CN105158916A - 手持裸眼3d显示终端的封装方法 - Google Patents
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Abstract
手持裸眼3D显示终端的封装方法，属于光学领域，本发明为解决现有手持裸眼3D显示终端最佳观看距离远的问题。本发明方法包括：步骤1、制作凸透镜光栅膜；步骤2、以步骤1获取的凸透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凸透镜光栅膜相对应的凹透镜光栅模具；步骤3、在凹透镜光栅模具的PET面上制作对位点；步骤4、将步骤3制作完对位点的凹透镜光栅模具的光栅面面向保护玻璃盖板放置；在二者中间加入高折射率的紫外光固化材料，经过紫外光固化及脱模后，得到凸柱镜光栅；步骤5、在保护玻璃盖板与液晶屏之间填充低折射率材料，在真空环境下进行贴合，制作出裸眼3D显示终端。
Description
技术领域
本发明涉及一种制作3D显示效果的手机显示终端，属于光学领域。
背景技术
裸眼3D是指不需要佩戴特殊眼镜等任何辅助设备即可欣赏“呼之欲出”的逼真画面，使人有如“身临奇境”。
随着2010年《阿凡达》的热播，3D影视进入了发展快车道，2014年票房过亿的52部电影中，有26部为3D电影，票房收入占票房总收入的42％，由此可见观众对3D影片的热爱以及3D影片强大的吸金能力。可是3D电影由于其必须佩戴特殊的眼镜，使得该技术很难走进更广阔的商业应用及个人消费类产品，2014年我国电视机销量为5900万台左右，智能手机销量约4亿部，市场规模每年超千亿，因此如何摆脱眼镜的束缚，使得3D随时随地可以应用，成为众多企业必争之地。裸眼3D技术经过多年的积累，已经快速进入产业化和市场应用阶段。一方面，裸眼3D继续在商业展示领域开疆拓土，且成果颇丰；另一方面，随着个人及家用电子市场(如裸眼3D手机、裸眼3D平板电脑等)竞争日益激烈，越来越多的消费类电子厂商也急速加入裸眼3D的行列。
在2012年，工信部、科技部、广电总局相继出台针对3D产业的扶持政策。在2012年9月科技部出台的“新型显示科技发展“十二五”专项规划”中，明确将裸眼3D列为十二五重点发展领域。新一代3D显示技术市场空间巨大。中国裸眼3D产业链正在逐渐成熟，标准化体系正在建设，产业面临爆发式发展机会。
裸眼3D对内容和片源的要求分为2视点技术和多视点技术，其中2视点内容具有画面清晰度高，内容与电影院等3D内容格式兼容等优点，主要应用于13寸以下的手机、平板电脑中；实现裸眼3D显示的方式又分为很多种，目前普遍采用狭缝光栅和柱透镜光栅作为裸眼3D实现的主要光学器件，其实现原理为将柱透镜光栅或狭缝光栅置于手机、平板等显示面板前面适当位置。其中狭缝光栅(如图1(a)所示)利用光遮挡原理进行分光，将一条条通光和不通光的细条周期排列即形成狭缝光栅，该器件在应用时光透过率小于50％(如图1(b)所示)，画面比较暗，对眼睛健康不利以及要想提高显示亮度即提高背光亮度，这样会损耗很多电资源，能耗高。而柱透镜光栅(如图2(a)所示)利用光折射原理进行分光，将一条条微小柱状的透镜单体沿着径向排列即形成柱透镜光栅阵列，简称柱镜光栅，该柱透镜光栅对光通过率基本无影响(如图2(b)所示)，因此柱透镜光栅是目前实现自由立体裸眼显示技术使用最多的光学器件。图1、2中的附图标记说明：凸透镜光栅101、PET基材102、OCA光学胶103、玻璃基板104、显示面板105、预处理涂层106、狭缝光栅107。
目前柱透镜光栅器件在实际应用上还存在诸多问题：一般市场上都采用将柱镜光栅层加工到带有OCA光学胶的PET基材上；
