一种光栅膜制造方法及设备与流程

本发明属于显示技术领域，具体而言，涉及一种光栅膜制造方法及设备。

背景技术：

随着工农业和科技的发展，人民生活水平的不断提高，人们对观影体验也越来越讲究。目前，裸眼3D立体显示技术因具备良好的观看自由度而受到广泛关注。裸眼3D立体显示技术使观众不需要佩戴特制的眼镜就能观看到3D效果。当前裸眼3D立体显示技术的主要技术方案是在显示器前面加上一光学器件，使观看着左右眼透过光栅分别看到左右视图从而形成立体视觉。该光学器件主要有两种，一种是狭缝光栅，另一种是柱透镜光栅。

前者虽然很容易加工制造，也易于实现2D/3D兼容，但是对光能量损失严重，需要加大背光功率。后者目前主要采用光栅模具碾压成膜材料加固化的方法制作。由于很多模具加工设备还依赖于进口，在产品试样阶段想要调整设计光栅参数就得重新设计光栅模具，费用昂贵；同时该方法制造的柱透镜光栅还存在制作困难、制造周期长、良品率低、费用高等问题。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的在于提供一种光栅膜制造方法及设备，以有效地改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种光栅膜制造方法，所述方法包括：在基材的表面涂布成膜原料，形成成膜原料层；利用声波诱导法在所述成膜原料层形成光栅结构；对所述光栅结构进行固化，形成光栅膜。

在本发明较佳的实施例中，上述的利用声波诱导法在所述成膜原料层形成光栅结构的步骤，包括：根据预先获得的光栅参数生成驻波；利用所述驻波在所述成膜原料层形成具有所述光栅参数的光栅结构。

在本发明较佳的实施例中，上述的利用所述驻波在所述成膜原料层形成具有所述光栅参数的光栅结构的步骤，包括：将所述驻波作用于所述成膜原料层上表面，在所述成膜原料层形成具有所述光栅参数的光栅结构。

在本发明较佳的实施例中，上述的利用所述驻波在所述成膜原料层形成具有所述光栅参数的光栅结构的步骤，包括：将所述驻波作用于所述成膜原料层内部，在所述成膜原料层形成具有所述光栅参数的光栅结构。

在本发明较佳的实施例中，上述的在基材的表面涂布成膜原料，形成成膜原料层的步骤之前，还包括：在光栅膜成型仓内的底板上铺设所述基材。

在本发明较佳的实施例中，上述的对所述光栅结构进行固化，形成光栅膜的步骤之后，还包括：将所述光栅膜从远离所述底板的表面剥离。

第二方面，本发明实施例还提供了一种光栅膜制造设备，包括光栅膜成型仓、波形发生装置、涂布装置和固化装置。所述波形发生装置设置于所述光栅膜成型仓内或外。所述涂布装置用于将成膜原料涂布在置于所述光栅膜成型仓内的底板上铺设的基材上，形成成膜原料层。所述波形发生装置用于形成驻波，利用所述驻波在所述成膜原料层形成具有预设光栅参数的光栅结构。所述固化装置用于将所述基材上形成的所述光栅结构固化。

在本发明较佳的实施例中，所述波形发生装置安装于所述光栅膜成型仓的第一预设位置，所述波形发生装置产生的所述驻波作用于所述成膜原料层上表面，在所述成膜原料层形成具有所述预设光栅参数的所述光栅结构。

在本发明较佳的实施例中，所述波形发生装置安装于所述光栅膜成型仓的第二预设位置，所述波形发生装置产生的所述驻波作用于所述成膜原料层内部，在所述成膜原料层形成具有所述预设光栅参数的所述光栅结构。

在本发明较佳的实施例中，所述光栅膜制造设备还包括固化仓，所述光栅膜成型仓、所述波形发生装置、所述涂布装置和所述固化装置均置于所述固化仓内。

本发明实施例提供了一种光栅膜制造方法及设备，该方法采用声波诱导技术来形成光栅结构，克服了现有技术中，采用光栅模具制作光栅膜而存在的诸多缺陷。本发明提供的光栅膜制造方法具备制造成本低、制作容易、制造周期短、良品率高、适用性强等优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了现有的光栅膜制造方法制作光栅膜的结构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种光栅膜制造方法的方法流程图。

