CN102466889B

CN102466889B - 形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板

Info

Publication number: CN102466889B
Application number: CN201010604548.9A
Authority: CN
Inventors: 李柱贤
Original assignee: Shanghai Caicheng New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Caicheng Technology Co ltd
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: CN102466889A; EP2455782A1; KR101042501B1; JP2012108513A; US20120120488A1

Abstract

本发明涉及透镜阵列板(sheet)。尤其涉及形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，在透镜阵列之间形成有用于调节光透射的滤光器，以改善立体影像的清晰度。本发明通过光透射调节滤光器层和多层结构的复合层压树脂，具有比现有技术的产品更薄的厚度，且无论从任何位置、任何方向观察，都具有视觉上更稳定、更明显的立体感，另外，在后续工艺方面具有更好的印刷特性、尺寸稳定性、切割性、粘合强度及成形性等。

Description

形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板

技术领域

本发明涉及透镜阵列板(sheet)。尤其涉及形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，在透镜阵列之间形成有用于调节光透射的滤光器，以改善立体影像的清晰度。

背景技术

透镜阵列板应用于各种领域。最具代表性的应用有液晶显示器用透镜阵列板、立体影像显示器用透镜阵列、面光源装置用透镜阵列板、背光源部件用透镜阵列板、立体印刷用透镜阵列板等。

图1为现有技术的立体印刷用透镜阵列板结构示意图。

如图1所示，立体印刷用透镜阵列板10，包括：透镜阵列层13，具有曲率半径的半球形或四角锥形或六角锥形凸透镜12以阵列形式排列；焦点距离层14，形成于所述透镜阵列层13下端并根据透镜的曲率半径调整适当的焦点距离；立体层11，形成于所述焦点距离层14下端并形成立体图像。

图2为说明立体印刷用透镜阵列板中透镜的节距(pitch)、曲率半径及透镜阵列板厚度之间关系的示意图。

如图2所示，透镜的节距15、曲率半径42及透镜阵列板厚度之间关系中，由透镜的曲率半径42大小决定视角43，并根据此视角43决定呈现立体的焦点距离14。

因此，若透镜介质的折射率越低且各透镜的曲率半径42越大，则用于呈现立体的焦点距离层14越厚。由此，透镜阵列板的总厚度19也随之变厚。与此相反，透镜介质的折射率越高且各透镜的曲率半径42越小，则用于呈现立体的焦点距离层14越薄。由此，透镜阵列板的总厚度19也随之变薄。

虽然透镜阵列板的厚度越薄，则会增加透镜度，从而更可取；但是若要在较薄的透镜阵列板中正确形成立体图像，则不得不需减少透镜的曲率半径42。

下述数学式1至4表示了透镜的节距15、曲率半径42及透镜阵列板总厚度之间的关系。

【数学式1】

d = r - \sqrt{r^{2} - {(\frac{p}{2})}^{2}}

【数学式2】

p = 2 \sqrt{2 dr - d^{2}}

【数学式3】

r = \frac{{(\frac{p}{2})}^{2} + d^{2}}{2 d}

【数学式4】

t \approx \frac{n}{n - 1} r

其中，r为曲率半径，p为透镜节距，d为透镜的压纹部分深度，t为透镜阵列板的总厚度，而n为折射率。

如上述数学式1至4所示，曲率半径42越小，则透镜阵列的厚度越薄，从而更可取。但是，根据透镜的节距15，最小曲率半径是已定的，从而不能随意使透镜阵列板的厚度变薄。

若忽略上述情况而强行制作曲率半径小的凸透镜，例如，在每英寸由70个透镜构成的透镜阵列板的最小曲率半径42为0.1814mm，但若制作曲率半径42小于上述尺寸的透镜，则将在透镜之间产生间距区域20。此时，因从间距20区域透射的直线光37将成为妨碍通过凸透镜13的折射形成焦点的成分，从而使立体层10变模糊甚至不能形成立体效果。

图3为说明在现有技术的立体印刷用透镜阵列板中，当透镜的曲率半径减少时所出现的问题的示意图。

如图3所示，为使焦点距离变短，只能制作曲率半径小的透镜，但如上所述，只能在透镜和透镜之间形成入射光未经透镜的间距区域，即透明层20。此时，在立体层11中同时存在透射所述透明层20的光37和通过透镜的光38，而在这样的情况下，图像的立体感、色彩、亮度、色度、清晰度等将大大降低，从而难以实现最佳的立体观测。

