用于自動立體顯示設(shè)備的具有電光層和取向?qū)拥耐哥R裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及自動立體顯示設(shè)備，所述顯示設(shè)備包括一個用于提供由成陣列的像素構(gòu)成的顯示輸出的顯示面板，還包括被布置在所述顯示面板的顯示側(cè)的透鏡裝置(LM)，所述透鏡裝置(LM)包括：i)透鏡片材(35)，在其透鏡側(cè)(LS)包括一個成形表面(PSF)；ii)電光材料(30)，具有可切換的折射率；和iii)第一取向?qū)?27)，毗鄰所述電光材料(30)，所述透鏡裝置(LM)還包括適合于卷到卷處理的第一透明載體箔(25,45)，所述透鏡片材(35)和所述第一取向?qū)?27)中的第一個設(shè)置在所述第一透明載體箔(25,45)上。本發(fā)明還涉及制造上述設(shè)備的方法。與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明的顯示設(shè)備適于以經(jīng)濟可行的方式大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】用于自動立體顯示設(shè)備的具有電光層和取向?qū)拥耐哥R裝置 及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于自動立體顯示設(shè)備的透鏡裝置，所述自動立體顯示設(shè)備包括一 個用于提供由成陣列的像素構(gòu)成的顯示輸出的顯示面板，，所述透鏡裝置布置在所述顯示 面板的顯示側(cè)，所述顯示設(shè)備在2D和3D操作模式之間可切換。本發(fā)明還涉及上述自動立 體顯示設(shè)備。本發(fā)明還涉及包括上述顯示設(shè)備的電子裝備。本發(fā)明還涉及制造上述顯示設(shè) 備的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 自動立體顯示設(shè)備是已知的。上述自動立體顯示設(shè)備的實例在由C. van Berkel等人于在SPIE Proceedings第2653卷（1996年），第32到39頁發(fā)表的題為 〃Multiview3D-LCD〃的論文中以及在GB-A-2196166中被描述。在這些實例中，顯示裝備包 括一個矩陣LC(液晶）顯示面板，其具有成行成列的像素（顯示元件）且其用作空間光調(diào)制 器，以調(diào)制從光源被導(dǎo)引穿過該空間光調(diào)制器的光。顯示面板可以是在其他顯示應(yīng)用中使 用的類型，例如用于以二維形式呈現(xiàn)顯示信息的計算機顯示屏。透鏡片材，例如以模制的或 機械加工的聚合物材料片材的形式，以其透鏡元件覆蓋在顯示面板的輸出側(cè)上，所述透鏡 元件包括（半）圓柱形透鏡元件，在列方向上延伸，同時每個透鏡元件和顯示元件中的相鄰 兩列或更多列的各自的一組相關(guān)聯(lián)，且在與顯示元件列平行的平面上延伸。在每個微透鏡 (lenticule)都與兩列顯示元件相關(guān)聯(lián)的一個布置中，所述顯示面板被驅(qū)動以顯示包括堅 直地交織的兩個2D子圖像的一個合成圖像，其中交替列的顯示元件顯示所述兩個圖像，且 在每一列中的顯示元件提供各個2D (子）圖像的堅直切片。所述透鏡片材將這些兩個切片、 以及來自與其他微透鏡相關(guān)聯(lián)的顯示元件列的對應(yīng)切片，分別導(dǎo)引到該片材前面的觀看者 的左眼和右眼，其中所述子圖像具有適合的雙眼視差，所述觀看者感知到單個立體圖像。在 其他多視圖布置--每個微透鏡與在行方向上的一組多于兩個的相鄰顯示元件相關(guān)聯(lián)，且 在每一組中的顯示元件的相對應(yīng)的列被適當(dāng)?shù)夭贾靡蕴峁﹣碜愿髯缘?D(子）圖像的垂直 切片--中，于是當(dāng)觀看者頭部移動時，感知到一系列相繼的不同的立體視圖，以創(chuàng)建例如 環(huán)視印象。鑒于需要將微透鏡元件準(zhǔn)確地與顯示像素對準(zhǔn)，通常要將微透鏡屏幕以永久方 式安裝在顯示面板上以使得所述透鏡元件的位置相對于像素陣列是固定的。
[0003] 此種自動立體顯示設(shè)備可被用于諸多應(yīng)用，例如在醫(yī)學(xué)成像、虛擬現(xiàn)實、游戲和 CAD領(lǐng)域。
[0004] 自動立體顯示設(shè)備的進一步發(fā)展包括制造該設(shè)備以使得其在2D和3D操作模式之 間可切換。在這樣的自動立體顯示設(shè)備中，透鏡裝置包括電光材料，通過在第一值--由此 提供透鏡裝置的光輸出導(dǎo)引功能--和第二值--由此去除光輸出導(dǎo)引功能--之間選 擇性地向電光材料施加電勢，該電光材料的折射率是可切換的。通過切換電光材料,因此可 以抵消所述透鏡裝置的透鏡功能。事實上，所述透鏡裝置可以切換成"開"和"關(guān)"。在一 個設(shè)定中，在"開"模式下，所述透鏡裝置可操作以通常方式執(zhí)行透鏡功能，以將來自子像素 的組的光輸出適當(dāng)?shù)貙?dǎo)引，并且在適當(dāng)?shù)牧Ⅲw子圖像被顯示在圖像顯示設(shè)備上時使得能夠 感知到立體圖像。在另一個設(shè)定中，在"關(guān)"模式，此透鏡功能被去除，且透鏡裝置表現(xiàn)得像 是透明材料的單個片材，由此允許相同的顯示信息被觀看者的雙眼接收到，如同常規(guī)二維 顯示器的情況。這將使得能夠觀察高分辨率的二維顯示信息，用于顯示該顯示裝備的一 如由像素的列和行所確定的一全部可用的水平和垂直分辨率。因此，僅僅通過將透鏡裝 置在3D和2D兩個模式之間切換，該設(shè)備可被用于3D立體顯示和原始分辨率的常規(guī)2D顯 示。因此，這種自動立體顯示設(shè)備提供了顯著的優(yōu)勢，使得同一個顯示設(shè)備能夠用于高分辨 率2D顯示目的，也能用于3D顯示目的。當(dāng)用作例如電腦顯示屏幕時，用戶在需要時可以簡 單地在用于立體圖像的3D顯示模式和用于文字處理等的原始分辨率的2D顯示模式之間切 換。
