CN114545534A - 一种透镜组件及其制作方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透镜组件及其制作方法、显示装置，涉及光学技术领域，该透镜组件能够解决采用热回流法制作透镜时，因透镜之间的距离过小导致的透镜黏连问题，以尽可能地减小微透镜之间的距离，从而提升光取出效率，改善光学效果。该透镜组件包括多个互不相连的透镜和多个隔离部，所述隔离部设置在相邻的所述透镜之间，且所述隔离部的折射率与所述透镜的折射率不同。本发明适用于透镜组件的制作。

Description

一种透镜组件及其制作方法、显示装置

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种透镜组件及其制作方法、显示装置。

背景技术

微透镜阵列包括多个连续或者分立的微透镜，可制作在相关器件(例如：显示器或者传感器等)或者透明基板上；其具有折射光线与聚焦光线的功能，可应用于多种器件中，例如：裸眼3D显示装置等。

目前，多采用压印法或者热回流法制备微透镜阵列。由于热回流法具有工艺简单，与器件之间可以实现光刻级别的对准等优势，应用更为广泛。

热回流法采用加热的方式使胶材熔融形成微透镜的形状。在加热熔融流动的过程中，若相邻微透镜之间的距离过小，则容易产生如图1所示的微透镜100出现黏连的问题，从而导致微透镜形貌发生变化，无法起到折射或者聚焦光线的功能。参考图2所示，若相邻微透镜100之间的距离d过大，则会降低光效，影响器件功能，例如：裸眼3D显示装置发生3D串扰问题，或者该微透镜阵列无法提升光效等等问题。

采用热回流法制作微透镜阵列时，如何解决因微透镜之间的距离过小导致的透镜黏连问题，以尽可能地减小微透镜之间的距离，显得迫在眉睫。

发明内容

本发明的实施例提供一种透镜组件及其制作方法、显示装置，该透镜组件能够解决采用热回流法制作透镜时，因透镜之间的距离过小导致的透镜黏连问题，以尽可能地减小微透镜之间的距离，从而提升光取出效率，改善光学效果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供了一种透镜组件，包括多个互不相连的透镜和多个隔离部，所述隔离部设置在相邻的所述透镜之间，且所述隔离部的折射率与所述透镜的折射率不同。

可选的，多个所述透镜并排设置、且与多个所述隔离部交错排布。

可选的，所述隔离部和所述透镜的形状均为条状、且所述隔离部和所述透镜平行设置。

可选的，多个所述透镜阵列排布，所述隔离部设置在相邻两排所述透镜之间。

可选的，任意相邻两排所述透镜之间均设置有所述隔离部。

可选的，多个所述透镜阵列排布，多个所述隔离部呈网状分布。

可选的，所述隔离部的最大高度小于所述透镜的最大高度。

可选的，所述隔离部的材料包括透光无机材料、透光有机材料、不透光吸光材料中的任一种。

另一方面，提供了一种显示装置，包括显示面板和上述透镜组件，所述透镜组件设置在所述显示面板的出光侧。

再一方面，提供了另一种显示装置，包括显示面板和透镜单元，所述透镜单元设置在所述显示面板的出光侧，且所述透镜单元通过去除上述透镜组件中的隔离部后得到。

又一方面，提供了一种上述透镜组件的制作方法，包括：形成透镜层和多个隔离部；其中，所述透镜层设置有多个间隙，所述隔离部位于所述间隙中；

对所述透镜层和多个所述隔离部进行热回流，形成多个互不相连的透镜；其中，所述隔离部的折射率与所述透镜的折射率不同。

本发明的实施例提供了一种透镜组件及其制作方法、显示装置，该透镜组件包括多个互不相连的透镜和多个隔离部，所述隔离部设置在相邻的所述透镜之间，且所述隔离部的折射率与所述透镜的折射率不同。那么，在制作该透镜组件时，可以先制作多个隔离部；然后，采用热回流法形成多个透镜；这样，在热回流工艺中，隔离部可以隔离相邻熔融状态的透镜材料，从而防止透镜黏连问题，以尽可能地减小微透镜之间的距离，进而提升光取出效率，改善光学效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种透镜黏连的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种微透镜间距示意图；

图3为本发明实施例提供的一种微透镜阵列的结构示意图；

图4为制作如图3所示的微透镜阵列的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种透镜组件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种透镜单元的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种透镜组件的俯视图；

