一种视镜分离器件及其制作方法
一种视镜分离器件及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于裸眼3D显示领域，具体地涉及一种视景分离器件及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 已知的裸眼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组件（Parallax Barrier Component)、 或者是柱状透镜阵列组件（Cylindrical Lens Array Component，以下简称透镜组 件）所构成的视景分离器件（View Separation Device)，作用于一多视景3D合成影像 (Multi-View Combined 3D Image)上，形成视景分离光学的作用，从而达到显示裸眼3D影 像（Glasses-Free 3D Image)的目的。
[0003] 在上述的裸眼3D显示技术中，存在如下的几个问题：
[0004] 第一，视差光栅组件是通过限制某些角度的光出射，只让所需角度的视图影像分 别送至左右眼进而呈现D影像。这种形式的3D画面，其单眼影像清晰，但是受其结构影响， 影像的亮度降低、解析度下降；
[0005] 第二、柱状透镜阵列组件是由许多长细直条状凸透镜沿一轴向连续排列，利用光 学折射的原理来产生左右眼的不同视图，相对于视察光栅组件，因其利用光的折射来达到 分光的目的，所以光的损失较少，亮度较佳。然而这种形式的3D画面，受透镜场曲的原因， 强度印迹（footprint)会随着观看角度而变化，具体表现为：当观察者以偏离法线较大的 角度观看时，左右视图的重叠度提高，相互串扰从而导致3D影像的失真以及鬼影的出现。
[0006] 为了克服上述问题，在申请案号为102132216的台湾专利申请中，首次提出了一 种超级裸眼 3D 影像显不装置（Super Auto-stereoscopic 3D Image Displaying Device) 的结构。
[0007] 如图1所示，是该超级裸眼3D影像显示装置的结构示意图。该超级裸眼3D影像显 示装置40,依安装的次序，主要由一显示器屏幕组件50、一视差光栅组件60、与一透镜组件 70所构成。所谓超级裸眼3D影像的显示，是指使用由具有等效视景分离作用的视差光栅组 件、与透镜组件所构成的视景分离组件，以达到显示3D影像的目的。对于上述视景分离组 件的构成，以下通称为超立体视景分离组件（Super Auto-stereoscopic View Separation Component)。另外，为清楚标示各组件装置的方向与说明，图上所示的坐标系XYZ，对于面 对该超级裸眼3D影像显示装置40的观赏者而言，令该X轴设定于水平方向、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)〇
[0008] 其中，该视差光栅组件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。
[0009] 该视差光栅结构62装置于该透明基材61的一面上，由复数个遮光组件62a和复 数个透光组件62b所构成。这些遮光组件62a与透光组件62b，具有垂直条状、或倾斜条状 结构特征（如图2~3所示），且遮光组件62a的水平宽度为g、透光组件62b的水平宽度 为B，一个单元结构宽度为PB，该g、B、PJ1]，具有下两式的关系：
[0012] 其中，n为视景数。
[0013] 该视差光栅结构62,以一安装距离LB，装置于该显示器屏幕组件50前，对于该多 视景合成影像，提供一视景分离光学的作用，以显示3D影像。
[0014] 该透镜组件70,由复数个柱状形透镜71所构成，其中，单一个柱状形透镜71，可由 垂直条状、或倾斜条状结构（如图4~5所示）所构成，具有一透镜表面72、一焦距f、与一 单元结构宽度1\。另外，该透镜表面72,可由圆形曲面、或非圆形曲面所构成。对于该焦距 f、与单元结构宽度，令其具有下式（3)~（4)的关系，以达到等效视景分离作用。
[0015] f ^Lb (3)
[0016] PL= PB (4)
[0017] 其中，LB为安装距离，即该视差光栅组件60、该透镜组件70与显示器屏幕组件50 间的距离。事实上，对于如图1所示组件堆栈的结构，该透镜组件70因具有些许的厚度，于 实际的光学设计上，该些柱状形透镜的焦距f?是略大于该视差光栅结构的安装距离L B，所以 公式（3)中两者并非完全相等。
[0018] 另外，对于上述的该些遮光组件62a、与该些透光组件62b，其作用除了提供等效 视景分离作用外，还具有光圈的效果。亦即，在保持该单元结构宽度P B不变之条件下，透过 改变该些遮光组件62a、与该些透光组件62b的水平宽度g、B，例如：
[0022] 其中，百、B'系改变后该些遮光组件62a、与该些透光组件62b的水平宽度，即可 达到提高该视差光栅组件60亮度的目的。另外，还可透过以下的条件：
[0023] B，<B、且互_>豆 (7)
[0024] 达到降低该透镜组件70所产生鬼影的现象。
[0025] 上述方案能够在一定程度上解决鬼影与光亮的矛盾问题，然而对于由场曲带来的 边缘条带效应，却依然无法解决。为此，在中国专利申请：CN200980120347中，设计了一种 能够降低此问题的柱状透镜阵列。该透镜阵列中的每一个透镜，包括第一层和第二层，第一 层和第二层的交界面则限定了柱状透镜表面的界面，通过设定第一层的折射率、透镜的曲 率半径以及透镜间的距离等参数的关系，可以有效抑制边缘条带效应等问题，提高了裸眼 3D显示装置的可视角度。
[0026] 如果能将这两种技术结合到一起，便能实现既解决鬼影和亮度的矛盾问题，又解 决场曲带来的边缘条带效应问题的最优视景分离器件。
【发明内容】
[0027] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种视景分离器件，该视景分离器件能够将超 立体视景分离组件与双层透镜阵列相结合，从而同时解决鬼影、低亮度以及边缘条带效应 等问题。
[0028] 此外，本发明的目的还在于提出一种能让上述的视景分离器件易于制造，并适合 工业生产的大规模、批量化的制作工艺。
[0029] 根据本发明其一目的提出的一种视景分离器件，包括柔性透明基板，设置于该柔 性透明基板上的透镜阵列元件，以及同样设置于该柔性透明基板上的视差光栅元件，其中 所述透镜阵列元件由折射率不同的第一层和第二层构成，所述第一层相对于第二层具有更 接近所述柔性透明基板的距离，该第一层和第二层的交界处构成了透镜的表面界面，且所 述第二层远离柔性透明基板的一侧表面为平面。
[0030] 优选的，所述透镜阵列元件位于所述柔性透明基板的一侧，所述视差光栅元件位 于所述柔性透明基板的另一侧，或者，所述透镜阵列元件和所述视差光栅元件位于所述柔 性透明基板的同一侧，且所述视差光栅元件位于所述透镜阵列元件与所述柔性透明基底之 间。
[0031] 优选的，所述第一层的折射率大于第二层的折射率，且所述透镜为正透镜。
[0032] 优选的，所述视差光栅元件由复数个交替排列的遮光元件和透光元件组成，所述 遮光元件和透光元件的分布按照如下方式：在非边界处的任一个遮光元件总是设置在两个 相邻透镜的交界处，而任一个透光元件则总是正对于一个透镜。
[0033] 优选的，所述遮光元件的水平宽度I、所述透光元件的水平宽度B、该视差光栅元 件中的一个单元结构宽度P B，三者之间满足如下关系
[0036]其中，n为视景数。
[0037] 优选的，所述透 镜阵列组件中，单个透镜焦距为f、单元结构宽度为，且与视差光 栅元件之间满足如下关系：
