專利名稱：具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體透鏡陣列，尤其是涉及一種具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列。
背景技術(shù)：
在申請專利200710133932.3、 .200810018937.6、 200810024528.7、 200710022982.4、200810100750.0、 200810100754.9中公開了多種基于電潤濕的液體透鏡陣列，上述液體透鏡陣列具有超薄，可彎曲，實現(xiàn)三維立體顯示的特點。透鏡陣列中每個液體透鏡單元由油和水組成，外加電壓可以調(diào)節(jié)油和水接觸面的曲率半徑，從而實現(xiàn)液體透鏡焦距的變化。但是上述液體透鏡單元只包括一層油和水，即只有一個單球面鏡，為了實現(xiàn)較短的焦距，通常需要使油和水接觸面形成的單球面具有較小的半徑，而較小的半徑則會產(chǎn)生較大的像差。
為了解決上述焦距范圍和像差的矛盾，本發(fā)明提供一種液體透鏡陣列，其在實現(xiàn)較短焦距的同時具有較小的像差。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題為了克服液體透鏡陣列焦距范圍和像差的矛盾，本發(fā)明提供一種具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列，該液體透鏡陣列中的每個液體透鏡單元由兩個共軸的單球面透鏡組成，每個單球面透鏡的焦距可以單獨調(diào)整，透鏡單元的整體屈光度是兩個單球面透鏡的和，從而在兩個單球面透鏡分別具有較大曲率半徑和較小像差的條件下，實現(xiàn)較大的屈光度。
技術(shù)方案本發(fā)明的具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列的結(jié)構(gòu)為該液體透鏡陣列分為上半部分和下半部分，其中上半部分的第一基板上制備有第一電極，第一電極上覆蓋有第一絕緣層，第一絕緣層上覆蓋有第一疏水層，第一疏水層上是第一隔斷，在第一隔斷形成的網(wǎng)孔內(nèi)包含有第一無極性油；在下半部分中，第二基板上制備有第三電極，第三電極上覆蓋有第二絕緣層，第二絕緣層上覆蓋有第二疏水層，第二疏水層上是第二隔斷，在第二隔斷形成的網(wǎng)孔內(nèi)包含有第二無極性油；在所述的上半部分與下半部分之間封閉有電解質(zhì)水、密封隔斷、第二電極，電解質(zhì)水由密封隔斷進行密封，電解質(zhì)水與第二電極導(dǎo)通，第一電極和第二電極之間的電壓差調(diào)整電解質(zhì)水與第一無極性油接觸面的曲率半徑，第三電極和第二電極之間的電壓差調(diào)整電解質(zhì)水與第二無極性油接觸面的曲率半徑。
第一隔斷和第二隔斷是行列矩陣式排列的圓孔、品字狀排列的圓孔、品字狀排列的對稱六邊形或多邊形。
第一隔斷和第二隔斷是整體的導(dǎo)電層，表面包覆一層絕緣層。
第一電極和第三電極的形狀是行列矩陣式排列的圓孔、品字狀排列的圓孔、品字狀排列的對稱六邊形或多邊形。
第一電極和第三電極的形狀是圓環(huán)狀，每個圓環(huán)狀電極通過薄膜晶體管陣列單獨控制電壓。
3液體透鏡陣列工作在二維顯示模式、焦距動態(tài)調(diào)整的三維顯示模式或二維圖像內(nèi)容和三維圖像內(nèi)容的同屏顯示模式。
本領(lǐng)域內(nèi)的研究人員，可以根據(jù)需要形成多種不同的液體透鏡焦距組合方式，也可以利用本課題提出的液體透鏡陣列實現(xiàn)其它立體顯示方式，例如類似柱狀棱鏡的雙目視差立體顯示。
有益效果本發(fā)明提供一種具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列，兩個單球面透鏡的焦距可以分別調(diào)整，從而實現(xiàn)較大屈光度的同時，具有較小的像差，液體透鏡陣列的前后基板結(jié)構(gòu)對稱，制備工藝簡單。


