CN113376925A - 一种可切换光学功能组件及其制作方法和制作装置 - Google Patents

一种可切换光学功能组件及其制作方法和制作装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种可切换光学功能组件及其制作方法和制作装置。该方法包括：采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构用于对光进行调制；对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；依据所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。通过执行本技术方案，能够达到节省透镜加工成本，消除配向液的谷底堆积问题，从而提高柱状透镜的光学效果，提高观看者使用体验的技术效果。

Description

一种可切换光学功能组件及其制作方法和制作装置
技术领域
本发明实施例涉及裸眼立体显示领域，尤其涉及一种可切换光学功能组件及制作方法和制作装置。
背景技术
常见的立体显示技术是利用3D眼镜来实现将不同的图像信息分别传送到左右眼的。裸眼立体显示摆脱了眼镜式3D的眼镜束缚，提高了观看者的舒适度。因此，裸眼立体显示是未来的发展方向和目标。现有的依据可切换光学功能组件(液晶透镜面板)实现裸眼立体显示的技术中，需要在光学结构(柱状透镜)表面通过涂抹、烘烤和摩擦配向液来完成液晶配向。而由于柱状透镜的形状，导致配向液在柱装透镜的表面产生谷底堆积，改变了柱状透镜的表面形貌，极大地影响了柱状透镜的光学效果，降低了观看者的舒适程度。
发明内容
本发明实施例中提供了一种可切换光学功能组件及其制作方法和制作装置，以达到节省透镜加工成本，消除配向液的谷底堆积问题，从而提高柱状透镜的光学效果，提高观看者使用体验的技术效果。
第一方面，本发明实施例中提供了一种可切换光学功能组件的制作方法，包括：
采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构用于对光进行调制；
对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；
依据所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
第二方面，本发明实施例中还提供了一种液晶透镜制作装置，包括：
透镜制作模块，用于采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构用于对光进行调制；
透镜摩擦模块，用于对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；
透镜成盒模块，用于依据所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
第三方面，本发明实施例中还提供了一种可切换光学功能组件，包括：
第一基板、第二基板和光学结构，所述光学结构在所述第一基板和所述第二基板之间，所述光学结构表面有摩擦产生的沟槽；
在所述第一基板和所述光学结构之间填充有双折射材料；
在所述第一基板和所述光学结构之间设置有间隔装置，所述间隔装置用于使所述第一基板上的配向膜和所述光学结构分离。
本发明实施例中提供了一种可切换光学功能组件的制作方法，通过采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，目标光学结构的制作材料是有机材料和纳米颗粒材料，再对目标光学结构的表面进行摩擦来产生沟槽，最后依据目标光学结构、第一基板和填充在目标光学结构和第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
采用本申请技术方案，通过采用有机材料、纳米颗粒材料和光学结构成型工艺来制作目标光学结构，纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，替代了现有技术中柱状透镜(光学结构)表面的配向膜的作用，并且直接在目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽，而不是在配向膜上进行摩擦产生沟槽，最后依据目标光学结构、第一基板和双折射材料执行成盒工艺，制作得到目标可切换光学功能组件。本方案优化了工艺流程，减少了配向膜工艺，降低了配向膜材料的使用量，能够达到节省透镜加工成本，消除配向液的谷底堆积问题，从而提高柱状透镜的光学效果，提高观看者使用体验的技术效果。
上述发明内容仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请实施例一提供的一种可切换光学功能组件的制作方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的一种光学结构结构示意图；