图3示出了本发明实施例提供的图2中的步骤S22的方法流程图。

图4示出了本发明实施例提供的一种光栅膜制造方法的工艺流程图。

图5示出了本发明实施例提供的另一种光栅膜制造方法的方法流程图。

图6示出了本发明第一实施例提供的一种光栅膜制造设备的结构示意图。

图7示出了本发明第一实施例提供的图6中的波形发生装置安装于光栅膜成型仓的第一预设位置的结构示意图。

图8示出了本发明第一实施例提供的图6中的波形发生装置安装于光栅膜成型仓的第二预设位置的结构示意图。

图9示出了本发明第二实施例提供的一种光栅膜制造设备的结构示意图。

图标：10－固化炉；20－光栅模具；30－卷材；40－涂布设备；100－光栅膜制造设备；110－光栅膜成型仓；111－底板；112－基材；113－成膜原料层；120－涂布装置；130－波形发生装置；131－第一波形发生器；132－第二波形发生器；133－波形反射器；140－固化装置；150－固化仓。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”等术语并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，现在的柱透镜光栅膜的制造方法通常是采用光栅模具20碾压成膜材料加固化的方法制作。图中，示出了采用该方法制造柱透镜光栅膜的一些设备，例如固化炉10、光栅模具20、卷材30和涂布设备40。其中，该涂布设备40用于将成膜原料涂布在该卷材30上；所述光栅模具20为光栅辊，用于碾压涂布在卷材30上的成膜原料；该固化炉10用于固化经光栅模具20碾压后的成膜原料。当需要设计不同栅距、不同规格大小的光栅时，则需要更换不同的光栅模具20。特别是针对小尺寸的光栅，例如栅距为0.1mm左右，累积误差不得超过0.01mm的光栅时，该设备难以制作出该精密结构的光栅。加之，很多模具加工设备还依赖于进口，导致制造费用昂贵、制造周期长等。因此，不难发现通过该方法制造的柱透镜光栅膜将受限于光栅模具20。此外，由于固化过程与碾压过程同步进行，在碾压过程中，形成的光栅结构即使不均匀，也来不及修正，直接被固化成型，导致制造的光栅精度偏低、良品率不高等。因此该方法制造的柱透镜光栅膜存在制造困难、制造周期长、良品率低、费用高、适用性不强等缺陷。

为了改善上述问题，本发明实施例提供了一种光栅膜制造方法，如图2所示。本发明实施例提供的光栅膜制造方法至少包括步骤S21至步骤S23。

步骤S21，在基材的表面涂布成膜原料，形成成膜原料层。

本实施例中，基材可以为柔性玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate，PEN)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醚砜(Polyether Sulfone，PES)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、复合材料薄膜(Fiber Reinforced Plastic，FRP)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)等基材。应当理解的是，上述的基材也可以为硬性基材。相对于硬性基材来说，柔性基材的延展性更好，适用性更强，能有效降低制造成本和提高光栅膜的可靠性及稳定性。

在本实施例中，优选地，所涂布的成膜原料可以为处于液晶态的成膜原料。可以是通过涂布装置在基材上涂布成膜原料，形成成膜原料层。

作为一种实施方式，可以通过狭缝涂布装置在基材上涂布成膜原料，形成成膜原料层。该狭缝涂布装置包括涂布液储存罐、控制部和涂布头。控制部用于控制涂布头将涂布液储存罐中的成膜原料涂布在基材上，在涂布的过程中，涂布头相对于基材的运动速度以及涂布头距离基材上表面的高度均是可以调节的。

作为另一种实施方式，可以通过喷雾式涂布装置在基材上涂布成膜原料，形成成膜原料层。喷雾涂布装置可以包括多个具有喷嘴的涂布头。涂布过程中，涂布头相对于基板的运动速度及涂布头距离基板上表面的高度均是可以调节的。

本实施例中，该成膜原料为紫外线固化胶粘剂或热固性胶粘剂。

步骤S22，利用声波诱导法在所述成膜原料层形成光栅结构。

利用声波诱导法在所述成膜原料层形成光栅结构的步骤包括S221至步骤S222，如图3所示。

步骤S221，根据预先获得的光栅参数生成驻波。

本实施例中，预先获得的光栅参数为需要设计的光栅膜的光栅参数，例如需要生产栅距为0.1mm的光栅膜时，可以根据该光栅参数生成相应的驻波。具体的，根据该光栅参数生成相应的驻波的实施方式可以为：通过波形发生装置来获得所述驻波。