另外，若用单一树脂层制作立体印刷用透镜阵列板的各层，则将暴露出各树脂材料固有的优缺点。

例如，PP(聚丙烯)虽然具有其价格非常低廉的优点，但透明度低，粘合强度不高，而且尺寸稳定性和印刷适用性不佳。另外，A-PET(PolyethyleneTerephthalate)虽然具有高透明度、高折射率及尺寸稳定性等优点，但粘合强度不高，且印刷适用性不佳。另外，PET-G虽然具有高透明度、良好的印刷适用性、高折射率及尺寸稳定性等优点，但价格高，因此，各树脂都具有其优点及缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种透镜阵列板，其可在恰当地去除小曲率半径的透镜阵列中产生的透明层的同时，具备光透射调节滤光器层。

本发明的另一目的在于提供一种透镜阵列板，其可通过用不同材料的复合树脂层制作而成的透镜阵列板，具有更鲜明和更高的立体感。

为达到所述目的，本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，包括：透镜阵列层，由凸透镜及光透射调节滤光器构成重复阵列；焦点距离层，形成于所述透镜阵列层下部；及立体层，形成于所述焦点距离层下部。

本发明通过调节光透射的滤光器层和多层结构的复合层压树脂，可以具有比现有技术的产品更薄的厚度。

另外，本发明无论从任何位置、任何方向观察，都具有视觉上更稳定、更明显的立体感。

另外，本发明在后续工艺方面具有更好的印刷适用性、尺寸稳定性、切割性、粘合强度及成形性等。

附图简要说明

图1为现有技术的立体印刷用透镜阵列板结构示意图；

图2为说明立体印刷用透镜阵列板中透镜的节距、曲率半径及透镜阵列板厚度之间关系的示意图；

图3为说明在现有技术的立体印刷用透镜阵列板中，当透镜的曲率半径减少时所出现的问题的示意图；

图4为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第一实施例示意图；

图5为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第二实施例示意图；

图6为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的一部分(A-A′)示意图；

图7为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第三实施例示意图；

图8为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第四实施例示意图；

图9为在本发明中按透镜的不同曲率半径的透镜阵列板厚度比较示例图；

图10为在曲面透镜及非球面透镜的情况下的透镜的焦点位置及透镜阵列板厚度比较示例图；

图11为本发明光透射调节滤光器的各种形状示意图；

图12为本发明的立体示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明具体实施例进行详细说明。

图4为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第一实施例示意图。

如图4所示，本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板50，包括：透镜阵列层(没有附图标记)，由凸透镜49及光透射调节滤光器45构成重复阵列；焦点距离层47，具备于所述透镜阵列层下部；及立体层52，具备于所述焦点距离层下部。

在此，各层使用树脂类材料，而且各层可使用相同的树脂或使用不同的树脂。另外，各层也可通过使用不同的树脂材料形成复合层。

例如，凸透镜49可通过在凸透镜49上增加一层其他材料的树脂层41而构成复合层41、49。焦点距离层47也可通过增加与焦点距离层47不同的其他树脂材料层48而构成复合层47、48。当然，光透射调节滤光器45也由复合层44、45构成，因此，在此不再赘述。

由复合层41、49构成透镜阵列层具有各种优点。若复合层的材料选用A-PET、PET-G、PP、PVC、Acryl、PC、PS的树脂，且各层41、42选用上述树脂中相互不同的材料，则可均匀获得各树脂的优点。例如，若由A-PET(PolyethyleneTerephthalate)构成上部层41，而由PET-G构成下部层49，则复合层41、49可同时具有A-PET所具有的高透明性、高折射率、尺寸稳定性及低价的优点和PET-G所具有的印刷特性好的优点。这样的树脂组合仅为其中一例，本发明不受上述举例组合的限制。

虽然未图示作为本发明主要特征的光透射调节滤光器45，但从平面上观察时，沿水平或垂直方向中的一个方向相互隔开透镜节距44的距离而成；而沿另一个方向并未按各节距隔开而成，而是以线(line)的方式构成。因此，光透射调节滤光器45的形状，在沿一个方向切开的截面中，可呈现如图11所示的椭圆形45、三角形85、多边形86等形状，但若沿与之垂直的方向切开，则不会呈现椭圆形45、三角形85、多边形86等形状。

因光透射调节滤光器45的单位尺寸小于凸透镜49的尺寸，因此，通过光透射调节滤光器45折射的光，在到达立体层52之前形成焦点而提前被衍射、扩散掉。因此，只有通过凸透镜49折射的光才可以正确地在立体层52形成焦点，从而观测对象立体23(图12)时，提高了对象立体23的深度感、色感、亮度、色度、清晰度等。

发明人对本发明第一实施例进行实验的一种结果表明，由折射率为1.575的PET-G树脂构成第一凸透镜41和第一光透射调节滤光器层44，将凸透镜的单位节距55设为363微米，将透镜的排列角度设为45度，将曲率半径42设为150微米，将第一光透射调节滤光器层44的宽度57设为63微米，将压纹高度58设为50微米，且由折射率为1.575的A-PET树脂构成第二凸透镜49和第二光透射调节滤光器层45时，能够成较佳的透镜阵列板。

