專利名稱：一種透鏡組件及包含該組件的立體顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學領域，尤其涉及一種由雙折射材料制成的透鏡組件及包 含該組件的立體顯示裝置。
背景技術：
人類是通過右眼和左眼所看到的物體的細微差異來感知物體的深度，從 而識別出立體圖像的。這種差異被稱為視差。立體顯示技術就是通過人為的 手段來制造人的左右眼的視差，給左、右眼分別送去有視差的兩幅圖像，使 大腦在獲取了左右眼看到的不同圖像之后，產生觀察真實三維物體的感覺。
棵眼式立體顯示裝置一般有兩種方式狹縫光柵式棵眼立體顯示裝置和微透 鏡陣列式棵眼立體顯示裝置。其中微透鏡陣列棵眼式立體顯示裝置包括顯示 面板和安裝在顯示面板前方的微透鏡陣列器件，從而將來自于顯示面板的 3D圖像分成右眼和左眼圖像。
現有技術中，有多種可實現2D-3D之間轉換的棵眼立體顯示裝置，如 中國專利公開文獻CN1539095中記載了 一種利用柱狀透鏡陣列組件作為光 柵實現2D-3D可轉換的技術方案，該柱狀透鏡陣列組件由一種單折射率微 透鏡陣列和雙折射率微透鏡陣列契合構成，但是由于單一液晶的折射率差很 小使得滿足條件時透鏡的拱高需要較大，這樣導致液晶排列有序度比較差， 而且厚度增加，導致透明度降低影響光學效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種高雙折射率差的透鏡組件及包含該透鏡組 件的立體顯示裝置。
為了達到本發(fā)明的目的，提供一種透鏡組件，包括由雙折射材料構成的 凹透鏡和與之契合的凸透鏡，所述凹透鏡的其中一個折射率與凸透鏡的其中 一個折射率大小相等，且對于一特定的偏振方向的偏振光，所述凹透鏡表現
為尋常光折射率，所迷凸透鏡表現為非尋常光折射率。
對于一特定的偏振方向的偏振光，所述凹透鏡也可表現為非尋常光折射 率，同時所述凸透鏡表現為尋常光折射率。
所述凹透鏡或凸透鏡其中 一種的雙折射材料可為液晶。 所述凹透鏡和凸透鏡的雙折射材料均可為液晶。
上述凹透鏡中的液晶分子排列方向與凸透鏡中的液晶分子排列方向相 互垂直。
本發(fā)明還提供一種由上述透鏡組件構成的光柵以及包含該光柵的立體 顯示裝置。
利用本發(fā)明的上述方案，可有效降低微透鏡拱高，使液晶排列更加有序， 增加雙折射光^f冊的透光度。


圖1為本發(fā)明的柱狀微透鏡陣列組件的剖面及相對于其中一種偏振光
的光路原理示意圖2為本發(fā)明的柱狀微透鏡陣列組件的剖面及相對于另外一種偏振光 的光路原理示意圖3為透鏡組件的曲率半徑、拱高和焦距等的示意圖。
具體實施例方式
為了說明的方便，本實施例直接以包括多個透鏡組件的柱狀微透鏡陣列 組件為例進行說明，當然，本發(fā)明的透鏡組件并非僅僅作為微透鏡的形式被 作為光柵使用，很顯然還可以用在其它作為較大透鏡使用的技術領域。
本實施例中的柱狀微透鏡陣列組件包括相互契合的柱狀微凹透鏡陣列 和柱狀微凸透鏡陣列，所述柱狀微凹透鏡陣列和柱狀微凸透鏡陣列均由具有 雙折射特性的液晶材料制成。如圖l所示，該柱狀微透鏡陣列組件包括由一 種液晶材料(具有尋常光折射率n。2和非尋常光折射率ne2)所制作的柱狀微 凸透鏡陣列2和由另一種液晶材料(具有尋常光折射率n。4和非尋常光折射 率ne4)制作的柱狀微凹透鏡陣列4，且柱狀微凸透鏡陣列2和柱狀微凹透鏡 陣列4的液晶的排列方向(光軸方向)相互垂直，圖中附圖標記3表示取向 層，附圖標記5為PET材料或者玻璃等基板。其中柱狀微凸透鏡陣列的液 晶材料的尋常光折射率n。2等于柱狀微凹透鏡陣列4的液晶材料的非尋常光 折射率ne4。當偏振方向垂直于柱狀微凸透鏡陣列2的液晶材料的光軸方向
