CN208888533U - 一种视景分离元件和显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种视景分离元件及显示装置，其中，视景分离元件包括：相对设置的第一基板和第二基板，第一基板包括第一电极层，第二基板包括第二电极层；设置于第一基板上的微结构层，包括多个平行排列的柱状透镜，在柱状透镜的排列方向上，每个柱状透镜远离第一基板一侧表面包括依次连接的至少两个平面，以及分别与最两侧的平面连接的圆弧面；配向层，设置于微结构层远离第一基板一侧表面上；电光材料层，设置于配向层远离第一基板一侧表面上，第二基板位于电光材料层远离第一基板一侧。本实用新型改善了多面体柱镜上斜率较大的平面存在配向液涂布效果不佳的问题，使得柱状透镜上涂布配向液时可均匀成膜，有效地形成配向层，保证液晶的配向以及视景分离器件的显示效果。

Description

一种视景分离元件和显示装置

技术领域

本实用新型实施例涉及立体显示技术领域，尤其涉及一种视景分离元件和显示装置。

背景技术

随着显示技术的不断发展，立体显示的应用越来越广泛，越来越多的显示屏上开始整合裸眼立体显示。裸眼立体显示的基本原理是利用遮挡、折射等引导部分光线的方法，使双眼看到两幅具有视差信息的画面，从而产生立体视觉的效果。视景分离元件可选用柱状透镜达到立体显示，利用柱状透镜的分光作用将以特定方式处理的具有视差信息的两幅图案分别投射到人的左右眼，分别在左右眼视网膜上形成图像，再经大脑系统处理获取视差信息而形成立体视觉。

目前，可在透明基材上成型固化一层具有柱状结构的UV树脂，形成柱状透镜结构，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。通常，柱状透镜包括圆弧状柱镜和多面体柱镜两种结构，其中，圆弧状柱镜开发和使用的时间比较长，各制程技术工艺已比较成熟；而多面体柱镜会出现平面的斜率绝对值突然增大的问题，采用喷墨式喷涂工艺在多面体柱镜斜率绝对值较大的平面上喷涂配向液时，配向液不容易涂布于该平面上，涂布效果不佳，导致多面体柱镜上配向膜成膜不均，甚至部分区域无法成膜，进而出现配向膜之上的液晶配向不良，影响显示效果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提出一种视景分离元件和显示装置，以改善多面体柱镜上斜率较大的平面存在配向液涂布效果不佳的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种视景分离元件，包括：

相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板包括第一电极层，所述第二基板包括第二电极层；

微结构层，设置于所述第一基板上，所述微结构层包括多个平行排列的柱状透镜，其中，在所述柱状透镜的排列方向上，每个所述柱状透镜远离所述第一基板一侧的表面包括依次连接的至少两个平面，以及分别与最两侧的所述平面连接的圆弧面；

