一種視鏡分離器件及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于裸眼3D顯示領(lǐng)域，具體地涉及一種視景分離器件及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知的裸眼3D影像顯示方法與技術(shù)（Auto-Stereoscopic Displaying Method and Technology)，一般是通過單獨(dú)使用視差光柵組件（Parallax Barrier Component)、 或者是柱狀透鏡陣列組件（Cylindrical Lens Array Component，以下簡稱透鏡組 件）所構(gòu)成的視景分離器件（View Separation Device)，作用于一多視景3D合成影像 (Multi-View Combined 3D Image)上，形成視景分離光學(xué)的作用，從而達(dá)到顯示裸眼3D影 像（Glasses-Free 3D Image)的目的。
[0003] 在上述的裸眼3D顯示技術(shù)中，存在如下的幾個問題：
[0004] 第一，視差光柵組件是通過限制某些角度的光出射，只讓所需角度的視圖影像分 別送至左右眼進(jìn)而呈現(xiàn)D影像。這種形式的3D畫面，其單眼影像清晰，但是受其結(jié)構(gòu)影響， 影像的亮度降低、解析度下降；
[0005] 第二、柱狀透鏡陣列組件是由許多長細(xì)直條狀凸透鏡沿一軸向連續(xù)排列，利用光 學(xué)折射的原理來產(chǎn)生左右眼的不同視圖，相對于視察光柵組件，因其利用光的折射來達(dá)到 分光的目的，所以光的損失較少，亮度較佳。然而這種形式的3D畫面，受透鏡場曲的原因， 強(qiáng)度印跡（footprint)會隨著觀看角度而變化，具體表現(xiàn)為：當(dāng)觀察者以偏離法線較大的 角度觀看時，左右視圖的重疊度提高，相互串?dāng)_從而導(dǎo)致3D影像的失真以及鬼影的出現(xiàn)。
[0006] 為了克服上述問題，在申請案號為102132216的臺灣專利申請中，首次提出了一 種超級裸眼 3D 影像顯不裝置（Super Auto-stereoscopic 3D Image Displaying Device) 的結(jié)構(gòu)。
[0007] 如圖1所示，是該超級裸眼3D影像顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該超級裸眼3D影像顯 示裝置40,依安裝的次序，主要由一顯示器屏幕組件50、一視差光柵組件60、與一透鏡組件 70所構(gòu)成。所謂超級裸眼3D影像的顯示，是指使用由具有等效視景分離作用的視差光柵組 件、與透鏡組件所構(gòu)成的視景分離組件，以達(dá)到顯示3D影像的目的。對于上述視景分離組 件的構(gòu)成，以下通稱為超立體視景分離組件（Super Auto-stereoscopic View Separation Component)。另外，為清楚標(biāo)示各組件裝置的方向與說明，圖上所示的坐標(biāo)系XYZ，對于面 對該超級裸眼3D影像顯示裝置40的觀賞者而言，令該X軸設(shè)定于水平方向、Y軸設(shè)定于 垂直方向、Z軸則以垂直于該裝置40的影像顯示面而設(shè)定，且該坐標(biāo)系XYZ遵守右手定則 (Right-Hand Rule)〇
[0008] 其中，該視差光柵組件60,由一透明基材61、一視差光柵結(jié)構(gòu)62、與一透明保護(hù)膜 63所構(gòu)成。其中，該透明基材61，由一平板狀結(jié)構(gòu)的透明玻璃、或壓克力（PMMA)所構(gòu)成，該 平板狀結(jié)構(gòu)則具有高度的面平整度。
[0009] 該視差光柵結(jié)構(gòu)62裝置于該透明基材61的一面上，由復(fù)數(shù)個遮光組件62a和復(fù) 數(shù)個透光組件62b所構(gòu)成。這些遮光組件62a與透光組件62b，具有垂直條狀、或傾斜條狀 結(jié)構(gòu)特征（如圖2~3所示），且遮光組件62a的水平寬度為g、透光組件62b的水平寬度 為B，一個單元結(jié)構(gòu)寬度為PB，該g、B、PJ1]，具有下兩式的關(guān)系：
[0012] 其中，n為視景數(shù)。
[0013] 該視差光柵結(jié)構(gòu)62,以一安裝距離LB，裝置于該顯示器屏幕組件50前，對于該多 視景合成影像，提供一視景分離光學(xué)的作用，以顯示3D影像。
