CN102991049B - 一种新型3d光学立体膜片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型3D光学立体膜片及制备方法，此3D光学立体膜片可以贴附在便携式设备显示屏上，屏幕光线通过此3D光学立体膜片的光学传播，就能实现裸眼3D效果，所述的3D光学立体膜片包括透明膜材层和透明膜材层上的狭缝光栅层，该透明膜材层包含氧化锌纳米颗粒，该狭缝光栅层是由电子墨水制备而成，该氧化锌纳米颗粒增加了透明膜材层的透过率，提高了该3D光学立体膜片的视点宽度，降低了重影度，最终增强了3D显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D 光学立体膜片及制备方法，属于信息显示技术领域。
背景技术
目前，在全球商用化的电影院或电视上实现的3D 技术，一般都要观看者佩戴特殊3D 眼镜。带上这种加入黑膜的3D 眼镜以后，每只眼睛实际上只能得到一半的光，亮度大大折扣，就好像戴了墨镜看电视一样，并且眼镜很容易疲劳。同时，这种眼镜的价格较为昂贵，运营成本也较高。当前日益增长的科技发展和人们不断增大的要求，促进了裸眼3D 的产生。裸眼3D 技术最大的优势便是不需要专业的3D 立体眼镜，同时解放了人眼，有利于人的身体健康。裸眼3D也正成为新的发展方向。其中，裸眼3D 光学立体膜片成为一个新的重要研究技术。将3D 光学立体膜片贴附在显示屏之上，通过3D 光学立体膜片与显示屏相融合的设计，可以简单、方便地裸眼观看到立体效果。这一技术的成功应用，势必大大降低制造裸眼3D 设备的成本。日本Global Wave 于2011 年公布名为Pic3D 的裸视3D 贴膜，该产品也是使用柱状透镜技术，材料透光率达到90%，可视角为120 度。在iPhone 和iPad 等设备上使用此3D 贴膜，即可实现裸眼观看3D 影片。上海影光视觉科技有限公司Lead3D 推出了基于屏障式（Barrier）技术研发而成的裸眼3D 手机屏幕贴膜，可以使用在iPhone 和iPad 等设备上，允许用户不戴专用眼镜即可欣赏3D 立体电影，于2012 年5 月在全国上市。
然而，当前屏障式的裸眼3D 技术，由于使用了不透明的栅条，使得出光减少一半，画面亮度降低一半，对比度也因此降低。出光减半、亮度较低的问题是从原理上造成的，是必然存在的，这就限制了这种裸眼3D 技术在未来发展的前景和应用。同时，3D 光学立体膜片的透过率有待进一步提高，裸眼3D 显示还存在视点宽度较小，重影度较大的问题，造成3D 显示效果较差。
发明内容
为了克服屏障式裸眼3D 技术中，因为使用不透明栅条而产生的出光、亮度减半，造成3D 显示的视点宽度较小和重影度较大的问题，本发明提供一种3D 光学立体膜片及制备方法。该3D 光学立体膜片直接贴附在显示屏之上，在不佩戴专业3D 眼镜的情况下，就可观看到立体效果。所述的3D 光学立体膜片包括透明膜材层和透明膜材层上的狭缝光栅层，该透明膜材层包含氧化锌纳米颗粒，该氧化锌纳米颗粒增加了透明膜材层的透过率，提高了该3D 光学立体膜片的视点宽度，降低了重影度，最终增强了3D 显示效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先是按照一定的比例将氧化锌纳米颗粒混合在透明膜材层的聚合物材料中，并且可以含有适当的添加剂，采用共挤成型等方法，制备一定厚度的透明膜材层。然后，采用旋涂、喷涂、喷墨打印等方法，在透明膜材层上利用电子墨水制备狭缝光栅层。
按照本发明提供的一种新型 3D 光学立体膜片，其特征在于，此3D 光学立体膜片可以贴附在便携式设备显示屏上，屏幕光线通过此3D 光学立体膜片的光学传播，就能实现裸眼3D 效果，所述的3D 光学立体膜片包括透明膜材层和透明膜材层上的狭缝光栅层，该透明膜材层包含氧化锌纳米颗粒。
所述透明膜材层的厚度为 0.01 mm-5 mm。
所述透明膜材层包含氧化锌纳米颗粒，氧化锌纳米颗粒的比例为0.1%-10%。
所述氧化锌纳米颗粒的尺寸为 1 nm-100 nm。
所述透明膜材层采用透明聚合物材料，包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚芳醚酮、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚萘二甲酸乙二醇酯，根据需要，可以含有任意适当的添加剂。
所述狭缝光栅的宽度为 +，其中，i 为人眼的瞳距；a 为显示器件的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同。
