本申請(qǐng)涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光學(xué)元件與光學(xué)裝置。

背景技術(shù)：

目前，在2D/3D自動(dòng)切換立體顯示裝置中，柱狀透鏡陣列元件主要包括雙折射率材料層與柱狀透鏡陣列層，雙折射率材料層與柱狀透鏡陣列層在結(jié)構(gòu)上相匹配。柱狀透鏡陣列元件可進(jìn)行模式切換，其原理是通過電光開關(guān)控制雙折射率材料的折射率。

最常用的雙折射率材料為液晶材料，在電開關(guān)控制下，液晶分子的排列方向發(fā)生變化，使得液晶材料的折射率發(fā)生變化，液晶材料的折射率變化實(shí)現(xiàn)了對(duì)透鏡單元折射效應(yīng)的恢復(fù)和消除，進(jìn)而結(jié)合3D與2D的顯示影像實(shí)現(xiàn)3D顯示與2D顯示。

在2D顯示模式下，柱狀透鏡陣列中的柱狀透鏡與其光路上相鄰的液晶材料之間不存在折射率差，光線處于“通過”模式，整個(gè)柱狀透鏡陣列以類似于透明材料的平片一樣對(duì)光線不做導(dǎo)向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)2D顯示。

在3D顯示模式下，柱狀透鏡陣列中的柱狀透鏡與其光路上相鄰的液晶材料之間存在折射率差，光線處于“導(dǎo)向”模式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)3D顯示。

為了能夠?qū)σ壕Р牧线M(jìn)行有效地電光控制，需要對(duì)液晶分子的取向進(jìn)行配向，使得液晶分子在不施加任何電場(chǎng)的情況下，長(zhǎng)軸方向與柱狀透鏡的排列方向相同。

現(xiàn)有技術(shù)中，需要在柱狀透鏡陣列層與雙折射率材料層直接接觸的表面、導(dǎo)電層與雙折射率材料層直接接觸的表面上均設(shè)置配向?qū)樱话阍撆湎驅(qū)佑删埘啺分瞥伞?/p>

以在柱狀透鏡陣列層與雙折射率材料層直接接觸的表面上設(shè)置配向?qū)訛槔?，現(xiàn)有的工藝中需要通過旋轉(zhuǎn)涂布、浸漬涂布、凸版印刷或噴印等制程，將配向液涂布到每個(gè)柱狀透鏡的表面；其次，通過熱烘烤制程，形成配向膜；然后，通過摩擦制程(Rubbing)形成對(duì)液晶分子起到有效配向的配向?qū)?；最后，?duì)配向膜經(jīng)摩擦后產(chǎn)生的碎屑進(jìn)行清潔。

上述制造對(duì)液晶材料起配向作用的配向?qū)拥姆椒ň哂泻芏嗳秉c(diǎn)：

(1)配向?qū)拥闹苽湫枰嘿F的聚酰亞胺涂布設(shè)備、烘烤設(shè)備、摩擦設(shè)備和摩擦后的清潔設(shè)備。

(2)由于毛細(xì)管效應(yīng)，柱狀透鏡表面的聚酰亞胺涂布溶液經(jīng)常會(huì)聚集在透鏡凹陷處，增加了顯示裝置在3D模式下的串?dāng)_。

(3)聚酰亞胺的涂布和摩擦是很難控制的，例如：由于柱狀透鏡層的表面起伏不平，容易形成厚度不均勻的聚酰亞胺層；在聚酰亞胺溶液覆蓋到柱狀透鏡層表面時(shí)，聚酰亞胺的有機(jī)溶液(如GBL，BC，等)容易被高分子柱鏡材料吸收，從而可能導(dǎo)致柱狀透鏡的膨脹；由于烘烤步驟的溫度較高(一般在150度以上)，柱狀透鏡可能收縮，從而可能導(dǎo)致柱鏡膜從下面的導(dǎo)電層上剝落，還可能造成柱鏡高分子材料裂解導(dǎo)致柱鏡收縮變形；在覆蓋在柱狀透鏡表面較薄的聚酰亞胺層進(jìn)行摩擦?xí)r，很容易對(duì)聚酰亞胺膜造成破壞，進(jìn)而導(dǎo)致局部液晶分子的配向不佳；摩擦過程中產(chǎn)生的聚酰亞胺碎片散步到空氣中可能造成對(duì)廠房設(shè)備和顯示裝置的污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種光學(xué)元件與光學(xué)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的配向?qū)又圃旃に噺?fù)雜的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種光學(xué)元件，該光學(xué)元件包括光學(xué)結(jié)構(gòu)層與雙折射率材料層，其中，雙折射率材料層接觸設(shè)置在上述光學(xué)結(jié)構(gòu)層的一個(gè)表面上，上述雙折射率材料層包括雙折射率材料，上述光學(xué)結(jié)構(gòu)層的與上述雙折射率材料層接觸的表面具有多個(gè)溝槽，多個(gè)上述溝槽用于對(duì)上述雙折射率材料的分子的取向進(jìn)行配向。

