TWI843630B

TWI843630B - 眼球追蹤眼鏡的製備方法

Info

Publication number: TWI843630B
Application number: TW112126281A
Authority: TW
Inventors: 蔡英宏; 劉忠武; 鄭益明; 周奕寰
Original assignee: 大陸商榮諭科技（成都）有限公司; 榮諭科技股份有限公司; 榮創能源科技股份有限公司
Priority date: 2023-07-13
Filing date: 2023-07-13
Publication date: 2024-05-21
Also published as: TW202503376A

Abstract

本申請提供一種眼球追蹤眼鏡的製備方法，包括如下步驟：提供基板部，所述基板部包括功能膜，所述功能膜位於所述基板部最外側的表面為第一表面，所述第一表面凸起設置有電子元器件；通過噴霧的方式朝所述第一表面噴塗匹配材料，所述匹配材料至少堆積於所述第一表面與所述電子元器件連接的斷差處；提供封貼層，使所述封貼層覆蓋所述第一表面及設於所述第一表面的所述電子元器件及所述匹配材料；提供鏡片，使所述鏡片通過所述封貼層與所述功能膜及所述電子元器件連接。

Description

眼球追蹤眼鏡的製備方法

本申請涉及頭戴設備技術領域，尤其涉及一種眼球追蹤眼鏡的製備方法。

眼球追蹤技術是一種利用機械、電子、光學等各種檢測手段獲取使用者當前“注視方向”的技術。隨著電腦視覺、人工智慧技術和數位化技術的迅速發展，眼球追蹤技術已成為當前熱點研究領域，在人機交互領域有著廣泛應用，例如，可應用於虛擬實境、增強現實、車輛輔助駕駛、用戶體驗、認知障礙診斷等多個領域。眼球追蹤技術在虛擬實境設備、增強現實設備等頭戴類產品中實現時，通常需要在頭戴類產品中設置光源和攝像裝置。為保證使用者體驗效果，避免遮擋使用者視線，需要將光源設置在合適的位置。

眼球追蹤技術一般可分為瞳孔角膜反射法、視網膜影像、對眼睛建模後計算視覺中心、視網膜反射光強度、角膜的反射光強度等方法。在上述的眼動追蹤技術分類中，第一種瞳孔角膜反射法、第二種視網膜影像、第三種對眼睛建模後計算視覺中心這三種都需要用到攝像頭。其中，第一種瞳孔角膜反射法和第二種視網膜影像都是通過計算器對眼睛的圖像進行處理、特徵點提取，進而獲得的眼睛視覺中心。第三種對眼睛建模後計算視覺中心需要通過攝像頭(紅外相機、深度相機)對眼睛重建為三維模型再計算視覺中心。第四種視網膜反射光強度和第五種角膜的反射光強度僅僅可以通過一個或者幾個光敏感測器元件捕獲眼睛反射光的強度獲取眼睛視覺中心，反射光可能來自角膜中心或者視網膜。很顯然，借助光敏感測器實現眼球追蹤具有一定的優勢。但現有技術中，將光敏感測器設置於鏡片的工藝步驟主要為：在設有光敏感測器的基板先進行封裝，封裝完成後再貼合固態光學膠，通過固態光學膠使光敏感測器黏附於鏡片表面。但是，這種方式流程十分冗長，需經過多次塗覆、乾燥、整形等過程，且難以控制各層的均勻性，更容易產生氣泡並造成最終成品的良率不穩定。如何通過穩定且高效的製程製作帶有光敏感測器的可以實現眼球追蹤技術的眼鏡，是本領域技術人員需要考慮的。

