本發(fā)明涉及半導體技術領域，具體涉及一種用于接收投影的柔性薄膜幕及其制備方法，采用該薄膜幕呈現(xiàn)投影的方法以及一種投影儀。

背景技術：

傳統(tǒng)投影用的幕布大部分都采用布料，隨著科技的發(fā)展，逐漸采用電子白板、led投影屏等新屏幕，然而，這些屏幕雖然可以滿足大投影面積的需求，但是，由于體積較大、質量較重，運輸、攜帶不方便。并且，隨著小體積投影的出現(xiàn)，隨時隨地的投影理念已經(jīng)逐漸深入人們的生活、工作和學習中，如果只有小體積投影設備，而在想要投影的時候還要到處尋找投影幕布、或者只有在固定的具有投影幕布的地方才能進行投影，反而嚴重限制了小體積投影設備的靈活便捷應用，給其使用帶來限制。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種輕質、體積小、可折疊的柔性薄膜幕。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于接收投影的柔性薄膜幕，包括：底層石墨烯薄膜、形成于底層石墨烯薄膜上的納米薄膜、以及形成于納米薄膜表面的頂層石墨烯薄膜。

優(yōu)選地，所述納米薄膜含有垂直于所述底層石墨烯薄膜的納米結構陣列以及位于納米結構陣列底部覆蓋在所述底層石墨烯薄膜表面的底部納米薄膜。

優(yōu)選地，所述底部納米薄膜和納米結構陣列是一體形成的。

優(yōu)選地，所述納米結構陣列呈多個同心環(huán)形或回形陣列排布。

優(yōu)選地，多個同心環(huán)形或回形中，相鄰環(huán)形或回形的間距相同。

優(yōu)選地，環(huán)形或回形陣列中的納米結構分布密度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向遞減。

優(yōu)選地，每個環(huán)形或回形中的納米結構的橫向寬度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸增大。

優(yōu)選地，每個環(huán)形或回形中的納米結構的縱向高度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸降低。

優(yōu)選地，所述納米結構陣列為納米花陣列或垂直于所述底層石墨烯薄膜的納米線陣列。

優(yōu)選地，所述納米結構陣列之間還填充有增透材料或反射材料。

優(yōu)選地，所述底層石墨烯薄膜為單層原子層石墨烯薄膜，所述頂層石墨烯薄膜為單層原子層石墨烯薄膜。

優(yōu)選地，所述納米薄膜的厚度為不大于1000nm。

優(yōu)選地，所述納米薄膜為白色納米薄膜。

優(yōu)選地，所述納米薄膜的材料為納米zno或tio2。

優(yōu)選地，在所述底層石墨烯薄膜表面還形成有一層反射層，在反射層表面形成所述納米薄膜。

為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于接收投影的柔性薄膜幕的制備方法，包括：

步驟01：提供一襯底，其中，襯底表面形成有一底層石墨烯薄膜；

步驟02：在底層石墨烯薄膜表面形成一層納米薄膜；

步驟03：在納米薄膜表面形成一頂層石墨烯薄膜。

優(yōu)選地，所述步驟02中，具體包括：首先，在底層石墨烯薄膜上覆蓋一層掩膜，并刻蝕掩膜，在掩膜中形成呈多個同心環(huán)形或回形陣列排布的圖案，這些圖案底部暴露出底層石墨烯薄膜；然后，在暴露的底層石墨烯薄膜表面形成種子層，從而形成呈多個同心環(huán)形或回形陣列排布的種子層圖案；再以種子層為基，以掩膜為模板，生長出納米結構陣列，這些納米結構陣列呈多個同心環(huán)形或回形陣列排布；最后，去除掩膜。

優(yōu)選地，在刻蝕掩膜時，在掩膜中刻蝕出每個環(huán)形或回形的橫向寬度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸增大。

優(yōu)選地，在刻蝕掩膜時，在掩膜中刻蝕出每個環(huán)形或回形的縱向高度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸降低。

優(yōu)選地，所述掩膜的材料為光刻膠，采用光刻工藝來刻蝕掩膜。

優(yōu)選地，所述步驟02中，采用水溶液法或化學氣相沉積法，在底層石墨烯薄膜上生長出垂直于所述底層石墨烯薄膜的納米結構陣列。

優(yōu)選地，所述納米結構陣列為納米花陣列或垂直于所述底層石墨烯薄膜的納米線陣列。

優(yōu)選地，所述步驟02中，在形成所述納米薄膜之前，還包括：在所述底層石墨烯薄膜表面形成一層反射層，然后在反射層表面形成所述納米薄膜。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種采用上述的柔性薄膜幕呈現(xiàn)投影的方法，包括：