進(jìn)一步地，上述光學(xué)元件為柱狀透鏡陣列元件，上述光學(xué)結(jié)構(gòu)層為柱狀透鏡陣列層，上述柱狀透鏡陣列層具有透鏡表面，上述透鏡表面與上述雙折射率材料層接觸，上述透鏡表面由多個(gè)依次排列的微結(jié)構(gòu)構(gòu)成，各上述微結(jié)構(gòu)具有多個(gè)間隔設(shè)置的上述溝槽。

進(jìn)一步地，上述溝槽沿上述微結(jié)構(gòu)的軸向延伸且沿上述微結(jié)構(gòu)的周向依次排列。

進(jìn)一步地，各上述溝槽的表面由平面和/或曲面連接而成。

進(jìn)一步地，上述雙折射率材料的分子的直徑為R，上述溝槽垂直于上述微結(jié)構(gòu)的軸向的方向?yàn)閷挾确较?，各上述溝槽的最大寬度為L(zhǎng)，R＜L＜5μm。

進(jìn)一步地，其特征在于，R＜L＜400nm。

進(jìn)一步地，上述柱狀透鏡陣列元件還包括：第一導(dǎo)電層，設(shè)置在上述柱狀透鏡陣列層的遠(yuǎn)離上述雙折射率材料層的表面上；第二導(dǎo)電層，設(shè)置在上述雙折射率材料層的遠(yuǎn)離上述柱狀透鏡陣列層的表面上。

進(jìn)一步地，上述第一導(dǎo)電層與上述第二導(dǎo)電層均為透明導(dǎo)電層。

進(jìn)一步地，上述柱狀透鏡陣列層由聚合物形成，上述柱狀透鏡陣列層的折射率為n。

進(jìn)一步地，上述雙折射率材料為液晶材料，上述液晶材料在2D模式下的折射率等于上述n；上述液晶材料在的3D模式下的折射率不等于上述n。

進(jìn)一步地，上述柱狀透鏡陣列層中的柱狀透鏡為凸透鏡。

進(jìn)一步地，上述柱狀透鏡陣列層中的柱狀透鏡為凹透鏡。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置中包括光學(xué)元件，其中，該光學(xué)元件為上述的光學(xué)元件。

上述的光學(xué)元件中，在光學(xué)結(jié)構(gòu)層與雙折射率層的接觸表面上設(shè)置多個(gè)溝槽，這些溝槽作為配向結(jié)構(gòu)，可以很好地對(duì)雙折射率材料層中的雙折射率材料分子的取向進(jìn)行配向。只需要在制造柱光學(xué)結(jié)構(gòu)層的工藝步驟中制備多個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)的作為配向結(jié)構(gòu)，就可以很好地對(duì)雙折射率材料分子的取向進(jìn)行配向。在實(shí)際制備過程中，可以采用紫外光轉(zhuǎn)印技術(shù)同時(shí)形成柱鏡微結(jié)構(gòu)與配向結(jié)構(gòu)，進(jìn)而避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用復(fù)雜制備工藝形成配向結(jié)構(gòu)，使得本申請(qǐng)的柱狀透鏡陣列元件上的液晶配向結(jié)構(gòu)的制備工藝較簡(jiǎn)單，需要的制備設(shè)備較少，從而降低了制造配向結(jié)構(gòu)的成本。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了本申請(qǐng)的一種實(shí)施例提供的柱狀透鏡整陣列元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了圖1中的局部柱狀透鏡整陣列元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了圖1中的局部柱狀透鏡整陣列元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了一個(gè)實(shí)施例中的一種溝槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了另一個(gè)實(shí)施例中的局部柱狀透鏡整陣列元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6示出了又一個(gè)實(shí)施例中的局部柱狀透鏡整陣列元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7示出了實(shí)施例1的柱狀透鏡整陣列元件的2D顯示模式下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8示出了實(shí)施例1的柱狀透鏡整陣列元件的3D顯示模式下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9示出了實(shí)施例2的柱狀透鏡整陣列元件的3D顯示模式下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10示出了實(shí)施例2的柱狀透鏡整陣列元件的2D顯示模式下的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖11示出了一種實(shí)施例的柱狀透鏡整陣列元件的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

