CN111427167B - 3d光学结构及其制备方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种3D光学结构及其制备方法和电子设备，所公开的3D光学结构包括依次层叠设置的基部、第一反射膜片和第二反射膜片，所述基部为透明结构件，所述第二反射膜片背离所述第一反射膜片的表面设置有预制图案，光线可穿过所述预制图案投射至所述第一反射膜片和所述第二反射膜片之间。上述方案能够解决产品外表面的镀膜易受损而导致3D景深图案效果变差的问题。

Description

3D光学结构及其制备方法和电子设备

技术领域

本发明实施例涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种3D光学结构及其制备方法和电子设备。

背景技术

随着科技的高速发展，电子设备(例如手机、平板电脑等)的外观表现力不断提升，深受用户的喜爱。其中，通过在电子设备的壳体上形成3D景深图案效果，就是提升外观表现力的一种前沿工艺。

目前，3D景深图案效果通常采用双面镀膜工艺来实现，以手机壳体为例，该双面镀膜工艺需要在手机壳体的内表面和外表面都进行镀膜，而处于手机壳体外表面的镀膜在手机使用过程中容易受到磨损和破坏，进而会影响3D景深图案效果的生成质量。

发明内容

本发明实施例提供一种3D光学结构及其制备方法和电子设备，以解决产品外表面的镀膜易受损而导致3D景深图案效果变差的问题。

为了解决上述问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种3D光学结构，其包括依次层叠设置的基部、第一反射膜片和第二反射膜片，所述基部为透明结构件，所述第二反射膜片背离所述第一反射膜片的表面设置有预制图案，光线可穿过所述预制图案投射至所述第一反射膜片和所述第二反射膜片之间。

第二方面，本发明实施例还提供一种电子设备，其包括前述的3D光学结构。

第三方面，本发明实施例还提供一种3D光学结构的制备方法，包括：

提供第二反射膜片，在所述第二反射膜片的一侧表面构造预制图案；

提供第一反射膜片，将所述第二反射膜片的另一侧表面与所述第一反射膜片的一侧表面贴合；

提供透明的基部，将所述第一反射膜片的另一侧表面与所述基部贴合。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

在本发明实施例公开的3D光学结构中，通过在透明基部的一侧层叠设置第一反射膜片和第二反射膜片，且在第二反射膜片背离第一反射膜片的表面构造有预制图案。当光线穿过预制图案投射至第一反射膜片和第二反射膜片之间后，图案光线继而投射至第一反射膜片时会被分离为一个折射子光线和一个反射子光线，折射子光线会穿过基部投射至用户眼中，反射子光线会被反射至第二反射膜片，然后再被反射至第一反射膜片，此时该反射子光线会被再次分离为能量强度更小的一个折射子光线和一个反射子光线，并重复图案光线第一次被分离后的工作过程。如此多次，穿过基部射出的折射子光线能量强度会不断衰减，使得其亮度也逐渐变弱，加之属于同一图案光线来源的折射子光线存在时间维度上的延迟，基于4D成像原理，便可在基部的外侧观看到3D景深图案效果。

相较于现有技术，本发明实施例公开的3D光学结构在实现3D景深图案效果的基础上，能够通过基部保护作为核心构件的第一反射膜片和第二反射膜片，无疑能够避免第一反射膜片和第二反射膜片受损，而确保了实现稳定且高质量的3D景深图案效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构造本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构造对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例公开的3D光学结构的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例公开的3D光学结构在光线经过一次反射时的光路原理图；

图3为本发明实施例公开的3D光学结构在光线经过二次反射时的光路原理图；

图4为本发明实施例公开的3D光学结构在光线经过三次反射时的光路原理图；

附图标记说明：

100-基部、

200-第一反射膜片、210-第一载膜、220-第一反射镀层、

300-第二反射膜片、310-第二载膜、320-第二反射镀层、330-阻光层、

400-预制图案、510-第一粘接层、520-第二粘接层、600-光源模组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

