CN102436069A

CN102436069A - 平整裸眼3d显示柱透镜光栅及其制作方法

Info

Publication number: CN102436069A
Application number: CN2011104382162A
Authority: CN
Inventors: 张永爱; 郭太良; 胡利勤; 叶芸; 周雄图; 姚剑敏; 林志贤
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2011-12-24
Filing date: 2011-12-24
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-12-24
Also published as: CN102436069B

Abstract

本发明公开了一种平整裸眼3D显示柱透镜光栅及其制作方法，玻璃基板四周磨边倒角一致，柱透镜光栅基板是由一面是平面的光栅基板另一面是由众多完全相同的柱透镜平行排列半圆柱曲面和设置于上面的凹槽带组成，UV固化紫外胶设置于玻璃的磨边倒角处，带四周磨边倒角的玻璃基板与带透镜的光栅基板匹配对接，紫外照射固化UV胶，四周磨边倒角的玻璃和柱透镜光栅基板经真空排气封装成一整体。该方法不仅可以实现大尺寸柱透镜光栅基板的平整性，解决不平整的柱透镜光栅与2D显示器发出的周期性光场平行度匹配性问题，同时制作方法简单、成本低廉，不影响3D显示的图形质量。

Description

平整裸眼3D显示柱透镜光栅及其制作方法

技术领域

本发明涉及立体显示领域，尤其涉及一种平整裸眼3D显示柱透镜光栅及其制作方法。

背景技术

三维显示（Three-dimensional Display, 3D）已成为当今引人瞩目的科技领域，其中裸眼光栅3D显示技术因不需要佩戴诸如立体眼镜等附属设备而成为现阶段研究热点。光栅3D显示器由光栅和2D显示器精密耦合而成，其中，光栅作为分光元件，主要有狭缝光栅和柱透镜光栅两种，其目的是对光线传播的路径进行一定方式的控制，使观看者的左右眼观看到不同的视差图像。虽然狭缝光栅和柱透镜光栅的分光原理不同，但它们起到的效果是相似的，并且在很多情况下两种光栅可互相替代。

狭缝光栅由透光条和挡光条相间组成，其中，透光条透光，挡光条不透光。它是在透明的胶片或玻璃基板上间隔印刷或光刻挡光条从而形成透光条和挡光条间隔排列的结构，印刷或光刻工艺成熟，因此狭缝光栅的制作成本低廉，工艺简单，但因结构中包含黑色不透光的挡光条，会影响光线的透过性，从而会降低光栅3D显示器件的分辨率。柱透镜光栅又称为柱面光栅，它由众多完全相同的柱透镜平行排列而成，其中柱透镜光栅板的一面为平面，另一面是周期起伏的圆柱或半圆柱曲面。与狭缝光栅不同，柱透镜光栅由透明材质制成，从而不会对光线有遮挡作用，因此，它可实现高亮度高分辨率3D显示。

柱透镜光栅3D显示器件中，2D显示器的像素是有序排列的周期性矩阵结构，其发出的光场也具有周期性矩阵结构，然而，带柱透镜光栅的基板通常为透明塑料，不同厚度的塑料柱透镜光栅基板的平整性很难保证，不平整的柱透镜光栅与2D显示器发出的周期性光场平行度不易实现匹配，使得柱透镜光栅3D显示效果变差，甚至会造成图像无法正常显示。

因此，为了克服单一柱透镜光栅的不平整与2D显示器发出的周期性光场平行度不易实现匹配，本发明提出一种裸眼3D柱透镜光栅平整性实现的制作方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种平整裸眼3D显示柱透镜光栅及其制作方法，该方法不仅可以实现柱透镜光栅与2D显示器发出的周期性光场平行度匹配问题，提高3D显示质量，而且制作工艺极其简单，易于实现大面积柱透镜光栅3D显示器件的生产制造。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种裸眼3D显示柱透镜光栅平整性实现的制作方法，包括设置于柱透镜光栅光栅基板上的凹槽带的制作，设置于玻璃上的倾角带的制作，柱透镜光栅基板与玻璃之间用UV固化胶实现一定真空结合成一整体。

