專利名稱：用于集成成像3d顯示的組合微透鏡陣列及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成成像3D顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于集成成像3D顯示的組 合微透鏡陣列及其制作方法。
背景技術(shù)：
集成成像(Integral Imaging, II)作為一種自由立體顯示技術(shù),是一種全真三維 光學(xué)成像的新方法。集成成像3D顯示技術(shù)采用微透鏡陣列或小孔光柵來實現(xiàn)三維目標立 體特征信息記錄和立體圖像重構(gòu)。與其他立體顯示技術(shù)相比，該技術(shù)具有不需要輔助設(shè)備 和相干光源；能夠提供全視差、連續(xù)視點、全彩色的真三維實時立體圖像；能夠有效克服傳 統(tǒng)多視點自由立體顯示出現(xiàn)的輻輳與焦點調(diào)節(jié)范圍導(dǎo)致的視覺疲勞現(xiàn)象；能與現(xiàn)有高清晰 度電視制式有很好的兼容性等優(yōu)點，已成為3D顯示領(lǐng)域中的重要研究課題。
其中，微透鏡陣列或小孔光柵是集成成像3D顯示系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其結(jié)構(gòu)優(yōu) 化設(shè)計和制作工藝的研究對高性能集成成像3D顯示技術(shù)有重要作用。單一微透鏡陣列實 現(xiàn)的3D顯示裝置，顯示亮度高，但單一微透鏡陣列中透鏡與透鏡之間的間隙同樣能透光， 因此增大圖像干擾以及微單元圖像之間的串?dāng)_，降低顯示的分辨率。而單一小孔光柵不會 造成圖像串?dāng)_，但由于小孔必須遠小于微單元圖像的尺寸，才能保證顯示圖像清晰，這樣勢 必造成顯示亮度降低。
針對單一微透鏡陣列和單一小孔光柵存在的上述不足，本發(fā)明結(jié)合小孔光柵和微 透鏡陣列的優(yōu)勢，提出一種新用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列及其制作方法。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列及 其制作方法。
本發(fā)明提供一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列，其特征在于，包括 一基板；一小孔光柵，設(shè)置于所述基板的一表面，所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透 明金屬或光刻膠；以及一微透鏡陣列，設(shè)置于所述基板含有所述小孔光柵的一面，所述微透鏡陣列由與所述 小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成，且所述透鏡單元位于所述對應(yīng)的小孔陣列 中。
在本發(fā)明一實施例中，所述基板是透明玻璃、透明有機材料或透明聚合物材料。
在本發(fā)明一實施例中，所述小孔陣列小孔與微透鏡陣列透鏡單元的形狀一致、大 小相等，且中心一一對齊；其中微透鏡陣列用于集成成像3D顯示中微單元圖像獲取和重 構(gòu)，小孔陣列的不透光部分用于降低或消除單一微透鏡陣列由于微透鏡單元之間間隙透過 光線的干擾以及微透鏡單元之間造成的串?dāng)_。
在本發(fā)明一實施例中，所述小孔陣列小孔與微透鏡陣列透鏡單元的形狀為圓形或正多邊形。
本發(fā)明還提供一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方法，采用的 第一種制作方法具體方案為提供一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方 法，其特征在于，包含以下步驟511:提供一基板并米用光刻、刻蝕或絲網(wǎng)印刷在其一表面制作一小孔光柵；512:在所述基板設(shè)置有所述小孔光柵的一面均勻涂覆一層透明負光刻膠；513:采用背曝光方式，從所述基板未設(shè)置所述小孔光柵的一面進行曝光并顯影；所述 光刻膠被所述小孔光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未被所述小孔光柵阻擋的光刻膠 柱狀圖案陣列；514:采用光刻膠熱熔法使所述光刻膠柱狀圖案陣列熔化變形，形成光刻膠微透鏡陣 列，從而得到所述的組合微透鏡陣列。