图8为本发明实施例提供的又一种透镜组件的俯视图；

图9为本发明实施例提供的再一种透镜组件的俯视图；

图10为本发明实施例提供的另一种透镜组件的俯视图；

图11为本发明实施例提供的一种透镜组件的制作流程示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种透镜组件的制作流程示意图；

图13为本发明实施例提供的一种透镜单元的制作流程示意图；

图14为本发明实施例提供的另一种透镜单元的制作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施例中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例提供了一种透镜组件，参考图5所示，包括多个互不相连的透镜2和多个隔离部3，隔离部3设置在相邻的透镜2之间，且隔离部的折射率与透镜的折射率不同。

这里对于隔离部的具体数量、形状均不作限定。

需要说明的是，上述多个互不相连的透镜中，任意相邻的透镜之间均设置隔离部，或者，部分相邻的透镜之间设置隔离部；为了最大程度避免透镜黏连问题，优选前者。

这里对于透镜的形状、排布方式均不作限定，示例的，该透镜可以是柱状透镜或者半球形透镜；多个透镜可以是并排设置或者阵列排布。

上述透镜可以是微透镜，其尺寸可以是微米级。

上述隔离部的折射率与透镜的折射率不同指：隔离部的折射率可以大于透镜的折射率，或者，隔离部的折射率可以小于透镜的折射率，具体可以根据实际要求确定。

另外，为了进一步提高调光效果，上述透镜组件还可以包括调光层，该调光层可以位于多个透镜的出光侧、并覆盖多个透镜和多个隔离部。该调光层的折射率与透镜的折射率不同。即该调光层的折射率可以大于或者小于透镜的折射率。隔离部的折射率与调光层的折射率可以相同，也可以不同，为了便于调光，优选前者。

上述透镜组件具有折射光线与聚焦光线的功能，可以应用于显示装置、传感器、光学功能薄膜等各种需要调光的装置中。示例的，将该透镜组件应用在显示面板表面可以实现裸眼3D效果；将该透镜组件应用在AR(Augmented Reality，增强现实)、VR(VirtualReality，虚拟现实)等微显示器件中，可以提升光取出效率；将该透镜组件应用在光学功能薄膜中，可以提升光扩散效果等。

本发明的实施例提供了一种透镜组件及其制作方法、显示装置，该透镜组件包括多个互不相连的透镜和多个隔离部，隔离部设置在相邻的透镜之间，且隔离部的折射率与透镜的折射率不同。那么，在制作该透镜组件时，可以先制作多个隔离部；然后，采用热回流法形成多个透镜；这样，在热回流工艺中，隔离部可以隔离相邻熔融状态的透镜材料，从而防止透镜黏连问题，以尽可能地减小微透镜之间的距离，进而提升光取出效率，改善光学效果。

下面提供一种多个透镜和多个隔离部的具体结构。

可选的，参考图7所示，多个透镜2并排设置、且与多个隔离部3交错排布。

上述多个透镜并排设置的方向不做限定，示例的，若将该透镜组件应用在显示面板上，则多个透镜可以沿显示面板的长边方向并排设置，或者，多个透镜还可以沿显示面板的短边方向并排设置，具体根据设计的需要选择。图7中以三个透镜2与两个隔离部3交错排布为例进行绘示。

进一步可选的，参考图7所示，上述隔离部3和透镜2的形状均为条状、且隔离部3和透镜2平行设置，这样可以进一步地减小相邻透镜之间的距离，从而进一步提升光取出效率，改善光学效果。

需要说明的是，若上述透镜组件设置在显示面板上，则隔离部沿垂直于显示面板方向的截面的形状可以包括三角形、正方形、长方形、梯形中的任一种，透镜沿垂直于显示面板方向的截面的形状可以包括半圆形、正方形、长方形、梯形中的任一种。

下面提供另一种多个透镜和多个隔离部的具体结构。

可选的，参考图8和图9所示，多个透镜2阵列排布，隔离部3设置在相邻两排透镜之间。

上述隔离部设置在相邻两排透镜之间是指：隔离部可以如图8所示，设置在沿OA方向排布的相邻两排(即图8所示的两列)透镜之间；或者，隔离部还可以如图9所示，设置在沿OB方向排布的相邻两排(即图9所示的两行)透镜之间；或者，隔离部还可以设置在沿其它方向排布的相邻两排透镜之间，这里不做限定。图8和图9均以9个透镜按照3*3的阵列排布为例进行绘示。

