CN104698594A - 一种裸眼3d膜片及包含该膜片的3d立体画 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裸眼3D膜片及包含该膜片的3D立体画，该膜片包括透明基材层以及棱镜结构层，棱镜结构层具有若干个棱镜结构单元依次排列构成的微结构表面；每个棱镜结构单元为具有若干个平面，且相邻平面间通过光滑曲面过渡的多面棱镜结构。该结构能够有效地改善成像亮度的不均匀性，可以同时保证光学性能和工艺性能。通过在原具有多边形截面的棱镜3D膜上引入光滑曲面，不但有利于提高在生产此类膜片时所加工相应结构模具的可靠性，也有利于在后期膜片装配和维护擦拭3D膜时减少对膜片的划伤，可以有效提高膜片生产品质和使用可靠性，可以同时保证膜片的光学性能和工艺性能。

Description

一种裸眼3D膜片及包含该膜片的3D立体画

技术领域

本发明属于3D立体画技术领域，具体涉及一种裸眼3D膜片及包含该膜片的3D立体画。

背景技术

裸眼3D显示的基本原理是利用遮挡、折射等引导部分光线的方法，使双眼看到两幅具有视差信息的画面，从而产生立体视觉的效果。一般裸眼3D膜选用柱状透镜光栅达到立体显示，利用柱状透镜的分光作用将以特定方式处理的具有视差信息的两幅图案对分别投射到左右眼，分别在左右眼视网膜上形成图像，再经大脑系统处理获取视差信息而形成立体视觉。

如图1所示，现有的技术中，常用两幅或多幅具有连续视差的图像处理成交织图，而后使用柱状透镜光栅将构成交织图的多幅图像分别投射向不同观看空间，使人的左右眼分别看到两幅具有视差的图像，从而形成立体视觉，这就是我们所常见的3D画。由于单纯使用柱状透镜光栅，对光线有强力会聚效果，对于3D画而言中间会形成白色间隔，普通柱状透镜除了将有效的像素信息投射到指定空间外，也会把无效的间隔区域清晰的投射出去，从而视觉上容易产生白纹，即造成亮度不均匀。专利CN200980124252.2提出了一种自动立体显示设备，该专利提出了一种使用具有多边形截面的棱镜的方法有效地改善亮度的不均匀性。然而该技术所公开多边形棱镜采用多个平面相交方案，相交位置所形成的尖角不利于多面型柱透镜的使用和维护，尖锐角容易在使用和维护过程中被刮破损坏，影响成像效果，难以保证制程的质量。

鉴于以上问题，有必要提出一种新型的用于3D画的裸眼3D膜，不仅能够有效地改善亮度的不均匀性，且有利于后期装配和维护3D膜时减少对膜片的划伤，可以同时保证光学性能和工艺性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种裸眼3D膜片及包含该膜片的3D立体画，该膜片为具有曲面过渡的多面型棱镜3D膜，不仅能够有效地改善亮度的不均匀性，且有利于后期装配和维护3D膜时减少对膜片的划伤，可以同时保证膜片的光学性能和工艺性能。

根据本发明的目的提出的一种裸眼3D膜片，所述3D膜片包括透明基材层以及设置于所述透明基材层表面的棱镜结构层，所述棱镜结构层具有若干个棱镜结构单元依次排列构成的微结构表面；

