TW201830069A - 具有光遮蔽之波導及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種波導，其在平面波導邊緣側之切割表面上具有厚度為2至10 μm之遮光膜，而基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計，該遮光膜具有0.7至1.0之光學密度(OD)；以及一種用於製造該波導之方法。

Description

具有光遮蔽之波導及其製造方法
此申請案請求2016年12月14日申請之韓國專利申請案號10-2016-0170797之優先權權益，其之整體內容藉由引用而併入本文中。 　　本發明關於一種具有遮光膜之波導(waveguide)，且特別地關於一種包括用於抑制光洩漏及外部光流入的遮光層之波導。
以擴增實境(AR)眼鏡為代表之配戴式擴增實境(augmented reality)裝置需要近眼顯示器(Near-Eye Display；NED)，以將數位影像傳輸至使用者的眼晴。NED組件中之一者為平面波導(planar waveguide)。進入此種波導之光射線係在平行於波導平面之方向上傳輸並反射至光柵或半反射鏡(half-mirror)以到達使用者的眼睛。此時，一些射線行進到波導之端並發散到波導的邊緣，於NED操作期間造成如圖1所見之光洩漏現象(light leakage phenomenon)。 　　由於產品操作時此種光洩漏現象會減少用戶的便利性和美觀性，故應改善之。亦，從波導邊緣進入之外部光可能造成意外的光學干擾，其可導致影像品質退化。 　　因此，於波導切割邊緣上的遮光塗層使其能夠抑制外部光流入，進而抑制從NED輸出之影像品質的退化。過去，波導係用塑膠殼覆蓋之或具有附接至其邊框的膠帶以遮蔽光。 　　然而，於上揭方法中，遮光層的厚度厚達數十nm至數mm，且難以將遮光塗層的寬度控制成薄且精確到數百nm到幾μm。 [先前技術文件] [專利文獻] 　　(專利文件1) KR 10-2012-0076973 A
在使用墨水來形成遮光膜之情況中，難以藉由諸如接觸式印刷(contact type printing)例如網版印刷(screen printing)之傳統手段來塗覆波導的窄切割表面(cut surface)。此外，當波導的切割表面被加工成彎曲表面或傾斜表面時，難以藉由傳統方法來精確塗覆遮光層。然而，噴墨印刷方法(ink-jet printing method)，其為非接觸式印刷方法，允許精確塗覆，甚至是在彎曲或傾斜之表面的窄切割區域中。 　　據此，本發明的一目的是提供一種避免了發生在波導邊緣處之光洩漏及外部光流入到波導中的波導，此係藉由以黑墨水塗覆波導的切割表面來形成遮光膜。 　　為瞭解決上揭問題，本發明提供一種波導，其在平面波導邊緣側之切割表面上具有厚度為2至10 μm之遮光膜，而基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計，該遮光膜具有0.7至1.0之光學密度(OD)。 　　又者，本發明提供一種用於製造該波導之方法，包含步驟：a)使用可固化墨水組成物，在該平面波導邊緣側之切割表面上形成具有2至10 μm厚度之遮光膜的塗層；以及b)固化該遮光膜之圖案(pattern)而形成具有基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計為0.7至1.0光學密度(OD)之遮光膜。 　　本發明也提供一種包括該波導之波導模組。 發明之效果 　　根據本發明，即使以薄厚度形成遮光膜，歸因於遮光膜的優異光學密度及優異黏著力，可避免發生在波導邊緣處之光洩漏現象及外部光流入到波導中。
後文中，將更詳細描述本發明。 　　本發明提供一種其上形成有遮光膜之波導，該遮光膜形成在平面波導邊緣側之切割表面上。 　　對於平面波導，入射光被波導內壁反射。此時，若適當遮光膜未形成在切割表面上，會產生光發射(光洩漏現象)或非必要光可能從外面進入之問題。 　　藉由在平面波導邊緣側之切割表面上形成具有優異光學密度(OD)之小厚度遮光膜，本發明之波導使得能夠阻擋內部光的發散及外部光的流入，如圖2所示。 　　其上形成有遮光膜之波導的切割表面可被加工成平坦表面、彎曲表面或傾斜表面。於本發明中，各種形狀之遮光膜可藉由下述製造方法形成。 　　又者，遮光膜可形成在波導之切割表面的側面及側邊緣上。藉由不僅在側面上也在側邊緣上形成遮光膜，則可阻擋內部光的發散及阻擋外部光的流入。 　　遮光膜包含至少一種選自碳黑、石墨、金屬氧化物及有機黑顏料(pigment)所組成群組之黑墨顏料。 　　