申请/专利权人：微软技术许可有限责任公司

申请日：2016-01-13

公开（公告）日：2020-07-03

公开（公告）号：CN107209319B

主分类号：G02B6/00(20060101)

分类号：G02B6/00(20060101);G02B27/00(20060101);G02B27/01(20060101)

优先权：["20150120 US 14/600,659"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.03#授权;2017.10.27#实质审查的生效;2017.09.26#公开

摘要：本技术提供了一种包括光学波导的波导显示器，该光学波导包括多个分开的平行光学基板。基板502、504、506通过被配置成在其中悬浮有多个硬质微球体532、534的粘合剂来被接合。粘合剂可以是被设计成将微球体悬浮在其中的压敏粘合剂。微球体可具有在几微米到100微米的数量级的直径。波导可由第一和第二光学基板构成，并且压敏粘合剂包括嵌入的微球体，这些嵌入的微球体将基板接合并将基板彼此间隔开。附加的基板可被提供。本技术还提供了一种制造波导的方法。

主权项：1.一种光学波导装置，包括：第一光学基板；第二光学基板，其中所述第一光学基板和所述第二光学基板之间存在气隙；以及双面压敏粘合剂带，所述双面压敏粘合剂带具有在涂布之前就被嵌入的具有共同的直径的硬质的第一多个微球体，所述双面压敏粘合剂带被定位在所述第一光学基板和所述第二光学基板之间的接触区域中，所述接触区在所述光学波导的用户眼睛的视场之外，并且所述双面压敏粘合剂带的第一侧被配置成粘合到所述第一光学基板而所述双面压敏粘合剂带的第二侧被配置成粘合到所述第二光学基板，所述接触区域内的所述双面压敏粘合剂带中嵌入的第一多个微球体的分布和数量确保所述第一光学基板和所述第二光学基板之间的精确机械间隔。

全文数据：微球体隔开的波导显示器[0001]背景[0002]波导显示器支持增强现实AI?和虚拟现实VR体验。波导显示器可包括投影光引擎，该投影光引擎可在波导显示器中提供计算机生成的图像CGI或其他信息。在AR体验中，波导显示器可包括光学透视透镜以允许将CGI叠放在用户的现实世界视图上。[0003]波导显示器可被包括在头戴式显示器HMD或平视显示器HUD中。波导显示器可通过头戴式显示器HMD的支承结构来放置。HMD可以在头盔、遮阳板、眼镜和护目镜中包括波导显示器或者包括由一条或多条带附连的波导显示器。HMD可被至少用于航空、工程、科学、医疗、计算机游戏、视频、体育、训练、仿真和其他应用。HUD可被至少用于军用和商用航空、汽车、军事、陆运和海运、计算机游戏以及其他应用。[0004]概述[0005]本技术提供了一种可被用于波导显示器和其他应用的波导。波导包括多个分开的平行光学基板。基板通过被配置成在其中悬浮有多个硬质微球体的粘合剂来被接合，这些硬质微球体确保了各个基板之间精确的机械间隔。在一个实施例中，粘合剂是被设计成将微球体悬浮在其中的压敏粘合剂。微球体可具有在几微米到几百微米的数量级的直径。波导可由第一和第二光学基板构成，并且压敏粘合剂包括嵌入的微球体，这些嵌入的微球体将基板接合并将基板彼此间隔开。压敏粘合剂将第一基板粘合到第二基板，并且嵌入的微球体确保了基板之间的精确间隔。附加的基板可被提供。本技术还提供了一种制造波导的方法。[0006]提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下书面描述中作进一步描述的概念的精选。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。[0007]附图简述[0008]图1是描绘近眼显示器NED设备系统的一实施例的各示例组件的框图。[0009]图2A是NED设备的控制电路系统实施例中的示例硬件组件的框图。[0010]图2B是与具有外部出射光瞳的投影光引擎耦合的近眼显示器实施例的俯视图。[0011]图3是与本技术的波导结合使用的紧凑型投影光引擎的框图。[0012]图4是根据本技术构造的波导的经放大的截面图。[0013]书面描述[0014]本技术提供了一种诸如包括多个分开的平行光学基板的波导之类的光学结构的新的构造。基板通过被配置成在其中悬浮有多个硬质微球体的粘合剂来被接合，这些硬质微球体确保了各个基板之间精确的机械间隔。在一个实施例中，粘合剂是被设计成将微球体悬浮在其中的压敏粘合剂。微球体可具有在几微米到1〇〇微米的数量级的直径。波导可由第一和第二光学基板构成，并且压敏粘合剂包括嵌入的微球体，这些嵌入的微球体将基板接合并将基板彼此间隔开。压敏粘合剂将第一基板粘合到第二基板，并且嵌入的微球体确保了基板之间的精确间隔。附加的基板可被提供。本技术还提供了一种制造波导的方法。[0015]波导显示器可具有胜过典型的投影显示器的优点，因为内部机构扩大了出射光瞳以使得相对较大的出射光瞳能够从小入射光瞳中被生成。