可切换光学功能组件及其制作方法和制作装置与流程

可切换光学功能组件及其制作方法和制作装置
1.本技术要求在2021年6月17日提交中国专利局、申请号为202110670713.9的中国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
2.本技术实施例涉及裸眼立体显示领域，例如涉及一种可切换光学功能组件及制作方法和制作装置。


背景技术：

3.常见的立体显示技术是利用3d眼镜来实现将不同的图像信息分别传送到左右眼的。裸眼立体显示摆脱了眼镜式3d的眼镜束缚，提高了观看者的舒适度。因此，裸眼立体显示是未来的发展方向和目标。相关技术中的依据可切换光学功能组件(液晶透镜面板)实现裸眼立体显示的技术中，需要在光学结构(柱状透镜)表面通过涂抹、烘烤和摩擦配向液来完成液晶配向。而由于柱状透镜的形状，导致配向液在柱装透镜的表面产生谷底堆积，改变了柱状透镜的表面形貌，极大地影响了柱状透镜的光学效果，降低了观看者的舒适程度。


技术实现要素：

4.本技术实施例中提供了一种可切换光学功能组件及其制作方法和制作装置，以达到节省透镜加工成本，消除配向液的谷底堆积问题，从而提高柱状透镜的光学效果，提高观看者使用体验的技术效果。
5.第一方面，本技术实施例中提供了一种可切换光学功能组件的制作方法，包括：
6.采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构设置为对光进行调制；
7.对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；
8.对所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
9.第二方面，本技术实施例中还提供了一种液晶透镜制作装置，包括：
10.透镜制作模块，设置为采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构设置为对光进行调制；
11.透镜摩擦模块，设置为对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；
12.透镜成盒模块，设置为对所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
13.第三方面，本技术实施例中还提供了一种可切换光学功能组件，包括：
14.第一基板、第二基板和光学结构，所述光学结构在所述第一基板和所述第二基板
之间，所述光学结构表面有摩擦产生的沟槽；
15.在所述第一基板和所述光学结构之间填充有双折射材料。
附图说明
16.附图仅用于示出示例实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
17.图1是本技术一实施例提供的一种可切换光学功能组件的制作方法的流程图；
18.图2是本技术实施例提供的一种光学结构的结构示意图；
19.图3是实施例提供的一种可切换光学功能组件的制作工艺流程图；
20.图4是本技术一实施例提供的另一种可切换光学功能组件的制作方法的流程图；
21.图5是本技术实施例提供的一种可切换光学功能组件的结构示意图；
22.图6是本技术一实施例提供的一种可切换光学功能组件制作装置的结构示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。
24.在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将多项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，多项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
25.图1是本技术一实施例中提供的一种可切换光学功能组件的制作方法的流程图，该方法可适用于利用柱状透镜光学结构制作可切换光学功能组件的情况，该方法可由液晶透镜制作装置来执行，该装置可由软件和/或硬件实现，并可集成于电子设备中。如图1所示，本实施例中的液晶透镜制作方法，包括以下步骤：
26.s110、采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构设置为对光进行调制。
27.在相关技术中，制作液晶透镜的过程中，都会在柱状透镜上进行涂布或印刷一层配向液，然后进行烘烤，在柱状透镜表面得到一层配向膜，用于与间隔基板上的配向膜一起完成液晶的配向。由于配向液涂布在弯曲的透镜表面上由于重力作用，会在透镜凹陷的谷底产生堆积，烘烤后还是会残留一些物质，会对柱状透镜的光学效果造成影响，从而使得立体显示系统的串扰增加，降低了观看者的舒适度。
28.其中，采用传统的光学结构成型工艺来制作目标光学结构，如图2所示，本实施例中的光学结构可以是柱状透镜。制作得到的柱状透镜结构中包括第二基板210，第二基板可以是透镜基板，透镜电极220，透镜电极可以是氧化铟锡(indium tin oxide，ito)电极，也可以是其他透明导电材质，透镜230由有机材料和纳米颗粒材料组成，有机材料可以是透明树脂材料。纳米颗粒材料可以是氧化锆，也可以是其他有助于液晶配向的物质。在使用氧化
锆作为柱状透镜的制作材料时，氧化锆在柱状透镜总材料中的占比为3％-20％。图2中透镜的形貌为凸透镜，但是实际本方案中柱状透镜的形貌也可以是凹透镜，也可以是其他类型的透镜。