碳黑之實例包括Cisto 5HIISAF-HS、Cisto KH、Cisto 3HHAF-HS、Cisto NH、Cisto 3M、Cisto 300HAF-LS、Cisto 116HMMAF-HS、Cisto 116MAF、Cisto FMFEF-HS、Cisto SOFEF、Cisto VGPF、Cisto SVHSRF-HS、及Cisto SSRF (Donghae Carbon Co., Ltd.)；diagram black II、diagram black N339、diagram black SH、diagram black H、diagram LH、diagram HA、diagram SF、diagram N550M、diagram M、diagram E、diagram G、diagram R、diagram N760M、diagram LR、#2700、#2600、#2400、#2350、#2300、#2200、#1000、#980、#900、MCF88、#52、#50、#47、#45、#45L、#25、#CF9、#95、#3030、#3050、MA7、MA77、MA8、MA11、MA100、MA40、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B及OIL31B (Mitsubishi Chemical Corporation)；PRINTEX-U、PRINTEX-V、PRINTEX-140U、PRINTEX-140V、PRINTEX-95、PRINTEX-85、PRINTEX-75、PRINTEX-55、PRINTEX-45、PRINTEX-300、PRINTEX-35、PRINTEX-25、PRINTEX-200、PRINTEX-40、PRINTEX-30、PRINTEX-3、PRINTEX-A、SPECIAL BLACK-550、SPECIAL BLACK-350、SPECIAL BLACK-250、SPECIAL BLACK-100、及LAMP BLACK-101 (Degussa Co.、Ltd.)；RAVEN-1100ULTRA、RAVEN-1080ULTRA、RAVEN-1060ULTRA、RAVEN-1040、RAVEN-1035、RAVEN-1020、RAVEN-1000、RAVEN-890H、RAVEN-890、RAVEN-880ULTRA、RAVEN-860ULTRA、RAVEN-850、RAVEN-820、RAVEN-790ULTRA、RAVEN-780ULTRA、RAVEN-760ULTRA、RAVEN-520、RAVEN-500、RAVEN-460、RAVEN-450、RAVEN-430ULTRA、RAVEN-420、RAVEN-410、RAVEN-2500ULTRA、RAVEN-2000、RAVEN-1500、RAVEN-1255、RAVEN-1250、RAVEN-1200、RAVEN-1190ULTRA、RAVEN-1170 (Columbia Carbon Co.)、其之混合物、或類似物。 　　作為有機黑顏料，可使用苯胺黑、內醯胺黑或苝黑系列，但有機黑顏料不限於此。 　　黑墨顏料之含量基於遮光膜之總重計可為10至25重量%。黑墨顏料之含量應滿足上揭範圍，以確保墨水的分散安定性及儲存安定性，並在不負面影響膜的UV固化下生產每個厚度具有高光學密度之遮光膜。 　　如圖3所示，藉由在波導邊緣側之切割表面上形成遮光膜，本發明之波導可抑制光洩漏並阻擋外部光流入。 　　為此，如上所述，遮光膜之厚度可為2至10 μm，且更佳地3至7 μm。於附接遮光膠帶或覆蓋殼之先前技術中，難以形成此種薄厚度之遮光膜。然而於本發明中，藉由使用後述用於製造波導之方法，即使係以上揭範圍內之厚度形成遮光膜，仍可抑制光洩漏並可阻擋外部光流入。 　　此外，本發明之波導可具有2.5或更多之總光學密度(OD)，以抑制光洩漏並阻擋外部光流入。當光學密度滿足上述範圍時，遮光膜的遮蔽性質充足。較佳的是，遮光膜基於厚度為1.0 μm的遮光膜計之光學密度(OD)為0.7至1.0。 　　特別的是，具有2至5 μm厚度的遮光膜之基於厚度為1.0 μm的遮光膜計的光學密度(OD)為0.80至1.0。具有5至10 μm厚度的遮光膜之基於厚度為1.0 μm的遮光膜計的光學密度(OD)為0.70至0.90。當遮光膜之光學密度(OD)滿足上述範圍時，本發明遮光膜的遮蔽性質最佳化。 　　又者，遮光膜對波導的黏著力可為4B至5B。具體地，根據ASTM D3359標準，黏著力可為4B至5B，提供優異黏著及塗層性質。 　　本發明提供一種用於製造如上述波導之方法，包含步驟：a)使用可固化墨水組成物，在該平面波導邊緣側之切割表面上形成遮光膜之塗層；以及b)固化該遮光膜之圖案而形成遮光膜。 　　可固化墨水組成物的特徵在於包含著色劑(colorant)、環氧化合物、氧雜環丁烷化合物、光聚合起始劑、及具有190至280℃沸點之溶劑。 　　