请参考图1，本发明实施例公开一种3D光学结构，所公开的3D光学机构包括基部100、第一反射膜片200和第二反射膜片300。

基部100是3D光学结构的基础构件，其作为其他构件的承载对象。举例来说，基部100可以为智能手机的后盖，当然，本发明实施例对基部100的具体类型不做限制，例如3D光学结构也可以为电子设备的其他壳体、光学模组的显示部件或者建筑物的表层盖板等。

其中，基部100、第一反射膜片200和第二反射膜片300依次层叠设置，如此便于控制光线的光路，减少了光线在传播过程中的能量损耗，以确保能够在第一反射膜片200和第二反射膜片300之间进行多次反射。

同时，第二反射膜片300背离第一反射膜片200的表面构造有预制图案400，光线可穿过预制图案400形成图案光线，并投射至第一反射膜片200和第二反射膜片300之间。应理解的是，预制图案400相对于其他的区域具备更高的透光度，当光线从预制图案穿过之后投射至用户的眼中，用户即可看到预制图案400。

在本实施例中，第一反射膜片200和第二反射膜片300具备反射能力，通常在对应预制图案400的位置会设置光源模组600，光源模组600发射出光线，光线穿过预制图案400会折射入第二反射膜片300中，并在第一反射膜片200和第二反射膜片300之间进行多次反射。

具体而言，图案光线在投射至第一反射膜片200时会被分离为一个折射子光线和一个反射子光线，由于基部100为透明结构件，折射子光线会穿过基部100投射至用户眼中，而对应预制图案400不同位置的折射子光线同时汇聚到用户眼中就能够成像该预制图案400；与此同时，反射子光线会被反射至第二反射膜片300，然后再被反射至第一反射膜片200，此时该反射子光线会被再次分离为能量强度更小的一个折射子光线和一个反射子光线，并重复图案光线第一次被分离后的工作过程。

请参考图2～图4，如此多次，穿过基部100射出的折射子光线能量强度会不断衰减，使得其亮度也逐渐变弱，图2中的折射子光线强度大于图3中的折射子光线，图3中的折射子光线强度大于图4中折射子光线；加之属于同一图案光线来源的折射子光线存在时间维度上的延迟，基于4D成像原理，便可在基部100的外侧观看到3D景深图案效果。

需要说明的是，基部100的透光度通常要达到92％以上，才能够具有较好的成像效果。基部100可以选用但不限于ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、AS树脂(丙烯腈-苯乙烯)、PC塑料(聚碳酸酯)、PVC塑料(聚氯乙烯)、PS塑料(聚苯乙烯)、PP塑料(聚丙烯)或有机玻璃等。

在图1～图4中，只示出了垂直入射至第二反射膜片300和第一反射膜片200的光线，因此光线在经反射和折射后反射角和折射角均为0°。当然，本实施例未限制光源模组600的光线出光角度，同样有许多倾斜入射至第二反射膜片300和第一反射膜片200的图案光线，它们与垂直入射的光线的工作原理相同，故未示出。

由于光源模组600会不断发射出新的光线，新形成的图案光线会补充在第一反射膜片200和第二反射膜片300之间的反射子光线的能量，即使反射子光线在第二反射膜片300处反射时会出现折射而消减能量，也依然能够确保该3D光学结构内部的正常工作。

同时，本实施例未限制第一反射膜片200和第二反射膜片300的具体连接关系，二者之间可以留有较大的反射间隙空间，也可以邻近设置，但都需要能够实现光线在二者间的多次反射。

相较于现有技术，本发明实施例公开的3D光学结构在实现3D景深图案效果的基础上，能够通过基部100保护作为核心构件的第一反射膜片200和第二反射膜片300，无疑能够避免第一反射膜片200和第二反射膜片300受损，而确保了实现稳定且高质量的3D景深图案效果。

请再次参考图1，在本实施例中，第一反射膜片200可以包括第一载膜210和构造于第一载膜210上的第一反射镀层220，第二反射膜片300包括第二载膜310和构造于第二载膜310上的第二反射镀层320。具体而言，第一载膜210是第一反射镀层220的设置基础，第二载膜310是第二反射镀层320的设置基础。

