CN103064192A

CN103064192A - 一种光控的3d光学立体膜片及其制备方法

Info

Publication number: CN103064192A
Application number: CN2013100361310A
Authority: CN
Inventors: 于军胜; 周永南
Original assignee: Great Rich Technology Co Ltd
Current assignee: Great Rich Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明公开了一种光控的3D光学立体膜片及其制备方法，其贴附于任何显示立体图像的显示器上，可以将具有左右眼视差的图像信息分光到人的左右眼睛，形成裸眼自由立体显示，所述光控的3D光学立体膜片包括透明膜材层和光致变色栅条组成，所述光致变色栅条掺杂有二氧化钛纳米颗粒，所述光致变色栅条在无紫外光照射下为透明状态，展示二维信息，在有紫外光照射下变为深蓝色，实现光栅效果，展示三维信息，所述光致变色栅条中二氧化钛纳米颗粒的加入，利用光学原理提高了膜片透光率，增大了3D显示的视觉深度，同时降低了视觉闪烁度，最终增强了3D显示效果，同时降低了成本。

Description

一种光控的3D光学立体膜片及其制备方法

技术领域

本发明涉及3D光学立体膜片技术领域，具体涉及一种光控的光栅式自由立体显示膜片及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的不断发展，人们已经不满足于显示屏二维的信息展示量，三维立体显示顺应时代需要而发展起来，同时，人们对于立体显示技术的“逼真感”和“交互性”要求也是越来越高。

当今主流的实现裸眼立体显示膜片的方法有两种：柱透镜式膜片和光栅式膜片。柱透镜膜片属于微光膜片，工艺上较复杂，制作成本较高，并且一旦制作完成，透镜膜片参数不易改变，难以实现二维和三维之间的转换，与之相比，光栅式自由立体显示膜片具有易于制作、立体感效果突出、二维与三维可相互切换的诸多优势。

但是，现在的光栅膜片大多为墨水制作，其结构复杂，不易于使用，也不具有切换2D显示模式的功能。同时，目前裸眼3D还存在视觉深度感不强，具有较强闪烁等很多重要亟待解决的问题。因此，实现一种使用方便，更高透光率，更强视觉深度，更低视觉闪烁度的可与2D显示切换的光栅式3D光学立体膜片，是丰富信息显示膜片种类所必需攻克的前沿性课题。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种结构简单，更高透光率，更强视觉深度，更低视觉闪烁度的可与2D显示切换的光栅式3D光学立体膜片及其制备方法，该类膜片使用方便，立体效果好，丰富了信息显示膜片种类的内容。

由于一般不透明栅条会造成出光、亮度减半，分辨率降低，以及深度感和3D逼真度不够的问题，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。所述的3D立体显示屏幕膜片包括透明膜材层和透明膜材层上的光致变色光栅层，该光致变色光栅层中二氧化钛纳米颗粒的加入，利用光学原理作用提高了透光率，加深了3D显示的视觉深度，同时降低了视觉闪烁度，最终增强了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：首先是按照一定的比例将二氧化钛纳米颗粒混合在光致变色光栅层的聚合物材料中，并且可以含有适当的添加剂，再将透明膜材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，在透明膜材层上制备光致变色狭缝光栅层，其中，栅条是相间的、有规律的均匀排列。

按照本发明提供的一种光控3D光学立体膜片，该3D光学立体膜片包括透明膜材层和光致变色栅条，所述光致变色栅条制备于透明膜材层上，其特征在于，所述光致变色栅条掺杂有二氧化钛纳米颗粒，利用光学原理提高了膜片透光率，增大了3D显示的视觉深度，同时降低了视觉闪烁度，最终增强了3D显示效果，同时降低了成本，所述光致变色栅条材料为二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷，或者为透明介电性聚合物和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷混合体系，具有无紫外光照射下为透明状态，展示二维信息，有紫外光照射下为深蓝色效果，展示三维信息，二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的化学结构式为：