首先，质量优异的该PET基材需要进口，成本高，且PET表面除OCA光学胶及相应的离型膜以外，另一侧还需要涂布增强UV附着力涂层，见图4；
其次，由裸眼3D显示原理可知，目前手机、平板电脑的分辨率(DPI)越来越高，根据计算公式，起到3D作用的核心——柱透镜光栅需要离显示屏发光点要求越来越近，一般原始屏幕表面到发光点的距离为0.4mm～0.6mm之间，而PET的厚度一般为0.188mm、0.25mm等，导致的结果是最佳观看距离远(600mm以上)，显然不合适手持设备的应用。
再次，由于PET属于柔性材料，一般为0.188mm、0.25mm等，如果厚度再减少会导致贴膜的拉伸很难避免，导致对位水平、垂直和角度三个维度的变化，致使3D效果很差，因此3D对位贴合要求很高，因此贴膜非常困难，很难量产。
最后，目前手持显示终端为了达到良好的客户体验及减少环境光对屏幕的影响，均采用OGS技术，即将触摸屏、盖板玻璃、液晶屏等用胶水全部粘结在一起(如图3所示)，减少反射增加透光度，而一般市场上均采用将3D膜贴合在液晶屏表面，首先PET基材是多膜结构，折射率不一致，散射强。然后盖板玻璃通过框贴的形式完成，这就使得产品在光线较强的地方，无法使用。图3和图4中的附图标记说明：带有触摸功能的保护玻璃盖板108、贴合材料109、偏光片110、彩膜玻璃111、液晶层112、TFT玻璃113、空气层114、增强UV附着力涂层115。
发明内容
本发明目的是为了解决现有手持裸眼3D显示终端最佳观看距离远的问题，提供了一种手持裸眼3D显示终端的封装方法。本发明方法利用组合透镜及相关材料及工艺的配合，使得手持裸眼3D显示终端的生产加工非常简单，适合批量化生产，解决了手持裸眼3D显示终端观看距离的问题(即观看舒适度的问题)和屏幕透光度的问题。
本发明所述手持裸眼3D显示终端的封装方法包括两种方案：
第一种方案：手持显示终端包括带有触摸功能的保护玻璃盖板和液晶屏，所述液晶屏包括两片偏光片、彩膜玻璃、液晶层和TFT玻璃：液晶层由彩膜玻璃和TFT玻璃夹持，上下各设置一片偏光片；
该方法包括以下步骤：
步骤1、制作凸透镜光栅膜；
步骤2、以步骤1获取的凸透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凸透镜光栅膜相对应的凹透镜光栅模具；
步骤3、在凹透镜光栅模具的PET面上制作对位点，所述对位点的尺寸及位置以带有触摸功能的保护玻璃盖板上的对位点为基准；
步骤4、将步骤3制作完对位点的凹透镜光栅模具的光栅面面向带有触摸功能的保护玻璃盖板放置，根据二者的对位点确定位置；在二者中间加入高折射率的紫外光固化材料，经过紫外光固化及脱模后，得到粘接在带有触摸功能的保护玻璃盖板上的凸柱镜光栅；
步骤5、在粘接有凸柱镜光栅的带有触摸功能的保护玻璃盖板与液晶屏之间填充低折射率材料，在真空环境下进行贴合，制作出全贴合的手持裸眼3D显示终端。
第二种方案：手持显示终端包括带有触摸功能的保护玻璃盖板和液晶屏，所述液晶屏包括两片偏光片、彩膜玻璃、液晶层和TFT玻璃：液晶层由彩膜玻璃和TFT玻璃夹持，上下各设置一片偏光片；
该方法包括以下步骤：
步骤1、制作凸透镜光栅膜；
步骤2、以步骤1获取的凸透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凸透镜光栅膜相对应的凹透镜光栅模具；
步骤3、利用步骤2获取的凹透镜光栅模具制作凹透镜光栅膜；再以该凹透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凹透镜光栅膜相对应的凸透镜光栅模具；
步骤4、在步骤3获取的凸透镜光栅模具的PET面上制作对位点，所述对位点的尺寸及位置以液晶屏的彩膜玻璃上的对位点为基准；
