JP7351958B2 - 光学デバイスのための縁シーラント閉じ込めおよびハロー低減 - Google Patents

Description

（関連出願の引用）
本開示は、米国仮特許出願第６２／３８０，０６６号（２０１６年８月２６日出願、名称「Ｅｄｇｅ Ｓｅａｌａｎｔ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｈａｌｏ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ」）に関連し、それに対する優先権を主張し、上記出願の全体は、参照により本開示に引用される。

（背景）
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｉｍｐｒｉｎｔｓ^ＴＭによって開発されたジェットおよびフラッシュインプリント技術（Ｊ－ＦＩＬ^ＴＭ）は、ナノ構造を用いて形成される金型を使用して、表面上に種々の３次元ナノ構造をパターン化する能力を提供する。紫外線（ＵＶ）硬化性液体フォトレジストが、金型を通して流され、光を用いて硬化させられる。金型は、次いで、硬化したフォトレジストから分離され、表面上に形状を残す。接眼レンズは、ガラスの複数の層から成り得、Ｊ－ＦＩＬ技法は、ガラスの種々の層上に回折格子を作成するために使用され得る。層は、積層され得、糊が、光学性能のための層間の空気間隙とともに、機械的完全性を提供し、アセンブリをシールするために採用され得る。伝統的に、そのようなアセンブリでは、糊は、縁からアセンブリの機能的エリアの中にウィッキングし（例えば、流れ）、光学劣化につながり得る。

本開示の実施形態は、概して、複数の層を含む光学構造および／または光学デバイスを対象とする。より具体的には、実施形態は、縁パターンが層の少なくともいくつかの上にインプリントされ、種々の層上にインプリントされる格子パターンの中への縁接着剤の流動を阻止または防止し、別様に制御する多層光学構造を対象とする。

概して、本明細書に説明される主題の発明的側面は、基板の縁の近位にある縁格子パターンを含む、基板であって、縁格子パターンは、基板の縁から縁格子パターンの中への材料の毛細管流を制御するために配置された１つ以上の特徴を含む、基板を含む、構造（例えば、光学構造）として具現化されることができる。

実施形態は、随意に、以下の特徴のうちの１つ以上のものを含むことができる。

いくつかの実施形態では、縁格子パターンは、基板の第１の表面上にあり、基板は、基板の第２の表面上に第２の格子パターンをさらに含む。

いくつかの実施形態では、第２の格子パターンは、直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）領域および射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）領域のうちの１つ以上のものを含む機能的格子パターンである。

いくつかの実施形態では、１つ以上の特徴は、基板の縁に実質的に垂直であるように配置される。

いくつかの実施形態では、１つ以上の特徴は、Ｖ形格子パターン、Ｓ形格子パターン、および長方形格子パターンのうちの１つ以上のものを含む。

いくつかの実施形態では、縁格子パターンは、縁格子パターンを越える材料の毛細管流を阻止するために配置された１つ以上の第２の特徴をさらに含む。

いくつかの実施形態では、１つ以上の第２の特徴は、基板の縁に実質的に平行であるように配置される。

いくつかの実施形態では、１つ以上の第２の特徴は、少なくとも部分的に、深度、高さ、および幅のうちの少なくとも１つにおいて１つ以上の特徴とは異なる。

いくつかの実施形態では、材料は、基板のそれより低い屈折率を有する。

いくつかの実施形態では、材料は、適用されているとき、基板の縁からの距離に従って変動する屈折率の勾配を有する。

いくつかの実施形態では、１つ以上の特徴は、少なくとも１つの多角形の断面形状を有する。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの多角形は、三角形、正方形、および長方形のうちの１つ以上のものを含む。

いくつかの実施形態では、基板は、光を受け取り、それを伝搬するように構成された導波管であり、材料は、導波管から光を受け取り、それを吸収するように構成された光可変吸収性縁材料である。

いくつかの実施形態では、材料および基板は、実質的に同じ屈折率を有する。

いくつかの実施形態では、材料は、ドープ剤と、接着剤とを備えている。

いくつかの実施形態では、ドープ剤は、導波管の縁からの距離とともに変動する勾配において分配される。

いくつかの実施形態では、ドープ剤は、カーボンブラックナノ粒子を備えている。

いくつかの実施形態では、カーボンブラックナノ粒子は、５０～７０ｎｍの範囲の直径を有する。

いくつかの実施形態では、材料は、接着テープの少なくとも１つの層を備えている。

いくつかの実施形態では、接着テープは、ドープ剤と、接着剤とを備えている。

いくつかの実施形態では、接着テープおよび基板は、実質的に同じ屈折率を有する。

いくつかの実施形態では、基板は、光学構造に含まれる基板の複数の層のうちの１つであり、複数の層の各々は、それぞれの層の縁の近位に縁格子パターンを含み、材料は、基板の複数の層を固定するために、光学構造の外周の少なくとも一部に沿って適用された縁接着剤である。

いくつかの実施形態では、基板の複数の層の各々は、第２の格子パターンをさらに含む。

いくつかの実施形態では、縁格子パターンは、縁格子パターンの中に縁接着剤の毛細管流を提供するために配置され、第２の格子パターンの中への縁接着剤の毛細管流を阻止するためにさらに配置される。

いくつかの実施形態では、第２の格子パターンは、ナノスケールであり、光伝搬のための導波管として動作し、縁格子パターンは、マイクロスケールおよびナノスケールのうちの１つ以上のものである。

本開示による側面および特徴は、本明細書に説明される側面および特徴の任意の組み合わせを含み得ることを理解されたい。つまり、本開示による側面および特徴は、本明細書に具体的に説明される側面および特徴の組み合わせに限定されず、また、提供される側面および特徴の任意の組み合わせを含む。

本開示の１つ以上の実施形態の詳細が、付随の図面および下記の説明に記載される。本開示の他の特徴および利点が、説明ならびに図面から、および請求項から明白となるであろう。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
基板を備えている光学構造であって、
前記基板は、前記基板の縁の近位にある縁格子パターンを含み、前記縁格子パターンは、前記基板の前記縁から前記縁格子パターンの中への材料の毛細管流を制御するために配置された１つ以上の特徴を含む、光学構造。
（項目２）
前記縁格子パターンは、前記基板の第１の表面上にあり、
前記基板は、前記基板の第２の表面上の第２の格子パターンをさらに含む、項目１に記載の光学構造。
（項目３）
前記第２の格子パターンは、直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）領域および射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）領域のうちの１つ以上のものを含む機能的格子パターンである、項目２に記載の光学構造。
（項目４）
前記１つ以上の特徴は、前記基板の前記縁に実質的に垂直であるように配置されている、項目１に記載の光学構造。
（項目５）
前記１つ以上の特徴は、Ｖ形格子パターン、Ｓ形格子パターン、および長方形格子パターンのうちの１つ以上のものを含む、項目１に記載の光学構造。
（項目６）
前記縁格子パターンは、前記縁格子パターンを越える前記材料の毛細管流を阻止するために配置された１つ以上の第２の特徴をさらに含む、項目１に記載の光学構造。
（項目７）
前記１つ以上の第２の特徴は、前記基板の縁に実質的に平行であるように配置されている、項目６に記載の光学構造。
（項目８）
前記１つ以上の第２の特徴は、少なくとも部分的に、深度、高さ、および幅のうちの少なくとも１つにおいて前記１つ以上の特徴とは異なる、項目６に記載の光学構造。
（項目９）
前記材料は、前記基板のそれより低い屈折率を有する、項目１に記載の光学構造。
（項目１０）
前記材料は、適用されているとき、前記基板の前記縁からの距離に従って変動する屈折率の勾配を有する、項目１に記載の光学構造。
（項目１１）
前記１つ以上の特徴は、少なくとも１つの多角形の断面形状を有する、項目１に記載の光学構造。
（項目１２）
前記少なくとも１つの多角形は、三角形、正方形、および長方形のうちの１つ以上のものを含む、項目１１に記載の光学構造。
（項目１３）
前記基板は、光を受け取り、それを伝搬するように構成された導波管であり、
前記材料は、前記導波管から光を受け取り、それを吸収するように構成された光可変吸収性縁材料である、項目１に記載の光学構造。
（項目１４）
前記材料および前記基板は、実質的に同じ屈折率を有する、項目１に記載の光学構造。
（項目１５）
前記材料は、ドープ剤と、接着剤とを備えている、項目１に記載の光学構造。
（項目１６）
前記ドープ剤は、前記導波管の前記縁からの距離とともに変動する勾配で分配されている、項目１５に記載の光学構造。
（項目１７）
前記ドープ剤は、カーボンブラックナノ粒子を備えている、項目１５に記載の光学構造。
（項目１８）
前記カーボンブラックナノ粒子は、５０～７０ｎｍの範囲の直径を有する、項目１７に記載の光学構造。
（項目１９）
前記材料は、接着テープの少なくとも１つの層を備えている、項目１に記載の光学構造。
（項目２０）
前記接着テープは、ドープ剤と、接着剤とを備えている、項目１９に記載の光学構造。
（項目２１）
前記接着テープおよび前記基板は、実質的に同じ屈折率を有する、項目１９に記載の光学構造。
（項目２２）
前記基板は、前記光学構造に含まれる基板の複数の層のうちの１つであり、
前記複数の層の各々は、それぞれの前記層の縁の近位に前記縁格子パターンを含み、
前記材料は、前記基板の複数の層を固定するために前記光学構造の外周の少なくとも一部に沿って適用された縁接着剤である、項目１に記載の光学構造。
（項目２３）
前記基板の複数の層の各々は、第２の格子パターンをさらに含む、項目２２に記載の光学構造。
（項目２４）
前記縁格子パターンは、前記縁格子パターンの中への前記縁接着剤の毛細管流を提供するために配置され、前記縁格子パターンは、前記第２の格子パターンの中への前記縁接着剤の毛細管流を阻止するためにさらに配置されている、項目２３に記載の光学構造。
（項目２５）
前記第２の格子パターンは、ナノスケールであり、光伝搬のための導波管として動作し、
前記縁格子パターンは、マイクロスケールおよびナノスケールのうちの１つ以上のものである、項目２３に記載の光学構造。

