CN108345167A - 纳米光栅透明全息成像膜 - Google Patents

Abstract

一种纳米光栅透明全息成像膜，其包括透明基材层和透明光栅结构层，透明光栅结构层的一侧表面与透明基材层结合，其另一侧表面上设有大量等宽等间距的平行微槽，在微槽内填充有纳米级别大小的成像材料，该成像材料形成成像光栅结构。本发明的纳米光栅透明全息成像膜其主体均由透明材料制成，而透明光栅结构层上的微槽结构非常细小，其等宽等间距排列，其内填充有成像用的纳米浅色油墨，该微槽结构所占整个成像膜的比例极为微小，因而人眼观察不出成像材料造成的线条，从而使得整个成像膜十分透明，具有很高的透明度。本发明通过在成像膜中设置细微的光栅结构来进行光学成像，从而不需通过提高材料雾度来进行投影成像，因而可提高成像膜的透明度，保证投影成像效果。

Description

纳米光栅透明全息成像膜

【技术领域】

本发明涉及投影领域，特别涉及一种纳米光栅透明全息成像膜。

【背景技术】

全息投影膜是一种透明的投影膜，其在保持清晰显像的同时，能够让观众透过投影膜看见背后景物。目前市面上用于投影成像的全息投影膜基本上都是通过提高膜材料的雾度，或通过涂布加工工艺在粘合胶层内加入微小颗粒物来实现投影成像。由于这种现有的全息投影膜内没有光学成像的物理结构，因而其投影成像效果差，视角小。此外，现有的全息投影膜的透明度基本上在60％～80％之间，膜表面雾度大，人眼观看时，不够通透，影响视觉效果。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种透明度高、视角范围大、成像效果好的纳米光栅透明全息成像膜。

为解决上述问题，本发明提供了一种纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，其包括透明基材层和透明光栅结构层，所述透明光栅结构层的一侧表面与所述透明基材层结合，其另一侧表面上设有若干个等宽等间距的微槽，在所述微槽内填充有纳米成像材料，在所述透明光栅结构层的设有微槽的一侧表面上复合有离型膜。

所述成像材料为纳米浅色油墨，所述离型膜通过粘合胶复合于所述透明光栅结构层的设有微槽的一侧表面上。

相邻两个微槽之间间隔的距离为0.03MM～0.5MM；各微槽的截面最大处的宽度为0.001MM～0.1MM。

所述透明光栅结构层与所述透明基材层一体成型或固定结合在一起。

所述微槽分别包括朝向透明基材层的底面、侧面及开口,所述侧面与所述底面倾斜相交，所述开口呈开放状而背离所述透明基材层，各微槽的开口的宽度分别大于其底面的宽度。

各微槽的侧面包括与其底面的不同边相交的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和第二侧面的尺寸一致。

各微槽的侧面包括与其底面的不同边相交的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面与第二侧面的尺寸不一致。

相邻两个微槽之间的第一侧面和第二侧面的两边边缘分别相间隔。

所述底面为平面，其与所述透明基材层的表面平行。

所述底面为朝透明基材层方向凹陷的弧面。

本发明的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本发明的纳米光栅透明全息成像膜，其主要包括透明基材层和透明光栅结构层，其主体均由透明材料制成，而透明光栅结构层上的微槽结构非常细小，其等宽等间距排列，其内填充有成像用的纳米浅色油墨(成像材料)，该微槽结构所占整个成像膜的比例极为微小，因而人眼观察不出成像材料造成的线条，从而使得整个成像膜十分透明，具有很高的透明度。本发明通过在成像膜中设置细微的光栅结构来进行光学成像，从而不需通过提高材料雾度来进行投影成像，因而可提高成像膜的透明度，保证投影成像效果。

【附图说明】

图1是实施例1的整体结构截面图。

图2是透明光栅结构层的截面图。

图3是其原理使用示意图。

图4是实施例1的成像材料固化后的截面示意图，其中虚线表示其下底面的另一状态。

图5是实施例2的成像材料固化后的截面示意图。

图6是实施例3的成像材料固化后的截面示意图。

图7是实施例4的成像材料固化后的截面示意图。

其中，透明基材层10、透明光栅结构层20、微槽21、底面211、开口212、第一侧面213、第二侧面214、离型膜30、粘合胶40、成像材料50、上底面51、下底面52、第三侧面53、第四侧面54、投影仪60、玻璃70。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。本发明所述的“前”、“后”表示相对的方位关系，其以成像膜使用时的常规方位为参考，即朝向观众的一侧为前侧，背离观众的一侧为后侧。当参考状态发生变化时，本实施所述的各涉及到方位的位置关系均做相应的调整。

