DE102024122803A1

DE102024122803A1 - Method for producing an optical arrangement and optical arrangement

Info

Publication number: DE102024122803A1
Application number: DE102024122803.2A
Authority: DE
Inventors: Georg Michels
Original assignee: Tooz Technologies GmbH
Current assignee: Tooz Technologies GmbH
Priority date: 2024-08-09
Filing date: 2024-08-09
Publication date: 2026-02-12
Also published as: WO2026032618A1

Abstract

Um eine optische Anordnung (10) herzustellen. die eine erste optische Komponente (12) mit einer ersten Oberfläche (18) und eine zweite optische Komponente (14) mit einer zweiten Oberfläche (20) aufweist, die mit der ersten Oberfläche (18) mit Ausnahme zumindest eines Spaltbereichs (16), der zumindest einen Spalt zwischen der ersten und zweiten Oberfläche (18, 20) aufweist, fest verbunden ist, wird die erste optische Komponente (12) bereitgestellt, wird die erste Oberfläche (18) der ersten optischen Komponente (12) in einem oder mehreren vordefinierten Bereichen (22, 22a) der ersten Oberfläche (18) oberflächenbehandelt, um eine Oberflächenenergie der ersten Oberfläche in dem einen oder den mehreren vordefinierten Bereichen (22, 22a) zu ändern, wird die zweite optische Komponente (14) bereitgestellt, wobei die zweite Oberfläche (20) mit der ersten Oberfläche (18) der ersten optischen Komponente (12) mittels direktem Kontakt oder durch eine durchgehende Schicht aus Klebstoff (24) fest verbunden wird, und es wird für eine vordefinierte Zeit zum Erzeugen des zumindest einen Spaltbereichs (16) mit zumindest einem Spalt zwischen der ersten und zweiten Oberfläche (18, 20) durch Ablösung eines Materials der zweiten optischen Komponente (14) oder des Klebstoffs (24) von der ersten Oberfläche (18) in dem einen oder den mehreren vordefinierten Bereichen (22, 22a) gewartet. To create an optical arrangement (10). The first optical component (12) has a first surface (18) and a second optical component (14) has a second surface (20) that is rigidly connected to the first surface (18) except for at least one gap region (16) that has at least one gap between the first and second surfaces (18, 20). The first optical component (12) is provided. The first surface (18) of the first optical component (12) is surface-treated in one or more predefined regions (22, 22a) of the first surface (18) to modify a surface energy of the first surface in the one or more predefined regions (22, 22a). The second optical component (14) is provided, wherein the second surface (20) is rigidly connected to the first surface (18) of the first optical component (12) by direct contact or by a continuous layer of adhesive (24). The second surface (20) is rigidly connected to the first surface (18) of the first optical component (12) by means of direct contact or by means of a continuous layer of adhesive (24). The first optical component (14) is provided for a predefined time to generate the at least one gap region (16) with at least one gap. between the first and second surfaces (18, 20) by detaching a material of the second optical component (14) or of the adhesive (24) from the first surface (18) in one or more predefined areas (22, 22a).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Anordnung, die eine erste optische Komponente mit einer ersten Oberfläche und eine zweite optische Komponente mit einer zweiten Oberfläche aufweist, die mit der ersten Oberfläche mit Ausnahme zumindest eines Spaltbereichs fest verbunden ist, der zumindest einen Spalt zwischen der ersten und zweiten Oberfläche aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende optische Anordnung, insbesondere für ein kopfgetragenes Display.The invention relates to a method for manufacturing an optical arrangement comprising a first optical component with a first surface and a second optical component with a second surface, which is rigidly connected to the first surface except for at least one gap region that has at least one gap between the first and second surfaces. The invention further relates to a corresponding optical arrangement, in particular for a head-mounted display.

Eine optische Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zwei oder mehr als zwei optische Komponenten in einer gestapelten Anordnung mit oder ohne zusätzliche Spaltbereiche zwischen benachbarten Oberflächen der optischen Komponenten aufweisen.An optical arrangement according to the present invention can comprise two or more than two optical components in a stacked arrangement with or without additional gap areas between adjacent surfaces of the optical components.

Im Kontext der vorliegenden Erfindung kann der „Spaltbereich“ ein Spalt sein, der mit natürlicher Luft gefüllt ist, jedoch könnte er auch mit jeglichem gasförmigen Fluid gefüllt sein, das von natürlicher Luft verschieden ist, und sogar ein Spalt sein, der frei von Materie ist, d.h. ein Vakuum oder zumindest ein Teilvakuum ist von der vorliegenden Erfindung umfasst.In the context of the present invention, the “gap area” can be a gap filled with natural air, but it could also be filled with any gaseous fluid other than natural air, and even be a gap that is free of matter, i.e., a vacuum or at least a partial vacuum is encompassed by the present invention.

Eine optische Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in kopfgetragenen Displays verwendet werden, wie sie in Datenbrillen, Augmented-Reality-Headsets, Virtual-Reality-Headsets, Mixed-Reality-Headsets oder Augmented-Reality-, Virtual-Reality- oder Mixed-Reality-Brillen usw. enthalten sind. Kopfgetragene Displays (HMDs) oder Near-Eye-Displays (NEDs) umfassen typischerweise einen Bildgenerator oder ein Projektorsystem und eine optische Anordnung zur Übertragung des vom Projektorsystem erzeugten Bildlichts zum Auge des Benutzers. Die optische Anordnung weist typischerweise einen Wellenleiter mit einer Einkoppelstruktur und einer Auskoppelstruktur auf. Der Wellenleiter ist dazu ausgebildet, das Bildlicht, das an der Einkoppelstruktur eingekoppelt wird, durch Totalreflexion zu der Auskoppelstruktur zu führen, wo das Bildlicht zu einem Auge des Benutzers hin ausgekoppelt wird. Der Wellenleiter muss in Bedingungen versetzt sein, die Totalreflexionen von Lichtwellen innerhalb des Wellenleiters, d.h. zwischen seinen dafür bestimmten Oberflächen, nicht beeinträchtigen, und die darin bestehen, eine ausreichend große Änderung des Brechungsindex an den dafür bestimmten Oberflächen des Wellenleiters bereitzustellen. Die ausreichend große Änderung des Brechungsindex wird vorteilhafterweise durch einen Spaltbereich um die dafür vorgesehenen Oberflächen des Wellenleiters oder eines wellenleitenden Teils des Wellenleiters herum bereitgestellt, um Totalreflexionen des geführten Lichtes innerhalb des dafür bestimmten wellenleitenden Teils oder Teilen des Wellenleiters zu ermöglichen.An optical arrangement according to the present invention can be used in head-worn displays, such as those contained in smart glasses, augmented reality headsets, virtual reality headsets, mixed reality headsets, or augmented reality, virtual reality, or mixed reality glasses, etc. Head-worn displays (HMDs) or near-eye displays (NEDs) typically comprise an image generator or projector system and an optical arrangement for transmitting the image light generated by the projector system to the user's eye. The optical arrangement typically includes a waveguide with an input coupling structure and an output coupling structure. The waveguide is configured to guide the image light, which is coupled in at the input coupling structure, by total internal reflection to the output coupling structure, where the image light is coupled out to the user's eye. The waveguide must be set under conditions that do not impede total internal reflection of light waves within the waveguide, i.e., between its designated surfaces, and that consist of providing a sufficiently large change in the refractive index at the designated surfaces of the waveguide. This sufficiently large change in the refractive index is advantageously provided by a gap region around the designated surfaces of the waveguide or a wave-conducting portion of the waveguide to allow total internal reflection of the guided light within the designated wave-conducting portion or portions of the waveguide.

Um intelligente Brillen mit einer Korrektur von Sehfehlern/Sehbehinderungen eines Benutzers, d.h. verschreibungsfähige intelligente Brillen, bereitzustellen, ist es bekannt, eine optische Anordnung zu verwenden, bei der der Wellenleiter, so wie ein planarer Wellenleiter, mit einer Verschreibungs-(Rx-)Linse oder -Linsen ergänzt wird, die über ein Sichtfeld des Benutzers hinweg angeordnet sind. Mit anderen Worten können solche optische Anordnungen eine gestapelte Struktur aus einem Wellenleiter und einer Rx-Linse oder -Linsen umfassen. Es kann jedoch technisch schwierig sein, eine gestapelte optische Anordnung mit einem Spaltbereich in einem vordefinierten Bereich zwischen den einander zugewandten Oberflächen der optischen Elemente mit geringer Herstellkomplexität und geringen Kosten herzustellen.To provide smart glasses with a correction for a user's visual impairments, i.e., prescription smart glasses, it is known to use an optical arrangement in which the waveguide, such as a planar waveguide, is complemented by a prescription (Rx) lens or lenses positioned across the user's field of vision. In other words, such optical arrangements can comprise a stacked structure of a waveguide and an Rx lens or lenses. However, it can be technically challenging to manufacture a stacked optical arrangement with a gap in a predefined area between the facing surfaces of the optical elements with low manufacturing complexity and low cost.

WO 2024/008593 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Anordnung, die einen optischen Wellenleiter und eine Linse in einer gestapelten Anordnung mit einem Spaltbereich zwischen dem Wellenleiter und der Linse aufweist. Dieses bekannte Verfahren erfordert eine Maske, die auf den Wellenleiter oder die Linse aufzubringen ist, bevor ein Klebstoff aufgebracht wird, der zum Bonden des Wellenleiters und der Linse aneinander verwendet wird. Die Maske muss nach dem Erhärten des Klebstoffs und Bonden der Elemente aneinander entfernt werden, was das Entfernen kompliziert macht und zu einem Brechen der Maske, einer Verformung der Maske oder Verunreinigung der Maske führen kann. Dadurch ist die Maske ein separat herzustellendes zusätzliches Element für einmaligen Gebrauch, das weiterhin eine hochpräzise Aufbringung mittels im Vergleich zur Klebstoffauftragung unterschiedlicher technologischer Prozesse und eine komplizierte Entfernung erfordert. Der Herstellungsprozess wird somit komplizierter und teurer. WO 2024/008593 A1 Disclosing a method for manufacturing an optical arrangement comprising an optical waveguide and a lens in a stacked arrangement with a gap between the waveguide and the lens, this known method requires a mask to be applied to the waveguide or the lens before applying an adhesive used to bond the waveguide and the lens together. The mask must be removed after the adhesive has cured and the elements have bonded, which complicates removal and can lead to mask breakage, deformation, or contamination. Thus, the mask is a separately manufactured, single-use component that requires high-precision application using different technological processes compared to adhesive application and is complicated to remove. The manufacturing process is therefore more complex and expensive.

US 11 243 398 B2 offenbart eine optische Anordnung, die in einem kopfgetragenen Display verwendbar ist. Die optische Anordnung weist einen optischen Wellenleiter, der zwei gegenüberliegende Hauptflächen zum Leiten von Licht durch Totalreflexion aufweist, und zumindest einen Wafer auf, der einer der Oberflächen des Wellenleiters zugewandt ist. Zwischenanordnungsmittel sind in Kontakt mit der Oberfläche des lichtleitenden Elements bereitgestellt und definieren einen Spalt, der den Wellenleiter optisch isoliert. US 11 243 398 B2 Disclosing an optical arrangement usable in a head-mounted display, the optical arrangement comprises an optical waveguide having two opposing principal surfaces for guiding light by total internal reflection and at least one wafer facing one of the waveguide surfaces. Intermediate arrangement means are provided in contact with the surface of the light-guiding element and define a gap that optically isolates the waveguide.

US 10 288 907 B2 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Anordnung, die einen Wellenleiter und eine Rx-Linse aufweist, wobei kein Spaltbereich vorgesehen ist und der Linsenkörper direkt um den wellenleitenden Einsatz herum geformt wird. US 10 288 907 B2 discloses a method for manufacturing an optical arrangement comprising a waveguide and an Rx lens, wherein no gap region is provided and the lin The sensor body is formed directly around the wave-guiding insert.

