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(méi)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(shuō)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(gè)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(shuō)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(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，用稍帶霧 度朦朧半透明的普通塑料書(shū)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(wú)商品，本發(fā)明人前期公開(kāi)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(gè)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(shí)，沒(méi)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(chǎng)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(chǎng)合空間有限，會(huì)議室四面落地窗，正投白屏幕必然遮擋玻璃通透視覺(jué)，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(wèn)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(méi)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(wèn)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(jiǎn)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(dòng) 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(tái)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(zhǎng)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(shí)，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(hào)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(guò)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(gè)過(guò)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(wú)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(kāi)卷， 從兩個(gè)方向拉過(guò)來(lái)夾到覆膜機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)粗輥間，用大號(hào)注射器向薄膜之間注射液晶膠，經(jīng)過(guò)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(tái)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(duì)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(jì)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(jì)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(jì) 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(guò)散射偏光片還是先經(jīng)過(guò)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(jiàn)， 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(huì)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(wèn)題，也克服散射型偏光片的前散射強(qiáng)背散射弱問(wèn)題，又消除了反射型偏光片鏡面反射 的問(wèn)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(jué)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(duì)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(lái)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(méi)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(duì)投影機(jī)加偏光片鏡頭或采用單 片液晶投影機(jī)時(shí)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(shí)，沒(méi)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(yáng)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(shuō)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(zhǎng)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(wú)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(kāi)卷， 從兩個(gè)方向拉過(guò)來(lái)夾到覆膜機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)粗輥間，用大號(hào)注射器向薄膜之間注射液晶膠，經(jīng)過(guò)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(tái)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(duì)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(huì)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(shí)，完全透射無(wú)反射和散射；偏振光方向與透光軸正交時(shí)，完 全背散射無(wú)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(shì)，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(hào)】G02F1/1333GK104090463SQ201410308383
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)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(qǐng)人:深圳市三利譜光電科技股份有限公司