CN103885172A - 3d眼镜镜片及3d眼镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D眼镜镜片，包括对盒设置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板形成的盒腔内填充电子墨水，电子墨水中微胶囊所带电荷极性相同，微胶囊内颜料为黑色颜料；第一基板上形成有块状透明电极；盒腔四周，至少相对的两侧侧壁上形成有块状透明电极。本发明由电子墨水代替传统的液晶层，由此通过控制基板和盒腔侧壁透明电极的正负极性，实现眼镜的3D显示效果；当盒腔侧壁透明电极极性与微胶囊电荷极性相反时，微胶囊移至盒腔侧壁，实现透光显示；当第一基板透明电极极性与微胶囊电荷极性相反时，微胶囊移至第一基板，实现非透光显示；与现有技术相比，不需要控制实现液晶的偏转，能够简化电路结构，简化3D眼镜的制备工艺。

Description

3D眼镜镜片及3D眼镜
技术领域
本发明涉及3D技术领域，特别是涉及一种3D眼镜镜片及3D眼镜。
背景技术
目前3D电影/电视已悄然火热起来，3D技术可以使画面变得立体逼真，其最基本的原理就是通过佩戴3D眼镜使人的左右眼分别接收不同画面，然后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有前-后、上-下、左-右、远-近灯立体方向效果的影像。
目前应用最普遍的是快门3D眼镜，使用液晶盒结构，利用电场控制液晶的偏转实现3D显示。液晶盒结构的3D眼镜，由于存在液晶偏转的问题，电路设计复杂；其上、下基板上均设置有ITO（氧化铟锡）透明电极层，ITO对光有一定的吸收作用,一定程度降低了光的透过率；另外，ITO涂覆在整个基板上，原料利用率不高。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何简化3D眼镜的结构，以避免控制液晶偏转而带来的复杂电路设计。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种3D眼镜镜片，包括对盒设置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板形成的盒腔内填充电子墨水，电子墨水中微胶囊所带电荷极性相同，微胶囊内的颜料为黑色颜料；第一基板上形成有块状透明电极；盒腔至少相对的两侧侧壁上形成有块状透明电极。
本发明进一步提供了一种3D眼镜，包括3D眼镜镜片、与所述3D眼镜镜片的外围电路连接的电源模块，以及与所述电源模块和3D眼镜镜片的外围电路连接的控制装置，其中，所述3D眼镜镜片采用上述所述的3D眼镜镜片；所述控制装置包括与所述电源模块连接的电源控制模块，用于控制所述电源模块切换施加到各透明电极上的电压的极性。
（三）有益效果
上述技术方案具有如下优点：由电子墨水代替传统的液晶层，并使电子墨水中微胶囊所带电荷极性相同，微胶囊内颜料为黑色颜料，由此通过控制基板上透明电极的正负极性，实现眼镜的3D显示效果；当盒腔侧壁上透明电极的极性与微胶囊所带电荷极性相反时，微胶囊移动至盒腔侧壁，实现透光显示；当第一基板上透明电极的极性与微胶囊所带电荷极性相反时，微胶囊移动至第一基板，实现非透光显示，与现有技术相比，不需要控制实现液晶的偏转，能够简化电路结构，简化3D眼镜的制备工艺。
附图说明
图1是本发明实施例1的3D眼镜镜片的结构示意图；
图2是本发明实施例2的3D眼镜镜片的结构示意图。
其中，1：第一基板；2：第二基板；3：封框胶；4：微胶囊；5：块状透明电极；6：左电极；7：右电极；8：条状透明电极；9：透明树脂格栅。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了简化由液晶层形成的3D眼镜在驱动时电路设计的复杂性，本发明提供了一种新型结构的3D眼镜镜片，使用电子墨水代替液晶层结构，将电子墨水的微胶囊设置为所带电荷极性相同，并将微胶囊内颜料填充为黑色颜料，通过控制电子墨水所在盒腔基板上的透明电极极性以及盒腔侧壁上透明电极的极性，实现微胶囊位置的改变，从而实现镜片的透光和非透光显示，达到3D的观看效果。
实施例1
参照图1所示，为本实施例的3D眼镜镜片的结构示意图，该镜片包括对盒设置的第一基板1和第二基板2，第一基板1和第二基板2均为透明基板，第一基板1和第二基板2之间通过封框胶3封装成盒，盒腔内填充电子墨水，第一基板1上形成有块状透明电极5，盒腔相对两侧的侧壁上，即封框胶3上形成有左电极6和右电极7。