实施例1

如图1～图3所示，本实施例的纳米光栅透明全息成像膜依次包括透明基材层10、透明光栅结构层20及离型膜30，其中，在透明光栅结构层20中分布有纳米成像材料50，其用于投影成像。

所述透明基材层10呈透明状，其允许光线穿过而照射到透明光栅结构层20上。所述透明基材层10的材料为PET材质、PVC材质、EVA材质、PC材质、PMMA材质、TPU材质等材质中的一种。本实施例中，所述透明基材层10的材料优选为PET材质，其具有良好的物理机械性能，其收卷以后易于恢复原状，从而能够保持成像膜的平展度，使得成像膜不会因多次收卷和展开而变形，进而提高成像膜的商业使用价值。所述透明基材层10既可以是柔性而可以收卷的，也可以是硬质而不可以收卷的，其具体材质的选取，可根据使用需求而定。当所述透明基材层10选用柔性而可收卷的材质时，如PET材质，成像膜便为软幕；当所述透明基材层10选用硬质而不可以收卷的材质时，成像膜便为硬幕。本实施例中，所述透明基材层10为柔性可收卷的PET材质。

所述透明光栅结构层20的一侧表面与所述透明基材层10结合在一起，其另一侧表面呈齿状，其上设有大量等宽等间距的微槽21，各微槽21相互平行，呈均匀排列。

需说明的，所述微槽21相互平行，是指各微槽21整体看起来平行，并非指各微槽21的各个部位必须全部平行，例如，微槽21的整体结构呈长条形时，微槽21平行便是指长条形的微槽21的延伸方向相互平行；微槽21等间距是指各微槽21相互独立，且其之间的间隔距离一致。所述微槽21由所述透明光栅结构层20的表面凹陷而成，其沿所述透明光栅结构层20的横向方向延伸。各微槽21的纵断面呈梯形或类梯形。具体的，各微槽21包括朝向透明基材层10的底面211、侧面及开口212。所述侧面与所述底面211相交，其包括第一侧面213和第二侧面214。所述开口212背离所述透明基材层10，其呈开放状。本实施例中，单个微槽21的纵断面呈等腰梯形形状，即所述开口212的宽度大于所述底面211的宽度，所述第一侧面213和第二侧面214的尺寸一致，其分别与所述底面211的不同边倾斜相交。所述底面211为平面，其与所述透明基材层10的表面相平行。形成于所述透明光栅结构层20上的多个微槽21，其第一侧面213既可相互平行，也可不相互平行；形成于所述透明光栅结构层20上的多个微槽21，其第二侧面214既可相互平行，也可不相互平行；对于多个微槽21而言，当其第一侧面213相互平行、第二侧面214相互平行时，其可方便加工制造，利于批量生产；对于多个微槽21而言，当其第一侧面213不相互平行、第二侧面214也不相互平行时，其各个微槽21可以进行独立设计而使得各微槽21具有不同的表面大小和不同的倾斜角度，从而可以充分的对来自不同角度射入的投影光线进行投影成像。此外，形成于所述透明光栅结构层20上的多个微槽21，相邻两个微槽21之间的第一侧面213和第二侧面214的两边边缘分别间隔一定距离，从而使得所述透明光栅结构层20上的微槽21呈均匀分布的齿状，且相互间隔开。所述相邻两个微槽21之间的第一侧面213和第二侧面214的两边边缘分别间隔一定距离，是指相邻两个微槽21的开口212端的边缘间隔一定距离，由于微槽21的底面211的宽度小于其开口212的宽度，当微槽21的开口212端的边缘间隔一定距离时，其底面211之间也必然间隔一定距离。本实施例中，相邻两个微槽21之间间隔的距离为0.03M～0.5MM；各微槽21的大小，即各微槽21的截面宽度最大处的宽度，即开口212处的宽度为0.001MM～0.1MM。需说明的是，所述微槽21的尺寸很细小，人眼正常观察时并不能察觉出该细微的结构，而各微槽21的尺寸参数，其可根据实际需要而设定，其主要根据加工设备的精度去调整，其不局限于本实施例列举的具体数值。本发明对各微槽21的尺寸参数不做限制，本实施例示出的尺寸参数，其是为了让本领域技术人员对微槽21的结构及大小形成直观的印象，理解到所述微槽21是极其细微的。当然，说明书附图中所示意的结构，为体现出所述微槽21的结构，微槽21的尺寸已进行放大，其与成像膜的比例并非如附图所示一般。

