CN110903788B - 反射固化胶、透明固化胶、投影屏幕及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种反射固化胶、透明固化胶、投影屏幕及其制备方法，所述投影屏幕包含依次层叠的基底、微结构反射层以及扩散层，所述微结构反射层包含反射结构层和胶水填充层，所述反射结构层的材质为反射固化胶；所述胶水填充层和扩散层的材质为透明固化胶。本发明通过在反射固化胶和透明固化胶中添加两种光引发剂，并采用二次固化的方式，使得组成投影屏幕的基底、微结构反射层以及扩散层之间能够紧密结合，大大降低了产品的厚度，实现了超薄投影抗光幕的制作，降低了生产成本；另外，投影屏幕的生产过程中无需大量有机溶剂混合物，不会造成VOC排放，与现有工艺相比更加环保安全。

Description

反射固化胶、透明固化胶、投影屏幕及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种反射固化胶、透明固化胶、投影屏幕及其制备方法，属于显示屏幕制造技术领域。
背景技术
超短焦投影的使用中，传统的白色屏幕容易受到环境光的干扰，在明亮的客厅灯光环境下画面的对比度不高，不能很好的展示色彩。要提高画面的对比度需要降低对环境光的反射率，同时尽量保持屏幕的增益。
现有的菲涅尔结构抗光幕通常由扩散层、上层基底层、贴合胶水层、下层基底层以及反射层依次层叠而成，为保证工艺稳定性，扩散层厚度一般为5μm-10μm，上层基底层厚度为50μm-250μm，贴合胶水层厚度为5μm-10μm，下层基底层为50μm-250μm，反射层厚度为110μm-250μm，上述结构使得抗光幕的整体厚度高达220μm-770μm。除上述结构外，部分抗光幕还包含体扩散层及灰色吸收层，此时，抗光幕的整体厚度甚至能达到2mm。
另外，现有的反射层的形成工艺主要为喷涂或丝印等各种涂布方式，此种工艺必然会使用大比例的有机溶剂混合物，例如无水丙酮、无水二甲苯、无水环已酮、无水丁酮、乙酸乙酯和无水醋酸丁醋等。此类溶剂在生产过程及后续干燥中均会造成挥发性有机化合物(VOC)排放，对环境及人员的身体健康产生威胁。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种反射固化胶、透明固化胶、投影屏幕及其制备方法，通过在反射固化胶和透明固化胶中添加两种光引发剂，并采用二次固化的方式，使得组成投影屏幕的基底、微结构反射层以及扩散层之间能够紧密结合，大大降低了产品的厚度，实现了超薄投影抗光幕的制作，降低了生产成本；另外，投影屏幕的生产过程中无需大量有机溶剂混合物，不会造成VOC排放，与现有工艺相比更加环保安全。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种反射固化胶，所述反射固化胶用于在投影屏幕的基底上形成反射结构层，所述反射固化胶包含按重量份计的如下组分：
Figure BDA0001780171290000021
所述反射固化胶助剂包含分散剂、流平剂、消泡剂、阻聚剂。
所述184光引发剂的UV吸收峰值为240nm-250nm或320nm-335nm；所述819光引发剂的UV吸收峰值为365nm-400nm。
所述反射固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 15-35重量份
稀释剂 15-35重量份。
优选地，所述反射固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 25-35重量份
稀释剂 25-35重量份。
所述掺杂粒子包含按重量份计的如下组分：
铝银粉 10-20重量份
炭黑 10-25重量份
散射粒子 0.5-5重量份。
所述反射固化胶助剂包含按重量份计的如下组分：
Figure BDA0001780171290000022
本发明还提供一种透明固化胶，用于在如上所述的反射结构层上形成胶水填充层，以及在所述胶水填充层上形成反射层，所述透明固化胶包含按重量份计的如下组分：
Figure BDA0001780171290000031
所述透明固化胶助剂包含消泡剂、流平剂、阻聚剂。
所述184光引发剂的UV吸收峰值为240nm-250nm或320nm-335nm；所述819光引发剂的UV吸收峰值为365nm-400nm。
所述透明固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 30-50重量份
稀释剂 30-50重量份。
