一種液晶微透鏡陣列及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種液晶微透鏡陣列及其制備方法，所述液晶微透鏡陣列包括：一第二透明基板；一透明介質(zhì)層，設(shè)置于所述第二透明基板上方，且所述透明介質(zhì)層上表面對應(yīng)于每一個微透鏡區(qū)域均具有一凹部；一第二透明導(dǎo)電薄膜，設(shè)置于所述透明介質(zhì)層上方；一第二配向?qū)樱O(shè)置于所述第二透明導(dǎo)電薄膜上方；一液晶層，設(shè)置于所述第二配向?qū)由戏?；一第一配向?qū)?，設(shè)置于所述液晶層上方；一第一透明導(dǎo)電薄膜，設(shè)置于所述第一配向?qū)由戏剑灰坏谝煌该骰?，設(shè)置于所述第一透明導(dǎo)電薄膜上方。本發(fā)明有效解決了多電極驅(qū)動液晶微透鏡，工藝復(fù)雜，且由于場分布很難控制均勻的缺點。
【專利說明】一種液晶微透鏡陣列及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及裸眼立體顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種液晶微透鏡陣列及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]裸眼3D (Three Dimens1nal)顯示器不需要觀看者佩戴眼鏡或者頭盔等助視設(shè)備就能觀看到3D影像，已成為顯示領(lǐng)域的新發(fā)展趨勢。在實際應(yīng)用中，觀看者往往希望根據(jù)所提供顯示圖像的要求自由地在3D顯示模式和2D顯示模式之間切換，這樣的顯示裝置稱為2D-3D可切換顯示裝置?，F(xiàn)有2D-3D可切換顯示裝置一般采用液晶微透鏡，目前可實現(xiàn)的液晶微透鏡主要分為兩類:一類為主動式液晶微透鏡，即液晶被限制在具有一定曲率半徑的微透鏡狀聚合物中，并有雙電極驅(qū)動；另一類為多電極驅(qū)動的方式，即在液晶層的一側(cè)排布多個互相獨立的電極，在電極上施加不連續(xù)的電壓分布，由于液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度與施加在其上的電場強度成正相關(guān)關(guān)系，則在施加較高電壓電極的上方區(qū)域內(nèi)液晶分子偏轉(zhuǎn)角度大于施加較低電壓電極上方區(qū)域內(nèi)液晶分子的偏轉(zhuǎn)角度，調(diào)節(jié)各電壓大小使得液晶層成為一個微透鏡，應(yīng)用此種方式制作的液晶微透鏡優(yōu)點是偏轉(zhuǎn)角度可由電壓控制，即液晶層折射率分布是可控的，從而形成的微透鏡焦距也是可控的；而此種方法在制作微透鏡陣列時的缺點就是需要引入精細電極制備，制作驅(qū)動電路流程較為復(fù)雜，且由于電場分布很難控制均勻，影響顯示效果；制作微透鏡陣列時，當微透鏡陣列面積增大，微透鏡個數(shù)增多時，無法實現(xiàn)每個微透鏡的電極都很好的引出來。
[0003]針對多電極驅(qū)動的方式存在的上述不足，本發(fā)明采用液晶微透鏡電極間距控制電場分布，形成液晶微透鏡，提出一種液晶微透鏡陣列及其制備方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)多電極液晶微透鏡陣列制作工藝難度大的缺點，提供一種液晶微透鏡陣列及其制備方法。
[0005]本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):一種液晶微透鏡陣列，其特征在于，包括:
一第二透明基板；
一透明介質(zhì)層，設(shè)置于所述第二透明基板上方，且所述透明介質(zhì)層上表面對應(yīng)于每一個微透鏡區(qū)域均具有一凹部，所述凹部為通過各向異性蝕刻硅表面或各向同性蝕刻玻璃表面，輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移形成，或通過3D打印技術(shù)直接形成；
一第二透明導(dǎo)電薄膜，設(shè)置于所述透明介質(zhì)層上方，且具有與所述透明介質(zhì)層上表面相同的凹部；
一第二配向?qū)?，設(shè)置于所述第二透明導(dǎo)電薄膜上方，且所述第二配向?qū)由媳砻媾c所述第二透明基板平行；
一液晶層，設(shè)置于所述第二配向?qū)由戏剑?br> 一第一配向?qū)樱O(shè)置于所述液晶層上方； 一第一透明導(dǎo)電薄膜，設(shè)置于所述第一配向?qū)由戏剑?br> 一第一透明基板，設(shè)置于所述第一透明導(dǎo)電薄膜上方。