图3是实施例提供的一种可切换光学功能组件的制作工艺流程图；
图4是本申请实施例二提供的另一种可切换光学功能组件的制作方法的流程图；
图5是本申请实施例提供的一种可切换光学功能组件的结构示意图；
图6是本申请实施例三提供的一种可切换光学功能组件制作装置的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
实施例一
图1是本发明实施例一中提供的一种可切换光学功能组件的制作方法的流程图，该方法可适用于利用柱状透镜光学结构制作可切换光学功能组件的情况，该方法可由液晶透镜制作装置来执行，该装置可由软件和/或硬件实现，并可集成于电子设备中。如图1所示，本实施例中的液晶透镜制作方法，包括以下步骤：
S110、采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构用于对光进行调制。
在传统的现有技术中，制作液晶透镜的过程中，都会在柱状透镜上进行涂布或印刷一层配向液，然后进行烘烤，在柱状透镜表面得到一层配向膜，用于与间隔基板上的配向膜一起完成液晶的配向。由于配向液涂布在弯曲的透镜表面上由于重力作用，会在透镜凹陷的谷底产生堆积，烘烤后还是会残留一些物质，会对柱状透镜的光学效果造成影响，从而使得立体显示系统的串扰增加，降低了观看者的舒适度。
其中，采用传统的光学结构成型工艺来制作目标光学结构，如图2所示，本实施例中的光学结构可以是柱状透镜。制作得到的柱状透镜结构中包括第二基板210，第二基板可以是透镜基板，透镜电极220，透镜电极可以是ITO电极，也可以是其他透明导电材质，透镜230由有机材料和纳米颗粒材料组成，有机材料可以是透明树脂材料。纳米颗粒材料可以是氧化锆，也可以是其他有助于液晶配向的物质。在使用氧化锆作为柱状透镜的制作材料时，氧化锆在柱状透镜总材料中的占比为3％-20％。图2中透镜的形貌为凸透镜，但是实际本方案中柱状透镜的形貌也可以是凹透镜，也可以是其他类型的透镜。
采用上述技术方案，通过纳米颗粒材料氧化锆发挥了原来的配向液的作用，能够完成液晶的配向，免去了部分配向液涂布烘烤工艺，降低了配向液材料的使用量，优化了制作流程，节省了制作成本。
在本实施例的一种可选方案中，可以与本实施例中的一个或者多个可选方案结合。所述光学结构成型工艺包括对所述目标光学结构进行烘烤，烘烤温度为160℃至180℃，烘烤时间为6小时至10小时。
S120、对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽。
其中，如图2所示，沟槽240是直接在光学结构表面摩擦产生的沟槽，替代了原来现有技术中，对配向液进行烘烤后得到的配向膜进行摩擦产生的沟槽，现有技术中，通过对配向膜摩擦，通过摩擦得到的沟槽和配向膜物质完成液晶的配向，本申请通过在目标光学结构，也就是目标柱状透镜的制作材料加入纳米颗粒材料替换配向膜物质，并直接在柱状透镜上摩擦。在立体显示装置中，柱状液晶透镜连接图像显示装置，在对柱状透镜表面进行摩擦时，摩擦的方向可以平行于图像显示装置的偏光片的透过轴方向。
在本实施例的一种可选方案中，可以与本实施例中的一个或者多个可选方案结合。对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽的方向是平行于所述光学结构表面的方向，所述沟槽的深度为3nm至25nm。
S130、依据所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
其中，可切换光学功能组件的制作工艺流程如图3所示，在本实施例中，目标可切换光学功能组件可以是液晶透镜。在柱状透镜成型的工艺流程中，通过第二基板进行透镜压印，对透镜进行曝光、清洗和烘烤，烘烤完成后对柱状透镜表面进行摩擦产生沟槽。对第一基板和第一基板上的电极部分进行配向液处理，包括涂布、烘烤和摩擦，图3中的间隔基板为第一基板，间隔电极为第一基板上的电极。将第一基板与柱状透镜进行框胶涂布之后，在柱状透镜与间隔电极上的配向膜之间进行双折射材料滴注，双折射材料可以是液晶材料，再进行框胶涂布、真空贴合和框胶固化，最后完成可切换光学功能组件的成盒工艺。
在本实施例的一种可选方案中，可以与本实施例中的一个或者多个可选方案结合。在液晶透镜的制作工艺流程中，对柱状透镜的摩擦工序还可以在透镜烘烤工序之前进行。
其中，柱状透镜的制作过程中，对透镜表面的摩擦步骤与对透镜的烘烤步骤可以进行顺序替换。
本实施例的技术方案，通过采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，光学结构用于对光进行调制；对目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；依据目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件，达到了节省透镜加工成本，消除配向液的谷底堆积问题，从而提高柱状透镜的光学效果，提高观看者使用体验的技术效果。
