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空中成像设备、反射板及其制备方法与流程

2022-06-22 15:14:19 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及空中显示技术领域。更具体地,涉及一种空中成像设备、反射板及其制备方法。


背景技术:

2.空中成像技术,是指将二维或三维图像不通过介质直接显示于空气中,人或物体可以直接穿过该图像,从而达到很好的交互和沉浸显示效果。
3.目前市场上较为成熟的空中显示产品多为投影技术应用,例如包括:气雾投影显示、全息投影显示和镭射投影显示。但是,现有的空中成像技术普遍存在以下缺点:显示设备过于庞大、且显示设备的结构复杂,显示的图形简单、显示效果较差,且难以有效实现三维画面的显示,制备工艺复杂,制备成本高。


技术实现要素:

4.本技术的目的在于提供一种空中成像设备、反射板及其制备方法,以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
5.为达到上述目的,本技术采用下述技术方案:
6.本技术第一方面提供了一种空中成像设备中反射板的制备方法,该制备方法包括:
7.在基板上形成依次层叠设置的第一相位延迟片、铁磁体箔片和第二相位延迟片;
8.切割所述第一相位延迟片、铁磁体箔片和第二相位延迟片,以形成沿第一方向并行排列的多个反射条结构;
9.产生磁场方向垂直于所述基板的磁场,使得所述反射条结构竖立以形成反射条。
10.本技术第一方面提供的空中成像设备中反射板的制备方法,工艺简单、易于实现,克服了在反射条两侧贴附相位延迟片的困难,并且,由于反射条之间存在排斥力,可使得反射条在基板上等间距分布,以此提高空中成像设备的成像效果。
11.在一种可能的实现方式中,所述将所述第一相位延迟片、铁磁体箔片和第二相位延迟片切割为多个沿第一方向并行排列的反射条结构包括:分别沿第一方向及第二方向切割所述第一相位延迟片、铁磁体箔片和第二相位延迟片,以形成多个沿第一方向并行排列的反射条结构组,每个反射条结构组分别包括沿第二方向依次排列的多个反射条结构,其中,所述第二方向与所述第一方向垂直。
12.此实现方式,通过在第二方向对反射条结构进行切割,可降低点各反射条结构的长度,从而使得单个反射条内无法存在扭曲,并且,通过减低单个反射条的长度,减小了其倒伏的风险。
13.在一种可能的实现方式中,所述反射条沿第二方向的长度与所述反射条沿第三方向的长度之间比值大于1:1且小于10:1,其中,所述第三方向分别与所述第一方向和所述第二方向垂直。
14.此实现方式中,反射条结构的长宽不同,便于其在磁场中进行竖立。
15.在一种可能的是实现方式中,所述反射条的第一相位延迟片的ne方向和第二相位延迟片的ne方向分别平行于第二方向,所述第二方向与所述第一方向垂直,且所述第二方向与所述第一方向构成的平面平行于所述基板。
16.此实现方式中,可通过将相位延迟片的ne方向进行相应设置,可减小视角变化造成的相位延迟量的变化。
17.本技术第二方面提供一种空中成像设备中反射板的制备方法,该制备方法包括:将基板划分为沿第一方向并行排列的多个反射条结构区域,在基板上对应第n-1个反射条结构区域的位置形成第一颜色滤光层、对应第n个反射条结构区域的位置形成第二颜色滤光层、对应第n 1个反射条结构区域的位置形成第三颜色滤光层,n=m 2,m=3*(i-1),i为正整数;
18.在所述第一颜色滤光层上形成第三相位延迟片、在所述第二颜色滤光层上形成第四相位延迟片、在所述第三颜色滤光层上形成第五相位延迟片;
19.在所述第三相位延迟片、第四相位延迟片和第五相位延迟片上分别形成第一铁磁体箔片、第二铁磁体箔片和第三铁磁体箔片;
20.在所述第一铁磁体箔片上形成第六相位延迟片、在所述第二铁磁体箔片上形成第七相位延迟片、在所述第三铁磁体箔片上形成第八相位延迟片;
21.在所述第六相位延迟片上形成第三颜色滤光层、在所述第七相位延迟片上形成第一颜色滤光层、在所述第八相位延迟片上形成第二颜色滤光层,以形成沿第一方向并行排列的多个反射条结构,所述多个反射条结构分别位于多个反射条结构区域;
22.产生磁场方向垂直于所述基板的磁场,使得所述反射条结构竖立以形成反射条;
23.其中,所述第三相位延迟片的厚度和所述第七相位延迟片的厚度对应第一颜色光的波长,所述第四相位延迟片的厚度和所述第八相位延迟片的厚度对应第二颜色光的波长,所述第五相位延迟片的厚度和所述第六相位延迟片的厚度对应第三颜色光的波长。
24.本技术第二方面提供的空中成像设备中反射板的制备方法,工艺简单、易于实现,克服了在反射条两侧贴附相位延迟片及滤光层的困难,并且,由于反射条之间存在排斥力,可使得反射条在基板上等间距分布,以此提高空中成像设备的成像效果。且通过本技术第二方面提供的空中成像设备中反射板的制备方法制备的反射板,在相位延迟片表面设置滤光层,可防止漏光及干扰光问题。
25.在一种可能的实现方式中,在所述产生磁场方向垂直于所述基板的磁场之前,该空中成像设备中反射板的制备方法还包括:沿第二方向切割所述多个反射条结构,以将每个反射条结构切割为沿第二方向依次排列的多个反射条结构,其中,所述第二方向与所述第一方向垂直。