作为一种实施方式，该波形发生装置可以包括两个波形发生器，分别为第一波形发生器和第二波形发生器。第一波形发生器产生的第一波形与第二波形发生器产生的第二波形相互叠加，形成驻波。其中，可以根据需要设计的光栅膜的光栅参数来控制第一波形发生器产生的第一波形的频率、振幅等，以及可以根据需要设计的光栅膜的光栅参数来控制第二波形发生器产生的第二波形的频率、振幅等。

作为另一种实施方式，该波形发生装置可以包括一个波形发生器和一个波形反射器，该波形反射器用于将第一波形发生器产生的第一波形反射回来形成第二波形，该波形发生器产生的第一波形与波形反射器反射回来的第二波形相互叠加，形成驻波。其中，可以根据需要设计的光栅膜的光栅参数来控制第一波形发生器产生的第一波形的频率、振幅等，从而控制波形反射器反射回来的第二波形的频率、振幅等。

步骤S222，利用所述驻波在所述成膜原料层形成具有所述光栅参数的光栅结构。

将波形发生装置产生的驻波作用于该成膜原料层，在成膜原料层形成具有光栅参数的光栅结构。其中，所述将波形发生装置产生的驻波作用于该成膜原料层主要包括两种情况。下面将对这两种情况进行说明：

第一种，将所述驻波作用于所述成膜原料层上表面，在所述成膜原料层形成具有所述光栅参数的光栅结构。

第二种，将所述驻波作用于所述成膜原料层内部，在所述成膜原料层形成具有所述光栅参数的光栅结构。

其中，该驻波作用于所述成膜原料层，在成膜原料层形成具有光栅参数的光栅结构的具体过程如下：

本实施例中，以正弦波进行举例，其余波形的情况请参照该正弦波的情形。该驻波的波动方程为：P(x，t)＝P₀+△P＊sin(2πx/λ)＊sin(ωt)。其中，P(x，t)为超声波介质中压强分布函数，x为相对于声源的位置，ω为超声波圆频率，λ为波长，且满足λ＝v/2πω，v为超声波在介质中的传播速度，△P为超声波强度，P₀为初始时刻的压强分布函数。通过调节超声波频率即可改变驻波周期。

在上述压强分布的作用下，在成膜原料层上会形成呈周期性变化的光栅结构，例如呈正弦规律变化的周期性结构。该光栅结构的结构方程为：△Z(x)＝K＊△P＊∣sin(2πx/λ)∣。其中，K为形变系数，该结构方程的周期为超声波长的一半即λ/2，通过调节频率即可控制周期，调节△P即可调节周期结构的最高点高度，即可调节光栅的焦距。

步骤S23，对所述光栅结构进行固化，形成光栅膜。

本实施例中，可以通过固化装置来实现该光栅结构的固化，从而在基材表面形成光栅膜。具体的，固化装置可以通过光固化技术或者热固化技术来对所述光栅结构进行固化。

当所述成膜原料为紫外线固化胶粘剂时，例如UV胶水，上述固化装置可以为紫外线灯，通过紫外光照使成膜材料固化。

当所述成膜原料为热固性胶粘剂时，例如环氧树脂胶粘剂，上述固化装置可以为红外线加热器，通过红外加热使成膜材料固化。

其中，为了更好地说明采用上述方法制作光栅膜的流程，请参阅图4。其中，a表示在基材上涂布成膜原料，形成成膜原料层的过程；b表示利用驻波在成膜原料层形成光栅结构的过程；c表示利用固化装置对光栅结构进行固化的过程。