配向层，设置于所述微结构层远离所述第一基板一侧的表面上；

电光材料层，设置于所述配向层远离所述第一基板一侧的表面上，所述第二基板位于所述电光材料层远离所述第一基板的一侧。

可选地，所述圆弧面与所述平面相连接的一端所对应的切面的斜率绝对值，小于或等于所述圆弧面相连接的所述平面的斜率绝对值。

可选地，所述圆弧面与所述平面相连接的一端，与所述圆弧面相连接的所述平面相切。

可选地，所述柱状透镜在任一横截面上的图形为轴对称图形，所述横截面为垂直于所述柱状透镜延伸方向的截面。

可选地，所述至少两个平面在所述横截面上的图形为正多边形的至少两条边。

可选地，所述正多边形至少具有十四条边。

可选地，所述平面的个数为3个。

可选地，所述柱状透镜为柱状凸透镜或柱状凹透镜。

可选地，所述电光材料层具有寻常光折射率和非常光折射率；

所述柱状透镜为柱状凸透镜时，所述柱状透镜的折射率等于所述非常光折射率；

所述柱状透镜为柱状凹透镜时，所述柱状透镜的折射率等于所述寻常光折射率。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种显示装置，包括显示模组和如第一方面任一项所述的视景分离元件，其中，所述视景分离元件设置于所述显示模组的出光面。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的视景分离元件，通过在第一基板一侧上设置由多个平行排列的柱状透镜组成的微结构层，并且设置每个柱状透镜远离第一基板一侧的表面包括依次连接的至少两个平面以及分别与最两侧的平面连接的圆弧面，继而在柱状透镜组成的微结构层上设置配向层，可以通过圆弧面替代多面体柱镜中的斜率绝对值较大的平面，改善了多面体柱镜上斜率较大的平面存在配向液涂布效果不佳的问题，使得柱状透镜上涂布配向膜时可均匀成膜，有效地形成配向层，进而保证液晶的配向效果以及视景分离器件的显示效果。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本实用新型的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其他特征和优点，附图中：

图1是现有的视景分离元件中圆弧状柱镜的结构示意图；

图2是现有的视景分离元件中多面体柱镜的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种视景分离元件的结构示意图；

图4是图3所示的视景分离元件中柱状透镜的立体结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种柱状透镜的横截面的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种柱状透镜的横截面图形示意图；

图7是本实用新型实施例提供的又一种柱状透镜的横截面图形示意图；

图8是本实用新型实施例提供的另一种视景分离元件的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的一种显示装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

现有的2D/3D可切换视景分离元件中一般包括上下基板、设置在上下基板之间的柱状透镜层以及填充在柱状透镜与基板之间的液晶层，在柱状透镜层与液晶层接触的表面会设置配向层，以限定液晶层中液晶分子的取向。该视景分离元件通过柱状透镜层中柱状透镜的分光作用，将以特定方式处理的具有视差信息的两幅图案分别投射到人的左右眼中，分别在左右眼视网膜上形成图像，再经大脑系统处理获取视差信息而形成立体视觉。图1是现有的视景分离元件中圆弧状柱镜的结构示意图，图2是现有的视景分离元件中多面体柱镜的结构示意图，参考图1和图2，通常，柱状透镜的结构可分为两种，一种是圆弧状的柱镜结构，一种则为多面体柱镜结构，在视景分离元件的制备过程中，完成柱镜结构的制备后，需要在柱状透镜层上形成配向层，具体地形成配向层的方法为：通过喷涂法在柱状透镜层上喷涂配向液，经烘干后形成膜层，再由摩擦布在膜层上滚动摩擦形成配向槽，从而形成配向膜。对于多面体柱镜结构，以图2所示柱镜包括七个平面为例，位于两侧的平面由于斜率绝对值较大，在采用喷墨式喷涂工艺喷涂配向液时，配向液容易从该斜率绝对值较大的平面上脱落，不易留存在该平面上，从而导致配向液的涂布效果不佳，导致多面体柱镜上配向膜成膜不均，甚至部分区域无法成膜，从而使对应位置的液晶分子取向失控，产生液晶配向不良导致的显示效果差的问题。

基于上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种视景分离元件，图3是本实用新型实施例提供的一种视景分离元件的结构示意图，图4是图3所示的视景分离元件中柱状透镜的立体结构示意图，参考图3，该视景分离元件包括：相对设置的第一基板11和第二基板12，所述第一基板11包括第一电极层21，所述第二基板12包括第二电极层22；微结构层30，设置于所述第一基板11上，所述微结构层30包括多个平行排列的柱状透镜31，图2是本实用新型实施例提供的柱状透镜的立体结构图，同时参考图2，其中，在所述柱状透镜31的排列方向上，每个所述柱状透镜31远离所述第一基板11一侧的表面包括依次连接的至少两个平面311，以及分别与最两侧的所述平面连接的圆弧面312；配向层40，设置于所述微结构层30远离所述第一基板11一侧的表面上；电光材料层50，设置于所述配向层40远离所述第一基板11一侧的表面上，所述第二基板12位于所述电光材料层50远离所述第一基板11的一侧。

