專利名稱：一種裸眼3d液晶顯示器及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裸眼3D液晶顯示器及制作方法，包括其中關(guān)鍵部件園柱透鏡陣列膜片等的設(shè)計(jì)與制作方法，屬于顯示器制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
立體顯示技術(shù)具有傳統(tǒng)顯示技術(shù)所不能比擬的高臨場(chǎng)感，能給人們能帶來美妙的立體享受。3D顯示常常劃分為3D眼鏡型和裸眼3D型，而裸眼3D型又分為光屏障式、柱狀透鏡式、指向光源式等不同類型。柱透鏡式3D顯示3D顯示效果好、具有圖像亮度不受影響、 成本低的優(yōu)點(diǎn)。柱透鏡型裸眼3D液晶顯示器包括液晶顯示屏、柱透鏡陣列膜片、過渡玻璃片。柱透鏡型裸眼3D液晶顯示器是將液晶屏的顯示按人左右眼不同位置分別拍攝而又合到一起的視頻圖像，通過柱透鏡陣列膜片將左右眼圖像信息分離并分別投射到人的左眼和右眼，觀察者的雙眼看到的圖像分別稱為左視像和右視像。大腦把左右視像信息進(jìn)行合成以后，人便感到了如身臨其境的立體感覺。但是，這種柱透鏡型裸眼3D液晶顯示器往往因柱透鏡陣列膜片制成品結(jié)構(gòu)的限制，與液晶屏很難很難做到完美匹配，所以在圖像“分離”時(shí)，左右眼分別容易看到互相干擾的畸變視像，導(dǎo)致立體圖像顯示不清晰、立體效果差。因此，柱透鏡膜片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作的好壞對(duì)顯示的3D效果影響極大，是柱透鏡型裸眼3D液晶顯示器制作技術(shù)的核心。常規(guī)的柱透鏡陣列膜片制作工藝主要分為注入成型法和膜壓方法；其中，注入成型法是將有機(jī)材料加溫成液態(tài)，注入模具中冷卻成型。膜壓方法是將有機(jī)薄膜材料加熱使其變軟(接近融化的程度)放入模具壓制，冷卻后成型。由于這種微光學(xué)元件要求精度高、 形狀復(fù)雜、尺寸小，而上述方法采用的都是熱加工工藝，所以膜成型后變形較大，很難保證設(shè)計(jì)效果，因此，產(chǎn)品合格率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種裸眼3D液晶顯示器，解決了常規(guī)的柱透鏡型裸眼3D液晶顯示器存在的左右眼圖像互相干擾，導(dǎo)致立體圖像顯示不清晰、立體效果差等缺欠。本發(fā)明進(jìn)一步提供了裸眼3D液晶顯示器的制作方法，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，精度高，生產(chǎn)成本降低等特點(diǎn)。本發(fā)明的柱透鏡型裸眼3D液晶顯示器，其特征在于主要由液晶顯示屏、柱透鏡陣列膜片、過渡玻璃片和含有襯墊料的膠層構(gòu)成；
所述的柱透鏡陣列膜片靠近液晶屏的一面是平的，另一面由N個(gè)小圓柱透鏡平行排列構(gòu)成匯聚透鏡，通過聚光成像把圖像進(jìn)行分割并根據(jù)圓柱透鏡曲面曲率半徑的大小所確定的折射角度；
圓柱透鏡參數(shù)計(jì)算公式如下
圓柱透鏡個(gè)數(shù)(N)=液晶屏像素列數(shù)(m) X3 / 4；圓柱透鏡寬度(W)=顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度(S) /線數(shù)(N); 圓柱透鏡曲率半徑R=圓柱透鏡寬度(W)的1. l(Tl. 16倍； 圓柱透鏡厚度H=2WfL / η S ； 圓柱透鏡厚度H=2WfL / η S - d - y ； 其中
