一种狭缝光栅的3d制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种狭缝光栅的3D制造方法，具体步骤按如下进行：1）建立狭缝光栅的数据模型，将数据模型输入到3D打印设备中，根据数据模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径以及熔融、烧结时间；2）将透明基板放置于3D打印成型腔内，利用喷涂、辊涂或打印设备沿水平方向将配置好的液体紫外线光固化材料均匀转移至基底表面；3）控制紫外灯沿其扫描路径移动将液体或半固体的紫外线光固化材料固化于透明基板上，进而形成图形化狭缝光栅；4）基片表面处理，将制造完成的基片移出3D打印设备，清理阵列表面与内部，包括喷头打印和固化过程中残留在基片表面多余的光固化材料。本发明能简化狭缝光栅的制备工艺，提高狭缝光栅的质量、性能。
【专利说明】一种狭缝光栅的3D制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种狭缝光栅的3D制造方法，应用于狭缝光栅制备。
【背景技术】
[0002]客观真实世界是立体的，由于人左右眼位置的差异，两只眼睛所看到的同一点的图像会产生略微差异，双目视差图像经头脑合成出立体的影像。助视/光栅3D显示主要是基于双目视差原理，让观看者双眼分别看到不同的视差图像，即左眼看左视图像，右眼看右视图像，然后经大脑融合，使观看者感知到立体图像。
[0003]为了能更真实的还原所见世界，3D显示已经成为显示领域的新发展趋势。助视3D显示需要佩戴立体眼镜或者头盔，从而给观看者带来不便，且非常不利于一些人群(如小孩和已戴近视或者远视眼镜的人)观看。另外，各种助视显示器都有其固有缺陷，如偏振光3D显示器的图像亮度低，快门3D显示器需要与显示器同步等。裸眼3D显示器使得观看者在不佩戴眼镜或者头盔等助视设备的情况下就能观看到3D影像，具有更佳的视观感受及身临其境的体验，成为现阶段显示领域研究热点。
[0004]裸眼3D显示器由视差屏障光栅和2D显示器精密耦合而成。视差屏障光栅是一种通过透光与不透光障壁对可见光线传播路径进行一定方式的控制，使观看者的左右眼观看到不同的视差图像的分光元件，包括狭缝光栅、柱透镜光栅、振动光栅和液晶光栅等。各种光栅的分光原理不同，但它们起到的效果是相似的，并且很多情况下是可以相互替代的。其中狭缝光栅机构简单，易于加工，制作成本低廉的特点。用户可以根据实际需要随意设计挡光条和透光条的宽度，制作出各种规格的狭缝光栅，尤其是可利用拼接技术实现特大尺寸的3D显示。
[0005]传统的视差屏障光栅的制作方法包括丝网印刷、光刻镀膜、菲林贴合、机械加工等。例如光刻镀膜法，包括步骤:I)采用印刷、物理气相沉积、化学气相沉积、化学镀在透明基板上沉积不透光的膜料或膜层2)掩膜板的打印3)光刻胶旋涂4)曝光5)显影6)湿法刻蚀7)退胶。因此工艺流程复杂且成本较高。又如菲林贴合，菲林片本身柔软，亦变形，用其制备的狭缝光栅还需支撑结构做为保护，制作过程也很复杂。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明提出一种狭缝光栅的3D制造方法，有助于解决制作过程也很复杂等问题。
[0007]本发明的技术方案在于:
一种狭缝光栅的3D制造方法，其特征在于，具体步骤按如下进行:
1)建立狭缝光栅的数据模型，将数据模型输入到3D打印设备中，根据数据模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径以及熔融、烧结时间；
2)将透明基板放置于3D打印成型腔内，利用喷涂、辊涂或打印设备沿水平方向将配置好的液体或半固体的紫外线光固化材料均匀转移至基底表面； 3)控制紫外灯沿其扫描路径移动将液体或半固体的紫外线光固化材料固化于透明基板上，进而形成图形化狭缝光栅；
4)基片表面处理，将制造完成的基片移出3D打印设备，清理阵列表面与内部，包括喷头打印和固化过程中残留在基片表面多余的光固化材料。
[0008]其中，所述数字建模包括三维数字模型的建立及二维数字化处理，即沿模型的高度方向对模型进行分割切片，得到各层截面的二维轮廓图；三维数字模型采用的三维画图软件。
[0009]步骤3形成的狭缝光栅采用激光烧结或熔融挤出成型来制备，或采用紫外线固化或三维喷墨打印来制备。
[0010]本发明的优点在于:
本发明能简化狭缝光栅的制备工艺，提高狭缝光栅的质量、性能，其中3D打印技术有着高度加工灵活性和精密度，可以对打印的速度、位置、次数进行精确控制，可采用多种不同构造打印头打印，对工业生产的应用，有很大的促进，使得快速成形技术得到很大的发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为合成图像中视差图像子像素的倾斜排列示意图。
[0012]图2为本发明实施例下成型的阶梯狭缝光栅的结构示意图。
[0013]图3为本发明实施例下成型的条形狭缝光栅的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，结合附图作详细说明如下。
