CN105974598A - 裸眼3d显示透镜装置、其制备方法以及裸眼3d显示装置 - Google Patents

裸眼3d显示透镜装置、其制备方法以及裸眼3d显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种裸眼3D显示透镜装置、其制备方法以及裸眼3D显示装置，裸眼3D显示透镜装置包括依次设置的触摸盖板装置、透镜装置、偏振装置及显示面板装置，所述透镜装置的一面为平整面，所述透镜装置的另一面为柱状透镜阵列面。本发明的裸眼3D显示透镜装置，偏振装置直接设置在显示面板装置上，减小了整个装置的厚度，缩短了其焦距，并且透镜装置直接设置在触摸盖板装置上，减少了撕膜、清洗等工艺环节，简化了整个装置的制作工艺，适于规模化生产，解决了现有技术中的裸眼3D显示装置的厚度大，透镜焦距大，手持观看不方便，及制作工艺复杂的问题，具有进行推广应用的价值。

Description

裸眼3D显示透镜装置、其制备方法以及裸眼3D显示装置
技术领域
本发明涉及立体显示装置技术领域，尤其是涉及一种裸眼3D显示透镜装置、其制备方法以及裸眼3D显示装置。
背景技术
裸眼3D显示系统，即无需佩戴辅助式眼镜，用裸眼即可获得立体视觉的立体显示系统，目前受到人们的广泛关注。现有的比较成熟的两种裸眼3D显示技术分别是狭缝式和透镜式。透镜式是靠光的折射来进行分光，没有光强损失，3D效果好，能够兼容2D，且环保节能，因此被普遍采用。透镜式的实现方式主要有液晶透镜方式和双折射透镜方式。
液晶透镜方式由于是靠设置复杂的电极，通过施加不同的电压而使液晶分子产生不同的偏转，从而形成透镜效应，这种方式对应的制造工艺比较复杂，电压精度控制要求较高，液晶层厚响应时间慢，目前还难以达到规模化生产的要求。
双折射透镜方式是通过偏光装置来控制出射光的偏振方向，结合双折射透镜来实现2D/3D模式之间的切换。该方式采用的偏光装置与现有的液晶工艺完全兼容，电极完全一致，电极设计简单，容易实现局部3D的控制；采用的双折射透镜是通过在凹透镜的凹槽内灌注液晶且流平固化的方式以获得，加工精度高，工艺比较简单，该方式是目前被普遍接受，能够实现产业化的裸眼3D实现方式。
现有的双折射透镜方式由于增加了偏光装置，显示装置整体的厚度大，透镜的焦距大，从而3D观看距离远，现有的手持式裸眼3D显示装置，观看距离基本在30-60cm，因此这种3D实现方式难以控制、保持3D观看距离，无法满足手持式裸眼3D显示终端的实际使用要求，且增加了裸眼3D显示装置的整体重量，难以进行推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种裸眼3D显示透镜装置、其制备方法以及裸眼3D显示装置，以解决现有技术中存在的裸眼3D显示装置的厚度大，透镜焦距大，不便手持观看，及制作工艺复杂的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种裸眼3D显示透镜装置，包括依次设置的触摸盖板装置、透镜装置、偏振装置及显示面板装置，所述透镜装置的一面为平整面，所述透镜装置的另一面为柱状透镜阵列面。
进一步，所述透镜装置包括柱状透镜阵列及基板，所述柱状透镜阵列设置在所述基板上，所述柱状透镜阵列包括多个结构相同的柱状透镜单元。
进一步，所述透镜装置的柱状透镜阵列面表面设有第三取向膜，所述第三取向膜的摩擦方向与所述显示面板装置的出射光偏振方向垂直；
所述第三取向膜上设有第二液晶层；
所述第二液晶层上设有第四取向膜，所述第四取向膜的摩擦方向与所述第三取向膜的摩擦方向平行。
进一步，所述偏振装置包括依次设置的第一电极、第一取向膜、第一液晶层、第二取向膜及第二电极。
进一步，所述第一电极设置在所述透镜装置的平整面上；
所述第一电极为条形电极组，定义基板装置的长度方向为X方向、宽度方向为Y方向，所述条形电极组的多个条形电极平行于所述Y方向、沿所述X方向间隔设置；
所述第一取向膜设置在所述第一电极上，所述第一取向膜的摩擦方向与所述显示面板装置的出射光偏振方向垂直。
进一步，所述第二电极设置在所述显示面板装置上；
所述第二电极为条形电极组，所述条形电极组的多个条形电极平行于所述X方向、沿所述Y方向间隔设置；
所述第二取向膜设置在所述第二电极上，所述第二取向膜的摩擦方向与所述第一取向膜的摩擦方向垂直。
进一步，所述第一液晶层设置在所述第一取向膜与所述第二取向膜之间。
进一步，所述显示面板装置包括依次设置的上偏振片、第一显示基板、第三液晶层、第二显示基板及下偏振片；所述上偏振片的偏振方向与所述下偏振片的偏振方向垂直。
