一种裸眼3D显示的双胶合微柱透镜光栅器件及其制备方法与流程

本发明涉及一种裸眼3D显示的双胶合微柱透镜光栅器件及其制备方法。

背景技术：

随着数字在图像处理技术和设备制造水平的进步，3D显示已经成为显示行业的一大流行趋势。柱透镜光栅液晶屏是裸眼3D显示屏的一种，但存在串扰度高，视点数少，清晰度有待提高等缺点，柱透镜光栅是由许多结构完全相同的微柱透镜平行排列而成微柱透镜阵列，其原理是利用柱透镜光栅单元的分光原理将焦平面上不同位置的两幅视差图像光折射到两个不同方向，使观看者左右眼分别看到两幅不同的图像，产生视差感，经视神经传导在大脑中融合产生立体图像。这类裸眼3D显示技术成本低，制作工艺简单，能够实现2D/3D切换，受到市场的欢迎。目前，普通的柱透镜单元当光线透过曲面透镜中时其发散方向会受到曲面透镜的调制，出射光线不能聚焦一点，而是形成一个较大椭圆立体弥散斑，造成单色光像差和红绿蓝三光色差，使垂直柱透镜柱体方向分辨率下降。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种裸眼3D显示的双胶合微柱透镜光栅器件及其制备方法，起到了降低红绿蓝弥散斑大小、减小离焦尺寸、增加中心光斑强度、降低串扰度以及提高横向（即垂直柱透镜柱体方向）和轴向分辨率的效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种应用于裸眼3D显示的双胶合微柱透镜光栅器件，其特征在于：包括基板、平凸透镜光栅阵列、凹凸透镜光栅阵列和填充层；所述平凸透镜光栅阵列设置在基板上表面，所述凹凸透镜光栅阵列的凹面与平凸透镜光栅阵列的凸面相互契合；所述填充层的内侧覆盖在凹凸透镜光栅阵列的凸面上，外侧保持平整；所述平凸透镜光栅阵列和凹凸透镜光栅阵列的折射率不同，且填充层的折射率小于平凸透镜光栅阵列与凹凸透镜光栅阵列的复合有效折射率。

进一步的，所述平凸透镜光栅阵列为汇聚性质的正透镜。

进一步的，所述凹凸透镜光栅阵列为发散性质的负透镜。

进一步的，所述平凸透镜光栅阵列、凹凸透镜光栅阵列和填充层的材料为紫外线固化液态胶。

进一步的，所述紫外线固化液态胶包括有机硅橡胶、丙烯酸型树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂。

一种裸眼3D显示的双胶合微柱透镜光栅器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在基板上涂覆第一层透明的紫外线固化液态胶，使用第一模具通过纳米压印技术将该紫外线固化液态胶刻蚀为平凸透镜光栅阵列并进行固化处理；

步骤S2：在所述平凸透镜光栅阵列上涂覆第二层透明的紫外线固化液态胶，使用第二模具通过纳米压印技术将该紫外线固化液态胶刻蚀为凹凸透镜光栅阵列并进行固化处理；

步骤S3：在所述凹凸透镜光栅阵列上涂覆第三层透明的紫外线固化液态胶，使用第三模具通过纳米压印技术将该紫外线固化液态胶刻蚀为填充层并进行固化处理。

进一步的，所述固化处理为采用冷紫外光设备进行照射处理。

进一步的，所述第一模具的压印面为与平凸透镜光栅阵列的凸面相契合的凹面。

进一步的，所述第二模具的压印面为与凹凸透镜光栅阵列的凸面相契合的凹面。

进一步的，所述第三模具的压印面为平面。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：一方面，本发明采用的平凸透镜光栅阵列的折射率n1与凹凸透镜光栅阵列的折射率n2不同，曲率半径不同，能校正球差色差，形成较小的红绿蓝弥散斑，有效提高柱透镜在横向和轴向的分辨率；另一方面，本发明的平凸透镜光栅阵列和凹凸透镜光栅阵列的复合有效折射率大于填充层的折射率n3，形成了双胶合微柱透镜光栅器件的完整结构；最后，光栅的最外层透明薄膜填充材料，能有效防止双胶合微柱透镜光栅器件损坏。本发明同时制备标准模具、薄膜压制工艺，能生产大面积的双胶合微柱透镜光栅器件，能够节约生产成本，扩大产量；与现有普通微柱透镜光栅技术相比，本发明克服了普通微柱透镜光栅的固有缺陷、其平整度提高、生产效率集成、使用寿命长、光聚焦属性显著增强，3D显示综合效果提升。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是本发明凹凸透镜光栅阵列的局部尺寸示意图。