第一反射镀层220朝向第二载膜310，第二反射镀层320背离第一反射镀层220，预制图案400构造于第二反射镀层320。应理解的是，第一反射镀层220和第二反射镀层320均具备反射能力，光线能够在第一反射镀层220和第二反射镀层320之间实现多次反射。同时，第二载膜310位于第一反射镀层220和第二反射镀层320之间，因此第二载膜310即相当于反射间隙空间。

在具体的工作过程中，光源模组600发射出光线，光线穿过预制图案400形成图案光线、并折射入第二载膜310中，且在第二载膜310中继续传播。光线在投射至第一反射镀层220时会被分离为一个折射子光线和一个反射子光线，折射子光线会穿过基部100投射至用户眼中；与此同时，反射子光线会被反射至第二反射镀层320，然后再被反射至第一反射镀层220，此时该反射子光线会被再次分离为能量强度更小的一个折射子光线和一个反射子光线，并重复图案光线第一次被分离后的工作过程。

如前所述，如此多次，穿过基部100射出的折射子光线能量强度会不断衰减，使得其亮度也逐渐变弱，加之属于同一图案光线来源的折射子光线存在时间维度上的延迟，基于4D成像原理，便可在基部100的外侧观看到3D景深图案效果。

现有技术中通常直接在透明基材上进行双面镀膜，透明基材一般选用ABS树脂、AS树脂、PC塑料、PVC塑料、PS塑料、PP塑料或有机玻璃等，这些材料通常拉伸性低、脆性大，出现弯曲等情况时，容易使得镀膜被破坏，进而影响到成像质量。

基于此，在可选的方案中，第一载膜210和第二载膜310可以均选用PET膜(苯二甲酸与乙二醇)。应理解的是，PET膜能够做到更薄，进而有利于电子设备内部的结构设计，同时PET膜质软，当被折弯时不会对第一反射镀层220和第二反射镀层320造成较大破坏，能够确保实现较佳的3D成像质量。

现有技术中通常采用镀铝工艺，铝层会导电，进而会存在电磁干扰的问题，应用在电子设备上负面影响较大。在本实施例中，第一反射镀层220和第二反射镀层320可以均为绝缘结构层。如此设置下，就避免第一反射镀层220和第二反射镀层320对电子设备造成电磁干扰的问题。通常情况下，绝缘材料可以选用但不限于SiO₂、Sn、In、CrO、TiO₂、A1₂O₃、Nb₂O₅等。

第一反射镀层220与第二反射镀层320的反射率由其自身的材质所决定，在可选的方案中，第一反射镀层220的反射率≥90％为佳，第二反射镀层320的反射率≥80％为佳。

为了防止光线从预制图案400周围穿过，而对预制图案400的成像质量造成影响，在可选的方案中，第二反射膜片300还可以包括阻光层330，阻光层330设置于第二反射镀层320上，预制图案400构造于第二反射镀层320和阻光层330。应理解的是，阻光层330能够阻止光线穿过，进而能够避免光线将预制图案400的周围投射至用户眼中，提升了成像效果。预制图案400在构造时需要同时穿过阻光层330和第二反射镀层320，以确保光线能够折射入第二载膜310中。

在本实施例中，未限制阻光层330的具体类型，阻光层330可选为油墨层，油墨层能够对预制图案400的周围进行有效遮蔽。在本实施例中，未限制油墨的具体类型，其可以为本领域常用的各种油墨，例如UV油墨或热固油墨。通常油墨层选用深色的油墨，如此就具有更为优秀的遮蔽效果。

为了提升基部100与第一反射膜片200之间、第一反射膜片200与第二反射膜片300之间的连接稳定性和可靠性，在可选的方案中，基部100可以通过第一粘接层510与第一载膜210相连，第一反射镀层220可以通过第二粘接层520与第二载膜310相连。通过第一粘接层510和第二粘接层520的粘接作用，能够有效避免上述三者之间的意外脱落。