[0038] f^Lb (3)
[0039] PL= PB (4)
[0040] 其中，LB为所述视差光栅组件与一显示器屏幕间的安装距离。
[0041] 根据本发明另一目的提出的一种如上所述的视景分离器件的制作方法，该制作方 法利用卷对卷制程工艺实现，所述卷对卷制程工艺包括卷出作业、加工模式作业和卷入作 业，所述加工模式作业包括紫外光硬化转印加工工艺、凸版转印加工工艺和镀膜工艺。
[0042] 优选的，所述紫外光硬化转印加工工艺包含有一透镜加工滚轮、复数个传输用滚 轮、一涂布组件、一液态紫外线树酯、与一紫外线光源产生组件，加工时，
[0043] 首先，通过所述涂布组件，先将所述液态紫外线树酯涂布于所述柔性透明基底的 一面上，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所述透镜加工滚轮的 压印、和所述紫外线光源产生组件产生的紫外光的曝光固化后，于该柔性透明基底的一面 上，形成该透镜阵列组件中的第一层。
[0044] 优选的，所述凸版转印加工工艺，包含有一光栅加工滚轮、一印墨滚轮、一黑色印 墨，以及一传输用滚轮，加工时，
[0045] 通过所述印墨滚轮，先将所述黑色印墨涂布于所述光栅加工滚轮，再经该光栅加 工滚轮的转印，将视差光栅组件制作在所述柔性透明基底的另一面上。
[0046] 优选的，当所黑色印墨由黑色紫外线印墨所构成时，所述凸版转印的加工工艺，还 需增加一紫外线光源产生组件，以产生一紫外光，提供该黑色紫外线印墨固化处理。
[0047] 优选的，所述镀膜工艺，包括一涂布组件，一液态易固化树脂和一固化设备，加工 时，通过该涂布组件，将该液态易固化树脂，涂布于所述第一层上，以构成一液态易固化树 脂薄膜，该液态易固化树脂薄膜再经该固化组件固化后，可于该第一层上，形成该透镜阵列 组件中的第二层，从而最终在柔性透明基底上形成透镜阵列组件。
[0048] 优选的，所述透镜加工滚轮由复数个透镜柱状透镜的凹槽结构所构成，所述光栅 加工滚轮由复数个可印制遮光元件的凸版结构所构成，相邻的两个凸版结构之间为凹陷结 构。
[0049] 优选的，所述透镜加工滚轮的旋转轴心、与所述光栅加工滚轮的旋转轴心平行； 或者所述透镜柱状透镜凹槽的中心点对准于所述凹陷结构的中心点处。
[0050] 与现有技术相比，本发明的优势在于：
[0051] 第一、本发明的视景分离器件，结合了现有技术中的超立体视景分离组件以及上 层透镜阵列组件的优势，使得该视景分离器件同时具备低鬼影、高亮度以及较少的边缘条 带效应的功能。
[0052] 第二、本发明的视景分离器件，通过将视差光栅元件和透镜阵列元件集成到同一 炔基底上，使得视景分离器件成为一个独立的部件，为视景分离器件在3D显示装置上应 用，提供了更多便利。
[0053] 第三、本发明的视景分离器件，由于视差光栅元件和透镜阵列元件分别位于一片 基底的上下两侧上，能够通过卷对卷压印技术，在同一条产线上实施生长，不仅易于实现， 而且整个工艺的一贯性提尚，器件的精度和品质提尚。
[0054] 第四、本发明的视景分离器件，其透明阵列元件的表面为平面，避免了现有技术中 容易在装配时对透镜的凹凸结构形成磨损，同时可以更好的适应外部其余膜层的贴合。
【附图说明】
[0055] 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它的附图。
[0056] 图1是现有的超立体三次元影像显示装置构成示意图。
[0057] 图2是现有的垂直条状视差光栅结构构成示意图。
[0058] 图3是现有的倾斜条状视差光栅结构构成示意图。
[0059] 图4是现有的垂直条状透镜结构构成示意图。
[0060]图5是现有的倾斜条状透镜结构构成示意图。
[0061] 图6是本发明的第一实施方式下的视景分离器件构成示意图。
[0062] 图7是本发明第一实施方式下的视景分离器件制造方法流程示意图。
[0063] 图8是本发明加工模式示例一构成示意图。
[0064] 图9是本发明加工模式示例二构成示意图。
[0065]图10是透镜加工滚轮结构、光栅加工滚轮结构与视景分离器件对应关系的示意 图。
[0066] 图11是本发明第二实施方式下的视景分离器件结构示意图。
[0067]图12是本发明第二实施方式下的视景分离器件制造方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0068] 正如【背景技术】中所述，在现有技术中，超立体视景分离组件给出了解决鬼影和亮 度的矛盾问题的方案，由两层不同折射率材料形成的柱状透镜阵列则解决了场曲带来的边 缘条带效应问题。如果能将这两种方案组合到一起，则能实现既解决鬼影和亮度的矛盾问 题，又解决场曲带来的边缘条带效应问题的最优视景分离器件。
[0069] 然而，在实现上述两个方案组合的过程中，申请人发现了如下难点：
[0070] 对于超立体视景分离组件来说，其本身是由分立的视差光栅组件和柱状透镜阵列 组件构成，这两者在组合时，需要高精度的对位，否则视差光栅的透光部分无法正对透镜 的中间位置时。将导致亮度降低，视图的出射角度同样受到影响，甚至无法形成3D影像。这 种对位本身对工艺的要求较高，如果将柱状透镜阵列组件替换成由两层不同折射率材料形 成的柱状透镜阵列，则进一步加大了与视差光栅之间的对位难度，使得这种组合不易被实 现。
[0071] 因此，本发明所要解决的技术问题，即是设计一种能够实现超立体视景分离组件 和由两层不同折射率材料形成的柱状透镜阵列组合到一起的视景分离器件，这种视景分离 器件因其特殊的结构设计，能够避免现有技术中的对位难度问题。
[0072] 下面，将通过【具体实施方式】对本申请的技术方案做详细说明。
[0073] 请参见图1，图1是本发明的视景分离器件结构示意图。如图所示，该视景分离器 件1包括：包括柔性透明基板20,设置于该柔性透明基板20上，且位于该柔性透明基板20 一侧的透镜阵列元件10,以及同样设置于该柔性透明基板20上，且位于该柔性透明基板20 另一侧的视差光栅元件30。
[0074] 其中，透镜阵列元件10由折射率不同的第一层11和第二层12构成，该第一层11 相对于第二层12,具有更接近柔性透明基底20的距离。该第一层11和第二层12的交界 处构成了透镜的表面界面，且所述第二层远离柔性透明基板的一侧表面为平面。在图示所 示的实施方式中，第一层11的材质所选为折射率N1大于第二层12的折射率N2的材料构 成，因此这些透镜为正透镜，即从观察者方向往该视景分离器件看，该些透镜的凸面面向观 察者。而在其他实施方式中，尤其是当第一层的折射率N1小于第二层的折射率N2时，该些 透镜也可以表现为负透镜。单个透镜中点处的曲率半径、透镜间距离以及第一层折射率N1， 应当满足中国专利申请：CN200980120347中关于能够实现对边缘条带效应调控的条件，其 具体的相互关系，可参照CN200980120347中的说明，此处不再赘述。
[0075] 视差光栅元件30由复数个交替排列的遮光元件31和透光元件32组成，这些遮光 元件31和透光元件32的分布按照如下方式：在非边界处的任一个遮光元件31总是设置在 两个相邻透镜的交界处，而任一个透光元件32则总是正对于一个透镜。此处"正对"的意 思，应当理解为：以透光元件32的宽度，取其中心线，该中心线应当与所对应透镜的中心线 相重合。进一步的，假 设遮光元件31的水平宽度为g、透光元件32的水平宽度为B，该视差 光栅元件30中的一个单元结构宽度为P B，视差光栅元件30与显示器屏幕间的安装距离为 LB，透镜阵列组件10中，单个透镜焦距为f、单元结构宽度，为了实现所谓"超立体视景分 离"的效果，上述这些参数之间还应当满足前述【背景技术】部分中的公式（1)-(7)。
