一種透明正投影屏幕的構(gòu)造和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種透明正投影屏幕，它是由散射型偏光片和反射型偏光片復(fù)合成散射反射型偏光片，散射型偏光片采用復(fù)合三醋酸纖維素保護(hù)拉伸聚乙烯醇薄膜夾聚合物分散液晶層制成；反射型偏光片采用復(fù)合三醋酸纖維素保護(hù)拉伸聚乙烯薄膜和聚乙烯醇薄膜多層膜制成。制品用作透明正投影屏幕，散射型偏光片一面朝向投影機(jī)，投影自然光入射，一半光透射，一半光背散射，正投影成像效果比較好；投影偏振光入射，偏振方向與透光軸正交，沒有透射光浪費(fèi)，發(fā)生全背散射，正投影成像效果更好。該制品與單片液晶投影機(jī)組成黃金搭檔，是成像效果神奇的透明正投影屏幕。
【專利說明】一種透明正投影屏幕的構(gòu)造和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明技術(shù)方案涉及一種透明正投影屏幕的構(gòu)造和應(yīng)用，屬于液晶器件物理與高 分子功能薄膜材料學(xué)科交叉成果在投影顯示設(shè)備--透明投影屏幕上應(yīng)用的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 透明投影屏幕是使觀眾隔著屏幕能看到屏幕后面的景物，又能看清屏幕上投影圖 像的特殊投影屏幕，具有隔空懸物魔幻成像的神奇效果?，F(xiàn)有的透明投影屏幕技術(shù)主要是 全息投影膜，這種膜是在塑料基材上用精密加工技術(shù)壓印出微觀的"坑坑點(diǎn)點(diǎn)"，使入射投 影光在其表面的透射、反射和散射有個合理分布，要求其透明性好，則其成像性就差，反之 要求其成像性好，則其透明性自然就差，譬如說入射投影光有50%的光透射，則可能有30% 的光前散射，20%的光背散射，成像效果正投和背投都差不多。我們做過對比實(shí)驗，用稍帶霧 度朦朧半透明的普通塑料書皮與全息投影膜放在一起當(dāng)透明投影屏幕，看到其成像效果相 差并不大。偏光片是光學(xué)元件，眾所周知在液晶顯示器上應(yīng)用的和觀看立體電影用的是吸 收型偏光片，自然光入射，一半光吸收，一半光透射，此外也還有反射型偏光片和散射型偏 光片等，顧名思義有一半光反射，一半光透射就是反射型偏光片；有一半光散射，一半光透 射就是散射型偏光片。反射型偏光片作為液晶顯示器件背光源增亮膜，已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，專利為 3M公司獨(dú)占。散射型偏光片尚無商品，本發(fā)明人前期公開了"一種散射偏光玻璃及其制造 方法和應(yīng)用"（CN 103033970 A)和"一種散射偏光片及其制造方法和應(yīng)用"（CN 103592716 A)幾個發(fā)明專利，提出散射型偏光片當(dāng)作透明投影屏幕的主張，認(rèn)為采用單片液晶投影機(jī)， 投影光偏振方向與散射偏光片透光軸正交時，沒有透射光浪費(fèi)，發(fā)生全散射，背投影成像清 晰，效果神奇。其實(shí)透明投影屏幕市場需求也十分需要尋找到一種透明正投屏幕技術(shù)，因 為很多場合空間有限，會議室四面落地窗，正投白屏幕必然遮擋玻璃通透視覺，透明正投屏 幕，投影光能量利用率高，玻璃隔斷內(nèi)觀眾看投影成像清楚明亮，而不需要玻璃隔斷外的人 能看清楚，本發(fā)明正是這樣一種透明正投影屏幕的技術(shù)方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：一種透明正投影屏幕，有透光軸，具有比較高的 透光率，也有適當(dāng)?shù)谋成⑸湫?，又具有一定的偏振度，自然光投影，一半光透射，一半光背?射，正投成像清晰明亮。偏振光投影，偏振方向與透光軸正交，則沒有透射光浪費(fèi)，發(fā)生完全 背散射，正投影成像效果更佳。
