CN105700165A - 3d光栅对位贴合装置及方法 - Google Patents
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Abstract
3D光栅对位贴合装置及方法，属于3D显示技术领域，本发明为解决现有光栅贴合技术对位精度低、效率低、人工成本高、材料成本高的问题。本发明方案：2D液晶屏的LCM模组侧吸附在亚克力真空吸附平台上，2D液晶屏的焦距玻璃基板侧涂布光学胶，并面向下方；亚克力真空吸附平台的正下方设置有承托光栅网版，承托光栅网版中间的网上承托透镜光栅；光源透过待对位贴合件输出2D液晶屏和透镜光栅的对位图像，该对位图像被采集处理单元接收并显示，根据要达到的既定对位关系调整承托光栅网版位置；在对位关系确定的情况下，利用贴合机构从承托光栅网版下方隔着网将2D液晶屏和透镜光栅贴合在一起，贴合轨迹从中点向左右两侧贴合。
Description
技术领域
本发明属于3D显示技术领域。
背景技术
裸眼3D的发展，摆脱了传统分时、分色、分光等需要借助辅助设备才能观看到3D效果的束缚，提高了观看的自由度、舒适度及拓宽了运用领域而受到广泛关注。
裸眼3D显示可以分为柱透镜光栅和狭缝光栅两种主流技术。柱透镜光栅技术原理：现有技术一般是由周期性排列的柱状凸透镜阵列和2D显示器精密耦合而成。如图1所示，其结构由柱透镜光栅膜6、焦距玻璃基板5、第一玻璃基板1、第二玻璃基板2、背光7以及夹在第一基板1和第二基板2之间的液晶层3组成，同时在第一玻璃基板1和第二玻璃基板2上贴有偏光片4，周期性排列的柱透镜光栅膜采用外贴的方式贴在焦距玻璃基板5上。其中柱透镜光栅利用光折射原理进行分光，使观看者的左右眼观看到不同的视差图像，从而产生立体效果。
狭缝光栅技术可以分为固定式狭缝光栅和液晶狭缝光栅。如图2所示为前置式狭缝光栅，其结构为在第一玻璃基板1上的偏光板4上外贴由透光、不透光的细条周期性排列的狭缝光栅8。其中，前置式狭缝光栅利用光遮挡原理进行分光，使奇偶列子像素分别显示左、右视差图像。如图3所示为液晶狭缝光栅，其结构是在液晶显示面板上再增加一TN盒，该液晶光阀蚀刻有狭缝设计的ITO图案，用于驱动液晶成视差屏障达到屏障光栅的效果。图示的黑色光栅即为ITO电极条。
一般地，固定式狭缝光栅和柱透镜光栅作为裸眼3D实现的主要光学器件，技术发展比较成熟。无论是狭缝光栅还是柱透镜光栅在贴合过程中精度要求高，特别是光栅膜与透明基板贴合过程中，贴合的质量直接影响到3D显示产品的3D显示性能和效果。
目前，由于设备的限制，现有的光栅贴合仅依靠传统的一些简易设备如冷裱机、热裱机及覆膜机等，这种设备只能完成简单的贴合动作，存在较多的问题：(1)对位精度低，完全依靠人眼来判断贴合位置，以及通过手动来调节位置，使得贴合精度无法得到保证；(2)贴合不良得不到完全控制，如贴合气泡、内污等不良得不到有效控制，对于大尺寸的光栅膜来说，容易造成材料的浪费、成本高及返工难度大；(3)整个过程完全依赖人工，对人工的技能熟练程度依赖性强，人力投入大且成本增加。
发明内容
本发明目的是为了解决现有光栅贴合技术对位精度低、效率低、人工成本高、材料成本高的问题，提供了一种3D光栅对位贴合装置及方法。
本发明所述3D光栅对位贴合装置，包括亚克力真空吸附平台、承托光栅网版、贴合机构和采集处理单元；
待对位贴合件包括2D液晶屏和透镜光栅两部分，2D液晶屏由LCM模组和焦距玻璃基板贴合在一起构成，2D液晶屏的LCM模组侧吸附在亚克力真空吸附平台上，2D液晶屏的焦距玻璃基板侧涂布光学胶；2D液晶屏的焦距玻璃基板侧面向下方；
亚克力真空吸附平台的正下方设置有承托光栅网版，承托光栅网版中间的网上承托透镜光栅；
亚克力真空吸附平台发出的光束透过待对位贴合件输出2D液晶屏和透镜光栅的对位图像，该对位图像被采集处理单元接收并显示，根据要达到的既定对位关系调整承托光栅网版位置，进而调整2D液晶屏和透镜光栅的对位关系；
在2D液晶屏和透镜光栅的对位关系确定的情况下，利用贴合机构从承托光栅网版下方隔着网将2D液晶屏和透镜光栅贴合在一起，贴合轨迹从中点向左右两侧贴合。
3D光栅对位贴合方法包括以下步骤：
步骤一、将2D液晶屏置于亚克力真空吸附平台上方的光学板组件上表面，抽真空，在焦距玻璃基板表面涂布光学胶，再将亚克力真空吸附平台翻转180°，使焦距玻璃基板涂布光学胶面朝下；