优选的，柱透镜光栅基板一面为平面，另一面是周期起伏的半圆柱曲面，柱透镜光栅基板的尺寸1inch-100inch，柱透镜光栅基板的厚度1mm-15mm。

优选的，该基板上的凹槽带外侧与玻璃磨边倒角的内侧位置平行相对，凹槽带宽度0.1mm-1mm，深度为柱透镜半径的1.1-2倍。

优选的，玻璃基板的尺寸与柱透镜光栅的尺寸匹配，厚度1mm-15mm，玻璃基板四周单面磨边倒角，玻璃四周磨边宽度5mm-15mm，倒角为5°-25°。

优选的，UV紫外固化胶涂覆在玻璃基板磨边倒角中心处，UV胶涂覆宽度0.1mm-1mm，厚度0.5mm-2.5mm。

优选的，带四周单面磨边倒角的玻璃基板与带柱透镜的光栅基板用UV紫外胶固化匹配对接封装。

优选的，UV胶固化后在玻璃基板磨边倒角处和凹槽带中。

一种裸眼3D柱透镜光栅平整性实现的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

a) 玻璃基板上的倾角带制作；

b) 玻璃基板上的排气口制作；

c) 柱透镜光栅基板上凹槽带制作；

d) 倾角带四周UV固化胶制作；

e) 玻璃基板与柱透镜光栅基板匹配封装；

f）玻璃基板与柱透镜光栅排气封离；

优选的，在玻璃相邻两边、且距离倾角带内侧2mm制作圆柱形排气口，排气口直径为0.5mm-2mm。

优选的，玻璃圆片封住排气口，玻璃基板与柱透镜光栅基板间真空排气封离。

本发明公开了一种裸眼3D柱透镜光栅平整性实现的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

a) 玻璃基板上的倾角带制作；

b) 柱透镜光栅基板上凹槽带制作；

c) 倾角带四周UV固化胶制作；

d) 玻璃基板与柱透镜光栅基板匹配封装；

e) 玻璃基板与柱透镜光栅排气封离；

优选的，玻璃一条长倾角预留数个封接面，封接面的长度10mm-30mm。

优选的，UV固化胶封住众多封接面，玻璃基板与柱透镜光栅基板间真空排气封离。

本发明的显著优点在于：不仅可以实现柱透镜光栅与2D显示器发出的周期性光场平行度匹配问题，提高3D显示质量，而且制作工艺极其简单，易于实现大面积柱透镜光栅3D显示器件的生产制造。

附图说明

图1为本发明第一优选实施例的裸眼3D柱透镜光栅平整性的结构示意图和截面示意图。

图2-6为本发明第一优选实施例的裸眼3D柱透镜光栅平整性实现的制作方法具体步骤示意图。

图7为不平整性柱透镜光栅的测量效果图。

图8为平整性柱透镜光栅的测量效果图。

图9为本发明第二优选实施例的裸眼3D柱透镜光栅平整性的结构示意图和截面示意图。

图10-14为本发明第一优选实施例的裸眼3D柱透镜光栅平整性实现的制作方法具体步骤示意图。

注：100——玻璃；101——玻璃基底；102——倾角带；103——排气口；110——柱透镜光栅基板；101——光栅基板；102——柱透镜光栅；103——凹槽带；120——UV固化胶；130——封离玻璃圆片；140——封离封接面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例具体说明本发明一种裸眼3D显示柱透镜光栅平整性实现的制作方法。本发明提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。在图中，为了清除放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。

在此参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。在本实施例中均以矩形表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。

图1是本发明第一优选实施例的柱透镜光栅平整性实现的结构示意图和截面图。图2至图6示意了柱透镜光栅平整性实现的结构图。以下结合图2至图6对本发明第一实施例提供的一种裸眼3D显示柱透镜光栅平整性实现的制备方法进行详细的说明。