図１Ａ－１Ｄは、接眼レンズが層間の間隙の中への縁材料のウィッキングを示す従来技術による例示的接眼レンズを描写する。 図２Ａ－２Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による縁材料を閉じ込めるための縁パターンを含む例示的接眼レンズを描写する。 図３Ａは、本開示のいくつかの実施形態による縁材料のウィッキングを防止するために採用され得る実質的に線形の縁パターンの例を描写する。 図３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による縁材料のウィッキングを防止するための採用され得る柱縁パターンの例を描写する。 図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による複数の層を含む例示的接眼レンズの断面図を描写する。 図４Ｂは、接眼レンズが層間の間隙の中への縁材料のウィッキングを示す従来技術による例示的接眼レンズの断面図を描写する。 図４Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による縁材料を閉じ込めるための縁パターンを含む例示的接眼レンズの断面図を描写する。 図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態による接眼レンズの例示的層を描写する。 図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による多層接眼レンズを採用する例示的仮想現実および／または拡張現実システムを描写する。 図６Ａおよび６Ｂは、それぞれ、本開示のいくつかの実施形態による黒くされていない縁および黒くされた縁を伴う接眼レンズにおける例示的試験画像を描写する。 図７は、本開示のいくつかの実施形態による連続的層による漸進的勾配縁シーラントの例を描写する。 図８は、本開示のいくつかの実施形態による格子ピッチを変動させることによる漸進的勾配縁シーラントの例を描写する。 図９は、本開示のいくつかの実施形態による光軽減材料および接着材料の組み合わせを含む例示的接眼レンズの断面図を描写する。

本開示の実施形態は、多層光学アセンブリの光学活性エリアの中へのシーラントポリマー（例えば、糊）のウィッキングを低減させるために、または防止するために、閉じ込め構造および／またはパターン格子を使用することを対象とする。実施形態は、光学アセンブリの層間の接着を改良し、したがって、構造的完全性を改良することをさらに対象とする。実施形態は、漸進的にドープされるシーラント材料を利用し、光学アセンブリ内の反射性事例またはハロー効果を低減させ、したがって、接眼レンズまたは他の多層回折格子アセンブリの光学機能を改良するためにさらに説明される。

接眼レンズは、スタックにおける（例えば、高率）ガラスの複数の層から成り得る。Ｊ－ＦＩＬ技法は、接眼レンズのガラスの層上に回折格子を作成し、導波管ディスプレイを作成するために使用され得る。各層は、Ｊ－ＦＩＬを使用してその表面上に作成されるポリマー格子を伴うガラスの薄層であり得る。回折格子は、接眼レンズの基本的作業機能性を提供し得る。回折格子が大きく広いガラス層上に形成されると、ガラス層は、接眼レンズの形状にレーザ切断され得る。ガラスの各層は、異なる色であり得、複数の深度平面が存在し得る。多数の平面は、接眼レンズを使用するユーザのためにより良好な仮想体験を提供し得る。層は、シーラントポリマー（例えば、糊ドット）を使用して積層され得、スタック全体は、シーラントを使用してシールされ得る。層間の空気間隙が、接眼レンズの光学性能のために必要とされ得る。層間の間隙は、制御された寸法（例えば、実質的に均一な幅）を有し得る。縁シーラントポリマー（本明細書では糊としても説明される）は、外側環境からスタックおよび空気間隙をシールするために、層状構造の縁の周囲に適用され得る。縁シール糊は、汚染物および水分を締め出しながら構造の機械的完全性を確実にするための物理的係止も提供する。そのようなシールを伴わないと、層は、ばらばらになり、互いから層剥離し得る。しかしながら、縁シール糊は液体であるので、これは、層間の間隙の中に、かつ構造の機能的エリア（例えば、回折格子）の中にウィッキングし（例えば、流れ）、接眼レンズの光学性能を劣化させ得る。

いくつかの実施形態では、ポリマーは、導波管スタックの両方の層と接触する。そのような二重接触は、紫外線（ＵＶ）アクリレート系ポリマー硬化材料を採用するそれらの実施形態のために特に重要である。これらの実施形態では、ウィッキングされるポリマーの上方および下方の両方の層との接触は、適切なＵＶ硬化を確実にし、酸素阻害を限定する。硬化させられていない、または硬化不足のポリマーは、ガラスへの接着不良、劣った機械的性質、より低いガラス遷移温度、および／またはその他等の望ましくない特性を生成する。図４Ｂは、導波管スタックの層間の接触不良を伴うウィッキングを図示する。図４Ｃは、本開示全体を通して説明されるような縁閉じ込め構造によって促進されるような適切な接触を図示する。

いくつかの実施形態は、ガラス上にインプリントされる追加の特徴、すなわち、縁閉じ込め構造を提供する。そのような縁閉じ込め構造は、構造の内部における非縁回折格子のそれらと比較して、異なる形状（例えば、格子、柱、多角形、ハニカム六角形ライン等）および／または高さを有し得る。縁閉じ込め構造は、ガラス層の縁から差し込まれ得、縁シール糊が接眼レンズの内部の中、機能的非縁回折格子のエリアの中にウィッキングすることを防止するための堰堤としての役割を果たし得る。Ｊ－ＦＩＬは、光学の機能的領域、例えば、非縁回折格子と、このデバイスの機械的包装のための縁閉じ込め特徴との両方を作成し、機能的領域の中への縁シール糊のウィッキングを防止するために使用され得る。

いくつかの実施形態では、Ｊ－ＦＩＬドロップオンデマンドプロセスを使用して、回折格子接眼レンズの外周に沿って閉じ込め領域を形成するＵＶ硬化性材料が、光学機能的回折格子とともに共同でインプリントされる。光学活性回折格子の閉じ込め構造との組み合わせは、接眼レンズ回折格子のための元々の源として利用されるパターン化マスタに閉じ込め構造を組み込むことによって効率的に達成され得る。マスタからサブマスタへの複製プロセス時、そして、基板に、これらの閉じ込め構造は、回折格子がインプリントされる同じプロセス中にインプリントされ得る。いくつかの実施形態では、閉じ込め構造は、より大きい基板がＪ－ＦＩＬを使用してパターン化され、その後、接眼レンズの形状に単体化（例えば、レーザ切断）された後、これらの閉じ込め構造が単体化された縁に平行に（または実質的に平行に）、および／または隣接して延びるように、接眼レンズの外周に沿って配置される。閉じ込め構造は、接眼レンズスタック（例えば、多層回折格子接眼レンズ）の縁から機能的非縁接眼レンズ格子に向かう縁シーラントポリマー（例えば、接合糊ドット）の側方流を低減させ、および／または制限するために配置され得る。そのような流動は、自然の毛細管作用を通して別様に起こり、層間のより狭い間隙が、構造の内部の中への糊の一連の毛細管作用引きを提供するであろう。さらに、図４Ｃに関連して上で説明されるように、そのような閉じ込め構造は、層間のポリマー接触をさらに改良し、硬化および構造的完全性を改良し得る。