本發明之可固化墨水組成物可進一步包含至少一種選自界面活性劑、黏著促進劑、稀釋劑、及光敏劑所組成群組者。 　　通常，可固化墨水組成物含有可自由基聚合化合物(radically polymerizable compound)或可陽離子聚合化合物(cationically polymerizable compound)。 　　針對可自由基聚合化合物，因為其於固化上有問題(由於氧所導致)而不適於用來固化薄膜，且其由於對玻璃基板的低附著(由於大量固化收縮導致)而不適於遮光膜之形成。另一方面，可陽離子聚合化合物則有利於用來固化薄膜，這是因為低固化收縮率及較少受氧干擾。 　　使用於本發明之可固化墨水組成物含有環氧化合物作為可陽離子固化組份(cationically curable component)。具體地，環氧化合物為選自下列之至少一者或為選自下列中二者的混合物：雙酚型環氧化合物、酚醛型環氧化合物、縮水甘油酯型環氧化合物、縮水甘油胺型環氧化合物、直鏈脂肪族環氧化合物、聯苯型環氧化合物及脂環族環氧化合物。 　　脂環族環氧化合物可指代含有至少一個經環氧化脂族環基之化合物。 　　於上述含有經環氧化脂族環基之脂環族環氧化合物中，經環氧化脂族環基指代鍵結至脂環族環之環氧基。其之實例包括，諸如3,4-環氧環戊基、3,4-環氧環己基、3,4-環氧環戊基甲基、3,4-環氧環己基甲基、2-(3,4-環氧環戊基)乙基、2-(3,4-環氧環己基)乙基、3-(3,4-環氧環戊基)丙基或3-(3,4-環氧環己基)丙基之官能基。構成脂環族環的氫原子可視需要地經諸如烷基之取代基取代。脂環族環氧化合物包括但不限於具體例示於下之化合物。 　　可使用者為，例如二氧化二聚環戊二烯(dicyclopentadiene dioxide)、氧化環己烯、4-乙烯基-1,2-環氧-4-乙烯基環己烯、二氧化乙烯基環己烯 (vinylcyclohexene dioxide)、一氧化檸檬烯(limonene monoxide)、二氧化檸檬烯(limonene dioxide)、(3,4-環氧環己基)甲基-3,4-環氧環己烷甲酸酯、氧化3-乙烯基環己烯(3-vinylcyclohexene oxide)、雙(2,3-環氧環戊基)醚、雙(3,4-環氧環己基甲基)己二酸酯、雙(3,4-環氧-6甲基環己基甲基)己二酸酯、(3,4-環氧環己基)甲基醇((3,4-epoxycyclohexyl)methyl alcohol)、(3,4-環氧-6-甲基環己基)甲基-3,4-環氧-6-甲基環己烷甲酸酯、乙二醇雙(3,4-環氧環己基)醚、3,4-環氧環己烯甲酸乙二醇二酯、(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷及Celloxide 8000 (Daicel Corporation製造)。 　　環氧化合物的含量基於可固化墨水組成物之總重計為較佳地5至40重量%，更佳地10至30重量%。若其超過40重量%，組成物的黏度增加。若其少於5重量%，固化敏度劣化。 　　可固化墨水組成物含有氧雜環丁烷化合物作為另一可陽離子聚合單體。 　　氧雜環丁烷化合物，其為分子結構中具有四級環狀醚基之化合物，可用以降低可陽離子固化墨水組成物之黏度(例如少於50 cPs，於25℃)。 　　特別是，可用下列者例示：3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷、1,4-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁烷基)甲氧基甲基]苯、3-乙基-3-(苯氧基甲基)氧雜環丁烷、二[(3-乙基-3-氧雜環丁烷基)甲基]醚、3-乙基-3-(2-乙基己基氧基甲基)氧雜環丁烷、3-乙基-3-環己基氧基乙基氧雜環丁烷或苯酚酚醛氧雜環丁烷(phenol novolak oxatane)。氧雜環丁烷化合物之實例包括"Alon oxetane OXT-101"、"Alon oxetane OXT-121"、"Alon oxetane OXT-211"、"Alon oxetane OXT-221"、"Alon oxetane OXT-212"及類似物。這些可單獨使用或組合使用二或更多者。 　　氧雜環丁烷化合物的含量基於可固化墨水組成物之總重計為較佳地20至70重量%，及更佳地40至60重量%。若其大於70重量%，固化敏度低，且若其少於20重量%，黏度增加且塗覆性質劣化。 　　本發明之氧雜環丁烷化合物可組合使用具有一個氧雜環丁烷環之氧雜環丁烷化合物與具有兩個氧雜環丁烷之環氧雜環丁烷化合物。當具有一個氧雜環丁烷環之氧雜環丁烷化合物與具有兩個氧雜環丁烷環之氧雜環丁烷化合物一起使用時，於黏度及膜的撓性可受控上有優點。