形成入射光瞳的光由准直来自诸如硅上液晶（LCoS显示器等微显示器的光的投影光引擎生成。内部机构复制入射光瞳，交叠这些经复制的入射光瞳，以使得显示器光具有可接受的亮度均匀性。例如，投影光引擎的出射光瞳可具有4mm出射光瞳，但波导显示器可在眼睛平面处具有200mm的出射光瞳（或投射出射光瞳）。内部机构可包括两个输入衍射光栅，这两个输入衍射光栅可以在一个方向上扩大出射光瞳并接着在正交方向上扩大该出射光瞳。[0016]供在波导显示器中使用的波导可包括多基板、全内反射TIR波导以及使用衍射技术的波导。多基板波导可利用全息技术，其中全息元件被用于将光衍射通过波导。全息图通过反射某些波长的光工作。以这种方式，入射光相对于全息图以一定角度被反射。全息元件仅反射一个光波长，因此对于全色，三张全息图是必要的；每张全息图分别反射红、绿和蓝。[0017]诸如衍射波导之类的衍射技术可包括表面起伏光栅SRG和密相布拉格光栅。这些光栅可具有有限的角带宽，这可能降低波导显示系统在F0V的边缘处的效率。该降低的效率可降低近眼显示器的透视亮度对比度。例如，通过波导显示器投射在外部的虚拟全息图将可能表现为在F0V的边缘处淡化，并且可能显得较不真实。[0018]图1是描绘在包括紧凑型投影光引擎和衍射波导的近眼显示器NED系统8中实现的波导显示器的示例组件的框图。在所例示的实施例中，NED设备系统8包括在头戴式显示器HMD设备2中的近眼显示器NED设备和伴随处理模块LHMD2被通信地耦合到伴随处理模块4。在该示例中例示了无线通信，但也可实现经由伴随处理模块4和HMD2之间的线路的通信。在一实施例中，HMD2包括具有投影光引擎120在图3A、3C和4中示出）的NED设备以及具有衍射波导的近眼显示器14,如本文详细描述的。[0019]在该实施例中，HMD2采用具有镜架115的眼镜的形状，其中每个显示器光学系统141和14r被定位在HMD2的前部，以便在被用户佩戴时由每一只眼睛透视。每个显示器光学系统141和14i也被称为显示器或近眼显示器14,并且这两个显示器光学系统141和14i还可共同被称为显示器或近眼显示器14。在该实施例中，每个显示器光学系统141和14r使用投影显示器，其中图像数据或图像光被投影到用户的眼睛中以生成图像数据的显示，从而使得该图像数据对用户而言看上去位于用户前方的三维F0V中的某个位置处。例如，用户可能在他的起居室中正在光学透视模式下玩击落敌人直升机的游戏。直升机的图像在用户看来正从他起居室中的椅子的上方飞过，而不是在图2B所示的光学透镜116和118之间，因为用户不能够聚焦于靠近人眼的图像数据。[0020]在该实施例中，镜架115提供将HMD2的各元件保持就位的方便的眼镜框以及用于电连接的管道。在一实施例中，镜架115为如本文所述的投影光引擎120和近眼显示器14提供NED设备支承结构。NED设备支承结构的一些其他示例是头盔、遮阳板框架、护目镜支架或一条或多条带。镜架115包括鼻梁104、顶端前部的覆盖部分117、针对HMD2的左侧外壳13〇1和右侧外壳（l3〇r中的每一者的相应投影光引擎外壳130以及被设计成搁在用户的每只耳朵上的左和右镜腿或侧臂1021和102r。在该实施例中，鼻梁104包括用于记录声音并向控制电路系统136传送音频数据的麦克风110。在侧外壳1301和1301的外部是相应的外向捕捉设备1131和113i诸如相机），这些捕捉设备捕捉在用户前面的现实环境的图像数据以用于对在近眼显示器NED设备的F0V内的事物进行绘图mapping。[0021]在该实施例中，虚线I28是连接到控制电路系统136其也用虚线例示）的一些电连接路径的说明性不例。一条虚线电连接线被标记128以避免使附图过于拥挤。在该不例中，电连接和控制电路系统136用虚线表示以指示它们在顶端前部的覆盖部分117下面。在用于其他组件的侧臂中还可存在包括电源总线的延伸的其他电连接未示出），其他组件的一些示例是包括附加的相机的传感器单元、如耳机或单元等的音频输出设备以及或许附加的处理器和存储器。例示了可被用于将框架的各个部分连接在一起的诸如螺钉之类的连接器129的一些示例。[0022]伴随处理模块4可采用各种实施例。在一些实施例中，伴随处理模块4采用可被穿戴在用户身体例如手腕上的便携式形式，或者是如移动设备例如，智能电话、平板、膝上型计算机之类的分开的便携式计算系统。伴随处理模块4可以使用线路或者无线地例如WiFi、蓝牙、红外、红外个人局域网、RFID传输、无线通用串行总线WUSB、蜂窝、3G、4G或其他无线通信手段在一个或多个通信网络5〇上与一个或多个网络可访问计算系统12无论是位于附近还是处于远程位置进行通信。在其他实施例中，伴随处理模块4的功能可被集成在HMD2的软件和硬件组件中。图7中示出伴随处理模块4和网络可访问计算系统12的硬件组件的一些示例。[0023]可以充分利用一个或多个网络可访问计算系统12以用于处理电力和远程数据访问。组件的复杂性和数目可针对诸）网络可访问计算系统12和伴随处理模块4的不同实施例而发生显著变化。