所述透明光栅结构层20可通过在透明基材层10的后侧表面上进行精密UV涂布成型而制得：在透明基材层10的一侧表面涂布UV胶，然后使用形状与所述微槽21形状相匹配的模具对其进行压印，再使用UV灯对其进行固化、脱模便能在透明基材层10的一侧表面上形成具有微槽21结构的透明光栅结构层20。使用该工艺制成的透明光栅结构层20，该透明光栅结构层20本质是由UV胶固化而形成，其形成于所述透明基材层10的一侧表面，其与所述透明基材层10非一体成型，其与透明基材层10同样透明，但构成的材料有所不同。其他实施例中，所述透明光栅结构层20也可通过其他工艺形成在所述透明基材层10的一侧表面，例如实施例5中，所述透明光栅结构层20与所述透明基材层10一体成型。

为投影成像，在所述微槽21内填充有成像材料50。所述成像材料50为纳米浅色油墨，如白色油墨、浅灰色油墨、银色油墨等。所述成像材料50填充于所述微槽21内，从整体看，固化后的成像材料50与所述透明光栅结构层20形成镶嵌结构。由于所述微槽21的纵断面呈等腰梯形，因此，如图1、图2、图4所示，微槽21内的成像材料50的纵断面同样呈等腰梯形或接近于等腰梯形，其包括平行或近似平行的上底面51和下底面52、相对的第三侧面53和第四侧面54。固化后的成像材料50的上底面51为朝向透明基材层10的一侧表面，其与所述微槽21的底面211贴合；所述成像材料50的下底面52，分别与所述透明光栅结构层20的后侧表面平齐或凹陷于所述透明光栅结构层20的后侧表面。所述第三侧面53与所述微孔的第一侧面213贴合，第四侧面54与所述微孔的第二侧面214贴合。

加工时，成像材料50可通过涂布、挤压等工艺填充至所述微槽21内。

由于所述微槽21结构很精细微小，当在透明光栅结构层20的后侧表面涂布、挤压浅色油墨时，浅色油墨会在所述透明光栅结构层20的后侧表面形成一层薄层，当在透明光栅结构层20的后侧表面形成薄层而使得浅色油墨不仅仅填充于所述微槽21内时，后续可通过公知的工艺去除透明光栅结构层20后侧表面上的浅色油墨薄层，而使得浅色油墨最终仅仅填充于所述微槽21内。当采用不同类型的浅色油墨加工时，微槽21内的成像材料50固化后的下底面52结构会略有不同。当所述浅色油墨为固含量为100％的UV油墨时，在所述微槽21内填充涂布该UV油墨时，该UV油墨固化后最终形成的下底面52，将与所述透明光栅结构层20的该侧表面平齐(如图4中实线所示的下底面52)。当所述浅色油墨为固含量小于100％的普通油墨时，如固含量为40％～60％的普通油墨时，在所述微槽21内填充涂布该UV油墨时，该UV油墨固化后最终形成的下底面52将凹陷于所述透明光栅结构层20的该侧表面(如图4中虚线所示的下底面52)，这是由于油墨中的稀释剂等成分在高温烘干过程中挥发了，从而导致固化后的成像材料50的下底面52不与所述透明光栅结构层20的面平齐而呈凹陷状。本实施例中，所述浅色油墨通过湿式涂布的方式涂布于所述透明光栅结构层20的设有微槽21的一侧表面，其涂布后经烘干而固化成型。

需说明的是，由于固化后的成像材料50的下底面52，根据制取工艺的不同而略有不同，其下底面52既可与所述透明光栅结构层20的表面平齐，也可凹陷于所述透明光栅结构层20的表面，但是从整体而言，该固化后的成像材料50具有功能性的主要是依靠其第三侧面53和第四侧面54，因此本发明中，不论所述成像材料50的下底面52呈何种状态，我们仍可大致的根据所述第三侧面53和第四侧面54的结构特点而将固化后的成像材料50的纵断面分为等腰梯形和非等腰梯形。因此，本实施例中，当固化后的成像材料50的后侧表面凹陷于透明光栅结构层20时，其第三侧面53和第四侧面54一致时，我们仍可近似的认其上底面51和下底面52平行，其纵截面接近于等腰梯形而可认为呈等腰梯形状。

