个提供的空间内形成，以使每个透镜不与相应空腔的侧壁接触，并且该空间不完全填充。
[0031]详细描述
[0032]在以下描述中，参考附图描述本发明的各种实施方式，其中类似参考字符通常遍及不同视图指代相同部分。
[0033]参考图1，示出在显示器102上方的柱状透镜结构100。显示器102分成单独图像(L、R)以便由左眼(L)和右眼(R)观看。柱状透镜阵列结构100充当放大透镜的阵列，其在放置在显示装置(例如液晶显示器)表面上时，控制从由软件控制的每个像素发射的光的方向，以使当从不同角度观看时，放大不同图像以给出关于软件编码像素的深度错觉。这样，观看者看到3D图像。
[0034]图2中示出具有与图像源206配对的柱状透镜阵列200的膜204的典型实施方式的侧平面视图，该图像源206通过移动装置210的玻璃/塑料屏幕208看到。在该传统实施方式中，存在从透镜阵列200到图像源206的最优焦距212。该最优焦距212是由于玻璃/塑料屏幕208相对于图像源的气隙与厚度引起的透镜阵列200设计参数。然而，由于使用传统热抗蚀剂回流法制造的透镜阵列200最小高宽比的极限(0.04)，这导致透镜的缩短焦距，由与图像源的失焦平面引起模糊/不清晰图像(如图9Β所示)。使用根据本发明的实施方式的方法制造的柱状透镜的高宽比减小使得此类柱状透镜具有提高图像源206的观看清晰度(如图9Α所示)的最优焦距。
[0035]根据本发明的本实施方式，柱状透镜阵列结构在膜上制造并用于视觉显示器的三维观看。本发明的本实施方式通过传统热纳米压印的变型实现对称轮廓和减小的最小高宽比，该变型部分地填充被制造的模具的空腔。该模具允许制造用于执行无眼镜3D观看的具有柱状透镜阵列的3D膜。该独特柱状透镜阵列结构包括在塑料衬底(例如，聚碳酸酯(PC)膜)上制造的小透镜宽度尺寸结构与超平滑表面和低高宽比(〈0.04)柱状透镜结构。当在2D模式中的显示器上使用3D膜时所得的3D膜允许用户清楚观看3D图像，不使现有2D显示图像的质量折衷。
[0036]图3A示出形成具有根据本发明的第一实施方式构建的柱状透镜阵列的膜的方法的流程图300。
[0037]在步骤302中提供衬底。在步骤304中提供模具，其具有在衬底上形成柱状透镜阵列的多个纳米尺度到微米尺度的空腔。在步骤306中使模具接触衬底。在步骤308中通过允许衬底的部分将多个空腔部分地填充来形成柱状透镜阵列。
[0038]模具空腔的尺寸由光学衍射极限确定。使用UV光刻实现250nm的尺寸。如果采用更高分辨率的光刻例如电子束光刻，则模具空腔的尺寸可从250nm减小至约50nm。
[0039]步骤308可使用机械工艺诸如热纳米压印执行。然而，步骤308中使用的热纳米压印从如下的传统热纳米压印工艺变化。在传统热纳米压印工艺(未示出)中，使衬底材料处于比其玻璃转化温度更高的温度，使得衬底将要处于低粘度并完全填充模具空腔。另一方面，在图3A所示的实施方式中，来自传统热纳米压印制造的变型如下。使衬底(其可由例如聚合物材料制成)处于其玻璃转化温度附近，以使例如形成柱状透镜阵列在低于或高于衬底的玻璃转化温度约10°的范围内发生。这使得衬底将要处于高粘度。聚合物的高粘度允许控制，该控制可实现将聚合物部分地填充到模具空腔中。可通过控制衬底的部分贯穿时期t在固定压力将多个空腔部分地填充的程度，来调整柱状透镜阵列中的每个透镜的高宽比。例如，形成柱状透镜阵列可在约10巴到60巴的压力发生。此类控制在图3B中描绘。