[0076] 需要说明的是，对于透镜的焦距，受本申请中第一层11折射率N1、第二层12折射 率N2以及柔性透明基板20的折射率N(图中未示出）的共同影响而定。这其中，如果将第 一层11和第二层12等效看作是一层介质，则该透镜阵列组件10的等效折射率N'，在一种 最为简单的计算方式中为：
[0078]其中dl、d2分别表示该第一层11和第二层12的厚度。
[0079] 而在其他更为精确的计算方式中，该等效的折射率N'具有更加复杂的计算公式， 这些计算公式，诸如依赖有效媒质理论或传输矩阵理论建立而成，已经被诸多报道所揭示， 由于不是本申请的发明重点，故不再本申请中做详细展开。
[0080] 更进一步地：
[0081]当 N' = N 时，f' = f (9)
[0082]当 N' > N 时，f' > f (10)
[0083]当 N' < N 时，f' < f (11)
[0084] 其中f'表示在计入柔性透明基底之后的实际有效焦距。
[0085] 上述仅针对本申请的视景分离器件做结构上的描述。由此结构可以看出，本申请 的视景分离器件，将两层构成的透镜阵列组件和视差光栅组件限定在同一炔基底上，形成 一个总的独立部件，相对于现有的超立体视景分离组件中两个组件分立式的构成，在视景 分离器件的结构上做出了创新。这种结构的创新，所带来的有益技术效果，并非简单的将两 种技术叠加。而是解决了现有技术中，在制备这种同时具备超立体视景分离组件和二层构 成的透镜阵列组件时，对位难度大的技术难题。下面，将对本申请中的视景分离器件制作方 法做详细说明，通过下述说明，申请人相信作为本领域技术人员应当理解为什么本申请中 的制备方法可以克服上述对位的问题。
[0086] 如图7所示，为本发明视景分离组件生产方法流程示意图。该视景分离组件的制 作方法，主要利用卷对卷的制程工艺100,可将透镜阵列组件10与视差光栅元件30,同时制 作于柔性透明基材20的两表面上，达到大量生产视景分离组件的目的。
[0087]其中，卷对卷的制程工艺（Roll-to-Roll Manufacturing Process，简称 R2R 制 程）100,是一种已存在多年、具高效能、低成本的连续生产方式，主要处理的对象为收纳于 圆筒状的料卷（Roll)的可绕曲薄膜。透过卷出（Unwind) 101、加工模式（Process) 102、卷 入（Rewind) 103等作业，最终，将加工完成薄膜，再收纳于圆筒状的料卷（Roll)。另外，根据 实际应用的需求，该加工完成薄膜，可被直接裁切（Cutting)，而非收纳为圆筒状的料卷。
[0088] 在本申请中，应用上述R2R制程100,作为视差光栅元件30和透镜阵列组件10的 生产方法，将柔性透明基底20,比如PET薄膜、PC薄膜或PMMA薄膜等，作为可绕曲薄膜。而 对于加工模式，则采用紫外光硬化转印加工工艺110、凸版转印加工工艺130和镀膜工艺 150,最后取得的加工完成薄膜，则为包含有透镜阵列组件10、柔性透明基底20、视差光栅 元件30的本发明所提出的视差分离器件1。其中，该透镜阵列组件10、与该视差光栅元件 30,分别装置于该柔性透明基底20的两面上。
[0089] 如图8所示，是上述本发明加工模式的构成示意图。该加工模式102,主要包括紫 外光硬化转印加工工艺110、凸版转印加工工艺130和镀膜工艺150所构成。
[0090] 其中，该紫外光硬化转印加工工艺110,包含有一透镜加工滚轮（Lens Roller) 111、复数个传输用滚轮（Transfer Roller) 112、113、一涂布组件115、一液态紫外 线树酯116、一紫外线光源产生组件117、与一紫外光118。首先，通过该涂布组件115,先将 该液态紫外线树酯116,涂布于该柔性透明基底20的一面上（如上面），以构成一液态紫外 线树酯薄膜116'，该薄膜116'再经该透镜加工滚轮111的压印、与该紫外光118的曝光固 化后，可于柔性透明基底20的一面上，形成该透镜阵列组件中的第一层11。其中，该紫外光 118,由该紫外线光源产生组件117所提供。另外，该透镜加工滚轮111之结构，如图10所 不〇
[0091] 该凸版转印加工工艺130,包含有一光栅加工滚轮（Barrier Roller) 131、一印墨 滚轮132、一黑色印墨133、一传输用滚轮135。通过该印墨滚轮132,先将该黑色印墨133 涂布于该光栅加工滚轮131，再经该光栅加工滚轮131的转印，可将视差光栅元件30制作 在该柔性透明基底20的另一面上（如下面）。其中，该黑色印墨133,为一不透明之黑色印 墨，当该印墨133由黑色紫外线印墨所构成时，如图9所示，该凸版转印的加工工艺130,则 需增加一紫外线光源产生组件137,以产生一紫外光138,提供该黑色紫外线印墨133固化 处理。另外，该光栅加工滚轮131的结构，如图10所示。
[0092] 该镀膜工艺150,包括一涂布组件151，一液态易固化树脂153, 一固化设备152。 其中当该液态易固化树脂153为紫外固化树脂时，该固化设备152对应为紫外光产生组件， 当该液态易固化树脂153为热固化树脂时，该固化设备152对应为热辐射组件。通过该涂 布组件151，将该液态易固化树脂153,涂布于第一层11上，以构成一液态易固化树脂薄膜， 该薄膜再经该固化组件152固化后，可于该第一层11上，形成该透镜阵列组件中的第二层 12,从而最终在柔性透明基底20上形成透镜阵列组件10。基于对该第二层12的外表面需 要制作成平面的要求，在进行涂胶的过程中，最好利用平整化工艺，比如用平面压头进行压 制定性，或利用自流平工艺制成平整化表面。由于第二层12的外表面实质上构成了本发明 的视景分离组件的最外层，因此相比现有技术，这种平面的外表面有利于后续模组组装时， 对透镜表面的保护，以及让上层后续膜片更好的贴合。
[0093] 如图10所示，透镜加工滚轮结构、光栅加工滚轮结构与视景分离器件对应关系的 示意图。
[0094] 该透镜加工滚轮111的结构，由复数个透镜柱状透镜的凹槽结构111a所构成，其 中，该单一个透镜柱状透镜凹槽111a，宽度为，其凹槽表面经过适当的脱模处理，让固化 后的紫外线树酯，可页利脱离该凹槽。另外，对于该凹槽结构111a，透过该透镜加工滚轮 111，对该液态紫外线树酯薄膜116'的压印，可于该凹槽结构111a中，充填该液态紫外线树 酯116,该液态紫外线树酯116,经该紫外光118照射固化后，即形成该第一层11。
[0095] 该光栅加工滚轮131的结构，由复数个可印制遮光元件31的凸版结构131a所构 成（以下称为遮光元件用凸版结构），其中，该单一个遮光元件用凸版结构131a，宽度为B， 可吸附该黑色印墨133,并将该印墨133转印至该柔性透明基底20上，以形成该些遮光元件 31。另外，两个相邻遮光元件用凸版结构131a之间的凹陷结构131b(以下称为透光元件用 凹陷结构），宽度为B，因无法吸附该黑色印墨133,可形成该些透光元件32。
[0096] 另外，在进行卷对卷压印时，透镜加工滚轮111、与光栅加工滚轮131，需做有一定 的高精度对位关系，方能产出高效能的视景分离器件1。其中一种对位（称旋转轴心平行度 对位），是令该透镜加工滚轮111的旋转轴心llld、与该光栅加工滚轮131旋转轴心131d 平行；另一种对位（称结构中心点对位），是该透 镜柱状透镜凹槽111a的中心点111c、对准 于该透光组件用凹陷结构131b的中心点处131c。这两种对位方式中，轴心平行度的移，会 造成该透镜阵列组件10、与该视差光栅元件30条状结构间的倾斜，最终导致产生鬼影。结 构中心点的偏移，则造成观赏视点中心的偏移，最终导致观赏不便性。