实施例二
图4是本申请实施例二提供的另一种可切换光学功能组件的制作方法的流程图。本发明实施例在上述实施例的基础上对前述实施例进行进一步优化，本发明实施例可以与上述一个或者多个实施例中各个可选方案结合。如图4所示，本发明实施例中提供的可切换光学功能组件的制作方法，可包括以下步骤：
S410、采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构用于对光进行调制。
S420、对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽。
S430、在所述第一基板与所述目标光学结构之间设置支撑柱或喷洒间隔球，用于使第一基板上的配向膜与所述目标光学结构分离。
其中，目前在现有技术中，也有在柱状透镜上不使用配向液完成配向，直接通过对透镜表面进行摩擦产生沟槽的技术方案，但是此方案没有改变柱状透镜的制作材料，并且为了达到配向要求，必须要让第一基板的配向膜直接与柱状透镜的上表面接触，这样就会造成顶部区域的光学效果发生变化，加大顶部区域的串扰。
在本方案中，可切换光学功能组件的结构图，如图5所示，第一基板510上设置有间隔柱540，间隔柱540可以通过黄光工艺或者通过印刷工艺来实现，也可通过喷洒间隔球的方式来实现间隔作用，间隔柱的高度范围为2μm-13μm，间隔柱的材料可以是UV树脂或者其他有机材料，颜色可以是黑色或透明色。第一基板510与间隔柱540之间还有间隔电极520和由配向液涂布烘烤之后得到的配向膜530，配向膜530的材料可以是由聚酰亚胺。间隔柱540的作用是使得第一基板510与柱状透镜分离，使得中间容纳液晶材料550。
采用上述技术方案，通过使用纳米颗粒材料制作的柱状透镜，并通过间隔柱或间隔球来使得间隔基板和柱状透镜分离开，在优化了工艺流程，减少了配向膜工艺，降低了配向膜材料使用量，节省成本的同时，还解决了透镜顶部的串扰问题。
S440、依据设置有支撑柱或间隔球的所述第一基板和所述目标光学结构以及所述双折射材料执行成盒工艺操作。
在本实施例的一种可选方案中，可以与本实施例中的一个或者多个可选方案结合。在制作得到目标可切换光学功能组件之后，可包括步骤A1-A3：
步骤A1、将所述目标可切换光学功能组件加热到预设温度。
步骤A2、在预设时长内将所述目标可切换光学功能组件的温度维持在预设温度。
步骤A3、按照预设降温速度对所述目标可切换光学功能组件进行降温，完成双折射材料的再配向，所述双折射材料为液晶材料。
其中，由于本方案没有在柱状透镜上使用配向膜，仅仅通过柱状透镜的纳米颗粒材料来帮助液晶配向，达不到最好的液晶配向效果，因此，需要通过液晶再配向的过程来进一步对液晶进行配向。通过把成盒后的目标可切换光学功能组件加热到预设温度，在此温度下保持预设时长，再按照预设降温速度开始降温，完成液晶的再配向。
在本实施例的一种可选方案中，可以与本实施例中的一个或者多个可选方案结合。所述预设温度大于液晶材料的清亮点4℃至15℃，所述预设时长为15分钟至35分钟，所述预设降温速度为4℃每分钟，其中，所述降温的温度区间为液晶清亮点的±15℃以内。
本实施例的技术方案，通过采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，光学结构用于对光进行调制；对目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；依据目标光学结构、第一基板和填充在目标光学结构和第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件，达到了节省透镜加工成本，消除配向液的谷底堆积问题的同时，还解决了透镜顶部的串扰问题，从而提高柱状透镜的光学效果，提高观看者使用体验的技术效果。
实施例三
图6是本发明实施例三中提供的一种可切换光学功能组件的制作装置的结构示意图。该装置可适用于利用柱状透镜光学结构制作可切换光学功能组件的情况，该装置可由软件和/或硬件实现，并集成在电子设备中。该装置用于实现上述实施例提供的可切换光学功能组件的制作方法。如图6所示，本实施例中提供的可切换光学功能组件的制作装置，包括：
透镜制作模块610，用于采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构用于对光进行调制；
透镜摩擦模块620，用于对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；
透镜成盒模块630，用于依据所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
在上述实施例的基础上，可选的，透镜制作模块610，用于：
所述光学结构成型工艺包括对所述目标光学结构进行烘烤，烘烤温度为160℃至180℃，烘烤时间为6小时至10小时。
在上述实施例的基础上，可选的，透镜摩擦模块620，用于：
