本發(fā)明涉及圖像顯示領(lǐng)域，具體涉及一種雙面對準(zhǔn)成形裸眼三維顯示薄膜器件的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)實世界是一個三維立體世界，隨著社會的發(fā)展，目前通常的二維平面顯示在某些方面已不能滿足人類的需求，人們希望能真實地還原顯示出空間的三維信息。因此，三維立體顯示技術(shù)應(yīng)運而生，并隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維顯示的應(yīng)用研究也越來越受到廣泛關(guān)注。它已然不止在高科技的商業(yè)上層出現(xiàn)，2008年北奧會開幕式的立體卷軸的設(shè)計，2010年歐洲出現(xiàn)了第一張3D報紙，同年在國際消費電子展上出現(xiàn)了3D電視，而電影《阿凡達(dá)》將全球影視視角提高到三維立體的角度，國內(nèi)隨后也有《龍門飛甲》的3D特效給觀眾帶來了前所未有的體驗。目前，國內(nèi)也出現(xiàn)了很多3D特效的商業(yè)廣告，在昆明就有公交站臺廣告，一些整形醫(yī)院也推出了一系列基于三維立體技術(shù)的平面廣告，滿足了消費者對整體或局部立體感的需求。這些都是三維立體技術(shù)在生活中的應(yīng)用。

自1838年科學(xué)家Wheatstone發(fā)明第一臺立體圖片觀賞器以來，三維立體顯示技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了一百多年。在此發(fā)展過程中，頭戴式的立體顯示技術(shù)在原理、技術(shù)方面都很成熟，也有大量的商業(yè)產(chǎn)品。但是由于需要佩戴設(shè)備，始終不方便；并且由于它僅僅依賴于雙目視差原理，長時間使用會存在觀看視疲勞，觀看者會感到頭暈。因此無需佩戴設(shè)備的裸眼三維立體顯示技術(shù)是未來發(fā)展的必然趨勢，但技術(shù)還不成熟，大都沒有相應(yīng)的產(chǎn)品。

集成成像技術(shù)由記錄和再現(xiàn)兩個基本過程組成，該技術(shù)由法國著名物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者M(jìn).G.Lippmann在1908年首次提出。利用微透鏡陣列中各微透鏡單元從不同視角記錄三維物體信息，形成微圖像陣列，再將記錄的微圖像陣列置于與記錄過程相匹配的微透鏡陣列的焦平面上，用散射光照射，根據(jù)光學(xué)可逆原理和人腦的融合，就可以觀看到三維立體圖像。該技術(shù)可以提供全視差的圖像，不需要任何的特殊設(shè)備就可以提供全彩的圖像，提供的觀看點是準(zhǔn)連續(xù)的，在一定的區(qū)域內(nèi)，可以供多人觀看，成為裸眼三維立體顯示的重要發(fā)展趨勢。

常規(guī)的基于集成成像的三維顯示技術(shù)，通過液晶屏顯示三維物體信息，需要同時顯示的幾萬甚至幾十萬幅微圖像，在通過微透鏡陣列的對準(zhǔn)匹配安裝，實現(xiàn)三維物體影響的再現(xiàn)。該技術(shù)所采用的三維顯示關(guān)鍵器件為易碎的玻璃基板，不具備輕、柔、便于攜帶等特點；同時對集成對準(zhǔn)安裝工藝提出很高要求。隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，電子設(shè)備及系統(tǒng)不斷朝著小型化、便攜式、多功能化等方向演化，便攜式電子產(chǎn)品與我們的生活日益密切，目前使用可穿戴設(shè)備已經(jīng)成為大眾消費新潮流和新時尚。如何實現(xiàn)器件易于彎曲、輕量化、便于攜帶，將三維顯示技術(shù)拓展到更寬、更廣的柔性可穿戴圖像顯示領(lǐng)域，成為產(chǎn)業(yè)和信息技術(shù)發(fā)展中亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)基材硬質(zhì)、易碎，集成對準(zhǔn)難度高等不足，提供一種雙面對準(zhǔn)成形裸眼三維顯示薄膜器件的方法，實現(xiàn)一體化柔性三維顯示薄膜器件的制備及成形。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種雙面對準(zhǔn)成形裸眼三維顯示薄膜器件的方法，包含以下步驟：

