一种3d膜光栅层涂料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及裸眼3d技术的技术领域，更具体的，涉及一种3d膜光栅层涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.裸眼3d显示技术是指不需要任何辅助设备观看就能够获得立体视觉效果的立体显示技术。常规的裸眼3d显示技术通常是通过柱状透镜阵列组件组成柱状透镜光栅，达到立体显示效果。柱状透镜阵列组件是由许多长细直条状凸透镜沿一轴向连续排列，利用柱状透镜的分光作用将以特定方式处理的具有视差信息的两幅图案分别投射到人的左右眼，分别在左右眼视网膜上形成图像，再经大脑系统处理获取视差信息而形成立体视觉。
3.在现有的技术中，裸眼3d膜的柱状透镜光栅层主要是在透明基材上成型固化一层具有柱状结构的高折光率uv树脂，即柱状透镜阵列组件，以形成柱镜光栅层，或直接使用挤出成型技术在同一材质上制作出柱状透镜结构。
4.3d膜的耐弯折性一般主要由光栅层影响，现有技术中的裸眼3d膜一般硬度高、脆性大，在弯折使用的过程中极易断裂、不耐弯折。中国专利申请cn 104087187a公开了一种具有3d视觉效果的光学保护膜，包括pet基材层， pet基材层的表面设置有横截面为波纹状结构的硬化层(相当于光栅层)，通过波纹状结构的硬化层在pet基材层上形成柱状透镜的光学结构。该硬化层使用的原料为多官能度丙烯酸聚氨酯树脂，虽然该树脂的折光率高，但同时硬度较高，紫外固化后硬化层可达铅笔硬度3h以上。由于硬化层的硬度高，脆性大，使得该3d膜的柔韧性差，不耐弯折。
5.而近年来柔性显示的需求日益增加，裸眼3d膜应用于柔性显示时须具有良好的耐弯折性能。因此，需要开发出一种3d膜光栅层涂料，使得裸眼3d膜具有更优的耐弯折性。


技术实现要素：

6.本发明为克服上述现有技术所述的不能同时满足裸眼3d要求的高折光率且耐弯折的缺陷，提供一种3d膜光栅层涂料，所述涂料由特定的高折光率uv树脂、高折光率uv单体和光引发剂等组分组成，在满足裸眼3d要求的高折光率的同时，固化后还具有良好的柔性，有利于提高光栅层的耐弯折性。
7.本发明还保护上述3d膜光栅层涂料的制备方法。
8.本发明还保护一种耐弯折的裸眼3d膜，该裸眼3d膜的光栅层由上述3d 膜光栅层涂料制得，光栅层具有较低的硬脆性，使得裸眼3d膜在弯折使用过程中不易断裂。
9.本发明的另一目的在于提供上述裸眼3d膜的制备方法。
10.本发明的另一目的在于提供上述裸眼3d膜在制备柔性3d显示屏制品中的应用。
11.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
12.一种3d膜光栅层涂料，包括如下重量份的组分：
13.高折光率uv树脂30～60份，高折光率uv单体30～50份，光引发剂1～5 份，脱膜助
剂0～1份；
14.所述高折光率uv树脂为含有双酚芴基团的聚氨酯丙烯酸酯和/或纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸酯；所述高折光率uv单体为双酚芴基丙烯酸单体和/或纳米氧化锆杂化丙烯酸单体。
15.发明人研究发现，为了获得良好的3d显示效果，光栅层的原料需要具有高的折光率，同时为了获得良好的3d膜耐弯折性，光栅层又要具有低硬脆度、高柔韧性。
16.本发明的3d膜光栅层涂料以含有双酚芴基团的聚氨酯丙烯酸酯和/或纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸酯作为高折光率uv树脂基体，以双酚芴基丙烯酸单体和/或纳米氧化锆杂化丙烯酸单体作为高折光率uv单体。
17.通过对聚氨酯丙烯酸酯进行改性，接枝双酚芴基团或进行纳米氧化锆杂化后，能够获得兼具高折光率高柔韧性的uv树脂基体。对于纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸酯，纳米氧化锆能够均匀分布在聚氨酯丙烯酸树脂的交联网状体中，进一步提升体系的网状致密性，从而提高uv固化后光栅层的交联密度、降低光栅层的硬脆度，使得光栅层的分子链段有很大的伸展空间。当裸眼3d膜在弯折使用时，弯折作用力作用于光栅层，受冲击的部分会通过光栅层分子链的运动沿着聚合物网状结构扩散并传递出去，从而减少因局部受弯折力过大而产生的破坏。
