CN102326125A - 后投影系统、制造方法及应用 - Google Patents

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CN102326125A CN201080008148XA CN201080008148A CN102326125A CN 102326125 A CN102326125 A CN 102326125A CN 201080008148X A CN201080008148X A CN 201080008148XA CN 201080008148 A CN201080008148 A CN 201080008148A CN 102326125 A CN102326125 A CN 102326125A
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Abstract

本发明涉及一种由至少一个具有基于中空玻璃微球的漫射涂层(32)的玻璃板(2)构成的桌台形式的后投影系统，其中中空玻璃微球(4)设置在玻璃板的下或上表面上透明或半透明的粘结剂基质(5)中，并且从下面被具有投影区的至少一个投影机(13，15)照射，并且至少一个投影图能被观察者以至少176°的观察角度观察。在第二实施方式中介绍了具有基于中空玻璃微球(4)的漫射涂层(32)的二维成型的弯曲玻璃板(17)形式的后投影系统。

Description

后投影系统、制造方法及应用
技术领域
本发明涉及一种后投影系统和制造方法及应用。
背景技术
在DE102006048473A1中介绍了一种用于后投影幕墙的投影幕布，但是其伴随有昂贵的制造成本和很差的侧面观察角度。
在EP0414313B1中，两个使光散射的层设置在透明板上。其中使光散射的第一层是设置在使光散射的第二层之前的附衬片。在该方案中也存在高的制造成本，并且提供了很差的侧面观察角度。
关于两层结构的相同评价同样适用于EP1405138B1，其中多个照准器元件(Diopterelement)产生光束的宏准直(Makro-Kollimation)，其中第二层构造为反射层。
发明内容
因此，本发明的一个任务在于经济地制造后投影屏幕以及改进侧面观察角度。
根据本发明，使用至少一个具有嵌入在由玻璃料或聚合物制成的粘结剂基质(Bindemittelmatrix)中的中空玻璃微球的玻璃板，该玻璃板使得能够实现接近180°的观察角度。
中空玻璃微球包括内部空腔，该内部空腔填充以空气或气体，并且在该内部表面上存在中空玻璃微球的玻璃与所包围的气体之间大的折射率差。
这个折射率差基本上与玻璃或周围的粘结剂基质的折射率无关，并且导致大角度漫射效应。理想地，使用具有非常窄的直径公差的中空玻璃微球，例如d50直径例如为39μm或60μm且公差为少许几μm、例如非常窄的高斯分布。由此可以实现厚度均匀的层。
但是也可以使用例如直径比例为1∶2(例如30μm和60μm或者45μm和90μm)的两个不同大小的中空玻璃微球。两个大小明显不同的玻璃小球的这样的组合将中空玻璃微球的充填密度从理论上为最密球充填的74％提高到理论上直至82％，并且因此改善了漫射效应。实践中，在使用丝网印刷方法或滚轮涂敷方法(Rollenbeschichtungsverfahren)或卷帘浇铸方法(Vorhanggieβverfahren)的情况下不能实现这样紧密的球充填密度，但是在该非常经济的方法中实现了出众的大角度漫射效应。
这样的中空玻璃微球在很多应用中例如作为填充料使用在热后可塑性的注塑铸造中或者表面涂色或热刮擦(Thermoputzmassen)领域中，并且以很低的成本在玻璃材料、直径、直径分布和壁厚方面变化很大的情况下大量制造。
在本发明的一扩展方案中，中空玻璃微球还具有外部漫射涂层。
由此，对于围绕桌台坐着的人也使得能够实现构造为该桌台的投影图的可见度，这些人以非常低平的角度观察该桌台的表面。
因此，以嵌入在玻璃板上透明或半透明的粘结剂基质中的中空玻璃微球的尽可能单层的设置可以实现几乎180℃的观察角度。
本发明并不局限于使用中空玻璃微球。附加地，中空玻璃微球嵌入其中的粘结剂基质也可以构造或染色为漫射层。