圖1.具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2. ab剖面示意圖。圖3. cd剖面示意圖。
以上圖中有第一電極l、第一隔斷2、第一無極性油3、第一基板4、第一絕緣層5、第一疏水層6、密封隔斷7、第二電極8、第二疏水層9、第二絕緣層IO、第二基板ll、第三電極12、第二隔斷13、第二無極性油14、電解質(zhì)水15、薄膜晶體管陣列16、行電極R,, R,,+3、列電極C, Crf。
具體實施例方式
圖1中所示是本發(fā)明優(yōu)選的具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列結(jié)構(gòu)示意圖。其主要由第一基板4和第二基板11,以及在上述基板之間封閉的油和水組成。第一基板4為透明基板，可以是玻璃或透明樹脂材料，也可是聚合物薄膜，例如聚酰亞胺薄膜，或PET薄膜等；第一基板4上制備有第一電極1，第一電極1可以是由ITO或摻雜有金屬(例如鋁)的氧化鋅構(gòu)成的透明導(dǎo)電電極，也可以是一層導(dǎo)電金屬薄膜，例如鋁或銅等金屬制備的導(dǎo)電薄膜；第一電極1上覆蓋有第一絕緣層5，可以是碳酸鍶鋇、氧化鋁、氧化硅、氮化硅等無機材料制備的絕緣薄膜，也可以是聚酰亞胺、parylene、聚四氟乙烯等聚合物制備的絕緣薄膜；第一絕緣層5上覆蓋有第一疏水層6，可以是Teflon AF、或AGC Cytop等材料制備的疏水層。第一疏水層6上是第一隔斷2，第一隔斷2可以采用親水材料制備，例如釆用光刻膠通過曝光和顯影進行制備，或是采用其它薄膜刻蝕成圖案后貼敷在第一疏水層6上，例如聚酰亞胺薄膜；第一隔斷2為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)孔內(nèi)包含有第一無極性油3，可以是硅油等礦物油；第二基板11及其上結(jié)構(gòu)的制備與第一基板4類似，第二基板ll為透明基板，可以是玻璃或透明樹脂材料，也可是聚合物薄膜，例如聚酰亞胺薄膜，或PET薄膜等；第二基板ll上制備有第三電極12，第三電極12可以是由ITO或摻雜有金屬(例如鋁)的氧化鋅構(gòu)成的透明導(dǎo)電電極，也可以是一層導(dǎo)電金屬薄膜，例如鋁或銅等金屬制備的導(dǎo)電薄膜；第三電極12上覆蓋有第二絕緣層10,可以是碳酸鍶鋇、氧化鋁、氧化硅、氮化硅等無機材料制備的絕緣薄膜，也可以是聚酰亞胺、parylene、聚四氟乙烯等聚合物制備的絕緣薄膜；第二絕緣層10上覆蓋有第二疏水層9,可以是Teflon AF、或AGC Cytop等材料制備的疏水層。第二疏水層9上是第二隔斷13,第二隔斷13可以采用親水材料制備，例如采用光刻膠通過曝光和顯影進行制備，或是采用其它薄膜刻蝕成圖案后貼敷在第二疏水層9上，例如聚酰亞胺薄膜;第二隔斷13為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)孔內(nèi)包含有第二無極性油14，可以是硅油等礦物油；在第一基板4和第二基板11之間封閉有電解質(zhì)水15，電解質(zhì)水15可以是包含氯化鉀、氯化鈉等無機鹽的去離子水；電解質(zhì)水15通過四周的密封隔斷7進行密封，密封隔斷7可以是環(huán)氧樹脂、PET、聚酰亞胺等材料，其表面包覆第二電極8，第二電極8可以是導(dǎo)電金屬層，例如金屬鋁、銅、金等，或是透明導(dǎo)電電極ITO等；第二電極8與電解質(zhì)水15導(dǎo)通；密封隔斷7和第二電極8還可以是一個整體，即為導(dǎo)電金屬，例如鋁、銅等。
