CN114907593A - 复合片材以及制备复合片材的方法、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了复合片材以及制备复合片材的方法、电子设备。该复合片材包括第一透明纹理层，所述第一透明纹理层包括阵列排布的微纳结构，所述微纳结构被配置为构成微透镜阵列，所述第一透明纹理层是由透明材料形成的；图案层，所述图案层位于所述第一透明纹理层远离所述微透镜阵列的一侧；第二透明纹理层，所述第二透明纹理层位于所述图案层远离所述第一透明纹理层的一侧，所述图案层以及所述第一透明纹理层满足可令所述图案层中的图案通过所述微透镜阵列后，在所述微透镜阵列远离所述图案层的一侧形成三维图像。该复合片材具有裸眼3D效果，且可以缓解油墨图案层带来的片层之间结合强度减弱，以及手感较差等问题。

Description

复合片材以及制备复合片材的方法、电子设备
技术领域
本发明涉及电子设备领域，具体地，涉及复合片材以及制备复合片材的方法、电子设备。
背景技术
目前的电子设备，特别是可穿戴设备中的固定带等部位需要与人体接触，并实现固定穿戴的功能。
然而，目前的可穿戴设备，例如智能手表、手环等产品的外挂和佩戴触感仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合片材，该复合片材包括第一透明纹理层，所述第一透明纹理层包括阵列排布的微纳结构，所述微纳结构被配置为构成微透镜阵列，所述第一透明纹理层是由透明材料形成的；图案层，所述图案层位于所述第一透明纹理层远离所述微透镜阵列的一侧；第二透明纹理层，所述第二透明纹理层位于所述图案层远离所述第一透明纹理层的一侧，所述图案层以及所述第一透明纹理层满足可令所述图案层中的图案通过所述微透镜阵列后，在所述微透镜阵列远离所述图案层的一侧形成三维图像。该高分子复合片材具有裸眼3D效果，且可以缓解油墨图案层带来的片层之间结合强度减弱，以及手感较差等问题。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备前面所述的复合片材的方法。该方法包括：形成第一透明纹理层，所述第一透明纹理层具有阵列排布的微纳结构，所述微纳结构被配置为构成微透镜阵列；在所述第一透明纹理层的一侧形成图案层；在所述图案层远离所述第一透明纹理层的一侧形成第二透明纹理层；其中，所述图案层以及所述第一透明纹理层满足可令所述图案层中的图案通过所述微透镜阵列后，在所述微透镜阵列远离所述图案层的一侧形成三维图像。由此，可简便地获得前述的复合片材。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种电子设备。该电子设备的至少一部分是由前面所述的复合片材形成的。由此，该电子设备具有裸眼3D的外观效果，以及用户触感较佳等优点的至少之一。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的高分子复合片材的结构示意图；
图2显示了根据本发明另一个实施例的高分子复合片材的结构示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的确定图案层的过程示意图；
图4显示了根据本发明一个实施例的高分子复合片材视觉效果的示意图；
图5显示了根据本发明一个实施例的高分子复合片材的部分结构示意图；
图6显示了根据本发明另一个实施例的高分子复合片材的部分结构示意图；
图7显示了根据本发明另一个实施例的高分子复合片材的部分结构示意图；
图8显示了根据本发明一个实施例的制备高分子复合片材的方法流程示意图；
图9显示了根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种复合片材。参考图1，该复合片材包括第一透明纹理层200，第一透明纹理层包括阵列排布的微纳结构，该微纳结构被配置为构成微透镜阵列。图案层300位于远离第一透明纹理层200的一侧，第二透明纹理层400位于图案层300远离第一透明纹理层200的一侧，图案层300以及第一透明纹理层200满足可令图案层中的图案通过微透镜阵列后，在微透镜阵列远离第一透明纹理层200的一侧形成三维图像。该高分子复合片材具有裸眼3D效果，且可以缓解油墨图案层带来的片层之间结合强度减弱，以及手感较差等问题。
为例方便理解，下面首先对该复合片材能够实现上述有益效果的原理进行简单说明：