WO 2016/075689 A1 offenbart das Aufbringen eines Mottenaugen- oder Luftspaltfilms, um den erforderlichen Spalt zu schaffen. WO 2016/075689 A1 reveals the application of a moth-eye or air gap film to create the required gap.

US 20240142694 A1 offenbart eine gestapelte optische Baugruppe, die ein erstes optisches Substrat, ein zweites optisches Substrat und Mikroabstandhalter aufweist, die zwischen dem ersten und zweiten optischen Substrat angeordnet sind, um einen Spalt dazwischen aufrecht zu erhalten. Die Mikroabstandhalter können Schichten aus ausgehärtetem Harzmaterial aufweisen, die durch einen 3D-Druckprozess gebildet sind, vorzugsweise derart, dass jede Schicht aus einem einzelnen Tropfen des Harzmaterials ausgehärtet wird. Solch eine einen Spalt ermöglichende Technik sorgt für eine kompakte und leichtgewichtige gestapelte optische Baugruppe, ist jedoch kompliziert und teuer. US 20240142694 A1 Disclosing a stacked optical assembly comprising a first optical substrate, a second optical substrate, and microspacers positioned between the first and second optical substrates to maintain a gap between them, the microspacers may consist of layers of cured resin material formed by a 3D printing process, preferably such that each layer is cured from a single drop of the resin material. Such a gap-enhancing technique results in a compact and lightweight stacked optical assembly, but is complex and expensive.

Somit erfordern die meisten bekannten Lösungen zusätzliche Mittel und Techniken, um den gewünschten Spaltbereich in einem gewünschten Bereich einer optischen Anordnung bereitzustellen, wobei die zusätzlichen Mittel und Techniken zu einer erhöhten Komplexität und erhöhten Kosten der Herstellung der optischen Anordnung führen. Formen oder Gießen eines Linsenkörpers um einen Wellenleiter herum würde die vorteilhafteste Technik sowohl hinsichtlich Kosten und Komplexität des Herstellungsprozesses darstellen, erlaubt aber bis jetzt nicht ein kontrollierbares Einbetten eines Spaltbereichs in die geformte oder gegossene Struktur.Thus, most known solutions require additional resources and techniques to provide the desired slit area within a desired region of an optical arrangement, with these additional resources and techniques leading to increased complexity and manufacturing costs. Molding or casting a lens body around a waveguide would be the most advantageous technique in terms of both cost and manufacturing complexity, but so far it does not allow for the controlled embedding of a slit area within the molded or cast structure.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Anordnung bereitzustellen, das eine einfache und wirksame Technik zum Herstellen eines Stapels von optischen Komponenten, vorzugsweise eines Wellenleiters und einer Linse, mit einem kontrollierten Spaltbereich zwischen diesen in einem gewünschten Bereich der Stapelstruktur bereitstellt.It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical arrangement which provides a simple and effective technique for manufacturing a stack of optical components, preferably a waveguide and a lens, with a controlled gap area between them in a desired area of the stack structure.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Aufgabe, eine entsprechende optische Anordnung bereitzustellen, insbesondere für ein kopfgetragenes Display.Another task of the present assignment is to provide a suitable optical arrangement, especially for a head-mounted display.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Anordnung bereitgestellt, wobei die optische Anordnung eine erste optische Komponente mit einer ersten Oberfläche und eine zweite optische Komponente mit einer zweiten Oberfläche aufweist, die mit der ersten Oberfläche mit Ausnahme zumindest eines Spaltbereichs, der zumindest einen Spalt zwischen der ersten und zweiten Oberfläche aufweist, fest verbunden ist, wobei das Verfahren aufweist:

Bereitstellen der ersten optischen Komponente;
Oberflächenbehandeln der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente in einem oder mehreren vordefinierten Bereichen der ersten Oberfläche, um eine Oberflächenenergie der ersten Oberfläche in dem einen oder den mehreren vordefinierten Bereichen zu ändern;
Bereitstellen der zweiten optischen Komponente, wobei die zweite Oberfläche mit der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente mittels direkten Kontakts oder durch eine durchgehende Schicht von Klebstoff fest verbunden wird; und
Warten für eine vordefinierte Zeit zum Erzeugen des zumindest einen Spaltbereichs, der zumindest einen Spalt zwischen der ersten und zweiten Oberfläche aufweist, durch Ablösung eines Materials der zweiten optischen Komponente oder des Klebstoffs von der ersten Oberfläche.

According to a first aspect of the invention, a method for manufacturing an optical arrangement is provided, wherein the optical arrangement comprises a first optical component with a first surface and a second optical component with a second surface, which is rigidly connected to the first surface except for at least a gap region which has at least one gap between the first and second surfaces, wherein the method comprises:

Providing the first optical component;
Surface treatment of the first surface of the first optical component in one or more predefined areas of the first surface in order to change a surface energy of the first surface in the one or more predefined areas;
Providing the second optical component, wherein the second surface is firmly bonded to the first surface of the first optical component by direct contact or by a continuous layer of adhesive; and
Waiting for a predefined time to generate at least one gap area that has at least one gap between the first and second surfaces by detaching material of the second optical component or adhesive from the first surface.

Die Erfindung schlägt, bevor die zweite Oberfläche der zweiten optischen Komponente mit der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente mittels direktem Kontakt oder durch eine durchgehende Schicht von Klebstoff fest verbunden wird, eine Oberflächenbehandlung der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente in einem oder mehreren vordefinierten Bereichen der ersten Oberfläche vor, um eine Änderung der Oberflächenenergie in diesem einen oder diesen mehreren vordefinierten Bereichen bereitzustellen. Die Oberflächenbehandlung kann dazu ausgewählt oder ausgebildet sein, die Oberflächenenergie der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente in dem/den behandelten vordefinierten Bereich/Bereichen zu verringern, so dass die erste Oberfläche der ersten optischen Komponente für den Klebstoff oder das Material der zweiten optischen Komponente in dem/den oberflächenbehandelten Bereich/Bereichen abweisend wird (im Folgenden kurz als die abweisende Behandlung bezeichnet), oder die Oberflächenbehandlung kann dazu ausgewählt oder ausgebildet sein, dass sie die Oberflächenenergie in dem/den behandelten vordefinierten Bereich/Bereichen erhöht, so dass die erste Oberfläche der ersten optischen Komponente für den Klebstoff oder das Material der zweiten optischen Komponente in dem/den oberflächenbehandelten vordefinierten Bereich/Bereichen benetzbar wird (im Folgenden kurz als die benetzende Behandlung bezeichnet). Wenn die Oberflächenbehandlung eine abweisende Wirkung erzeugt, wird der Klebstoff oder das Material der zweiten optischen Komponente sich nach Warten für eine vorbestimmte Zeit von der ersten Oberfläche in dem/den vordefinierten oberflächenbehandelten Bereich/Bereichen ablösen, und somit wird ein oder werden mehrere Spaltbereiche in dem/den vordefinierten Bereich/Bereichen erzeugt. Wenn die Oberflächenbehandlung eine benetzende Wirkung erzeugt, wird der Klebstoff oder das Material der zweiten optischen Komponente sich nach einer vordefinierten Zeit in einem Bereich oder Bereichen außerhalb der oberflächenbehandelten vordefinierten Bereiche ablösen, und somit wird ein oder werden mehrere Spaltbereiche in diesem/diesen Bereich/Bereichen außerhalb der oberflächenbehandelten Bereiche erzeugt.The invention proposes, before the second surface of the second optical component is firmly bonded to the first surface of the first optical component by direct contact or by means of a continuous layer of adhesive, a surface treatment of the first surface of the first optical component in one or more predefined regions of the first surface to provide a change in the surface energy in this one or these predefined regions. The surface treatment can be selected or configured to decrease the surface energy of the first surface of the first optical component in the treated predefined region(s), so that the first surface of the first optical component becomes repellent to the adhesive or the material of the second optical component in the surface-treated region(s) (hereinafter referred to as the repellent treatment), or the surface treatment can be selected or configured to increase the surface energy in the treated predefined region(s), so that the first surface of the first optical component becomes wettable to the adhesive or the material of the second optical component in the surface-treated predefined region(s) (hereinafter referred to as the wetting treatment). If the surface treatment creates a repellent effect, the adhesive or material of the second optical component will detach from the first surface in the predefined treated area(s) after a predetermined waiting time, thus creating one or more gap areas in the predefined area(s). If the surface treatment creates a wetting effect If the adhesive or material of the second optical component is generated, it will detach after a predefined time in an area or areas outside the surface-treated predefined areas, thus creating one or more gap areas in this/these area/areas outside the surface-treated areas.

Der Schritt des Wartens für eine vordefinierte Zeit zum Erzeugen des Spalts (der Spalte) kann ein Erwärmen der optischen Anordnung aufweisen, um eine Schrumpfung und somit Ablösung des Klebstoffs oder des Materials der zweiten optischen Komponente von der ersten Oberfläche zu fördern oder zu beschleunigen.The step of waiting for a predefined time to create the gap (the slit) may involve heating the optical arrangement to promote or accelerate shrinkage and thus detachment of the adhesive or material of the second optical component from the first surface.

Typischerweise schrumpfen Klebstoffmaterialien oder geschmolzene Materialien während der Verfestigung oder durch Applizieren von Energie, beispielsweise wenn ein Klebstoffmaterial durch UV-Licht ausgehärtet wird und/oder wenn Wärme appliziert wird, oder wenn ein geschmolzenes Material abgekühlt wird. Eine Schrumpfung des Klebstoffes oder des geschmolzenen Materials führt zu einer Ablösung des Klebstoffs oder geschmolzenen Materials von der Oberfläche oder den Oberflächen, auf denen sie appliziert sind. Ohne die Oberflächenbehandlung, wie sie durch die vorliegende Erfindung vorgesehen ist, ist eine Ablösung nicht kontrollierbar, d.h. eine Ablösung kann in Bereichen auftreten, in denen eine Ablösung nicht gewünscht ist, und eine Ablösung kann nicht auftreten in Bereichen, in denen sie gewünscht ist. Im Gegensatz dazu tritt mit der Oberflächenbehandlung, die die Oberflächenenergie erhöht oder verringert, eine Ablösung in kontrollierter Weise in einem Bereich/Bereichen der gestapelten Struktur dort auf, wo eine Ablösung gewünscht ist, um den Spaltbereich zu erzeugen.Adhesive materials or molten materials typically shrink during solidification or upon application of energy, for example, when an adhesive material is cured by UV light and/or when heat is applied, or when a molten material is cooled. Shrinkage of the adhesive or molten material leads to detachment of the adhesive or molten material from the surface(s) to which it is applied. Without the surface treatment provided by the present invention, detachment is uncontrollable; that is, detachment may occur in areas where it is not desired, and detachment may not occur in areas where it is desired. In contrast, with the surface treatment, which increases or decreases the surface energy, detachment occurs in a controlled manner in an area(s) of the stacked structure where detachment is desired to create the gap area.

Somit können aufgrund der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Spaltbereiche aufgrund der Oberflächenbehandlung der ersten Oberfläche der ersten Komponente vor dem Prozess des festen Verbindens der zweiten Oberfläche der zweiten optischen Komponente mit der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente auf kontrollierbare Weise erzeugt werden. Weiterhin sind keine zusätzlichen technischen Mittel oder Techniken erforderlich, um den gewünschten Spaltbereich in einem gewünschten Bereich der optischen Anordnung bereitzustellen.Thus, according to the present invention, one or more gap regions can be generated in a controllable manner by means of the surface treatment of the first surface of the first component prior to the process of firmly joining the second surface of the second optical component to the first surface of the first optical component. Furthermore, no additional technical means or techniques are required to provide the desired gap region in a desired area of the optical arrangement.

