一种用于三维显示的偏振隐形眼镜及其制备方法

    技术2024-12-26  39


    本发明为隐形眼镜,具体为一种用于三维显示的偏振隐形眼镜及其制备方法。


    背景技术:

    1、三维视觉显示做为一种沉浸式体验的代表性技术之一,目前已经在电影院,vr体验馆,视觉加密,元宇宙交互等场景有了广泛的应用。目前实现三维视觉显示依赖于3d眼镜或者头戴式交互式设备,这些设备增加了用户体验过程中的繁琐感和异物感,同时,这些设备在使用过程中存在脱落以及视角盲区等问题,对用户的沉浸式体验造成不好的影响。

    2、由于隐形眼镜与眼球共形接触,且隐形眼镜为高亲水类型的材料,在佩戴的过程中,可以始终与眼球保持一个相对固定的位置,在佩戴过程中基本不会出现脱落的问题;另一方面,隐形眼镜对于瞳孔属于全覆盖,在使用过程中不会出现视角盲区的问题,使用隐形眼镜作为三维视觉显示的交互设备会给用户带来更加良好的视觉效果体验。然而,现如今,国内外关于三维显示的隐形眼镜的产品仍是空白,发展能够实现三维视觉显示的隐形眼镜是一个令人期待的方向。

    3、偏振镜片根据光线的偏振原理制造的镜片,用来排除和滤除光束中的直射光线,使光线能于正轨之透光轴投入眼睛视觉影像,使视野清晰自然。在通常情况下,人的左右眼同时接受到一个光学信息,在大脑中呈现的画面为二维图像画面,使用两个不同方向的偏振镜片,并在外环境中设置两个对应的偏振信号源,可以使传入大脑的两幅图像形成一个相位差,此时,大脑对两个图像进行重构,就可以呈现出三维视觉显示的效果。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种用于三维显示的偏振隐形眼镜及其制备方法,能够呈现给大脑三维视觉信息,由于采用纳米网格结构,尽可能减少正常环境下对视线的干扰,在有两个对应的偏振信号源的特殊场景下,佩戴三维显示的偏振隐形眼镜可以实现沉浸式三维视觉体验。

    2、本发明的一种用于三维显示的偏振隐形眼镜,包括左镜片和右镜片;左镜片包括第一隐形眼镜层、以及位于第一隐形眼镜层表面的横向分布的纳米光栅;右镜片包括第二隐形眼镜层、以及位于第二隐形眼镜层表面的纵向分布的纳米光栅。

    3、进一步的,第一隐形眼镜层表面的纳米光栅与第二隐形眼镜层表面的纳米光栅的结构参数相同。

    4、进一步的,纳米光栅的光栅数量为70~140条、宽度为100~200nm、相邻光栅的间距为100~200μm。

    5、进一步的,纳米光栅的光栅厚度为200~400nm,第一隐形眼镜层和第二隐形眼镜层厚度均为70~120μm。

    6、进一步的,所述纳米光栅由偏振油墨转印形成;所述偏振油墨为树脂材料、低维偏振材料和引发剂三者混合物。

    7、进一步的,所述树脂材料为双酚a型环氧树脂、紫外光固化树脂、环氧树脂中的一种或多种;所述低维材料为黑鳞、硫化锗、碳纳米管中的一种或多种;所述引发剂为过氧化乙烯、苯甲醛、二乙基偶氮中的一种或多种。

    8、基于本发明的三维显示的偏振隐形眼镜,其制备方法包括以下步骤:

    9、步骤1,称取60~80份树脂材料和12~18份低维材料,在转速为2500-3500转下,进行搅拌3-5min,形成均匀的混合前驱体;

    10、步骤2,向混合均匀的前驱体中加入8~22份引发剂,并用磁力搅拌机,在转速为500-1000转下,搅拌30-60分钟,形成均匀的偏振油墨;

    11、步骤3,通过丝网印刷的方式将偏振油墨转印到pet基板上,形成圆形的纳米光栅结构;所述圆形的纳米光栅结构是指纳米光栅的整体外形轮廓为圆形。

    12、步骤4,用转印胶头将图案化的纳米光栅转印到凹槽模具中;

