专利名称：具有定向光轴的双折射柱透镜光栅的裁切设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及柱透镜领域，尤其涉及用作光栅的具有定向光轴的双折射柱 透镜的裁切设备。
背景技术：
目前最普遍的具有定向光轴的柱透镜光栅器件是由双折射的液晶聚合
物制成的双折射柱透镜阵列，对于2D/3D可切换显示的柱透镜光栅器件还 包括由单折射率材料构成的与双折射柱透镜阵列的凹凸面密接组合的单折 射柱透镜阵列，当然，如果双折射材料的其中一种折射率与空气的折射率相 等，就不必单折射率柱透镜阵列；该器件为由全等的柱透镜组成的平行柱透 镜阵列，该柱透镜光栅通常利用其双折射特性工作，在液晶显示器面板出射 的线偏振光照射下，可以通过一个TN盒控制入射到此器件的线偏振光的振
从而直接透射或者折射所述偏振光，直接透射时，该光栅表现为一个透明平 板而使显示器保持为2D (平面显示)状态，折射时，该光栅表现为一个组 合凸柱透镜阵列特性而使显示器为3D (三维显示)状态。具体技术可以参 考中国专利公开文献CN101261369中记载的内容。
柱透镜光栅器件在安置到显示器上之前，需要按照设计的角度和尺寸进 行精确的裁切。目前的裁切设备如图1所示，包括平板透明托盘1和裁切基 线平板2，其中平板透明托盘1放置在裁切基线平板2之上，由于光栅器件 本身比较薄，软，所以裁切的时候需要一块透明的刚性平板托盘， 一般由玻 璃制成。裁切时，光栅3放置在平板透明托盘1的上表面，利用裁切基线平 板上的对准基线进行对准裁切。其中标记31指示为单折射率材料，标记32 指示为双折射率材料。在通常的自然光照明的情况下，对于肉眼来说，这种 光栅器件的光学效果接近于透明平板，或者由于组成光栅的单个的柱透镜宽 度太小，仅凭肉眼不容易分辨出组成光栅的单个柱透镜，所以难以与裁切基线精确对位，通常的做法是使得裁切基线平板的带有用于对准的刻线的一个 表面(如果裁切基线平板是透明的，刻线(也可以称之为准线)可以位于下 表面，否则位于上表面)位于光栅柱透镜阵列的焦平面内，则裁切基线将在 垂直于柱镜母线的方向上被柱镜放大至等于柱镜的宽度，此时最利于和基线 对准。如果裁切基线与柱透镜母线不平行，则裁切基线经柱透镜放大后出现 明显的分段，如果裁切基线与柱透镜母线平行，则裁切基线经柱透镜放大后 不会出现分段，而是均匀的、宽度等于柱透镜宽度的直线，柱透镜宽度为柱 透镜阵列中相邻两条柱透镜的母线之间的距离。也就是说，这种裁切设备， 若能方便地设置光栅器件平面与裁切基线所在平面的距离，使裁切基线平板 的上表面位于柱透镜光栅器件的焦平面内，则对位可以变得很容易。
在实际应用中，由于要裁切的柱透镜光栅焦距、大小不同，因此采用的 玻璃托盘的厚度也会要求不一样，如果直接将玻璃托盘放置于裁切基线平板 上，由于玻璃的厚度和折射率都会影响光线的折射，从而影响柱透镜光栅的 焦平面的位置，因此需要选择合适厚度和折射率的玻璃，才能使裁切基线平 板的上表面刚好位于光栅柱透镜的焦平面上。不同型号的器件由于焦距不 同，对平板托盘玻璃的厚度/折射率的要求也就会有变化。实施过程难度很 大。还有一种方案是选用一块固定的平板玻璃托盘，而调整此玻璃托盘与裁 切基线平板的距离。但是如果光栅的裁切面积较大，平板玻璃也就相应要求 具有更大的面积，为了防止重力、压力导致玻璃平板产生大的形变而使对焦 产生困难，玻璃的厚度也就要求较大。但是，如果由于玻璃的面积的限制而 使玻璃的厚度超出了自然光照明条件下光栅柱透镜的焦距，则又只能换用更 薄的平板玻璃作为托盘，显然又会产生形变等问题，而且与一次性精确固定 一个距离相比，这种对距离的精确调整所需要的结构组件相对要更加精密， 成本也高得多。因此，调整平板玻璃托盘的方式也不是一个好的选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可方便裁切任何大小、任何焦距的柱透镜光 栅的裁切设备。
为实现本发明的上述目的，特提供一种双折射柱透镜光栅的裁切设备，
包括平板透明托盘1和裁切基线平板2，所述平板透明托盘1用于放置双折射柱透镜光栅，所述裁切基线平板2上设置有对准基线；还包括偏光片4和
偏光片旋转平台5，其中，所述偏光片4和偏光片旋转平台5位于平板透明
托盘1和裁切基线平板2之间，且偏光片4置于偏光片旋转平台5上，偏光
片4可随偏光片旋转平台5旋转而旋转。
所述裁切基线平板2可以是非透明平板。 所述裁切基线平板2可以是透明平板，且在其下设置有光源。 所述具有定向光轴的双折射柱透镜光栅可以是一组合光栅，由单折射率