其中，第一基板11和第二基板12可以为刚性的玻璃基板，也可以是采用有机或无机材料制备的柔性基板，第一基板11和第二基板12上的第一电极层21和第二电极层22可以采用透明的金属氧化物薄膜制备，也可以采用纳米银线、金属网格等形成，电光材料层则可为液晶层，配向层的材料可采用柔性的有机材料，例如聚酰亚胺等，微结构层中的柱状透镜则可采用透明树脂形成。另外需要说明的是，柱状透镜31中圆弧面312位于柱状透镜31的两侧，至少两个平面311则由柱状透镜31的顶部依次向两侧连接，并与位于柱状透镜31的两侧的圆弧面312连接。配向层40的形成则通过在该柱状透镜31的表面喷涂配向液，由于位于柱状透镜31两侧的表面为圆弧面312，其为渐变的斜率，因此，在喷涂配向液时，相较于斜率较大的平面，易留存配向液，使配向液能够较好地涂布在柱状透镜31的表面上。

本实用新型实施例提供的视景分离元件，通过在第一基板一侧上设置由多个平行排列的柱状透镜组成的微结构层，并且设置每个柱状透镜远离第一基板一侧的表面包括依次连接的至少两个平面以及分别与最两侧的平面连接的圆弧面，继而在柱状透镜组成的微结构层上设置配向层，可以通过圆弧面替代多面体柱镜中的斜率绝对值较大的平面，改善了多面体柱镜上斜率较大的平面存在配向液涂布效果不佳的问题，使得柱状透镜上涂布配向膜时可均匀成膜，有效地形成配向层，进而保证液晶的配向效果以及视景分离器件的显示效果。

此外，为改善多面体柱镜配向液涂布效果不佳的问题，目前可采用转印版涂布工艺实现配向液的涂布。具体地，通过PI喷嘴将PI液喷到刮刀上，然后通过刮刀紧贴网纹辊以及利用网纹辊本身的回转，将PI液均匀涂敷到网纹辊的表面。网纹辊回转的时候，装载在版筒上的配向版与网纹辊接触，PI液被转写到配向版上，接着基板随着平台向前移动时，与配向版接触，最终PI液被转写到了基板上。每开发一种新机种，就需要重新设计转印版，但转印版开模制作费用动辄数十万，非常昂贵，交期也很长。在新产品开发阶段及客户送样阶段，产品还存在不确定性，产品需求变更可能性较高，订单达成状况也未知，如果新产品采用转印印刷，将会大大增加产品开发成本和开发周期。对此，采用本实用新型上述柱状透镜的结构，仍可采用喷墨式喷涂工艺实现配向液的喷涂，且改善了喷涂效果不佳的问题；而且，在使用PI液作为配向液时，采用喷墨式喷涂工艺的工艺参数(如活化时间与照射强度)可与PI前段制程(如制备PI衬底)参数统一，而为了搭配后续PI液印刷以及配向工艺，喷墨式喷涂工艺和转印版涂布工艺的工艺参数不同，即与PI前段制程参数不同，在采用转印版涂布工艺进行PI液涂布时，需要重新设置工艺参数，此时可能会因参数设置异常造成产品报废。因此，本实用新型提供的视景分离元件，在配向液的制程中，可采用喷墨式喷涂工艺，在保证配向液涂布效果的情况下，可降低产品开发成本和开发周期，防止生产过程中因参数设置异常造成产品报废。

图5是本实用新型实施例提供的一种柱状透镜的横截面的结构示意图，参考图5，圆弧面312与平面311相连接的一端所对应的切面的斜率绝对值|tanα|，小于或等于圆弧面相连接的平面的斜率绝对值|tanβ|。