在图1中例示出的一实施例中，NED设备系统1000可包括近眼显示器NED设备系统S带或不带伴随处理模块4、（诸通信网络5〇以及诸）网络可访问计算系统I2。在一实施例中，（诸网络可访问计算系统12可位于远程或云操作环境中。[0024]图像数据基于在控制电路系统136、伴随处理模块4和或诸）网络可访问计算系统12或其组合）中的一个或多个处理器上执行的应用例如，游戏或消息收发应用来被标识以用于显示，从而向近眼显示器14提供图像数据。[0025]图2A是NED设备的控制电路系统内的包括计算系统在内的各示例硬件组件的框图。控制电路系统I36提供支持HMD2的其他组件的各种电子设备。在该示例中，用于2的控制电路系统136包括处理单元210,以及对处理单元210而言可访问的用于储存处理器可读指令和数据的存储器244。网络通信模块137被通信地耦合到处理单元210，其可充当用于将HMD2连接到另一计算系统诸如伴随处理模块4、另一NED设备的计算系统或者通过互联网可远程访问的计算系统的网络接口。电源239为控制电路系统1：36的各组件及HMD2的其他组件如捕捉设备113、麦克风110、其他传感器单元提供电力，并且为近眼显示器14上用于显示图像数据的电源汲取组件诸如光源以及与图像源如投影光引擎中的微显示器）相关联的电子电路系统提供电力。[0026]处理单元210可包括一个或多个处理器或核），诸如包括中央处理单元CPU或核以及图形处理单元GPU或核。在不带有分开的伴随处理模块4的实施例中，处理单元21〇可包含至少一个GPU。存储器244表示可由系统使用的各种类型的存储器，诸如用于在执行期间的应用使用的随机存取存储器RAM、用于传感器数据包括被捕获的图像数据和显示数据）的缓冲器、用于指令和系统数据的只读存储器ROM或闪存，以及用于储存例如应用和用户简档数据的其他类型的非易失性存储器。图2A例示了数据总线270的电连接，其连接传感器单元257、显示驱动器246、处理单元210、存储器244以及网络通信模块1：37。数据总线270还通过电源总线272从电源239获取电力，控制电路系统的所有例示出的元件都被连接到电源总线272以汲取电力。[0027]控制电路系统136还包括显示驱动器246,该显示驱动器246用于选择数字控制数据（例如控制比特来表示图像数据，该图像数据可由投影光引擎例如图2B中的120的微显示器电路系统259和不同的有源组件驱动器解码。微显示器诸如图3C中示出的微显示器230可以是有源透射、发射或反射设备。例如，微显示器可以是要求电力的硅上液晶LCoS设备或者要求电力来移动各个个体反射镜的基于微机械机器MEMs的设备。有源组件驱动器的示例是显示器照明驱动器247,其将数字控制数据转换成用于驱动照明单元222的模拟信号，照明单元222包括一个或多个光源，诸如一个或多个激光器或发光二极管LED等。在一些实施例中，显示单元可包括诸如波导之类的用于耦合投影光引擎中的出射光瞳处的图像光的一个或多个有源光栅253。任选的诸有源光栅控制器249将数字控制数据转换成用于改变一个或多个任选的有源光栅253的属性的信号。类似地，投影光引擎的一个或多个偏光镜可以是诸有源偏光镜255,其可由任选的（诸有源偏光镜控制器251驱动。控制器电路系统136可包括此处没有例示出但涉及HMD2的其他功能诸如提供音频输出、标识头部取向和位置信息）的其他控制单元。[0028]图2B是与具有外部出射光瞳121的投影光引擎120耦合的近眼显示器141的一实施例的俯视图。为了示出显示器光学系统14在该情况下是针对左眼的141的各个组件，顶部框架部分117覆盖近眼显示器141以及投影光引擎120的一部分未被绘出。箭头142表示近眼显示器141的光轴。[0029]在该实施例中，近眼显示器141和14r是光学透视显示器。在其他实施例中，它们可以是视频观看显示器。每个显示器均包括显示单元112,该显示单元112被例示为在两个任选的透视透镜116和118之间并包括波导123。任选的透镜116和118是显示单元的保护罩。这些透镜中的一者或两者也可被用来实现用户的眼镜处方prescription。在该示例中，当HMD2被佩戴时，眼睛空间140近似用户眼睛的位置。波导将来自投影光引擎120的图像光形式的图像数据朝向用户的眼睛空间140引导，同时还允许来自现实世界的光朝向用户的眼睛空间通过，由此允许用户除了看到来自投影光引擎120的虚拟特征的图像外，还具有对HMD2的前方的空间的实际的直接观察。[0030]在该俯视图中，投影光引擎120包括被例示成弯曲表面的鸟盆型光学元件234。该弯曲表面将光功率提供给它反射的图像光束235也被描述为图像光235，由此也使这些光束准直化。仅一个光束被标记以防止使附图过度拥挤。在一些实施例中，鸟盆型光学元件的曲率半径为至少-38毫米mm。这些光束被准直化，但来自不同的角度，因为这些光束是从弯曲表面的不同点反射出的。因此，这些光束将在其自身的最小截面处交叉并形成出射光瞳121〇[0031]在一些实施例中，波导123可以是多个光学层波导或衍射波导。