柱透镜阵列和双折射率柱透镜阵列组合而成。
所述具有定向光轴的双折射柱透镜光栅可以仅为双折射率柱透镜阵列。 在所述平板透明托盘1的上方可以有一个放大镜，用于观察所述平板透
明托盘1上的双折射柱透镜光栅。
本发明的上述方案，只需要一个固定有偏振片的旋转平台，就能方便地
调整光栅器件的焦平面，从而使光栅器件的裁切对位变得更加容易的目的。
而且由于此装置对光栅器件焦距的调整可以使其上限值为无限大，从而具有
更大的适应性。
图1现有技术中用于裁切双折射柱透镜光栅的裁切设备示意图； 图2为本发明的用于裁切双折射柱透镜光栅的裁切设备示意图； 图3为柱透镜光栅的柱透镜横切面示意图。
具体实施例方式
本发明的具体方案如图2所示，图中的裁切设备除了包括现有技术中的
平板透明托盘1和裁切基线平板2之外，还包括偏光片4和偏光片旋转平台
5,其中，所述偏光片4和偏光片旋转平台5位于平板透明托盘1和裁切基
线平板2之间，且偏光片4置于偏光片旋转平台5之上，偏光片4可随偏光
片旋转平台5旋转而旋转；下面具体描述该裁切设备的工作原理。
具有定向光轴的柱透镜光栅器件基于线偏振光的双折射率特性而工作。
当入射的线偏振光的偏振方向沿着平行于液晶分子指向矢的方向，液晶的折 射率为 ，当入射的线偏振光的偏振方向沿着垂直于液晶分子指向矢的方向，其折射率为 。当入射的线偏振光的偏振方向沿着与液晶分子指向矢的
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方向成一个夹角^的时候，液晶的折射率为 二 2 2 2/1。<formula>formula see original document page 6</formula>
液晶的折射率的不同，导致了光栅器件的焦距不同。这样，通过调节入射光 栅器件的光的偏振特征(线偏振角度)，就可以方便的调节光栅器件的焦距。
如果"// < "丄，当0° < ^ < 90°时，由公式可以得到
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即W"丄；
如果 >/7丄，当o、e〈9(r时，由公式可以得到
<formula>formula see original document page 6</formula> ^"〃 一(w^ 一w丄2)
即"± 因此，无论什么情况下， 均位于"〃和"丄之间。
由于本发明中的柱透镜光栅3为密接柱透镜阵列(组合透镜阵列)，包 括由单折射率材料31构成的单折射率凹柱透镜阵列和由双折射率材料32构 成的凸柱透镜阵列，凹柱透镜阵列和凸柱透镜阵列的凹凸表面吻合(密接， 其横截面圓的半径大小相等)，且其与接合面相对的另一面是相互平行的平 面，也即是说，凹柱透镜阵列为平凹柱透镜组成的，凸柱透镜阵列为平凸柱 透镜组成的；其中单折射率材料的折射率为n,双折射率材料的折射率分别 力w丄;fp ，JL"="〃，"〃<"丄(iiJK;^一^t《且^, iiT^乂；^"二w丄，w丄〈w〃，取单折射率透镜阵列为凸透镜阵列，双折射率透镜阵列为凹透镜阵列等)； 则在此例中，对于凸/凹柱透镜皆为薄透镜的情况，凹柱透镜的焦距&为
凸柱透镜的焦距f2为 -1 ,
根据密接薄透镜的焦距计算公式得出如下公式<formula>formula see original document page 7</formula>其中，f为密接薄透镜焦距，r为光栅器
件柱透镜的横截面圆半径；由于是密接组合的透镜，故凹透镜阵列和凸透镜 阵列的横截面圓半径是相等的，均为r，且组合透镜的效果必然是相当于凸 镜的。
由此7>式可知，由于"="〃 < < w± ，柱透《竟光4册器件相对于不同偏 振方向的线偏振光的焦距的上限为①，因此可以方便地给平板透明托盘1和 裁切基线平板2设置一个合适的距离，作为设定光栅器件与裁切基线平板之 间的固定距离，只需要调节偏光片旋转平台5的旋转角度以调整入射到柱透 镜光栅器件的光的偏振特征，来调节柱透镜光栅相对于偏振光的焦距，以使 裁切基线平板的带有刻线的表面刚好位于光栅柱透镜的焦平面上，很容易进 行裁切。
对于密接柱透镜阵列的凸/凹柱透镜皆为厚透镜的情况，虽然厚透镜的 焦面一般不是平面，对于这种情况，分析的时候可以在沿着垂直于柱透镜母 线的方向上，适当地选取此厚透镜的较小一部分(小到可以按照薄透镜来计 算，如图3所示，其中选取的部分为2d宽度，当然，也可以在其它地方选 取，图3所示仅仅为其中一个例子)来作为参考。这时对此一小部分的分析 就可以直接沿用上面对薄透镜进行的分析。对于这种凸/凹柱透镜皆为厚透 镜的密接柱透镜阵列光栅，相对于不同偏振方向的线偏振光，其焦距的上限柱透镜皆为薄透镜的密接柱透镜阵列光栅的情况 一致。所以这里就不再单独对此厚透镜的情况进行详尽的计算。