    13、步骤5,加入隐形眼镜原料,并放置对应的凸槽模具;

    14、步骤6,真空干燥固化,去除凹槽模具和凸槽模具,制备得到偏振隐形眼镜。

    15、进一步的,步骤3中丝网印刷丝网为80-120目。

    16、进一步的,步骤5中所述隐形眼镜原料为水凝胶类隐形眼镜原料。

    17、进一步的,步骤6中所述真空干燥固化条件为80~120℃固化1.5~2.5h

    18、有益效果:本发明与现有技术相比,具有以下显著的特点:

    19、1.发明通过丝网印刷工艺制备的偏振隐形眼镜,镜片之间的差异性小,实现偏振光的三维成像效果稳定;

    20、2.制备的偏振油墨采用低纬偏振材料与高分子树脂结合的方式,利用异质材料的互渗透原理,实现了界面之间张力的匹配,偏振油墨具有较高的稳定性和转印特性;

    21、3.偏振隐形眼镜的制备方法可控性好,与现有的商业美瞳制备方式类似,稍加调整参数既可适用于当前的隐形眼镜产线中,具有较高的产业价值和应用前景。



    技术特征:

    1.一种用于三维显示的偏振隐形眼镜,其特征在于,包括左镜片和右镜片;

    2.根据权利要求1所述一种用于三维显示的偏振隐形眼镜,其特征在于,第一隐形眼镜层表面的纳米光栅与第二隐形眼镜层表面的纳米光栅的结构参数相同。

    3.根据权利要求2所述一种用于三维显示的偏振隐形眼镜,其特征在于,纳米光栅的光栅数量为70~140条、宽度为100~200nm、相邻光栅的间距为100~200μm。

    4.根据权利要求2或3所述一种用于三维显示的偏振隐形眼镜,其特征在于,纳米光栅的光栅厚度为200~400nm,第一隐形眼镜层和第二隐形眼镜层厚度均为70~120μm。

    5.根据权利要求1所述一种用于三维显示的偏振隐形眼镜,其特征在于,所述纳米光栅由偏振油墨转印形成;

    6.根据权利要求4所述一种用于三维显示的偏振隐形眼镜,其特征在于,所述树脂材料为双酚a型环氧树脂、紫外光固化树脂、环氧树脂中的一种或多种;

    7.一种如权利要求3所述用于三维显示的偏振隐形眼镜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    8.根据权利要求7所述用于三维显示的偏振隐形眼镜的制备方法,其特征在于,步骤3中丝网印刷丝网为80-120目。

    9.根据权利要求7所述用于三维显示的偏振隐形眼镜的制备方法,其特征在于,步骤5中所述隐形眼镜原料为水凝胶类隐形眼镜原料。

    10.根据权利要求7所述用于三维显示的偏振隐形眼镜的制备方法,其特征在于,步骤6中所述真空干燥固化条件为80~120℃固化1.5~2.5h。


    技术总结
    本发明公开了一种用于三维显示的偏振隐形眼镜及其制备方法,隐形眼镜包括左镜片和右镜片,左镜片为横向分布的纳米光栅和隐形眼镜层,右镜片为纵向分布的纳米光栅和隐形眼镜层,所述纳米光栅设置于隐形眼镜表面,利用曲面转印工艺实现纳米光栅转印。所述制备方法,包括以下步骤,树脂材料,低维偏振材料和引发剂搅拌,溶液干燥,得到偏振油墨;用丝网印刷工艺将偏振油墨转印到PET基底上,并分别形成圆形的纳米光栅;将图案化的纳米光栅转印到凹槽模具中;加入隐形眼镜原料,并放置对应的凸槽模具,真空干燥固化,去除凹槽模具和凸槽模具,制备得到偏振隐形眼镜。本发明的隐形眼镜,可以帮助用户在沉浸式体验场景中,实现高舒适度的三维视觉显示。

    技术研发人员:吴俊,向盛鑫,张惠允,林昱,高飞翔,陈晓华
    受保护的技术使用者:东南大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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