[发明专利]一种柱镜玻璃光栅的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光栅制作领域，尤其涉及一种柱镜玻璃光栅的制作方法。 

背景技术

目前柱镜光栅的生产工艺日趋成熟和多样，尤其是采用紫外光固化胶制作柱镜光栅的工艺越来越受到关注和发展，紫外光固化胶是由预聚物、活性单体、光引发剂等主成分配以稳定剂、流平剂等助剂组成。其在适当波长的紫外光照射下，光引发剂迅速生成自由基或离子，引发预聚物和活性单体聚合交联成固化膜。由于其加工简单、固化速度快、生产效率高、固化膜透光率高、收缩率低、加工精度高，容易加工成膜材且方便运输等优点而得到广泛的应用。 

现有柱镜光栅的制备方法包括如下步骤： 

在模具上涂布紫外光固化胶，将紫外光固化胶涂布于柱状微凹形阵列模具上，在紫外光固化胶上面覆盖一层PET或PP等柔性基底材料，通过调整好间距的辊压机或覆膜机滚压平整，多余胶量被挤出；紫外光固化，将涂布完成的微凹形阵列模具放置在无氧环境中，用紫外灯照射使紫外光固化胶固化；剥离得到柱镜光栅。

由于上述的柱镜光栅制作方法使用的模具通常为金属模具，用铜锌合金、铸铁等做基材，置于超高精度的机器上，用金刚石刀具对基材表面进行切割形成柱形图案或用制作好的金刚石磨盘把基材表面打磨成柱形结构，该过程需多次更换刀具/磨盘和多次测试、调整走刀/磨盘精度，因此，金属模具的制作工艺非常复杂、制作成本高、制作时间长、模具精度不易控制。 

CN101655571A公开了一种柱镜光栅的制作方法，其中的圆柱形条状物即是模具，模具整体由若干单独的模具（圆柱形条状物）组合而成，制作时间也很长，制作过程中标准也很高，工作效率较低，制作出来的柱镜光栅质量稳定性较差，精度较低。 

在自由立体显示技术中，柱镜光栅与液晶显示器配合可以很好实现裸眼3D技术，所以被广泛使用，其主要原理是液晶屏位于柱镜光栅的焦平面上，在柱镜单元的排列方向上，每个柱镜单元将置于其焦平面上不同位置的各幅视差图像光折射到不同方向上。各幅视差图按着一定的规律排列在液晶屏上，但液晶屏的分辨率是一定的，每幅视差图的分辨率较低，导致人眼看到的3D图像分辨率低，不清晰。如果要提高3D图像的清晰度，必须要提高液晶屏的分辨率，分辨率的提高意味着液晶屏的像素尺寸变小了，这就需要高精度的柱镜光栅与之匹配。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度柱镜玻璃光栅制备方法。 

为了实现本发明的目的，采取如下技术方案： 

一种柱镜玻璃光栅制备方法，包括如下步骤：

（1）紫外光固化胶在玻璃基板表面形成柱状矩形阵列；

（2）将上述处理过的玻璃基板置于恒温装置中，温度升至超过紫外光固化胶熔融温度0～10℃，并保持一段时间， 紫外光固化胶变成柱状圆弧形阵列，然后温度降至玻璃化转变温度之下并保持一段时间，紫外光固化胶固化后，得柱镜玻璃光栅。

作为本发明的一种优选方式，上述步骤（1）包括以下步骤: 

1）将紫外光固化胶涂覆到玻璃基板上后，紫外光照射固化；

2）将上述处理过后的玻璃基板加热至紫外光固化胶玻璃化转变温度与熔融温度之间，把模具覆盖到紫外光固化胶表面上，使紫外光固化胶填满模具的间隙；然后降低温度至玻璃化转变温度之下，脱去模具，紫外光固化胶在玻璃基板表面形成柱状矩形阵列。

作为本发明的进一步优选方式，模具下表面为柱状矩形阵列。 

作为本发明进一步的优选方式，模具柱状矩形阵列指标与紫外光固化胶横截面形成的圆弧形曲率半径的关系为： 

由此得出                    

其中，式中：R-曲率半径，H-矩形高度，D-矩形阵列行间距，θ-柱镜材料与玻璃基板的接触角。

柱镜光栅横截面圆弧的曲率是通过紫外光固化胶熔融态的表面张力（F_AL）、玻璃基板的表面张力（F_SA）和胶与玻璃之间的界面力（F_LS）来控制。柱镜材料与玻璃基板的接触角示意图如图5所示。 

                

式中：F_AL-紫外光固化胶熔融态的表面张力，F_SA-玻璃基板的表面张力，F_LS-紫外光固化胶与玻璃基板之间的界面力。

作为本发明的进一步的一种优选方式，模具材质为二氧化硅或碳化硅，成分稳定，表面硬度大。