AI/AR眼镜从原型演变为消费级设备,关键在于解决一个根本的制造冲突:复杂功能集成的需求与传统层压工艺物理极限之间的冲突。UV光固化并非渐进式改进,而是一种根本性的工艺转变——它能够将波导、电致变色膜和处方光学器件单片集成到一个坚固且可量产的一体化镜片组件中。
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传统层压工艺的局限:AI/AR眼镜轻薄化与高集成的核心瓶颈

在深入探讨UV光固化之前,必须清晰理解传统胶合方案在智能眼镜制造中面临的系统性挑战。胶合工艺本质上是一种后道加法:先将各功能层(如EC膜、波导片)独立制造,再通过光学胶层将其与近视镜片堆叠粘合。

这种方法在简单结构中尚可胜任,但在追求单片集成的智能眼镜中,其劣势被多维度放大:

  • 生产周期与个性化定制的根本矛盾热固化胶合通常需要数小时的加热与缓慢退火过程。对于需要根据用户验光数据进行个性化定制的智能眼镜而言,这种以小时为单位的生产周期,成为了产能与成本无法逾越的屏障。

     

  • 热应力与材料兼容性困境高温固化环境对温度敏感的核心功能材料构成直接威胁。以电致变色(EC)膜为例,其内部的电化学材料在高温下易发生不可逆的降解,直接导致变色效率下降、响应速度变慢乃至失效。

     

  • 结构可靠性与光学性能的此消彼长每一层胶合都引入了新的潜在失效点。微观层面的气泡、杂质或固化不均会导致光散射、图像畸变。此外,不同材料热膨胀系数的差异会在胶层中积累内应力,长期使用可能导致镜片变形、脱胶或光学性能衰减。对于需要边缘密封的部件(如EC膜),额外的密封步骤不仅增加工艺复杂度,其密封性也难臻完美。
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UV光固化:系统性解决胶合痛点的一体化的制造方案
与胶合的粘接逻辑不同,UV光固化是一种一体化生成” 工艺。它通过特定波长的紫外线,在常温或低温下引发液态光学单体或胶粘剂瞬间聚合固化,从而实现从原料到成品的直接成型或完美融合。

为更直观展示两种工艺的跨越式差异,以下从六个核心维度进行对比分析:

UV光固化的优势并非孤立存在,它们共同构成了一个正向增强回路。以下是其在实际产品中的两个关键应用,具体展现了上述理论优势如何转化为现实解决方案。

已获验证的应用:从概念到认证产品

应用案例一:集成波导的推挽式镜片

AR眼镜中,为使用户能舒适地观看虚拟物体,需要设定一个虚拟焦距。这通常通过一种具有特定光焦度组合的推挽式镜片来实现。传统方法是将波导片与屈光镜片胶合,面临对位困难、胶层光学畸变以及热膨胀系数不匹配导致的长期分层风险。

近期在旧金山SPIE Photonics West上,Tobii展示了Dispelix合作的解决方案,该方案是将其波导直接通过UV光固化工艺铸造成型到一个完全封装的镜片内部。工艺中精准控制模具的对齐,一次性形成所需曲率以匹配视力矫正需求,同时通过在波导结构中引入气隙维持其全反射条件。这一方案不仅实现了光学性能与处方的完美匹配,更从根源上避免了热膨胀不匹配和分层的风险,从而大幅降低了潜在的昂贵售后成本。

应用案例二:内嵌电致变色调光片的处方镜片

电致变色(EC)调光功能对提升AR眼镜在不同光照环境下的可视性至关重要。然而,如前述,EC膜对高温极其敏感,传统热固化胶合工艺会直接损害其性能与寿命。此外,胶合工艺中水汽可能从胶层边缘侵入,迫使制造商增加额外的边缘密封步骤,且难以保证长期密封效果。

Tobii与国内的一家电致变色片企业合作,成功地将EC膜通过UV铸型工艺内嵌至处方镜片中。低温温和的UV固化过程完美保护了EC膜的 electrochemical 材料。镜片成型后,可进一步加工获得所需的屈光度值和基弧。此工艺形成的整体密封结构,能有效防止汗水、灰尘和水汽从边缘侵入,且无需额外密封步骤。

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超越替代:开启智能眼镜从“概念设计”到可量产的新时代

 
上述案例表明,UV光固化带来的不仅是制造工艺的升级,更是产品设计与产业生态的变革。它使 “智能光学模组” 的概念得以真正量产。设计师可以将光波导、EC调光、屈光矫正作为整体进行光学设计,然后通过UV光固化工艺一体成型,避免了多部件独立对齐的极高难度和良率损失。

 

该工艺与现有眼镜产业的后道加工链完全兼容,意味着传统制造商可平滑升级至智能眼镜制造,极大地加速了供应链成熟与成本下降。

 

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从工艺到服务:Tobii的完整解决方案

面对这场工艺革命,行业面临的挑战从是否要做转向 “如何快速、低风险地实现。不同材料与UV固化体系的兼容性验证是关键前提

Tobii凭借其深厚的技术整合经验与量产实践,提供从概念到量产的完整支持:

1.免费咨询与材料兼容性测试:在项目启动前,提供专业咨询并对您的特定材料组合进行免费兼容性测试,从源头降低风险。

2.快速低成本的样品制作计划:帮助客户快速将设计转化为实体样品,验证光学性能与集成可行性。

3.全面的工艺与可靠性验证:基于丰富的应用案例(如上述波导与EC集成)和我们专业成熟的经验,提供涵盖精密测量、可靠性测试以及标准认证等在内的全套验证支持。加速产品量产化的进程。

当智能眼镜的竞赛进入规模化与体验制胜的阶段,制造工艺已成为前端产品定义的核心竞争力UV光固化工艺通过对胶合方案的全维度超越,解决了AI/AR眼镜走向消费普及过程中最关键的可量产性、高良率与高可靠性问题。

它代表的不仅是一种更先进的粘接技术,更是一种面向高度集成化、个性化未来智能硬件的新生产哲学Tobii正在将这一哲学转化为切实可行的制造与服务方案,助力业界伙伴将前沿构想,可靠、高效地转化为可穿戴的日常现实。

 

来源:维深 Wellsenn XR

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作者 sun, keting