一种衍射光波导镜片及制备方法与流程
本发明涉及增强现实，特别涉及一种衍射光波导镜片及制备方法。
背景技术：
1、增强现实技术是将真实世界与虚拟世界“无缝”连接的融合技术，通过计算机的仿真模拟并通过光机的投影，将光机的像素投影到真实世界，实现真实环境与虚拟物体的实时有机融合。
2、光波导是实现增强现实技术的重要介质，如何实现光在波导内无损耗地传输，是目前解决增强现实技术迫切需要解决的问题之一。当ar光波导使用过程中，不可避免的与环境接触，由于环境中存在的如灰尘、挥发性有机物(vocs)、无机物等，容易富集在光波导表面形成污渍，导致进入人眼的光线发生偏折，影响成像；往往需要擦拭清理光波导表面的灰尘、vocs等污渍，在擦拭或佩戴的过程中，不可避免地对波导表面施加作用力，由于波导基片与盖板之间存在间隙，当施加于盖板上的作用力将由于间隙的存在而容易导致盖板与波导基片发生弯曲变形，出现牛顿环现象，这将影响成像效果，导致成像质量严重下降。
3、现有技术中公开号为cn215932334u公开了一种镜片组件以及眼镜，通过在第一间隔空间30a内的第一间隔件60，第一间隔件60用于支撑电致变色器30，电致变色器30受力朝光波导20弯曲变形的情况下，电致变色器30与光波导20接触出现牛顿环现象(参考说明书第0057段)，第一间隔件60为弹性结构或采用pet材质(参考说明书第0059-0061段)，该方法在一定程度上能够缓解牛顿环现象，但在设置第一间隔件的过程中，存在工艺复杂的问题，如何设置间隔件的位置，如何固定间隔件，如何选择间隔件的材质使其不影响光波导的性能，进而不影响成像视觉效果对本领域技术人员均存在较大的考验，该技术方案对间隔件的选择及安装位置设置要求较高，普通工艺难以实现，在该方案中，如何设置间隔件不影响光栅结构或减少对光栅结构的影响，存在较大的挑战且难以解决，进一步，设置这样的第一间隔件使得在佩戴过程中视觉上不美观，间隔件肉眼可见，影响视觉效果，因此，该方案存在诸多问题。对本领域技术人员而言，如何解决由于在擦拭或佩戴过程中导致的盖板与光波导的牛顿环现象，是迫切需要解决的问题。
技术实现思路
1、为了弥补现有技术的不足，本技术提供一种衍射光波导镜片，能够解决由于在擦拭或佩戴过程中的作用力使得盖板与波导基片之间发生形变弯曲而出现的牛顿环现象，且本发明的衍射光波导镜片，通过在盖板的表面上沉积材料或直接粘贴成型柔性透明件的方式和/或在光栅结构上沉积材料的方式，能够提高镜片的强度，易于加工且使用灵活方便，工艺简单，适用性强，在使用过程中整体上美观无瑕疵，视场效果较好，兼具防爆的功能。
2、本发明的技术方案为：
3、一种衍射光波导镜片，其特征在于，包括：叠置的至少一片盖板和至少一片波导基片；所述波导基片的至少一侧设置有光栅结构；所述盖板具有远离光栅结构的第一表面和靠近光栅结构且与第一表面相反的第二表面，在第二表面和/或光栅结构上设置一定厚度的柔性透明件，并对所述柔性透明件的表面平坦化，所述柔性透明件至少部分地覆盖所述光栅结构，所述柔性透明件的接触角大于等于预设值，以防止盖板与光栅或波导基片之间产生粘连。
4、在一些实施例中，所述柔性透明件的厚度均匀，且完全覆盖所述光栅结构；或，所述柔性透明件的厚度是非均匀的，部分覆盖所述光栅结构。
5、进一步，在盖板的第一表面也设置有柔性透明件，所述第一表面的所述柔性透明件和所述第二表面上的所述柔性透明件的厚度相同或者不同。
6、在一些实施例中，所述柔性透明件的接触角大于或等于90°。