L中心觀察點(diǎn)到像平面的距離； η柱透鏡的折射率； s----液晶屏顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度； d過渡玻璃片的厚度； y一一含襯墊料膠層的厚度；
所述的液晶屏為常規(guī)的液晶屏，可根據(jù)希望得到顯示圖像的尺寸大小、圖像的分辨率、 視像立體感的強(qiáng)弱來選取。所述的透明過渡層為光學(xué)玻璃片；調(diào)整過渡玻璃片的厚度來可以改變柱透鏡焦點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)柱透鏡焦平面與液晶屏像平面重合。將透明過玻璃片與柱透鏡粘合為一復(fù)合體，目的是使柱透鏡陣列膜片減少變形的可能性。在粘合膠中添加球形襯墊材料的辦法，通過控制襯墊材料的粒徑來實(shí)現(xiàn)焦平面與像平面之間相對(duì)位置的精細(xì)調(diào)整。本發(fā)明柱透鏡型裸眼3D液晶顯示器的制作方法，包括以下步驟
1)將液態(tài)光敏樹脂材料滴入柱透鏡陣列膜片的模具中，用超聲波振動(dòng)2 5分鐘，然后在真空密封條件下靜置3 8分鐘，讓膠內(nèi)的氣泡充分排除；再緩慢放入空氣后靜置10 20分鐘；用紫外燈照射使光敏樹脂材料固化，再經(jīng)70士5°C干燥處理。脫模即得柱透鏡陣列膜片；
2)在樹脂膠內(nèi)摻入0.2 0. 5% (W/W)的直徑為0. 02 0. 8mm球形襯墊料，攪拌均勻后，將膠均勻涂布在過渡玻璃片的表面，厚度為0. 03 0. 9mm，再把柱透鏡陣列膜片復(fù)合到過渡玻璃片上，干燥烘烤即成；
3)柱透鏡陣列膜片復(fù)合體的制作
在柱透鏡陣列膜片和液晶顯示屏之間加入了一張過渡玻璃片，是通過調(diào)整過渡玻璃片的厚度來控制柱透鏡焦點(diǎn)位置，選擇合適的厚度使柱透鏡陣列膜片的柱透鏡焦平面與液晶顯示屏像平面重合。本發(fā)明的積極效果在于柱透鏡陣列膜片的結(jié)構(gòu)可以把圖像“分離”得最佳狀態(tài)， 使左右眼分別看到無干擾無畸變的左右視像。將柱透鏡陣列膜片、過渡玻璃片、通過含有球形襯墊料的膠層粘合而成，有利于提高柱透鏡膜片的強(qiáng)度；由于復(fù)合體中的渡玻璃片和液晶顯示屏的基板材質(zhì)基本相同，物理性能接近，因此在溫度變化時(shí)兩者尺寸的伸縮變化基本是同步的，這樣就能保證柱透鏡與像素的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)；在制作柱透鏡復(fù)合體時(shí)加入球形襯墊材料調(diào)整柱透鏡復(fù)合體的厚度；本發(fā)明顯示器具有立體圖像顯示清晰度高、立體效果明顯，觀看舒適等特點(diǎn)。


圖1、本發(fā)明裸眼3D液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意圖2、本發(fā)明裸眼3D液晶顯示器中單個(gè)柱透鏡結(jié)構(gòu)圖3、本發(fā)明裸眼3D液晶顯示器制作過程中，柱透鏡陣列膜片與玻璃粘合時(shí)粘合膠中添加球形襯墊材料的分布在圖中，1—液晶顯示屏；2—柱透鏡陣列膜片；3—過渡玻璃片；4—含有襯墊料的膠層；5—球形襯墊材料。
具體實(shí)施例方式通過以下實(shí)施例進(jìn)一步舉例描述本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明，在不背離本發(fā)明的技術(shù)解決方案的前提下，對(duì)本發(fā)明所作的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的任何改動(dòng)或改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。實(shí)施例1