當如上所述般一起使用兩種氧雜環丁烷化合物，較佳的是具有一個氧雜環丁烷環之氧雜環丁烷化合物與具有兩個氧雜環丁烷環之氧雜環丁烷化合物的含量比係在範圍1:16至1:3。 　　本發明之墨水組成物包含藉由照射UV射線會生成作為陽離子性光聚合起始劑之陽離子物種或布氏酸(Bronsted acid)的化合物，例如但不限於碘鎓鹽或硫鎓鹽。 　　於UV固化製程期間，碘鎓鹽或硫鎓鹽引起固化反應，於該固化反應中墨水中所含有之具有不飽和雙鍵之單體反應而形成聚合物。根據聚合效率，也可使用光敏劑。 　　作為實例，光聚合起始劑可為具有由SbF6 − 、AsF6 − 、BF6 − 、(C6 F5 )4 B− 、PF6 – 或RfnF6-n 表示之陰離子之光聚合起始劑，但不限於此。 　　較佳地，光聚合起始劑以基於可固化墨水組成物之總重計為0.5至10重量%之量含有。當光聚合起始劑的含量少於0.5重量%時，固化反應不充分。當光聚合起始劑的含量多於10重量%時，光聚合起始劑不完全溶解或黏度增加，結果可塗覆性劣化。 　　墨水組成物可含有具有190至280℃(更佳地210至260℃)沸點之溶劑，以藉由降低墨水黏度來增加流動性而改善可塗覆性，並避免每單位元元厚度光遮蔽密度降低。藉由使用如上所述之具有190至280℃沸點之溶劑，可不發生噴墨印刷期間噴嘴乾燥及固化率減少，以致塗膜固化可以沒有問題。 　　於本發明中，一或更多種選自具有190至280℃沸點之醇、二醇及二醇醚所組成群組者可用來作為溶劑。 　　具有190至280℃沸點之二醇醚可為於烷二醇部分(alkyl glycol moiety)具有1至6個碳原子之伸烷二醇烷基醚(alkylene glycol alkyl ether)，較佳地乙二醇烷基醚、二乙二醇烷基醚、三乙二醇烷基醚、四乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、二丙二醇烷基醚及二醇二伸烷基醚(glycol dialkylene ether)，以及最佳地於烷基醚部分具有一個具有1至4個碳原子之烷基的單烷基醚、或於烷基醚部分具有兩個具有1至4個碳原子之烷基的二烷基醚。 　　溶劑之含量基於可固化墨水組成物之總重計較佳為1至40重量%。若溶劑之含量大於40重量%，固化敏度可能劣化。 　　可固化墨水組成物含有著色劑。 　　著色劑可採含有一或更多種顏料、染劑、或其混合物之顏料懸浮物的形式使用，且不特別限制，只要它可表現所要顏色。 　　於本發明的一個具體實施例中，碳黑、石墨、金屬氧化物及有機黑顏料及類似物可用來作為顏料。 　　碳黑之實例包括Cisto 5HIISAF-HS、Cisto KH、Cisto 3HHAF-HS、Cisto NH、Cisto 3M、Cisto 300HAF-LS、Cisto 116HMMAF-HS、Cisto 116MAF、Cisto FMFEF-HS、Cisto SOFEF、Cisto VGPF、Cisto SVHSRF-HS、及Cisto SSRF (Donghae Carbon Co.、Ltd.)；diagram black II、diagram black N339、diagram black SH、diagram black H、diagram LH、diagram HA、diagram SF、diagram N550M、diagram M、diagram E、diagram G、diagram R、diagram N760M、diagram LR、#2700、#2600、#2400、#2350、#2300、#2200、#1000、#980、#900、MCF88、#52、#50、#47、#45、#45L、#25、#CF9、#95、#3030、#3050、MA7、MA77、MA8、MA11、MA100、MA40、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B及OIL31B (Mitsubishi Chemical Corporation)；PRINTEX-U、PRINTEX-V、PRINTEX-140U、PRINTEX-140V、PRINTEX-95、PRINTEX-85、PRINTEX-75、PRINTEX-55、PRINTEX-45、PRINTEX-300、PRINTEX-35、PRINTEX-25、PRINTEX-200、PRINTEX-40、PRINTEX-30、PRINTEX-3、PRINTEX-A、SPECIAL BLACK-550、SPECIAL BLACK-350、SPECIAL BLACK-250、SPECIAL BLACK-100、及LAMP BLACK-101 (Degussa Co.、Ltd.)