所述添加剂可以为耐热稳定剂、填充剂、润滑剂、增粘剂、软化剂等，添加剂的种类、数目和数量可以根据目的适当设定。耐热稳定剂可以为受阻胺类化合物、含磷化合物和氰基丙烯烯酸酯类化合物等；填充剂可以为滑石、二氧化钛、碳酸钙、云母、硫酸钡、氢氧化钙等无机填充剂；润滑剂可以是硅油、脂肪酸酰胺、油酸、聚酯、合成酯、羧酸等；增粘剂可以为脂肪族共聚物、芳香族共聚物、脂肪-芳香族共聚物体系、脂环式共聚物等石油类树脂、香豆酮-茚类树脂、萜烯类树脂、萜烯酚醛类树脂、聚合松香等松香树脂、酚醛类树脂、二甲苯类树脂或者它们的氢化物等；软化剂可以为低分子量的二烯类聚合物、聚异丁烯、氢化聚异戊二烯或他们的衍生物；添加剂可以单独使用，也可以两种以上组合使用。
按照本发明提供的一种新型 3D 光学立体膜片，其特征在于，制备方法如下：
（1）采用机械粉碎法、溶胶-凝胶法、醇盐水解法、沉淀法、水热法、固相法或气相法中的一种方法制备氧化锌纳米颗粒，氧化锌纳米颗粒的尺寸为1nm-20 nm。
（2）将氧化锌纳米颗粒按照一定的比例混合在透明膜材层的聚合物材料中，氧化锌纳米颗粒的比例为0.1%-10%，同时可以含有适当的添加剂；采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法，通过72 小时的静化后再进行分切成品，透明膜材层的厚度可以根据用途任意设定，透明膜材层的厚度为0.01 mm -5 mm。
（3）采用喷墨打印、旋涂、喷涂等方法，使用电子墨水，在透明膜材层上制备不透明的、有规律的、有间隔的、均匀排列的狭缝光栅。狭缝光栅的宽度为，其中，i 为人眼的瞳距；a 为显示器件的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同。
本发明的有益效果是：
1）基于屏障式技术的3D 光学立体膜片，突破对传统3D 眼镜的限制，可以实现直接裸眼观看立体效果的目的。
2）透明膜材层包含氧化锌纳米颗粒，该氧化锌纳米颗粒增加了透明膜材层的透过率，提高了该3D 光学立体膜片的视点宽度，降低了重影度，最终增强了3D 显示效果。
3）氧化锌纳米颗粒对紫外线具有很强的吸收能力，同时对可见光具有很强的透过率，因此，包含氧化锌纳米颗粒的透明膜材层具有屏蔽潜在危害性的紫外线的作用。同时，氧化锌纳米颗粒是一种良好的光催化剂，使得添加氧化锌纳米颗粒的聚合物薄膜制品具有自洁性能，起到保护和防腐的作用。
4）氧化锌纳米颗粒具有透明、无毒、稳定、抗酸碱性、水氧阻隔性好的优点，同时，氧化锌纳米颗粒的制备方法简单，加工方便，成本低廉。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图 1 是本发明所提供实施例1-5 的3D 光学立体膜片的纵剖面结构示意图；
其中，1 是透明膜材层，2 是氧化锌纳米颗粒，3 是电子墨水形成的狭缝光栅层。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例：
实施例 1
如图1 所示，首先采用溶胶-凝胶法制备氧化锌纳米颗粒2，氧化锌纳米颗粒的尺寸为20 nm。其次，将氧化锌纳米颗粒按照3%的比例混合在聚对苯二甲酸乙二酯（PET）材料中，采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备PET 的透明膜材层1，通过72 小时的静化后再进行分切成品，透明膜材层的厚度为0.01mm。最后，采用喷墨打印方法，使用电子墨水，在PET 膜材层上制备狭缝光栅层3。狭缝光栅的宽度为，其中，i 为人眼的瞳距；a 为显示器件的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同。
表 1
表1 是实施例1 中，透明膜材层不包含氧化锌纳米颗粒与透明膜材层包含氧化锌纳米颗粒制备的3D 光学立体膜片透过率的比较。
表 2
| 3D 光学立体膜片的观影效果 | 视点宽度（cm） | 重影度（%） |
| 不采用二氧化钛纳米颗粒 | 22 | 26 |
| 采用二氧化钛纳米颗粒 | 28 | 20 |
表2 是使用表1 所述的两种3D 光学立体膜片观看手机里3D 影片，所获得3D 显示效果的比较。
实施例 2
如图1 所示，首先采用醇盐水解法制备氧化锌纳米颗粒2，氧化锌纳米颗粒的尺寸为100 nm。其次，将氧化锌纳米颗粒按照0.1%的比例混合在聚乙烯（PE）材料中，采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备PE 的透明膜材层1，通过72 小时的静化后再进行分切成品，透明膜材层的厚度为2 mm。最后，采用喷墨打印方法，使用电子墨水，在PE 膜材层上制备狭缝光栅层3。狭缝光栅的宽度为，其中，i 为人眼的瞳距；a 为显示器件的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同。
