CN105182552A - 光栅膜及3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光栅膜及3D显示装置。其中，该光栅膜包括基材层和设置于基材层的表面上的光栅层，其特征在于，光栅层包括：第一光栅层，设置于基材层的表面上，且第一光栅层由柱状透镜阵列组成；至少两个对位标记部，设置于基材层的表面上，且各对位标记部设置于第一光栅层的任意一侧；第二光栅层，设置于第一光栅层的远离基材层表面上，第二光栅层的远离柱状透镜阵列的表面为平面；第一光栅层的折射率为第一折射率，第二光栅层的折射率为第二折射率，其中第一折射率不等于第二折射率。采用上述光栅膜能够使对位标记部图像更容易被识别，减少了光栅膜与液晶屏的贴合误差，进而使包括上述光栅膜与液晶屏的3D显示装置具有更高的3D立体效果。

Description

光栅膜及3D显示装置

技术领域

本发明涉及3D显示技术领域，具体而言，涉及一种光栅膜及3D显示装置。

背景技术

裸眼3D显示的基本原理是利用遮挡、折射等引导部分光线的方法，使双眼看到不同的画面，产生立体的效果。裸眼3D显示屏通常都是在液晶屏上直接贴附柱状透镜光栅层，光栅层的特殊结构类型决定了它在生产、运输和贴合过程中需要非常好的保护，在贴合时对贴合精度也有着很高的要求，如果贴合不好非但不能产生3D效果，还会使图像变得模糊、让观看者感到头晕不适。

随着柱状透镜光栅立体显示技术的日趋成熟，大批量的柱状透镜光栅量产贴合工艺成为制约裸眼3D显示屏推广的瓶颈，开发一种可高效率高精度贴合的柱状透镜光栅膜是整个产业的迫切要求。

在现有的技术中，柱状透镜光栅层主要是在基材上使用对应结构模具压制成型一层具有柱状透镜结构的光栅层，或直接使用挤出成型技术在同一材质上制作出柱状透镜结构，此光栅层是裸露在空气中的，从而造成了光栅层表面磨损，且光栅层的结构凹槽内容易积灰，不易清理，进而影响3D的显示效果。

另一方面，在量产中的3D膜贴合时，在光栅结构层内制作一组对位标记部，例如十字标记、方形标记、T形标记等，由CCD图像传感器识别并与液晶屏幕上参考点进行对位，从而可实现精确贴合。但此技术需在模具上加工柱镜光栅膜后，再在柱镜光栅膜间雕刻上对位标记部，因此加工复杂。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光栅膜及3D显示装置，以解决现有技术中光栅膜的光栅层表面易磨损的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光栅膜，包括基材层和设置于基材层的表面上的光栅层，光栅层包括：第一光栅层，设置于基材层的表面上，且第一光栅层由柱状透镜阵列组成；至少两个对位标记部，设置于基材层的表面上，且各对位标记部设置于第一光栅层的任意一侧；第二光栅层，设置于第一光栅层的远离基材层表面上，第二光栅层的远离柱状透镜阵列的表面为平面；第一光栅层的折射率为第一折射率，第二光栅层的折射率为第二折射率，其中第一折射率不等于第二折射率。

进一步地，对位标记部位于第二光栅层和基材层之间。

进一步地，光栅层包括两个对位标记部，且两个对位标记部分别设置于第一光栅层的两侧或同侧。

进一步地，光栅层包括三个对位标记部，一个对位标记部设置于第一光栅层的第一侧，其余两个对位标记部设置于与第一侧对称的第一光栅层的第二侧，且位于第一侧的对位标记部与位于第二侧的任意一个对位标记部沿第一光栅层的中线对称设置。

进一步地，对位标记部为四个，且任意两个对位标记部设置于第一光栅层的第一侧，其余两个对位标记部设置于与第一侧对称的第一光栅层的第二侧，且位于第一侧的对位标记部与位于第二侧的对位标记部关于第一光栅层的中线一一对称设置。

