CN109557759A - 一种抗光幕布及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗光幕布，其包括基材层以及设于所述基材层正面的光学棱镜阵列，所述光学棱镜阵列由若干条沿水平方向的截面为三角形的棱镜紧密排布而成；其特征在于，所述棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构，所述棱镜的下侧面涂覆有反光涂层。本发明还公开了所述抗光幕布的制备方法。本发明中，所述棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构，可有效吸收来自环境的光线，增加总体吸收面积,即使不涂覆吸光材料，也能减少来自环境的反射光线避免影响下侧面反射的成像光，因此在制作时，棱镜结构表面只需在下侧面一次涂覆反光涂层即可，省去了上侧面吸光涂层的涂覆工序，可大大提高生产效率，有效降低生产成本。

Description

一种抗光幕布及其制备方法

技术领域

本发明属于抗光幕布技术领域，具体涉及一种抗光幕布及其制备方法。

背景技术

专利US7262911B2公开了一种反射式屏幕(又称抗光幕布)，用于将从投影仪以相对于观看者成一定角度投射的成像光反射到基本上垂直于该反射式屏幕的方向，即观看者的正前部。该反射式屏幕包括具有锯齿外观的基底、以及在该基底的各锯齿的一个边缘上的光吸收层。现有反射式屏幕的基本结构也大抵如此，即在基底表面设有锯齿外观，且锯齿组成直线型、等间距的棱镜结构。具体工作时，通常是棱镜的下侧面用于反射来自投影仪的成像光，而为了提升客户视觉感官，避免上侧面反射来自外部环境的光线而干涉成像光，每条棱镜的上表面需要处理成吸光面，因此制作时棱镜结构表面需要做两次涂层处理，而由于棱镜尺寸较小，操作要求比较精密，影响生产效率和良品率，也间接增加了生产成本。

发明内容

因此，针对现有技术中反射式屏幕的棱镜结构表面需要两次涂层处理而影响生产效率的技术问题，本发明的目的在于提供一种抗光幕布，该抗光幕布的棱镜结构表面只需一次涂层处理，可大大提高生产效率，有效降低生产成本。

本发明的抗光幕布包括基材层以及设于所述基材层正面的光学棱镜阵列，所述光学棱镜阵列由若干条沿水平方向的截面为三角形的棱镜紧密排布而成；其特征在于，所述棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构，所述棱镜的下侧面涂覆有反光涂层。

本发明中，所述棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构，作为第一道吸光机制，可有效吸收来自环境的光线，增加总体吸收面积，即使不涂覆吸光材料，也能减少来自环境的反射光线避免影响下侧面反射的成像光，因此在制作时，棱镜结构表面只需在下侧面一次涂覆反光涂层即可，省去了上侧面吸光涂层的涂覆工序，可大大提高生产效率，有效降低生产成本。

较佳的，所述光学棱镜阵列中均匀分布有黑色粒子。

较佳的，所述黑色粒子为碳黑、铁黑或黑尖晶石，所述黑色粒子占所述光学棱镜阵列总重的0.1％～2％。

加入的所述黑色粒子作为第二道吸光机制，可以吸收进入棱镜表面粗糙化微结构的环境光，进一步强化吸光效果。

较佳的，所述基材层背面涂覆有黑色吸光层。背面的所述黑色吸光层作为第三道吸光机制，可以吸收透过所述光学棱镜阵列的环境光，更进一步地强化吸光效果。

较佳的，所述棱镜的上侧面的表面粗糙度Rz值(粗糙度轮廓最大峰高和最大谷深之和)为1μm～7μm。

较佳的，所述基材层材质为玻璃或塑料。优选可弯折的玻璃或塑料。

其中塑料可以采用聚酯树脂(polyester resin)、聚丙烯酸酯树脂(polyacrylateresin)、聚烯烃树脂(polyolefin resin)、聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin)、聚氨基甲酸酯树脂(polyurethane resin)、三醋酸纤维素(TAC)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)、聚氨酯(PU)或聚氯乙烯(PVC)等等。

较佳的，所述光学棱镜阵列材质为UV树脂(紫外线固化树脂)或热塑型塑料。

所述UV树脂选自丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂和聚酯丙烯酸酯树脂等可经紫外线照射固化的树脂。

较佳的，所述反光涂层为氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化铝、硫酸钡、云母、硅石或者其他适用的反光材料。