[0006]在本發(fā)明一實施例中，所述第一透明基板和第二透明基板是透明玻璃、透明無機材料或透明有機聚合物材料。
[0007]在本發(fā)明一實施例中，所述液晶微微透鏡的形狀為圓形或正多邊形。
[0008]在本發(fā)明一實施例中，所述第一透明導(dǎo)電薄膜和第二透明導(dǎo)電薄膜為采用真空鍍膜或噴涂技術(shù)形成的氧化銦錫薄膜、金屬摻雜氧化鋅薄膜、金屬-石墨烯或金屬-碳納米管復(fù)合薄膜。
[0009]在本發(fā)明一實施例中，所述第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)咏?jīng)受摩擦處理，且摩擦方向—致。
[0010]本發(fā)明還提供一種所述的液晶微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
511:提供一潔凈的Si基板并采用光刻在其表面制作小孔光柵；
512:以所述小孔光柵為掩膜，采用氫氧化鉀溶液，在所述Si基板表面各向異性刻蝕孔型凹槽；
513:采用硅橡膠制備所述孔型凹槽的硅橡膠負模板；
514:提供一潔凈的第二透明基板，在其表面均勻涂覆一層透明介質(zhì)層，并將所述硅橡膠負模板平整放置于所述透明介質(zhì)層上，施加一預(yù)定壓力，采用加熱或紫外光照射的方法使所述透明介質(zhì)層固化；
515:將所述硅橡膠負模板與所述透明介質(zhì)層分離；
516:在所述透明介質(zhì)層表面制備第二透明導(dǎo)電薄膜。
[0011]本發(fā)明還提供另一種所述的液晶微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
521:提供一潔凈的玻璃基板并采用光刻在其表面制作小孔光柵；
522:以所述小孔光柵為掩膜，采用氫氟酸和氟化銨混合溶液，在所述玻璃基板表面各向同性刻蝕孔型凹槽；
523:采用硅橡膠制備所述孔型凹槽的硅橡膠負模板；
S24:提供一潔凈的第二透明基板，在其表面均勻涂覆一層透明介質(zhì)層，并將所述硅橡膠負模板平整放置于所述透明介質(zhì)層上，施加一定壓力，采用加熱或紫外光照射的方法使所述透明介質(zhì)層固化；
525:將所述硅橡膠負模板與所述透明介質(zhì)層分離；
526:在所述透明介質(zhì)層表面制備第二透明導(dǎo)電薄膜。
[0012]本發(fā)明還提供再一種所述的液晶微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
531:提供一潔凈的第二透明基板；
532:采用3D打印技術(shù)在所述第二透明基板表面打印孔型凹槽，得到具有所述凹部的透明介質(zhì)層表面；
533:在所述透明介質(zhì)層表面制備第二透明導(dǎo)電薄膜。
[0013]本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于:通過液晶層兩邊的電極來控制液晶分子不同程度的偏轉(zhuǎn)，達到液晶微透鏡的效果，無需引出較多的電極，制作工藝簡單且驅(qū)動電路較簡單；并且，可實現(xiàn)大面積液晶微透鏡陣列的制備。
[0014]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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過各向異性蝕刻硅表面輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移時，液晶微透鏡陣列一個單元不加電場的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過各向異性蝕刻硅表面輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移時，液晶微透鏡陣列一個單元施加電場的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過各向同性蝕刻玻璃表面輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移時，液晶微透鏡陣列一個單元施加電場的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過3D打印技術(shù)形成時，液晶微透鏡陣列一個單元施加電場的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明實施例一中，Si面各向異性刻蝕示意圖。