的偏振光入射到所述柱狀微凸透鏡陣列2時，由于該微凸透鏡陣列的液晶材 料的尋常光折射率n。2等于柱狀微凹透鏡陣列4的液晶材料的非尋常光折射 率ne4，則，相對于這種偏振光，柱狀微凸透鏡陣列2和柱狀微凹透鏡陣列4 之間無折射率差，光線沿直線傳播。當偏振方向平行于柱狀微凸透鏡陣列2 的液晶材料的光軸方向的偏振光入射到所述柱狀微凸透鏡陣列2時，參考圖 2，此時柱狀微凸透鏡陣列2的折射率為ne2，而柱狀微凹透鏡陣列4的折射 率為n。4,此時柱狀微凸透鏡陣列2和柱狀微凹透鏡陣列4的折射率差為 ne2-n。4，光線通過時發(fā)生折射。由于柱狀微凸透鏡陣列2的折射率差為^112= ne2-n。2;柱狀微凹透鏡陣列4的折射率差為An4= ne4-n。4且n。2= ne4;因此， 柱狀微凸透鏡陣列2和柱狀微凹透鏡陣列4之間的折射率差為An=ne2- n。4= △ n2+An4 ,如果柱狀微凹透鏡陣列為單折射率透鏡時，則透鏡組件的折射 率差為Ari2; 4艮明顯，An2<An,即由柱狀雙折射樣i透鏡陣列和柱狀雙折射 微透鏡陣列構成的柱狀微透鏡陣列組件的折射率差比由柱狀雙折射透鏡陣 列與柱狀單折射透鏡陣列構成的柱狀微透鏡陣列組件的折射率差要大。
由兩種不同材料構成的透鏡陣列組件滿足下列等式，其中，等式中R 為透鏡陣列組件中單個透鏡組件的凸透鏡和凹透鏡的曲率半徑(由于是契合 的，凸透鏡與凹透鏡曲率半徑是相等的)，f為透鏡陣列組件的單個透鏡組 件的焦距，d為透鏡組件的凸透鏡拱高，n2為柱狀微凸透鏡陣列2的凸透鏡 折射率，iu為柱狀微凹透鏡陣列4的凹透鏡折射率，l為透鏡曲面兩端點的 連線，各參數參見圖3中的標示。
從(l)式可知，在透鏡組件中，在焦距f一定時，凸透鏡與凹透鏡折 射率之差與凸透鏡和凹透鏡曲率半徑成正比，由于本發(fā)明中的透鏡組件的折 射率差為^11=1162- n。4=An2+An4>An2,因此由兩種雙折射材料所形成的透 鏡組件的曲率半徑大于由 一種雙折射材料與 一種單折射材料形成的透鏡組 件的曲率半徑，由(2)式可知，當R增大時，d減小，因此降低了透鏡組
件的拱高。這樣，可以降低透鏡陣列的換高，能夠使透鏡陣列中的液晶排列 更加有序，減少不規(guī)則排序帶來的散射，并增加作為光柵的柱狀微透鏡陣列 組件的透明度。
本發(fā)明中的透鏡組件或柱狀微透鏡陣列組件的制作過程可以是先制作 凸透鏡或微凸透鏡陣列，然后再在該凸透鏡或微凸透鏡陣列的基礎上制作凹 透鏡或微凹透鏡陣列，或者反之亦可。下面以首先采用柱狀微凸形陣列模具
制備柱狀微凹透鏡陣列為例進行說明，包括如下步驟
步驟一向兩個都具有相同取向的取向層的第一平板基板和柱狀微凸形 陣列模具中間注入能夠在紫外光照射下固化的液晶單體或混合物，該液晶單
體或混合物具有尋常光折射率n。4和非尋常光折射率ne4;該單體液晶可以是 例如含有丙蹄?；囊壕?；混合物可以是例如中國專利公開文獻CN1130259 中記載的液晶混合物；
步驟二進行紫外固化；
步驟三剝離模具獲得其液晶分子具有第一取向(圖1中平行于紙面并 垂直于柱透鏡陣列的溝槽方向)的微凹透鏡陣列，并將所述微凹透鏡陣列的 凹面上的取向層剝離；