Es versteht sich, dass die Oberflächenbehandlung nur eine abweisende Behandlung in einem oder mehreren vordefinierten Bereichen, oder nur eine benetzende Behandlung in einem oder mehreren anderen vordefinierten Bereichen aufweisen kann, oder sie kann eine Kombination der abweisenden Behandlung in einem oder mehreren ersten vordefinierten Bereichen und der benetzenden Behandlung in einem oder mehreren zweiten vordefinierten Bereichen sein, wobei die zweiten vordefinierten Bereiche von den ersten vordefinierten Bereichen verschieden oder von diesen getrennt sind.It is understood that the surface treatment can consist of only a repellent treatment in one or more predefined areas, or only a wetting treatment in one or more other predefined areas, or it can be a combination of the repellent treatment in one or more first predefined areas and the wetting treatment in one or more second predefined areas, wherein the second predefined areas are different from or separate from the first predefined areas.

Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte zumindest eine Spaltbereich kann eine Höhe von der Oberfläche der ersten optischen Komponente aufweisen, die so klein wie wenige Mikrometer bis einige hundert Mikrometer ist. Solch eine Höhe ist ausreichend, um die Bedingungen für Totalreflexion für Licht im sichtbaren Spektrum bereitzustellen.The at least one slit region produced by the method according to the invention can have a height from the surface of the first optical component that is as small as a few micrometers to a few hundred micrometers. Such a height is sufficient to provide the conditions for total internal reflection for light in the visible spectrum.

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden beschrieben.Embodiments of the method according to the invention are described below.

In einer Ausführungsform ist das Oberflächenbehandeln dazu ausgebildet, eine abweisende Wirkung auf der ersten Oberfläche zu verstärken, und das Oberflächenbehandeln wird in zumindest einem vordefinierten Bereich der ersten Oberfläche durchgeführt, der dem zu erzeugenden zumindest einen Spaltbereich entspricht.In one embodiment, the surface treatment is designed to enhance a repellent effect on the first surface, and the surface treatment is carried out in at least one predefined area of the first surface, which corresponds to the at least one gap area to be produced.

In dieser Ausführungsform wird sich der Klebstoff oder das Material der zweiten optischen Komponente in definierter Weise von der ersten Oberfläche in dem/den Bereich/Bereichen der Oberfläche ablösen, in denen die abweisende Behandlung durchgeführt worden ist, um so den Spaltbereich in diesem vordefinierten Bereich der Oberflächenbehandlung zu erzeugen.In this embodiment, the adhesive or material of the second optical component will detach from the first surface in a defined manner in the area(s) of the surface where the repellent treatment has been carried out, in order to create the gap area in this predefined area of the surface treatment.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Oberflächenbehandeln dazu ausgebildet, eine benetzende Wirkung auf der ersten Oberfläche zu verstärken, und das Oberflächenbehandeln wird in zumindest einem zweiten vordefinierten Bereich durchgeführt, der sich außerhalb des zumindest einen Spaltbereichs befindet.In a further embodiment, the surface treatment is designed to enhance a wetting effect on the first surface, and the surface treatment is carried out in at least a second predefined area that is located outside the at least one gap area.

Die benetzende Behandlung der ersten Oberfläche in einem oder mehreren vordefinierten Bereichen resultiert in einem verstärkten und beschleunigten Anliegen und Bonden des Klebstoffes oder des Materials der zweiten optischen Komponente in diesem einen oder den mehreren oberflächenbehandelten vordefinierten Bereichen, während das Fehlen der benetzenden Behandlung in anderen Bereichen, insbesondere in einem Bereich, in dem der Spaltbereich zu bilden ist, zu einem Mangel an engem Kontakt führen kann, wenn die optischen Komponenten erfolgreich miteinander verbunden sind. Das heißt, in dem Bereich, in dem der zumindest eine Spalt zu erzeugen ist, gibt es keine verstärkte benetzende Wirkung, so dass der Klebstoff oder das Material der zweiten optischen Komponente sich von der ersten Oberfläche in diesem oder diesen Bereichen ablösen kann, um den zumindest einen Spaltbereich zu erzeugen.Wetting the first surface in one or more predefined areas results in enhanced and accelerated adhesion and bonding of the adhesive or material of the second optical component in these predefined, surface-treated areas. Conversely, the absence of wetting treatment in other areas, particularly in the area where the gap is to be formed, can lead to insufficient contact when the optical components are successfully joined. That is, in the area where at least one gap is to be created, there is no enhanced wetting effect, so the adhesive or material of the second optical component... The component can detach from the first surface in this or these areas to create at least one gap area.

Wie oben beschrieben kann das Verfahren nur eine Art von Oberflächenbehandlung der Oberfläche der ersten optischen Komponente umfassen, d.h. entweder ein Oberflächenbehandeln, das eine abweisende Wirkung verstärkt, oder ein Oberflächenbehandeln, das eine benetzende Wirkung verstärkt.As described above, the method can only include one type of surface treatment of the surface of the first optical component, i.e., either a surface treatment that enhances a repellent effect or a surface treatment that enhances a wetting effect.

In einer weiteren Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, wenn das Oberflächenbehandeln ein erstes Oberflächenbehandeln aufweist, das dazu ausgebildet ist, eine abweisende Wirkung auf der ersten Oberfläche zu verstärken, und das erste Oberflächenbehandeln in zumindest einem ersten vordefinierten Bereich der ersten Oberfläche durchgeführt wird, der dem zu erzeugenden Spaltbereich entspricht, und das Oberflächenbehandeln weiterhin ein zweites Oberflächenbehandeln aufweist, das dazu ausgebildet ist, eine benetzende Wirkung auf der ersten Oberfläche zu verstärken, und das zweite Oberflächenbehandeln in zumindest einem zweiten vordefinierten Bereich außerhalb des zu erzeugenden Spaltbereichs durchgeführt wird.In a further embodiment, it may be advantageous if the surface treatment comprises a first surface treatment designed to enhance a repellent effect on the first surface, and the first surface treatment is carried out in at least a first predefined area of the first surface corresponding to the gap area to be generated, and the surface treatment further comprises a second surface treatment designed to enhance a wetting effect on the first surface, and the second surface treatment is carried out in at least a second predefined area outside the gap area to be generated.

Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die benetzende Behandlung ein Anliegen und Bonden der ersten und zweiten Oberfläche in dem zweiten vordefinierten Bereich oder Bereichen außerhalb des zumindest einen Spaltbereichs verstärkt und beschleunigt, während die abweisende Behandlung in dem zumindest einen zu erzeugenden Spaltbereich die Ablösung des Klebstoffs oder des Materials der zweiten optischen Komponente von der ersten Oberfläche beschleunigt und somit die Erzeugung des gewünschten zumindest einen Spaltbereichs in kontrollierter Weise in der gewünschten Position beschleunigt.This embodiment is advantageous because the wetting treatment enhances and accelerates the adhesion and bonding of the first and second surfaces in the second predefined area or areas outside the at least one gap area, while the repellent treatment in the at least one gap area to be generated accelerates the detachment of the adhesive or material of the second optical component from the first surface and thus accelerates the generation of the desired at least one gap area in a controlled manner in the desired position.

Im Kontext der vorherigen Ausführungsformen kann der zweite vordefinierte Bereich die gesamte oder im Wesentlichen die gesamte Fläche der ersten Oberfläche mit Ausnahme des zumindest einen Spaltbereichs sein.In the context of the previous embodiments, the second predefined area can be the entire or substantially the entire surface of the first surface, with the exception of at least one gap area.

In dieser Ausführungsform kann eine dauerhafte und zuverlässige Verbindung der ersten und zweiten optischen Komponente aneinander gewährleistet werden.In this embodiment, a permanent and reliable connection between the first and second optical components can be ensured.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Bereitstellen der zweiten optischen Komponente ein Bonden der zweiten Oberfläche an die erste Oberfläche unter Verwendung der durchgehenden Schicht des Klebstoffes auf, wobei das Oberflächenbehandeln dazu ausgebildet ist, eine abweisende Wirkung oder eine benetzende Wirkung auf der ersten Oberfläche bezüglich des Klebstoffs zu verstärken.In a further embodiment, the provision of the second optical component includes bonding the second surface to the first surface using the continuous layer of adhesive, wherein the surface treatment is designed to enhance a repellent or wetting effect on the first surface with respect to the adhesive.

Gemäß dieser Ausführungsform wird die optische Anordnung durch Bonden der vorgefertigten ersten und zweiten optischen Komponenten aneinander unter Verwendung eines Klebstoffes hergestellt. Bonden der optischen Komponenten unter Verwendung eines Klebstoffes (im Folgenden kurz als der Bond-Prozess bezeichnet) kann mit jeglicher konventionellen Technik durchgeführt werden.According to this embodiment, the optical arrangement is manufactured by bonding the prefabricated first and second optical components together using an adhesive. Bonding the optical components using an adhesive (hereinafter referred to as the bonding process) can be carried out using any conventional technique.

Im Kontext der vorherigen Ausführungsform, d.h. im Fall eines Bondens der ersten und zweiten optischen Komponente aneinander unter Verwendung eines Klebstoffes ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Verfahren weiterhin vor dem Bonden ein Oberflächenbehandeln der zweiten Oberfläche der zweiten optischen Komponente in einem oder mehreren vordefinierten Bereichen der zweiten Oberfläche aufweist, wobei das Oberflächenbehandeln der zweiten Oberfläche dazu ausgebildet ist, eine abweisende Wirkung oder eine benetzende Wirkung bezüglich des Klebstoffs zu verstärken.In the context of the previous embodiment, i.e., in the case of bonding the first and second optical components to each other using an adhesive, a further embodiment provides that the method further includes, prior to bonding, a surface treatment of the second surface of the second optical component in one or more predefined areas of the second surface, wherein the surface treatment of the second surface is designed to enhance a repellent or wetting effect with respect to the adhesive.

Insbesondere im Fall der abweisenden Behandlung ist diese Ausführungsform vorteilhaft, da sie die abweisenden Wirkungen in dem zu erzeugenden Spaltbereich während des Bondens der optischen Komponenten aneinander stärkt und eine gewünschte Höhe und Form des resultierenden Spaltbereichs gewährleistet.This embodiment is particularly advantageous in the case of repellent treatment, as it strengthens the repellent effects in the gap area to be created during the bonding of the optical components to each other and ensures a desired height and shape of the resulting gap area.

Es versteht sich, dass eine Mehrzahl an Spaltbereichen durch das erfindungsgemäße Verfahren durch Applizieren der Oberflächenbehandlung in einer Mehrzahl von Bereichen der ersten optischen Komponente und/oder zweiten optischen Komponente erzeugt werden können, um einen oder mehrere Spaltbereiche zu erzeugen.It is understood that a plurality of gap areas can be generated by the inventive method by applying the surface treatment to a plurality of areas of the first optical component and/or second optical component in order to generate one or more gap areas.

Weiterhin im Kontext der vorherigen Ausführungsformen, die sich auf den Bond-Prozess beziehen, weist in einer weiteren Ausführungsform das Verfahren weiterhin ein Auswählen der Oberflächenbehandlung und/oder der Oberflächenbehandlungsparameter mit Bezug auf Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffs auf, um die Ablösung des Klebstoffs in dem einen oder mehreren vordefinierten Bereichen während der Verfestigung oder thermischen Schrumpfung des Klebstoffes zu ermöglichen, und/oder das Verfahren weist ein Einstellen der Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffes mit Bezug auf die ausgewählte Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter auf.Further in the context of the previous embodiments relating to the bonding process, in a further embodiment the method further comprises selecting the surface treatment and/or surface treatment parameters with reference to shrinkage properties of the adhesive to enable the release of the adhesive in one or more predefined areas during the solidification or thermal shrinkage of the adhesive, and/or the method comprises adjusting the shrinkage properties of the adhesive with reference to the selected surface treatment and/or surface treatment parameters.