為了解決現有技術中的問題，本申請提供一種眼球追蹤眼鏡的製備方法。

本申請實施例提供一種眼球追蹤眼鏡的製備方法，包括如下步驟：提供基板部，所述基板部包括功能膜，所述功能膜位於所述基板部最外側的表面為第一表面，所述第一表面凸起設置有電子元器件；通過噴霧的方式朝所述第一表面噴塗匹配材料，所述匹配材料至少堆積於所述第一表面與所述電子元器件連接的斷差處；提供封貼層，使所述封貼層覆蓋所述第一表面及設於所述第一表面的所述電子元器件及所述匹配材料；提供鏡片，使所述鏡片通過所述封貼層與所述功能膜及所述電子元器件連接。

於一實施例中，所述匹配材料設於所述第一表面形成所述匹配層，所述電子元器件的側面被所述匹配層包裹，所述電子元器件遠離所述第一表面的至少部分端部經所述匹配層裸露。

於一實施例中，所述匹配層的厚度小於所述電子元器件相較於所述第一表面凸起的高度。

於一實施例中，所述匹配材料環繞所述電子元器件形成匹配部，所述匹配部填充所述電子元器件與所述第一表面的斷差處，所述匹配部包括傾斜連接面，所述傾斜連接面被構造為傾斜連接所述電子元器件的側面與所述第一表面。

於一實施例中，通過噴霧的方式朝所述第一表面噴塗匹配材料的過程中，提供一遮罩，使所述噴塗材料透過所述遮罩噴塗於所述第一表面，所述遮罩遮擋所述電子元器件遠離所述第一表面的頂面，所述電子元器件的側面經所述遮罩暴露。

於一實施例中，所述匹配材料堆積於所述第一表面的高度小於30μm。

於一實施例中，所述匹配材料或所述封貼層包括光學膠或光學水膠。

於一實施例中，所述匹配材料或所述封貼層的折射率大於或等於1。

於一實施例中，所述匹配材料或所述封貼層的折射率的範圍為1.48至1.53。

於一實施例中，所述電子元器件包括垂直腔面發射鐳射器及紅外發光二極體中的至少一種，所述鏡片為凹透鏡。

可以理解的，本申請提供的眼球追蹤眼鏡的製備方法中，採用噴塗工藝使匹配材料填充至所述第一表面與所述電子元器件連接的斷差處，一方面可以降低電子元器件與第一表面之間的斷差，另一方面可以填充電子元件與功能膜連接的斷差處，降低後續貼附封貼層過程中產生氣泡的可能性，提升眼球追蹤眼鏡製備過程的良率。

10:眼球追蹤眼鏡

11:基板部

111:承載板

112:匹配膜

113:功能膜

114:第一表面

12:電子元器件

121:側面

131:匹配材料

132:匹配層

133:匹配部

134:傾斜連接面

14:封貼層

15:鏡片

16:電路板

17:斷差處

S1、S2、S3、S4:步驟

圖1為本申請一實施例提供的眼球追蹤眼鏡的製備方法的流程示意圖。

圖2為本申請一實施例提供的眼球追蹤眼鏡的製備方法的部分流程結構示意圖。

圖3為本申請一實施例提供的眼球追蹤眼鏡的製備方法的部分流程結構示意圖。

圖4為本申請一實施例提供的眼球追蹤眼鏡的製備方法的部分流程結構示意圖。

圖5為本申請一實施例提供的眼球追蹤眼鏡的製備方法的部分流程結構示意圖。

圖6為本申請一實施例提供的眼球追蹤眼鏡的製備方法的部分流程結構示意圖。

圖7為本申請一實施例提供的眼球追蹤眼鏡的製備方法的部分流程結構示意圖。

圖8為本申請一實施例提供的眼球追蹤眼鏡的功能膜、電子元器件、匹配層及封貼層的結構示意圖。

圖9為本申請另一實施例提供的眼球追蹤眼鏡的功能膜、電子元器件、匹配部及封貼層的結構示意圖。

以下描述將參考附圖以更全面地描述本申請內容。附圖中所示為本申請的示例性實施例。然而，本申請可以以許多不同的形式來實施，並且不應該被解釋為限於在此闡述的示例性實施例。提供這些示例性實施例是為了使本申請透徹和完整，並且將本申請的範圍充分地傳達給本領域技術人員。類似的附圖標記表示相同或類似的組件。