步驟001：打開一投影儀的鏡頭對準薄膜幕的頂層石墨烯薄膜；

步驟002：投影光線透射到頂層石墨烯薄膜上，然后入射到納米薄膜上；

步驟003：經(jīng)納米薄膜反射，反射光線回穿過頂層石墨烯薄膜，從而在薄膜幕上形成投影儀所投出的影像。

優(yōu)選地，所述步驟002具體包括：投影光線透射到頂層石墨烯薄膜上，然后入射到納米結構陣列上和部分入射到底部納米薄膜上；所述步驟003中，經(jīng)納米薄膜反射包括經(jīng)納米結構陣列和底部納米薄膜反射。

優(yōu)選地，在底層石墨烯薄膜表面還形成有反射層，納米薄膜形成于反射層表面；所述步驟002具體包括：所述投影光線透射到頂層石墨烯薄膜上，然后入射到納米薄膜上以及部分入射到反射層上；所述步驟003具體包括：經(jīng)納米薄膜和反射層反射，反射光線回穿過頂層石墨烯薄膜。

為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種投影儀，具有光源，其特征在于，在光源向外投射光線的通路上，設置有上述的柔性薄膜幕；其中，光源的光線入射到頂層石墨烯薄膜上，然后繼續(xù)入射到納米薄膜上和部分入射到底層石墨烯薄膜上；再透過納米薄膜以及底層石墨烯薄膜后輻射或平行投射出去。

優(yōu)選地，光源的光線入射到納米結構陣列上、部分入射到底部納米薄膜上和部分入射到底層石墨烯薄膜上；經(jīng)納米薄膜反射包括經(jīng)納米結構陣列和底部納米薄膜反射。

本發(fā)明的用于接收投影的柔性薄膜幕，通過設置底層石墨烯薄膜、形成于底層石墨烯薄膜上的納米薄膜、以及形成于納米薄膜表面的頂層石墨烯薄膜，當光線進入頂層石墨烯薄膜后，繼續(xù)入射到納米薄膜上，經(jīng)納米薄膜反射回穿透出頂層石墨烯薄膜，從而可以應用于呈現(xiàn)投影圖案；或者繼續(xù)入射到底層石墨烯薄膜而穿透底層石墨烯薄膜，可以應用于投影儀中，作為光源的增透放大器，并且使光源的光線輻射出或平行射出，也即是針對不同的應用采用不同材料的納米薄膜；進一步的，納米薄膜含有垂直于所述底層石墨烯薄膜的納米結構陣列以及位于納米結構陣列底部覆蓋在所述底層石墨烯薄膜表面的底部納米薄膜，可以增加透射效果或反射效果；進一步的，納米結構陣列呈多個同心環(huán)形或回形陣列排布，優(yōu)選地，每個環(huán)形或回形中的納米結構的橫向寬度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸增大，以及每個環(huán)形或回形的縱向高度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸降低，能夠增加薄膜幕的反射效果和透過效果，并且避免出現(xiàn)投影幕所投射的圖案或呈現(xiàn)的圖案出現(xiàn)邊緣區(qū)域模糊的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個較佳實施例的柔性薄膜幕的截面結構示意圖

圖2為本發(fā)明的一個較佳實施例的納米花陣列的俯視結構示意圖

圖3為本發(fā)明的一個較佳實施例的納米線陣列的俯視結構示意圖

圖4為本發(fā)明的一個較佳實施例的柔性薄膜幕的制備方法的流程示意圖

圖5為本發(fā)明的一個較佳實施例的柔性薄膜幕呈現(xiàn)投影的方法的原理示意圖

圖6為本發(fā)明的一個較佳實施例的具有柔性薄膜幕的投影儀的結構示意圖

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領域內(nèi)的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

本發(fā)明的用于接收投影的柔性薄膜幕包括：底層石墨烯薄膜、形成于底層石墨烯薄膜上的納米薄膜、以及形成于納米薄膜表面的頂層石墨烯薄膜。

較佳的，納米薄膜的厚度在納米級別，納米薄膜中可以具有任何形式的納米晶體結構，例如納米線、納米花，底層石墨烯薄膜和頂層石墨烯薄膜均具有良好的柔性也就是良好的可彎曲性。