Gemäß dieser Ausführungsform können die Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter mit Bezug auf die Schrumpfungseigenschaften des zum Bonden der ersten und zweiten optischen Komponente zu verwendenden Klebstoffmaterials ausgebildet oder ausgewählt sein. Zusätzlich oder alternativ können die Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffes mit Bezug auf die ausgewählte Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter eingestellt werden, so dass der erforderliche Spaltbereich bereitgestellt werden kann. Die Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffes können beispielsweise mittels spezifischer Additive zu dem in dem Bond-Prozess verwendeten Klebstoff eingestellt werden, und/oder durch Einstellen der anwendbaren Prozessparameter, so wie eines oder mehrerer aus Druck, Zeit, Temperatur während zumindest eines Teils des Bond-Prozesses.According to this embodiment, the surface treatment and/or the surfaces can be Treatment parameters may be designed or selected with reference to the shrinkage properties of the adhesive material used to bond the first and second optical components. Additionally or alternatively, the shrinkage properties of the adhesive can be adjusted with reference to the selected surface treatment and/or surface treatment parameters to provide the required gap area. The shrinkage properties of the adhesive can be adjusted, for example, by means of specific additives to the adhesive used in the bonding process, and/or by adjusting the applicable process parameters, such as one or more of the pressure, time, and temperature during at least part of the bonding process.

Als eine Alternative zu dem zuvor beschriebenen Bond-Prozess weist in einer weiteren Ausführungsform das Bereitstellen der zweiten optischen Komponente ein Erzeugen der zweiten optischen Komponente durch Formen oder Gießen der zweiten optischen Komponente aus einem geschmolzenen Material oder aushärtbarem Material an bzw. auf zumindest einen Teil der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente auf, wobei das Oberflächenbehandeln dazu ausgebildet ist, eine abweisende Wirkung oder eine benetzende Wirkung auf der ersten Oberfläche bezüglich des geschmolzenen Materials oder aushärtbaren Materials der zweiten optischen Komponente zu verstärken, und die vordefinierte Zeit weist eine Verfestigungszeit des geschmolzenen Materials oder aushärtbaren Materials auf.As an alternative to the bonding process described above, in a further embodiment the provision of the second optical component comprises generating the second optical component by forming or casting the second optical component from a molten material or curable material on or at least a part of the first surface of the first optical component, wherein the surface treatment is configured to enhance a repellent or wetting effect on the first surface with respect to the molten material or curable material of the second optical component, and the predefined time comprises a solidification time of the molten material or curable material.

In dieser Ausführungsform wird die optische Anordnung durch Bereitstellen der vorgefertigten ersten optischen Komponente und Erzeugen der zweiten optischen Komponente durch Formen oder Gießen der zweiten optischen Komponente aus einem geschmolzenen Material oder aushärtbarem Material an bzw. auf zumindest einen Teil der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente hergestellt. Formen/Gießen der zweiten optischen Komponente an bzw. auf die erste optische Komponente (im Folgenden kurz als der Form-Prozess bezeichnet) kann eine konventionelle Technik sein. Im Falle eines Formens der zweiten optischen Komponente aus einem geschmolzenen Material kann die zweite optische Komponente um die oder in Verbindung mit der ersten optischen Komponente erzeugt werden, beispielsweise mittels Spritzformen, so dass die einander zugewandten Oberflächen der ersten optischen Komponente und der zweiten optischen Komponente miteinander in einem oder mehreren Bereichen der einander zugewandten Oberflächen fest verbunden werden. Zum Beispiel kann die erste optische Komponente in eine Form eingesetzt werden, während die zweite optische Komponente durch Formen darin erzeugt wird, so wie durch Spritzformen, d.h. durch Spritzen eines geschmolzenen Materials der zweiten optischen Komponente in die Form, so dass im Ergebnis zumindest ein Teil der ersten optischen Komponente in der zweiten optischen Komponente eingebettet ist. Das geschmolzene Material kann ein thermoplastisches Material im Fall eines Formens der zweiten optischen Komponente sein, während ein duroplastisches Material im Falle eines Gießens der zweiten optischen Komponente bevorzugt sein kann.In this embodiment, the optical arrangement is manufactured by providing the prefabricated first optical component and producing the second optical component by molding or casting the second optical component from a molten or curable material onto at least a portion of the first surface of the first optical component. Molding/casting the second optical component onto the first optical component (hereinafter referred to as the molding process) can be a conventional technique. In the case of molding the second optical component from a molten material, the second optical component can be produced around or in conjunction with the first optical component, for example, by injection molding, such that the facing surfaces of the first optical component and the second optical component are firmly joined to each other in one or more regions of the facing surfaces. For example, the first optical component can be placed in a mold, while the second optical component is produced by molding within it, such as by injection molding, i.e., by injecting molten material of the second optical component into the mold, so that, as a result, at least a portion of the first optical component is embedded in the second optical component. The molten material can be a thermoplastic material in the case of molding the second optical component, while a thermosetting material may be preferred in the case of casting the second optical component.

Wenn das Oberflächenbehandeln der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente eine abweisende Wirkung erzeugt, wird das geschmolzene Material oder aushärtbare Material der zweiten optischen Komponente nach einer vordefinierten Zeit, die die Verfestigungszeit des geschmolzenen Materials ist, sich von der ersten Oberfläche in dem/den vordefinierten oberflächenbehandelten Bereich/Bereichen ablösen, und somit wird/werden ein oder mehrere Spaltbereiche in diesem/diesen vordefinierten Bereich/Bereichen erzeugt. Wenn das Oberflächenbehandeln eine benetzende Wirkung erzeugt, wird sich das geschmolzene Material oder aushärtbare Material der zweiten optischen Komponente nach einer vordefinierten Zeit in einem Bereich oder in Bereichen außerhalb der oberflächenbehandelten vordefinierten Bereiche ablösen, und somit wird/werden ein oder mehrere Spaltbereiche in diesem/diesen Bereich/Bereichen außerhalb der oberflächenbehandelten Bereiche erzeugt.If the surface treatment of the first surface of the first optical component produces a repellent effect, the molten or curable material of the second optical component will detach from the first surface in the predefined surface-treated area(s) after a predefined time, which is the solidification time of the molten material, thus creating one or more gap areas in this/these predefined area(s). If the surface treatment produces a wetting effect, the molten or curable material of the second optical component will detach in an area or areas outside the surface-treated predefined areas after a predefined time, thus creating one or more gap areas in this/these area(s) outside the surface-treated areas.

Im Kontext der vorherigen Ausführungsform, die sich auf den Form-/Gieß-Prozess bezieht, weist das Verfahren in einer weiteren Ausführungsform ein Auswählen der Oberflächenbehandlung und/oder der Oberflächenbehandlungsparameter mit Bezug auf Schrumpfungseigenschaften des geschmolzenen Materials oder aushärtbaren Materials auf, um die Ablösung des geschmolzenen Materials in dem einen oder den mehreren vordefinierten Bereichen während der Verfestigung oder der thermischen Schrumpfung des geschmolzenen Materials oder aushärtbaren Materials zu ermöglichen, und/oder das Verfahren weist ein Einstellen der Schrumpfungseigenschaften des geschmolzenen Materials oder aushärtbaren Materials in Bezug auf die ausgewählte Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter auf.In the context of the previous embodiment relating to the molding/casting process, in a further embodiment the method includes selecting the surface treatment and/or surface treatment parameters with respect to shrinkage properties of the molten material or curable material to enable the detachment of the molten material in one or more predefined areas during solidification or thermal shrinkage of the molten material or curable material, and/or the method includes adjusting the shrinkage properties of the molten material or curable material with respect to the selected surface treatment and/or surface treatment parameters.

Gemäß dieser Ausführungsform können die Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter mit Bezug auf die Schrumpfungseigenschaften des zum Formen/Gießen der zweiten optischen Komponente um die oder in Verbindung mit der ersten optischen Komponente zu verwendenden geschmolzenen Materials oder aushärtbaren Materials ausgebildet oder ausgewählt sein. Zusätzlich oder alternativ können die Schrumpfungseigenschaften des geschmolzenen Materials oder aushärtbaren Materials mit Bezug auf die ausgewählte Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter eingestellt werden, um so den erforderlichen Spaltbereich zu schaffen. Die Schrumpfungseigenschaften des geschmolzenen Materials oder aushärtbaren Materials können beispielsweise mittels spezifischer Additive zu dem geschmolzenen Material oder aushärtbarem Material, das in dem Form-/Gieß-Prozess verwendet wird, eingestellt werden.According to this embodiment, the surface treatment and/or surface treatment parameters can be designed or selected with regard to the shrinkage properties of the molten or curable material to be used for forming/casting the second optical component around or in conjunction with the first optical component. Additionally or alternatively, the The shrinkage properties of the molten or curable material can be adjusted with respect to the selected surface treatment and/or surface treatment parameters to create the required gap area. These shrinkage properties can be adjusted, for example, by means of specific additives to the molten or curable material used in the molding/casting process.

In weiteren Ausführungsformen weist das Oberflächenbehandeln eines oder mehreres von Folgendem auf: Plasmabehandeln, Beschichten, Oberflächenpfropfen, Säureätzen, mechanisches Oberflächenbearbeiten.In further embodiments, the surface treatment comprises one or more of the following: plasma treatment, coating, surface grafting, acid etching, mechanical surface treatment.

Das mechanische Oberflächenbearbeiten kann ein Kratzen der Oberfläche aufweisen. Kratzen dient gewöhnlich dazu, eine Oberflächenrauigkeit zu erhöhen.Mechanical surface treatment can result in surface scratching. Scratching is usually used to increase surface roughness.

Oberflächenpfropfen ist eine Technik in der Polymerchemie und bezieht sich auf die Hinzufügung von Polymerketten auf einer Oberfläche.Surface grafting is a technique in polymer chemistry and refers to the addition of polymer chains to a surface.

In weiteren Ausführungsformen ist die erste optische Komponente ein optischer Wellenleiter und die zweite optische Komponente eine Linse, oder die erste optische Komponente ist eine Linse und die zweite optische Komponente ein optischer Wellenleiter.In further embodiments, the first optical component is an optical waveguide and the second optical component is a lens, or the first optical component is a lens and the second optical component is an optical waveguide.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine optische Anordnung für ein kopfgetragenes Display bereitgestellt, wobei die optische Anordnung durch ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt hergestellt ist.According to another aspect, an optical arrangement for a head-mounted display is provided, wherein the optical arrangement is manufactured by a method according to the first aspect.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Anordnung bereitgestellt, die eine erste optische Komponente mit einer ersten Oberfläche und eine zweite optische Komponente mit einer zweiten Oberfläche aufweist, die mit der ersten Oberfläche mit Ausnahme zumindest eines Spaltbereichs fest verbunden ist, der zumindest einen Spalt aufweist, in dem ein Material der zweiten optischen Komponente von der ersten Oberfläche abgelöst ist.According to a further aspect of the present invention, an optical arrangement is provided comprising a first optical component with a first surface and a second optical component with a second surface which is rigidly connected to the first surface except for at least one gap region which has at least one gap in which a material of the second optical component is detached from the first surface.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Anordnung bereitgestellt, die eine erste optische Komponente mit einer ersten Oberfläche und eine zweite optische Komponente mit einer zweiten Oberfläche aufweist, die mit der ersten Oberfläche durch eine durchgehende Schicht eines Klebstoffs mit Ausnahme zumindest eines Spaltbereichs fest verbunden ist, der zumindest einen Spalt aufweist, in dem der Klebstoff von der ersten Oberfläche und/oder der zweiten Oberfläche abgelöst ist.According to a further aspect of the present invention, an optical arrangement is provided comprising a first optical component with a first surface and a second optical component with a second surface, which is firmly connected to the first surface by a continuous layer of an adhesive except for at least one gap area, which has at least one gap in which the adhesive is detached from the first surface and/or the second surface.

