液晶光閥及立體顯示裝置的制造方法

液晶光閥及立體顯示裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及裸眼3D顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種液晶光閥及立體顯示裝置。該液晶光閥包括組合透鏡、粘合劑和偏光裝置，所述組合透鏡的下表面與偏光裝置的上表面之間通過粘合劑進(jìn)行面貼合；其中，所述組合透鏡至少包括菲涅爾凹透鏡陣列和菲涅爾凸透鏡陣列，所述菲涅爾凹透鏡陣列和菲涅爾凸透鏡陣列之間的凹凸面互補(bǔ)，所述菲涅爾凹透鏡陣列的凹面和所述菲涅爾凸透鏡陣列的凸面貼合并固定。該液晶光閥可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的良率及成本的技術(shù)問題。
【專利說明】
液晶光閥及立體顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及裸眼3D顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種液晶光閥及立體顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]不需要佩戴特殊眼鏡的立體顯示技術(shù)叫做裸眼3D顯示技術(shù)。它不需要觀察者佩戴笨重、繁瑣的輔助眼鏡裝置，使觀察者觀看立體圖像更加方便、靈活和輕松，因此受到廣泛關(guān)注。裸眼3D顯示技術(shù)是當(dāng)前及以后顯示技術(shù)重要的發(fā)展方向，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要組成部分。
[0003]目前，兩種主流的裸眼3D技術(shù)是:狹縫光柵式和柱鏡光柵式，它們都是基于雙目水平視差原理實(shí)現(xiàn)的。
[0004]圖1所示為現(xiàn)有的狹縫光柵裸眼3D顯示原理示意圖。該立體顯示裝置包括:用于提供圖像光的顯示面板11和位于顯示面板11的顯示面之前的狹縫光柵12。其中，狹縫光柵12是由遮光條和擋光條相間周期性排列組成。顯示面板11的奇數(shù)列和偶數(shù)列分別顯示右眼圖像和左眼圖像，狹縫光柵12將顯示面板11顯示的左、右眼圖像分別提供給觀看者的左、右目艮，然后經(jīng)大腦對左右眼圖像進(jìn)行融合，感受到具有縱深感的立體圖像。
[0005]圖2所示為現(xiàn)有的柱鏡光柵裸眼3D顯示原理示意圖。該立體顯示裝置包括:用于提供圖像光的顯示面板21和位于顯示面板21的顯示面之前的柱鏡光柵22。柱鏡光柵是由眾多完全相同的柱透鏡周期性排列組成。顯示面板21的奇數(shù)列和偶數(shù)列分別顯示右眼圖像和左眼圖像，柱鏡光柵22將顯示面板21顯示的左、右眼圖像分別提供給觀看者的左、右眼，然后經(jīng)大腦對左右眼圖像進(jìn)行融合，感受到具有縱深感的立體圖像。
[0006]在上述兩種技術(shù)中，狹縫光柵裸眼3D顯示技術(shù)由于擋光，從而使得光損失50%以上，體驗(yàn)舒適度不佳;而柱鏡光柵裸眼3D顯示技術(shù)光線透過率達(dá)到90%以上，觀看3D舒適度倶佳。因此，柱鏡方式是目前廣泛被采用的實(shí)現(xiàn)方式。
[0007]從平面顯示向裸眼3D顯示的升級換代，是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，因此需要開發(fā)能進(jìn)行2D/3D切換的裸眼3D技術(shù)?？紤]到現(xiàn)有裸眼立體顯示技術(shù)方案的成熟度以及與2D顯示的兼容性，在顯示面板前放置一偏振裝置和一片組合透鏡。偏振裝置開啟的時(shí)候，通過組合透鏡的分光作用，使得3D片源的雙目圖像分別投射到不同的區(qū)域，從而觀察者能接收到視差立體圖像對，產(chǎn)生深度感知。當(dāng)偏振裝置關(guān)閉時(shí)，組合透鏡就失去了分光作用，恢復(fù)到普通的2D平面顯示。而組合透鏡的制作需要液晶材料，顯示尺寸越大，組合透鏡的焦距也越大，相應(yīng)地厚度也越大。隨著液晶層厚度的增加，容易引起涂布不均，流平時(shí)引起彩斑和水波紋等不良，工藝比較復(fù)雜，成本較高，難以規(guī)?；a(chǎn)，不利于市場推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種液晶光閥及立體顯示裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的良率及成本的技術(shù)問題。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的液晶光閥包括組合透鏡、粘合劑和偏光裝置，所述組合透鏡的下表面與偏光裝置的上表面之間通過粘合劑進(jìn)行面貼合;其中，所述組合透鏡至少包括菲涅爾凹透鏡陣列和菲涅爾凸透鏡陣列，所述菲涅爾凹透鏡陣列和菲涅爾凸透鏡陣列之間的凹凸面互補(bǔ)，所述菲涅爾凹透鏡陣列的凹面和所述菲涅爾凸透鏡陣列的凸面貼合并固定。