[0097] 实施例二
[0098]请参见图11，图11是本发明第二实施方式下的视景分离器件结构示意图。如图所 示，在该实施方式中，与实施例一的区别在于，视差光栅元件30的位置设置不同，在实施例 一中，视差光栅元件30和透镜阵列元件10分别位于柔性透明基底20的两侧，但是在该实 施例二中，视差光栅元件30'和透镜阵列元件10'是位于柔性透明基底20'的同侧。具体 地，该视差光栅元件30'设置在柔性透明基底20'与透镜阵列元件10'之间。其它结构特 征，比如透镜阵列元件10'与视差光栅元件30'的各个单元的对齐方式，单元的尺寸关系等 等，都与实施例一相同，在此不再赘述。
[0099] 需要说明的是，在实施例二中，由于将视差光栅元件30'与透镜阵列元件10'设置 在同一侧，在计算视差光栅元件30'与显示装置的安装距离时，应当将柔性透明基底20'的 厚度计算在内，而计算透镜的焦距时，由于视差光栅元件30'本身是非常薄的薄膜，对于透 镜的焦距基本不产生影响，仅仅对透镜的透光区域进行了限制。
[0100] 对于该实施例二所对应的制造方法，与实施例一相比，具有如下的区别：
[0101] 在实施例一中，紫外光硬化转印加工工艺110和凸版转印加工工艺130可以同时 进行，也可以分开进行，可以让紫外光硬化转印加工工艺110先进行，也可以让凸版转印加 工工艺130先进行。
[0102] 而在实施例二中，如图12所示，由于各个单独的元件受限于彼此之间的位置关 系，因此必须先在柔性透明基底20'上先制作视差光栅元件30'，然后才能在视差光栅元件 上制作透镜阵列元件10'，因此在具体工艺中，凸版转印加工工艺130先被实施，之后再进 行紫外光硬化转印加工工艺110。其余则与实施例一相同，在此不再赘述。
[0103]应用上述两种实施方式下的视景分离器件，构成的3D显示装置，主要是将视景分 离器件装配到一具有多视景影像显示的显示器屏幕的影像显示侧。利用其视景分离功能， 可以将不同的视景影响呈现到左右眼上进而形成一 3D影像。当然，实际的3D显示装置中， 在视景分离器件和显示器屏幕之外，可能还包括一些额外的光学膜片或传感器，比如增透 片、触控膜传感器等，在此不一一举例。
[0104]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种视景分离器件，其特征在于：包括柔性透明基板，设置于该柔性透明基板上的 透镜阵列元件，以及同样设置于该柔性透明基板上的视差光栅元件，其中所述透镜阵列元 件由折射率不同的第一层和第二层构成，所述第一层相对于第二层具有更接近所述柔性透 明基板的距离，该第一层和第二层的交界处构成了透镜的表面界面，且所述第二层远离柔 性透明基板的一侧表面为平面。2. 如权利要求1所述的视景分离器件，其特征在于：所述透镜阵列元件位于所述柔性 透明基板的一侧，所述视差光栅元件位于所述柔性透明基板的另一侧，或者，所述透镜阵列 元件和所述视差光栅元件位于所述柔性透明基板的同一侧，且所述视差光栅元件位于所述 透镜阵列元件与所述柔性透明基底之间。3. 如权利要求2所述的视景分离器件，其特征在于：所述第一层的折射率大于第二层 的折射率，且所述透镜为正透镜。4. 如权利要求2所述的视景分离器件，其特征在于：所述视差光栅元件由复数个交替 排列的遮光元件和透光元件组成，所述遮光元件和透光元件的分布按照如下方式：在非边 界处的任一个遮光元件总是设置在两个相邻透镜的交界处，而任一个透光元件则总是正对 于一个透镜。5. 如权利要求4所述的视景分离器件，其特征在于：所述遮光元件的水平宽度:B、所 述透光元件的水平宽度B、该视差光栅元件中的一个单元结构宽度Pb，三者之间满足如下关 系(1) (2) 其中，η为视景数。6. 如权利要求5所述的视景分离器件，其特征在于：所述透镜阵列组件中，单个透镜焦 距为f、单元结构宽度为，且与视差光栅元件之间满足如下关系： f ^ Lb (3) Pl=Pb (4) 其中，Lb为所述视差光栅组件与一显示器屏幕间的安装距离。7. -种如权利要求1-6任意一项所述的视景分离器件的制作方法，该制作方法利用卷 对卷制程工艺实现，所述卷对卷制程工艺包括卷出作业、加工模式作业和卷入作业，其特征 在于：所述加工模式作业包括紫外光硬化转印加工工艺、凸版转印加工工艺和镀膜工艺。8. 如权利要求7所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述紫外光硬化转印 加工工艺包含有一透镜加工滚轮、复数个传输用滚轮、一涂布组件、一液态紫外线树酯、与 一紫外线光源产生组件，加工时， 首先，通过所述涂布组件，先将所述液态紫外线树酯涂布于所述柔性透明基底上，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所述透镜加工滚轮的压印、和所述 紫外线光源产生组件产生的紫外光的曝光固化后，于该柔性透明基底上方，形成该透镜阵 列组件中的第一层。9. 如权利要求8所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述凸版转印加工工 艺，包含有一光栅加工滚轮、一印墨滚轮、一黑色印墨，以及一传输用滚轮，加工时， 通过所述印墨滚轮，先将所述黑色印墨涂布于所述光栅加工滚轮，再经该光栅加工滚 轮的转印，将视差光栅组件制作在所述柔性透明基底的表面上。10. 如权利要求9所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：当所黑色印墨由黑色 紫外线印墨所构成时，所述凸版转印的加工工艺，还需增加一紫外线光源产生组件，以产生 一紫外光，提供该黑色紫外线印墨固化处理。11. 如权利要求8所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述镀膜工艺，包括 一涂布组件，一液态易固化树脂和一固化设备，加工时，通过该涂布组件，将该液态易固化 树脂，涂布于所述第一层上，以构成一液态易固化树脂薄膜，该液态易固化树脂薄膜再经该 固化组件固化后，可于该第一层上，形成该透镜阵列组件中的第二层，从而最终在柔性透明 基底上形成透镜阵列组件。12. 如权利要求9所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述透镜加工滚轮由 复数个透镜柱状透镜的凹槽结构所构成，所述光栅加工滚轮由复数个可印制遮光元件的凸 版结构所构成，相邻的两个凸版结构之间为凹陷结构。13. 如权利要求12所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述透镜加工滚轮 的旋转轴心、与所述光栅加工滚轮的旋转轴心平行；或者所述透镜柱状透镜凹槽的中心点 对准于所述凹陷结构的中心点处。
【专利摘要】一种视景分离器件及其制作方法，该视景分离器件包括柔性透明基板，设置于该柔性透明基板上的透镜阵列元件，以及同样设置于该柔性透明基板上的视差光栅元件，其中所述透镜阵列元件由折射率不同的第一层和第二层构成，所述第一层相对于第二层具有更接近所述柔性透明基板的距离，该第一层和第二层的交界处构成了透镜的表面界面。通过将视差光栅元件和透镜阵列元件集成到同一块基底上，使得视景分离器件成为一个独立的部件，不仅易于实现，而且整个工艺的一贯性提高，器件的精度和品质提高。
【IPC分类】G02B27/22
【公开号】CN104898291
【申请号】CN201510365919
【发明人】林明彦
【申请人】张家港康得新光电材料有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月29日