Es dürfte Fachleuten erkennbar sein, dass die optischen Anordnungen gemäß der Erfindung die entsprechenden Ausführungsformen aufweisen und dieselben Vorteile wie das erfindungsgemäße Verfahren schaffen können.It should be apparent to experts that the optical arrangements according to the invention have the corresponding embodiments and can create the same advantages as the method according to the invention.

Es versteht sich, dass die Erfindung in der Herstellung von gestapelten optischen Strukturen mit einem oder mehreren Spaltbereichen in der Stapelstruktur vorteilhaft ist, unabhängig von der Art der optischen Komponenten, die die Stapelstruktur aufweist.It is understood that the invention is advantageous in the manufacture of stacked optical structures with one or more slit regions in the stacked structure, regardless of the type of optical components that the stacked structure has.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung.Further features and advantages will become apparent from the following description and drawing.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung gezeigt und werden unten mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

1 einen Querschnitt einer optischen Anordnung in einem semizusammengefügten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen der optischen Anordnung;
2 einen Querschnitt einer optischen Anordnung in einem semizusammengefügten Zustand gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen der optischen Anordnung;
3 einen Querschnitt einer optischen Anordnung in einem semizusammengefügten Zustand gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen der optischen Anordnung;
4 einen Querschnitt einer optischen Anordnung, die durch einen Form-Prozess gefertigt ist, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen der optischen Anordnung;
5A und 5B einen Querschnitt einer optischen Anordnung in einem anfänglichen und finalen Zustand eines Bond-Prozesses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen der optischen Anordnung; und
6A und 6B einen Querschnitt einer optischen Anordnung in einem anfänglichen und finalen Zustand eines Bond-Prozesses gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen der optischen Anordnung.

Preferred embodiments of the invention are shown in the drawing and are described below with reference to the drawing. The drawing shows:

1 a cross-section of an optical arrangement in a semi-assembled state according to an embodiment of a method for producing the optical arrangement;
2 a cross-section of an optical arrangement in a semi-assembled state according to a further embodiment of a method for producing the optical arrangement;
3 a cross-section of an optical arrangement in a semi-assembled state according to a further embodiment of a method for producing the optical arrangement;
4 a cross-section of an optical arrangement manufactured by a forming process, according to a further embodiment of a method for manufacturing the optical arrangement;
5A and 5B a cross-section of an optical arrangement in an initial and final state of a bonding process according to a further embodiment of a method for manufacturing the optical arrangement; and
6A and 6B a cross-section of an optical arrangement in an initial and final state of a bonding process according to a further embodiment of a method for producing the optical arrangement.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun mit Bezug auf 1, 2, 3, 4, 5 bis 6 beschrieben. Elemente, die identisch, ähnlich oder vergleichbar unter den in 1, 2, 3, 4, 5 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispielen sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.Preferred embodiments of the invention will now be described with reference to 1 , 2 , 3 , 4 , 5 until 6 described. Elements that are identical, similar, or comparable among those described. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 until 6 The illustrated embodiments are provided with the same reference numerals.

1 zeigt einen Querschnitt einer optischen Anordnung, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehen ist. Die optische Anordnung 10 weist eine optische Komponente 12 und eine optische Komponente 14 auf. Der Begriff „erste optische Komponente“, wie er in den Ansprüchen verwendet wird, kann sich auf die optische Komponente 12 beziehen, und der Begriff „zweite optische Komponente“, wie er in den Ansprüchen verwendet wird, kann sich auf die optische Komponente 14 beziehen, oder der Begriff „erste optische Komponente“, wie er in den Ansprüchen verwendet wird, kann sich auf die optische Komponente 14 beziehen, und der Begriff „zweite optische Komponente“, wie er in den Ansprüchen verwendet wird, kann sich auf die optische Komponente 12 beziehen. 1 Figure 1 shows a cross-section of an optical arrangement designated by the general reference numeral 10. The optical arrangement 10 comprises an optical component 12 and an optical component 14. The term "first optical component" as used in the claims may refer to the optical component 12, and the term "second optical component" as used in the claims may refer to the optical component 14, or the term "first optical component" as used in the claims may refer to the optical component 14, and the term "second optical component" as used in the claims may refer to the optical component 12.

Die optischen Komponenten 12 und 14 können jegliche Art von optischen Komponenten sein. Die optische Komponente 12 kann ein optischer Wellenleiter sein, und die optische Komponente 14 kann eine Linse sein, beispielsweise eine Rx-Linse (Verschreibungslinse). Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsbeispielen die optische Komponente 12 eine Linse sein kann, beispielsweise eine Rx-Linse, und die optische Komponente 14 kann ein Wellenleiter sein. Es ist ebenso möglich, dass die optischen Komponenten 12 und 14 beide Wellenleiter oder beide Linsen sind, usw. Zur Einfachheit der Zeichnung und der folgenden Beschreibung und ohne Beschränkung des Rahmens der Erfindung wird die optische Komponente 12 auch als ein optischer Wellenleiter bezeichnet, und die optische Komponente 14 wird auch als eine Linse bezeichnet.The optical components 12 and 14 can be any type of optical component. The optical component 12 can be an optical waveguide, and the optical component 14 can be a lens, for example, an Rx lens (prescription lens). It is understood that in other embodiments, the optical component 12 can be a lens, for example, an Rx lens, and the optical component 14 can be a waveguide. It is also possible that the optical components 12 and 14 are both waveguides or both lenses, etc. For the sake of simplicity in the drawing and the following description, and without limiting the scope of the invention, the optical component 12 is also referred to as an optical waveguide, and the optical component 14 is also referred to as a lens.

In einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen der optischen Anordnung 10 gemäß der Erfindung sind die optische Komponente 12 und die optische Komponente 14 miteinander in einer gestapelten Anordnung mit einem Spaltbereich 16 einer longitudinalen Abmessung L zwischen einander zugewandten Oberflächen 18 und 20 der optischen Komponente 12 und der optischen Komponente 14 miteinander zu verbinden. 1 zeigt die optischen Komponenten 12 und 14, bevor sie miteinander verbunden sind.In an embodiment of a method for manufacturing the optical arrangement 10 according to the invention, the optical component 12 and the optical component 14 are connected to each other in a stacked arrangement with a gap area 16 of a longitudinal dimension L between mutually facing surfaces 18 and 20 of the optical component 12 and the optical component 14. 1 shows the optical components 12 and 14 before they are connected.

Die Oberfläche 18 der optischen Komponente 12 kann planar sein. Die Oberfläche 20 der optischen Komponente 14 kann ebenfalls planar sein, ohne die Erfindung auf optische Komponenten mit planaren Oberflächen zu beschränken.The surface 18 of the optical component 12 can be planar. The surface 20 of the optical component 14 can also be planar, without limiting the invention to optical components with planar surfaces.

In Ausführungsbeispielen des Verfahrens zum Herstellen der optischen Anordnung 10 können die optischen Komponenten 12 und 14 miteinander an den Oberflächen 18 und 20 auf verschiedene Weisen verbunden werden. Gemäß einer ersten Weise werden die optische Komponente 12 und die optische Komponente 14 als vorgefertigte optische Komponenten bereitgestellt.In exemplary embodiments of the method for manufacturing the optical arrangement 10, the optical components 12 and 14 can be connected to each other at surfaces 18 and 20 in various ways. According to a first way, the optical component 12 and the optical component 14 are provided as prefabricated optical components.

In einem Ausführungsbeispiel wird die optische Komponente 14 bereitgestellt, wobei die Oberfläche 20 mit der Oberfläche 18 der optischen Komponente 12 durch eine durchgehende Schicht von Klebstoff fest verbunden wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Oberfläche 20 der optischen Komponente 14 an die Oberfläche 18 der optischen Komponente 12 mit einem Klebstoff (in 1 nicht gezeigt) gebondet. Diese Art eines Prozesses, durch den die optischen Komponenten 12 und 14 miteinander gefügt werden, um eine gestapelte optische Anordnung zu bilden, wird in der vorliegenden Offenbarung als der Bond-Prozess bezeichnet.In one embodiment, the optical component 14 is provided, wherein the surface 20 is firmly bonded to the surface 18 of the optical component 12 by a continuous layer of adhesive. In this embodiment, the surface 20 of the optical component 14 is bonded to the surface 18 of the optical component 12 with an adhesive (in 1 (not shown) bonded. This type of process by which the optical components 12 and 14 are joined together to form a stacked optical arrangement is referred to in the present disclosure as the bonding process.

Alternativ wird die optische Komponente 14 in einem weiteren Ausführungsbeispiel bereitgestellt, wobei die Oberfläche 20 mit der Oberfläche 18 der optischen Komponente 12 mittels direktem Kontakt fest verbunden wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird nur die optische Komponente 12 als vorgefertigte optische Komponente bereitgestellt, und die optische Komponente 14 wird durch Formen oder Gießen der optischen Komponente 14 aus einem geschmolzenen Material oder aushärtbaren Material an bzw. auf zumindest einen Teil der Oberfläche 18 der optischen Komponente 12 erzeugt. Diese Art von Prozess, durch den die optischen Komponenten 12 und 14 aneinandergefügt werden, um eine gestapelte optische Anordnung zu bilden, wird in der vorliegenden Beschreibung als der Form-Prozess bezeichnet. Im Falle eines Formens der optischen Komponente 14 kann die optische Komponente 14 um die oder in Verbindung mit der optischen Komponente 12 mittels Spritzformen erzeugt werden, so dass die Oberflächen 18, 20 zumindest teilweise miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann die optische Komponente 12 in eine Form eingesetzt werden, während die optische Komponente 14 durch Formen, so wie durch Spritzformen, erzeugt wird, d.h. durch Einspritzen eines geschmolzenen Materials der optischen Komponente 14 in die Form, so dass im Ergebnis zumindest ein Teil der optischen Komponente 12 in die optische Komponente 14 eingebettet ist, wie beispielsweise in 4 gezeigt ist. Im Falle eines Formens kann die optische Komponente 14 aus einem thermoplastischen Material erzeugt werden, und im Fall eines Gießens aus einem duroplastischen Material.Alternatively, in a further embodiment, the optical component 14 is provided in such a way that its surface 20 is firmly connected to the surface 18 of the optical component 12 by means of direct contact. In this embodiment, only the optical component 12 is provided as a prefabricated optical component, and the optical component 14 is produced by molding or casting the optical component 14 from a molten or curable material onto at least a portion of the surface 18 of the optical component 12. This type of process, by which the optical components 12 and 14 are joined together to form a stacked optical arrangement, is referred to in this description as the molding process. In the case of molding the optical component 14, the optical component 14 can be produced around or in conjunction with the optical component 12 by injection molding, such that the surfaces 18 and 20 are at least partially connected. For example, the optical component 12 can be placed in a mold, while the optical component 14 is produced by molding, such as by injection molding, i.e., by injecting a molten material of the optical component 14 into the mold, so that as a result at least part of the optical component 12 is embedded in the optical component 14, as for example in 4 As shown. In the case of molding, the optical component 14 can be produced from a thermoplastic material, and in the case of casting from a thermosetting material.

