CN110764169A - 透镜结构及制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种透镜结构及制备方法、显示装置，属于显示技术领域，其可解决现有的显示产品需要对彩膜层和透镜结构进行匹配，增加的工艺难度，并且不利于产品轻薄化的问题。本发明的一种透镜结构，包括：背衬层、及位于背衬层上的多个透镜；透镜的材料包括色阻材料；多个透镜呈阵列分布，且在行方向上，相邻的透镜的色阻材料的颜色不同。

Description

透镜结构及制备方法、显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种透镜结构及制备方法、显示装置。
背景技术
随着增强现实(Augmented Reality，AR)技术的不断发展，对于AR产品的轻薄化也提出了更高的要求。现有技术中采用光波导技术对AR产品进行轻薄化处理，然而，光波导中的光损失较大，需要的显示器件的亮度较高，因此，一般采用在显示器件与彩膜层之间或者彩膜层上设置一层透镜结构，将光线进行会聚，以增加光线的亮度。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的透镜结构集成到AR产品中，需要对彩膜层和透镜结构进行匹配，增加的工艺难度。同时，彩膜层与透镜结构分别单独设置，也会增加AR产品的厚度，不利于AR产品的轻薄化，降低了用户的使用体验。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种透镜结构及制备方法、显示装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种透镜结构，包括：背衬层、及位于所述背衬层上的多个透镜；所述透镜的材料包括色阻材料；
多个所述透镜呈阵列分布，且在行方向上，相邻的所述透镜的色阻材料的颜色不同。
可选地，所述透镜结构还包括：在行方向上，由相邻的所述透镜的边缘部分重叠形成的遮挡结构。
可选地，所述透镜结构还包括：在行方向上，填充于相邻的所述透镜之间的遮挡结构。
可选地，所述透镜结构还包括：位于多个所述透镜上的保护层。
可选地，所述透镜的折射率大于所述保护层的折射率。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，包括如上述提供的透镜结构。
可选地，所述显示装置还包括：与所述透镜结构相对设置的显示器件；所述显示器件具有显示区域和非显示区域；
所述透镜与所述显示区域一一对应，所述遮挡结构与所述非显示区域一一对应。
可选地，所述透镜在所述显示器件上的正投影覆盖所述显示区域。
可选地，所述透镜的形状包括圆形，所述显示区域的形状包括正方形。
可选地，所述显示装置还包括：位于所述显示器件上的封装层；
所述封装层为所述透镜结构的所述背衬层。
可选地，所述封装层的厚度与所述透镜的焦距相等。
可选地，所述显示装置包括增强现实显示装置。
可选地，所述显示器件包括发光器件，所述发光器件包括有机发光二极管。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种透镜结构的制备方法，包括：
在背衬层上形成色阻材料层；
利用构图工艺，将所述色阻材料层形成多个透镜；多个所述透镜呈阵列分布，且在行方向上，相邻的所述透镜的色阻材料的颜色不同。
可选地，所述利用构图工艺，将所述色阻材料层形成多个透镜，包括：
对所述色阻材料层进行光刻、压印或复印，形成多个透镜。
附图说明
图1为现有技术中一种AR产品的显示原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种透镜结构的示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种透镜结构的示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种透镜结构的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种透镜结构的制备方法的流程示意图。
其中附图标记为：