そのような閉じ込め構造は、Ｊ－ＦＩＬプロセスにおいて低粘度フォトレジストの流動に抵抗し得るが、ポリマーシーラントのウィッキングを防止するために以前は使用されていなかった。さらに、本明細書に説明される閉じ込め構造は、Ｊ－ＦＩＬプロセスにおいて低粘度フォトレジストの流動に抵抗するために使用される構造と比較して、異なってインプリントおよび／または構造化され得る。特に、単に、フォトレジストの流動に抵抗するために使用される構造は、シーラントの毛細管作用ウィッキングを防止するために不適正であり得る。例えば、グリッドレイアウトが、フォトレジストの流動に抵抗するために既に使用されていたが、本明細書に開示されるような閉じ込め構造の実施形態は、シーラントの毛細管流を遮断するために、外周に沿って延びる平行な***の組を含み得る。概して、以前に使用された構造は、特定の構造形成を通してフォトレジストの流動を制御するために設計されていたこともあるが、本明細書に開示される実施形態は、シーラントの流動を完全に防止し、構造の内部の中へのウィッキングを防止するために外周に沿ったシーラントの流動を向け直しる、および／または、製造および構造メトリックを改良するために配置される閉じ込め構造を提供する。いくつかの実施形態では、シーラントは、フォトレジストよりも高い粘度を有し得る。シーラントは、Ｊ－ＦＩＬプロセスにおいて分注されるフォトレジスト等の個別的な液滴として分注される代わりに、接眼レンズの積層された層の縁に沿って適用（例えば、コーティング）され得る。

いくつかの実施形態では、閉じ込め構造は、接眼レンズの縁に平行に（または実質的に平行に）延びるナノインプリントされ、硬化した平行ラインの組を含み得る。縁シールが接眼レンズ層間の間隙に浸透し始めると、毛細管力は、接眼レンズスタックの内部の中にではなく、外周に沿って縁シールポリマーを引き込む。シーラントの使用は、本開示に後で説明されるように、接眼レンズ層の縁に当たる迷光を吸収することによって、高コントラスト接眼レンズの作成を可能にする。シーラントは、接眼レンズの機械的間隙および共平面性のために構造的完全性も提供する（例えば、それを「閉じ込める」）。本明細書に説明されるような閉じ込め構造の使用なしでは、溜まったシーラントは、最終的に、接眼レンズの２つの層状基板間の間隙の内側にある接眼レンズ回折格子に接触することによって、有害な性質を有し得る。これらに接触すると、毛細管力は、回折格子の中にシーラント樹脂または糊を引き込み、したがって、少なくとも部分的に回折格子を充填することによって、接眼レンズの光学機能を劣化させるであろう。

さらに、いくつかの実施形態では、外周に沿ってシーラントを引き込むであろう毛細管力は、閉じ込め構造のナノ構造によって強化され得る。例えば、閉じ込め構造は、接眼レンズの内部の中へのシーラントのウィッキングを防止する一方、接眼レンズの縁に沿ったシーラントの伝搬も促進し得る。毛細管力は、縁に沿ったシーラントの分配を補助し得るので、シーラント押し出し機または他のシーラント送達デバイスは、接眼レンズの円周全体に沿ってシーラントを適用することを必要とされないこともある。代わりに、シーラント送達デバイスは、シーラントを円周に沿った１つ以上の場所に適用し得る。接眼レンズの縁に平行であるナノ構造化ラインを含む閉じ込め構造は、毛細管作用を通して、シーラントを円周の残りに均一に分配し得る。したがって、閉じ込め構造は、シーラントを接眼レンズの縁に適用するためのより単純なより低コストの機構の使用も可能にし得る。

本明細書における例は、接眼レンズの内部の中への接着性および／または光吸収性縁材料のウィッキング流を迂回させるため、または別様に制御するための縁パターンの使用を説明するが、実施形態は、そのように限定されない。本明細書に説明される技法は、接着性および／または光吸収性ではないこともある材料の流動を制御するためにも使用されることができる。加えて、説明される多くの実施形態が、接眼レンズの機能的エリア内の回折格子と同じ導波管の側に縁パターンを有するが、縁パターンと回折格子とは、導波管の反対側に製作されることが可能である。いくつかの実施形態では、縁パターンおよび回折格子のうちの１つ以上のものは、導波管基板の１つ以上の側に配置され得る。

図１Ａ－１Ｄは、接眼レンズが層間の間隙の中への縁材料のウィッキングを示す従来技術による例示的接眼レンズ１００を描写する。上で説明されるように、接眼レンズは、ガラスまたは他の材料の任意の好適な数の層を有し得、各層は、種々の周波数の光の通過を可能にするための導波管としての役割を果たし得る。層は、特定の色の光を伝搬するための特定の導波管のために構成され得、接眼レンズは、導波管を通した光が知覚され得るいくつかの深度平面を作成するために、特定の屈折率のために構成され得る。例えば、導波管層の第１の組は、第１の深度平面において赤色、緑色、および青色のための層を含み得、導波管層の第２の組は、第２の深度平面に対応する赤色、緑色、および青色光のための層の第２の組を含み得る。色の順序は、接眼レンズにおいて所望の光学効果を達成するために、異なる深度平面において異なるように配置され得る。いくつかの実施形態では、単一の（例えば、青色）層が、複数の深度平面を対象とし得る。

基板１０４は、Ｊ－ＦＩＬ方法または他の好適な技法を使用して、格子パターン１０６をインプリントされ得る。図１Ａおよび１Ｂの例では、基板１０４の一部が、パターン１０６をインプリントされている。図１Ｃおよび１Ｄの例では、基板１０４の表面全体が、パターン１０６をインプリントされている。概して、任意の好適な距離が、基板１０４の縁とインプリントされる格子パターン１０６の始点とを分離し得る。

図１Ｂおよび１Ｄの例に示されるように、縁材料１０８が、接眼レンズの縁に沿って適用されている。縁材料１０８は、糊、樹脂、ポリマーシーラント、インク、および／または他の粘性材料であり得る。図示されるように、従来技術において一般的に起こるように、縁材料１０８の一部は、ウィッキング縁材料１１０として、縁から離れるように、接眼レンズの内部の中に流動している。上で説明されるように、そのようなウィッキングは、接眼レンズ内の層間の間隙の中に縁材料１０８を引き込む毛細管作用によって引き起こされ得る。そのようなウィッキングは、接眼レンズの光学機能を劣化させ得る。

図２Ａ－２Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による縁材料を閉じ込めるための縁パターンを含む例示的接眼レンズ２００を描写する。図１Ａ－１Ｄの例のように、基板１０４は、Ｊ－ＦＩＬ方法または他の好適な技法を使用して、格子パターン１０６をインプリントされている。図２Ａおよび２Ｂの例では、基板１０４の一部が、パターン１０６をインプリントされている。図２Ｃおよび２Ｄの例では、基板１０４の表面のより広い部分が、パターン１０６をインプリントされている。

図２Ａ－２Ｄの例では、縁パターン２０２が、接眼レンズ２００の縁に沿って適用されている。いくつかの事例では、接眼レンズの各層が、縁パターン２０２を適用され得る。代替として、複数の層のうちの一部が、縁パターンを適用され得る。可能な縁パターンが、図３Ａおよび３Ｂを参照してさらに説明される。いくつかの事例では、図２Ｃおよび２Ｄのように、縁パターン２０２は、格子パターン１０６の始点まで延び得る。いくつかの事例では、図２Ａおよび２Ｂのように、縁パターン２０２と格子パターン１０６との間にある程度の空間が存在し得る。図２Ｂおよび２Ｄに示されるように、縁材料１０８の流動は、閉じ込められた縁材料２０４が、少なくとも部分的に（または完全に）縁材料が格子パターン１０６に到達すること、したがって、層の光学活性部分の機能性を劣化させることを防止するように、縁パターン２０２に閉じ込められ得る。

