基于双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片，包括：液晶散光微柱镜阵列、第一驱控信号输入端口、以及第二驱控信号输入端口，液晶散光微柱镜阵列为m×n元，其中m、n均为大于的整数，液晶散光微柱镜阵列采用液晶夹层结构，且上下层之间顺次设置有第一基片、顶层面电极板、电极间绝缘层、顶层图案化电极板、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、网孔状共地电极板、第二基片，顶层面电极板和网孔状共地电极板分别制作在第一基片和第二基片上，顶层图案化电极板由m×n个微长方孔有序排布构成，网孔状共地电极板由多个孔均匀排布构成。本实用新型专利技术结构紧凑，可高效进行束发散投送与精细调变，控制灵活，环境适应性好。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于立体显示
，更具体地，涉及一种基于双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片。
技术介绍
所谓立体或三维视觉，是一种基于人的双眼视差来辨别物体远近所产生的立体感观。通过分离左右眼所看到的平面影像，可以使观察者通过二维显示平面，观察到有空间深度感的图像或视频信息，产生亲临其境的感觉。迄今为止，已发展了多种基于平面图像投送与差异化合成的立体显示技术，如典型的偏振眼镜、视差障壁立体显示、指向光源时序合成三维显示、层叠视频立体合成显示、阵列化微柱镜三维显示、以及电控液晶微柱镜平面立体兼容显示等。具有明显商业化前景的电控液晶微柱镜平面立体兼容显示方式其典型技术特征包括：(一)在显示屏前加装一薄层电控液晶微柱镜阵列，使显示屏的像平面被置于液晶微柱镜焦面上；(二)基于将单元液晶微柱镜所覆盖的图像区域，分割成有公共交叠的序列子图像，并进一步通过微柱镜投送到不同的柱折射方向上；(三)双眼以不同视角观察由液晶微柱镜覆盖的屏幕时，通过获取所在方位上的子图像集并经进一步合成，获得全幅面立体图像信息。其物理架构及其与显示屏幕的耦合方式相对简洁，具有立体显示效果好，亮度高，可电控切换平面与立体成图操作，与液晶和标准微电子光电子工艺兼容，技术成熟度高、商用前景好以及成本相对较低等特点。迄今为止，基于电控液晶微柱镜阵列在立体图像和视频显示领域所呈现的潜在商业化前景和技术发展优势，使该技术受到了广泛关注。尽管电控液晶微柱镜阵列在发展二维三维通用显示技术方面已展现出若干优势，但仍存在一些制约进一步发展的明显不足和缺陷，主要集中在以下方面：(一)在基于单元液晶微柱镜对其覆盖的平面局域图像进行进一步区域化分割与定向投送，形成有公共交叠的子图像序列，并通过双眼观察与合成得到三维图像这一过程中，作为子孔径的单元微柱镜其结构尺寸作为基本显示像素尺寸，决定了所构建的三维图像其空间分辨率或清晰度，目前因微柱镜其面形尺寸仍较大而严重不足；(二)液晶微柱镜其光束投送效能，由施加在微柱镜控制电极上的常规电压信号决定，仍缺乏微柱镜其非球面折射率空间分布形态的精细调控能力，反映在子孔径其光束投送和像差无法进行精细补偿和修正这一方面；(三)目前多采用折射率空间分布形态呈光汇聚模态的液晶微柱镜，其图像投送视场或者显示视场相对狭窄，随视角的增大图像畸变渐趋明显。上述缺陷限制了阵列化电控液晶微柱镜，在立体显示应用方面其技术优势的有效发挥。目前，如何基于图案化电极技术，建立阵列化电控液晶光发散微柱镜控光效能可精细调控的技术措施，建立液晶光发散微柱镜其光学参量包括像差、视场、点扩散函数、焦长以及焦深等，与液晶器件的电学控制参量间的一一对应关系，以及将光学参量进一步通过电学参数进行精细化表征来快速和精细调控子图像投送效能，已成为通过耦合电控液晶光发散微柱镜与电控液晶光汇聚微柱镜，实现视场扩展以及波束和像质精细化调控，推动电控液晶微柱镜三维显示技术进一步发展所面临的关键性问题，迫切需要新的突破。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种基于双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片，其可实现折射式发散入射光束的液晶散光微柱镜阵列的电控构建，并基于双路电压信号对显示视场和像质进行精细调控。为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种基于双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片，包括：液晶散光微柱镜阵列、第一驱控信号输入端口、以及第二驱控信号输入端口，液晶散光微柱镜阵列为m×n元，其中，m、n均为大于的整数，液晶散光微柱镜阵列采用液晶夹层结构，且上下层之间顺次设置有第一基片、顶层面电极板、电极间绝缘层、顶层图案化电极板、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、网孔状共地电极板、第二基片，顶层面电极板和网孔状共地电极板分别制作在第一基片和第二基片上，顶层图案化电极板由m×n个微长方孔有序排布构成，网孔状共地电极板由多个孔均匀排布构成，从顶层面电极板和顶层图案化电极板中分别延伸出一根金属电极引线，接入第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口的一端，从网孔状共地电极板分别延伸出两根金属电极引线，接入第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口的另一端，第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口用于为顶层面电极板和网孔状共地电极板组成的电极对提供电压信号V1，并为顶层图案化电极板和网孔状共地电极板组成的电极对提供电压信号V2，且V1>V2。