Wenn die optische Anordnung 10 hergestellt wird, d.h. die optischen Komponenten 12 und 14 zu einer Stapelstruktur kombiniert werden, unabhängig davon, ob der Bond-Prozess oder der Form-/Gieß-Prozess verwendet wird (Form-/Gieß-Prozess wird kurz als der Form-Prozess in der vorliegenden Beschreibung bezeichnet), ist der Spaltbereich 16 in einer definierten gewünschten Position und auf kontrollierbare Weise zu erzeugen. Der Spaltbereich 16, der ein Luftspalt sein kann, oder im Allgemeinen ein Fluidspalt oder ein Vakuumspalt, soll ein Aufrechterhalten der Bedingungen für Totalreflexion der Lichtpropagation innerhalb der optischen Komponenten 12 gewährleisten, beispielsweise im Fall, dass die optische Komponente 12 ein optischer Wellenleiter ist. Der Bereich, in dem der Spalt zu erzeugen ist (der Spaltbereich 16) wird auch als der Zielbereich 22 bezeichnet, der in 1, 2, 3, 4, 5 bis 6 durch ein Rechteck in unterbrochenen Linien gezeigt ist.When the optical arrangement 10 is manufactured, i.e., the optical components 12 and 14 are connected to When combining components in a stacked structure, regardless of whether the bonding process or the molding/casting process is used (the molding/casting process is referred to as the molding process in this description), the gap region 16 must be generated in a defined, desired position and in a controllable manner. The gap region 16, which may be an air gap, or more generally a fluid gap or a vacuum gap, is intended to ensure the maintenance of total internal reflection conditions for light propagation within the optical components 12, for example, in the case that the optical component 12 is an optical waveguide. The area in which the gap is to be generated (the gap region 16) is also referred to as the target region 22, which is defined in 1 , 2 , 3 , 4 , 5 until 6 shown by a rectangle in broken lines.

Um das Erzeugen des Spaltbereichs auf kontrollierte Weise in einer gewünschten definierten Position zu ermöglichen, schlägt die Erfindung eine Oberflächenbehandlung einer oder beider der Oberflächen 18, 20 in einem oder mehreren vordefinierten Bereichen vor dem Bond- oder Form-Prozess vor. Die Oberflächenbehandlung ist dazu ausgebildet oder ausgewählt, eine Änderung einer Oberflächenenergie in einem oder mehreren vordefinierten Bereichen der Oberfläche 18 und/oder der Oberfläche 20 der miteinander zu kontaktierenden Oberflächen 18, 20 der optischen Komponenten 12, 14 bereitzustellen. Insbesondere ist die Oberflächenbehandlung dazu ausgebildet oder ausgewählt, eine benetzende Wirkung der Oberfläche 18 und/oder 20 in dem einen oder den mehreren vordefinierten Bereichen zu verstärken, d.h. sie verstärkt die Fähigkeit der Oberfläche 18 und/oder 20, von dem Klebstoff oder geschmolzenem Material während des Bond- oder Form-Prozesses benetzt zu werden, oder eine abweisende Wirkung der Oberflächen 18 und/oder 20 in diesem einen oder mehreren vordefinierten Bereichen zu verstärken, d.h. sie verstärkt die Fähigkeit der Oberfläche 18 und/oder 20 in diesem einen oder mehreren vordefinierten Bereichen, den Klebstoff oder das geschmolzene Material während des Bond- oder Form-Prozesses abzuweisen.To enable the controlled generation of the gap area in a desired, defined position, the invention proposes a surface treatment of one or both surfaces 18, 20 in one or more predefined areas prior to the bonding or forming process. The surface treatment is designed or selected to provide a change in surface energy in one or more predefined areas of surface 18 and/or surface 20 of the surfaces 18, 20 of the optical components 12, 14 to be contacted. In particular, the surface treatment is designed or selected to enhance a wetting effect of the surface 18 and/or 20 in the one or more predefined areas, i.e., it enhances the ability of the surface 18 and/or 20 to be wetted by the adhesive or molten material during the bonding or forming process, or to enhance a repellent effect of the surfaces 18 and/or 20 in these one or more predefined areas, i.e., it enhances the ability of the surface 18 and/or 20 in these one or more predefined areas to repel the adhesive or molten material during the bonding or forming process.

In 1 ist der Zielbereich 22 ein vordefinierter Bereich der Oberfläche 18 der optischen Komponente 12. Der Zielbereich 22 ist ein Bereich, in dem der Spalt 16 (ein Luftspalt oder ein Vakuumspalt) nach dem Bond- oder Form-Prozess bereitzustellen ist. In einem Ausführungsbeispiel wird der Zielbereich 22 einer Oberflächenbehandlung unterzogen, die die Oberflächenenergie in dem Zielbereich 22 der Oberfläche 18 verringert, d.h. die Oberflächenbehandlung verstärkt eine abweisende Wirkung (auch als die abweisende Behandlung bezeichnet), so dass die eingeführte abweisende Wirkung, per se oder in Kombination mit Schrumpfungseigenschaften eines Klebstoffmaterials im Falle des Bond-Prozesses oder eines geschmolzenen Materials der optischen Komponente 14 im Fall des Form-Prozesses einen engen Kontakt der benachbarten Oberflächen 18, 20 der optischen Komponenten 12, 14 in dem Zielbereich 22 verhindert und stattdessen einen Luftspalt in dem Zielbereich 22 durch Ablösung des Klebstoffs oder des geschmolzenen Materials von der Oberfläche 18 bereitstellt, wenn der Klebstoff oder das geschmolzene Material nach einer vordefinierten Wartezeit verfestigt sind. Im Falle des Bond-Prozesses ist die vordefinierte Wartezeit die Zeit, die der Klebstoff benötigt, um auszuhärten, beispielsweise unter Verwendung von ultraviolettem (UV) Licht. Im Fall des Form-Prozesses ist die vordefinierte Wartezeit die Zeit, die das geschmolzene Material benötigt, um zu verfestigen.In 1 The target area 22 is a predefined area of the surface 18 of the optical component 12. The target area 22 is an area in which the gap 16 (an air gap or a vacuum gap) is to be provided after the bonding or forming process. In one embodiment, the target area 22 is subjected to a surface treatment that reduces the surface energy of the surface 18 in the target area 22. This surface treatment enhances a repellent effect (also referred to as the repellent treatment), such that the introduced repellent effect, either on its own or in combination with the shrinkage properties of an adhesive material in the case of the bonding process, or of molten material of the optical component 14 in the case of the forming process, prevents close contact between the adjacent surfaces 18, 20 of the optical components 12, 14 in the target area 22. Instead, it provides an air gap in the target area 22 by detaching the adhesive or molten material from the surface 18 once the adhesive or molten material has solidified after a predefined waiting period. In the case of the bonding process, the predefined waiting period is the time required for the adhesive to cure, for example, using ultraviolet (UV) light. In the case of the forming process, the predefined waiting time is the time the molten material needs to solidify.

In Bereichen 26 und 28 außerhalb des zu erzeugenden Spaltbereichs 16 kann keine Oberflächenbehandlung vorgesehen sein, während in anderen Ausführungsbeispielen, die unten beschrieben werden, dort eine benetzende Behandlung durchgeführt werden kann. Dasselbe gilt für die Ausführungsbeispiele in 2, 3, 4, 5 bis 6, in denen die Bereiche 26 und 28 außerhalb des Zielbereichs 22 nicht oberflächenbehandelt werden können, oder durch eine benetzende Behandlung behandelt werden können.In areas 26 and 28 outside the gap area 16 to be created, no surface treatment can be provided, whereas in other embodiments described below, a wetting treatment can be carried out there. The same applies to the embodiments in 2 , 3 , 4 , 5 until 6 , in which areas 26 and 28 outside the target area 22 cannot be surface treated, or can be treated by a wetting treatment.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Zielbereich 22, in dem der Spaltbereich 16 zu erzeugen ist, auf der Oberfläche 20 der optischen Komponente 14 bereitgestellt ist. Das Ausführungsbeispiel von 2 bezieht sich nur auf den Bond-Prozess, da die Oberflächenbehandlung der Oberfläche 20 der optischen Komponente 14 nur durchgeführt werden kann, wenn die optische Komponente 14 als vorgefertigte optische Komponente bereitgestellt wird. 2 Figure 1 shows a further embodiment in which the target area 22, in which the slit area 16 is to be generated, is provided on the surface 20 of the optical component 14. The embodiment of 2 refers only to the bonding process, since the surface treatment of the surface 20 of the optical component 14 can only be carried out if the optical component 14 is provided as a pre-fabricated optical component.

Es versteht sich, dass eine Mehrzahl von Zielbereichen 22 entlang der Oberfläche 18 und/oder entlang der Oberfläche 20 vorhanden sein können, die einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, insbesondere einer abweisenden Behandlung, um eine Mehrzahl an Spalten in diesen vordefinierten Bereichen bereitzustellen.It is understood that a plurality of target areas 22 may be present along the surface 18 and/or along the surface 20, which are subjected to a surface treatment, in particular a repellent treatment, to provide a plurality of columns in these predefined areas.

Allgemein kann die Oberflächenbehandlung und/oder können die Oberflächenbehandlungsparameter mit Bezug auf die Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffmaterials im Fall des Bond-Prozesses oder des Materials der optischen Komponente 14 im Fall des Form-Prozesses ausgebildet oder ausgewählt werden, und/oder die Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffs im Fall des Bond-Prozesses oder des geschmolzenen Materials im Fall des Form-Prozesses können mit Bezug auf die ausgewählte Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter eingestellt werden, um den erforderlichen Spalt durch eine kontrollierte Ablösung des Klebstoffmaterials oder des geschmolzenen Materials während der Verfestigung bereitzustellen.In general, the surface treatment and/or the surface treatment parameters can be designed or selected with reference to the shrinkage properties of the adhesive material in the case of the bonding process or of the material of the optical component 14 in the case of the forming process, and/or the shrinkage properties of the adhesive in the case of the bonding process or of the molten material in the case of the forming process can be designed or selected with reference to the selected surface treatment and/or the surface treatment parameters. Surface treatment parameters are set to provide the required gap through controlled detachment of the adhesive material or the molten material during solidification.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem beide Oberflächen 18 und 20 der optischen Komponenten 12 und 14 in Zielbereichen 22a und 22b, in denen der Spaltbereich 16 zu erzeugen ist, oberflächenbehandelt werden. Die Oberflächenbehandlung ist dazu ausgebildet oder ausgewählt, eine abweisende Wirkung in den Zielbereichen 22a und 22b der Oberflächen 18 und 20 zu verstärken. Dieses Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft, da die abweisenden Wirkungen und somit die Ablösung des Klebstoffes von der Oberfläche 18 nach Verfestigung in den Zielbereichen 22a und 22b nach dem Bonden der optischen Komponenten 12 und 14 aneinander gestärkt werden kann und eine gewünschte Höhe und Form des resultierenden Spalts gewährleistet wird. 3 Figure 1 shows an embodiment in which both surfaces 18 and 20 of the optical components 12 and 14 are surface-treated in target areas 22a and 22b, where the gap area 16 is to be created. The surface treatment is designed or selected to enhance a repellent effect in the target areas 22a and 22b of the surfaces 18 and 20. This embodiment is advantageous because the repellent effects, and thus the detachment of the adhesive from the surface 18 after hardening, can be enhanced in the target areas 22a and 22b after bonding the optical components 12 and 14 to each other, and a desired height and shape of the resulting gap is ensured.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die optische Anordnung 10 durch Formen der optischen Komponente 14 aus einem geschmolzenen Material an die Oberfläche 18 der optischen Komponente 12 hergestellt wird. In dem Ausführungsbeispiel von 4 ist die optische Komponente 12 in der optischen Komponente 14 eingebettet. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Zielbereich 22, in dem der Spaltbereich 16 zu erzeugen ist, einer Oberflächenbehandlung unterzogen, die dazu ausgebildet oder ausgewählt ist, eine abweisende Wirkung zu verstärken, die bewirkt, dass das geschmolzene Material zum Erzeugen der optischen Komponente 14 von der Oberfläche 18 der optischen Komponente 12 abgewiesen wird, so dass während der Verfestigung des geschmolzenen Materials die Oberfläche der optischen Komponente 14, die der Oberfläche 18 zugewandt ist, sich von der Oberfläche 18 ablöst. Die Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter können wieder mit Bezug auf die Schrumpfungseigenschaften des zum Erzeugen der optischen Komponente 14 verwendeten geschmolzenen Materials während der Verfestigung des geschmolzenen Materials ausgebildet oder ausgewählt sein, und/oder die Schrumpfungseigenschaften des geschmolzenen Materials können mit Bezug auf die ausgewählte Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter eingestellt sein, um so den erforderlichen Spalt 16 durch eine kontrollierte Ablösung während der Verfestigung des geschmolzenen Materials bereitzustellen. Ein weiterer Spaltbereich gegenüber dem Spaltbereich 16 auf der Seite der Oberfläche 18 kann auf der Oberfläche 21 gegenüber der Oberfläche 18 der optischen Komponente 12 durch Bereitstellen einer entsprechenden Oberflächenbehandlung, insbesondere einer abweisenden Behandlung dieser Oberfläche, erzeugt werden. 4 Figure 1 shows an embodiment in which the optical arrangement 10 is produced by forming the optical component 14 from a molten material onto the surface 18 of the optical component 12. In the embodiment of 4 The optical component 12 is embedded in the optical component 14. In this embodiment, the target area 22, in which the gap area 16 is to be created, is subjected to a surface treatment designed or selected to enhance a repellent effect, causing the molten material for creating the optical component 14 to be repelled from the surface 18 of the optical component 12, so that during the solidification of the molten material, the surface of the optical component 14 facing the surface 18 detaches from the surface 18. The surface treatment and/or surface treatment parameters can again be designed or selected with reference to the shrinkage properties of the molten material used to produce the optical component 14 during solidification of the molten material, and/or the shrinkage properties of the molten material can be adjusted with reference to the selected surface treatment and/or surface treatment parameters in order to provide the required gap 16 through controlled detachment during solidification of the molten material. A further gap area opposite the gap area 16 on the side of surface 18 can be created on surface 21 opposite surface 18 of the optical component 12 by providing a suitable surface treatment, in particular a repellent treatment, on this surface.

