一种光学基片的制作方法

本技术涉及光学元件的，尤其是涉及一种光学基片。

背景技术：

1、随着光学技术、显示技术、传感技术、芯片技术等的进步，ar、vr、mr、xr、裸眼3d和全息投影等技术未来将会发展成一种改变我们生活方式的新突破。其中，vr、ar、mr和xr与裸眼3d和全息投影的差别则主要体现在如今旁观方向上，裸眼3d和全息投影不必要借助辅助装备就能够间接旁观，而vr、ar、mr和xr所展示出的结果则必要借助辅助装备能力实现顺遂旁观。对于ar和裸眼3d等受现实场景影响较大的技术而言，由于周围环境中太阳光和灯光等强光的存在，这些强光会在光学显示设备中发生光衍射，导致出现彩虹纹，轻者会影响用户的使用体验，重者会伤害用户的眼睛。

2、公开号为cn114609787a的中国专利公开了一种消除彩虹纹的ar眼镜镜片，包括ar眼镜镜片，所述ar眼镜镜片包括半透半反的眼镜镜片和具有相位梯度分布的超表面透镜，所述超表面透镜设置于所述眼镜镜片的外表面，用于改变入射光线的传输方向，使得所述入射光线在所述眼镜镜片的内表面至少发生一次全反射。上述镜片利用超表面透镜使得光机发出的光产生大角度的偏折，镜片内的光线经过全反射后传输到眼镜镜片的边缘时发生半透半反，反射光线进入人眼成像，从而避免了采用hoe所产生的彩虹纹效应。但是，这种用于hoe的超表面透镜方案只能解决特定ar镜片的彩虹纹问题，且相位调控的超表面结构为百纳米级别，加工难度和制作成本较高，不利于工业化应用。

3、授权公告号为cn112255799b的中国专利公开了一种可穿戴设备，包括：光源探测器、遮光件、处理器；所述处理器用于通过所述光源探测器获取光强度，当所述光强度大于预设光强阈值时，所述处理器根据所述入射角度控制至少一层所述遮光层中多个所述电致变色部为着色状态，以阻挡部分所述外部光线。上述设备的遮光件中多个电致变色部根据光强度和入射角度设置为着色状态，可以阻挡或吸收会造成彩虹纹现象的外部光线，从而改善彩虹纹的现象。但是，电致变色部由于其材料和工艺的限制，存在制作成本高、响应慢和使用寿命短的问题，也不适用于光学显示设备的工业化生产。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种光学基片，其解决了现有超表面结构和电致变色结构方案存在的加工难度大、制作成本高、使用寿命短的问题，在避免彩虹纹产生的同时，具有制备简单、成本低廉、视觉质量好的优点。

2、本实用新型的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种光学基片，包括基片本体、多个开设于所述基片本体表面并呈二维阵列布置的微米沟槽、以及嵌设于所述微米沟槽内的填充层，相邻两个填充层在平行于所述基片本体表面的方向上的正投影之间存在重叠区域。

4、在这种设置条件下，由于这些填充层在二维方向上阵列布置，在其中一维相邻的两个填充层在另一维度的投影之间存在重叠区域，又由于太阳光和灯光等强光多是按照倾斜于基片本体表面的方式入射的，这就使得在预设的遮光角度θ1内，这些填充层能在与基片本体表面平行的任一维度上，形成连续的遮光区域，进而完成对强光的吸收或遮挡，避免彩虹纹产生。

5、进一步地，所述基片本体为光学镜片和/或光学膜片。

6、进一步地，这些微米沟槽分别沿着第一方向和第二方向呈二维阵列布置，所述第一方向和第二方向分别平行于所述基片本体表面，且所述第一方向和第二方向之间的夹角为-90~90°。

7、或者，这些微米沟槽分别沿着二维螺旋线形方向呈二维阵列布置，所述二维螺旋线形方向平行于所述基片本体表面。其中，二维螺旋线非限定例如可为阿基米德螺线形、费马螺线形、等角螺线形、双曲螺线形、圆内螺线形、连锁螺线形、柯奴螺线形、或者由多边形进行等同替换的其他螺旋线形。

8、或者，这些微米沟槽分别沿着同心圆形方向呈二维阵列布置，所述同心圆形方向平行于所述基片本体表面。其中，同心圆形非限定例如可为同心正圆形、同心椭圆形、或者由多个多边形套设形成同心圆形。

9、进一步地，所述填充层由吸光材料和/或遮光材料组成。

10、更进一步地，所述填充层由吸光油墨和/或遮光涂料组成。

11、进一步地，所述填充层用于吸收或遮挡第三方向的光线，所述第三方向和所述基片本体表面的夹角不超过θ1，相邻两个填充层之间的最小间距w、所述微米沟槽的深度h满足下式（1）~（2）的条件，