；RAVEN-1100ULTRA、RAVEN-1080ULTRA、RAVEN-1060ULTRA、RAVEN-1040、RAVEN-1035、RAVEN-1020、RAVEN-1000、RAVEN-890H、RAVEN-890、RAVEN-880ULTRA、RAVEN-860ULTRA、RAVEN-850、RAVEN-820、RAVEN-790ULTRA、RAVEN-780ULTRA、RAVEN-760ULTRA、RAVEN-520、RAVEN-500、RAVEN-460、RAVEN-450、RAVEN-430ULTRA、RAVEN-420、RAVEN-410、RAVEN-2500ULTRA、RAVEN-2000、RAVEN-1500、RAVEN-1255、RAVEN-1250、RAVEN-1200、RAVEN-1190ULTRA、RAVEN-1170 (Columbia Carbon Co.)、其混合物、或類似物。 　　作為有機黑顏料，可使用苯胺黑、內醯胺黑或苝黑系列，但有機黑顏料不限於此。 　　於本發明中，可固化墨水組成物藉由以紫外線(如，250或450 nm)照射而固化，更佳地以具有長波長之紫外線(如，360至410 nm)照射而固化，以達成某種水準的OD。為此目的，著色劑之含量基於可固化墨水組成物之總重計可為5至20重量%，較佳地3至10重量%。若著色劑之含量少於5重量%，可能無法獲得可施加於遮光膜的OD水準。若其超過20重量%，過量的著色劑可能無法分散於墨水中，以致可能形成沉澱物、或在塗覆後紫外線可能無法穿透到膜中，以致膜可能無法充分固化。 　　可固化墨水組成物含有降低墨水組成物之表面張力以展現小錐角(small taper angle)之界面活性劑。 　　作為界面活性劑，可使用市售產品，例如其可選自下列所組成群組：來自DIC(DaiNippon Ink & Chemicals)之Megafack F-444、F-475、F-478、F-479、F-484、F-550、F-552、F-553、F-555、F-570及RS-75、或來自Asahi Glass Co., Ltd.之Surflon S-111、S-112、S-113、S-121、S-131、S-132、S-141及S-145、或來自Sumitomo 3M Co., Ltd.之Fluorad FC-93、FC-95、FC-98、FC-129、FC-135、FC-170C、FC-430及FC-4430、或來自DuPont之Zonyl FS-300、FSN、FSN-100及FSO、或來自BYK之BYK-306、BYK-310、BYK-320、BYK-330、BYK-331、BYK-333、BYK-342、BYK-350、BYK-354、BYK-355、BYK-356、BYK-358N、BYK-359、BYK-361N、BYK-381、BYK-370、BYK-371、BYK-378、BYK-388、BYK-392、BYK-394、BYK-399、BYK-3440、BYK-3441、BYKETOL-AQ、BYK-DYNWET 800、BYK-SILCLEAN 3700及BYK-UV 3570、或來自TEGO之Rad 2100、Rad 2011、Glide 100、Glide 410、Glide 450、Flow 370及Flow 425等。 　　界面活性劑較佳地以基於可固化墨水組成物之總重計為0.1至5.0重量%，更佳地0.5至3.0重量%的量被含有。當界面活性劑之含量少於0.1重量%，降低組成物之表面張力的效果不充分，於塗覆於基板上時導致塗覆失敗。當該含量超過5.0重量%時，可能使用過量的界面活性劑，導致組成物的相容性及除泡性質反而降低之問題。 　　可固化墨水組成物可進一步包含光敏劑以彌補於長波長活性能量射線上的固化性質。 　　光敏劑可為至少一種選自下列所組成群組者：蒽系化合物諸如蒽、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二甲氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽及2-乙基-9,10-二甲氧基蒽；二苯甲酮系化合物諸如二苯甲酮、4,4-雙(二甲基胺基)二苯甲酮、4,4-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基胺基二苯甲酮、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯、3,3-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮及3,3,4,4-肆(第三丁基過氧化羰基)二苯甲酮；苯乙酮；酮系化合物諸如二甲氧基苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮及丙酮；苝；茀酮系化合物諸如9-茀酮、2-氯-9-茀酮及2-甲基-9-茀