圆弧面312的斜率由于是渐变的斜率，且与平面相连接的一端的斜率绝对值最小，通过设置圆弧面312与平面311相连接一端的切面的斜率小于等于相连接的平面311，可以保证圆弧面312的斜率渐变的初始斜率较小，在喷涂配向液时，圆弧面312上的配向液能够得到一定的缓冲，进而留存配向液。

另外，为了防止该圆弧面312上与平面311相连接的一端的斜率与平面311的斜率存在差别，使得圆弧面312与平面311相连接的一端留存过多的配向液，导致此处配向液聚集，可设置所述圆弧面312与所述平面311相连接的一端，与所述圆弧面312相连接的所述平面311相切，即圆弧面312与平面311相连接的一端所对应的切面的斜率绝对值，等于圆弧面相连接的平面的斜率绝对值。

可选地，继续参考图5，所述柱状透镜31在任一横截面上的图形为轴对称图形，其中，横截面为垂直于所述柱状透镜延伸方向的截面。此时，经柱状透镜31出射的光线也呈轴对称分布，便于设计立体画面的最佳观看位置。

需要说明的是，如图5所示的柱状透镜31的横截面图形为轴对称图形，显然，该轴对称图形的对称轴为底边的中垂线。可选地，柱状透镜的至少两个平面311在横截面上的图形为正多边形的至少两条边。示例性地，图6是本实用新型实施例提供的另一种柱状透镜的横截面图形示意图，参考图6，柱状透镜31包括两个平面311以及圆弧面312，其中，两个平面311为正十二边形的两个边。图7是本实用新型实施例提供的又一种柱状透镜的横截面图形示意图，参考图7，柱状透镜31包括三个平面311以及圆弧面312，其中，三个平面311为正十四边形的三个边。通过设置柱状透镜的至少两个平面在横截面图形中为正多边形的至少两个边，可以保证柱状透镜的至少两个平面面积相同，且轴对称的两个平面斜率相同，从而确保了配向液在轴对称的平面上的涂布效果相同。

可选地，位于该柱状透镜31顶部的平面平行于柱状透镜31的底面(参考图7)。此时，相比于图6所示的柱状透镜31的平面结构，对于相同边数的正多边形所对应的柱状透镜31，在柱状透镜31顶部的平面311平行于柱状透镜31的底面时，可以减缓两侧平面311的斜率绝对值的变化，进而在保证配向液可均匀涂布与平面311表面的情况下，在柱状透镜上形成更多的平面311，以提高立体显示效果。

可选地，上述柱状透镜的平面个数为三个。目前，多面体柱镜一般具有7～11个平面，考虑到柱状透镜通常为半柱镜结构，因此，柱状透镜的平面所对应的正多边形应至少具有十四条边；而正多边形的边数越少，其内角越小，即柱状透镜上相邻两个平面之间的夹角越小，相应地，平面的斜率绝对值变化得越快，因此，7平面的多面体柱镜更容易出现配向液涂布效果不佳的问题。因此，本实用新型实施例可基于7平面的多面体柱镜进行柱状透镜的设计。在柱状透镜的改进过程中，申请人发现，对于图2所示的7平面的多面体柱镜结构，以顶部的平面开始向一侧的平面排序(对称的平面序号相同)，从第三个平面开始会出现配向液“挂不住”膜面破洞的问题。因此，基于图2的多面体柱镜结构，本实用新型实施例设计了如图4或图7所示的柱状透镜结构，其中，柱状透镜的平面个数为三个，由此即可解决因存在斜率较大的平面而导致配向液涂布效果不佳的问题。此外，对于现有的大于7平面的多面体柱镜结构，由于其平面的斜率绝对值变化较7平面的多面体柱镜结构中平面的斜率绝对值变化较缓，因此，只要保留柱状透镜最顶部的连续三个平面，便可解决配向液涂布效果不佳的问题，从而保证平面311上配向膜的成膜性。