26.此实现方式,通过在第二方向对反射条结构进行切割,可降低点各反射条结构的长度,从而使得单个反射条内无法存在扭曲,并且,通过减低单个反射条的长度,减小了其倒伏的风险。
27.在一种可能的实现方式中,所述反射条沿第二方向的长度与所述反射条沿第三方向的长度之间比值大于1:1且小于10:1,其中,所述第三方向分别与所述第一方向和所述第二方向垂直。
28.此实现方式中,反射条结构的长宽不同,便于在磁场中进行竖立。
29.本技术第三方面提供一种空中成像设备的反射板,包括基板及形成于所述基板上的沿第一方向并行排列的多个反射条;
30.第n-1个反射条的第一反射面设置有第六相位延迟片、第二反射面设置有第三相位延迟片,所述第六相位延迟片设置有第三颜色滤光层,所述第三相位延迟片设置有第一颜色滤光层;
31.第n个反射条的第一反射面设置有第七相位延迟片、第二反射面设置有第四相位延迟片,所述第七相位延迟片设置有第一颜色滤光层,所述第四相位延迟片设置有第二颜色滤光层;
32.第n 1个反射条的第一反射面设置有第八相位延迟片、第二反射面设置有第五相位延迟片,所述第八相位延迟片设置有第二颜色滤光层,所述第五相位延迟片设置有第三颜色滤光层;
33.其中,所述第三相位延迟片的厚度和所述第七相位延迟片的厚度对应第一颜色光的波长,所述第四相位延迟片的厚度和所述第八相位延迟片的厚度对应第二颜色光的波长,所述第五相位延迟片的厚度和所述第六相位延迟片的厚度对应第三颜色光的波长;n=m 2,m=3*(i-1),i为正整数。
34.在一种可能的实现方式中,各相位延迟片的ne方向分别平行于第二方向,所述第二方向与所述第一方向垂直,且所述第二方向与所述第一方向构成的平面平行于所述基板。
35.本技术第四方面提供一种空中成像设备,包括显示面板、本技术第一方面提供的空中成像设备中反射板的制备方法所制备的反射板、第一偏振片及第二偏振片;
36.所述反射板用于将设置在所述反射板一侧的显示面板发出的光汇聚到所述反射板的另一侧,形成对应的像;
37.所述第一偏振片设置在所述显示面板与所述反射板之间,所述第二偏振片设置在所述反射板背离所述显示面板的一侧,所述第一偏振片与所述第二偏振片的透光轴方向相异。
38.本技术第五方面提供一种空中成像设备,包括显示面板、如本技术第三方面提供的空中成像设备的反射板、第一偏振片及第二偏振片;
39.所述反射板用于将设置在所述反射板一侧的发光实体发出的光汇聚到所述反射板的另一侧,形成对应的像;
40.所述第一偏振片设置在所述显示面板与所述反射板之间,所述第二偏振片设置在所述反射板背离所述显示面板的一侧,所述第一偏振片与所述第二偏振片的透光轴方向相异;
41.所述显示面板包括第一颜色光子像素、第二颜色光子像素和第三颜色光子像素,第n-1个反射条与第n个反射条之间的间隔区域在所述显示面板上的投影对应所述第一颜色光子像素,第n个反射条与第n 1个反射条之间的间隔区域在所述显示面板上的投影对应所述第二颜色光子像素,第n 1个反射条与第n 2个反射条之间的间隔区域在所述显示面板上的投影对应所述第三颜色光子像素。
42.本技术第六方面提供一种空中成像设备,包括:
43.显示面板;
44.对盒设置的第一偏振器件和第二偏振器件;
45.所述第一偏振器件和所述第二偏振器件之间设置有半透半反结构和半透半逆反膜片;
46.所述空中成像设备中接近所述第一偏振器件一侧设置有第一1/4波片,所述半透半反结构和所述半透半逆反膜片之间设置有第二1/4波片;
47.所述第一偏振器件与显示面板之间设置有用于将所述显示面板的像素发出的光转换为平行光的微透镜阵列,所述显示面板位于所述微透镜阵列的焦平面上;
48.所述空中成像设备,用于将所述显示面板的像素发出且依次穿过所述微透镜阵列及所述第一偏振器件的平行偏振光线经过所述空中成像设备内部的光路处理后,使得穿过所述第二偏振器件的偏振光线在远离所述显示面板的空间中形成空中映像。
49.本技术第六方面提供的空中成像设备,包括显示面板,对盒设置的第一偏振器件和第二偏振器件,设置在显示面板与第一偏振器件之间的微透镜阵列,该第一偏振器件和第二偏振器件之间设置有半透半反结构和半透半逆反膜片,该空中显示装置中接近第一偏振器件一侧设置有第一1/4波长片,半透半反结构和半透半逆反膜片之间设置有第二1/4波长片,由光源发出且穿过第一偏振器件的偏振光线经过该空中显示装置内部的光路处理后,穿过第二偏振器件的偏振光线在空中显示装置远离光源的一侧形成空中映像。该空中成像设备具有良好的成像效果,该空中成像装置的结构简单、易于实现,且体积较小,可以为平板结构。
50.本技术的有益效果如下:
51.本技术提供的空中成像装置的结构简单、易于实现,且体积较小,成像效果好,制备工艺简单。
附图说明
52.下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
53.图1示出一种通过反射板实现空中成像的设备结构图。
54.图2示出通过反射板实现空中成像的设备的成像原理图。
55.图3示出该通过反射板实现空中成像的设备在成像时存在无效光线干扰的示意图。
56.图4示出通过反射板实现空中成像的设备滤除无效光线的原理示意图。
57.图5示出通过两组反射板实现空中成像的设备结构图。
58.图6a示出通过两组反射板实现空中成像的设备的成像原理图(正视图)。