12、（1）θ2=arcsin（（n1/n2）*sin（90°-θ1））；

13、（2）tanθ2=w/h；

14、其中，n1、n2分别为基片本体的外部区域的折射率、基片本体的内部区域的折射率。

15、更进一步地，所述微米沟槽的宽度d满足下式（3）的条件，

16、（3）0.05w≤d≤0.10w。

17、更进一步地，所述第三方向和所述基片本体表面的夹角θ1为20~50°，所述基片本体的内部区域的折射率n2分别为1.50~1.90，相邻两个填充层之间的最小间距w为7.9~177.4μm，所述微米沟槽的深度h为10~300μm。

18、进一步地，所述填充层在平行于所述基片本体表面的方向上的正投影分别呈线形。也就是说，在围绕基片本体任一的维度上，填充层均能形成线性区域，进而完成对强光的吸收或遮挡，避免彩虹纹产生。

19、更进一步地，所述填充层在平行于所述基片本体表面的方向上的正投影分别呈实线形、点画线形、点划线形、虚线形、波浪线形、双折线形和双点划线形中的一种或几种的组合形状。

20、最进一步地，所述填充层在平行于所述基片本体表面的方向上的正投影分别呈实线型。

21、进一步地，所述填充层在垂直于所述基片本体表面的方向上的正投影呈圆形、l字形、t字形、十字形、多边形、二维螺旋线形中的一种或几种的组合形状。

22、综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

23、1.本实用新型的光学基片通过设置在基片本体表面设置微米沟槽和填充层，能遮挡或吸收外界的灯光和太阳光等强光，在兼顾视觉质量、即该微米沟槽和填充层不会被肉眼明显观察到的同时，能起到消除彩虹纹的效果，且上述结构尺寸均为微米量级，刻槽工艺简单，加工难度低，适用于大批量工业化生产；

24、2.本实用新型的光学基片对于基片本体和填充层的材料选择无过多的限制因素，技术成熟的光学镜片和光学膜片等、油墨、涂料和树脂等均可以满足要求，材料成本低廉，无技术壁垒；

25、3.本实用新型的光学基片的应用场景范围广、对材料和工艺限制小，除了可以直接作为ar眼镜上的cover镜片、遮罩或功能性高分子薄膜，且适用于目前所有的ar显示技术，包括但不限于衍射光波导、阵列光波导、全息光波导等外，还适用于其他佩戴式显示设备或者各类显示屏。

技术特征：

1.一种光学基片，其特征在于：包括基片本体(1)、多个开设于所述基片本体(1)表面并呈二维阵列布置的微米沟槽(2)、以及嵌设于所述微米沟槽(2)内的填充层(3)，相邻两个填充层(3)在平行于所述基片本体(1)表面的方向上的正投影之间存在重叠区域。

2.根据权利要求1所述的一种光学基片，其特征在于：所述基片本体(1)为光学镜片和/或光学膜片。

3.根据权利要求1所述的一种光学基片，其特征在于：这些微米沟槽(2)分别沿着第一方向和第二方向、二维螺旋线形方向、或者同心圆形方向呈二维阵列布置，所述第一方向和第二方向、二维螺旋线形方向、或者同心圆形方向分别平行于所述基片本体(1)表面，且所述第一方向和第二方向之间的夹角为-90~90°。

4.根据权利要求1所述的一种光学基片，其特征在于：所述填充层(3)由吸光材料和/或遮光材料组成。

5.根据权利要求1所述的一种光学基片，其特征在于：所述填充层(3)用于吸收或遮挡第三方向的光线，所述第三方向和所述基片本体(1)表面的夹角不超过θ1，相邻两个填充层(3)之间的最小间距w、所述微米沟槽(2)的深度h满足下式（1）~（2）的条件，

6.根据权利要求5所述的一种光学基片，其特征在于：所述微米沟槽(2)的宽度d满足下式（3）的条件，

7.根据权利要求5所述的一种光学基片，其特征在于：所述第三方向和所述基片本体(1)表面的夹角θ1为20~50°，所述基片本体(1)的内部区域的折射率n2分别为1.50~1.90，相邻两个填充层(3)之间的最小间距w为7.9~177.4μm，所述微米沟槽(2)的深度h为10~300μm。

8.根据权利要求1所述的一种光学基片，其特征在于：所述填充层(3)在平行于所述基片本体(1)表面的方向上的正投影分别呈线形。

9.根据权利要求1所述的一种光学基片，其特征在于：所述填充层(3)在垂直于所述基片本体(1)表面的方向上的正投影呈圆形、l字形、t字形、十字形、多边形、二维螺旋线形中的一种或几种的组合形状。

技术总结本技术涉及一种光学基片，其包括基片本体、多个开设于所述基片本体表面并呈二维阵列布置的微米沟槽、以及嵌设于所述微米沟槽内的填充层，相邻两个填充层在平行于所述基片本体表面的方向上的正投影之间存在重叠区域。本技术的光学基片解决了现有超表面结构和电致变色结构方案存在的加工难度大、制作成本高、使用寿命短的问题，在避免彩虹纹产生的同时，具有制备简单、成本低廉、视觉质量好的优点。技术研发人员：杜凯凯,蔡璐,陈醒受保护的技术使用者：慕德微纳（杭州）科技有限公司技术研发日：20231123技术公布日：2024/5/29