如前所述，目前的电子设备，特别是可穿戴电子设备，以智能手表为例，表带的外观和佩戴触感体验对于智能手表的辨识度以及佩带舒适度都有着极为重要的影响。为了满足柔性、可穿戴以及需要耐弯折等要求，目前的表带材料多为橡胶弹性体材料。目前制备彩色的橡胶弹性体材料多是在配色时将色料混入生胶中，随着加工成型后表带完成着色，所以一次注塑成型只能增加一种颜色，要在表带上制作多种颜色需增加注射次数，提高了成型成本，因此目前的表带配色方案较为单一。并且，目前表带的其他表面处理工艺也较为单一，例如，触感多是通过在弹性橡胶体表面设置手感油和进行表面粗糙度调节的方式实现，且部分调节表面粗糙度的工艺对表带基材的材质有特殊要求，且喷涂手感油后，手感油层和表带本体层存在结合强度弱的问题，长时间佩戴后手感油层会脱落或磨损，使手感变差，影响佩戴体验。
为此，本发明提出的复合片材中的第一透明纹理层具有微透镜阵列，一方面凸出的微纳结构可以改善片材表面的触感，另一方面微透镜阵列可与图案层组合，在图案层一侧形成立体纹理，提高视觉效果。而第二透明纹理层位于基材远离微透镜阵列的一侧，可在该高分子复合片材用于可穿戴电子设备时，提升片材的佩戴触感。
根据本发明的实施例，参考图4，第一透明纹理层中的微透镜阵列可以包括多个焦距相等且阵列排布的透镜210，图案层300中的图案，在经过微透镜阵列之后被用户的肉眼(如图4中所示出的eye)观测到。图案层300可以为含有特定的图案的三维位置信息的图案，该图案图像经过微透镜阵列折射后，可在微透镜阵列远离图案层300的一侧形成三维图像60，以此实现裸眼3D显示的效果。
具体的，图案层300距离微透镜阵列所在平面的距离gd、三维图像60与微透镜阵列所在平面的距离Li以及微透镜阵列中透镜的焦距f满足：
Figure BDA0002941690480000031
其中，图案层300距离微透镜阵列所在平面的距离gd可由图案层以及第一透明纹理层之间的距离决定，三维图像60与微透镜阵列所在平面的距离Li为三维图像60的参考平面40以及微透镜阵列所在平面之间的距离。而透镜的焦距f由透镜210的尺寸相关。本领域技术人员可以理解的是，人体的眼部具有较强的聚焦能力，可通过眼部肌肉调节肉眼观测的焦点，从而清晰的观察到一定范围以内的物体。因此三维图像60与微透镜阵列所在平面的距离Li，只要在一定范围以内，均可被用户清晰的观察到。而上式中图案层300距离微透镜阵列所在平面的距离gd与该高分子复合片材的厚度相关，即gd的数值范围较小，因而本领域技术人员可根据Li的范围，确定f的范围。
发明人发现，微透镜阵列中多个透镜的尺寸，如透镜的直径、多个透镜之间的间距不仅影响图案层的成像，且对该复合片材的触感也具有一定影响。具体而言，透镜可以为凸出于图案层一侧的凸起，此时凸起的直径、间距，也影响用户主管的触感和视觉感官，具体如影响该片材表面的顺滑程度、纹理质感是否明显、使用过程中是否容易出现抓握不牢滑落的现象，甚至影响用户直观地对该片材的硬度、湿润感以及凉爽触感的体验。例如，当在一定间距范围内，多个凸起之间的间距越短则用户的触感越良好，在一定范围以内，凸起的直径越小触感越良好。具体地，参考图5，凸起(即透镜210)的直径d可满足：0.03<d<0.1mm，凸起之间的间距l可满足0.03<l<0.13mm。
根据本发明的实施例，多个透镜的排布方式不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要显示的图形，以及该高分子复合片材的尺寸、形成的三维图像的距离(前述的Li)等确认。例如，参考图5，多个透镜210可以排列为多行和多列，即多个透镜210可为阵列排布的，且位于同一行的透镜之间的距离相等，多个行之间的行间距l也可以相等。
或者，多个透镜210可以排列为多行，同一行中相邻的两个所述透镜之间的凸起间距为l1，相邻两行的透镜之间错开排布，具体可以错开0～1个l1排布。如图6所示出的，第一行中的透镜210A和第二行中的透镜210B之间可以错开0.5个l1的距离排布，以此类推。
根据本发明的实施例，该透镜可以是由突出于第一透明纹理层一侧的凸起形成的。参考图7，该凸起沿着基材所在平面的截面形状不受特别限制，可以包括圆形、椭圆形、四边形、六边形以及三角形等等。多个透镜的边界在基材100上的投影可以排列为矩形、六边形等形状。
根据本发明的实施例，形成第一透明纹理层的材料不受特别限制，只要能够具有较高的透明度，和一定的折射要求即可。例如，形成第一透明纹理层的材料可满足以下条件的至少之一：透光率不小于90％，折射率大于1.3。由此，一方面可以较好地实现微透镜阵列的性能，另一方面也有利于提升该片材整体的亮度上的感官。根据本发明的一些具体实施例，形成第一透明纹理层的材料可以采用高透明度、低摩擦系数的弹性橡胶体材料，具体可以为具有高透明度、高硬度和低摩擦系数的材料，具体地硬度可以不小于80A，更为优选的不小于90A(邵氏硬度)，摩擦系数不大于0.3，以形成类似于皮肤、亲肤类皮革的摩擦副。根据本发明一些具体的实施例，第一透明纹理层的材料可以包括PMMA(甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、PU(聚氨酯)以及PP(聚丙烯)中的至少一种。