优选地，从聚光微柱镜阵列出射的子图像波束进入液晶散光微柱镜阵列后，通过调变V1信号，对所构建的液晶材料的折射率空间分布形态进行调变，从而获得某一液晶折射率空间分布形态，随后精细调变V2信号，对基于V1信号的光束发散态进行精细调节，以及对子图像像差进行校调，所出射的子图像波束经耦合形成显示视场扩展后的立体图像光场。优选地，所述芯片还包括芯片壳体，液晶散光微柱镜阵列位于芯片壳体内并与其固连，液晶散光微柱镜阵列的光入射面和光出射面通过芯片壳体的顶面和底面开窗裸露出来，第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口设置在芯片壳体上，并通过芯片壳体的侧面开孔裸露在外。优选地，第一液晶定向层和第二液晶定向层均由聚酰亚胺制成。优选地，顶层面电极板与顶层图案化电极板间的绝缘层由亚微米级厚度的SiO2制成。优选地，第一基片和第二基片均由同质光学材料制成。优选地，在第一基片的光入射面和第二基片的光出射面均制有同质的光增透膜。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、基于双路驱控模式调控束发散：通过在液晶散光微柱镜阵列中设置互套叠双电极对，在双路电压信号驱控下形成液晶材料折射率的特定空间分布形态，构建可精细调变光发散程度的出射波场。2、调变波束投送视场：通过所加载的双路电压信号，基于折射式光发散快速构建和精细调变显示视场。3、校调图像像差与波前：通过所加载的双路驱控信号对液晶材料的折射率空间分布形态进行精细调节，从而对光场像差和波前进行精细调节。4、智能化：通过调变所加载的双路电驱控信号，对阵列化光场的调变操作可在先验知识或控光效果的约束、干预或引导下展开，具有智能化特征。5、驱控效能高：基于加载双路驱控信号方式控制液晶散光微柱镜阵列的波束投送方式，具有效能更强和精度更高的光场构建和调变能力。附图说明图1是本技术基于双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片结构示意图；图2是本技术液晶散光微柱镜阵列的结构示意图。图3是本技术液晶散光微柱镜的光束变换示意图。图4是本技术液晶散光微柱镜的等效电结构示意图。图5是本技术液晶散光微柱镜阵列的等效电结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-驱控信号第一输入端口，2-驱控信号第二输入端口，3-液晶散光微柱镜阵列，4-芯片壳体。 具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片，包括：液晶散光微柱镜阵列、第一驱控信号输入端口、以及第二驱控信号输入端口，其特征在于，液晶散光微柱镜阵列为m×n元，其中，m、n均为大于的整数；液晶散光微柱镜阵列采用液晶夹层结构，且上下层之间顺次设置有第一基片、顶层面电极板、电极间绝缘层、顶层图案化电极板、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、网孔状共地电极板、第二基片；顶层面电极板和网孔状共地电极板分别制作在第一基片和第二基片上；顶层图案化电极板由m×n个微长方孔有序排布构成；网孔状共地电极板由多个孔均匀排布构成；从顶层面电极板和顶层图案化电极板中分别延伸出一根金属电极引线，接入第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口的一端，从网孔状共地电极板分别延伸出两根金属电极引线，接入第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口的另一端；第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口用于为顶层面电极板和网孔状共地电极板组成的电极对提供电压信号V1，并为顶层图案化电极板和网孔状共地电极板组成的电极对提供电压信号V2，且V1>V2。

【技术特征摘要】
1.一种基于双路电压信号驱控的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片，包括：液晶散光微柱镜阵列、第一驱控信号输入端口、以及第二驱控信号输入端口，其特征在于，
液晶散光微柱镜阵列为m×n元，其中，m、n均为大于的整数；
液晶散光微柱镜阵列采用液晶夹层结构，且上下层之间顺次设置有第一基片、顶层面电极板、电极间绝缘层、顶层图案化电极板、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、网孔状共地电极板、第二基片；
顶层面电极板和网孔状共地电极板分别制作在第一基片和第二基片上；
顶层图案化电极板由m×n个微长方孔有序排布构成；
网孔状共地电极板由多个孔均匀排布构成；
从顶层面电极板和顶层图案化电极板中分别延伸出一根金属电极引线，接入第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口的一端，从网孔状共地电极板分别延伸出两根金属电极引线，接入第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口的另一端；
第一驱控信号输入端口和第二驱控信号输入端口用于为顶层面电极板和网孔状共地电极板组成的电极对提供电压信号V1，并为顶层图案化电极板和网孔状共地电极板组成的电极对提供电压信号V2，且V1>V2。
2.根据权利要求1所述的面阵电控液晶光发散微柱镜芯片，其特征在于，从聚光微柱镜阵列出射的子图像波束进入液晶散光微柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新宇，佟庆，罗俊，雷宇，桑红石，谢长生，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42