本文使用的術語僅用於描述特定示例性實施例的目的，而不意圖限制本申請。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否則單數形式“一”，“一個”和“該”旨在也包括複數形式。此外，當在本文中使用時，“包括”和/或“包含”或“包括”和/或“包括”或“具有”和/或“具有”，整數，步驟，操作，元件和/或元件，但不排除存在或添加一個或多個其它特徵，區域，整數，步驟，操作，元件，元件和/或其群組。

除非另外定義，否則本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本申請所述領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。此外，除非文中明確定義，諸如在通用字典中定義的那些術語應該被解釋為具有與其在相關技術和本申請內容中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化或過於正式的含義。

以下內容將結合附圖對示例性實施例進行描述。須注意的是，參考附圖中所描繪的元件不一定按比例顯示；而相同或類似的組件將被賦予相同或相似的附圖標記表示或類似的技術用語。

通常，眼球追蹤技術一般可分為瞳孔角膜反射法、視網膜影像、對眼睛建模後計算視覺中心、視網膜反射光強度、角膜的反射光強度等方法。在上述的眼動追蹤技術分類中，第一種瞳孔角膜反射法、第二種視網膜影像、第三種對眼睛建模後計算視覺中心這三種都需要用到攝像頭。其中，第一種瞳孔角膜反射法和第二種視網膜影像都是通過計算器對眼睛的圖像進行處理、特徵點提取，進而獲得的眼睛視覺中心。第三種對眼睛建模後計算視覺中心需要通過攝像頭(紅外相機、深度相機)對眼睛重建為三維模型再計算視覺中心。第四種視網膜反射光強度和第五種角膜的反射光強度僅僅可以通過一個或者幾個光敏感測器元件捕獲眼睛反射光的強度獲取眼睛視覺中心，反射光可能來自角膜中心或者視網膜。

很顯然，借助光敏感測器實現眼球追蹤具有一定的優勢。但現有技術中，將光敏感測器設置於鏡片的工藝步驟主要為：在設有光敏感測器的基板先進行封裝，封裝完成後再貼合固態光學膠，通過固態光學膠使光敏感測器黏附於鏡片表面。但是，這種方式流程十分冗長，需經過多次塗覆、乾燥、整形等過程，且難以控制各層的均勻性，更容易產生氣泡並造成最終成品的良率不穩定。尤其是在電子元器件與其承載電子元器件的基膜的斷差處，較易產生由氣泡，對良率造成負面影響。

對應的，本申請提供一種眼球追蹤眼鏡的製備方法，包括如下步驟：提供基板部，所述基板部包括功能膜，所述功能膜位於所述基板部最外側的表面為第一表面，所述第一表面凸起設置有電子元器件；通過噴霧的方式朝所述第一表面噴塗匹配材料，所述匹配材料至少堆積於所述第一表面與所述電子元器件連接的斷差處；提供封貼層，使所述封貼層覆蓋所述第一表面及設於所述第一表面的所述電子元器件及所述匹配材料；提供鏡片，使所述鏡片通過所述封貼層與所述功能膜及所述電子元器件連接。

因此，本申請提供的眼球追蹤眼鏡的製備方法中，採用噴塗工藝使匹配材料填充至所述第一表面與所述電子元器件連接的斷差處，一方面可以降低電子元器件與第一表面之間的斷差，另一方面可以填充電子元件與功能膜連接的斷差處，降低後續貼附封貼層過程中產生氣泡的可能性，提升眼球追蹤眼鏡製備過程的良率。

本領域技術人員可以理解的，“電子元器件”是指電子元件和小型的機器、儀器的組成部分，其本身常由若干零件構成，可以在同類產品中通用。

本領域技術人員可以理解的，“垂直腔面發射鐳射器”是指一種半導體，其鐳射垂直於頂面射出，其英文名稱為Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，簡稱VCSEL，又譯垂直共振腔面射型鐳射。