酮；噻噸酮系(thoixanthone-based)化合物諸如噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2-氯噻噸酮、1-氯-4-丙氧基噻噸酮、異丙基噻噸酮(ITX)、二異丙基噻噸酮；酮系(xanthone-based)化合物諸如酮及2-甲基酮；蒽醌系化合物諸如蒽醌、2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、第三丁基蒽醌及2,6-二氯-9,10-蒽醌；吖啶系化合物諸如吖啶、9-苯基吖啶、1,7-雙(9-吖啶基)庚烷、1,5-雙(9-吖啶基戊烷)及1,3-雙(9-吖啶基)丙烷；二羰基化合物諸如苄基、1,7,7-三甲基-雙環[2,2,1]庚-2,3-二酮及9,10-菲醌(phenanthrenequinone)；氧化膦系(phosphine oxide-based)化合物諸如2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦及雙(2,6二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦；苯甲酸酯系化合物諸如4-(二甲基胺基)苯甲酸甲酯、4-(二甲基胺基)苯甲酸乙酯及4-(二甲基胺基)苯甲酸2-正丁氧基乙酯；胺基增效劑諸如2,5-雙(4-二乙基胺基亞苄基)環戊酮(2,5-bis(4-diethylaminobenzal)cyclopentanone)、2,6-雙(4-二乙基胺基亞苄基)環己酮及2,6-雙(4-二乙基胺基亞苄基)-4-甲基-環戊酮；香豆素系化合物諸如3,3-羰基乙烯基-7-(二乙基胺基)香豆素、3-(2-苯并噻唑基)-7-(二乙基胺基)香豆素、3-苯甲醯基-7-(二乙基胺基)香豆素、3-苯甲醯基-7-甲氧基-香豆素及10,10-羰基雙[1,1,7,7-四甲基-2,3,6,7-四氫-1H,5H,11H-C1]苯并吡喃并[6,7,8-ij]-喹嗪-11-酮；查耳酮化合物諸如4-二乙基胺基查耳酮及4-疊氮基亞苄基苯乙酮(4-azidobenzalacetophenone)；2-苯甲醯基甲烯；及3-甲基-b-萘并噻唑啉。 　　光敏劑較佳地以基於100重量份的光聚合起始劑計為1至200重量份，更佳地10至100重量份的量被含有。若該量少於1重量份時，可能無法於所欲波長獲得固化敏度增效效果。若該量大於200重量份時，可能無法溶解光敏劑且可能降低圖案的黏合強度及交聯密度。 　　可固化墨水組成物可進一步包含黏著促進劑作為添加劑。 　　取決於使用條件諸如溫度及濕度，附接至波導切割表面之遮光膜重覆地收縮及擴張，以致遮光膜可能遭受應力並可能從波導移除。為了避免這樣，至少一種選自烷氧基矽烷化合物、環氧基矽烷化合物、胺基苯基矽烷化合物、胺基矽烷化合物、巰基矽烷化合物及乙烯基矽烷化合物所組成群組之矽烷化合物可用來作為黏著促進劑。 　　彼等中，作為黏著促進劑，環氧基矽烷化合物係更佳。 　　較佳地，黏著促進劑以基於墨水組成物之總重計為0.1至15重量%，更佳地2至10重量%的量含有。若該量少於0.1重量%時，無法避免遮光膜從波導的切割表面剝離。若該量大於15重量%時，墨水溶液的黏度增加且可分散性低。 　　本發明中使用的可固化墨水組成物於施加後於短時間內散佈，展現優異塗覆性質，並藉由固化展現優異黏著性質。因此，當將可固化墨水組成物用於噴射印表機，較佳的是在噴墨頭正後面提供UV燈，以致固化可以與噴墨印刷同時進行。可固化墨水組成物具有固化劑量為1至10,000 mJ/cm2 ，較佳地80至2,000 mJ/cm2 。可固化墨水組成物係藉由吸收250 nm至450 nm(較佳地360 nm至410 nm)波長範圍之紫外線固化。 　　例如，具有於25℃，1至20 mPa·s之黏度的可固化墨水組成物係適於噴墨製程。具有上述黏度範圍之可固化墨水組成物在該製程溫度具有良好的噴出。製程溫度意指為了降低可固化墨水組成物黏度而加熱之溫度。製程溫度可為10℃至100℃，及較佳地20℃至70℃。 　　此外，當可固化墨水組成物係於例如35℃對流烘箱中蒸發，2小時後的殘餘質量可為85%或更多，以致固化速率及膜特性不會劣化，而蒸發速率低。 　　噴墨印刷或分配製程(dispensing process)可用於步驟a)中，以在平面波導邊緣側之切割表面上形成遮光膜之塗層。噴墨印刷法可以傳統方式進行。分配製程可使用氣動或壓電分配閥作為微分配裝置。較佳為使用噴墨印刷方法。 　　如圖4所示，噴墨印刷法允許遮光膜之塗層有效地形成在波導邊緣側之切割表面上，該切割表面被加工成彎曲表面(圖4(b))或傾斜表面(圖4(c))以及該切割表面為平坦表面(圖4(a))。 　　步驟b)中之固化可為UV固化。對於UV固化，可使用具250至450 nm，較佳地360至410 nm之波長的光源作為光源。 　　