这里对于上述隔离部的形状不做限定，示例的，该隔离部的形状可以为条状。若上述透镜组件设置在显示面板上，则隔离部沿垂直于显示面板方向的截面的形状可以包括三角形、正方形、长方形、梯形等，透镜在显示面板上的正投影的形状可以包括圆形、椭圆、多边形中的任一种，其中，多边形包括正方形、长方形、梯形、五边形等等。

为了尽可能避免透镜黏连问题，进一步减小透镜之间的距离，以进一步提高透镜的密排程度，任意相邻两排透镜之间均设置有隔离部。

下面提供又一种多个透镜和多个隔离部的具体结构。

可选的，参考图10所示，多个透镜2阵列排布，多个隔离部3呈网状分布。此时，任意相邻两个透镜2均设置有隔离部。该结构可以最大程度地避免透镜黏连问题。

若该透镜组件设置在显示面板上，则隔离部沿垂直于显示面板方向的截面的形状可以包括三角形、正方形、长方形、梯形等，透镜在显示面板上的正投影的形状可以包括圆形、椭圆、多边形中的任一种，其中，多边形包括正方形、长方形、梯形、五边形等等。

为了尽可能避免影响光路设置，隔离部的最大高度小于透镜的最大高度。

需要说明的是，隔离部的最大高度是指隔离部的底端到顶端之间的距离，透镜的最大高度是指透镜的底端到顶端之间的距离。示例的，参考图5所示，在前膜层1上设置该透镜组件，隔离部3沿垂直于前膜层1方向的截面的形状为长方形，则该隔离部的最大高度为图5所示的h1。透镜2远离前膜层1一侧的表面为弧面，则该透镜的最大高度为图5所示的h2。这里对于前膜层不做限定，其可以是衬底，或者是其它需要设置透镜组件的膜层。

可选的，隔离部的最大高度小于透镜的最大高度的5％，以进一步降低对光路的影响，同时保证隔离效果。

可选的，上述隔离部的材料包括透光无机材料、透光有机材料、不透光吸光材料中的任一种。

上述透光无机材料可以包括氧化硅或者氮化硅。上述透光有机材料可以包括透光有机胶材。上述不透光吸光材料可以包括黑色金属氧化物，例如：氧化钼、氧化铜等；或者，还可以包括黑色金属合金。采用不透光吸光材料制作的隔离部能够吸收杂光，将该透镜组件应用于裸眼3D显示装置中，可以防止不同透镜之间的光线串扰，从而改善3D显示效果。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括显示面板和上述透镜组件，该透镜组件设置在显示面板的出光侧。

该显示面板可以是OLED(Organic Light Emtting Diode，有机发光二极管)显示面板、Micro LED微显示面板、Mini LED微显示面板中的任一种；或者，上述显示面板还可以是LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示屏)显示面板。其中，该OLED显示面板可以是WOLED(白光有机发光二极管)显示面板，WOLED显示面板的像素发出的是白光，需要额外设置彩色滤光层以实现彩色显示；或者，该OLED显示面板还可以是RGB OLED(红绿蓝有机发光二极管)显示面板，RGB OLED显示面板的像素可以直接发出不同颜色的光，无需设置彩色滤光层。

该显示装置可以是裸眼3D显示装置、AR显示装置、VR显示装置中的任一种，或者包括上述显示面板和透镜组件的电视、数码相机、手机、平板电脑等产品或者部件。该显示装置的显示效果好，用户体验佳。

本发明实施例又提供了一种显示装置，包括显示面板和透镜单元，透镜单元设置在显示面板的出光侧，且透镜单元通过去除上述透镜组件中的隔离部后得到。

需要说明的是，为了避免隔离部对于光路的影响，可以将上述透镜组件中的隔离部去除，形成透镜单元。为了进一步提高调光效果，该透镜单元还可以包括调光层，该调光层可以位于多个透镜的出光侧、并覆盖多个透镜。该调光层的折射率与透镜的折射率不同。即该调光层的折射率可以大于或者小于透镜的折射率。优选调光层的折射率小于透镜的折射率，示例的，可以采用高折射率胶材形成调光层，该高折射率胶材的折射率可以大于1.5；采用低折射率胶材形成透镜，该低折射率胶材的折射率可以为1.4左右。

