CN108061974A

CN108061974A - 透镜光栅器件、立体显示装置、透镜光栅器件的制作方法

Info

Publication number: CN108061974A
Application number: CN201711318885.XA
Authority: CN
Inventors: 王立彬; 陈昭宇
Original assignee: Shenzhen Super Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Super Perfect Optics Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-05-22

Abstract

本发明涉及光电领域，公开了一种透镜光栅器件、立体显示装置、透镜光栅器件的制作方法。该透镜光栅器件，包括：第一光学层，第一光学层的一侧表面上形成有周期性排列的透镜单元；第二光学层，设置在第一光学层上，覆盖第一光学层上的透镜单元；其中：第二光学层远离第一光学层的一侧表面为漫反射面，漫反射面中包括不规则设置的凹凸微结构。本发明还公开了一种具有上述透镜光栅器件的立体显示装置和上述透镜光栅器件的制作方法。该透镜光栅器件、立体显示装置、透镜光栅器件的制作方法，能够使得2D显示画面中出现的切割纹理被弱化，提升2D画面的观感。

Description

透镜光栅器件、立体显示装置、透镜光栅器件的制作方法

技术领域

本发明涉及光电领域，特别涉及一种透镜光栅器件、立体显示装置以及透镜光栅器件的制作方法。

背景技术

随着图像处理技术和设备制造水平的提升，裸眼立体显示成为了一大流行趋势。裸眼立体显示技术不需要佩戴传统的3D眼镜，并且能够实现2D/3D画面的切换，具有非常好的发展前景。裸眼立体显示设备主要包括显示面板和视差分光器件，其中，在显示面板的水平和垂直方向上分别排布有等间距的像素单元，各个像素单元之间还形成有黑矩阵，在视差分光器件中，通常使用透镜光栅，并且该透镜光栅具有与显示面板上像素单元结构类似的周期排列结构。

然而，本发明的发明人发现：在裸眼立体图像显示过程中，视差分光器件中透镜光栅的周期排列结构，会使得2D显示画面中出现切割纹理，严重影响2D画面的观感。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透镜光栅器件、立体显示装置以及透镜光栅器件的制作方法，使得2D显示画面中出现的切割纹理被弱化，同时降低多层分光器件干扰造成的摩尔纹，提升2D画面的观感。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种透镜光栅器件，包括：第一光学层，第一光学层的一侧表面上形成有周期性排列的透镜单元；第二光学层，设置在第一光学层上，覆盖第一光学层上的透镜单元；其中：第二光学层远离第一光学层的一侧表面为漫反射面，漫反射面中包括不规则设置的凹凸微结构。

本发明的实施方式还提供了一种立体显示装置，包括：透镜光栅器件以及显示面板，透镜光栅器件设置在显示面板上，透镜光栅器件为如前所述的透镜光栅器件，且透镜光栅器件的第一光学层较第二光学层靠近显示面板。

本发明的实施方式还提供了一种透镜光栅器件的制作方法，包括：形成第一光学层，并在第一光学层一侧表面上形成有周期性排列的透镜单元；在形成有周期性排列的透镜单元的第一光学层上形成第二光学层，以使第二光学层覆盖第一光学层上的透镜单元；对第二光学层远离第一光学层的一侧表面进行漫反射处理，形成漫反射面，漫反射面中包括不规则设置的的凹凸微结构。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过在透镜光栅器件的第二光学层上设置漫反射面，使得从该漫反射面射出的光形成漫反射，使2D显示画面的切割纹理被弱化，同时降低多层分光器件干扰造成的摩尔纹，提升了2D画面的观感，实现2D显示画面的改善。

另外，漫发射面的至少两个区域上的凹凸微结构的尺寸不同，和/或，漫发射面的至少两个区域上的凹凸微结构的形状不同，和/或，漫反射面的至少两个区域上的凹凸微结构的分布密度不同。可以理解的是，尺寸、形状、密度中任意一者的不同，即可以形成漫反射面，以对光形成漫反射，并且，还可以根据需要，对尺寸、形状、密度进行两两组合，或者是三者一起进行组合，最终得到需要的漫反射面。

另外，所述第一光学层的折射率n1不等于所述第二光学层的折射率n2，所述透镜单元均为凹透镜或均为凸透镜。

另外，漫反射面的雾度值小于或等于30％，n2与n3的差值大于或等于0.1，或者，漫反射面的雾度值大于30％，n2与n3的差值小于0.1。在漫反射面的雾度值以及n2与n3的差值同时满足上述任意一组要求时，能使2D显示画面的画质更优，同时3D画面的画质也可以得到很好的提升。