进一步地，各对位标记部的平行于基材层的截面形状选自正方形、四方环、圆形、圆环、十字形和反十字形中的任一种。

进一步地，各对位标记部的中心位置到第一光栅层的垂直距离为H1，其中H1≤0.5mm，且各对位标记部与第一光栅层相间隔的设置。

进一步地，各对位标记部的中心位置到光栅膜边缘的垂直距离为H2，其中H2≤0.5mm。

进一步地，柱状透镜阵列中的各柱状透镜为平凸透镜，平凸透镜的凸部朝向第二光栅层，且第一折射率大于第二折射率。

进一步地，柱状透镜阵列中的各柱状透镜为平凹透镜，平凹透镜的凹部朝向第二光栅层，且第一折射率小于第二折射率。

进一步地，第一折射率为a，第二折射率为b，1.3≤a≤1.65和/或1.3≤b≤1.65。

进一步地，|a-b|＞0.03。

进一步地，基材层为透明基材层。

进一步地，基材层为PET、APET、PC、PMMA层和玻璃中的任一种或多种制成。

进一步地，第一光栅层和/或第二光栅层为UV树脂层。

根据本发明的另一方面，提供了一种3D显示装置，包括液晶屏和固定于液晶屏上的光栅膜，光栅膜为上述的光栅膜。

应用本发明的技术方案，本发明提供了一种光栅膜，包括第一光栅层、至少一对对位标记部部和第二光栅层，由于各对位标记部设置于第一光栅层的一侧，且第一光栅层由柱状透镜阵列组成，从而使对位标记部不在由柱状透镜阵列和第二光栅层组成的光栅结构内，进而使对位标记部的在光栅膜中的加工更为简单；并且，由于对位标记部设置于基材层的表面上，在将上述光栅膜与液晶屏进行贴合时，利用CCD图像传感器捕捉到的对位标记部图像不会被光栅结构干扰，从而使对位标记部图像更容易被识别，减少了光栅膜与液晶屏的贴合误差，进而使包括上述光栅膜与液晶屏的3D显示装置具有更高的3D立体效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施方式所提供的一种光栅膜的立体结构示意图；

图2示出了本发明实施方式所提供的另一种光栅膜的立体结构示意图；

图3示出了本发明实施方式所提供的又一种光栅膜的立体结构示意图；以及

图4示出了利用CCD图像传感器捕捉到的对位标记部的图像。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

正如背景技术中所介绍的，在量产中的3D膜贴合时，需在模具上加工柱镜光栅膜后，再在柱镜光栅膜间雕刻上对位标记部，因此加工复杂，且在贴合时，利用CCD图像传感器捕捉到的对位标记部图像会被光栅结构干扰，对位标记部图像不容易被识别，影响了3D显示装置的识别精度。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种光栅膜，如图1至3所示，包括基材层10和设置于基材层10的表面上的光栅层，其特征在于，光栅层包括：第一光栅层20，设置于基材层10的表面上，且第一光栅层20由柱状透镜阵列组成；至少两个对位标记部40，设置于基材层10的表面上，且各对位标记部40设置于第一光栅层20的任意一侧；第二光栅层30，设置于第一光栅层20的远离基材层10表面上，第二光栅层30的远离柱状透镜阵列的表面为平面；第一光栅层20的折射率为第一折射率，第二光栅层30的折射率为第二折射率，其中第一折射率不等于第二折射率。

上述光栅膜中由于各对位标记部设置于第一光栅层的一侧，且第一光栅层由柱状透镜阵列组成，从而使对位标记部不在由柱状透镜阵列和第二光栅层组成的光栅结构内，进而使对位标记部的在光栅膜中的加工更为简单；并且，由于对位标记部设置于基材层的表面上，在将上述光栅膜与液晶屏进行贴合时，利用CCD图像传感器捕捉到的对位标记部图像不会被光栅结构干扰，从而使对位标记部图像更容易被识别，减少了光栅膜与液晶屏的贴合误差，进而使包括上述光栅膜与液晶屏的3D显示装置具有更高的3D立体效果。