[0010]進(jìn)一步地，所述菲涅爾凹透鏡陣列設(shè)置于所述菲涅爾凸透鏡陣列的上方，所述菲涅爾凹透鏡陣列的材料為單折射率材料，所述菲涅爾凸透鏡陣列所選材料具有雙折射特性，并且為正性材料。
[0011]進(jìn)一步地，所述菲涅爾凹透鏡陣列設(shè)置于所述菲涅爾凸透鏡陣列的下方，所述菲涅爾凸透鏡陣列的材料為單折射率材料，所述菲涅爾凹透鏡陣列所選材料具有雙折射特性，并且為負(fù)性材料。
[0012]進(jìn)一步地，所述組合透鏡還包括用于成型所述菲涅爾凹透鏡陣列或菲涅爾凸透鏡陣列的基材;在所述菲涅爾凹透鏡陣列設(shè)置于所述菲涅爾凸透鏡陣列的上方時(shí)，所述菲涅爾凹透鏡陣列通過紫外固化膠在所述基材上成型獲得;在所述菲涅爾凹透鏡陣列設(shè)置于所述菲涅爾凸透鏡陣列的下方時(shí)，所述菲涅爾凸透鏡陣列通過紫外固化膠在所述基材上成型獲得。
[0013]進(jìn)一步地，所述菲涅爾凹透鏡陣列包括分別沿X軸依次排列延伸的多個(gè)第一微透鏡單元，每個(gè)第一微透鏡單元以橫切面中心且平行于Z軸方向的中心線左右對稱;所述菲涅爾凸透鏡陣列包括分別沿X軸依次排列延伸的多個(gè)第二微透鏡單元，每個(gè)第二微透鏡單元以橫切面中心且平行于Z軸方向的中心線左右對稱。
[0014]進(jìn)一步地，所述偏光裝置包括第一基板與第二基板，所述第一基板與所述第二基板正對設(shè)置，在所述第一基板上設(shè)置有第一電極，在所述第二基板上設(shè)置有第二電極，在所述第一電極之上設(shè)置有第一取向膜，在所述第二電極之上設(shè)置有第二取向膜，在所述第一取向膜和第二取向膜之間設(shè)有液晶層，所述第一取向膜和第二取向膜的摩擦方向相互垂直，并且所述第二取向膜的摩擦方向與2D顯示面板出射光的偏振方向平行。
[0015]進(jìn)一步地，在所述第一電極和第二電極之間還包括電壓控制模塊。
[0016]進(jìn)一步地，所述偏光裝置還包括設(shè)置在第一基板與第二基板邊緣用于封裝液晶層周邊的封框膠。
[0017]進(jìn)一步地，所述粘合劑為光學(xué)雙面膠、紫外固化膠或熱熔膠。
[0018]本發(fā)明還提供一種立體顯示裝置，其包括依次設(shè)置的背光模組、顯示面板和所述的液晶光閥。
[0019]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0020]一、減小3D串?dāng)_:通過使用菲涅爾透鏡作為光學(xué)分光器件，準(zhǔn)直性好，能夠大大減小左右眼圖像的串?dāng)_，改善觀看3D的舒適度。
[0021]二、降低成本:通過使用菲涅耳透鏡作為光學(xué)分光器件，把單個(gè)透鏡單元分為幾部分，減小了填充液晶層的厚度，節(jié)省了使用的液晶材料成本，同時(shí)使良率有所提高。
[0022]三、提高生產(chǎn)效率:通過直接在液晶盒上成型雙折射透鏡膜，進(jìn)少了撕膜和貼合環(huán)節(jié)，大幅度提尚了生廣效率。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案下面將對【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為現(xiàn)有的狹縫光柵裸眼3D顯示原理示意圖；
[0025]圖2為現(xiàn)有的柱鏡光柵裸眼3D顯示原理示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的液晶光閥的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的菲涅爾凹透鏡陣列示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的液晶光閥制作流程圖；
[0029]圖6為本發(fā)明實(shí)施例二的液晶光閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖7為本發(fā)明實(shí)施例二的菲涅爾凸透鏡陣列示意圖；
[0031 ]圖8為本發(fā)明實(shí)施例二的液晶光閥制作流程圖；
[0032]圖9為本發(fā)明實(shí)施例三的立體顯示裝置結(jié)構(gòu)是示意圖；