。

所述光致变色栅条中二氧化钛纳米颗粒重量掺杂比例为0.1%-10%。

所述二氧化钛纳米颗粒的尺寸为1 nm-100 nm。

所述透明膜材层的厚度为0.01 mm-5 mm。

所述透明膜材层由玻璃或透明介电性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。

所述透明介电性聚合物和光致变色材料的混合体系中光致变色材料和透明介电性聚合物的质量比范围为1:100~10:1。

所述光致变色栅条宽度为

，其中，i为人眼的瞳距，a为显示设备的像素宽度，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。

一种光控3D光学立体膜片及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a 、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、气相法等其它方法制备二氧化钛纳米颗粒；

b 、采用掺杂方法将二氧化钛纳米材料按一定的比例混合入光致变色材料中，同时可以含有适当的添加剂；

c 、将透明膜材材料在共挤流延挤出机上共挤成型，通过72小时静化后再进行分切成品；透明膜材层的厚度，可以根据用途设定为任意适合的厚度；

d、将掺杂有二氧化钛纳米颗粒的光致变色材料制备于透明膜材层上，栅条宽度为，其中，i为人眼的瞳距，a为显示设备的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同，形成光致变色栅条与透明栅条交替排列形式，所述光致变色栅条在无紫外光照射下为透明状态，使显示器实现二维显示，在有紫外光照射下变为深蓝色，使显示器实现三维显示，所述光致变色栅条材料为二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷或者为透明介电性聚合物和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷混合体系，二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的化学结构式如下：

。

所述步骤d中光栅片是通过激光打印、真空蒸镀、离子团束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、流延成膜、RF溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、电镀、旋涂、浸涂、喷墨打印、辊涂、LB膜中的一种或者几种方式制作完成的。

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）光栅膜片为光致的可切换2D与3D显示模式的光栅膜片，在很多光控或不加电和不能有电控装置领域中的3D应用上拓展了膜片的应用。

3）光致变色栅条层包含二氧化钛纳米颗粒，该二氧化钛纳米颗粒的加入，利用光学原理提高了膜片透光率，增大了3D显示的视觉深度，同时降低了视觉闪烁度，最终增强了3D显示效果，同时降低了成本。

4）光致变色栅条层包含二氧化钛纳米颗粒，该二氧化钛纳米颗粒增加了该3D光学立体膜片的柔韧弯曲性能，扩展了3D光学立体膜片的实用性。

5）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，同时，二氧化钛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的光栅式可切换2D显示的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是二氧化钛纳米颗粒，3是光致变色材料形成的狭缝光栅层，4是紫外光，（I）为在紫外光照射下，3D光学立体膜片表现的3D模式，（II）为在无紫外光照射下，3D光学立体膜片表现的2D模式；

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-凝胶法制备二氧化钛纳米颗粒2，二氧化钛纳米颗粒的尺寸为1nm。其次，将二氧化钛纳米颗粒按照0.1%的比例混合在PI和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系材料中。然后将聚对苯二甲酸乙二酯（PET）材料采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备出PET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0.01 mm。最后，采用流延成膜方法，将掺杂有二氧化钛纳米颗粒的PI和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系制备在PET膜材层上，制备出均匀排列的栅条，也就是狭缝光栅层3，二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷和PI的质量比为1:100，光栅之间有间隔，间隔距离为，其中，i为人眼的瞳距，a为显示设备的像素宽度。制备的3D光学立体膜片在环境温度下受紫外光照射30 ms后实现深蓝色光栅条纹态，取消紫外光照射25 ms后变为透明态。

表1

表1是实施例1中，光致变色栅条层掺杂有二氧化钛纳米颗粒与光致变色栅条层不掺杂二氧化钛纳米颗粒制备的3D光学立体膜片的透过率参数比较与成本比较；

表2

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效果参数比较。

实施例2

如图1所示，首先采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米颗粒2，二氧化钛纳米颗粒的尺寸为10 nm。其次，将二氧化钛纳米颗粒按照0.5%的比例混合在PI和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系中。然后将PMMA材料采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备PMMA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0.08 mm。最后，采用流延成膜方法，将掺杂有二氧化钛纳米颗粒的PI和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系制备在PMMA膜材层上，制备出均匀排列的栅条，也就是狭缝光栅层3，二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷和PI的质量比为1:50，光栅之间有间隔，间隔距离为，其中，i为人眼的瞳距，a为显示设备的像素宽度。制备的3D光学立体膜片在环境温度下受紫外光照射25 ms后实现深蓝色光栅条纹态，取消紫外光照射20 ms后变为透明态。

实施例3

如图1所示，首先采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米颗粒2，二氧化钛纳米颗粒的尺寸为50 nm。其次，将二氧化钛纳米颗粒按照2%的比例混合在PC和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系中。然后将PI材料采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备PI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0.8 mm。最后，采用流延成膜方法，将掺杂有二氧化钛纳米颗粒的PC和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系制备在PI膜材层上，制备出均匀排列的栅条，也就是狭缝光栅层3，二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷和PC的质量比为1:1，光栅之间有间隔，间隔距离为，其中，i为人眼的瞳距，a为显示设备的像素宽度。制备的3D光学立体膜片在环境温度下受紫外光照射25 ms后实现深蓝色光栅条纹态，取消紫外光照射25 ms后变为透明态。

