一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件的製作方法

2023-05-18 03:48:51

本實用新型涉及一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件。

背景技術：

隨著數字在圖像處理技術和設備製造水平的進步，3D顯示已經成為顯示行業的一大流行趨勢。柱透鏡光柵液晶屏是裸眼3D顯示屏的一種，但存在串擾度高，視點數少，清晰度有待提高等缺點，柱透鏡光柵是由許多結構完全相同的微柱透鏡平行排列而成微柱透鏡陣列，其原理是利用柱透鏡光柵單元的分光原理將焦平面上不同位置的兩幅視差圖像光折射到兩個不同方向，使觀看者左右眼分別看到兩幅不同的圖像，產生視差感，經視神經傳導在大腦中融合產生立體圖像。這類裸眼3D顯示技術成本低，製作工藝簡單，能夠實現2D/3D切換，受到市場的歡迎。目前，普通的柱透鏡單元當光線透過曲面透鏡中時其發散方向會受到曲面透鏡的調製，出射光線不能聚焦一點，而是形成一個較大橢圓立體彌散斑，造成單色光像差和紅綠藍三光色差，使垂直柱透鏡柱體方向解析度下降。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件，起到了降低紅綠藍彌散斑大小、減小離焦尺寸、增加中心光斑強度、降低串擾度以及提高橫向（即垂直柱透鏡柱體方向）和軸向解析度的效果。

為實現上述目的本實用新型採用以下技術方案實現：一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件，其特徵在於：包括基板、平凸透鏡光柵陣列、凹凸透鏡光柵陣列和填充層；所述平凸透鏡光柵陣列設置在基板上表面，所述凹凸透鏡光柵陣列的凹面與平凸透鏡光柵陣列的凸面相互契合；所述填充層的內側覆蓋在凹凸透鏡光柵陣列的凸面上，外側保持平整；所述平凸透鏡光柵陣列和凹凸透鏡光柵陣列的折射率不同，且填充層的折射率小於平凸透鏡光柵陣列與凹凸透鏡光柵陣列的複合有效折射率。

進一步的，所述平凸透鏡光柵陣列為匯聚性質的正透鏡。

進一步的，所述凹凸透鏡光柵陣列為發散性質的負透鏡。

進一步的，所述平凸透鏡光柵陣列、凹凸透鏡光柵陣列和填充層的材料為紫外線固化液態膠。

進一步的，所述紫外線固化液態膠包括有機矽橡膠、丙烯酸型樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、環氧樹脂。

本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果：一方面，本實用新型採用的平凸透鏡光柵陣列的折射率n1與凹凸透鏡光柵陣列的折射率n2不同，曲率半徑不同，能校正球差色差，形成較小的紅綠藍彌散斑，有效提高柱透鏡在橫向和軸向的解析度；另一方面，本實用新型的平凸透鏡光柵陣列和凹凸透鏡光柵陣列的複合有效折射率大於填充層的折射率n3，形成了雙膠合微柱透鏡光柵器件的完整結構；最後，光柵的最外層透明薄膜填充材料，能有效防止雙膠合微柱透鏡光柵器件損壞。本實用新型同時製備標準模具、薄膜壓制工藝，能生產大面積的雙膠合微柱透鏡光柵器件，能夠節約生產成本，擴大產量；與現有普通微柱透鏡光柵技術相比，本發明克服了普通微柱透鏡光柵的固有缺陷、其平整度提高、生產效率集成、使用壽命長、光聚焦屬性顯著增強，3D顯示綜合效果提升。

附圖說明

圖1是本實用新型一實施例的結構示意圖。

圖2是本實用新型凹凸透鏡光柵陣列的局部尺寸示意圖。

圖3是普通光柵的光線調製示意圖。

圖4是本發明的光線調製示意圖。

圖5是本發明的製備流程示意圖。

圖中：1-基板；2-平凸透鏡光柵陣列；3-凹凸透鏡光柵陣列；4-填充層；5-第一模具；6-第二模具；7-第三模具。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步說明。

請參照圖1本實施例提供一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件，其特徵在於：包括基板1、平凸透鏡光柵陣列2、凹凸透鏡光柵陣列3和填充層4；所述平凸透鏡光柵陣列設置在基板上表面，所述凹凸透鏡光柵陣列的凹面與平凸透鏡光柵陣列的凸面相互契合；所述填充層的內側覆蓋在凹凸透鏡光柵陣列的凸面上，外側保持平整；所述平凸透鏡光柵陣列的折射率n1和凹凸透鏡光柵陣列的折射率n2不同，且n1<n2；且填充層的折射率n3小於平凸透鏡光柵陣列與凹凸透鏡光柵陣列的複合有效折射率，保證了光柵的效果。

於本實施例中，所述平凸透鏡光柵陣列為匯聚性質的正透鏡；凹凸透鏡光柵陣列為發散性質的負透鏡。凹凸透鏡光柵陣列的局部示意圖請參照圖2，中部的厚度h1小於邊緣的厚度h2。

於本實施例中，所述平凸透鏡光柵陣列、凹凸透鏡光柵陣列和填充層的材料為紫外線固化液態膠；包括有機矽橡膠、丙烯酸型樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、環氧樹脂。優選的，本實施例平凸透鏡光柵陣列、凹凸透鏡光柵陣列和填充層的材料採用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等透光材料。而基板採用玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等透光材料。

圖3為現有技術中普通光柵的光線調製示意圖，普通光柵通過平凸透鏡的調光，使得紅光（R）的離焦（交點距離屏幕的距離）過大；而圖4為本發明的光線調製示意圖，通過平凸透鏡和凹凸透鏡的調製，將紅光（R）、綠光（G）、藍色（B）調製為綠光（G）、紅光（R）、藍色（B）的順序；且實現紅綠藍三光在橫向和縱向空間均具有相同焦距以消除光色散。

請參照圖5，為了讓一般技術人員更好的理解本實用新型的技術方案，以下結合本實用新型的製備過程進一步介紹，包括以下步驟：

步驟S1：在基板上塗覆第一層透明的紫外線固化液態膠，使用第一模具5通過納米壓印技術將該紫外線固化液態膠刻蝕為平凸透鏡光柵陣列並進行固化處理；脫去第一模具，基板上形成一層透明薄膜即平凸透鏡光柵陣列；所述第一模具的壓印面為與平凸透鏡光柵陣列的凸面相契合的凹面。此步驟中，紫外線固化液態膠固化後的折射率與基板材料基本一致。

步驟S2：在所述平凸透鏡光柵陣列上塗覆第二層透明的紫外線固化液態膠，使用第二模具6通過納米壓印技術將該紫外線固化液態膠刻蝕為凹凸透鏡光柵陣列並進行固化處理；脫去第二模具，平凸透鏡光柵陣列上形成一層透明薄膜即凹凸透鏡光柵陣列；所述第二模具的壓印面為與凹凸透鏡光柵陣列的凸面相契合的凹面。此步驟中，紫外線固化液態膠固化後的折射率與平凸透鏡光柵陣列不一致。

步驟S3：在所述凹凸透鏡光柵陣列上塗覆第三層透明的紫外線固化液態膠，使用第三模具7通過納米壓印技術將該紫外線固化液態膠刻蝕為填充層並進行固化處理；脫去第三模具，凹凸透鏡光柵陣列上形成一層透明薄膜及填充層。填充層填平了凹凸透鏡光柵陣列的凸面。所述第三模具的壓印面為平面。

於本實施例中，所述固化處理為採用冷紫外光設備進行照射處理。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋範圍。