[0033]圖10為本發(fā)明實(shí)施例三的立體顯示裝置2D/3D顯示狀態(tài)示意圖。
[0034]附圖標(biāo)記:
[0035]11-顯不面板；12-狹縫光棚.；21-顯不面板；
[0036]22-柱鏡光柵；100-組合透鏡；101-基材；
[0037]102-菲涅爾凹透鏡陣列；103-菲涅爾凸透鏡陣列；200-粘合劑；
[0038]300-偏光裝置；301-第一基板；302-第二基板；
[0039]303-第一電極；304-第二電極；305-第一取向膜；
[0040]306-第二取向膜；307-液晶層；1000-背光模組；
[0041 ]1021-第一凹透鏡子單元； 1022-第二凹透鏡子單元；
[0042]1023-第三凹透鏡子單元； 1024-第四凹透鏡子單元；
[0043]1025-第五凹透鏡子單元； 1031-第一凸透鏡子單元；
[0044]1032-第二凸透鏡子單元； 1033-第三凸透鏡子單元；
[0045]1034-第四凸透鏡子單元； 1035-第五凸透鏡子單元；
[0046]2000-顯示面板；3000-液晶光閥；4000-電壓控制模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0048]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0049]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0050]下面通過具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0051 ] 實(shí)施例一
[0052]結(jié)合圖3至圖5所示，本實(shí)施例一提供一種液晶光閥，其包括組合透鏡100、粘合劑200和偏光裝置300，組合透鏡100的下表面與偏光裝置300的上表面之間通過粘合劑200進(jìn)行面貼合;其中，組合透鏡100至少包括菲涅爾凹透鏡陣列102和菲涅爾凸透鏡陣列103，菲涅爾凹透鏡陣列102和菲涅爾凸透鏡陣列103之間的凹凸面互補(bǔ)，菲涅爾凹透鏡陣列102的凹面和菲涅爾凸透鏡陣列103的凸面貼合并固定。優(yōu)選地，粘合劑200為光學(xué)雙面膠、紫外固化膠或熱熔膠。
[0053]菲涅爾凹透鏡陣列102設(shè)置于菲涅爾凸透鏡陣列103的上方，菲涅爾凹透鏡陣列102的材料為單折射率材料，菲涅爾凸透鏡陣列103所選材料具有雙折射特性，并且為正性材料(即Λε = ε // -ε丄>0，式中ε //為分子長軸方向的介電系數(shù)，ε丄為分子短軸方向的介電系數(shù))，在常溫下為固態(tài)。通過兩種材料的選擇可以使得單折射率菲涅爾凹透鏡陣列102的折射率ηρ與雙折射率菲涅爾凸透鏡陣列103的一個(gè)折射率nl或n2(nl為垂直于光軸方向上的第一折射率，η2為沿光軸方向的第二折射率)相匹配，同時(shí)使得單折射率菲涅爾凹透鏡陣列102的折射率ηρ與雙折射率菲涅爾凸透鏡陣列103的另一個(gè)折射率η2或nl不相匹配。此時(shí)，組合透鏡100具有相互垂直的第一方向和第二方向。理論上，組合透鏡100對偏振方向位于第一方向上的圖像產(chǎn)生非透鏡效應(yīng)，且對偏振方向位于第二方向上的圖像產(chǎn)生透鏡效應(yīng)。
[0054]進(jìn)一步地，菲涅爾凹透鏡陣列102包括分別沿X軸依次排列延伸的多個(gè)第一微透鏡單元，如P1、P2、P3和?4等(圖中只畫出了兩個(gè)微透鏡單元)，每個(gè)第一微透鏡單元如Pl、P2等具有相同的結(jié)構(gòu)。每個(gè)第一微透鏡單元以橫切面中心且平行于Z軸方向的中心線左右對稱；其中，每個(gè)第一微透鏡單元從左向右可以由分為多個(gè)子單元，本實(shí)施例中，由五個(gè)子單元(第一凹透鏡子單元1021、第二凹透鏡子單元1022、第三凹透鏡子單元1023、第四凹透鏡子單元1024和第五凹透鏡子單元1025)組成，它們高度相同，其中第一凹透鏡子單元1021和第五凹透鏡子單元1025結(jié)構(gòu)完全相同且對稱，第二凹透鏡子單元1022和第四凹透鏡子單元1024結(jié)構(gòu)完全相同且對稱，第三凹透鏡子單元1023左右兩部分對稱。其中，Pl和P2表示第一微透鏡單元的寬度，且Pl =P2，L表示第一微透鏡單元的長度，H表示第一微透鏡單元的厚度。
