CN113219561A - 大景深复合微透镜及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种大景深复合微透镜及其制作方法，包括：微透镜阵列、液晶盒和电压驱动模块：所述液晶盒包括：可透光的第一基板和第二基板，设置于第一基板表面的第一电极，设置于第二基板表面的第二电极，以及设置第一基板和第二基板之间的液晶层、隔离子和取向层；所述微透镜阵列由若干个周期性排列的不同焦距的微透镜组成，并位于第一基板外表面；所述第一电极为包含M行×N列个同心圆孔的面电极，且每个同心圆孔电极的中心与每个微透镜中心重合；所述第二电极为平面电极；所述电压驱动模块用于在所述第一电极和所述第二电极之间施加工作电压。本发明操作简单，成本低，有效解决了现有技术中传统单一微透镜阵列的景深范围有限的问题。

Description

大景深复合微透镜及其制作方法
技术领域
本发明属于集成成像3D显示、光场成像技术领域，尤其涉及一种大景深复合微透镜及其制作方法。
背景技术
长期以来，表达可视信息的主要方法仍然是二维显示，人类获取信息的方式80%来自于视觉。传统的二维显示技术不能再现真实世界的深度信息，无法正确表达三维空间关系，并且只能呈现单个角度上物体的表面特性。为了真实地描述客观三维世界，各种立体显示技术通过模拟三维物体表面的发光特性来重建三维场景各个视场的信息，并提供各种生理和心理上的调节线索产生深度暗示。其中，集成成像3D显示由于其具有全视差，连续视点，无需佩戴辅助设备等优点成为下一代显示技术的主要发展方向。
集成成像系统中的光学透镜主要是将三维目标物体投影为二维图像并重构出3D效果，景深是指可以看见清晰的3D图像的深度范围，是决定立体感的主要因素。作为成像系统的关键部件，微透镜的焦距和景深成正比关系，虽然可以制备大焦距的微透镜来提高系统的景深范围，但是制备工艺繁琐且每次都要重新搭建系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种大景深复合微透镜及其制作方法，通过一种结合微透镜阵列和液晶透镜的复合透镜结构来实现大景深的集成成像重构系统，利用液晶透镜在不同驱动电压下具有焦距可调的特点通过调节驱动电压就可将整个系统的景深提高2倍以上。该复合透镜结合透镜的固定焦距和液晶透镜变焦可调的特点，在电压驱动下实现大景深的集成成像重构系统。
本发明具体采用以下技术方案：
一种大景深复合微透镜，其特征在于，包括：微透镜阵列、液晶盒和电压驱动模块：
所述液晶盒包括：可透光的第一基板和第二基板，设置于第一基板表面的第一电极，设置于第二基板表面的第二电极，以及设置第一基板和第二基板之间的液晶层、隔离子和取向层；
所述微透镜阵列由若干个周期性排列的不同焦距的微透镜组成，并位于第一基板外表面；
所述第一电极为包含M行×N列个同心圆孔的面电极，且每个同心圆孔电极的中心与每个微透镜中心重合；所述第二电极为平面电极；
所述电压驱动模块用于在所述第一电极和所述第二电极之间施加工作电压。
优选地，还包括对准层，所述对准层位于第一基板外表面，用于使微透镜阵列和第一电极上的圆孔电极中心位置重合。
优选地，所述对准层包含具有四个“十”字型的对位标记，位于所述第一基板外表面四周，由带有镂空小孔阵列的不透明金属或不透明光刻胶制成；所述第一电极采用非透明材质，呈包含镂空孔阵列的面状层结构，且该面状层结构的四周包含“十”字型对位标记并与对准层上的标记重合。
优选地，所述液晶层包含具有各向异性的液晶分子，设置在一对取向层之间；其中，第一取向层设置在第一电极的孔洞内；第二取向层设置在第二电极表面。
优选地，所述隔离子设置在第一取向层的表面，为透明隔离子。