10-透镜结构、20-显示器件、封装层30、101-背衬层、102-透镜、103-遮挡结构、104-保护层、201-显示区域、及202-非显示区域。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1为现有技术中一种AR产品的显示原理示意图，如图1所示，AR显示产品中的显示单元产生的光线可以由透镜结构会聚并通过入射全息光栅入射至光波导中，光线在光波导中进行全反射传播，接着通过出射全息光栅从光波导中出射，从而将光线照射至人眼中，实现AR产品的显示。在进行全彩显示时，需要设置彩膜层，以对显示单元产生的光线进行滤光，从而形成全彩显示画面。现有技术中，AR产品中在彩膜层与透镜结构分别为单独设置的膜层，需要对彩膜层和透镜结构进行匹配，增加的工艺难度。同时，彩膜层与透镜结构分别单独设置，也会增加AR产品的厚度，不利于AR产品的轻薄化，降低了用户的使用体验。为了解决现有技术中的上述问题，本发明实施例提供了一种透镜结构及制备方法、显示装置。可以理解的是，本发明实施例提供的透镜结构及制备方法、显示装置，不仅可以应用于AR产品，还可以用于其他需要对光线进行会聚的显示产品中。下面将结合附图及具体实施方式，以应用于AR产品为例，对本发明提供的透镜结构及制备方法、显示装置进行进一步详细描述。
实施例一
图2为本发明实施例提供的一种透镜结构的示意图，如图1所示，该透镜结构10包括：背衬层101、及位于背衬层101上的多个透镜102；透镜102的材料包括色阻材料；多个透镜102呈阵列分布，且在行方向上，相邻的透镜102的色阻材料的颜色不同。
需要说明的是，色阻材料可以为用于过滤单色光的树脂材料，当然也可以为其他具有过滤单色光功能的材料，在此不再一一列举。通过色阻材料可以将白光过滤为只有单一颜色的光线，可以为红色、绿色或蓝色，那么，对应的透镜可以为红色透镜、绿色透镜或蓝色透镜。在本发明实施例中，各个透镜102可以呈阵列分布，在行方向上依次按照红色透镜、绿色透镜、蓝色透镜的顺序排列，相邻的两个透镜102的颜色不同。
本发明实施例提供的透镜结构10的各个透镜102可以对光线进行会聚，因此可以增强光线的透射亮度，从而在应用于显示产品中可以增强显示画面的亮度，进而可以提高显示效果。并且，各个透镜102可以由色阻材料制成，相当于将现有技术中的彩膜层与透镜102集成于一体，在对光线进行会聚的同时，还可以对光线进行过滤，不必单独设置彩膜层，因此可以避免对彩膜层与透镜结构10中的各个透镜102的匹配，从而可以降低工艺难度，节约制作成本。同时，将彩膜层与透镜102集成于一体，可以降低膜层的厚度，因此可以利于显示产品的轻薄化，从而可以提高用户使用体验。
如图2所示，本发明实施例提供的透镜结构10还包括，在行方向上，由相邻的透镜102的边缘部分重叠形成的遮挡结构103。
需要说明的是，在本发明实施例中，不同颜色的透镜102可以在行方向上依次按照红色透镜、绿色透镜和蓝色透镜的顺序排列，并且相邻的两个透镜102的颜色是不同的。在红色透镜与绿色透镜之间、绿色透镜与蓝色透镜之间、蓝色透镜与红色透镜之间可以部分重叠形成遮挡结构103，由于相邻的两个透镜102的色阻材料的颜色不同，对应的过滤的光线的颜色也是不同的，由于每一个透镜102只能过滤一种颜色的光线，当两个透镜102重叠时，任何一种颜色的光线均不能透射，因此该遮挡结构103可以对相邻的透镜102之间滤光作用的干扰进行阻隔，避免在不同的透镜102过滤的光线之间的串色，从而可以提高显示产品的显示效果。
除了利用相邻的两个透镜102边缘重叠可以形成遮挡结构103之外，还可以采用单独设置黑色矩阵(Black Matrix，BM)的方式对光线进行遮挡，即该遮挡结构103为黑色矩阵。因此，透镜结构10还包括：在行方向上，填充于相邻的透镜102之间的遮挡结构103，具体结构可以如图3和图4所示。
图3为本发明实施例提供的另一种透镜结构的示意图，如图3所示，本发明实施例提供的透镜结构10中遮挡结构103所在层可以位于背衬层101与多个透镜102之间，并且各个遮挡结构103与相邻的透镜102的边缘对应。
需要说明的是，在本发明实施例中，可以在背衬层101与各个透镜102之间单独设置多个间隔分布的遮挡结构103103，两个遮挡结构103之间可以填充透明材料，光线可以从两个遮挡结构103之间的透明部位透射。遮挡结构103可以将对透镜102边缘的光线进行遮挡，避免在不同的透镜102过滤的光线之间的串色，从而可以提高显示产品的显示效果。
图4为本发明实施例提供的又一种透镜结构的示意图，如图4所示，本发明实施例提供的透镜结构10中遮挡结构103可以位于相邻的透镜102之间。
需要说明的是，在本发明实施例中，可以在相邻的两个透镜102之间设置一遮挡结构103，并且遮挡结构103的厚度与透镜102的厚度相等或大于透镜102的厚度，这样，遮挡结构103可以将对透镜102过滤的光线进行遮挡，避免在不同的透镜102过滤的光线之间的串色，从而可以提高显示产品的显示效果。同时，由于该遮挡结构103位于相邻的透镜102之间，可以不必设置单独的膜层用于遮挡光线，因此可以降低膜层的厚度，从而利于显示产品的轻薄化，进而可以提高用户使用体验。