本发明第一实施例所提供的一种3D裸眼显示柱透镜光栅平整性实现的制备方法包括下列步骤：

（S11）带排气口和四周单向磨边倒角的玻璃100的制作，具体过程包括：

（S111）玻璃基板101的准备。选取一块与柱透镜光栅基板110尺寸相匹配的玻璃基板进行划片，清洗；

（S112）玻璃磨边倒角。利用玻璃磨边机将玻璃基板101四周单向磨边，形成倾角带102，玻璃四周磨边宽度5mm-15mm，倒角为5°-25°。

（S113）玻璃基板中的排气口103制作。选取金刚砂钻头，利用台式钻床机在玻璃100中相邻两边、且距离倾角带102内侧2mm处钻孔，形成直径为0.5mm-2mm的排气口103。

（S114）将在玻璃基板101上设置有排气口103、倾角带102的玻璃100置于按体积比为Win-10 : DI水 = 3 : 97清洗液中，利用频率为32KHz的超声机清洗15min，喷淋2min后，再置于体积比为Win41 : DI水 = 5 : 95清洗液中，利用频率为40KHz的超声机清洗10min，经循环自来水喷淋漂洗2min后，再利用频率为28KHz的超声机在DI纯净水中清洗10min，经风刀吹干后置于50℃洁净烘箱中保温30min。

（S12）四周带有凹槽带113的柱透镜光栅基板110的制作。具体过程包括：

（S121）柱透镜光栅基板110的准备。选取一块与玻璃100尺寸完全相匹配的柱透镜光栅基板110进行划片，清洗。柱透镜光栅基板的一面由平面形成的光栅基板111，另一面为众多完全相同平行排列的半圆柱曲面组成的柱透镜112，柱透镜光栅基板的尺寸1inch-100inch，柱透镜光栅基板的厚度1mm-15mm；

（S122）凹槽带113的制作。利用铣床制作在柱透镜光栅基板110有柱透镜112一面制作凹槽带113，凹槽113带的外侧与玻璃磨边倒角的倾角带102内侧位置平行相对，凹槽带113宽度0.1mm-1mm，深度为柱透镜半径的1.1-2倍。

（S123）柱透镜光栅基板110清洗。将柱透镜光栅基110板置于按体积比为Win-10 : Win41 : DI水 = 1: 4 : 95清洗液中，利用频率为40KHz的超声机清洗15min，经循环自来水喷淋漂洗2min后，再利用频率为28KHz的超声机在DI纯净水中清洗10min，经风刀吹干后置于洁净烘箱中。

（S13）UV固化胶120涂覆。利用UV涂覆机将UV固化胶120涂覆在玻璃100的倾角带102的中心处，UV固化胶120的涂覆宽度为0.1mm-1mm，厚度为0.5mm-2.5mm。

（S14）玻璃100与柱透镜光栅基板110封接，具体过程如下：

（S141）玻璃100与柱透镜光栅基板110匹配对接。将柱透镜光栅基板110置于玻璃100上面，通过移动柱透镜光栅基板110，结合CCD定位系统将柱透镜光栅基板110中的凹槽带113外侧与玻璃100上的倾角带102平行匹配对接并用特定夹子固定。

（S142）UV固化胶曝光固化。将平行匹配对接的玻璃100和柱透镜光栅基板110平躺着放入抽真空系统中，启动抽气系统排去玻璃100和柱透镜光栅基板110中的大气，启动波长为365nm、辐射照度为7mW/cm²的高压汞灯，曝光10min后取出器件。

（S15）玻璃100与柱透镜光栅基板110排气封离。将封接好的器件放入无排管封接设备中，再次排去器件中的气体，待玻璃100与柱透镜光栅基板110之间的真空度大于10^-5Pa后，用一片涂有UV胶的玻璃圆片130将排气口103封离，再用波长为365nm、辐射照度为7mW/cm²的高压汞灯，曝光10min。

