TWI855873B - 光導光元件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種光導光元件及其製造方法，包括：一鍍膜步驟，在一基材表面形成至少一功能膜，將基材裁切成至少一光學薄膜條；一貼片步驟，將光學薄膜條置於一第一基板之一容置空間；一組裝步驟，提供相對應於第一基板之一第二基板與第一基板結合，光學薄膜條介於第一基板與第二基板之間，形成一半成品；及一切割步驟，將半成品切割成至少一光導光元件成品，光導光元件成品至少包含光學薄膜條。

Description

光導光元件及其製造方法

本發明係關於光導光元件及其製造方法，特別係關於一種無需治具製造的光導光元件及其製造方法。

光導光學元件(Light-guide Optical Element，LOE)，在各種不同的應用領域中都有廣泛的運用，這些領域涵蓋了許多不同的產品和技術，例如可應用於在增強實境（Augmented Reality，AR）和虛擬實境（Virtual Reality，VR）領域中，將高效的光學系統來將虛擬內容信息融合到使用者的視覺場景中，並實現身臨其境的體驗。

上述光導光學元件(LOE)主要的製作方法係以多個硬質鏡片堆疊黏合，先以斜切方式切割出預設的角度，後續再進行研磨等加工，以確保精度和表面光滑度，最終形成至少一個光導光學元件。然，習知利用一模具(治具)，進行多個硬質鏡片堆疊貼合，而模具的態樣及切割的角度，決定了光導光學元件結構和光學特性，例如可堆疊的厚度、外形和表面結構等，進而使得傳統中，需特別訂製模具，若有不同尺寸大小的硬質鏡片則需要開發出不同的模具，使成本增加，且模具的設計要考量到不同需求，確保在切割過程中不會發生導光偏誤的情事，以及最終光導光學元件能夠正確執行其功能，再者，傳統中為了最大程度的確保光導光學元件切割出預設的角度，會犧牲其他區域，使其無法再被切割利用，導致增加耗材，按此作法，除了需訂製模具造成成本提高，若模具設計存在缺陷或不精確，造成在光線導引過程中錯誤，進而產生導光偏誤，使得最終光導光學元件的良率降低且耗材增加也使得成本提高。

本發明提供一種光導光元件及其製造方法，其目的在於輕量化及降低成本。

本發明另一目的在於無需治具。

為達成前述目的，本發明提供一種光導光元件及其製造方法，包括：

一鍍膜步驟，提供一基材的一表面上形成至少一功能膜，將具有該功能膜之該基材進行切割，形成至少一光學薄膜條；

一貼片步驟，將至少一個該光學薄膜條置於一第一基板之一容置空間，

其中，該第一基板具有複數第一凸部及複數第二凸部，各該第一凸部具有一靠抵斜面，各該第二凸部具有一止擋面，該止擋面係面對該靠抵斜面，該止擋面銜接於該靠抵斜面，該光學薄膜條靠抵於該靠抵斜面，該止擋面供以擋抵該光學薄膜條；

一組裝步驟，提供相對應於該第一基板之一第二基板與該第一基板結合，使該光學薄膜條介於該第一基板與該第二基板之間，形成一半成品；及

一切割步驟，將該半成品切割成至少一光導光元件成品，該光導光元件成品至少包含該光學薄膜條。

更具體地，該功能膜係藉由化學氣相沉積、物理氣相沉積或塗佈製程形成。

較佳地，該功能膜為抗反射膜。

更具體地，該基材係選自玻璃或塑膠。

更具體地，該光學薄膜條係由一膠液進行貼合於該靠抵斜面，該膠液、該第一基板及該第二基板折射率相近或相同。

更具體地，該第二基板係藉由射出成型、固化膠或嵌合板製程形成。

更具體地，該第二基板與該第一基板形狀及材質相同。

更具體地，更包含一固化步驟，該固化步驟係由於以光或熱形式固化該半成品。

一種光導光元件，利用如前述之光導光元件之製造方法製得，其中，該光導光元件包含至少一部份該光學薄膜條、該第一基板及該第二基板，該光學薄膜條介於該第一基板與該第二基板之間。