优选地，所述隔离子的厚度为40-100µm，且在第一取向层表面上每平方毫米的个数为50-200；所述第一取向层和第二取向层采用的材料为聚酰亚胺；所述第一基板和第二基板采用ITO透明导电玻璃。
优选地，采用菲林的菲林图案与不同焦距微透镜阵列图案一一对应。
优选地，所述微透镜的长度、宽度在10µm-500µm之间，相邻阵列间距在10µm-150µm之间；所述微透镜阵列的形状为圆形和/或正多边形；所述微透镜阵列的焦距在50µm-1000µm之间。
以及根据以上优选大景深复合微透镜的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：制备圆孔状电极：
步骤S11：选取第一基板，然后采用光刻技术在第一基板表面上制作一包含M行×N列个圆孔的面电极；
步骤S12：在步骤S11制备得到的圆孔状电极表面采用旋涂工艺制作一层透明材料，经高温焙烧后形成取向层薄膜，再经摩擦取向形成第一取向层；
步骤S2：制备平面电极：
选取第二基板并对其划片，清洗和烘干，制作平面电极；在平面电极一面采用旋涂工艺制作一层透明材料，经高温焙烧后形成取向层薄膜，再将取向层薄膜沿着第一取向层相反方向摩擦取向层形成第二取向层；
步骤S3：制备液晶透镜：
步骤S31：在圆孔状电极的第一取向层的表面采用喷粉设备制作厚度为40-100µm的透明隔离子，在平面电极的第二取向层四周采用印刷或喷墨打印工艺涂覆封框胶，封框胶的四周预留灌晶口；所述封框胶的厚度为隔离子的厚度3-5倍；
步骤S32：将圆孔状电极层和平面电极层按第一取向层和第二取向层反向对准，所述封框胶融化后形成封框体；
步骤S33：利用灌晶设备将液晶分子沿灌晶口灌入封框体，再封离灌晶口，液晶分子在圆孔状电极层和平面电极层中间形成液晶层；
步骤S34：在步骤S33灌注液晶完成后，在液晶注入口涂上固化胶，紫外曝光后封口得到液晶盒；
步骤S4：制备对准层：
选取步骤S1制备的第一电极，采用光刻刻蚀或丝网印刷制备对准层，所述对准层由带有镂空小孔阵列的不透明金属或不透明光刻胶和四周包含“十”字型对位标记的光刻胶制成；
步骤S5：微透镜阵列制备：
在所述对准层上制微透镜阵列，所述微透镜阵列由若干个周期性排列的微透镜组成，并与对准层上的镂空小孔阵列的中心位置重合。
优选地，所述微透镜阵列在第一基板含有对准层的一面，所述微透镜阵列由与所述对准层的小孔阵列小孔一一对应的透镜单元组成，且所述透镜单元位于对应的小孔阵列小孔中与同心圆环电极的中心轴线完全重合。
与现有技术相比，本发明及其优选方案提出一种复合微透镜阵列结构，结合微透镜阵列固定焦距和液晶微透镜阵列变焦可调的特点有效解决了集成成像系统景深范围小的问题，且景深的范围可以扩大至少两倍以上，本发明提供的复合微透镜阵列结构简单，可以在集成成像、光场显示、光场成像、医学观察等多个领域内应用。本发明操作简单，成本低，有效解决了现有技术中传统单一微透镜阵列的景深范围有限的问题，实现高性能的集成成像、光场成像显示。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
图1是本发明实施例的复合微透镜阵列制备过程示意图：
其中（a）是在第一基板1内表面使用光刻胶2并旋涂；
（b）是在第一基板外表面使用光刻胶3并旋涂；
（c）是分别使用掩模版4和5进行曝光；
（d）是显影得到对准层6和圆孔电极7；
（e）是在（d）得到的对准层6上再旋涂一层光刻胶8；
（f）是用掩模版9对（e）得到的光刻胶进行曝光；
（g）是显影后得到的光刻胶柱10；
（h）是对（g）得到的光刻胶柱进行加热得到微透镜阵列11；
（I）是在（d）得到的圆孔电极上制备第一取向层12；
（J）是在第二基板13上制备一平面电极14；
（k）是在（I）得到的平面电极上制备第二取向层15；