59.图6b示出通过两组反射板实现空中成像的设备的成像原理图(俯视图)。
60.图7示出本技术的一个实施例提供的空中成像设备中反射板的制备方法流程图。
61.图8-图11示出通过本技术的一个实施例提供的空中成像设备中反射板的制备方法在制备反射板的过程中,出现的中间结构图。
62.图12示出反射条出现扭曲及倒伏的示意图。
63.图13示出改进本技术一个实施例提供的空中成像设备中反射板的制备方法解决反射条出现扭曲及倒伏的示意图。
64.图14示出通过反射板实现空中成像的设备在成像时存在拖影的原理图。
65.图15a示出相位延迟片不同ne方向下对光线的反射示意图。
66.图15b示出相位延迟片不同ne方向下视角与相位延迟量的变化图。
67.图16示出本技术一个实施例提供的空中成像设备的结构示意图。
68.图17示出本技术一个实施例提供的空中成像设备的结构示意图。
69.图18示出本技术的一个实施例提供的空中成像设备中反射板的制备方法流程图。
70.图19示出本技术的一个实施例提供的空中成像设备的结构示意图。
71.图20示出本技术的一个实施例提供的半透半逆反膜片结构示意图。
72.图21示出本技术的一个实施例提供的半透半逆反膜片实物图。
73.图22示出本技术的一个实施例提供的空中成像设备的结构示意图。
74.图23示出本技术的一个实施例提供的空中成像设备的光路原理图。
具体实施方式
75.为了更清楚地说明本技术,下面结合实施例和附图对本技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本技术的保护范围。
76.现有技术中,常通过以下几种方式实现空中成像,1)是通过气雾投影显示,将画面投影到气雾上,但是该种投影方式存在画质不稳定的问题。2)是通过全息投影显示,将光源发出的光分为两束,一束直接射向感光片,另一束经被摄物的反射后再射向感光片,两束光在感光片上叠加产生干涉,得到全息图像,但是该种成像方式的显示设备庞大,且显示清晰度较差。3)镭射投影显示,是在一个密闭容器内将空气电离,利用镭射激光可以呈现三维画面,但是画面容易波动、不稳定,且色彩比较单一。
77.基于此。发明人提出一种如图1所示的空中成像设备,该设备包括第一反射板10,该第一反射板10包括沿x轴方向并行排列的多个反射条11和承载多个反射条的基板12,多个反射条11以将设置在成像设备一侧的发光实体20发出的光汇聚到成像设备的另一侧,形成对应的像30,其中,发光实体20与对应的像30之间的连线位于平行于z轴方向,z轴方向与x轴垂直。
78.需要说明的是,该发光实体20实际为显示面板或者发光物体。
79.参照图2,该空中成像设备的成像原理为,在沿x轴方向并行排列多个反射条11时,发光实体20的出射光在平行于z轴方向上重新汇聚,在观看着看来,就像发光物体浮现在空中一样,以此来实现空中成像。通过并行排列的多个反射条11便能实现空中成像,成像设备体积较小,制备成本低。
80.需要说明的是,该空中成像设备在成像时,发光实体20发射的光线在被第一反射板10反射时,受第一反射板10中各反射条11位置的影响,会导致有些光线无法汇聚成像,例如,如图3所示,光线n1、n2及n5经过第一反射板10时,能够汇聚成像,但是,光线n3、n4和n6则无法汇聚成像,成为背景关或者干扰光,造成成像模糊,不清楚等问题。为了方便表述与理解,我们定义,能够汇聚成像的光线为有效光线,否则,为无效光线。
81.发明人对发光实体20发射的光线进行研究时发现,光线与反射条11之间存在以下关系:
82.当光线在反射条11的反射次数为奇数次时,最终会成为有效光线,例如光线n1、n2及n5;否则,为无效光线,例如光线n3、n4和n6。
83.基于此发现,发明人对该空中成像设备进行了改进,以对无效光进行滤除,参考图4,首先在第一反射板的面向发光实体20一侧设置第一偏正片61,在背离发光实体一侧设置第二偏正片62,并且,第一偏正片61与第二偏振片62对横纵光的吸收和透过关系相反,即,当第一偏正片61被设置为吸收横波光、透过纵波光时,第二偏振片62吸收纵波光、透过横波光;当第一偏正片61被设置为吸收纵波光、透过横波光,第二偏振片62吸收横波光、透过纵波光;然后,在每个反射条的两侧设置相位延迟片70。
84.容易理解的是,相位延迟片70可以改变光的波向性,例如,当入射到相位延迟片70表面的光为横波时,则在出射相位延迟片70时变为纵波;当入射到相位延迟片70表面的光为纵波时,则在出射相位延迟片时变为横波。
85.继续参考图4,以第一偏振片61吸收横向波、透过纵向波,第二偏振片62吸收纵向波、透过横向波为例,对该滤波方法进行如下说明:
86.发光实体20发射的光线在经过第一偏振片61时,第一偏振片61吸收横向波、透过纵向波,入射到第一反射板10范围内的光线均为纵向波,继续以光线n1~n6为例,n1和n2均经过一次反射条11反射,在经过反射条11上设置的相位延迟片70时,由纵向波变为横向波,最终经过第二偏振片62,第二偏振片62为吸收纵向波、透过横向波,不会对n1和n2进行影响,n1和n2透过第二偏振片62后成像;光线n3和n4并未经过反射条11反射,直接射入到第二偏振片62,由于n3和n4均为纵向波,则会被第二偏振片62吸收,无法透过第二偏振片62;光线n5在反射板10的反射条11将经过了3次反射,光线经过纵向波