藉由前述可知，本發明藉由選自該塑膠作為該基材，達成輕量化之功效，利用將該第一基板與該第二基板形狀相同，將該光學薄膜條堆疊於該容置空間，該第二基板更可以是另一個該第一基板，藉此達成不需要治具的功效，再經由該切割步驟，得到至少一個該光導光元件成品，使本發明具有輕量化、無需治具及降低成本之功效。

下文中將描述各種實施例，且所屬技術領域中具有通常知識者在參照說明搭配圖式下，應可輕易理解本發明之精神與原則。然而，雖然在文中會具體說明一些特定實施例，這些實施例僅作為例示性，且於各方面而言皆非視為限制性或窮盡性意義。因此，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在不脫離本發明之精神與原則下，對於本發明之各種變化及修改應為顯而易見且可輕易達成的，其中圖式僅為了說明目的而已被簡化，並通過描述本發明的元件和組件之間的關係來說明本發明的結構或方法發明，因此，圖中所示的元件不以實際數量、實際形狀、實際尺寸以及實際比例呈現，尺寸或尺寸比例已被放大或簡化，藉此提供更好的說明，已選擇性地設計和配置實際數量、實際形狀或實際尺寸比例，而詳細的元件佈局可能更複雜。

本發明提供一種，請參照圖1所示，包括一鍍膜步驟S1、一貼片步驟S2、一組裝步驟S3及一切割步驟S4，最終形成一光導光元件成品100。

請參閱圖2，該鍍膜步驟S1係由一基材2的一表面上形成至少一功能膜21，該功能膜21可藉由化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)或塗佈製程方式來形成，該功能膜21可以為具有R為1~50%的AR等，更可以為各類習知技術中的多功能膜，但不以此為限，請參閱圖3，再將具有該功能膜21之該基材2根據所需的尺寸大小進行裁切，形成至少一個該光學薄膜條3，該基材2可以為習知常用的玻璃、更可以為塑膠，於本實施例，該基材2為薄塑膠基材，該基材2厚度為200 μm至300 μm，藉此減輕重量，及該功能膜21為抗反射(AR)鍍膜，旨在減少反射和增強透光性，以提效能和可用性，但不以此為限，可根據使用者需求選擇該基材2及形成不同材質和厚度的該功能膜21，因在該基材2形成該功能膜21方式為習知技術，此處不贅述。

請參閱圖4至圖6，該貼片步驟S2，將至少一個該光學薄膜條3放置於一第一基板1A上，更具體地，該第一基板1A可藉由模具或習知方法製成，該第一基板1A具有複數相同的凸部11，該等凸部11概呈柱狀體，為了提供更好的說明定義其中兩個該凸部11為一第一凸部11A及一第二凸部11B，而詳細的為複數個該第一凸部11A及複數個該第二凸部11B相鄰設置，而該等第一凸部11A與該等第二凸部11B為相同(即該凸部11)，請參閱圖4及圖5，該第一凸部11A具有一靠抵斜面111，該第二凸部11B具一止擋面112，該止擋面112係面對該靠抵斜面111，該靠抵斜面111朝該止擋面112傾斜，該止擋面112銜接於該靠抵斜面111，該止擋面112與該靠抵斜面111之間界定出一傾斜夾角θ，該傾斜夾角θ根據使用者的需求不同而調整，如本實施例中，該傾斜夾角θ介於22-27度，於一實施樣態，該傾斜夾角θ為23.8度，於一實施樣態，該傾斜夾角θ為26.6度，該傾斜夾角θ根據該光導光元件成品100的穿透率及該光學薄膜條3尺寸大小皆可以調整，不以此為限，該止擋面112與該靠抵斜面111圍繞形成一容置空間113，該靠抵斜面111具有一長度L，該長度L係根據該光學薄膜條3進行裁切，該裁切方式為習知，可藉由任何手段進行，此處不贅述，將至少一個該光學薄膜條3置於該容置空間113，如圖6所示，其中一個該光學薄膜條3貼附於該靠抵斜面111與該止擋面112；更可以將多個該光學薄膜條3依序堆疊於該容置空間113，不以此為限，於本實施例中，該光學薄膜條3藉由一膠液進行貼合於該靠抵斜面111，其中該膠液使用與該第一基板1A折射率相近之材料，該靠抵斜面111供以堆疊該光學薄膜條3，該止擋面112供以擋抵該光學薄膜條3，進而使該光學薄膜條3傾斜的固定於該容置空間113內。