另外，第一介质层为光学胶层、树脂层中的任意一种。

另外，还包括基材层，第一光学层设置在基材层上。

另外，基材层为偏光片、树脂层中的任意一种。

另外，还包括设置在透镜光栅器件与显示面板之间的第二介质层。

另外，第二介质层为光学胶层、树脂层中的任意一种。

另外，还包括设置在第二光学层远离第一光学层一侧的触摸屏或玻璃盖板。

另外，透镜光栅器件为如上所述的任一项的透镜光栅器件；透镜光栅器件与触摸屏或透明盖板之间设置有间隔层，间隔层内填充有气体介质，第二光学层与气体介质接触，气体介质的折射率n4与第二光学层的折射率n2不相等。需要说明的是，可以利用第二光学层与气体介质之间的折射率差，改善3D显示画面的质量，同时实现了对2D和3D显示画面观感的提升。

另外，漫反射面的雾度值小于或等于30％，n2与n4的差值大于或等于0.1；或者，漫反射面的雾度值大于30％，n2与n4的差值小于0.1。

另外，对第二光学层远离第一光学层的一侧表面进行漫反射处理，形成漫反射面包括：通过物理或化学方式对第二光学层远离第一光学层的一侧表面进行漫反射处理，形成漫反射面。

另外，物理方式包括喷砂、辊轮压印或物理沉积；化学方式包括化学沉积或者化学刻蚀。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是第一实施方式提供的透镜光栅器件的结构示意图；

图2是第一实施方式提供的透镜光栅器件的漫反射面的结构示意图；

图3是第一实施方式提供的透镜光栅器件的漫反射面的结构示意图；

图4是第一实施方式提供的透镜光栅器件的漫反射面的结构示意图；

图5是第二实施方式提供的立体显示装置的结构示意图；

图6是第二实施方式提供的优选的立体显示装置的结构示意图；

图7是第三实施方式提供的透镜光栅器件制造的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种透镜光栅器件10，如图1所示，包括：第一光学层11，第一光学层11的一表面上形成有周期性排列的透镜单元111；第二光学层12，设置在第一光学层11上，并且覆盖在第一光学层11的透镜单元111上，第二光学层12远离第一光学层11的一侧表面为漫反射面121，该漫反射面121中包括不规则设置的凹凸微结构。

也就是说，在本发明实施方式中，漫发射面121的结构为凹凸不平的粗糙结构，即，漫反射面121为凹凸不平的不光滑表面，例如磨砂面或者雾化面，其上分布有多个凸起的微结构和凹陷的微结构，本发明统称为凹凸微结构。

需要说明的是，本发明实施例中，所言不规则设置，是指凹凸微结构在漫反射面上离散或连续分布，整个表面上的凹凸微结构的尺寸(如图2所示)、形状(如图3所示)、分布密度(如图4所示)等等并不是一致的，例如，具有不同的大小、深浅、疏密、形状、纹理等等。需要说明的是，图2、图3、图4仅仅是一个示意，本申请中漫反射面121的具体结构并不局限于图中所示。

可将漫反射面121划分为至少两个区域，具体的不规则设置可以为，不同区域中凹凸微结构的尺寸、形状、分布密度中的至少一者是不同的。可以理解的是，漫反射面121还可以由不同的尺寸、形状、分布密度中的任意两个特征进行组合得到，或者由不同的尺寸、形状、分布密度三者同时进行组合得到。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过在透镜光栅器件10的第二光学层12上设置漫反射面121，使得从漫反射面121射出的光因漫反射面121的结构产生漫反射，弱化了原透镜光栅器件10的周期排列结构造成的干扰，由此来调整2D显示时的画面，最终可以良好的改善2D画面显示时产生的切割纹理现象，同时降低多层分光器件干扰造成的摩尔纹。

需要说明的是，本实施方式中，漫反射面121的结构是凹凸不平的粗糙结构，因此从漫反射面121射出的光会产生漫反射。举例而言，本实施方式中，该凹凸不平的粗糙结构可以按照不同的粗糙度进行处理而形成的，不同的粗糙度即为具有不同的深浅、疏密、形状、纹理等，该种处理方式可以是物理的方式(比如，喷砂、辊轮压印、物理沉积)，也可以是化学的处理方式(比如，化学沉积、化学刻蚀)，在通过物理处理或者化学处理后，形成不规则设置的的凹凸微结构，不规则设置的凹凸微结构会产生不同程度的漫反射，能够满足实际中不同的需要，另外，在本实施方式中，穿射透镜光栅器件10的光是从第一光学层11的方向射向第二光学层12。