01、光源；1、第一導(dǎo)電層；2、光學(xué)結(jié)構(gòu)層；3、雙折射率材料層；4、第二導(dǎo)電層；20、微結(jié)構(gòu)；21、溝槽。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中的匹配層制備工藝復(fù)雜，制備成本較高，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N光學(xué)元件與光學(xué)裝置。

本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式提出了一種光學(xué)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該光學(xué)結(jié)構(gòu)包括光學(xué)結(jié)構(gòu)層2與雙折射率材料層3，雙折射率材料層3接觸設(shè)置在上述光學(xué)結(jié)構(gòu)層2的一個(gè)表面上，所述雙折射率材料層3包括雙折射率材料，上述光學(xué)結(jié)構(gòu)層2的與上述雙折射率材料層3接觸的表面具有多個(gè)溝槽21，多個(gè)上述溝槽21用于對(duì)形成上述雙折射率材料層的雙折射率材料的分子的取向進(jìn)行配向。

本申請(qǐng)中的光學(xué)元件可以是激光束控制元件、變焦透鏡元件、可切換征服透鏡元件與柔性顯示元件，但是并不限于上述的光學(xué)元件，本申請(qǐng)中的光學(xué)元件可以是任何需要對(duì)雙折射率材料的分子的取向進(jìn)行配向的光學(xué)元件。

上述的光學(xué)元件中，在光學(xué)結(jié)構(gòu)層與雙折射率層的接觸表面上設(shè)置多個(gè)溝槽，這些溝槽作為配向結(jié)構(gòu)，可以很好地對(duì)雙折射率材料層中的雙折射率材料分子的取向進(jìn)行配向。在實(shí)際制備過程中，可以采用紫外光轉(zhuǎn)印技術(shù)一次性形成柱鏡微結(jié)構(gòu)與配向結(jié)構(gòu)，也可以采用刻蝕工藝一次性形成具有多個(gè)溝槽的微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用復(fù)雜制備工藝形成配向結(jié)構(gòu)，使得本申請(qǐng)的柱狀透鏡陣列元件上的液晶配向結(jié)構(gòu)的制備工藝較簡(jiǎn)單，需要的制備設(shè)備較少，從而降低了制造配向結(jié)構(gòu)的成本。

本申請(qǐng)一種實(shí)施例中，上述光學(xué)元件為柱狀透鏡陣列元件，如圖2所示，上述光學(xué)結(jié)構(gòu)層2為柱狀透鏡陣列層，上述柱狀透鏡陣列層具有透鏡表面，上述透鏡表面與上述雙折射率材料層3接觸，上述透鏡表面由多個(gè)依次排列的微結(jié)構(gòu)20構(gòu)成，各上述微結(jié)構(gòu)20具有多個(gè)間隔設(shè)置的溝槽21。其中，柱狀透鏡陣列元件的微結(jié)構(gòu)也為柱狀，因此其具有軸向和周向。

一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述雙折射率材料層3的遠(yuǎn)離上述柱狀透鏡陣列層的表面平整。

上述的具有多個(gè)溝槽的微結(jié)構(gòu)可以采用紫外光轉(zhuǎn)印技術(shù)或刻蝕工藝一次性形成，也可以分步形成，先形成多個(gè)微結(jié)構(gòu)，然后在各微結(jié)構(gòu)上形成多個(gè)溝槽。分步工藝相比一次性工藝較繁瑣，因此，在實(shí)際操作過程中，優(yōu)選一次性工藝。