至此，一种裸眼3D用柱透镜光栅平整性的制备形成。其中，图7是不平整性柱透镜光栅的测量效果图。图8是一平整性柱透镜光栅的测量效果图。

图9是本发明第二优选实施例的柱透镜光栅平整性实现的结构示意图和截面图。图10至图14示意了柱透镜光栅平整性实现的结构图。以下结合图10至图14对本发明第二实施例提供的一种应用于裸眼3D显示柱透镜光栅平整性实现的制备方法进行详细的说明。

本发明第二实施例所提供的一种3D裸眼显示柱透镜光栅平整性实现的制备方法包括下列步骤：

（S21）四周单向磨边倒角的玻璃100的制作，具体过程包括：

（S211）玻璃基板101的准备。选取一块与柱透镜光栅基板110尺寸相匹配的玻璃基板进行划片，清洗；

（S212）玻璃磨边倒角。利用玻璃磨边机将玻璃基板101四周单向磨边，形成倾角带102，玻璃四周磨边宽度5mm-15mm，倒角为5°-25°。

（S213）将在玻璃基板101上设置有排气口103、倾角带102的玻璃100置于按体积比为Win-10 : DI水 = 3 : 97清洗液中，利用频率为32KHz的超声机清洗15min，喷淋2min后，再置于体积比为Win41 : DI水 = 5 : 95清洗液中，利用频率为40KHz的超声机清洗10min，经循环自来水喷淋漂洗2min后，再利用频率为28KHz的超声机在DI纯净水中清洗10min，经风刀吹干后置于50℃洁净烘箱中保温30min。

（S22）四周带有凹槽带113的柱透镜光栅基板110的制作。具体过程包括：

（S221）柱透镜光栅基板110的准备。选取一块与玻璃100尺寸完全相匹配的柱透镜光栅基板110进行划片，清洗。柱透镜光栅基板的一面由平面形成的光栅基板111，另一面为众多完全相同平行排列的半圆柱曲面组成的柱透镜112，柱透镜光栅基板的尺寸1inch-100inch，柱透镜光栅基板的厚度1mm-15mm；

（S222）凹槽带113的制作。利用铣床制作在柱透镜光栅基板110有柱透镜112一面制作凹槽带113，凹槽113带的外侧与玻璃磨边倒角的倾角带102内侧位置平行相对，凹槽带113宽度0.1mm-1mm，深度为柱透镜半径的1.1-2倍。

（S223）柱透镜光栅基板110清洗。将柱透镜光栅基110板置于按体积比为Win-10 : Win41 : DI水 = 1: 4 : 95清洗液中，利用频率为40KHz的超声机清洗15min，经循环自来水喷淋漂洗2min后，再利用频率为28KHz的超声机在DI纯净水中清洗10min，经风刀吹干后置于洁净烘箱中。

（S23）UV固化胶120涂覆。利用UV涂覆机将UV固化胶120涂覆在玻璃100的倾角带102的中心处，其中玻璃100的一条长倾角带102预留数个封接面150，封接面的长度10mm-30mm，UV固化胶120的涂覆宽度为0.1mm-1mm，厚度为0.5mm-2.5mm。

（S24）玻璃100与柱透镜光栅基板110封接，具体过程如下：

（S241）玻璃100与柱透镜光栅基板110匹配对接。将柱透镜光栅基板110置于玻璃100上面，通过移动柱透镜光栅基板110，结合CCD定位系统将柱透镜光栅基板110中的凹槽带113外侧与玻璃100上的倾角带102平行匹配对接并用特定夹子固定。

（S242）UV固化胶曝光固化。将平行匹配对接的玻璃100和柱透镜光栅基板110平躺着放入抽真空系统中，启动抽气系统排气玻璃100和柱透镜光栅基板110中的大气，启动波长为365nm、辐射照度为7mW/cm²的高压汞灯，曝光10min后取出器件。

