用于制造自动立体屏幕的方法和用于将用于显示二维图像的屏幕转换成用于显示自动立体图像的屏幕的方法与流程

1.本发明涉及自动立体视觉(l’autost
é
r
é
oscopie)领域，并且更特别地，涉及自动立体屏幕的制造以及用于显示二维图像的屏幕到用于显示自动立体图像的屏幕的转换。


背景技术：

2.自动立体视觉是一种使得图像能够以浮雕的形式显示而无需观察者佩戴特殊眼镜的技术。这个技术本身构成现有技术，特别地参考以申请人的名字登记的专利文件wo2006/024764、wo2014/041504、wo2013/140363和wo2014/016768。
3.一般来说，自动立体图像由对应于来自不同视点的相同物体或相同场景的图像的、根据预定混合方案交错的多个基本图像带组成。典型地构成圆柱形透镜阵列或视差屏障的选择器设备被布置在显示屏的前面，以便允许将对应于单个场景的两个不同视点的一对基本图像投影到观察者的两只眼睛中的每一只，这在观察者的大脑中产生了浮雕的印象。
4.申请人已经提出了一种自动立体屏幕，其包括以行和列布置的像素矩阵，每个像素由不同颜色的多个子像素构成。屏幕附加地覆盖有各自具有被配置为使得它无限次地返回来自屏幕的光线的焦距的相同圆柱形透镜的阵列。透镜的宽度大约等于n个子像素的宽度，n是视点的数量(因为申请人建议每个透镜和每个水平线的每个视点使用单个子像素，而不是一个像素)。然而，在不显著改变所实现的效果的情况下，其他配置也是可能的。圆柱形透镜阵列的间距被精确计算，使得由于透镜阵列的放大效应观察者在离屏幕预定距离(称为平坦色调距离，其例如被固定处于85cm)处看到连续6.5cm(眼睛之间的平均距离，被选择作为计算的基础)的图像移位。
5.这种放大效果来自于这样的事实，即放置在正确距离(其焦距)的透镜放大与其光轴和观察者的眼睛的瞳孔对准的子像素。如果透镜被放大n倍，则通过透镜看到的子像素被感知为比它本身宽n倍，并且从通过这个透镜接收光的眼睛中模糊了不在以上描述的对准中的其他n
‑
1个子像素。
6.因此，观察者利用每只眼睛只能感知屏幕分辨率的n分之一。当这些点相互关联时，这些点形成图像或视点，并且全部被水平放大n倍。n
‑
1/n的分辨率同样根据相同的方法呈现n
‑
1个其他视点。
7.在生产自动立体屏幕中遇到的困难之一在于将光学部件定位和结合在屏幕的前表面上的步骤。实际上，这个光学部件必须在距屏幕的表面的精确距离处被结合，以允许以上描述的放大效果。特别地，总体上并且考虑到交叉的材料(包括空气)中的每一种的折射率，光学上穿过一直到像素的有效表面的厚度必须对应于透镜阵列的微透镜的焦距。
8.微透镜的轮廓(其通常是圆柱形的)可以被辐射。具有棱柱轮廓的某些光学部件对应于与具有圆柱形轮廓的微透镜的情况相同的半径的圆弧的弦(在数量方面等于期望的视点的数量)。
9.对于一些屏幕，透镜的焦距对应于到达屏幕的像素所要穿过的光学厚度。因此，透镜必须被安装为面向屏幕、与屏幕接触。
10.然后困难在于定位透镜阵列，使得透镜的顶部与屏幕接触，同时最小化牛顿环(由与接触区的几何形状相关的、以透镜的球形或圆柱形表面与屏幕的平坦表面之间的接触点为中心的一系列同心环或带(交替地为亮、暗和彩色)形成的干涉图案)的出现。当屏幕关闭时，表面似乎被划线有与和透镜同步的灰色线交替的暗区域以及有时是彩色区域。这种现象随着时间演变并变得更加明显。