[0005] 已知的2D/3D可切換的自動立體顯示設(shè)備的一個缺點是，它不適合以經(jīng)濟可行的 方式大規(guī)模生產(chǎn)。常規(guī)地，上述顯示設(shè)備在透鏡裝置中使用液晶技術(shù)。在上述技術(shù)中使用 的堆疊是復(fù)雜的且需要的方法步驟不適合大規(guī)模生產(chǎn)目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種更適合于大規(guī)模生產(chǎn)的自動立體顯示設(shè)備。
[0007] 本發(fā)明由獨立權(quán)利要求限定。從屬權(quán)利要求限定了有利的實施例。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1中所述的透鏡裝置實現(xiàn) 的。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的用于顯示設(shè)備的透鏡裝置的效果如下。本發(fā)明的透鏡裝置包括與已 知的立體顯示設(shè)備相似的層，諸如透鏡片材在其透鏡側(cè)包括一個成形表面，其中該成形表 面限定了透鏡元件的一個陣列以將來自所述像素的各個組的輸出導(dǎo)引在相互不同的方向 上，從而使得能夠感知到立體圖像。此外，所述透鏡片材具有第一折射率。本發(fā)明的自動立 體顯示設(shè)備的透鏡裝置還包括電光材料，其包括官能分子。所述電光材料具有第二折射率， 且布置以為其第一側(cè)在該透鏡片材的成形表面上的透鏡側(cè)。通過向該電光材料選擇性地施 加在第一值和第二值之間的電勢，所述電光材料的第二折射率是可切換的，在該第一值所 述電光材料的所述第二折射率與透鏡片材的基本相同，在該第二值所述電光材料的所述第 二折射率與第一折射率不同。而且，本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的透鏡裝置包括一個第一 取向?qū)?，其與所述電光材料毗鄰在第二側(cè)，用于迫使在所述電光材料和所述第一取向?qū)又?間的界面附近的所述官能分子取向，所述第二側(cè)背離所述透鏡片材。
[0010] 在本發(fā)明中，第一透明載體箔（其在光學(xué)上在顯示功能中不發(fā)揮作用）的添加在 制造方法中開啟了各種各樣的選擇?？梢允紫仁褂迷诰淼骄恚╮eel-to-reel)方法中的常 規(guī)沉積技術(shù)諸如涂布、噴涂等將層疊中的各個層設(shè)置在該透明載體箔上，然后將它們添加 到正在形成的透鏡裝置的疊。此外，將透明載體箔添加到透鏡裝置的疊，也可以在卷到卷 方法中執(zhí)行，只要合并的所有層都同樣適合卷到卷處理。這通常排除了將層添加到厚的不 可折疊的玻璃襯底。換句話說，被添加到正在形成的透鏡裝置的疊的透明載體箔同樣適合 (通過選擇正確的材料和厚度）卷到卷處理。這兩方面的結(jié)合使得該方法適合于以經(jīng)濟可 行的方式大規(guī)模生產(chǎn)。卷到卷處理本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。卷到卷、或輥子到輥子、 或?qū)嶋H到實際（Real-to-Real)(以術(shù)語R2R涵蓋）方法，就其本身是為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟 知的。 toon] 發(fā)明人已經(jīng)意識到，當(dāng)旨在大規(guī)模生產(chǎn)顯示設(shè)備時，自動立體顯示設(shè)備的透鏡裝 置中的常規(guī)層疊會導(dǎo)致問題。具體地，提供與該電光材料（例如，液晶材料）相鄰和/或相 互作用的層，使得常規(guī)處理復(fù)雜且不適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0012] 這樣的"問題"層包括取向?qū)樱ɡ缭谕哥R疊中的聚酰亞胺層），其對于迫使在液 晶材料和第一取向?qū)又g的界面附近的在液晶材料中的液晶分子取向是必需的。取向?qū)?(諸如聚酰亞胺層）的一個缺點是，它在添加到疊之后要求摩擦。摩擦聚酰亞胺層涉及機械 且精密的步驟。通過首先在透明載體箔上提供聚酰亞胺層，使得摩擦更容易執(zhí)行，且此外， 這樣的摩擦可以在卷到卷方法中完成，便于大規(guī)模生產(chǎn)。摩擦聚酰亞胺層就其本身是為本 領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。
[0013] 此外，在本發(fā)明的顯示設(shè)備的實施方案中，上述"問題"層也可以包括透鏡片材其 自身（在此說明書的下文討論了一個有利的實施方案，其中在透鏡片材和電光材料之間完 全沒有取向?qū)樱?br> [0014] 措辭"被布置在相應(yīng)的側(cè)"必須被解釋成使得包括如下選項，即，在所述相應(yīng)的層 之間可以有其他層，諸如在電光材料和透鏡片材之間的第一取向?qū)樱ɑ蛄硗獾娜∠驅(qū)樱?br> [0015] 此外，措辭"設(shè)置在第一透明載體箔上"應(yīng)該被解釋為，使得本發(fā)明的顯示設(shè)備包 括如下選項，其中可以有其他層，例如在第一透明載體箔和第一取向?qū)又g有第一電極層。