上述柱狀透鏡陣列元件只需要在制造柱鏡微結(jié)構(gòu)20的工藝步驟中加入溝槽21作為配向結(jié)構(gòu)，就可以很好地對(duì)雙折射率材料分子的取向進(jìn)行配向。在制備過程中，可以采用紫外光轉(zhuǎn)印技術(shù)或刻蝕工藝一次性形成具有多個(gè)溝槽的多個(gè)微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用復(fù)雜制備工藝形成配向?qū)?，本申?qǐng)的柱狀透鏡陣列元件上的配向結(jié)構(gòu)的制備工藝較簡(jiǎn)單，需要的制備設(shè)備較少，從而降低了制造配向?qū)拥某杀尽＿M(jìn)一步地，該配向結(jié)構(gòu)不會(huì)在相鄰微結(jié)構(gòu)的交界處堆積，不會(huì)造成3D模式中的串?dāng)_現(xiàn)象；另外，該配向結(jié)構(gòu)的制備不需要進(jìn)行摩擦，不會(huì)對(duì)廠房和光學(xué)裝置造成污染，使得產(chǎn)品的可靠性較高。

本申請(qǐng)中可采用的對(duì)雙折射率材料起配向作用的溝槽的形狀與相鄰溝槽之間的間距范圍較廣而且配向效應(yīng)可以是統(tǒng)計(jì)意義上的。因此，本申請(qǐng)中的多個(gè)溝槽的形狀可以相同，也可以不相同，例如，溝槽21的截面形狀可以是方波的一部分(如圖2所示)，也可以是其他的形狀，例如截面的形狀是正余弦波的一部分(如圖5或圖6所示)。相鄰的溝槽之間的間距可以相同，也可以不相同，即每個(gè)微結(jié)構(gòu)上的溝槽的數(shù)量可以是相同的，也可以是不同的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體情況選擇合適性形狀的溝槽，合適間距的溝槽。

每個(gè)微結(jié)構(gòu)上的多個(gè)溝槽可以沿微結(jié)構(gòu)的周向依次排列，也可以不沿微結(jié)構(gòu)的周向排列，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況將溝槽按照一定的方向排列。

當(dāng)多個(gè)溝槽不沿微結(jié)構(gòu)的周向排列時(shí)(例如圖11示出的溝槽21的排列方向，該圖示出了柱狀透鏡陣列元件中的部分結(jié)構(gòu)，這部分結(jié)構(gòu)包括一個(gè)具有多個(gè)溝槽21的微結(jié)構(gòu)20，多個(gè)溝槽21沿該微結(jié)構(gòu)20的軸向排列，即溝槽21的排列方向與微結(jié)構(gòu)20的周向垂直)時(shí)，受溝槽配向的約束，雙折射率材料分子會(huì)沿著溝槽取向，但又受柱鏡曲面的約束，雙折射率材料分子光軸就會(huì)相對(duì)偏振入射光的偏振方向形成一定角度，進(jìn)而使得2D或3D顯示模式的質(zhì)量下降。

為了避免雙折射率材料分子的折射率沿著透鏡的弧面的延伸方向而變化，進(jìn)而影響2D或者3D顯示模式的顯示質(zhì)量，如圖1至圖3所示，本申請(qǐng)優(yōu)選多個(gè)上述溝槽沿上述柱鏡微結(jié)構(gòu)的周向依次排列，且優(yōu)選各溝槽沿微結(jié)構(gòu)的軸向延伸，其長(zhǎng)度與柱狀透鏡的微結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度相等，如圖3所示。

當(dāng)微結(jié)構(gòu)20由弧面形成時(shí)，如圖1所示，每個(gè)微結(jié)構(gòu)20上的溝槽21的排列方向與弧面的延伸方向(即上述提到的微結(jié)構(gòu)的周向)相同；當(dāng)微結(jié)構(gòu)20由多個(gè)平面和/或弧面依次連接形成時(shí)，每個(gè)微結(jié)構(gòu)20的每個(gè)表面上的溝槽21的排列方向與其所在的表面的延伸方向相同。