在本發(fā)明一實施例中，所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明金屬或光刻 膠；所述微透鏡陣列由與所述小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成。
本發(fā)明采用的第二種制作方法具體方案為提供一種用于集成成像3D顯示的組 合微透鏡陣列的制作方法，其特征在于，包含以下步驟521:提供兩片基板并采用光刻、刻蝕或絲網(wǎng)印刷分別在其一表面制作一小孔光柵；522:取所述步驟S21中制備的其中一片基板并在其設(shè)置有所述小孔光柵的一面均勻 涂覆一層透明負光刻膠；523:采用背曝光方式，從所述步驟S22中制備的含小孔光柵的基板未設(shè)置有小孔光柵 的一面進行曝光并顯影，所述光刻膠被所述小孔光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未 被所述小孔光柵阻擋的光刻膠柱狀圖案陣列；524:取所述步驟S23中制備的含光刻膠柱狀圖案陣列的基板，采用光刻膠熱熔法使所 述光刻膠柱狀圖案陣列熔化變形，形成光刻膠微透鏡陣列；525:取所述步驟S24中制備的含光刻膠微透鏡陣列的基板，并使用硅橡膠制作所述光 刻膠微透鏡陣列的娃橡膠負模板；526:利用所述硅橡膠負模板，采用熱壓印或紫外壓印在所述步驟S21中制備的另一片 設(shè)置有小孔光柵的基板上制作一透明有機材料微透鏡陣列，從而得到所述的組合微透鏡陣 列。
在本發(fā)明一實施例中，所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明金屬或光刻 膠；所述微透鏡陣列由與所述小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成。
在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S25的具體步驟為5251:按所述硅橡膠所需比例制備單體和交聯(lián)劑的混合物；5252:將所述含光刻膠微透鏡陣列的基板放置于一容器中，倒入所述混合物并靜置；5253:待所述混合物起泡全部消除后將該容器放入烘箱，待所述混合物完全固化后取出；5254:將所述混合物與所述含光刻膠微透鏡陣列的基板分離，并切割所述混合物形成 所述的硅橡膠負模板。
在本發(fā)明一實施例中，所述步驟S26的具體步驟為S261 :將所述硅橡膠負模板放置于密封容器中進行抽真空，使其具有負壓；S262 :在所述步驟S21中制備的另一片設(shè)置有小孔光柵的基板含有所述小孔光柵的一 面均勻涂覆一層透明有機材料；S263:把所述具有負壓的硅橡膠負模板放置于所述透明有機材料上并使其中心與所述 小孔光柵的小孔中心一一對齊，并且使所述硅橡膠負模板與所述小孔光柵相接觸；S264:由于所述硅橡膠負模板具有負壓，所述透明有機材料在負壓力和毛細力的共同 作用下將形成與所述硅橡膠負模板相對應(yīng)的透明有機材料微透鏡陣列；5265:采用冷卻固化或紫外固化的方式使所述透明有機材料微透鏡陣列固化；5266:將所述硅橡膠負模板與所述透明有機材料微透鏡陣列分離。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于把微透鏡陣列和小孔光柵有機結(jié)合起來，使得微透鏡陣 列和小孔光柵優(yōu)勢互補，有效解決了單一微透鏡陣列帶來的圖像串?dāng)_嚴重和分辨率降低的 問題以及由單一小孔光柵帶來的顯示亮度降低的問題，易于實現(xiàn)高性能集成成像3D顯示。 并且，本發(fā)明提供的組合微透鏡陣列制作方法簡單、成本低廉。


圖1為本發(fā)明一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2a_2d為采用本發(fā)明第一種制作方法的制作流程剖面示意圖。
圖3為采用本發(fā)明第二種制作方法制作的硅橡膠負模板剖面示意圖。
圖4為采用本發(fā)明第二種制作方法在所述步驟S21中制備的另一片基板含有小孔 光柵的一面均勻涂覆一層透明有機材料206剖面示意圖。
圖5為采用本發(fā)明第二種制作方法利用硅橡膠負模板制作透明有機材料微透鏡 陣列剖面示意圖。
圖6為采用本發(fā)明第二種制作方法制作的用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣 列剖面示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相 關(guān)附圖，對本發(fā)明作進一步詳細說明。