[0004] 本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種透明正投影屏幕，由散射型偏 光片和反射型偏光片復(fù)合而成，兩種偏光片透光軸平行。散射型偏光片由拉伸聚乙烯醇膜 夾聚合物分散液晶層制成，制造方法如專利"一種散射偏光片及其制造方法和應(yīng)用"（CN 103592716 A)所述；反射型偏光片由拉伸各向同性膜與拉伸各向異性膜重復(fù)疊加復(fù)合多層 膜制成，制造方法與現(xiàn)有多層膜反射型偏光片制造技術(shù)類似，但技術(shù)指標(biāo)要求低，更簡單可 行。散射型偏光片和反射型偏光片的制造需要在潔凈車間進(jìn)行，都需要有拉伸和復(fù)合自動 化控制設(shè)備，現(xiàn)有的吸收型偏光片制造廠商都能承擔(dān)，只是需要增加紫外光曝光臺裝置。
[0005] 拉伸聚合物分散液晶散射型偏光片的光學(xué)原理是，拉伸液晶微滴呈細(xì)長橢球形 狀，液晶微滴中液晶分子大致沿拉伸方向取向，在垂直拉伸方向，液晶尋常光折射率與聚合 物折射率相近，光透射。在沿拉伸方向，液晶非常光折射率與聚合物折射率不相等且相差比 較大，光散射。多層膜反射型偏光片的光學(xué)原理是，不同膜材料拉伸各向異性不同，垂直拉 伸方向?qū)こ９庹凵渎式咏嗤?，光透射。沿拉伸方向非常光折射率相差比較大，相鄰層界面 光大量透射，微量反射，但是當(dāng)層數(shù)很多時，反射光積少成多就十分可觀了?，F(xiàn)有多層膜反 射型偏光片增亮膜層數(shù)幾百層，號稱"千層餅"結(jié)構(gòu)，外觀已經(jīng)亮如銀鏡。
[0006] 透明正投影屏幕的制造方法基本工藝過程由散射型偏光片制造和反射型偏光片 制造以及兩種偏光片的復(fù)合這三個過程構(gòu)成。
[0007] 散射型偏光片制造方法： 第一步，配制預(yù)聚物，用2(Γ30%的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、65?75%的三羥甲基丙烷三 丙烯酸酯和:Γ5%的光引發(fā)劑1173配制預(yù)聚物，將混合物在室溫條件下攪拌2分鐘充分混 合均勻。
[0008] 第二步，配制液晶膠，將第一步配制的預(yù)聚物與向列相液晶材料以2 :1的質(zhì)量比 混合，并加入適量的塑料微球襯墊料，室溫下用攪拌器攪拌2分鐘使其充分混合形成液晶 膠，液晶膠呈無色透明狀態(tài)，且粘度較小。
[0009] 第三步，夾膠復(fù)合，在精密覆膜機(jī)上進(jìn)行，把兩卷聚乙烯醇薄膜(約0. 2mm厚)開卷， 從兩個方向拉過來夾到覆膜機(jī)對轉(zhuǎn)粗輥間，用大號注射器向薄膜之間注射液晶膠，經(jīng)過覆 膜機(jī)壓合，兩張薄膜中夾著液晶膠被壓合成厚度高度均勻的夾層薄膜。
[0010] 第四步，曝光，將復(fù)合夾層薄膜傳送到紫外光燈曝光臺上進(jìn)行曝光，紫外光燈強(qiáng)度 400W/m2,燈距10cm，曝光2min，預(yù)聚物發(fā)生聚合反應(yīng)，向列相液晶從聚合物中析出，形成直 徑接近1 μ m的液晶微滴，制品外觀為朦朧散射霧態(tài)。
[0011] 第五步，拉伸，對第四步得到的制品在拉伸設(shè)備上進(jìn)行拉伸，拉伸輥加熱溫度約60 度，拉伸比4倍以上，制品外觀半透明態(tài)。