根据本发明的实施例，参考图2，该复合片材还可以具有基材100，基材100可位于第一透明纹理层200背离微纳结构的一侧，且基材100是由透明材料形成的。形成基材100的材料也不受特别限制，只要能够透明，并令图案层的图案可透过基材经第一透明纹理层被用户观测到即可。例如，基材100的材料可以与第一透明纹理层的一致也可以不一致。例如，根据本发明一些具体的实施例，形成基材的材料的折射率可小于形成第一透明纹理层的材料的折射率，形成基材的材料的透光率不小于90％。具体地，形成基材的材料包括硅橡胶、氟橡胶以及TPU(热塑性聚氨酯弹性体)中的至少一种。本领域技术人员可在满足前述要求的前提下，根据不同应用场景对复合片材的硬度、柔韧性等性能的要求，选择合适的材料形成基材以及第一透明纹理层。
本领域技术人员能够理解的是，基材100以及第一透明纹理层200只要满足前述的要求，其具体形状可不受特别限制。例如，该复合片材可以不具有基材100，第一透明纹理层可以为如图1以及图2中所示出的多个凸起的结构。或者，第一透明纹理层也可以为一侧具有多个图1以及图2中所示出的多个凸起，另一侧为平面的结构。或者，当该复合片材具有基材100时，第一透明纹理层可以为如图1以及图2中所示出的，也可以为一侧具有多个凸起，另一侧为平面的结构，其中平面的一侧与基材100相接触。
根据本发明的实施例，参考图2，为了进一步提高该复合材料的性能，该复合材料可以进一步包括结合层10。结合层10位于基材100以及图案层300之间，结合层是由透明材料形成的。具体地，结合层的材料可以根据基材的材料进行选择，只要结合层10与基材100和图案层300均具有较好的结合力即可。根据本发明一些具体的实施例，当该复合片材用于诸如可穿戴电子设备的表带等部位时，还需要结合层10具有一定的抗弯折能力。即：结合层10只要能够提升基材100以及图案层300之间结合的牢固程度，并不影响该复合片材的整体性能即可。
根据本发明的实施例，该复合片材可以进一步包括第二基材500和第二结合层20，第二基材位于第二透明纹理层以及图案层之间，第二结合层位于图案层以及基材之间。由此，可进一步提高该复合片材的性能。
第二基材500和第二透明纹理层400的具体结构以及组成均不受特别限制。如前所述，第二透明纹理层400可以为该高分子复合片材提供更好的触感：如图案层300一侧直接接触用户，可能会造成用户触感不佳，以及图案层300长期受摩擦以及汗水侵蚀而导致的脱离问题。在图案层300的另一侧设置第二透明纹理层400，一方面可以保护图案层300，另一方面也可以利用第二透明纹理层400提供更好的触感。例如，第二基材500的材料和厚度可以与基材100一致，第二透明纹理层400的材料和厚度可以与第一透明纹理层200一致。类似地，第二透明纹理层400也可以具有第一透明纹理层所具有的微透镜阵列。如前所述，该微透镜阵列除了能够提供微透镜的功能，还具有较佳的触感。并且，第二基材500和第二透明纹理层400的结构采用与基材以及第一透明纹理层一致的结构，也有利于降低生产成本：在制备时，可以采用包括但不限于双注射成型的方式简便地形成图2中所示出的结构，且制备第二透明纹理层400的模具也可以与第一透明纹理层200的一致，有利于节约设备成本。
类似地，第二结合层20的材质也可以与结合层10一致，由此，可提高图案层300以及第二基材500之间的结合。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备前面所述的复合片材的方法。参考图8，以该复合片材具有基材为例，该方法可以包括以下步骤：
S100：在基材上形成第一透明纹理层
根据本发明的实施例，在该步骤中，在基材上形成第一透明纹理层。具体地，在该步骤中，可以利用微透镜纹理层模具，在基材上通过双注射成型、模压以及UV转印中的至少一种方式，形成第一透明纹理层。关于第一透明纹理层的材料、透镜的结构以及基材的材料，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。
例如，微透镜纹理层模具可以是基于所述微透镜阵列的形状，利用激光镭雕处理以及光刻处理的至少之一形成的。随后，根据形成第一透明纹理层的材料，选择前述工艺中的至少一种，形成具有预定形状和排布的多个透镜，构成微透镜阵列，从而形成第一透明纹理层。
