一種狹縫光柵的3d制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種狹縫光柵的3D制造方法，具體步驟按如下進(jìn)行：1）建立狹縫光柵的數(shù)據(jù)模型，將數(shù)據(jù)模型輸入到3D打印設(shè)備中，根據(jù)數(shù)據(jù)模型得出每層二維平面上的材料和形狀，設(shè)計出打印路徑以及熔融、燒結(jié)時間；2）將透明基板放置于3D打印成型腔內(nèi)，利用噴涂、輥涂或打印設(shè)備沿水平方向?qū)⑴渲煤玫囊后w紫外線光固化材料均勻轉(zhuǎn)移至基底表面；3）控制紫外燈沿其掃描路徑移動將液體或半固體的紫外線光固化材料固化于透明基板上，進(jìn)而形成圖形化狹縫光柵；4）基片表面處理，將制造完成的基片移出3D打印設(shè)備，清理陣列表面與內(nèi)部，包括噴頭打印和固化過程中殘留在基片表面多余的光固化材料。本發(fā)明能簡化狹縫光柵的制備工藝，提高狹縫光柵的質(zhì)量、性能。
【專利說明】一種狹縫光柵的3D制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種狹縫光柵的3D制造方法，應(yīng)用于狹縫光柵制備。

【背景技術(shù)】
[0002]客觀真實(shí)世界是立體的，由于人左右眼位置的差異，兩只眼睛所看到的同一點(diǎn)的圖像會產(chǎn)生略微差異，雙目視差圖像經(jīng)頭腦合成出立體的影像。助視/光柵3D顯示主要是基于雙目視差原理，讓觀看者雙眼分別看到不同的視差圖像，即左眼看左視圖像，右眼看右視圖像，然后經(jīng)大腦融合，使觀看者感知到立體圖像。
[0003]為了能更真實(shí)的還原所見世界，3D顯示已經(jīng)成為顯示領(lǐng)域的新發(fā)展趨勢。助視3D顯示需要佩戴立體眼鏡或者頭盔，從而給觀看者帶來不便，且非常不利于一些人群(如小孩和已戴近視或者遠(yuǎn)視眼鏡的人)觀看。另外，各種助視顯示器都有其固有缺陷，如偏振光3D顯示器的圖像亮度低，快門3D顯示器需要與顯示器同步等。裸眼3D顯示器使得觀看者在不佩戴眼鏡或者頭盔等助視設(shè)備的情況下就能觀看到3D影像，具有更佳的視觀感受及身臨其境的體驗，成為現(xiàn)階段顯示領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。
[0004]裸眼3D顯示器由視差屏障光柵和2D顯示器精密耦合而成。視差屏障光柵是一種通過透光與不透光障壁對可見光線傳播路徑進(jìn)行一定方式的控制，使觀看者的左右眼觀看到不同的視差圖像的分光元件，包括狹縫光柵、柱透鏡光柵、振動光柵和液晶光柵等。各種光柵的分光原理不同，但它們起到的效果是相似的，并且很多情況下是可以相互替代的。其中狹縫光柵機(jī)構(gòu)簡單，易于加工，制作成本低廉的特點(diǎn)。用戶可以根據(jù)實(shí)際需要隨意設(shè)計擋光條和透光條的寬度，制作出各種規(guī)格的狹縫光柵，尤其是可利用拼接技術(shù)實(shí)現(xiàn)特大尺寸的3D顯示。
[0005]傳統(tǒng)的視差屏障光柵的制作方法包括絲網(wǎng)印刷、光刻鍍膜、菲林貼合、機(jī)械加工等。例如光刻鍍膜法，包括步驟:I)采用印刷、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、化學(xué)鍍在透明基板上沉積不透光的膜料或膜層2)掩膜板的打印3)光刻膠旋涂4)曝光5)顯影6)濕法刻蝕7)退膠。因此工藝流程復(fù)雜且成本較高。又如菲林貼合，菲林片本身柔軟，亦變形，用其制備的狹縫光柵還需支撐結(jié)構(gòu)做為保護(hù)，制作過程也很復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明提出一種狹縫光柵的3D制造方法，有助于解決制作過程也很復(fù)雜等問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種狹縫光柵的3D制造方法，其特征在于，具體步驟按如下進(jìn)行:
1)建立狹縫光柵的數(shù)據(jù)模型，將數(shù)據(jù)模型輸入到3D打印設(shè)備中，根據(jù)數(shù)據(jù)模型得出每層二維平面上的材料和形狀，設(shè)計出打印路徑以及熔融、燒結(jié)時間；
2)將透明基板放置于3D打印成型腔內(nèi)，利用噴涂、輥涂或打印設(shè)備沿水平方向?qū)⑴渲煤玫囊后w或半固體的紫外線光固化材料均勻轉(zhuǎn)移至基底表面； 3)控制紫外燈沿其掃描路徑移動將液體或半固體的紫外線光固化材料固化于透明基板上，進(jìn)而形成圖形化狹縫光柵；
4)基片表面處理，將制造完成的基片移出3D打印設(shè)備，清理陣列表面與內(nèi)部，包括噴頭打印和固化過程中殘留在基片表面多余的光固化材料。
[0008]其中，所述數(shù)字建模包括三維數(shù)字模型的建立及二維數(shù)字化處理，即沿模型的高度方向?qū)δＰ瓦M(jìn)行分割切片，得到各層截面的二維輪廓圖；三維數(shù)字模型采用的三維畫圖軟件。
[0009]步驟3形成的狹縫光柵采用激光燒結(jié)或熔融擠出成型來制備，或采用紫外線固化或三維噴墨打印來制備。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明能簡化狹縫光柵的制備工藝，提高狹縫光柵的質(zhì)量、性能，其中3D打印技術(shù)有著高度加工靈活性和精密度，可以對打印的速度、位置、次數(shù)進(jìn)行精確控制，可采用多種不同構(gòu)造打印頭打印，對工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用，有很大的促進(jìn)，使得快速成形技術(shù)得到很大的發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為合成圖像中視差圖像子像素的傾斜排列示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例下成型的階梯狹縫光柵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例下成型的條形狹縫光柵的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，結(jié)合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0015]以下將通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0016]參閱圖1至圖3，本發(fā)明涉及一種狹縫光柵的3D制造方法，具體步驟按如下進(jìn)行:
1)建立狹縫光柵的數(shù)據(jù)模型，將數(shù)據(jù)模型輸入到3D打印設(shè)備中，根據(jù)數(shù)據(jù)模型得出每層二維平面上的材料和形狀，設(shè)計出打印路徑以及熔融、燒結(jié)時間；
2)將透明基板放置于3D打印成型腔內(nèi)，利用噴涂、輥涂或打印設(shè)備沿水平方向?qū)⑴渲煤玫囊后w或半固體的紫外線光固化材料均勻轉(zhuǎn)移至基底表面；
3)控制紫外燈沿其掃描路徑移動將液體或半固體的紫外線光固化材料固化于透明基板上，進(jìn)而形成圖形化狹縫光柵；
4)基片表面處理，將制造完成的基片移出3D打印設(shè)備，清理陣列表面與內(nèi)部，包括噴頭打印和固化過程中殘留在基片表面多余的光固化材料。
[0017]上述數(shù)字建模包括三維數(shù)字模型的建立及二維數(shù)字化處理，即沿模型的高度方向?qū)δＰ瓦M(jìn)行分割切片，得到各層截面的二維輪廓圖；三維數(shù)字模型可采用的三維畫圖軟件包括Pro/E、SolidWorks、CATIA、UG、Solidege、AUTO CAD等；對狹縫光柵的三維數(shù)字模型進(jìn)行二維數(shù)字化處理可用RP-Tools等軟件。
[0018]上述方法依賴于3D打印狹縫光柵系統(tǒng)，包括控制部分和機(jī)械部分。所述控制部分為機(jī)械部分提供指令，通過電腦建模轉(zhuǎn)化為軟件可解讀的數(shù)字模型，再將數(shù)字模型運(yùn)用電腦程序轉(zhuǎn)換為專用機(jī)械設(shè)備指令，通過指令來控制機(jī)械系統(tǒng)完成模型的打印。
