光学元件、光学装置以及光学元件的制作方法制造方法及图纸

本申请提供了一种光学元件、光学装置以及光学元件的制作方法。该光学元件包括光学结构层与双折射率材料层，其中，双折射率材料层接触设置在光学结构层的一个表面上，双折射率材料层包括双折射率材料，光学结构层的与双折射率材料层接触的表面具有多个沟槽，多个沟槽用于对双折射率材料的分子的取向进行配向。该光学元件中，在光学结构层与双折射率层的接触表面上设置多个沟槽，这些沟槽作为配向结构，可以很好地对双折射率材料层中的双折射率材料分子的取向进行配向。在实际制备过程中，可以一次性形成具有多个沟槽的微结构，使得本申请的柱状透镜阵列元件上的液晶配向结构的制备工艺较简单，需要的制备设备较少，从而降低了制造配向结构的成本。

Fabrication methods of optical elements, optical devices and optical elements

This application provides an optical element, an optical device, and a method for making optical elements. The optical element includes an optical structure layer and birefringence material layer, wherein, one surface of the birefringence material layer is disposed in contact in the optical structure layer, birefringence material layer including double refraction material, optical structure layer and birefringence of the surface material layer in contact with a plurality of channels, a plurality of the groove is used for molecular orientation on the birefringence of the alignment material. In the optical element, multiple grooves are arranged on the contact surface between the optical structure layer and the birefringence layer. These grooves as a matching structure can well match the orientation of the birefringent material molecules in the birefringence material layer. During the actual preparation process, the microstructures with multiple grooves can be formed at one time, making the liquid crystal alignment structure of the columnar lens array applied to this application is simpler, and the preparation equipment needs less, thereby reducing the cost of manufacturing the alignment structure.

