阅读说明：本技术 一种可2d/3d同屏显示的不规则菱形透镜阵列及制备方法 (Irregular diamond lens array capable of realizing 2D/3D on-screen display and preparation method ) 是由 赵健 于 2020-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可2D/3D同屏显示的不规则菱形透镜阵列及制备方法,包括相互交叉的第一柱透镜阵列、第二柱透镜阵列以及填充于两者之间的液晶材料；第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列的透镜表面镀有纳米级厚度的金属材质,作为金属电极；液晶材料通过两侧的金属材质作为电极驱动；通过给柱透镜阵列特定位置的电极通电或断电,以切换该区域液晶的开关状态；当液晶状态处于关闭时,进行3D显示；当液晶状态处于开时,进行2D显示。本发明首次提出了基于纳米镀膜的微透镜阵列与液晶材料组成的胶合透镜阵列结构及制备方法。结构简单,易加工,适合工业生产。(The invention discloses an irregular rhombic lens array capable of realizing 2D/3D on-screen display and a preparation method thereof, wherein the irregular rhombic lens array comprises a first cylindrical lens array, a second cylindrical lens array and a liquid crystal material filled between the first cylindrical lens array and the second cylindrical lens array which are mutually crossed; the lens surfaces of the first cylindrical lens array and the second cylindrical lens array are plated with metal materials with nanometer-scale thickness to serve as metal electrodes; the liquid crystal material is driven by taking metal materials at two sides as electrodes; switching the on-off state of the liquid crystal in the area by electrifying or powering off the electrode at a specific position of the cylindrical lens array; when the liquid crystal state is closed, performing 3D display; when the liquid crystal state is on, 2D display is performed. The invention provides a cemented lens array structure composed of a micro lens array based on a nano coating and a liquid crystal material and a preparation method thereof for the first time. Simple structure, easy processing and suitability for industrial production.)

一种可2D/3D同屏显示的不规则菱形透镜阵列及制备方法

技术领域

本发明属于用于立体显示的关键光学器件技术领域，具体涉及一种可2D/3D同屏显示的不规则菱形透镜阵列及制备方法。

背景技术

近年来，三维成像与显示技术受到越来越多的关注。由于基于微透镜阵列的立体技术具有完整的视差、连续的视点且无需任何观察眼镜和特殊光照，因此该技术在三维成像与显示技术领域脱颖而出，逐渐发展成为最具潜力和前景的自动立体显示技术。

三维显示系统将场景的三维信息完全地再现出来，显示具有纵深感的图像。观看者可以直接看出场景中各物体的远近，迅速直观地洞察场景中物体的三维空间关系，从而获得完整和准确的信息。正如声音的记录与再现不断向立体、高保真方向发展一样，图像也从二维向三维、高分辨方向发展。

微透镜阵列为立体显示器的核心光学器件，对成像质量，立体效果，立体数据舒适度等方面具有重要的影响。而2D/3D可切换，甚至是可同屏显示，是裸眼3D领域的发展方向。如何设计并制备可以快速2D/3D切换，且成本低廉的微透镜阵列成为行业竞争的焦点

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种可2D/3D同屏显示的不规则菱形透镜阵列及制备方法，结构简单，易加工，适合工业生产。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种可2D/3D同屏显示的不规则菱形透镜阵列，其特征在于，包括相互交叉的第一柱透镜阵列、第二柱透镜阵列以及液晶材料；

所述第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列的透镜表面镀有纳米级厚度的金属材质，作为金属电极，且奇行柱透镜与偶行柱透镜相互隔开并可独立驱动；

所述液晶材料填充于第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列之间，通过两侧的金属材质作为电极驱动；

通过给第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列的特定位置的电极通电或断电，以切换该区域液晶的开关状态；

当液晶状态处于关闭时，其相当于透明材质，由两层柱透镜组成的非规则菱形透镜可以对穿过其前后表面的光管进行调制，进行3D显示；

当液晶状态处于开时，其相当于透明玻璃，从而失去对光线调制的能力，进行2D显示。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列，其材质为透明塑料材料或石英玻璃。

上述的第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列为具有一定焦距和节宽的柱透镜阵列，两柱透镜阵列的透镜侧为内侧，且具有一定的间隔。

一种可2D/3D同屏显示的不规则菱形透镜阵列的制备方法，包括：

S1、在第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列的柱透镜侧涂上光刻胶。

S2、用周期等于第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列周期的第一掩膜板覆盖于光刻胶上，且其不透明区域与透明区域的交界处与第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列的交界处重合；同时用紫外光曝光，去掉空隙处的光刻胶，并进行金属镀膜；