图3是普通光栅的光线调制示意图。

图4是本发明的光线调制示意图。

图5是本发明的制备流程示意图。

图中：1-基板；2-平凸透镜光栅阵列；3-凹凸透镜光栅阵列；4-填充层；5-第一模具；6-第二模具；7-第三模具。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参照图1，本发明提供一种裸眼3D显示的双胶合微柱透镜光栅器件，其特征在于：包括基板1、平凸透镜光栅阵列2、凹凸透镜光栅阵列3和填充层4；所述平凸透镜光栅阵列设置在基板上表面，所述凹凸透镜光栅阵列的凹面与平凸透镜光栅阵列的凸面相互契合；所述填充层的内侧覆盖在凹凸透镜光栅阵列的凸面上，外侧保持平整；所述平凸透镜光栅阵列的折射率n1和凹凸透镜光栅阵列的折射率n2不同，且n1<n2；且填充层的折射率n3小于平凸透镜光栅阵列与凹凸透镜光栅阵列的复合有效折射率，保证了光栅的效果。

于本实施例中，所述平凸透镜光栅阵列为汇聚性质的正透镜；凹凸透镜光栅阵列为发散性质的负透镜。凹凸透镜光栅阵列的局部示意图请参照图2，中部的厚度h1小于边缘的厚度h2。

于本实施例中，所述平凸透镜光栅阵列、凹凸透镜光栅阵列和填充层的材料为紫外线固化液态胶；包括有机硅橡胶、丙烯酸型树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂。优选的，本实施例平凸透镜光栅阵列、凹凸透镜光栅阵列和填充层的材料采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等透光材料。而基板采用玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等透光材料。

图3为现有技术中普通光栅的光线调制示意图，普通光栅通过平凸透镜的调光，使得红光（R）的离焦（交点距离屏幕的距离）过大；而图4为本发明的光线调制示意图，通过平凸透镜和凹凸透镜的调制，将红光（R）、绿光（G）、蓝色（B）调制为绿光（G）、红光（R）、蓝色（B）的顺序；且实现红绿蓝三光在横向和纵向空间均具有相同焦距以消除光色散。

请参照图5，本实施例还提供一种裸眼3D显示的双胶合微柱透镜光栅器件的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：在基板上涂覆第一层透明的紫外线固化液态胶，使用第一模具5通过纳米压印技术将该紫外线固化液态胶刻蚀为平凸透镜光栅阵列并进行固化处理；脱去第一模具，基板上形成一层透明薄膜即平凸透镜光栅阵列；所述第一模具的压印面为与平凸透镜光栅阵列的凸面相契合的凹面。此步骤中，紫外线固化液态胶固化后的折射率与基板材料基本一致。

步骤S2：在所述平凸透镜光栅阵列上涂覆第二层透明的紫外线固化液态胶，使用第二模具6通过纳米压印技术将该紫外线固化液态胶刻蚀为凹凸透镜光栅阵列并进行固化处理；脱去第二模具，平凸透镜光栅阵列上形成一层透明薄膜即凹凸透镜光栅阵列；所述第二模具的压印面为与凹凸透镜光栅阵列的凸面相契合的凹面。此步骤中，紫外线固化液态胶固化后的折射率与平凸透镜光栅阵列不一致。

步骤S3：在所述凹凸透镜光栅阵列上涂覆第三层透明的紫外线固化液态胶，使用第三模具7通过纳米压印技术将该紫外线固化液态胶刻蚀为填充层并进行固化处理；脱去第三模具，凹凸透镜光栅阵列上形成一层透明薄膜及填充层。填充层填平了凹凸透镜光栅阵列的凸面。所述第三模具的压印面为平面。

于本实施例中，所述固化处理为采用冷紫外光设备进行照射处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。