[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

说明书

本发明提供了复合微透镜阵列及其制备方法和3D裸眼显示方法，包括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和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，构建了非机械式电控光学变焦成像系统，利用其光学成像特性，实现了3D裸眼显示的功能。本发明通过使高分子薄膜与向列相液晶层的偏振方向保持正交，解决了液晶器件的偏振、向错线问题，具有偏振无关特性。本发明的液晶透镜采用TFT式电极结构，使器件内部中央区域存在电场分布，并诱导该区域的液晶分子旋转、排列，形成比传统液晶透镜更接近于理想抛物线的折射率分布。

技术领域

本发明属于裸眼3D显示技术领域，具体涉及复合微透镜阵列及其制备方法和3D裸眼显示方法。

背景技术

现有3D显示方法存在视疲劳与3D感观差等问题，在文化、娱乐等大众消费领域使用效果亟待改进，更是无法满足医疗、军事等高端应用领域的需求，而采用液晶微透镜阵列的裸眼3D显示是解决此类问题的有效方法。该方法的意义在于：可充分利用液晶微透镜阵列电控变焦特性，能较完美呈现3D场景内丰富的信息，并具有连续视角和空间深度感，更符合人眼观看习惯。

为了实现液晶微透镜阵列，各国学者尝试了诸如模式电极法(modaladdressing)、聚合物网络法(polymer network)、表面浮雕法(surface-relief profile)和曲率电极法(curved electrode)等方法。这些方法利用液晶双折射率性质，在电场作用下诱导液晶形成梯度折射率分布，入射光经过液晶层后产生光程差，最终形成可电控相位调制的效果。然而，这些方法多采用向列相液晶，器件对入射光具有偏振依赖性，且光透过率仅为50％；由于液晶层内非均匀电场分布形式，常与液晶水平取向方式互相影响，易造成液晶分子转向的不连续性，产生向错线问题。偏振和向错线问题会严重影响液晶器件的成像性能，是制约液晶微透镜阵列在3D显示中应用的主要瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供复合微透镜阵列及其制备方法和3D裸眼显示方法，用于通过液晶复合微透镜阵列实现3D裸眼显示的功能。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种复合微透镜阵列，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。

按上述方案，还包括下玻璃衬底；下玻璃衬底在复合式结构的下导电层的外侧。

按上述方案，TFT式电极结构包括栅电极层、源漏电极层、绝缘介质层、高阻抗介质层、上玻璃衬底、玻璃衬底；栅电极层与源漏电极层由绝缘介质层隔开，高阻抗介质层在TFT式电极结构的源漏电极层的外侧，上玻璃衬底在高阻抗介质层的外侧，玻璃衬底在栅电极层的外侧。

复合微透镜阵列的制备方法，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的材料；

S2：制作聚合物稳定液晶和向列相液晶复合微透镜阵列器件。

进一步的，所述的步骤S2中，具体步骤为：

S21：复合微透镜阵列的上电极是TFT式电极结构的ITO电极层，采用光刻、湿法腐蚀制备出圆孔阵列电极图案，再采用非晶铟镓锌氧化物a-IGZO作为高阻抗层涂抹至电极图案处，通过多次退火，形成TFT式电极结构的栅电极层和源漏电极层；

S22：采用NOA81、E7向列相液晶、紫外光敏单体为4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酸2-甲基-1,4-苯酯RM257、光引发剂为IRG-184，按照质量比例35：63：1：1制备混合物；再使用1.3mW/cm²的紫外光结合图案为圆孔阵列的光掩模版照射30分钟，并热剥离下电极版，获得聚合物稳定液晶微透镜阵列层；