该显示面板可以是OLED(Organic Light Emtting Diode，有机发光二极管)显示面板、Micro LED微显示面板、Mini LED微显示面板中的任一种；或者，上述显示面板还可以是LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示屏)显示面板。其中，该OLED显示面板可以是WOLED(白光有机发光二极管)显示面板，WOLED显示面板的像素发出的是白光，需要额外设置彩色滤光层以实现彩色显示；或者，该OLED显示面板还可以是RGB OLED(红绿蓝有机发光二极管)显示面板，RGB OLED显示面板的像素可以直接发出不同颜色的光，无需设置彩色滤光层。

该显示装置可以是裸眼3D显示装置、AR显示装置、VR显示装置中的任一种，或者包括上述显示面板和透镜组件的电视、数码相机、手机、平板电脑等产品或者部件。该显示装置的显示效果好，用户体验佳。

相关技术中，采用光刻热回流法形成如图3所示的微透镜阵列，图3中，微透镜100设置在衬底101上。参考图4所示，该微透镜阵列的制作方法包括以下步骤：

S100、参考图4中的a图所示，采用掩膜板102对微透镜薄膜103进行曝光。

S101、对S100曝光后的微透镜薄膜进行显影，得到如图4中b图所示的图案化后的微透镜层104。

S102、对S101图案化的微透镜层进行热回流，形成如图4中c图所示的微透镜阵列，该微透镜100远离衬底101一侧的表面为曲面。

在上述制作方法中，若相邻微透镜之间的距离过小，则容易产生微透镜黏连的问题，从而导致微透镜形貌发生变化，无法起到折射或者聚焦光线的功能，大幅降低微透镜阵列的性能。

基于此，本发明实施例还提供了一种如上述透镜组件的制作方法，包括：

S01、形成透镜层和多个隔离部，其中，透镜层设置有多个间隙，隔离部位于间隙中。

S02、对透镜层和多个隔离部进行热回流，形成多个互不相连的透镜；其中，隔离部的折射率与透镜的折射率不同。

上述制作方法中，先形成透镜层和多个隔离部。然后，采用热回流工艺形成多个透镜；这样，在热回流工艺中，隔离部可以隔离相邻熔融状态的透镜材料，从而防止透镜黏连问题，以尽可能地减小微透镜之间的距离，进而提升光取出效率，改善光学效果。该制作方法简单易实现。

这里对于S01中，透镜层和隔离部的形成顺序不做限定，可以是先形成透镜层，再形成隔离部；或者，还可以是先形成隔离部，再形成透镜层。

下面说明透镜组件的一种具体制作方法。参考图11所示，该方法包括：

S11、参考图11中的a图所示，在前膜层1的预设位置制作多个隔离部3。该前膜层可以是透明衬底，或者是器件表面(例如：显示面板的表面)。该隔离部的材料可以包括氧化硅、黑色金属氧化物、透明有机层中的任一种。

S12、涂覆有机胶材，参考图11中的b图所示，有机胶材5覆盖多个隔离部3。其中，隔离部的折射率与有机胶材的折射率不同。

S13、对有机胶材进行曝光显影，形成如图11中c图所示的多个有机胶材部4，同时露出隔离部3。

需要说明的是，由于后续热回流工艺中，有机胶材变成熔融状态后具有一定的流动性，为了避免后续发生黏连，参考图11中c图所示，相邻有机胶材部4之间的宽度W1大于隔离部3的宽度W2。

S14、对S13的结构进行热回流，形成如图11中d图所示的透镜2。

需要说明的是，熔融状态的有机胶材由于表面张力发生流动，透镜之间的距离减小。但是由于格挡层的存在，相邻透镜之间不会发生黏连。

下面说明透镜组件的另一种具体制作方法。参考图12所示，该方法包括：

S21、参考图12中的a图所示，在前膜层1的预设位置制作图案化的有机胶材层6，其中，图案化的有机胶材层6包括多个间隙。该前膜层可以是透明衬底，或者是器件表面(例如：显示面板的表面)。

S22、在间隙中形成如图12中b图所示的隔离部3。

示例的，可以采用蒸镀、溅射、旋涂等方式形成隔离部。该隔离部的材料可以包括氧化硅、黑色金属氧化物、透明有机层中的任一种。其中，隔离部的折射率与有机胶材层的折射率不同。