[0055]該組合透鏡100還包括用于成型菲涅爾凹透鏡陣列102的基材101;具體地，該組合透鏡100包括基材101、菲涅爾凹透鏡陣列102和菲涅爾凸透鏡陣列103。在菲涅爾凹透鏡陣列102設(shè)置于菲涅爾凸透鏡陣列103的上方時(shí)，菲涅爾凹透鏡陣列102通過紫外固化膠在基材101上成型獲得。該透明的基材101可以是玻璃或PET?？梢詫?01平整面的表面進(jìn)行加硬處理，鍍AR膜或單面精密涂布光學(xué)亞克力OCA光學(xué)膠水等，使其表面耐劃傷性強(qiáng)、光通透性好。
[0056]此外，該偏光裝置300包括第一基板301與第二基板302，第一基板301與第二基板302正對設(shè)置，優(yōu)選地，第一基板301與第二基板302可以是玻璃等透明基材101，各個(gè)基板具有相同或者相近的折射率。其中，第一基板301的上表面與菲涅爾凸透鏡陣列103的平整面通過膠水貼合，而且，第一基板301的尺寸小于第二基板302的尺寸。在第一基板301上設(shè)置有第一電極303，在第二基板302上設(shè)置有第二電極304，其中，第一電極303和第二電極304一般為透明導(dǎo)電材料如ITO或者IZO等。在第一電極303之上設(shè)置有第一取向膜305，在第二電極304之上設(shè)置有第二取向膜306，在第一取向膜305和第二取向膜306之間設(shè)有液晶層307，其所用液晶材料為扭曲向列型液晶材料。優(yōu)選地，第一取向膜305和第二取向膜306可以是聚酰亞胺等有機(jī)材料，用于控制液晶分子取向。第一取向膜305和第二取向膜306的摩擦方向相互垂直，并且第二取向膜306的摩擦方向與2D顯示面板出射光的偏振方向平行。
[0057]在第一電極303和第二電極304之間還包括電壓控制模塊(圖中未標(biāo)出)，當(dāng)電壓控制模塊在第一電極303和第二電極304之間施加電壓時(shí)，偏光裝置300改變顯示面板出射光的偏振狀態(tài)，使出射光偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，菲涅爾凸透鏡陣列103的折射率與菲涅爾凹透鏡陣列102的折射率不相等，形成透鏡并改變光線的出射方向。當(dāng)電壓控制模塊在第一電極303和第二電極304之間未施加電壓時(shí)，此時(shí)菲涅爾凸透鏡陣列103的折射率與菲涅爾凹透鏡陣列102的折射率相等，不改變光線的出射方向。在第一電極303和第二電極304之間施加的電壓值必須大于或等于閾值電壓，該閾值電壓是確保液晶分子產(chǎn)生90度偏轉(zhuǎn)的最小電壓。該液晶盒所施加的電壓為交流方波電壓，頻率可以是60或120赫茲等。
[0058]此外，該偏光裝置300還包括設(shè)置在第一基板301與第二基板302邊緣用于封裝液晶層307周邊的封框膠。當(dāng)然，還包括用于控制液晶盒厚的間隙子或隔離物(圖中未標(biāo)出)等。
[0059]進(jìn)一步地，該偏光裝置300可以是由許多像素水平和垂直排列組成，每個(gè)像素對應(yīng)一對電極，通過對每一對電極通斷電來實(shí)現(xiàn)對每個(gè)像素的單獨(dú)控制。
[0060]如圖5所示，該實(shí)施方式中液晶光閥的制作方法流程包括以下主要步驟:
[0061 ]步驟一、液晶的熔化脫泡。把稱重好的液晶放入烘箱加熱熔化，然后對融化的液晶進(jìn)行真空加熱脫泡，脫泡后放入進(jìn)行保溫。
[0062]步驟二、制作菲涅爾凹透鏡光柵膜。主要有兩種制作方法。
[0063]方法一、采用已經(jīng)按設(shè)計(jì)值加工好的金剛石刀具在飛速旋轉(zhuǎn)的金屬輥筒上面，垂直金屬輥筒表面進(jìn)刀，進(jìn)刀深度為設(shè)計(jì)的圓弧深度，然后將雕刻好凸槽的金屬輥筒置于紫外成型機(jī)上方，金屬輥筒滾動(dòng)的同時(shí)將PET基材送入，同步滴入紫外光固化材料，通過紫外光固化后，剝離成型，獲取柱狀菲涅爾凹透鏡光柵膜。
[0064]方法二、采用已經(jīng)按設(shè)計(jì)值加工好的金剛石刀具在飛速旋轉(zhuǎn)的金屬輥筒上面，垂直金屬輥筒表面進(jìn)刀，進(jìn)刀深度為設(shè)計(jì)的圓弧深度，然后將雕刻好凹槽的金屬輥筒置于紫外成型機(jī)上方，金屬輥筒滾動(dòng)的同時(shí)將PET基材送入，同步滴入紫外光固化材料，通過紫外光固化后，剝離成型，獲取柱狀菲涅爾凸透鏡光柵膜。然后以獲得的柱狀菲涅爾凸透鏡光柵膜為基膜，在其表面采用光輻射、化學(xué)沉積或金屬濺射方式對其進(jìn)行表面改性操作，制作出與該柱狀菲涅爾凸透鏡光柵模具相對應(yīng)的柱狀菲涅爾凹透鏡光柵膜。
[0065]步驟三、在偏光裝置的上玻璃基板上制作PI(聚酰亞胺)層。把偏光裝置放在涂布機(jī)平臺(tái)上，涂布面向上，通過涂布頭進(jìn)行整面涂布，然后通過加熱或紫外線固化。