（L）是在（k）得到的第二取向层薄膜上面喷涂一层隔离子16；
（M）是将（I）得到的第一基板和（L）得到的第二基板进行封盒；
（N）是在（M）的盒中灌入液晶17并封口得到复合透镜阵列。
图2是本发明实施例的圆形微透镜阵列结构示意图。其中（a）是圆形菲林，2（b）是圆形复合透镜阵列。
图3是本发明实施例的方形微透镜阵列结构示意图。其中（a）是方形菲林，3（b）是方形复合透镜阵列。
图4是本发明实施例的复合微透镜阵列成像效果图。其中4（a）是用传统的液晶透镜测试的物体的景深图，4（b）是用复合透镜阵列透镜测试的物体的景深图。
图5是本发明实施例中复合微透镜阵列和液晶透镜分别在不同物距时的焦距和景深测试结果示意图。
图6是本发明实施例大景深复合微透镜结构示意图。
具体实施方式
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：
如图1是本发明提供的复合微透镜的制作流程示意图。其中（a）是在第一基板1内表面使用光刻胶2并旋涂；（b）是在第一基板外表面使用光刻胶3并旋涂；（c）是分别使用掩模版4和5进行曝光；（d）是显影得到对准层6和圆孔电极7；（e）是在（d）得到的对准层6上再旋涂一层光刻胶8；（f）是用掩模版9对（e）得到的光刻胶进行曝光；（g）是显影后得到的光刻胶柱10；（h）是对（g）得到的光刻胶柱进行加热得到微透镜阵列11；（I）是在（d）得到的圆孔电极上制备第一取向层12；（J）是在第二基板13上制备一平面电极14；（k）是在（I）得到的平面电极上制备第二取向层15；（L）是在（k）得到的第二取向层薄膜上面喷涂一层隔离子16；（M）是将（I）得到的第一基板和（L）得到的第二基板进行封盒；（N）是在（M）的盒中灌入液晶17并封口得到复合透镜阵列。
从而获得如图6所示的复合微透镜结构。其由：微透镜阵列，液晶盒，对准层和控制模块组成。其中，微透镜阵列由若干个周期性排列的不同焦距的微透镜组成，并位于第一基板外表面；液晶盒包括：第一基板和第二基板，设置于第一基板表面的第一电极，设置于第二基板表面的第二电极，以及设置第一基板和第二基板之间的液晶层、隔离子和取向层；第一电极是包含M行×N列个同心圆孔的面电极，且每个同心圆孔电极的中心与每个微透镜中心完全重合；第二电极为平面电极；对准层位于第一基板外表面用于将微透镜阵列和第一电极上的圆孔电极中心位置完全重合；控制模块在第一电极和第二电极之间施加工作电压，形成液晶透镜阵列，并与微透镜阵列构成焦距和景深可调的复合微透镜。
如图4所示，是本发明实施例的复合微透镜阵列成像效果图。其中4（a）是用传统的液晶透镜测试的物体的景深图，4（b）是用复合透镜阵列透镜测试的物体的景深图。
如图5所示，是本发明实施例中复合微透镜阵列和液晶透镜分别在不同物距时的焦距和景深测试结果示意图。
为了让本领域的技术人员具体了解发明所提出的大景深复合微透镜及其制作方法，下面结合具体的实施例进行说明。
实施例一：
图2（a）为实施例一的菲林结构局部示意图，在本实施例中，首先设计菲林图形为圆形。
本发明实施例提出的大景深复合微透镜及其制作方法，包括如下步骤：
步骤S1：圆孔状电极制备：
（S11）选取第一基板，然后采用旋涂的方式在第一基板表面旋涂一光刻胶，并用低速转速500rad/s，时间10s，高速转速2000rad/s，时间30s在第一基板表面旋涂一层均匀的光刻胶薄膜，并在85摄氏度烘烤15分钟，结合掩模版采用接触式曝光80s，显影后在第一基板表面上得到包含M行×N列个圆孔的面电极；
（S12）在步骤S11制备得到的圆孔状电极表面以低速转速500 rad/s，时间10 s，高速转速3000 rad/s，时间30 s旋涂一层透明材料，经高温焙烧后形成取向层薄膜，再经摩擦取向形成第一取向层；