步骤5、将步骤4制作完对位点的凸透镜光栅模具的光栅面面向液晶屏的彩膜玻璃放置，根据二者的对位点确定位置；在二者中间加入低折射率的紫外光固化材料，经过紫外光固化及脱模后，得到粘接在彩膜玻璃同侧的偏光片上的凹柱镜光栅；
步骤6、在凹柱镜光栅和带有触摸功能的保护玻璃盖板之间填充高折射率材料，在真空环境下进行贴合，制作出全贴合的手持裸眼3D显示终端。
本发明的优点：本发明利用组合透镜及相关材料及工艺的配合，使得手持裸眼3D显示终端的生产加工非常简单，适合批量化生产，解决了手持裸眼3D显示终端观看距离的问题(即观看舒适度的问题)和屏幕透光度的问题。
附图说明
图1是背景技术中涉及的遮挡原理的狭缝光栅成像示意图；
图2是背景技术中涉及的折射原理的柱透镜光栅成像示意图；
图3是背景技术中涉及的采用全贴合工艺的触摸液晶模组示意图；
图4是背景技术中涉及的传统裸眼3D平板电脑结构示意图；
图5和图6是实施方式一所述手持裸眼3D显示终端的封装方法的分步加工示意图；
图7和图8是实施方式二所述手持裸眼3D显示终端的封装方法的分步加工示意图；
图9是几种常见的对位标记图形。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图5、图6和图9说明本实施方式，本实施方式所述手持裸眼3D显示终端的封装方法，手持裸眼3D显示终端的封装方法，手持显示终端包括带有触摸功能的保护玻璃盖板108和液晶屏，所述液晶屏包括两片偏光片110、彩膜玻璃111、液晶层112和TFT玻璃113：液晶层112由彩膜玻璃111和TFT玻璃113夹持，上下各设置一片偏光片110；
该方法包括以下步骤：
步骤1、制作凸透镜光栅膜；
步骤2、以步骤1获取的凸透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凸透镜光栅膜相对应的凹透镜光栅模具；加工温度低，脱模性好，和原始数据没有差别。
步骤3、在凹透镜光栅模具的PET面上制作对位点，所述对位点的尺寸及位置以带有触摸功能的保护玻璃盖板108上的对位点为基准；对位标记可采用的几种图形如图9所示；
步骤4、将步骤3制作完对位点的凹透镜光栅模具的光栅面面向带有触摸功能的保护玻璃盖板108放置，根据二者的对位点确定位置；在二者中间加入高折射率的紫外光固化材料，经过紫外光固化及脱模后，得到粘接在带有触摸功能的保护玻璃盖板108上的凸柱镜光栅；如图5所示，形成凸柱镜光栅部分填充的是高折射率的紫外光固化材料，形成的是高折射率透镜结构116；
步骤5、在粘接有凸柱镜光栅的带有触摸功能的保护玻璃盖板108与液晶屏之间填充低折射率材料，在真空环境下进行贴合，制作出全贴合的手持裸眼3D显示终端。如图6所示，凸柱镜光栅和液晶屏之间填充低折射率材料，形成低折射率透镜结构117。
步骤1中制作凸透镜光栅膜的过程为：采用已经按设计值加工好的金刚石刀具在飞速旋转的金属辊筒上面，垂直金属辊筒表面进刀，进刀深度为设计的圆弧深度，然后将雕刻好凹槽的金属辊筒置于UV成型机上方，金属辊筒滚动的同时将PET基材送入，同步滴入紫外光固化材料，通过紫外光固化后，剥离成型，获取凸透镜光栅膜。
步骤3中在凹透镜光栅模具的PET面上制作对位点的方式为：激光雕刻或丝印的方式。
步骤4中所述高折射率的紫外光固化材料的折射率与步骤5中的低折射率材料的折射率的差值大于0.1。二者之间的差距更大些，则3D效果越明显些。
具体实施方式二：下面结合图7至图9说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，手持显示终端包括带有触摸功能的保护玻璃盖板108和液晶屏，所述液晶屏包括两片偏光片110、彩膜玻璃111、液晶层112和TFT玻璃113：液晶层112由彩膜玻璃111和TFT玻璃113夹持，上下各设置一片偏光片110；
