一种超立体视景分离元件制造技术

本发明专利技术涉及一种超立体视景分离元件，依次由一透镜元件、一视差光栅元件与一软性透明基材所构成，主要利用卷对卷的生产方式，通过凸版转印加工与紫外光硬化转印加工，可将透镜元件与视差光栅元件同时装置于一软性透明基材的同一面上，达到大量生产超立体视景分离元件的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D影像显示
，具体而言，涉及一种超立体视景分离元件。
技术介绍
现有裸视3D影像显示方法与技术(Auto-Stereoscopic Displaying Method and Technology)一般是通过单独使用视差光栅元件(Parallax Barrier Component)或者柱状透镜数组(Cylindrical Lens Array Component，以下简称透镜元件)结构所构成的景分离装置(View Separation Device)，对于一多视景3D合成影像(Multi-View Combined3D Image)提供一视景分离光学的作用，达到显示一裸视3D影像(Glasses-Free3D Image)的目的。其中，通过该视差光栅元件所呈现的3D影像，一般具有低鬼影(Ghost Image)、低亮度的特征；而通过透镜元件所呈现的3D影像则具有高鬼影、高亮度的特征。亦即，对于3D影像的呈现，该两种现有的装置均无法同时满足低鬼影与高亮度的需求。针对上述问题，中国台湾专利申请案102132216中首次提出一超立体三次元影像显示设备(Super Auto-stereoscopic3D Image Displaying Device)。如图1所示为超立体三次元影像显示设备的结构示意图。该超立体三次元影像显示设备40，依安装次序，主要由一显示器屏幕元件50、一视差光栅元件60与一透镜元件70所构成。所谓超立体三次元影像的显示指使用由具有等效视景分离作用的视差光栅元件与透镜元件所构成的视景分离元件，以达到显示三次元影的目的。对于上述视景分离元件的构成，以下通称为超立体景分离元件(Super Auto-stereoscopic View Separation Component)。另外，为清楚标示各元件装置的方向与说明，图上所示的坐标系XYZ为对于面对该超立体三次元影像显示设备40的观赏者而言，令该X轴系设定于水平方向、Y轴设定于垂直方向、Z轴则以垂直于该装置40的影像显示面而设定，且该坐标系XYZ遵守右手定则(Right-Hand Rule)。其中，该显示器屏幕元件50可由液晶、电浆、有机发光二极管(OLED)、发光二极管(LED)等现有显示器屏幕所构成，且该屏幕所具有颜色次画素的排列可由已知的垂直条状、马赛克、三角状与Pentile等排列所构成，用以显示一由n个视景影像所构成的一多视景3D合成影像(无图标)，其中，n≧2。虽然，上述该专利未提及场色序法液晶显示器(Field-Sequential-Color LCD，简称FSC-LCD)的应用，该显示器屏幕元件50亦可由一FSC-LCD所构成。该FSC-LCD(无图示)为一种不使用彩色滤光片的液晶显示器，通过红、绿、蓝背光源交替的照明，以连续交替显示红、绿、蓝影像画面的方式，于不同时间点在视网膜上依序呈现红、绿、蓝影像画面，再通过视觉暂留现象，以呈现全彩的影像。该视差光栅元件60由一透明基材61、一视差光栅结构62与一透明保护膜63所构成。其中，该透明基材61由一平板状结构的透明玻璃或压克力(PMMA)所构成，该平板状结构则具有高度的面平整度。该视差光栅结构62装置于该透明基材61的一面上，由多个遮光元件62a与多个透光元件62b所构成。该些遮光元件62a与该些透光元件62b可具有垂直条状或倾斜条状结构特征(如图2～3所示)，其水平宽度分别为、B，并具有单元结构宽度PB，该、B、PB之间，具有下式关系：PB=B+B‾---(1)]]>B‾=(n-1)B---(2)]]>其中，n为视景数。该视差光栅结构62以一安装距离LB装置于该显示器屏幕元件50前，用于对该多视景合成影像进行视景分离光学作用，以显示3D影像。另外，对于该视差光栅结构62的制作可通过光蚀刻、凸版转印、凹版转印等精密制程，将该些遮光元件62a与该些透光元件62b复制于该透明基材61的一面上。另外，亦可在该透明基材61的一面上，先涂布一层非透光的薄膜(无图示)，再利用对位技术与一具精密定位的雷射雕刻机具(无图示)，对于该非透光薄膜，且对应于该多个透光元件62b所存在处，挖空该处的该非透光薄膜，以完成该多个透光元件62b的制作，即可完成该视差光栅结构62的制作。之后，再对该些遮光元件62a与该些透光元件62b覆盖一层透明的保护膜63，如二氧化硅(SiO2)薄膜，以防止该些遮光元件62a与该些透光元件62b的脱落与隔绝环境的影响，如湿度。该透镜元件70由多个柱状形透镜71所构成，其中，单个柱状形透镜71可由垂直条状或倾斜条状结构(如图4～5所示)所构成，其具有一透镜表面72、其焦距为f、其单元结构宽度为PL。另外，该透镜表面72可由圆形曲面或非圆形曲面所构成。该焦距f与单元结构宽度PL，令其具有下式(3)～(4)中的关系，以达到等效视景分离作用。