结果，通过本发明第一实施例，通过具备于透镜周围的光透射调节滤光器44、45，可将凸透镜41、49的曲率半径设定为比一般球面透镜的最小曲率半径值181微米还要小的150微米，而且，透镜阵列板50的厚度59也能达到411微米左右，从而制作出印刷立体观测用微透镜阵列板。

在本发明所有实施例中，立体层51、52的立体图案，以与重叠凸透镜41、42阵列相同的角度，在90％～99.95％和100.05％～110％的范围之内调整节距进行排列，则可呈现通过两眼视觉差异的印刷立体影响、压纹立体影像。

图5为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第二实施例示意图。

如图5所示，本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第二实施例中，立体层51具有压纹形状。作为本发明第一实施例的如图4所示的立体层52的立体图案，在制作透镜阵列板之后通过印刷制作而成；而第二实施例的立体层51在挤压成型透镜阵列层41、49及焦点距离层47、48时，同时制作而成。因此，具有制作工艺更加简单的优点。

发明人对本发明第二实施例进行实验的一种结果表明，由折射率为1.575的PET-G树脂构成第一凸透镜41和第一光透射调节滤光器层44，将透镜的排列角度设为45度，将曲率半径设为100微米，将第一光透射调节滤光器层44的宽度57设为30微米，将压纹高度58设为25微米，且由折射率为1.575的A-PET树脂构成第二凸透镜49和第二光透射调节滤光器层45时，能够成较佳的透镜阵列板。此时，较佳地，立体层51的压纹图案以比透镜节距小于1％左右的尺寸印刷而成。

结果，通过本发明，通过具备于透镜周围的光透射调节滤光器44、45，可将凸透镜41、49的曲率半径设定为比一般球面透镜的最小曲率半径值115微米还小的100微米，而且，透镜阵列板50的厚度59也能达到272微米左右，从而制作出无需单独的立体图案印刷过程的印刷立体观测用微透镜阵列板。

图6为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的一部分(A-A′)示意图。

图7为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第三实施例示意图。

如图7所示，本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第三实施例，在透镜阵列层上部涂布透明粘合涂层61，以使透镜阵列板的上部变得平坦。

发明人对本发明第三实施例进行实验的一种结果表明，由折射率为1.575的PET-G树脂构成第一凸透镜41和第一光透射调节滤光器层44，将透镜的单位节距55设为339微米，将透镜的排列角度设为45度，将曲率半径42设为140微米，将第一光透射调节滤光器层44的宽度57设为58微米，将压纹深度58设为40微米；且由折射率为1.575的A-PET树脂构成第二凸透镜49和第二光透射调节滤光器层45时，若将其代入下述数学式5，则可得到1260微米的立体用透镜阵列板的厚度。

【数学式5】

f_{1} \approx \frac{n_{2} r}{n_{2} - n_{1}}

其中，f₁为焦点距离层厚度，r为透镜半径，n₁为表面涂层折射率，而n2为凸透镜的折射率。

在第二焦点距离层48的下端部分，以比透镜单位节距55小1.8％的尺寸加工立体用印刷图案节距56并以与重叠凸透镜41、49相同的排列角度排列之后，若经高精度印刷处理，则可得到使透镜阵列板和印刷图案形成为一体并且使透镜的表面平坦化的(即如图7所示)立体用复合叠层透镜阵列板。

结果，在本发明中，通过具备于透镜周围的光透射调节滤光器44、45，可将凸透镜41、49的曲率半径设定为比一般球面透镜的最小曲率半径值169微米还要小的140微米，而且，透镜阵列板50的厚度59也能达到1260微米左右，从而制作出使表面平坦化的印刷立体观测用微透镜阵列板。

另外，在涂布、硬化具有比第一凸透镜层41及光透射调节滤光器45的表面折射率更低的折射率的粘合涂布剂的过程中，可通过调整表面涂布液61的折射率自由调整印刷用立体微透镜阵列板的焦点距离，并使重叠凸透镜41、49的表面变得平坦，从而自由调整表面光泽度及表面强度，进而可呈现更完美的立体感。

图8为本发明形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板的第四实施例示意图。

如图8所示，在图7的第三实施例中的立体层51形成了压纹形式。作为如图4所示的本发明第一实施例的立体层52的立体图案，在制作透镜阵列板之后通过印刷制作而成；然而第四实施例的立体层51在挤压成型透镜阵列层57、58及焦点距离层47、48时，同时制作而成。因此，具有制作工艺更加简单的优点。