【技术实现步骤摘要】
光学元件、光学装置以及光学元件的制作方法
本申请涉及显示
，具体而言，涉及一种光学元件、光学装置以及光学元件的制作方法。
技术介绍
目前，在2D/3D自动切换立体显示装置中，柱状透镜阵列元件主要包括双折射率材料层与柱状透镜阵列层，双折射率材料层与柱状透镜阵列层在结构上相匹配。柱状透镜阵列元件可进行模式切换，其原理是通过电光开关控制双折射率材料的折射率。最常用的双折射率材料为液晶材料，在电开关控制下，液晶分子的排列方向发生变化，使得液晶材料的折射率发生变化，液晶材料的折射率变化实现了对透镜单元折射效应的恢复和消除，进而结合3D与2D的显示影像实现3D显示与2D显示。在2D显示模式下，柱状透镜阵列中的柱状透镜与其光路上相邻的液晶材料之间不存在折射率差，光线处于“通过”模式，整个柱状透镜阵列以类似于透明材料的平片一样对光线不做导向，进而实现2D显示。在3D显示模式下，柱状透镜阵列中的柱状透镜与其光路上相邻的液晶材料之间存在折射率差，光线处于“导向”模式，进而实现3D显示。为了能够对液晶材料进行有效地电光控制，需要对液晶分子的取向进行配向，使得液晶分子在不施加任何电场的情况下，长轴方向与柱状透镜的排列方向相同。现有技术中，需要在柱状透镜阵列层与双折射率材料层直接接触的表面、导电层与双折射率材料层直接接触的表面上均设置配向层，一般该配向层由聚酰亚胺制成。以在柱状透镜阵列层与双折射率材料层直接接触的表面上设置配向层为例，现有的工艺中需要通过旋转涂布、浸渍涂布、凸版印刷或喷印等制程，将配向液涂布到每个柱状透镜的表面；其次，通过热烘烤制程，形成配向膜；然后，通过摩擦制程(Rubbing)形成对液晶分子起到有效配向的配向层；最后，对配向膜经摩擦后产生的碎屑进行清洁。上述制造对液晶材料起配向作用的配向层的方法具有很多缺点：(1)配向层的制备需要昂贵的聚酰亚胺涂布设备、烘烤设备、摩擦设备和摩擦后的清洁设备。(2)由于毛细管效应，柱状透镜表面的聚酰亚胺涂布溶液经常会聚集在透镜凹陷处，增加了显示装置在3D模式下的串扰。(3)聚酰亚胺的涂布和摩擦是很难控制的，例如：由于柱状透镜层的表面起伏不平，容易形成厚度不均匀的聚酰亚胺层；在聚酰亚胺溶液覆盖到柱状透镜层表面时，聚酰亚胺的有机溶液(如GBL，BC，等)容易被高分子柱镜材料吸收，从而可能导致柱状透镜的膨胀；由于烘烤步骤的温度较高(一般在150度以上)，柱状透镜可能收缩，从而可能导致柱镜膜从下面的导电层上剥落，还可能造成柱镜高分子材料裂解导致柱镜收缩变形；在覆盖在柱状透镜表面较薄的聚酰亚胺层进行摩擦时，很容易对聚酰亚胺膜造成破坏，进而导致局部液晶分子的配向不佳；摩擦过程中产生的聚酰亚胺碎片散步到空气中可能造成对厂房设备和显示装置的污染。在
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部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
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的理解，因此，
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中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种光学元件、光学装置以及光学元件的制作方法，以解决现有技术中配向层制造工艺复杂的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种光学元件，该光学元件包括：光学结构层；双折射率材料层，接触设置在上述光学结构层的一个表面上，上述双折射率材料层包括双折射率材料，上述光学结构层的与上述双折射率材料层接触的表面具有多个沟槽，多个上述沟槽用于对上述双折射率材料的分子的取向进行配向。进一步地，上述光学元件为柱状透镜阵列元件，上述光学结构层为柱状透镜阵列层，上述柱状透镜阵列层具有透镜表面，上述透镜表面与上述双折射率材料层接触，上述透镜表面由多个依次排列的微结构构成，各上述微结构具有多个间隔设置的上述沟槽。进一步地，上述沟槽沿上述微结构的轴向延伸且沿上述微结构的周向依次排列。进一步地，各上述沟槽的表面由平面和/或曲面连接而成。进一步地，上述双折射率材料的分子的直径为R，上述沟槽垂直于上述微结构的轴向的方向为宽度方向，各上述沟槽的最大宽度为L，R＜L＜5μm。进一步地，R＜L＜400nm。进一步地，上述柱状透镜阵列元件还包括：第一导电层，设置在上述柱状透镜阵列层的远离上述双折射率材料层的表面上；第二导电层，设置在上述双折射率材料层的远离上述柱状透镜阵列层的表面上，优选上述第一导电层与上述第二导电层均为透明导电层。进一步地，上述柱状透镜阵列层由待压印层形成，上述柱状透镜阵列层的折射率为n，优选上述双折射率材料为液晶材料，上述液晶材料在2D模式下的折射率等于上述n；上述液晶材料在的3D模式下的折射率不等于上述n。进一步地，上述柱状透镜阵列层中的柱状透镜为凸透镜或凹透镜。根据本申请的另一方面，提供了一种光学装置，包括光学元件，上述光学元件为任一种上述的光学元件。根据本申请的再一方面，提供了一种光学元件的制作方法，该制作方法包括：步骤S1，一次性形成表面具有多个沟槽的光学结构层；步骤S2，在上述光学结构层的具有多个上述沟槽的表面上设置双折射率材料层。进一步地，在第一基底上设置待压印层，采用压印模具将上述压印模具中设置有匹配凸起的匹配微结构转印至上述待压印层上，形成上述光学结构层，其中，上述光学结构层的表面包括多个依次排列的微结构且各上述微结构具有多个间隔设置的上述沟槽，上述微结构与上述匹配微结构一一对应且形状互补，上述匹配凸起与上述沟槽一一对应且形状互补。进一步地，上述压印模具为刚性模具。进一步地，上述压印模具的形成过程包括：采用第一预模具形成上述压印模具，其中，上述第一预模具为刚性模具，上述刚性模具的表面包括多个第一预微结构且各上述第一预微结构上设置有多个第一预匹配结构，上述第一预微结构与上述匹配微结构一一对应且形状相同或互补，上述第一预匹配结构与上述匹配凸起一一对应且形状相同或互补。进一步地，上述压印模具为柔性模具，上述采用上述第一预模具形成上述压印模具的过程包括：在第一预基底上设置第一预压印层，利用上述第一预模具对上述第一预压印层进行压印处理，使得上述第一预压印层中形成多个包括多个上述匹配凸起的上述匹配微结构，进而得到上述柔性模具。进一步地，上述待压印层和/或上述第一预压印层的材料均为光固化树脂，上述光固化树脂固化后的表面能小于或等于30dyn，优选上述光固化树脂固化后的邵氏硬度大于或等于D60，进一步优选上述光固化树脂固化体积收小于或等于3％。进一步地，采用第一预模具与两个压辊形成上述柔性模具；采用一个压辊与上述压印模具形成上述光学结构层。进一步地，上述压印模具为柔性模具，上述采用上述第一预模具形成上述压印模具的过程包括：采用上述第一预模具，对第一预基底上的第一预压印层进行压印处理，形成多个包括多个第二预匹配结构的第二预微结构，进而形成第二预模具，上述第二预微结构与上述第一预微结构一一对应且形状互补，上述第二预匹配结构与上述第一预匹配结构一一对应且形状互补；采用上述第二预模具，对第二预基底上的第二预压印层进行压印处理，形成多个包括多个匹配凸起的匹配微结构，进而形成上述柔性模具。进一步地，上述待压印层、上述第一预压印层和/或上述第二预压印层的材料均为光固化树脂，上述第一预基底和/或上述第二预基底为柔性基底，上述光固化树脂固化后的表面能小于或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，其特征在于，所述光学元件包括：光学结构层(2)；以及双折射率材料层(3)，接触设置在所述光学结构层(2)的一个表面上，所述双折射率材料层(3)包括双折射率材料，所述光学结构层(2)的与所述双折射率材料层(3)接触的表面具有多个沟槽(21)，多个所述沟槽(21)用于对所述双折射率材料的分子的取向进行配向。