可以理解的是，如图2、图3和图4所示，在整个透镜结构10中，透镜结构的边缘也可以设置同样的遮挡结构103，可以避免透镜结构10的边缘出现的漏光的现象，从而提高显示效果。
如图2、图3和图4所示，本发明实施例提供的透镜结构10还可以包括：位于多个透镜102上的保护层104。
需要说明的是，保护层104可以由透明材料制成，覆盖于各个透镜102上，使得各个透镜102的表面平整，便于与显示产品中的其他膜层的贴合，并且可以对各个透镜102起到保护作用，避免在显示产品的制备与使用过程中外力对透镜102造成的损坏。。
可选地，透镜102的折射率大于保护层104的折射率。
需要说明的是，透镜102的折射率较大，可以对光线形成有效的会聚，从而增强光线的亮度。相应的，保护层104具有较小的折射率，可以避免对通过透镜102的光线的传播造成干扰。
实施例二
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种显示装置，图5为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图，如图5所示，该显示装置可以包括上述实施例提供的透镜结构10。
可以理解的是，在本发明实施例中的透镜结构10可以为图2所示的结构，当然也可以为图3或图4所示的结构，并且其原理是相同的，为了便于描述，本发明实施例将以显示装置中的透镜结构10为图2所示的结构为例进行说明。
在本发明实施例中，显示装置中的透镜结构10在对光线进行会聚的同时，还可以对光线进行过滤，不必单独设置彩膜层，因此可以避免将彩膜层与透镜结构10中的各个透镜102进行匹配，从而可以降低工艺难度，节约制作成本。同时，将彩膜层与透镜102集成于一体，可以降低膜层的厚度，因此可以利于显示产品的轻薄化，从而可以提高用户使用体验。
可选地，如图5所示，本发明实施例提供的显示装置还包括：与透镜结构10相对设置的显示器件20；显示器件具有显示区域201和非显示区域202；透镜102与显示区域201一一对应，遮挡结构103与非显示区域202一一对应。
需要说明的是，显示装置中的显示器件20可以在数据电压的控制下进行发光，非显示区域202可以避免不同颜色的光线之间的干扰。透镜102可以与显示区域201一一对应，遮挡结构103可以与非显示区域202一一对应，显示器件20产生的光线可以入射至透镜102，各个透镜102可以将将光线会聚，同时可以将不同颜色的光线进行过滤为只有一种颜色的光线，从而可以满足显示装置对于光线的会聚与滤光的要求。
可选地，透镜102在显示器件20上的正投影覆盖显示区域201。
需要说明的是，在实际应用中，透镜102可以与显示区域201一一对应，并且透镜102的面积略大于显示区域201的面积，这样，透镜102可以完全将对应的显示区域201的器件产生的光线进行会聚与滤光，避免产生漏光。
可选地，透镜102的形状包括圆形，显示区域201的形状包括正方形。
需要说明的是，在实际应用中，透镜102的形状可以为圆形，显示区域201的形状可以为正方形，这样不仅便于二者的制作，而且利于透镜102完全将对应的显示区域201的器件产生的光线进行会聚与滤光。当然，透镜102与显示单元202也可以为其他对应的形状，在此不再一一列举。
如图5所示，该显示装置还包括：位于显示器件20上的封装层30；封装层30可以作为透镜结构10的背衬层101。
需要说明的是，封装层30可以对显示器件20进行封装及保护，避免空气或水等物质对于其内部的电路结构造成损坏。同时，封装层30可以具有一定的厚度，为显示器件20产生的光线通过透镜102进行会聚提供空间与距离。
可选地，封装层30的厚度与透镜102的焦距相等。
需要说明的是，封装层30的厚度可以与透镜102的焦距相等，这样，显示器件20可以正好位于透镜102的焦点位置处，从而可以使得透镜102对显示器件20产生的光线的会聚作用最佳。可以理解的是，封装层30的厚度也可以小于透镜102的焦距，这样可以在保证良好的会聚作用的同时，可以降低膜层的厚度，可以根据实际需要，合理设置封装层30的厚度。
可选地，显示装置包括增强现实显示装置。
需要说明的是，本发明实施例提供的显示装置可以为增强现实显示装置，可以提高显示器件20产生的光线的强度，避免由于光波导造成的光损失，从而可以满足增强现实显示装置对光线光亮度的要求，提高增强现实显示效果。
可选地，显示器件20包括发光器件，发光器件包括有机发光二极管。