いくつかの事例では、接眼レンズの層間の間隙は、約数十ミクロン（例えば、３０ミクロン間隙）であり得る。適用される縁材料の幅は、約数ミリメートルであり得る。パターン１０６および／または縁パターン２０２のための格子パターンは、より小さいスケール、例えば、ナノスケール格子であり得る。小さいスケールのナノスケール格子を所与として、そのような格子は、格子パターン１０６の中に縁材料１０８を引き込む非常に強い毛細管作用を示し得る。縁材料１０８が各層の内部の中の奥深くにウィッキングすること、したがって、格子パターン１０６を充填することによって層の光学性能を劣化させることを防止するために、縁パターン２０２は、各層の縁から内部の中に約数ミリメートルの距離延び得る。縁パターン２０２は、縁材料１０８が閉じ込め構造の「ダミー」パターンにおいてその毛細管作用を効果的に使い果たすことを可能にし得、それによって、縁材料１０８は、格子パターン１０６の中に流動することを防止される。いくつかの実施形態では、縁パターン２０２は、接眼レンズの中に１０ミクロン延びている。代替として、縁パターン２０２は、さらに遠く、例えば、５ミリメートル延びていることができる。所望される接着剤性質、シーラント材料のために使用されるポリマーのタイプ、および／または所望される光吸収の量等の付随考慮事項が、利用されるシーラントの量、したがって、使用されるべき縁パターンの深度を決定することができる。

いくつかの実施形態では、縁パターン２０２は、格子パターン１０６と同じステップまたは同じパターン適用プロセスにおいて、例えば、Ｊ－ＦＩＬを使用して適用され得る。縁パターン２０２は、同じパターン化プロセスにおいて格子パターン１０６とともに共同でパターン化され得る。代替として、縁パターン２０２は、格子パターン１０６の適用の前または後、別個のプロセスにおいて適用され得る。Ｊ－ＦＩＬ適用プロセスは、基板に適用されるフォトレジストの体積密度を空間的に制御することができる。Ｊ－ＦＩＬを使用して適用されるマスタパターンは、異なるサイズの特徴の混合物であり得る。例えば、ナノスケール格子が、接眼レンズ格子パターン１０６のために使用され得る一方、より深いマイクロスケールまたはナノスケール格子が、縁材料１０８の流動を制御する縁パターン２０２のために使用され得る。パターン化は、同時に、および／または、同じ適用プロセス中、実施され得、接眼レンズの光学機能的格子パターン１０６領域等のナノスケールパターン化を有するべきであるエリア内のフォトレジストのより薄い堆積と比較して、より多い（例えば、より厚い層の）フォトレジストが、縁制御のためのより深い特徴を有するべきであるエリアに堆積され得る。いくつかの事例では、接眼レンズの最適な機能は、導波管表面と格子との間に、ナノスケール格子１０６の下にパターン化されていないフォトレジストの非常に薄い残留層を要求し得る。フォトレジストの異なる厚さの層を堆積させるためのＪ－ＦＩＬの使用は、格子パターン１０６のエリアが、フォトレジストの薄層（例えば、実行可能な限り薄い）が堆積されることを要求する一方、縁パターン２０２のエリアが、より深くエッチングされる縁パターンを支持するためにフォトレジストのはるかに厚い層、例えば、格子パターン１０６のナノスケールエッチングと比較してマイクロスケールを要求すると仮定すると、伝統的な技法に優る利点を提供する。本明細書で使用されるように、ナノスケールは、約数（例えば、１～数百）ナノメートルの距離スケールを指す一方、マイクロスケールは、約１～数百ミクロンの距離スケールを指し、ミリメートルスケールは、約１～数百ミリメートルの距離スケールを指す。

本明細書における例は、特定のパターン（例えば、垂直ライン）を含むが、実施形態は、この例に限定されない。任意の好適なパターンが、接眼レンズにおける所望の光学機能性を達成するためにインプリントされ得る。さらに、本明細書における例示的接眼レンズは、特定の形状（例えば、眼鏡におけるレンズのもの）を有し得るが、接眼レンズは、任意の好適な形状を有し得る。

図３Ａは、本開示のいくつかの実施形態による縁材料のウィッキングを防止するために採用され得る例示的縁パターン２０２を描写する。図３Ａに図示されるように、接眼レンズの縁は、例２０２（１）－２０２（４）の各々の左に位置し、各例の右側は、接眼レンズの内部に向かい、例えば、格子パターン１０６に向かう。例２０２（１）－２０２（４）に示されるように、縁パターン２０２は、２つのタイプの特徴を含み得る。第１の特徴３０２は、縁に平行に（またはほぼ平行に）延びる１つ以上のエッチングされたラインを含み得る。そのような特徴は、縁材料１０８（例えば、糊、樹脂、シーラント等）が格子パターン１０６に浸透することを妨げ得る。特徴３０２は、縁に垂直（例えば、格子パターン１０６に向かって内向き）ではなく縁に平行に流動するように縁材料１０８を向け直し得る。第２の特徴３０４は、縁に垂直または実質的に垂直に延びるラインを含み、縁材料１０８が第１の（例えば、平行な）特徴３０２によって妨げられる前に縁からある程度の距離にわたって内向きに流動することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、縁パターンは、例２０２（１）、２０２（３）、および２０２（４）のように、縁に垂直に（または実質的に垂直に）延びるラインの組等の第２の特徴３０４を含み得る。いくつかの実施形態では、縁パターンは、例２０２（２）のＶ形または逆Ｖ形パターン等のより複雑な経路に沿って縁材料１０８を誘導する第２の特徴３０４を含み得る。いくつかの実施形態は、縁パターン２０２のための任意の好適なパターンの使用をサポートする。例えば、パターン２０２は、例２０２（２）のＶ形逆Ｖ形パターンの代わりに、蛇行またはＳ形曲線等の第２の特徴を含み得る。Ｖ形、Ｓ形、または他のタイプのパターンの使用は、それがパターン化されたチャネルに沿って進行するにつれて、縁材料１０８の粘性流を徐々に減速させるように機能し得る。

第２の特徴３０４は、縁材料１０８が、縁材料１０８が内部の中にそれ以上浸透することを防止するための堰堤または障害物として作用する第１の特徴３０２に走り寄るまで、制御された様式で内向きに縁材料１０８を引っ張るように機能し得る。第２の特徴３０４は、縁の円周に沿った縁材料１０８の均衡のとれた分配も促進し得る。いくつかの実施形態では、第１の特徴３０２は、第２の特徴３０４と比較して異なる幅寸法を有し得る。例えば、例２０２（２）－２０２（４）に示されるように、第１の特徴３０２は、第２の特徴３０４と比較してより広いエッチングされたチャネルを含み得る。第２の特徴３０４は、第１の特徴３０２と比較して異なる高さも有し得る。例えば、第１の特徴３０２は、第２の特徴３０４よりも高く延びているか、または深くエッチングされ得る。第１の特徴３０２の異なる寸法、例えば、高さ、深度、および／または幅は、縁材料１０８の流動を阻止するためのより効果的な堰堤または障害物を提供し得る。

図３Ａは、採用され得る縁パターン２０２の種々の例を示すが、実施形態は、示される例に限定されない。いくつかの実施形態は、接眼レンズの機能的部分から離れて縁材料１０８の流動を閉じ込めるための任意の好適な設計、サイズ、または他の配置の縁パターン２０２を採用し得る。いくつかの事例では、縁パターン２０２の特定の深度、幅、および／または設計は、少なくとも部分的に、縁材料１０８の粘度もしくは他の特性に基づき得る。例えば、第１の縁パターン２０２は、特定の粘度の縁材料１０８を最適に閉じ込め得る一方、第２の異なる縁パターン２０２は、異なる粘度を有する異なる縁材料１０８を最適に閉じ込め得る。

