CN100557466C - 一种薄液体透镜阵列 - Google Patents

Abstract

一种薄液体透镜阵列涉及一种具有宽视角的、薄型的、二维图像和三维立体图像显示可自由转换的器件。在第一透明基板(7)上制作中间隔断(9)，第一透明基板(7)和中间隔断(9)上覆盖疏水层(5)，中间隔断(9)的网孔内填充第一液体(10)，第一液体(10)的高度与中间隔断(9)相等，第二透明基板(1)下制作第一导电电极(2)，第二液体(8)与第一液体(10)相接触，且被密封在中间隔断(9)和第二透明基板(1)之间。

Description

一种薄液体透镜阵列

技术领域

本发明涉及一种液体透镜阵列，尤其是涉及一种宽视角的、薄型的、焦距可变的液体透镜阵列。

背景技术

图像集成立体显示技术(integral imaging)是一种真三维立体显示技术，可以实现连续的运动视差。传统图像集成立体显示器采用固定焦距的透镜阵列。本申请人在中国申请专利CN200710022982.4中公开了一种可变焦透镜三维显示器，该发明提供了一种焦距可变的液体透镜阵列，具有二维显示方式和三维显示方式自由转换等特点。但是该发明中，位于前、后透明基板之间的中间隔断将对三维立体图像的视角范围产生影响，隔断越厚，视角范围越窄。本发明提供一种薄液体透镜阵列结构，其三维立体图像的视角范围有所增加，而功耗有所降低。

发明内容

技术问题：为了克服液体透镜阵列的中间隔断对图像集成立体显示图像视角范围的影响，本发明提供一种薄液体透镜阵列，该薄液体透镜阵列可以提供较宽的视角范围，并且在不加电的情况下实现二维图像显示，从而减少长时间观看二维图像时的功耗。

技术方案：本发明的薄液体透镜阵列在第一透明基板上制作中间隔断，中间隔断呈网状结构，每个网孔对应一个液体透镜单元；在第一透明基板和中间隔断上覆盖疏水层，在所述的网孔内填充第一液体，第一液体的高度与中间隔断相等；在第二透明基板下制作第一导电电极，在第一导电电极下为第二液体，第二液体与第一液体相接触，且被密封在中间隔断和第二透明基板之间；在未加载电压时，第一液体和第二液体之间的接触面是第一液面。

在第一透明基板和中间隔断之间还可以增加一层第二导电电极，在中间隔断和第二导电电极之间增加一层绝缘层，在第一导电电极与中间隔断、第二导电电极之间加载电压，使第二液体依次与中间隔断、第二导电电极相浸润，此时第一液体和第二液体之间的接触面是第二液面。

在第一透明基板和中间隔断上还可以增加一层介质层，在该介质层上再覆盖疏水层。第一液体的高度还可以高于、或低于中间隔断，从而实现第二液体与中间隔断之间的各种初始接触角方案。中间隔断呈网状结构，每个网孔呈旋转对称型，网孔内部可以是圆柱形、或圆梯形、或碗形、或对称的六边形，网孔的排列方式可以是行列矩阵状、或品字状、或蜂窝状，当第一液体和第二液体之间的接触面为第一液面时，薄液体透镜阵列工作在二维图像显示方式；当第一液体和第二液体之间的接触面为第二液面时，薄液体透镜阵列工作在三维立体图像显示方式，根据焦距的变化包括固定焦距方式、时分方式和时变方式。

有益效果：本发明的有益效果是，中间隔断高度仅与第一液体相等，厚度薄，在较宽的视角范围内，降低了中间隔断对显示像素的遮挡，扩展了视角范围；在二维图像显示方式下无需外加电压，整体功耗低，结构简单。