步骤S2：平面电极制备：选取第二基板并对其划片，清洗和烘干，制作平面电极；在平面电极一面以低速转速500 rad/s，时间10 s，高速转速3000 rad/s，时间30 s旋涂一层透明材料，经高温190摄氏度焙烧40分钟后形成取向层薄膜，再将取向层薄膜沿着第一取向层相反方向摩擦取向层形成第二取向层；
步骤S3：液晶透镜的制备：
（S31）在圆孔状电极的第一取向层的表面采用喷粉设备喷洒厚度为40-100µm的透明隔离子，在平面电极的第二取向层四周采用印刷或喷墨打印工艺涂覆封框胶，封框胶的四周预留一个约5毫米左右的灌晶口；封框胶的厚度为隔离子的厚度3-5倍：
（S32）将圆孔状电极层和平面电极层按第一取向层和第二取向层反向对准，封框胶融化后形成封框体；
（S33）利用灌晶设备将液晶分子沿着步骤（S31）中的灌晶口灌入封框体，再封离灌晶口，液晶分子在圆孔状电极层和平面电极层中间形成液晶层；
（S34）在步骤（S33）灌注液晶完成后，在液晶注入口涂上固化胶并用紫外灯曝光250s，实现液晶盒封口。
步骤S4：对准层制备：选取步骤S1制备的第一电极，采用低速转速500rad/s，时间10s，高速1000rad/s，时间40s在第一基板表面选涂一层光刻胶，烘烤固膜后曝光40s，显影3min得到一四周包含“十”字型对位标记的不透明镂空小孔阵列的光刻胶。
步骤S5：微透镜阵列制备：选取步骤S4制备的对准层，采用低速转速500rad/s，时间10s，高速1500rad/s，时间40s在第一基板对准层表面选涂一层光刻胶，烘烤5分钟后曝光30s，显影2min后得到一周期性排列的圆柱状阵列，在125度加热20min后得到一周期性排列的圆形微透镜阵列。
其中，微透镜阵列在第一基板含有对准层的一面，微透镜阵列由与对准层的小孔阵列小孔一一对应的透镜单元组成，且透镜单元位于对应的小孔阵列小孔中与同心圆环电极的中心轴线完全重合，在电压驱动模块作用下形成用于提高光场显示景深的复合透镜阵列。
圆形微透镜的直径是300µm，高度是20µm，相邻阵列间距是45.6µm；微透镜阵列的形状为圆形；微透镜阵列的焦距是在975µm。
液晶层包含具有折射率为0.229的各向异性的液晶分子，该液晶层设置在一对取向层之间。
设置的对准层包含具有四个“十”字型对位标记位于第一基板外表面四周，对准层由一带有镂空小孔阵列的不透明金属或不透明光刻胶制成。
步骤S1的圆孔状电极为非透明材质，呈包含镂空孔阵列的面状层结构，且该面状层结构的四周包含“十”字型对位标记并与对准层上的标记完全重合。
步骤S31的透明隔离子在第一取向层表面上每平方毫米的个数为50-200。
第一取向层和第二取向层采用的材料包括聚酰亚胺。
第一基板和第二基板优选为ITO透明导电玻璃。
至此，大景深复合微透镜制作形成。
实施例二：
图3（a）为实施例一的菲林结构局部示意图，在本实施例中，首先设计菲林图形为方形。
本实施例提供的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1：方孔状电极制备：
（S11）选取第一基板，然后采用旋涂的方式在第一基板表面旋涂一光刻胶，并用低速转速500rad/s，时间10s，高速转速2000rad/s，时间30s在第一基板表面旋涂一层均匀的光刻胶薄膜，并在85摄氏度烘烤15分钟，结合掩模版采用接触式曝光80s，结合掩模版采用接触式曝光80s，显影后在第一基板表面上得到包含M行×N列个方孔的面电极；
（S12）在步骤S11制备得到的方孔状电极表面以低速转速500 rad/s，时间10 s，高速转速3000 rad/s，时间30 s旋涂一层透明材料，经高温焙烧后形成取向层薄膜，再经摩擦取向形成第一取向层；