図３Ｂは、例示的パターン２０２（１）―２０２（４）の使用からもたらされるそれらと類似する結果をもたらすために利用され得る柱状構造２０２（５）―２０２（１０）としての例示的格子パターンを描写する。各柱状格子パターンは、断面幾何学形状に加えて、基板の表面からｚ方向に延びている高さを有し得る。複数の間隔を置かれた柱は、可変幾何学形状を有することに加えて、可変サイズも同様に有し得る。

図３Ｂに描写されるように、描写される柱の間でｚ方向における可変高さを有し得る例示的三角形柱２０２（５）は、共通のサイズおよび幾何学形状を有する一方、例示的三角形柱２０２（６）は、種々の柱の間で可変サイズを有し、パターンにわたって柱間の可変ピッチ体積の関数としての毛細管作用によってウィッキングの速度を制御し得る。円形パターン２０２（７）、六角形パターン２０２（８）、および／または正方形パターン２０２（９）等の他の形状および組み合わせも、類似する機能を達成し得る。加えて、いくつかの実施形態は、縁により近い円形柱と機能的エリアにより近い三角形柱と等、または、パターンの中へのウィッキングを促進するための正方形柱と所望の向きにおける流動制御を提供するための線形格子とを伴う例示的パターン２０２（１０）等の組み合わせを利用し得る。いくつかの実施形態では、例示的パターン２０２（１０）に示されるような線形格子は、導波管の１つ以上の縁と実質的に平行であり得る。実施形態は、図３Ａおよび３Ｂに示される例示的構成からの任意の好適な修正および派生物を含む他の好適なパターンを採用し得る。

図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による複数の層を含む例示的接眼レンズ２００の断面図を描写する。図４Ａの例に示されるように、接眼レンズ２００は、間隙によって互いから分離される任意の適切な数の層４０４を含み得る。層４０４間の間隙は、所望の光学機能性を達成するための任意の好適な幅にあり得る。各層４０４は、基板と、接眼レンズの光学機能的領域内の格子パターン１０６と、格子パターン１０６の中への縁材料の流動を阻止または防止するための縁パターンをエッチングされている縁閉じ込めエリアとを含み得る。

図４Ｂは、接眼レンズが層間の間隙の中への縁材料のウィッキングを示す従来技術による例示的接眼レンズ１００の断面図を描写する。この断面図に示されるように、縁材料は、層間の間隙を通して、格子パターン１０６を含む機能的領域に向かって流動している。上で説明されるように、格子パターン１０６の中への縁材料１０８の衝突は、接眼レンズの機能性を劣化させるか、または事実上破壊し得る。

図４Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による格子パターン１０６から縁材料１０８を閉じ込めるための縁パターン２０２を含む例示的接眼レンズ２００の断面図を描写する。図４Ｃの例に示されるように、縁パターン２０２は、異なる高さおよび／または深度を有する特徴３０２および３０４の２つの組を含む。縁パターン２０２の存在は、縁材料１０８を効果的に閉じ込め、それが毛細管作用を通して格子パターン１０６に到達することを防止し、製造中の縁材料１０８の接着および硬化性質を改良する。

いくつかの実施形態では、図４Ｃの例に示されるように、縁パターン２０２と格子パターン１０６との間に間隙４０２が存在し得る。この間隙４０２は、接眼レンズの層４０４間の間隙と混同されるべきではない。いくつかの実施形態では、間隙４０２は、約数十ミクロンである幅を有し得る。いくつかの実施形態では、間隙４０２は、接眼レンズに沿った異なる位置において異なる幅を有し得る。例えば、間隙４０２は、接眼レンズが個人によって装着されているとき、こめかみの近くと比較して、鼻の近くに異なる幅を有し得る。間隙４０２の幅は、例えば、縁の周囲に沿った特定の位置における所望の光学性質による光学の関数であり得る。いくつかの実施形態では、縁パターン２０２は、層４０４の両側にインプリントされ得る。

図５Ａは、本開示の実施形態による接眼レンズ２００の例示的層４０４を描写する。図５Ａの例では、長方形形状を有する層が、描写される。いくつかの実施形態は、先の図に示される接眼レンズ形状等の異なる形状の層も採用し得る。図５Ａは、ＸおよびＹ方向が層の表面に沿ったものであり、Ｚ方向が層の表面に直交する層の上下図を示す。

図５Ａに示されるように、層は、光が層の中に導入され得る１つ以上の内部結合格子（ＩＣＧ）５０４を含み得る。図５Ａの例では、ＩＣＧ５０４は、３つの小点として示される。追加の実施形態は、ＩＣＧのための他の好適な配置を支援する。光５０６は、格子パターン１０６によって層内に作成される導波管に従って、ＩＣＧ５０４からＸ方向に沿って層の左縁に向かって伝搬し得る。光は、Ｘ方向に沿って層の右縁に向かっても伝搬し得る。いくつかの実施形態では、導波管は、より多くの光を優先的に１つの方向に、例えば、右に向かってではなく左に向かって送光するように配置され得る。

例えば、層は、黒くされた縁５０２（２）と、黒くされた縁５０２（１）とを含み得る。縁が黒くされない場合、伝搬光５０６は、縁から層の内部に向かって戻るように反射し得る。そのような反射は、例えば、接眼レンズがウェアラブル仮想現実および／または拡張現実デバイスにおけるコンポーネントとして使用されるとき、接眼レンズにおいて望ましくない「ゴースト」画像を引き起こし得る。故に、縁を黒くすることは、ゴースト画像の強度を防止し、および／または低減させ得る。いくつかの実施形態では、層の右側および／または下側に沿った縁も、それぞれの縁から反射する光に起因するゴースト画像の発生を防止するために黒くされ得る。言い換えると、接眼レンズの全周（または少なくともその実質的部分）が、いくつかの実施形態では、黒くされる。実施形態は、特定の場所に対して、黒くすることを適用すべき場所の選択に対する任意の好適な変形例を提供し得る。

いくつかの実施形態では、層は、少なくとも２つの異なる領域、すなわち、直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）領域５０８と、射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）領域５１０とを含み得る。光５０６がＯＰＥ領域内でＸ方向に沿って伝搬するとき、光の少なくとも一部は、格子パターンによって、Ｙ方向にＥＰＥ領域５１０に向かい、その中に回折される。接眼レンズが仮想現実および／または拡張現実デバイスにおいて採用される実施形態では、光は、ＥＰＥ領域５１０からユーザの眼に外部結合され、光は、仮想画像として知覚される。上で議論されるように、上縁５０２（１）も、そのような反射光が望ましくない光学効果を生成し得るとすると、Ｙ方向に伝搬している光の反射を低減または防止するために黒くされ得る。

図５Ｂは、本開示の実施形態による多層接眼レンズを採用する例示的仮想現実および／または拡張現実システム５００を描写する。図５Ｂの例に示されるように、システム５００は、光を反射性コリメータ５１２上に向かわせる発光ダイオード（ＬＥＤ）光源５１４を含み得る。コリメータ５１２は、コリメートされた光を液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）ＳＬＭ５１８に送光し、それは、光信号をプロジェクタリレー５１６を介してＩＣＧ５０４に向かわせ得る。光信号は、システム５００を通してユーザに示されるべき仮想現実および／または拡張現実画像を提供し得る。上で説明されるように、接眼レンズは、インプリントされた基板の任意の好適な数の層４０４を含み得、接眼レンズは、ＯＰＥ領域５０８と、ＥＰＥ領域５１０とを含み得る。ＯＰＥ領域の中に指向される光は、ＯＰＥ領域を横断して、ＥＰＥ領域の中に伝搬し得、それは、光を視認者の眼５２０に外部結合し、光は、仮想および／または拡張現実画像として知覚される。

多層接眼レンズの縁を黒くすることは、縁に衝突する光の吸収を引き起こし、および／または、縁に衝突する光の低減させられた反射を提供し得る。例えば、以前に利用可能であったデバイスでは、接眼レンズの縁から反射された光は、視認者の眼５２０に外部結合し得、視認者の眼５２０への反射光のより長い経路により、意図された元々の光路と比較して反射光の望ましくない位相変化が存在し得、光によって具現化されたいずれの画像も、結果として生じる位相干渉によって歪んで見えるであろう。他の場合、反射光は、接眼レンズ層４０４を通して完全に伝搬し、ＬＣＯＳ ＳＬＭ５１８上に再び現れ得、それは、「ゴースト」画像としてシステムを通して向け直されるであろう。そのような効果は、種々の実施形態によって提供される縁を黒くすることを使用して低減させられ、または排除される。