[0019]步驟3形成的狹縫光柵采用激光燒結(jié)或熔融擠出成型來制備，或采用紫外線固化或三維噴墨打印來制備。
[0020]具體實(shí)施過程:
具體步驟如下:
階梯狹縫光柵打印參數(shù)確定，包括每條不透光層與透光層的寬度及長度，膜層厚度，本實(shí)施優(yōu)選不透光膜層厚度為200nm，不透光層寬度為*nm，長度為*nm。(具體數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)際需要確定)。為了減小狹縫光柵對光的損失，提高3D顯示器的亮度，狹縫光柵的透光條可完全無膠片或玻璃，玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯等，擋光條可選反光式而不是吸光式膜層材料，如不透明的金屬材料，包括鋼板、鋁板、鉻鋼板、鉻板、鎳板、鉭板或鈦板。本實(shí)施例優(yōu)選透明基板為玻璃，不透光膜層材料選擇不透明的金屬鉻。
[0021]金屬鉻納米顆粒轉(zhuǎn)移，利用鋪粉輥設(shè)備沿水平方向?qū)t納米顆粒均勻轉(zhuǎn)移至基底表面，或利用增材設(shè)備(3D打印)中的噴頭沿其掃描路徑移動將鉻納米顆粒均勻涂布在基底表面；本實(shí)施優(yōu)選增材設(shè)備(3D打印)中的噴頭沿其掃描路徑移動鉻納米顆粒均勻涂布在基底表面。
[0022]金屬鉻納米線轉(zhuǎn)移，利用噴涂或輥涂設(shè)備沿水平方向?qū)⑴渲煤玫囊后w紫外線光固化鉻納米線均勻轉(zhuǎn)移至基底表面，或利用增材設(shè)備(3D打印)中的噴頭沿其掃描路徑移動，將配置好的液體紫外線光固化鉻納米線均勻涂布在基底表面；本實(shí)施優(yōu)選增材設(shè)備(3D打印)中的噴頭沿其掃描路徑移動將液體紫外線光固化鉻納米線均勻涂布在基底表面。
[0023]金屬鉻納米線固化，控制紫外燈沿噴涂移動方向移動，并照射其掃描路徑上的液體紫外線光固化金屬鉻納米線；固化后鉻納米線與玻璃基板粘結(jié)在一起，形成階梯狹縫光柵結(jié)構(gòu)。
[0024]基片表面處理，將制造完成的基片移出3D打印設(shè)備，清理陣列表面與內(nèi)部，包括噴頭打印和固化過程中殘留在基片表面多余的金屬鉻納米線。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種狹縫光柵的3D制造方法，其特征在于，具體步驟按如下進(jìn)行:1)建立狹縫光柵的數(shù)據(jù)模型，將數(shù)據(jù)模型輸入到3D打印設(shè)備中，根據(jù)數(shù)據(jù)模型得出每層二維平面上的材料和形狀，設(shè)計出打印路徑以及熔融、燒結(jié)時間； 2)將透明基板放置于3D打印成型腔內(nèi)，利用噴涂、輥涂或打印設(shè)備沿水平方向?qū)⑴渲煤玫囊后w或半固體的紫外線光固化材料均勻轉(zhuǎn)移至基底表面； 3)控制紫外燈沿其掃描路徑移動將液體或半固體的紫外線光固化材料固化于透明基板上，進(jìn)而形成圖形化狹縫光柵； 4)基片表面處理，將制造完成的基片移出3D打印設(shè)備，清理陣列表面與內(nèi)部，包括噴頭打印和固化過程中殘留在基片表面多余的光固化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種狹縫光柵的3D制造方法，其特征在于:所述數(shù)字建模包括三維數(shù)字模型的建立及二維數(shù)字化處理，即沿模型的高度方向?qū)δＰ瓦M(jìn)行分割切片，得到各層截面的二維輪廓圖；三維數(shù)字模型采用的三維畫圖軟件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種狹縫光柵的3D制造方法，其特征在于:步驟3形成的狹縫光柵采用激光燒結(jié)或熔融擠出成型來制備，或采用紫外線固化或三維噴墨打印來制備。
【文檔編號】G02B5/18GK104407408SQ201410237607
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月31日
【發(fā)明者】葉蕓, 郭太良, 張永愛, 周雄圖, 陳麗雯, 李銀 申請人:福州大學(xué)