Während in den oben mit Bezug auf 1-4 beschriebenen Ausführungsbeispielen die Oberflächenbehandlung dazu ausgebildet oder ausgewählt ist, eine abweisende Wirkung der Oberfläche 18 und/oder der Oberfläche 20 in dem Zielbereich 22 zu verstärken, ist es ebenso möglich, alternativ oder zusätzlich die Oberfläche 18 und/oder 20 in Bereichen 26 und 28 außerhalb des Zielbereichs 22 einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen, die eine benetzende Wirkung bezüglich des Klebstoffes im Falle des Bond-Prozesses oder bezüglich des geschmolzenen Materials im Fall des Form-Prozesses zu verstärken. Das heißt, eine Oberflächenbehandlung wird in den Bereichen 26 und 28 außerhalb des Zielbereichs 22 ausgewählt, die die Oberflächenenergie der Oberfläche 18 und/oder 20 in den Bereichen 26 und 28 außerhalb des Zielbereichs 22 (Spaltbereich 16) erhöht. Die eingeführte benetzende Wirkung per se oder in Kombination mit den Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffmaterials im Falle des Bond-Prozesses oder des geschmolzenen Materials der optischen Komponente 14 im Falle des Form-Prozesses verstärken und beschleunigen das Anliegen und Bonden der verbundenen Oberflächen 18, 20 in den Bereichen 26 und 28 außerhalb des Spaltbereichs 16. Solch eine benetzende Behandlung in dem Bereich oder den Bereichen außerhalb des Zielbereichs 22 kann zu einem Mangel an engem Kontakt in dem Zielbereich 22 nach dem Abschluss des Bond- oder Form-Prozesses führen, wenn die optischen Komponenten 12, 14 erfolgreich in den Bereichen außerhalb des Zielbereichs 22 verbunden sind. Mit anderen Worten wird der gewünschte Spaltbereich 16 in dem Zielbereich 22 nach dem erfolgreichen Kombinieren der zwei optischen Komponenten zu der optische Anordnung 10 erzeugt, da ihr Bonden in dem einen oder den mehreren Bereichen 26, 28, die der benetzenden Behandlung unterzogen sind, beschleunigt worden ist.While in the above with reference to 1-4 In the described embodiments, if the surface treatment is designed or selected to enhance the repellent effect of surface 18 and/or surface 20 in the target area 22, it is also possible, alternatively or additionally, to subject surface 18 and/or 20 in areas 26 and 28 outside the target area 22 to a surface treatment that enhances the wetting effect with respect to the adhesive in the case of the bonding process or with respect to the molten material in the case of the forming process. That is, a surface treatment is selected in areas 26 and 28 outside the target area 22 that increases the surface energy of surface 18 and/or 20 in areas 26 and 28 outside the target area 22 (gap area 16). The introduced wetting effect, either on its own or in combination with the shrinkage properties of the adhesive material in the case of the bonding process, or of the molten material of the optical component 14 in the case of the forming process, enhances and accelerates the adhesion and bonding of the connected surfaces 18, 20 in the areas 26 and 28 outside the gap area 16. Such wetting treatment in the area or areas outside the target area 22 can lead to a lack of close contact in the target area 22 after completion of the bonding or forming process, if the optical components 12, 14 are successfully bonded in the areas outside the target area 22. In other words, the desired gap area 16 is created in the target area 22 after the successful combination of the two optical components to form the optical assembly 10, because their bonding has been accelerated in the one or more areas 26, 28 that have undergone the wetting treatment.

Des Weiteren können die Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter mit Bezug auf die Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffmaterials im Fall des Bond-Prozesses oder des Materials der optischen Komponente 14 im Falle des Form-Prozesses ausgebildet oder ausgewählt sein, und/oder die Schrumpfungseigenschaften des entsprechenden Materials können mit Bezug auf die ausgewählte Oberflächenbehandlung und/oder Oberflächenbehandlungsparameter eingestellt werden, um so den erforderlichen Spalt durch eine kontrollierte Ablösung bereitzustellen.Furthermore, the surface treatment and/or surface treatment parameters can be designed or selected with reference to the shrinkage properties of the adhesive material in the case of the bonding process or of the material of the optical component 14 in the case of the forming process, and/or the shrinkage properties of the corresponding material can be adjusted with reference to the selected surface treatment and/or surface treatment parameters in order to provide the required gap through controlled detachment.

Der Bereich oder die Bereiche 26, 28, der bzw. die der benetzenden Behandlung unterzogen werden, können die gesamte Fläche der Oberfläche der optischen Komponente 12 und/oder die gesamte Fläche der Oberfläche 20 der optischen Komponente 14 mit Ausnahme des Zielbereichs 22 oder der Zielbereiche 22, in denen der Spaltbereich 16 zu erzeugen ist, umfassen.The area(s) 26, 28, which are subjected to the wetting treatment, can be the entire surface area of the optical component 12 and/or the entire The area of the surface 20 of the optical component 14, excluding the target area 22 or target areas 22 in which the slit area 16 is to be generated, shall comprise.

5A und 5B zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die optische Anordnung durch Bonden der optischen Komponente 14 an die optische Komponente 12 unter Verwendung eines Klebstoffs 24 hergestellt wird. 5A zeigt einen Zielbereich 22, in dem der Spaltbereich 16 zu erzeugen ist. Der Zielbereich 22 ist ein Bereich der Oberfläche 18 der optischen Komponente 12, der einer Oberflächenbehandlung vor dem Aufbringen des Klebstoffs 14 unterzogen wird. Die Oberflächenbehandlung in dem Zielbereich 22 ist dazu ausgebildet oder ausgewählt, eine abweisende Wirkung der Oberfläche 18 gegenüber dem Klebstoff 24 zu verstärken. 5B zeigt die Ablösung des Klebstoffs 24 nach Verfestigung (hart werden, Aushärtung) des Klebstoffs 24 in dem Zielbereich 22, so dass der Luftspaltbereich 16 in einer vordefinierten Position und auf kontrollierte Weise erzeugt wird. 5A and 5B show an embodiment in which the optical arrangement is produced by bonding the optical component 14 to the optical component 12 using an adhesive 24. 5A Figure 1 shows a target area 22 in which the gap area 16 is to be created. The target area 22 is a region of the surface 18 of the optical component 12 that undergoes a surface treatment before the adhesive 14 is applied. The surface treatment in the target area 22 is designed or selected to enhance the repellent effect of the surface 18 towards the adhesive 24. 5B Figure 1 shows the detachment of the adhesive 24 after solidification (hardening, curing) of the adhesive 24 in the target area 22, so that the air gap area 16 is created in a predefined position and in a controlled manner.

In den Ausführungsbeispielen von 5A und 5B können die Bereiche 26, 28 der Oberfläche 18 außerhalb des Zielbereichs 22 einer weiteren Oberflächenbehandlung unterzogen werden, die dazu ausgebildet oder ausgewählt ist, eine benetzende Wirkung der Oberfläche 18 in diesen Bereichen außerhalb des Zielbereichs 22 wie oben beschrieben zu verstärken.In the exemplary embodiments of 5A and 5B The areas 26, 28 of the surface 18 outside the target area 22 can be subjected to a further surface treatment designed or selected to enhance the wetting effect of the surface 18 in these areas outside the target area 22 as described above.

6A und 6B zeigen ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Herstellen der optischen Anordnung 10, bei dem die optische Komponente 14 und die optische Komponente 12 aneinander unter Verwendung eines Klebstoffes gebondet werden. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in 5A und 5B werden die Oberfläche 20 der optischen Komponente 14 sowie die Oberfläche 18 der optischen Komponente einer Oberflächenbehandlung in dem Zielbereich 22 unterzogen, in dem der Spaltbereich 16 zu erzeugen ist, wobei die Oberflächenbehandlung eine abweisende Wirkung der Oberflächen 18 und 20 bezüglich des Klebstoffs 24 in dem Zielbereich 22 verstärkt. Wie oben beschrieben ist dieses Ausführungsbeispiel vorteilhaft, da die abweisenden Wirkungen in dem Zielbereich 22 während des Bondens gestärkt werden, und eine gewünschte Höhe und Form des resultierenden Spaltbereichs 16 gewährleistet werden kann. 6A and 6B Figure 1 shows an embodiment of the method for manufacturing the optical arrangement 10, in which the optical component 14 and the optical component 12 are bonded to one another using an adhesive. In contrast to the embodiment in Figure 1, the optical component 14 and the optical component 12 are bonded together using an adhesive. 5A and 5B The surface 20 of the optical component 14 and the surface 18 of the optical component are subjected to a surface treatment in the target area 22 in which the gap area 16 is to be created, wherein the surface treatment enhances the repellent effect of the surfaces 18 and 20 with respect to the adhesive 24 in the target area 22. As described above, this embodiment is advantageous because the repellent effects in the target area 22 are enhanced during bonding, and a desired height and shape of the resulting gap area 16 can be ensured.

In dem Ausführungsbeispiel von 6A und 6B ist es ebenso möglich, die Bereiche 26, 28 der Oberfläche 18 und/oder der Oberfläche 20 außerhalb des Zielbereichs 22 einer Oberflächenbehandlung zu unterziehen, die ausgewählt oder ausgebildet ist, eine benetzende Wirkung der Oberfläche 18 und/oder der Oberfläche 20 gegenüber dem Klebstoff 24 zu verstärken.In the embodiment of 6A and 6B It is also possible to subject the areas 26, 28 of the surface 18 and/or the surface 20 outside the target area 22 to a surface treatment that is selected or designed to enhance the wetting effect of the surface 18 and/or the surface 20 towards the adhesive 24.