（S25）玻璃100与柱透镜光栅基板110排气封离。UV固化胶涂覆在数个封接面150处，封接带150向上且器件竖直放入抽真空系统中，待玻璃100与柱透镜光栅基板110之间的真空度大于10^-5Pa后，用波长为365nm、辐射照度为7mW/cm²的高压汞灯，曝光10min。

至此，一种裸眼3D柱透镜光栅平整性实现的制作完成。

综上所述，本发明公开的一种裸眼3D柱透镜光栅平整性实现不仅可以实现柱透镜光栅与2D显示器发出的周期性光场平行度易实现匹配，提高3D显示质量，而且制作工艺极其简单，易于实现大面积柱透镜光栅3D显示器件的生产制造。

以上例子主要说明了本发明的裸眼3D柱透镜光栅平整性实现的制作方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施例方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

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。

Claims

1.一种平整裸眼3D显示柱透镜光栅，其特征在于：将设置有凹槽带的柱透镜光栅基板和设置有倾角带的玻璃基板用UV紫外固化胶固化封装制得所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅。

2.根据权利要求1所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅，其特征在于：柱透镜光栅基板是由完全相同的柱透镜平行排列而成，柱透镜光栅基板的一面为平面，另一面是周期起伏的半圆柱曲面，柱透镜光栅基板的尺寸1inch-100inch，柱透镜光栅基板的厚度1mm-15mm；柱透镜光栅基板上的凹槽带外侧与玻璃基板磨边倒角的内侧位置平行相对，凹槽带宽度0.1mm-1mm，深度为柱透镜半径的1.1-2倍。

3.根据权利要求1所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅，其特征在于：玻璃基板的尺寸与柱透镜光栅基板的尺寸匹配，厚度1mm-15mm，玻璃基板四周单面磨边倒角，磨边宽度5mm-15mm，倒角为5°-25°。

4.根据权利要求1所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅，其特征在于：UV紫外固化胶涂覆在玻璃基板磨边倒角中心处，UV胶涂覆宽度0.1mm-1mm，厚度0.5mm-2.5mm，带四周单面磨边倒角的玻璃基板与带柱透镜的光栅基板用UV紫外固化胶匹配封装，UV紫外固化胶固化后在玻璃基板磨边倒角处和凹槽带内。

5.一种如权利要求1所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅的制作方法，其特征在于：所述的制作方法的具体步骤如下：

1) 玻璃基板上的倾角带制作；

2) 玻璃基板上的排气口制作；

3) 柱透镜光栅基板上凹槽带制作；

4) 倾角带四周UV固化胶制作；

5) 玻璃基板与柱透镜光栅基板匹配封装；

6）玻璃基板与柱透镜光栅排气封离。

6.根据权利要求5所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅的制作方法，其特征在于：在玻璃相邻两边、且距离倾角带内侧2mm制作圆柱形排气口，排气口直径为0.5mm-2mm。

7.根据权利要求5所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅的制作方法，其特征在于：玻璃圆片封住排气口，玻璃基板与柱透镜光栅基板间真空排气封离。

8.一种如权利要求1所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅的制作方法，其特征在于：所述的制作方法的具体步骤如下：

1) 玻璃基板上的倾角带制作；

2) 柱透镜光栅基板上凹槽带制作；

3) 倾角带四周UV固化胶制作；

4) 玻璃基板与柱透镜光栅基板匹配封装；

5) 玻璃基板与柱透镜光栅排气封离。

9.根据权利要求8所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅的制作方法法，其特征在于：玻璃基板上长度较长的一条倾角带上预留长度为10mm-30mm的数个封接面。

10.根据权利要求8所述的平整裸眼3D显示柱透镜光栅的制作方法，其特征在于：玻璃基板与柱透镜光栅基板封接后用UV固化胶封住数个封接面，玻璃基板与柱透镜光栅基板间真空排气封离。