第一光学层11可以是树脂层或液晶层，第二光学层12可以是树脂层或者液晶层。在本实施方式中，第一光学层11和第二光学层12均为树脂层，且第一光学层11和第二光学层12均是紫外线固化成型的，并且第一光学层11与第二光学层12之间具有不同的折射率n1和n2，由此形成了具有双折射率的透镜光栅器件10，另外，需要说明的是，第一光学层11的透镜单元111可以均为凸透镜或均为凹透镜。本实施方式中，所述透镜单元111均为凸透镜。第一光学层11的透镜单元111在垂直于第一光学层11方向上的截面形状可以是多个连接的半圆形/三角形/梯形/其他形状等。本实施方式中，透镜单元111在垂直于第一光学层11方向上的截面形状为半圆形。

在本实施方式中，透镜光栅器件10还包括第一介质层13，该第一介质层13设置在第二光学层12的漫反射面121上，第一介质层13的折射率n3与第二光学层的折射率n2不相等。利用第一介质层13与第二光学层12之间产生的折射率差，使得光从具有折射率n2的第二光学层12中射入具有折射率n3的第一介质层13中，由于漫反射面的存在，使光线发生轻微改变，有利于消除画面摩尔纹路、透镜切割像素锯齿现象，实现对3D画面的改善，由此，在提升了2D显示画面质量的同时，避免了3D画面的损失，改善了3D画面的观感。

可以理解的是，漫反射面121可以根据设定的雾度值进行加工，也就是说，可以有不同雾度值的漫反射面121，而漫反射面121的雾度值也可以根据分光光度计进行测量测出。在折射率n2、n3不同的前提下，为了得到一个更好的2D显示效果，本实施方式中，优选的令漫反射面121的雾度值小于或等于30％，同时折射率n2与n3的差值大于或等于0.1；另外，也可以优选的使漫反射面121的雾度值大于30％，同时折射率n2与n3的差值小于0.1。需要说明的是，只要满足上述任意一组数据要求，透镜光栅器件10可以得到一个更好地2D显示效果，并且3D画面的显示质量也很优良。

需要说明的是，在本实施方式中，第一介质层13与第二光学层12具有不同的折射率，在这个基础上，第一介质层13中的介质可以有多种选择，比如光学胶层、树脂层等，具体的说，可以是OCA(Optically Clear Adhesive，光学胶)、OCR(OCR Optical Clear Resin，光学透明紫外固化树脂)、SCA(Solid Optically Clear Adhesive，光学透明胶)等，由此，本实施方式中，第一介质层13具体的可以为OCA、OCR、SCA中的任意一种，值得一提的是，OCA、OCR、SCA等介质还具有相对固定作用。需要说明的是，选用不同的介质，会使得第一介质层13具有不同的折射率n3，因此，可以根据第二光学层12来可变的选择第一介质层13中的介质，以调整折射率n2与n3的差值，调节雾度值大小，使得3D显示画面的效果能够更好。

另外，本实施方式中，还包括基材层14，第一光学层11设置在基材层14上，具体的说，第一光学层11背离透镜单元111的一面设置在该基材层14上。该基材层14的种类可以有很多，在本实施方式中，该基材层14可以为偏光片、树脂层中的任意一种，其中，树脂层具体的可以为涤纶树脂(Polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)中的任意一种。值得一提的是，该基材层14还可以为透明层，以便于光的透射。

可以理解，其他实施例中，该第一介质层13也可省略。

本发明的第二实施方式涉及一种立体显示装置100，如图5，包括：显示面板20和透镜光栅器件10，其中，透镜光栅器件10设置在显示面板20上，并且透镜光栅器件10为第一实施方式中所述的透镜光栅器件10，该透镜光栅器件的第一光学层11较第二光学层12靠近显示面板20。

本实施方式中，在立体显示装置100中设置具有第一光学层11、第二光学层12的透镜光栅器件10，并且第二光学层12远离第一光学层11的一面为漫反射面121，从而使得光从漫反射面121中射出时，因漫反射面121的凹凸结构改变了光的射出方向，由此实现了对2D显示画面的调整，弱化了2D显示画面中的切割纹理，提升了2D显示画面的观感。