以下結合附圖1～6和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。

請參閱圖1，本實施的柔性薄膜幕包括底層石墨烯薄膜01、形成于底層石墨烯薄膜01上的納米薄膜02、以及形成于納米薄膜02表面的頂層石墨烯薄膜03；納米薄膜02含有垂直于底層石墨烯薄膜01的納米結構陣列021以及位于納米結構陣列021底部覆蓋在底層石墨烯薄膜01表面的底部納米薄膜022；這里的底部納米薄膜022和納米結構陣列021可以是一體形成的，例如，同時生長形成底部納米薄膜和納米結構，這一點將在后續(xù)的制備方法中做詳細描述。需要說明的是，如圖1所示，由于納米薄膜02的納米結構陣列中納米結構的高度和寬度不相同，使得頂層石墨烯薄膜03覆蓋于納米薄膜02上由于保型性會出現(xiàn)相應的彎曲，但是，由于納米結構陣列的尺寸都是納米級別的，從宏觀上來看，頂層納米薄膜還是平坦的，所以，這里的彎曲只是微觀上來看。

本實施例中，納米結構陣列可以為納米花陣列也可以為納米線陣列。具體的，請參閱圖2，圖2為本發(fā)明的一個較佳實施例的納米花(nanoflower)陣列的俯視結構示意圖。當用作投影的幕布用于呈現(xiàn)圖案時，為了使光源發(fā)來的光線向各個方向散射，也就是提高漫反射，當用作光源的"凸透鏡"為了使光源發(fā)來的光線在穿過納米薄膜時形成輻射或平行光線，較佳的，納米花(nanoflower)陣列可以設置呈多個同心環(huán)形陣列排布；多個同心環(huán)形中，相鄰環(huán)形的間距可以相同，也可以不相同；此外，為了避免本實施例的柔性薄膜幕邊緣呈現(xiàn)的圖案模糊的問題，環(huán)形陣列中的納米花(nanoflower)分布密度在納米薄膜邊緣區(qū)域的密度大于納米薄膜中心區(qū)域的密度，較佳的，環(huán)形陣列中的納米花(nanoflower)分布密度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向遞減。為了更好的克服本實施例的柔性薄膜幕邊緣呈現(xiàn)的圖案模糊的問題，每個環(huán)形中的納米花(nanoflower)的橫向寬度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸增大，每個環(huán)形中的納米花(nanoflower)的縱向高度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸降低，如圖2所示。

此外，請參閱圖3，圖3為本發(fā)明的一個較佳實施例的納米線(nanowire)陣列的俯視結構示意圖；與上述納米花陣列同理，當用作投影的幕布用于呈現(xiàn)圖案時，為了使光源發(fā)來的光線向各個方向散射，也就是提高漫反射，當用作光源的"凸透鏡"為了使光源發(fā)來的光線在穿過納米薄膜時形成輻射或平行光線，較佳的，納米線(nanowire)陣列可以設置呈多個同心回形陣列排布，多個同心環(huán)形中，相鄰環(huán)形的間距相同；并且，進一步的為了避免本實施例的柔性薄膜幕邊緣呈現(xiàn)的圖案模糊的問題，環(huán)形陣列中的納米線(nanowire)分布密度在納米薄膜邊緣區(qū)域的密度大于納米薄膜中心區(qū)域的密度，較佳的，環(huán)形陣列中的納米線(nanowire)分布密度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向遞減。為了更好的克服本實施例的柔性薄膜幕邊緣呈現(xiàn)的圖案模糊的問題，每個環(huán)形中的納米線(nanowire)的直徑(橫向寬度)從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸增大，每個環(huán)形中的納米線(nanowire)的長度(縱向高度)從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸降低，如圖3所示。

需要說明的是，圖2和圖3中只分別示出了納米花(nanoflower)陣列和納米線(nanowire)陣列呈環(huán)形陣列排布的情況，當然，納米花(nanoflower)陣列和納米線(nanowire)陣列還可以采用同心回形陣列排布，呈同心回形陣列排布時，只需將上述環(huán)形的納米花(nanoflower)陣列和納米線(nanowire)陣列替換為回形即可，其它的回形之間的間距、每個回形中的納米花(nanoflower)或納米線(nanowire)的橫向長度和縱向長度的關系均可以與呈環(huán)形陣列時相同，可以參考上述描述，這里不再贅述。

同時，本實施例中，較佳的，底層石墨烯薄膜01為單層原子層石墨烯薄膜，頂層石墨烯薄膜03為單層原子層石墨烯薄膜，因為單層原子層石墨烯薄膜具有良好的光透過性、柔韌性和強度，首先，可以避免在需要光透過時阻礙光的透過，其次，良好的柔韌性可以使柔性薄膜幕任意彎曲，使用靈活，并且單原子層石墨烯薄膜的質量很輕，便于折疊和攜帶；再者，單原子層石墨烯薄膜的強度非常高，可以對納米薄膜起到保護作用，避免在外界沖擊或撞擊使導致納米薄膜的損壞。