如图5所示，本发明实施例还提供了另一种光栅膜制造方法，包括步骤S41至步骤S45。

步骤S41，在光栅膜成型仓内的底板上铺设所述基材。

将基材铺设于该光栅成型仓内的底板上，铺设时，该基材应保持水平，这样在涂布成膜原料时，才能确保形成的成膜原料层厚度均匀。

其中，于本实施例中，所述光栅膜成型仓可以由玻璃密封而成，可以自动打开便于放置基材，以及涂布成膜原料等。

步骤S42，在基材的表面涂布成膜原料，形成成膜原料层。

步骤S43，利用声波诱导法在所述成膜原料层形成光栅结构。

步骤S44，对所述光栅结构进行固化，形成光栅膜。

其中，步骤S42、步骤S43及步骤S44的具体实施方式可以参照上述实施例中的步骤S21、步骤S22及步骤S23，此处不再赘述。

步骤S45，将所述光栅膜从远离所述底板的表面剥离。

经过步骤S41至步骤S43在基材表面形成光栅膜。当需要使用该光栅膜时，将光栅膜从底板上剥离下来，其中，剥离的方向为将所述光栅膜从远离所述底板的表面进行剥离。

本发明实施例还提供了一种光栅膜制造设备100，该光栅膜制造设备100可以用于根据上述光栅膜制造方法制造光栅膜。如图6所示，该光栅膜制造设备100包括：光栅膜成型仓110、波形发生装置130、涂布装置120、固化装置140和固化仓150。

所述光栅膜成型仓110用于容纳生成光栅膜的基材112，以及用于固定波形发生装置130等。于本实施例中，所述光栅膜成型仓110由玻璃密封而成，可以自动打开便于放置基材112，以及涂布成膜原料等。当需要生产光栅膜时，将该光栅膜成型仓110打开，将基材112铺设于该光栅膜成型仓110内的底板111上，铺设时，该基材112应保持水平，这样在涂布成膜原料时，才能确保形成的成膜原料层113厚度均匀。

所述涂布装置120用于将成膜原料涂布在置于所述光栅膜成型仓110内的底板111上铺设的基材112上，形成成膜原料层113。于本实施例中，所述涂布装置120可以为狭缝涂布装置，也可以为喷雾式涂布装置。其中，该狭缝涂布装置和喷雾式涂布装置均为自动涂布装置。由于在介绍光栅膜制造方法时对该涂布装置120进行了详细介绍，为了避免累赘，此处不再一一举例。

所述波形发生装置130用于形成驻波，利用所述驻波在所述成膜原料层113形成具有预设光栅参数的光栅结构。于本实施例中，所述波形发生装置130设置于所述光栅膜成型仓110内或外，进一步地，该波形发生装置130可以是安装于该光栅膜成型仓110的外侧壁，或者该波形发生装置130也可以是安装于该光栅膜成型仓110的内侧壁。

作为一种实施方式，该波形发生装置130可以为两个波形发生器，分别为第一波形发生器131和第二波形发生器132。于本实施例中，第一波形发生器131和第二波形发生器132相对设置于所述光栅膜成型仓110外侧壁，即第一波形发生器131设置于所述光栅膜成型仓110的左侧壁，第二波形发生器132相对设置于所述光栅膜成型仓110的右侧壁。第一波形发生器131产生的第一波形与第二波形发生器132产生的第二波形相互叠加，形成驻波。其中，可以根据需要设计的光栅膜的光栅参数来控制第一波形发生器131产生的第一波形的频率、振幅等，以及可以根据需要设计的光栅膜的光栅参数来控制第二波形发生器132产生的第二波形的频率、振幅等。

其中，预设光栅参数为：为需要设计的光栅膜的光栅参数，例如需要生产栅距为0.1mm的光栅膜时，可以根据该光栅参数控制波形发生装置130生成相应的驻波。

其中，利用所述驻波在所述成膜原料层113形成具有预设光栅参数的光栅结构。该方法包括两种情况，下面将对这两种情况进行说明：

第一种，请参阅图7，所述波形发生装置130安装于所述光栅膜成型仓110的第一预设位置，所述波形发生装置130产生的所述驻波作用于所述成膜原料层113上表面，在所述成膜原料层113形成具有所述预设光栅参数的所述光栅结构。

上述的第一预设位置为：所述波形发生装置130产生的所述驻波能作用于所述成膜原料层113上表面的位置，于本实施例中，该第一预设位置靠近该光栅膜成型仓110的上表面。

第二种，请参阅图8，所述波形发生装置130安装于所述光栅膜成型仓110的第二预设位置，所述波形发生装置130产生的所述驻波作用于所述成膜原料层113内部，在所述成膜原料层113形成具有所述预设光栅参数的所述光栅结构。