实施例 3
如图1 所示，首先采用水热法制备氧化锌纳米颗粒2，氧化锌纳米颗粒的尺寸为1 nm。其次，将氧化锌纳米颗粒按照10%的比例混合在聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）材料中，采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备PEN 的透明膜材层1，通过72 小时的静化后再进行分切成品，透明膜材层的厚度为5 mm。最后，采用喷墨打印方法，使用电子墨水，在PEN 膜材层上制备狭缝光栅层3。
狭缝光栅的宽度为，其中，i 为人眼的瞳距；a 为显示器件的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同。
实施例 4
如图1 所示，首先采用沉淀法制备氧化锌纳米颗粒2，氧化锌纳米颗粒的尺寸为40 nm。其次，将氧化锌纳米颗粒按照4%的比例混合在聚苯乙烯（PS）材料中，采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备PS 的透明膜材层1，通过72小时的静化后再进行分切成品，透明膜材层的厚度为3 mm。最后，采用喷墨打印方法，使用电子墨水，在PS 膜材层上制备狭缝光栅层3。狭缝光栅的宽度为，其中，i 为人眼的瞳距；a 为显示器件的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同。
实施例 5
如图1 所示，首先采用机械粉碎法制备氧化锌纳米颗粒2，氧化锌纳米颗粒的尺寸为80 nm。其次，将氧化锌纳米颗粒按照3%的比例混合在聚氯乙烯（PVC）材料中，采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备PVC 的透明膜材层1，通过72 小时的静化后再进行分切成品，透明膜材层的厚度为4 mm。最后，采用喷墨打印方法，使用电子墨水，在PVC 膜材层上制备狭缝光栅层3。狭缝光栅的宽度为，其中，i 为人眼的瞳距；a 为显示器件的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同。
Claims (3)
1.一种新型3D 光学立体膜片，所述的3D光学立体膜片包括透明膜材层和透明膜材层上的狭缝光栅层，该透明膜材层包含氧化锌纳米颗粒，所述透明膜材层的厚度为0.01 mm-5 mm，所述透明膜材层包含氧化锌纳米颗粒，氧化锌纳米颗粒的比例为0.1%-10%，所述透明膜材层采用透明聚合物材料，包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、乙烯- 醋酸乙烯共聚物、聚芳醚酮、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚醚砜和聚萘二甲酸乙二醇酯，所述透明膜材层中的添加剂为耐热稳定剂、填充剂、润滑剂、增粘剂、软化剂，耐热稳定剂为受阻胺类化合物、含磷化合物和氰基丙烯酸酯类化合物；填充剂为滑石、二氧化钛、碳酸钙、云母、硫酸钡、氢氧化钙类无机填充剂；润滑剂是硅油、脂肪酸酰胺、油酸、聚酯、合成酯、羧酸；增粘剂为脂肪族共聚物、芳香族共聚物、脂肪- 芳香族共聚物体系、脂环式共聚物类石油类树脂、香豆酮- 茚类树脂、萜烯类树脂、萜烯酚醛类树脂、聚合松香类松香树脂、酚醛类树脂、二甲苯类树脂；软化剂为低分子量的二烯类聚合物、聚异丁烯、氢化聚异戊二烯或他们的衍生物；添加剂单独使用，或两种以上组合使用；该狭缝光栅层是由电子墨水制备而成。
2.根据权利要求1 所述的一种新型3D 光学立体膜片，其特征在于，所述狭缝光栅的宽度为a’=ia/(i+a)，其中，i 为人眼的瞳距；a 为显示器件的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同。
3.根据权利要求1 所述的一种新型3D 光学立体膜片，其特征在于，制备方法如下：
（1）采用机械粉碎法、溶胶- 凝胶法、醇盐水解法、沉淀法、水热法、固相法、气相法制备氧化锌纳米颗粒；
（2）将氧化锌纳米颗粒混合在透明膜材层的聚合物材料中，同时含有添加剂，采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法，通过72 小时的静化后再进行分切成品；
（3）采用喷墨打印、旋涂、喷涂方法，使用电子墨水，在透明膜材层上制备不透明的、有规律的、有间隔的、均匀排列的线条，也就是狭缝光栅。
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