步骤二、发光二极管的光线进入光学腔，在光学腔中向上传播的光线被位于顶部的反射板、微型光学反射粒子反射向下，光线从透明亚克力材质的反射板传递至扩散板，被均匀化、雾化之后的光线从扩散板均匀地投射到一号棱镜板和二号棱镜板中，作为光源向下发射，
步骤三、步骤二所述光源发出的光束透过待对位贴合件输出2D液晶屏和透镜光栅的对位图像，该对位图像被CCD镜头采集，发送至电脑终端主机，并在显示器上显示，根据要达到的既定的对位关系调整四个调节杆，来调整承托光栅网版的XY坐标位置，进而改变2D液晶屏和透镜光栅的对位关系，直至2D液晶屏和透镜光栅的对位关系达到既定对位关系；
步骤四、滚轮先沿X轴方向传动至3D光栅承载区正下方的中间位置，再向上沿Y轴方向传动，滚轮通过气动压阀来控制贴合间隙且滚轮与3D光栅承载区接触点为网框中间位置点，以保证透镜光栅中间位置最先接触到涂有光学胶的焦距玻璃基板上；贴合轨迹为从中间往两边贴合；
步骤五、贴合后产品翻转180°后再固化，完成3D光栅对位贴合。
本发明的优点：通过透光性良好的亚克力材质背光板提供LCM模组所需的背光及采用低目数的网版来承载3D光栅膜并通过CCD镜头对图像进行拾取传输至终端，再通过终端合成软件来微调网版偏移位置，最后通过滚轮贴合来完成，该装置不受LCM模组尺寸大小的限制，易于实现，更加符合生产要求，自动化程度较高，贴合的精度高、效率高及产品的良率高，直接节省材料、人工成本。
附图说明
图1是现有柱透镜光栅的结构示意图；
图2是现有前置式狭缝光栅的结构示意图；
图3是现有液晶狭缝光栅的结构示意图；
图4是本发明所述3D光栅对位贴合装置的结构示意图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6是图4的B-B剖视图；
图7是网版结构示意图；
图8是图4中C处放大图；
图9是滚轮贴合动作原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图4至图9说明本实施方式，本实施方式所述3D光栅对位贴合装置，包括亚克力真空吸附平台1、承托光栅网版2、贴合机构3和采集处理单元4；
待对位贴合件5包括2D液晶屏和透镜光栅111两部分，2D液晶屏由LCM模组109和焦距玻璃基板110贴合在一起构成，2D液晶屏的LCM模组109侧吸附在亚克力真空吸附平台1上，2D液晶屏的焦距玻璃基板110侧涂布光学胶；2D液晶屏的焦距玻璃基板110侧面向下方；
亚克力真空吸附平台1的正下方设置有承托光栅网版2，承托光栅网版2中间的网上承托透镜光栅111；
亚克力真空吸附平台1发出的光束透过待对位贴合件5输出2D液晶屏和透镜光栅111的对位图像，该对位图像被采集处理单元4接收并显示，根据要达到的既定对位关系调整承托光栅网版2位置，进而调整2D液晶屏和透镜光栅111的对位关系；
在2D液晶屏和透镜光栅111的对位关系确定的情况下，利用贴合机构3从承托光栅网版2下方隔着网将2D液晶屏和透镜光栅111贴合在一起，贴合轨迹从中点向左右两侧贴合。
LCM模组(LCDModule)即LCD显示模组、液晶模块，是指将液晶显示器件,连接件，控制与驱动等***电路，PCB电路板，背光源,结构件等装配在一起的组件。
亚克力真空吸附平台1包括反射板101、两个条形凸透镜103、两个发光二极管104、两个光源反射罩105和光学板组件板；光学板组件从内向外依次设置扩散板106、一号棱镜板107和二号棱镜板108，光学板组件上均匀设置多个真空吸附孔201；
反射板101和光学板组件上下平行设置，与左右对称设置的两个光源反射罩105共同构成封闭光学腔，腔体内容纳多个微型光学反射粒子102；
光源反射罩105的开口处设置凸透镜103，光源反射罩105和凸透镜103之间设置发光二极管104。
凸透镜103的横截面为半圆形，该半圆在朝向光学腔的一面为圆弧，朝向发光二极管104的一面为平面，凸透镜103通过粘着剂固定在反射板101下部面和扩散板106上部面之间。
承托光栅网版2包括调节杆112、网边框113、非承载区301和3D光栅承载区302，网边框113的框间区域分为外边缘的非承载区301和中间区域的3D光栅承载区302，3D光栅承载区302用于承托透镜光栅111；3D光栅承载区302采用白色尼龙丝网编织构成；