横向波

纵向波

横向波一系列变化,最终入射到第二偏振片62,并透过第二偏振片62进行成像;光线n6在反射板10的反射条11将经过了4次反射,光线经过纵向波

横向波

纵向波

横向波

纵向波一系列变化,最终入射到第二偏振片62,被第二偏振片62吸收。
87.容易理解的是,当第一偏振片61吸收纵向波、透过横向波,第二偏振片62吸收横向波、透过纵向波时,其原理与上述第一偏振片61吸收横向波、透过纵向波,第二偏振片62吸收纵向波、透过横向波为例相似,此处不再赘述。
88.通过此次对该空中成像设备的改进,可从根本上滤除无效光线对成像的影响,提高成像的品质。
89.需要说明的是,由于,仅仅存在单一的反射板10,因此只能将发光实体20投影到一个平面上,例如,沿x轴并行排列的多个反射条11只能将入射在与x轴与z轴形成的平面平行的平面上的光线汇聚成像,而朝y轴方向入射的光线则无法汇聚,发射出去,导致,汇聚成的像无法呈现三维立体感。
90.因此,如图5所示,该空中成像设备还包括第二反射板40,该第二反射板40叠放在第一反射板10的出光侧,包括沿y轴平行方向并行排列的多个反射条42;y轴方向分别平行与x轴方向和z轴方向。
91.为了方便描述和理解,将第一反射板10的反射条11成为第一反射条11;将第二反射板40的反射条41称为第二反射条41。
92.参考图6,在图6a中,发光实体20发射到第一反射条11上的一部分光线经过反射直接汇聚到像上,另一部分光线(图中光线d)经第一反射条11反射到第二反射条41上,经第二
反射条41反射后汇聚到像30上。图6b中为光线d走向的俯视图。可以看出,如果没有第二反射条41,光线d会直接反射出成像设备。因此,设置第二反射板40,可以使更多的光线汇聚成像,使成像更加立体清楚。
93.需要说明的是,第一反射板10和第二反射板40除了反射条的设置方向不同之外,其他均相同,只是在成像设备中,第二反射板40设置在第一反射板10的出光侧,且第一反射板10的第一反射条11与第二反射板40的第二反射条41垂直设置。
94.容易理解的是,当该空中成像设备包括第一反射板10和第二反射板40时,对第二反射板40进行滤除无效光线的原理和方法与空中成像设备仅包括第一反射板10时相同,在此不再累述。
95.对于前述空中成像设备而言,由于需要在反射条的两端均设置相位延迟片70,因此在制备时,存在制备工艺复杂等问题。
96.比较常用的反射板制备工艺为:
97.首先,形成基板,通过胶粘等方式在基板上形成多个反射条;
98.然后,在反射条两侧贴附相位延迟片。
99.基于上述方法,在形成反射板时,由于需要重复多次进行相位延迟片的贴附工作,导致制备工艺复杂化。
100.为了优化空中成像设备中的反射板的制备工艺,如图7所示,本技术的一个实施例提供了一种空中成像设备中反射板的制备方法,该制备方法包括:
101.s10、在基板上形成依次层叠设置的第一相位延迟片、铁磁体箔片和第二相位延迟片;
102.具体地,首先,将第一相位延迟片平铺在基板上,然后将铁磁体箔片贴附在第一相位延迟片上表面,再将第二相位延迟片贴附在铁磁体箔片的上表面,最终形成如图8所示结构。
103.需要说明的是,如图9所示,也可先将第一相位延迟片与第二相位延迟片分别贴附在铁磁体箔片的两侧,再平铺在基板上。
104.需要注意的是,基板与第一相位延迟片、铁磁体箔片和第二相位延迟片行成的结构在此步骤时,并不进行固化。
105.s20、切割所述第一相位延迟片、铁磁体箔片和第二相位延迟片,以形成沿第一方向并行排列的多个反射条结构;
106.具体地,利用刀轮或激光等方式将第一相位延迟片、铁磁体箔片和第二相位延迟片形成的结构进行均匀切割,形成沿第一方向并行排列的多个反射条结构,如图10所示结构。
107.需要说明的是,该第一方向即为前述提到的x轴方向。
108.s30、产生磁场方向垂直于所述基板的磁场,使得所述反射条结构竖立以形成反射条;
109.具体地,参考图11,经过切割形成的反射条结构为一长宽不同的长方体,由于,磁场经过铁磁体箔片时,会尽量穿过铁磁体箔片的内部,使得系统内的能量更低,磁感线在铁磁体箔片内的长度越长,则系统势能越低,因此,当强磁场通过长宽不同的铁磁体箔片时,铁磁体箔片长边将沿着磁感线排列起来。
110.即,经过切割后形成的反射条结构,在磁场的作用下,在基板平面内顺时针旋转90
°
(或逆时针旋转90
°
)竖立,形成最终的反射条结构。
111.需要说明的是,通过加入磁场的方式,使得反射条结构竖立起来,可能会导致反射条结构发生扭曲(如图12所示)或者倒伏(即无法竖立)。这是由于,在强磁场的作用下,反射条结构未必处于最低势能状态,也可能存在其他亚稳态状态导致,这将影响空中成像设备的成像画质。
112.为避免反射条扭曲问题,在一些实施例中,步骤s20还包括以下子步骤:
113.分别沿第一方向及第二方向切割第一相位延迟片、铁磁体箔片和第二相位延迟片,以形成多个沿第一方向并行排列的反射条结构组,每个反射条结构组分别包括沿第二方向依次排列的多个反射条结构,即图13所示的结构。其中,第二方向与第一方向垂直。