在本发明的一扩展方案中，在使用其中聚合的复合薄膜容纳在玻璃板之间粘附联结中的安全玻璃的情况下，这个聚合薄膜也构造为或染色地构造为漫射薄膜。
上述所有三个可能性应各自本身独自地受到保护。同样地，对于所述三种实施方式中两个或三个的任何组合的保护也作为发明请求保护。
此外还介绍了一种用于基于对玻璃板涂覆由其中具有均匀离散的中空玻璃微球的尽可能透明到半透明的粘结剂基质构成的漫射层来制造这样的后投影系统的方法。此外还提到了应用作为会议桌、游戏桌或互动学习桌。在这种情况下已知将交互能力设计为识别手指或笔的移动，这个识别执行对投影系统的控制。
在本发明的一扩展方案中，后投影系统被实现为弯曲的二维成型实现的玻璃片或塑料片。
本发明的发明主题不仅由各个权利要求的主题给出，而是也由各个权利要求相互的组合给出。
包括摘要在内的文档中所公开的所有任务和特征、尤其是在附图中示出的空间构造作为发明被要求保护，只要它们单独或组合地相对于现有技术是新颖的。
附图说明
以下借助于显示多个实施方式的附图更详细地介绍本发明。在此由附图及其描述中获得本发明的其他创造性的特征和优点。
在附图中：
图1示出了桌台(6)形式的根据本发明的后投影系统(1)的示意图；
图2示出了二维成型的弯曲玻璃板(17)形式的根据本发明的后投影系统的示意图；
图3示出了下面设置有漫射层(3)的玻璃板(2)的示意图；
图4示出了其中构造有漫射层(3)的复合钢化玻璃板(22)的示意图；
图5示出了上面设置有漫射层(3)的玻璃板(2)的示意图；
图6示出了其中构造有具有聚合的增附剂层(21)的漫射层(3)的复合钢化玻璃板(22)的示意图；
图7示出了漫射层的结构的放大图；
图8示出了以丝网印刷刮板(Siebdruckrakel)嵌入中空玻璃微球；
图9示出了由按照图8制造的漫射层的层。
具体实施方式
在图1中示出了桌台(6)形式的根据本发明的后投影系统(1)的示意图。特别是在将玻璃板(2)构造为桌台(6)形式的桌面的情况下，对于坐着的人(7，8)产生低平的观察区域(11，12)。
但是，在使用借助于投影机(13，15)和相应投影区(14，16)(和/或相应投影图(23，24))的后投影的情况下，要在大的观察角度观察。在该示意图中，玻璃板(2)在底面上涂覆以漫射层(3)。
其中，通过借助于丝网印刷或滚轮涂敷或卷帘浇铸涂覆以由其中具有均匀离散的中空玻璃微球(4)的粘结剂基质(5)构成的糊膏或印刷油墨来生成漫射层(3)。
其中，粘结剂基质(5)可以由玻璃工业中常见的玻璃料或铅玻璃(Lotglas)涂层构成，玻璃料或铅玻璃涂层通常在大约620℃的处理温度时生成无机坚硬耐磨的层。如果对漫射层(3)没有提出这样的高要求，则可以选择聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形式的聚合的粘合剂和类似的高透明的聚合物作为粘结剂基质(5)，它们一般使得能够实现低于200℃的干燥温度。
使用外直径大约为20μm到200μm、优选为30μm到100μm的中空玻璃微球(4)，并且中空玻璃微球具有的比重在从0.3到0.8g/cm2的范围中。例如平均直径为30μm且比重为0.60g/cms2的3M公司的名称为ScotchliteTM玻璃泡S60或S60HS的钠钙高硼硅(Kalk-Natron-Borsilikat：soda-lime-borosilicate)中空玻璃微球对于实际180°的观察角度提供了出众的效果。
一般地，最大直径为80μm或60μm且d50尺寸为40μm或30μm的K和S系列的3M ScotchliteTM玻璃泡提供了出众的效果，并且由于球形而可以非常好地借助于丝网印刷被印刷在所期望的图形设置中，并且即使在玻璃料层的处理温度的范围中也非常好地耐久。
除了3M公司的中空玻璃微球之外还存在很多其他的制造商，因为这样的中空玻璃微球既用作为热后可塑性的塑料的填充料也用于各种颜料中以改善其热特性。但是迄今还没有认识到使用这样的被涂层的中空玻璃微球用于后投影系统。其中主要的是用于所追求的漫射效应的中空玻璃微球的内表面的构造。
使用中空玻璃微球(4)的一个很大的优点在于：其可以完全嵌入到粘结剂基质(5)中，并且不需要半嵌入(Halbeinbettung)，半嵌入在通常的道路标记系统中或在自反射(autoreflektiv)或回反射(retroreflektiv)系统(机动车号牌或道路标牌)以及类似系统中已知。