[0066]步驟四、摩擦光柵。把凹光柵膜放置在摩擦機(jī)平臺(tái)上，光柵面朝上，按照設(shè)定好的時(shí)間和頻率，通過摩擦布進(jìn)行定向摩擦。
[0067]步驟五、摩擦偏光裝置的上玻璃基板。把偏光裝置放置在摩擦機(jī)平臺(tái)上，涂布PI層的一面向上，按照設(shè)定好的時(shí)間和頻率，通過摩擦布進(jìn)行定向摩擦，摩擦方向與步驟三中的摩擦方向垂直。
[0068]步驟六、偏光裝置與光柵的貼合。把偏光裝置放置在貼合平臺(tái)上，涂布PI的一面朝上，通過涂布頭把步驟一中準(zhǔn)備的液晶均勻地涂布在PI層上，然后通過真空吸附裝置吸附凹光柵膜的平整面并移動(dòng)到偏光裝置的正上方，利用對位裝置進(jìn)行對位，對位完成后進(jìn)行貼合。
[0069]步驟七、流屏配向。把步驟六貼合好凹光柵膜的偏光裝置放置在烘箱中進(jìn)行，設(shè)定好溫度和時(shí)間，使涂布的液晶流屏配向。
[0070]步驟八、紫外固化。把步驟七中的偏光裝置放置在紫外光線下，按照設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行固化，形成液晶光閥。
[0071]所述步驟一中的液晶熔化溫度為110Γ;真空脫泡機(jī)的加熱溫度設(shè)置為80°C，真空度設(shè)置為2Pa;液晶的保溫溫度設(shè)置為80°C。
[0072]所述步驟六中的對位裝置，可以利用邊緣進(jìn)行對位，也可以利用對位標(biāo)進(jìn)行對位。
[0073]所述步驟六中的對位裝置，如果是利用對位標(biāo)進(jìn)行對位，就必須在步驟一中的凹光柵上制作對位標(biāo)記。
[0074]所述步驟七中的流屏?xí)r間為20分鐘，溫度為80°C。
[0075]所述步驟八中的固化時(shí)間為10分鐘。
[0076]實(shí)施例二
[0077]結(jié)合圖6至圖8所示，本實(shí)施例二提供一種液晶光閥，其包括組合透鏡100、粘合劑200和偏光裝置300，組合透鏡100的下表面與偏光裝置300的上表面之間通過粘合劑200進(jìn)行面貼合;其中，組合透鏡100至少包括菲涅爾凹透鏡陣列102和菲涅爾凸透鏡陣列103，菲涅爾凹透鏡陣列102和菲涅爾凸透鏡陣列103之間的凹凸面互補(bǔ)，菲涅爾凹透鏡陣列102的凹面和菲涅爾凸透鏡陣列103的凸面貼合并固定。
[0078]菲涅爾凹透鏡陣列102設(shè)置于菲涅爾凸透鏡陣列103的下方，菲涅爾凸透鏡陣列103的材料為單折射率材料，菲涅爾凹透鏡陣列102所選材料具有雙折射特性，并且為負(fù)性材料(即Λ ε = ε // -ε丄〈O，式中ε //為分子長軸方向的介電系數(shù)，ε丄為分子短軸方向的介電系數(shù))，在常溫下為固態(tài)。通過兩種材料的選擇可以使得單折射率菲涅爾凸透鏡陣列103的折射率ηρ與雙折射率菲涅爾凹透鏡陣列102的一個(gè)折射率nl或n2(nl為垂直于光軸方向上的第一折射率，η2為沿光軸方向的第二折射率)相匹配，同時(shí)使得單折射率菲涅爾凸透鏡陣列103的折射率ηρ與雙折射率菲涅爾凹透鏡陣列102的另一個(gè)折射率η2或nl不相匹配。此時(shí)，組合透鏡100具有相互垂直的第一方向和第二方向。理論上，組合透鏡100對偏振方向位于第一方向上的圖像產(chǎn)生非透鏡效應(yīng)，且對偏振方向位于第二方向上的圖像產(chǎn)生透鏡效應(yīng)。
[0079]菲涅爾凸透鏡陣列103包括分別沿X軸依次排列延伸的多個(gè)第二微透鏡單元，如P1、P2等(圖中只畫出了兩個(gè)微透鏡單元)，每個(gè)第二微透鏡單元如P1、P2等具有相同的結(jié)構(gòu)。每個(gè)第二微透鏡單元以橫切面中心且平行于Z軸方向的中心線左右對稱。從左向右可以由分為多個(gè)子單元，本實(shí)施例中，由五個(gè)子單元(第一凸透鏡子單元1031、第二凸透鏡子單元1032、第三凸透鏡子單元1033、第四凸透鏡子單元1034和第五凸透鏡子單元1035)組成，它們高度相同，其中第一凸透鏡子單元1031和第五凸透鏡子單元1035結(jié)構(gòu)完全相同且對稱，第二凸透鏡子單元1032和第四凸透鏡子單元1034結(jié)構(gòu)完全相同且對稱，第三凸透鏡子單元1033左右兩部分對稱。其中，Pl和P2表示第二微透鏡單元的寬度，且P1=P2，L表示第二微透鏡單元的長度，H表示第二微透鏡單元的厚度。