本發(fā)明提供一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列，其特征在于，包括 一基板；一小孔光柵，設(shè)置于所述基板的一表面，所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透 明金屬或光刻膠；以及一微透鏡陣列，設(shè)置于所述基板含有所述小孔光柵的一面，所述微透鏡陣列由與所述 小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成，且所述透鏡單元位于所述對應(yīng)的小孔陣列 中。
本發(fā)明還提供一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方法，采用的 第一種制作方法具體方案為提供一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方 法，其特征在于，包含以下步驟511:提供一基板并米用光刻、刻蝕或絲網(wǎng)印刷在其一表面制作一小孔光柵；512:在所述基板設(shè)置有所述小孔光柵的一面均勻涂覆一層透明負光刻膠；513:采用背曝光方式，從所述基板未設(shè)置所述小孔光柵的一面進行曝光并顯影；所述 光刻膠被所述小孔光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未被所述小孔光柵阻擋的光刻膠 柱狀圖案陣列；514:采用光刻膠熱熔法使所述光刻膠柱狀圖案陣列熔化變形，形成光刻膠微透鏡陣 列，從而得到所述的組合微透鏡陣列。
所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明金屬或光刻膠；所述微透鏡陣列由 與所述小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成。
本發(fā)明采用的第二種制作方法具體方案為提供一種用于集成成像3D顯示的組 合微透鏡陣列的制作方法，其特征在于，包含以下步驟521:提供兩片基板并采用光刻、刻蝕或絲網(wǎng)印刷分別在其一表面制作一小孔光柵；522:取所述步驟S21中制備的其中一片基板并在其設(shè)置有所述小孔光柵的一面均勻 涂覆一層透明負光刻膠；523:采用背曝光方式，從所述步驟S22中制備的含小孔光柵的基板未設(shè)置有小孔光柵 的一面進行曝光并顯影，所述光刻膠被所述小孔光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未 被所述小孔光柵阻擋的光刻膠柱狀圖案陣列；524:取所述步驟S23中制備的含光刻膠柱狀圖案陣列的基板，采用光刻膠熱熔法使所 述光刻膠柱狀圖案陣列熔化變形，形成光刻膠微透鏡陣列；525:取所述步驟S24中制備的含光刻膠微透鏡陣列的基板，并使用硅橡膠制作所述光 刻膠微透鏡陣列的娃橡膠負模板；526:利用所述硅橡膠負模板，采用熱壓印或紫外壓印在所述步驟S21中制備的另一片 設(shè)置有小孔光柵的基板上制作一透明有機材料微透鏡陣列，從而得到所述的組合微透鏡陣 列。
所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明金屬或光刻膠；所述微透鏡陣列由 與所述小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成。
所述步驟S25的具體步驟為5251:按所述硅橡膠所需比例制備單體和交聯(lián)劑的混合物；5252:將所述含光刻膠微透鏡陣列的基板放置于一容器中，倒入所述混合物并靜置；5253:待所述混合物起泡全部消除后將該容器放入烘箱，待所述混合物完全固化后取出；5254:將所述混合物與所述含光刻膠微透鏡陣列的基板分離，并切割所述混合物形成 所述的硅橡膠負模板。
所述步驟S26的具體步驟為5261:將所述硅橡膠負模板放置于密封容器中進行抽真空，使其具有負壓；5262:在所述步驟S21中制備的另一片設(shè)置有小孔光柵的基板含有所述小孔光柵的一 面均勻涂覆一層透明有機材料；S263:把所述具有負壓的硅橡膠負模板放置于所述透明有機材料上并使其中心與所述 小孔光柵的小孔中心一一對齊，并且使所述硅橡膠負模板與所述小孔光柵相接觸；S264:由于所述硅橡膠負模板具有負壓，所述透明有機材料在負壓力和毛細力的共同 作用下將形成與所述硅橡膠負模板相對應(yīng)的透明有機材料微透鏡陣列；5265:采用冷卻固化或紫外固化使所述透明有機材料微透鏡陣列固化；5266:將所述硅橡膠負模板與所述透明有機材料微透鏡陣列分離。
