一种3d成像光栅组件及3d显示装置的制造方法_3

文档序号:9686387阅读:来源:国知局
但要求 球差误差范围更小,郝么K值选在双曲线范围化<-1)。而在实际应用中,只要满足一定球差 和厚度的要求,k值取值范围无论在双曲线或是楠圆曲线范围内均可。优选地,其中k的取 值范围是-1. 5<k<-0. 9,1/R为X= 0处的曲率半径,范围是;1. 5k〉R> =化。
[0049]其中,准直透镜30的宽度D需要满足如下条件,D〉=f=R/(n-l),否则,无法满 足W上的准直要求。准直透镜30的厚度由X= 0点即X。点的曲率半径r。,也就是该点的 焦距F。=re/n-1决定的。焦距越大,透镜越厚,反之,则越薄。
[0050] 若干的准直透镜30被重复排列形成阵列;因其作用是将每个像素或子像素(也即 发光光源)的光线起到准直的作用,只要每个准直透镜30的宽度D为显示面板2上各像素 或子像素的宽度的1/N即可。
[0051] 分光透镜11的作用是将一个视点组中若干视点像素或子像素相邻两视点左右顺 序倒置,如1、2、3、4、5倒序变为5、4、3、2、1,W便观察者的左右眼在规定的距离上可W同时 看到图像。送和一般柱面透镜原理没有不同,只是一般柱面透镜要求像素点和透镜之间距 离要放在焦距上,而本例中由于经过准直透镜阵列光栅3后,每个像素或子像素发出的光 由发散光线变为准直光线,则不受焦距限制。
[0052] 所谓的分光透镜11,即图2中所示的长条形的柱状结构,若干的分光透镜11被重 复排列形成阵列,当然,并不是由单个的分光透镜11拼合而成,而是整体成型的一体结构。 该图2中示出了 7个分光透镜11组成了一分光透镜阵列光栅1,当然,在实际应用过程中, 该分光透镜阵列光栅1的大小取决于显示面板2的大小。从该图2中可看出,每个分光透 镜11的横截面也呈平凸透镜的结构,其入射光面(下方的面)即为平面,其出射光面(上 方的面)即为外凸柱面。所述外凸柱面包括外凸圆柱面或者抛物面、楠圆面、双曲线面、高 次曲线拟合形成的高次曲面或者高次曲面去除高次项形成的二次曲面。由于该分光透镜11 所起作用为分光,根据需要形成不同的出射方向,因此,其宽度Η与视点组的宽度相同。
[0053] 下面对其原理进行简单解释,该准直透镜30将各发光光源发出的散射光准直形 成准直光;该分光透镜11的作用是根据透镜的特性,把相同方向的平行光导到同一个方 向,送样不同的图像就在不同的方向,从而可W看到3D的成像效果。分光透镜11的宽度Η 一般取决于分光透镜11下方(图中所示为图3左侧)显示面板2上像素20的个数。一般 在每一个分光透镜11下方,在一横排(一个分光透镜11下方沿柱面延伸方向有若干横排) 上,为了拓展视区,分光透镜11的宽度Η可W是基本视点数(即视点组内的像素个数)的 整倍数Μ(Μ为正整数),Μ的取值范围优选为1~4 ;Μ的取值越大,其视区越大。本例中W Μ= 1为例,比如,图3中所示,一个视点组中设置了 5个视点,因此,其分光透镜11下方设 置了 20a、2化、20c、20d、20e共5个像素20,每个像素20的图像经该分光透镜11后向5个 不同的方向投射,如图5所示,分别形成5个视点S1、S2、S3、S4、S5的图像。当然,根据需 要,视点的个数可W增加或者减少,本例中5个仅作为举例说明,并不限定视点个数。显然, 视点组中的视点个数越多,其分光透镜11的宽度更宽,且对于该上述原理,均为本领域技 术人员所公知,本发明并不对其做出改进。
[0054] 在一定的观察范围内,如图5中所示的楠圆框代表观察者双眼所在位置,当观察 者站在合适的位置时,其左眼化和右眼邸将分别观察到不同的图像,比如该图中观察者站 在视点S2和S3之间的位置,则其左眼化和右眼邸将分别观察到视点S3和视点S2的图 像,从而观察到该位置处的3D显示图像。