每个棱镜结构单元为具有若干个平面，且相邻平面间通过光滑曲面过渡的多面棱镜结构。

优选的，所述棱镜结构单元线性排列，所述棱镜结构单元表面由N个平面及N-1个位于相邻两个平面间的光滑曲面组成，其中N≥2。

优选的，所述光滑曲面两端分别与相邻两平面相切。

优选的，在棱镜结构单元的横截面内，光滑曲面的边线为圆弧、正弦余弦线、波浪线或自由曲线。

优选的，在棱镜结构单元的横截面内，每一平面两端点的间隔a大于或等于1um。

优选的，在棱镜结构单元的横截面内，每一光滑曲面两端点连线的长度b大于或等于0.1um。

优选的，所述棱镜结构层由高分子树脂材料经过紫外固化或热固化方式附着于透明基材层上形成，或所述棱镜结构层与所述透明基材层为同一材料，所述3D膜片为一体式结构。

一种3D立体画，包括由下至上依次设置的图案层与裸眼3D膜片，所述图案层为由至少2幅具有连续视差或含任意不同信息的图案处理组成的交织图。

优选的，所述图案层与所述3D膜片间还设置有透明材料层。

优选的，所述透明材料层为玻璃垫层或亚克力板材。

与现有技术相比，本发明公开的裸眼3D膜片及包含该膜片的3D立体画的优点是：

该膜片为具有曲面过渡的多面型棱镜3D膜，能够有效地改善成像亮度的不均匀性，可以同时保证光学性能和工艺性能。

通过在原具有多边形截面的棱镜3D膜上引入光滑曲面，不但有利于提高在生产此类膜片时所加工相应结构模具的可靠性，使车削模具的刀具不会因多面结构尖锐的夹角而造成快速磨损，导致表面粗糙等不良，影响光学品质和外观，也有利于在后期膜片装配和维护擦拭3D膜时减少对膜片的划伤，可以有效提高膜片生产品质和使用可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中3D立体画的成像效果图。

图2为本申请公开的3D立体画的结构示意图。

图3为a处放大图。

图4为实施例1中3D立体画的立体图。

图5为实施例1中3D立体画的剖视图。

图6为实施例1中棱镜结构单元的剖视图。

图7为b处放大图。

图8为实施例2中3D立体画的立体图。

图9为实施例2中3D立体画的剖视图。

图10为实施例3中棱镜结构单元的剖视图。

图11为c处放大图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

1、图案层  2、3D膜片  21、透明基材层  22、棱镜结构层  23、平面24、光滑曲面  3、玻璃垫层

具体实施方式

现有的技术中由于单纯使用柱状透镜光栅，对光线有强力会聚效果，对于3D画而言中间会形成白色间隔，普通柱状透镜除了将有效的像素信息投射到指定空间外，也会把无效的间隔区域清晰的投射出去，从而视觉上容易产生白纹，即造成亮度不均匀，目前采用具有多边形截面的棱镜的方法可以有效地改善亮度的不均匀性。然而该技术所公开多边形棱镜采用多个平面相交方案，相交位置所形成的尖角不利于多面型柱透镜的使用和维护，尖锐角容易在使用和维护过程中被刮破损坏，影响成像效果，难以保证制程的质量。

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种裸眼3D膜片及包含该膜片的3D立体画，该膜片为具有曲面过渡的多面型棱镜3D膜，不仅能够有效地改善亮度的不均匀性，且有利于后期装配和维护3D膜时减少对膜片的划伤，可以同时保证光学性能和工艺性能。

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并参见图2与图3，如图所示，一种裸眼3D膜片，可用于实现静态图画立体显示，3D膜片为用于3D立体画的具有曲面过渡的多面型棱镜膜，3D膜片包括透明基材层21以及设置于透明基材层21表面的棱镜结构层22，棱镜结构层22具有若干个棱镜结构单元依次排列构成的微结构表面。

其中，每个棱镜结构单元为具有若干个平面，且相邻平面间通过光滑曲面过渡的多面棱镜结构，光滑曲面24位于棱镜结构单元两相邻平面23的交界处，平面与光滑曲面依次相间设置。该膜片为具有曲面过渡的多面型棱镜3D膜，能够有效地改善成像亮度的不均匀性，可以同时保证膜片光学性能和工艺性能。

通过在原有多边形截面的棱镜3D膜上引入光滑曲面过渡，不但有利于提高在生产此类膜片时所加工相应结构模具的可靠性，使车削模具的刀具不会因多面结构尖锐的夹角而造成快速磨损，导致表面粗糙等不良，影响光学品质和外观，也有利于在后期膜片装配和维护擦拭3D膜时减少对膜片的划伤，可以有效提高膜片生产品质和使用可靠性。