11.因此，发明人寻求改进目前可用于制造自动立体屏幕的方法，特别是当圆柱形透镜必须尽可能靠近屏幕地被结合时。
12.特别地，发明人已经寻求开发一种制造方法，该制造方法使得可以获得随时间稳定的屏幕。
13.发明目标
14.因此，本发明旨在提供一种制造自动立体屏幕的方法，该方法解决了已知解决方案的缺点中的至少一些。
15.在至少一个实施例中，本发明特别旨在提供一种制造自动立体屏幕的方法，与当前实施的制造自动立体屏幕的方法相比，该方法被简化。
16.在至少一个实施例中，本发明还旨在提供一种制造自动立体屏幕的方法，该方法使得可以获得随时间保持稳定的屏幕。
17.在至少一个实施例中，本发明还旨在提供一种制造自动立体屏幕的方法，该方法使得可以获得无论打开还是关闭都具有改进的外观的屏幕。
18.本发明还旨在提供一种将用于显示二维图像的屏幕转换成用于显示自动立体图像的屏幕的方法。
19.在至少一个实施例中，本发明还旨在提供一种方法，该方法可以由标准屏幕的制造商实施，而无需对制造方法进行实质性修改。


技术实现要素：

20.为此，本发明涉及一种用于制造用于显示自动立体图像的屏幕的方法，该方法包括以下步骤：
21.‑
选择以行和列布置的像素块，每个像素由多个不同颜色的子像素构成，
22.‑
选择具有第一光轴的偏振膜，
23.‑
直接在所述选择的偏振膜上制造透镜阵列，以便形成称为光学膜的复合膜，所述透镜阵列具有第二光轴，
24.‑
将所述光学膜直接结合在所述选择的像素块，以便获得具有分别与偏振功能和自动立体功能相关联的两个光轴的偏振和透镜显示屏。
25.因此，根据本发明的方法使得可以通过偏振膜(也称为偏振器膜)直接在屏幕的表面上制造透镜阵列。
26.因此，根据本发明的方法使得可以通过消除将先前设计的透镜阵列固定在屏幕的表面上的步骤并且通过利用直接在偏振膜上制造阵列的步骤来代替这个步骤，来简化自动立体屏幕的制造。
27.因此，根据本发明的方法使得可以受益于2d屏幕的制造商获得的所有经验，特别是关于偏振膜的制造和应用的经验，以制造自动立体屏幕。所形成的光学膜不改变偏振膜的机械特性或复合膜随时间的稳定性。因此，根据本发明的制造方法使得可以提供随时间稳定的自动立体屏幕。
28.此外，根据本发明的方法消除了当阵列的透镜必须与屏幕的表面接触时看到牛顿环出现的风险。因此，根据本发明的方法使得可以相对于已知的屏幕当它们打开和当它们关闭时都改善制造的屏幕的外观。
29.根据本发明的方法还使得可以赋予光学膜双重功能，即允许形成自动立体图像的偏振功能和光学部件功能。因此，在像素块上放置根据本发明的光学膜使得可以在屏幕上赋予偏振特性和自动立体特性。
30.在根据本发明的方法期间获得的光学膜的特征在于，它具有与两个不同功能相关联的至少两个光轴：偏振轴和通过根据本发明的方法形成的透镜阵列的微透镜的轴。
31.有利地并且根据本发明，直接在所述偏振膜上制造透镜阵列的所述步骤包括包含以下的子步骤：
32.‑
在所述偏振膜上方施加透明可聚合树脂层，
33.‑
将所述透镜阵列植入到所述可聚合树脂层中，
34.‑
聚合所述可聚合树脂以便获得并入所述透镜阵列的透明且稳定的复合膜。
35.根据这个变型的方法实施起来特别简单，因为它包含：在偏振膜上施加可聚合树脂层，并通过印刷、硬化后的雕刻、丝网印刷或用于在所述树脂的聚合后直接获得目标透镜阵列的任何等效手段在可聚合树脂是流体的同时对其进行成形。