7、进一步在一些实施例中，所述的柔性透明件为超微纳米结构层。
8、进一步的，所述柔性透明件由低表面能氟化基团和表面反应基团两种官能基团的材料组成。
9、进一步，当有机氟化物接触到柔性基底的表面物质后，表面反应基团将对对应的表面官能基进行化学反应，在盖板的表面产生化学键结，然后成型，进而形成一定厚度的柔性透明件。
10、进一步在一些实施例中，所述的柔性透明件通过磁控溅射或蒸镀的方式沉积在第二表面和/或光栅结构上。
11、进一步，将柔性透明件材料沉积于柔性基底，并将柔性基底粘贴在所述第一表面和/或第二表面上。柔性基底可选择本领域常见具有电致变色、防爆等功能材料。
12、进一步，在所述柔性透明件形成前在第一表面和/或第二表面上优先沉积形成一层ar膜。
13、进一步，所述盖板的材质为玻璃、pe等树脂。
14、进一步，在所述至少一片盖板和/或所述至少一片波导基片的侧边边缘涂覆黑色防水透气胶材；黑色防水透气胶材的透过率≤0.1％。
15、进一步的，本发明请求保护一种基于波导的增强现实显示装置，所述的波导为衍射光波导镜片。
16、进一步，所述的显示装置为头戴式设备或hud。
17、本发明的原理：通过对柔性透明件接触角的控制，在一定角度范围内选择合适的柔性透明件材质，并设置于盖板的第二表面和/或光栅结构上，当盖板上的柔性透明件与其他表面接触时能够降低与其他表面的附着力，在盖板被施力的过程中，柔性透明件能够防止盖板与波导或波导基片之间产生粘连或连带，进而通过盖板或基片的自身恢复力，使得盖板与波导之间能够快速恢复保持两者原有的间隙进而恢复到原始状态，进而保证成像效果，防止在多次使用过程中使得光波导镜片的成像质量下降，保证用户在擦拭表面污渍或佩戴的过程中能够始终保持原始的光波导的性能，提高光波导的成像质量，可实现光波导的重复使用，该方法应用较广，具有一定的经济效益。
18、同时，本发明提供一种衍射光波导镜片的制备方法，其特征在于，提供至少一片波导基片，波导基片的至少一侧上设置有光栅结构；提供至少一片盖板，盖板具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，在所述盖板的第一表面、第二表面和光栅结构的至少一个上分别设置一定厚度的柔性透明件，所述柔性透明件至少部分地覆盖所述光栅结构，所述柔性透明件的接触角大于等于预设值，以防止盖板与光栅或波导基片之间产生粘连；进一步，当盖板的第一表面和/或第二表面设置柔性透明件时，将盖板具有柔性透明件的一侧朝向光栅结构并形成于光栅结构之上，得到所述衍射光波导镜片；和/或；当光栅结构上设置柔性透明件时，将盖板任一侧朝向光栅结构并形成于光栅结构之上，得到所述衍射光波导镜片。
19、本发明的有益效果：
20、本发明提供的衍射光波导镜片，通过在盖板的第二表面与光栅结构之间增设柔性透明件，当然，对柔性透明件所在表面的位置不作限定，在盖板的第二表面上或光栅结构上均可，只要能够保证两者之间存在柔性透明件即可；在选择柔性透明件材料并进行测试时，通过制备不同性能的柔性透明件并对其不同的接触角进行测试，经多次试验验证，基于盖板表面在倾斜状态下水滴是否自动滑落并兼顾视觉美观等多种因素，选择不同的柔性透明件及不同柔性透明件的接触角，根据盖板与波导之间的恢复情况及产生牛顿环现象的频次情况，经过大量试验验证得出当柔性透明件的接触角大于或等于90°时，盖板上的柔性透明件与其他表面接触时能够降低与其他表面的附着力，能够使得盖板与波导基片之间的柔性透明件在被施力的过程中防止盖板与波导之间产生粘连或连带，进而能够使得外力作用消失后盖板与波导基片的相对状态恢复到原始间隙状态，实现衍射光波导镜片的重复使用，改善成像效果，实现更好的显示效果，保证使用前后的成像质量，具有意料不到的技术效果。