【技术领域】
[0001] 本发明属于裸眼3D显示领域，具体地涉及一种视景分离器件及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 已知的裸眼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组件（Parallax Barrier Component)、 或者是柱状透镜阵列组件（Cylindrical Lens Array Component，以下简称透镜组 件）所构成的视景分离器件（View Separation Device)，作用于一多视景3D合成影像 (Multi-View Combined 3D Image)上，形成视景分离光学的作用，从而达到显示裸眼3D影 像（Glasses-Free 3D Image)的目的。
[0003] 在上述的裸眼3D显示技术中，存在如下的几个问题：
[0004] 第一，视差光栅组件是通过限制某些角度的光出射，只让所需角度的视图影像分 别送至左右眼进而呈现D影像。这种形式的3D画面，其单眼影像清晰，但是受其结构影响， 影像的亮度降低、解析度下降；
[0005] 第二、柱状透镜阵列组件是由许多长细直条状凸透镜沿一轴向连续排列，利用光 学折射的原理来产生左右眼的不同视图，相对于视察光栅组件，因其利用光的折射来达到 分光的目的，所以光的损失较少，亮度较佳。然而这种形式的3D画面，受透镜场曲的原因， 强度印迹（footprint)会随着观看角度而变化，具体表现为：当观察者以偏离法线较大的 角度观看时，左右视图的重叠度提高，相互串扰从而导致3D影像的失真以及鬼影的出现。
[0006] 为了克服上述问题，在申请案号为102132216的台湾专利申请中，首次提出了一 种超级裸眼 3D 影像显不装置（Super Auto-stereoscopic 3D Image Displaying Device) 的结构。
[0007] 如图1所示，是该超级裸眼3D影像显示装置的结构示意图。该超级裸眼3D影像显 示装置40,依安装的次序，主要由一显示器屏幕组件50、一视差光栅组件60、与一透镜组件 70所构成。所谓超级裸眼3D影像的显示，是指使用由具有等效视景分离作用的视差光栅组 件、与透镜组件所构成的视景分离组件，以达到显示3D影像的目的。对于上述视景分离组 件的构成，以下通称为超立体视景分离组件（Super Auto-stereoscopic View Separation Component)。另外，为清楚标示各组件装置的方向与说明，图上所示的坐标系XYZ，对于面 对该超级裸眼3D影像显示装置40的观赏者而言，令该X轴设定于水平方向、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)〇
[0008] 其中，该视差光栅组件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。
[0009] 该视差光栅结构62装置于该透明基材61的一面上，由复数个遮光组件62a和复 数个透光组件62b所构成。这些遮光组件62a与透光组件62b，具有垂直条状、或倾斜条状 结构特征（如图2~3所示），且遮光组件62a的水平宽度为g、透光组件62b的水平宽度 为B，一个单元结构宽度为PB，该g、B、PJ1]，具有下两式的关系：
[0012] 其中，n为视景数。
[0013] 该视差光栅结构62,以一安装距离LB，装置于该显示器屏幕组件50前，对于该多 视景合成影像，提供一视景分离光学的作用，以显示3D影像。
[0014] 该透镜组件70,由复数个柱状形透镜71所构成，其中，单一个柱状形透镜71，可由 垂直条状、或倾斜条状结构（如图4~5所示）所构成，具有一透镜表面72、一焦距f、与一 单元结构宽度1\。另外，该透镜表面72,可由圆形曲面、或非圆形曲面所构成。对于该焦距 f、与单元结构宽度，令其具有下式（3)~（4)的关系，以达到等效视景分离作用。
[0015] f ^Lb (3)
[0016] PL= PB (4)
[0017] 其中，LB为安装距离，即该视差光栅组件60、该透镜组件70与显示器屏幕组件50 间的距离。事实上，对于如图1所示组件堆栈的结构，该透镜组件70因具有些许的厚度，于 实际的光学设计上，该些柱状形透镜的焦距f?是略大于该视差光栅结构的安装距离L B，所以 公式（3)中两者并非完全相等。
[0018] 另外，对于上述的该些遮光组件62a、与该些透光组件62b，其作用除了提供等效 视景分离作用外，还具有光圈的效果。亦即，在保持该单元结构宽度P B不变之条件下，透过 改变该些遮光组件62a、与该些透光组件62b的水平宽度g、B，例如：
[0022] 其中，百、B'系改变后该些遮光组件62a、与该些透光组件62b的水平宽度，即可 达到提高该视差光栅组件60亮度的目的。另外，还可透过以下的条件：
[0023] B，<B、且互_>豆 (7)
[0024] 达到降低该透镜组件70所产生鬼影的现象。
[0025] 上述方案能够在一定程度上解决鬼影与光亮的矛盾问题，然而对于由场曲带来的 边缘条带效应，却依然无法解决。为此，在中国专利申请：CN200980120347中，设计了一种 能够降低此问题的柱状透镜阵列。该透镜阵列中的每一个透镜，包括第一层和第二层，第一 层和第二层的交界面则限定了柱状透镜表面的界面，通过设定第一层的折射率、透镜的曲 率半径以及透镜间的距离等参数的关系，可以有效抑制边缘条带效应等问题，提高了裸眼 3D显示装置的可视角度。
[0026] 如果能将这两种技术结合到一起，便能实现既解决鬼影和亮度的矛盾问题，又解 决场曲带来的边缘条带效应问题的最优视景分离器件。
【发明内容】
[0027] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种视景分离器件，该视景分离器件能够将超 立体视景分离组件与双层透镜阵列相结合，从而同时解决鬼影、低亮度以及边缘条带效应 等问题。
[0028] 此外，本发明的目的还在于提出一种能让上述的视景分离器件易于制造，并适合 工业生产的大规模、批量化的制作工艺。
[0029] 根据本发明其一目的提出的一种视景分离器件，包括柔性透明基板，设置于该柔 性透明基板上的透镜阵列元件，以及同样设置于该柔性透明基板上的视差光栅元件，其中 所述透镜阵列元件由折射率不同的第一层和第二层构成，所述第一层相对于第二层具有更 接近所述柔性透明基板的距离，该第一层和第二层的交界处构成了透镜的表面界面，且所 述第二层远离柔性透明基板的一侧表面为平面。
[0030] 优选的，所述透镜阵列元件位于所述柔性透明基板的一侧，所述视差光栅元件位 于所述柔性透明基板的另一侧，或者，所述透镜阵列元件和所述视差光栅元件位于所述柔 性透明基板的同一侧，且所述视差光栅元件位于所述透镜阵列元件与所述柔性透明基底之 间。
[0031] 优选的，所述第一层的折射率大于第二层的折射率，且所述透镜为正透镜。
[0032] 优选的，所述视差光栅元件由复数个交替排列的遮光元件和透光元件组成，所述 遮光元件和透光元件的分布按照如下方式：在非边界处的任一个遮光元件总是设置在两个 相邻透镜的交界处，而任一个透光元件则总是正对于一个透镜。
[0033] 优选的，所述遮光元件的水平宽度I、所述透光元件的水平宽度B、该视差光栅元 件中的一个单元结构宽度P B，三者之间满足如下关系
[0036]其中，n为视景数。
[0037] 优选的，所述透 镜阵列组件中，单个透镜焦距为f、单元结构宽度为，且与视差光 栅元件之间满足如下关系：
[0038] f^Lb (3)