[0016] 在本說明書中使用特征"取向?qū)?的地方，該特征必須被解釋為適合于固定在電光 材料中分子的取向（例如液晶分子）的一個層。對于該取向?qū)影ň埘啺返那闆r，這暗 示此層已被摩擦（例如用摩擦布）。為LCD顯示器摩擦聚酰亞胺層就其本身而言是眾所周 知的方法。
[0017] 在本說明書中使用措辭"第一個"涉及從多個選項中進行一次選擇時，這必須被解 釋為從所述多個選項中選擇一個。
[0018] 在本說明書中使用措辭"第二個"涉及從多個選項中進行一次選擇時，這必須被解 釋為從所述多個選項中選擇不同于所述第一個的一個。
[0019] 本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案還包括一個第二透明載體箔，其適合 于卷到卷處理。另外，在此實施方案中，在第二透明載體箔上設(shè)有透鏡片材和第一取向?qū)又?的第二個。此實施方案是有利的，因為越多的問題層根據(jù)本發(fā)明而被解決（這意味著這些 層在被施加到透鏡裝置的疊之前是被設(shè)置在相應(yīng)的透明載體層上），則顯示設(shè)備就變得越 適合以經(jīng)濟可行的方式大規(guī)模生產(chǎn)。
[0020] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述透鏡片材直接設(shè)置在電光 材料上，且所述透鏡片材的透鏡側(cè)已被修改為充當(dāng)用于電光材料的取向?qū)?。適配該透鏡片 材的一種方式是通過摩擦該透鏡片材的一個表面。這是一個有利的實施方案，因為取向?qū)?之一可被完全省去，這使得制造該裝備的方法復(fù)雜度更低且成本更低。本發(fā)明的發(fā)明人已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有可能修改該透鏡片材的透鏡側(cè)以使得它接替取向?qū)拥墓δ?。這可以通過以與摩 擦取向?qū)酉嗤姆绞侥Σ镣哥R片材的表面來完成。
[0021] 本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案還包括在所述透鏡片材和所述電光 材料之間中的第二取向?qū)?。此實施方案?gòu)成了對先前提到的實施方案的一個變體。在所述 透鏡片材和所述電光材料之間添加第二取向?qū)樱沟脤咏Y(jié)構(gòu)更相似于已知的顯示設(shè)備（必 須指出，在已知的顯示設(shè)備的層疊中，沒有透明載體箔）。
[0022] 本發(fā)明的自動立體顯不設(shè)備的一個實施方案還包括設(shè)置在電光材料的第一側(cè)的 第一電極層，以及設(shè)置在電光材料的第二側(cè)的第二電極層，所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對， 且所述第一電極層和所述第二電極層被配置為施加所述電勢。
[0023] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述第一電極層和所述第二電 極層中的第一個設(shè)置在所述第一透明載體箔上。第一電極層可以有利地設(shè)置在第一透明載 體箔上，例如設(shè)置在第一透明載體箔和透鏡片材之間（在第一透明載體箔設(shè)置在電光材料 的第一側(cè)的情況下），或者，設(shè)置在第一透明載體箔和第一取向?qū)又g（在第一透明載體箔 設(shè)置在電光材料的與第一側(cè)相對的第二側(cè)的情況下）。
[0024] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述第一電極層和所述第二電 極層中的第二個設(shè)置在所述第二透明載體箔上。第二電極層可以有利地設(shè)置在第二透明載 體箔上，例如設(shè)置在第二透明載體箔和透鏡片材之間（在第二透明載體箔設(shè)置在電光材料 的第一側(cè)的情況下），或者，設(shè)置在第二透明載體箔和相應(yīng)的取向?qū)又g（在第二透明載體 箔設(shè)置在電光材料的與第一側(cè)相對的第二側(cè)的情況下）。
[0025] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述顯示面板包括如下組中之 一，該組包括：LED面板、IXD面板和等離子面板。盡管本發(fā)明的實施方案在透鏡裝置中使用 液晶技術(shù)這一事實，但本發(fā)明就其本身不限于LCD面板。具有成陣列的像素的任何種類的 顯示面板均適合于產(chǎn)生包括兩個或更多個交織的子圖像的一個圖像，以使得能夠感知到立 體圖像。
[0026] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述第一透明載體箔包括聚合 物材料。
[0027] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述第二透明載體箔包括聚合 物材料。
[0028] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述電光材料包括液晶材料。