根據(jù)圖ι所示，由液晶顯示屏1、柱透鏡陣列膜片2、過渡玻璃片3和含有襯墊料的膠層4構(gòu)成本發(fā)明；使用的液晶顯示屏1是7. 5英寸，顯示區(qū)尺寸155mmX102mm、像素點(diǎn)陣 320X240的TFT液晶屏。柱透鏡陣列膜片2的圓柱透鏡光學(xué)參數(shù)計(jì)算如下(參照?qǐng)D2)
圓柱透鏡個(gè)數(shù)(N)=液晶屏水平方向的子像素5的總數(shù)+4=mX3 / 4，其中m=320，則則本例 N=320X3 / 4=240 ；
柱透鏡陣列膜片2的圓柱透鏡寬度(W)可按下式方法計(jì)算 W=液晶屏1的顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度(S) /柱透鏡陣列膜片2的園柱透鏡列數(shù)(N)， 本例 W=155 +240=0. 646 mm ； 柱透鏡的曲率半徑(R) =寬度(W)的1. l(Tl. 16倍， 本例 R=O. 646mm X 1. 14=0. 736mm ； 陣列板(復(fù)合體)厚度(H) =2WL / η S-d-y 本例 Η=2Χ0· 736X600 + 155 + 1. 54 一 0. 55-0. 30=2. 850 (mm)； 式中中心觀察點(diǎn)到像平面的距離L=600mm ；折射率η =1. 54 ；液晶顯示屏1的顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度S=155mm;過渡玻璃片3的厚度d =0. 55 ；含有球形襯墊材料8的膠層4的厚度 y=0. 30mmo按上述參數(shù)制作柱透鏡陣列膜片2的模具。柱透鏡陣列膜片2的制作
在本實(shí)施例中采用了紫外光固化方法，是將透明的光敏樹脂材料放入模具，然后用紫外光照射使之固化成型。具體步驟如下
將適量液態(tài)的透明光敏樹脂滴入模具中在80W的超聲波振動(dòng)臺(tái)上2分鐘，真空密封靜置5分鐘，緩慢放入空氣，靜置10分鐘；用100W波長(zhǎng)465nm的紫外燈照射3分鐘；在70士2°C 干燥20分鐘，脫模即得柱透鏡陣列膜片2。柱透鏡陣列膜片2復(fù)合體的制作(參照?qǐng)D3)
在樹脂膠內(nèi)摻入0. 4% (W/W)的直徑為0. 05mm球形襯墊料5，攪拌均勻后，將膠均勻涂布在過渡玻璃片3的表面形成含有襯墊料的膠層4，厚度為0. 05mm，再把柱透鏡陣列膜片2 復(fù)合到過渡玻璃片3上，干燥烘烤即可。
最后，將液晶顯示屏1、柱透鏡陣列膜片2的復(fù)合體進(jìn)行組合，即可制成5. 7英寸的裸眼3D液晶顯示器。實(shí)施例2
根據(jù)圖ι所示，由液晶顯示屏1、柱透鏡陣列膜片2、過渡玻璃片3和含有襯墊料的膠層 4構(gòu)成本發(fā)明；使用的液晶顯示屏1是10. 4英寸，顯示區(qū)尺寸211. 20mmX 158. 40mm、像素點(diǎn)陣=640X480的TFT液晶屏；
柱透鏡陣列膜片2的圓柱透鏡光學(xué)參數(shù)計(jì)算如下(參照?qǐng)D2) 圓柱透鏡個(gè)數(shù)(N)=液晶屏水平方向的子像素5的總數(shù)+4=mX3 / 4，其中m=640，則則本例 N=640X3 / 4=480
柱透鏡陣列膜片2的柱透鏡寬度(W)可按下式方法計(jì)算
W=液晶顯示屏1的顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度(S) /柱透鏡陣列的線數(shù)(N)，
本例 W=211. 20 + 480=0. 440 mm ；
柱透鏡的曲率半徑(R) =寬度(W)的1. l(Tl. 16倍，
本例 R=O. 440mm X 1. 13=0. 497mm ；
陣列板(復(fù)合體)厚度H=2ffL / η S-d-y,