本文中的“延伸方向”表示弧面狀的微結(jié)構(gòu)的寬的延伸方向(長(zhǎng)的延伸方向就是軸向)，也就是說圖1中微結(jié)構(gòu)20對(duì)應(yīng)的弧線(不是嚴(yán)格的弧線，上面有溝槽)的延伸方向，上文提到的“與柱狀透鏡的延伸方向垂直”是指微結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)的延伸方向(對(duì)應(yīng)微結(jié)構(gòu)的軸向)，圖1中未示出柱狀透鏡陣列元件在長(zhǎng)度方向的結(jié)構(gòu)。

本申請(qǐng)中的溝槽的表面由平面構(gòu)成，如圖1至圖3所示，該溝槽21的表面由三個(gè)平面構(gòu)成，同樣地，該溝槽21也可以由平面與曲面形成，如圖4所示，該溝槽21的表面由兩個(gè)弧面與一個(gè)平面形成。另外，該溝槽21的表面也可以由曲面形成，如圖5與圖6所示，該溝槽21的表面是由一個(gè)曲面形成的，該曲面的截面類似于正余弦曲線的一部分。

本申請(qǐng)中的溝槽的形狀不限于上述提到的幾種，任何形狀的溝槽均能夠?qū)崿F(xiàn)配向作用，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的溝槽形狀。

上述沿微結(jié)構(gòu)的周向依次排列的溝槽21的寬度方向垂直于上述微結(jié)構(gòu)20的軸向，溝槽的最大寬度L(見圖2與圖4所示)的大小影響對(duì)雙折射率材料的配向效果和光學(xué)裝置(例如顯示裝置)的光學(xué)效應(yīng)。當(dāng)溝槽的最大寬度較大時(shí)，達(dá)不到對(duì)雙折射率材料的配向效果，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面的光學(xué)效應(yīng)，比如散射或衍射造成3D顯示模式的模糊或串?dāng)_。當(dāng)溝槽寬度小于雙折射率材料分子的直徑R時(shí)，溝槽達(dá)不到對(duì)雙折射率材料分子的配向效果。

需要指出的是，對(duì)于不同排列方向的溝槽，其的寬度方向是不同的，當(dāng)多個(gè)溝槽沿微結(jié)構(gòu)的周向排列時(shí)，溝槽的寬度方向就是指與微結(jié)構(gòu)的軸向平行的方向，并且，此時(shí)，溝槽的長(zhǎng)度方向與微結(jié)構(gòu)的周向平行。

為了優(yōu)化對(duì)雙折射率材料的配向效果和避免上述提到的負(fù)面光學(xué)效應(yīng)，進(jìn)一步保證柱狀透鏡陣列元件能夠較好地進(jìn)行2D與3D顯示，本申請(qǐng)優(yōu)選R＜L＜5μm，其中，R表示雙折射率材料的分子(即雙折射率材料分子)的直徑。

本申請(qǐng)中的一種實(shí)施例中，R＜L＜400nm，采用RGB三原色的顯示裝置中，將上述溝槽的寬度L設(shè)定在小于藍(lán)光波長(zhǎng)(約400nm)大于雙折射率材料分子的直徑時(shí)，顯示裝置的顯示質(zhì)量更好。

為了更加方便地對(duì)雙折射率材料施加電場(chǎng)，如圖7所示，本申請(qǐng)的一種實(shí)施例中，上述柱狀透鏡陣列元件中還包括第一導(dǎo)電層1與第二導(dǎo)電層4，其中，第一導(dǎo)電層1設(shè)置在上述柱狀透鏡陣列層的遠(yuǎn)離上述雙折射率材料層3的表面上，第二導(dǎo)電層4設(shè)置在上述雙折射率材料層3的遠(yuǎn)離上述柱狀透鏡陣列層的表面上。

本申請(qǐng)的又一種實(shí)施例中，上述第一導(dǎo)電層1與上述第二導(dǎo)電層4均為ITO導(dǎo)電層。

本申請(qǐng)的再一種實(shí)施例中，上述柱狀透鏡陣列層由聚合物形成，上述柱狀透鏡陣列層的折射率為n。

具體的上述聚合物可以為UV樹脂或其他與雙折射率材料層在2D顯示模式下的折射率相同的材料。

為了進(jìn)一步保證雙折射率材料的折射率可以在不同的狀態(tài)下靈活變化，進(jìn)一步保證顯示裝置可以在2D與3D顯示模式下自由切換，本申請(qǐng)優(yōu)選上述雙折射率材料為液晶材料，上述液晶材料在2D模式下的折射率等于上述n；上述液晶材料在的3D模式下的折射率不等于上述n。