在本发明上述光栅膜中，第一光栅层20中柱状透镜阵列的排布方式为直排或者斜排，直排方式为柱状透镜阵列中的柱状透镜与基材层10的边线平行或者垂直，斜排方式为柱状透镜与基材层10的边线非平行或者垂直，而是成一夹角。

在本发明上述光栅膜中，优选地，对位标记部40位于第二光栅层30和基材层10之间。在上述优选的实施方式中，第二光栅层30不仅覆盖于第一光栅层20的表面，也覆盖于对位标记部40的表面，由于受到第二光栅层30的保护，使上述对位标记部40不易破损和脱落。

在本发明上述光栅膜中，优选地，光栅层包括两个对位标记部40，且两个对位标记部40分别设置于第一光栅层20的两侧或同侧。在上述优选的实施方式中，将对位标记部40分别设置于第一光栅层20的两侧或同侧，能够在利用CCD图像传感器捕捉对位标记部40的过程中，使捕捉过程更为精确，减少了由光栅膜和液晶屏的对准误差造成的对位标记部40图像不易识别的现象，进而减少了对3D显示装置的3D立体效果的影响。

在本发明上述光栅膜中，优选地，光栅层包括至少三个对位标记部40，一个对位标记部40设置于第一光栅层20的第一侧，其余两个对位标记部40设置于与第一侧对称的第一光栅层20的第二侧，且位于第一侧的对位标记部40与位于第二侧的任意一个对位标记部40沿第一光栅层20的中线对称设置。在上述优选的实施方式中，将对位标记部40分别设置于第一光栅层20的两侧，能够在利用CCD图像传感器捕捉对位标记部40的过程中，使捕捉过程更为精确，减少了由光栅膜和液晶屏的对准误差造成的对位标记部40图像不易识别的现象，进而减少了对3D显示装置的3D立体效果的影响。

在上述优选的实施方式中，对位标记部40可以为四个，且任意两个对位标记部40设置于第一光栅层20的第一侧，其余两个对位标记部40设置于与第一侧对称的第一光栅层20的第二侧，且位于第一侧的对位标记部40与位于第二侧的对位标记部40关于第一光栅层20的中线一一对称设置。在上述优选的实施方式中，光栅膜中设置有两对对位标记部40，每对对位标记部40分别对称设置于第一光栅层20的两侧，从而使第一光栅层20的四周都设置有对位标记部40，进而在利用CCD图像传感器捕捉对位标记部40的过程中，进一步地提高了光栅膜和液晶屏的对准精度，进一步减少了由光栅膜和液晶屏的对准误差造成的对位标记部40图像不易识别的现象，进一步减少了对3D显示装置的3D立体效果的影响。

在本发明上述光栅膜中，对位标记部40可以三维图形，各对位标记部40的平行于基材层10的截面形状可以选自正方形、四方环、圆形、圆环、十字形和反十字形中的任一种。CCD图像传感器对这些具有对称图案的对位标记100的识别效率较高。更为优选地，上述对位标记部40的材料可以与第一光栅层20相同，可以通过一步光刻即形成位于基材层10上的第一光栅层20和对位标记部40，免去了后续在形成第一光栅层20后再形成对位标记部40的步骤，从而使对位标记部40的在光栅膜中的加工更为简单。

在本发明上述光栅膜中，各对位标记部40的中心位置到第一光栅层20的垂直距离为H1，其中H1≤0.5mm，且各对位标记部40与第一光栅层20相间隔的设置。在上述优选的距离范围内，柱状透镜阵列与第二光栅层30组成的光栅结构不会对对位标记部40造成影响，在将上述光栅膜与液晶屏进行贴合时，进一步避免了光栅结构对CCD图像传感器捕捉到的对位标记部40图像的干扰，使对位标记部40图像更容易被识别。