该方法包括以下步骤：
步骤1、制作凸透镜光栅膜；
步骤2、以步骤1获取的凸透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凸透镜光栅膜相对应的凹透镜光栅模具；加工温度低，脱模性好，和原始数据没有差别。
步骤3、利用步骤2获取的凹透镜光栅模具制作凹透镜光栅膜；再以该凹透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凹透镜光栅膜相对应的凸透镜光栅模具；
步骤4、在步骤3获取的凸透镜光栅模具的PET面上制作对位点，所述对位点的尺寸及位置以液晶屏的彩膜玻璃111上的对位点为基准；对位标记可采用的几种图形如图9所示；
步骤5、将步骤4制作完对位点的凸透镜光栅模具的光栅面面向液晶屏的彩膜玻璃111放置，根据二者的对位点确定位置；在二者中间加入低折射率的紫外光固化材料，经过紫外光固化及脱模后，得到粘接在彩膜玻璃111同侧的偏光片110上的凹柱镜光栅；如图7所示，形成凹柱镜光栅部分填充的是低折射率的紫外光固化材料，形成的是低折射率透镜结构117；
步骤6、在凹柱镜光栅和带有触摸功能的保护玻璃盖板108之间填充高折射率材料，在真空环境下进行贴合，制作出全贴合的手持裸眼3D显示终端。如图8所示，凹柱镜光栅和带有触摸功能的保护玻璃盖板108之间填充高折射率材料，形成高折射率透镜结构116。
步骤1中制作凸透镜光栅膜的过程为：采用已经按设计值加工好的金刚石刀具在飞速旋转的金属辊筒上面，垂直金属辊筒表面进刀，进刀深度为设计的圆弧深度，然后将雕刻好凹槽的金属辊筒置于UV成型机上方，金属辊筒滚动的同时将PET基材送入，同步滴入紫外光固化材料，通过紫外光固化后，剥离成型，获取凸透镜光栅膜。
步骤3中在凹透镜光栅模具的PET面上制作对位点的方式为：激光雕刻或丝印的方式。
步骤5中所述高折射率的紫外光固化材料的折射率与步骤6中的低折射率材料的折射率的差值大于0.1。
具体实施方式三：本实施方式给出一个具体实施例：
液晶平板电脑尺寸为7寸，分辨率为1200(RGB)*1920，选择高折射率为1.66的紫外光固化材料，粘度为1000CPS，低折射率为1.38的紫外光固化材料，粘度为1500CPS，首先以金属辊筒为模具，采用0.188mmPET为基材，将凸透镜光栅加工于其上，凸透镜参数为，节距为0.1573mm，拱高为0.030mm，通过强光辐射方式，进行表面分子键断裂屏蔽，面积为159.4mm*97.3mm，在四个角按彩膜玻璃的对位点数据，通过激光微雕的形式在PET面进行标记，以此为模具，采用折射率为1.38的紫外光固化胶水，填充于模具与彩膜玻璃侧偏光片之间，固化分离后，再将触摸屏与上述带有凹透镜光栅的液晶模组通过折射率为1.66的紫外光固化材料进行粘接，得到的产品，透光率可以达到90％，比传统非全贴合的产品提高40％的通光率。
Claims (8)
1.手持裸眼3D显示终端的封装方法，手持显示终端包括带有触摸功能的保护玻璃盖板(108)和液晶屏，所述液晶屏包括两片偏光片(110)、彩膜玻璃(111)、液晶层(112)和TFT玻璃(113)：液晶层(112)由彩膜玻璃(111)和TFT玻璃(113)夹持，上下各设置一片偏光片(110)；
其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、制作凸透镜光栅膜；
步骤2、以步骤1获取的凸透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凸透镜光栅膜相对应的凹透镜光栅模具；
步骤3、在凹透镜光栅模具的PET面上制作对位点，所述对位点的尺寸及位置以带有触摸功能的保护玻璃盖板(108)上的对位点为基准；