值得說明的是，該光學薄膜條3可以為軟膜（Soft Coatings）或硬膜（Hard Coatings），於本實施例為硬膜，但不以此為限，選擇取決於使用者具體的應用需求。

請參閱圖7A，該組裝步驟S3，係由對應於該第一基板1A的一第二基板1B與該第一基板1A結合，使該光學薄膜條3介於該第一基板1A與該第二基板1B之間，形成一半成品10。該第二基板1B可藉由射出成型、固化膠或嵌合板等製程方式成型，因上述製程方式皆為習知技術，此處不贅言，於本實施例中，以射出成型的方式於該第一基板1A周圍形成該第二基板1B，使該第二基板1B與該第一基板1A形狀相同，但不以此為限，於一實施例，使用另一個該第一基板1A(此時可視為該第二基板1B)與該第一基板1A結合，形成該半成品10。

於一實施例，該組裝步驟S3後或前更可以包含一固化步驟，但不以此為限，該固化步驟以增加該半成品10的完整度及硬度，該固化步驟可藉由任何合適手段進行，包含但不限於以光或熱形式固化。

請參閱圖7A與圖7B，值得說明的是，該第二基板1B與該第一基板1A材質相同，可視為同一介質，該膠液與該第一基板1A和該第二基板1B折射率相近或相同可視為同一介質，使該半成品10可視為如圖7B所示，只看得到該等光學薄膜條3，藉此使該半成品10於該切割步驟S4中，省去折射率差異可能導致光線折射損失，降低該半成品10的複雜性，使該光導光元件成品100更佳一致和穩定。

請參閱圖8及圖9，該切割步驟S4，將該半成品10切割成該光導光元件成品100，其中該光導光元件成品100包含至少一個該光學薄膜條3、該第一基板1A及該第二基板1B，更具體地，該切割步驟S4將該半成品10進行物理性切割，切割部分的該第一基板1A、該第二基板1B及該光學薄膜條3，以獲得特定形狀和尺寸的該光導光元件成品100，於本實施例中，該光導光元件成品100包含至少一部份該光學薄膜條3、該第一基板1A及該第二基板1B，該光學薄膜條3介於該第一基板1A與該第二基板1B之間，藉此達到無須藉由治具堆疊，本發明利用將該光學薄膜條3容置於該第一基板1A及該第二基板1B之間，該第一基板1A與該第二基板1B緊密結合，並切除掉多餘的部分，即可形成該光導光元件成品100，該光導光元件成品100即可直接使用，無須再加工，值得說明的是，該光導光元件成品100尺寸介於毫米到公分，十分微小，因此就算切除部分的該第一基板1A、該第二基板1B及該等光學薄膜條3，不會造成過多的耗材增加。

請參閱圖8所示，該切割步驟S4於一切割裝置進行，該切割裝置沿著一切割方向X移動，該切割裝置可為雷射切割機、鑽石切割機、鑽頭、鑽機、切割盤或者線鋸等工具等習知技術，於本實施例中，該切割方向X與該第一基板1A延伸方向相同，但不以此為限可根據使用者需求更換調整該切割裝置，以滿足該光導光元件成品100不同形狀、尺寸和光學需求。