114.需要说明的是,该第二方向即为前述提到y轴方向。
115.通过降低点各反射条结构的长度,从而使得单个反射条内无法存在扭曲,并且,通过减低单个反射条的长度,减小了其倒伏的风险。
116.前述提到,在加入磁场的情况下,反射条结构竖立起来行成反射条,其原理是基于反射条结构的长宽不同,因此,在对反射条结构进行第二方向y的切割时,需要保证切割后的反射条结构长宽不等。因此,在一些实施例中,反射条沿第二方向的长度与反射条沿第三方向的长度之间比值大于1:1且小于10:1,其中,第三方向分别与第一方向和第二方向垂直。
117.需要说明的是,该第三方向即为前述提到z轴方向。
118.需要说明的是,将反射条沿第二方向的长度与反射条沿第三方向的长度之间比值大于1:1是为了使得像素条的长宽不同,而使像素条结构能够竖立起来;将反射条沿第二方向的长度与反射条沿第三方向的长度之间比值小于10:1的目的是为了极大程度的降低像素条的高度(在z轴方向的高度),这是因为,如图14所示,由于反射条高度的c的存在,会使得空中成像设备的成像存在一定的拖影s,通过图14中的几何关系可知,拖影s与反射条高度c之间存在以下关系:
119.s=2*c,因此,c越小越好。
120.需要说明的是,如果c过小的话,会出现成像不清楚的问题,对于c的具体取值,可通过多次实验或仿真的方式获取,在此不再累述。
121.容易理解的是,相位延迟片对于光的调节作用依赖于相位延迟片的相位延迟量,相位延迟量又由相位延迟片的双折射率以及厚度决定。在正视角下,相位延迟量值可以表示为(n
e-n0)*d,其中,ne为材料沿光轴方向上的折射率,n0为材料沿垂直于光轴方向上的折射率,(n
e-n0)即表示相位延迟片的双折射率,d为相位延迟片的厚度。当视角发生变化时,双折射率的与厚度均发生变化,从而导致相位延迟量也会发生变化。
122.为了减小相位延迟量随视角变化而发生的变化,在一些实施例中,反射条的第一相位延迟片的ne方向和第二相位延迟片的ne方向分别平行于第二方向。
123.需要说明的是,ne方向即为相位延迟片光轴方向。
124.在一个具体示例中,参考图15,图15a中,case1表示的ne方向与第一方向平行,case2表示的ne方向与第二方向平行,case3表示的ne方向与第三方向平行。
125.经过实验仿真,得到如图15b所示的相位延迟量与视角之间的关系图,可得出,当
第一相位延迟片的ne方向和第二相位延迟片的ne方向分别平行于第二方向时,相位延迟量随视角变化幅度最小。
126.s40、将形成的反射条通过光敏胶固定在基板上。
127.本实施例提供的空中成像设备中反射板的制备方法,工艺简单,易于实现,克服了在反射条两侧贴附相位延迟片的困难,并且,由于反射条之间存在排斥力,可使得反射条在基板上等间距分布,以此提高成像设备的成像效果。
128.需要说明的是,对于前述提到的空中成像设备中包括有第一反射板和第二反射板而言,第一反射板和第二反射板而言均可采用该制备方法制得,在制备第二反射板时,除了在方向描述上与第一反射板有区别之外,其他步骤均相同。
129.前述提到,通过在反射条两侧设置相位延迟片的方式可有效降低无效光线对成像效果的影响,但是,不容忽略的是,发光实体发射的光线为rgb三种光线,当rgb三种光线同时经过相位延迟片时,其偏振偏转是不同的,在以往的设计中,通常设置的相位延迟片仅仅针对一种颜色的光进行设计,例如,仅仅使用了绿光(g光)对应的相位延迟片,当红光(r光)与蓝光(b光)经过相位延迟片时会出现一定程度的相位匹配问题,具体可表现为,当红光与蓝光经过相位延迟片后会发生一定程度漏光和杂光干扰问题。
130.为解决该问题,如图16所示,本技术的另一个实施例提供了一种空中成像设备的反射板,包括基板及形成于基板上的沿第一方向并行排列的多个反射条;
131.第n-1个反射条的第一反射面设置有第六相位延迟片、第二反射面设置有第三相位延迟片,第六相位延迟片设置有第三颜色滤光层,第三相位延迟片设置有第一颜色滤光层;
132.第n个反射条的第一反射面设置有第七相位延迟片、第二反射面设置有第四相位延迟片,第七相位延迟片设置有第一颜色滤光层,第四相位延迟片设置有第二颜色滤光层;
133.第n 1个反射条的第一反射面设置有第八相位延迟片、第二反射面设置有第五相位延迟片,第八相位延迟片设置有第二颜色滤光层,第五相位延迟片设置有第三颜色滤光层;
134.其中,第三相位延迟片的厚度和第七相位延迟片的厚度对应第一颜色光的波长,第四相位延迟片的厚度和第八相位延迟片的厚度对应第二颜色光的波长,第五相位延迟片的厚度和第六相位延迟片的厚度对应第三颜色光的波长;n=m 2,m=3*(i-1),i为正整数。
135.在一个具体示例中,参考图17,为方便理解,仅示出包括有四组反射条的空中成像设备的反射板,其中,按照从左到右的顺序,第一个反射条对应第n-1个反射条;第二个反射条对应第n个反射条;第三个反射条对应n 1个反射条;第四个反射条对应n 2个反射条。