18.优选地，所述含有双酚芴基团的聚氨酯丙烯酸酯的折光率为1.60～1.63；所述纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸酯的折光率为1.61～1.62。
19.双酚芴基丙烯酸单体和/或纳米氧化锆杂化丙烯酸单体作为光栅层高折光率 uv单体，其折光率较高，可以达到1.6～1.7，且对于降低光栅层的脆性和硬度能够提供协同增效的作用。
20.所述纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸树脂由如下方法制得：
21.纳米氧化锆经异构的二异氰酸酯表面修饰，得到含-nco基团的功能化纳米氧化锆，再经过改性聚合接枝，得到纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸树脂。
22.所述纳米氧化锆杂化丙烯酸单体由如下方法制得：
23.纳米氧化锆经异构的二异氰酸酯表面修饰，得到含-nco基团的功能化纳米氧化锆，再与丙烯酸丙酯反应接枝，得到纳米氧化锆杂化丙烯酸单体。
24.优选地，所述光引发剂为1-羟基-环已基-苯基甲酮(184)、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(tpo)或苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中一种或几种。
25.更优选地，所述光引发剂为1-羟基-环已基-苯基甲酮和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦的混合物。
26.光引发剂184和tpo混合使用，其光固化效果更优，对于光栅层的长波深层固化效果更好。
27.所述脱模助剂的加入，有助于提高3d膜光栅层涂料的脱模性。在制备过程中3d膜光栅层涂料的脱模性更优，则制得的光栅层的柱状透镜阵列结构的纹理更好，有助于3d显示效果更好。
28.优选地，所述脱膜助剂为润湿流平剂。
29.具体的，所述润湿流平剂为德国毕克byk333、byk378或德国迪高tego flow 410中的一种或几种。
30.本发明还保护上述3d膜光栅层涂料的制备方法，包括如下步骤：
31.将含双酚芴基的聚氨酯丙烯酸酯和/或纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸酯、双酚芴基丙烯酸单体和/或纳米氧化锆杂化丙烯酸单体、光引发剂、脱膜助剂混合，经过搅拌，得到光栅层涂料。
32.本发明还保护一种耐弯折的裸眼3d膜，包括基材层、设置于基材层上的光栅层和设置于光栅层上的填充层，所述光栅层具有柱状透镜阵列，所述光栅层由上述3d膜光栅层涂料制得。
33.所述光栅层是本领域技术人员所公知的应用于3d显示膜中的功能层，光栅层具有的柱状透镜阵列为多个柱状透镜平行排列形成阵列。优选地，所述柱状透镜可以为圆柱状透镜、三角柱状透镜或梯形台柱状透镜。
34.上述3d膜光栅层涂料制得的光栅层既具有高折光率，以满足3d显示的要求，又具有较低的硬度，优异的耐弯折性，使得裸眼3d膜耐弯折性能良好。
35.所述光栅层的折光率(n1)＝1.6～1.7。
36.优选地，所述基材层为由透明树脂作为基材制得的薄膜。
37.可选的，所述基材层可以为pet薄膜、pc薄膜、tpu薄膜或pvc薄膜中的一种或几种。
38.优选地，所述基材层为pet薄膜。
39.pet薄膜具有更优的柔韧性，其耐弯折性也更优。
40.优选地，所述基材层的厚度为75～250μm。
41.优选地，所述填充层由如下重量份的组分制备得到：
42.低折光率uv树脂20～50份，低折光率uv单体40～60份，光引发剂1～5 份；所述低折光率uv树脂的折光率为1.35～1.45；所述低折光率uv单体的折光率为1.3～1.41。