如圖1所示，本發(fā)明還提供一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列，其特征 在于，包括一基板I ;一小孔光柵2，設(shè)置于所述基板I的一表面，所述小孔光柵2是一帶有鏤空小孔陣列的 不透明金屬或光刻膠；以及一微透鏡陣列3，設(shè)置于所述基板I含有所述小孔光柵2的一面，所述微透鏡陣列3由 與所述小孔光柵2的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成，且所述透鏡單元位于所述對應(yīng)的 小孔陣列中。
所述基板是透明玻璃、透明有機材料或透明聚合物材料。所述小孔光柵的小孔陣 列與所述微透鏡陣列的透鏡單元的形狀相同且大小相等且中心一一對齊；其中微透鏡陣列 用于集成成像3D顯示中微單元圖像獲取和重構(gòu)，小孔陣列的不透光部分用于降低或消除 單一微透鏡陣列由于透鏡間隙透過光線的干擾以及透鏡單元之間造成的串?dāng)_。所述小孔陣 列小孔與微透鏡陣列透鏡單元的形狀為圓形或正多邊形，在本發(fā)明中并不以此為限。所述 光刻膠微透鏡陣列的厚度由光刻膠種類和涂覆厚度決定。
在圖中，為了表示清楚放大了層和區(qū)域的厚度，但作為示意圖不應(yīng)該被認為嚴格 反映了幾何尺寸的比例關(guān)系。參考圖是本發(fā)明的理想化實施例的示意圖，本發(fā)明所示的實 施例不應(yīng)該被認為僅限于圖中所示的區(qū)域的特定形狀，而是包括所得到的形狀(比如制造 引起的偏差)。在本實施例中均以矩形表示，圖中的表示是示意性的，但這不應(yīng)該被認為限 制本發(fā)明的范圍。
為了讓一般技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明，優(yōu)選的，本發(fā)明具體實施例中基板選用 玻璃基板，小孔光柵選用Cr薄膜，用于制作硅橡膠負模板的硅橡膠材料選用聚二甲基硅氧 烷(PDMS)且其單體和交聯(lián)劑的比列選用10:1，用于制作光刻膠微透鏡陣列的材料選用SU8 3050，用于制作透明有機材料微透鏡陣列的材料選用N0A81。
實施例一如圖2a_2d所示，圖2a_2d為采用本發(fā)明第一種制作方法的制作流程剖面示意圖，本實 施例中微透鏡陣列是透明光刻膠，所以采用第一種制作方法，其具體方案包括以下步驟 Sll :提供一基板101并米用光刻、刻蝕或絲網(wǎng)印刷在其一表面制作一小孔光柵102 選取一塊所需尺寸的玻璃基板進行劃片后置于玻璃清洗液Win-1O的水溶液中(體積 比為Win-10 : DI水=3 : 97)，利用頻率為32KHz的超聲機清洗15min，噴淋2min后，再置 于玻璃清洗液Win-41的水溶液中(體積比為Win-41 : DI水=5 : 95)，利用頻率為40KHz 的超聲機清洗lOmin，經(jīng)循環(huán)自來水噴淋漂洗2min后，再利用頻率為28KHz的超聲機在DI 純凈水中清洗lOmin，經(jīng)氮氣槍吹干后置于50°C潔凈烘箱中保溫30min以上備用。
取出上述制備的玻璃基板101,在其中一面利用磁控派射方法制備一層厚度大于 IOOnm的Cr薄膜，在Cr薄膜上均勻涂覆一層光刻膠RJZ304，110°C烘烤20分鐘后，經(jīng)過曝 光和顯影后在Cr薄膜上形成具有小孔光柵圖案的光刻膠；將該玻璃基板置于含Ce (NH4) 2(N03)6和HC104的水溶液刻蝕液中，暴露的金屬部分(具有小孔光柵圖案光刻膠的鏤空 小孔部分，本實施例中鏤空小孔部分為圓形)被刻蝕，被光刻膠保護的金屬留下來，光刻膠清洗后，最終形成小孔光柵102。
S12 :在所述基板101設(shè)置有所述小孔光柵102的一面均勻涂覆一層透明負光刻膠 104 在步驟Sll制備的玻璃基板101含有小孔光柵102的一面上均勻涂覆一層光刻膠SU8 3050，65 V烘烤2分鐘,95 0C烘烤5分鐘。
S13 :采用背曝光方式，從所述基板101未設(shè)置所述小孔光柵102的一面進行曝光 并顯影；所述光刻膠被所述小孔光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未被所述小孔光柵 阻擋的光刻膠柱狀圖案陣列采用背曝光方式，即從玻璃基板101不含小孔光柵102的表面射入紫外光105進行曝 光，此時小孔光柵102作為曝光掩膜版，所述光刻膠被小孔光柵102不透光部分遮擋的SU8 3050光刻膠在顯影中被清洗掉，只留下被曝光的光刻膠柱狀圖案陣列，在本實施例中，所述 光刻膠柱狀圖案陣列形狀為圓柱狀，即為光刻膠圓柱狀陣列106。