优选地，所述透明固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 40-45重量份
稀释剂 45-50重量份。
本发明还提供一种投影屏幕，所述投影屏幕包含依次层叠的基底、微结构反射层以及扩散层，所述微结构反射层包含反射结构层和胶水填充层，所述反射结构层的材质为如上所述的反射固化胶；所述胶水填充层和扩散层的材质为如上所述的透明固化胶。
为了降低了产品的厚度，所述基底的厚度为50μm-250μm，微结构反射层的厚度为100μm，扩散层的厚度为5μm-10μm。
为了提高环境光的对比度，所述反射结构层的反射率为10％-35％；优选为20％-25％。
本发明还提供一种投影屏幕的制备方法，所述投影屏幕为如上所述的投影屏幕，所述制备方法包括：
S1：在基底上涂布反射固化胶，将反射固化胶加工成菲涅尔反射结构的同时，采用第一UV固化装置固化，以形成半固化的反射结构层，其中，第一UV固化装置的UV波峰的范围为240nm-340nm；
S2：在半固化的反射结构层上涂布透明固化胶后，采用第二UV固化装置固化，以形成半固化的胶水填充层以及完全固化的反射结构层，其中，第二UV固化装置的UV波峰的范围为360nm-400nm；
S3：在半固化的胶水填充层上涂布透明固化胶，将透明固化胶加工成扩散结构的同时，采用所述第一UV固化装置固化，以形成半固化的扩散层以及完全固化的胶水填充层，之后进行脱模；
S4：采用第二UV固化装置固化扩散层，以形成投影屏幕。
综上所述，本发明通过在反射固化胶和透明固化胶中添加两种光引发剂，并采用二次固化的方式，使得组成投影屏幕的基底、微结构反射层以及扩散层之间能够紧密结合，大大降低了产品的厚度，实现了超薄投影抗光幕的制作，降低了生产成本；另外，投影屏幕的生产过程中无需大量有机溶剂混合物，不会造成VOC排放，与现有工艺相比更加环保安全。
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1为本发明投影屏幕的结构剖视图；
图2为本发明投影屏幕对投影机光线进行准直的原理示意图；
图3为本发明反射结构层的半径与第一入射面以及第二入射面的关系示意图；
图4为本发明反射结构层的生产工艺示意图；
图5为本发明胶水填充层的生产工艺示意图；
图6为本发明扩散层的生产工艺示意图。
具体实施方式
图1为本发明投影屏幕的结构剖视图；图2为本发明投影屏幕对投影机光线进行准直的原理示意图；图3为本发明反射结构层的半径与第一入射面以及第二入射面的关系示意图。如图1至图3所示，本发明提供一种投影屏幕，所述投影屏幕包含依次层叠的基底4、微结构反射层以及扩散层1，所述微结构反射层包含反射结构层3和胶水填充层2，其中，所述基底4的厚度为50μm-250μm，微结构反射层的厚度为100μm，扩散层1的厚度为5μm-10μm；即本发明中投影屏幕的的厚度为155μm-360μm。
所述基底4可采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等有机材料，并通过挤出方式制成。优选地，为了增加基底4的吸收效率，所述基底4为黑色薄膜。
所述反射结构层3为环形的菲涅尔反射结构，其由多个同心的环形构成，所述环形的横截面为三角形(由反射结构层3的底面、第一入射面a以及第二入射面b围设而成)。所述胶水填充层2填充在反射结构层3与扩散层1之间，所述胶水填充层2和反射结构层3共同组成两侧均为平面的微结构反射层。
在本发明中，为了提高环境光的对比度，将反射结构层3的反射率设置为在10％-35％的范围内，优选为20％-25％的范围内。然而，降低反射结构层3的反射率会同时降低对投影机光线和环境光的反射，即降低漫反射的增益。具体来说，漫反射的观看视角为±60°时，如果反射率为100％，则能够实现增益为1.0的屏幕效果，而当投影屏幕的反射率降为25％的时候，漫反射的增益最高为0.25。因此为了使本发明中的反射结构层3仍然能够产生1.0左右的增益，另外本发明的反射层可实现±10°-±45°的散射角度，因此通过压缩可视角的方式来提高屏幕增益。对于观看电视的观看者来说，±20°-30°的散射角度已经能够满足一般家庭的观看需求。因此，本发明通过在反射层结构层3中加散射粒子以及设置扩散层1，将具有10％-35％范围内反射率的反射结构层3的增益提高到大于1.0的水平，另一方面，由于大部分环境光来自于天花板，而本发明中反射结构层3的散射角度比较小，大角度的环境入射光线会被反射结构层3反射向地板的方向，而不会通过漫反射而进入到观众的视场内，因此本发明能够提高屏幕的抗环境光对比度，在保证了投影屏幕散射角度范围内光增益的同时有效的降低投影屏幕对环境光的反射。