本领域技术人员能够理解的是，当该高分子不具有基材时，该步骤可直接在图案层的一侧形成第一透明纹理层。
S200：在所述基材远离所述第一透明纹理层的一侧形成图案层
根据本发明的实施例，在该步骤中，在基材未设置第一透明纹理层的一侧形成图案层。
根据本发明的具体实施例，形成图案层包括确定所述图案层的图案的操作。如前所述，图案层中的图案可具有用于形成裸眼3D显示的图像信息。参考图3，确定所述图案层的图案可以包括以下步骤：
首先，基于需要形成的三维图像，形成三维实体物。三维实体物可以是通过包括但不限于3D打印、光刻等技术形成的。随后，提供微透镜阵列和图像采集单元600，将微透镜阵列(为简便表示，图中仅示出了多个微透镜210)置于图像采集单元600的一侧，并将三维实体物至于微透镜阵列远离图像采集单元600的一侧。随后，采集单元采集经过微透镜阵列之后的图像信息。随后基于该图像信息，确定图案层的图案。
具体地，由于光的可逆性，可通过微透镜阵列对三维实物体进行记录，即通过图像采集单元采集三维实物体经过微透镜阵列之后的集成成像。该集成成像具有可以重建出该三维物体的场景的垂直视差信息和水平视差信息。具体而言，每个透镜都可从不同方向对三维实物体不同位置的空间信息进行记录，因而可以确定该三维实物体在空间内的图像。基于图像采集单元600获得的图像信息，可以确定能够经过微透镜阵列的折射后能够重现该三维实物体的像的图像，该图像即为图案层的图案。
具体的，在采集该图像信息的过程中，可令图像采集单元600以及微透镜阵列之间的距离g，微透镜阵列以及实体物的参考平面之间的距离a，以及微透镜阵列中透镜的焦距f满足：
Figure BDA0002941690480000061
如前所述，微透镜阵列中透镜的焦距f与透镜的尺寸相关，因而可以确认三维实物体以及图像采集单元的摆放位置。
根据本发明的实施例，在形成图案层之前，还可以包括形成前述的结合层的操作。由此，可进一步提高图案层和基材之间的结合。
S300：在所述图案层远离所述基材的一侧形成第二透明纹理层
根据本发明的实施例，在该步骤中，在图案层远离基材的一侧形成第二透明纹理层。关于第二透明纹理层的材料、结构等，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。由此，可简便地获得前述的复合片材。
根据本发明的实施例，在形成第二透明纹理层之前，还可以包括形成前述的第二基材以及第二结合层的操作。
如前所述，第二透明纹理层可以具有与第一透明纹理层一致的结构，因此，该复合片材可以采用包括但不限于双注射成型的工艺完成制备。或者，也可采用模压、转印等工艺，形成第一透明纹理层和第二透明纹理层。由于二者具有一致的结构，因此可以简化该方法的工艺难度，降低设备成本。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种电子设备。该电子设备的至少一部分是由前面所述的复合片材形成的。由此，该电子设备具有裸眼3D的外观效果，以及用户触感较佳等优点的至少之一。
具体地，参考图9，该电子设备1000包括可穿戴设备，例如可以为包括但不限于智能手表等。该可穿戴设备具有固定带1100，以及表盘1200。固定带1100是由前面所述复合片材形成的。由此，该固定带在内外两侧均可具有较好的触感，且该固定带可为电子设备提供具有类似裸眼3D显示效果的外观。
在本发明的描述中，术语“上”、“下”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示或本发明描述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。在本发明中，术语“第一”、“第二”仅为了区分多个技术特征，而不能够理解为对位置、重要关系和数量的特别限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，术语“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种复合片材，其特征在于，包括：
第一透明纹理层，所述第一透明纹理层包括阵列排布的微纳结构，所述微纳结构被配置为构成微透镜阵列，所述第一透明纹理层是由透明材料形成的；图案层，所述图案层位于所述第一透明纹理层远离所述微透镜阵列的一侧；
第二透明纹理层，所述第二透明纹理层位于所述图案层远离所述第一透明纹理层的一侧，
所述图案层以及所述第一透明纹理层满足可令所述图案层中的图案通过所述微透镜阵列后，在所述微透镜阵列远离所述图案层的一侧形成三维图像。