S14 :采用光刻膠熱熔法使所述光刻膠柱狀圖案陣列熔化變形，形成光刻膠微透鏡 陣列103，從而得到所述的組合微透鏡陣列將步驟S13制備的光刻膠圓柱狀陣列106進行均勻加熱，加熱溫度范圍一般在100°C到 300°C之間(取決于光刻膠及所需微透鏡的曲率半徑)。優(yōu)選的，本實施例采用的加熱溫度為 150°C，光刻膠圓柱狀陣列106受熱熔化變形，冷卻后形成光刻膠微透鏡陣列103。此時，光 刻膠微透鏡陣列103和小孔光柵102組合在同一透明玻璃基板101上，形成本發(fā)明一種用 于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列。
實施例二當(dāng)微透鏡陣列不是光刻膠材料時，不能采用光刻方式來制備，此時采用軟印刷方法，本 實施例采用第二種制作方法，其具體方案包括以下步驟S21 :提供兩片基板并采用光刻、刻蝕或絲網(wǎng)印刷分別在其一表面制作一小孔光柵選取兩塊所需尺寸的玻璃基板進行劃片后置于玻璃清洗液Win-1O的水溶液中(體積 比為Win-10 : DI水=3 : 97)，利用頻率為32KHz的超聲機清洗15min，噴淋2min后，再置 于玻璃清洗液Win-41的水溶液中(體積比為Win-41 : DI水=5 : 95)，利用頻率為40KHz 的超聲機清洗lOmin，經(jīng)循環(huán)自來水噴淋漂洗2min后，再利用頻率為28KHz的超聲機在DI 純凈水中清洗lOmin，經(jīng)氮氣槍吹干后置于50°C潔凈烘箱中保溫30min以上備用。
取出上述制備的兩片玻璃基板，分別在這兩塊潔凈玻璃基板的其中一面利用磁控 濺射方法制備一層厚度大于IOOnm的Cr薄膜，并在Cr薄膜上均勻涂覆一層光刻膠RJZ304， 110°C烘烤20分鐘后，經(jīng)過曝光和顯影在Cr薄膜上形成具有小孔光柵圖案的光刻膠；將該 兩片玻璃基板置于含Ce (NH4) 2 (N03) 6和HC104的水溶液刻蝕液中，暴露的金屬部分 (具有小孔光柵圖案光刻膠的鏤空小孔部分，本實施例中鏤空小孔部分為圓形)被刻蝕，被 光刻膠保護的金屬留下來，光刻膠清洗后，最終形成小孔光柵。
S22 :取所述步驟S21中制備的其中一片基板并在其設(shè)置有所述小孔光柵的一面 均勻涂覆一層光刻膠取所述步驟S21中制備的其中一片基板并在其設(shè)置有所述小孔光柵的一面均勻涂覆 一層透明負光刻膠SU8 3050，65 °C烘烤2分鐘，95 °C烘烤5分鐘。
S23 :采用背曝光方式，從所述步驟S22中制備的含小孔光柵的基板未設(shè)置有小孔光柵的一面進行曝光并顯影，所述光刻膠被所述小孔光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留 下未被所述小孔光柵阻擋的光刻膠柱狀圖案陣列采用背曝光方式，從所述步驟S22中制備的含小孔光柵的基板不含小孔光柵的一面 射入紫外光進行曝光，此時小孔光柵作為曝光掩膜版，被小孔光柵不透光部分遮擋的SU8 3050光刻膠在顯影中被清洗掉，只留下被曝光的光刻膠柱狀圖案陣列，在本實施例中，所述 光刻膠柱狀圖案陣列形狀為圓柱狀，即為光刻膠圓柱狀陣列。
S24 :取所述步驟S23中制備的含光刻膠柱狀圖案陣列的基板，采用光刻膠熱熔法 使所述光刻膠柱狀圖案陣列熔化變形，形成光刻膠微透鏡陣列取所述步驟S23中制備的含光刻膠柱狀圖案陣列的基板進行均勻加熱，加熱溫度范圍 一般在100°C到300°C之間(取決于光刻膠及所需微透鏡的曲率半徑)。優(yōu)選的，本實施例采 用的加熱溫度為150°C，光刻膠圓柱狀陣列受熱熔化變形，冷卻后形成光刻膠微透鏡陣列。
S25 :取所述步驟S24中制備的含光刻膠微透鏡陣列的基板，并使用硅橡膠制作所 述光刻膠微透鏡陣列的娃橡膠負模板取所述步驟S24中制備的含光刻膠微透鏡陣列的平滑基板密封置于裝有三甲基氯硅 烷分子(TMCS)的容器里，放置約5分鐘后取出，此時該光刻膠微透鏡陣列表面自組裝一層 TMCS，用于防粘。按所述硅橡膠所需比例制備單體和交聯(lián)劑的混合物，即按單體和交聯(lián)劑 10:1的比列配置聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合物，攪拌至均勻混合。將上述自組裝一層TMCS 的含光刻膠微透鏡陣列的平滑基板水平放置于一容器中，倒入聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合 物，靜置約30分鐘至起泡全部消除，將該容器放入80°C烘箱兩小時以上，待PDMS完全固化 后取出，將PDMS與該光刻膠微透鏡陣列分離，切割PDMS形成光刻膠微透鏡陣列的硅橡膠負 模板204。