如图2所示，α为投影机的投影光线l1入射至介质n2中的角度(投影光线l1入射时在介质n2中与投影屏幕所在平面的法线之间的夹角，下文简称入射角度)，β为投影机的投影光线l1反射至介质n2中的角度(投影光线l1反射后在介质n2中与投影屏幕所在平面的法线之间的夹角，下文简称出射角度)，θ1为反射结构层3的第一入射面a与投影屏幕所在平面之间的夹角，θ2为反射结构层3的第二入射面b与投影屏幕所在平面之间的夹角，图3为一种投影机摆放下的分布，此时θ2固定，θ1的角度范围在5°-30°的范围内变化。
当投影机和观众相对于投影屏幕的位置已知的情况下，投影机的入射角度α和反射到观众视场光线的角度β已知，此时，根据折射定律可以求出θ1＝(α-β)/2。
为了使第二入射面b不反射投影机的投影光线l1，同时使第二入射面b不会将环境光线l2反射到观众的视场中，θ2优选为70°-90°。
另外，当投影机和投影屏幕的相对位置固定的情况下，还可以计算出θ1、θ2随反射结构层3的半径的分布。根据图3可以看出，在投影机和投影屏幕的相对位置固定的情况下，为了使投影光的反射最优化，随着反射结构层3半径的增大，θ2保持不变，而θ1相应地增大。
下面对反射结构层3的材质进行介绍。所述反射结构层3由反射固化胶固化而成。所述反射固化胶包含按重量份计的如下组分：
Figure BDA0001780171290000061
所述反射固化胶助剂包含分散剂、流平剂、消泡剂、阻聚剂。
其中，所述反射固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 15-35重量份
稀释剂 15-35重量份。
优选地，所述反射固化胶主体为50-70重量份，其中丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂为25-35重量份，所述稀释剂为25-35重量份。
更优选地，所述反射固化胶主体包含丙烯酸酯树脂和稀释剂。
所述掺杂粒子包含按重量份计的如下组分：
铝银粉 10-20重量份
炭黑 10-25重量份
散射粒子 0.5-5重量份。
所述反射固化胶助剂包含按重量份计的如下组分：
Figure BDA0001780171290000071
具体来说，所述丙烯酸酯树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯中的一种或多种(齐聚物)。所述丙烯酸酯树脂也可以由乙烯基树脂(UPE)代替。
所述稀释剂为丙烯酸苯氧基乙脂(POEA)或者甲基丙烯酸异冰片酯(IBOA)(单官能，保证结构成型后较低的收缩率)。
所述铝银粉可以为浮型或非浮型，所述铝银粉为片状，粒径为1μm-5μm，优选为1μm-3μm。
所述散射粒子为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、超重细碳酸钙中的一种或多种。
所述炭黑为苯胺黑、炭黑颗粒、铁黑其中的一种，粒径优选为1μm。
所述184光引发剂(1-羟基环己基苯基甲酮，简称HCPK)的UV吸收峰值为240nm-250nm或320nm-335nm。
所述819光引发剂(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)的UV吸收峰值为365nm-400nm。
所述分散剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠、脂肪醇中的一种或多种。
所述流平剂为有机硅类或氟碳类。
所述消泡剂为乙醇、正丁醇、有机硅酯、矿物油中的一种或多种。
所述阻聚剂为吩噻嗪、对羟基苯甲醚、对苯二酚、苯基萘胺、对叔丁基邻苯二酚中的一种或多种。
下面对胶水填充层2的材质进行介绍。所述胶水填充层2由透明固化胶固化而成。所述透明固化胶包含按重量份计的如下组分：
Figure BDA0001780171290000081
所述透明固化胶助剂包含消泡剂、流平剂、阻聚剂。
其中，所述透明固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 30-50重量份
稀释剂 30-50重量份。
优选地，所述所述透明固化胶主体为85-95重量份，其中丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂为40-45重量份，稀释剂为45-50重量份。