此外，為了提高本實施例的薄膜幕的柔性和輕便性，較佳的，納米薄膜02的厚度不大于1000nm，同時較薄的納米薄膜02使得在應用于需要高透過率的場合時，可以避免納米薄膜02過多的吸收光線而影響投影質量。

本實施例中，當薄膜幕用于接收投影光線呈現(xiàn)影像時，薄膜幕需要具有高的反射率和漫反射性，較佳的，納米薄膜02為白色納米薄膜，白色納米薄膜可以提高光的反射率和散射率，特別是當納米薄膜02中納米結構021的粒徑在150nm～350nm時，白色納米薄膜的白色越白且散射性能越高；當納米薄膜02用于接收光源將光線發(fā)散透射出去作為投影儀的類似凸透鏡的作用時，納米薄膜02最好為透明的納米薄膜，當然如果選擇略帶白色納米薄膜也可以，但是透射率有一定影響；較佳的，透明的納米薄膜02的納米結構021的粒徑在2～100nm之間。

進一步的，選擇納米tio2和納米zno作為納米薄膜02的材料，由于納米tio2和納米zno不僅成本低廉，而且在上述粒徑較小時，具有良好的透過率，當粒徑較大時，具有良好的散射率，此外，納米tio2和納米zno的生長形貌可控，可以通過控制其納米結構021的形貌來調整并且得到所需性能柔性薄膜幕，因此，本實施例的柔性薄膜幕還具有可調控性。

當薄膜幕用于接收投影光線呈現(xiàn)影像時，由于需要高的反射率和散射率，由于單層原子層的石墨烯薄膜具有高透過率，在光線入射到納米薄膜02時，可能會有一點點光穿過納米薄膜02和底層石墨烯薄膜01，雖然可以忽略不計，但是，為了進一步提高薄膜幕的反射率和散射率，避免穿過納米薄膜02的光線損失掉，還可以在底層石墨烯薄膜01表面形成一層反射層，在反射層表面再形成上述納米薄膜。關于反射層的材料可以選擇現(xiàn)有材料，為了實現(xiàn)柔性薄膜幕的輕質化和小體積，反射層的厚度設置為納米級別。

此外，為了提高柔性薄膜幕的增透效果，還可以在納米結構陣列之間填充增透材料。為了提高柔性薄膜幕的反射效果，還可以在納米結構陣列之間填充反射材料。同時，這些填充在納米結構陣列之間的材料還可以用于支撐納米結構，特別是在納米結構彎曲或折疊變形時，避免納米結構由于受到較大的應力而發(fā)生斷裂或破碎。

請參閱圖4，本實施例中，用于接收投影的柔性薄膜幕的制備方法，包括：

步驟01：提供一襯底，其中，襯底表面形成有一底層石墨烯薄膜；

具體的，底層石墨烯薄膜的制備可以采用常規(guī)工藝例如采用卷帶法制備，將底層石墨烯薄膜轉移粘附固定至一襯底上，襯底最好采用有機襯底，例如，底層石墨烯薄膜可以通過范德華力或靜電力吸附在襯底上，這樣便于后續(xù)去除襯底。

步驟02：在底層石墨烯薄膜表面形成一層納米薄膜；

具體的，首先，在底層石墨烯薄膜上覆蓋一層掩膜，并刻蝕掩膜，在掩膜中形成呈多個同心環(huán)形或回形陣列排布的圖案，這些圖案底部暴露出底層石墨烯薄膜；然后，在暴露的石墨烯薄膜表面形成種子層，從而形成呈多個同心環(huán)形或回形陣列排布的種子層圖案；再以種子層為基，以掩膜為模板，生長出納米結構陣列，這些納米結構陣列呈多個同心環(huán)形或回形陣列排布；最后，去除掩膜。在刻蝕掩膜時，在掩膜中刻蝕出每個環(huán)形或回形的橫向寬度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸增大；同時還可以在刻蝕掩膜時，在掩膜中刻蝕出每個環(huán)形或回形的縱向高度從納米薄膜邊緣向納米薄膜中心的方向逐漸降低。本實施例中，掩膜的材料為光刻膠，采用光刻工藝來刻蝕掩膜；此外，還可以采用水溶液法或化學氣相沉積法，在底層石墨烯薄膜上生長出垂直于所述底層石墨烯薄膜的納米結構陣列。需要說明的是，如果采用水溶液法生長納米結構，種子層的制備可以采用將前驅體溶液滴涂在暴露的石墨烯薄膜表面，例如，納米zno生長所采用的種子層的溶液為醋酸鋅，納米tio2生長所采用的種子層的溶液為鈦酸；此外，如果采用化學氣相沉積法生長納米結構，種子層可以采用真空蒸鍍或磁控濺射的方法在暴露的石墨烯薄膜表面形成種子層，這里的種子層也包括起到催化作用的催化劑層，例如，納米zno生長采用的催化劑層為納米金，納米tio2生長所采用的催化劑層為ti等。需要說明的是，在生長納米結構時，也可以不需要種子層。

