液晶菲涅尔透镜及其制备方法技术

液晶菲涅尔透镜及其制备方法，属于立体显示技术领域，本发明专利技术为解决现有液晶菲涅尔透镜存在立体显示串扰的问题。本发明专利技术方案：上基板和下基板相对平行设置，上基板的下表面覆盖有第一配向膜；下基板的上表面覆盖有条形电极层，条形电极层上覆盖有第三配向膜；第一配向膜和第三配向膜之间设置有m个结构相同的条形透镜单元，沿所有菲涅尔透镜连续弧面设置有公用电极层，沿公用电极层的凹内表面设置有第二配向膜；公用电极层和第一配向膜之间填充第一液晶层；第二配向膜和第三配向膜之间填充第二液晶层；第一配向膜与第二配向膜的摩擦方向一致，且与第三配向膜的摩擦方向垂直；第三配向膜的摩擦方向与2D显示模组的偏光片透光轴方向平行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于立体显示
，尤其涉及一种用于立体显示的液晶菲涅尔透镜及该透镜的制备方法。
技术介绍
立体视觉的产生是由于人的左眼和右眼接收到了来自不同角度的图像，经过大脑融合后，感知到物体的层次感及深度感。随着立体显示技术的发展，已出现多种立体显示模式，目前大致可分为被动立体显示装置和自动立体显示装置两种。被动立体显示如色分、光分与时分等头戴式三维显示设备，而自动立体显示又可以分为狭缝光栅和柱透镜光栅两种主流技术。在众多实现立体显示的技术中，裸眼立体显示由于在客观上摆脱了附加观察装置的桎梏，提高了观看的舒适度及拓宽了应用领域而备受青睐。目前，对于传统的狭缝光栅技术，主要利用光遮挡原理进行分光，由于不透光的部分对光遮挡，其会大幅度损失屏幕亮度；柱透镜光栅主要利用光折射原理进行分光，对亮度不会损失，但与狭缝光栅一样，两种光栅由于光距不可调节，只能限制观众在特定的观看距离范围内才能观看到最佳的3D效果，这就限制了其在生活中的应用。为此，业界开发了通过控制电压调节光栅栅距的液晶狭缝光栅和液晶透镜。图1为现有技术TN模式的液晶狭缝光栅结构示意图。请参照图1，该结构包括2D显示屏110和液晶狭缝面板。该液晶狭缝面板包括位于第一光栅基板和第二光栅基板及位于两基板之间的扭曲向列型液晶117，该扭曲角度为90°；第一光栅基板包括第一偏光板118，第一基板111，多个相互平行的条状电极113组成的第一电极，覆盖第一条状电极和第一条状电极之间的间隔区域的第一取向层115。第二光栅基板包括第二偏光板119，第二基板112，覆盖第二基板的公用电极114，覆盖公用电极的第二取向层116。第一偏光板118与2D显示屏110透光轴方向一致，第一偏光板118和第二偏光板119的偏振方向可平行也可垂直设置，设计第一偏光板118和第二偏光板119偏振方向垂直时：不供电时，液晶将光的偏转方向扭曲90°，光能通过第一偏光板118和第二偏光板119，实现2D显示；供电时，使得条状电极113与公用电极114之间的液晶不再偏转90°，条状电极的位置显示黑条纹，条状电极之间可以透光，形成黑白条纹交替分布的狭缝光栅，可以实现3D显示。设计第一偏光板118和第二偏光板119偏振方向平行时：不供电时，形成整体不透光的常黑模式；供电时，条状电极位置显示白条纹，条状电极之间不能透光，形成白
黑条纹交替分布的狭缝光栅，也可以实现3D显示。然而，这种液晶狭缝面板同样会对屏幕亮度损失。图2为现有技术采用的液晶透镜的立体显示结构示意图。请参照图2，该结构包括2D显示屏210和3D透镜面板。该3D透镜面板包括第一基板211与第二基板212以及填充于基板之间的液晶层218。在第一基板211上设置有条形电极213，覆盖条形电极213上的介电层215及覆盖介电层215上的第一取向层216。在第二基板212上设置有公用电极214，覆盖公用电极214上的第二取向层217。其中，在条形电极213和公用电极214之间施加驱动电压，在驱动电压作用下，液晶分子进行偏转，在预设区域内的不同位置施加不同的电压，液晶分子的偏转方向不同，从而形成梯度折射率分布式液晶透镜，即格林液晶透镜(GRIN Elens)，形成3D显示。