圖2所示是圖1中油剖面的示意圖。圖中四周為密封隔斷7，密封隔斷7包覆第二電極8,密封隔斷7內(nèi)是第一隔斷2形成的網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀孔可以是圖示的行列矩陣式排列的圓孔，還可以是品字狀排列的圓孔，還可以是品字狀排列的對稱六邊形或多邊形；第一隔斷2還可以是一個整體的導(dǎo)電層，例如金屬網(wǎng)板、或聚酰亞胺等聚合物材料表面包覆有導(dǎo)電層(例如金屬銅或鋁)，在整體的導(dǎo)電層外還需再加一層絕緣層，外加絕緣層可以是碳酸鍶鋇、氧化鋁、氧化硅、氮化硅等無機材料制備的絕緣薄膜，也可以是聚酰亞胺、parylene、聚四氟乙烯等聚合物制備的絕緣薄膜，從而使第一隔斷2形成一個電極，但是與電解質(zhì)水15不導(dǎo)通。與第一隔斷2相對稱，第二基板11上的第二隔斷13形成的網(wǎng)狀孔結(jié)構(gòu)與圖示的第一隔斷2相同。第一電極1和第三電極12的形狀與圖示第一隔斷2的網(wǎng)狀孔相類似，可以是行列矩陣式排列的圓孔，還可以是品字狀排列的圓孔，還可以是品字狀排列的對稱六邊形。另外，第一電極1和第三電極12的形狀還可以是圖3所示的圓環(huán)狀。
圖3所示是圖1中cd剖面的示意圖。圖中第二絕緣層10包覆著第三電極12，與圖2中所示圓孔不同，第三電極12為圓環(huán)狀，每個圓環(huán)對應(yīng)一個液體透鏡單元，圓環(huán)之間互不導(dǎo)通，從而可以通過增加薄膜晶體管陣列16 (TFT陣列)來分別控制每個圓環(huán)的電壓，薄膜晶體管陣列16可以采用目前液晶顯示屏所采用的a-Si、 p-Si、低溫多晶硅、或?qū)щ娋酆衔锏裙に囍谱?。每個液體透鏡單元對應(yīng)的薄膜晶體管通過行電極R, IC3和列電極G, C^,共同尋址。
圖1中所示液體透鏡陣列通過控制第一電極1、第二電極8和第三電極12的電壓來分別調(diào)整第一基板4和第二基板11上的液體透鏡。通常每個液體透鏡單元里第一無極性油3的體積等于或略大于第一隔斷2中圓孔所包含的體積，從而當(dāng)?shù)谝浑姌O1和第二電極8之間沒有電壓差時，電解質(zhì)水15與第一無極性油3的接觸面為平面。當(dāng)?shù)谝浑姌Ol和第二電極8之間存在電壓差時，由于電潤濕作用，第一疏水層6隨著電壓差的增加逐漸地由疏水變?yōu)橛H水，從而使電解質(zhì)水15與第一疏水層6由不接觸改為接觸，當(dāng)?shù)谝浑姌O1為圖2中所示圓孔狀時，電解質(zhì)水15與第一疏水層6的接觸面同樣為圓孔狀，從而使不混溶的電解質(zhì)水15與第一無極性油3的接觸面形成球面，電解質(zhì)水15和第一無極性油3的密度相同，但是光折射率不同，從而形成一個單球面透鏡，且電壓差越大，單球面鏡焦距越短。另外，還可以在第一隔斷2上加載電壓，即此時第一隔斷2是一個整體的導(dǎo)電層，通過改變第一隔斷2和第二電極8之間的電壓差，可以調(diào)整電解質(zhì)水15與第一隔斷2之間的接觸角，從而在更大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)由電解質(zhì)水15與第一無極性油3形成的單球面透鏡的焦距。類似地，電解質(zhì)水15與第二無極性油14在第二基板11上形成的單球面透鏡具有相同的工作原理。
當(dāng)?shù)谝浑姌O1和第三電極12為圖3中所示圓環(huán)結(jié)構(gòu)時，第一基板4和第二基板11上的每個單球面透鏡單元的第一電極1和第三電極12上的電壓可以分別調(diào)整，從而實現(xiàn)第一基板4和第二基板11上每個單球面透鏡的單獨調(diào)整。如圖1中所示，第一基板4和第二基板11上每個單球面透鏡的中心軸相互重疊，從而形成一個具有兩個單球面透鏡的透鏡單元，透鏡單元的整體屈光度是兩個單球面透鏡的和，從而在兩個單球面透鏡分別具有較大曲率半徑和較小像差的條件下，實現(xiàn)較大的屈光度。
圖1中所示的液體透鏡陣列可以用于圖像集成立體顯示的拍攝端和顯示端。當(dāng)電解質(zhì)水15與第一無極性油3和第二無極性油14的接觸面調(diào)整為平面時，液體透鏡陣列對入射光不產(chǎn)生會聚作用，此時與普通透明玻璃類似，即液體透鏡陣列工作在二維顯示模式。當(dāng)電解質(zhì)水15與第一無極性油3和第二無極性油14的接觸面調(diào)整為曲面時，液體透鏡陣列工作在三維圖像集成立體顯示方式，并且可以根據(jù)顯示的內(nèi)容動態(tài)調(diào)整液體透鏡的焦距，或分別控制每個液體透鏡單元的焦距，從而實現(xiàn)二維圖像內(nèi)容和三維圖像內(nèi)容的同屏顯示。