[0029] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述第一取向?qū)影ň埘啺?(PI)材料。
[0030] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述第二取向?qū)影ň埘啺?(PI)材料。
[0031] 在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備的一個實施方案中，所述電極層包括氧化銦鈦 (ΙΤ0)材料或碳納米管或其他透明導(dǎo)電層。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明的目的是通過如權(quán)利要求9中所述的自動立體顯 示設(shè)備實現(xiàn)的，該自動立體顯示設(shè)備包括本發(fā)明的透鏡裝置。本發(fā)明可以作為對現(xiàn)有顯示 面板的附件而銷售，或者對于此實施方案的情況，作為透鏡裝置和顯示面板的組合而銷售。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明的目的是通過如權(quán)利要求10中所述的電子裝備 來實現(xiàn)的，該電子裝備包括本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備。本發(fā)明可以有利地應(yīng)用于在手持 裝備（如智能電話、PDA、筆記本電腦、平板電腦）、醫(yī)學(xué)成像、虛擬現(xiàn)實、游戲和CAD領(lǐng)域等 應(yīng)用方面中的電子裝備。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明的目的是通過如權(quán)利要求11中所述的制造顯示 設(shè)備的方法來實現(xiàn)的。如本發(fā)明中先前所解釋的，本發(fā)明旨在提供一個適合于大規(guī)模生產(chǎn) 的自動立體顯示設(shè)備。為此目的，通過以相應(yīng)的子疊的形式提供相應(yīng)的功能層來修改在顯 示設(shè)備中的透鏡裝置，所述子疊包括設(shè)置在相應(yīng)的透明載體箔上的所述相應(yīng)的功能層，其 適合于卷到卷處理。也就是說，相應(yīng)的功能層首先被設(shè)置在相應(yīng)的透明載體箔上，此后將所 形成的子疊添加到透鏡裝置的中間疊（intermediate stack)。
[0035] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方案中，所述方法還包括：i)提供第二子疊層， 所述第二子疊層包括適合于卷到卷處理的第二透明載體箔，且所述透鏡片材和所述第一取 向?qū)又械牡诙€設(shè)置在所述第二透明載體箔上，且ii)將所述第二子疊添加到該透鏡裝置 的中間層疊。在此實施方案中，本發(fā)明的原理被重復(fù)用于疊中的其他層，這使得本發(fā)明的方 法更適合以卷到卷方法實施，這使得本發(fā)明的方法更適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0036] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方案中，第一子疊層的形成是以卷到卷方法完成 的。此實施方案的優(yōu)勢在于，此方法更適合以經(jīng)濟可行的方式大規(guī)模生產(chǎn)。
[0037] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方案中，第二子疊層的形成是以卷到卷方法完成 的。
[0038] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方案中，第一子疊層的添加是以卷到卷方法完成 的。
[0039] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方案中，第二子疊層的添加是以卷到卷方法完成 的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 將參照下文描述的實施方案來了解和闡明本發(fā)明的這些和其他方面。
[0041] 在附圖中：
[0042] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的自動立體顯示設(shè)備的堆疊；
[0043] 圖2a到2f示出圖1的設(shè)備的制造方法的不同階段；
[0044] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的自動立體顯示設(shè)備的堆疊；
[0045] 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的自動立體顯示設(shè)備的堆疊。
[0046] 附圖標(biāo)記列表：
[0047] LM透鏡裝置
[0048] DS顯示面板側(cè)
[0049] VS觀看側(cè)
[0050] 10基板（即，玻璃）
[0051] 20光學(xué)對準(zhǔn)箔，第一子疊
[0052] 24 (壓敏）粘合劑層
[0053] 25透明載體箔（即，第一透明載體箔）
[0054] 26 第一（透明）電極層（ΒΡ，ΙΤ0)
[0055] 27第一取向?qū)樱?，聚酰亞胺?br> [0056] 30電光材料（SP，液晶層）
[0057] 35透鏡片材（復(fù)制物）