36.树脂的聚合可以通过uv光实现的固化、通过化学硬化剂或通过在模塑操作期间加热或通过任何等效手段来获得。
37.固定到偏振膜上的这种树脂的粘附性可以通过任何类型的手段(例如电晕处理、使用粘附性底涂剂、使用溶剂、大气压下的等离子体、甚至真空等离子体)来提高。
38.根据这个变型的方法使得可以在复合膜上形成任何类型的透镜阵列，以及特别是辐射阵列或刻面阵列。
39.此外，根据这个变型的方法使得可以以简单的方式来制造任何类型的阵列，而不管透镜相对于像素块的列的方向的期望倾角如何。
40.根据本发明的有利变型，所述透明可聚合树脂是可通过uv或通过与另一种组分的混合物产生的化学反应或通过添加热量而可聚合的树脂(单组分或双组分)。
41.在透明uv树脂的情况下，聚合有利地借助于在uv和在可见光区发射的灯而通过偏振膜实行。
42.包含将所述透镜阵列植入在所述树脂层中的步骤可以包含实施以下步骤之一 43.‑
利用雕刻有所期望的透镜阵列的形状和尺寸的圆柱体来层压所述偏振膜，
44.‑
借助于uv清漆印刷机对所述偏振膜印刷呈所期望的透镜阵列的形状和尺寸的图案，
45.‑
以所期望的透镜阵列的形状和尺寸来丝网印刷所述偏振膜，
46.‑
将模具施加到具有所期望的透镜阵列的形状和尺寸的所述偏振膜上。
47.当然，也可以使用其他手段在附着在偏振膜上的树脂层中形成透镜阵列。
48.有利地并且根据本发明，所述选择的偏振膜由被拉伸并层压在两个三醋酸纤维素膜之间的聚乙烯氧化物膜形成。
49.根据这个变型，也可以通过透镜阵列直接修改三醋酸纤维素膜的表面。
50.本发明还涉及一种将用于显示二维图像的屏幕(称为2d屏幕)转换成用于显示自动立体图像的屏幕(称为3d屏幕)的方法，所述2d屏幕包括形成像素块的至少一个液晶层，该像素块至少被偏振膜覆盖，所述方法包括以下步骤：
51.‑
从所述2d屏幕移除所述偏振膜，
52.‑
选择偏振膜，
53.‑
直接在所述选择的偏振膜上制造透镜阵列，以便形成称为光学膜的膜，
54.‑
将所述光学薄膜直接结合到所述2d屏幕的所述像素块上。
55.因此，根据本发明的方法使得可以使用专用于显示2d图像的标准屏幕，并将其转换成专用于显示自动立体图像的屏幕。这种转换包含移除偏振膜并且利用使用根据本发明的制造方法在其上植入透镜阵列的偏振膜代替它。
56.因此，根据本发明的用于制造用于显示自动立体图像的屏幕的方法的优点在细节上作必要修改后适用于根据本发明的用于转换屏幕的方法。
57.根据本发明的方法使得可以以简化和重复的方式制造稳定的自动立体屏幕，该自动立体屏幕可以用于各种应用，并且特别是用于汽车、医疗、航空、电话等应用。
58.有利地并且根据本发明，直接在所述偏振膜上制造透镜阵列的所述步骤包括包含以下的子步骤：
59.‑
在所述偏振膜上方施加透明可聚合树脂层，
60.‑
将所述透镜阵列植入到所述可聚合树脂层中，
61.‑
聚合所述可聚合树脂以便获得并入所述透镜阵列的透明且稳定的复合膜。
62.本发明还涉及一种用于制造用于显示自动立体图像的屏幕的方法和一种用于转换显示屏的方法，其特征在于结合了上文或下文中提及的全部或部分特征。
附图说明
63.通过阅读下面的描述，本发明的进一步的目的、特征和优点将变得显而易见，下面的描述仅通过非限制性示例的方式提供，并且其参考了附图，在附图中：
64.[图1]是根据本发明的一个实施例的方法的概要示意图。