本例 Η=2Χ0· 440X800 + 1. 54 + 211. 2 - 0. 5-0. 10=1. 564 (mm)。式中中心觀察點(diǎn)到像平面的距離L=700mm ；折射率η =1. 54 ；液晶顯示屏1的顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度S=211. 20mm;過渡玻璃片3的厚度d =0.5;含有球形襯墊材料8的膠層 4 的厚度 y=0. 10mm。按上述參數(shù)制作柱透鏡陣列膜片2的模具。柱透鏡陣列膜片2的制作
在本實(shí)施例中采用了紫外光固化方法，是將光敏型材料放入模具，然后用紫外光照射使之固化成型。具體步驟如下
將液態(tài)光敏樹脂材料滴入模具中在80W的超聲波振動(dòng)臺(tái)上2分鐘，真空密封靜置5分鐘，緩慢放入空氣，靜置10分鐘；用IOOff波長(zhǎng)465nm的紫外燈照射3分鐘；在70士2°C干燥 20分鐘，脫模即得柱透鏡陣列膜片2。柱透鏡陣列膜片2復(fù)合體的制作(參照?qǐng)D3)
在樹脂膠內(nèi)摻入0. 6% (W/W)的直徑為0. IOmm球形襯墊材料5，攪拌均勻后，將膠均勻涂布在過渡玻璃片3的表面，膠層厚度為0. IOmm,再把柱透鏡陣列膜片2復(fù)合到過渡玻璃片 3的膠膜上，干燥烘烤即可。最后，將液晶顯示屏1、柱透鏡陣列膜片2的復(fù)合體進(jìn)行組合，即可制成10. 4英寸的裸眼3D液晶顯示器。實(shí)施例3
根據(jù)圖ι所示，由液晶顯示屏1、柱透鏡陣列膜片2、過渡玻璃片3和含有襯墊料的膠層4構(gòu)成本發(fā)明；使用的液晶顯示屏1是15英寸，顯示區(qū)尺寸304mmX228mm、像素點(diǎn)陣 1024X768 的 TFT 屏
圓柱透鏡陣列膜片2光學(xué)參數(shù)計(jì)算如下(參照?qǐng)D2)
柱透鏡陣列膜片2的圓柱透鏡個(gè)數(shù)(N)=液晶屏水平方向的子像素5的總數(shù)+4=mX3 / 4，其中 Iii=IOM則本例 N=1024X3 / 4=768
柱透鏡陣列膜片2的柱透鏡寬度(W)可按下式方法計(jì)算
W=液晶屏1的顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度(S) /柱透鏡陣列膜片2的線數(shù)(N)，
本例 W=304 +768=0. 396 mm ；
柱透鏡的曲率半徑R=寬度(W)的1. l(Tl. 16倍，
本例 R=O. 396mm X 1. 14=0. 451mm ；
陣列板(復(fù)合體)厚度(H) =2WL / η S-d-y,
本例 Η=2Χ0· 396X900 + 1. 54 + 304 — 0. 5-0. 1=0. 923 (mm)。式中中心觀察點(diǎn)到像平面的距離L=900mm ；折射率η =1. 54 ；液晶屏顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度S=304mm;透明過渡層的厚度d =0. 50;含有襯墊料的膠層的厚度y=0. 10mm。按上述參數(shù)制作柱透鏡陣列膜片2的模具。柱透鏡陣列膜片2的制作
在本實(shí)施例中采用了紫外光固化方法，是將光敏型材料放入模具，然后用紫外光照射使之固化成型。具體步驟如下
將液態(tài)光敏樹脂材料滴入柱透鏡陣列膜片2的模具中，用超聲波振動(dòng)3分鐘，然后在真空密封條件下靜置5分鐘，讓膠內(nèi)的氣泡充分排除。再緩慢放入空氣后靜置15分鐘。用紫外燈照射使光敏樹脂材料固化，再經(jīng)70士2°C干燥處理。脫模即得柱透鏡陣列膜片2。柱透鏡陣列膜片2復(fù)合體的制作
