CN101144865A - 光学元件阵列、显示装置及光学元件阵列、显示装置和光学元件阵列成型模具的制造方法 - Google Patents

光学元件阵列、显示装置及光学元件阵列、显示装置和光学元件阵列成型模具的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够以低成本和高精度安装透镜的光学元件阵列，使用光学元件阵列能够立体显示的显示装置，以及一种制造显示装置的方法。本发明的透镜片通过多个单元透镜和非周期性平面部分配置，其非周期性平面部分起着用于定位的基准标记的作用。显示装置使用透镜片配置以便透镜片的非周期性平面部分重叠显示屏的定位标记。由于作为透镜基准标记的非周期性平面部分布置在定位标记上，所以在对准时间内由于透镜效应导致的定位标记的观察移位不会发生，并且实现高精度对准。

Description

光学元件阵列、显示装置及光学元件阵列、显示装置和光学元件阵列成型模具的制造方法
本申请基于并要求2006年9月1 5日申请的日本专利申请第2006-250922号的优先权，其公开文本在此全部引入以供参考。
技术领域
本发明涉及光学元件阵列，包括透镜片，该透镜片使用双凸透镜或复眼透镜对多个观察点提供图像显示，为了提供诸如立体显示和视角控制的独特显示；显示装置；以及制造该显示装置、该光学元件阵列和光学元件阵列成型模具的方法。
背景技术
对于近年内对复杂显示装置的需求，使用下述独特显示装置，其将诸如双凸透镜、棱镜片、或扩散片的光学元件阵列与使用诸如液晶的光电元件的显示屏结合，且使实现立体图像显示和视角控制。
使用双凸透镜片的显示装置将通过该显示装置的实例来描述。图16是双凸透镜片的结构形式透视图，图17表示使用双凸透镜片和立体显示方法的显示装置的构造实例的结构形式图。
如图16所示，双凸透镜片110具有一个为平面的表面，以及用多个柱面透镜111连续地在平行方向上布置的另一个表面，所述每个柱面透镜在圆柱表面处具有拱背的横断面。
如图17所示，左眼像素115a和右眼像素115b交替布置来与在显示屏114上的每个柱面透镜11 1的焦点相对应。当通过驱动电路(未示出)根据预定信号驱动左眼像素115a和右眼像素115b时，通过柱面透镜111，在左眼区域120a内形成左眼图像并在右眼区域120b内形成右眼图像，且由观察者识别出立体图像。常规二维图像显示也可通过用相同信号驱动右眼像素115a和左眼像素115b获得。
用于同时显示多个图像的多个图像同时显示装置已经作为使用双凸透镜片的显示装置提出。通过柱面透镜利用类似于上述的立体显示中的方法在观察方向上分配图像，该设备也能对多个观察者同时显示不同图像。
在此使用双凸透镜片的显示装置中，需要将双凸透镜片以高精度安装在显示屏上来获得高质量的立体图像显示或多维图像同时显示。图18中示出了针对这样的问题在日本特许公开专利第6-324317号公报专利文件1(P.3，[0013]到[0018])中提出的技术。
图18A、18B、18C和18D是描述专利文件1的发明的基本构造的结构形式视图，其中18A是显示屏的结构形式视图，18B是双凸透镜板和对准双凸透镜的结构形式视图，18C是相对于显示屏倾斜和重叠的双凸透镜板的结构形式视图，以及18D是当准确地重叠双凸透镜板时的结构形式视图。
提出了下述构造，其中将直线状对准标记213布置在显示屏211的显示区212的一侧，且将对准双凸透镜215布置在与双凸透镜板214的对准标记213相对应的位置处。根据这样的构造，如图18C所示，当将双凸透镜板214相对于显示屏211旋转移位时，只有直线的对准标记213的一部分被放大，所以如图18D所示，通过移动双凸透镜板214以便放大整个直线的对准标记213，很容易完成对准。
类似的技术也在日本特许公开专利公布第10-123633号(P.3，[0016]到[0023]，图1)(专利文件2)中提出。图19A和19B是描述专利文件2的发明的基本构造的结构形式视图，其中19A是双凸透镜板的结构形式视图以及图19B是图像片的结构形式视图；以及图20A和20B是其中图19A和19B的部分被放大的结构形式视图，其中20A是双凸透镜板和图像片的部分横截面图以及20B是图像片的部分俯视图。