43.优选地，所述低折光率uv树脂为聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂或氟改性丙烯酸树脂中的一种或几种。
44.优选地，所述低折光率uv单体为氟改性丙烯酸单体。
45.更优选地，所述低折光率uv单体可以为全氟改性丙烯酸单体。
46.全氟改性丙烯酸单体具有极低的折光率，有助于获得更优的3d显示效果。
47.优选地，所述基材层的折光率(n2)＝1.38～1.45。
48.优选地，所述n1与n2满足n1-n2＝0.2～0.3。
49.更优选地，所述n1与n2满足n1-n2＝0.23～0.25。
50.在此折光率范围内，裸眼3d膜的3d显示效果更优。
51.本发明还保护上述耐弯折的裸眼3d膜的制备方法，所述制备方法可以采用卷对卷工艺。
52.所述制备方法包括如下步骤：
53.s1.在基材层表面涂覆所述3d膜光栅层涂料后，使用具有与柱状透镜阵列结构互补结构的纹理辊进行压印，经过紫外固化，得到具有柱状透镜阵列的光栅层；
54.s2.将低折光率uv树脂、低折光率uv单体、光引发剂混合，经过搅拌，得到填充层涂料；在光栅层表面涂覆填充层涂料后，使用光辊压印，经过紫外固化，得到所述耐弯折的裸眼3d膜。
55.优选地，步骤s2中所述光栅层涂料的涂覆厚度为60～100μm。
56.优选地，步骤s3中所述填充层涂料的涂覆厚度为50～90μm。
57.优选地，步骤s2和s3中所述紫外固化的紫外灯功率为80～200w/cm2，能量为400～1000mj/cm2，固化时间为1～3秒，涂布线速为1～5m/min。
58.本发明还保护上述耐弯折的裸眼3d膜在制备柔性显示屏裸眼3d膜制品中的应用。
59.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
60.本发明开发出了一种3d膜光栅层涂料，以及使用该涂料作为光栅层原料制备的耐弯折的裸眼3d膜。通过选择含双酚芴基的聚氨酯丙烯酸酯和/或纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸酯、双酚芴基丙烯酸单体和/或纳米氧化锆杂化丙烯酸单体及其他组分作为光栅层的原料，在获得良好3d显示效果的基础上，进一步提高了裸眼3d膜的耐弯折性。本发明的裸眼3d膜缠绕轴棒弯折180
°
后，不会出现开裂情况，具有优异的耐弯折效果，能够应用于柔性显示设备。
附图说明
61.图1为实施例1制得的裸眼3d膜的结构示意图。
62.图中：1为基材层，2为光栅层，3为填充层。
具体实施方式
63.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
64.实施例及对比例中的原料均可通过市售得到，其中：
65.含双酚芴基的聚氨酯丙烯酸酯：韩国美源化工hr6040(折光率为1.62)；
66.纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸酯：玖联化学工业lm770(折光率为1.61)、韩国chemton公司的chth-2760b(折光率1.617)、中国台湾长兴6372(折光率1.62)；
67.双酚芴基丙烯酸单体：中国台湾长兴em2206(折光率1.6)；
68.纳米氧化锆杂化丙烯酸单体：致德化学d-513(折光率1.67)、d-113(折光率1.65)；
69.苯氧基乙基丙烯酸酯：华翔科洁phea(折光率1.515)；
70.氟改性丙烯酸树脂：舒权贸易sfh-345lc(折光率1.345)、sfh400lc(折光率1.4)；
71.氟改性丙烯酸单体：韩农sfa-001(折光率1.395)，全氟甲基丙烯酸甲酯；
72.聚氨酯丙烯酸酯：佐野化学spu6610(折光率1.45)；
73.除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
74.实施例1～11
75.实施例1～11分别提供一种3d膜光栅层涂料及其制备的裸眼3d膜，其制备方法包括如下步骤：
76.3d膜光栅层涂料的制备方法如下：