[0039] PL= PB (4)
[0040] 其中，LB为所述视差光栅组件与一显示器屏幕间的安装距离。
[0041] 根据本发明另一目的提出的一种如上所述的视景分离器件的制作方法，该制作方 法利用卷对卷制程工艺实现，所述卷对卷制程工艺包括卷出作业、加工模式作业和卷入作 业，所述加工模式作业包括紫外光硬化转印加工工艺、凸版转印加工工艺和镀膜工艺。
[0042] 优选的，所述紫外光硬化转印加工工艺包含有一透镜加工滚轮、复数个传输用滚 轮、一涂布组件、一液态紫外线树酯、与一紫外线光源产生组件，加工时，
[0043] 首先，通过所述涂布组件，先将所述液态紫外线树酯涂布于所述柔性透明基底的 一面上，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所述透镜加工滚轮的 压印、和所述紫外线光源产生组件产生的紫外光的曝光固化后，于该柔性透明基底的一面 上，形成该透镜阵列组件中的第一层。
[0044] 优选的，所述凸版转印加工工艺，包含有一光栅加工滚轮、一印墨滚轮、一黑色印 墨，以及一传输用滚轮，加工时，
[0045] 通过所述印墨滚轮，先将所述黑色印墨涂布于所述光栅加工滚轮，再经该光栅加 工滚轮的转印，将视差光栅组件制作在所述柔性透明基底的另一面上。
[0046] 优选的，当所黑色印墨由黑色紫外线印墨所构成时，所述凸版转印的加工工艺，还 需增加一紫外线光源产生组件，以产生一紫外光，提供该黑色紫外线印墨固化处理。
[0047] 优选的，所述镀膜工艺，包括一涂布组件，一液态易固化树脂和一固化设备，加工 时，通过该涂布组件，将该液态易固化树脂，涂布于所述第一层上，以构成一液态易固化树 脂薄膜，该液态易固化树脂薄膜再经该固化组件固化后，可于该第一层上，形成该透镜阵列 组件中的第二层，从而最终在柔性透明基底上形成透镜阵列组件。
[0048] 优选的，所述透镜加工滚轮由复数个透镜柱状透镜的凹槽结构所构成，所述光栅 加工滚轮由复数个可印制遮光元件的凸版结构所构成，相邻的两个凸版结构之间为凹陷结 构。
[0049] 优选的，所述透镜加工滚轮的旋转轴心、与所述光栅加工滚轮的旋转轴心平行； 或者所述透镜柱状透镜凹槽的中心点对准于所述凹陷结构的中心点处。
[0050] 与现有技术相比，本发明的优势在于：
[0051] 第一、本发明的视景分离器件，结合了现有技术中的超立体视景分离组件以及上 层透镜阵列组件的优势，使得该视景分离器件同时具备低鬼影、高亮度以及较少的边缘条 带效应的功能。
[0052] 第二、本发明的视景分离器件，通过将视差光栅元件和透镜阵列元件集成到同一 炔基底上，使得视景分离器件成为一个独立的部件，为视景分离器件在3D显示装置上应 用，提供了更多便利。
[0053] 第三、本发明的视景分离器件，由于视差光栅元件和透镜阵列元件分别位于一片 基底的上下两侧上，能够通过卷对卷压印技术，在同一条产线上实施生长，不仅易于实现， 而且整个工艺的一贯性提尚，器件的精度和品质提尚。
[0054] 第四、本发明的视景分离器件，其透明阵列元件的表面为平面，避免了现有技术中 容易在装配时对透镜的凹凸结构形成磨损，同时可以更好的适应外部其余膜层的贴合。
【附图说明】
[0055] 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它的附图。
[0056] 图1是现有的超立体三次元影像显示装置构成示意图。
[0057] 图2是现有的垂直条状视差光栅结构构成示意图。
[0058] 图3是现有的倾斜条状视差光栅结构构成示意图。
[0059] 图4是现有的垂直条状透镜结构构成示意图。
[0060]图5是现有的倾斜条状透镜结构构成示意图。
[0061] 图6是本发明的第一实施方式下的视景分离器件构成示意图。
[0062] 图7是本发明第一实施方式下的视景分离器件制造方法流程示意图。
[0063] 图8是本发明加工模式示例一构成示意图。
[0064] 图9是本发明加工模式示例二构成示意图。
[0065]图10是透镜加工滚轮结构、光栅加工滚轮结构与视景分离器件对应关系的示意 图。
[0066] 图11是本发明第二实施方式下的视景分离器件结构示意图。
[0067]图12是本发明第二实施方式下的视景分离器件制造方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0068] 正如【背景技术】中所述，在现有技术中，超立体视景分离组件给出了解决鬼影和亮 度的矛盾问题的方案，由两层不同折射率材料形成的柱状透镜阵列则解决了场曲带来的边 缘条带效应问题。如果能将这两种方案组合到一起，则能实现既解决鬼影和亮度的矛盾问 题，又解决场曲带来的边缘条带效应问题的最优视景分离器件。
[0069] 然而，在实现上述两个方案组合的过程中，申请人发现了如下难点：
[0070] 对于超立体视景分离组件来说，其本身是由分立的视差光栅组件和柱状透镜阵列 组件构成，这两者在组合时，需要高精度的对位，否则视差光栅的透光部分无法正对透镜 的中间位置时。将导致亮度降低，视图的出射角度同样受到影响，甚至无法形成3D影像。这 种对位本身对工艺的要求较高，如果将柱状透镜阵列组件替换成由两层不同折射率材料形 成的柱状透镜阵列，则进一步加大了与视差光栅之间的对位难度，使得这种组合不易被实 现。
[0071] 因此，本发明所要解决的技术问题，即是设计一种能够实现超立体视景分离组件 和由两层不同折射率材料形成的柱状透镜阵列组合到一起的视景分离器件，这种视景分离 器件因其特殊的结构设计，能够避免现有技术中的对位难度问题。
[0072] 下面，将通过【具体实施方式】对本申请的技术方案做详细说明。
[0073] 请参见图1，图1是本发明的视景分离器件结构示意图。如图所示，该视景分离器 件1包括：包括柔性透明基板20,设置于该柔性透明基板20上，且位于该柔性透明基板20 一侧的透镜阵列元件10,以及同样设置于该柔性透明基板20上，且位于该柔性透明基板20 另一侧的视差光栅元件30。
[0074] 其中，透镜阵列元件10由折射率不同的第一层11和第二层12构成，该第一层11 相对于第二层12,具有更接近柔性透明基底20的距离。该第一层11和第二层12的交界 处构成了透镜的表面界面，且所述第二层远离柔性透明基板的一侧表面为平面。在图示所 示的实施方式中，第一层11的材质所选为折射率N1大于第二层12的折射率N2的材料构 成，因此这些透镜为正透镜，即从观察者方向往该视景分离器件看，该些透镜的凸面面向观 察者。而在其他实施方式中，尤其是当第一层的折射率N1小于第二层的折射率N2时，该些 透镜也可以表现为负透镜。单个透镜中点处的曲率半径、透镜间距离以及第一层折射率N1， 应当满足中国专利申请：CN200980120347中关于能够实现对边缘条带效应调控的条件，其 具体的相互关系，可参照CN200980120347中的说明，此处不再赘述。
[0075] 视差光栅元件30由复数个交替排列的遮光元件31和透光元件32组成，这些遮光 元件31和透光元件32的分布按照如下方式：在非边界处的任一个遮光元件31总是设置在 两个相邻透镜的交界处，而任一个透光元件32则总是正对于一个透镜。此处"正对"的意 思，应当理解为：以透光元件32的宽度，取其中心线，该中心线应当与所对应透镜的中心线 相重合。进一步的，假 设遮光元件31的水平宽度为g、透光元件32的水平宽度为B，该视差 光栅元件30中的一个单元结构宽度为P B，视差光栅元件30与显示器屏幕间的安装距离为 LB，透镜阵列组件10中，单个透镜焦距为f、单元结构宽度，为了实现所谓"超立体视景分 离"的效果，上述这些参数之间还应当满足前述【背景技术】部分中的公式（1)-(7)。