在本发明上述光栅膜中，各对位标记部40的中心位置到光栅膜边缘的垂直距离为H2，其中H2≤0.5mm。在上述优选的距离范围内，位于基材层10上的对位标记部40能够更为有效地被CCD图像传感器捕捉到，从而使对位标记部40图像更容易被识别。

在本发明上述光栅膜中，柱状透镜阵列中的各柱状透镜可以为平凸透镜或平凹透镜，平凸透镜的凸部朝向第二光栅层30，平凹透镜的凹部朝向第二光栅层30。更为优选地，当柱状透镜为曲面弯向基材层10的平凸柱透镜时，折射率a＞折射率b；当柱状透镜为曲面弯向第二光栅层30的平凹柱透镜时，折射率a＜折射率b。本领域技术人员可以根据实际情况选择柱状透镜阵列中的柱状透镜为平凸透镜或者平凹透镜，并依据平凸透镜或者平凹透镜分别设定第一折射率和第二折射率的大小，以实现光栅膜的3D立体效果。

在上述优选的实施方式中，第一折射率为a，第二折射率为b，第一折射率和第二折射率可以存在以下关系：1.3≤a≤1.65和/或1.3≤b≤1.65。在上述优选的参数范围内，第一光栅层20与第二光栅层30之间形成的折射率差能够有效地提高光栅膜的3D立体效果。更为优选地，第一折射率和第二折射率满足|a-b|＞0.03。上述优选的参数范围能够使包括第一光栅层20与第二光栅层30的光栅膜具有更好的3D立体效果。

在本发明上述光栅膜中，基材层10可以为透明基材层10。更为优选地，基材层10为PET、APET、PC、PMMA层和玻璃中的任一种或多种制成。上述材料使制成的基材层10具有有效地透明度，从而减少了基材层10对入射于栅膜中的光线的影响，使得包括光栅膜和液晶屏的3D显示装置的视觉效果更为清晰。

在本发明上述光栅膜中，第一光栅层20和/或第二光栅层30为UV树脂层。由于上述第一树脂层和/或第二树脂层为UV树脂层，且UV树脂层具有较高的生产效率，从而能够提高整个光栅膜的生产效率，同时UV树脂层的有机挥发分少，不会对环境产生不良影响。

根据本发明的另一方面，提供了一种光栅膜的制备方法，包括：在基材层上先固化成型一层折射率为a的树脂层，形成由柱状透镜阵列组成的第一光栅层，然后在第一光栅层周围固化成型至少两个用于与液晶屏幕上参考点进行对位的对位标记部；再在第一光栅层上涂布一层折射率为b的树脂层并固化形成第二光栅层，将柱状透镜阵列填平，从而使光栅膜的双面均为平面。

根据本发明的另一方面，还提供了一种3D显示装置，包括液晶屏和固定于液晶屏上的上述任一光栅膜。由于3D显示装置包括具有上述结构的光栅膜，光栅膜中各对位标记部设置于第一光栅层的一侧，且第一光栅层由柱状透镜阵列组成，从而使对位标记部不在由柱状透镜阵列和第二光栅层组成的光栅结构内，进而使对位标记部的在光栅膜中的加工更为简单；并且，由于对位标记部设置于基材层的表面上，在将上述光栅膜与液晶屏进行贴合时，利用CCD图像传感器捕捉到的对位标记部图像不会被光栅结构干扰，从而使对位标记部图像更容易被识别，减少了光栅膜与液晶屏的贴合误差，进而使包括上述光栅膜与液晶屏的3D显示装置具有更高的3D立体效果。