对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽的方向是平行于所述光学结构表面的方向，所述沟槽的深度为3nm至25nm。
在上述实施例的基础上，可选的，透镜成盒模块630，用于：
在所述第一基板与所述目标光学结构之间设置支撑柱或喷洒间隔球，用于使第一基板上的配向膜与所述目标光学结构分离；
依据设置有支撑柱或间隔球的所述第一基板和所述目标光学结构以及所述双折射材料执行成盒工艺操作。
在上述实施例的基础上，可选的，透镜成盒模块630包括液晶再配向单元，用于：
将所述目标可切换光学功能组件加热到预设温度；
在预设时长内将所述目标可切换光学功能组件的温度维持在预设温度；
按照预设降温速度对所述目标可切换光学功能组件进行降温，完成双折射材料的再配向，所述双折射材料为液晶材料。
在上述实施例的基础上，可选的，透镜成盒模块630包括液晶再配向单元，还用于：
所述预设温度大于液晶材料的清亮点4℃至15℃，所述预设时长为15分钟至35分钟，所述预设降温速度小于4℃每分钟，其中，所述降温的温度区间为液晶清亮点的±15℃以内。
本发明实施例中所提供的可切换光学功能组件的制作装置可执行上述本发明任意实施例中所提供的可切换光学功能组件的制作方法，具备执行该可切换光学功能组件的制作方法相应的功能和有益效果，详细过程参见前述实施例中可切换光学功能组件的制作方法的相关操作。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种可切换光学功能组件的制作方法，其特征在于，包括：
采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构用于对光进行调制；
对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；
依据所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学结构成型工艺包括对所述目标光学结构进行烘烤，烘烤温度为160℃至180℃，烘烤时间为6小时至10小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽的方向是平行于所述光学结构表面的方向，所述沟槽的深度为3nm至25nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，包括：
在所述第一基板与所述目标光学结构之间设置支撑柱或喷洒间隔球，用于使第一基板上的配向膜与所述目标光学结构分离；
依据设置有支撑柱或间隔球的所述第一基板和所述目标光学结构以及所述双折射材料执行成盒工艺操作。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学结构为柱状透镜。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在依据所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件之后，包括：
将所述目标可切换光学功能组件加热到预设温度；
在预设时长内将所述目标可切换光学功能组件的温度维持在预设温度；
按照预设降温速度对所述目标可切换光学功能组件进行降温，完成双折射材料的再配向，所述双折射材料为液晶材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设温度大于液晶材料的清亮点4℃至15℃，所述预设时长为15分钟至35分钟，所述预设降温速度小于4℃每分钟，其中，所述降温的温度区间为液晶清亮点的±15℃以内。
8.一种可切换光学功能组件制作装置，其特征在于，所述装置包括：
透镜制作模块，用于采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构用于对光进行调制；
透镜摩擦模块，用于对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；
透镜成盒模块，用于依据所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述透镜成盒模块包括：
液晶再配向单元，用于将所述目标可切换光学功能组件加热到预设温度；在预设时长内将所述目标可切换光学功能组件的温度维持在预设温度；按照预设降温速度对所述目标可切换光学功能组件进行降温，完成双折射材料的再配向，所述双折射材料为液晶材料。
10.一种可切换光学功能组件，其特征在于，包括：
第一基板、第二基板和光学结构，所述光学结构在所述第一基板和所述第二基板之间，所述光学结构表面有摩擦产生的沟槽；
在所述第一基板和所述光学结构之间填充有双折射材料；
在所述第一基板和所述光学结构之间设置有间隔装置，所述间隔装置用于使所述第一基板上的配向膜和所述光学结构分离。
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