【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供一種液晶微透鏡陣列，包括:
一第二透明基板102 ；
一透明介質(zhì)層104，設(shè)置于所述第二透明基板102上方，且所述透明介質(zhì)層104上表面對應(yīng)于每一個微透鏡區(qū)域均具有一凹部(即所述透明介質(zhì)層上表面有規(guī)律地呈現(xiàn)凹凸形狀)，所述凹部為通過各向異性蝕刻硅表面或各向同性蝕刻玻璃表面，輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移形成，或通過3D打印技術(shù)直接形成；
一第二透明導(dǎo)電薄膜105，設(shè)置于所述透明介質(zhì)層104上方，且具有與所述透明介質(zhì)層104上表面相同的凹部；
一第二配向?qū)?07，設(shè)置于所述第二透明導(dǎo)電薄膜105上方，且所述第二配向?qū)?07上表面與所述第二透明基板102平行；
一液晶層108，設(shè)置于所述第二配向?qū)?07上方；
一第一配向?qū)?06,設(shè)置于所述液晶層108上方,用于液晶分子的取向；
一第一透明導(dǎo)電薄膜103，設(shè)置于所述第一配向?qū)?06上方；
一第一透明基板101，設(shè)置于所述第一透明導(dǎo)電薄膜103上方；
所述透明介質(zhì)層上表面對應(yīng)于每一個微透鏡區(qū)域具有的凹部為通過各向異性蝕刻硅表面或各向同性蝕刻玻璃表面，輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移形成，或者通過3D打印技術(shù)直接形成。
[0021]優(yōu)選的，所述第一透明基板和第二透明基板是透明玻璃、透明無機材料或透明有機聚合物材料；所述液晶微透鏡陣列為液晶柱微透鏡陣列和液晶微透鏡陣列，所述液晶微透鏡的形狀為圓形或正多邊形；所述第一透明導(dǎo)電薄膜和第二透明導(dǎo)電薄膜為采用真空鍍膜或噴涂技術(shù)形成的氧化銦錫(ITO)薄膜、金屬摻雜氧化鋅薄膜、金屬-石墨烯或金屬-碳納米管復(fù)合薄膜；該第二透明導(dǎo)電薄膜和第一透明導(dǎo)電薄膜的距離呈現(xiàn)連續(xù)或非連續(xù)的有規(guī)律變化，用于靈活控制電場分布，形成液晶微透鏡陣列；所述第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)咏?jīng)受摩擦處理,且摩擦方向一致。
[0022]如圖1所示為本發(fā)明當所述第一透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過各向異性蝕刻硅表面輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移時，液晶微透鏡陣列一個單元不加電場的結(jié)構(gòu)示意圖。此時液晶分子沿與基板平行方向排列，液晶分子的長軸方向與偏振光的偏振方向一致，不會對光路產(chǎn)生影響，故偏振光109直線穿過。當施加電場時，液晶分子在電場的作用下發(fā)生一定偏轉(zhuǎn)，當?shù)谝浑姌O和第二電極距離較小時，電場較大，液晶分子完全偏轉(zhuǎn)成與基板垂直，對偏振光的折射率最大，第一電極和第二電極距離增大，液晶之間電場減小，液晶偏轉(zhuǎn)角度也減小，對偏振光109的折射率變小，形成梯度折射率微透鏡，如圖2所示。
[0023]當所述透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過各向異性蝕刻硅表面輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移時，如圖1和圖2所示，有規(guī)律的凹凸形狀電極的制備包含以下步驟:
511:如圖5所示，提供一潔凈的Si (100)基板并采用光刻在其表面制作小孔光柵；
512:以所述小孔光柵為掩膜，采用氫氧化鉀(KOH)溶液，在所述Si (100)基板表面各向異性刻蝕孔型凹槽；
513:采用硅橡膠制備所述孔型凹槽的硅橡膠負模板；
514:提供一潔凈的第二透明基板，在其表面均勻涂覆一層透明介質(zhì)層，并將所述硅橡膠負模板平整放置于所述透明介質(zhì)層上(即所述硅橡膠負模板具有孔型凹槽的一面置于所述透明介質(zhì)層上)，施加一預(yù)定壓力，采用加熱或紫外光照射的方法使所述透明介質(zhì)層固化；
S15:將所述硅橡膠負模板與所述透明介質(zhì)層分離，得到有規(guī)律的凹凸形狀的透明介質(zhì)層表面；
