 9 ·如申請專利範圍第8項之製造方法，其中該黏合劑（1 1 ) 以旋轉對稱之點滴形式塗佈在二個平面（5，9 )之一之中 央。 1 0 ·如申請專利範圍第8項之製造方法，其中該黏合劑（1 1 ) 塗佈成四個配置成正方形之重疊之點滴形式，其覆蓋所 有待黏合之平面（5，9)之一之中央。 1 1 ·如申請專利範圍第8項之製造方法，其中該黏合劑（1 1 ) 以直線之形式塗佈在中央且沿著矩形較長之邊而塗佈， 該直線終止於距該矩形較短邊之某一距離處，該距離是 矩形較短邊之長度之四分之一且該黏合劑之厚度較佳是 朝向其末端以啞鈴之形式逐漸增加。 1 2 .如申請專利範圍第1至1 1項中任一項之製造方法，其中 第一組件（3 )和第二組件（7 )由透明材料（特別是玻璃）所 製成且使用該黏合劑（1 1 )來黏合，該黏合劑（丨1 )是一種 光學黏合劑’較佳是紫外線（IIV )硬化之黏合劑。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之製造方法，其中待黏合之平面 -15- 200305623 ，9 )中至少一平面設有一種光學功能層系統，其由至少 一層所構成。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之製造方法，其中光學功能靥系 統形成一種相當於濾色器或分光器之光學元件，特別是 一種極化分光器，彎曲結構或這些光學元件之二個或多 個之組合。 1 5 ·如申請專利範圍第1至1 4項中任一項之製造方法，其中 第一組件是一種稜鏡，其具有直角三角形之基面，第二 組件也是一種稜鏡，其幾何形式與第一稜鏡者相同，各 牙欠“在斜邊表面上以油灰黏合成長方六面体，亦可爲立 方体。

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