本发明还提供一种裸眼3D显示透镜装置的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，在所述显示面板装置的上偏振片上设置所述第二电极；
步骤2，在所述第二电极上制作所述第二取向膜；
步骤3，对所述第二取向膜进行摩擦；
步骤4，在所述透镜装置的平整面上设置所述第一电极；
步骤5，在所述第一电极上制作所述第一取向膜；
步骤6，对所述第一取向膜进行摩擦；
步骤7，在所述第一取向膜与所述第二取向膜之间制作所述第一液晶层，并进行密封处理；
步骤8，在所述透镜装置的柱状透镜阵列面上制作所述第三取向膜；
步骤9，对所述第三取向膜进行摩擦；
步骤10，在所述触摸盖板装置上制作所述第四取向膜；
步骤11，对所述第四取向膜进行摩擦；
步骤12，在所述第三取向膜与所述第四取向膜之间制作所述第二液晶层，在高温条件下流平配向，并通过紫外光照射进行固化。
本发明还提供一种裸眼3D显示装置，包括前述的裸眼3D显示透镜装置。
本发明提供的一种裸眼3D显示透镜装置、其制备方法以及裸眼3D显示装置，裸眼3D显示透镜装置的透镜装置的一面为平整面，透镜装置的另一面为柱状透镜阵列面，偏振装置直接设置在显示面板装置上，减小了整个裸眼3D显示透镜装置的厚度，缩短了裸眼3D显示透镜装置的焦距，并且，透镜装置直接设置在触摸盖板装置上，减少了撕膜、清洗等工艺环节，简化了整个装置的制作工艺流程，适于工业规模化生产；裸眼3D显示装置应用裸眼3D显示透镜装置，裸眼3D显示装置整体的厚度尺寸小，显示焦距短，且重量轻，适合手持观看，适于进行推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的裸眼3D显示透镜装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的显示面板装置的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的裸眼3D显示透镜装置的结构示意图；
图4为本发明实施例三提供的裸眼3D显示透镜装置的结构示意图。
附图标记：
10-显示面板装置； 20-偏振装置； 30-透镜装置；
40-触摸盖板装置； 101-第一显示基板； 102-第二显示基板；
103-上偏振片； 104-下偏振片； 105-第三液晶层；
201-第二电极； 202-第一电极； 203-第二取向膜；
204-第一取向膜； 205-第一液晶层； 301-基板；
302-柱状透镜阵列； 303-第三取向膜； 304-第二液晶层；
305-第四取向膜。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
在本实施例的可选方案中，如图1所示，本实施例提供的一种裸眼3D显示透镜装置，包括依次设置的触摸盖板装置40、透镜装置30、偏振装置20及显示面板装置10，透镜装置30的一面为平整面，透镜装置30的另一面为柱状透镜阵列面。目前的裸眼3D显示装置采用的双折射透镜方式，由于增加了偏光装置，显示装置整体的厚度大，透镜的焦距大，3D观看距离较远，观看距离通常在30-60cm，难以保持3D观看距离，使用不便。在本实施例中，偏振装置20直接设置在显示面板装置10上，减小了整个裸眼3D显示透镜装置的厚度，缩短了裸眼3D显示透镜装置的焦距，并且，透镜装置30直接设置在触摸盖板装置40上，减少了撕膜、清洗等工艺环节，简化了整个装置的制作工艺流程，适于工业规模化生产；触摸盖板装置40为现有技术，非本发明的发明点，不再赘述。
在本实施例的可选方案中，进一步地，透镜装置30的柱状透镜阵列面表面设有第三取向膜303，第三取向膜303的摩擦方向与显示面板装置10的出射光偏振方向垂直；第三取向膜303上设有第二液晶层304；第二液晶层304上设有第四取向膜305，第四取向膜305的摩擦方向与第三取向膜303的摩擦方向平行。在本实施例中，第二液晶层304为正性液晶材料(即：△ε＝ε∥-ε⊥>0，式中“ε∥”为分子长轴方向的介电系数，“ε⊥”为分子短轴方向的介电系数)；第二液晶层304还为紫外固化材料，即用紫外光照射固化后，在常温下呈固态。
在本实施例的可选方案中，进一步地，偏振装置20包括依次设置的第一电极202、第一取向膜204、第一液晶层205、第二取向膜203及第二电极201。
在本实施例的可选方案中，进一步地，第一电极202设置在透镜装置30的平整面上；第一电极202为条形电极组，定义基板装置的长度方向为X方向、宽度方向为Y方向，条形电极组的多个条形电极平行于Y方向、沿X方向间隔设置；第一取向膜204设置在第一电极202上，第一取向膜204的摩擦方向与显示面板装置10的出射光偏振方向垂直。