S16:在所述透明介質(zhì)層表面制備第二透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀電極。
[0024]當所述透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過各向同性蝕刻玻璃表面輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移時，如圖3所示，有規(guī)律的凹凸形狀電極的制備包含以下步驟:
521:提供一潔凈的玻璃基板并采用光刻在其表面制作小孔光柵；
522:以所述小孔光柵為掩膜，采用氫氟酸(FH)和氟化銨(NH4F)混合溶液，在所述玻璃基板表面各向同性刻蝕孔型凹槽；
523:采用硅橡膠制備所述孔型凹槽的硅橡膠負模板；
524:提供一潔凈的第二透明基板，在其表面均勻涂覆一層透明介質(zhì)層，并將所述硅橡膠負模板平整放置于所述透明介質(zhì)層上(即所述硅橡膠負模板具有孔型凹槽的一面置于所述透明介質(zhì)層上)，施加一定壓力，采用加熱或紫外光照射的方法使所述透明介質(zhì)層固化；
525:將所述硅橡膠負模板與所述透明介質(zhì)層分離，得到所述有規(guī)律的凹凸形狀的第一透明介質(zhì)層表面；
526:在所述透明介質(zhì)層表面制備第二透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀電極。
[0025]當所述透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過3D打印技術(shù)形成時，如圖4所示，有規(guī)律的凹凸形狀電極的制備包含以下步驟:
531:提供一潔凈的第二透明基板；
532:采用3D打印技術(shù)在所述第二透明基板表面打印孔型凹槽，得到有規(guī)律的凹凸形狀具有所述凹部的透明介質(zhì)層表面； S33:在所述有規(guī)律的凹凸形狀透明介質(zhì)層表面制備第二透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀電極。
[0026]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。
[0027]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)明具體實施例中透明基板選用玻璃基板，透明導(dǎo)電薄膜選用氧化銦錫(ΙΤ0)，透明介質(zhì)層選用亞克力(PMMA)，配向?qū)舆x用聚酰亞胺(PI)，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。下面通過實施例介紹液晶微透鏡陣列具體的制備方法。
[0028]實施例一
如圖1和圖2所示，本實施例為當所述透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過各向異性蝕刻硅表面輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移時，液晶微透鏡陣列的制備方法，其具體方案包括以下步驟:
Sll:提供一潔凈的Si(10)基板并采用光刻在其表面制作小孔光柵；
選取單面拋光Si (100)基片，置于清洗液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。
[0029]如圖5所示，在上述潔凈基板Si (100)基片表面，采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)法沉積約100 nm S12薄膜，在S12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S12薄膜薄膜上形成具有小孔光柵陣列(對應(yīng)微微透鏡陣列)圖案的光刻膠；以光刻膠為掩膜，采用反應(yīng)離子刻蝕方法，將暴露的S12薄膜刻蝕除去，被光刻膠保護的S12薄膜留下來，光刻膠清洗后，形成S12薄膜小孔光柵陣列(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，對應(yīng)微透鏡陣列)。
[0030]S12:以所述小孔光柵為掩膜，采用氫氧化鉀(KOH)溶液，在Si(10)基板表面各向異性刻蝕孔型凹槽；
將設(shè)置有S12薄膜小孔光柵陣列110的Si (100)基板置于30 Wt.%氫氧化鉀(KOH)水溶液，溶液溫度為80°C，由于KOH溶液對Si (100)面的刻蝕速度遠遠大于對Si (111)面的刻蝕速度，將形成如圖5所示的倒三角錐形凹槽。
[0031]S13:采用硅橡膠制備孔型凹槽的負模板；