本領域技術人員可以理解的，“垂直腔面發射鐳射器”是指一種能發出紅外線的二極體，也稱為IR LED。

本領域技術人員可以理解的，“聚醯亞胺”是指主鏈上含有醯亞胺環(-CO-NR-CO-)的一類聚合物，其具有良好的光學性能，其英文名稱為Polyimide，簡寫為PI。

本領域技術人員可以理解的，“光學膠類”是指具有較好透光性的材質，例如OCA(Optically Clear Adhesive)或OCR(Optical Clear Resin)，其中，OCR為液態的，也稱為液體光學膠、光學水膠或LOCA，OCR固化後無色透明，透光率98%以上，具有固化收縮率小，耐黃變等特點。

本領域技術人員可以理解的，“封貼層”可以為DAF(Die Attach Film)，DAF是在半導體封裝工序中用於連接半導體晶片與封裝基板、晶片與晶片的超薄型薄膜黏合劑，其亦可以應用於其他領域，實現封裝的積層化、薄型化。

下面參照附圖，對本申請的具體實施方式作進一步的詳細描述。

本申請實施例提供一種眼球追蹤眼鏡10的製備方法，如圖1所示，眼球追蹤眼鏡10的製備方法包括如下步驟：

步驟S1：進一步結合圖2及圖7所示，提供基板部11，基板部11包括功能膜113，功能膜113位於基板部11最外側的表面為第一表面114，第一表面114凸起設置有電子元器件12。

於一實施例中，通過將電子元器件12佈設於第一表面114，實現電子元器件12位置的預確定。可以理解的，功能膜113可作為電子元器件12的承載體，將電子元器件12分別固定於第一表面114可以確定多個電子元器件12之間的相互位置關係，同時用於實現各電子元器件12相互連接或與外部電路(例如軟性電路板16)連接的走線亦可設於第一表面114，通過功能膜113的承載實現走線的提前佈設。

可以理解的，一般的電子元器件12可以為立方體狀、顆粒狀、柱狀等形狀，無論電子元器件12為何種規則或不規則的形狀，其往往都具有一定的厚度，該厚度約為60μm至180μm。這使得設於第一表面114的電子元器件12相較於第一表面114凸起，凸起的電子元器件12的外表面與第一表面114之間存在斷差，在後續加工過程中，位於該斷差處17的氣體不易排出，進而容易在膜層內部產生氣泡造成產品不良。因此，在後續步驟S2中需要使用匹配材料131填充斷差處17，以解決這一問題。

在本實施例中，電子元器件12包括垂直腔面發射鐳射器及紅外發光二極體中的至少一種。

可以理解的，垂直腔面發射鐳射器及紅外發光二極體可以應用於眼球追蹤眼鏡10，將垂直腔面發射鐳射器及紅外發光二極體設置於眼球追蹤眼鏡10的周邊區域，並將連接垂直腔面發射鐳射器及紅外發光二極體的走線向外側引出至眼球追蹤眼鏡10的邊緣，可實現對佩戴者眼球的追蹤。

於一實施例中，電子元器件12還可以包括與垂直腔面發射鐳射器及紅外發光二極體連接的具有信號中繼功能的元器件(圖未示)，用於鏡片15與外部電路的電連接。

在本實施例中，基板部11還包括承載板111及匹配膜112，匹配膜112設於承載板111的表面，功能膜113設於匹配膜112遠離承載板111的表面，第一表面114為功能膜113遠離匹配膜112的表面。功能膜113與匹配膜112可分離地接觸，電子元器件12位於功能膜113遠離匹配膜112的一側。功能膜113的材質包括聚醯亞胺(PI)。