在本实施例的可选方案中，进一步地，第二电极201设置在显示面板装置10上；第二电极201为条形电极组，条形电极组的多个条形电极平行于X方向、沿Y方向间隔设置；第二取向膜203设置在第二电极201上，第二取向膜203的摩擦方向与第一取向膜204的摩擦方向垂直。
在本实施例的可选方案中，进一步地，第一液晶层205设置在第一取向膜204与第二取向膜203之间。在本实施例中，第一液晶层205为左旋或右旋扭曲向列型液晶材料。
在本实施例的可选方案中，如图2所示，进一步地，显示面板装置10包括依次设置的上偏振片103、第一显示基板101、第三液晶层105、第二显示基板102及下偏振片104；上偏振片103的偏振方向与下偏振片104的偏振方向垂直。
在本实施例还提供一种裸眼3D显示透镜装置的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，在显示面板装置10的上偏振片103上设置第二电极201；
步骤2，在第二电极201上制作第二取向膜203，直接在上偏振片103上制作第二电极201及第二取向膜203，减少了一片玻璃板的厚度，进而减小了整个裸眼3D显示透镜装置的厚度；
步骤3，对第二取向膜203进行摩擦；
步骤4，在透镜装置30的平整面上设置第一电极202；
步骤5，在第一电极202上制作第一取向膜204；
步骤6，对第一取向膜204进行摩擦；
步骤7，在第一取向膜204与第二取向膜203之间制作第一液晶层205，并通过密封胶进行密封处理；
步骤8，在透镜装置30的柱状透镜阵列面上制作第三取向膜303；
步骤9，对第三取向膜303进行摩擦；
步骤10，在触摸盖板装置40上制作第四取向膜305；
步骤11，对第四取向膜305进行摩擦；
步骤12，在第三取向膜303与第四取向膜305之间制作第二液晶层304，加热使第二液晶层304的液晶分子流平配向，按摩擦方向排列，并通过紫外光照射进行固化；在触摸盖板装置40上直接制作透镜装置30，减少了撕膜、清洗等环节，简化了整个裸眼3D显示透镜装置的制作工艺流程。
其中，第二电极201与第一电极202，是通过沉淀ITO膜、涂光刻胶、曝光、显影及蚀刻等步骤形成的电极图形。
第一取向膜204、第二取向膜203、第三取向膜303及第四取向膜305，是通过辊筒涂布的方式将有机高分子配向材料涂布在基板上形成的一层均匀的取向膜，涂布之后进行热固化处理。
步骤3、步骤6、步骤9及步骤11中对取向膜的摩擦，是通过绒布类材料以设定的方向摩擦取向膜表面，以使在装置使用时液晶分子能够沿着取向膜的摩擦方向排列，保证液晶分子排列的一致性。其中，第一取向膜204、第三取向膜303及第四取向膜305的摩擦方向均垂直于显示面板装置10的出射光偏振方向，第二取向膜203的摩擦方向平行于显示面板装置10的出射光偏振方向。
步骤12中高温流平配向的温度为80℃、时间为20分钟，紫外光固化的时间为10分钟。
实施例二：
在本实施例的可选方案中，如图3所示，本实施例提供的一种裸眼3D显示透镜装置，包括依次设置的触摸盖板装置40、透镜装置30、偏振装置20及显示面板装置10，透镜装置30的一面为平整面，透镜装置30的另一面为柱状透镜阵列面。
在本实施例的可选方案中，进一步地，透镜装置30包括柱状透镜阵列302及基板301，柱状透镜阵列302设置在基板301上，柱状透镜阵列302包括多个结构相同的柱状透镜单元。
在本实施例的可选方案中，进一步地，柱状透镜阵列302的平整面相对偏振装置20设置，柱状透镜阵列302的光栅面相对触摸盖板装置40设置。
在本实施例的可选方案中，进一步地，柱状透镜阵列302的光栅面上设有第二液晶层304；第二液晶层304上设有第三取向膜303，第三取向膜303的摩擦方向与显示面板装置10的出射光偏振方向垂直。
在本实施例的可选方案中，进一步地，其他设置同实施例一。
在本实施例还提供一种裸眼3D显示透镜装置的制备方法，区别于实施例一：
步骤4，在基板301上设置第一电极202；
步骤8，对柱状透镜阵列302的光栅面进行摩擦；
步骤9，在触摸盖板装置40上制作第三取向膜303；
步骤10，对第三取向膜303进行摩擦；
步骤11，在柱状透镜阵列302与第三取向膜303之间制作第二液晶层304，加热使第二液晶层304的液晶分子流平配向，按摩擦方向排列，并通过紫外光照射进行固化。
实施例三：
在本实施例的可选方案中，如图4所示，进一步地，柱状透镜阵列302的平整面相对触摸盖板装置40设置，柱状透镜阵列302的光栅面相对偏振装置20设置。
在本实施例的可选方案中，进一步地，其他设置同实施例二。
在本实施例还提供一种裸眼3D显示透镜装置的制备方法，区别于实施例二：