具体来说，所述丙烯酸酯树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯中的一种或多种(齐聚物)。
所述稀释剂为丙烯酸苯氧基乙脂(POEA)或者丙烯酸异冰片酯(IBOA)(单官能，保证结构成型后较低的收缩率)。
所述184光引发剂(1-羟基环己基苯基甲酮，简称HCPK)的UV吸收峰值为240nm-250nm或320nm-335nm。
所述819光引发剂(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)的UV吸收峰值为365nm-400nm。
所述流平剂为有机硅类或氟碳类。
所述消泡剂为乙醇、正丁醇、有机硅酯、矿物油中的一种或多种。
所述阻聚剂为吩噻嗪、对羟基苯甲醚、对苯二酚、苯基萘胺、对叔丁基邻苯二酚中的一种或多种。
图4为本发明反射结构层的生产工艺示意图；图5为本发明胶水填充层的生产工艺示意图；图6为本发明扩散层的生产工艺示意图。下面结合附图对本发明中投影屏幕的制备方法进行介绍。
将涂布在基底4上的反射固化胶通过卷对卷转印工艺加工成环形的菲涅尔反射结构，所述卷对卷转印工艺可以采用Hard Mold(硬模)或Soft Mold(软模)的方式，图4中的方式为Hard Mold。在此过程中，第一UV固化装置5使反射固化胶达到半固化状态。具体来说，所述第一UV固化装置5的UV波峰的范围为240nm-340nm(UVC～UVB)，最低能量不低于150mj/cm2。此波段下，反射固化胶中184光引发剂可完全反应，使齐聚物及单官能单体间发生链式反应；在184光引发剂反应完全的情况下，反射固化胶内会剩余一部分未参与反应的齐聚物和单官能单体及在UVC～UVB波段内不参与反应的819光引发剂，从而使得反射固化胶处于半固化状态，并具有良好的脱模效果及物理性能。
利用涂布装置6将透明固化胶涂布在半固化的反射结构层3上，并通过第二UV固化装置7使胶水填充层2达到半固化状态，反射结构层3达到完全固化状态。具体来说，所述涂布可采用辊涂、刮刀、气刀、刮辊、凹版、狭缝、微凹等方式；所述第二UV固化装置7的UV波峰的范围为360nm-400nm(UVA)，此波段下，透明固化胶和反射固化胶中的819光引发剂会完全反应，同时发生链式聚合，可保证反射结构层3和胶水填充层2之间无缝隙填充。透明固化胶内会剩余一部分未参与反应的齐聚物和单官能单体及在UVA波段内不参与反应的184光引发剂，从而使得透明固化胶处于半固化状态，并具有良好物理性能。
所述扩散层1由透明固化胶固化而成。具体来说，将透明固化胶涂布在半固化的反射结构层3上，之后通过卷对卷转印工艺加工出扩散结构，所述卷对卷转印工艺可以采用Hard Mold(硬模)或Soft Mold(软模)的方式，图6中的方式为Hard Mold。所述扩散层1的固化分两步进行，第一步，通过第一UV固化装置5使扩散层1达到半固化状态，胶水填充层2达到完全固化状态，之后进行脱模。此过程中，胶水填充层2和扩散层1中的透明固化胶的184光引发剂完全反应，使齐聚物及单官能单体间发生链式反应。第二步，通过第二UV固化装置7使扩散层1达到完全固化状态，扩散层1内的未完全反应的819光引发剂及剩余齐聚物、单官能稀释剂近似完全消耗，保证最终产品良好的物理性能(耐磨、抗刮、硬度、附着力等)。
需要说明的是，实际生产过程中，虽然胶水填充层2、反射结构层3以及扩散层1能够达到半固化状态或者完全固化状态，然而由于多种因素的影响，投影屏幕中仍可能残留有少量没有发生反应的光引发剂、丙烯酸酯树脂及稀释剂等，也有可能由于光引发剂、丙烯酸酯树脂及稀释剂完全反应，投影屏幕中没有光引发剂、丙烯酸酯树脂及稀释剂。
本发明通过在反射固化胶和透明固化胶中加入两种光引发剂，使得反射固化胶和透明固化胶需要两种不同波长的光线分别照射才能完全固化，在此过程中，一种光线的照射只能使反射固化胶达到半固化状态，反射固化胶半固化后不仅有利于透明固化胶的涂布，还有利于透明固化胶和反射固化胶的结合，在另一种光线的照射下，反射固化胶中之前未固化的光引发剂与透明固化胶中的光引发剂同时固化，使胶水填充层2和反射结构层3结合紧密。
综上，本发明还提供一种如上所述的投影屏幕的制备方法，所述制备方法包含：
S1：在基底上涂布反射固化胶，将反射固化胶加工成菲涅尔反射结构的同时，采用第一UV固化装置固化，以形成半固化的反射结构层，其中，第一UV固化装置的UV波峰的范围为240nm-340nm；
S2：在半固化的反射结构层上涂布透明固化胶后，采用第二UV固化装置固化，以形成半固化的胶水填充层以及完全固化的反射结构层，其中，第二UV固化装置的UV波峰的范围为360nm-400nm；