上述的第二预设位置为：所述波形发生装置130产生的所述驻波能作用于所述成膜原料层113内部的位置，于本实施例中，该第二预设位置靠近该光栅膜成型仓110的中心。

作为另一种实施方式，该波形发生装置130可以为一个波形发生器和一个波形反射器133，如图9所示。其中，该波形发生器优选为第一波形发生器131。于本实施例中，第一波形发生器131和波形反射器133相对设置于所述光栅膜成型仓110外侧壁。该波形反射器133用于将第一波形发生器131产生的第一波形反射回来形成第二波形，该第一波形发生器131产生的第一波形与波形反射器133反射回来的第二波形相互叠加，形成驻波。其中，可以根据需要设计的光栅膜的光栅参数来控制第一波形发生器131产生的第一波形的频率、振幅等，从而控制波形反射器133反射回来的第二波形的频率、振幅等。

其中，该波形反射器133可以由能反射声波的材质制成，例如平面镜等。

其中，利用该实施方式产生的所述驻波在所述成膜原料层113形成具有预设光栅参数的光栅结构。也包括两种情况，即第一种，所述波形发生装置130产生的所述驻波作用于所述成膜原料层113上表面，在所述成膜原料层113形成具有所述预设光栅参数的所述光栅结构。第二种，所述波形发生装置130产生的所述驻波作用于所述成膜原料层113内部，在所述成膜原料层113形成具有所述预设光栅参数的所述光栅结构。由于与上述的两种方式原理相同，为了避免累赘，此处不再一一举例。

所述固化装置140用于将所述基材112上形成的所述光栅结构固化。本实施例中，可以通过光固化技术或者热固化技术来对所述光栅结构进行固化，形成光栅膜。

当所述成膜原料为紫外线固化胶粘剂时，例如UV胶水。此时可以通过固化装置140来实现该光栅结构的固化，形成光栅膜。其中，所述固化装置140可以为紫外线灯，通过紫外光照使成膜材料固化。

当所述成膜原料为热固性胶粘剂时，例如环氧树脂胶粘剂。此时可以通过固化装置140来实现该光栅结构的固化，形成光栅膜。其中，所述固化装置140可以为红外线加热器，通过红外加热使成膜材料固化。

所述固化仓150用于防止在固化过程中，紫外光或者红外光泄露而伤害人体等。进一步地，所述光栅膜成型仓110、所述波形发生装置130、所述涂布装置120和所述固化装置140均置于所述固化仓150内。本实施例中，所述固化仓150的侧壁均由吸光材料制成。例如，当该固化装置140为紫外线灯时，所述固化仓150的侧壁均由紫外光吸收材料制成，防止固化时，紫外光外泄给工作人员造成身体伤害。当该固化装置140为红外线加热器时，所述固化仓150的侧壁均由红外线吸收材料制成，防止固化时，红外线外泄给工作人员造成身体伤害。

利用该光栅膜制造设备100生产光栅膜的步骤可以为：将所述光栅膜成型仓110打开，将基材112放置于该光栅膜成型仓110内的底板111上，控制涂布装置120将成膜原料涂布在该基材112上，形成成膜原料层113，关闭该光栅膜成型仓110。根据预设光栅参数调节该波形发生装置130形成驻波，该驻波作用于该成膜原料层113上表面或者该成膜原料层113内部，在成膜原料层113形成具有预设光栅参数的光栅结构。关闭固化仓150，打开固化装置140，将该光栅结构进行固化，形成光栅膜。

本发明实施例提供了一种光栅膜制造方法及设备。该方法采用声波诱导技术来形成光栅结构，克服了现有技术中，采用光栅模具20制作光栅膜而存在的诸多缺陷。例如，采用光栅模具20制作光栅膜时，由于很多模具加工设备还依赖于进口，在产品试样阶段想要调整设计光栅参数就得重新设计光栅模具20，导致费用昂贵；同时还存在制作困难、制造周期长、良品率低、适用性差等问题。本发明实施例提供的光栅膜制造方法有效降低了光栅膜的生产成本，提高了生产效率，且能根据实际需要设计不同光栅参数的光栅膜，大大提高了光栅膜的适用性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。