同样在该构造中，将基准线317形成在图像片315上，以及将定位凹槽314形成在双凸透镜312内对应于基准线317的位置，其中进行调整以便能通过凹槽314清晰地观察到基准线317为一条直线。
然而，上述背景技术具有下列问题。在上述的专利文件1和专利文件2中公开的技术即，在显示屏中布置直线状的基准标记并且在与将要安装在显示屏上的双凸透镜片的基准标记相对应的位置处形成双凸透镜或凹槽，当以目视标准执行对准时是有优势的。然而，随着近年显示屏的更高清晰度，当要求以更高精度安装双凸透镜时，通过双凸透镜或凹槽观察基准标记的技术存在安装精度的限制。
在图21A和21B示出了这样情况的一个实例。图21A和21B说明了通过双凸透镜观察基准标记时误差的产生的结构形式视图，其中21A是布置在显示屏上的基准标记的结构形式视图，21B是当通过双凸透镜观察基准标记时的结构形式视图。
当观察布置在显示屏(未示出)上的基准标记130而不插入透镜时，如图21A所示，基准标记呈现为一条直线。当用插入在基准标记130上的双凸透镜110观察而双凸透镜不插入基准标记130的一部分上时，获得图21B的状态。当通过该透镜观察时，产生了ΔL的差异。ΔL的大小随着诸如透镜形状和透镜材料的折射率的透镜规格而改变，且也相对于基准标记图像位置移位而改变(相对于基准标记的法线方向而改变)。因此，通过透镜的高精度对准非常难。
即使使用如图20A和20B所示的凹槽形式，问题依然产生。图22A和22B是当凹槽形式被用作透镜时通过凹槽观察对准图案时的结构形式视图，其中22A表示凹槽的底部和基准线的干涉以及22B表示由凹槽形状和凹槽材料的折射率造成的基准线的可见度降低。
首先，如图22A所示，凹槽底部131与基准线317干涉从而阻碍高精度对准。其次，如图22B所示，当利用透射光132执行对准时，由于凹槽形状和凹槽材料的折射率，基准线317的可见度降低。
由于双凸透镜或凹槽图案的间距精度、形状精度(透镜的曲率精度)或其它类似物存在的变化，对准精度进一步降低。
在新近的显示屏中，提出一种在显示部分区域的外侧利用板上系统(system-on-glass)技术并入诸如栅驱动电路等的驱动电路的显示屏。当在该显示屏上应用布置直线状基准标记于显示屏的公知技术的方法时，需要诸如在驱动电路的外侧上布置基准标记等措施，因此尺寸变得非常大。
发明内容
本发明的示范性目的是提供用于实现独特显示功能的光学元件阵列，具体地，用于实现极好的立体图像显示的光学元件阵列、显示装置、以及制造该显示装置的方法。
本发明的光学元件阵列的示范性特征是由多个元件形成的光学元件阵列；其中当与显示屏结合时布置至少一个作为对准基准的非周期性平面部分。
该非周期性平面部分的外形可以不同于每个光学元件的外形，非周期性平面部分可横过光学元件阵列的整个长度直线状布置，或非周期性平面部分的厚度可小于或等于每个光学元件的厚度。
光学元件可以是柱面透镜，该柱面透镜具有圆柱形表面的凸透镜；光学元件阵列可以是双凸透镜片，其中柱面透镜以相同的透镜间距平行地多次布置；以及非周期性平面部分可以是平行于柱面透镜的长度方向直线地布置于双凸透镜片末端的非周期性平面部分。
光学元件可以是复眼透镜，该复眼透镜是具有球形表面的凸透镜；光学元件可以是具有透镜表面的复眼透镜片，其中复眼透镜在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上在独立的透镜间距处多次布置；非周期性平面部分可包括平行于第一方向直线地布置的第一非周期性平面部分，以及在复眼透镜片的末端附近平行于第二方向直线地布置的第二非周期性平面部分；非周期性平面部分的宽度可不同于每个透镜的宽度；以及非周期性平面部分的厚度可小于或等于每个透镜的厚度。可在邻近非周期性平面部分的光学元件阵列的角落处形成切断部分。
本发明的显示装置的示范性特征包括光学元件阵列和显示屏，该显示屏包括由多个光学元件和用于对准的定位标记组成的像素部分。
可将显示屏的定位标记布置在与光学元件阵列的非周期性平面部分重叠的位置处，或可将显示屏的定位标记布置在重叠光学元件阵列的切断部分的位置处。
光学元件阵列和显示装置可用粘合方法固定，其中粘合方法可以是光固化树脂或双面粘膜，而且，可将偏振板布置在光学元件阵列和显示屏之间，其中偏振板的外形大于光学元件阵列的外形。