在樹脂膠內(nèi)摻入0. 5% (W/W)的直徑為0. IOmm球形襯墊材料5，攪拌均勻后，將膠均勻涂布在過渡玻璃片的表面，膠層厚度為0. 10mm，再把柱透鏡陣列膜片2復(fù)合到過渡玻璃片3 的膠膜上，干燥烘烤即完畢。最后，將液晶顯示屏1、柱透鏡陣列膜片2的復(fù)合體進(jìn)行組合，即可制成15英寸的裸眼3D液晶顯示器。
權(quán)利要求
1.一種裸眼3D液晶顯示器，主要由液晶顯示屏、柱透鏡陣列膜片、過渡玻璃片和含有襯墊料的膠層構(gòu)成；所述的柱透鏡陣列膜片靠近液晶屏的一面是平的，另一面由N個(gè)小圓柱透鏡平行排列構(gòu)成匯聚透鏡，通過聚光成像把圖像進(jìn)行分割并根據(jù)圓柱透鏡曲面曲率半徑的大小所確定的折射角度；圓柱透鏡參數(shù)計(jì)算公式如下圓柱透鏡個(gè)數(shù)(N)=液晶屏像素列數(shù)(m) X3 / 4；圓柱透鏡寬度(W)=顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度(S) /線數(shù)(N);圓柱透鏡曲率半徑R=圓柱透鏡寬度(W)的1. l(Tl. 16倍；圓柱透鏡厚度H=2WfL / η S ；圓柱透鏡厚度H=2WfL / η S - d - y ；其中L中心觀察點(diǎn)到像平面的距離； η柱透鏡的折射率； s----液晶屏顯示區(qū)水平方向長(zhǎng)度； d過渡玻璃片的厚度； y一一含襯墊料膠層的厚度； 所述的透明過渡層為光學(xué)玻璃片； 所述的液晶屏為常規(guī)的液晶屏。
2.根據(jù)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步驟1)將液態(tài)光敏樹脂材料滴入柱透鏡陣列膜片的模具中，用超聲波振動(dòng)2 5分鐘，然后在真空密封條件下靜置3 8分鐘，讓膠內(nèi)的氣泡充分排除；再緩慢放入空氣后靜置10 20分鐘；用紫外燈照射使光敏樹脂材料固化，再經(jīng)70士5°C干燥處理，脫模即得柱透鏡陣列膜片；2)在樹脂膠內(nèi)摻入0.2 0. 5% (W/W)的直徑為0. 02 0. 8mm球形襯墊料，攪拌均勻后，將膠均勻涂布在過渡玻璃片的表面，厚度為0. 03 0. 9mm，再把柱透鏡陣列膜片和過渡玻璃片復(fù)合，然后干燥烘烤即可；3)柱透鏡陣列膜片復(fù)合體的制作在柱透鏡陣列膜片和液晶顯示屏之間加入了一張過渡玻璃片，使柱透鏡陣列膜片的柱透鏡焦平面與液晶顯示屏像平面重合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種裸眼3D液晶顯示器，主要由液晶顯示屏、柱透鏡陣列膜片、過渡玻璃片和含有襯墊料的膠層構(gòu)成；所述的柱透鏡陣列膜片靠近液晶屏的一面是平的，另一面由N個(gè)小圓柱透鏡平行排列構(gòu)成匯聚透鏡，通過聚光成像把圖像進(jìn)行分割并根據(jù)圓柱透鏡曲面曲率半徑的大小所確定的折射角度。本發(fā)明還提供了該顯示器的制作方法，包括設(shè)計(jì)和加工用于分離左右眼不同視像的柱透鏡膜片；制作柱透鏡陣列與玻璃的復(fù)合體；以及通過加入一定量襯墊料來控制柱透鏡膜厚度，使柱透鏡的焦點(diǎn)準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)到像平面的方法。該制作方法充分根據(jù)柱透鏡陣列立體成像原理，對(duì)柱透鏡陣列等光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使顯示圖像具有良好的立體效果。
文檔編號(hào)G02B27/22GK102323687SQ20111027147
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者葉紅衛(wèi), 姚振罡, 馬仁祥 申請(qǐng)人:吉林省聯(lián)信光學(xué)技術(shù)有限責(zé)任公司