[0065]
[图2]是根据本发明的一个实施例的方法制造的、使得可以实施在偏振膜上植入透镜阵列的步骤的设备的示意图。
具体实施方式
[0066]
如图1所示，根据优选实施例的方法包括用于选择像素块的步骤e10、用于选择偏振膜的步骤e11、用于将可聚合树脂层直接施加到所选偏振膜的步骤e12、用于在沉积在偏振膜上的树脂层中植入透镜阵列的步骤e13、用于聚合树脂以便获得集成透镜阵列的透明且稳定的复合膜的步骤e14、以及用于结合如此形成在所选择的像素块上的复合膜的步骤e15。
[0067]
现在将详细描述这些步骤中的每一个的至少一个实施例。
[0068]
用于选择像素块的步骤e10包含选择具有与目标应用兼容的尺寸的像素块。这样的像素块可以是任何已知的类型。该块包括按行和按列布置的像素，并且每个像素由不同颜色的多个子像素构成。
[0069]
用于选择偏振膜的步骤e11包含选择尺寸与所选择的像素块兼容的偏振膜。
[0070]
在用于将2d屏幕转换成3d屏幕的方法的情况下，步骤e10和e11包含从所考虑的2d屏幕上剥离偏振膜，并从2d屏幕中选择要转换的块作为像素块。
[0071]
也可以将透明膜结合到这个偏振膜上，以便形成新的偏振膜，然后通过根据本发明的方法处理该新的偏振膜。也可以将透镜阵列直接制造在透明膜上，并且然后将其直接结合在没有结合到屏幕的偏振器上。因此，这种变型使得可以获得新的复合膜，该新的复合膜结合到不再具有偏振器的屏幕上，或者结合到已经配备有偏振器的屏幕上，从而通过向其添加附加透明透镜膜的厚度和功能而使初始偏振器的厚度加倍。如果要植入在偏振膜上的透镜阵列必须不与原始偏振膜直接接触，而是与原始偏振膜稍微间隔开，则这可能是特别必要的，特别是在给定光学焦距要求的情况下。
[0072]
还可以通过以下来适配根据本发明的将2d屏幕转换成3d屏幕的方法：在透明膜上形成透镜阵列，而不是在偏振膜上形成透镜阵列；并且将这样形成的这个透镜阵列直接结合在已经从其移除了原始偏振膜的2d屏幕的表面上。然后，转换方法包含将先前从2d屏幕上剥离的偏振膜或安装在刚性基板上的另一偏振膜结合在透镜阵列上，该透镜阵列结合到2d屏幕的像素块上。
[0073]
根据本发明的一个实施例，用于在偏振膜上施加树脂层的步骤e12、用于在所述偏振膜上植入透镜阵列的步骤e13和用于在偏振膜上聚合树脂的步骤e14交织并以协调的方式实行。这个步骤可以例如由图2中示意性示出的设备来实施。
[0074]
为此，所雕刻的金属圆柱体20(具有抛光的玻璃表面状态和凹槽，其形状和尺寸完全适形于要生产的透镜阵列的透镜)被放置在由例如由橡胶制成的两个辊21、22组成的平台上，该两个辊各自在相同的方向上延伸。因此，两个辊的轴线是平行的。每个辊21、22由图2中未示出的电动机以旋转的方式驱动(当然，用于以旋转的方式驱动辊中的每一个的任何其他手段可以获得基本相同的结果)。根据后面描述的另一变型，只有一个橡胶辊是电动的。
[0075]
辊21、22在垂直于其旋转轴的方向的方向上彼此间隔开，以便允许uv光或可见光通过，但是足够近以保持放置在两个辊上的雕刻的金属圆柱体20。
[0076]
在两个橡胶辊21、22和雕刻的圆柱体20之间输送所选择的偏振膜25(或者在将2d屏幕转换成3d屏幕的情况下从2d屏幕剥离的偏振膜)。换句话说，偏振膜25夹在来自下面的两个橡胶辊和来自上面的雕刻的金属圆柱体之间。