[0080]該組合透鏡100還包括用于成型菲涅爾凸透鏡陣列103的基材101;具體地，該組合透鏡100包括基材101、菲涅爾凹透鏡陣列102和菲涅爾凸透鏡陣列103。在菲涅爾凹透鏡陣列102設(shè)置于菲涅爾凸透鏡陣列103的下方時(shí)，菲涅爾凸透鏡陣列103通過紫外固化膠在基材101上成型獲得。該透明的基材101可以是玻璃或PET?？梢詫?01平整面的表面進(jìn)行加硬處理，鍍AR膜或單面精密涂布光學(xué)亞克力OCA光學(xué)膠水等，使其表面耐劃傷性強(qiáng)、光通透性好。
[0081 ]此外，該偏光裝置300包括第一基板301與第二基板302，第一基板301與第二基板302正對設(shè)置，優(yōu)選地，第一基板301與第二基板302可以是玻璃等透明基材101，各個(gè)基板具有相同或者相近的折射率。其中，第一基板301的上表面與菲涅爾凹透鏡陣列102的平整面通過膠水貼合，而且，第一基板301的尺寸小于第二基板302的尺寸。在第一基板301上設(shè)置有第一電極303，在第二基板302上設(shè)置有第二電極304，其中，第一電極303和第二電極304一般為透明導(dǎo)電材料如ITO或者IZO等。在第一電極303之上設(shè)置有第一取向膜305，在第二電極304之上設(shè)置有第二取向膜306，在第一取向膜305和第二取向膜306之間設(shè)有液晶層307，其所用液晶材料為扭曲向列型液晶材料。優(yōu)選地，第一取向膜305和第二取向膜306可以是聚酰亞胺等有機(jī)材料，用于控制液晶分子取向。第一取向膜305和第二取向膜306的摩擦方向相互垂直，并且第二取向膜306的摩擦方向與2D顯示面板出射光的偏振方向平行。
[0082]在第一電極303和第二電極304之間還包括電壓控制模塊(圖中未標(biāo)出)，當(dāng)電壓控制模塊在第一電極303和第二電極304之間施加電壓時(shí)，偏光裝置300改變顯示面板出射光的偏振狀態(tài)，使出射光偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，菲涅爾凸透鏡陣列103的折射率與菲涅爾凹透鏡陣列102的折射率不相等，形成透鏡并改變光線的出射方向。當(dāng)電壓控制模塊在第一電極303和第二電極304之間未施加電壓時(shí)，此時(shí)菲涅爾凸透鏡陣列103的折射率與菲涅爾凹透鏡陣列102的折射率相等，不改變光線的出射方向。在第一電極303和第二電極304之間施加的電壓值必須大于或等于閾值電壓，該閾值電壓是確保液晶分子產(chǎn)生90度偏轉(zhuǎn)的最小電壓。該液晶盒所施加的電壓為交流方波電壓，頻率可以是60或120赫茲等。
[0083]此外，該偏光裝置300還包括設(shè)置在第一基板301與第二基板302邊緣用于封裝液晶層307周邊的封框膠。當(dāng)然，還包括用于控制液晶盒厚的間隙子或隔離物(圖中未標(biāo)出)等。
[0084]進(jìn)一步地，該偏光裝置300可以是由許多像素水平和垂直排列組成，每個(gè)像素對應(yīng)一對電極，通過對每一對電極通斷電來實(shí)現(xiàn)對每個(gè)像素的單獨(dú)控制。
[0085]該實(shí)施方式中液晶光閥的制作方法流程具體包括以下主要步驟:
[0086]步驟一、液晶熔化脫泡。把稱重好的液晶放入烘箱加熱熔化，然后對融化的液晶進(jìn)行真空加熱脫泡，脫泡后放入進(jìn)行保溫。
[0087]步驟二、制作柱狀菲涅爾凸透鏡光柵膜。主要有兩種制作方法。
[0088]方法一、采用已經(jīng)按設(shè)計(jì)值加工好的金剛石刀具在飛速旋轉(zhuǎn)的金屬輥筒上面，垂直金屬輥筒表面進(jìn)刀，進(jìn)刀深度為設(shè)計(jì)的圓弧深度，然后將雕刻好凹槽的金屬輥筒置于紫外成型機(jī)上方，金屬輥筒滾動(dòng)的同時(shí)將PET基材送入，同步滴入紫外光固化材料，通過紫外光固化后，剝離成型，獲取柱狀菲涅爾凸透鏡光柵膜。
[0089]方法二、采用已經(jīng)按設(shè)計(jì)值加工好的金剛石刀具在飛速旋轉(zhuǎn)的金屬輥筒上面，垂直金屬輥筒表面進(jìn)刀，進(jìn)刀深度為設(shè)計(jì)的圓弧深度，然后將雕刻好凸槽的金屬輥筒置于紫外成型機(jī)上方，金屬輥筒滾動(dòng)的同時(shí)將PET基材送入，同步滴入紫外光固化材料，通過紫外光固化后，剝離成型，獲取柱狀菲涅爾凹透鏡光柵膜。然后以獲得的柱狀菲涅爾凹透鏡光柵膜為基膜，在其表面采用光輻射、化學(xué)沉積或金屬濺射方式對其進(jìn)行表面改性操作，制作出與該柱狀菲涅爾凸透鏡光柵模具相對應(yīng)的柱狀菲涅爾凸透鏡光柵膜。
[0090]步驟三、在偏光裝置的上玻璃基板上制作PI(聚酰亞胺)層。把偏光裝置放在涂布機(jī)平臺(tái)上，涂布面向上，通過涂布頭進(jìn)行整面涂布，然后通過加熱或紫外線固化。