下面将结合实施例进一步说明本申请提供的光栅膜。

实施例1

本实施例提供的光栅膜为三层结构，如图1所示，包括：

材料为PET的基材层和材料为UV树脂的第二光栅层，基材层和第二光栅层之间设置有料均为UV树脂的第一光栅层和四个对位标记部；

其中，第一光栅层由柱状透镜阵列组成，柱状透镜阵列中的各柱状透镜为平凸透镜，第一光栅层的折射率为1.59，第二光栅层的折射率为1.35；

对位标记部的平行于基材层的截面形状为十字形，十字形的横线和竖线的长度均为0.3mm，十字形的厚度为0.1mm，对位标记部的中心到柱状透镜的垂直距离等于0.4mm，位于第一光栅层一侧的对位标记部的中心连线与柱状透镜阵列平行，对位标记部的中心到光栅膜边缘的垂直距离等于0.5mm。

实施例2

本实施例提供的光栅膜为三层结构，如图2所示，包括：

材料为APET的基材层和材料为UV树脂的第二光栅层，基材层和第二光栅层之间设置有材料均为UV树脂的第一光栅层和四个对位标记部；

其中，第一光栅层由柱状透镜阵列组成，柱状透镜阵列中的各柱状透镜为平凹透镜，第一光栅层的折射率为1.48第二光栅层的折射率为1.58；

对位标记部的平行于基材层的截面形状为正方形，正方形的宽度为0.4mm，正方形的厚度为0.1mm，对位标记部的中心到柱状透镜的垂直距离等于0.4mm，位于第一光栅层一侧的对位标记部的中心连线与柱状透镜阵列的夹角为18.43°，对位标记部的中心到光栅膜边缘的垂直距离等于0.4mm。

实施例3

本实施例提供的光栅膜为三层结构，如图3所示，包括：

材料为PET的基材层和材料为UV树脂的第二光栅层，基材层和第二光栅层之间设置有材料均为UV树脂的第一光栅层和三个对位标记部；

其中，第一光栅层由柱状透镜阵列组成，柱状透镜阵列中的各柱状透镜为平凸透镜，第一光栅层的折射率为1.63第二光栅层的折射率为1.45；

对位标记部的平行于基材层的截面形状为十字形和反十字，十字形的横线和竖线的长度均为0.3mm，十字形的厚度为0.1mm，对位标记部的中心到柱状透镜的垂直距离等于0.4mm，位于第一光栅层一侧的对位标记部的中心连线与柱状透镜阵列平行，对位标记部的中心到光栅膜边缘的垂直距离等于0.5mm。

对上述实施例1至3提供的光栅膜的对位标记图像识别性能进行测试，测试方法为利用共轭焦显微镜的CCD对实施例1至3的光栅膜对位标记图像进行识别，在靠近第二光栅层的一方进行拍摄，拍摄结果显示对位标记图像均能够很好的被CCD图像传感器捕捉到。其中，实施例1的拍摄结果如图4所示，由图4可见十字形对位标记图像很好的被CCD图像传感器捕捉到，从而使光栅膜与液晶屏具有较高的贴合精度。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明提供了一种光栅膜，包括第一光栅层、至少一对对位标记部和第二光栅层，由于各对位标记部设置于第一光栅层的一侧，且第一光栅层由柱状透镜阵列组成，从而使对位标记部不在由柱状透镜阵列和第二光栅层组成的光栅结构内，进而使对位标记部的在光栅膜中的加工更为简单；并且，由于对位标记部设置于基材层的表面上，在将上述光栅膜与液晶屏进行贴合时，利用CCD图像传感器捕捉到的对位标记部图像不会被光栅结构干扰，从而使对位标记部图像更容易被识别，减少了光栅膜与液晶屏的贴合误差，进而使包括上述光栅膜与液晶屏的3D显示装置具有更高的3D立体效果。

以上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。

Claims (16)