又者，上揭方法所生產之遮光膜的厚度可為2至10 μm，較佳地3至7 μm。 　　上揭方法所生產之遮光膜的光學密度(OD)可為0.7至1.0，此係基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計。厚度為2至5 μm之遮光膜的光學密度(OD)，基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計可為0.8至1.0光學密度(OD)。厚度為5至10 μm之遮光膜的光學密度(OD)，基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計可為0.7至0.9光學密度(OD)。 　　上揭方法所生產之遮光膜對波導的黏著力可為4B至5B。 　　其上形成有遮光膜之波導的平面波導邊緣側之切割表面可被加工成平坦表面、彎曲表面或傾斜表面。遮光膜可形成在波導切割表面的側面及側邊緣上。 　　本發明也提供一種包括該波導之波導模組。 　　只要有使用本發明之波導，波導模組不受特別限制，但其可用於擴增實境(AR)眼鏡及類似物。 　　將參考包括比較例之下列實施例更詳細地解釋本發明。然而，這些實施例僅為了例示說明之目的提供而非意於限制本發明之範疇。實施例 [製備例] 　　將55 wt%的碳黑顏料分散物(BK-5282，Tokushiki Co., Ltd.所製造，顏料含量：25 wt%)、作為環氧化合物之5 wt%的3,4-環氧環己基甲酸酯(3,4-epoxycyclohexyl carboxylate) (TTA-21P，JIANGSU TETRA NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD.所製造)、作為氧雜環丁烷化合物之15 wt%的3-乙基-3-[(2-乙基己基氧基)甲基]氧雜環丁烷(GASON® DOX，Guarson Chemical Co., Ltd.所製造)、作為光起始劑之1 wt%的UVI-6992(Dow Chemical Compan所製造)、作為黏著促進劑之1 wt%的KBM-303 (2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷，Shin Etsu Silicon所製造)、及作為溶劑之23 wt%的DEGDBE (二乙二醇二丁基醚，沸點：251℃)混合而製備用於形成遮光膜之組成物。 [實施例1] 　　藉由噴墨塗覆，將上揭製備例中所製備之組成物塗覆於清潔後波導之邊緣側之切割表面上以於固化後具有4 μm厚度。為了避免異物附著，在1分鐘內於下述條件下藉由照射紫外線使塗層固化，形成遮光膜的塗層。作為UV照射器，使用高壓汞燈並以1000 mJ/cm2 的UV劑量照射。 [實施例2] 　　藉由噴墨塗覆，將上揭製備例中所製備之組成物塗覆於清潔後波導之邊緣側之切割表面上以於固化後具有9 μm厚度。為了避免異物附著，在1分鐘內於下述條件下藉由照射紫外線使塗層固化，形成遮光膜的塗層。作為UV照射器，使用高壓汞燈並以1000 mJ/cm2 的UV劑量照射。 [比較例1] 　　藉由滾輪塗覆，將市售可得之UV可固化遮光墨水組成物Agfa Jeti KM黑墨塗覆於清潔後波導之邊緣側之切割表面上以於固化後具有80 μm厚度。為了避免異物附著，在1分鐘內於下述條件下藉由照射紫外線使塗層固化，形成遮光膜的塗層。作為UV照射器，使用高壓汞燈並以1000 mJ/cm2 的UV劑量照射。實驗例 ＜實驗例1＞ 評估遮光膜之OD 　　使用X-rite的光學密度測量計測量藉由使用與實施例1及2及比較例1相同之方法在波導平面上製造成具有相同厚度之遮光膜的OD，且結果顯示於下表1。 ＜實驗例2＞ 交叉線黏著力(Cross Hatch Adhesion force) 　　在藉由使用與實施例1及2及比較例1相同之方法在波導平面上製造成具有相同厚度之遮光膜上，根據ASTM D3359(其為橫切測試標準)進行橫切測試。具體地，於試樣上以1 mm間隔分別在橫向及縱向上畫出11條線，得到100個寬度為1 mm且長度為1mm的正方形格子。接著，將Nichiban Co., Ltd.之CT-24黏合膠帶附著到切割表面。當黏合膠帶撕除時，根據下面準則評估與黏合膠帶一起脫離附著的該表面狀態。結果顯示於下表1。 ＜交叉線黏著力的評估準則＞ 　　5B：沒有一區域脫離附著。 　　4B：與總區域相比少於5%脫離附著。 　　3B：與總區域相比5%至15%脫離附著。 　　2B：與總區域相比15%至35%脫離附著。 　　1B：與總區域相比35%至65%脫離附著。 　　0B：大部分的區域脫離附著。