2.根据权利要求1所述的复合片材，其特征在于，所述微透镜阵列包括多个焦距相等且阵列排布的透镜，
所述图案层距离所述微透镜阵列所在平面的距离gd、所述三维图像与所述微透镜阵列所在平面的距离Li以及所述微透镜阵列中透镜的焦距f满足：
Figure FDA0002941690470000011
3.根据权利要求1所述的复合片材，其特征在于，形成所述第一透明纹理层的材料满足以下条件的至少之一：
透光率不小于90％；
折射率大于1.3。
4.根据权利要求3所述的复合片材，其特征在于，进一步包括基材，所述基材位于所述第一透明纹理层未设置所述微透镜阵列的一侧，
形成所述基材的材料的折射率小于形成所述第一透明纹理层的材料的折射率；
任选地，形成所述基材的材料的透光率不小于90％。
5.根据权利要求3或4所述的复合材料，其特征在于，形成所述第一透明纹理层的材料包括PMMA、PC、PU以及PP中的至少一种；
形成所述基材的材料包括硅橡胶、氟橡胶以及TPU中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的复合片材，其特征在于，进一步包括：
结合层，所述结合层位于所述第一透明纹理层以及所述图案层之间，所述结合层是由透明材料形成的。
7.根据权利要求1所述的复合片材，其特征在于，进一步包括：
第二基材，所述第二基材位于所述第二透明纹理层以及所述图案层之间；
第二结合层，第二结合层位于所述图案层以及所述第二基材之间，
所述第二透明纹理层包括所述微纳结构，所述微纳结构凸出于所述第二结合层远离所述第二基材的一侧。
8.根据权利要求1所述的复合片材，其特征在于，所述微透镜阵列包括多个焦距相等且阵列排布的透镜，所述透镜为凸出于所述第一透明纹理层一侧的凸起，所述凸起的直径d满足：0.03<d<0.1mm；
多个所述凸起之间的间距l满足：0.03<l<0.13mm。
9.根据权利要求8所述的复合片材，其特征在于，所述多个所述透镜排布为多行，同一行中相邻的两个所述透镜之间的凸起间距为l1，相邻两行的所述透镜之间错开0～1个l1排布。
10.根据权利要求8所述的复合片材，其特征在于，所述凸起沿着所述基材所在平面的截面形状包括圆形、椭圆形、四边形、六边形以及三角形。
11.一种制备权利要求1-10任一项所述的复合片材的方法，其特征在于，包括：
形成第一透明纹理层，所述第一透明纹理层具有阵列排布的微纳结构，所述微纳结构被配置为构成微透镜阵列；
在所述第一透明纹理层的一侧形成图案层；
在所述图案层远离所述第一透明纹理层的一侧形成第二透明纹理层；
其中，所述图案层以及所述第一透明纹理层满足可令所述图案层中的图案通过所述微透镜阵列后，在所述微透镜阵列远离所述图案层的一侧形成三维图像。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在基材上形成第一透明纹理层包括：
利用微透镜纹理层模具，通过双注射成型、模压以及UV转印中的至少一种方式，形成所述第一透明纹理层；
所述微透镜纹理层模具是基于所述微透镜阵列的形状，利用激光镭雕处理以及光刻处理的至少之一形成的。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述形成图案层包括确定所述图案层的图案的操作，确定所述图案层的图案包括：
基于需要形成的所述三维图像，形成三维实体物；
提供所述微透镜阵列和图像采集单元，将所述微透镜阵列置于所述图像采集单元的一侧，并将所述三维实体物至于所述微透镜阵列远离所述图像采集单元的一侧；
利用所述图像采集单元采集经过所述微透镜阵列之后的图像信息；
基于所述图像信息，确定所述图案层的图案。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述图像采集单元以及所述微透镜阵列之间的距离g，所述微透镜阵列以及所述实体物的参考平面之间的距离a，以及所述微透镜阵列中透镜的焦距f满足：
Figure FDA0002941690470000031
15.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备的至少一部分是由权利要求1-10任一项所述的复合片材形成的。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括可穿戴设备，所述可穿戴设备具有固定带，所述固定带是由所述高分子复合片材形成的。
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