此外，粘结剂基质(5)半透明染色或光色(fotochrom)配备地被使用。因此，提高了在光亮环境中投影的对比度。基本上，这也可以通过使用染色的玻璃(2)来实现。
玻璃板(2)处于安全技术的原因由单层安全玻璃(ESG)或部分预受力的玻璃(TVG)或复合钢化玻璃(VSG)制造。其中优选使用氧化铁低的白玻璃，以便实现高的透明性而没有颜色扭曲。其中完全主要的是，这样的后投影系统(1)的表面是耐刮的并且能很好地清洁。
此外，上玻璃侧可以消除反射地实现或以硬化表面的形式实现或还棱镜地构造。
除了示意性示出的两个投影机(13，15)之外，还可以使用仅仅一个投影机或者还可以使用不止两个投影机。其中，光程不必直接地实现，而是可以借助于镜元件单次或多次地偏转。投影机(13，15)设置在相应地产生最佳位置的桌结构的位置处。可以使用现有技术中所有类型的投影机作为投影机。是所谓的DMD放映机或LCD放映机或激光辅助的放映机以及具有数字控制可能的类似投影装备。
此外还可以使用现有技术中的交互投影系统。其中可以进行激光光束扫描或者可以设置红外摄像机或者可以使用具有电容式手指传感装置的导电的行列栅格。其中特别地，以手指进行的交互输入与以专门的笔进行的输入相比是有优点的，因为玻璃表面能很好地清洁，并且因此可以满足很高的卫生要求。
在图2中示出了二维成型的弯曲玻璃板(17)形式的根据本发明的投影系统的示意图，其中示出了站立的人(18)和用于观察投影图(23)的观察范围(19)。通过漫射层(3)的特定制造方式，可以以多种二维成型的形式生成玻璃元件(17)。其中尽可能大的观察角度是非常重要的。
在图3中示出了下面设置有漫射层(3)的玻璃板(2)的示意图，漫射层(3)具有粘结剂基质(5)，粘结剂基质(5)中具有均匀离散的中空玻璃微球(4)。在该实施方式中附加地，上玻璃侧消除反射地实现或以硬化表面的形式实现或还棱镜地构造。漫射层(3)的厚度为15μm至500μm，优选为20μm至100μm，其中根据对中空玻璃微球(4)的最大直径的选择，这些中空玻璃微球从粘结剂基质(5)凸出。理想地并且优选地，选择六边形单层(Monolage)形式的中空玻璃微球(4)的厚度，其中但是在高度上略微错开设置的中空玻璃微球(4)不导致对投影品质的明显影响。
在图4中示出了其中构造有漫射层(3)的复合钢化玻璃板(22)的示意图。其中使用聚合的增附剂，如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或聚乙烯醇(PVA)或具有乙烯(Ethylen)、乙烯基(Vinylacetat)和乙烯醇(Vinylalkohol)单元的三元共聚物或其中具有均匀分布的中空玻璃微球(4)的聚氯乙稀(PVC)。
在图5中示出了上面设置有漫射层(3)的玻璃板(2)的示意图。在该实施方式中，优选使用其中具有均匀离散的中空玻璃微球(4)的玻璃料粘结剂基质(5)，因为由此提供高的耐磨性和良好的放射消除特性。
在图6中示出了其中构造有具有聚合的增附剂层(21)的漫射层(3)的复合钢化玻璃板(22)的示意图。在这个具体实施方式中，使用参考图3所描述的实现方式。
优选地，借助于聚合的增附剂层(21)，典型厚度为370μm或者双倍或三倍厚度的PVB薄膜在叠层过程中例如在压热器中与玻璃板连接，以便由此生成复合钢化玻璃板(22)。这样的实现方式是特别稳定的，并且还满足了高的安全要求。此外，在内PVB叠层构造中还可以集成透明的热后可塑性的薄膜，例如聚碳酸酯薄膜，并且由此还进一步提高玻璃联结的稳定性。该薄膜可以构造为附加的漫射薄膜。这可以通过对薄膜染色来进行。
在图7中示出了设置的放大的断面图示。代替将板构造为玻璃板2，该板也可以由塑料板代替。这样的塑料板可以非常好地二维或甚至三维地弯曲，以便因此在三维弯曲的情况下实现立体的后投影系统。
塑料板优选由聚碳酸脂制造，并且还可以附加地承载硬化表面。
图7是出了如果光束25落到涂层后的中空玻璃微球4的层上，其在所画出所有箭头方向26-29上散射，从而产生延伸360度的散射角。在中空玻璃微球4的内表面上示例性地在箭头方向27上散射的光束入射到相邻设置的中空玻璃微球4的表面上，并且在那里同样漫射地被反射。在这种情况下，在每个中空玻璃微球4的内部空间中在中空玻璃微球4的空腔的那里的内部空间层处进行放射。因此在以一个后两个投影机13、15进行投影时产生效率很高的亮丽的颜色再现。