【技术特征摘要】
2016.08.31 CN 20161077911541.一种光学元件，其特征在于，所述光学元件包括：光学结构层(2)；以及双折射率材料层(3)，接触设置在所述光学结构层(2)的一个表面上，所述双折射率材料层(3)包括双折射率材料，所述光学结构层(2)的与所述双折射率材料层(3)接触的表面具有多个沟槽(21)，多个所述沟槽(21)用于对所述双折射率材料的分子的取向进行配向。2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件为柱状透镜阵列元件，所述光学结构层(2)为柱状透镜阵列层，所述柱状透镜阵列层具有透镜表面，所述透镜表面与所述双折射率材料层(3)接触，所述透镜表面由多个依次排列的微结构(20)构成，各所述微结构(20)具有多个间隔设置的所述沟槽(21)。3.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述沟槽(21)沿所述微结构(20)的轴向延伸且沿所述微结构(20)的周向依次排列。4.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，各所述沟槽(21)的表面由平面和/或曲面连接而成。5.根据权利要求3所述的光学元件，其特征在于，所述双折射率材料的分子的直径为R，所述沟槽(21)垂直于所述微结构(20)的轴向的方向为宽度方向，各所述沟槽(21)的最大宽度为L，R＜L＜5μm。6.根据权利要求5所述的光学元件，其特征在于，R＜L＜400nm。7.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述柱状透镜阵列元件还包括：第一导电层(12)，设置在所述柱状透镜阵列层的远离所述双折射率材料层(3)的表面上；以及第二导电层(41)，设置在所述双折射率材料层(3)的远离所述柱状透镜阵列层的表面上，优选所述第一导电层(12)与所述第二导电层(41)均为透明导电层。8.根据权利要求7所述的光学元件，其特征在于，所述柱状透镜阵列层由待压印层形成，所述柱状透镜阵列层的折射率为n，优选所述双折射率材料为液晶材料，所述液晶材料在2D模式下的折射率等于所述n；所述液晶材料在的3D模式下的折射率不等于所述n。9.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述柱状透镜阵列层中的柱状透镜为凸透镜或凹透镜。10.一种光学装置，包括光学元件，其特征在于，所述光学元件为权利要求1至9中任一项所述的光学元件。11.一种光学元件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：步骤S1，一次性形成表面具有多个沟槽的光学结构层；以及步骤S2，在所述光学结构层的具有多个所述沟槽的表面上设置双折射率材料层。12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S1包括：在第一基底上设置待压印层，采用压印模具将所述压印模具中设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：程桂亮，吾晓，张景，王必昌，
申请(专利权)人：张家港康得新光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32