较佳的，所述棱镜的下侧面与所述基材层的夹角α为20°～50°优选35°～45°更优选35°，α角度越小反射至天花板的倒影会越明显；所述棱镜的上侧面与所述基材层的夹角β为45°～90°优选50°～75°更优选75°，β角度越小，幕布上的吸光面积越大，但也会导致反光面面积比例缩小降低亮度。

较佳的，所述基材层厚度为20-1000μm；所述光学棱镜阵列的厚度为20-500μm；反光涂层的厚度为5-20μm优选10～20μm。

本发明的目的还在于提供制备所述抗光幕布的方法，其包括步骤：

a)模具辊的表面粗糙化：对表面具有条纹微结构的模具辊，通过电镀工艺在其表面电镀雾镍层，使其表面产生不规则尖劈状微结构；或是对其进行喷砂作业，通过玻璃砂撞击其表面形成不规则凹洞；

b)通过硬模及软膜工艺制作光学棱镜阵列：将UV树脂涂布在基材正面，采用经步骤a表面粗糙化的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配UV固化成型技术，将基材层上的UV树脂压印固化形成表面粗糙的光学棱镜阵列；或者将热塑型塑料涂布在基材正面，采用经步骤a表面粗糙化的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配热压冷却固化成型技术，将基材层上的热塑型塑料压印固化形成表面粗糙的光学棱镜阵列；

c)光学处理：对光学棱镜阵列的下侧面涂覆反光材料，确保反光材料将粗糙化结构覆盖并保持平整性。

较佳的，所述方法还包括步骤d：经步骤c光学处理后，将基材的背面涂黑。

较佳的，步骤b中，涂布在基材正面之前，UV树脂或热塑型塑料预先均匀混有黑色粒子。

本发明所述方法的步骤a中，关于表面具有条纹微结构的模具辊，可采用精密车床加工技术制作，通常使用滚筒压印(Rollerimprint)与纳米转印(Nanoimprintinglithography)技术，其原理是利用超精密加工技术，例如以成形单晶钻石刀加工多条刀纹在滚筒模具的金属镀层上以形成具有条纹微结构的模具辊。

本发明所述方法的步骤b中，光学棱镜阵列的固化成形采用光固化或热压冷却形成结构。

采用光固化时，UV树脂辊压时通过紫外线照射即可固化成形。

采用热压冷却时，将热塑型塑料加热后涂布，辊压过程中逐步冷却后成型。可采用冷却辊进行冷却。

较佳的，步骤c中，涂覆反光材料时，可采用涂布、喷涂、溅镀等方式。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中，所述棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构，作为第一道吸光机制，可有效吸收来自环境的光线，增加总体吸收面积，即使不涂覆吸光材料，也能减少来自环境的反射光线避免影响下侧面反射的成像光，因此在制作时，棱镜结构表面只需在下侧面一次涂覆反光涂层即可，省去了上侧面吸光涂层的涂覆工序，可大大提高生产效率，有效降低生产成本。

2、本发明的一些较佳实施例中，所述光学棱镜阵列中均匀分布有黑色粒子，所述基材层背面涂覆有黑色吸光层。其中加入的所述黑色粒子作为第二道吸光机制，可以吸收进入棱镜表面粗糙化微结构的环境光，进一步强化吸光效果。而背面的所述黑色吸光层作为第三道吸光机制，可以吸收透过所述光学棱镜阵列的环境光，更进一步地强化吸光效果。该较佳实施例的抗光幕布包括表面的粗糙化微结构、内部的黑色粒子以及背面的黑色吸光层共具有三道吸光机制，对环境光具有优异的吸收效果，进而可有效避免环境光对成像光的干涉现象，有效提升客户观赏的视觉感官。

3、本发明制备所述的抗光幕布的方法中，光学棱镜阵列是通过硬模及软膜工艺来进行的，将待固化之丙烯酸酯树脂涂布在基材上，搭配滚压成形技术，将模具辊上的刀纹(或称微结构图案)转写在底面层上，进而固化形成具有特点光学作用的光学棱镜阵列，工艺过程简便高效，可有效降低生产成本。

附图说明

图1为本发明抗光幕布的结构示意图；

图2为本发明抗光幕布的棱镜表面的粗糙化微结构的微观显微镜图；

图3为本发明抗光幕布的棱镜表面的粗糙化微结构的吸光示意图；

图4为本发明抗光幕布的三道吸光机制的示意图；

图5为本发明抗光幕布的制作流程示意图。

附图标记

基材层1，光学棱镜阵列2，粗糙化微结构21，反光涂层22，黑色粒子23，吸光层3。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例

