為本發(fā)明實(shí)施例四中動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明實(shí)施例四中菲涅爾透鏡陣列的示意圖；
[0038]圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例中動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0040]本發(fā)明公開(kāi)了一種平面菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜，包括基材層、位于基材層上方的若干菲涅爾透鏡陣列層、以及位于基材層下方的若干微圖形層，其中菲涅爾透鏡陣列層由若干陣列設(shè)置的菲涅爾透鏡組成，菲涅爾透鏡陣列層與微圖形層的距離為菲涅爾透鏡的焦距，即微圖形層位于菲涅爾透鏡陣列層的焦平面附近。由納米菲涅爾透鏡的成像作用，使得微圖形層中的圖形放大再現(xiàn)，且再現(xiàn)的放大像具有動(dòng)態(tài)立體的效果。
[0041]本發(fā)明采用干涉光刻方法實(shí)現(xiàn)納米菲涅爾透鏡陣列。用連續(xù)變空頻光刻技術(shù)以及納米壓印進(jìn)行制作，該連續(xù)變空頻光刻技術(shù)參照申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310166341.1的中國(guó)專利申請(qǐng)記載的光刻設(shè)備和光刻方法。在連續(xù)變空頻的干涉光刻系統(tǒng)上，用菲涅爾位相元件，通過(guò)投影光學(xué)系統(tǒng)縮微，在雙遠(yuǎn)心投影縮微光學(xué)系統(tǒng)的物鏡輸出面上，形成菲涅爾透鏡分布的光場(chǎng)。沿著光軸方向改變菲涅爾位相元件的位置，可調(diào)整光刻后的菲涅爾透鏡焦距，多次重復(fù)曝光，形成菲涅爾透鏡陣列。
[0042]—般地，采用數(shù)值孔徑NA = 0.45的物鏡，20倍投影縮微光學(xué)系統(tǒng)，入射波長(zhǎng)351nm時(shí)，在光刻膠上形成的菲涅爾透鏡的邊緣周期可達(dá)400nm。如果以菲涅爾透鏡的邊緣為600nm周期計(jì)算(對(duì)應(yīng)空頻1600線對(duì)/mm)，當(dāng)中心波長(zhǎng)為550nm可見(jiàn)光平行入射時(shí)，菲涅爾透鏡的邊緣在介質(zhì)內(nèi)衍射角為38度(最大42度)。設(shè)菲涅爾透鏡直徑為25 μ m，則菲涅爾透鏡焦距可達(dá)16 μ m ;如菲涅爾透鏡直徑為50 μ m，那么，對(duì)應(yīng)焦距為32 μ m。
[0043]上述方案中，納米菲涅爾透鏡陣列的聚焦效果是由衍射效應(yīng)導(dǎo)致的，不可避免存在色散效應(yīng)。在納米菲涅爾透鏡陣列上表面蒸鍍高折射率層，再印刷不同的顏料，經(jīng)其濾光后，使得照射的白光經(jīng)過(guò)顏料吸收后的反射波長(zhǎng)帶寬變小，可減少菲涅爾透鏡色散對(duì)放大圖形的影響。如在表面印刷紅色顏料，則入射光中心波長(zhǎng)為600-650nm，此時(shí)，菲涅爾透鏡焦距為14-16 μ m，如印刷藍(lán)色顏料，入射光中心波長(zhǎng)為450-500nm，對(duì)應(yīng)菲涅爾透鏡焦距在22-20 μ m 左右。
[0044]上述方案中，微圖形層中溝槽的填充顏色一般為純色，如藍(lán)色或者紅色油墨，那么菲涅爾透鏡陣列的色散效應(yīng)會(huì)降低，不影響圖像的放大效果。