附图说明

图1是第一个实施例的剖面构造图。

图2是第二个实施例的剖面构造图。

以上的图中有：第二透明基板1、第一导电电极2、第二液面3、第一液面4、疏水层5、第二导电电极6、第一透明基板7、第二液体8、中间隔断9、第一液体10。

具体实施方式

在图1所示第一实施例中，第一透明基板7由玻璃、或透明树脂材料制成，第一透明基板7上制作有中间隔断9，中间隔断9由导电材料制成，例如金属材料铟钢、或导电聚合物材料、或银电极材料等，也可以由表面涂覆导电层的介质材料构成，例如有机玻璃上覆盖导电聚合物材料等，在制作有中间隔断9的第一透明基板7上覆盖疏水层5，疏水层5可以采用Teflon等疏水性较强的材料，为防止疏水层5被外加电压击穿，可以在疏水层5下方先制作一层绝缘介质层，例如采用聚酰亚胺的介质层，图中简化未画出，中间隔断9呈网状孔结构，在网状孔内部填充第一液体10，即非极性的绝缘液体，例如矿物油等，在未加载电压时，第一液体10的高度与中间隔断9相等，在第一液体之上是第二液体8，即导电或极性液体，例如盐水溶液、或去离子水等，在第二液体8的上方是第二透明基板1，可以由玻璃、或透明树脂材料制成，第二透明基板1下有第一导电电极2与第二液体8相接触，第一导电电极2可以是ITO、或ZnO、或导电聚合物制成的透明导电电极，在未加载电压时，第二液体8与第一液体10的接触面是平面，即第一液面4，当在第一导电电极2和中间隔断9之间加载电压时，第二液体8与中间隔断9之间将由不浸润变为浸润，且随电压的增加，两者之间的接触角逐渐变小，从而第二液体8与第一液体10的接触面变为曲面，即第二液面3。

在图2所示第二实施例中，第一透明基板7上增加一层第二导电电极6，第二导电电极6可以是ITO、或ZnO、或导电聚合物制成的透明导电电极，第二导电电极6与中间隔断9可以相导通，也可以通过增加绝缘层与中间隔断9绝缘，第二实施例的其余结构与第一实施例相同，在未加载电压时，第二液体8与第一液体10的接触面是平面，即第一液面4，当在第一导电电极2和中间隔断9、第二导电电极6之间加载电压时，第二液体8将依次与中间隔断9、第二导电电极6浸润，从而产生曲率半径更大的第二液面3。

图1、2所示的第一液体10的高度还可以高于、或低于中间隔断9，从而实现第二液体8与中间隔断9之间的各种初始接触角方案，本发明优选方案是高度相等，从而使第一液体10和第二液体8在未加载电压时，接触面为平面。

图1、2所示中间隔断9呈网状结构，每个网孔呈旋转对称结构，从而保证第一液体10和第二液体8的接触面为旋转对称的半球面，例如小孔内部呈圆柱形、或圆梯形、或碗形、或对称的六边形等，小孔之间排列紧密，可以是行列矩阵状、或品字状、或蜂窝状等。

当第一液体10和第二液体8之间的接触面为第一液面4时，薄液体透镜阵列工作在二维图像显示方式；当第一液体10和第二液体8之间的接触面为第二液面3时，薄液体透镜阵列工作在三维立体图像显示方式，可以采用固定不变的焦距，也可以采用时分的方式，即循环工作在多个固定焦距，从而在三维空间多个固定成像平面上时分地产生三维图像，还可以采用时变的方式，即焦距随时间变化，从而使成像平面能跟随三维图像在空间位置作相应地变化。

Claims (5)

1.一种薄液体透镜阵列，其特征是：在第一透明基板(7)上制作中间隔断(9)，中间隔断(9)呈网状结构，每个网孔对应一个液体透镜单元；在第一透明基板(7)和中间隔断(9)上覆盖疏水层(5)，在所述的网孔内填充第一液体(10)，第一液体(10)的高度与中间隔断(9)相等；在第二透明基板(1)下制作第一导电电极(2)，在第一导电电极(2)下为第二液体(8)，第二液体(8)与第一液体(10)相接触，且被密封在中间隔断(9)和第二透明基板(1)之间；在未加载电压时，第一液体(10)和第二液体(8)之间的接触面是第一液面(4)。

2.根据权利要求1所述的薄液体透镜阵列，其特征是：所述的薄液体透镜阵列还可以在第一透明基板(7)和中间隔断(9)之间增加一层第二导电电极(6)，在中间隔断(9)和第二导电电极(6)之间增加一层绝缘层，在第一导电电极(2)与中间隔断(9)、第二导电电极(6)之间加载电压，使第二液体(8)依次与中间隔断(9)、第二导电电极(6)相浸润。

3.根据权利要求1所述的薄液体透镜阵列，其特征是：在第一透明基板(7)和中间隔断(9)上还可以增加一层介质层，在该介质层上再覆盖疏水层(5)。

4.根据权利要求1所述的薄液体透镜阵列，其特征是：中间隔断(9)呈网状结构，每个网孔呈旋转对称结构，网孔内部可以是圆柱形、或圆梯形、或碗形、或对称的六边形，网孔的排列方式可以是行列矩阵状、或品字状、或蜂窝状。

5.根据权利要求1所述的薄液体透镜阵列，其特征是：薄液体透镜阵列可以工作在二维图像显示方式或三维立体图像显示方式，在三维立体图像显示方式下，根据焦距的变化包括固定焦距方式、时分方式和时变方式。

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