图1所示为本发明一些较佳实施例的抗光幕布的结构示意图，其包括基材层1以及设于基材层1正面的光学棱镜阵列2，光学棱镜阵列2由若干条沿水平方向的截面为三角形的棱镜紧密排布而成；各棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构21，下侧面涂覆有反光涂层22；各棱镜中均匀分布有黑色粒子23。基材层1背面涂覆有黑色吸光层3。

本发明中，各棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构21(微观显微镜图如图2所示)，作为第一道吸光机制，可有效吸收来自环境的光线(如图3所示)，增加总体吸收面积，即使不涂覆吸光材料，也能减少来自环境的反射光线避免影响下侧面反射的成像光，因此在制作时，棱镜结构表面只需在下侧面一次涂覆反光涂层22即可，省去了上侧面吸光涂层的涂覆工序，可大大提高生产效率，有效降低生产成本。较佳的，棱镜的上侧面的表面粗糙度Rz值为1μm～7μm。

光学棱镜阵列2中加入的黑色粒子23作为第二道吸光机制，可以吸收进入棱镜表面粗糙化微结构的环境光，进一步强化吸光效果。较佳的，黑色粒子23为碳黑、铁黑或黑尖晶石，黑色粒子占光学棱镜阵列总重的0.1％～2％。

基材层1背面的黑色吸光层3作为第三道吸光机制，可以吸收透过光学棱镜阵列的环境光，更进一步地强化吸光效果。

综上，本发明较佳实施例的抗光幕布包括表面的粗糙化微结构、内部的黑色粒子以及背面的黑色吸光层共具有三道吸光机制(如图4所示)，对环境光具有优异的吸收效果，进而可有效避免环境光对成像光的干涉现象，有效提升客户观赏的视觉感官。

关于材质，

基材层1材质为玻璃或塑料。优选可弯折的玻璃或塑料。

其中塑料可以采用聚酯树脂(polyester resin)、聚丙烯酸酯树脂(polyacrylateresin)、聚烯烃树脂(polyolefin resin)、聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin)、聚氨基甲酸酯树脂(polyurethane resin)、三醋酸纤维素(TAC)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)、聚氨酯(PU)或聚氯乙烯(PVC)等等。

较佳的，光学棱镜阵列2材质为UV树脂(紫外线固化树脂)或热塑型塑料。

UV树脂选自丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂和聚酯丙烯酸酯树脂等可经紫外线照射固化的树脂。

较佳的，反光涂层22为氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化铝、硫酸钡、云母、硅石或者其他适用的反光材料。

较佳的，棱镜的下侧面与基材层的夹角α为20°～50°优选35°～45°更优选35°，α角度越小反射至天花板的倒影会越明显；棱镜的上侧面与基材层的夹角β为45°～90°优选50°～75°更优选75°，β角度越小，幕布上的吸光面积越大，但也会导致反光面面积比例缩小降低亮度。

较佳的，基材层厚度为20-1000μm；光学棱镜阵列的厚度(即棱镜的高度)为20-500μm；反光涂层的厚度为5-20μm优选10～20μm。

本发明较佳实施例的抗光幕布的制备过程如图5所示，步骤如下：

a)模具辊的表面粗糙化：对车削后表面具有条纹微结构的模具辊，通过电镀工艺在其表面电镀雾镍层，使其表面产生不规则尖劈状微结构；

b)通过硬模及软膜工艺制作光学棱镜阵列：将预先均匀混有黑色粒子UV树脂涂布在基材正面，采用经步骤a表面粗糙化的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配UV固化成型技术，将基材层上的UV树脂压印固化形成表面粗糙的光学棱镜阵列；

c)光学处理：对光学棱镜阵列的下侧面涂覆反光材料，确保反光材料将粗糙化结构覆盖并保持平整性；

d)背面涂黑：经步骤c光学处理后，将基材的背面涂黑(该步骤图中已省略)。

另外，步骤a中，关于表面具有条纹微结构的模具辊，可采用精密车床加工技术制作，通常使用滚筒压印(Rollerimprint)与纳米转印(Nanoimprinting lithography)技术，其原理是利用超精密加工技术，例如以成形单晶钻石刀加工多条刀纹在滚筒模具的金属镀层上以形成具有条纹微结构的模具辊。