[0040]参考图3B，描绘了根据本发明的实施方式的热纳米压印制造的一方面。图3B示出具有柱状透镜阵列的三个不同衬底312 (尽管仅示出一个透镜318)。如上描述，形成柱状透镜阵列可低于衬底312玻璃转化温度或大约该玻璃转化温度发生。在每个衬底312中，通过贯穿不同时间tl、t2和t3部分地填充多个空腔316以形成不同高度hl、h2和h3，来制造透镜318。通过具有多个纳米尺度到微米尺度的空腔316 (尽管仅示出一个空腔)的模具314促进制造柱状透镜阵列。衬底312由图3A的步骤302制造。提供具有多个纳米尺度到微米尺度的空腔316的模具314并使其接触衬底312，如在图3A的步骤304和306中描述的。可发生在衬底上形成柱状透镜阵列的一组示例性条件是处于150°C的温度和30巴的压力，例如当聚碳酸酯材料用于衬底312时。
[0041]图3B示出通过改变形成柱状透镜阵列的持续时间t以控制衬底312的部分将多个空腔316部分地填充的程度，从而在衬底312上形成柱状透镜阵列的透镜318。如由示意图示出，改变加热的定时t同时用模具压印允许人们通过在模具314的空腔316中部分地填充聚合物来调节压印图案的高度h。更长的加热持续时间(t3>t2>tl)产生更大的透镜318高度(h3>h2>hl)。这允许确定纳米压印结构的高宽比的定时。根据本发明的各种实施方式，每个透镜318的高宽比可小于或等于0.04。
[0042]柱状透镜阵列的每个透镜318具有对称剖面轮廓。每个透镜318是绕纵轴大体对称的，该纵轴沿中心延伸并与相应透镜的基底交叉。
[0043]另外，参考图4，通过部分填充方法用于热纳米压印的模具材料的选择影响所制造的透镜结构的对称轮廓。在图4中，可通过使用例如但不限于聚二甲基硅氧烷(PDMS)型模具实现对称透镜轮廓。另一方面，镍模具产生具有对3D膜的有害效果的不对称透镜轮廓，因为其影响用于3D成像的焦平面。
[0044]因此，使用关于图3A描述的方法制造柱状透镜阵列实现对称轮廓和减小的最小高宽比，由此制造用于实施无眼镜3D观看的具有柱状透镜阵列的3D膜。参考包括图5A到图5H的图5，公开了用于根据关于图3A描述的方法制造塑料3D膜的方法。
[0045]图5A描绘旋涂到晶片502上的普通性正光致抗蚀剂的层504，该晶片502用硫酸和过氧化氢清洁并用HMDS (六甲基二硅氮烷)预处理。涂覆抗蚀剂的晶片506放置在热板上用于在约110-120°C实行持续180秒到300秒的软烘烤工艺。然后移除晶片506以冷却至室温。
[0046]参考图5B，执行紫外(UV)光刻510以将光掩模(图案掩模)508上的矩形光栅阵列设计转刻到涂覆抗蚀剂的晶片506上。该涂覆抗蚀剂的晶片506稍后用作模板，从该模板铸造模具以创造根据本发明的柱状透镜阵列(诸如图3A所示的那些)。UV曝光剂量可以范围从340mJ/cm2到450mJ/cm2，取决于抗蚀剂504的厚度和类型与UV曝光的持续时间。
[0047]参考图5C，在用氮气干燥前，使用普通正显影剂执行抗蚀剂显影，之后是DI水洗。这在晶片502上形成光栅抗蚀剂结构512。参考图K)，在热板上在范围从150°C至170°C的温度持续从5分钟至30分钟实行热抗蚀剂回流，以形成具有等于或大于0.04的高宽比(H/W)的柱状透镜阵列514。在该步骤制造的柱状透镜阵列514是用来形成用于随后步骤的软模具的主模具。
[0048]参考图5E，主模具514涂覆有一层防静摩擦单层(FTDS，(1H，1H，2H，2H)-全氟癸基三氯硅烷)。在形成由主模具514制造的具有反向柱状透镜阵列图案的PDMS软模具314之前，PDMS(具有10:1的基底-固化剂比)旋涂(未示出)到另一清洁晶片516上，该晶片516已被氧等离子体处理用于粘合促进。如图5F所示，使涂覆PDMS的晶片518与主模具514紧密接触，借此利用纳米压