[0045]上述技術(shù)方案中，通過(guò)在光學(xué)系統(tǒng)中的平移位相元件并干涉光刻，可實(shí)現(xiàn)焦距可變納米菲涅爾透鏡陣列，其在波長(zhǎng)550nm下，焦距變化范圍16 μπι?5mm。上述技術(shù)方案對(duì)于口徑為25 μπι的菲涅爾透鏡陣列，其在波長(zhǎng)550nm下的焦距16 μm，動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的厚度達(dá)25 μ m，同時(shí)，可在動(dòng)態(tài)光學(xué)薄膜的表面印刷顏料、圖形，以提升動(dòng)態(tài)放大光學(xué)薄膜的顯示效果。
[0046]在納米菲涅爾透鏡陣列外層可有附加層，附加層可以是高折射率介質(zhì)層，在高折射層上可印刷有油墨、熒光、磁性、磷性、選擇吸收層或具有微納結(jié)構(gòu)層；附加層透明，且可以是保護(hù)層。
[0047]薄膜基材層的厚度在10 μπι至500 μπι，優(yōu)選的基材層厚度在15-100 μπι?；膶硬牧峡梢詾镻C、PVC, PET、ΡΜΜΑ、紫外敏感膠等，優(yōu)選為PET膜。
[0048]基材層可以是單一的PC、PVC、PET膜等，也可以是經(jīng)過(guò)復(fù)合形成的多層膜。
[0049]納米菲涅爾透鏡陣列層和微圖形層材料可以為紫外固化膠或者為熱敏材料。
[0050]微圖形層可通過(guò)UV納米壓印或者熱壓方法制作。所用的壓印模板可以有鎳、鎳鈷合金等組成。所采用的壓印方式可以是卷對(duì)卷、卷對(duì)平、平對(duì)平等。
[0051]在上述的基材層和微圖形層之間可以有附加層，附加層可以為高折射率介質(zhì)層，或者涂覆有油墨、熒光、磁性、磷性、選擇吸收或是具有微納結(jié)構(gòu)；附加層透明，且可以是保護(hù)層。
[0052]上述方案中，通過(guò)在不同顏料印刷的對(duì)應(yīng)區(qū)域，預(yù)先將需要制備的菲涅爾透鏡陣列的焦距調(diào)整。紅色顏料印刷區(qū)域的菲涅爾透鏡的焦距提高，藍(lán)色顏料印刷區(qū)域的菲涅爾陣列焦距減小，可保證不同衍射區(qū)域的動(dòng)態(tài)放大圖像焦距的一致性。
[0053]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0054]實(shí)施例一:
[0055]參圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一中平面菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)示意圖，包括基材層1、菲涅爾透鏡陣列層2和微圖形層3，菲涅爾透鏡陣列層2和微圖形層3分別位于基材層I的上表面和下表面。
[0056]參照申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310166341.1的中國(guó)專利申請(qǐng)記載的光刻設(shè)備和光刻方法，如圖2所示，菲涅爾透鏡陣列層可通過(guò)上述干涉光刻制備，菲涅爾透鏡陣列層由若干陣列設(shè)置的菲涅爾透鏡組成，菲涅爾透鏡包括沿光軸25依次設(shè)置的第一傅立葉變換透鏡21、菲涅爾位相元件22、第二傅立葉變換透鏡23、輸出面24、以及縮微光學(xué)系統(tǒng)(未圖示)。
[0057]采用傅里葉變換光路，在第一傅立葉變換透鏡21的后面放置菲涅爾位相元件22，菲涅爾位相元件22槽深等于光刻使用波長(zhǎng)，僅有正負(fù)一級(jí)衍射光，消除了零級(jí)光。通過(guò)沿著光軸25平移菲涅爾位相元件22，在輸出面24上形成了不同焦距的菲涅爾透鏡的光場(chǎng)分布，經(jīng)過(guò)后繼縮微光學(xué)系統(tǒng)中的縮微干涉光路，可獲得納米菲涅爾透鏡陣列。