步驟(1)實現(xiàn)成像結(jié)構(gòu)柔性壓印模板的制備；

步驟(2)根據(jù)三維顯示薄膜器件要求選擇基材；

步驟(3)在基材表面旋涂一層壓印膠，將壓印模板上的結(jié)構(gòu)信息傳遞到壓印膠上；

步驟(4)在基材另一側(cè)制備一層有色材料；

步驟(5)在有色材料上旋涂光刻膠，將攜帶有圖案信息的掩模板上的對準(zhǔn)標(biāo)記與壓印膠結(jié)構(gòu)上的標(biāo)記雙面對準(zhǔn)曝光，利用掩模板對光刻膠進(jìn)行曝光，通過顯影、堅膜工藝獲得光刻膠圖案層；

步驟(6)最后采用刻蝕方式，將光刻膠上的圖案層刻蝕傳遞到有色材料層，形成一體化的三維顯示薄膜器件。

其中，步驟(1)中壓印模板是采用澆注、固化及脫模的工藝生成，模板的材料為柔性的高分子聚合物材料，固化前為液態(tài)。

其中，步驟(1)中壓印模板攜帶結(jié)構(gòu)信息包括成像結(jié)構(gòu)以及對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)。

其中，步驟(2)中所選擇的基材為柔性材料，是聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，具有透光性好、可自由彎曲的特征。

其中，步驟(2)中所選擇的基材的厚度要符合三維顯示薄膜器件設(shè)計要求。

其中，步驟(4)中所述有色材料是金、銀、鋁、鉻以及各種具有顏色化合物，可通過鍍膜工藝制備。

其中，步驟(5)中所述雙面對準(zhǔn)曝光技術(shù)，需要基于雙面曝光機(jī)開展，通過預(yù)先鎖定掩模板，捕獲掩模板圖案；再調(diào)節(jié)基片臺，將基片上所攜帶的壓印膠的對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)與掩模板的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)，實現(xiàn)圖案層與成像結(jié)構(gòu)層的雙面對準(zhǔn)制備。

本發(fā)明的有益效果在于：將微細(xì)加工技術(shù)應(yīng)用于三維顯示薄膜器件的集成封裝，有效的實現(xiàn)兩層微納結(jié)構(gòu)元件的一體化成形，提高了兩組微納結(jié)構(gòu)層的對準(zhǔn)精度，為今后形成產(chǎn)品提供技術(shù)保障。進(jìn)一步，該方法在柔性基材上制備，易于彎曲、輕量化、便于攜帶，可將三維顯示技術(shù)拓展到更寬、更廣的柔性可穿戴圖像顯示領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為實施例中成像結(jié)構(gòu)柔性壓印模板的制備示意圖；

圖2為實施例中在基材表面制備壓印膠結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例中在基材表面制備有色材料層之后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實施例中在有色層表面旋涂光刻膠后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實施例中利用掩模板對光刻膠進(jìn)行曝光的示意圖；

圖6為實施例中圖案信息傳遞到光刻膠上的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為實施例中成形的一體化三維顯示薄膜器件示意圖。

圖中附圖標(biāo)記含義為：1為母板，2為高分子聚合物PDMS材料，21為柔性的壓印模板，3為基材，4為壓印膠，41為標(biāo)記結(jié)構(gòu)，42為成像結(jié)構(gòu)，5為鉻膜層，51為鉻膜層圖案，6為光刻膠，61為光刻膠層圖案，7為掩模板，71為對準(zhǔn)標(biāo)記，72為微圖像，8為紫外光。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施方式詳細(xì)介紹本發(fā)明。但以下的實施例僅限于解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容，而且通過以下實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員即可以實現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求的全部內(nèi)容。