[0058] 36透鏡元件
[0059] 37另外的對準(zhǔn)層，設(shè)置在透鏡片材和電光材料之間
[0060] 40復(fù)制物對準(zhǔn)箔，第二子疊
[0061] 44另外的（壓敏）粘合劑層
[0062] 45另外的透明載體箔（S卩，第二透明載體箔）
[0063] 46設(shè)置在透明載體箔上的第二（透明）電極層（8卩，ΙΤ0)
[0064] PSF透鏡片材的成形表面
[0065] LS透鏡側(cè)（透鏡片材的具有成形表面PSF的側(cè)）
[0066] S1第一側(cè)（電光材料30的面向透鏡片材的側(cè)）
[0067] S2第二側(cè)（電光材料30的背離透鏡片材的側(cè)）
[0068] 50頂板（即，玻璃）
[0069] 56設(shè)置在玻璃頂板上的第二（透明）電極層（S卩，ΙΤ0)
[0070] 58反眩光涂層
[0071] 60透鏡裝置的邊緣密封
[0072] 65以液晶流體填充的四周腔
[0073] 70在電極層和驅(qū)動器電路之間的電連接
[0074] Drv驅(qū)動器電路
[0075] V 用于切換電光材料的施加到電極層的電勢

【具體實施方式】
[0076] 本發(fā)明涉及適合大規(guī)模生產(chǎn)的自動立體顯示設(shè)備。相比之下，已知的自動立體顯 示設(shè)備不適合大規(guī)模生產(chǎn)，原因在于如下事實：直到今天，仍不能用簡單的方式提供在層疊 中的某些層，諸如和電光層（諸如液晶層）相互作用的層。這樣的層的一個實施例是取向 層（在常規(guī)上是由聚酰亞胺制成的），其被提供用來迫使電光層中的在與取向?qū)拥慕缑娓?近的分子取向。在本發(fā)明的一個有利實施方案中，這樣的層也可以是透鏡片材，如在附圖中 和相應(yīng)的說明書中所描繪的。在本發(fā)明中，通過以相應(yīng)的子疊的形式提供一個相應(yīng)的功能 層來修改在顯示設(shè)備中的透鏡裝置，所述子疊包括設(shè)置在相應(yīng)的透明載體箔上的所述相應(yīng) 的功能層，該透明載體箔適合于卷到卷處理。也就是說，首先將相應(yīng)的功能層設(shè)置在相應(yīng)的 透明載體箔上，此后將所得的子疊添加到透鏡裝置的中間疊。
[0077] ，只給出了有限數(shù)量的示例實施方案，以便于理解本發(fā)明。在被認(rèn)為是權(quán)當(dāng)用來理 解本發(fā)明之處，以文字表述了這些示例實施方案的變體。本發(fā)明的性質(zhì)使得關(guān)于2D/3D可 切換顯示器的光和電功能的討論都是多余的。茲參考現(xiàn)有技術(shù)，比如US2009/0033812A1，其 中詳細(xì)解釋了所有這些細(xì)節(jié)。
[0078] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的自動立體顯示設(shè)備的堆疊。在此圖中示出 的可被視為待要設(shè)置在顯示面板（未示出）上的透鏡裝置LM。透鏡裝置LM包括一個基板 10,其通常由玻璃制成。在本發(fā)明的自動立體顯示設(shè)備中，基板10所在的側(cè)就是透鏡裝置 LM的顯示面板側(cè)DS。顯示面板側(cè)DS是與觀看側(cè)VS相對的側(cè)，觀看側(cè)VS也就是用戶在操 作使用中觀看該顯示設(shè)備的側(cè)。在該顯示設(shè)備中，基板10構(gòu)成了該堆疊的一個襯底，并且 向該堆疊提供機械強韌性。此外，基板10充當(dāng)間隔板（spacer plate)，以保證透鏡裝置LM 對顯示面板的正確對焦。而且，基板10從面板側(cè)DS穩(wěn)定了可切換單元（其是空的可切換 的透鏡，也即不具有電光材料）。在一個實施方案中，基板10包括具有例如0. 4mm或0. 7mm 的厚度的玻璃。
[0079] 圖1中的透鏡裝置的堆疊還包括一個光學(xué)對準(zhǔn)箔20。該光學(xué)對準(zhǔn)箔20包括不同 層的子疊。子疊的基礎(chǔ)是透明載體箔25。在箔25的后側(cè)上設(shè)置有壓敏粘合劑層24 (PSA)， 其可以具有例如25 μ m的厚度。在箔25的前側(cè)上設(shè)置有第一透明電極層26,其被第一取向 層27覆蓋。電極層26可包括氧化銦鈦（ΙΤ0)，而取向?qū)?7可包括聚酰亞胺（PI)。在一個 實施方案中，電極層26和第一取向?qū)?7的總厚度是10 μ m(兩個層都具有大約5 μ m的厚 度）。箔25可包括諸如TAC/CTA (三醋酸纖維素）等材料，且可具有在從100 μ m到200 μ m 的范圍內(nèi)的厚度。此光學(xué)對準(zhǔn)箔20的子疊的一個明顯的好處在于，它可以使用現(xiàn)有的涂覆 或噴涂技術(shù)用卷到卷的方法制造。
[0080] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，光學(xué)對準(zhǔn)箔20的光學(xué)偏振方向不僅應(yīng)當(dāng)與顯示面板 發(fā)射的光的光學(xué)偏振方向相匹配，而且應(yīng)當(dāng)與取向?qū)?7的光學(xué)偏振方向相匹配。對于該箔 有多種選擇。首先，如果從顯示面板發(fā)射出的光的偏振方向與取向?qū)?7的方向相匹配，該 箔可以不具有雙折射效果。或者，該箔可以被有意地設(shè)計成具有雙折射效果，以使得在該面 板和取向?qū)?7之間的偏振方向差得到補償。