可以理解的，功能膜113在後續製程後會貼附於鏡片15的表面，功能膜113應選用光學效果較好的材質(例如聚醯亞胺，PI)，同理，為了盡可能降低功能膜113對鏡片15光學性能的影響，功能膜113優選為較薄的膜狀材料。但較薄的膜狀材料其本身的支撐性能可能較差，會使得加工過程難度較大，或對整體的加工效率產生負面影響。因此需要引入硬質的承載板111，該承載板111可以選用玻璃材質；功能膜113承載於硬質的承載板111，便於後續其他加工以及電子元器件12的佈設。考慮到玻璃材質的承載板111與聚醯亞胺材質的功能膜113之間貼附可能存在問題，例如，功能膜113受溫度變化影響在承載板111表面收縮產生褶皺。因此需要進一步引入介於承載板111與功能膜113之間的匹配膜112，使功能膜113可以更好地貼附於承載板111表面，且不易發生形變。同時，匹配膜112的選材主要考慮承載板111與功能膜113之間的黏附效果，其光學性能或難以符合鏡片15的需求，因此需要將匹配膜112與功能之間設置為可分離地接觸，一方面使匹配膜112本身可以脫離功能膜113，另一方面便於功能膜113與承載板111的分離。

步驟S2：進一步結合圖3及圖7至圖9所示，通過噴霧的方式朝第一表面114噴塗匹配材料131，匹配材料131至少堆積於第一表面114與電子元器件12連接的斷差處17。

可以理解的，電子元器件12與第一表面114之間存在斷差處17，為了解決如前所述之氣泡問題，需要通過噴霧的方式將顆粒化的匹配材料131直接導向斷差處17，並持續噴出使匹配材料131堆積於斷差處17以達到預定的厚度，從而實現對電子元器件12外表面與第一表面114之間斷差高度的縮減。對於不同的電子元器件12及其對應的不同高度的斷差處17，可以調整噴塗過程的具體參數，以達到合適的堆積效果。

於一實施例中，通過噴霧的方式朝第一表面114噴塗匹配材料131的過程中，提供一遮罩(圖未示)使匹配材料131透過所述遮罩噴塗於第一表面114。

可以理解的，所述遮罩可以包括實體部以及開設於實體部上的開口部，所述實體部用於阻擋匹配材料131通過，避免匹配材料131設置於非指定區域；所述開口部用於允許匹配材料通過，保證匹配材料131可以更精準地堆積於斷差處17或其他預設的位置；從而在保證匹配材料131堆積效果的同時，避免對眼球追蹤眼鏡10的整體光學性能造成負面影響。

進一步結合圖8所示，於一實施例中，匹配材料131設於第一表面114形成匹配層132。電子元器件12的側面121被匹配層132包裹，電子元器件12遠離第一表面114的至少部分端部經匹配層132裸露。

在本實施例中，匹配層132的厚度小於電子元器件12相較於第一表面114凸起的高度。

可以理解的，匹配層132可以被設置一個連續平坦的層狀結構，通過相對均勻的噴塗過程即可形成連續的匹配層132。一方面，該連續的匹配層132 可以降低匹配層132的成型難度；另一方面，在後續步驟中，連續的封貼層14通過該連續的匹配層132與功能膜113連接，封貼層14、匹配層132、功能膜113三者構成的複合光學膜層各處結構及厚度相差較小，可以提升其整體的光學均勻性。

進一步結合圖9所示，於一實施例中，匹配材料131環繞電子元器件12形成匹配部133。匹配部133主要設置於電子元器件12與第一表面114的斷差處17，匹配部133包括位於其最外側的傾斜連接面134，傾斜連接面134被構造為傾斜連接電子元器件12的側面121與第一表面114，匹配部133的其他部分則填充於傾斜連接面134、側面121及第一表面114所構成的區域內，使電子元器件12與第一表面114之間的直接斷差被縮減。