所述离型膜30复合于所述透明光栅结构层20的设有微槽21的一侧表面上，其用于起保护作用，并可在使用时方便的撕去而将整个成像膜粘贴在使用平面上。所述离型膜30通过粘合胶40而复合在所述透明光栅结构层20的表面上。加工时，在所述透明光栅结构层20的已填充有成像材料50的一侧表面上涂上粘合胶40，如不干胶，然后在粘合胶40的另一面复合一层离型膜30，便可实现在透明光栅结构层20的表面上复合一层离型膜30。当所述离型膜30通过粘合胶40复合于所述透明光栅结构层20时，离型膜30与透明光栅结构层20之间为粘合胶40层。

藉此，便形成了本实施例的纳米光栅透明全息成像膜。所述透明光栅结构层20的一侧与透明基材层10结合，其另一侧表面设有横向等宽等间距的微槽21，各微槽21的纵断面呈梯形，在各微槽21内填充有纳米浅色油墨的成像材料50，其形成成像光栅结构，可用于投影成像。对于本实施例的纳米光栅透明全息成像膜，由于所述微槽21结构非常细小，且其横向等宽等间距排列，其所占整个成像膜的比例极为微小，从整体上看，人眼并不能察觉出成像膜上有浅色线条，因而在无投影光时，人眼所见的成像膜整体呈透明状。本实施例形成的纳米光栅透明全息成像膜，其整体呈膜材状，其厚度较薄，约为0.1mm～0.5mm。使用时，可撕去所述离型膜30，然后将其整体粘在平面上使用，如粘在透明玻璃70上使用。本发明的纳米光栅透明全息成像膜既可正投使用，也可背投使用，其可根据使用场所而用作正投屏幕或背投屏幕。由于本发明的纳米光栅透明全息成像膜整体呈透明状，因此，用户可以在该成像膜的两侧进行观看，即，用户既可以在透明基材层10的一侧进行观看，也可以在透明光栅结构层20的一侧进行观看。同时，由于在透明基材层10中设置有微槽21结构，其内填充的纳米成像材料50可用于光学成像，因而可保证成像膜的透明度和成像效果。

此外，由于本实施例的透明光栅结构层20上的微槽21的纵断面呈等腰梯形，因此，固化后的成像材料50的纵断面同样呈等腰梯形，其第三侧面53和第四侧面54均能用于反射，因此其可支持上下两台投影仪60同时进行投影使用。使用时，投影仪60可设置一台或两台，其可放置在成像膜的前上方和/或前下方，或者后上方和/或后下方。对于尺寸较小的成像膜，可使用一台投影仪60进行投影；对于尺寸较大的成像膜，例如巨幕时，可使用上下两台投影仪60同时进行投影。

以下结合附图详细介绍本发明的纳米光栅透明全息成像膜的光线传播原理：

以透明基材层10的一侧为用户观看侧，正投时，投影仪60设置在成像膜的透明基材层10的前方，投影仪60发出的光线射入至成像膜，经透明基材层10和透明光栅结构层20的微小折射作用后到达成像材料50的第三侧面53和/或第四侧面54。例如，当投影仪60设于成像膜的斜上方时，入射光线经透明基材层10和透明光栅结构层20后到达反射层的第三侧面53上；当投影仪60设于成像膜的斜下方时，入射光线经透明基材层10和透明光栅结构层20后到达发射层的第四侧面54上。

如图3所示，由于所述成像材料是由浅色油墨制成的，其第三侧面53和第四侧面54便能对入射光线进行反射而射入至人眼中，从而可被用户观察到，使得用户可观看到形成于成像膜中的投影画面。由于该成像膜整体呈透明状，因而在其上形成的投影画面，用户从成像膜的两侧均能清楚观看到。当然，透过该成像膜，用户也能观看到成像膜后侧的场景。

这样，通过在透明光栅结构层20中设置细微的等宽等间距的微孔，在微孔内填充纳米成像材料50，便能实现透明且能成像的纳米光栅透明全息成像膜；当无投影光时，成像膜呈透明状；当有投影光时，用户可从投影膜的两侧观看到清晰的投影画面。