电子墨水的工作原理为：电子墨水屏表面附着很多体积很小的“微胶囊”，封装了带有负电的黑色颗粒和带有正电的白色颗粒，通过改变电荷使不同颜色的颗粒有序排列，从而呈现出黑白分明的可视化效果。对肉眼看来电子墨水像一瓶普通墨水，但悬浮在电子墨水液体中有几百万个细小的微胶囊，每个胶囊内部是颜料和颜料芯片的混合物，这些细小的芯片可以受电荷作用。
本实施例中，将电子墨水中微胶囊4所带电荷设置为极性相同，微胶囊4内的颜料设置为黑色颜料。
以微胶囊4所带电荷为正电荷为例，本实施例镜片进行3D观看时，控制块状透明电极5为负极性，在左电极6和右电极7上不施加电压，此时，微胶囊4受块状透明电极5的吸引，均布在第一基板1一侧，因微胶囊4内为黑色颜料，所以此时镜片为非透光显示；或者，控制左电极6和右电极7为负极性，在块状透明电极5上不施加电压，此时，微胶囊4受左电极6和右电极7的吸引，均布在左电极6和右电极7侧，第一基板1侧没有微胶囊分布，所以此时镜片为透光显示。当微胶囊4所带电荷为负电荷时，根据电泳效应，控制相应电极上的极性即可实现透光和非透光显示，原理简单，不再赘述。
为了缩短微胶囊的响应时间，提高镜片的灵敏度，本实施例将微胶囊设置为空心胶囊，在同样的电场作用下，由于空心胶囊重量较轻，有利于提高微胶囊的响应速度，达到3D眼镜快速响应的目的。
在上述结构设置基础上，本实施例还需要在所述第二基板2上形成条状透明电极8，条状透明电极8位于第二基板2端部，作为参考电极。由此，第二基板中间区域没有电极分布，镜片中间部分的透过率相比传统3D镜片两基板上均为块状透明电极的透过率高，并且能够节省原料，降低生产成本。
本实施例中，盒腔侧壁上的电极设置也不仅仅局限于设置在盒腔相对的两个侧壁上，也可以将盒腔四个侧壁上均设置块状透明电极，以提高电场分布区域，进一步提高微胶囊的响应速度。
上述所提到的块状透明电极、左电极、右电极、条状透明电极等需要设置为透明的电极都可以采用ITO（氧化铟锡）或IZO（氧化铟锌）。
本实施例的微胶囊可以为炭黑（黑色）、各种金属氧化物制成的黑色球状物，其中微胶囊做成空心结构，主要是为了降低微胶囊自身密度，达到快速响应的目的；因为作为快门眼镜，要求其响应时间为60Hz，作为空心结构有利于提高响应速度。
其中空心微胶囊，选取低密度非磁性金属氧化物，例如氧化铝等；氧化铝小球前体以廉价的三氯化铝为氧化铝前体，以水为反应介质，操作方便，易于推广，因而具有经济性。
本实施例中的电子墨水，对于微胶囊相对于分散液（分散介质）的比例，微胶囊相对于100重量份的分散液（分散介质）的比例可以是，例如，从0.1重量份到15重量份，优选地从1重量份到10重量份。分散液（分散介质）可以为具有绝缘特性的无色透明液体，具体地，无极性分散介质，更具体地，是脂族烃、芳族烃、卤代烃和硅油等。
微胶囊的制备可以采用以下工艺，具体如下：
首先，聚苯乙烯球载体制作。
采用乳液聚合法制备亚微米尺寸的模板聚苯乙烯球，在10～40度下，将20～30mL单体苯乙烯和与苯乙烯体积比为10:1～1:1的去离子水加入氮气保护下的三口瓶中，在100～500转/分钟的搅拌条件下，搅拌20～30分钟，以0.5～5度/分钟速率水浴升温至60～80度，配置浓度为10～30g/L的引发剂过硫酸钾的水溶液，然后向三口瓶中滴入10～50mL过硫酸钾水溶液，并在60～80度下反应10～24小时，反应液冷却10～40度后离心分离，经去离子水和乙醇各洗涤1～3次，得到亚微米尺寸的模板聚苯乙烯球；
然后，钴铁氧体前体包覆聚苯乙烯球与磁性钴铁氧体空心球的制备。
在10～40度下，将50～200mg模板聚苯乙烯球置于50～100mL无机二价钴盐和三价铁盐的混合水溶液中超声分散20～30分钟，其中，二价钴离子的离子浓度为0.01～0.05摩尔/升。三价铁离子与二价钴离子的摩尔浓度比为3:1～1:1，将此悬浊液移四口瓶中，搅拌条件下加入50～100mL去离子水，水浴升到60～80度，向四口瓶中滴入0.5～3摩尔/升氢氧化钠水溶液，直至反应PH值达到11～14，60～80度反应2～5小时后自然降温，离心分离，经去离子水和乙醇各洗涤1～3次，于60`80度干燥12～24小时，自然降温，得到钴铁氧体前体包覆的聚苯乙烯球，将钴铁氧体前体包覆的聚苯乙烯球置于马弗炉中，以2～10度/分钟的速率升温至300～500度，保持1～3小时，然后样品随炉温自然冷却10～40度，得到磁性钴铁氧体空心球。
接下来，氧化铝空心球的制备。