步骤4、将步骤3制作完对位点的凹透镜光栅模具的光栅面面向带有触摸功能的保护玻璃盖板(108)放置，根据二者的对位点确定位置；在二者中间加入高折射率的紫外光固化材料，经过紫外光固化及脱模后，得到粘接在带有触摸功能的保护玻璃盖板(108)上的凸柱镜光栅；
步骤5、在粘接有凸柱镜光栅的带有触摸功能的保护玻璃盖板(108)与液晶屏之间填充低折射率材料，在真空环境下进行贴合，制作出全贴合的手持裸眼3D显示终端。
2.根据权利要求1所述手持裸眼3D显示终端的封装方法，其特征在于，步骤1中制作凸透镜光栅膜的过程为：采用已经按设计值加工好的金刚石刀具在飞速旋转的金属辊筒上面，垂直金属辊筒表面进刀，进刀深度为设计的圆弧深度，然后将雕刻好凹槽的金属辊筒置于UV成型机上方，金属辊筒滚动的同时将PET基材送入，同步滴入紫外光固化材料，通过紫外光固化后，剥离成型，获取凸透镜光栅膜。
3.根据权利要求1所述手持裸眼3D显示终端的封装方法，其特征在于，步骤3中在凹透镜光栅模具的PET面上制作对位点的方式为：激光雕刻或丝印的方式。
4.根据权利要求1所述手持裸眼3D显示终端的封装方法，其特征在于，步骤4中所述高折射率的紫外光固化材料的折射率与步骤5中的低折射率材料的折射率的差值大于0.1。
5.根据权利要求1所述手持裸眼3D显示终端的封装方法，其特征在于，手持显示终端包括带有触摸功能的保护玻璃盖板(108)和液晶屏，所述液晶屏包括两片偏光片(110)、彩膜玻璃(111)、液晶层(112)和TFT玻璃(113)：液晶层(112)由彩膜玻璃(111)和TFT玻璃(113)夹持，上下各设置一片偏光片(110)；
其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、制作凸透镜光栅膜；
步骤2、以步骤1获取的凸透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凸透镜光栅膜相对应的凹透镜光栅模具；
步骤3、利用步骤2获取的凹透镜光栅模具制作凹透镜光栅膜；再以该凹透镜光栅膜为基膜，在其表面采用光辐射、化学沉积或金属溅射方式对其进行表面改性操作，制作出与该凹透镜光栅膜相对应的凸透镜光栅模具；
步骤4、在步骤3获取的凸透镜光栅模具的PET面上制作对位点，所述对位点的尺寸及位置以液晶屏的彩膜玻璃(111)上的对位点为基准；
步骤5、将步骤4制作完对位点的凸透镜光栅模具的光栅面面向液晶屏的彩膜玻璃(111)放置，根据二者的对位点确定位置；在二者中间加入低折射率的紫外光固化材料，经过紫外光固化及脱模后，得到粘接在彩膜玻璃(111)同侧的偏光片(110)上的凹柱镜光栅；
步骤6、在凹柱镜光栅和带有触摸功能的保护玻璃盖板(108)之间填充高折射率材料，在真空环境下进行贴合，制作出全贴合的手持裸眼3D显示终端。
6.根据权利要求5所述手持裸眼3D显示终端的封装方法，其特征在于，步骤1中制作凸透镜光栅膜的过程为：采用已经按设计值加工好的金刚石刀具在飞速旋转的金属辊筒上面，垂直金属辊筒表面进刀，进刀深度为设计的圆弧深度，然后将雕刻好凹槽的金属辊筒置于UV成型机上方，金属辊筒滚动的同时将PET基材送入，同步滴入紫外光固化材料，通过紫外光固化后，剥离成型，获取凸透镜光栅膜。
7.根据权利要求5所述手持裸眼3D显示终端的封装方法，其特征在于，步骤3中在凹透镜光栅模具的PET面上制作对位点的方式为：激光雕刻或丝印的方式。
8.根据权利要求5所述手持裸眼3D显示终端的封装方法，其特征在于，步骤5中所述高折射率的紫外光固化材料的折射率与步骤6中的低折射率材料的折射率的差值大于0.1。
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