本領(lǐng)域內(nèi)的研究人員，可以根據(jù)需要形成多種不同的液體透鏡焦距組合方式，也可以利用本課題提出的液體透鏡陣列實現(xiàn)其它立體顯示方式，例如類似柱狀棱鏡的雙目視差立體顯示。
權(quán)利要求
1. 一種具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列，其特征是該液體透鏡陣列分為上半部分和下半部分，其中上半部分的第一基板(4)上制備有第一電極(1)，第一電極(1)上覆蓋有第一絕緣層(5)，第一絕緣層(5)上覆蓋有第一疏水層(6)，第一疏水層(6)上是第一隔斷(2)，在第一隔斷(2)形成的網(wǎng)孔內(nèi)包含有第一無極性油(3)；在下半部分中，第二基板(11)上制備有第三電極(12)，第三電極(12)上覆蓋有第二絕緣層(10)，第二絕緣層(10)上覆蓋有第二疏水層(9)，第二疏水層(9)上是第二隔斷(13)，在第二隔斷(13)形成的網(wǎng)孔內(nèi)包含有第二無極性油(14)；在所述的上半部分與下半部分之間封閉有電解質(zhì)水(15)、密封隔斷(7)、第二電極(8)，電解質(zhì)水(15)由密封隔斷(7)進行密封，電解質(zhì)水(15)與第二電極(8)導(dǎo)通，第一電極(1)和第二電極(8)之間的電壓差調(diào)整電解質(zhì)水(15)與第一無極性油(3)接觸面的曲率半徑，第三電極(12)和第二電極(8)之間的電壓差調(diào)整電解質(zhì)水(15)與第二無極性油(14)接觸面的曲率半徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列，其特征是:第一隔斷(2) 和第二隔斷(13)是行列矩陣式排列的圓孔、品字狀排列的圓孔、品字狀排列的對稱六邊 形或多邊形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列，其特征是:第一隔斷(2) 和第二隔斷(13)是整體的導(dǎo)電層，表面包覆一層絕緣層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列，其特征是:第一電極(1) 和第三電極(12)的形狀是行列矩陣式排列的圓孔、品字狀排列的圓孔、品字狀排列的對 稱六邊形或多邊形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列，其特征是第一電極(1 ) 和第三電極(12)的形狀是圓環(huán)狀，每個圓環(huán)狀電極通過薄膜晶體管陣列(16)單獨控制 電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列，其特征是液體透鏡陣列工作在二維顯示模式、焦距動態(tài)調(diào)整的三維顯示模式或二維圖像內(nèi)容和三維圖像內(nèi)容的同 屏顯示模式。
全文摘要
具有兩個單球面透鏡的液體透鏡陣列，主要由第一基板(4)和第二基板(11)，以及在上述基板之間封閉的油和水組成。第一基板(4)上制備有第一電極(1)，第一電極(1)上覆蓋有第一絕緣層(5)，第一絕緣層(5)上覆蓋有第一疏水層(6)，第一疏水層(6)上是第一隔斷(2)，第一隔斷(2)網(wǎng)孔內(nèi)包含有第一無極性油(3)，第二基板(11)上的結(jié)構(gòu)與第一基板(4)類似，在第一基板(4)和第二基板(11)之間封閉有電解質(zhì)水(15)，電解質(zhì)水(15)通過密封隔斷(7)進行密封。液體透鏡陣列工作在二維顯示模式、或焦距動態(tài)調(diào)整的三維顯示模式、或二維圖像內(nèi)容和三維圖像內(nèi)容的同屏顯示模式。
文檔編號G02B26/02GK101477244SQ20091002801
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者軍 夏, 張宇寧, 威 雷 申請人:東南大學(xué)