图8示出了漫射层3在玻璃板2上的一种特别简单的制造。在粘结剂基质的还没有凝固并且处于糊状的塑料层或玻璃料层中，中空玻璃微球4尽可能均匀地分散。利用丝网印刷刮板30，面现在被刮制(abrakeln)，从而产生非常薄的漫射层3，中空玻璃微球优选只还基本上单层地设置在该漫射层3中。通过丝网印刷刮板30去除剩余量。然后层硬化，并且中空玻璃微球4被持久地联结。
图9示出了还可能设置不止一层中空玻璃微球或还设置具有例如两个不同直径的中空玻璃微球，以及还可以部分地从漫射层的上表面出发观看这些中空玻璃微球。它们因此必须不完全被粘结剂基质5覆盖，但是一般通过生产方法丝网印刷、刮制、滚轮涂敷、卷帘浇铸被覆盖以薄层。
附图标记列表
1后投影系统
2玻璃板：
单层安全玻璃(ESG)，部分预受力的玻璃(TVG)，复合钢化玻璃(VSG)
3漫射层
4中空玻璃微球
5粘结剂基质或粘附基质(Haftmarix)：玻璃料或聚合的粘结剂基质
6桌台
7右边观察者
8左边观察者
9右边椅子
10左边椅子
11右边观察者的观察范围
12左边观察者的观察范围
13第一投影机
14第一投影机的投影区
15第二投影机
16第二投影机的投影区
17弯曲的玻璃板
18站立的观察者
19观察范围
20复合钢化玻璃(VSG)的第二玻璃板
21聚合的增附剂
22复合钢化玻璃(VSG)
23第一投影机的投影图
24第二投影机的投影图
25光束
26箭头方向
27箭头方向
28箭头方向
29箭头方向
30丝网印刷刮板
31箭头方向
32漫射涂层

Claims (13)

1.一种由至少一个承载至少一个漫射层的板(2)构成的后投影系统，其特征在于，所述漫射层(3)由中空玻璃微球(4)构成，并且设置在所述板(2)的下或上表面上透明或半透明的粘结剂基质(5)中。
2.如权利要求1所述的后投影系统，其特征在于，承载所述漫射层(3)的所述板构造为桌台(6)。
3.如权利要求2所述的后投影系统，其特征在于，投影机(13，15)设置在所述桌台(6)下面，并且朝着所述桌台的下侧面发射。
4.如权利要求1至3之一所述的后投影系统，其特征在于，所述中空玻璃微球(4)单层地设置在所述粘结剂基质(5)中。
5.如权利要求1至4之一所述的后投影系统，其特征在于，所述中空玻璃微球(4)由具有大小比例为1∶2的不同d50直径的两种中空玻璃微球(4)的混合构成，并且较大的中空玻璃微球(4)优选单层地设置在所述粘结剂基质中。
6.如权利要求1至5之一所述的后投影系统，其特征在于，所述粘结剂基质(5)由玻璃料或铅玻璃基质构成。
7.如权利要求1至5之一所述的后投影系统，其特征在于，所述粘结剂基质(5)由聚合的增附剂构成，所述聚合的增附剂例如是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或聚乙烯醇(PVA)或具有乙烯、乙烯基和乙烯醇单元的三元共聚物或聚氯乙稀(PVC)。
8.如权利要求1至7之一所述的后投影系统，其特征在于，承载所述漫射层的所述板构造为玻璃板(6)。
9.如权利要求1至8之一所述的后投影系统，其特征在于，承载所述漫射层的所述板构造为塑料板。
10.如权利要求1至9之一所述的后投影系统，其特征在于，所述中空玻璃微球(4)在粘结剂基质中设置在二维成型的弯曲的玻璃板或塑料板(17)中。
11.如权利要求1至10之一所述的后投影系统，其特征在于，所述中空玻璃微球承载漫射涂层。
12.如权利要求1至11之一所述的后投影系统，其特征在于，所述板自己在发出光的侧或接受光的侧上或者在这两个侧上承载一个附加的光漫射涂层。
13.一种用于制造由至少一个承载至少一个漫射层的板(2)构成的后投影系统的方法，其特征在于，
在第一方法步骤中，中空玻璃微球(4)均匀地分散在粘结剂基质中，
在第二方法步骤中，配备有中空玻璃微球(4)的粘结剂基质(5)借助于丝网印刷或刮制或滚轮涂敷或卷帘浇铸全表面地或在所期望的结构中施加在所述板(2)上，
在第三方法步骤中，根据对粘结剂(5)的选择在大约620℃固化或在200℃以下固化。
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