[0012] 第六步，復(fù)合保護(hù)膜，在復(fù)合機(jī)上把第五步得到的制品兩面涂膠復(fù)合上三醋酸纖 維素保護(hù)膜(約0. 1mm厚)，就得到散射型偏光片，設(shè)計制品厚度約0. 3mm，透光率60%以上， 偏振度70%以上。
[0013] 反射型偏光片制造方法： 第一步，把厚度同為0. 2mm的聚乙烯薄膜和聚乙烯醇薄膜開卷，兩種薄膜疊加在一起， 在加熱覆膜設(shè)備上壓延成雙層復(fù)合膜，將復(fù)合膜收卷。
[0014] 第二步，重復(fù)第一步，得到第二卷制品。
[0015] 第三步，把上述兩步得到的制品重新開卷，兩張雙層復(fù)合膜疊加在一起，聚乙烯膜 與聚乙烯醇膜面相貼合，重復(fù)第一步和第二步，得到兩卷4層壓延復(fù)合膜。
[0016] 第四步，把第三步得到的制品重新開卷，兩張四層壓延復(fù)合膜疊加在一起，還是與 聚乙烯醇膜面相貼合，加熱壓延，得到兩卷8層壓延復(fù)合膜。每次壓延都將兩張膜壓延成一 張膜的厚度，至此8層壓延復(fù)合膜厚度約0. 2mm。如此反復(fù)，得到16層、32層、64層等制品。
[0017] 第五步，拉伸，把64層復(fù)合膜在拉伸設(shè)備上拉伸，拉伸比4倍以上，得到制品外觀 半透明態(tài)。
[0018] 第六步，復(fù)合保護(hù)膜，在復(fù)合機(jī)上把第五步得到的制品兩面涂膠復(fù)合上三醋酸纖 維素保護(hù)膜(約0. 1mm厚)，就得到散射型偏光片，設(shè)計制品厚度約0. 3mm，透光率60%以上， 反射率40%以下，偏振度70%以上。
[0019] 在復(fù)合設(shè)備上把兩種偏光片復(fù)合在一起，最后得到透明正投屏幕制品，優(yōu)化設(shè)計 液晶與預(yù)聚物比例和薄膜層數(shù)，改進(jìn)曝光、壓延和拉伸工藝，可望得到透光率50%以上，偏 振度80%以上的散射反射偏光片制品。
[0020] 本發(fā)明的有益效果：所述一種透明正投影屏幕，具有散射反射偏光片新穎功能。當(dāng) 然光束先經(jīng)過散射偏光片還是先經(jīng)過反射偏光片的狀態(tài)是不同的，散射反射偏光片作透明 投影屏幕，必須是散射型偏光片一面朝向投影機(jī)和觀眾。散射型偏光片用作透明投影屏幕， 由于前散射成分多，背散射成分少，所以適合作透明背投影屏幕。單純的反射型偏光片作透 明正投影屏幕，由于鏡面反射的性質(zhì)，有的角度投影刺眼明亮，而有的角度什么都看不見， 因此如果是投影光從反射型偏光片一面入射則不能當(dāng)作正投屏幕用。僅僅是把反射型偏光 片做霧化處理，雖然削弱了鏡面反射，增強(qiáng)了漫反射，但是透光率會嚴(yán)重下降而不再透明。 本發(fā)明把散射型偏光片和反射型偏光片復(fù)合到一起，解決了既保障屏幕較高透光率的透明 性問題，也克服散射型偏光片的前散射強(qiáng)背散射弱問題，又消除了反射型偏光片鏡面反射 的問題。
[0021] 現(xiàn)有正規(guī)反射型偏光片增亮膜商品，性能指標(biāo)要求高，透光率40%以上，偏振度 95%以上，反射率50%以上，外觀看上去反射光太強(qiáng)，干擾人的視覺已經(jīng)不能感到它是半透 明的。本發(fā)明要達(dá)到制品有比較高的透光率，則對偏振度要求就可以比較低。在散射型偏 光片方面，增加聚合物比例減少液晶比例，減少膜層厚度，弱光源曝光等都可以用來增強(qiáng)透 光率降低偏振度。在反射型偏光片方面，增加兩種膜拉伸各向異性差距，減少膜層數(shù)，可以 增強(qiáng)透光率，降低反射率，降低偏振度。