本发明的制造方法的示范性特征可包括同时对显示装置的定位标记和光学元件阵列的非周期性平面部分进行成像和定位，或同时对显示屏的定位标记、光学元件阵列的非周期性平面部分，以及在光学元件阵列中形成的切断部分进行成像；以及利用在光学元件阵列中形成的非周期性平面部分的宽度和每个光学元件的宽度的差异，可执行对准。
本发明的光学元件阵列的制造方法的示范性特征是一种制造光学元件阵列的方法，其中将多个光学元件布置在预定间隔内；该方法包括下列步骤：在模具的一部分处在预定间隔内形成与光学元件形状相对应的多个图案；在模具的另一部分邻近图案形成平面部分；在模具的另一部分邻近平面部分形成与光学元件形状相对应的图案；以及使光学元件阵列成型。光学元件可以是柱面透镜或复眼透镜。
光学元件阵列成型模具的制造方法的一个示范性特征；该方法包括下列步骤：
对应于光学元件形状使用切削工具在预定间隔内切削光学元件阵列成型模具的表面，并且同时，执行非周期性切削以在光学元件阵列成型模具中形成非周期性平面部分，该周期大于预定周期。
本发明通过在该光学元件阵列中布置低成本、高精度的非周期性平面部分，提供一种具有对准参考的光学元件阵列，。
在本发明中，由于通过将显示屏的基准标记与光学元件阵列的非周期性平面部分重叠实现具有较小误差的透镜的高精度安装，所以能够获得高图像质量的立体显示装置。
而且，在本发明中，由于本发明使用光固化树脂或双面透明粘性膜来固定光学元件阵列和显示屏，所以低温处理是可能的。这有利于透镜的高精度安装并且也能够应用低耐热性的塑料衬底，从而能够获得具有灵活性的轻且薄的显示装置。
此外，本发明不仅广泛地应用到透镜片，而且广泛地应用到其它光学元件阵列。同样在这种情况下，将至少一个非周期性平面部分布置在光学元件阵列上。通过将非周期性平面部分和显示装置的位置相匹配，实现高精度光学元件阵列安装。
作为根据本发明的示范性优点，在包括透镜片的光学元件阵列、显示装置，以及本发明的制造显示装置的方法中，通过在光学元件阵列中布置便宜的且高精度的非周期性平面部分，能够以低成本设置具有透镜的基准标记功能的光学元件阵列。
作为根据本发明的另一个示范性优点，本发明通过将显示装置的基准标记和光学元件阵列的非周期性平面部分重叠实现高精度透镜安装，从而能够获得高图像质量的立体显示装置。
作为根据本发明的又一示范性优点，由于本发明使用光固化树脂或双面透明粘性膜来固定光学元件阵列和显示屏，所以低温处理是可能的，这有利于高精度透镜安装，并且本发明也能够应用低耐热的塑料衬底，从而能够获得具有灵活性的轻且薄的显示装置。
作为根据本发明的进一步的示范性优点，本发明不仅广泛地应用到透镜片，而且广泛地应用到其它光学元件阵列。同样在这种情况下，将至少一个非周期性平面部分布置在光学元件阵列上，且将非周期性平面部分和显示装置的位置匹配以实现高精度光学元件阵列安装。
作为根据本发明的又一进一步的示范性优点，本发明涉及使用下述模具成型的制造方法，在所述模具中将与多个光学元件相对应的图案形成在预定间隔内；方法包括下列步骤：对应于光学元件形状使用切削工具在预定间隔内切削，并且同时，执行非周期性切削以在模具中布置非周期性平面部分，该周期大于预定周期，以及使用模具使光学元件阵列成型，从而便利模具的制造以及利用精确形状的模具制造光学元件阵列。
附图说明
通过参考本示范性实施例以及附图的下列描述，可最好地理解本发明以及其目的和优势，其中：
图1是根据本发明的第一示范性实施例的双凸透镜片的结构形式透视图；
图2A和2B是图1的双凸透镜片的结构形式俯视图，其中2A是全景和2B是包括在2A中的非周期性平面部分的透镜片的末端处的E区域的部分放大视图；
图3是沿着图2B的A-A线的横断面图；
图4是双凸透镜片的基准位置检测设备的结构形式方框配置图；
图5A、5B和5C是用于描述图案匹配的多种方法的双凸透镜片的部分俯视图，其中5A表示使用非周期性平面部分的宽度的情况，5B表示使用柱面透镜的凹槽部分的间距的情况，以及5C表示使用柱面透镜的顶点部分的间距的情况；
图6是本发明的复眼透镜片的结构形式透视图；
图7A和7B是表示在形成双凸透镜片中的模具和切削工具必需品的一个实例，其中7A表示模具和切削工具，以及7B表示双凸透镜片的成型步骤；
图8第二示范性实施例的显示装置的一个实例的结构形式分解透镜图；