附加地，在一些示例中，波导123是表面起伏光栅SRG波导。在如本文所述的一实施例中，输入衍射光栅119耦合来自投影光引擎120的图像光。附加地，波导具有多个出射光栅125以用于使图像光沿用户的眼睛空间140的方向离开波导。一个出射光栅125被标记以避免使附图过度拥挤。在该示例中，最外的输入衍射光栅119足够宽，并且被定位成在离开投影光引擎120的光已抵达其出射光瞳121之前捕捉离开投影光引擎120的光。在该示例中，经光学地耦合的图像光在波导的中央部分形成其出射光瞳。参见图3B以得到更详细的示例。本文描述的图疋供了将出射光瞳处的图像光与被定位在该出射光瞳处的输入衍射光栅耦合的波导的^例。[0032]出射光瞳121包括正在被显示的完整图像的光，由此耦合出射光瞳121处表示图像的光一次捕捉整个图像，并由此非常高效，并在近眼显示器14中向用户提供完整图像的视图。输入衍射光栅119能够耦合出射光瞳121的图像光，因为出射光瞳121在投影光引擎12〇的外部。在一实施例中，出射光瞳121在投影光引擎120或投影光引擎的外壳外〇.5mm。在其他实施例中，出射光瞳121被投影在投影光引擎120或投影光引擎的外壳外5_。[0033]在图2B所例示的实施例中，在左侧外壳1301中的投影光引擎120包括图像源例如微显示器以及投影光学系统，该图像源产生图像光，并且该投影光学系统折叠图像光的光学路径以在投影光引擎120的外部形成出射光瞳121。该投影光引擎120的形状是与左侧外壳1301的示例的形状适配的说明性示例，该形状在图1中的框架115的角部附近契合，从而减少了体积。该形状可被改变为容适例如归因于所实现的不同图像源技术的投影光引擎120的不同布置。例如，如本文所描述的图4例示了不同的取向。在一实施例中，投影光引擎120可包括共平面的组件的至少各部分，并且可被置于诸如单个印刷电路板PC©之类的基板上，如在图4中例示出且在本文中描述的。[0034]存在可被用来实现图像源（诸如本文描述的微显示器230的不同的图像生成技术。例如，可使用透射投影技术来实现微显示器。在这样的技术的一个示例中，光源由光学活性材料调制;该材料通常使用具有强大的背光以及高光学能量密度的透射LCD型微显示器来实现。其他微显示器使用用于使来自照明单元的光被光学活性材料反射和调制的反射技术。取决于该技术，照明可以是白光源或RGB源。数字光处理DLP、数字微镜设备DMD和LC0S均为可由显示器使用的反射技术的示例。附加地，微显示器可以是自发光的，诸如彩色有机发光二极管0LED微显示器或LED阵列。LED阵列常规上可在具有荧光体层的GaN基板上被创建以用于频谱转换或其他色彩转换方法。自发式显示可针对观看者来被中继和放大。[0035]图2B示出了HMD2的一半。针对所例示的实施例，完整的HMD2可包括具有另一组任选的透视透镜116和118、另一波导123以及另一投影光引擎120和另一面朝外的捕捉设备113的另一显示器光学系统14。在一些实施例中，可存在由双眼查看的连续显示器，而不是针对每只眼睛的显示器光学系统。在一些实施例中，单个投影光引擎120可以在光学上被耦合到由双眼查看的连续显示器或者在光学上被耦合到针对各个眼睛的分开的显示器。在2〇10年10月15日提交的题为“FusingVirtualContentIntoRealContent将虚拟内容融合到现实内容中”的美国专利申请序列号12905952中例示了头戴式个人AV装置的附加的细节。[0036]图3是可被置于近眼显示器中的示例性紧凑型投影光引擎120a实施例和波导123的框图。在一实施例中，波导123包括在图4A-B中例示出且如本文描述的波导475a-c。在一实施例中，图3C所示的投影光引擎120a与图3A所示的投影光引擎120类似地工作。在一实施例中，投影光引擎120a包括照明单元222、透镜状屏幕401、双合透镜226、PBS402、双合透镜250、微显示器230、折叠反射镜400、弯曲反射镜450以及四分之一波片236。在一实施例中，相同的附图标记指代本文描述的类似组件。在替代实施例中，可以在投影光引擎120a中使用更多或更少的组件。[0037]在该实施例中，波导123的输入衍射光栅119将反射光束耦合在出射光瞳121附近。在该实施例中，波导123可以是单层波导。任选地，波导123可使用上述全息技术来耦合输出光束。[0038]在一实施例中，图像光从投影光引擎120a被投射到波导123中的出射光瞳121。波导123接着可以向眼睛空间140提供图像光。箭头142表示近眼显示器141的光轴。在一实施例中，投影光引擎120a的孔径是4mm。在一实施例中，投射出射光瞳距弯曲反射镜45013mm。[0039]在各实施例中，投影光引擎120a中的各组件按共平面的取向被安装在诸如印刷电路板之类的公共基板上。其他实施例包括投影光引擎120a的各组件的其他几何取向。在一实施例中，投影光引擎120a具有至少部分地共平面地耦合到PCB表面的组件。[0040]在各实施例中，弯曲反射镜450提供聚焦控制并且可以是具有弯曲反射镜的鸟盆型光学元件。