取所述步驟S12中制備的含倒三角錐形凹槽陣列的Si基片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Si基片表面自組裝一層TMCS分子，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，本實施例按單體和交聯(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Si基片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 V烘箱兩小時以上，待PDMS完全固化后取出，將PDMS與Si基片分離，切割PDMS形成三角錐陣列的硅橡膠負模板。
[0032]S14:提供一潔凈的透明基板102 (第二透明基板)，在其表面均勻涂覆一層透明介質(zhì)層(透明介質(zhì)層)，并將S13所得硅橡膠負模板平整放置于透明介質(zhì)層上，施加一定壓力，采用加熱或紫外光照射的方法使其固化；
取一潔凈的玻璃基板102，優(yōu)選的，采用旋涂方法在其表面均勻涂覆一層PMMAJf S13所得三角錐陣列硅橡膠負模板三角錐陣列朝下平整放置于透明介質(zhì)層上，施加一定壓力使得在PMMA上形成倒三角錐形凹槽陣列，并采用加熱方式使PMMA固化。
[0033]S15:將硅橡膠負模板與透明介質(zhì)層分離，得到所述有規(guī)律的凹凸形狀的透明介質(zhì)層表面；
PMMA固化后，將硅橡膠負模板揭下，形成有規(guī)律的凹凸形狀第一透明介質(zhì)層表面104。
[0034]S16:在有規(guī)律的凹凸形狀的透明介質(zhì)層表面制備透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀電極；
優(yōu)選的，在有規(guī)律的凹凸形狀的第一透明介質(zhì)層表面采用磁控濺射制備厚度為300nm的ITO透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀透明導(dǎo)電電極105。同樣，取另一潔凈的玻璃基板101，在其表面采用磁控濺射制備厚度為300nm的ITO透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀透明導(dǎo)電電極103。
[0035]S17:在透明導(dǎo)電電極103和105的表面制備液晶配向?qū)樱?br> 在透明導(dǎo)電電極103和105的表面采用旋涂方法均勻涂覆一層厚度約80nm的聚酰亞胺(PI)，并置于260°C的烘箱中烘烤2小時后取出自然冷卻后，采用液晶面板制備專用摩擦機進行摩擦取向，分別在兩透明導(dǎo)電電極上形成PI液晶配向?qū)?06和107。
[0036]S18:液晶微透鏡制備。
[0037]采用液晶面板制作標準工藝，經(jīng)過框膠印刷、基板貼合、灌注液晶、封口、液晶再取向等步驟，形成完整的液晶微透鏡。
[0038]實施例二
如圖3所示，本實施例為當所述透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過各向同性蝕刻玻璃表面輔以后續(xù)軟印刷進行圖形轉(zhuǎn)移時，液晶微透鏡陣列的制備方法，其具體方案包括以下步驟:
S21:提供一潔凈的玻璃基板并采用光刻在其表面制作小孔光柵；
將玻璃基板置于清洗液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。
[0039]在上述潔凈玻璃表面，采用磁控濺射沉積約100 nm 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陣列(對應(yīng)微透鏡陣列)圖案的光刻膠；置于含Ce (NH4)2 (NO3)6和HClO4的水溶液刻蝕液中，以光刻膠為掩膜，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Cr薄膜小孔光柵(對應(yīng)微透鏡陣列)。
[0040]S22:以所述Cr薄膜小孔光柵為掩膜，采用氫氟酸(FH)和氟化銨(NH4F)混合溶液，在基板表面各向異性刻蝕孔型凹槽；
將設(shè)置有Cr薄膜小孔光柵陣列玻璃基板置于5 wt.%氫氟酸(HO水溶液，Cr薄膜小孔光柵陣列為掩膜，室溫下刻蝕玻璃，將形成微透鏡狀孔型凹槽。
[0041]S23:采用硅橡膠制備孔型凹槽的負模板；