S26 :利用所述硅橡膠負模板，采用熱壓印或紫外壓印在所述步驟S21中制備的另 一片設(shè)置有小孔光柵的基板上制作一透明有機材料微透鏡陣列，從而得到所述的組合微透 鏡陣列優(yōu)選的，本實施例選用N0A81作為透明有機材料微透鏡陣列的材料，首先，將步驟S25 制成的硅橡膠負模板204密封置于裝有三甲基氯硅烷分子(TMCS)的容器里，放置約5分鐘 后取出，此時硅橡膠負模板204表面自組裝一層TMCS，用于防粘。然后將該硅橡膠負模板 204放置于密封容器中進行抽真空，由于硅橡膠材料為多孔材料，該方法使得該硅橡膠負模 板204具有負壓。接下來將步驟S21制成的另一塊含小孔光柵的基板201含有小孔光柵 202的一面均勻涂覆一層透明有機材料206 (N0A81)，把具有負壓的硅橡膠負模板204對齊 放置于N0A81上,并使娃橡膠負模板204的中心與小孔光柵202的小孔中心 對齊；并且 使所述硅橡膠負模板突出的部分與所述小孔光柵不透明部分直接接觸，從而使透明有機材 WNOASl在所述硅橡膠覆膜板的凹進部分與所述小孔光柵的小孔陣列中形成透鏡單元。由 于硅橡膠負模板204具有負壓，流體狀N0A81在負壓力和毛細力的共同作用下將形成與硅 橡膠負模板204相應(yīng)的透明有機材料微透鏡陣列203，經(jīng)紫外光205曝光大于100秒后，流 體狀N0A81固化。將硅橡膠負模板204與所述含小孔光柵的基板201分離，所述透明有機 材料微透鏡陣列203和所述小孔光柵202組合在同一基板201上，形成本發(fā)明一種用于集 成成像3D顯示的組合微透鏡陣列。
上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含·在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列，其特征在于，包括一基板；一小孔光柵，設(shè)置于所述基板的一表面，所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明金屬或光刻膠；以及一微透鏡陣列，設(shè)置于所述基板含有所述小孔光柵的一面，所述微透鏡陣列由與所述小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成，且所述透鏡單元位于所述對應(yīng)的小孔陣列中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列，其特征在于所述基板是透明玻璃、透明有機材料或透明聚合物材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列，其特征在于所述小孔陣列小孔與微透鏡陣列透鏡單元的形狀一致、大小相等，且中心一一對齊；其中微透鏡陣列用于集成成像3D顯示中微單元圖像獲取和重構(gòu)，小孔陣列的不透光部分用于降低或消除單一微透鏡陣列由于微透鏡單元之間間隙透過光線的干擾以及微透鏡單元之間造成的圖像串?dāng)_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列，其特征在于所述小孔陣列小孔與微透鏡陣列透鏡單元的形狀為圓形或正多邊形。
5.一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方法，其特征在于，包含以下步驟511:提供一基板并米用光刻、刻蝕或絲網(wǎng)印刷在其一表面制作一小孔光柵；512:在所述基板設(shè)置有所述小孔光柵的一面均勻涂覆一層透明負光刻膠；513:采用背曝光方式，從所述基板未設(shè)置所述小孔光柵的一面進行曝光并顯影；所述光刻膠被所述小孔光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未被所述小孔光柵阻擋的光刻膠柱狀圖案陣列；514:采用光刻膠熱熔法使所述光刻膠柱狀圖案陣列熔化變形，形成光刻膠微透鏡陣列，從而得到所述的組合微透鏡陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方法，其特征在于所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明金屬或光刻膠；所述微透鏡陣列由與所述小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成。
