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