图9A、9B和9C是表示图8的显示装置的一个实例的顶部视图，其中9A表示双凸透镜片，9B表示显示屏，以及9C表示将双凸透镜片和显示屏结合的显示装置；
图10A、10B、10C和10D是表示显示装置中的显示屏的定位标记的实例，其中10A是十字形标记，10B是方形标记，10C是圆形标记以及10D是T形标记；
图11是在显示屏侧面上固定双凸透镜片的透镜表面的实例的结构形式分解透视图；
图12是包括本发明的复眼透镜片和显示屏的显示装置的结构形式分解透视图；
图13A、13B和13C是根据本示范性实施例描述制造显示装置的方法的结构形式透视图，其中13A表示一种状态，其中粘合层形成在双凸透镜片中，13B表示一种状态，其中利用将粘合层粘附的双凸透镜片靠近显示屏，以及13C表示一种状态，其中双凸透镜片被压制粘合到显示屏以完成显示装置；
图14是根据第三示范性实施例的显示装置的一个实例的结构形式俯视图；
图15是根据第四示范性实施例的显示装置的一个实例的透视图；
图16是双凸透镜片的结构形式透视；
图17表示使用双凸透镜片和立体显示方法的显示装置的构造实例的结构形式视图；
图18A、18B、18C和18D是描述专利文件1的发明的基本构造的结构形式视图，其中18A是显示屏的结构形式视图，18B是双凸透镜板和对准双凸透镜的结构形式视图，18C是相对于显示屏倾斜和重叠的双凸透镜板的结构形式视图，以及18D是当准确地重叠双凸透镜板时的结构形式视图；
图19A和19B是描述专利文件2的发明的基本构造的结构形式视图，其中19A是双凸透镜板的结构形式视图以及图19B是图像片的结构形式视图；
图20A和20B是其中图19A和19B的部分被放大的结构形式视图，其中20A是双面透镜板和图像片的部分横截面图以及20B是图像片的部分俯视图；
图21A和21B是当通过双凸透镜观察基准标记时描述误差的产生的结构形式视图，其中21A是布置在显示屏上的基准标记的结构形式视图以及21B是当通过双凸透镜观察基准标记时的结构形式视图；以及
图22A和22B是当凹槽图案用于透镜时通过凹槽观察对准图案时的结构形式视图，其中22A表示凹槽的底部和基准线的干涉以及22B表示由凹槽形状和凹槽材料的折射率造成的基准线的可见度降低；
具体实施方式
现将参考附图，描述本发明的示范性实施例。
(第一示范性实施例)
图1是根据本发明的第一示范性实施例的双凸透镜片的结构形式透视图；图2A和2B是图1的双凸透镜片的结构形式俯视图，其中2A是全景，2B是包括在2A中的非周期性平面部分的透镜片的末端处E的区域的部分放大视图；以及图3是沿图2B的线A-A的横断面图。
在下列示范性实施例中，将双凸透镜片和复眼透镜片作为实例来描述，但不限于此，并且可广泛地采用包括利用预定图案形成的棱镜片、反射片、以及扩散片的光学元件阵列。
根据本发明的第一示范性实施例的双凸透镜片10包括多个柱面透镜11，以及在片端附近作为非周期形平面部分的直线的非周期平面部分12，所述多个柱面透镜是具有圆柱表面的凸透镜。在显示装置中使用双凸透镜片以对多个观察点提供图像显示，该双凸透镜片附到显示屏的显示表面之上并且透射可见光区域的至少一些波长。
根据本示范性实施例的双凸透镜片10仅仅需要透射具有在400到800nm之间的波长的至少一些光，以及其材料可以是无机材料或有机材料。无机材料包括玻璃等，以及有机材料包括塑料等，其中通常使用塑料。塑料包括诸如有机玻璃(PMMA)、环聚烯烃(COP)、聚碳酸酯(PC)等等之类的工程塑料。双凸透镜片10的厚度不特别受限制，但从实际观点希望在0.1到0.5mm之间。
如上所述，通过多个柱面透镜11和非周期性平面部分12来配置双凸透镜片10。非周期性平面部分12是具有不产生透镜效应的形状的部分，其中表面是平面，并且从双凸透镜片10的末端布置在两个柱面透镜11的位置。非周期性平面部分12可布置在末端，但是在定位时，通过夹入具有不同于非周期性平面部分12的宽度的柱面透镜11之间，那么能够很容易将其定位。根据确保在定位时的观察分辨率的要求，非周期性平面部分12的片的厚度需要小于或等于透镜顶点部分14的厚度。非周期性平面部分的厚度也不需要均匀，且根据情况对厚度可提供梯度。
如图1和2所示的非周期性平面部分12布置在双凸透镜片10的两个侧面上，但也可只布置在一个侧面上。形成双凸透镜片12的宽度W2以便与柱面透镜11的宽度W1不同。