棱镜结构层由多个按同一方向排列的棱镜结构单元组成，棱镜结构单元呈线性排列；通常情况下，棱镜结构单元表面由N(N≥2)个平面及N-1个位于相邻两个平面间的光滑曲面组成。而且，光滑曲面两端分别与相邻两平面相切，实现平滑过渡。棱镜结构单元的数量及排列方式可根据具体需要而定，在此不做限制。

在棱镜结构单元的横截面内，光滑曲面的边线为圆弧、正弦余弦线、波浪线或自由曲线。具体形状不做限制。

在棱镜结构单元的横截面内，每一平面两端点的间隔a大于或等于1um。每一光滑曲面两端点连线的长度b大于或等于0.1um。保证改善亮度的不均匀性的同时，减小3D膜片刮伤的概率。

棱镜结构层由高分子树脂材料经过紫外固化或热固化方式附着于透明基材层上形成，或棱镜结构层与透明基材层为同一材料，3D膜片为一体式结构。

在制作3D膜片时，透明基材层21的第一光学面上涂覆紫外光固化树脂层，用具有与棱镜结构层的微结构互补结构的模具轮对紫外光固化树脂进行压膜，可使紫外光固化树脂层形成所需微结构，随后再用紫外光照射，使已形成微结构的紫外光固化树脂层固化，从而将棱镜结构层设置于透明基材层的第一光学面上。也可以将透明基材层材料加热至半融化状态，使用上述模具轮进行压膜，而后冷却成型，即一体式结构。

一种3D立体画，包括由下至上依次设置的图案层1与上述3D膜片2，图案层1为由至少2幅具有连续视差或含任意不同信息的图案处理组成的交织图。

图案层1与3D膜片2间还设置有透明材料层。透明材料层通常为玻璃垫层或亚克力板材。

实施例1

请一并参见图4至图7，如图所示，该实施例中用于3D画的具有曲面过渡的多面型棱镜结构层为双层结构，即3D膜片2由透明基材层21和棱镜结构层22构成，且二者为不同材料。在制作3D膜片时，透明基材层21的第一光学面上涂覆紫外光固化树脂层，用具有与棱镜结构层的微结构互补结构的模具轮对紫外光固化树脂进行压膜，可使紫外光固化树脂层形成所需微结构，随后再用紫外光照射，使已形成微结构的紫外光固化树脂层固化，从而将棱镜结构层设置于透明基材层的第一光学面上。

图4所示为3D画的立体图，从下到上依次为图案层1和3D膜片2。图案层1由两幅具有连续视差的图案处理组成的交织图。其中图案数量可根据具体需要设定，在此不做限制。

具有曲面过渡的多面型棱镜结构层由多个按同一方向排列的棱镜结构单元组成，棱镜结构单元表面由3个平面及2个曲面组成。

图6所示为具有曲面过渡的单个多面型棱镜结构单元的截面图，截面图中曲线1、2为圆弧，圆弧1与圆弧2的半径均为0.05mm。

具有曲面过渡的单个多面型棱镜结构单元的截面中，圆弧1和2分别位于棱镜结构单元表面两相邻平面的交界处，圆弧1与圆弧2不相连接。

截面边A和截面边C长为0.04mm，截面边B长为0.032mm，截面高度H为0.02mm，圆弧1与圆弧2的两端点连线长均为0.01mm。

通过采用具有曲面过渡的多面型棱镜3D膜，能够有效地改善成像亮度的不均匀性，且有无光滑曲面对最终3D能量分布曲线并无太大的影响，并不影响最终的3D效果，并且由图6看出，由于其两相邻面的连接使用了圆弧连接，棱镜相邻面之间的过渡变得圆滑，所以相对应折角，圆弧更不易被刮伤，更有利于在后期膜片装配和维护擦拭3D膜时减少对膜片的划伤，可以有效提高膜片生产品质和使用可靠性。

实施例2

请一并参见图8至图11，实施例2中本专利所述用于3D画的具有曲面过渡的多面型棱镜结构层为单层结构，即3D膜片2由透明基材层21和棱镜结构层22构成，且二者为同一材料。通过将透明基材层材料加热至半融化状态，使用具有与棱镜结构层的微结构互补结构的模具轮进行压膜，而后冷却成型，即一体式结构。图8所示为3D画的立体图，从下到上依次为图案层1、玻璃垫层3和3D膜片2。