[0077]
偏振膜保持被拉伸，以保持它与两个橡胶辊和雕刻的金属圆柱体相切。偏振膜的这种张紧作用可以通过任何类型的手段获得。
[0078]
然后，uv树脂与金属圆柱体接触地在该圆柱体的上游沉积在偏振膜的表面上。箭头26示意性地示出了在圆柱体上游倾倒树脂。圆柱体的上游侧由圆柱体的旋转方向和偏振膜的前进方向(在图2的图示中从右到左)限定。换句话说，紧接在膜25在圆柱体20下通过之前沉积树脂。偏振膜在垂直于橡胶辊和雕刻的圆柱体的旋转轴的方向(称为前进方向)上的这种位移是通过橡胶辊和雕刻的圆柱体之间的膜的摩擦获得的。
[0079]
两个橡胶辊21、22、雕刻的圆柱体20的同步旋转以及偏振膜25沿前进方向的移动迫使树脂在雕刻的圆柱体20下方通过。
[0080]
根据本发明的变型，只有一个橡胶辊是电动的，并且通过摩擦驱动经雕刻的膜、雕刻的圆柱体和另一橡胶辊。
[0081]
当树脂在金属圆柱体下在金属圆柱体和在其表面拉伸的膜之间通过时，所述树脂由于其在橡胶辊之间接收的uv和/或可见光的流量而聚合并冻结，这一起形成隔膜。
[0082]
根据所使用的树脂，可能需要处理雕刻的圆柱体的表面，以确保树脂相比于附着到金属圆柱体更好地附着到偏振膜上，使得在膜在雕刻的圆柱体和橡胶辊之间离开时，膜携带固化的树脂。
[0083]
如此获得的偏振膜25在其表面上具有由透明材料制成的、圆柱体20的雕刻的负像，从而形成在间距和焦距上完全适形于目标透镜阵列的透镜阵列。
[0084]
因此并且如图2中示意性示出的那样，在设备的出口(图中左部上)处的偏振膜25在膜的表面上具有透镜阵列，而设备的上游的膜的表面没有阵列。
[0085]
uv和/或可见光27的发射可以通过任何已知的手段获得。然而，通过防止在所描述的方法的各个阶段期间导致金属圆柱体的和/或偏振膜的几何变化的温度方面的升高，可以促进该方法。因此，在透镜阵列的植入操作期间，可以有利地实施红外滤波器和通风，以避免这种温度升高，并且因此特别地改善根据这个实施例的方法的结果。
[0086]
最后，可以通过任何已知的手段实行最后一个步骤e15，该步骤将如此形成的复合膜结合在所选择的像素块上。特别地，这个结合步骤可以通过与将常规偏振膜结合到标准2d像素块上的步骤相同的手段来实施。这特别地是根据本发明的方法的优点之一，通过简单地修改制造偏振膜的步骤可以毫无特别困难地将该方法集成到2d屏幕制造方法中，以便设计自动立体屏幕，因此显著降低这种屏幕的制造成本。
[0087]
所描述的方法仅仅是本发明的一个实施例。也可以通过利用直接将uv清漆印刷机实施到偏振膜来代替使用雕刻的金属圆柱体以形成期望的透镜阵列来实行本发明。也可以丝网印刷具有所期望的透镜阵列的形状和尺寸的所述偏振膜。也可以将模具施加到偏振膜上，这个模具呈所期望的透镜阵列的相同形状和尺寸。
[0088]
根据另一实施例，也可以利用具有相对高折射率的uv树脂来生产其透镜轮廓对应于比期望的焦距短得多的焦距的透镜阵列。然后可以通过将第一透镜阵列嵌入有低得多的折射率的树脂来修改焦距，以便补偿自愿选择的曲率半径的修改。这种方法的优点在于这样的事实，即，在后一种情况下，主动屈光度嵌入在集成了具有两个不同指数的两个透明部件的设备的核心中。在这种情况下，透镜阵列可以完全包括在两个平坦表面之间。在一个侧部上是屏幕表面，而在另一侧部上是稍微磨砂的或抗反射性等的充当保护和修整板的玻璃或塑料板。