可以理解的，通過針對斷差處17直接堆積形成匹配部133，並將傾斜連接面134被構造為傾斜連接電子元器件12的側面121及第一表面114，可以從一定程度上消除斷差。縮小匹配材料131的設置區域，使匹配材料131以匹配部133的形式存在，在消除斷差的同時還可以避免匹配材料131覆蓋功能膜113的更多其他區域。進而避免因設置多層不同折射率的材質，而對眼球追蹤眼鏡10的整體光學性能造成負面影響。

於一實施例中，匹配材料131堆積於第一表面114的高度小於30μm。

可以理解的，匹配材料131採取噴塗方式形成，噴塗方式相較於直接貼膜的方式，其成型效率一般不夠高，控制匹配材料131的高度小於30μm，在儘量避免斷差處17產生氣泡的同時，也可以使眼球追蹤眼鏡10的製備過程維持有較高的效率。

步驟S3：進一步結合圖4至圖7所示，提供封貼層14，使封貼層14覆蓋第一表面114及設於第一表面114的電子元器件12及匹配材料131。

可以理解的，封貼層14可以為DAF(Die Attach Film)。

於一實施例中，匹配材料131或封貼層14包括光學膠或光學水膠，具體可以為OCA(Optically Clear Adhesive)或OCR(Optical Clear Resin)。

於一實施例中，匹配材料131或封貼層14的折射率大於或等於1。

於一實施例中，匹配材料131或封貼層14的折射率的範圍為1.48至1.53。

可以理解的，控制匹配材料131或封貼層14的折射率大於或等於1，優選為1.48至1.53，可使眼球追蹤眼鏡10整體具有較好的光學性能。控制匹配材料131或封貼層14的折射率具體可以為1.49、1.50、1.51及1.52。

可以理解的，匹配材料131與封貼層14的折射率應儘量相同；優選的，匹配材料131與封貼層14的折射率相同；更優選的，匹配材料131、封貼層14與功能膜113的折射率均相同。

步驟S4：進一步結合圖4至圖7所示，提供鏡片15，使鏡片15通過封貼層14與功能膜113及電子元器件12連接。

於一實施例中，進一步結合圖5所示，提供鏡片15，將鏡片15壓合於封貼層14的表面。待壓合過程到位後，使用例如加熱或光固化等方式使封貼層14固化，實現鏡片15與功能膜113及電子元器件12的連接。

於一實施例中，進一步結合圖6所示，去除功能膜113及封貼層14超出鏡片15邊緣的多餘部分，並對其進行整形。

可以理解的，在設置功能膜113、匹配材料131以及封貼層14的過程中，功能膜113、匹配材料131以及封貼層14的尺寸可以設置為大於承載板111或鏡片15，貼附完成後需要對多餘的部分進行整形。

於一實施例中，進一步結合圖7所示，使電子元器件12與外接電路板16電連接，並對鏡片15周緣進行封邊。

可以理解的，實現電路板16與電子元器件12的連接後，進一步還可通過連通的線路對電路進行測試，以保證產品可以正常通電工作。

可以理解的，本申請提供的眼球追蹤眼鏡10的製備方法中，採用噴塗工藝使匹配材料131填充至第一表面114與電子元器件12連接的斷差處17，一方面可以降低電子元器件12與第一表面114之間的斷差，另一方面可以填充電子元件與功能膜113連接的斷差處17，降低後續貼附封貼層14過程中產生氣泡的可能性，提升眼球追蹤眼鏡10製備過程的良率。

可以理解的，本申請圖2至圖9所示的內容用於說明展示各元件的相對位置關係，並不對各元件的尺寸、厚度、比例等進行限定，圖中所展示的各元件之間的厚度或大小的比例可以根據實際情況在可行範圍內進行變更。

上文中，參照附圖描述了本申請的具體實施方式。但是，本領域中的普通技術人員能夠理解，在不偏離本申請的精神和範圍的情況下，還可以對本申請的具體實施方式作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本申請所限定的範圍內。