Wie oben beschrieben können alle Oberflächenbehandlungen und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen mit den Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffes 24 im Fall des Bond-Prozesses oder mit den Schrumpfungseigenschaften des geschmolzenen Materials der optischen Komponente 14 im Falle des Form-Prozesses abgestimmt werden, und/oder die Schrumpfungseigenschaften des Klebstoffs 24 oder des geschmolzenen Materials können mit Bezug auf die ausgewählte Oberflächenbehandlung und/oder die Oberflächenbehandlungsparameter eingestellt werden.As described above, all surface treatments and/or the surface treatment parameters in the embodiments described above can be matched with the shrinkage properties of the adhesive 24 in the case of the bonding process or with the shrinkage properties of the molten material of the optical component 14 in the case of the forming process, and/or the shrinkage properties of the adhesive 24 or the molten material can be adjusted with reference to the selected surface treatment and/or the surface treatment parameters.

Die Oberflächenbehandlungen, die eine benetzende Wirkung verstärken oder eine abstoßende Wirkung verstärken, können eine Plasmabehandlung, so wie eine Plasmaaktivierung, ein Beschichten, so wie ein Dünnfilmbeschichten, Oberflächenpfropfen, Säureätzen und Kratzen und anderweitige mechanische Bearbeitung von Oberflächen umfassen.Surface treatments that enhance wetting or repelling effects may include plasma treatment, such as plasma activation, coating, such as thin-film coating, surface grafting, acid etching and scratching, and other mechanical treatment of surfaces.

Die beschriebenen Oberflächenbehandlungen können durch jegliche andere technische Mittel und technologische Prozesse zum Ändern oder Modulieren einer Oberflächenenergie in einem Bereich einer Oberfläche erreicht werden oder solche umfassen.The surface treatments described can be achieved by or include any other technical means and technological processes for changing or modulating a surface energy in an area of a surface.

Im Folgenden werden praktische Prozessbeispiele des Bond-Prozesses und des Form-Prozesses einschließlich Materialien und Oberflächenbehandlungen, um eine Oberflächenenergie zu ändern, ausschließlich zu Erläuterungszwecken bereitgestellt, und diese Beispiele stellen keine Beschränkungen des Rahmens der vorliegenden Erfindung dar, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.The following are practical process examples of the bonding process and the forming process, including materials and surface treatments to modify surface energy, provided solely for illustrative purposes, and these examples do not constitute limitations of the scope of the present invention as defined by the accompanying claims.

Für den Bond-Prozess ist ein Prozess-Beispiel wie folgt:

- Schritt 1: Bereitstellen einer ersten optischen Komponente aus Polycarbonat.
- Schritt 2: Oberflächenbehandeln einer ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente in einem vordefinierten Bereich oder Bereichen, in dem/in denen ein Spalt/Spalte zu erzeugen ist/sind, mittels lokaler Aufbringung einer Clean-Coat-Beschichtung durch Vakuumabscheidung, beispielsweise auf eine Weise, wie sie auf dem Gebiet der Herstellung von Brillengläsern/ophthalmischen Linsen bekannt ist, in dem/den vordefinierten Bereich/Bereichen.
- Schritt 3: Aufbringen eines UV-aushärtbaren optischen Klarsichtklebstoffs auf Acrylbasis auf die gesamte Fläche der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente, um eine durchgehende Schicht des Klebstoffs zu bilden.
- Schritt 4: Stapeln einer zweiten optischen Komponente aus Polycarbonat auf die erste Oberfläche der ersten optischen Komponente mit der durchgehenden Schicht des Klebstoffs.
- Schritt 5: Starten eines UV-Aushärteprozesses zum Bonden der ersten und zweiten optischen Komponente aneinander mit dem Klebstoff.
- Schritt 6: Legen des gebondeten Stapels aus der ersten und zweiten optischen Komponente in einen Ofen bei 120 °C für 10 Minuten.

For the Bond process, a process example is as follows:

- Step 1: Providing an initial optical component made of polycarbonate.
- Step 2: Surface treatment of a first surface of the first optical component in a predefined area or areas where a gap is to be created, by local application of a clean-coat coating by vacuum deposition, for example in a manner known in the field of spectacle lens/ophthalmic lens manufacturing, in the predefined area/areas.
- Step 3: Applying a UV-curable, acrylic-based optical clear adhesive to the entire surface of the first optical component to form a continuous layer of adhesive.
- Step 4: Stacking a second optical component made of polycarbonate onto the first surface of the first optical component with the continuous layer of adhesive.
- Step 5: Starting a UV curing process to bond the first and second optical components to each other with the adhesive.
- Step 6: Place the bonded stack of the first and second optical components in an oven at 120 °C for 10 minutes.

Als Ergebnis tritt innerhalb des gebondeten Stapels in dem/den Bereich/Bereichen der Aufbringung der Clean-Coat-Beschichtung entweder während des UV-Aushärteprozesses oder nach diesem, beispielsweise während der Temperaturbehandlung in dem Ofen, ein Ablösungsspalt auf.As a result, a delamination gap occurs within the bonded stack in the area(s) where the clean-coat coating was applied, either during the UV curing process or after it, for example during the temperature treatment in the oven.

Für den Form-Prozess ist ein Prozess-Beispiel wie folgt:

- Schritt 1: Bereitstellen einer ersten optischen Komponente aus Polycarbonat.
- Schritt 2: Oberflächenbehandeln einer ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente in einem vordefinierten Bereich oder Bereichen, in dem/denen ein Spalt/Spalte zu erzeugen ist/sind, mittels Aufbringen eines Trennmittels, beispielsweise eines von Standard-Trennmitteln, wie sie in der Spritzformindustrie bekannt sind und verwendet werden, in dem/den vordefinierten Bereich/Bereichen.
- Schritt 3: Überformen der ersten optischen Komponente mit geschmolzenem Polycarbonat, um eine zweite optische Komponente auf der ersten Oberfläche oder um die erste optische Komponente herum zu bilden.

For the form process, a process example is as follows:

- Step 1: Providing an initial optical component made of polycarbonate.
- Step 2: Surface treatment of a first surface of the first optical component in a predefined area or areas where a gap/slit is to be created, by applying a release agent, for example one of the standard release agents known and used in the injection molding industry, in the predefined area/areas.
- Step 3: Overmold the first optical component with molten polycarbonate to form a second optical component on the first surface or around the first optical component.

In diesem Beispiel tritt ein Ablösungsspalt zwischen der ersten Oberfläche der ersten optischen Komponente und der zweiten optischen Komponente in dem Bereich der Aufbringung des Trennmittels während der Verfestigung des geschmolzenen Polycarbonats oder danach auf.In this example, a separation gap occurs between the first surface of the first optical component and the second optical component in the area of application of the release agent during or after the solidification of the molten polycarbonate.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was automatically generated and is included solely for the reader's convenience. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2024/008593 A1 [0006]
US 11 243 398 B2 [0007]
US 10 288 907 B2 [0008]
WO 2016/075689 A1 [0009]
US 20240142694 A1 [0010]

Claims

A method for manufacturing an optical arrangement (10) comprising a first optical component (12) with a first surface (18) and a second optical component (14) with a second surface (20) that is rigidly connected to the first surface (18) except for at least one gap region (16) that has at least one gap between the first and second surfaces (18, 20), the method comprising: providing the first optical component (12); surface-treating the first surface (18) of the first optical component (12) in one or more predefined regions (22, 22a) of the first surface (18) to modify a surface energy of the first surface in the one or more predefined regions (22, 22a); providing the second optical component (14), wherein the second surface (20) is rigidly connected to the first surface (18) of the first optical component (12) by direct contact or by a continuous layer of adhesive (24); and Waiting for a predefined time to generate the at least one gap area (16) with at least one gap between the first and second surfaces (18, 20) by detaching a material of the second optical component (14) or of the adhesive (24) from the first surface (18).

Procedure according to Claim 1 , wherein the surface treatment is designed to enhance a repellent effect on the first surface (18), and the surface treatment is carried out in at least a first predefined area (22, 22a) of the first surface (18) which corresponds to the at least one gap area (16).

Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the surface treatment is designed to enhance a wetting effect on the first surface (18), and the surface treatment is carried out in at least a second predefined area (26, 28) which is located outside the at least one gap area (16).

Procedure according to Claim 1 , wherein the surface treatment comprises a first surface treatment configured to enhance a repellent effect on the first surface (18), and the first surface treatment is carried out in at least a first predefined area (22, 22a) of the first surface (18) corresponding to the at least one gap area (16), and the surface treatment further comprises a second surface treatment configured to enhance a wetting effect on the first surface (18), and the second surface treatment is carried out in at least a second predefined area (26, 28) outside the at least one gap area (16).

Procedure according to Claim 3 or 4 , wherein the at least one second predefined area (26, 28) comprises the entire or substantially the entire area of the first surface (18) except for the at least one gap area (16).

Procedure according to Claim 1 , wherein the provision of the second optical component (14) comprises bonding the second surface (20) to the first surface (18) using the continuous layer of the adhesive (24), wherein the surface treatment is configured to enhance a repellent or wetting effect on the first surface (18) with respect to the adhesive (24).

Procedure according to Claim 6 , wherein the method further comprises a surface treatment of the second surface (20) of the second optical component (14) in one or more predefined areas (22, 22b) of the second surface (20) prior to bonding, wherein the surface treatment of the second surface (20) is designed to enhance a repellent or wetting effect on the second surface (20) with respect to the adhesive.

Procedure according to Claim 6 or 7 , furthermore by selecting the surface treatment and/or surface treatment parameters with reference to shrinkage properties of the adhesive (24) to enable the release of the adhesive (24) in one or more predefined areas (22, 22a, 22b) during the solidification or thermal shrinkage of the adhesive (24), and/or by adjusting the shrinkage properties of the adhesive (24) with reference to the selected surface treatment and/or surface treatment parameters.

Procedure according to Claim 1 , wherein the provision of the second optical component (14) comprises generating the second optical component (14) by molding or casting the second optical component (14) from a molten or curable material on or at least a part of the first surface (18) of the first optical component (12), wherein the surface treatment is configured to enhance a repellent or wetting effect on the first surface (18) with respect to the molten or curable material of the second optical component (14), and wherein the predefined time is a exhibits a settling time of the molten material or hardenable material.

Procedure according to Claim 9 , furthermore by selecting the surface treatment and/or surface treatment parameters with reference to shrinkage properties of the molten material or curable material to enable the detachment of the molten material or curable material in one or more predefined areas (22) during solidification or thermal shrinkage of the molten material or curable material, and/or by adjusting the shrinkage properties of the molten material or curable material with reference to the selected surface treatment and/or surface treatment parameters.

Procedure according to one of the Claims 1 until 10 , wherein the surface treatment comprises one or more of the following: plasma treatment, coating, surface grafting, acid etching and mechanical surface treatment.

Procedure according to one of the Claims 1 until 11 , wherein the optical component (12) is an optical waveguide and the second optical component (14) is a lens, or the first optical component (12) is a lens and the second optical component (14) is an optical waveguide.

Optical arrangement (10) for a head-mounted display, wherein the optical arrangement is produced by a method according to one of the Claims 1 until 12 is manufactured.

Optical arrangement (10) comprising a first optical component (12) with a first surface (18) and a second optical component (14) with a second surface (20) which is rigidly connected to the first surface (18) except for at least one gap region (16) which has at least one gap where a material of the second optical component (14) is detached from the first surface (18).

Optical arrangement (10) comprising a first optical component (12) with a first surface (18) and a second optical component (14) with a second surface (20) which is firmly connected to the first surface (18) by a continuous layer of adhesive (24) except for at least one gap area (16) which has at least one gap where the adhesive (24) is detached from the first surface (18) and/or the second surface (20).