請參閱圖8及圖9，該光導光元件成品100具有至少一部份的該等光學薄膜條3、該第二基板1B與該第一基板1A，該等光學薄膜條3介於該第二基板1B與該第一基板1A之間。

綜上所述，本發明先利用薄塑膠基材為該基材2使最終該光導光元件成品100輕量化，再依據需求堆疊該光學薄膜條3於該容置空間113，藉由該第二基板1B與該第一基板1A形狀相對應藉此相互夾合，使該光學薄膜條3穩固於該容置空間113成為一體結構的該半成品10，再經由該切割裝置依照使用者的需求進行切割，形成該光導光元件成品100，如此省略了精細的治具的需求，使成本降低，並節省了製作時間，且更可以再切割步驟S4前或後進行該固化步驟，使該光導光元件成品100不易破損且具有輕量化之功效。

S1:鍍膜步驟 S2:貼片步驟 S3:組裝步驟 S4:切割步驟 L:長度 X:切割方向 1A:第一基板 1B:第二基板 11:凸部 11A:第一凸部 11B:第二凸部 111:靠抵斜面 112:止擋面 113:容置空間 2:基材 21:功能膜 3:光學薄膜條 10:半成品 100:光導光元件成品 θ:傾斜夾角

圖1為本發明的流程步驟圖。 圖2為鍍膜步驟示意圖。 圖3為基材形成光學薄膜條示意圖。 圖4為第一基板的立體示意圖。 圖5為第一基板的剖面示意圖。 圖6為一實施例的貼片步驟剖面示意圖。 圖7A為半成品的示意圖。 圖7B為半成品的示意圖。 圖8為切割步驟的剖面示意圖。 圖9為較佳實施例光導光元件成品的剖面示意圖。

S1:鍍膜步驟

S2:貼片步驟

S3:組裝步驟

S4:切割步驟

Claims (7)

1. 一種光導光元件的製造方法，包括：一鍍膜步驟，提供一基材的一表面上形成至少一功能膜，將具有該功能膜之該基材進行切割，形成至少一光學薄膜條；一貼片步驟，將至少一個該光學薄膜條置於一第一基板之一容置空間，其中，該第一基板具有複數第一凸部及複數第二凸部，各該第一凸部具有一靠抵斜面，各該第二凸部具有一止擋面，該止擋面係面對該靠抵斜面，該止擋面銜接於該靠抵斜面，該光學薄膜條靠抵於該靠抵斜面，該止擋面供以擋抵該光學薄膜條；一組裝步驟，提供相對應於該第一基板之一第二基板與該第一基板結合，使該光學薄膜條介於該第一基板與該第二基板之間，形成一半成品；一切割步驟，將該半成品切割成至少一光導光元件成品，該光導光元件成品至少包含該光學薄膜條；該光學薄膜條係由一膠液進行貼合於該靠抵斜面，該膠液、該第一基板及該第二基板折射率相近或相同；及更包含一固化步驟，該固化步驟係由於以光或熱形式固化該半成品。
2. 如請求項1所述之光導光元件的製造方法，其中，該功能膜係藉由化學氣相沉積、物理氣相沉積或塗佈製程形成。
3. 如請求項2所述之光導光元件的製造方法，其中，該功能膜為抗反射膜。
4. 如請求項1所述之光導光元件的製造方法，其中，該基材係選自玻璃或塑膠。
5. 如請求項1所述之光導光元件的製造方法，其中，該第二基板係藉由射出成型、固化膠或嵌合板製程形成。
6. 如請求項1所述之光導光元件的製造方法，其中，該第二基板與該第一基板形狀及材質相同。
7. 一種光導光元件，利用如請求項1至6中任一項所述之光導光元件的製造方法製得，其中，該光導光元件包含至少一部份該光學薄膜條、該第一基板及該第二基板，該光學薄膜條介於該第一基板與該第二基板之間。

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