一種實(shí)施例中，如圖7所示，上述柱狀透鏡陣列層中的柱狀透鏡為凸透鏡，這時(shí)，柱狀透鏡陣列層具有凸透鏡表面，雙折射率材料接觸設(shè)置在凸透鏡表面上，形成雙折射率材料層3，該層與凸透鏡接觸設(shè)置的表面為凹透鏡表面。

另一種實(shí)施例中，如圖8所示，上述柱狀透鏡陣列層中的柱狀透鏡為凹透鏡，這時(shí)，柱狀透鏡陣列層具有凹透鏡表面，雙折射率材料接觸設(shè)置在凹透鏡表面上，形成雙折射率材料層3，該層與凹透鏡接觸設(shè)置的表面為凸透鏡表面。

由于在柱狀透鏡陣列層的透鏡表面的微結(jié)構(gòu)上設(shè)置有溝槽，因此，本申請(qǐng)中提到的“凸透鏡”、“凹透鏡”、“透鏡表面”、“凸透鏡表面”與“凹透鏡表面”，都是非嚴(yán)格意義上的透鏡表面，這些表面與透鏡上或是具有溝槽，或是具有與溝槽相匹配的結(jié)構(gòu)。

本申請(qǐng)中的柱狀透鏡陣列元件中的柱狀透鏡陣列層的制備方法主要有：紫外光硬化轉(zhuǎn)印加工法與激光蝕刻法。

紫外光硬化轉(zhuǎn)印加工法包括：步驟S1，制造與具有溝槽的透鏡表面結(jié)構(gòu)相匹配的透鏡加工滾輪模具，在基材上涂布液態(tài)聚合物；步驟S2，通過透鏡加工滾輪模具壓印后經(jīng)過紫外光照射固化，得到具有溝槽的柱狀透鏡陣列層。

在柱狀透鏡陣列層的微結(jié)構(gòu)上設(shè)置溝槽的方法并不限于上述提到的兩種方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇任何可以實(shí)現(xiàn)的方法。

本申請(qǐng)的另一種典型的實(shí)施方式提供了一種光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置包括光學(xué)元件，且該光學(xué)元件為上述的光學(xué)元件。

該光學(xué)裝置中，只需要在制造光學(xué)結(jié)構(gòu)層的工藝步驟中形成多個(gè)溝槽作為配向結(jié)構(gòu)，就可以很好地對(duì)液晶分子的取向進(jìn)行配向。在實(shí)際的制備過程中，可以采用紫外光轉(zhuǎn)印技術(shù)同時(shí)形成柱鏡微結(jié)構(gòu)與配向結(jié)構(gòu)，也可以采用刻蝕工藝形成具有多個(gè)溝槽的微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用復(fù)雜制備工藝形成配向結(jié)構(gòu)，使得本申請(qǐng)的光學(xué)裝置的制備工藝較簡(jiǎn)單，制備成本較低，能夠廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

本申請(qǐng)的一種實(shí)施例中，上述光學(xué)裝置為2D/3D自動(dòng)切換的顯示裝置。該顯示裝置包括柱狀透鏡陣列元件，該柱狀透鏡陣列元件包括柱狀透鏡陣列層與雙折射率材料層，上述柱狀透鏡陣列層具有平整表面與透鏡表面，上述透鏡表面與上述雙折射率材料層3接觸，上述透鏡表面由多個(gè)依次排列的微結(jié)構(gòu)20構(gòu)成，各上述微結(jié)構(gòu)20具有多個(gè)間隔設(shè)置的溝槽21上述雙折射率材料層3的遠(yuǎn)離上述柱狀透鏡陣列層的表面平整。

該2D/3D自動(dòng)切換的顯示裝置中的柱狀透鏡陣列元件的微結(jié)構(gòu)20的透鏡表面具有多個(gè)溝槽21，多個(gè)溝槽21作為配向結(jié)構(gòu)對(duì)述雙折射率材料層3進(jìn)行配向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)顯示裝置的2D/3D自動(dòng)切換。

