[发明专利]复合微透镜阵列及其制备方法和3D裸眼显示方法

权利要求书

1.基于复合微透镜阵列的3D裸眼显示方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：制备聚合物稳定液晶和向列相液晶复合微透镜阵列作为液晶器件，构建非机械式电控光学变焦成像系统；复合微透镜阵列包括各层依次为TFT式电极结构、聚合物稳定液晶薄膜构成的定焦的聚合物稳定液晶微透镜阵列、向列相液晶层构成的可电控变焦的向列相液晶子微透镜阵列、取向层、下导电层；向列相液晶层的取向方向与聚合物稳定液晶薄膜的取向方向正交；

S2：对聚合物稳定液晶和向列相液晶复合微透镜阵列外加电场，根据高斯成像公式得到采用复合式微透镜阵列的液晶器件的成像公式与电压的关系；

S3：进行对焦功能、变焦功能、不同物距下图像放大率的共轴测量实验，获得聚合物稳定液晶和向列相液晶复合微透镜阵列的光学成像特性：

S4：通过集成成像3D显示实验测量裸眼3D显示图像的视角、分辨率、场景景深：

S5：评估偏振、向错线问题对3D显示的影响，实现3D裸眼显示。

2.根据权利要求1所述的基于复合微透镜阵列的3D裸眼显示方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：

S21：将液晶器件等效为电容，设S为液晶器件上、下两片基板电极重叠部分面积，d为液晶层厚度，ε₀为真空介电常数，ε_LC为液晶的介电常数，则液晶器件的液晶层的等效电容为

S22：对栅电极层、源漏电极层加载一定幅值和频率的方波信号，使液晶器件在初始、充电及保持三种状态间切换；

S23：液晶器件在外加电场作用下形成相位调制，对一定波长的入射光产生相位差；设入射光波长为λ，非寻常光折射率为n_e，寻常光折射率为n_o，则相位差Δφ为：

设当电场作用于液晶器件时，液晶指向矢旋转至角度θ，则由非寻常光产生的有效折射率为：

3.根据权利要求2所述的基于复合微透镜阵列的3D裸眼显示方法，其特征在于：所述的步骤S3中，具体步骤为：

S31：将液晶器件、待测量物体与CCD相机放置在同一光轴上，给液晶器件加载并调节电压，在CCD相机处获得不同电压下的二维图像；

S32：计算不同电压下的焦距，得到液晶器件的电压与焦距的关系；

S33：计算不同物距下的图像放大率。

4.根据权利要求3所述的基于复合微透镜阵列的3D裸眼显示方法，其特征在于：所述的步骤S4中，具体步骤为：

S41：将液晶器件、待测量物体与CCD相机放置在同一光轴上，给液晶器件加载并调节电压，在CCD相机处获得不同电压下的二维图像；

S42：通过后向投影算法合成二维图像获得立体图像；

S43：通过调制传递函数MTF度量立体图像的分辨率，通过后向投影算法计算场景景深。

5.根据权利要求4所述的基于复合微透镜阵列的3D裸眼显示方法，其特征在于：所述的步骤S5中，具体步骤为：

S51：将液晶视为弹性体，采用周期边界、强锚定边界条件，假设液晶器件的下基板导电层的电势和无穷远处电势为零；

S52：采用电场作用下内部吉布斯自由能密度、液晶器件内部静电场麦克斯韦方程求解；

S53：以液晶粘滞作用作为耗散项，采用张弛耦合差分迭代数值方法，根据液晶指向矢在电场作用下的弛豫响应，计算二维液晶指向矢分布和二维电势分布；

S54：改变各介质层厚度、电极图案尺寸取值，从步骤S23循环模拟直至消除液晶层内的向错线为止；

S55：液晶器件采用正交的器件结构设计，使器件同时调节非寻常光和寻常光，消除器件的偏振问题。