实施例2

如图5所示，本实施例的基本结构同实施例1，所不同的是，实施例1中的微槽21的纵断面呈等腰梯形，而本实施例的微槽21的纵断面呈非等腰梯形。本实施例的微槽21包括底面211、第一侧面213、第二侧面214和呈开放状的开口212。如图5所示，所述底面211与透明光栅结构层20的表面平行间隔，所述第一侧面213和第二侧面214分别与所述底面211倾斜相交，其倾斜的角度不同。同样的，由于所述微槽21的纵断面呈非等腰梯形，因此填充于所述微槽21内的成像材料50固化后的纵断面同样呈非等腰梯形。

由于所述微槽21的纵断面呈非等腰梯形，因此本实施例的成像膜适用于一台投影仪60进行投影使用。使用时，投影仪60优选设于成像膜的前下方。当然，也可通过翻转所述成像膜，而将投影仪60设于成像膜的前上方。由于本实施例的微槽21的纵断面呈非等腰梯形，反射层的纵断面也呈非等腰梯形，其可以使非等腰梯形的其中一个侧面的倾斜角度很大，而另一个侧面的倾斜角度较小，以使得各侧面的倾斜度可根据光线的射入特性进行针对性设置，从而使得其可以更好的反射投影光，进而获得最佳的投影显示效果。

实施例3

如图6所示，本实施例的基本结构同实施例1，所不同的是，实施例1中微槽21的底面211为平面，而本实施例中微槽21的底面211呈弧面，其由透明光栅结构层20朝透明基材层10方向内凹。

实施例4

如图7所示，本实施例的基本结构同实施例2，所不同的是，实施例2中微槽21的底面211为平面，而本实施例中微槽21的底面211呈弧面，其由透明光栅结构层20朝透明基材层10方向内凹。

实施例5

本实施例的基本结构同实施例1、实施例2、实施例3或实施例4，所不同的是，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4的透明光栅结构层20与透明基材层10非一体成型，透明光栅结构层20是通过UV涂布工艺而形成于所述透明基材层10的一侧表面上的，而本实施例中，所述透明光栅结构层20与所述透明基材层10是一体成型的：在加工过程中，在透明基材层10的后侧表面使用相应的辊子进行辊压，便能在透明基材层10的表面上形成所述微槽21，由此而制得与所述透明基材层10一体成型的透明光栅结构层20。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (10)

1.一种纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，其包括透明基材层(10)和透明光栅结构层(20)，所述透明光栅结构层(20)的一侧表面与所述透明基材层(10)结合，其另一侧表面上设有若干个等宽等间距的微槽(21)，在所述微槽(21)内填充有纳米成像材料(50)，在所述透明光栅结构层(20)的设有微槽(21)的一侧表面上复合有离型膜(30)。

2.如权利要求1所述的纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，所述成像材料(50)为纳米浅色油墨，所述离型膜(30)通过粘合胶(40)复合于所述透明光栅结构层(20)的设有微槽(21)的一侧表面上。

3.如权利要求1所述的纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，相邻两个微槽(21)之间间隔的距离为0.03MM～0.5MM；各微槽(21)的截面最大处的宽度为0.001MM～0.1MM。

4.如权利要求1所述的纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，所述透明光栅结构层(20)与所述透明基材层(10)一体成型或固定结合在一起。

5.如权利要求1所述的纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，所述微槽(21)分别包括朝向透明基材层(10)的底面(211)、侧面及开口(212),所述侧面与所述底面(211)倾斜相交，所述开口(212)呈开放状而背离所述透明基材层(10)，各微槽(21)的开口(212)的宽度分别大于其底面(211)的宽度。

6.如权利要求5所述的纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，各微槽(21)的侧面包括与其底面(211)的不同边相交的第一侧面(213)和第二侧面(214)，所述第一侧面(213)和第二侧面(214)的尺寸一致。

7.如权利要求5所述的纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，各微槽(21)的侧面包括与其底面(211)的不同边相交的第一侧面(213)和第二侧面(214)，所述第一侧面(213)与第二侧面(214)的尺寸不一致。

8.如权利要求6或7所述的纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，相邻两个微槽(21)之间的第一侧面(213)和第二侧面(214)的两边边缘分别相间隔。

9.如权利要求6或7所述的纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，所述底面(211)为平面，其与所述透明基材层(10)的表面平行。

10.如权利要求6或7所述的纳米光栅透明全息成像膜，其特征在于，所述底面(211)为朝透明基材层(10)方向凹陷的弧面。