在一实施例中，四分之一波片236提供圆极化。在一实施例中，两个双合透镜被使用并且或者非球面组件不被使用。在一实施例中，照明单元222可包括使用棱镜射出prisminjection或替代地可被波导化的激光光学元件。[0041]照明单元222可包括的照明源的一些示例是发光二极管LED和激光器。在一些实施例中，可存在分开的红色、绿色和蓝色RGB照明源，而在其他实施例中，可存在被用来表示不同色彩的白光源和滤光器。在该实施例中，在照明单元222中使用色彩时序LED设备。色彩时序设备包括红色、蓝色和绿色LED，这些LED在与LCoS微显示器的定时中按时序方式被打开以用于形成全色彩图像。在其他示例中，可使用激光器而非LED。[0042]在一实施例中，PBS402被置于可最大化时序对比度的微显示器230的近旁。在一实施例中，微显示器230具有反射来自照明单元222的用于表示待显示的图像数据的光的表面231。[0043]由照明单元222生成的光460被引导通过透镜状屏幕401、双合透镜226、PBS402和双合透镜25〇至微显示器230的表面231。在一实施例中，透镜状屏幕401是可将更多的光460聚焦成水平光束的透镜。光（或图像光）461接着从表面231通过双合透镜250被反射到PBS402，PBS4〇2将图像光462拆分并极化到折叠反射镜400。图像光463从折叠反射镜400被反射通过四分之一波片236到弯曲反射镜450。图像光464从弯曲反射镜450被反射并通过四分之一波片236,以便在波导123中的出射光瞳121处形成图像或其部分）。在一实施例中，图像光4M由波导123中的第一输入衍射光栅衍射，而图像光463被允许在近乎相同的时间从折叠反射镜400不偏移地穿过相同的第一输入衍射光栅。在一实施例中，波导123执行另一PBS的至少某些功能。在一实施例中，在眼睛空间140处形成外置的投射出射光瞳，如在图4A中类似地示出的。[0044]图像光235可能已被极化以用于更高效的耦合进一个或多个输入衍射光栅，诸如衍射波导的一个或多个输入衍射光栅。在一些示例中，波导可具有多个层，并且入射图像光的极化可被用于将入射光滤光到波导的不同层。每一层可具有其自己的输入衍射光栅和出射光栅。某一层的输入衍射光栅将特定极化的光耦合进它的层中。其他极化的光通过输入衍射光栅以及层本身，以使得下一层的输入衍射光栅基于接收到的光的极化来耦合接收到的光或者使接收到的光通过。在一些实现中，（诸如不同的色彩的）不同的波长带或光波长集合可被引导到不同的波导层以用于增强图像的亮度。不同波长带中的光可被极化以用于耦合到针对每个波长带的相应层中。[0045]本文所述的光学元件可由玻璃或塑料材料制成。光学元件可通过模塑、研磨和或抛光来被制造。在各实施例中，光学元件可以或者可以不彼此接合。本文所述的光学元件可以是非球面的。在各实施例中，单透镜光学元件可被拆分成多透镜元件。更好的图像质量可通过用多透镜光学元件取代单透镜光学元件来实现，以使得更多的透镜被使用，并因此更多的属性可被改变以实现特定的图像质量。[0046]图4是在可包括本文公开的任一种波导的堆叠的平板波导中具有多个基板的多层波导523的经放大的局部视图。波导400由通过机械地隔开的压敏粘合剂PSA材料接合的多个光学基板组成。在一个实施例中，双面PSA带在波导的形成期间被使用。在本技术的独特方面，压敏粘合剂包括允许保持基板之间的机械间隔的多个微球体。[0047]图4例示了由气隙512、514隔开的三个光学基板502、504、506。压敏粘合剂被设置在光学基板之间的接触区域515、525中。微球体532、534所有微球体都具有共同的直径并由例如玻璃构成被嵌入在压敏粘合剂中。微球体可以是透明的和或着色的以匹配特定的应用。例如，如果黑色框架轮廓被使用，则黑色微球体可在PSA中被使用。在一个实施例中，当波导被组装成图1的设备2的一部分时，接触区域515、525被垂直地对准并且位于波导的在用户眼睛的视场外的区域中。（在一个实施例中，波导523可包括图2B的波导123。）压敏粘合剂可以是在涂布到基板之前使微球体嵌入其中的PSA带。在一个实施例中，各个基板层之间的微球体可具有不同的直径。也就是说，所有的微球体532均可具有一个共同的直径，而微球体534可具有第二、不同的共同直径。将光学基板之间的期望的间隔、被用于球体的材料以及在波导的组装期间被施加到基板的压力考虑在内来选择微球体的直径。光学基板可具有相同或不同的光学特性。可被改变的基板的光学特性包括包含基板的材料、基板的折射率、基板厚度等。[0048]在一个实施例中，具有嵌入的微球体的PSA带被提供并被用来组装波导。嵌入的微球体可以在制造PSA带时或者在波导的制造期间被提供。如上所述，微球体可以是玻璃。在另一实施例中，球体可以是二氧化硅，或者玻璃和二氧化硅的组合。二氧化硅的使用允许球体充当干燥剂以改善所创建的光学结构的整体特性。[0049]术语压敏粘合剂“PSA”通常可被理解成是指通常具有粘弹特性的干一接触粘合剂，其仅要求轻微的压力来粘附到接触表面。