[0058]本實(shí)施例中菲涅爾位相元件22的參數(shù)如下:菲涅爾位相元件的邊緣處的空頻范圍為50線對(duì)/mm-10線對(duì)/mm?？s微光學(xué)系統(tǒng)的物鏡數(shù)值孔徑ΝΑ>0.45，縮微倍數(shù)>20倍，視場(chǎng)?2mm，光刻波長(zhǎng)為紫外351nm，在輸出面最大空頻為2500線對(duì)/mm，對(duì)應(yīng)周期最小為400nm，對(duì)應(yīng)的菲涅爾透鏡陣列的焦距16 μπι及以上。納米菲涅耳透鏡陣列的結(jié)構(gòu)深度一般為200nm_l μm，納米菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的厚度可以達(dá)到20 μπι或20 μπι以上。
[0059]圖1中菲涅爾透鏡陣列層2的結(jié)構(gòu)如圖3所示。菲涅爾透鏡陣列的排布方式可以是圖3所示的正交排列，也可以是蜂窩狀或者其它排布形式，用于將光線聚集于微圖形層3，菲涅爾透鏡陣列層2和與之相應(yīng)的微圖形層3的排布方式可根據(jù)要求放大與顯示的效果設(shè)定。
[0060]基材層I厚度在10 μ m-500 μ m，優(yōu)選的基材層厚度在15-100 μ m?；膶硬牧峡梢詾镻C、PVC、PET、PMMA、紫外敏感膠等，優(yōu)選為PET。
[0061]微圖形層3的微圖形特征尺寸一般>1微米，優(yōu)選2-5微米，微圖形的溝槽深度一般 I μ m_5 μ m0
[0062]實(shí)施例二:
[0063]參圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例二中平面菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)示意圖，與實(shí)施例一相比，本實(shí)施例中在菲涅爾透鏡陣列層2的外側(cè)蒸鍍有高折射率介質(zhì)層4，其他均與實(shí)施例一相同，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例中可在高折射率介質(zhì)層4上直接印刷各種圖形，同時(shí)高折射率介質(zhì)層4還可作為菲涅爾透鏡陣列層的保護(hù)層。
[0064]納米菲涅爾透鏡屬于平面工藝，在菲涅爾透鏡陣列層上再蒸鍍高折射率介質(zhì)，如ZnS介質(zhì)，其折射率為2.0左右。根據(jù)光柵方程，設(shè)入射波長(zhǎng)為550nm，垂直入射，則納米菲涅爾透鏡邊緣周期小于600nm。此時(shí)，對(duì)應(yīng)的菲涅爾透鏡陣列的焦距小于20 μm。與具有矢高的微透鏡陣列不同，利用菲涅爾透鏡陣列作為成像元件的動(dòng)態(tài)光學(xué)放大膜，可直接在高折射率介質(zhì)層4上印刷各種圖案，若印刷油墨顏色透明，圖像動(dòng)態(tài)放大效果基本不受印刷圖像的影響。
[0065]實(shí)施例三:
[0066]在菲涅爾透鏡陣列層2的不同區(qū)域涂覆不同顏色的油墨，可與在微圖形層3中填充油墨的顏色組合。在集成成像光學(xué)膜的上下表面，微圖形顏色與表面印刷的顏色不同，可形成兩種不同的顏色組合的動(dòng)態(tài)圖形效果。
[0067]參圖5所示，本實(shí)施例中菲涅爾透鏡陣列層2分為第一區(qū)域201和第二區(qū)域202，第一區(qū)域201和第二區(qū)域202上印刷不同油墨，如在第一區(qū)域201刷藍(lán)色透明油墨、在第二區(qū)域202印刷紅色透明油墨。菲涅爾透鏡本身具有色散效應(yīng)，對(duì)不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行會(huì)聚時(shí)，對(duì)應(yīng)的焦距不同。那么可以根據(jù)在菲涅爾透鏡陣列層2不同區(qū)域印刷油墨的顏色不同，采用所需菲涅爾透鏡的焦距。第一區(qū)域201印刷的油墨為藍(lán)色，相較于第二區(qū)域202印刷的紅色油墨，該區(qū)域?qū)?yīng)的納米菲涅爾透鏡的焦距需要減小。此時(shí)，可保證菲涅爾透鏡陣列層2上的第一區(qū)域和第二區(qū)域同時(shí)把光線匯聚于微