[0091]步驟四、光柵摩擦。把凸光柵膜放置在摩擦機(jī)平臺(tái)上，光柵面朝上，按照設(shè)定好的時(shí)間和頻率，通過摩擦布進(jìn)行定向摩擦。
[0092]步驟五、對偏光裝置的上玻璃基板進(jìn)行摩擦。把偏光裝置放置在摩擦機(jī)平臺(tái)上，涂布PI層的一面向上，按照設(shè)定好的時(shí)間和頻率，通過摩擦布進(jìn)行定向摩擦，摩擦方向與步驟三中的摩擦方向垂直。
[0093]步驟六、偏光裝置與光柵的貼合。把偏光裝置放置在貼合平臺(tái)上，涂布PI的一面朝上，通過涂布頭把步驟一中準(zhǔn)備的液晶均勻地涂布在PI層上，然后通過真空吸附裝置吸附凸光柵膜的平整面并移動(dòng)到偏光裝置的正上方，利用對位裝置進(jìn)行對位，對位完成后進(jìn)行貼合。
[0094]步驟七、流屏配向。把步驟六貼合好凸光柵膜的偏光裝置放置在烘箱中進(jìn)行，設(shè)定好溫度和時(shí)間，使涂布的液晶流平配向。
[0095]步驟八、紫外光線固化。把步驟七中的偏光裝置放置在紫外光線下，按照設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行固化，形成液晶光閥。
[0096]所述步驟一中的液晶熔化溫度為110Γ;真空脫泡機(jī)的加熱溫度設(shè)置為80°C，真空度設(shè)置為2Pa;液晶的保溫溫度設(shè)置為80°C。
[0097]所述步驟六中的對位裝置，可以利用邊緣進(jìn)行對位，也可以利用對位標(biāo)進(jìn)行對位。
[0098]所述步驟六中的對位裝置，如果是利用對位標(biāo)進(jìn)行對位，就必須在步驟一中的凸光柵上制作對位標(biāo)記。
[0099]所述步驟七中的流屏?xí)r間為20分鐘，溫度為80°C。
[0100]所述步驟八中的固化時(shí)間為1分鐘。
[0101]以上方法生產(chǎn)出來的液晶光閥的PET表面平整光滑，可在其表面經(jīng)過表面加硬處理，鍍AR膜或單面精密涂布光學(xué)亞克力OCA光學(xué)膠水等，其表面耐劃傷性強(qiáng)、光通透性好，此種液晶光閥的PET膜材適合現(xiàn)有真空吸附原理貼合。
[0102]實(shí)施例三
[0103]本實(shí)施例三提供一種立體顯示裝置，其包括依次設(shè)置的背光模組1000、顯示面板2000和采用上述本實(shí)施例一或?qū)嵤├腥我庖徽叩囊壕Ч忾y。對于液晶光閥的結(jié)構(gòu)已在上面詳細(xì)闡述，此處不再贅述。
[0? 04] 具體地，如圖9所示，該立體顯示裝置包括背光模組1000、顯示面板2000和液晶光閥3000，顯示面板2000與液晶光閥3000之間通過膠水進(jìn)行全貼合，貼合膠水可以是熱熔膠或紫外固化膠。顯示面板2000的出射面與液晶光閥的玻璃面之間用光學(xué)膠進(jìn)行全貼合，所采用光學(xué)膠可以是熱熔膠或UV膠。顯示面板2000采用液晶顯示面板或等離子顯示面板，并搭配適當(dāng)?shù)钠衿蚱鹌鱽硖峁┚哂幸黄穹较虻膱D像。
[0105]結(jié)合圖9至圖10所示，當(dāng)通過電壓控制模塊4000給偏光裝置300施加電壓時(shí)，雙折射率透鏡陣列對顯示面板2000提供的圖像的光線進(jìn)行偏折，進(jìn)而將左眼圖像和右眼圖像分別投射到觀察者的左眼及右眼，呈現(xiàn)為3D顯示狀態(tài)。當(dāng)不施加電壓時(shí)，雙折射率透鏡陣列對該圖像的光線不進(jìn)行偏折，呈現(xiàn)為2D顯示狀態(tài)。通過改變偏光裝置300的控制電壓即可實(shí)現(xiàn)2D顯示狀態(tài)與3D顯示狀態(tài)之間的切換。通過對偏光裝置300局部電極電壓的控制，同時(shí)結(jié)合圖像處理，可以實(shí)現(xiàn)局部3D，也就是2D和3D同一窗口共融。
[0106]綜上，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0107]—、減小3D串?dāng)_:通過使用菲涅爾透鏡作為光學(xué)分光器件，準(zhǔn)直性好，能夠大大減小左右眼圖像的串?dāng)_，改善觀看3D的舒適度。
[0108]二、降低成本:通過使用菲涅耳透鏡作為光學(xué)分光器件，把單個(gè)透鏡單元分為幾部分，減小了填充液晶層的厚度，節(jié)省了使用的液晶材料成本，同時(shí)使良率有所提高。
[0109]三、提高生產(chǎn)效率:通過直接在液晶盒上成型雙折射透鏡膜，進(jìn)少了撕膜和貼合環(huán)節(jié)，大幅度提尚了生廣效率。