[0014] 該透鏡組件70,由復(fù)數(shù)個柱狀形透鏡71所構(gòu)成，其中，單一個柱狀形透鏡71，可由 垂直條狀、或傾斜條狀結(jié)構(gòu)（如圖4~5所示）所構(gòu)成，具有一透鏡表面72、一焦距f、與一 單元結(jié)構(gòu)寬度1\。另外，該透鏡表面72,可由圓形曲面、或非圓形曲面所構(gòu)成。對于該焦距 f、與單元結(jié)構(gòu)寬度，令其具有下式（3)~（4)的關(guān)系，以達(dá)到等效視景分離作用。
[0015] f ^Lb (3)
[0016] PL= PB (4)
[0017] 其中，LB為安裝距離，即該視差光柵組件60、該透鏡組件70與顯示器屏幕組件50 間的距離。事實(shí)上，對于如圖1所示組件堆棧的結(jié)構(gòu)，該透鏡組件70因具有些許的厚度，于 實(shí)際的光學(xué)設(shè)計上，該些柱狀形透鏡的焦距f?是略大于該視差光柵結(jié)構(gòu)的安裝距離L B，所以 公式（3)中兩者并非完全相等。
[0018] 另外，對于上述的該些遮光組件62a、與該些透光組件62b，其作用除了提供等效 視景分離作用外，還具有光圈的效果。亦即，在保持該單元結(jié)構(gòu)寬度P B不變之條件下，透過 改變該些遮光組件62a、與該些透光組件62b的水平寬度g、B，例如：
[0022] 其中，百、B'系改變后該些遮光組件62a、與該些透光組件62b的水平寬度，即可 達(dá)到提高該視差光柵組件60亮度的目的。另外，還可透過以下的條件：
[0023] B，<B、且互_>豆 (7)
[0024] 達(dá)到降低該透鏡組件70所產(chǎn)生鬼影的現(xiàn)象。
[0025] 上述方案能夠在一定程度上解決鬼影與光亮的矛盾問題，然而對于由場曲帶來的 邊緣條帶效應(yīng)，卻依然無法解決。為此，在中國專利申請：CN200980120347中，設(shè)計了一種 能夠降低此問題的柱狀透鏡陣列。該透鏡陣列中的每一個透鏡，包括第一層和第二層，第一 層和第二層的交界面則限定了柱狀透鏡表面的界面，通過設(shè)定第一層的折射率、透鏡的曲 率半徑以及透鏡間的距離等參數(shù)的關(guān)系，可以有效抑制邊緣條帶效應(yīng)等問題，提高了裸眼 3D顯示裝置的可視角度。
[0026] 如果能將這兩種技術(shù)結(jié)合到一起，便能實(shí)現(xiàn)既解決鬼影和亮度的矛盾問題，又解 決場曲帶來的邊緣條帶效應(yīng)問題的最優(yōu)視景分離器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種視景分離器件，該視景分離器件能夠?qū)⒊?立體視景分離組件與雙層透鏡陣列相結(jié)合，從而同時解決鬼影、低亮度以及邊緣條帶效應(yīng) 等問題。
[0028] 此外，本發(fā)明的目的還在于提出一種能讓上述的視景分離器件易于制造，并適合 工業(yè)生產(chǎn)的大規(guī)模、批量化的制作工藝。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明其一目的提出的一種視景分離器件，包括柔性透明基板，設(shè)置于該柔 性透明基板上的透鏡陣列元件，以及同樣設(shè)置于該柔性透明基板上的視差光柵元件，其中 所述透鏡陣列元件由折射率不同的第一層和第二層構(gòu)成，所述第一層相對于第二層具有更 接近所述柔性透明基板的距離，該第一層和第二層的交界處構(gòu)成了透鏡的表面界面，且所 述第二層遠(yuǎn)離柔性透明基板的一側(cè)表面為平面。
[0030] 優(yōu)選的，所述透鏡陣列元件位于所述柔性透明基板的一側(cè)，所述視差光柵元件位 于所述柔性透明基板的另一側(cè)，或者，所述透鏡陣列元件和所述視差光柵元件位于所述柔 性透明基板的同一側(cè)，且所述視差光柵元件位于所述透鏡陣列元件與所述柔性透明基底之 間。
[0031] 優(yōu)選的，所述第一層的折射率大于第二層的折射率，且所述透鏡為正透鏡。
[0032] 優(yōu)選的，所述視差光柵元件由復(fù)數(shù)個交替排列的遮光元件和透光元件組成，所述 遮光元件和透光元件的分布按照如下方式：在非邊界處的任一個遮光元件總是設(shè)置在兩個 相鄰?fù)哥R的交界處，而任一個透光元件則總是正對于一個透鏡。
[0033] 優(yōu)選的，所述遮光元件的水平寬度I、所述透光元件的水平寬度B、該視差光柵元 件中的一個單元結(jié)構(gòu)寬度P B，三者之間滿足如下關(guān)系
[0036]其中，n為視景數(shù)。
[0037] 優(yōu)選的，所述透