S3、去掉第一掩膜板，用紫外光曝光，去掉多余光刻胶，从而柱透镜阵列的奇偶行表面分别被镀有金属材质和没有金属材质；

S4、用同等周期的第二掩膜板覆盖，不透明区域覆盖上没有金属镀膜的透镜，整体涂抹光刻胶；

S5、去掉第二掩膜板，对第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列的柱透镜表面进行金属镀膜；

S6、用紫外光曝光，去掉所有的光刻胶。

上述的第一掩膜板周期等于柱透镜阵列的周期，单个周期内的透明区域小于不透明区域；第二掩膜板周期等于柱透镜阵列的周期，单个周期内的透明区域等于不透明区域。

上述的s2中的第一掩膜板，其不透明区域与透明区域的边界与柱透镜的交界处重合，其透明区域与不透明区域的边界落在柱透镜的一侧上。

上述的S4中的第二掩膜板，其不透明区域覆盖没有金属镀膜的透镜，其不透明区域与透明区域的边界不与柱透镜的交界处重合，而是向没有金属镀膜透镜一侧稍微偏移，偏移量等于第一掩膜板中不透明区域与透明区域的差值。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明首次提出了基于纳米镀膜的微透镜阵列与液晶材料组成的胶合透镜阵列结构及制备方法，柱透镜阵列的生产精度及工艺复杂度要远远优于直接不规则棱形透镜阵列，该方法有益于提高目标透镜阵列的工艺精度和降低生产成本。

2、由双层柱透镜阵列与液晶的胶合结构，可以有效实现2D/3D切换，且其具有可独立驱动任一柱透镜对应的液晶材料能力，因此可以进行在微透镜阵列面板的任意区域进行自由的2D/3D切换。

附图说明

图1为本发明的透镜阵列结构图；

图2为本发明透镜阵列电极的制备流程图；

图3为本发明得到整体结构图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

参见图1，本发明的一种可2D/3D同屏显示的不规则菱形透镜阵列,包括相互交叉的第一柱透镜阵列1、第二柱透镜阵列2以及液晶材料3；

所述第一柱透镜阵列1和第二柱透镜阵列2的透镜表面镀有纳米级厚度的金属材质，作为金属电极，且奇行柱透镜12与偶行柱透镜11之间具有间隙10，保证了相邻透镜之间的独立性，方便单独驱动。；

所述液晶材料3填充于第一柱透镜阵列1和第二柱透镜阵列2之间，通过两侧的金属材质作为电极驱动；

通过给第一柱透镜阵列1和第二柱透镜阵列2的特定位置的电极通电或断电，以切换该区域液晶的开关状态；

当液晶状态处于关闭时，其相当于透明材质，由两层柱透镜组成的非规则菱形透镜可以对穿过其前后表面的光管进行调制，进行3D显示；

当液晶状态处于开时，其整体结构的折射率接近或者一致，相当于透明玻璃，从而失去对光线调制的能力，进行2D显示。

实施例中，所述第一柱透镜阵列1和第二柱透镜阵列2，其材质为亚克力等透明塑料材料或石英玻璃。

所述第一柱透镜阵列1和第二柱透镜阵列2为具有一定焦距和节宽的柱透镜阵列，两柱透镜阵列的透镜侧为内侧，且具有一定的间隔。

如图2所示，该菱形透镜阵列中的金属电极制备过程如下：

S1、在微透镜阵列，即第一柱透镜阵列1和第二柱透镜阵列2的柱透镜侧涂上光刻胶。对于每一层的微透镜阵列，都是具有一定焦距与节宽的柱状微透镜，其材质可以为亚克力灯透明塑料，或者石英玻璃等。这类柱透镜阵列一般为具有一定厚度的平凸透镜。在其凸面，涂抹一层光刻胶，使其表面平整即可。

S2、用周期等于第一柱透镜阵列1和第二柱透镜阵列2周期的第一掩膜板覆盖于光刻胶上，且其不透明区域与透明区域的交界处与第一柱透镜阵列1和第二柱透镜阵列2的交界处重合，其透明区域与不透明区域的边界落在柱透镜的一侧上；同时用紫外光曝光，去掉空隙处的光刻胶，并进行金属镀膜；

所述第一掩膜板周期等于柱透镜阵列的周期，单个周期内的透明区域略小于不透明区域，这样的设计有助于后期产生奇偶行电极间隙。由于第一掩膜板不透明区域的作用，该区域的光刻胶没有被紫外光腐蚀，所以，通过清洗，它上面的金属镀膜，也会随之被清洗掉。而透明区域的透镜表面会被镀上金属薄膜。

第一掩膜板，其不透明区域与透明区域的边界与柱透镜的交界处重合，。

S3、去掉第一掩膜板，用紫外光曝光，去掉多余光刻胶，此时，柱透镜阵列的奇偶行表面分别被镀有金属材质和没有金属材质；

S4、用同等周期的第二掩膜板覆盖，不透明区域覆盖上没有金属镀膜的透镜，整体涂抹光刻胶；第二掩膜板周期等于柱透镜阵列的周期，单个周期内的透明区域等于不透明区域。

所述S4中的第二掩膜板，其不透明区域覆盖没有金属镀膜的透镜，其不透明区域与透明区域的边界不与柱透镜的交界处重合，而是向没有金属镀膜透镜一侧稍微偏移，偏移量等于第一掩膜板中不透明区域与透明区域的差值。

S5、去掉第二掩膜板，对第一柱透镜阵列1和第二柱透镜阵列2的柱透镜表面进行金属镀膜；

S6、用紫外光曝光，去掉所有的光刻胶。

经过上述步骤，微透镜阵列上的奇偶行柱透镜会被分别镀上金属薄膜，且彼此之间有空隙，可以分别施加电压，而不相互影响。

图3为该发明的整体结构图。图3中的100为整片微透镜阵列，其放大部分为200，其子单元为不规则的菱形透镜500。其中300和400分别是水平和垂直方向的电极导线，可以通过其分别控制任意行或者列中的柱透镜表面电极的电压。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。