步骤S2：平面电极制备：选取第二基板并对其划片，清洗和烘干，制作平面电极；在平面电极一面以低速转速500 rad/s，时间10 s，高速转速3000 rad/s，时间30 s旋涂一层透明材料，经高温190摄氏度焙烧40分钟后形成取向层薄膜，再将取向层薄膜沿着第一取向层相反方向摩擦取向层形成第二取向层；
步骤S3：液晶透镜的制备：
（S31）在方孔状电极的第一取向层的表面采用喷粉设备喷洒厚度为40-100µm的透明隔离子，在平面电极的第二取向层四周采用印刷或喷墨打印工艺涂覆封框胶，封框胶的四周预留一个约5毫米左右的灌晶口；封框胶的厚度为隔离子的厚度3-5倍：
（S32）将方孔状电极层和平面电极层按第一取向层和第二取向层反向对准，封框胶融化后形成封框体；
（S33）利用灌晶设备将液晶分子沿着步骤（S31）中的灌晶口灌入封框体，再封离灌晶口，液晶分子在方孔状电极层和平面电极层中间形成液晶层；
（S34）在步骤（S33）灌注液晶完成后，在液晶注入口涂上固化胶并用紫外灯曝光250s，实现液晶盒封口。
步骤S4：对准层制备：选取步骤S1制备的第一电极，采用低速转速500rad/s，时间10s，高速1000rad/s，时间40s在第一基板表面选涂一层光刻胶，烘烤固膜后曝光40s，显影3min得到一四周包含“十”字型对位标记的不透明镂空小孔阵列的光刻胶。
步骤S5：微透镜阵列制备：选取步骤S4制备的对准层，采用低速转速500rad/s，时间10s，高速1500rad/s，时间40s在第一基板对准层表面选涂一层光刻胶，烘烤5分钟后曝光30s，显影2min后得到一周期性排列的柱状阵列，在125度加热20min后得到一周期性排列的方形微透镜阵列。
采用光刻胶熔融、激光刻蚀、丝网印刷、喷墨打印等工艺制备微透镜阵列，微透镜阵列由若干个周期性排列的微透镜组成，并与对准层上镂空小孔阵列的中心位置完全重合。
微透镜阵列在第一基板含有对准层的一面，微透镜阵列由与对准层的小孔阵列小孔一一对应的透镜单元组成，且透镜单元位于对应的小孔阵列小孔中与同心圆环电极的中心轴线完全重合，在电压驱动模块作用下形成用于提高光场显示景深的复合透镜阵列。
方形微透镜的长度是300µm，对角线长度是424µm，高度是20µm，相邻阵列间距在45.6µm；微透镜阵列的形状为正方形；方形微透镜阵列的焦距在975µm。
液晶层包含具有折射率为0.229的各向异性的液晶分子，该液晶层设置在一对取向层之间。
设置对准层包含具有四个“十”字型对位标记位于第一基板外表面四周，对准层由一带有镂空小孔阵列的不透明金属或不透明光刻胶制成。
步骤S1的方孔状电极为非透明材质，呈包含镂空孔阵列的面状层结构，且该面状层结构的四周包含“十”字型对位标记并与对准层上的标记完全重合。
步骤S31的透明隔离子在第一取向层表面上每平方毫米的个数为50-200。
第一取向层和第二取向层采用的材料包括聚酰亚胺。
第一基板和第二基板优选为ITO透明导电玻璃。
至此，本实施例的大景深复合微透镜制作形成。
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的大景深复合微透镜及其制作方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种大景深复合微透镜，其特征在于，包括：微透镜阵列、液晶盒和电压驱动模块：
所述液晶盒包括：可透光的第一基板和第二基板，设置于第一基板表面的第一电极，设置于第二基板表面的第二电极，以及设置第一基板和第二基板之间的液晶层、隔离子和取向层；
所述微透镜阵列由若干个周期性排列的不同焦距的微透镜组成，并位于第一基板外表面；
所述第一电极为包含M行×N列个同心圆孔的面电极，且每个同心圆孔电极的中心与每个微透镜中心重合；所述第二电极为平面电极；