29.采用上述技术方案，通过纳米颗粒材料氧化锆发挥了原来的配向液的作用，能够完成液晶的配向，免去了部分配向液涂布烘烤工艺，降低了配向液材料的使用量，优化了制作流程，节省了制作成本。
30.在本实施例的一种示例方案中，可以与本实施例中的一个或者多个示例方案结合。所述光学结构成型工艺包括对所述目标光学结构进行烘烤，烘烤温度为160℃至180℃，烘烤时间为6小时至10小时。例如烘烤温度可以为160℃，170℃或180℃；烘烤时间可以为6小时，7小时，8小时，10小时。
31.s120、对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽。
32.其中，如图2所示，沟槽240是直接在光学结构表面摩擦产生的沟槽，替代了相关技术中，对配向液进行烘烤后得到的配向膜进行摩擦产生的沟槽，相关技术中，通过对配向膜摩擦，通过摩擦得到的沟槽和配向膜物质完成液晶的配向，本技术通过在目标光学结构，也就是目标柱状透镜的制作材料加入纳米颗粒材料替换配向膜物质，并直接在柱状透镜上摩擦。在立体显示装置中，柱状液晶透镜连接图像显示装置，在对柱状透镜表面进行摩擦时，摩擦的方向可以平行于图像显示装置的偏光片的透过轴方向。
33.在本实施例的一种示例方案中，可以与本实施例中的一个或者多个示例方案结合。对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽的方向是平行于所述光学结构表面的方向，所述沟槽的深度为3nm至25nm。例如，沟槽深度为3nm，5nm，10nm，15nm，25nm。
34.s130、对所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
35.其中，可切换光学功能组件的制作工艺流程如图3所示，在本实施例中，目标可切换光学功能组件可以是液晶透镜。在柱状透镜成型的工艺流程中，通过第二基板进行透镜压印，对透镜进行曝光、清洗和烘烤，烘烤完成后对柱状透镜表面进行摩擦产生沟槽。对第一基板和第一基板上的电极部分进行配向液处理，包括涂布、烘烤和摩擦，图3中的间隔基板为第一基板，间隔电极为第一基板上的电极。将第一基板与柱状透镜进行框胶涂布之后，在柱状透镜与间隔电极上的配向膜之间进行双折射材料滴注，双折射材料可以是液晶材料，再进行框胶涂布、真空贴合和框胶固化，最后完成可切换光学功能组件的成盒工艺。
36.在本实施例的一种示例方案中，可以与本实施例中的一个或者多个示例方案结合。在液晶透镜的制作工艺流程中，对柱状透镜的摩擦工序还可以在透镜烘烤工序之前进行。
37.其中，柱状透镜的制作过程中，对透镜表面的摩擦步骤与对透镜的烘烤步骤可以进行顺序替换。
38.本实施例的技术方案，通过采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，光学结构设置为对光进行调制；对目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；对目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件，达到了节省透镜加工成本，消除配向液的谷底堆积问
题，从而提高柱状透镜的光学效果，提高观看者使用体验的技术效果。
39.图4是本技术实施例提供的另一种可切换光学功能组件的制作方法的流程图。本技术实施例在上述实施例的基础上对前述实施例进行细化，本技术实施例可以与上述一个或者多个实施例中多个示例方案结合。如图4所示，本技术实施例中提供的可切换光学功能组件的制作方法，可包括以下步骤：
40.s410、采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构设置为对光进行调制。
41.s420、对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽。
42.s430、在所述第一基板与所述目标光学结构之间设置支撑物，用于使第一基板与所述目标光学结构分离。例如，支撑物可以是支撑柱或喷洒间隔球，用于使第一基板上的配向膜与所述目标光学结构分离。
43.其中，目前在相关技术中，也有在柱状透镜上不使用配向液完成配向，直接通过对透镜表面进行摩擦产生沟槽的技术方案，但是此方案没有改变柱状透镜的制作材料，并且为了达到配向要求，必须要让第一基板的配向膜直接与柱状透镜的上表面接触，这样就会造成顶部区域的光学效果发生变化，加大顶部区域的串扰。
44.在本方案中，可切换光学功能组件的结构图，如图5所示，第一基板510上设置有间隔柱540，间隔柱540可以通过黄光工艺或者通过印刷工艺来实现，也可通过喷洒间隔球的方式来实现间隔作用，间隔柱的高度范围为2μm-13μm，间隔柱的材料可以是uv树脂或者其他有机材料，颜色可以是黑色或透明色。第一基板510与间隔柱540之间还有间隔电极520和由配向液涂布烘烤之后得到的配向膜530，配向膜530的材料可以是由聚酰亚胺。间隔柱540的作用是使得第一基板510与柱状透镜分离，使得中间容纳液晶材料550。
45.采用上述技术方案，通过使用纳米颗粒材料制作的柱状透镜，并通过间隔柱或间隔球来使得间隔基板和柱状透镜分离开，在优化了工艺流程，减少了配向膜工艺，降低了配向膜材料使用量，节省成本的同时，还解决了透镜顶部的串扰问题。