步骤9，在基板301上制作第三取向膜303。
实施例四：
在本实施例的可选方案中，本实施例提供的一种裸眼3D显示装置，包括实施例一、实施例二或实施例三所述的裸眼3D显示透镜装置。
本裸眼3D显示装置采用的是双折射透镜方式，通过偏振装置20来控制出射光的偏振方向，结合透镜装置30来实现2D/3D模式之间的切换。本裸眼3D显示装置的厚度尺寸小，显示焦距短，且重量轻，适于手持使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种裸眼3D显示透镜装置，其特征在于，包括依次设置的触摸盖板装置(40)、透镜装置(30)、偏振装置(20)及显示面板装置(10)，所述透镜装置(30)的一面为平整面，所述透镜装置(30)的另一面为柱状透镜阵列面。
2.根据权利要求1所述的裸眼3D显示透镜装置，其特征在于，所述透镜装置(30)包括柱状透镜阵列(302)及基板(301)，所述柱状透镜阵列(302)设置在所述基板(301)上，所述柱状透镜阵列(302)包括多个结构相同的柱状透镜单元。
3.根据权利要求1所述的裸眼3D显示透镜装置，其特征在于，所述透镜装置(30)的柱状透镜阵列面表面设有第三取向膜(303)，所述第三取向膜(303)的摩擦方向与所述显示面板装置(10)的出射光偏振方向垂直；
所述第三取向膜(303)上设有第二液晶层(304)；
所述第二液晶层(304)上设有第四取向膜(305)，所述第四取向膜(305)的摩擦方向与所述第三取向膜(303)的摩擦方向平行。
4.根据权利要求1所述的裸眼3D显示透镜装置，其特征在于，所述偏振装置(20)包括依次设置的第一电极(202)、第一取向膜(204)、第一液晶层(205)、第二取向膜(203)及第二电极(201)。
5.根据权利要求4所述的裸眼3D显示透镜装置，其特征在于，所述第一电极(202)设置在所述透镜装置(30)的平整面上；
所述第一电极(202)为条形电极组，定义基板装置的长度方向为X方向、宽度方向为Y方向，所述条形电极组的多个条形电极平行于所述Y方向、沿所述X方向间隔设置；
所述第一取向膜(204)设置在所述第一电极(202)上，所述第一取向膜(204)的摩擦方向与所述显示面板装置(10)的出射光偏振方向垂直。
6.根据权利要求5所述的裸眼3D显示透镜装置，其特征在于，所述第二电极(201)设置在所述显示面板装置(10)上；
所述第二电极(201)为条形电极组，所述条形电极组的多个条形电极平行于所述X方向、沿所述Y方向间隔设置；
所述第二取向膜(203)设置在所述第二电极(201)上，所述第二取向膜(203)的摩擦方向与所述第一取向膜(204)的摩擦方向垂直。
7.根据权利要求6所述的裸眼3D显示透镜装置，其特征在于，所述第一液晶层(205)设置在所述第一取向膜(204)与所述第二取向膜(203)之间。
8.根据权利要求1所述的裸眼3D显示透镜装置，其特征在于，所述显示面板装置(10)包括依次设置的上偏振片(103)、第一显示基板(101)、第三液晶层(105)、第二显示基板(102)及下偏振片(104)；所述上偏振片(103)的偏振方向与所述下偏振片(104)的偏振方向垂直。
9.一种根据权利要求1至8任一项所述的裸眼3D显示透镜装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在所述显示面板装置(10)的上偏振片(103)上设置所述第二电极(201)；
S2，在所述第二电极(201)上制作所述第二取向膜(203)；
S3，对所述第二取向膜(203)进行摩擦；
S4，在所述透镜装置(30)的平整面上设置所述第一电极(202)；
S5，在所述第一电极(202)上制作所述第一取向膜(204)；
S6，对所述第一取向膜(204)进行摩擦；
S7，在所述第一取向膜(204)与所述第二取向膜(203)之间制作所述第一液晶层(205)，并进行密封处理；
S8，在所述透镜装置(30)的柱状透镜阵列面上制作所述第三取向膜(303)；
S9，对所述第三取向膜(303)进行摩擦；
S10，在所述触摸盖板装置(40)上制作所述第四取向膜(305)；
S11，对所述第四取向膜(305)进行摩擦；
S12，在所述第三取向膜(303)与所述第四取向膜(305)之间制作所述第二液晶层(304)，在高温条件下流平配向，并通过紫外光照射进行固化。
10.一种裸眼3D显示装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的裸眼3D显示透镜装置。
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