然而利用该透镜电极设置复杂及受液晶折射率影响往往盒厚偏大，响应时间慢，工艺难度加大和成本增加。因此，在不损失亮度、高响应速度的前提下，采用菲涅尔透镜技术来替代液晶狭缝及GRIN Elens无疑成为新关注的焦点。图3为菲涅尔透镜形成原理与传统GRIN Elens结构关系的示意图。将凸透镜阴影部分分割掉，剩下的部分下移至同一基准面，而表面形成梯度折射率变化与原凸透镜各处的折射率相同，但所形成的菲涅尔透镜一方面焦距f小于原凸透镜焦距F，使得观看者在观看3D效果时观看距离相应地缩小，另一方面，菲涅尔透镜高度h＜原凸透镜拱高H，使得菲涅尔透镜的厚度大大降低。然而，菲涅尔透镜结构中相邻区域重叠交错的地方容易出现串扰，所产生的光程差不是理想的曲线，造成画面串扰，这就严重影响了立体效果和观看的舒适度，因此需要菲涅尔透镜与光程差分布相吻合。此外，现有技术液晶菲涅尔透镜面板中，需要用到衬垫球来支撑面板，由于衬垫球喷洒工艺造成衬垫球位置不固定，会进一步造成立体显示的串扰。当然，也可以通过工艺方法来固定衬垫球的位置，比如制作圆台柱来代替衬垫球并固定在透镜区域之间，来减少立体显示的串扰，但这种工艺复杂，投入成本高。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有液晶菲涅尔透镜存在立体显示串扰的问题，提供了一种液晶菲涅尔透镜及该透镜的制备方法。本专利技术所述液晶菲涅尔透镜包括两种方案。第一种方案：液晶菲涅尔透镜包括上基板、下基板、第一配向膜、第一液晶层、公用电极层、第二配向膜、条形电极层、第三配向膜和第二液晶层；上基板和下基板相对平行设置，上基板的下表面覆盖有第一配向膜；下基板的上表面覆盖有条形电极层，条形电极层上覆盖有第三配向膜；第一配向膜和第三配向膜之间设置有m个结构相同的条形透镜单元，m个透镜单元从左到右平行连续设置，所述透镜单元为菲涅尔透镜连续弧面结构，沿所有菲涅尔透镜连续弧面设置有公用电极层，沿公用电极层的凹内表面设置有第二配向膜；公用电极层和第一配向膜之间填充第一液晶层；第二配向膜和第三配向膜之间填充第二液晶层；第一配向膜与第二配向膜的摩擦方向一致，且与第三配向膜的摩擦方向垂直；第三配向膜的摩擦方向与2D显示模组的偏光片透光轴方向平行。所述液晶菲涅尔透镜的制备方法包括以下步骤：步骤A1、在上基板的下表面印有第一配向膜；步骤A2、在辅助基板表面形成m个透镜单元所需的菲涅尔透镜连续弧面辅助结构，菲涅尔透镜连续弧面辅助结构为菲涅尔透镜结构相同；步骤A3、在菲涅尔透镜连续弧面辅助结构的外凸表面上印有辅助配向膜，辅助配向膜与第一配向膜摩擦方向平行；步骤A4、将第一液晶层涂布贴合该辅助配向膜与第一配向膜之间并完成配向；步骤A5、用UV固化辐射源对配向好的第一液晶层进行辐射固化；步骤A6、将辅助基板、菲涅尔透镜连续弧面辅助结构和辅助配向膜从固化的第一液晶层上分离下来，第一液晶层形成与菲涅尔透镜连续弧面辅助结构形状互补的下曲面；步骤A7、在第一液晶层的下曲面形成公用电极层；步骤A8、在公用电极层上印有第二配向膜并进行摩擦配向，摩擦方向与第一配向膜方向平行；步骤A9、在下基板的上表面镀等距离间隔平行设置的条形电极层，电极延伸方向与m个透镜单元的条形延伸方向相同；步骤A10、在条形电极层表面印刷第三配向膜并摩擦配向，摩擦方向与2D显示模组透光轴方向平行；步骤A11、第二液晶层经灌注、封装于第三配向膜与第二配向膜之间并成盒，完成液晶菲涅尔透镜的制备。第二种方案：液晶菲涅尔透镜包括上基板、下基板、第一配向膜、第一液晶层、公用电极层、第二配向膜、条形电极层、第三配向膜和第二液晶层；上基板和下基板相对平行设置，上基板的下表面覆盖有条形电极层，条形电极层上覆盖有第三配向膜；下基板的上表面覆盖有第一配向膜；第一配向膜和第三配向膜之间设置有m个结构相同的条形透镜单元，m个透镜单元从左到右平行连续设置，所述透镜单元为菲涅尔透镜连续弧面结构，沿所有菲涅尔透镜连续弧面设置有公用电极层，沿公用电极层的外凸表面设置有第二配向本文档来自技高网...

