CN116540417A - 一种悬浮3d成像膜及其制备方法 - Google Patents

一种悬浮3d成像膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及薄膜技术领域,具体的涉及一种悬浮3D成像膜及其制备方法。所述悬浮3D成像膜,包括:透明基层,包括相对设置的第一表面和第二表面;图文层,压印在所述透明基层的第一表面,包括复数个微图文;图文层为材料厚度0.1mm时透过率不大于10%的光敏胶水按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2压印而成;微透镜层,纳米压印在所述透明基层的第二表面,包括与所述复数个微图文一一对应设置用于集成成像的复数个微透镜,微透镜的光学面型为非球面面型。本申请的悬浮3D成像膜不再需要往压印沟槽中填充纳米油墨,减少了一道制造工序及少用了一种材料,减低了悬浮3D成像膜的制造成本的同时,提高了悬浮3D成像膜的制造效率。

Description

一种悬浮3D成像膜及其制备方法
技术领域
本申请涉及薄膜技术领域,具体的涉及一种悬浮3D成像膜及其制备方法。
背景技术
3D成像技术常见的为周期型莫尔成像,其设计原理为:透镜层的微透镜周期性设置,其周期为Tr;图案层的微图案也周期性设置,其周期为Tb;Tr与Tb满足一定比例条件,例如r=Tb/Tr,则显示的莫尔图像相对于微图案的放大倍率为M=1/(1-r);当r>1时,莫尔图像上浮,当r<1时,莫尔图像下沉。根据放大倍率公示可得,莫尔图像的放大倍率取决于透镜层和图案层的周期比,周期比r越接近1,放大倍率越大,并趋向于无穷大。另外,周期比r也决定了莫尔图像的上浮(或下沉)的薄膜高度(或深度);以r<1为例,r越接近1,莫尔图像的下沉深度越深。
利用3D成像技术制造的薄膜被广泛应用于信息、显示、医疗、军事、防伪、装饰等领域,然而由于现有技术中薄膜的图案层多为一般透明的光敏胶水压印而成,还要在压印的沟槽中填充纳米油墨才能保证成像效果,制造步骤繁琐且制造成本大。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足,本申请的目的在于提供一种悬浮3D成像膜及其制备方法,优化3D成像膜的制造过程,在实现3D成像膜更加清晰和更大角度的成像效果的同时,减少制造3D成像膜工序,提高制造3D成像膜的生产效率,降低3D成像膜的制造成本。
为实现上述目的,本申请提供一种悬浮3D成像膜,包括:
透明基层,包括相对设置的第一表面和第二表面;
图文层,压印在所述透明基层的第一表面,包括复数个微图文;所述图文层为材料厚度0.1mm时透过率不大于10%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行压印而成;
微透镜层,纳米压印在所述透明基层的第二表面,包括与所述复数个微图文一一对应设置,用于集成成像的复数个微透镜,所述微透镜的光学面型为非球面面型,所述非球面面型的面型公式如下:
其中,z是非球面的矢高,c是非球面顶点曲率,r为非球面半径,k为非球面的圆锥系数,α1,α2,α3,α4是高次非球面系数。
进一步的,所述压印沟槽深度为1μm~30μm。
进一步的,所述图文层为材料厚度9μm时透过率为8%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行压印而成。
进一步的,所述图文层为材料厚度9μm时透过率为8%的光敏胶水,按照压印沟槽深度6μm、残胶层厚度3μm压印而成。
进一步的,所述透明基层为聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、透明聚酰亚胺(CPI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、液晶屏和Micro LED屏中的任意一种或其组合。
为实现上述目的,本申请提供一种悬浮3D成像膜的制备方法,包括:
提供透明基层,所述透明基层包括相对设置的第一表面和第二表面;
在所述第一表面上涂覆材料厚度0.1 mm时透过率不大于10%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行模具压印形成包括复数个微图文的图文层,并紫外线照射固化;
在所述第二表面上涂覆光敏胶水,进行模具压印形成包括与所述复数个微图文一一对应设置、用于集成成像的复数个微透镜的微透镜层,并紫外线照射固化,获得悬浮3D成像膜;
其中,所述微透镜的光学面型为非球面面型,所述非球面面型的面型公式如下:
其中,z是非球面的矢高,c是非球面顶点曲率,r为非球面半径,k为非球面的圆锥系数,α1,α2,α3,α4是高次非球面系数。
进一步的,所述压印沟槽深度为1μm~30μm。
进一步的,所述图文层为材料厚度9μm时透过率为8%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行压印而成。
进一步的,所述图文层为材料厚度9μm时透过率为8%的光敏胶水,按照压印沟槽深度6μm、残胶层厚度3μm压印而成。
进一步的,所述透明基层为聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、透明聚酰亚胺(CPI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、液晶屏和Micro LED屏中的任意一种或其组合。
为实现上述目的,本申请提供一种悬浮3D成像装置,包括依次设置的:成像介质、如上所述的悬浮3D成像膜和投射器,所述投射器用于将所述悬浮3D成像膜的3D像投射在所述成像介质上。
本申请的一种悬浮3D成像膜,通过对图文层的压印进行改进,使用特定透过率的胶水及特定的压印沟槽深度与残胶层厚度比进行压印,不再需要往压印沟槽中填充纳米油墨,减少了一道制造工序及少用了一种材料,减低了悬浮3D成像膜的制造成本的同时,提高了悬浮3D成像膜的制造效率。
本申请的一种悬浮3D成像膜,通过对微透镜层的微透镜进行改进,设计非球面的面型,使悬浮3D成像膜在成像时能够实现更加清晰和更大角度的成像效果。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请而了解。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解,并且构成说明书的一部分,并与本申请的实施例一起,用于解释本申请,并不构成对本申请的限制。在附图中:
图1为本申请实施例1的悬浮3D成像膜的结构示意图;
图2为本申请实施例1的图文层的局部意图;
图3为本申请实施例1的微透镜层的局部意图;
图4为本申请实施例2的悬浮3D成像装置的结构示意图;
图5为本申请实施例3的悬浮3D成像膜的制备方法的流程示意图;
图6为本申请实施例3在不同压印参数下的图文层透过率示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例,然而应当理解的是,本申请可以通过各种形式来实现,而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例,相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是,本申请的附图及实施例仅用于示例性作用,并非用于限制本申请的保护范围。
应当理解,本申请的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行,和/或并行执行。此外,方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本申请的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括,即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”;术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”;术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意,本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的,本领域技术人员应当理解,除非在上下文另有明确指出,否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上。
下面,将参考附图详细地说明本申请的实施例。
实施例1
本申请的一个实施例,提供了一种悬浮3D成像膜,图1为本申请实施例1的悬浮3D成像膜的结构示意图,如图1所示,本申请的悬浮3D成像膜包括:
透明基层100,包括相对设置的第一表面(下表面)和第二表面(上表面);
图文层200,压印在透明基层100的第一表面,包括复数个微图文;图文层200为材料厚度0.1mm时透过率不大于10%的光敏胶水,按照压印沟槽深度H1与残胶层厚度H0比值为2进行压印而成;
示例性的,参阅图2,图2为本申请实施例1的图文层的局部意图,相邻微图文的中心间隔一般为80~150um。
微透镜层300,纳米压印在透明基层100的第二表面,包括与复数个微图文一一对应设置、用于集成成像的复数个微透镜,微透镜的光学面型为非球面面型,所述非球面面型的面型公式如下:
其中,z是非球面的矢高,c是非球面顶点曲率,r为非球面半径,k为非球面的圆锥系数,α1,α2,α3,α4是高次非球面系数。
示例性的,参阅图3,图3为本申请实施例1的微透镜层的局部意图。
在本实施方式中,压印沟槽深度H1为6μm,残胶层厚度H0为3μm,图文层200为9μm透过率为8%的光敏胶水压印而成。
在另外一些实施方式中,所述压印沟槽深度可以为1μm~30μm中的任意取值。
在另外一些实施方式中,所述图文层200为还可以任意材料厚度0.1mm时透过率不超过10%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行压印而成,如透过率6%的光敏胶水和透过率4%的光敏胶水。
在本实施方式中,透明基层100为聚碳酸酯(PC)透明基层。
在另外一些实施方式中,透明基层100还可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、透明聚酰亚胺(CPI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、液晶屏和Micro LED屏中的任意一种或其组合。
实施例2
本申请的一个实施例,提供了一种悬浮3D成像装置,图4为本申请实施例2的悬浮3D成像装置的结构示意图,本申请的悬浮3D成像装置包括依次设置的:
成像介质400、如上所述的悬浮3D成像膜500和投射器600,投射器600用于将所述悬浮3D成像膜的3D像投射在所述成像介质上。
在本实施方式中,成像介质400为水杯,悬浮3D成像膜500和投射器600叠设在成像介质400的底部。
在本实施方式中,配置以投射器600界面为底,顶角60度的等腰三角形abc的高为M,该高度M即为悬浮影响允许设计的最低高度,投射器600的投射距离H>M。
实施例3
本申请提供一种悬浮3D成像膜的制备方法,下面将参考图5对本申请的悬浮3D成像膜的制备方法进行详细描述:
步骤S101:提供透明基层,所述透明基层包括相对设置的第一表面和第二表面;
透明基层可以为聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、透明聚酰亚胺(CPI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的任意一种或其组合。
步骤S102:在所述第一表面(上表面)上涂覆材料厚度0.1 mm时透过率不大于10%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行模具压印形成包括复数微图文的图文层,并采用紫外线照射固化;
涂覆材料厚度0.1 mm时透过率不大于10%的光敏胶水,是因为在本实施方式中要用压印来代替油墨实现成像,图文层需要做到薄而透明,而如果透过率太大而会导致不能实现成像效果。经过综合考虑厚度及成像效果,试验发现需要使用材料厚度0.1mm时透过率不大于10%的UV胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行模具压印,才能使图文层压印的凹槽处和非凹槽处大概2~5倍左右的透过率差异,以此成像清晰。正常而言,越大的透过率差异越方便成像,但考虑到实际应用的光源选择的影响,用于照明成像的光源一般是漫反射的大发散角光源,如果压印沟槽深度过大了,就只适合做线宽较大的图文像了,不然会影响光源的投射效果。因此需要压印沟槽深度与残胶层厚度都要比较小的同时,有大的透过率差异。