這里，簡要描述納米薄膜的生長過程：在形核初期，在底層石墨烯薄膜表面大量形核；然后，熱力學促進占主要因素，形核后開始橫向生長和縱向生長，生長初期，納米結構橫向生長較快，相鄰長大的納米結構側壁互相融合，當動力學和熱力學達到平衡條件時，納米結構的縱向生長較橫向生長較快，接著，動力學占主要因素，致使納米結構長高，這樣，之前隨著生長不斷融合的納米結構底部形成連續(xù)的底部納米薄膜，底部納米薄膜之上根據(jù)掩膜中的陣列圖案而生長出納米結構陣列，這也就是上述所稱的底部納米薄膜和納米結構陣列是一體形成的原理。

此外，在形成所述納米薄膜之前，還包括：在底層石墨烯薄膜表面形成一層反射層，然后在反射層表面形成納米薄膜。

步驟03：在納米薄膜表面形成一頂層石墨烯薄膜。

具體的，頂層石墨烯薄膜的制備與底層石墨烯薄膜的制備方法相同，將制備好的頂層石墨烯薄膜轉移粘附固定至納米薄膜表面，頂層石墨烯薄膜可以通過范德華力或靜電力吸附在納米薄膜表面。

此外，為了提高柔性薄膜幕的增透效果，在納米薄膜表面形成頂層石墨烯薄膜之前，還可以在納米結構陣列之間填充增透材料。為了提高柔性薄膜幕的反射效果，還可以在納米結構陣列之間填充反射材料。同時，這些填充在納米結構陣列之間的材料還可以用于支撐納米結構，特別是在納米結構彎曲或折疊變形時，避免納米結構由于受到較大的應力而發(fā)生斷裂或破碎。

請參閱圖5，圖5為本發(fā)明的一個較佳實施例的柔性薄膜幕呈現(xiàn)投影的方法的原理示意圖。本實施例中還提供了一種采用上述的柔性薄膜幕呈現(xiàn)投影的方法，包括：

步驟001：打開一投影儀的鏡頭04對準薄膜幕的頂層石墨烯薄膜03；

步驟002：投影光線透射到頂層石墨烯薄膜03上，然后入射到納米薄膜02上；

具體的，投影光線透射到頂層石墨烯薄膜03上，然后入射到納米結構陣列021上和部分入射到底部納米薄膜022上。由于本實施例的上述底層石墨烯薄膜01表面還形成有反射層(未示出)，納米薄膜02形成于反射層表面。因此，本步驟002中還具體包括：投影光線透射到頂層石墨烯薄膜03上，然后入射到納米薄膜02上以及部分入射到反射層上。

步驟003：經(jīng)納米薄膜02反射，反射光線回穿過頂層石墨烯薄膜03，從而在薄膜幕上形成投影儀所投出的影像。

具體的，經(jīng)納米薄膜02反射包括經(jīng)納米結構陣列021和底部納米薄膜022反射，由于本實施例的上述底層石墨烯薄膜01表面還形成有反射層，納米薄膜02形成于反射層表面，因此本步驟003中還具體包括經(jīng)納米薄膜02和反射層反射，反射光線回穿過頂層石墨烯薄膜03。

請參閱圖6，本實施例中還提供了一種投影儀，具有光源05，在光源05向外投射光線的通路上，設置有本實施例上述的柔性薄膜幕；其中，光源05的光線入射到頂層石墨烯薄膜03上，然后繼續(xù)入射到納米薄膜02上和部分入射到底層石墨烯薄膜01上；再透過納米薄膜02以及底層石墨烯薄膜01后輻射或平行投射出去。由于本實施例的上述納米薄膜02具有底部納米薄膜022和納米結構陣列021，具體的，光源05的光線入射到納米結構陣列021上、部分入射到底部納米薄膜022上，然后穿過納米結構陣列021和底部納米薄膜022入射到底層石墨烯薄膜01中，再穿過底層石墨烯薄膜01后輻射或平行投射出去。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然所述實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應以權利要求書所述為準。