[发明专利]基于二维特征的反射式几何全息膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及3D显示领域，公开了一种基于二维特征的反射式几何全息膜及其制备方法和应用，包括基元膜和若干阵列设置在基元膜表面上的、横截面为直角三角形的柱状基元棱镜，柱状基元棱镜横截面的斜边所在的面均与基元膜表面贴合，基元膜内部、沿柱状基元棱镜的长度方向设有若干相间排列的透明层和反射层；柱状基元棱镜横截面的直角边所在的斜面上设置有一层反射膜，柱状基元棱镜横截面包含的直角以及透明层和反射层与柱状基元棱镜的长度方向所成角度的误差范围在±5°以内。本发明通过简单的、基于二维特征的切削和加工，容易实现大规模，再加上基元膜优选地是柔性基元膜，产品优率高，而且柔性特性使得本发明的产品可以满足折叠、卷绕收纳等需求。

技术领域

本发明涉及3D显示领域，尤其是涉及一种基于二维特征的反射式几何全息膜及其制备方法和应用。

背景技术

能够在空间显示出立体画面的3D显示技术，会是未来生活中最重要的一种显示技术。目前主流的3D显示还是基于双目视差的立体图像对式的伪3D显示技术。这种显示方式本身有很多弊端，同时还会造成用户的视觉疲劳等问题，不可能成为未来的主流显示技术。

能够在空中形成真正的立体画面的显示方式，能够以最真实的方式展示立体画面，是未来显示技术发展的趋势。目前已经有一些技术可以实现在空中悬浮显示画面，例如基于逆反射加上分光镜的方案可以实现画面的悬空显示，但是这类技术通常需要用到含有一系列非常精细三维特征的微结构屏。例如现有技术中含有一系列三角锥的光反射屏，由于这些三维特征的微结构非常精细，在一张屏上均匀密集的布置无数三维特征微结构对于加工难度非常大，加工精度很难保证、加工效率和良品率都难以保证。

公布号为CN108269511A的一种空中悬浮显示系统，该申请公开了一种二维平面空气成像的方案，公开了一种逆反射的直角三角形棱镜阵列，其包括一系列直角三角形棱镜的光反射屏，这种直角三角形棱镜只能实现平面内的逆反射成像功能，光线跟截面不平行时，就无法实现逆反射功能，需要另外借助其他光学模组来对光线进行调制进而实现逆反射成像。

此外，上述直角三角形棱镜阵列通常会采用硬质的光学材料来加工，而硬质材料加工过程中容易出现破碎以及产生残余应力等问题，造成产品良品率低，无法满足折叠、卷绕收纳等需求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，提供一种基于二维特征的反射式几何全息膜及其制备方法和应用，通过对粘接有透明膜的基元膜进行简单的切削和加工，制得包含一系列横截面为直角三角形的柱状基元棱镜的反射式几何全息膜，来实现光线逆反射成像，使得任意角度照射在反射式几何全息膜的光线能逆反射成像，无需其他光学模组进行调制即可直接进行3D成像。

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于二维特征的反射式几何全息膜，包括基元膜和若干阵列设置在基元膜表面上的、横截面为直角三角形的柱状基元棱镜，用于对照在其上的光线进行逆反射；

所述柱状基元棱镜横截面的斜边所在的面均与基元膜表面贴合，所述基元膜内部、沿柱状基元棱镜的长度方向设有若干相间排列的透明层和反射层；

所述柱状基元棱镜横截面的直角边所在的斜面上设置有一层反射膜，用于对光线进行镜面反射；

所述柱状基元棱镜横截面为直角三角形内包含的直角以及透明层和反射层与柱状基元棱镜的长度方向所成角度的误差范围在±5°以内。

进一步地，所述柱状基元棱镜横截面的直角三角形的斜边长度为a㎜，a≤2㎜。

进一步地，所述柱状基元棱镜的横截面为等腰直角三角形。

进一步地，所述柱状基元棱镜的端面和/或基元膜与透明层平行的端面也设置有一层反射膜。

进一步地，所述基于二维特征的反射式几何全息膜为柔性膜。

进一步地，所述基于二维特征的反射式几何全息膜的水平夹持下垂长度为L㎝，可对折次数为n，满足：