需要说明的是，基于大于7平面的多面体柱镜结构，随着平面的增多，本实用新型实施例中的柱状透镜的平面个数也可以大于三个，只要不会因平面的斜率绝对值过大而出现配向液“挂不住”膜面破洞的问题即可。但考虑到随着平面个数的增加，柱状透镜的结构设计越复杂，工艺难度越大，因此，本实用新型实施例设置柱状透镜的平面个数为三个，且能保证大部分柱状透镜的配向液的涂布效果

本实用新型实施例还提供了一种视景分离元件，图8是本实用新型实施例提供的另一种视景分离元件的结构示意图，参考图3和图8，可选地，所述柱状透镜31为柱状凸透镜或柱状凹透镜。对于柱状凹透镜31的微结构层30，在其上形成配向层40时，位于凹透镜31内表面的两侧同样会具有较大的斜率，同样地，通过设置凹透镜的内表面包括依次连接的至少两个平面以及分别与最两侧的平面连接的圆弧面，可以通过圆弧面替代多面体柱镜中的斜率绝对值较大的平面，解决了多面体柱镜上斜率较大的面存在配向液涂布效果不佳的问题，使得柱状透镜上涂布配向膜时可均匀成膜，有效地形成配向层，进而保证液晶的配向效果以及视景分离器件的显示效果。

如图3所示，当柱状透镜31为柱状凸透镜时，该视景分离元件在实现立体显示时，是通过的柱状凸透镜31的分光作用，而对于图8所示的视景分离元件在实现立体显示时，是通过柱状凹透镜31中电光材料组成的柱状凸透镜结构，实现分光作用，将具有视差信息的两幅图案分别投射到人的左右眼，从而形成立体视觉。具体地，所述柱状透镜为柱状凸透镜时，所述柱状透镜的折射率等于所述电光材料层的非常光折射率；所述柱状透镜为柱状凹透镜时，所述柱状透镜的折射率等于所述电光材料层的寻常光折射率。其中，电光材料层50为该视景分离元件的主要功能层，其具有寻常光折射率n_o和非常光折射率n_e，在对第一电极层和第二电极层通断电时，电光材料层50的折射率在寻常光折射率n_o和非常光折射率n_e之间变化，可实现2D和3D模式的转换，下面参考图3和图8分别对包含柱状凸透镜和柱状凹透镜的视景分离元件的工作原理进行介绍：

针对图3所示的柱状凸透镜视景分离元件，用于显示的光线的传播方向为由第一基板朝向第二基板的方向，其中柱状透镜的折射率设置为n₁，与液晶分子的长轴方向折射率即非常光折射率n_e相等，在对第一电极层21和第二电极层22不加电时，该视景分离元件实现2D模式，液晶分子的长轴水平排布，电光材料层50的折射率为非常光折射率n_e，此时，微结构层30和电光材料层50的折射率相同，因此微结构层30和电光材料层50组成平板结构层，光线在通过微结构层30和电光材料层50后依然沿原光路方向传播，即不存在分光作用，该视景分离元件实现2D模式；当第一电极层21和第二电极层22上加电时，该视景分离元件实现3D模式，其中液晶分子的长轴垂直基板排布，此时电光材料层50的折射率为寻常光折射率n_o，且按照液晶分子的特性，n₁＝n_e＞n_o，光线在通过微结构层30中的柱状透镜31至电光材料层50的界面时，由于柱状透镜31的折射率大于电光材料层50，因而发生折射，即柱状透镜31起到分光作用，使以特定形式显示的左右眼图的出射光进行汇聚并分像，从而由观察者的左右眼睛接收到不同眼图，由大脑形成立体图像。