取所述步驟S22中制備的含微透鏡狀孔型凹槽的玻璃基片，用稀鹽酸出去表面的Cr薄膜，清洗干凈后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，此時該玻璃基片表面自組裝一層TMCS分子，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，本實施例按單體和交聯(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的玻璃基片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與玻璃分離，切割PDMS形成孔型凹槽的硅橡膠負模板(微透鏡形狀)。
[0042]S24:提供一潔凈的透明基板202 (第二透明基板)，在其表面均勻涂覆一層透明介質(zhì)層(透明介質(zhì)層)，并將S23所得硅橡膠負模板平整放置于透明介質(zhì)層上，施加一定壓力，采用加熱或紫外光照射的方法使其固化；
取一潔凈的玻璃基板202，優(yōu)選的，采用旋涂方法在其表面均勻涂覆一層PMMAJf S23所得微透鏡狀孔型凹槽硅橡膠負模板微透鏡陣列朝下平整放置于透明介質(zhì)層上，施加一定壓力使得在PMMA上形成微透鏡狀孔型凹槽陣列，并采用加熱方式使PMMA固化。
[0043]S25:將硅橡膠負模板與透明介質(zhì)層分離，得到所述有規(guī)律的凹凸形狀的透明介質(zhì)層表面；
PMMA固化后，將硅橡膠負模板揭下，形成有規(guī)律的凹凸形狀第一透明介質(zhì)層表面204。
[0044]S26:在有規(guī)律的凹凸形狀的透明介質(zhì)層表面制備透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀電極；
優(yōu)選的，在有規(guī)律的凹凸形狀的透明介質(zhì)層表面采用磁控濺射制備厚度為300nm的ITO透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀透明導(dǎo)電電極205。同樣，取另一潔凈的玻璃基板201，在其表面采用磁控濺射制備厚度為300nm的ITO透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀透明導(dǎo)電電極203。
[0045]S27:在透明導(dǎo)電電極203和205的表面制備液晶配向?qū)樱?br> 在透明導(dǎo)電電極203和205的表面采用旋涂方法均勻涂覆一層厚度約80nm的聚酰亞胺(PI)，并置于260°C的烘箱中烘烤2小時后取出自然冷卻后，采用液晶面板制備專用摩擦機進行摩擦取向，分別在兩透明導(dǎo)電電極上形成PI液晶配向?qū)?06和207。
[0046]S28:液晶微微透鏡制備。
[0047]采用液晶面板制作標準工藝，經(jīng)過框膠印刷、基板貼合、灌注液晶、封口、液晶再取向等步驟，形成完整的液晶微透鏡。
[0048]實施例三
如圖4所示，本實施例為當所述透明介質(zhì)層表面有規(guī)律的凹凸形狀為通過3D打印技術(shù)形成時，液晶微透鏡陣列的制備方法，其具體方案包括以下步驟:
S31:提供一潔凈的透明基板(第二透明基板)； 將玻璃基板置于清洗液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。
[0049]S32:采用3D打印技術(shù)在所述第二透明基板表面打印孔型凹槽，得到所述有規(guī)律的凹凸形狀的透明介質(zhì)層表面304 ；
S33:在有規(guī)律的凹凸形狀的透明介質(zhì)層304表面制備透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀電極305 ；
優(yōu)選的，在有規(guī)律的凹凸形狀的透明介質(zhì)層304表面采用磁控濺射制備厚度為300nm的ITO透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀透明導(dǎo)電電極305。同樣，取另一潔凈的玻璃基板301，在其表面采用磁控濺射制備厚度為300nm的ITO透明導(dǎo)電薄膜，形成有規(guī)律的凹凸形狀透明導(dǎo)電電極303。
[0050]S34:在透明導(dǎo)電電極303和305的表面制備液晶配向?qū)樱?br> 在透明導(dǎo)電電極303和305的表面采用旋涂方法均勻涂覆一層厚度約80nm的聚酰亞胺(PI)，并置于260°C的烘箱中烘烤2小時后取出自然冷卻后，采用液晶面板制備專用摩擦機進行摩擦取向，分別在兩透明導(dǎo)電電極上形成PI液晶配向?qū)?06和307。
[0051]S35:液晶微透鏡制備。
[0052]采用液晶面板制作標準工藝，經(jīng)過框膠印刷、基板貼合、灌注液晶、封口、液晶再取向等步驟，形成完整的液晶微透鏡。