通过在盖板的表面上沉积材料或直接粘贴成型柔性透明件的方式和/或在光栅结构上沉积材料的方式，不仅能够减少牛顿环现象，而且能够提高镜片的整体强度，具有防爆的功能，进一步防止镜片破碎以提高使用的安全性，且能够基于工艺成本(如成本高低、沉积是否容易被修复、翘曲等问题)考虑选择沉积或直接粘贴的形式，本发明不做限定。进一步，通过黑色防水透气胶材能够吸收边缘杂散光，从而降低杂散光的影响，提高显示效率，因此，上述特征使得本发明提供的衍射光波导镜片具有意料不到的技术效果。
技术特征：
1.一种衍射光波导镜片，其特征在于，包括：叠置的至少一片盖板和至少一片波导基片；所述波导基片的至少一侧设置有光栅结构；所述盖板具有远离光栅结构的第一表面和靠近光栅结构且与第一表面相反的第二表面，在第二表面和/或光栅结构上设置一定厚度的柔性透明件，并对所述柔性透明件的表面平坦化，所述柔性透明件至少部分地覆盖所述光栅结构，所述柔性透明件的接触角大于等于预设值，以防止盖板与光栅或波导基片之间产生粘连。
2.根据权利要求1所述的衍射光波导镜片，其特征在于，所述柔性透明件的厚度均匀，且部分或完全覆盖所述光栅结构；或，所述柔性透明件的厚度是非均匀的，且部分或完全覆盖所述光栅结构。
3.根据权利要求1所述的衍射光波导镜片，其特征在于，所述柔性透明件的接触角大于或等于90°。
4.根据权利要求1-3任一项所述的衍射光波导镜片，其特征在于，在所述第一表面也设置有所述柔性透明件，所述第一表面的所述柔性透明件和所述第二表面上的所述柔性透明件的厚度相同或者不同。
5.根据权利要求1-4任一项所述的衍射光波导镜片，其特征在于，在所述柔性透明件形成前优先在第一表面和/或第二表面上沉积形成一层ar膜。
6.根据权利要求1或3所述的衍射光波导镜片，其特征在于，所述柔性透明件由低表面能氟化基团和表面反应基团两种官能基团材料组成。
7.根据权利要求4所述的衍射光波导镜片，其特征在于，在所述第一表面和第二表面上设置所述柔性透明件前优先分别在第一表面和第二表面上沉积形成一层ar膜。
8.根据权利要求1-7任一项所述的衍射光波导镜片，其特征在于，在所述至少一片盖板和/或所述至少一片波导基片的侧边边缘涂覆黑色防水透气胶材。
9.一种增强现实显示装置，其特征在于，所述显示装置的波导为权利要求1-7任一项所述的衍射光波导镜片。
10.一种衍射光波导镜片的制备方法，其特征在于：
技术总结
本发明涉及增强现实技术领域，特别涉及一种衍射光波导镜片及制备方法，包括：叠置的至少一片盖板和至少一片波导基片；盖板第一表面和与第一表面相反的第二表面，在第二表面和/或光栅结构上设置一定厚度的柔性透明件，柔性透明件的接触角大于等于预设值，以防止盖板与光栅或波导基片之间产生粘连；柔性透明件与其他表面接触时能够降低与其他表面的附着力，能够使得盖板在被施力的过程中与光波导接触时能够防止盖板与波导之间产生粘连或连带，保证变形前后间隙及成像效果的一致性，实现衍射光波导镜片的重复使用，改善成像效果，实现更好的显示效果，保证使用前后的成像质量。
技术研发人员：赵宗宝,郝芳,沈洪磊
受保护的技术使用者：上海鲲游科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23