[0076] 需要说明的是，对于透镜的焦距，受本申请中第一层11折射率N1、第二层12折射 率N2以及柔性透明基板20的折射率N(图中未示出）的共同影响而定。这其中，如果将第 一层11和第二层12等效看作是一层介质，则该透镜阵列组件10的等效折射率N'，在一种 最为简单的计算方式中为：
[0078]其中dl、d2分别表示该第一层11和第二层12的厚度。
[0079] 而在其他更为精确的计算方式中，该等效的折射率N'具有更加复杂的计算公式， 这些计算公式，诸如依赖有效媒质理论或传输矩阵理论建立而成，已经被诸多报道所揭示， 由于不是本申请的发明重点，故不再本申请中做详细展开。
[0080] 更进一步地：
[0081]当 N' = N 时，f' = f (9)
[0082]当 N' > N 时，f' > f (10)
[0083]当 N' < N 时，f' < f (11)
[0084] 其中f'表示在计入柔性透明基底之后的实际有效焦距。
[0085] 上述仅针对本申请的视景分离器件做结构上的描述。由此结构可以看出，本申请 的视景分离器件，将两层构成的透镜阵列组件和视差光栅组件限定在同一炔基底上，形成 一个总的独立部件，相对于现有的超立体视景分离组件中两个组件分立式的构成，在视景 分离器件的结构上做出了创新。这种结构的创新，所带来的有益技术效果，并非简单的将两 种技术叠加。而是解决了现有技术中，在制备这种同时具备超立体视景分离组件和二层构 成的透镜阵列组件时，对位难度大的技术难题。下面，将对本申请中的视景分离器件制作方 法做详细说明，通过下述说明，申请人相信作为本领域技术人员应当理解为什么本申请中 的制备方法可以克服上述对位的问题。
[0086] 如图7所示，为本发明视景分离组件生产方法流程示意图。该视景分离组件的制 作方法，主要利用卷对卷的制程工艺100,可将透镜阵列组件10与视差光栅元件30,同时制 作于柔性透明基材20的两表面上，达到大量生产视景分离组件的目的。
[0087]其中，卷对卷的制程工艺（Roll-to-Roll Manufacturing Process，简称 R2R 制 程）100,是一种已存在多年、具高效能、低成本的连续生产方式，主要处理的对象为收纳于 圆筒状的料卷（Roll)的可绕曲薄膜。透过卷出（Unwind) 101、加工模式（Process) 102、卷 入（Rewind) 103等作业，最终，将加工完成薄膜，再收纳于圆筒状的料卷（Roll)。另外，根据 实际应用的需求，该加工完成薄膜，可被直接裁切（Cutting)，而非收纳为圆筒状的料卷。
[0088] 在本申请中，应用上述R2R制程100,作为视差光栅元件30和透镜阵列组件10的 生产方法，将柔性透明基底20,比如PET薄膜、PC薄膜或PMMA薄膜等，作为可绕曲薄膜。而 对于加工模式，则采用紫外光硬化转印加工工艺110、凸版转印加工工艺130和镀膜工艺 150,最后取得的加工完成薄膜，则为包含有透镜阵列组件10、柔性透明基底20、视差光栅 元件30的本发明所提出的视差分离器件1。其中，该透镜阵列组件10、与该视差光栅元件 30,分别装置于该柔性透明基底20的两面上。
[0089] 如图8所示，是上述本发明加工模式的构成示意图。该加工模式102,主要包括紫 外光硬化转印加工工艺110、凸版转印加工工艺130和镀膜工艺150所构成。
[0090] 其中，该紫外光硬化转印加工工艺110,包含有一透镜加工滚轮（Lens Roller) 111、复数个传输用滚轮（Transfer Roller) 112、113、一涂布组件115、一液态紫外 线树酯116、一紫外线光源产生组件117、与一紫外光118。首先，通过该涂布组件115,先将 该液态紫外线树酯116,涂布于该柔性透明基底20的一面上（如上面），以构成一液态紫外 线树酯薄膜116'，该薄膜116'再经该透镜加工滚轮111的压印、与该紫外光118的曝光固 化后，可于柔性透明基底20的一面上，形成该透镜阵列组件中的第一层11。其中，该紫外光 118,由该紫外线光源产生组件117所提供。另外，该透镜加工滚轮111之结构，如图10所 不〇
[0091] 该凸版转印加工工艺130,包含有一光栅加工滚轮（Barrier Roller) 131、一印墨 滚轮132、一黑色印墨133、一传输用滚轮135。通过该印墨滚轮132,先将该黑色印墨133 涂布于该光栅加工滚轮131，再经该光栅加工滚轮131的转印，可将视差光栅元件30制作 在该柔性透明基底20的另一面上（如下面）。其中，该黑色印墨133,为一不透明之黑色印 墨，当该印墨133由黑色紫外线印墨所构成时，如图9所示，该凸版转印的加工工艺130,则 需增加一紫外线光源产生组件137,以产生一紫外光138,提供该黑色紫外线印墨133固化 处理。另外，该光栅加工滚轮131的结构，如图10所示。
[0092] 该镀膜工艺150,包括一涂布组件151，一液态易固化树脂153, 一固化设备152。 其中当该液态易固化树脂153为紫外固化树脂时，该固化设备152对应为紫外光产生组件， 当该液态易固化树脂153为热固化树脂时，该固化设备152对应为热辐射组件。通过该涂 布组件151，将该液态易固化树脂153,涂布于第一层11上，以构成一液态易固化树脂薄膜， 该薄膜再经该固化组件152固化后，可于该第一层11上，形成该透镜阵列组件中的第二层 12,从而最终在柔性透明基底20上形成透镜阵列组件10。基于对该第二层12的外表面需 要制作成平面的要求，在进行涂胶的过程中，最好利用平整化工艺，比如用平面压头进行压 制定性，或利用自流平工艺制成平整化表面。由于第二层12的外表面实质上构成了本发明 的视景分离组件的最外层，因此相比现有技术，这种平面的外表面有利于后续模组组装时， 对透镜表面的保护，以及让上层后续膜片更好的贴合。
[0093] 如图10所示，透镜加工滚轮结构、光栅加工滚轮结构与视景分离器件对应关系的 示意图。
[0094] 该透镜加工滚轮111的结构，由复数个透镜柱状透镜的凹槽结构111a所构成，其 中，该单一个透镜柱状透镜凹槽111a，宽度为，其凹槽表面经过适当的脱模处理，让固化 后的紫外线树酯，可页利脱离该凹槽。另外，对于该凹槽结构111a，透过该透镜加工滚轮 111，对该液态紫外线树酯薄膜116'的压印，可于该凹槽结构111a中，充填该液态紫外线树 酯116,该液态紫外线树酯116,经该紫外光118照射固化后，即形成该第一层11。
[0095] 该光栅加工滚轮131的结构，由复数个可印制遮光元件31的凸版结构131a所构 成（以下称为遮光元件用凸版结构），其中，该单一个遮光元件用凸版结构131a，宽度为B， 可吸附该黑色印墨133,并将该印墨133转印至该柔性透明基底20上，以形成该些遮光元件 31。另外，两个相邻遮光元件用凸版结构131a之间的凹陷结构131b(以下称为透光元件用 凹陷结构），宽度为B，因无法吸附该黑色印墨133,可形成该些透光元件32。
[0096] 另外，在进行卷对卷压印时，透镜加工滚轮111、与光栅加工滚轮131，需做有一定 的高精度对位关系，方能产出高效能的视景分离器件1。其中一种对位（称旋转轴心平行度 对位），是令该透镜加工滚轮111的旋转轴心llld、与该光栅加工滚轮131旋转轴心131d 平行；另一种对位（称结构中心点对位），是该透 镜柱状透镜凹槽111a的中心点111c、对准 于该透光组件用凹陷结构131b的中心点处131c。这两种对位方式中，轴心平行度的移，会 造成该透镜阵列组件10、与该视差光栅元件30条状结构间的倾斜，最终导致产生鬼影。结 构中心点的偏移，则造成观赏视点中心的偏移，最终导致观赏不便性。
[0097] 实施例二