[0081] 取向?qū)?7必須被摩擦，以保證其獲得的取向功能用于與其接觸的電光材料。像這 樣的對取向?qū)拥哪Σ翞楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員熟知。
[0082] 在透鏡裝置LM的觀看側(cè)VS，設(shè)置有一個頂板50。上述頂板50通常是由玻璃制成 的，且在頂側(cè)將該可切換單元穩(wěn)定化。在此實施方案中，頂板50的觀看側(cè)已設(shè)有反眩光涂 層58。反眩光涂層其本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。這樣的涂層可以通過涂覆方法提供， 或者替代地通過給玻璃板層壓一個防眩光箔。此外，頂板50的相對側(cè)已設(shè)有第二透明電極 層56 (其也可包括ΙΤ0材料，正如第一電極層26)?；蛘?，第二透明電極層56可以被設(shè)置在 該疊中的一個不同的位置，這將參考圖3進一步解釋。正如基板10,頂板50也可以包括具 有0· 4mm或0· 7mm厚度的玻璃。
[0083] 圖1中的透鏡裝置的堆疊還包括一個復(fù)制物對準(zhǔn)箔40。該復(fù)制物對準(zhǔn)箔40包括 不同層的子疊。該子疊的基礎(chǔ)是一個透明的載體箔45。在復(fù)制物對準(zhǔn)箔45的前側(cè)上設(shè)有 一個另外的壓敏粘合劑層44 (PSA)，其可具有例如25 μ m的厚度。在箔45的后側(cè)上設(shè)有一 個透鏡片材35。這樣的透鏡片材35也被稱為復(fù)制物。復(fù)制物35在其透鏡側(cè)LS具有成形 表面PSF，其實際上構(gòu)成了透鏡元件36。在這個具體的實施方案中，這些透鏡元件36是復(fù) 制的負(fù)透鏡形狀，具有200 μ m的尺寸，但是在該顯示設(shè)備具有其他面板尺寸或其他光學(xué)要 求的情況下也可以具有其他尺寸。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的，復(fù)制物35也可構(gòu) 成正透鏡，只要在選擇電光材料30的折射率的切換值時將這一點適當(dāng)?shù)丶{入考慮。
[0084] 復(fù)制物對準(zhǔn)箔45可包括諸如TAC/CTA等材料，且可具有在100 μ m到200 μ m的厚 度。此復(fù)制物對準(zhǔn)箔40的子疊的一個明顯優(yōu)點是，它可以使用現(xiàn)有的涂覆、噴涂和膠粘技 術(shù)用卷到卷方法被制造。對于復(fù)制物對準(zhǔn)箔45,沒有嚴(yán)格的光學(xué)偏振要求。
[0085] 圖1中的透鏡裝置的堆疊還包括一層電光材料30,該電光材料被設(shè)置為其第一側(cè) S1對著復(fù)制物35的透鏡側(cè)LS，且以其第二側(cè)S2毗鄰取向?qū)?7。在一個實施方案中，此電 光材料30可以例如是雙折射液晶（LC)流體。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，這樣的LC的折 射率必須是在一個與復(fù)制物35的折射率相匹配的值和與該值不同的另一個值之間可切換 的，以使得通過電光材料30和復(fù)制物35的組合創(chuàng)建了透鏡效應(yīng)。
[0086] 圖1中的透鏡裝置LM構(gòu)成了一個非常有利的實施方案，因為一個取向?qū)右驯皇?去。在常規(guī)上，對于液晶顯示器的情況，液晶材料被嵌入在兩個取向?qū)又g。然而，發(fā)明人 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以省去一個這樣的取向?qū)樱布丛趶?fù)制物一側(cè)（第一側(cè)S1)的那一個。代替將 這樣的取向?qū)釉O(shè)置在復(fù)制物上（這是一個相當(dāng)麻煩和復(fù)雜的處理步驟），復(fù)制物35自身可 以被修改以使得它接替取向?qū)拥墓δ?。為此目的，可將?fù)制物35以相同方式摩擦，正如對 于取向?qū)拥那闆r將會做的。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這不會負(fù)面影響透鏡裝置LM的操作。
[0087] 圖2a到2f示出圖1中的設(shè)備的制造方法中的不同階段。圖2a公開一個階段，其 中已經(jīng)形成光學(xué)對準(zhǔn)箔20。光學(xué)對準(zhǔn)箔20設(shè)置在基板10上。這可以通過例如層壓方法來 完成。此外，在該階段中，可摩擦取向?qū)?7。圖2b公開了一個階段，其中建立了復(fù)制物對準(zhǔn) 箔40。（負(fù)）透鏡形狀被復(fù)制在載體箔45的后側(cè)上。圖2c公開了一個階段，其中復(fù)制物 對準(zhǔn)箔40被設(shè)置在頂板50的后側(cè)上（在由ΙΤ0制成的第二電極層上）。這可以通過例如 層壓方法來完成。圖2d公開了一個階段，其中可切換單元是通過將圖2b和圖2c的疊結(jié)合 到一起來建立的。在這個結(jié)合過程中，提供了邊緣密封60,如圖2d中所示。邊緣密封有效 地限定了用于待要在后續(xù)階段中提供的液晶流體的空間。邊緣密封60可包括一個粘合劑 層，諸如得自Sekisui株式會社的PH0T0LEC?A-784-60。圖2e公開了一個階段，其中所述 可切換單元被填充以電光材料30諸如液晶流體。透鏡片材35和取向?qū)?7之間的全部空 間被填充以液晶流體。在此過程中，四周腔65也被填充以液晶流體。在圖2f的階段中，提 供了驅(qū)動器電路Drv且其經(jīng)由電連接70連接到相應(yīng)的電極層26、56。驅(qū)動器電路Drv被配 置為提供用于切換電光材料30的折射率的相應(yīng)電勢。