发明人对本发明第四实施例进行实验的一种结果表明，由折射率为1.575的PET-G树脂构成第一凸透镜41和第一光透射调节滤光器层44，将透镜的排列角度设为45度，将曲率半径设42为75微米，将第一光透射调节滤光器层47的宽度57设为45微米，将压纹深度58设为38微米；且由折射率为1.575的A-PET树脂构成第二凸透镜49和第二光透射调节滤光器层48时，能够成透镜阵列的厚度59为205微米左右的较佳透镜阵列板。此时，较佳地，立体层51的压纹图案以比透镜节距小于1.7％左右的尺寸印刷而成。

结果，在本发明中，通过具备于透镜周围的光透射调节滤光器44、45，可将凸透镜41、49的曲率半径设定为比一般球面透镜的最小曲率半径值97微米还小的75微米，而且，透镜阵列板50的厚度59也能达到205微米左右，从而制作出无需单独的立体图案印刷过程的印刷立体观测用微透镜阵列板。

上述的本发明各实施例中的各具体的数值，用于比较具备作为本发明主要特征的光透射调节滤光器的本发明和未形成有光透射调节滤光器的现有技术，以说明本发明的效果，而本发明的权利范围不受上述数值的限制。

图9为在本发明中按透镜的不同曲率半径的透镜阵列板厚度比较示例图。

如图9所示，最左边的图表示凸透镜的尺寸小于半球面的情况。左侧第二幅图表示当凸透镜的尺寸为半球面时，可使透镜阵列板的厚度变小，以达到最小值。

另外，图三幅图表示本发明实施例中可通过在透镜阵列层具备光透射调节滤光器进一步减少透镜阵列厚度。最右侧图表示在本发明另一实施例中可通过将凸透镜设计成非球面形式，更进一步减少透镜阵列厚度。

图10为在曲面透镜及非球面透镜的情况下的透镜的焦点位置及透镜阵列板厚度比较示例图。

如图10所示，在半球形凸透镜89中，若在形成非球面凸透镜82之后具备光透射调节滤光器6，则可进一步减少立体透镜阵列板的厚度19。

图11为本发明光透射调节滤光器的各种形状示意图。

如图11所示，光透射调节滤光器45的形状可呈椭圆形45、三角形85、多边形86等各种形状。

图12为本发明的立体示意图。

如图12所示，本实施例包括：透镜阵列层(没有附图标记)，由凸透镜41、49及光透射调节滤光器44、45构成重复阵列；焦点距离层47、48，具备于所述透镜阵列层下部；及立体层51，具备于所述焦点距离层下部。

所述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，包括：

透镜阵列层，由凸透镜及光透射调节滤光器构成重复阵列；

焦点距离层，形成于所述透镜阵列层下部；及

立体层，具有立体图案并形成于所述焦点距离层下部，

其中，所述光透射调节滤光器具有比所述凸透镜小的尺寸，从而使得通过所述光透射调节滤光器折射的光在到达所述立体层之前形成焦点而提前被衍射、扩散掉，进而不会在所述立体层形成焦点，而只有通过所述凸透镜折射的光在所述立体层形成焦点。

2.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述立体层通过印刷形成图案。

3.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述立体层在挤压成型所述透镜阵列层及所述焦点距离层时，同时形成压纹图案。

4.根据权利要求2所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述通过印刷形成的图案的节距小于所述凸透镜的节距。

5.根据权利要求3所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述压纹图案的节距小于所述凸透镜的节距。

6.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述光透射调节滤光器具有椭圆球面形状。

7.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述凸透镜具有椭圆球面形状。

8.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：在所述透镜阵列层上部涂布粘合表面涂布剂。

9.根据权利要求8所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：在所述透镜阵列层上部涂布粘合表面涂布剂以使其变得平坦。

10.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：在所述透镜阵列层上部具备油墨吸收用涂层。

11.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述光透射调节滤光器的一个截面具有非球面或多边形形状。

12.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述焦点距离层由第一焦点距离层及形成于所述第一焦点距离层下部的第二焦点距离层重叠而成。

13.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述透镜阵列层的凸透镜由第一凸透镜及形成于所述第一凸透镜下部的第二凸透镜重叠而成。

14.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述透镜阵列层的光透射调节滤光器由第一光透射调节滤光器及形成于所述第一光透射调节滤光器下部的第二光透射调节滤光器重叠而成。

15.根据权利要求13所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述第一凸透镜的折射率大于或等于所述第二凸透镜的折射率。

16.根据权利要求1所述的形成有光透射调节滤光器的透镜阵列板，其特征在于：所述光透射调节滤光器沿平面上的垂直方向或水平方向不构成节距而以连续的形状构成。