[0110]本發(fā)明采用的組合透鏡為菲涅耳透鏡，能夠有效地降低拱高，減小焦距，從而減少液晶層厚度，同時(shí)結(jié)合相關(guān)工藝材料，使得生產(chǎn)良率提高，成本降低，有利于市場推廣。采用菲涅爾透鏡能夠更好地實(shí)現(xiàn)分光，減小了 3D串?dāng)_，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的觀看舒適度問題。另外，通過在偏光裝置的上玻璃基板表面涂布配向膜，直接在偏光裝置的上玻璃基板的配向膜和菲涅爾透鏡膜之間形成一定厚度的液晶層，減少了液晶膜的剝離、清洗及對位貼合環(huán)節(jié)，能夠有效地提高良率和生產(chǎn)效率、降低能本。
[0111]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種液晶光閥，其特征在于，包括組合透鏡、粘合劑和偏光裝置，所述組合透鏡的下表面與偏光裝置的上表面之間通過粘合劑進(jìn)行面貼合;其中，所述組合透鏡至少包括菲涅爾凹透鏡陣列和菲涅爾凸透鏡陣列，所述菲涅爾凹透鏡陣列和菲涅爾凸透鏡陣列之間的凹凸面互補(bǔ)，所述菲涅爾凹透鏡陣列的凹面和所述菲涅爾凸透鏡陣列的凸面貼合并固定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶光閥，其特征在于，所述菲涅爾凹透鏡陣列設(shè)置于所述菲涅爾凸透鏡陣列的上方，所述菲涅爾凹透鏡陣列的材料為單折射率材料，所述菲涅爾凸透鏡陣列所選材料具有雙折射特性，并且為正性材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶光閥，其特征在于，所述菲涅爾凹透鏡陣列設(shè)置于所述菲涅爾凸透鏡陣列的下方，所述菲涅爾凸透鏡陣列的材料為單折射率材料，所述菲涅爾凹透鏡陣列所選材料具有雙折射特性，并且為負(fù)性材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的液晶光閥，其特征在于，所述組合透鏡還包括用于成型所述菲涅爾凹透鏡陣列或菲涅爾凸透鏡陣列的基材； 在所述菲涅爾凹透鏡陣列設(shè)置于所述菲涅爾凸透鏡陣列的上方時(shí)，所述菲涅爾凹透鏡陣列通過紫外固化膠在所述基材上成型獲得； 在所述菲涅爾凹透鏡陣列設(shè)置于所述菲涅爾凸透鏡陣列的下方時(shí)，所述菲涅爾凸透鏡陣列通過紫外固化膠在所述基材上成型獲得。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶光閥，其特征在于， 所述菲涅爾凹透鏡陣列包括分別沿X軸依次排列延伸的多個(gè)第一微透鏡單元，每個(gè)第一微透鏡單元以橫切面中心且平行于Z軸方向的中心線左右對稱； 所述菲涅爾凸透鏡陣列包括分別沿X軸依次排列延伸的多個(gè)第二微透鏡單元，每個(gè)第二微透鏡單元以橫切面中心且平行于Z軸方向的中心線左右對稱。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶光閥，其特征在于，所述偏光裝置包括第一基板與第二基板，所述第一基板與所述第二基板正對設(shè)置，在所述第一基板上設(shè)置有第一電極，在所述第二基板上設(shè)置有第二電極，在所述第一電極之上設(shè)置有第一取向膜，在所述第二電極之上設(shè)置有第二取向膜，在所述第一取向膜和第二取向膜之間設(shè)有液晶層，所述第一取向膜和第二取向膜的摩擦方向相互垂直，并且所述第二取向膜的摩擦方向與2D顯示面板出射光的偏振方向平行。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶光閥，其特征在于，在所述第一電極和第二電極之間還包括電壓控制模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶光閥，其特征在于，所述偏光裝置還包括設(shè)置在第一基板與第二基板邊緣用于封裝液晶層周邊的封框膠。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶光閥，其特征在于，所述粘合劑為光學(xué)雙面膠、紫外固化膠或熱熔膠。10.一種立體顯示裝置，其特征在于，包括依次設(shè)置的背光模組、顯示面板和根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的液晶光閥。
【文檔編號】G02F1/29GK105929594SQ201610542467
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】張春光, 顧開宇, 李應(yīng)樵
【申請人】寧波萬維顯示科技有限公司