立體顯示光學膜與技術

蘇大維格的“數碼激光成像與顯示工程研究中心”,一直致力于解決3D顯示與成像中的超精密微柱透鏡光柵、微透鏡陣列、定向擴散薄膜的制造技術難題,從微結構光學工藝設計、關鍵技術與裝備、到材料特性研究,開發了用于高分辨率移動3D顯示的光學材料,為移動智能手機、平板電腦的3D顯示、立體印刷和動態光學防偽提供了定制化的光學膜。在3D顯示與成像的設計、復制及應用領域,積累了豐富經驗,針對不同的應用背景,提供定制化和個性化技術和產品支持。

3D光學膜及其相關技術:微柱透鏡光柵(Micro-lenticular lens array, MLLA)和微透鏡陣列(Micro-lens arrray, MLA)是裸眼3D顯示以及立體印刷中的基礎光學器件,高精度、大幅面的微柱透鏡光柵和微透鏡陣列光學膜的制造與應用一直是業界面臨的難題。

我國在“十二五”新型顯示科技發展規劃總體目標中,明確指出:重點發展激光顯示和3D 顯示的共性關鍵技術,增強移動互聯網終端顯示創新能力,推動產業化進程。

隨著智能手機顯示屏的顯示分辨率不斷提升,柱光柵的柵距要求更小,例如,iPhone5具有326dpi的“視網膜”屏,其RGB單元像素為78um,子像素為26um,要求柱透鏡光柵的柵距為52um。 蘇大維格利用自主研發的高端微納圖形化光刻直寫設備和專有工藝技術,能夠制備口徑為40um-100um的微柱光柵MLLA模具,幅面達25英寸(可制備口徑25um-100um的微透鏡陣列MLA薄膜。參見用于微圖形制備的激光圖形化系統:the HoloMakerIIIc, iGrapher200-800 紫外激光高速直寫系統)。

在上述目標下,蘇大維格繼續致力于3D顯示事業,研發超精細的裸眼3D光學薄膜,提供從技術服務到參數設計、從配件生產到3D顯示系統制造的整體解決方案。

應用領域:

1、智能手機立體顯示終端

隨著智能手機的不斷普及,手機屏幕正成為越來越重要的信息顯示終端。裸眼式3D立體顯示手機是智能手機屏幕顯示的重用發展方向,該技術一旦突破其應用規模巨大,所以備受市場關注。

在智能手機的立體顯示終端技術上,蘇大維格走在了前列,可根據手機顯示的近距離觀察特性以及個人觀察特性,提供具體的設計方案,實現高質量的3D顯示。區別于傳統的狹縫視差光柵技術,蘇大維格提供基于微柱光柵成像技術的薄膜,具有更高的亮度和圖形分辨率,裸眼基本看不到柱光柵。例如,專為iPhone5屏幕設計的52um微米的微柱光柵,通過優化設計可看到顯示屏幕的小恐龍等影像躍出屏幕約5cm-10cm,年內進入商業化推進階段。

智能手機的3D裸眼顯示原理見右圖。

根據顯示屏像素結構和屏幕尺寸; 屏幕表面到圖層的距離; 可設計制定型號的3D光學薄膜。

立體成像薄膜的規格和性能參數:

    厚度:0.1um -0.25um
    基材:PET
    柱透鏡光柵:52um(326dpi)~ 100um(定制化)

2、立體顯示與3D投影

    基于微柱光柵的裸眼3D LCD顯示技術被認為是最有可能取代平面高清LCD顯示技術的下一代顯示技術。其原理是利用微柱面透鏡光柵的空間復用功能,將高分辨率顯示器平面上不同視角的圖像按照特定的角度投射輸出,從而,在特定的空間中形成3D圖像的觀察區域。觀察者的雙眼將在對應的觀察區域內接收到不同角度的圖像信息,從而感受到強烈的立體感,最終實現立體觀察。3D LCD顯示器通常須在液晶面板上再加一層微柱面透鏡光柵,微柱光柵參數周期、口徑、焦距等參數根據使用環境具體設計并與LCD顯示圖像的參數相互匹配,最終才能實現逼真3D圖像的顯示輸出。大幅面3D LCD顯示器通常要求能在中遠觀察距離內滿足
多人同時觀察,可根據具體使用環境為您量身定做相應的3D LCD顯示系統??筛鶕脩粢?,定制專用3D顯示光學柱透鏡膜。需要確定顯示屏像素結構和屏幕尺寸; 屏幕表面到圖層的距離; 立體成像薄膜的規格和性能參數:

    厚度:0.381um
    基材:PC,
    柱透鏡光柵:200um(定制化)

    MLLA制作難點是,其口徑必須與LCD像素尺寸相匹
配,其焦距必須與LCD的彩色濾光片的距離匹配,也就是,MLAA的焦距應等于薄膜的厚度加上玻璃蓋板和液晶偏振片的厚度之和。這就需要精確設計和加工微米精度的模具。