從表1所示結果，於使用根據本發明之墨水組成物之實施例1及2中，基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計的光學密度係分別高達0.90與0.70。因此，即使是在遮光層具有10 μm或更少厚度下，可能製造整體具有3或更多之光學密度的遮光層。另一方面，於使用傳統墨水組成物之比較例1中，基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計的光學密度係低至0.037。因此，為了獲得3.0之光學密度，應以80 μm的厚度製造遮光層。也就是說，發現到可藉由使用實施例1與實施例2之方法來形成約比較例1所具者的1/10之薄厚度的具有高光學密度遮光層。 　　又者，於實施例1與實施例2所製備之遮光層的情況下，係在不需任何熱處理下達成5B黏合力。另一方面，於比較例1所製備之遮光層的情況下，展現1B黏合力。就黏著力而言，已證實實施例1與2所製備之遮光層優於傳統材料。
圖1為顯示使用波導及光洩漏現象之示意圖。 　　圖2為顯示沿著本發明波導之光傳播路徑示意圖。 　　圖3為例示說明形成本發明波導的遮光膜之製程示意圖。 　　圖4為顯示用於形成根據本發明波導切割表面形狀之波導的方法示意圖。 　　圖5為顯示根據本發明一具體實施例製造之波導的橫截面示意圖。 　　圖6為例示說明根據本發明一具體實施例製造之波導的前視示意圖。

Claims (20)

  1. 一種波導，其在平面波導邊緣側之切割表面上具有厚度為2至10 μm之遮光膜，而基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計，該遮光膜具有0.7至1.0之光學密度(OD)。
  2. 如請求項1之波導，其中該遮光膜包含至少一種選自碳黑、石墨、金屬氧化物及有機黑顏料所組成群組之黑墨顏料。
  3. 如請求項1之波導，其中該黑墨顏料的含量基於該遮光膜之總重計為10至25重量%。
  4. 如請求項1之波導，其中該遮光膜的該厚度為3至7 μm。
  5. 如請求項1之波導，其中具有2至5 μm厚度之該遮光膜之基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計的光學密度(OD)為0.80至1.0。
  6. 如請求項1之波導，其中具有5至10 μm厚度之該遮光膜之基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計的光學密度(OD)為0.70至0.90。
  7. 如請求項1之波導，其中該遮光膜對該波導的黏著力為4B至5B。
  8. 如請求項1之波導，其中其上形成有該遮光膜之該波導的該切割表面經加工成平坦表面、彎曲表面或傾斜表面。
  9. 如請求項1之波導，其中該遮光膜係形成在該波導之該切割表面的側面及側邊緣上。
  10. 一種用於製造波導之方法，包含步驟： 　　a)使用可固化墨水組成物，在平面波導邊緣側之切割表面上形成具有2至10 μm厚度之遮光膜的塗層；以及 　　b)固化該遮光膜之圖案而形成具有基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計為0.7至1.0光學密度(OD)之遮光膜。
  11. 如請求項10之用於製造波導之方法，其中該可固化墨水組成物包含著色劑、環氧化合物、氧雜環丁烷化合物、光聚合起始劑及具有190至280℃沸點之溶劑。
  12. 如請求項10之用於製造波導之方法，其中於步驟a)中之在平面波導邊緣側之切割表面上形成遮光膜的塗層係藉由使用噴墨印刷或分配(dispensing)製程進行。
  13. 如請求項10之用於製造波導之方法，其中於步驟b)中之該固化係UV固化。
  14. 如請求項10之用於製造波導之方法，其中該遮光膜之該厚度為3至7 μm。
  15. 如請求項10之用於製造波導之方法，其中具有2至5 μm厚度之該遮光膜之基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計的光學密度(OD)為0.8至1.0。
  16. 如請求項10之用於製造波導之方法，其中具有5至10 μm厚度之該遮光膜之基於厚度為1.0 μm的該遮光膜計的光學密度(OD)為0.7至0.9。
  17. 如請求項10之用於製造波導之方法，其中該遮光膜對該波導的黏著力為4B至5B。
  18. 如請求項10之用於製造波導之方法，其中其上形成有該遮光膜之該波導的該切割表面經加工成平坦表面、彎曲表面或傾斜表面。
  19. 如請求項10之用於製造波導之方法，其中該遮光膜係形成在該波導之該切割表面的側面及側邊緣上。
  20. 一種包含如請求項1之波導之波導模組。
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