虽然厚透镜的焦面不是平面，但是在厚透镜的母线的两边一定距离范围 内，可以认为焦面是一个平面，如图3所示，附图标记6标示的直线为厚透
镜横切面的母线所在位置处，d表示为母线两边的一定距离；当用于对准的 刻线位于该焦面上时，在透镜的上方可以很清晰的观察到，因此，对于柱透 镜光栅的凸/凹柱透镜阵列皆为厚透镜阵列的情况，同样可以采用本发明的 方法进行裁切。
为了更加清晰的对准基线，作为另外一个改进方案，可以使用透明的裁 切基线平板2，并在裁切基线平板2的下方放置一个光源。当然了，如果不 采用透明的裁切基线平板2，可以采用反光较强的材质。
如果单个柱透镜的宽度太小，即使裁切基线平板的上表面位于柱透镜光
栅器件的焦平面内，肉眼也仍然难以分辨，作为另一个优选实施例，可以在 光栅的上方放置一个放大镜，此放大镜可以沿着与裁切基线平行的方向移 动，以便于观察。
上述实施例中虽然是以裁切组合柱透镜光栅为例，但由于折射率的可调 性同样也可以裁切仅由具有定向光轴的双折射柱透镜阵列构成的光栅。
本发明的上述裁切设备，只需要一个固定有偏振片的旋转平台，就达到 了方便地调整以使裁切基线平板的上表面位于光栅器件焦平面上，从而使光 栅器件的裁切对位变得更加容易的目的。而且由于此装置对光栅器件焦距的 调整可以使其上限值为无限大，从而具有更大的适应性，在更换不同型号的 光栅器件的时候，也仍然只需要同样调整此旋转平台，而不需要调整光栅器 件与裁切基线平板之间的距离，更不需要挑选具有更严格的厚度和折射率要 求的平板玻璃托盘。
上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术 人员在本方法的启示下，在不脱离本方法宗旨和权利要求所保护的范围情况 下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种具有定向光轴的双折射柱透镜光栅的裁切设备，包括平板透明托盘(1)和裁切基线平板(2)，所述平板透明托盘(1)用于放置双折射柱透镜光栅，所述裁切基线平板(2)上设置有对准基线；其特征在于，还包括偏光片(4)和偏光片旋转平台(5)，其中，所述偏光片(4)和偏光片旋转平台(5)位于平板透明托盘(1)和裁切基线平板(2)之间，且偏光片(4)置于偏光片旋转平台(5)上，偏光片(4)可随偏光片旋转平台(5)旋转而旋转。
2. 根据权利要求1所述的一种具有定向光轴的双折射柱透镜光栅的裁 切设备，其特征在于，所述裁切基线平板(2)为非透明平板。
3. 根据权利要求1所述的一种具有定向光轴的双折射柱透镜光栅的裁 切设备，其特征在于，所述裁切基线平板(2)为透明平板，且在其下设置 有光源。
4. 根据权利要求1所述的一种具有定向光轴的双折射柱透镜光栅的裁 切设备，其特征在于，所述具有定向光轴的双折射柱透镜光栅为一组合光栅， 由单折射率柱透镜阵列和双折射率柱透镜阵列组合而成。
5. 根据权利要求1所述的一种具有定向光轴的双折射柱透镜光栅的裁 切设备，其特征在于，所述具有定向光轴的双折射柱透镜光栅仅为双折射率 柱透镜阵列。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的一种具有定向光轴的双折射柱 透镜光栅的裁切设备，其特征在于，在所述平板透明托盘(1)的上方有一 个放大镜，用于观察所述平板透明托盘(1)上的双折射柱透镜光栅。
全文摘要
本发明公开了一种具有定向光轴的双折射柱透镜光栅的裁切设备，包括平板透明托盘(1)和裁切基线平板(2)，所述平板透明托盘(1)用于放置双折射柱透镜光栅(3)，所述裁切基线平板(2)上设置有对准基线；还包括偏光片(4)和偏光片旋转平台(5)，其中，所述偏光片(4)和偏光片旋转平台(5)位于平板透明托盘(1)和裁切基线平板(2)之间，且偏光片(4)置于偏光片旋转平台(5)上，偏光片(4)可随偏光片旋转平台(5)旋转而旋转。利用本发明的上述方案，能非常方便地调整光栅器件的焦平面，从而使光栅器件的裁切对位变得更加容易，而且由于此装置对光栅器件焦距的调整可以使其上限值为无限大，从而具有更大的适应性。
文档编号C03B33/00GK101445318SQ200810240178
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者王统领 申请人:北京超多维科技有限公司