图4是双凸透镜片的基准位置检测设备的结构形式方框配置图。基准位置检测设备90是下述设备的一个实例，所述设备使用双凸透镜片10的非周期性平面部分12来检测柱面透镜11的基准位置。首先，当利用配置有透镜、照明设备等等的光学系统91在图4中的y轴方向扫描下述区域时，对所述区域进行成像，并且将通过CCD92获得的图像信息按顺序地发送到图像处理单元93，所述区域是包括固定在合适的平台台(未示出)上的双凸透镜片的非周期性平面部分12的区域。使用非周期性平面部分12的宽度W2(图2)与柱面透镜11的宽度W1不同这一事实执行图案匹配。从而，通过图像处理单元93获得相对于相机的移动变量Δy的、非周期性平面部分12的x轴方向上的移位量Δχ。对于作为基准的相机扫描的轴的旋转量Δθ能够根据Δy和Δχ计算出来，从而能够检测柱面透镜相对于光学系统91的相对位置。当电动机95驱动平台时，将Δy、Δχ和Δθ发送到程序控制器94，并且程序控制器94驱动电动机95从而实现控制将双凸透镜片10排列在与相机扫描的轴相同的方向上。
图5A、5B和5C是双凸透镜片的部分俯视图，用于描述图案匹配的多种方法。其中5A表示使用非周期性平面部分的宽度的情况，5B表示使用柱面透镜的凹槽部分的间距的情况，以及5C表示使用柱面透镜的顶点部分的间距的情况。图案匹配可使用如图5B所示的双凸透镜的凹槽部分13的间距(2W1+W2)，或如图5C所示的顶点部分14的间距(W1+W2)。在任一图案匹配中，使用了下述事实，即凹槽间距或顶占间距仅在布置非周期性平面部分12的区域内不同。
使用从双凸透镜片10的后表面成像的信息，也能够执行图案匹配。同样在这种情况下，能够使用非周期性平面部分12的平面部分或双凸透镜凹槽部分13或顶点部分14的间距变化。
在本示范性实施例中，已经描述了在邻近双凸透镜片10的末端布置直线状非周期性平面部分12的构造。然而，本发明的本示范性实施例不受限于此，并且可应用到其中以矩阵形式布置凸透镜的复眼透镜片、或其中形成预定图案的棱镜片、反射片、以及扩散片。
图6是根据本发明的示范性实施例的复眼透镜片的结构形式透视图。根据本发明的复眼透镜片40包括多个复眼透镜41、邻近片端布置的第一直线状非周期性平面部分42，以及与第一非周期性平面部分42垂直的第二非周期性平面部分43，类似于上述双面透镜片10。
类似地，双凸透镜片可包括垂直于透镜纵向的第二非周期性平面部分，如图6的复眼透镜片中所示的非周期性平面部分，除此之外，还包括平行于透镜的纵向的非周期性平面部分，诸如图5所示的非周期性平面部分。
现将描述在形成双凸透镜片10中必需的模具。图7A和7B是表示在形成双凸透镜片中必需的模具和切削工具的一个实例的结构格式视图，其中图7A表示模具和切削工具，图7B表示双凸透镜片的成型步骤。如图7B所示，双凸透镜片10使用模具100通过热压和注射成型形成。模具精度是很大程度上决定诸如曲率半径、透镜间距、以及表面粗糙度等双凸透镜片的透镜形状精度的因素，并且通常执行通过切削工具101的表面处理以获得高精度的模具。
具有与透镜的曲率半径相对应的大小的工具布置在切削工具101的远端处，且在与透镜间距相对应的送料间距处在箭头方向上执行切削处理。通过设置切削工具101的送料间距大于透镜间距，很容易形成与上述非周期性平面部分12相对应的模具图案102。
如上所述，在根据本示范性实施例的双凸透镜片中，将低成本和高精度的非周期性平面部分布置在透镜片内以作为透镜基准标记。
(第二示范性实施例)
在本示范性实施例中，将描述下述设备的实例，所述设备使用双凸透镜片和复透镜片作为在第一示范性实施例中描述的光学元件阵列。
图8第二示范性实施例的显示装置的一个实例的结构形式分解透镜图。换句话说，第二示范性实施例的显示装置30包括至少一个具有显示部分21和定位标记22的显示屏20，以及双凸透镜片10。
图9A、9B和9C是表示图8的显示装置的一个实例的顶部视图，其中9A表示双凸透镜片，9B表示显示屏，以及9C表示将双凸透镜片和显示屏结合的显示装置。如图9B所示的显示屏20包括显示部分21、定位标记22、外围电路部分23、24、25以及末端部分26。可利用配线简单地布置外围电路部分23、24、25，或可包括布置在外围电路部分23中的栅极驱动电路23、在外围电路部分24中的像素保护电路、以及在外围电路部分25中的源驱动电路。