[0015]以下将通过具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
[0016]参阅图1至图3，本发明涉及一种狭缝光栅的3D制造方法，具体步骤按如下进行:
1)建立狭缝光栅的数据模型，将数据模型输入到3D打印设备中，根据数据模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径以及熔融、烧结时间；
2)将透明基板放置于3D打印成型腔内，利用喷涂、辊涂或打印设备沿水平方向将配置好的液体或半固体的紫外线光固化材料均匀转移至基底表面；
3)控制紫外灯沿其扫描路径移动将液体或半固体的紫外线光固化材料固化于透明基板上，进而形成图形化狭缝光栅；
4)基片表面处理，将制造完成的基片移出3D打印设备，清理阵列表面与内部，包括喷头打印和固化过程中残留在基片表面多余的光固化材料。
[0017]上述数字建模包括三维数字模型的建立及二维数字化处理，即沿模型的高度方向对模型进行分割切片，得到各层截面的二维轮廓图；三维数字模型可采用的三维画图软件包括Pro/E、SolidWorks、CATIA、UG、Solidege、AUTO CAD等；对狭缝光栅的三维数字模型进行二维数字化处理可用RP-Tools等软件。
[0018]上述方法依赖于3D打印狭缝光栅系统，包括控制部分和机械部分。所述控制部分为机械部分提供指令，通过电脑建模转化为软件可解读的数字模型，再将数字模型运用电脑程序转换为专用机械设备指令，通过指令来控制机械系统完成模型的打印。
[0019]步骤3形成的狭缝光栅采用激光烧结或熔融挤出成型来制备，或采用紫外线固化或三维喷墨打印来制备。
[0020]具体实施过程:
具体步骤如下:
阶梯狭缝光栅打印参数确定，包括每条不透光层与透光层的宽度及长度，膜层厚度，本实施优选不透光膜层厚度为200nm，不透光层宽度为*nm，长度为*nm。(具体数据根据实际需要确定)。为了减小狭缝光栅对光的损失，提高3D显示器的亮度，狭缝光栅的透光条可完全无胶片或玻璃，玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯等，挡光条可选反光式而不是吸光式膜层材料，如不透明的金属材料，包括钢板、铝板、铬钢板、铬板、镍板、钽板或钛板。本实施例优选透明基板为玻璃，不透光膜层材料选择不透明的金属铬。
[0021]金属铬纳米颗粒转移，利用铺粉辊设备沿水平方向将铬纳米颗粒均匀转移至基底表面，或利用增材设备(3D打印)中的喷头沿其扫描路径移动将铬纳米颗粒均匀涂布在基底表面；本实施优选增材设备(3D打印)中的喷头沿其扫描路径移动铬纳米颗粒均匀涂布在基底表面。
[0022]金属铬纳米线转移，利用喷涂或辊涂设备沿水平方向将配置好的液体紫外线光固化铬纳米线均匀转移至基底表面，或利用增材设备(3D打印)中的喷头沿其扫描路径移动，将配置好的液体紫外线光固化铬纳米线均匀涂布在基底表面；本实施优选增材设备(3D打印)中的喷头沿其扫描路径移动将液体紫外线光固化铬纳米线均匀涂布在基底表面。
[0023]金属铬纳米线固化，控制紫外灯沿喷涂移动方向移动，并照射其扫描路径上的液体紫外线光固化金属铬纳米线；固化后铬纳米线与玻璃基板粘结在一起，形成阶梯狭缝光栅结构。
[0024]基片表面处理，将制造完成的基片移出3D打印设备，清理阵列表面与内部，包括喷头打印和固化过程中残留在基片表面多余的金属铬纳米线。
[0025]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种狭缝光栅的3D制造方法，其特征在于，具体步骤按如下进行:1)建立狭缝光栅的数据模型，将数据模型输入到3D打印设备中，根据数据模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径以及熔融、烧结时间； 2)将透明基板放置于3D打印成型腔内，利用喷涂、辊涂或打印设备沿水平方向将配置好的液体或半固体的紫外线光固化材料均匀转移至基底表面； 3)控制紫外灯沿其扫描路径移动将液体或半固体的紫外线光固化材料固化于透明基板上，进而形成图形化狭缝光栅； 4)基片表面处理，将制造完成的基片移出3D打印设备，清理阵列表面与内部，包括喷头打印和固化过程中残留在基片表面多余的光固化材料。
2.根据权利要求1所述的一种狭缝光栅的3D制造方法，其特征在于:所述数字建模包括三维数字模型的建立及二维数字化处理，即沿模型的高度方向对模型进行分割切片，得到各层截面的二维轮廓图；三维数字模型采用的三维画图软件。
3.根据权利要求1所述的一种狭缝光栅的3D制造方法，其特征在于:步骤3形成的狭缝光栅采用激光烧结或熔融挤出成型来制备，或采用紫外线固化或三维喷墨打印来制备。
【文档编号】G02B5/18GK104407408SQ201410237607
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年5月31日 优先权日:2014年5月31日
【发明者】叶芸, 郭太良, 张永爱, 周雄图, 陈丽雯, 李银 申请人:福州大学