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有透明投影屏幕比較，正投影效果更理想，其他技術(shù)沒有散射反射偏 光片功能，正投影效果越好透明性就越差，應(yīng)用中通常也是需要暗環(huán)境(關(guān)燈和擋窗簾)，不 然就是采用超強(qiáng)功率的投影機(jī)。而本發(fā)明制品正投亮背投暗，采用普通DLP自然光投影機(jī)， 一半光前透射，一半光背散射，正投影效果頗佳。但是當(dāng)對投影機(jī)加偏光片鏡頭或采用單 片液晶投影機(jī)時效果則大不相同，投影光是偏振光，當(dāng)偏振方向與散射反射偏光片透光軸 正交時，沒有透射光浪費(fèi)，發(fā)生全背散射，因此正投影成像清晰明亮。如果隔著散射反射偏 振片透明屏幕觀察，看到自然光投影機(jī)如同正午太陽一般刺眼的話，偏振光投影機(jī)就如同 十五的月亮了。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 附圖1為本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖，圖1中，101--三醋酸纖維素保護(hù)膜；102-- 聚乙烯醇膜；103--聚合物分散液晶層；104--拉伸長橢球形液晶微滴；105--聚乙烯 醇與聚乙烯復(fù)合多層膜。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 散射型偏光片制造方法： 第一步，配制預(yù)聚物，用30%的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、65%的三羥甲基丙烷三丙烯酸 酯和5%的光引發(fā)劑1173配制預(yù)聚物，將混合物在室溫條件下攪拌2分鐘充分混合均勻。
[0025] 第二步，配制液晶膠，將第一步配制的預(yù)聚物與向列相液晶材料以2 :1的質(zhì)量比 混合，并加入適量的塑料微球襯墊料，室溫下用攪拌器攪拌2分鐘使其充分混合形成液晶 膠，液晶膠呈無色透明狀態(tài)，且粘度較小。
[0026] 第三步，夾膠復(fù)合，在精密覆膜機(jī)上進(jìn)行，把兩卷聚乙烯醇薄膜(約0. 2mm厚)開卷， 從兩個方向拉過來夾到覆膜機(jī)對轉(zhuǎn)粗輥間，用大號注射器向薄膜之間注射液晶膠，經(jīng)過覆 膜機(jī)壓合，兩張薄膜中夾著液晶膠被壓合成厚度高度均勻的夾層薄膜。
[0027] 第四步，曝光，將復(fù)合夾層薄膜傳送到紫外光燈曝光臺上進(jìn)行曝光，紫外光燈強(qiáng)度 400W/m 2,燈距10cm，曝光2min，預(yù)聚物發(fā)生聚合反應(yīng)，向列相液晶從聚合物中析出，形成直 徑接近1 μ m的液晶微滴，制品外觀為朦朧散射霧態(tài)。
[0028] 第五步，拉伸，對第四步得到的制品在拉伸設(shè)備上進(jìn)行拉伸，拉伸輥加熱溫度約60 度，拉伸比4倍以上，制品外觀半透明態(tài)。
[0029] 第六步，復(fù)合保護(hù)膜，在復(fù)合機(jī)上把第五步得到的制品兩面涂膠復(fù)合上三醋酸纖 維素保護(hù)膜(約〇. 1mm厚)，就得到散射型偏光片。
[0030] 反射型偏光片制造方法： 第一步，把厚度同為0. 2mm的聚乙烯薄膜和聚乙烯醇薄膜開卷，兩種薄膜疊加在一起， 在加熱覆膜設(shè)備上壓延成雙層復(fù)合膜，將復(fù)合膜收卷。
[0031] 第二步，重復(fù)第一步，得到第二卷制品。
[0032] 第三步，把上述兩步得到的制品重新開卷，兩張雙層復(fù)合膜疊加在一起，聚乙烯膜 與聚乙烯醇膜面相貼合，重復(fù)第一步和第二步，得到兩卷4層壓延復(fù)合膜。