[0053]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】
1.一種液晶微透鏡陣列，其特征在于，包括: 一第二透明基板； 一透明介質(zhì)層，設(shè)置于所述第二透明基板上方，且所述透明介質(zhì)層上表面對應(yīng)于每一個微透鏡區(qū)域均具有一凹部； 一第二透明導(dǎo)電薄膜，設(shè)置于所述透明介質(zhì)層上方，且具有與所述透明介質(zhì)層上表面相同的凹部； 一第二配向?qū)?，設(shè)置于所述第二透明導(dǎo)電薄膜上方，且所述第二配向?qū)由媳砻媾c所述第二透明基板平行； 一液晶層，設(shè)置于所述第二配向?qū)由戏剑? 一第一配向?qū)?，設(shè)置于所述液晶層上方； 一第一透明導(dǎo)電薄膜，設(shè)置于所述第一配向?qū)由戏剑? 一第一透明基板，設(shè)置于所述第一透明導(dǎo)電薄膜上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液晶微透鏡陣列，其特征在于:所述第一透明基板和第二透明基板是透明玻璃、透明無機材料或透明有機聚合物材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液晶微透鏡陣列，其特征在于:所述液晶微透鏡的形狀為圓形或正多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液晶微透鏡陣列，其特征在于:所述第一透明導(dǎo)電薄膜和第二透明導(dǎo)電薄膜為采用真空鍍膜或噴涂技術(shù)形成的氧化銦錫薄膜、金屬摻雜氧化鋅薄膜、金屬-石墨烯或金屬-碳納米管復(fù)合薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液晶微透鏡陣列，其特征在于:所述第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)咏?jīng)受摩擦處理，且摩擦方向一致。
6.一種如權(quán)利要求1所述的液晶微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，所述第二透明導(dǎo)電薄膜的制作包括以下步驟: 511:提供一潔凈的Si基板并采用光刻在其表面制作小孔光柵； 512:以所述小孔光柵為掩膜，采用氫氧化鉀溶液，在所述Si基板表面各向異性刻蝕孔型凹槽； 513:采用硅橡膠制備所述孔型凹槽的硅橡膠負模板； 514:提供一潔凈的第二透明基板，在其表面均勻涂覆一層透明介質(zhì)層，并將所述硅橡膠負模板平整放置于所述透明介質(zhì)層上，施加一預(yù)定壓力，采用加熱或紫外光照射的方法使所述透明介質(zhì)層固化； 515:將所述硅橡膠負模板與所述透明介質(zhì)層分離； 516:在所述透明介質(zhì)層表面制備第二透明導(dǎo)電薄膜。
7.—種如權(quán)利要求1所述的液晶微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，所述第二透明導(dǎo)電薄膜的制作包括以下步驟: 521:提供一潔凈的玻璃基板并采用光刻在其表面制作小孔光柵； 522:以所述小孔光柵為掩膜，采用氫氟酸和氟化銨混合溶液，在所述玻璃基板表面各向同性刻蝕孔型凹槽； 523:采用硅橡膠制備所述孔型凹槽的硅橡膠負模板； 524:提供一潔凈的第二透明基板，在其表面均勻涂覆一層透明介質(zhì)層，并將所述硅橡膠負模板平整放置于所述透明介質(zhì)層上，施加一定壓力，采用加熱或紫外光照射的方法使所述透明介質(zhì)層固化； 525:將所述硅橡膠負模板與所述透明介質(zhì)層分離； 526:在所述透明介質(zhì)層表面制備第二透明導(dǎo)電薄膜。
8.—種如權(quán)利要求1所述的液晶微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，所述第二透明導(dǎo)電薄膜的制作包括以下步驟: 531:提供一潔凈的第二透明基板； 532:采用3D打印技術(shù)在所述第二透明基板表面打印孔型凹槽，得到具有所述凹部的透明介質(zhì)層表面； 533:在所述透明介質(zhì)層表面制備第二透明導(dǎo)電薄膜。
【文檔編號】G02F1/1333GK104252081SQ201410115949
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】周雄圖, 郭太良, 張永愛, 林志賢, 葉蕓, 姚劍敏, 胡海龍, 林金堂, 徐勝, 林木飛, 曾祥耀 申請人:福州大學(xué)