46.s440、对设置有支撑物的所述第一基板和所述目标光学结构以及所述双折射材料执行成盒工艺操作。
47.在本实施例的一种示例方案中，可以与本实施例中的一个或者多个示例方案结合。在制作得到目标可切换光学功能组件之后，可包括步骤a1-a3：
48.步骤a1、将所述目标可切换光学功能组件加热到预设温度。
49.步骤a2、在预设时长内将所述目标可切换光学功能组件的温度维持在预设温度。
50.步骤a3、按照预设降温速度对所述目标可切换光学功能组件进行降温，完成双折射材料的再配向，所述双折射材料为液晶材料。
51.其中，由于本方案没有在柱状透镜上使用配向膜，仅仅通过柱状透镜的纳米颗粒材料来帮助液晶配向，达不到最好的液晶配向效果，因此，需要通过液晶再配向的过程来进一步对液晶进行配向。通过把成盒后的目标可切换光学功能组件加热到预设温度，在此温度下保持预设时长，再按照预设降温速度开始降温，完成液晶的再配向。
52.在本实施例的一种示例方案中，可以与本实施例中的一个或者多个示例方案结合。所述预设温度大于液晶材料的清亮点4℃至15℃，所述预设时长为15分钟至35分钟，所
述预设降温速度为4℃每分钟，其中，所述降温的温度区间为液晶清亮点的
±
15℃以内。例如，液晶材料的清亮点可以为4℃，6℃，8℃，11℃，15℃；预设时长可以为15分钟，20分钟，30分钟，35分钟。
53.本实施例的技术方案，通过采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，光学结构设置为对光进行调制；对目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；对目标光学结构、第一基板和填充在目标光学结构和第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件，达到了节省透镜加工成本，消除配向液的谷底堆积问题的同时，还解决了透镜顶部的串扰问题，从而提高柱状透镜的光学效果，提高观看者使用体验的技术效果。
54.图6是本技术实施例中提供的一种可切换光学功能组件的制作装置的结构示意图。该装置可适用于利用柱状透镜光学结构制作可切换光学功能组件的情况，该装置可由软件和/或硬件实现，并集成在电子设备中。该装置设置为实现上述实施例提供的可切换光学功能组件的制作方法。如图6所示，本实施例中提供的可切换光学功能组件的制作装置，包括：
55.透镜制作模块610，设置为采用光学结构成型工艺制作目标光学结构，所述目标光学结构的制作材料为有机材料和纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料用于帮助双折射材料的配向，所述光学结构设置为对光进行调制；
56.透镜摩擦模块620，设置为对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽；
57.透镜成盒模块630，设置为对所述目标光学结构、第一基板和填充在所述目标光学结构和所述第一基板之间的双折射材料执行成盒工艺操作，以制作得到目标可切换光学功能组件。
58.在上述实施例的基础上，例如，透镜制作模块610，设置为：
59.所述光学结构成型工艺包括对所述目标光学结构进行烘烤，烘烤温度为160℃至180℃，烘烤时间为6小时至10小时。
60.在上述实施例的基础上，例如，透镜摩擦模块620，设置为：
61.对所述目标光学结构表面进行摩擦产生沟槽的方向是平行于所述光学结构表面的方向，所述沟槽的深度为3nm至25nm。
62.在上述实施例的基础上，例如，透镜成盒模块630，设置为：
63.在所述第一基板与所述目标光学结构之间设置支撑物，设置为使第一基板与所述目标光学结构分离；
64.对设置有支撑物的所述第一基板和所述目标光学结构以及所述双折射材料执行成盒工艺操作。例如，支撑物可以是支撑柱或喷洒间隔球，用于使第一基板上的配向膜与所述目标光学结构分离。
65.在上述实施例的基础上，例如，透镜成盒模块630包括液晶再配向单元，设置为：
66.将所述目标可切换光学功能组件加热到预设温度；
67.在预设时长内将所述目标可切换光学功能组件的温度维持在预设温度；
68.按照预设降温速度对所述目标可切换光学功能组件进行降温，完成双折射材料的再配向，所述双折射材料为液晶材料。
69.在上述实施例的基础上，例如，透镜成盒模块630包括液晶再配向单元，还设置为：
70.所述预设温度大于液晶材料的清亮点4℃至15℃，所述预设时长为15分钟至35分钟，所述预设降温速度小于4℃每分钟，其中，所述降温的温度区间为液晶清亮点的
±
15℃以内。
71.本发明申请实施例中还提供了一种可切换光学功能组件，包括：第一基板、第二基板和光学结构，所述光学结构在所述第一基板和所述第二基板之间，所述光学结构表面有摩擦产生的沟槽；在所述第一基板和所述光学结构之间填充有双折射材料。例如，还可以在所述第一基板和所述光学结构之间设置有间隔装置，所述间隔装置用于使所述第一基板上的配向膜和所述光学结构分离。
72.本技术实施例中所提供的可切换光学功能组件的制作装置可执行上述本技术任意实施例中所提供的可切换光学功能组件的制作方法，具备执行该可切换光学功能组件的制作方法相应的功能和有益效果，详细过程参见前述实施例中可切换光学功能组件的制作方法的相关操作。
73.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。