   在3D投影技術中,普遍采用柱透鏡光柵作為多視差圖像的垂直擴散,但會產生莫爾條紋,視差圖像重疊率偏大。具有隨機條狀微結構的定向擴散膜是實現3D投影的重要顯示材料,具有垂直擴散大,左右擴散小的定向擴散功能,不產生莫爾條紋,也一直是行業的重大難題,需要制備1-5微米的消色差的隨機條狀的折衍結構,同時消除零級光。蘇大維格擁有大幅面紫外激光圖形化直寫系統、大幅面紫外光刻系統以及寬幅UV納米壓印系統,可研究并制備隨機條狀結構光學材料,用于真彩色3D投影顯示??膳c產業單位、高校等結構共同研發支持大尺寸3D投影定向擴散光學膜等。

3、立體印刷

       區別于傳統的平面印刷圖像,立體印刷圖像具有很強的立體感,其前景如飄出畫外,背景如深陷畫中,富有動感,具有很強的視覺沖擊力,可讓觀看者駐足留戀,留下深刻的印象,給人以真實自然,栩栩如生,呼之欲出的全新視覺享受,具有很高的藝術欣賞價值。由于立體印刷圖像視覺效果的特殊性和難以復制性,使得立體印刷圖像同時具備了高效的防偽功能。

       立體印刷技術通常需要以微柱光柵或者微透鏡陣列為載體,利用高分辨印刷設備實現圖像的制作。立體印刷的效果需根據微柱面透鏡光柵、微透鏡陣列、印刷設備的具體參數進行優化設計。蘇大維格發明了基于微納圖形直寫和納米壓印的新型3D印刷技術,可以支持最小3微米的單元像素,60微米的柱光柵可支持5-10幅視差圖像,立體感強,薄膜厚度僅0.1毫米。提供3D立體印刷制品:

    立體制品薄膜厚度:0.1um - 0.125um
    基材:PET/復合材料
    3D印刷的最大尺寸:A4
    視差圖像:2-10幅(單色或者彩虹色)

基本知識簡介 (一):3D顯示原理

柱透鏡光柵裸眼3D技術原理是在液晶面板上再加一層柱透鏡光柵,柱透鏡焦點正對應著液晶面板像素點,這樣,液晶像素點則會向不同方向透射出子像素,經過柱透鏡光柵的透射,像素被伸拉放大,畫面經過折射形成一定的角度重復投射出,讓雙眼看到不同的子像素點組成的視差圖像。

裸眼立體顯示技術包括有狹縫光柵顯示技術和柱透鏡光柵顯示技術。右圖(a)所示的是基于狹縫光柵的立體顯示系統。圖中黑白相間的狹縫光柵起到了視差擋板的作用,通過對不同視角圖像的選擇性遮擋將不同視角的圖像導入觀察者的雙眼,從而實現立體顯示,該系統中的狹縫光柵相對容易制作,但是由于部分光能被遮擋,系統的能量利用率低。右圖(b)所示的是基于柱透鏡光柵的立體顯示系統,該系統利用柱透鏡光柵的折射效應將不同視角的圖像引入觀察者的左右眼,從而實現立體顯示。這種系統不存在遮擋,能量利用率高,顯示圖像亮度高,立體感強。

基本知識簡介 (二):新型3D印刷技術

3D印刷技術的應用上有兩個難點:第一,印刷圖形的分辨率,目前,最好的激光照排系統和印刷設備,均很難達到20微米以上的像素制版與印刷;第二,印刷圖文與柱光柵的精確對準的批量化(自動化設備)。比如,60微米柵距的微柱光柵,用5幅視差圖像與柱光柵復合,那么,印刷圖象的單元像素尺寸12um,對準精度2微米。這是現有印刷技術所不能達到的精度。因此,必須采用新型印刷技術來支持3D印刷技術的應用。蘇大維格發明的基于納米壓印和微納圖形化制版技術的新型印刷機書,可實現3微米線寬或者更小的像素結構,以及25英寸幅面的3D圖像的制版,主要型號:iGrapher800和HoloMakerIIIc

立體印刷技術根據印刷流程的不同可分為兩種:一種是直接在光柵薄膜或者微透鏡陣列薄膜后表面進行印刷形成立體圖像,這種方法可以通過CCD影像對準的方式,逐一將精密像素圖文與柱光柵對準,直接在薄膜后表面進行納米印刷;另一種是將圖像印刷在其它的材料上,然后將光柵薄膜和圖像進行對位復合得到立體圖像,這種技術需要預先分別進行定位處理。不論那種技術都對柱透鏡光柵薄膜的精度和一致性提出了極高的要求。立體印刷以高精度、高質量的柱透鏡光柵薄膜材料為基礎,通過光柵檢測校準、圖像處理、對位納米印刷、精密復合等步驟最終實現立體圖像的制作。

技術文檔下載

山东十一运夺金杀号