CN102998803A - 一种新型3d光学立体膜片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型3D光学立体膜片及其制备方法，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，该狭缝光栅层是由电子墨水制备而成，该电子墨水掺杂二氧化钛纳米颗粒，利用光学原理作用提高亮度，增强了3D显示的视觉深度，降低了闪烁度，增强了3D显示效果，同时降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型3D光学立体膜片及其制备方法，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，使得亮度降低一半，对比度也因此降低，分辨率会随着显示器在同一时间播出影像的增加呈反比降低。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，裸眼3D还存在视觉深度较小，闪烁度较大等很多重要亟待解决的问题。
发明内容
为了克服屏障式裸眼3D技术中，因为使用不透明的栅条而造成亮度降低，视觉深度较小以及闪烁度较大的问题，本发明提供一种新型3D光学立体膜片及其制备方法。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。在电子墨水中掺杂二氧化钛纳米颗粒后，利用光学原理作用提高亮度，增强了3D显示的视觉深度，降低了闪烁度，增强了3D显示效果，同时降低了成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先是用含有适当添加剂的透明膜材层材料，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，将掺杂二氧化钛纳米颗粒的电子墨水制备在透明膜材层上，形成相互间隔、有规律、均匀排列的狭缝光栅。
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，该狭缝光栅层是由电子墨水制备而成，该电子墨水掺杂二氧化钛纳米颗粒。
所述透明膜材层的厚度为0.01mm-5mm。
所述透明膜材层可以采用的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯（PE）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚氨基甲酸酯（PU）、聚酰亚胺（PI）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚芳醚酮、聚氯乙烯（PVC）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚苯乙烯（PS）、聚醚砜（PES）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN），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。
电子墨水中掺杂二氧化钛纳米颗粒，二氧化钛纳米颗粒与电子墨水的重量份比例为0.1%-10%。
二氧化钛纳米颗粒的尺寸为1nm-100nm。
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）把一定量的透明膜材层材料，同时含有适当的添加剂，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；透明膜材层的厚度为0.01-5mm。
（2）采用溶胶-凝胶法、液相沉淀法、醇盐水解法、热合成法、微乳液法等方法制备二氧化钛纳米颗粒，将二氧化钛纳米颗粒按照一定的比例，掺杂在电子墨水中，二氧化钛纳米颗粒的尺寸为1nm-100nm，二氧化钛纳米颗粒与电子墨水的重量份比例为0.1%-10%。
（3）采用旋涂、喷涂、喷墨打印等方法，使用掺杂二氧化钛纳米颗粒的电子墨水，在透明膜材层上制备狭缝光栅层。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）在电子墨水中掺杂二氧化钛纳米颗粒，利用光学原理作用提高亮度，增强了3D显示的视觉深度，降低了闪烁度，增强了3D显示效果。
3）二氧化钛纳米颗粒具有透明、无毒、稳定、抗酸碱性、水氧阻隔性好的优点，二氧化钛纳米颗粒的制备方法简单，加工方便，成本低廉。
4）减小透明膜材层材料和电子墨水材料的用量，能够降低成本。
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是电子墨水形成的狭缝光栅层，3是二氧化钛纳米颗粒。
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，首先把一定量的聚对苯二甲酸乙二酯（PET）材料，同时含有适当的耐热稳定剂，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1的厚度为0.01mm。其次采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米颗粒，将尺寸为10nm的二氧化钛纳米颗粒3按照10%的比例掺杂在电子墨水中。最后，将电子墨水采用喷墨打印方法，制备在PET透明膜材层上，形成均匀排列的狭缝光栅层2。
表1
表1是实施例1中，在电子墨水中不掺杂二氧化钛纳米颗粒与掺杂二氧化钛纳米颗粒制备的3D光学立体膜片的成本比较。
表2
| 3D光学立体膜片的观影效果 | 亮度 | 视觉深度 | 闪烁度 |
| （cd/m2） | （m） | （%） | |
| 不掺杂二氧化钛纳米颗粒 | 242 | 1.2 | 24 |
| 掺杂二氧化钛纳米颗粒 | 339 | 1.8 | 19 |
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，首先把一定量的聚乙烯（PE）材料，同时含有适当的耐热稳定剂，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1的厚度为2mm。其次采用热合成法制备二氧化钛纳米颗粒，将尺寸为60nm的二氧化钛纳米颗粒3按照2%的比例掺杂在电子墨水中。最后，将电子墨水采用喷涂方法，制备在PE透明膜材层上，形成均匀排列的狭缝光栅条层2。
实施例3
如图1所示，首先把一定量的聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）材料，同时含有适当的耐热稳定剂，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1的厚度为1mm。其次采醇盐水解法制备二氧化钛纳米颗粒，将尺寸为100nm的二氧化钛纳米颗粒3按照0.1%的比例掺杂在电子墨水中。最后，将电子墨水采用喷墨打印方法，制备在PEN透明膜材层上，形成均匀排列的狭缝光栅层2。
实施例4
如图1所示，首先把一定量的聚苯乙烯（PS）材料，同时含有适当的耐热稳定剂，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1的厚度为5mm。其次采用液相沉淀法制备二氧化钛纳米颗粒，将尺寸为1nm的二氧化钛纳米颗粒3按照6%的比例掺杂在电子墨水中。最后，将电子墨水采用旋涂方法，制备在PS透明膜材层上，形成均匀排列的狭缝光栅层2。
实施例5
如图1所示，首先把一定量的聚氯乙烯（PVC）材料，同时含有适当的耐热稳定剂，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1的厚度为3mm。其次采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米颗粒，将尺寸为50nm的二氧化钛纳米颗粒3按照4%的比例掺杂在电子墨水中。最后，将电子墨水采用喷墨打印方法，制备在PVC透明膜材层上，形成均匀排列的狭缝光栅层2。
Claims (8)
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，该狭缝光栅层是由电子墨水制备而成，该电子墨水掺杂二氧化钛纳米颗粒。
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，所述透明膜材层的厚度为0.01 mm-5 mm。
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，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。
4.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 ，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。
5.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，电子墨水中掺杂二氧化钛纳米颗粒，二氧化钛纳米颗粒与电子墨水的重量份比例为0.1%-10%。
6.根据权利要求6所述的一种新型3D光学立体膜片，其特征在于，二氧化钛纳米颗粒的尺寸为1 nm-100 nm。
7.根据权利要求3所述的一种新型3D光学立体膜片，其特征在于，所述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、聚合松香松香树脂、酚醛类树脂、二甲苯类树脂或者它们的氢化物；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。
8.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）把一定量的透明膜材层材料，同时含有适当的添加剂，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；
（2）采用溶胶-凝胶法、液相沉淀法、醇盐水解法、热合成法、微乳液法制备二氧化钛纳米颗粒，并将二氧化钛纳米颗粒按照一定的比例，掺杂在电子墨水中；
（3）采用旋涂、喷涂、喷墨打印方法，使用掺杂二氧化钛纳米颗粒的电子墨水，在透明膜材层上制备狭缝光栅层。
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