[0033] 第四步，把第三步得到的制品重新開卷，兩張四層壓延復(fù)合膜疊加在一起，還是與 聚乙烯醇膜面相貼合，加熱壓延，得到兩卷8層壓延復(fù)合膜。每次壓延都將兩張膜壓延成一 張膜的厚度，至此8層壓延復(fù)合膜厚度約0. 2mm。如此反復(fù)，得到16層、32層、64層等制品。
[0034] 第五步，拉伸，把64層復(fù)合膜在拉伸設(shè)備上拉伸，拉伸比4倍以上，得到制品外觀 半透明態(tài)。
[0035] 第六步，復(fù)合保護(hù)膜，在復(fù)合機(jī)上把第五步得到的制品兩面涂膠復(fù)合上三醋酸纖 維素保護(hù)膜(約〇. 1mm厚)，就得到散射型偏光片。
[0036] 在復(fù)合設(shè)備上把兩種偏光片復(fù)合在一起，最后得到透明正投影屏幕制品，透光率 50%以上，偏振度80%以上的散射反射偏光片制品。
[〇〇37] 把制品貼合在會議室落地窗玻璃上，就是透明正投影屏幕。
【權(quán)利要求】
1. 一種透明正投影屏幕的構(gòu)造和應(yīng)用，其特征在于其是由兩片分別是散射偏光片和反 射偏光片貼合成的復(fù)合膠片制品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明正投影屏幕，其特征在于所述散射偏光片是拉伸法制備 的聚合物分散液晶散射偏光片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明正投影屏幕，其特征在于所述反射偏光片是各向異性膜 與各向同性膜復(fù)合的多層膜結(jié)構(gòu)反射偏光片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物分散液晶散射偏光片，特征在于其高透光率和適當(dāng)?shù)?偏振度性質(zhì)，由兩張聚乙烯醇薄膜夾層聚合物分散液晶層，經(jīng)紫外光固化發(fā)生相分離，再經(jīng) 加熱拉伸，兩側(cè)又復(fù)合上三醋酸纖維素保護(hù)膜而制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層膜反射偏光片，特征在于其高透光率和適當(dāng)?shù)钠穸群?反射率性質(zhì)，由聚乙烯膜和聚乙烯醇膜兩種材料重復(fù)交替疊在一起復(fù)合成的多層膜，加熱 軟化拉伸，兩側(cè)又復(fù)合上三醋酸纖維素保護(hù)膜而制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明正投影屏幕，其特征在于其光學(xué)性質(zhì)，散射偏光片與反 射偏光片的透光軸平行，從散射偏光片一側(cè)入射自然光，一半光前透射，另一半光背散射； 入射偏振光方向與透光軸平行時，完全透射無反射和散射；偏振光方向與透光軸正交時，完 全背散射無透射。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明正投影屏幕，其特征在于其應(yīng)用，是一種透明正投影屏 幕技術(shù)，具有透明性好和正投影成像性也好的原理性優(yōu)勢，與單片液晶投影機(jī)組成黃金搭 檔，投影光不浪費(fèi)，在比較亮環(huán)境下正投影成像也比較清晰。
【文檔編號】G02F1/1333GK104090463SQ201410308383
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】范志新 申請人:深圳市三利譜光電科技股份有限公司