本明細書に議論される種々の実施形態は、接眼レンズの縁を黒くするための任意の好適なプロセスの使用を支援する。例えば、屈折率ｎ≒１．６を伴うＭａｓｔｅｒｂｏｎｄ ＥＰ４２ＨＴ－２等のエポキシが、カーボンブラックと２：１の比率において混合され得る。黒くされたエポキシは、上で説明されるように、接眼レンズをシールし、多層配置のための機械的完全性を提供するために採用される縁材料１０８であり得る。他の好適なタイプの光吸収材料も、採用され得る。本明細書における例は、縁材料１０８としてのカーボンブラックドープエポキシの使用を説明するが、実施形態は、そのように限定されない。縁シーラントは、任意の好適な材料であり得、縁シーラントは、黒色クロメート、カーボンブラック、および／または他の光吸収物質を用いた糊、樹脂、エポキシ、もしくは他の接着剤のドープを通して光吸収性であり得る。

図６Ａおよび６Ｂは、それぞれ、本開示の実施形態による黒くされていない縁および黒くされた縁を伴う接眼レンズにおける例示的試験画像を描写する。これらの図は、図５Ａを参照して説明される縁を黒くすることの光学効果を図示する。黒くされた縁を伴わないと、試験画像は、縁が黒くされているときと比較して、より低いコントラストおよびより少ない鮮明度を示す。

表１は、縁を黒くする処理を伴わない接眼レンズを使用する３つの実験的試行に対するＡＮＳＩコントラストおよび連続的コントラストの測定値を示す。表２は、縁を黒くする処理を伴う接眼レンズを使用する（単一の実験的試行に関する）類似する測定値を示す。

表１および２に示されるように、ＡＮＳＩコントラストは、黒くされた縁を用いて実質的に改良される（例えば、３６．７対４．７５）一方、連続的コントラストは、似ている（例えば、１８１．３対１７７．９）。連続的コントラストは、オフ画像をオン画像と比較することによって、例えば、画像がオンおよびオフに切り替えられるような経時的なコントラストを比較することによって測定される。ＡＮＳＩコントラストは、特定の時間における特定の画像に対する黒色と白色との間のコントラストである。縁を黒くすることは、黒くすることを伴わない接眼レンズにおいて起こり得るハロー効果の発生および／または目立つことも低減させ、そのようなハロー効果は、縁からの光の反射によって引き起こされ得る。

表３は、縁材料１０８として異なるタイプの接着剤、特に、カーボンブラックドープＮｏｒｌａｎｄ ８１（ｎ＝１．５６を伴う）、ｎ≒１．６を伴うカーボンブラックドープＭａｓｔｅｒｂｏｎｄ、およびｎ＝１．７７、例えば、接眼レンズの層において使用される基板の屈折率にほぼ対応する屈折率を伴うＳａｐｐｈｉｒｅ（＠５２３ｎｍ）を使用する吸収試験の結果を列挙する。

表１に示されるように、より低い屈折率を伴う黒くされた接着剤（例えば、縁材料１０８）の使用は、数ミリワットから数十マイクロワットへの約２桁の反射電力の（例えば、縁から反射する光の）低減、および縁において吸収される光の高パーセンテージを提供する。吸収されたパーセンテージは、１００‐１００×接着剤の反射電力／Ｓａｐｐｈｉｒｅ接着剤の反射電力（例えば、ベースライン比較として使用される）として計算される。

いくつかの実施形態では、光学性能を促進する縁接着剤が、利用され得る。いくつかの実施形態では、縁接着剤は、接眼レンズを通して戻るような光の反射を防止するために吸収性であり得る。いくつかの実施形態では、縁接着剤は、光が縁接着剤の中に伝搬することを可能にし、接眼レンズを通して戻るように伝搬する光散乱を低減させるために、接眼レンズのそれと実質的に類似する屈折率と、縁からの距離の関数としての吸収性材料の増加する濃度を示す。例えば、縁接着剤は、縁に接近するにつれて、炭素ドープ（直径が５０～７０ナノメートルの炭素ナノ粒子等）の増加する濃度を有し得る。そのような勾配は、光の漸進的吸収を可能にし、それに衝突する全ての光を吸収しようと試みる実施形態に関して起こり得るような、接眼レンズの内部と比較した屈折率の急激な変化を用による接着剤からの光散乱を低減させ得る。

図７は、吸収性材料（例えば、炭素）の漸進的に変動する濃度を伴う１つ以上の実施形態を図示する。本明細書における例は、吸収性材料としての炭素の使用を説明するが、実施形態は、種々の濃度または配置における他の好適な吸収性材料を採用し得る。図７は、接眼レンズ７００の縁部分７２０の拡大図とともに接眼レンズ７００を描写する。接眼レンズ７００は、光学コンポーネントの層を備えている接眼レンズスタック７０２を含む。接眼レンズスタック７０２は、外側汚染物質に対して外縁７０４をシールするために、光学層の層剥離に抵抗するための補強を提供するために、および／または、光学コンポーネントを通した迷光７１０の反射および／または散乱を軽減するために、その上に縁材料７０６が配置される外縁７０４を含む。縁材料７０６は、より少ないまたはより多い層が可能であるが、図７に図示されるような材料の複数の層７０８を備え得る。各層は、他の層のうちの１つ以上のものと同じ材料であり、互いにおよび接眼レンズスタック７０２に対して実質的に類似する屈折率有し得るか、または、代替として、異なる層は、異なる材料から作製され得る。いくつかの実施形態では、層のうちの少なくとも１つは、炭素ナノ粒子等の１つ以上の構成材料から構成されるドープ材料を備え得る。構成材料の比率は、各ドープ層に対して異なり得るか、または実質的に同一であり得る。図７に示される実施形態では、４つの層７０８Ａ、７０８Ｂ、７０８Ｃ、および７０８Ｄが、接眼レンズスタック７０２の外縁７０４の周囲に配置され、それらは、本明細書に下記で説明される。

図７によって図示される実施形態では、第１の層７０８Ａは、第１の屈折率を有するエポキシ等の材料を備え得る。第１の層７０８Ａの第１の屈折率は、接眼レンズスタック７０２の屈折率と類似するか、または実質的に同一であり得、それによって、接眼レンズスタック７０２の外縁７０４に向かって進行する光７１０は、接眼レンズスタック７０２の外縁７０４と縁材料７０６との間の界面を通過し、第１の層７０８Ａの中に入り得る。接眼レンズスタック７０２と第１の層７０８Ａとの間の屈折率を合致させることは、光７１０が、接眼レンズスタック７０２に向かって戻るような最小限の光の屈折、反射、および／または散乱を伴い界面を通過することを可能にする。第１の層７０８Ａは、接眼レンズスタック７０２から縁材料７０６の中への光７１０の大部分を受け取るように動作する。いくつかの実施形態では、光７１０は、次いで、第２の層７０８Ｂに向かって第１の層７０８Ａを通過し得る。いくつかの実施形態では、第１の層７０８Ａは、それを通過する光の少なくとも一部を吸収するために、所望の濃度における吸収性ドープ材料を含む。

第２の層７０８Ｂは、ドープ材料を含み得る。図７に示される例では、第２の層７０８Ｂは、基材７１４中に埋め込まれた粒子７１６を伴うエポキシ等の基材７１４を含み得る。いくつかの設計変数は、層７０８Ｂおよび縁材料７０６の所望の性能を提供するように調節され得る。例えば、粒子材料、粒子サイズ、粒子と基材との比率、およびエポキシ材料が、最適化のために調節され得る設計変数のうちのいくつかである。

いくつかの実施形態では、埋め込まれた粒子７１６は、カーボンブラックナノ粒子等の光吸収性粒子であり得、約数ナノメートルにサイズを決定され得る。例えば、埋め込まれた粒子７１６は、サイズが５０～７０ｎｍに及び得る。埋め込まれた粒子７１６の基材７１４に対する比率は、層の所望の性能に応じて変動し得る。例えば、接眼レンズスタック７０２の外部に適用される接着テープ等の単一の層は、５％の重量パーセント（ｗ／ｗ）を有し得る。いくつかの実施形態では、より高いまたはより低い埋め込まれた粒子７１６の基材７１４に対する比率も、複数の層を横断する縁材料７０６の性能を最適化するために使用され得る。例えば、第２の層７０８Ｂは、１％の炭素ナノ粒子ｗ／ｗを有し得、第３の層７０８Ｃは、３％の炭素ナノ粒子ｗ／ｗを有し得る。