通常情况下，第一粘接层510和第二粘接层520可以为OCA光学胶层(OpticallyClear Adhesive)；OCA光学胶为用于胶结光学元件的特种粘胶剂，其可以在室温下固化，并具有无色透明、光透过率在90％以上、胶结强度良好以及固化收缩小等优点。

本发明实施例还公开一种电子设备，其包括本发明实施例所公开的3D光学结构。本发明实施例所指的电子设备可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、可穿戴装置等设备，本实施例不限制电子设备的具体种类。

本发明实施例还公开一种3D光学结构的制备方法，其可以包括：

步骤S100：提供第二反射膜片300，在第二反射膜片300的一侧表面构造预制图案400。

在本实施例中，构造预制图案400的方式有多种，例如通过氢氟酸等腐蚀性溶液烧灼成型预制图案400。在一种具体的实施方式中，在第二反射膜片300的一侧表面可以通过镭雕构造预制图案400。应理解的是，由于镭雕过程中，不需要与第二反射膜片300有接触，不会对第二反射膜片300造成磨损，同时还具备加工精度高的优势。

步骤S200：提供第一反射膜片200，将第二反射膜片300的另一侧表面与第一反射膜片200的一侧表面贴合。

在具体的制备过程中，通常采用粘接的方式将第一反射膜片200与第二反射膜片300层叠贴合，当然，本实施例对二者的具体组合方式不做限制。

步骤S300：提供透明的基部100，将第一反射膜片200的另一侧表面与基部100贴合。

由于在不同的使用环境下，3D光学结构的结构特征也不尽相同，因此基部100要根据使用环境而成型为预设尺寸，例如成型为手机的后盖为壳形件。

具体而言，提供透明的基部100可以包括提供透明基材，并成型为预设尺寸的基部100。透明基材可选用ABS树脂、AS树脂、PC塑料、PVC塑料、PS塑料、PP塑料或有机玻璃等材料；这些基材均较轻，进而使得3D光学结构具有低重量的优势，便于3D光学结构的安装和使用。通常情况下，基材可以通过注塑、模压或切屑等方式成型为基部100。

同样地，通常也可以采用粘接的方式将第一反射膜片200和基部100层叠贴合，本实施例也不限制它们的具体组合方式。

在本实施例中，步骤S100可以包括：

步骤S110、提供第二载膜310，在第二载膜310的一侧表面形成第二反射镀层320。应理解的是，第二反射镀层320为第二反射膜片300提供反射能力，而第二载膜310作为第二反射镀层320的设置基础。

步骤S120、在第二反射镀层320的表面构造阻光层330。应理解的是，阻光层330即是能够阻止光线穿透的结构层，其透光率接近为0或者完全不透光，如此可以提升3D光学结构的成像质量。

在本实施例中，阻光层330的类型可以有多种，本实施例对其不做限制。进一步地，可通过在第二反射镀层320上涂布油墨层来实现。本实施例也未限制涂布油墨层的具体方式，在一些具体的实施方式中，涂布油墨层的方式为丝印。根据油墨的种类，可以通过曝光、烘干等方式对油墨层进行固化。

步骤S130、在第二反射镀层320和阻光层330上构造预制图案400。具体而言，当光线穿过预制图案400后就形成图案光线，图案光线能够折射入第二载膜310中，并在第一反射镀层220与第二反射镀层320之间进行多次反射。如前所述，可以选用镭雕工艺在第二反射镀层320上构造预制图案400。

步骤S200可以包括：

S210、提供第一载膜210，在第一载膜210的一侧表面上构造第一反射镀层220。应理解的是，第一反射镀层220为第一反射膜片200提供反射能力，而第一载膜210作为第一反射镀层220的设置基础。