PSA由它们不要求通过水、通过溶剂或者通过加热来活化以使它们随后永久地粘附到接触表面的事实来表征。压敏粘合剂用液体载体或者按固体形式来被制造。诸如带和标签之类的物品通过将粘合剂涂布在支承体上并通常在热空气千燥器中蒸发有机溶剂或水载体来由液体PSA制成。干粘合剂可被进一步加热以发起交联反应并增加分子量。100%固体PSA可以是低黏度聚合物，其被涂布并接着通过辐射起反应以增加分子量并形成粘合剂辐射固化的PSA;或者它们可以是高黏度材料，其被加热以降低黏度来足以允许涂布，并接着被冷却到它们的最终形式热熔性PSAHMPSA。[0050]PSA构造可包括层其包括面材标签或背衬带）、任选的底漆涂层、粘合剂和保护性衬垫上的硅氧烷剥离涂层的组合。PSA构造无论是标签、带还是转移粘合剂通过包括衬垫剥离涂布、粘合剂涂布干燥固化、任选的面材或背衬底漆涂布以及将面材或背衬层压到衬垫的一至多个涂布和层压步骤来被制造。[0051]本文使用的PSA的生产可使用涂布和层压工艺来被定制。主要涂布和层压在涂布生产线上被完成，并产生粘合剂三合板。PSA涂布机通常是串联的涂布机，在这些涂布机上两个分开的基板幅材面材背衬和衬垫在将它们层压在一起之前被同时处理。衬垫的加工通常包括剥离涂层的涂布和干燥。面材背衬的加工可包括底漆涂层的涂布和干燥。实际的粘合剂涂布可通过直接涂布面材背衬或者通过转移涂布衬垫来完成。然后，面材背衬和衬垫幅材被层压在一起以形成PSA三合板。[0052]溶解的粘合剂被输送到涂布设备，在这之后以均匀的膜的方式将粘合剂涂布到背衬上并且在干燥通道中干燥，直到所有的溶剂都已蒸发。结果是长卷的带。在涂布过程之后，长卷被转换成期望的卷尺寸。[0053]有利地，本技术中使用的压敏粘合剂PSA可以选自（作为非限制性实例的）以下组:基于聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯或乙烯共聚物诸如乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸乙酯和乙烯甲基丙烯酸乙酯共聚物）的一般组合物的PSA;基于合成橡胶和弹性体的PSA，包括聚硅氧烷、聚氨酯、苯乙烯-丁二烯、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚丙烯和聚异丁烯;基于包括腈或丙烯腈的聚合物的PSA;基于聚氯丁二烯的PSA;基于包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚异戊二烯或聚丁二烯嵌段的嵌段共聚物的PSA;以及这些聚合物的共混物。PSA还可包含一种或多种添加剂，其选自增粘剂、增塑剂、粘结剂、抗氧化剂、稳定剂、颜料、染料、分散剂和散射剂。[0054]粘合剂层的厚度通常在10和50um之间，优选地在15和30wn之间。[0055]多种粘合剂涂布方法被用于涂布压敏粘合剂。许多方法是预先计量的方法，其中粘合剂的厚度在将PSA实际涂布到幅材基板之前被确定，而其它方法是后计量方法，其中PSA的厚度在粘合剂己被涂布到幅材基板之后被确定。[0056]要使用哪种粘合剂涂布技术和涂布方法的实际选择取决于许多因素，包括:期望的PSA厚度;粘合剂层的黏度;PSA技术溶剂、乳剂、热熔或100%固体）；PSA封装的固体含量;待涂布的幅材材料及其表面特性是什么;并且涂层重量精度最终粘合剂厚度+-是必需的。如上所述，微球体可具有共同的直径。如本文所使用的，共同的直径包括具有直径加或减百分之10-20的差异的微球体。当制造嵌入微球体的PSA时，市售微球体可能在其实际尺寸方面具有差异。根据本技术，所使用的球体的分布和数量能够考虑到相对尺寸方面的差异，或者对球体直径方面的差异的较高容差能够被保持。[0057]用于组装波导的第一过程包括提供具有第一光学特性的第一透明光学基板;将包括微球体的PSA或具有包含于其中的微球体的PSA带涂布到基板的不包含通过波导的视场的一部分；提供具有第二光学特性其可以与第一光学特性相同或者不同）的透明光学基板;使第二透明光学基板与被涂布到第一基板的PSA或PSA带接触；以及在PSA或PSA带的接触区域上施加均匀的压力以将基板粘合在一起。该过程还可包括:将包括微球体的第二PSA或具有包含于其中的微球体的PSA带涂布到第二光学基板的不包含通过波导的视场的一部分并且任选地与被涂布到第一光学基板的PSA或PSA带垂直地对准）；提供具有第三光学特性其可以与第一和或第二光学特性相同或者不同）的第三透明光学基板;使第三透明光学基板与被涂布到第二基板的第二PSA或PSA带接触；以及在第二PSA或PSA带的接触区域上施加均匀的压力以将第二和第三基板粘合在一起。[0058]用于组装波导的第二过程包括提供具有波导的第一光学特性的第一透明光学基板;将PSA或PSA带涂布到基板的不包含通过波导的视场的一部分;将多个微球体施加到PSA区域;提供具有第二光学特性其可以与第一光学特性相同或者不同）的透明光学基板;使第二透明光学基板与被涂布到第一基板的PSA或PSA带接触；以及在PSA或PSA带的接触区域上施加均匀的压力以将基板粘合在一起。