為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠清楚地了解本申請(qǐng)的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

柱狀透鏡陣列元件的結(jié)構(gòu)如圖7所示，該柱狀透鏡陣列元件由下至上依次包括第一導(dǎo)電層1、柱狀透鏡陣列層(光學(xué)結(jié)構(gòu)層2)、雙折射率材料層3與第二導(dǎo)電層4，其中，柱狀透鏡陣列層中的柱狀透鏡為凸透鏡，該層具有凸透鏡表面與平整表面，凸透鏡表面包括多個(gè)依次排列的微結(jié)構(gòu)20，每個(gè)微結(jié)構(gòu)上具有多個(gè)間隔設(shè)置的長(zhǎng)條狀溝槽21，該溝槽21的表面由三個(gè)平面形成，并且，如圖5所示，其截面為矩形(如圖中，凸透鏡表面的截面輪廓成類似方波形狀)。雙折射率材料層3設(shè)置在凸透鏡表面上，且與凸透鏡表面接觸設(shè)置的表面為凹透鏡表面。

第一導(dǎo)電層1與第二導(dǎo)電層4均為ITO層，柱狀透鏡陣列層由UV樹脂形成，其折射率n＝ne。雙折射率材料層3由液晶材料形成，在未對(duì)液晶材料施加電場(chǎng)時(shí)(V＝0)，微結(jié)構(gòu)20上的多個(gè)溝槽21對(duì)液晶分子的排列方向進(jìn)行配向，使得各個(gè)液晶分子的長(zhǎng)軸方向平行于溝槽21的寬度方向，垂直于光線的傳播方向，其折射率為ne，當(dāng)對(duì)液晶材料施加合適的電場(chǎng)后(Vo)，液晶分子的排列方向發(fā)生變化，其長(zhǎng)軸方向與電場(chǎng)方向一致，也與光線傳播方向一致，這時(shí)液晶材料的折射率等于no。

光源01設(shè)置在第一導(dǎo)電層1的遠(yuǎn)離上述柱狀透鏡陣列層的一側(cè)，該柱狀透鏡陣列元件的具體工作過程為：

2D顯示模式：如圖7所示，不在第一導(dǎo)電層1與第二導(dǎo)電層4之間施加電壓，即未對(duì)液晶材料施加電場(chǎng)時(shí)(V＝0)，微結(jié)構(gòu)20上的多個(gè)溝槽21對(duì)液晶分子的排列方向進(jìn)行配向，使得各個(gè)液晶分子的長(zhǎng)軸方向平行于溝槽的寬度方向，且垂直于光線的傳播方向，其折射率與柱狀透鏡陣列層的折射率相同，均為ne，因此，光線通過柱狀透鏡陣列元件的凸透鏡表面(即柱狀透鏡陣列層與雙折射率材料層3的界面)時(shí)，不會(huì)發(fā)生折射，整個(gè)柱狀透鏡陣列元件類似于一塊透明平板。

3D顯示模式：如圖9所示，在第一導(dǎo)電層1與第二導(dǎo)電層4之間施加Vo，液晶分子的排列方向發(fā)生變化，長(zhǎng)軸方向與電場(chǎng)方向一致，液晶分子的長(zhǎng)軸方向與光線傳播方向一致，液晶材料的折射率為no，光線通過凸透鏡表面時(shí)(即柱狀透鏡陣列層與雙折射率材料層3的界面)，由于柱狀透鏡陣列層與雙折射率材料層3的折射率不同，發(fā)生折射，整個(gè)柱狀透鏡陣列元件對(duì)光線起到導(dǎo)向作用。

