[发明专利]光学元件、光学装置以及光学元件的制作方法

说明书

技术领域

本申请涉及显示技术领域，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。

背景技术

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。

在背景技术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背景技术的理解，因此，背景技术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。

发明内容

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。