综合压印工艺和成像效果,压印沟槽深度的厚度范围在1~30μm时,成像效果最佳。
参阅图6,图6为本申请实施例3在不同压印参数下的图文层透过率示意图,如图6所示,压印沟槽深度的厚度H1与残胶层厚度H0在不同图文层透过率下时,图文层凹槽及非凹槽处的透过率变化。其中,当压印沟槽深度H1的厚度为6μm、残胶层厚度H0为3μm,图文层透过率8%时,压印沟槽深度的厚度与残胶层的透过率比最大,成像效果最好。
步骤S103:在所述第二表面上涂覆光敏胶水,进行模具压印形成包括与所述复数个微图文一一对应设置、用于集成成像的复数个微透镜的微透镜层,并采用紫外线照射固化,获得悬浮3D成像膜;
其中,所述微透镜的光学面型为非球面面型,所述非球面面型的面型公式如下:
其中,z是非球面的矢高,c是非球面顶点曲率,r为非球面半径,k为非球面的圆锥系数,α1,α2,α3,α4是高次非球面系数。
需要说明的是,在设计微透镜时,先确定非球面的顶点曲率c,该顶点曲率c由预设的曲率半径R得到,顶点曲率c为1/R。
在本申请的实施方式中,面型公式的参数如下:
R=0.054517529296,K=0.161332002164,α1=0,α2=-293.829011626600,α3=-238377.403422000000,α4=0。
以上描述仅为本申请的部分实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的公开范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
此外,虽然采用特定次序描绘了各操作,但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序来执行。在一定环境下,多任务和并行处理可能是有利的。同样地,虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节,但是这些不应当被解释为对本申请的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地,在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题,但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反,上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (11)

1.一种悬浮3D成像膜,其特征在于,包括:
透明基层,包括相对设置的第一表面和第二表面;
图文层,压印在所述透明基层的第一表面,包括复数个微图文;所述图文层为材料厚度0.1mm时透过率不大于10%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行压印而成;
微透镜层,纳米压印在所述透明基层的第二表面,包括与所述复数个微图文一一对应设置、用于集成成像的复数个微透镜,所述微透镜的光学面型为非球面面型,所述非球面面型的面型公式如下:
其中,z是非球面的矢高,c是非球面顶点曲率,r为非球面半径,k为非球面的圆锥系数,α1,α2,α3,α4是高次非球面系数。
2.根据权利要求1所述的悬浮3D成像膜,其特征在于,所述压印沟槽深度为1μm~30μm。
3.根据权利要求1所述的悬浮3D成像膜,其特征在于,所述图文层为材料厚度9μm时透过率为8%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行压印而成。
4.根据权利要求3所述的悬浮3D成像膜,其特征在于,所述图文层为材料厚度9μm时透过率为8%的光敏胶水,按照压印沟槽深度6μm、残胶层厚度3μm压印而成。
5.根据权利要求1所述的悬浮3D成像膜,其特征在于,所述透明基层为聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、透明聚酰亚胺(CPI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、液晶屏和Micro LED屏中的任意一种或其组合。
6.一种悬浮3D成像装置,其特征在于,包括依次设置的:成像介质、权利要求1-5任一项所述的悬浮3D成像膜和投射器,所述投射器用于将所述悬浮3D成像膜的3D像投射在所述成像介质上。
7.一种悬浮3D成像膜的制备方法,其特征在于,包括:
提供透明基层,所述透明基层包括相对设置的第一表面和第二表面;
在所述第一表面上涂覆材料厚度0.1 mm时透过率不大于10%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行模具压印形成包括复数个微图文的图文层,并紫外线照射固化;
在所述第二表面上涂覆光敏胶水,进行模具压印形成包括与所述复数个微图文一一对应设置、用于集成成像的复数个微透镜的微透镜层,并紫外线照射固化,获得悬浮3D成像膜;
其中,所述微透镜的光学面型为非球面面型,所述非球面面型的面型公式如下:
其中,z是非球面的矢高,c是非球面顶点曲率,r为非球面半径,k为非球面的圆锥系数,α1,α2,α3,α4是高次非球面系数。
8.根据权利要求7所述的悬浮3D成像膜的制备方法,其特征在于,所述压印沟槽深度为1μm~30μm。
9.根据权利要求8所述的悬浮3D成像膜的制备方法,其特征在于,所述图文层为材料厚度9μm时透过率为8%的光敏胶水,按照压印沟槽深度与残胶层厚度比值0.5~2进行压印而成。
10.根据权利要求9所述的悬浮3D成像膜的制备方法,其特征在于,所述图文层为材料厚度9μm时透过率为8%的光敏胶水,按照压印沟槽深度6μm、残胶层厚度3μm压印而成。
11.根据权利要求7所述的悬浮3D成像膜的制备方法,其特征在于,所述透明基层为聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、透明聚酰亚胺(CPI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、液晶屏和Micro LED屏中的任意一种或其组合。
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