在10～40度下，将50～500mg的钴铁氧体前体包覆聚苯乙烯球或磁性钴铁氧体空心球超声分散于50～100mL聚乙烯亚胺的氯化钠水溶液中2～10分钟，搅拌20～60分钟后，离心分离，用去离子水洗涤1～3次，将洗涤后的粒子超声分散于30～100mL去离子水2～10分钟，然后移入四口瓶中，20～40度下搅拌，向四口瓶中加入浓度为1～5mol/L的三氯化铝水溶液0.5～10mL，搅拌30～60分钟，向其中逐滴滴入浓度为5～15mol/L的氨水3～30mL，反应2～24小时后，用磁性分离，经去离子水和乙醇洗涤各1～5次，于50度～70度下干燥10～24小时，得到氧化铝包覆球，将此球置于马弗炉中，以2～10度/分钟升至200～500度，保持1～3小时，氧化铝空心小球制作完成
最后，将炭黑或苯胺黑类染料涂覆与氧化铝空心小球，通过固化得到空心黑色微胶囊。
实施例2
参照图2所示，为本实施例3D眼镜镜片的结构示意图，本实施例3D眼镜镜片的结构在实施例1的基础上做了进一步改进，将盒腔由一个大腔体分割为多个小腔体，每个小腔体尽在大小尺寸上与原先的大腔体有所不同，在结构原理上与大腔体完全一样。
具体为，所述盒腔内间隔设置多个透明格栅9，多个透明格栅9垂直于第一基板1和第二基板2设置，通过透明格栅9将所述盒腔分割为多个分腔，所述透明格栅9的两侧壁上分别设置块状透明电极，透明格栅9可以为树脂材料制成。进一步地，在每个所述分腔内的第二基板2上设置条状透明电极8，所述条状透明电极8位于第二基板2的端部，作为参考电极。
本实施例中，大腔体分割为多个小腔体之后，每个小腔体的第一基板上具有块状透明电极，小腔体相对的侧壁上具有块状透明电极，同样能够按照实施例1中所述的控制过程实现由单个小腔体到整个盒腔的透明和非透明显示。
多个小腔体的设置，能够在较小的范围内，利用同样的电场分布，提高微胶囊靠近透明电极的速度，即提高微胶囊的响应速度，提高3D眼镜的灵敏度。
实施例3
基于上述实施例1和实施例2，本发明还提供了一种3D眼镜，包括3D眼镜镜片、与所述3D眼镜镜片的外围电路连接的电源模块，以及与所述电源模块和3D眼镜镜片的外围电路连接的控制装置，其中，所述3D眼镜镜片采用上述所述的3D眼镜镜片；所述控制装置包括与所述电源模块连接的电源控制模块，用于控制所述电源模块切换施加到各透明电极上的电压的极性，如第一基板上的电极、封框胶侧的电极、第二基板上的电极和透明格栅上的电极。
本实施例中微胶囊的结构和制备工艺与实施例1中相同，在此不予赘述。
由以上实施例可以看出，本发明由电子墨水代替传统的液晶层，并使电子墨水中微胶囊所带电荷极性相同，微胶囊内颜料为黑色颜料，由此通过控制基板上透明电极的正负极性，实现眼镜的3D显示效果；当盒腔侧壁上透明电极的极性与微胶囊所带电荷极性相反时，微胶囊移动至盒腔侧壁，实现透光显示；当第一基板上透明电极的极性与微胶囊所带电荷极性相反时，微胶囊移动至第一基板，实现非透光显示，与现有技术相比，不需要控制实现液晶的偏转，能够简化电路结构，简化3D眼镜的制备工艺。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种3D眼镜镜片，包括对盒设置的第一基板和第二基板，其特征在于，第一基板和第二基板形成的盒腔内填充电子墨水，电子墨水中微胶囊所带电荷极性相同，微胶囊内的颜料为黑色颜料；第一基板上形成有块状透明电极；盒腔至少相对的两侧侧壁上形成有块状透明电极。
2.如权利要求1所述的3D眼镜镜片，其特征在于，所述第二基板上形成条状透明电极，条状透明电极位于第二基板端部，作为参考电极。
3.如权利要求1所述的3D眼镜镜片，其特征在于，所述盒腔内间隔设置有多个透明格栅，多个透明格栅垂直于第一基板和第二基板，将所述盒腔分割为多个分腔，所述透明格栅的两侧壁上分别设置有块状透明电极。
4.如权利要求3所述的3D眼镜镜片，其特征在于，每个所述分腔内的第二基板上设置有条状透明电极。
5.如权利要求4所述的3D眼镜镜片，其特征在于，所述条状透明电极位于第二基板的端部，作为参考电极。
6.如权利要求3所述的3D眼镜镜片，其特征在于，所述透明格栅由树脂材料制成。
7.如权利要求1所述的3D眼镜镜片，其特征在于，所述微胶囊为空心胶囊。
8.如权利要求1所述的3D眼镜镜片，其特征在于，所述微胶囊所带电荷为正电荷或负电荷。
9.一种3D眼镜，包括3D眼镜镜片、与所述3D眼镜镜片的外围电路连接的电源模块，以及与所述电源模块和3D眼镜镜片的外围电路连接的控制装置，其特征在于，所述3D眼镜镜片采用权利要求1-8中任一项所述的3D眼镜镜片；所述控制装置包括与所述电源模块连接的电源控制模块，用于控制所述电源模块切换施加到各透明电极上的电压的极性。
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