本發(fā)明涉及一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件及其制備方法。

背景技術：

隨著數(shù)字在圖像處理技術和設備制造水平的進步，3D顯示已經(jīng)成為顯示行業(yè)的一大流行趨勢。柱透鏡光柵液晶屏是裸眼3D顯示屏的一種，但存在串擾度高，視點數(shù)少，清晰度有待提高等缺點，柱透鏡光柵是由許多結構完全相同的微柱透鏡平行排列而成微柱透鏡陣列，其原理是利用柱透鏡光柵單元的分光原理將焦平面上不同位置的兩幅視差圖像光折射到兩個不同方向，使觀看者左右眼分別看到兩幅不同的圖像，產(chǎn)生視差感，經(jīng)視神經(jīng)傳導在大腦中融合產(chǎn)生立體圖像。這類裸眼3D顯示技術成本低，制作工藝簡單，能夠實現(xiàn)2D/3D切換，受到市場的歡迎。目前，普通的柱透鏡單元當光線透過曲面透鏡中時其發(fā)散方向會受到曲面透鏡的調制，出射光線不能聚焦一點，而是形成一個較大橢圓立體彌散斑，造成單色光像差和紅綠藍三光色差，使垂直柱透鏡柱體方向分辨率下降。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件及其制備方法，起到了降低紅綠藍彌散斑大小、減小離焦尺寸、增加中心光斑強度、降低串擾度以及提高橫向（即垂直柱透鏡柱體方向）和軸向分辨率的效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種應用于裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件，其特征在于：包括基板、平凸透鏡光柵陣列、凹凸透鏡光柵陣列和填充層；所述平凸透鏡光柵陣列設置在基板上表面，所述凹凸透鏡光柵陣列的凹面與平凸透鏡光柵陣列的凸面相互契合；所述填充層的內側覆蓋在凹凸透鏡光柵陣列的凸面上，外側保持平整；所述平凸透鏡光柵陣列和凹凸透鏡光柵陣列的折射率不同，且填充層的折射率小于平凸透鏡光柵陣列與凹凸透鏡光柵陣列的復合有效折射率。

進一步的，所述平凸透鏡光柵陣列為匯聚性質的正透鏡。

進一步的，所述凹凸透鏡光柵陣列為發(fā)散性質的負透鏡。

進一步的，所述平凸透鏡光柵陣列、凹凸透鏡光柵陣列和填充層的材料為紫外線固化液態(tài)膠。

進一步的，所述紫外線固化液態(tài)膠包括有機硅橡膠、丙烯酸型樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂。

一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：在基板上涂覆第一層透明的紫外線固化液態(tài)膠，使用第一模具通過納米壓印技術將該紫外線固化液態(tài)膠刻蝕為平凸透鏡光柵陣列并進行固化處理；

步驟S2：在所述平凸透鏡光柵陣列上涂覆第二層透明的紫外線固化液態(tài)膠，使用第二模具通過納米壓印技術將該紫外線固化液態(tài)膠刻蝕為凹凸透鏡光柵陣列并進行固化處理；

步驟S3：在所述凹凸透鏡光柵陣列上涂覆第三層透明的紫外線固化液態(tài)膠，使用第三模具通過納米壓印技術將該紫外線固化液態(tài)膠刻蝕為填充層并進行固化處理。

進一步的，所述固化處理為采用冷紫外光設備進行照射處理。

進一步的，所述第一模具的壓印面為與平凸透鏡光柵陣列的凸面相契合的凹面。

進一步的，所述第二模具的壓印面為與凹凸透鏡光柵陣列的凸面相契合的凹面。

進一步的，所述第三模具的壓印面為平面。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果：一方面，本發(fā)明采用的平凸透鏡光柵陣列的折射率n1與凹凸透鏡光柵陣列的折射率n2不同，曲率半徑不同，能校正球差色差，形成較小的紅綠藍彌散斑，有效提高柱透鏡在橫向和軸向的分辨率；另一方面，本發(fā)明的平凸透鏡光柵陣列和凹凸透鏡光柵陣列的復合有效折射率大于填充層的折射率n3，形成了雙膠合微柱透鏡光柵器件的完整結構；最后，光柵的最外層透明薄膜填充材料，能有效防止雙膠合微柱透鏡光柵器件損壞。本發(fā)明同時制備標準模具、薄膜壓制工藝，能生產(chǎn)大面積的雙膠合微柱透鏡光柵器件，能夠節(jié)約生產(chǎn)成本，擴大產(chǎn)量；與現(xiàn)有普通微柱透鏡光柵技術相比，本發(fā)明克服了普通微柱透鏡光柵的固有缺陷、其平整度提高、生產(chǎn)效率集成、使用壽命長、光聚焦屬性顯著增強，3D顯示綜合效果提升。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明凹凸透鏡光柵陣列的局部尺寸示意圖。