[00巧]即该分光透镜阵列光栅1起到将显示面板2上不同的图像分别投向左眼化和右 眼邸的功能,送样就实现了 3D显示的功能,如图3所示,该分光透镜11的中必处厚度最大, 向两端逐渐缩小。因此,每个分光透镜11实际上是凸透镜,只不过不是表面为球面的凸透 镜,而是表面为柱面的凸透镜。
[0056] 根据凸透镜的焦距计算公式,可知,其分光透镜的焦距f仅与分光透镜11的两个 面的半径(其入射光面的半径为R1,出射光面的半径为R2)和折射率η有关。而该分光透 镜11的入射光面为一平面,其出射光面为一外凸柱面。为简化起见,后续描述过程中所说 的分光透镜11的半径即指该出射光面的半径R2。
[0057] 本例中,上述准直透镜阵列光栅3的厚度与各准直透镜的宽度和半径有关。比如, 可为0. 1-lmm。所述分光透镜阵列光栅1的厚度为0. 1-lmm。所述3D成像光栅组件的整体 厚度为0. 2-2mm。
[0058] 综上可知,所述3D成像光栅组件的人眼的观看距离受所述分光透镜11的半径 (即图2中所示分光透镜11出射光面的半径)和折射率控制。所W可W选取适当的半径即 可实现合理的观看距离,比如当半径为10mm时,观看距离约为5m左右;当半径为50mm时, 观看距离为25m左右。半径越小,分光透镜的发散作用越明显,反之,当分光透镜的半径增 大,直至无穷大时,就变成了平板玻璃,出射的平行光方向就不会变化,也就没有发散作用 了。即当分光透镜的半径越大,其观看距离越远。
[0059] 优选地,所述分光透镜阵列光栅1上各分光透镜的半径大于5mm。
[0060] 关于该准直透镜阵列光栅3和分光透镜阵列光栅1之间的连接方式,并不特别限 定,只要其能起到将两者组装在一起,并起到各自的功能即可。比如,所述准直透镜阵列光 栅3和所述分光透镜阵列光栅1之间胶合连接。所谓的胶合连接,指在准直透镜阵列光栅3 和分光透镜阵列光栅1之间通过粘合剂将两者粘贴成一体,所谓的粘合剂可W采用本领域 技术人员公知的各种折射率较低的透明胶,其折射率小于准直透镜阵列光栅3和分光透镜 阵列光栅1的折射率;比如可W是树脂类。即其胶合连接所用的粘合剂的折射率ni<n2,其 中,Π2为所述准直透镜阵列光栅3和所述分光透镜阵列光栅1的介质的折射率。
[0061] 当采用透明介质将两分光透镜阵列光栅1和准直透镜阵列光栅3贴合为一体时, 可W如图2中所示,准直透镜阵列光栅3上的柱面和分光透镜阵列光栅1上的柱面均朝上, 也可W如图3所示的方式,将准直透镜阵列光栅3的柱面朝下,将准直透镜阵列光栅3的平 面与分光透镜阵列光栅1的平面贴合。将两者粘贴为一体。优选采用图3的方式。
[0062] 该分光透镜阵列光栅1和准直透镜阵列光栅3的材质可W采用透明玻璃、塑料类 (比如透明有机材料、透明聚合物材料)等,常见采用PMMA(亚克力)、PP(聚丙帰)、PE(聚 己帰)。优选材料PMMA制作。
[0063] 对于采用透明玻璃材料制作的分光透镜阵列光栅1,可W采用切削、粗磨、精磨等 步骤制作而成。对于塑料类的分光透镜阵列光栅1,可W采用模压热固成型(比如通过模具 压铸成型)、或者光刻热烙胶+等离子蚀刻等方法制作而成。可W采用常用的制作透镜阵列 的方法形成,不再赏述。
[0064] 本例提供的3D成像光栅组件,由于包括分光透镜阵列光栅1和准直透镜阵列光栅 3。一方面,准直透镜阵列光栅3把显示面板2上每个像素发出的光线变成准直光,另一方 面,分光透镜阵列光栅1起到分光作用,送样不同的图像就在不同的方向,从而可W看到3D 的成像效果。由于采用准直透镜阵列光栅3预先将显示面板2上各像素发出的发散光变成 准直光,因此可任意调节分光透镜阵
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