步骤S220、将第二载膜310的另一侧表面与第一反射镀层220贴合。如此，即实现了第一反射膜片200与第二反射膜片300的层叠贴合。

在步骤S300中，将第一反射膜片200的另一侧表面与基部100贴合具体可包括，将第一载膜210的另一侧表面与基部100贴合。如此，即实现了基部100与第一反射膜片200的层叠贴合。

此时，即实现了基部100、第一反射膜片200与第二反射膜片300的层叠设置，同时，预制图案400位于第二载膜310背离第一反射镀层220的一侧，穿过预制图案400的图案光线能够在第一反射镀层220和第二反射镀层320之间进行多次反射。

在本实施例中，第一载膜210和第二载膜310均可选用PET膜。PET膜质软，在3D光学结构的制备过程中，可将第一载膜210和第二载膜310的厚度做得更薄，便于应用在例如手机等较为精密的电子设备中，实现轻薄化设计。PET膜在其表面通常包覆有保护层，在制备过程中，需要将对第一载膜210和第二载膜310层叠组合的时候再将保护层剥离，以避免提前剥离造成它们的表面粘附上杂质。

通常情况下，第一反射镀层220和第二反射镀层320通过非导电电镀的方式构造而成，当然，本实施例对镀层的具体方式不做限制，例如还可以为粘接、挤压成型等方式。第一反射镀层220和第二反射镀层320均可以为绝缘结构层，绝缘材料可选用但不限于SiO₂、Sn、In、CrO、TiO₂、A1₂O₃、Nb₂O₅等。如此，可以避免第一反射镀层220与第二反射镀层320对电子设备产生电磁干扰的问题。本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种3D光学结构，其特征在于，包括：

依次层叠设置的基部、第一反射膜片和第二反射膜片，所述第一反射膜片和所述第二反射膜片设置在所述基部靠近光源模组的一侧；

所述基部为透明结构件，所述第二反射膜片背离所述第一反射膜片的表面构造有预制图案，光线可穿过所述预制图案投射至所述第一反射膜片和所述第二反射膜片之间。

2.根据权利要求1所述的3D光学结构，其特征在于，所述第一反射膜片包括第一载膜和构造于所述第一载膜上的第一反射镀层，所述第二反射膜片包括第二载膜和构造于所述第二载膜上的第二反射镀层，所述第一反射镀层朝向所述第二载膜，所述第二反射镀层背离所述第一反射镀层，所述预制图案构造于所述第二反射镀层。

3.根据权利要求2所述的3D光学结构，其特征在于，所述第一载膜和所述第二载膜均为PET膜。

4.根据权利要求2所述的3D光学结构，其特征在于，所述第一反射镀层和所述第二反射镀层均为绝缘结构层。

5.根据权利要求2所述的3D光学结构，其特征在于，所述第二反射膜片还包括阻光层，所述阻光层设置于所述第二反射镀层上，所述预制图案构造于所述第二反射镀层和所述阻光层。

6.根据权利要求5所述的3D光学结构，其特征在于，所述阻光层为油墨层。

7.根据权利要求2所述的3D光学结构，其特征在于，所述基部通过第一粘接层与所述第一载膜相连，所述第一反射镀层通过第二粘接层与所述第二载膜相连。

8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的3D光学结构。

9.一种3D光学结构的制备方法，其特征在于，包括：

提供第二反射膜片，在所述第二反射膜片的一侧表面构造预制图案；

提供第一反射膜片，将所述第二反射膜片的另一侧表面与所述第一反射膜片的一侧表面贴合；

提供透明的基部，将所述第一反射膜片的另一侧表面与所述基部贴合；

其中，所述第一反射膜片和所述第二反射膜片设置在所述基部靠近光源模组的一侧。

10.根据权利要求9所述的3D光学结构的制备方法，其特征在于，所述提供第二反射膜片，在所述第二反射膜片的一侧表面构造预制图案，包括：

提供第二载膜，在所述第二载膜的一侧表面通过非导电电镀构造第二反射镀层；

在所述第二反射镀层的表面通过涂布油墨构造阻光层；

在所述第二反射镀层和阻光层上通过镭雕构造所述预制图案。

Images