圖3是普通光柵的光線調制示意圖。

圖4是本發(fā)明的光線調制示意圖。

圖5是本發(fā)明的制備流程示意圖。

圖中：1-基板；2-平凸透鏡光柵陣列；3-凹凸透鏡光柵陣列；4-填充層；5-第一模具；6-第二模具；7-第三模具。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。

請參照圖1，本發(fā)明提供一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件，其特征在于：包括基板1、平凸透鏡光柵陣列2、凹凸透鏡光柵陣列3和填充層4；所述平凸透鏡光柵陣列設置在基板上表面，所述凹凸透鏡光柵陣列的凹面與平凸透鏡光柵陣列的凸面相互契合；所述填充層的內側覆蓋在凹凸透鏡光柵陣列的凸面上，外側保持平整；所述平凸透鏡光柵陣列的折射率n1和凹凸透鏡光柵陣列的折射率n2不同，且n1<n2；且填充層的折射率n3小于平凸透鏡光柵陣列與凹凸透鏡光柵陣列的復合有效折射率，保證了光柵的效果。

于本實施例中，所述平凸透鏡光柵陣列為匯聚性質的正透鏡；凹凸透鏡光柵陣列為發(fā)散性質的負透鏡。凹凸透鏡光柵陣列的局部示意圖請參照圖2，中部的厚度h1小于邊緣的厚度h2。

于本實施例中，所述平凸透鏡光柵陣列、凹凸透鏡光柵陣列和填充層的材料為紫外線固化液態(tài)膠；包括有機硅橡膠、丙烯酸型樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂。優(yōu)選的，本實施例平凸透鏡光柵陣列、凹凸透鏡光柵陣列和填充層的材料采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等透光材料。而基板采用玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等透光材料。

圖3為現(xiàn)有技術中普通光柵的光線調制示意圖，普通光柵通過平凸透鏡的調光，使得紅光（R）的離焦（交點距離屏幕的距離）過大；而圖4為本發(fā)明的光線調制示意圖，通過平凸透鏡和凹凸透鏡的調制，將紅光（R）、綠光（G）、藍色（B）調制為綠光（G）、紅光（R）、藍色（B）的順序；且實現(xiàn)紅綠藍三光在橫向和縱向空間均具有相同焦距以消除光色散。

請參照圖5，本實施例還提供一種裸眼3D顯示的雙膠合微柱透鏡光柵器件的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1：在基板上涂覆第一層透明的紫外線固化液態(tài)膠，使用第一模具5通過納米壓印技術將該紫外線固化液態(tài)膠刻蝕為平凸透鏡光柵陣列并進行固化處理；脫去第一模具，基板上形成一層透明薄膜即平凸透鏡光柵陣列；所述第一模具的壓印面為與平凸透鏡光柵陣列的凸面相契合的凹面。此步驟中，紫外線固化液態(tài)膠固化后的折射率與基板材料基本一致。

步驟S2：在所述平凸透鏡光柵陣列上涂覆第二層透明的紫外線固化液態(tài)膠，使用第二模具6通過納米壓印技術將該紫外線固化液態(tài)膠刻蝕為凹凸透鏡光柵陣列并進行固化處理；脫去第二模具，平凸透鏡光柵陣列上形成一層透明薄膜即凹凸透鏡光柵陣列；所述第二模具的壓印面為與凹凸透鏡光柵陣列的凸面相契合的凹面。此步驟中，紫外線固化液態(tài)膠固化后的折射率與平凸透鏡光柵陣列不一致。

步驟S3：在所述凹凸透鏡光柵陣列上涂覆第三層透明的紫外線固化液態(tài)膠，使用第三模具7通過納米壓印技術將該紫外線固化液態(tài)膠刻蝕為填充層并進行固化處理；脫去第三模具，凹凸透鏡光柵陣列上形成一層透明薄膜及填充層。填充層填平了凹凸透鏡光柵陣列的凸面。所述第三模具的壓印面為平面。

于本實施例中，所述固化處理為采用冷紫外光設備進行照射處理。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。