136.第一个反射条左侧设置的相位延迟片对应第六相位延迟片,对应设置第三颜色滤光层(即图中b滤光层);
137.第一个反射条右侧设置的相位延迟片对应第三相位延迟片,对应设置第一颜色滤光层(即图中r滤光层);
138.第二个反射条左侧设置的相位延迟片对应第七相位延迟片,对应设置第一颜色滤光层(即图中r滤光层);
139.第二个反射条右侧设置的相位延迟片对应第四相位延迟片,对应设置第二颜色滤光层(即图中g滤光层);
140.第三个反射条左侧设置的相位延迟片对应第八相位延迟片,对应设置第二颜色滤光层(即图中g滤光层);
141.第三个反射条右侧设置的相位延迟片对应第五相位延迟片,对应设置第三颜色滤光层(即图中b滤光层);
142.第四个反射条左侧设置的相位延迟片对应第六相位延迟片,对应设置第三颜色滤光层(即图中b滤光层);
143.第四个反射条右侧设置的相位延迟片对应第三相位延迟片,对应设置第一颜色滤光层(即图中r滤光层)。
144.以至于,相邻两个反射条的相对位置设置的相位延迟片上设置相同颜色的滤光层。
145.即,图17中,第一个反射条与第二个反射条之间形成的通道1的两内侧设置有相同颜色的滤光层(r滤光层)。第二个反射条与第三个反射条之间形成的通道2的两内侧设置有相同颜色的滤光层(g滤光层)。第三个反射条与第四个反射条之间形成的通道3的两内侧设置有相同颜色的滤光层(b滤光层)。
146.当,rgb光线通过通道1时,g光和b光均会被r滤光层给吸收,只有r光可以在通道1中进行奇数此反射后成像。
147.需要说明的是,相位延迟片的厚度基于对应设置在其表面的滤光层的颜色的波长,其目的是,为了保证特定颜色的光在经过相位延迟片后的相位偏移量。
148.在一个具体示例中,红光(r光)的波长为~600nm,绿光(g光)的波长为~550nm,蓝光(b光)的波长为~480nm。
149.需要说明的是,本示例中的第一颜色、第二颜色及第三颜色的可分别与rgb三种颜色进行匹配,但是,第一颜色、第二颜色及第三颜色相互不同。
150.同时,为了防止视角的变化对各个相位延迟片的相位延迟量的影响,在一些实施例中,各相位延迟片的ne方向分别平行于第二方向。
151.基于本实施例提供的空中成像设备的反射板,通过在相位延迟片的表面设置特定的滤光层,可针对性的对干扰光及漏光等进行滤除,提高成像效果。
152.由于设置在各个相位延迟片上的滤光层不一定相同,因此,如图18所示,本实施例提供了一种在制备具有滤光层的空中成像设备中反射板的制备方法,该制备方法包括:
153.s100、将基板划分为沿第一方向并行排列的多个反射条结构区域,在基板上对应第n-1个反射条结构区域的位置形成第一颜色滤光层、对应第n个反射条结构区域的位置形成第二颜色滤光层、对应第n 1个反射条结构区域的位置形成第三颜色滤光层,n=m 2,m=3*(i-1),i为正整数;
154.s200、在第一颜色滤光层上形成第三相位延迟片、在第二颜色滤光层上形成第四相位延迟片、在第三颜色滤光层上形成第五相位延迟片;
155.s300、在第三相位延迟片、第四相位延迟片和第五相位延迟片上分别形成第一铁磁体箔片、第二铁磁体箔片和第三铁磁体箔片;
156.s400、在第一铁磁体箔片上第六相位延迟片、在第二铁磁体箔片上形成第七相位延迟片、在第三铁磁体箔片上形成第八相位延迟片;
157.s500、在第六相位延迟片上形成第三颜色滤光层、在第七相位延迟片上形成第一
颜色滤光层、在第八相位延迟片上形成第二颜色滤光层,以形成沿第一方向并行排列的多个反射条结构,多个反射条结构分别位于多个反射条结构区域;
158.s600、产生磁场方向垂直于所述基板的磁场,使得所述反射条结构竖立以形成反射条;
159.s700、将形成的反射条通过光敏胶固定在基板上。
160.其中,第三相位延迟片的厚度和第七相位延迟片的厚度对应第一颜色光的波长,第四相位延迟片的厚度和第八相位延迟片的厚度对应第二颜色光的波长,第五相位延迟片的厚度和第六相位延迟片的厚度对应第三颜色光的波长。
161.需要说明的是,该制备方法同前一实施例提供的制备方法相同的是,也存在反射条扭曲问题,为避免反射条扭曲问题,在一些实施例中,在产生磁场方向垂直于所述基板的磁场之前,该制备方法还可包括:沿第二方向切割所述多个反射条结构,以将每个反射条结构切割为沿第二方向依次排列的多个反射条结构。
162.在一些实施例中,反射条沿第二方向的长度与反射条沿第三方向的长度之间比值大于1:1且小于10:1,其中,第三方向分别与第一方向和所述第二方向垂直。
163.在一些实施例中,反射条的各相位延迟片的ne方向分别平行于第二方向。
164.需要说明的是,本实施提供的空中成像设备中反射板的制备方法的原理及工作流程与前述实施例提供的空中成像设备中反射板的制备方法具有相似之处,相关之处可以参照上述说明,在此不再赘述。
165.需要说明的是,本实施例提供的空中成像设备的反射板除了利用该实施提供的空中成像设备中反射板的制备方法之外,也可采用改进现有的空中成像设备中的反射板的制备方法制备得到。