本实施方式中，优选的，还包括设置在透镜光栅器件10与显示面板20之间的第二介质层30，图6即为相应的立体显示装置200。该第二介质层30中介质的种类也可以有很多，比如光学胶层、树脂层等，具体的说，可以是OCA(Optically Clear Adhesive，光学胶)、OCR(OCR Optical Clear Resin，光学透明紫外固化树脂)、SCA(Solid Optically ClearAdhesive，光学透明胶)等，因此，本实施方式中，第二介质层30具体的可以为OCA、OCR、SCA中的任意一种。值得一提的是，透镜光栅器件10与显示面板20之间需要相对固定，在使用OCA、OCR、SCA等介质时，因介质本身设置在光栅透镜10与显示面板20之间，从而可以利用介质使透镜光栅器件10与显示面板20形成良好的相对固定。

在本实施方式中，透镜光栅器件10与显示面板20之间还可以预留有间隔，且该间隔内为空气。即透镜光栅器件10与显示面板20之间不设置第二介质层，两者直接相对间隔且固定设置，其固定方式可以是经由其他组件/方式进行固定。

另外，为了方便用户的操作，提高用户使用体验，本实施方式中的立体显示装置200还包括设置在第二光学层12远离第一光学层11一侧的触摸屏或玻璃盖板40。

具体的说，在本实施方式中，当第二光学层12远离第一光学层11的表面上设置有第一介质层13时，该触摸屏或玻璃盖板40具体的是设置在第一介质层13远离第一光学层11的一面上，并且，当设置为触摸屏时，能够满足用户直接手动点击操作的需求，快捷且便利，当设置为玻璃盖板时，可以保护第一介质层13、第二光学层12等被磨损。

除此之外，需要说明的是，本实施方式中，透镜光栅器件10为如前所述的透镜光栅器件10，并且，透镜光栅器件10与触摸屏或透明盖板40之间不夹设第一介质层13，此时，透镜光栅器件10与触摸屏或透明盖板40之间相对间隔且固定设置。具体的说，透镜光栅器件10与触摸屏或透明盖板40之间设置有间隔层(相当于将第一介质层13替换为间隔层，图中未示出)，间隔层内填充有气体介质，第二光学层12与气体介质接触，气体介质的折射率n4与第二光学层12的折射率n2不相等。气体介质本身也具有折射率，也就是说，可以通过调节气体介质与第二光学层12之间的折射率差值，使得3D显示画面的效果能够更好。另外，值得一提的是，该气体介质可以为空气，当然，也可以是其他的气体。

需要说明的是，在本实施方式中，优选的，漫反射面121的雾度值小于或等于30％，n2与n4的差值大于或等于0.1；可以理解的是，漫反射面121的雾度值还可以优选的大于30％，同时，n2与n4的差值小于0.1。在本实施方式中，只要满足上述任意一组数据要求，都有助于立体显示装置显示出一个良好的2D效果，同时，也使得3D画面的显示质量良好。

本发明的第三实施方式涉及第一实施方式中的透镜光栅器件的制作方法，如图7所示，包括：

S11：形成第一光学层，并在第一光学层一侧表面上形成周期性排列的透镜单元；

S12：在形成有周期性排列的透镜单元的第一光学层上形成第二光学层，以使第二光学层覆盖第一光学层上的透镜单元；

S13：对第二光学层远离第一光学层的一侧表面上进行漫反射处理形成漫反射面，漫反射面中包括不规则设置的凹凸微结构。

本实施方式中，通过在透镜光栅器件的第二光学层上设置漫反射面，使得从漫反射面射出的光因漫反射面的结构产生漫反射，弱化了原透镜光栅器件的周期排列结构造成的干扰，由此来调整2D显示时的画面，最终可以良好的改善2D画面显示时产生的切割纹理现象。

值得一提的是，在本实施方式中，可以使用超精密车床设备在辊轮上进行雕刻形成透镜单元模型；再在具备一定柔韧性的基材上铺上第一树脂材料，其中，该基材可以是偏光片、PET、PC、PMMA等；利用具有透镜单元模型的辊轮在第一树脂材料上印压，以在第一树脂材料上形成透镜单元；对印压过后的第一树脂材料进行紫外线固化，以形成第一光学层；在第一光学层具有透镜单元的一面上铺上第二树脂材料；在第二光学层远离第一光学层的一侧表面上进行漫反射处理，漫反射面中包括具有不同粗糙度的凹凸微结构；对漫反射处理过后的第二树脂材料进行紫外线固化。需要说明的是，上述描述的各个细节，只是本实施方式中提供的一种具体实现手段，本实施方式中的透镜光栅器件的制作方法还可以其他的实施细节，此处不做赘述。