第２の層７０８Ｂの基材７１４は、第２の層７０８Ｂの屈折率が層７０８Ａの屈折率と類似するか、または実質的に同一であるように、第１の層７０８Ａと同じ材料であり得る。２つの屈折率間の類似性は、最小限の屈折または反射を伴い第１の層７０８Ａから第２の層７０８Ｂに進入する光７１０を促進する。

第２の層７０８Ｂ内の基材７１４内に配置される埋め込まれた粒子７１６の組成は、光７１０の一部が第２の層７０８Ｂによって吸収されることを可能にする。例えば、第２の層７０８Ｂの中に進行する光７１０は、それが吸収される１つ以上の埋め込まれた粒子７１６に遭遇し得る。埋め込まれた粒子７１６に遭遇しない光７１０は、第２の層７０８Ｂの基材７１４を通して第３の層７０８Ｃに向かって継続して進行し得る。

第３の層７０８Ｃは、基材７１４内に配置される埋め込まれた粒子７１６を有するドープ材料であり得る。第３の層７０８Ｃの基材７１４は、第２の層７０８Ｂの基材と同一または類似する屈折率を有するように選択され得る。層間で同一または類似する屈折率を有することは、第２および第３の層７０８Ｂ、７０８Ｃ間の界面を横断する光７１０を促進する。いくつかの実施形態では、第３の層７０８Ｃの基材７１４は、エポキシ材料等の第２の層７０８Ｂの基材と同じ材料であり得る。図７に示される実施形態では、第３の層７０８Ｃは、埋め込まれた粒子７１６をさら含む。埋め込まれた粒子の基材に対する比率は、別の層と実質的に同一であり得るか、または代替として、異なる比率を有し得る。示される例では、第３の層７０８Ｃは、第２の層７０８Ｂと比較して、より高い埋め込まれた粒子の基材に対する比率を有し得る。第２の層７０８Ｂと同様に、第３の層７０８Ｃに進入する光は、光を吸収する埋め込まれた粒子７１６に遭遇し得る。埋め込まれた粒子に遭遇しない光７１０は、基材７１４を通して第４の層７０８Ｄに向かって進む。第２の層７０８Ｂを透過する光７１０の少なくとも一部が、第２の層７０８Ｂと第３の層７０８Ｃとの間の界面上で反射または散乱するであろうことが可能である。第２の層７０８Ｂ内の埋め込まれた粒子７１６は、次いで、そのような反射または散乱光をさらに吸収し得る。

第４の層７０８Ｄは、埋め込まれた粒子７１６を伴う基材７１４を有する第３の層７０８Ｃと類似するドープ材料であり得る。第４の層７０８Ｄの基材は、第３の層７０８Ｃの基材と類似する屈折率を有するように選択され、第３の層７０８Ｃから第４の層７０８Ｄに進入する光を促進し得る。ある実施形態では、第４の層７０８Ｄの基材は、エポキシ材料等の第３の層７０８Ｃの基材と同一であり得る。埋め込まれた粒子７１６は、光吸収性粒子であり得、カーボンブラック材料から作製され得る。埋め込まれた粒子の基材に対する比率は、別の層と実質的に同一であり得るか、または異なる比率を有し得る。図７に示されるように、第４の層７０８Ｄは、第２の層７０８Ｂまたは第３の層７０８Ｃと比較して、より高い埋め込まれた粒子の基材に対する比率を有し得る。第４の層７０８Ｄに進入する光は、埋め込まれた粒子７１６に遭遇し、それによって吸収され得る。埋め込まれた粒子に遭遇しない光は、基材７１４を通して継続して進行し得る。第３の層７０８Ｃを透過する光７１０の少なくとも一部が、第３の層７０８Ｃと第４の層７０８Ｄとの間の界面上で反射または散乱するであろうことが可能であり、第３の層７０８Ｃ内の埋め込まれた粒子７１６は、次いで、そのような反射または散乱光をさらに吸収し得る。

縁材料７０６の層の全てを通過した後、ごくわずかな光が、吸収されないままであるであろう。しかしながら、縁材料７０６の最も外側の縁７１８に到達しない光７１０は、第４の層７０８Ｄの中に戻るように反射され得る。この光は、複数の層７０８Ｄ、７０８Ｃ、７０８Ｂを継続して通過し得、それは、それぞれの複数の層の埋め込まれた粒子７１６による追加の吸収事象を有するであろう。

当業者は、多くの変数が本開示の範囲内で改変され得ることを理解するであろう。例えば、層の数および組成は、より多いまたはより少ない光吸収、反射、および屈折を提供するように調節され得る。加えて、各層の厚さは、変動させられ得る。上で議論されるように、基材および埋め込まれた粒子は、それぞれ、エポキシおよびカーボンブラック粒子であり得るが、しかしながら、他の糊、接着剤、ならびに公知のシール材料も、基材として使用され得、他のタイプおよびサイズの粒子も、開示されるカーボンブラック粒子に加えて、またはその代わりに使用され得る。これらの設計変更は、縁材料構成を最適化し、光吸収、コスト、審美的アピール、製造の容易さ、重量、耐久性、または任意の他の選択される変数を改良するために使用され得る。

開示される縁材料は、接眼レンズスタックの縁の周囲に各層材料のドットを滴下し、一度に１つの層を硬化させ、所望に応じた数の層を形成することによって製造され得る。層毎に、材料組成、特に、埋め込まれた粒子の基材に対する比率は、上で説明されるシールを作成するために変更され得る。代替として、接眼レンズスタックの縁は、層材料の中に浸漬され、硬化させられ、次いで、隣接する層のための材料の中に浸漬され、硬化させられ、所望の層蓄積が終了されるまで以下同様であり得る。

さらに別の代替実施形態では、各層は、接眼レンズスタックの縁の周囲に巻かれ得る接着テープとして事前形成され得る。例えば、図７に示される縁材料を参照すると、４つの異なるテープが、使用されることができる。接眼レンズスタック７０２の外縁７０４の周囲に直接巻かれる第１のテープは、第１の層７０８Ａを備えているであろう。このテープは、均一なエポキシ材料から構成され得る。第２の層７０８Ｂを形成するために、エポキシおよび選択された濃度の炭素粒子から構成されるテープの区分が、第１の層７０８Ａを覆って巻かれ得る。第３および第４の層７０８Ｃおよび７０８Ｄは、縁材料７０６の最終厚さを構築するために、前の層の周囲に順に巻かれるであろう。いくつかの実施形態では、テープの複数の層は、より少ない巻きステップが実施されるように、接眼レンズ７００の周囲にテープを巻くことに先立って積層され得る。

いくつかの実施形態では、ウィッキングを制御するための格子構造は、埋め込まれた粒子７１６の勾配濃度を制御し得る。例えば、格子、柱、または別様に起伏構造間のピッチ、または空間を伴うウィッキング勾配パターンにおいて、接眼レンズスタックの外側縁の近傍の４００～６００ｎｍは、接眼レンズの機能的エリアに接近して１００ｎｍのピッチを有するように徐々により狭くなる。そのような実施形態では、炭素材料をドープされる接着剤は、より小さいピッチの中よりもより大きいピッチの中により容易にウィッキングし、したがって、外側縁により近傍の接着剤と比較して、機能的エリアにより近接する接着剤の中により少ない炭素粒子を導入するであろう。炭素ナノ粒子のサイズは、そのような実施形態では、埋め込まれた粒子の濃度をさらに制御し得、すなわち、１００ｎｍを上回る炭素ナノ粒子または種々の寸法の炭素ナノ粒子を一般的接着剤もしくはエポキシの中にドープさせることによって、あるサイズのみが、構造のある部分の中にウィッキングするであろう。そのような実施形態では、一般的パーセンテージｗ／ｗであるが、可変炭素粒子サイズが、層を横断して炭素分布における勾配を生成し得る。