【技术保护点】
液晶菲涅尔透镜，其特征在于，包括上基板(1)、下基板(2)、第一配向膜(3)、第一液晶层(4)、公用电极层(5)、第二配向膜(6)、条形电极层(7)、第三配向膜(8)和第二液晶层(9)；上基板(1)和下基板(2)相对平行设置，上基板(1)的下表面覆盖有第一配向膜(3)；下基板(2)的上表面覆盖有条形电极层(7)，条形电极层(7)上覆盖有第三配向膜(8)；第一配向膜(3)和第三配向膜(8)之间设置有m个结构相同的条形透镜单元，m个透镜单元从左到右平行连续设置，所述透镜单元为菲涅尔透镜连续弧面结构，沿所有菲涅尔透镜连续弧面设置有公用电极层(5)，沿公用电极层(5)的凹内表面设置有第二配向膜(6)；公用电极层(5)和第一配向膜(3)之间填充第一液晶层(4)；第二配向膜(6)和第三配向膜(8)之间填充第二液晶层(9)；第一配向膜(3)与第二配向膜(6)的摩擦方向一致，且与第三配向膜(8)的摩擦方向垂直；第三配向膜(8)的摩擦方向与2D显示模组的偏光片透光轴方向平行。

【技术特征摘要】
1.液晶菲涅尔透镜，其特征在于，包括上基板(1)、下基板(2)、第一配向膜(3)、第一液晶层(4)、公用电极层(5)、第二配向膜(6)、条形电极层(7)、第三配向膜(8)和第二液晶层(9)；上基板(1)和下基板(2)相对平行设置，上基板(1)的下表面覆盖有第一配向膜(3)；下基板(2)的上表面覆盖有条形电极层(7)，条形电极层(7)上覆盖有第三配向膜(8)；第一配向膜(3)和第三配向膜(8)之间设置有m个结构相同的条形透镜单元，m个透镜单元从左到右平行连续设置，所述透镜单元为菲涅尔透镜连续弧面结构，沿所有菲涅尔透镜连续弧面设置有公用电极层(5)，沿公用电极层(5)的凹内表面设置有第二配向膜(6)；公用电极层(5)和第一配向膜(3)之间填充第一液晶层(4)；第二配向膜(6)和第三配向膜(8)之间填充第二液晶层(9)；第一配向膜(3)与第二配向膜(6)的摩擦方向一致，且与第三配向膜(8)的摩擦方向垂直；第三配向膜(8)的摩擦方向与2D显示模组的偏光片透光轴方向平行。2.根据权利要求1所述液晶菲涅尔透镜，其特征在于，以正性液晶为例，第一液晶层(4)为紫外固化型液晶材料，具备常温下呈现固态高温下熔化成液晶态，其非寻常光折射率为ne＇，寻常光折射率为no＇，且ne＇＞no＇。第二液晶层(9)具备宽温工作温度范围的液晶态的液晶材料，其非寻常光折射率为ne，寻常光折射率为no，且ne＞no，第一液晶层(4)的折射率与第二液晶层(9)的折射率满足关系式：no＇＜no＜ne＇＝ne。3.液晶菲涅尔透镜，其特征在于，包括上基板(1)、下基板(2)、第一配向膜(3)、第一液晶层(4)、公用电极层(5)、第二配向膜(6)、条形电极层(7)、第三配向膜(8)和第二液晶层(9)；上基板(1)和下基板(2)相对平行设置，上基板(1)的下表面覆盖有条形电极层(7)，条形电极层(7)上覆盖有第三配向膜(8)；下基板(2)的上表面覆盖有第一配向膜(3)；第一配向膜(3)和第三配向膜(8)之间设置有m个结构相同的条形透镜单元，m个透镜单元从左到右平行连续设置，所述透镜单元为菲涅尔透镜连续弧面结构，沿所有菲涅尔透镜连续弧面设置有公用电极层(5)，沿公用电极层(5)的外凸表面设置有第二配向膜(6)；公用电极层(5)和第一配向膜(3)之间填充第一液晶层(4)；第二配向膜(6)和第三配向膜(8)之间填充第二液晶层(9)；第一配向膜(3)与第二配向膜(6)的摩擦方向一致，且与第三配向膜(8)的摩擦方向垂直；第一配向膜(3)的摩擦方向与2D显示模组的偏光片透光轴方向平行。4.根据权利要求1所述液晶菲涅尔透镜，其特征在于，以正性液晶为例，第一液晶层(4)为紫外固化型液晶材料，具备常温下呈现固态高温下熔化成液晶态，其非寻常光折射率为ne＇，寻常光折射率为no＇，且ne＇＞no＇。第二液晶层(9)具备宽温工作温度范围的液晶态的液晶材料，其费寻常光折射率为ne，寻常光折射率为no，且ne＞no，第一液晶层(4)的折射率与第二液晶层(9)的折射率满足关系式：no＜ne＝ne＇。5.根据权利要求1或3所述液晶菲涅尔透镜，其特征在于，第一配向膜(3)、第二配向膜(6)和第三配向膜(8)采用聚酰亚胺等有机材料。6.根据权利要求1或3所述液晶菲涅尔透镜，其特征在于，公用电极层(5)为整面镀有ITO或者IZO透明导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华波，顾开宇，李应樵，
申请(专利权)人：宁波万维显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33