[0088] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的自動立體顯示設(shè)備的堆疊。如在對圖2c 的說明中提到的，第二透明電極層46也可以被設(shè)置在疊層中的一個不同位置處，也即在復(fù) 制物對準(zhǔn)箔40的相應(yīng)的箔45和復(fù)制物（透鏡片材）35之間。這提供了比圖2c中的更便 宜的解決方案，因為第二透明電極層46現(xiàn)在可以在卷到卷方法中處理和應(yīng)用。此外，現(xiàn)在 兩個箔25、45都可以被移動到該單元的邊緣（在圖3右邊的邊緣），以連接到驅(qū)動器電路 Drv〇
[0089] 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的自動立體顯示設(shè)備的堆疊。如在對圖2b 的說明中提到的，在圖1到3中公開的實施方案構(gòu)成一個特殊的實施方案，其中已經(jīng)省去了 一個取向?qū)樱乙研薷膹?fù)制物35以使得它接替所述取向?qū)拥墓δ?。圖4示出一個堆疊，其 中已將第二取向?qū)?7設(shè)置在復(fù)制物35和電光層30之間中。此實施方案具有的優(yōu)點是對 復(fù)制物材料35的要求不那么嚴(yán)格，也即，在圖1到圖3中的實施方案中，必須選擇可被摩擦 的復(fù)制物材料。
[0090] 在此說明書中，公開了根據(jù)本發(fā)明的制造顯示設(shè)備的方法的一個實施例。應(yīng)注意 至IJ，對于上述方法可以有許多變體，且所有這樣的方法都落入所要求保護的本發(fā)明的范圍 之內(nèi)。在此階段，明確地提出，也可以使用R2R方法首先制造一個不包括基板（也即，玻璃） 和頂板（也即，玻璃）的子疊，在那之后該疊被切割，且添加相應(yīng)的板。
[0091] 本發(fā)明可以被應(yīng)用在各種不同應(yīng)用中。本發(fā)明可以有利地應(yīng)用在在手持裝備（諸 如智能手機、PDA、膝上電腦、平板個人電腦）、醫(yī)學(xué)成像、虛擬現(xiàn)實、游戲和CAD領(lǐng)域的應(yīng)用 范圍內(nèi)的電子裝備中。
[0092] 應(yīng)注意，上述實施方案是對本發(fā)明的描繪而非限制，且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離 所附權(quán)利要求的范圍的同時將能夠設(shè)計許多替代實施方案。
[0093] 在權(quán)利要求中，置于括號內(nèi)的所有附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為是對權(quán)利要求的限 制。動詞"包括"及其詞組的使用并不排除未在權(quán)利要求中陳述的元件或步驟的存在。在 元件前的冠詞"一"或"一個"不排除多個這樣的元件的存在。本發(fā)明可以借助于包括多個 不同的元件的硬件來實施。在列舉若干裝置的產(chǎn)品權(quán)利要求中，這些裝置中的多個可以通 過一項或相同的硬件來實現(xiàn)。某些措施被記載在相互不同的從屬權(quán)利要求中的僅這個事實 并不意味著這些措施的組合不能被有利地使用。
【權(quán)利要求】
1. 用于自動立體顯示設(shè)備的透鏡裝置，包括一個用于提供由成陣列的像素構(gòu)成的顯示 輸出的顯示面板，所述透鏡裝置（LM)布置在所述顯示面板的顯示側(cè)，所述透鏡裝置（LM)包 括： --透鏡片材（35)，在其透鏡側(cè)（LS)包括一個成形表面（PSF)，該成形表面（PSF)限 定了透鏡元件（36)的一個陣列以將來自所述像素的各個組的輸出導(dǎo)引在相互不同的方向 上，從而使能感知到立體圖像，所述透鏡片材（35)具有第一折射率； --電光材料（30)，包括官能分子，所述電光材料（30)具有第二折射率，且布置為其 第一側(cè)（S1)在該透鏡片材（35)的成形表面（PSF)上的透鏡側(cè)（LS)，通過向該電光材料 (30)選擇性地施加在第一值和第二值之間的電勢（V)，所述電光材料（30)的第二折射率是 可切換的，在該第一值所述電光材料的所述第二折射率與透鏡片材（35)的基本相同，在該 第二值所述電光材料的所述折射率與所述第一折射率不同，以及 --第一取向?qū)樱?7)，與所述電光材料（30)毗鄰在第二側(cè)（S2)，用于迫使在所述電光 材料（30)和所述第一取向?qū)樱?7)之間的界面附近的所述官能分子取向，所述第二側(cè)（S2) 背離所述透鏡片材（35)， 所述透鏡裝置（LM)還包括適合于卷到卷處理的第一透明載體箔（25, 45)，所述透鏡片 材（35)和所述第一取向?qū)樱?7)中的第一個設(shè)置在所述第一透明載體箔（25, 45)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡裝置，還包括適合于卷到卷處理的第二透明載體箔 (45, 25)，所述透鏡片材（35)和所述第一取向?qū)樱?7)中的第二個設(shè)置在所述第二透明載體 箔（45, 25)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡裝置，所述透鏡片材（35)直接設(shè)置在所述電光材料 (30)上，且所述透鏡片材（35)的透鏡側(cè)（LS)已被修改為充當(dāng)用于所述電光材料（30)的取 向?qū)印?br> 4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡裝置，還包括在所述透鏡片材（35)和所述電光材料 (30)之間中的第二取向?qū)樱?7)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的透鏡裝置，還包括第一電極層（26)以及第二電 極層（56)，該第一電極層（26)設(shè)置在所述電光材料（30)的第一側(cè)（S1)，該第二電極層 (56)設(shè)置在所述電光材料（30)的第二側(cè)（S2)，所述第二側(cè)（S1)與所述第一側(cè)（S1)相對， 所述第一電極層（26)和所述第二電極層（56)被配置用于施加所述電勢（V)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的透鏡裝置，所述第一電極層（26)和所述第二電極層（56)中 的第一個設(shè)置在所述第一透明載體箔（25, 45)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡裝置，在權(quán)利要求6直接地或間接地從屬于權(quán)利要求2 的情況下，所述第一電極層（26)和所述第二電極層（56)中的第二個設(shè)置在所述第二透明 載體箔（45, 25)上。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的透鏡裝置，所述顯示面板包括如下組中之一，該 組包括：LED面板、IXD面板和等離子面板。
9. 自動立體顯示設(shè)備，包括一個用于提供由成陣列的像素構(gòu)成的顯示輸出的顯示面 板，且還包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的透鏡裝置，所述透鏡裝置（LM)布置在所述 顯示面板的顯示側(cè)。
10. 電子裝備，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示設(shè)備。
11. 制造用于立體顯示設(shè)備的透鏡裝置的方法，所述立體顯示設(shè)備包括一個用于提供 由成陣列的像素構(gòu)成的顯示輸出的顯示面板，所述透鏡裝置（LM)布置在所述顯示面板的 顯示側(cè)，所述透鏡裝置（LM)包括： --透鏡片材（35)，在其透鏡側(cè)（LS)包括一個成形表面（PSF)，該成形表面（PSF)限 定了透鏡元件（36)的一個陣列以將來自所述像素的各個組的輸出導(dǎo)引在相互不同的方向 上，從而使得能夠感知到立體圖像，所述透鏡片材（35)具有第一折射率； --電光材料（30)，包括官能分子，所述電光材料（30)具有第二折射率，且布置為其 第一側(cè)（S1)在該透鏡片材（35)的成形表面（PSF)上的透鏡側(cè)（LS)，通過向該電光材料 (30)選擇性地施加在第一值和第二值之間的電勢（V)，所述電光材料（30)的第二折射率是 可切換的，在該第一值所述電光材料（30)的所述第二折射率與透鏡片材（35)的基本相同， 在該第二值所述電光材料的所述折射率與所述第一折射率不同；以及 --第一取向?qū)樱?7)，在所述電光材料（30)的第二側(cè)（S2)與所述電光材料（30)毗 鄰，用于迫使在所述電光材料（30)和所述第一取向?qū)樱?7)之間的界面附近的所述官能分 子取向，所述第二側(cè)（S2)背離所述透鏡片材（35)， 所述方法包括： i) 提供第一子疊層（20, 40)，所述第一子疊層包括適合于卷到卷處理的第一透明載體 箔（25, 45)，以及所述透鏡片材（35)和所述第一取向?qū)樱?7)中的第一個，所述第一個設(shè)置 在所述第一透明載體箔（25, 45)上，以及 ii) 將所述第一子疊層（20, 40)添加到該透鏡裝置（LM)的中間層疊。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括： i) 提供第二子疊層（40, 20)，所述第二子疊層包括適合于卷到卷處理的第二透明載體 箔（45, 25)，以及所述透鏡片材（35)和所述第一取向?qū)樱?7)中的第二個，所述第二個設(shè)置 在所述第二透明載體箔（45, 25)上，且 ii) 將所述第二子疊層（40, 20)添加到該透鏡裝置（LM)的中間層疊。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，所述第一子疊層（20, 40)的形成是通過卷到卷 方法完成的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的方法，所述第二子疊層（40, 20)的形成是通 過卷到卷方法完成的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的方法，所述第一子疊層（20, 40)的添加是通 過卷到卷方法完成的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項所述的方法，所述第二子疊層（40, 20)的添加是通 過卷到卷方法完成的。
【文檔編號】G02B27/22GK104115052SQ201280066820
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月13日
【發(fā)明者】H·祖德馬 申請人:奧崔迪合作公司