166.需要说明的是,对于前述提到的空中成像设备中包括有第一反射板和第二反射板而言,第一反射板和第二反射板而言均可采用该制备方法制得,在制备第二反射板时,除了在方向描述上与第一反射板有区别之外,其他步骤均相同。
167.除了前述利用反射板方式实现空中成像的成像设备之外,如图19所示,本技术的再一个实施例提供了一种空中成像设备,包括:
168.显示面板;
169.对盒设置的第一偏振器件和第二偏振器件;
170.第一偏振器件和第二偏振器件之间设置有半透半反结构和半透半逆反膜片;
171.空中成像设备中接近第一偏振器件一侧设置有第一1/4波片,半透半反结构和半透半逆反膜片之间设置有第二1/4波片;
172.第一偏振器件与显示面板之间设置有用于将显示面板的像素发出的光转换为平行光的微透镜阵列,显示面板位于微透镜阵列的焦平面上;
173.空中成像设备,用于将显示面板的像素发出且依次穿过微透镜阵列及第一偏振器件的平行偏振光线经过空中成像设备内部的光路处理后,使得穿过第二偏振器件的偏振光线在远离显示面板的空间中形成空中映像。
174.需要说明的是,本实施例中提供的第一偏振器件,用于吸收指定方向的偏振光,并使得该指定方向垂直方向的偏振光透过该第一偏振器件;
175.第一偏振器件,用于吸收指定方向的偏振光,并使得与该指定方向垂直方向的偏
振光透过该第二偏振器件;本实施中,第一偏振器件和第二偏振器件吸收的偏振光的方向可以是平行的或垂直的,根据实际情况进行配置,另外,该第一偏振器件和第二偏振器件可以为偏振片,也可以为线性起偏器。
176.第一1/4波片和第二1/4波片,用于将穿过其自身的偏振光延迟45度角;即这两个1/4波片可以对偏转光进行相位延迟,且偏振光经过两次1/4波片的相位延迟相当于经过一次1/2波片的相位延迟;
177.半透半反结构,用于对到达该半透半反结构的偏振光,部分透射过该半透半反结构,部分进行反射;
178.半透半逆反膜片,用于对到达该半透半逆反膜片的偏振光,部分透射过该半透半逆反膜片,部分沿入射偏振光的方向原路反射回去。
179.图20示出本实施例提供的半透半逆反膜片的结构示意图,该半透半逆反膜片包括:具有微结构的逆反射层,依次设置于逆反射层背离光线入射侧的半透半反层和平坦层。
180.该半透半反层能够将到达逆反射层的一部分入射光线沿入射方向逆向反射回去,将穿过半透半反层的光线经过平坦层后以入射方向射出。该半透半逆反膜片,利用半透半反层和逆反射层的光学原理,得到一种具有特殊光学效果的膜片,其中,具有微结构的逆反射层设置于接近入射光线的位置,平坦层设置于光线出射的位置。图20所示半透半逆反膜片中,半透半反层设置于整个逆反射层的出光侧,其光学原理为:当任意角度的光线入射到该半透半逆反膜片的逆反射层时,基于该逆反射层的微结构,可以将一部分光线沿入射方向原路反射回去,另一部分光线穿过该逆反射层到达半透半反层,由于逆反射层的折射效应,到达半透半反层的光线的方向发生改变,即穿过半透半反层的光线的方向与其入射方向不同,平坦层的设置,可以消除由逆反射层的折射效应对光线方向的改变,即光线经过平坦层后,会以原来的入射方向射出。
181.该半透半逆反膜片在制作时,首先,在透明基板上形成具有微结构的逆反射层和该逆反射层远离透明基板一侧的半透半反层;然后,在半透半反层上形成平坦层。
182.需要说明的是,用于形成逆反射层的材料为柔软的透明材料,即先形成一层柔性透明膜层,再通过印压工艺对该柔性透明膜层进行印压处理,以在该柔性透明膜层印压出棱镜结构,即形成具有棱镜结构的逆反射层,如图21所示。随后,在逆反射层的棱镜结构上制作极薄的金属薄膜层,即半透半反层,例如可以采用磁控溅射或蒸镀工艺在逆反射层的整面结构上形成金属薄膜层。
183.微透镜阵列,用于将到达该微透镜阵列的光线,转换为平行光射出。
184.需要说明的是,本实施例不限制半透半反结构和半透半逆反膜片的具体位置。在本发明实施例的一种实现方式中,半透半逆反膜片设置于接近第二偏振器件的一侧,半透半反结构设置于接近第二1/4波长片的一侧,图19以该设置方式为例予以示出。在本发明实施例的另一种实现方式中,半透半逆反膜片设置于接近第二1/4波长片的一侧,半透半反结构设置于接近第二偏振器件的一侧,如图22所示,为本发明实施例提供的另一种空中成像设备的结构示意图,图22所空中成像设备与图19所示空中成像设备的区别仅在于,对调半透半反结构与半透半逆反膜片的位置。
185.另外,图19和图22所示空中成像设备对显示面板发射光线的作用效果相同。
186.在一个具体示例中,如图23所示,为图19所示空中成像设备的一种应用场景的示
意图,该应用场景为二维画面的空中显示,该控制成像设备水平放置。
187.设定第一偏振器件和第二偏振器件均为可通过第一方向的偏振光,吸收第二方向的偏振光,第一方向例如平行于空中成像设备某一侧边的方向,记为偏振方向偏振方向的偏振光以下称为偏振光第二方向为平行于空中成像设备且垂直于第一方向的方向,记为偏振方向