77.按照表1将含双酚芴基的聚氨酯丙烯酸酯和/或纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸酯、双酚芴基丙烯酸单体和/或纳米氧化锆杂化丙烯酸单体、光引发剂、脱膜助剂混合，经过搅拌，得到3d膜光栅层涂料。
78.裸眼3d膜的制备方法包括如下步骤：
79.s1.按照表1的原料含量将填充层各组分混合，填充层涂料；
80.s2.在厚度为100μm的pet薄膜基材层表面，采用滴胶或辊带胶方式涂覆厚度为80μm的3d膜光栅层涂料后，使用具有平行排列的倒梯形台结构的纹理辊进行辊压，辊压过程中进行紫外固化，得到具有柱状透镜阵列的光栅层；
81.s3.在光栅层表面，采用滴胶或辊带胶方式涂覆厚度为70μm的填充层涂料后，使用无纹理的光辊进行辊压，辊压过程中进行紫外固化，得到裸眼3d膜。
82.其中，步骤s2和s3中紫外固化的紫外灯功率为80～200w/cm2，能量为 400～1000mj/cm2，固化时间为1～3秒，涂布线速为1～5m/min。
83.表1实施例1～11裸眼3d膜的原料含量(重量份)
[0084][0085][0086]
对比例1～4
[0087]
对比例1～4分别提供一种3d膜光栅层涂料及其制备的裸眼3d膜，其制备方法与实施例相同，原料含量如表2：
[0088]
表2对比例1～4裸眼3d膜的原料含量(重量份)
[0089][0090][0091]
性能测试
[0092]
对上述实施例及对比例制得的裸眼3d膜进行性能测试，具体方法如下：
[0093]
折光率：分别使用阿贝折射率仪检测光栅层和填充层的折光率n1、n2；
[0094]
附着力：按照gb/t 1720-89方法，采用漆膜附着力测定仪，利用百格实验测试光栅层对基材层的附着力；
[0095]
光栅层脱模性：使用纹理辊辊压光栅层涂料时观察涂料的脱模性能，脱模无残胶、无脱模声，为ⅰ级；脱模无残胶、有轻微脱模声，为ⅱ级；脱模有残胶，为ⅲ级；
[0096]
耐弯折性：将裸眼3d膜绕特定直径的轴棒弯折180
°
后，展开，再次绕同样直接的轴棒弯折180
°
，共弯折三次；观察弯折处是否断裂或开裂，轴棒的直径分别为：耐弯折性评价等级为：弯折均无任何裂纹、断裂或开裂情况，为1级；弯折有裂痕或裂纹但弯折时无裂纹或裂痕，为2级；以内直径的轴棒弯折有裂痕或裂纹但弯折时无裂纹或裂痕， 为3级；以内直径的轴棒弯折有裂痕或裂纹但弯折时无裂纹或裂痕，为4级；以内直径的轴棒弯折有裂痕或裂纹但弯折时无裂纹或裂痕，为5级；
[0097]
3d效果： 目视，观察是否具有3d立体效果。
[0098]
本发明实施例1制得的裸眼3d膜的结构示意图如图1，其中1为基材层，即pet薄膜，2为具有柱状透镜阵列的光栅层，3为填充层。
[0099]
实施例及对比例的性能测试结果如表3。
[0100]
表3 实施例及对比例的测试结果
[0101][0102][0103]
性能对比例1对比例2对比例3对比例4光栅层折光率n11.61061.5801.57091.6140填充层折光率n21.37681.37681.37681.3768附着力5b5b5b5b脱模性ⅱ级ⅲ级i级ⅱ级耐弯折性4级4级4级3级3d效果ngngngng
[0104]
根据上述测试结果，本发明各实施例的裸眼3d膜的3d显示效果良好，且附着力均为5b，脱模性良好。将实施例1～11的裸眼3d膜在内弯折无裂纹或裂痕，说明其耐弯折性优异。
[0105]
对比例1中光栅层不含双酚芴基丙烯酸单体或纳米氧化锆杂化丙烯酸单体；对比例2中使用的高折光率uv单体为苯氧基乙基丙烯酸酯，制得的裸眼3d膜无法达到良好的耐弯折性能，绕轴棒弯折180
°
后裸眼3d膜出现了裂纹或完全断裂。对比例3中光栅层中使用的高折光率uv树脂为聚氨酯丙烯酸酯，而非本技术的含双酚芴基团的聚氨酯丙烯酸酯或纳米氧化锆杂化的聚氨酯丙烯酸酯，制得的裸眼3d膜光栅层硬度高，耐弯折性差，并且光栅层的折光率仅为 1.5709，使得折射率差值＜0.2，影响了裸眼3d显示效果。对比例4中高折光率 uv树脂的含量过少，使得光栅层的强度低，进一步影响了脱模性，使得裸眼3d 膜的耐弯折性和3d效果均较差。
[0106]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。