如图9C所示，本示范性实施例的显示装置30以双凸透镜片1 0的非周期性平面部分12重叠显示屏20的定位标记22的方式配置。由于将非周期性平面部分12——即透镜基准标记——布置在定位标记22上，所以已参考图20描述于需要解决的问题中的在对准时由于透镜效应导致的定位标记的观察移位不会发生，且实现高精度对准。
显示屏20和双凸透镜片10的固定方法仅仅需要透射至少一部分可见光区域的波长。例如，可使用热固型、紫外光固化型、可见光固化型等等多种粘合剂，以及利用压敏胶粘的双面透明粘性膜。丙烯酸、环氧、硅树脂等等可用作粘合剂的材料，并且丙烯酸、硅树脂等等可用作压敏粘合剂的材料。
考虑到固定区域，对于取决于将要被应用的产品的多种区域，诸如在片的整个表面上的面状固定，在外部的像素区域上的线状固定、点状固定以及外围的周边固定等，固定的选择是可能的。
图10A、10B、10C和10D是表示在显示装置中的显示屏的定位标记的实例的结构形式俯视图，其中10A是十字形标记，10B是方形标记，1 0C是圆形标记以及10D是T形标记。如图1 0A-10D所示，只要标记的重心位置能够通过图像处理计算出来，定位标记就可以采用任意形式。
双凸透镜片10的透镜表面可固定在显示屏20侧面上。图11是在显示屏侧面上固定的双凸透镜片的透镜表面的实例的结构形式分解透视图。显示屏32以双凸透镜片的非周期性平面部分12重叠显示屏20的定位标记22的方式来配置。
如上所述，通过将显示屏的基准标记重叠双凸透镜片的非周期性平面部分，本示范性实施例的显示装置实现高精度透镜安装，从而能够获得高图像质量的立体显示装置。
在本示范性实施例中已经描述了包括双凸透镜片10和显示屏20的显示装置，但本发明的示范性实施例并不限于此，并且可应用到在第一示范性实施例中描述的，包括诸如复眼透镜片、棱镜片、反射片、以及扩散片的光学元件阵列和显示屏20的显示装置。
例如，可安装具有图案反射板的反射片以匹配显示屏的像素。在这种情况下，反射区域和非反射区域对应于显示屏的一个像素。从而获得高图像质量的半透射性显示屏。
能够匹配和安装显示屏的像素和棱镜片的棱镜。而且，可安装具有图案的扩散板的扩散片以匹配显示屏的像素，其中扩散区域和非扩散区域对应于一个像素。从而获得视角控制显示装置或高质量的多观察点显示装置。
图12是根据本发明的示范性实施例的包括复眼透镜片和显示屏的显示装置的结构形式分解透视图。根据本发明的示范性实施例，显示装置50包括复眼透镜片40和显示屏20。显示装置20至少包括显示部分21和定位标记22。通过使用复眼透镜片40，在上、下、左和右四个方向上提供不同图像。所以，在上、下、左和右四个方向上，也就是x-y方向上，需要高精度对准。第一非周期性平面部分42有助于在x方向上的高精度对准，而与第一非周期性平面部分4垂直的第二非周期性平面部分43有助于在y方向上的高精度对准。
在本示范性实施例中的显示装置的显示方法不特别受限，且能够应用到诸如液晶元件、有机电致发光(EL)元件、无机电致发光(EL)元件、等离子显示元件、场致发射元件、以及阴极射线管(CRT)元件的多种元件。驱动方法可以是使用薄膜晶体管(TFT)等等的主动矩阵法，或被动矩阵法。
现将描述根据本发明示范性实施例的制造显示装置的方法。图13A、13B和13C是根据本示范性实施例描述制造显示装置的方法的结构形式透视图，其中13A表示一种状态，其中在双凸透镜片中形成粘合层，13B表示一种状态，其中利用将粘合层粘附的双凸透镜片靠近显示屏，以及13C表示一种状态，其中双凸透镜片被压制粘合到显示屏以完成显示装置。
首先，粘合层80如图13A所示形成在双凸透镜片10的平面表面上。通过诸如涂布机、印刷机、配料器等的应用方法，粘合层80可使用热固性粘合剂、紫外光固化粘合剂、可见光固化粘合剂，但是需要在固化时具有小的热负荷的紫外光固化粘合剂或可见光固化粘合剂。除粘合剂之外，也可应用具有压敏胶粘的双面透明粘性膜。双面透明粘性膜在热负荷没有作用的方面以及在粘合剂不从透镜端面突出的方面具有优势。
如图13B所示，通过使用双凸透镜片10的非周期性平面部分12的图像处理，检测双凸透镜片10的基准位置，并且同时，使用显示屏20中的定位标记22执行关于非周期性平面部分12的对准。在第一示范性实施例中的图4中描述的方法也可被用来检测双凸透镜片的基准位置。