步驟四在所述凹面上涂覆取向層并進行摩擦取向，摩擦的方向與所述 第一取向垂直(圖1中垂直于紙面并平行于柱透鏡陣列的溝槽方向)，并與 具有相同取向方向的第二平板基板平行放置，并注入能夠在紫外光照射下固 化的液晶單體或混合物；該液晶單體或混合物具有尋常光折射率n。2和非尋 常光折射率ne2;其中，所述ne4-n。2，所述第一平板基板和第二平板基板均 為透明基板，可以PI材料基板；
步驟五進行紫外固化，即獲得本實施例中的由雙折射材料構成的柱狀 微透鏡陣列組件。
上述實施例中，雙折射材料采用的是液晶，作為另一個優(yōu)選方案，雙折 射材料還可以釆用其它非液晶的物質，如中國專利^^開文獻CN1611641記 載的五釩酸鉀晶體等。
本發(fā)明例舉的上述透鏡組件能夠獲得很低的拱高，這樣可以大大降低透 鏡組件的厚度，而且在液晶的取向上，能夠獲得更好的取向效果，降低影響
光學效果的光散射。
上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的技術 人員在本方法的啟示下，在不脫離本方法宗旨和權利要求所保護的范圍情況 下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種透鏡組件，其特征在于，包括由雙折射材料構成的凹透鏡和與之契合的凸透鏡，所述凹透鏡的其中一個折射率與凸透鏡的其中一個折射率大小相等，且對于一特定的偏振方向的偏振光，所述凹透鏡表現為尋常光折射率，所述凸透鏡表現為非尋常光折射率。
2. —種透鏡組件，其特征在于，包括由雙折射材料構成的凹透鏡和與 之契合的凸透鏡，所述凹透鏡的其中一個折射率與凸透鏡的其中一個折射率 大小相等，且對于一特定的偏振方向的偏振光，所述凹透鏡表現為非尋常光 折射率，所述凸透鏡表現為尋常光折射率。
3. 如權利要求1或2所迷的透鏡組件，其特征在于，所述凹透鏡或凸 透鏡其中 一種的雙折射材料為液晶。
4. 如權利要求3所述的透鏡組件，其特征在于，所述凹透鏡和凸透鏡 的雙折射材料均為液晶。
5. 如權利要求4所述的透鏡組件，其特征在于，凹透鏡中的液晶分子 排列方向與凸透鏡中的液晶分子排列方向相互垂直。
6. 一種光柵，其特征在于，包括權利要求1至5中所述的任一種透鏡 組件。
7. —種立體顯示裝置，其特征在于，包括權利要求6所述的任一種光柵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透鏡組件，包括由雙折射材料構成的凹透鏡和與之楔合的凸透鏡，所述凹透鏡的其中一個折射率與凸透鏡的其中一個折射率大小相等，且對于一特定的偏振方向的偏振光，所述凹透鏡表現為尋常光折射率，所述凸透鏡表現為非尋常光折射率。對于一特定的偏振方向的偏振光，所述凹透鏡也可表現為非尋常光折射率，同時所述凸透鏡表現為尋常光折射率。本發(fā)明還公開了一種由上述透鏡組件構成的光柵以及包含該光柵的立體顯示裝置。利用本發(fā)明的上述方案，可有效降低微透鏡拱高，使液晶排列更加有序，增加雙折射光柵的透光度。
文檔編號G02F1/29GK101349770SQ200810119519
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月2日 優(yōu)先權日2008年9月2日
發(fā)明者王麗娜 申請人:北京超多維科技有限公司