该过程还可包括:将第二PSA或PSA带涂布到第二光学基板的不包含通过波导的视场的一部分并且任选地与被涂布到第一光学基板的PSA或PSA带垂直地对准）；将多个微球体体施加到第二pSA区域;提供具有第三光学特性其可以与第一和或第二光学特性相同或不同）的第三透明光学基板;使第三透明光学基板与被涂布到第二基板的第二PSA或PSA带接触；以及在第二PSA或PSA带的接触区域上施加均匀的压力以将第二和第三基板粘合在一起，[0059]当微球体在如第一过程中的）PSA带的制造期间被提供的情况下，没有单独的微球体的施加在PSA涂布期间被使用。相对于PSA表面区域的微球体装填可以在表面区域的百分之1到10的范围内。由玻璃组成并具有在10微米到200微米的范围内的直径的所使用的微球体的数量再次取决于期望的波导的性质和特性。应当理解，微球体的尺寸可根据针对其来设计波导的应用、波导的光学特性和其他因素而变化。[0060]当微球体在PSA涂布到基板之后被提供的情况下，微球体的施加可能在所谓的B阶段期间发生，其中在粘合剂涂布、组装和固化之间，产品可在一段时间内被保持，而不牺牲性能。[0061]附图中例示出的示例计算系统包括计算机可读存储设备的示例。计算机可读存储设备也是处理器可读存储设备。这样的设备包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任意方法或技术来实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动存储器设备。处理器或计算机可读存储设备的一些示例是RAM、R0M、EEPR0M、高速缓存、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘DVD或其他光盘存储、记忆棒或卡、磁带盒、磁带、媒体驱动器、硬盘、磁盘存储或其他磁性存储设备，或者能被用来储存信息且可由计算系统访问的任何其他设备。[0062]某些实施例的各方面[0063]本技术的各实施例包括一种光学波导装置。该装置包括第一光学基板;第二光学基板；以及压敏粘合剂，其包括全部具有第一共同直径且嵌入在粘合剂中的第一多个嵌入微球体，粘合剂被定位在第一光学基板和第二光学基板之间，并且被配置成将第一光学基板粘合到第二光学基板。[0064]本技术的附加的实施例包括前述实施例中任一项的装置，其中压敏粘合剂包括双面粘合剂带。[0065]本技术的附加的实施例包括前述实施例中任一项的装置，其中微球体具有约10微米到200微米的直径。、一[0066]本技术的附加的实施例包括前述实施例中任一项的装置，其中该装置被包括在具有投影光引擎和近眼显示器的近眼显示器设备中，波导被配置作为微显示器的一部分。[0067]本技术的附加的实施例包括前述实施例中任一项的装置，包括一个或多个附加的基板，每个附加的基板通过具有多个嵌入的微球体的压敏粘合剂被耦合到先前粘合的基板。[0068]本技术的附加的实施例包括前述实施例中任一项的装置，还包括通过包括第二多个微球体的压敏粘合剂被耦合到基板的第三基板，第二多个微球体全部具有不同于第一共同直径的第二共同直径。、^[0069]本技术的附加的实施例包括前述实施例中任一项的装置，还包括通过包括第二多个微球体的压敏粘合剂被耦合到基板的第三基板，第二多个微球体全部具有第一共同直径。[0070]本技术的附加的实施例包括前述实施例中任一项的装置，其中波导被配置作为微显示器，并且该装置还包括通过包括第二多个微球体的压敏粘合剂被耦合到基板的第三基板，其中包括第一多个微球体的压敏粘合剂和包括第二多个微球体的压敏粘合剂被设置在微显示器的视场外的相应的接触区域中。[0071]本技术的另一实施例包括一种组装波导的方法。该方法包括提供具有第一光学特性的第一透明光学基板;在接触区域中将具有包含于其中的多个微球体的压敏粘合剂涂布到基板的不包含通过波导的视场的第一接触部分;提供具有第二光学特性的第二透明光学基板;使第二透明光学基板与被涂布到第一基板的压敏粘合剂接触；以及在接触区域上施加均匀的压力以将基板粘合在一起。[0072]本技术的附加的实施例包括如前述实施例中任一项所述的方法，其中压敏粘合剂在所述涂布之前作为包括嵌入在其中的多个微球体的压敏粘合剂带来被涂布。[0073]本技术的附加的实施例包括如前述实施例中任一项所述的方法，其中所述涂布包括沉积压敏粘合剂，然后在所述接触之前施加多个微球体。[0074]本技术的附加的实施例包括如前述实施例中任一项所述的方法，还包括:将具有包含于其中的微球体的压敏粘合剂涂布到第二光学基板上的不包含通过波导的视场的第二接触部分;提供具有第三光学特性的第三透明光学基板;使第三透明光学基板与压敏粘合剂的第二接触部分接触;并且在第二接触部分上施加均匀的压力以将第二和第三基板粘合在一起。[0075]本技术的附加的实施例包括如前述实施例中任一项所述的方法，其中接触区域和第二接触部分相对于第一和第二基板垂直对准。