在透镜片和显示屏的对准中，以如图10所示的双凸透镜片10的非周期性平面部分12的中心与定位标记22的中心重叠的方式执行定位。可将同时对定位标记22和非周期性平面部分12进行成像，且当根据所成的图像执行定位标记22和非周期性平面部分12的图案匹配执行对准的方法，采用为用于对准的方法。可利用不同的方法对定位标记22和非周期性平面部分12进行成像，且可执行图案匹配以根据作为参考的成像位置对准透镜片和显示屏。
最后，如图13C所示，当在双凸透镜片10和显示屏20之间加压时，根据粘合剂的类型照射紫外线或可见光，从而完全地固定双凸透镜10和显示屏20。如果将双面透明粘性膜用来做粘合层80，那么就不需要光照。
由于将非周期性平面部分12布置在定位标记22上，所以在对准时由于透镜效应导致的定位标记的观察移位不会发生，并且实现了高精度对准，该非周期性平面部分12是透镜基准标记。而且，即使基于如上所述的独立地成像的信息执行对准，也可通过在完全地固定透镜片和显示屏之后检查标记，能够已知安装精度。
(第三示范性实施例)
在本发明的第三个示范性实施例中，示出了一个实例，其中切断形成在第二示范性实施例中描述的显示装置中的双凸透镜片中。图14是根据第三示范性实施例的显示装置的一个实例的结构形式顶部视图。换句话说，形成在第三示范性实施例的显示装置35中的双凸透镜片15，该双凸透镜片15具有在双凸透镜片15的角落处的切断部分18，以便双凸透镜片15不重叠显示屏20的定位标记22。
一般地，当通过注射成型形成包括透镜片的光学元件阵列时，常常需要大于或等于0.3mm厚度的透镜片。就光学设计或结构力学来说，需要较厚的透镜片以作为显示装置。由于在甚至通过布置切断部分18而没有降低定位标记22的图像处理识别精度的情况下，实现了高精度透镜安装，所以获得了高图像质量的立体显示装置。
在本示范性实施例中已经描述了使用用于光学元件阵列的双凸透镜片的情况，但本发明不限于此，且类似地应用在第二实施例中描述的复眼片、棱镜片、反射片、或扩散片。
(第四示范性实施例)
现在将描述根据本发明的第四示范性实施例的显示装置。图15是根据第四示范性实施例的显示装置的一个实例的透视图。换句话说，根据第四示范性实施例，显示装置70包括至少具有显示部分21和定位标记22的显示屏20，偏振板60，以及双凸透镜片10。
在其中液晶元件自然地用作显示屏20的情况下，且也在其中使用诸如有机EL元件等的自发光元件的情况下，可将偏振板60布置在显示屏20 上以提高在外部光之下的可见度。
类似于在第二示范性实施例中描述的显示装置30，根据本示范性实施例配置显示装置70，以便双凸透镜片10的非周期性平面部分12重叠显示屏20的定位标记22。
由于将是透镜基准标记的非周期性平面部分12布置在定位标记22上，所以在对准时由于透镜效应导致的定位标记的观察移位不会发生，并且实现了高精度对准。在定位标记22上的偏振片60的插入与对准不相关。
一般地，在偏振片60的表面上形成主要包括硅的硬质涂层，并且该硬质涂层具有对双凸透镜片10粘性的亲和力。因此，偏振片60的外部形状需要大于双凸透镜片10的外部形状。这是为了将双凸透镜片10的固定表面与偏振板的表面相匹配。
有时，在取决于显示屏的类型的显示屏的表面上布置防止充电透明电极。在这种情况下，通过插入偏振片，进一步增加对双凸透镜片的粘合力。
如上所述，即使布置偏振片，通过将显示屏的基准标记与双凸透镜片的非周期性平面部分重叠，本示范性实施例的显示装置也可实现高精度透镜安装，并且因此获得高图像质量的立体显示装置。
在本示范性实施例中，已经描述了使用用于光学元件阵列的双凸透镜片的例子，但本发明不限于此，并且类似地应用在第二实施例中描述的复眼片、棱镜片、反射片、或扩散片。
对于本领域的技术人员应该很明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的条件下，本发明可以通过其它多种形式具体体现。因此，本发明不限于在此给出的细节，而是可在所附的权利要求的保护范围和等价物内修改。

Claims (21)

1.一种光学元件阵列，由多个光学元件形成；其中
布置至少一个非周期性平面部分，在与显示屏结合时作为对准的基准。