针对图8所示的柱状凹透镜视景分离元件，用于显示的光线的传播方向为由第二基板朝向第一基板的方向，其中柱状透镜的折射率设置为n₂，与液晶分子的长轴方向折射率即寻常光折射率n_o相等，当第一电极层21和第二电极层22不加电时，该视景分离元件为3D模式，液晶分子的长轴水平排布，此时电光材料层50的折射率为非常光折射率n_e，由于柱状透镜折射率为n₂＝n_o，此时柱状凹透镜31中填充的液晶分子组成柱状凸透镜，光线在经过液晶分子组成的柱状凸透镜和柱状凹透镜31的界面时发生折射，即产生分光作用，使以特定形式显示的左右眼图的出射光进行汇聚并分像，从而由观察者的左右眼睛接收到不同眼图，由大脑形成立体图像。当第一电极层21和第二电极层22加电时，液晶分子的长轴垂直基板排布，此时电光材料层50的折射率为n_o，与柱状凹透镜31组成的微结构层30的折射率相同，因此微结构层30和电光材料层50组成平板结构层，光线在通过微结构层30和电光材料层50后依然沿原光路方向传播，即不存在分光作用，该视景分离元件实现2D模式。

本实用新型实施例还提供了一种显示装置，图9是本实用新型实施例提供的一种显示装置结构示意图，参考图9，该显示装置包括显示模组200和本实用新型实施例提供的任一一种视景分离元件100，其中，所述视景分离元件100设置于所述显示模组200的出光面。

本实用新型实施例提供的显示装置，通过在视景分离元件的第一基板一侧上设置由多个平行排列的柱状透镜组成的微结构层，并且设置每个柱状透镜远离第一基板一侧的表面包括依次连接的至少两个平面以及分别与最两侧的平面连接的圆弧面，继而在柱状透镜组成的微结构层上设置配向层，可以通过圆弧面替代多面体柱镜中的斜率绝对值较大的平面，解决了多面体柱镜上斜率较大的面存在配向液涂布效果不佳的问题，使得柱状透镜上涂布配向膜时可均匀成膜，有效地形成配向层，进而保证液晶的配向效果以及视景分离器件的显示效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型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、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种视景分离元件，其特征在于，包括：

相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板包括第一电极层，所述第二基板包括第二电极层；

微结构层，设置于所述第一基板上，所述微结构层包括多个平行排列的柱状透镜，其中，在所述柱状透镜的排列方向上，每个所述柱状透镜远离所述第一基板一侧的表面包括依次连接的至少两个平面，以及分别与最两侧的所述平面连接的圆弧面；

配向层，设置于所述微结构层远离所述第一基板一侧的表面上；

电光材料层，设置于所述配向层远离所述第一基板一侧的表面上，所述第二基板位于所述电光材料层远离所述第一基板的一侧。

2.根据权利要求1所述的视景分离元件，其特征在于，所述圆弧面与所述平面相连接的一端所对应的切面的斜率绝对值，小于或等于所述圆弧面相连接的所述平面的斜率绝对值。

3.根据权利要求2所述的视景分离元件，其特征在于，所述圆弧面与所述平面相连接的一端，与所述圆弧面相连接的所述平面相切。

4.根据权利要求2所述的视景分离元件，其特征在于，所述柱状透镜在任一横截面上的图形为轴对称图形，所述横截面为垂直于所述柱状透镜延伸方向的截面。

5.根据权利要求4所述的视景分离元件，其特征在于，所述至少两个平面在所述横截面上的图形为正多边形的至少两条边。

6.根据权利要求5所述的视景分离元件，其特征在于，所述正多边形至少具有十四条边。

7.根据权利要求6所述的视景分离元件，其特征在于，所述平面的个数为3个。

8.根据权利要求1所述的视景分离元件，其特征在于，所述柱状透镜为柱状凸透镜或柱状凹透镜。

9.根据权利要求8所述的视景分离元件，其特征在于，所述电光材料层具有寻常光折射率和非常光折射率；

所述柱状透镜为柱状凸透镜时，所述柱状透镜的折射率等于所述非常光折射率；

所述柱状透镜为柱状凹透镜时，所述柱状透镜的折射率等于所述寻常光折射率。

10.一种显示装置，其特征在于，包括显示模组和如权利要求1-9任一项所述的视景分离元件，其中，所述视景分离元件设置于所述显示模组的出光面。