1.一种光栅膜，其特征在于，包括基材层(10)和设置于所述基材层(10)的表面上的光栅层，所述光栅层包括：

第一光栅层(20)，设置于所述基材层(10)的表面上，且所述第一光栅层(20)由柱状透镜阵列组成；

至少两个对位标记部(40)，设置于所述基材层(10)的表面上，且各所述对位标记部(40)设置于所述第一光栅层(20)的任意一侧；

第二光栅层(30)，设置于所述第一光栅层(20)的远离所述基材层(10)表面上，所述第二光栅层(30)的远离所述柱状透镜阵列的表面为平面；所述第一光栅层(20)的折射率为第一折射率，所述第二光栅层(30)的折射率为第二折射率，其中所述第一折射率不等于所述第二折射率。

2.根据权利要求1所述的光栅膜，其特征在于，所述对位标记部(40)位于所述第二光栅层(30)和所述基材层(10)之间。

3.根据权利要求1所述的光栅膜，其特征在于，所述光栅层包括两个所述对位标记部(40)，且两个所述对位标记部(40)分别设置于所述第一光栅层(20)的两侧或同侧。

4.根据权利要求1所述的光栅膜，其特征在于，所述光栅层包括三个所述对位标记部(40)，一个所述对位标记部(40)设置于所述第一光栅层(20)的第一侧，其余两个所述对位标记部(40)设置于与所述第一侧对称的所述第一光栅层(20)的第二侧，且位于所述第一侧的所述对位标记部(40)与位于所述第二侧的任意一个所述对位标记部(40)沿所述第一光栅层(20)的中线对称设置。

5.根据权利要求1所述的光栅膜，其特征在于，所述对位标记部(40)为四个，且任意两个所述对位标记部(40)设置于所述第一光栅层(20)的第一侧，其余两个所述对位标记部(40)设置于与所述第一侧对称的所述第一光栅层(20)的第二侧，且位于所述第一侧的所述对位标记部(40)与位于所述第二侧的所述对位标记部(40)关于所述第一光栅层(20)的中线一一对称设置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光栅膜，其特征在于，各所述对位标记部(40)的平行于所述基材层(10)的截面形状选自正方形、四方环、圆形、圆环、十字形和反十字形中的任一种。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的光栅膜，其特征在于，各所述对位标记部(40)的中心位置到所述第一光栅层(20)的垂直距离为H1，其中H1≤0.5mm，且各所述对位标记部(40)与所述第一光栅层(20)相间隔的设置。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的光栅膜，其特征在于，各所述对位标记部(40)的中心位置到所述光栅膜边缘的垂直距离为H2，其中H2≤0.5mm。

9.根据权利要求1所述的光栅膜，其特征在于，所述柱状透镜阵列中的各所述柱状透镜为平凸透镜，所述平凸透镜的凸部朝向所述第二光栅层(30)，且所述第一折射率大于所述第二折射率。

10.根据权利要求1所述的光栅膜，其特征在于，所述柱状透镜阵列中的各所述柱状透镜为平凹透镜，所述平凹透镜的凹部朝向所述第二光栅层(30)，且所述第一折射率小于所述第二折射率。

11.根据权利要求1所述的光栅膜，其特征在于，所述第一折射率为a，所述第二折射率为b，1.3≤a≤1.65和/或1.3≤b≤1.65。

12.根据权利要求11所述的光栅膜，其特征在于，|a-b|＞0.03。

13.根据权利要求1所述的光栅膜，其特征在于，所述基材层(10)为透明基材层(10)。

14.根据权利要求13所述的光栅膜，其特征在于，所述基材层(10)为PET、APET、PC、PMMA层和玻璃中的任一种或多种制成。

15.根据权利要求1所述的光栅膜，其特征在于，所述第一光栅层(20)和/或所述第二光栅层(30)为UV树脂层。

16.一种3D显示装置，其特征在于，包括液晶屏和固定于所述液晶屏上的光栅膜，所述光栅膜为权利要求1至15中任一项所述的光栅膜。