[0076]本技术的附加的实施例包括如前述实施例中任一项所述的方法，其中第一和第二光学特性不同。[0077]本技术的附加的实施例包括如前述实施例中任一项所述的方法，还包括:将压敏粘合剂涂布到第二光学基板的不包含通过波导的视场的第二接触部分;在压敏粘合剂中沉积多个微球体;提供具有第三光学特性的第三透明光学基板;使第三透明光学基板与第二接触部分接触；以及在第二接触部分上施加均匀的压力以将第二和第三基板粘合在一起。[0078]本技术还包括如前述实施例中任一项所述的装置，包括提供表示图像数据的电子信号的计算机系统；以及响应于电子信号来提供图像光的头戴式显示器，其中头戴式显示器包括:波导显示器:具有至少第一光学特性的第一光学基板;具有至少第二光学特性的第二光学基板;具有至少第三光学特性的第三光学基板;压敏粘合剂带的包括全部具有第一共同直径且嵌入在粘合剂中的第一多个嵌入的微球体的第一接触区域，第一接触区域被定位在第一光学基板和第二光学基板之间，并且被配置成将第一光学基板粘合到第二光学基板；以及压敏粘合剂带的包括全部具有第二共同直径且嵌入在粘合剂中的第二多个嵌入的微球体的第二接触区域，第二接触区域被定位在第二光学基板和第三光学基板之间，并且被配置成将第二光学基板粘合到第三光学基板。[0079]本技术包括如前述实施例中任一项的装置，其中微球体具有约10微米到200微米的直径。[0080]本技术包括如則述实施例中任一项的装置，包括一个或多个附加的基板，每个附加的基板通过包括多个f入的微球体的压敏粘合剂的接触区域被耦合到先前粘合的基板。[0081]本技术包括如前述实施例中任一项的装置，其中第一光学特性和第二光学特性不同。[0082]本技术包括如前述实施例19中任一项的装置，其中第一接触区域和第二接触区域均被设置在头戴式显示器的视场之外。[0083]尽管用结构特征和或动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。相反，上述特定特征和动作是作为实现权利要求书的示例而公开的，并且本领域的技术人员将认识到其他等价特征和动作旨在处于权利要求书的范围内。

权利要求：1.一种光学波导装置，包括：第一光学基板；第二光学基板；以及压敏粘合剂，所述压敏粘合剂包括全部具有第一共同直径且嵌入在所述粘合剂中的第一多个嵌入的微球体，所述粘合剂被定位在所述第一光学基板和所述第二光学基板之间，并且被配置成将所述第一光学基板粘合到所述第二光学基板。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述压敏粘合剂包括双面粘合剂带。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述微球体具有约10微米到200微米的直径。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述装置被包括在具有投影光引擎和近眼显示器的近眼显示器设备中，所述波导被配置作为微显示器的一部分。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括一个或多个附加的基板，每个附加的基板通过具有多个嵌入的微球体的压敏粘合剂被耦合到先前粘合的基板。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括通过包括第二多个微球体的压敏粘合剂被耦合到所述基板的第三基板，所述第二多个微球体全部具有不同于所述第一共同直径的第二共同直径。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括通过包括第二多个微球体的压敏粘合剂被耦合到所述基板的第三基板，所述第二多个微球体全部具有所述第一共同直径。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述波导被配置作为微显示器，并且所述装置还包括通过包括第二多个微球体的压敏粘合剂被耦合到所述基板的第三基板，其中包括所述第一多个微球体的所述压敏粘合剂以及包括所述第二多个微球体的所述压敏粘合剂被设置在所述微显示器的视场外的相应的接触区域中。9.一种组装波导的方法，包括：提供具有第一光学特性的第一透明光学基板；在接触区域中将具有包含于其中的多个微球体的压敏粘合剂涂布到所述基板的不包含通过所述波导的视场的第一接触部分；提供具有第二光学特性的第二透明光学基板；使所述第二透明光学基板与被涂布到所述第一基板的所述压敏粘合剂接触;以及在接触区域上施加均匀的压力以将所述基板粘合在一起。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中所述压敏粘合剂在所述涂布之前作为包括嵌入在其中的所述多个微球体的压敏粘合剂带来被涂布。

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