[0098]请参见图11，图11是本发明第二实施方式下的视景分离器件结构示意图。如图所 示，在该实施方式中，与实施例一的区别在于，视差光栅元件30的位置设置不同，在实施例 一中，视差光栅元件30和透镜阵列元件10分别位于柔性透明基底20的两侧，但是在该实 施例二中，视差光栅元件30'和透镜阵列元件10'是位于柔性透明基底20'的同侧。具体 地，该视差光栅元件30'设置在柔性透明基底20'与透镜阵列元件10'之间。其它结构特 征，比如透镜阵列元件10'与视差光栅元件30'的各个单元的对齐方式，单元的尺寸关系等 等，都与实施例一相同，在此不再赘述。
[0099] 需要说明的是，在实施例二中，由于将视差光栅元件30'与透镜阵列元件10'设置 在同一侧，在计算视差光栅元件30'与显示装置的安装距离时，应当将柔性透明基底20'的 厚度计算在内，而计算透镜的焦距时，由于视差光栅元件30'本身是非常薄的薄膜，对于透 镜的焦距基本不产生影响，仅仅对透镜的透光区域进行了限制。
[0100] 对于该实施例二所对应的制造方法，与实施例一相比，具有如下的区别：
[0101] 在实施例一中，紫外光硬化转印加工工艺110和凸版转印加工工艺130可以同时 进行，也可以分开进行，可以让紫外光硬化转印加工工艺110先进行，也可以让凸版转印加 工工艺130先进行。
[0102] 而在实施例二中，如图12所示，由于各个单独的元件受限于彼此之间的位置关 系，因此必须先在柔性透明基底20'上先制作视差光栅元件30'，然后才能在视差光栅元件 上制作透镜阵列元件10'，因此在具体工艺中，凸版转印加工工艺130先被实施，之后再进 行紫外光硬化转印加工工艺110。其余则与实施例一相同，在此不再赘述。
[0103]应用上述两种实施方式下的视景分离器件，构成的3D显示装置，主要是将视景分 离器件装配到一具有多视景影像显示的显示器屏幕的影像显示侧。利用其视景分离功能， 可以将不同的视景影响呈现到左右眼上进而形成一 3D影像。当然，实际的3D显示装置中， 在视景分离器件和显示器屏幕之外，可能还包括一些额外的光学膜片或传感器，比如增透 片、触控膜传感器等，在此不一一举例。
[0104]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种视景分离器件，其特征在于：包括柔性透明基板，设置于该柔性透明基板上的 透镜阵列元件，以及同样设置于该柔性透明基板上的视差光栅元件，其中所述透镜阵列元 件由折射率不同的第一层和第二层构成，所述第一层相对于第二层具有更接近所述柔性透 明基板的距离，该第一层和第二层的交界处构成了透镜的表面界面，且所述第二层远离柔 性透明基板的一侧表面为平面。2. 如权利要求1所述的视景分离器件，其特征在于：所述透镜阵列元件位于所述柔性 透明基板的一侧，所述视差光栅元件位于所述柔性透明基板的另一侧，或者，所述透镜阵列 元件和所述视差光栅元件位于所述柔性透明基板的同一侧，且所述视差光栅元件位于所述 透镜阵列元件与所述柔性透明基底之间。3. 如权利要求2所述的视景分离器件，其特征在于：所述第一层的折射率大于第二层 的折射率，且所述透镜为正透镜。4. 如权利要求2所述的视景分离器件，其特征在于：所述视差光栅元件由复数个交替 排列的遮光元件和透光元件组成，所述遮光元件和透光元件的分布按照如下方式：在非边 界处的任一个遮光元件总是设置在两个相邻透镜的交界处，而任一个透光元件则总是正对 于一个透镜。5. 如权利要求4所述的视景分离器件，其特征在于：所述遮光元件的水平宽度:B、所 述透光元件的水平宽度B、该视差光栅元件中的一个单元结构宽度Pb，三者之间满足如下关 系(1) (2) 其中，η为视景数。6. 如权利要求5所述的视景分离器件，其特征在于：所述透镜阵列组件中，单个透镜焦 距为f、单元结构宽度为，且与视差光栅元件之间满足如下关系： f ^ Lb (3) Pl=Pb (4) 其中，Lb为所述视差光栅组件与一显示器屏幕间的安装距离。7. -种如权利要求1-6任意一项所述的视景分离器件的制作方法，该制作方法利用卷 对卷制程工艺实现，所述卷对卷制程工艺包括卷出作业、加工模式作业和卷入作业，其特征 在于：所述加工模式作业包括紫外光硬化转印加工工艺、凸版转印加工工艺和镀膜工艺。8. 如权利要求7所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述紫外光硬化转印 加工工艺包含有一透镜加工滚轮、复数个传输用滚轮、一涂布组件、一液态紫外线树酯、与 一紫外线光源产生组件，加工时， 首先，通过所述涂布组件，先将所述液态紫外线树酯涂布于所述柔性透明基底上，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所述透镜加工滚轮的压印、和所述 紫外线光源产生组件产生的紫外光的曝光固化后，于该柔性透明基底上方，形成该透镜阵 列组件中的第一层。9. 如权利要求8所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述凸版转印加工工 艺，包含有一光栅加工滚轮、一印墨滚轮、一黑色印墨，以及一传输用滚轮，加工时， 通过所述印墨滚轮，先将所述黑色印墨涂布于所述光栅加工滚轮，再经该光栅加工滚 轮的转印，将视差光栅组件制作在所述柔性透明基底的表面上。10. 如权利要求9所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：当所黑色印墨由黑色 紫外线印墨所构成时，所述凸版转印的加工工艺，还需增加一紫外线光源产生组件，以产生 一紫外光，提供该黑色紫外线印墨固化处理。11. 如权利要求8所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述镀膜工艺，包括 一涂布组件，一液态易固化树脂和一固化设备，加工时，通过该涂布组件，将该液态易固化 树脂，涂布于所述第一层上，以构成一液态易固化树脂薄膜，该液态易固化树脂薄膜再经该 固化组件固化后，可于该第一层上，形成该透镜阵列组件中的第二层，从而最终在柔性透明 基底上形成透镜阵列组件。12. 如权利要求9所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述透镜加工滚轮由 复数个透镜柱状透镜的凹槽结构所构成，所述光栅加工滚轮由复数个可印制遮光元件的凸 版结构所构成，相邻的两个凸版结构之间为凹陷结构。13. 如权利要求12所述的视景分离器件的制作方法，其特征在于：所述透镜加工滚轮 的旋转轴心、与所述光栅加工滚轮的旋转轴心平行；或者所述透镜柱状透镜凹槽的中心点 对准于所述凹陷结构的中心点处。
【专利摘要】一种视景分离器件及其制作方法，该视景分离器件包括柔性透明基板，设置于该柔性透明基板上的透镜阵列元件，以及同样设置于该柔性透明基板上的视差光栅元件，其中所述透镜阵列元件由折射率不同的第一层和第二层构成，所述第一层相对于第二层具有更接近所述柔性透明基板的距离，该第一层和第二层的交界处构成了透镜的表面界面。通过将视差光栅元件和透镜阵列元件集成到同一块基底上，使得视景分离器件成为一个独立的部件，不仅易于实现，而且整个工艺的一贯性提高，器件的精度和品质提高。
【IPC分类】G02B27/22
【公开号】CN104898291
【申请号】CN201510365919
【发明人】林明彦
【申请人】张家港康得新光电材料有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月29日
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