図８は、そのような可変ピッチによる勾配炭素黒色化の例を図示する。図８は、接眼レンズ８００の縁部分８０２の拡大図８０４とともに例示的接眼レンズ８００を描写する。図８に描写されるように、格子構造８２０は、格子構造８２５と比較して接眼レンズの機能的エリアにより近接する。格子構造８２５は、格子構造８２０間のより狭いピッチ８１０と比較してより広いピッチ８１５を有する。その結果、格子パターンに進入する炭素ドープ接着剤またはシーラントは、ピッチエリア８１０よりもピッチエリア８１５を通してより容易に移動し、埋め込まれた炭素ナノ粒子サイズを考慮すると、より多くの炭素粒子が、ピッチエリア８１０よりもピッチエリア８１５を占有し、格子パターンの関数として勾配吸収プロファイルを提供するであろう。そのような実施形態では、接着剤全体を通して一定の密度の炭素粒子であっても、格子８１５または８２５間の空間を占有し得るプロファイルを横断する種々の量の接着剤に起因して、勾配吸収プロファイルをもたらすであろう。いくつかの実施形態では、シーラント（例えば、縁材料１０８）は、接眼レンズの材料の屈折率（例えば、接眼レンズ構造の種々の層の基板の屈折率）と同一または実質的に同一である屈折率を有し得る。いくつかの実施形態では、シーラントは、シーラントが接眼レンズへの直接界面および／または適用と対向する表面において密度がより高く、接眼レンズとのその界面のより近傍で密度がより低いように、その断面を通して可変密度を有し得る。

いくつかの実施形態では、図９に描写されるように、縁を黒くすることおと別個の接着剤との組み合わせが、適用される。そのような実施形態では、黒くする層が、最初に、縁パターンの中に最初にウィッキングするように適用され、次いで、第２の接着材料が、層を一緒に結合するように適用され得る。そのような組み合わせは、接着を強化するための潜在的なトレードオフを伴わずに黒くする材料の反射軽減を最大化することを可能にし、接着剤の性質を同様に最大化する。図９は、本開示のいくつかの実施形態による光軽減材料９０２と接着材料９０４との組み合わせを含む例示的接眼レンズ２００の断面図を描写する。図９に示されるように、いくつかの実施形態では、接着材料９０４は、接眼レンズ２００において基板１０４の層を互いに結合するために使用され得、別個の異なる縁材料９０２は、光軽減のために使用され得る。示されるように、縁材料９０２は、縁に到達する光を吸収するために種々の層の縁領域に適用される黒くする材料であり得る。いくつかの実施形態では、接着材料９０４は、基板１０４のそれと同じ（または実質的に類似する）屈折率を有する。

本明細書は多くの詳細を含むが、これらは、本開示または請求され得るものの範囲に関する限定として解釈されるべきではなく、むしろ、特定の実施形態に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせにおいて実装され得る。逆に、単一の実施形態の文脈において説明される種々の特徴は、複数の実施形態において別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいても実装され得る。さらに、特徴がある組み合わせにおいて作用するものとして上で説明され、さらに、そのようなものとして最初に請求され得るが、請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの例では、組み合わせから削除され得、請求される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例を対象とし得る。

いくつかの実施形態が、説明された。それにもかかわらず、種々の修正が、本開示の精神および範囲から逸脱することなく成され得ることを理解されたい。例えば、上で示される種々の構造は、再配置される、異なるように位置付けられる、異なるように配向される、追加される、および／または除去される要素とともに使用され得る。故に、他の実施形態も、以下の請求項の範囲内である。

請求されるものは、以下である。

Claims (24)

1. 光を受け取り、前記光を伝搬するように構成された導波管である基板を備えている光学構造であって、
   前記基板は、
   前記基板の光学機能的領域を形成する第１の格子パターンと、
   前記基板上で、前記基板の縁の近位にある第２の格子パターンであって、前記第２の格子パターンは、前記基板の周全体に形成された第１の特徴と、前記基板の前記周全体に形成された第２の特徴とを備え、前記第１の特徴および前記第２の特徴は、材料を前記第２の格子パターンに閉じ込め、これにより、前記基板の前記光学機能的領域内への前記材料の毛細管流を阻止することによって、前記基板の前記縁からの前記材料の前記毛細管流を制御するために配置されている、第２の格子パターンと
   を含む、光学構造。
2. 前記第１の格子パターンは、前記基板の第１の表面上にあり、前記第２の格子パターンは、前記基板の第２の表面上にある、請求項１に記載の光学構造。
3. 前記第１の格子パターンおよび前記第２の格子パターンは、前記基板の第１の表面上にある、請求項１に記載の光学構造。
4. 前記基板は、前記基板の第２の光学機能的領域を形成する第３の格子パターンをさらに含む、請求項１に記載の光学構造。
5. 前記基板の前記光学機能的領域は、直交瞳エキスパンダ（ＯＰＥ）領域および射出瞳エキスパンダ（ＥＰＥ）領域のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の光学構造。
6. 前記第２の格子パターンは、前記基板の前記縁に平行であるように配置されている１つ以上の特徴を含む、請求項１に記載の光学構造。
7. 前記第２の格子パターンは、Ｖ形格子パターン、Ｓ形格子パターン、および長方形格子パターンのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の光学構造。
8. 前記第２の格子パターンは、前記基板の前記縁に垂直であるように配置されている１つ以上の第１の特徴を含み、
   前記第２の格子パターンは、前記基板の前記縁に平行であるように、かつ前記第２の格子パターンを越える前記材料の前記毛細管流を阻止するために配置されている１つ以上の第２の特徴を含み、
   前記１つ以上の第２の特徴は、少なくとも部分的に、深度、高さ、および幅のうちの少なくとも１つにおいて前記１つ以上の第１の特徴とは異なる、請求項１に記載の光学構造。
9. 前記材料は、前記基板の屈折率より低い屈折率を有する、請求項１に記載の光学構造。
10. 前記材料は、前記基板の前記縁からの距離に従って変動する屈折率の勾配を有する、請求項１に記載の光学構造。
11. 前記第２の格子パターンは、前記基板の上面から見たときに少なくとも１つの多角形の断面形状を有する１つ以上の特徴を含む、請求項１に記載の光学構造。
12. 前記少なくとも１つの多角形の断面形状は、三角形、正方形、および長方形のうちの１つ以上を含む、請求項１１に記載の光学構造。
13. 前記材料は、前記導波管から光を受け取り、前記光を吸収するように構成された光可変吸収性縁材料である、請求項１に記載の光学構造。
14. 前記材料および前記基板は、同じ屈折率を有する、請求項１に記載の光学構造。
15. 前記材料は、ドープ剤と、接着剤とを備えている、請求項１に記載の光学構造。
16. 前記ドープ剤は、前記基板の縁からの距離とともに変動する勾配で分配されている、請求項１５に記載の光学構造。
17. 前記ドープ剤は、カーボンブラックナノ粒子を備えている、請求項１５に記載の光学構造。
18. 前記カーボンブラックナノ粒子は、５０～７０ｎｍの範囲の直径を有する、請求項１７に記載の光学構造。
19. 前記材料は、ドープ剤と、接着剤とのうちの少なくとも１つを備えている、請求項１に記載の光学構造。
20. 前記第１の特徴は、前記第１の格子パターンと前記第２の特徴との間に位置付けられている、請求項１に記載の光学構造。
21. 前記基板は、前記光学構造に含まれる基板の複数の層のうちの１つの層であり、
    前記基板の前記複数の層の各層は、各層のそれぞれの縁の近位に前記第２の格子パターンを含み、
    前記材料は、前記基板の複数の層を固定するために前記光学構造の外周の少なくとも一部に沿って適用された縁接着剤である、請求項１に記載の光学構造。
22. 前記基板の複数の層の各々は、それぞれの層のそれぞれの光学機能的領域上の前記第１の格子パターンをさらに含む、請求項２１に記載の光学構造。
23. 前記第１の格子パターンのピッチは、ナノスケールであり、前記光学機能的領域における光伝搬のための導波管を提供するように配置され、前記第２の格子パターンのピッチは、マイクロスケールまたはナノスケールである、請求項２２に記載の光学構造。
24. 前記光学構造は、接眼レンズである、請求項１に記載の光学構造。