S23、对S22的结构进行热回流，形成如图12中c图所示的透镜2。

为了避免隔离部对于光路的影响，可以将图5所示的透镜组件中的隔离部3去除，形成如图6所示的透镜单元。

下面说明该透镜单元的一种具体制作方法。

参考图13所示，该方法包括：

S31、参考图13中的a图所示，在前膜层1的预设位置制作多个隔离部3。该前膜层可以是透明衬底，或者是器件表面(例如：显示面板的表面)。该隔离部的材料可以包括氧化硅、黑色金属氧化物、透明有机层中的任一种。

S32、涂覆有机胶材，参考图13中的b图所示，有机胶材5覆盖多个隔离部3。其中，隔离部的折射率与有机胶材的折射率不同。

S33、对有机胶材进行曝光显影，形成如图13中c图所示的多个有机胶材部4，同时露出隔离部3。

需要说明的是，由于后续热回流工艺中，有机胶材变成熔融状态后具有一定的流动性，为了避免后续发生黏连，相邻有机胶材部4之间的宽度W1大于隔离部3的宽度W2。

S34、对S33的结构进行热回流，形成如图13中d图所示的透镜2。

需要说明的是，熔融状态的有机胶材由于表面张力发生流动，透镜之间的距离减小。但是由于格挡层的存在，相邻透镜之间不会发生黏连。

S35、去除多个隔离部，形成如图13中e图所示的透镜单元。

示例的，可以采用干法或者湿法刻蚀隔离部，具体需要根据隔离部的材料选择。若隔离部的材料包括氧化硅或者透明有机层，则可以采用干法刻蚀；若隔离部的材料包括黑色金属氧化物，则可以采用湿法刻蚀。

下面说明透镜单元的另一种具体制作方法。

参考图14所示，该方法包括：

S41、参考图14中的a图所示，在前膜层1的预设位置制作图案化的有机胶材层6，其中，图案化的有机胶材层包括多个间隙。该前膜层可以是透明衬底，或者是器件表面(例如：显示面板的表面)。

S42、在间隙中形成如图14中b图所示的隔离部3。

示例的，可以采用蒸镀、溅射、旋涂等方式形成隔离部。该隔离部的材料可以包括氧化硅、黑色金属氧化物、透明有机层中的任一种。其中，隔离部的折射率与有机胶材层的折射率不同。

S43、对S42的结构进行热回流，形成如图14中c图所示的透镜2。

S44、去除多个隔离部，形成如图14中d图所示的透镜单元。

示例的，可以采用干法或者湿法刻蚀隔离部，具体需要根据隔离部的材料选择。若隔离部的材料包括氧化硅或者透明有机层，则可以采用干法刻蚀；若隔离部的材料包括黑色金属氧化物，则可以采用湿法刻蚀。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种透镜组件，其特征在于，包括多个互不相连的透镜和多个隔离部，所述隔离部设置在相邻的所述透镜之间，且所述隔离部的折射率与所述透镜的折射率不同。

2.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，多个所述透镜并排设置、且与多个所述隔离部交错排布。

3.根据权利要求2所述的透镜组件，其特征在于，所述隔离部和所述透镜的形状均为条状、且所述隔离部和所述透镜平行设置。

4.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，多个所述透镜阵列排布，所述隔离部设置在相邻两排所述透镜之间。

5.根据权利要求4所述的透镜组件，其特征在于，任意相邻两排所述透镜之间均设置有所述隔离部。

6.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，多个所述透镜阵列排布，多个所述隔离部呈网状分布。

7.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述隔离部的最大高度小于所述透镜的最大高度。

8.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述隔离部的材料包括透光无机材料、透光有机材料、不透光吸光材料中的任一种。

9.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和权利要求1-8任一项所述的透镜组件，所述透镜组件设置在所述显示面板的出光侧。

10.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和透镜单元，所述透镜单元设置在所述显示面板的出光侧，且所述透镜单元通过去除权利要求1-8任一项所述的透镜组件中的隔离部后得到。

11.一种如权利要求1-8任一项所述的透镜组件的制作方法，其特征在于，包括：

形成透镜层和多个隔离部；其中，所述透镜层设置有多个间隙，所述隔离部位于所述间隙中；

对所述透镜层和多个所述隔离部进行热回流，形成多个互不相连的透镜；其中，所述隔离部的折射率与所述透镜的折射率不同。

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