实施例4

如图1所示，首先采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米颗粒2，二氧化钛纳米颗粒的尺寸为80 nm。其次，将二氧化钛纳米颗粒按照8%的比例混合在PAA和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系中。然后将PI材料采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备PI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，采用流延成膜方法，将掺杂有二氧化钛纳米颗粒的PAA和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系制备在PI膜材层上，制备出均匀排列的栅条，也就是狭缝光栅层3，二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷和PAA的质量比为3:1，光栅之间有间隔，间隔距离为

，其中，i为人眼的瞳距，a为显示设备的像素宽度。制备的3D光学立体膜片在环境温度下受紫外光照射30 ms后实现深蓝色光栅条纹态，取消紫外光照射25 ms后变为透明态。

实施例5

如图1所示，首先采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米颗粒2，二氧化钛纳米颗粒的尺寸为100 nm。其次，将二氧化钛纳米颗粒按照10%的比例混合在PMMA和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系中。然后将P（VC-VAc）材料采用在共挤流延挤出机上共挤成型方法制备P（VC-VAc）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，采用流延成膜方法，将掺杂二氧化钛纳米颗粒的PMMA和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的混合体系制备在P（VC-VAc）膜材层上，制备出均匀排列的栅条，也就是狭缝光栅层3，二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷和PMMA的质量比为10:1，光栅之间有间隔，间隔距离为，其中，i为人眼的瞳距，a为显示设备的像素宽度。制备的3D光学立体膜片在环境温度下受紫外光照射25 ms后实现深蓝色光栅条纹态，取消紫外光照射20 ms后变为透明态。

Claims

1.一种光控的3D光学立体膜片，包括透明膜材层和光致变色栅条，所述光致变色栅条制备于透明膜材层上，其特征在于，所述光致变色栅条掺杂有提升视觉效果的二氧化钛纳米颗粒，所述光致变色栅条材料为二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷或者为透明介电性聚合物和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷混合体系，二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的化学结构式为：

。

2.根据权利要求1所述的光控的3D光学立体膜片，其特征在于，所述光致变色栅条中二氧化钛纳米颗粒重量掺杂比例为0.1%-10%。

3.根据权利要求1所述的光控的3D光学立体膜片，其特征在于，所述二氧化钛纳米颗粒的尺寸为1 nm-100 nm。

4.根据权利要求1所述的光控的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。

5.根据权利要求1所述的光控的3D光学立体膜片，其特征在于，所述透明膜材层由玻璃或透明介电性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。

6.根据权利要求1所述的光控的3D光学立体膜片，其特征在于，所述透明介电性聚合物和光致变色材料的混合体系中光致变色材料和透明介电性聚合物的质量比范围为1:100~10:1。

7.根据权利要求1所述的光控的3D光学立体膜片，其特征在于，所述光致变色栅条宽度为，其中，i为人眼的瞳距，a为显示设备的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同。

8.根据权利要求5所述的光控的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、合成酯和羧酸；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。

9.一种光控的3D光学立体膜片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、采用溶胶-凝胶法、液相沉淀法、醇盐水解法、热合成法、微乳液法方法制备二氧化钛纳米颗粒；

b、采用掺杂方法将二氧化钛纳米材料按比例混合入光致变色材料中，同时含有添加剂；

c、将透明膜材材料在共挤流延挤出机上共挤成型，通过72小时静化后再进行分切成品；透明膜材层的厚度，可以根据用途设定为任意适合的厚度；

d、将掺杂有二氧化钛纳米颗粒的光致变色材料制备于透明膜材层上，栅条宽度为，其中，i为人眼的瞳距，a为显示设备的像素宽度，栅条与栅条之间的宽度与栅条宽度相同，形成光致变色栅条与透明栅条交替排列形式，所述光致变色栅条在无紫外光照射下为透明状态，使显示器实现二维显示，在有紫外光照射下变为深蓝色，使显示器实现三维显示，所述光致变色栅条材料为二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷或为透明介电性聚合物和二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷混合体系，二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的化学结构式如下：

。

10.根据权利要求9所述的光控的3D光学立体膜片的制备方法，其特征在于，步骤d中，所述光栅片是通过激光打印、真空蒸镀、离子团束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、流延成膜、RF溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、电镀、旋涂、浸涂、喷墨打印、辊涂、LB膜中的一种或者几种方式制作完成的。