S3：在半固化的胶水填充层上涂布透明固化胶，将透明固化胶加工成扩散结构的同时，采用所述第一UV固化装置固化，以形成半固化的扩散层以及完全固化的胶水填充层，之后进行脱模；
S4：采用第二UV固化装置固化扩散层，以形成投影屏幕。
综上所述，本发明通过在反射固化胶和透明固化胶中添加两种光引发剂，并采用二次固化的方式，使得组成投影屏幕的基底、微结构反射层以及扩散层之间能够紧密结合，大大降低了产品的厚度，实现了超薄投影抗光幕的制作，降低了生产成本；另外，投影屏幕的生产过程中无需大量有机溶剂混合物，不会造成VOC排放，与现有工艺相比更加环保安全。

Claims (12)

1.一种投影屏幕，其特征在于，所述投影屏幕包含依次层叠的基底、微结构反射层以及扩散层，所述微结构反射层包含反射结构层和胶水填充层，所述反射结构层的材质为反射固化胶；所述胶水填充层和扩散层的材质为透明固化胶；所述反射固化胶包含按重量份计的如下组分：
Figure FDA0003176808110000011
所述反射固化胶助剂包含分散剂、流平剂、消泡剂、阻聚剂；
所述透明固化胶包含按重量份计的如下组分：
Figure FDA0003176808110000012
所述透明固化胶助剂包含消泡剂、流平剂、阻聚剂。
2.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述基底的厚度为50μm-250μm，微结构反射层的厚度为100μm，扩散层的厚度为5μm-10μm。
3.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射结构层的反射率为10％-35％。
4.如权利要求3所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射结构层的反射率为20％-25％。
5.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述184光引发剂的UV吸收峰值为240nm-250nm或320nm-335nm；所述819光引发剂的UV吸收峰值为365nm-400nm。
6.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 15-35重量份
稀释剂 15-35重量份。
7.如权利要求6所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 25-35重量份
稀释剂 25-35重量份。
8.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述掺杂粒子包含按重量份计的如下组分：
铝银粉 10-20重量份
炭黑 10-25重量份
散射粒子 0.5-5重量份。
9.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射固化胶助剂包含按重量份计的如下组分：
Figure FDA0003176808110000021
10.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述透明固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 30-50重量份
稀释剂 30-50重量份。
11.如权利要求10所述的投影屏幕，其特征在于，所述透明固化胶主体包含按重量份计的如下组分：
丙烯酸酯树脂/乙烯基树脂 40-45重量份
稀释剂 45-50重量份。
12.一种投影屏幕的制备方法，其特征在于，所述投影屏幕为权利要求1中所述的投影屏幕，所述制备方法包括：
S1：在基底上涂布反射固化胶，将反射固化胶加工成菲涅尔反射结构的同时，采用第一UV固化装置固化，以形成半固化的反射结构层，其中，第一UV固化装置的UV波峰的范围为240nm-340nm；
S2：在半固化的反射结构层上涂布透明固化胶后，采用第二UV固化装置固化，以形成半固化的胶水填充层以及完全固化的反射结构层，其中，第二UV固化装置的UV波峰的范围为360nm-400nm；
S3：在半固化的胶水填充层上涂布透明固化胶，将透明固化胶加工成扩散结构的同时，采用所述第一UV固化装置固化，以形成半固化的扩散层以及完全固化的胶水填充层，之后进行脱模；
S4：采用第二UV固化装置固化扩散层，以形成投影屏幕。
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