用于2D/3D兼容显示的电致形变凝胶可调焦柱透镜阵列的研究

基本信息
批准号:61805066
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:徐苗
学科分类:
依托单位:合肥工业大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王梓,张强,郑安东,邢剑,丁闪闪
关键词:
电致形变凝胶裸眼3D显示自适应可调焦透镜PVC凝胶柱透镜阵列2D/3D可切换显示
结项摘要

2D display has the merits of wide viewing angle, high contrast ratio, full resolution; 3D display can show natural, emotional, vivid images, a switchable 2D/3D display based on a lenticular microlens array has gained much attention gradually. Liquid crystal lenticular microlens array relys on polarizer, more than 50% light has been lost, and the cost is very high; Liquid lenticular microlens array is in the preliminary stage of research, its driving apparatus is bulk, the gravity effect is serious, and the liquid optical axis is unstable; this project put forward a new intelligent material, electro-deformation and transparent polyvinyl chloride (PVC) gels, to prepare adaptive focus tunable lenticular microlens array, which can be used to convert 2D display and 3D display. The objective of this project is focusing on the charge transfer mechanism and the structure dynamics of PVC gels, the study of maching problems and key technology of PVC gels lenticular microlens array with 2D display. By controlling the type and content of the plasticizer, doping transparent liquid with high dielectric constant, ionic liquid, stabilizers, experimently analysis the change of dielectric constant, space charge distribution, charge transfer speed, Young’s modulus, electrostatic force of the PVC gels, to provide theoretical basis for obtaining large electro-deformation, low power consumption and stable PVC gels. Meanwhile, through numerical modeling and graphic electrode structure designing, to improve the matching of PVC gel lenticular lens array and 2D display, and to recude the crosstalk. By the research of this project, a PVC gel lenticular lens array with low driving voltage, fast response, high transmittance, low cost, no gravity effect and a 2D/3D convertible display with wide viewing angle, small crosstalk can be ontained.

2D显示清晰度高,3D显示栩栩如生,柱透镜光栅式2D/3D可切换显示备受人们青睐。液晶柱透镜依赖偏振片,光损失超过50%,且成本较高;液体柱透镜驱动装置笨重,重力效应严重,且光轴不稳定;本项目提出使用新型电致形变聚氯乙烯(PVC)凝胶制备可调焦柱透镜阵列实现2D/3D显示的可切换,拟针对PVC凝胶的电荷传输机理、结构动力学变化及PVC凝胶柱透镜阵列与2D显示屏匹配性的关键技术问题展开研究。通过调控增塑剂种类和含量、掺杂高介电透明液体、离子液体、稳定剂,分析PVC凝胶的介电常数、空间电荷分布、电荷传输速度、杨氏模量、静电力的变化,为获得大电致形变、低功耗、稳定的PVC凝胶提供理论依据。同时通过数值模拟和图案化电极设计,增加PVC凝胶柱透镜阵列和2D显示屏的匹配性,提高清晰度,减小串扰。预计可获得低压快响应、高透过率的PVC凝胶柱透镜阵列及高清晰度、低串扰的2D/3D可切换显示效果。

项目摘要

聚氯乙烯凝胶是一种高度透明、可电致变形的智能材料。在图案化电极表面旋涂聚氯乙烯凝胶,经直流电场作用,聚氯乙烯凝胶中的电负性增塑剂分子向阳极迁移并在阳极表面积累,从而发生蠕变变形。聚氯乙烯凝胶的形貌与电极结构相对应,通过改变电极结构,可以制备不同形状、不同尺寸、不同填充率的微透镜阵列。本项目围绕如何降低驱动电压和如何提高聚氯乙烯凝胶微透镜阵列的响应速度展开研究。首先,利用CYTOP疏水层修饰图案化电极基板,可以降低聚氯乙烯凝胶与基板表面的摩擦力,使得响应速度从120 s提高到240 ms。其次,使用离子液体改性聚氯乙烯凝胶,能够将驱动电压从160V降低到5V,不仅降低了功耗,还可保证聚氯乙烯凝胶微透镜可在安全电压下使用。而且透过率、成像效果、聚焦能力均保持良好状态。研究过程中发现聚氯乙烯/增塑剂在溶液状态下也能够被直流电场驱动,由此可以利用电场诱导聚氯乙烯/增塑剂溶液发生形变,待溶剂挥发定型后获得具有初始焦距的聚氯乙烯凝胶微透镜阵列。研究过程中还发现纯增塑剂由于其独特的电负性是制备电控变焦液体透镜的极佳材料。经项目组的努力,低电压快响应的聚氯乙烯凝胶微透镜的技术已见雏形,能够为聚氯乙烯凝胶柱透镜在2D/3D可切换显示中的应用起到积极的促进作用。项目组发表SCI论文14篇,申请发明专利13项;培养硕士研究生8人,其中2人顺利毕业。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
4

Combining Spectral Unmixing and 3D/2D Dense Networks with Early-Exiting Strategy for Hyperspectral Image Classification

Combining Spectral Unmixing and 3D/2D Dense Networks with Early-Exiting Strategy for Hyperspectral Image Classification

DOI:10.3390/rs12050779
发表时间:2020
5

Facile Fabrication of Hollow Hydrogel Microfiber via 3D Printing-Assisted Microfluidics and Its Application as a Biomimetic Blood Capillary

Facile Fabrication of Hollow Hydrogel Microfiber via 3D Printing-Assisted Microfluidics and Its Application as a Biomimetic Blood Capillary

DOI:10.1021/acsbiomaterials.1c00980
发表时间:2021

徐苗的其他基金

相似国自然基金

1

用于2D/3D切换显示的可调液体柱透镜阵列研究

批准号:61505128
批准年份:2015
负责人:赵悟翔
学科分类:F0501
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于2D/3D可形变配准技术的病灶动态影像定位

批准号:81571772
批准年份:2015
负责人:高欣
学科分类:H2807
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
3

光学各向同性液晶材料及其在2D/3D兼容显示应用中的关键技术

批准号:61535007
批准年份:2015
负责人:王琼华
学科分类:F0509
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
4

微透镜阵列出瞳扩展全色激光扫描显示方法研究

批准号:61505241
批准年份:2015
负责人:李敏
学科分类:F0508
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目