2.根据权利要求1所述的光学元件阵列，其中所述非周期性平面部分具有与每个光学元件的外部形状不同的外部形状。
3.根据权利要求1所述的光学元件阵列，其中所述非周期性平面部分横过所述光学元件阵列的整个长度直线状布置。
4.根据权利要求1所述的光学元件阵列，其中所述非周期性平面部分的厚度小于或等于每个光学元件的厚度。
5.根据权利要求1所述的光学元件阵列，
其中
所述光学元件是柱面透镜，所述柱面透镜是具有圆柱形表面的凸透镜；
所述光学元件阵列是双凸透镜片，其中柱面透镜在相同的间距处平行地多个布置；以及
所述非周期性平面部分是在所述双凸透镜片的末端旁平行于所述柱面透镜的长度方向直线状布置的非周期性平面部分。
6.根据权利要求1所述的光学元件阵列，
其中
所述光学元件是复眼透镜，其是具有球形表面的凸透镜；
所述光学元件阵列是具有透镜表面的复眼透镜片，其中所述复眼透镜在第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向上在独立的透镜间距处多个布置；以及
所述非周期性平面部分包括平行于所述第一方向直线地布置的第一非周期性平面部分，以及在靠近所述复眼透镜片的末端平行于所述第二方向直线地布置的第二非周期性平面部分。
7.根据权利要求5所述的光学元件阵列，其中所述非周期性平面部分的所述宽度与每个透镜的所述宽度不同。
8.根据权利要求5所述的光学元件阵列，其中所述非周期性平面部分的所述厚度小于或等于每个透镜的厚度。
9.根据权利要求1所述的光学元件阵列，其中切断部分形成在靠近所述非周期性平面部分的所述光学元件阵列的角落处。
10.一种显示装置，包括：
显示屏，包括由多个光学元件组成的像素部分和用于对准的定位标记；以及
光学元件阵列，包括当与所述显示装置结合时作为对准的基准的非周期性平面部分。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中所述显示屏的所述定位标记布置在与所述光学元件阵列的所述非周期性平面部分重叠的位置处。
12.一种显示装置，包括根据权利要求9所述的光学元件阵列和包括由多个光学元件组成的像素部分和用于对准的定位标记的显示屏；其中
所述显示屏的所述定位标记布置在与所述光学元件阵列的所述切断部分重叠的位置处。
13.根据权利要求10所述的显示装置，其中所述光学元件阵列和所述显示屏利用粘合方法固定。
14.根据权利要求10所述的显示装置，其中偏振板布置在所述光学元件阵列和所述显示屏之间。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中所述偏振板具有大于所述光学元件阵列的外部形状的外部形状。
16.一种制造根据权利要求10的所述显示装置的方法，所述方法包括：
同时对所述显示屏的所述定位标记和所述光学元件阵列的所述非周期性平面部分进行成像和定位。
17.一种制造根据权利要求12的所述显示装置的方法，所述方法包括：
同时对所述显示屏的所述定位标记、所述光学元件阵列的所述非周期性平面部分以及在所述光学元件阵列中形成的所述切断部分进行成像。
18.根据权利要求16的制造显示装置的所述方法，进一步包括：
利用在所述光学元件阵列中形成的所述非周期性平面部分的宽度与每个光学元件的宽度的差异进行对准。
19.根据权利要求17的制造显示装置的所述方法，进一步包括：
利用在所述光学元件阵列中形成的所述非周期性平面部分的宽度与每个光学元件的宽度的差异进行对准。
20.一种制造光学元件阵列的方法，其中多个光学元件布置在预定间隔内；所述方法包括：
在模具的一个部分处，在预定间隔内形成与所述光学元件形状相对应的多个图案；
在所述模具的另一个部分处，形成邻接所述图案的平面部分；
在所述模具的另一个部分处，形成与邻接所述平面部分的所述光学元件形状相对应的图案；以及
使用所述模具使所述光学元件阵列成型。
21.一种制造光学元件阵列成型模具的方法；所述方法包括：
使用与光学元件形状相对应的切削工具，在预定间隔内切削所述光学元件阵列成型模具的表面，并且同时执行非周期性切削，所述间隔大于所述预定间隔，以在所述光学元件阵列成型模具中形成非周期性平面部分。
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