网边框113的X轴两对边设置两个调节杆112，Y轴两对边设置两个调节杆，用于调整承托光栅网版2的XY坐标位置。
承托光栅网版2通过前后、左右调节杆112来调节；3D光栅承载区302采用低目数的尼龙丝网且承载透镜光栅111的为白色区域，非承载区201不透光。一般地，所述的透光性良好的白色区域比3D膜尺寸大。
贴合机构3包括X轴传动装置114、Y轴驱动装置115和滚轮116；
滚轮116由X轴传动装置114驱动调整其在承托光栅网版2下方X轴坐标位置；滚轮116由Y轴驱动装置115驱动调整其在承托光栅网版2下方Y轴坐标位置，滚轮116的轴向为Y轴，滚轮116的滚动方向沿X轴。
采集处理单元4包括CCD镜头117、电脑终端主机118和显示器119；CCD镜头117采集2D液晶屏和透镜光栅111的对位图像，并发送给电脑终端主机118，该图像在显示器119上显示，以此作为调整承托光栅网版2位置的依据。
CCD镜头117拾取点亮背光及LCM模组109后透过透镜光栅111的影像，并通过数据传输至电脑终端主机118，电脑终端主机118通过图像合成软件，显示出红绿图案且红绿分界线即为光栅角度线120，该分界线与电脑制作的固定光栅角度θ标准分界线进行自动匹配，匹配过程中通过调节杆112来实现，对位好后通过气缸压合网边框113，以防止移位。
完成以上步骤后，滚轮116先沿X轴方向传动至3D光栅承载区302正下方的中间位置，再向上沿Y轴方向传动，滚轮116通过气动压阀来控制贴合间隙且滚轮116与3D光栅承载区302接触点为网框中间位置点，以保证透镜光栅111中间位置最先接触到涂有光学胶的焦距玻璃基板110上；贴合轨迹为从中间往两边贴合。
具体实施方式二：下面结合图4至图9说明本实施方式，本实施方式所述3D光栅对位贴合方法，本方法是根据权利要求5所述3D光栅对位贴合装置实现的，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将2D液晶屏置于亚克力真空吸附平台1上方的光学板组件上表面，抽真空，在焦距玻璃基板110表面涂布光学胶，再将亚克力真空吸附平台1翻转180°，使焦距玻璃基板110涂布光学胶面朝下；
步骤二、发光二极管104的光线进入光学腔，在光学腔中向上传播的光线被位于顶部的反射板101、微型光学反射粒子102反射向下，光线从透明亚克力材质的反射板101传递至扩散板106，被均匀化、雾化之后的光线从扩散板106均匀地投射到一号棱镜板107和二号棱镜板108中，作为光源向下发射，
步骤三、步骤二所述光源发出的光束透过待对位贴合件5输出2D液晶屏和透镜光栅111的对位图像，该对位图像被CCD镜头117采集，发送至电脑终端主机118，并在显示器119上显示，根据要达到的既定的对位关系调整四个调节杆112，来调整承托光栅网版2的XY坐标位置，进而改变2D液晶屏和透镜光栅111的对位关系，直至2D液晶屏和透镜光栅111的对位关系达到既定对位关系；
步骤四、滚轮116先沿X轴方向传动至3D光栅承载区302正下方的中间位置，再向上沿Y轴方向传动，滚轮116通过气动压阀来控制贴合间隙且滚轮116与3D光栅承载区302接触点为网框中间位置点，以保证透镜光栅111中间位置最先接触到涂有光学胶的焦距玻璃基板110上；贴合轨迹为从中间往两边贴合。
步骤五、贴合后产品翻转180°后再固化，完成3D光栅对位贴合。
Claims (6)
1.3D光栅对位贴合装置，其特征在于，包括亚克力真空吸附平台(1)、承托光栅网版(2)、贴合机构(3)和采集处理单元(4)；
待对位贴合件(5)包括2D液晶屏和透镜光栅(111)两部分，2D液晶屏由LCM模组(109)和焦距玻璃基板(110)贴合在一起构成，2D液晶屏的LCM模组(109)侧吸附在亚克力真空吸附平台(1)上，2D液晶屏的焦距玻璃基板(110)侧涂布光学胶；2D液晶屏的焦距玻璃基板(110)侧面向下方；
亚克力真空吸附平台(1)的正下方设置有承托光栅网版(2)，承托光栅网版(2)中间的网上承托透镜光栅(111)；
亚克力真空吸附平台(1)发出的光束透过待对位贴合件(5)输出2D液晶屏和透镜光栅(111)的对位图像，该对位图像被采集处理单元(4)接收并显示，根据要达到的既定对位关系调整承托光栅网版(2)位置，进而调整2D液晶屏和透镜光栅(111)的对位关系；