f～LB    (3)PL＝PB    (4)其中，LB为安装距离，亦即该视差光栅元件60、该透镜元件70与显示器屏幕元件50之间的距离。事实上，对于如图1所示元件堆栈的结构，该透镜元件70因具有些许厚度，于实际的光学设计上，该些柱状形透镜的焦距f略大于该视差光栅结构的安装距离LB。另外，对于上述该些遮光元件62a与该些透光元件62b，其作用除了提供等效视景分离作用外，亦具有光圈的效果。亦即，在保持该单元结构宽度PB不变的条件下，通过改变该些遮光元件62a与该些透光元件62b的水平宽度、B，例如：PB=B′+B‾′=B+B‾---(5)]]>并令B'＞B、且B‾′<B‾---(6)]]>其中，、B'为改变后该些遮光元件62a与该些透光元件62b的水平宽度，即可达到提高该视差光栅元件60亮度的目的。另外，亦可通过以下条件：B'<B、且B‾′>B‾---(7)]]>达到降低该透镜元件70所产生鬼影的现象。另外，该透镜元件70的制作可通过卷对卷(Roll-to-Roll)滚印制程或热压印制程，以制作出一单独的元件，再通过对位贴合制程装置于该视差光栅元件60上；或者通过对位技术与热压印制程再将该透镜元件70直接制作于该视差光栅元件6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超立体视景分离元件，其特征在于，依次由一透镜元件、一视差光栅元件与一软性透明基材所构成，该超立体视景分离元件用来显示一多视景3D合成影像，上述该透镜元件由多个呈垂直条状设置的柱状形透镜所构成，其中，该单个柱状形透镜具有一透镜表面，该单个柱状形透镜的透镜光学折射率为nL、该单个柱状形透镜的透镜焦距为fL、该单个柱状形透镜的单元结构宽度为PL，该透镜表面由圆形曲面或非圆形对称曲面所构成；另外，该视差光栅元件由多个遮光元件与多个透光元件所构成，其中，该单个遮光元件与该单个透光元件均具有垂直条状结构的特征，其水平宽度分别为、B，并由、B构成一单元结构宽度PB；该软性透明基材的光学折射率为nS，并与该透镜光学折射率为nL的该单个柱状形透镜构成一光学焦距为f′的超立体视景分离元件。

【技术特征摘要】
2013.12.06 TW 1021448891.一种超立体视景分离元件，其特征在于，依次由一透镜元件、
一视差光栅元件与一软性透明基材所构成，该超立体视景分离元件
用来显示一多视景3D合成影像，上述该透镜元件由多个呈垂直条状
设置的柱状形透镜所构成，其中，该单个柱状形透镜具有一透镜表
面，该单个柱状形透镜的透镜光学折射率为nL、该单个柱状形透镜
的透镜焦距为fL、该单个柱状形透镜的单元结构宽度为PL，该透镜
表面由圆形曲面或非圆形对称曲面所构成；另外，该视差光栅元件
由多个遮光元件与多个透光元件所构成，其中，该单个遮光元件与
该单个透光元件均具有垂直条状结构的特征，其水平宽度分别为、
B，并由、B构成一单元结构宽度PB；该软性透明基材的光学折射
率为nS，并与该透镜光学折射率为nL的该单个柱状形透镜构成一光
学焦距为f′的超立体视景分离元件。
2.如权利要求1所述的超立体视景分离元件，其中该透镜元件
与视差光栅元件具有等效视景分离作用，并具有以下关系：
PB=B+B‾;]]>B‾=(n-1)B;]]>f～LB；
PL＝PB；
其中，为遮光元件的水平宽度、B为透光元件的水平宽度、PB
为视差光栅元件单元结构宽度、n为视景数，且n≧2、f为柱状形透
镜的焦距、PL为柱状形透镜单元结构宽度、LB为视差光栅元件安装
距离。
3.如权利要求1所述的超立体视景分离元件，其中该软性透明
基材材料为聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、或聚甲基丙烯酸甲酯。
4.如权利要求1所述的超立体视景分离元件，在该软性透明基
材的两面上，依次实施一凸版转印加工与一紫外光硬化转印加工，
可依次将该视差光栅元件与该透镜元件设置于该软性透明基材的一
面上。
5.如权利要求4所述的超立体视景分离元件，其中该凸版转印
加工为利用一Barrier加工滚轮、一印墨滚轮、一黑色印墨、一传输
用滚轮的加工机械与材料，通过该印墨滚轮先将该黑色印墨涂布于
该Barrier加工滚轮，再经该Barrier加工滚轮的转印，将该视差光栅
元件装置于该软性透明基材薄膜的另一面上。
6.如权利要求4所述的超立体视景分离元件，其中该紫外光硬
化转印加工为利用一透镜加工滚轮、一传输用滚轮、一涂布元件、
一液态紫外线树酯、一紫外线光源产生元件与一紫外光所构成的加
工机械与材料，首先，通过该涂布元件，先将该液态紫外线树酯涂
布于该已装置有该视差光栅元件的软性透明基材薄膜上，以构成一
液态紫外线树酯薄膜，该液态紫外线树酯薄膜再经该透镜加工滚轮
的压印与该紫外光的曝光固化后，在该视差光栅元件与该软性透明
基材薄膜上装置该透镜元件，其中，该紫外光由该紫外线光源产生
元件提供。
7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：林明彦，李侃儒，张钧胜，
申请(专利权)人：张家港康得新光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32