7.一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方法，其特征在于，包含以下步驟521:提供兩片基板并采用光刻、刻蝕或絲網(wǎng)印刷分別在其一表面制作一小孔光柵；522:取所述步驟S21中制備的其中一片基板并在其設(shè)置有所述小孔光柵的一面均勻涂覆一層透明負光刻膠；523:采用背曝光方式，從所述步驟S22中制備的含小孔光柵的基板未設(shè)置有小孔光柵的一面進行曝光并顯影，所述光刻膠被所述小孔光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未被所述小孔光柵阻擋的光刻膠柱狀圖案陣列；524:取所述步驟S23中制備的含光刻膠柱狀圖案陣列的基板，采用光刻膠熱熔法使所述光刻膠柱狀圖案陣列熔化變形，形成光刻膠微透鏡陣列；525:取所述步驟S24中制備的含光刻膠微透鏡陣列的基板，并使用硅橡膠制作所述光刻膠微透鏡陣列的娃橡膠負模板；S26 :利用所述硅橡膠負模板，采用熱壓印或紫外壓印在所述步驟S21中制備的另一片設(shè)置有小孔光柵的基板上制作一透明有機材料微透鏡陣列，從而得到所述的組合微透鏡陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方法，其特征在于所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明金屬或光刻膠；所述微透鏡陣列由與所述小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方法，其特征在于所述步驟S25的具體步驟為5251:按所述硅橡膠所需比例制備單體和交聯(lián)劑的混合物；5252:將所述含光刻膠微透鏡陣列的基板放置于一容器中，倒入所述混合物并靜置；5253:待所述混合物起泡全部消除后將該容器放入烘箱，待所述混合物完全固化后取出；5254:將所述混合物與所述含光刻膠微透鏡陣列的基板分離，并切割所述混合物形成所述的硅橡膠負模板。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列的制作方法，其特征在于所述步驟S26的具體步驟為5261:將所述硅橡膠負模板放置于密封容器中進行抽真空，使其具有負壓；5262:在所述步驟S21中制備的另一片設(shè)置有小孔光柵的基板含有所述小孔光柵的一面均勻涂覆一層透明有機材料；5263:把所述具有負壓的硅橡膠負模板放置于所述透明有機材料上并使其中心與所述小孔光柵的小孔中心一一對齊，并且使所述硅橡膠負模板與所述小孔光柵相接觸；S264:由于所述硅橡膠負模板具有負壓，所述透明有機材料在負壓力和毛細力的共同作用下將形成與所述硅橡膠負模板相對應(yīng)的透明有機材料微透鏡陣列；5265:采用冷卻固化或紫外固化的方式使所述透明有機材料微透鏡陣列固化；5266:將所述硅橡膠負模板與所述透明有機材料微透鏡陣列分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成成像3D顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列及其制作方法。提供一種用于集成成像3D顯示的組合微透鏡陣列，其特征在于包括一基板；一小孔光柵，設(shè)置于所述基板的一表面，所述小孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明金屬或光刻膠；以及一微透鏡陣列，設(shè)置于所述基板含有所述小孔光柵的一面，所述微透鏡陣列由與所述小孔光柵的小孔陣列一一對應(yīng)的透鏡單元組成，且所述透鏡單元位于所述對應(yīng)的小孔陣列中。本發(fā)明制作方法簡單、成本低廉，并且有效解決了單一微透鏡陣列帶來的圖像串?dāng)_嚴重和分辨率降低的問題，同時也解決了單一小孔陣列帶來的顯示亮度降低的問題，易于實現(xiàn)高性能集成成像3D顯示。
文檔編號G02B27/22GK103064136SQ20131001486
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者周雄圖, 張永愛, 郭太良, 姚劍敏, 林志賢, 胡海龍, 葉蕓, 李福山, 胡利勤, 曾祥耀 申請人:福州大學(xué)