,偏振方向

的偏振光以下称为偏振光

,上述第一方向和第二方向均是平行于空中成像设备的,且这两个方向相互垂直。以下详细介绍图19所示的空中成像设备进行空中成像过程中,该空中成像设备中的光路。
188.1),显示面板发射的像素光经过微透镜阵列后转化为平行光线;
189.2),平行光线经过第一偏振器件后,由于偏振光通过,偏振光

被吸收,因此,平行光经过第一偏振器件后,形成偏振光
190.3),偏振光穿过穿过第一1/4波片后到达半透半反结构;
191.4),经过半透半反结构后,反射的偏振光再次穿过第一1/4波片,此时偏振光经过两个1/4波片后,变为偏振光

,反射的偏振光

最终被第一偏振器件吸收;
192.透射的偏振光经过第二1/4波片后到达半透半逆反膜片,此时的偏振光经过两个1/4波片后,变为偏振光


193.5),经过半透半逆反膜片透射的偏振光

被第二偏振器件吸收,反射的偏振光

沿原路返回,且穿过第二1/4波片后再次到达半透半反结构;
194.6),经过半透半反结构后,透射的偏振光在腔室内损失(需要说明的是,透射的偏振光再次穿过1/4波片,变为偏振光如果没有设置微透镜阵列,则偏振光通过第一偏振器件后直接照射到显示面板上,这会在一定程度上影响空中成像的画质。由于设置了微透镜阵列,可以将透过第一偏振器后的偏转光在微透镜阵列中汇聚后返回到显示面板的出光点,以此,实现显示级逆反射),反射的偏振光再次穿过第二1/4波片后到达半透半逆反膜片,此时的偏振经过两个1/4波片后,变为偏振光
195.7),经过半透半逆反膜片透射的偏振光从第二偏振器件中出射,在该偏振器件的出光侧形成空中映像;反射的偏振光在半透半反结构与半透半逆反膜片之间不断的反射,光强急剧下降,无法出射,无法产生叠加映像。
196.对于图20所示的空中成像设备中,偏振光在半透半反结构和半透半逆反膜片中的透射方式,,以及在半透半反结构与半透半逆反膜片之间不断的反射方式,与上述描述类似,故在本实施例中不再赘述。
197.需要说明的是,图19和图22所示的空中成像设备中,第一偏振器件和第二偏振器件可以通过的偏振光的偏振方向相同,即第一偏振器件和第二偏振器件的穿过轴为平行设置。另外,不限制图19和图22所示的空中成像设备中,第一偏振器件和第二偏振器件仅能通过偏振光且吸收偏振光

;也可设定为第一偏振器件和第二偏振器件均为可通过偏振光

,且吸收偏振光
198.本实施例提供的空中成像设备可以有效地对显示面板显示的画面进行空中成像,具有良好的成像效果,该空中显示装置的结构简单、易于实现,且体积较小,可以为平板结构。
199.在本技术的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本技术和简化描述,而不是指示或暗示
所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
200.还需要说明的是,在本技术的描述中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
201.显然,本技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本技术所作的举例,而并非是对本技术的实施方式的限定,对于本领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本技术的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之列。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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