在2D液晶屏和透镜光栅(111)的对位关系确定的情况下，利用贴合机构(3)从承托光栅网版(2)下方隔着网将2D液晶屏和透镜光栅(111)贴合在一起，贴合轨迹从中点向左右两侧贴合。
2.根据权利要求1所述3D光栅对位贴合装置，其特征在于，亚克力真空吸附平台(1)包括反射板(101)、两个条形凸透镜(103)、两个发光二极管(104)、两个光源反射罩(105)和光学板组件板；光学板组件从内向外依次设置扩散板(106)、一号棱镜板(107)和二号棱镜板(108)，光学板组件上均匀设置多个真空吸附孔(201)；
反射板(101)和光学板组件上下平行设置，与左右对称设置的两个光源反射罩(105)共同构成封闭光学腔，腔体内容纳多个微型光学反射粒子(102)；
光源反射罩(105)的开口处设置凸透镜(103)，光源反射罩(105)和凸透镜(103)之间设置发光二极管(104)。
3.根据权利要求2所述3D光栅对位贴合装置，其特征在于，承托光栅网版(2)包括调节杆(112)、网边框(113)、非承载区(301)和3D光栅承载区(302)，网边框(113)的框间区域分为外边缘的非承载区(301)和中间区域的3D光栅承载区(302)，3D光栅承载区(302)用于承托透镜光栅(111)；3D光栅承载区(302)采用白色尼龙丝网编织构成；
网边框(113)的X轴两对边设置两个调节杆(112)，Y轴两对边设置两个调节杆，用于调整承托光栅网版(2)的XY坐标位置。
4.根据权利要求3所述3D光栅对位贴合装置，其特征在于，贴合机构(3)包括X轴传动装置(114)、Y轴驱动装置(115)和滚轮(116)；
滚轮(116)由X轴传动装置(114)驱动调整其在承托光栅网版(2)下方X轴坐标位置；滚轮(116)由Y轴驱动装置(115)驱动调整其在承托光栅网版(2)下方Y轴坐标位置，滚轮(116)的轴向为Y轴，滚轮(116)的滚动方向沿X轴。
5.根据权利要求4所述3D光栅对位贴合装置，其特征在于，采集处理单元(4)包括CCD镜头(117)、电脑终端主机(118)和显示器(119)；CCD镜头(117)采集2D液晶屏和透镜光栅(111)的对位图像，并发送给电脑终端主机(118)，该图像在显示器(119)上显示，以此作为调整承托光栅网版(2)位置的依据。
6.3D光栅对位贴合方法，本方法是根据权利要求5所述3D光栅对位贴合装置实现的，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将2D液晶屏置于亚克力真空吸附平台(1)上方的光学板组件上表面，抽真空，在焦距玻璃基板(110)表面涂布光学胶，再将亚克力真空吸附平台(1)翻转180°，使焦距玻璃基板(110)涂布光学胶面朝下；
步骤二、发光二极管(104)的光线进入光学腔，在光学腔中向上传播的光线被位于顶部的反射板(101)、微型光学反射粒子(102)反射向下，光线从透明亚克力材质的反射板(101)传递至扩散板(106)，被均匀化、雾化之后的光线从扩散板(106)均匀地投射到一号棱镜板(107)和二号棱镜板(108)中，作为光源向下发射，
步骤三、步骤二所述光源发出的光束透过待对位贴合件(5)输出2D液晶屏和透镜光栅(111)的对位图像，该对位图像被CCD镜头(117)采集，发送至电脑终端主机(118)，并在显示器(119)上显示，根据要达到的既定的对位关系调整四个调节杆(112)，来调整承托光栅网版(2)的XY坐标位置，进而改变2D液晶屏和透镜光栅(111)的对位关系，直至2D液晶屏和透镜光栅(111)的对位关系达到既定对位关系；
步骤四、滚轮(116)先沿X轴方向传动至3D光栅承载区(302)正下方的中间位置，再向上沿Y轴方向传动，滚轮(116)通过气动压阀来控制贴合间隙且滚轮(116)与3D光栅承载区(302)接触点为网框中间位置点，以保证透镜光栅(111)中间位置最先接触到涂有光学胶的焦距玻璃基板(110)上；贴合轨迹为从中间往两边贴合；
步骤五、贴合后产品翻转180°后再固化，完成3D光栅对位贴合。
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