另外，在本实施方式中，对第二光学层远离所述第一光学层的一侧表面进行漫反射处理，形成漫反射面的方式包括：通过物理或化学方式对第二光学层远离第一光学层的一侧表面进行漫反射处理，形成漫反射面。具体的说，物理的方式可以包括喷砂或辊轮压印或物理沉积等；化学的方式可以包括化学沉积或者化学刻蚀等。

需要说明的是，不论采用物理的方式，还是化学的方式，其形成的漫反射面均可以良好的达到本实施方式中弱化原透镜光栅器件的周期排列结构造成的干扰的效果。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种透镜光栅器件，其特征在于，包括：

第一光学层，所述第一光学层的一侧表面上形成有周期性排列的透镜单元；

第二光学层，设置在所述第一光学层上，覆盖所述第一光学层上的透镜单元；其中：

所述第二光学层远离所述第一光学层的一侧表面为漫反射面，所述漫反射面中包括不规则设置的凹凸微结构。

2.根据权利要求1所述的透镜光栅器件，其特征在于，所述漫发射面的至少两个区域上的凹凸微结构的尺寸不同，和/或，所述漫发射面的至少两个区域上的凹凸微结构的形状不同，和/或，所述漫反射面的至少两个区域上的凹凸微结构的分布密度不同。

3.根据权利要求1所述的透镜光栅器件，其特征在于，所述第一光学层的折射率n1不等于所述第二光学层的折射率n2，所述透镜单元均为凹透镜或均为凸透镜。

4.根据权利要求1所述的透镜光栅器件，其特征在于，还包括第一介质层，所述第一介质层设置在所述第二光学层的漫反射面上，所述第一介质层的折射率n3与所述第二光学层的折射率n2不相等。

5.根据权利要求4所述的透镜光栅器件，其特征在于，

所述漫反射面的雾度值小于或等于30％，所述n2与n3的差值大于或等于0.1；

或者，

所述漫反射面的雾度值大于30％，所述n2与n3的差值小于0.1。

6.根据权利要求4所述的透镜光栅器件，其特征在于，所述第一介质层为光学胶层、树脂层中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的透镜光栅器件，其特征在于，还包括基材层，所述第一光学层设置在所述基材层上。

8.根据权利要求7所述的透镜光栅器件，其特征在于，所述基材层为偏光片、树脂层中的任意一种。

9.一种立体显示装置，其特征在于，包括：透镜光栅器件以及显示面板，所述透镜光栅器件设置在所述显示面板上，所述透镜光栅器件为权利要求1至8任一项所述的透镜光栅器件，且所述透镜光栅器件的第一光学层较第二光学层靠近所述显示面板。

10.根据权利要求9所述的立体显示装置，其特征在于，还包括设置在所述透镜光栅器件与所述显示面板之间的第二介质层。

11.根据权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于，所述第二介质层为光学胶层、树脂层中的任意一种。

12.根据权利要求9至11任一项所述的立体显示装置，其特征在于，还包括设置在所述第二光学层远离第一光学层一侧的触摸屏或透明盖板。

13.根据权利要求12所述的立体显示装置，其特征在于，

所述透镜光栅器件为权利要求1、2、3、7、8任一项所述的透镜光栅器件；

所述透镜光栅器件与所述触摸屏或透明盖板之间设置有间隔层，所述间隔层内填充有气体介质，所述第二光学层与所述气体介质接触，所述气体介质的折射率n4与所述第二光学层的折射率n2不相等。

14.根据权利要求13所述的立体显示装置，其特征在于，

所述漫反射面的雾度值小于或等于30％，所述n2与n4的差值大于或等于0.1；

或者，

所述漫反射面的雾度值大于30％，所述n2与n4的差值小于0.1。

15.一种透镜光栅器件的制作方法，其特征在于，包括：

形成第一光学层，并在所述第一光学层一侧表面上形成周期性排列的透镜单元；

在形成有周期性排列的透镜单元的第一光学层上形成第二光学层，以使所述第二光学层覆盖所述第一光学层上的透镜单元；

对所述第二光学层远离所述第一光学层的一侧表面进行漫反射处理，形成漫反射面，所述漫反射面中包括不规则设置的凹凸微结构。

16.根据权利要求15所述的透镜光栅器件的制作方法，其特征在于，所述对所述第二光学层远离所述第一光学层的一侧表面进行漫反射处理，形成漫反射面包括：

通过物理或化学方式对所述第二光学层远离所述第一光学层的一侧表面进行漫反射处理，形成所述漫反射面。

17.根据权利要求16所述的透镜光栅器件的制作方法，其特征在于，

所述物理方式包括喷砂、辊轮压印或物理沉积；

所述化学方式包括化学沉积或者化学刻蚀。