所述电压驱动模块用于在所述第一电极和所述第二电极之间施加工作电压。
2.根据权利要求1所述的大景深复合微透镜，其特征在于：还包括对准层，所述对准层位于第一基板外表面，用于使微透镜阵列和第一电极上的圆孔电极中心位置重合。
3.根据权利要求2所述的大景深复合微透镜，其特征在于：所述对准层包含具有四个“十”字型的对位标记，位于所述第一基板外表面四周，由带有镂空小孔阵列的不透明金属或不透明光刻胶制成；所述第一电极采用非透明材质，呈包含镂空孔阵列的面状层结构，且该面状层结构的四周包含“十”字型对位标记并与对准层上的标记重合。
4.根据权利要求1所述的大景深复合微透镜，其特征在于：所述液晶层包含具有各向异性的液晶分子，设置在一对取向层之间；其中，第一取向层设置在第一电极的孔洞内；第二取向层设置在第二电极表面。
5.根据权利要求4所述的大景深复合微透镜，其特征在于：所述隔离子设置在第一取向层的表面，为透明隔离子。
6.根据权利要求5所述的大景深复合微透镜，其特征在于：所述隔离子的厚度为40-100µm，且在第一取向层表面上每平方毫米的个数为50-200；所述第一取向层和第二取向层采用的材料为聚酰亚胺；所述第一基板和第二基板采用ITO透明导电玻璃。
7.根据权利要求1所述的大景深复合微透镜，其特征在于：采用菲林的菲林图案与不同焦距微透镜阵列图案一一对应。
8.根据权利要求1所述的大景深复合微透镜，其特征在于：所述微透镜的长度、宽度在10µm-500µm之间，相邻阵列间距在10µm-150µm之间；所述微透镜阵列的形状为圆形和/或正多边形；所述微透镜阵列的焦距在50µm-1000µm之间。
9.根据权利要求2所述的大景深复合微透镜的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：制备圆孔状电极：
步骤S11：选取第一基板，然后采用光刻技术在第一基板表面上制作一包含M行×N列个圆孔的面电极；
步骤S12：在步骤S11制备得到的圆孔状电极表面采用旋涂工艺制作一层透明材料，经高温焙烧后形成取向层薄膜，再经摩擦取向形成第一取向层；
步骤S2：制备平面电极：
选取第二基板并对其划片，清洗和烘干，制作平面电极；在平面电极一面采用旋涂工艺制作一层透明材料，经高温焙烧后形成取向层薄膜，再将取向层薄膜沿着第一取向层相反方向摩擦取向层形成第二取向层；
步骤S3：制备液晶透镜：
步骤S31：在圆孔状电极的第一取向层的表面采用喷粉设备制作厚度为40-100µm的透明隔离子，在平面电极的第二取向层四周采用印刷或喷墨打印工艺涂覆封框胶，封框胶的四周预留灌晶口；所述封框胶的厚度为隔离子的厚度3-5倍；
步骤S32：将圆孔状电极层和平面电极层按第一取向层和第二取向层反向对准，所述封框胶融化后形成封框体；
步骤S33：利用灌晶设备将液晶分子沿灌晶口灌入封框体，再封离灌晶口，液晶分子在圆孔状电极层和平面电极层中间形成液晶层；
步骤S34：在步骤S33灌注液晶完成后，在液晶注入口涂上固化胶，紫外曝光后封口得到液晶盒；
步骤S4：制备对准层：
选取步骤S1制备的第一电极，采用光刻刻蚀或丝网印刷制备对准层，所述对准层由带有镂空小孔阵列的不透明金属或不透明光刻胶和四周包含“十”字型对位标记的光刻胶制成；
步骤S5：微透镜阵列制备：
在所述对准层上制微透镜阵列，所述微透镜阵列由若干个周期性排列的微透镜组成，并与对准层上的镂空小孔阵列的中心位置重合。