需要说明的是，该显示装置中的显示器件20可以包括发光器件，该发光器件可以为有机发光二极管，该有机发光二极管可以在数据电压的控制下，进行发光。当然，该显示器件20中还可以包括开关器件以及驱动器件等，其发光原理与现有技术中有机发光二极管的发光原理相同，在此不再赘述。
实施例三
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种透镜结构的制备方法，可以用于制备上述实施例提供的透镜结构，图6为本发明实施例提供的一种透镜结构的制备方法的流程示意图，如图6所示，该透镜结构的制备方法包括如下步骤：
S601，在背衬层上形成色阻材料层。
上述步骤S601中，可以在背衬层上形成一层色阻材料层，该色阻材料层即为现有技术中的彩膜层，其材料可以为树脂材料或者其他具有滤光的作用的材料。色阻材料层可以包括多个不同颜色的色阻单元，可以过滤不同颜色的光线。
S602，利用构图工艺，将色阻材料层形成多个透镜。
上述步骤S602中，可以利用构图工艺，对色阻材料层中的各个色阻单元的形貌进行改变，使得各个色阻单元形成同时具有滤光和会聚作用的透镜。多个透镜可以呈阵列分布，且在行方向上，相邻的透镜的色阻材料的颜色不同。
可选地，上述步骤S602中，利用构图工艺，将色阻材料层形成多个透镜，可以具体应用光刻、压印或复印的工艺将各个色阻单元的形貌改变，从而形成各个透镜。当需要将透镜结构制成如图4所示的结构时，优选地可以使用打印的工艺形成各个透镜。
具体地，对色阻材料层进行光刻，可以包括：在色阻材料层上涂覆光刻胶。之后再利用灰色调掩膜版，对光刻胶进行曝光及显影。采用灰色调掩膜版进行光刻，形成的透镜的曲率半径的精确度为±0.5微米，粗糙度小于10纳米，因此可以提高透镜制备的精度。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种透镜结构，其特征在于，包括：背衬层、及位于所述背衬层上的多个透镜；所述透镜的材料包括色阻材料；
多个所述透镜呈阵列分布，且在行方向上，相邻的所述透镜的色阻材料的颜色不同。
2.根据权利要求1所述的透镜结构，其特征在于，还包括：在行方向上，由相邻的所述透镜的边缘部分重叠形成的遮挡结构。
3.根据权利要求1所述的透镜结构，其特征在于，还包括：在行方向上，填充于相邻的所述透镜之间的遮挡结构。
4.根据权利要求2或3所述的透镜结构，其特征在于，还包括：位于多个所述透镜上的保护层。
5.根据权利要求4所述的透镜结构，其特征在于，所述透镜的折射率大于所述保护层的折射率。
6.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的透镜结构。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，还包括：与所述透镜结构相对设置的显示器件；所述显示器件具有显示区域和非显示区域；
所述透镜与所述显示区域一一对应，所述遮挡结构与所述非显示区域一一对应。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述透镜在所述显示器件上的正投影覆盖所述显示区域。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述透镜的形状包括圆形，所述显示区域的形状包括正方形。
10.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，还包括：位于所述显示器件上的封装层；
所述封装层为所述透镜结构的所述背衬层。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述封装层的厚度与所述透镜的焦距相等。
12.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括增强现实显示装置。
13.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述显示器件包括发光器件，所述发光器件包括有机发光二极管。
14.一种透镜结构的制备方法，其特征在于，包括：
在背衬层上形成色阻材料层；
利用构图工艺，将所述色阻材料层形成多个透镜；多个所述透镜呈阵列分布，且在行方向上，相邻的所述透镜的色阻材料的颜色不同。
15.根据权利要求14所述的透镜结构的制备方法，其特征在于，所述利用构图工艺，将所述色阻材料层形成多个透镜，包括：
对所述色阻材料层进行光刻、压印或复印，形成多个透镜。
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