具體實施例中一種雙面對準(zhǔn)成形裸眼三維顯示薄膜器件的方法如下：

圖1為成像結(jié)構(gòu)柔性壓印模板的制備示意圖。使用常規(guī)的制備微透鏡的方法，制備成像結(jié)構(gòu)的母板1，該母板為石英材料，既攜帶成像結(jié)構(gòu)信息，又?jǐn)y帶對準(zhǔn)標(biāo)記信息。成像結(jié)構(gòu)為微透鏡陣列，其口徑為100微米，焦距為500微米；對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)為十字絲，線寬為12微米。在母板上澆注高分子聚合物PDMS材料2，該材料在固化前為液態(tài)，基底液和固化劑以10:1的比例均勻混合，澆注在微透鏡陣列母板上，待材料充分填充母板后置于真空烘箱內(nèi)，設(shè)定真空烘箱的真空度為0.03Pa，溫度為80℃，加熱時間為2.5h，使材料充分固化，形成與微透鏡陣列相互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)；最終從母板上脫模獲得柔性的壓印模板21。

圖2為在基材表面制備壓印膠結(jié)構(gòu)示意圖。選擇柔性的PC作為基材3，其厚度為500微米，即微透鏡的焦距。在其上涂覆上一層壓印膠4，其型號為NOA61，通過紫外光固化壓印技術(shù)，將制備的柔性微透鏡陣列壓印模板21上的結(jié)構(gòu)，通過壓印和脫模傳遞到壓印膠上。最后在壓印膠上成型成像結(jié)構(gòu)42，對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)41。

圖3為在基材另一側(cè)制備有色材料層5。采用真空蒸鍍的方式，將基片置于旋轉(zhuǎn)的夾具上，通過控制鍍膜室的真空度、電流、電壓等參數(shù)，實現(xiàn)鉻膜層5的生成，鉻膜層厚度為200nm。

圖4為在有色層表面旋涂光刻膠后結(jié)構(gòu)示意圖。該光刻膠型號為AZ1500，旋涂速度為2000轉(zhuǎn)/分鐘，旋涂時間為30秒；光刻膠6的前烘溫度為120℃，熱板前烘時間為2min，膠厚為1.5微米。

圖5為實利用掩模板7對光刻膠進(jìn)行曝光的示意圖。采用雙面對準(zhǔn)曝光技術(shù)，基于雙面曝光機(jī)開展，通過預(yù)先鎖定掩模板，捕獲掩模板圖案；再調(diào)節(jié)基片臺，將基片上所攜帶的壓印膠的對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)41與掩模板的對準(zhǔn)標(biāo)記71對準(zhǔn)，實現(xiàn)圖案層與成像結(jié)構(gòu)層的雙面對準(zhǔn)制備。曝光采用中心波長為365nm波長紫外光8，曝光功率密度為3mW/cm²，曝光時間為18s。

圖6為圖案信息傳遞到光刻膠上的結(jié)構(gòu)示意圖。利用型號為AZ300MIF的顯影液，對經(jīng)過曝光后的光刻膠進(jìn)行顯影，顯影時間20s；并熱板后烘堅膜，堅膜溫度為120℃，堅膜時間為20min，形成攜帶圖案信息的光刻膠層，形成光刻膠層圖案61。

圖7為成形的一體化三維顯示薄膜器件示意圖。通過濕法腐蝕技術(shù)，將圖6所示結(jié)構(gòu)置于標(biāo)準(zhǔn)去鉻液中腐蝕，超聲震蕩腐蝕時間為30s，即可將光刻膠上的圖案信息轉(zhuǎn)移到有色材料鉻膜層，形成鉻膜層圖案51，獲得一體化的三維顯示薄膜器件。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。