10.根据权利要求9所述的大景深复合微透镜的制作方法，其特征在于：所述微透镜阵列在第一基板含有对准层的一面，所述微透镜阵列由与所述对准层的小孔阵列小孔一一对应的透镜单元组成，且所述透镜单元位于对应的小孔阵列小孔中与同心圆环电极的中心轴线完全重合。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113835234A (zh) * 2021-10-09 2021-12-24 闽都创新实验室 一种集成成像的裸眼3d显示装置及其制备方法
CN113870731A (zh) * 2021-09-30 2021-12-31 闽都创新实验室 一种2D3D可切换的Micro-LED裸眼显示装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002055336A (ja) * 2000-08-11 2002-02-20 Sanyo Electric Co Ltd 液晶表示装置
CN103076706A (zh) * 2013-01-05 2013-05-01 东南大学 一种焦距可调液晶微透镜阵列
CN103728810A (zh) * 2013-12-31 2014-04-16 信利半导体有限公司 液晶透镜的变焦驱动方法
CN104243960A (zh) * 2014-10-14 2014-12-24 四川大学 基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3d显示器
CN107817639A (zh) * 2017-10-25 2018-03-20 福州大学 一种聚焦平面可扫描的液晶透镜及其制作方法
CN111427216A (zh) * 2020-04-17 2020-07-17 南方科技大学 一种焦距可调液晶微透镜阵列及其制备方法
CN112230443A (zh) * 2020-09-22 2021-01-15 深圳英伦科技股份有限公司 基于可调液晶微透镜阵列的集成成像显示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002055336A (ja) * 2000-08-11 2002-02-20 Sanyo Electric Co Ltd 液晶表示装置
CN103076706A (zh) * 2013-01-05 2013-05-01 东南大学 一种焦距可调液晶微透镜阵列
CN103728810A (zh) * 2013-12-31 2014-04-16 信利半导体有限公司 液晶透镜的变焦驱动方法
CN104243960A (zh) * 2014-10-14 2014-12-24 四川大学 基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3d显示器
CN107817639A (zh) * 2017-10-25 2018-03-20 福州大学 一种聚焦平面可扫描的液晶透镜及其制作方法
CN111427216A (zh) * 2020-04-17 2020-07-17 南方科技大学 一种焦距可调液晶微透镜阵列及其制备方法
CN112230443A (zh) * 2020-09-22 2021-01-15 深圳英伦科技股份有限公司 基于可调液晶微透镜阵列的集成成像显示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113870731A (zh) * 2021-09-30 2021-12-31 闽都创新实验室 一种2D3D可切换的Micro-LED裸眼显示装置
CN113835234A (zh) * 2021-10-09 2021-12-24 闽都创新实验室 一种集成成像的裸眼3d显示装置及其制备方法

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