步骤a中，具有条纹微结构的模具辊的表面粗糙化还可采用喷砂作业实现，通过玻璃砂撞击模具辊表面形成不规则凹洞。

步骤b也可通过热塑成型工艺完成，具体为：将预先均匀混有黑色粒子热塑型塑料涂布在基材正面，采用经步骤a表面粗糙化的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配热压冷却固化成型技术，将基材层上的热塑型塑料压印固化形成表面粗糙的光学棱镜阵列。

性能测试结果

表1示出了本发明较佳的实施例1～7以及对比例1的抗光幕布的相关参数以及抗光性能测试结果。

其中对比例1中，光学棱镜阵列采用普通的模具辊(表面未经粗糙化处理)压印成型，光学棱镜阵列中也未添加黑色粒子。

实施例1、实施例2、实施例4和实施例7中，光学棱镜阵列采用普通的模具辊(表面未经粗糙化处理)压印成型，光学棱镜阵列中添加有不同重量百分含量的黑色粒子。

实施例3、实施例5和实施例6中，光学棱镜阵列采用表面经镀镍粗糙化处理的模具辊压印成型，光学棱镜阵列中同时添加有不同重量百分含量的黑色粒子。

将对比例1和本发明的实施例1～7的抗光幕布作为前投屏幕，进行视觉性能测试。性能指标包括亮室白影像辉度、亮室黑影像辉度以及对比度。

其中，亮室白影像辉度是指在有环境光灯源下投影机投影100％全白图案到反射型屏幕所量测到的中心辉度。亮室黑影像辉度是指在有环境光灯源下投影机投影100％全黑图案到反射型屏幕所量测到的中心辉度。对比度＝亮室白影像辉度/亮室黑影像辉度。

表1实施例1～6的抗光幕布的相关参数

由表1可知，相比于对比例1的抗光幕布，本发明的实施例1、实施例2、实施例4和实施例7中，光学棱镜阵列中添加有不同重量百分含量的黑色粒子，对比度有了明显的提升。而实施例3、实施例5和实施例6则是对光学棱镜阵列的表面进行了镀镍粗糙化处理，其表面可以有效吸收环境光，有效提高吸光效果，增加对比度，进而有效提升客户观赏的视觉感官。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创新的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种抗光幕布，其包括基材层以及设于所述基材层正面的光学棱镜阵列，所述光学棱镜阵列由若干条沿水平方向的截面为三角形的棱镜紧密排布而成；其特征在于，所述棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构，所述棱镜的下侧面涂覆有反光涂层。

2.如权利要求1所述的抗光幕布，其特征在于，所述光学棱镜阵列中均匀分布有黑色粒子。

3.如权利要求2所述的抗光幕布，其特征在于，所述黑色粒子为碳黑、铁黑或黑尖晶石，所述黑色粒子占所述光学棱镜阵列总重的0.1％～2％。

4.如权利要求1所述的抗光幕布，其特征在于，所述基材层背面涂覆有黑色吸光层。

5.如权利要求1所述的抗光幕布，其特征在于，所述棱镜的上侧面的表面粗糙度Rz值为1μm～7μm。

6.如权利要求1所述的抗光幕布，其特征在于，所述基材层材质为玻璃或塑料。

7.如权利要求1所述的抗光幕布，其特征在于，所述光学棱镜阵列材质为UV树脂或热塑型塑料。

8.如权利要求1所述的抗光幕布，其特征在于，所述反光涂层为氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化铝、硫酸钡、云母或硅石。

9.一种制备权利要求1～8任一项所述的抗光幕布的方法，其特征在于，包括步骤：

a)模具辊的表面粗糙化：对表面具有条纹微结构的模具辊，通过电镀工艺在其表面电镀雾镍层，使其表面产生不规则尖劈状微结构；或是对其进行喷砂作业，通过玻璃砂撞击其表面形成不规则凹洞；

b)通过硬模及软膜工艺制作光学棱镜阵列：将UV树脂涂布在基材正面，采用经步骤a表面粗糙化的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配UV固化成型技术，将基材层上的UV树脂压印固化形成表面粗糙的光学棱镜阵列；或者将热塑型塑料涂布在基材正面，采用经步骤a表面粗糙化的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配热压冷却固化成型技术，将基材层上的热塑型塑料压印固化形成表面粗糙的光学棱镜阵列；

c)光学处理：对光学棱镜阵列的下侧面涂覆反光材料，确保反光材料将粗糙化结构覆盖并保持平整性。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，其还包括步骤d：经步骤c光学处理后，将基材的背面涂黑。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤b中，涂布在基材正面之前，UV树脂或热塑型塑料预先均匀混有黑色粒子。