具有曲面过渡的多面型棱镜结构层由多个按同一方向排列的棱镜结构单元组成，棱镜结构单元表面由4个平面及3个光滑曲面组成。

如图11所示，圆弧1至圆弧3的均为自由曲线，自由曲线为可通过数学描述为各点连续可导之线条。

具有曲面过渡的单个多面型棱镜结构截面中的曲线位于结构单元表面两相邻平面的交界处，各曲线均不相连接。

截面边A和D长均为0.044mm，截面边B和C长均为0.028mm，截面高度H为0.1mm，曲线1、2、3的两端点连线长均为0.028mm。

通过采用具有曲面过渡的多面型棱镜3D膜，能够有效地改善成像亮度的不均匀性，有无光滑曲面对最终3D能量分布曲线并无太大的影响，并不影响最终的3D效果，并且由图10可以看出，由于其两相邻面的连接使用了圆弧连接，棱镜相邻面之间的过渡变得圆滑，所以相对应折角，圆弧更不易被刮伤，更有利于保证制程的质量和后期的维护。

本发明公开了一种裸眼3D膜片及包含该膜片的3D立体画，该膜片包括透明基材层以及棱镜结构层，棱镜结构层具有若干个棱镜结构单元依次排列构成的微结构表面；每个棱镜结构单元为具有若干个平面，且相邻平面间通过光滑曲面过渡的多面棱镜结构。该结构能够有效地改善成像亮度的不均匀性，可以同时保证光学性能和工艺性能。

通过在原具有多边形截面的棱镜3D膜上引入光滑曲面，不但有利于提高在生产此类膜片时所加工相应结构模具的可靠性，使车削模具的刀具不会因多面结构尖锐的夹角而造成快速磨损，导致表面粗糙等不良，影响光学品质和外观，也有利于在后期膜片装配和维护擦拭3D膜时减少对膜片的划伤，可以有效提高膜片生产品质和使用可靠性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种裸眼3D膜片，其特征在于，所述3D膜片包括透明基材层以及设置于所述透明基材层表面的棱镜结构层，所述棱镜结构层具有若干个棱镜结构单元依次排列构成的微结构表面；

每个棱镜结构单元为具有若干个平面，且相邻平面间通过光滑曲面过渡的多面棱镜结构。

2.如权利要求1所述的裸眼3D膜片，其特征在于，所述棱镜结构单元线性排列，所述棱镜结构单元表面由N个平面及N-1个位于相邻两个平面间的光滑曲面组成，其中N≥2。

3.如权利要求1所述的裸眼3D膜片，其特征在于，所述光滑曲面两端分别与相邻两平面相切。

4.如权利要求1所述的裸眼3D膜片，其特征在于，在棱镜结构单元的横截面内，光滑曲面的边线为圆弧、正弦余弦线、波浪线或自由曲线。

5.如权利要求1所述的裸眼3D膜片，其特征在于，在棱镜结构单元的横截面内，每一平面两端点的间隔a大于或等于1um。

6.如权利要求1所述的裸眼3D膜片，其特征在于，在棱镜结构单元的横截面内，每一光滑曲面两端点连线的长度b大于或等于0.1um。

7.如权利要求1所述的裸眼3D膜片，其特征在于，所述棱镜结构层由高分子树脂材料经过紫外固化或热固化方式附着于透明基材层上形成，或所述棱镜结构层与所述透明基材层为同一材料，所述3D膜片为一体式结构。

8.一种3D立体画，其特征在于，包括由下至上依次设置的图案层与权利要求1-7任一项所述的裸眼3D膜片，所述图案层为由至少2幅具有连续视差或含任意不同信息的图案处理组成的交织图。

9.如权利要求8所述的3D立体画，其特征在于，所述图案层与所述3D膜片间还设置有透明材料层。

10.如权利要求9所述的3D立体画，其特征在于，所述透明材料层为玻璃垫层或亚克力板材。