實(shí)施例2

柱狀透鏡陣列元件的結(jié)構(gòu)如圖8所示，該柱狀透鏡陣列元件由下至上依次包括第二導(dǎo)電層4、雙折射率材料層3、柱狀透鏡陣列層(光學(xué)結(jié)構(gòu)層2)與第一導(dǎo)電層1，其中，柱狀透鏡陣列層中的柱狀透鏡為凹透鏡，該層具有凹透鏡表面與平整表面，凹透鏡表面包括多個(gè)依次排列的微結(jié)構(gòu)20，每個(gè)微結(jié)構(gòu)20上具有多個(gè)間隔設(shè)置的長(zhǎng)條狀溝槽21，該溝槽21的表面由三個(gè)平面形成，并且，如圖5所示，其截面為矩形(如圖中，凹透鏡表面的截面輪廓成類似方波形狀)。雙折射率材料層3設(shè)置在凹透鏡表面上，且與凹透鏡表面接觸設(shè)置的表面為凸透鏡表面。

第一導(dǎo)電層1與第二導(dǎo)電層4均為ITO層，柱狀透鏡陣列層由UV樹脂形成，其折射率n＝no。雙折射率材料層3由液晶材料形成，在未對(duì)液晶材料施加電場(chǎng)時(shí)(V＝0)，微結(jié)構(gòu)20上的多個(gè)溝槽21對(duì)液晶分子的排列方向進(jìn)行配向，使得各個(gè)液晶分子的長(zhǎng)軸方向平行于溝槽21的寬度方向，垂直于光線的傳播方向，其折射率為ne，當(dāng)對(duì)液晶材料施加合適的電場(chǎng)后(Vo)，液晶分子的排列方向發(fā)生變化，其長(zhǎng)軸方向與電場(chǎng)方向一致，所以液晶分子的長(zhǎng)軸方向與光線傳播方向一致，液晶材料的折射率等于no。

光源01設(shè)置在第二導(dǎo)電層4的遠(yuǎn)離上述雙折射率材料層3的一側(cè)，該柱狀透鏡陣列元件的具體工作過程為：

2D顯示模式：如圖10所示，在第一導(dǎo)電層1與第二導(dǎo)電層4之間施加Vo，液晶分子的排列方向發(fā)生變化，長(zhǎng)軸方向與電場(chǎng)方向一致，液晶分子的長(zhǎng)軸方向與光線傳播方向一致，液晶材料的折射率為no，光線通過柱狀透鏡陣列層的凹透鏡表面時(shí)(即柱狀透鏡陣列層與雙折射率材料層3的界面)，由于柱狀透鏡陣列層與雙折射率材料層3的折射率相同，均為no，因此光線通過柱狀透鏡陣列元件的凸透鏡表面時(shí)不會(huì)發(fā)生折射，整個(gè)柱狀透鏡陣列元件類似于一塊透明平板。

3D顯示模式：如圖8所示，不在第一導(dǎo)電層1與第二導(dǎo)電層4之間施加電壓，即未對(duì)液晶材料施加電場(chǎng)時(shí)(V＝0)，微結(jié)構(gòu)20上的多個(gè)溝槽21對(duì)液晶分子的排列方向進(jìn)行配向，使得各個(gè)液晶分子的長(zhǎng)軸方向垂直于溝槽的寬度方向，且垂直于光線的傳播方向，其折射率ne與柱狀透鏡陣列層的折射率no不相同，因此，光線通過柱狀透鏡陣列元件的凹透鏡表面(即柱狀透鏡陣列層與雙折射率材料層3的界面)時(shí)，發(fā)生折射，整個(gè)柱狀透鏡陣列元件對(duì)光線起到導(dǎo)向作用。

從以上的描述中，可以看出，本申請(qǐng)上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

1)、本申請(qǐng)中的光學(xué)元件中，在光學(xué)結(jié)構(gòu)層與雙折射率層的接觸表面上設(shè)置多個(gè)溝槽，這些溝槽作為配向結(jié)構(gòu)，可以很好地對(duì)雙折射率材料層中的雙折射率材料分子的取向進(jìn)行配向。且本申請(qǐng)中的配向結(jié)構(gòu)的制備工藝較簡(jiǎn)單，需要的制備設(shè)備較少，降低了制造配向結(jié)構(gòu)的成本。

2)、本申請(qǐng)中光學(xué)裝置中，在制造柱鏡微結(jié)構(gòu)的工藝步驟中制備多個(gè)溝槽作為配向?qū)?，就可以很好地?duì)液晶分子的取向進(jìn)行配向。光學(xué)裝置的制備工藝較簡(jiǎn)單，制備成本較低，能夠廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。