CN1761912B - 背投影屏和/或投影屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影屏和/或背投影屏，它包括至少一个与具有表面作用漫射层连接的第一基体，其影屏提供分辨率至少5×10³DPI，从而可以在每个影屏面上沿着视角180°看到没有模糊不清的图像。

Description

背投影屏和/或投影屏

本发明涉及背投影屏和/或投影屏。更具体地，本发明涉及适合于在每个影屏面上无光学缺陷显示图像的影屏，这种图像可能例如来自于视频投影仪，或更一般地来自于相对于该影屏的其中一个面定位的光源。

为了理解的需要，本发明的投影屏包括两个面：影屏主面和与影屏反面，来自光源的图像投射在主面上，并且主面一般位于与光源同一空间区域内，因透明性投射在主面上的图像出现在反面上。背投影屏配置主面和反面，它们具有与前面提到的投影屏同样的特征，但其区别在于使用者和光源不是处在同一空间区域内，而是在影屏两侧。

在本发明的意义上，使用的术语影屏应毫无差别地包括投影屏和背投影屏。

人们知道多种类型的背投影屏系列，它们保证显示这样一种图像。于是，人们知道塑料影屏或扩散器，这些硬质和半透明的影屏包括构成影屏影像帘的塑料基体，它加入了多种金属氧化物微粒(例如SiO₂)。这些影屏只是允许从影屏其中一个面按照可以达到180°的视角正确显示图像而没有光学缺陷，在影屏的另一个面因透明性而出现光学质量较差的图像(图象模糊)。此外，用塑料制成的背投影屏对紫外辐射和红外辐射以及对水分敏感，这样制约其寿命和其光学质量的持久性。

人们还知道由与支持件连接的鼓筒开卷和卷绕的影屏。它们也是用塑料制成的，但不是半透明的。它们只是以反射，而不以透射方式操作。

使用按照液晶技术运行的扩散器研制了另外一种影屏技术。这类影屏的基本优点一方面是其厚度很小(约20μm)，另一方面，尤其在电场作用下它们变成透明的，并不再漫射，但是以背投射方式使用只是二次使用。

但是，应该指出其缺陷是非常有限的视角(视角约三十度)，并且尽管影屏厚度小，但在反面出现光学质量很差(存在模糊不清)的图像。

由文件US5870224知道一种投影屏的结构，该结构一方面在其主面上安装多种光学设备(柱面微透镜和Fresnel透镜)，另一方面在其反面上有相对于所述柱面透镜各自光学焦点合理定位的多个孔(透明和轻微漫射区域)，因此能够显示投影图像。

这种影屏结构是特别贵的，视角也小(约35°)，并且这种设备对于直接投影不是有利的(从反射来看)。

最后，最后的背投影屏系列是由全息扩散器构成的。

这种技术的基本优点在于影屏的透明性和视角的调整。然而在这里，这种影屏结构很贵，这样使其限制于小规格的影屏。还应该指出，尽管这种影屏透明，但其影屏反面还是有些模糊不清。

因此，本发明的目的是提出一种背投影屏和/或投影屏克服已知现有技术设备的这些缺陷，其影屏适合于在每个面上按照可以达到180°的视角，在影屏两个面上显示图像，这种显示达到在每个面上无光学缺陷，即显示的图像极其均匀。

为此，本发明背投影屏和/或投影屏的特征在于它包括至少一种与具有表面作用的漫射层(couche diffusante)连接的第一种基体，所述的漫射层适合于在所述层的每个面上达到视角小于或等于180°。

为了更好理解本发明，下面给出“表面的”词的定义。其厚度为0.5-50μm，特别地0.5-10μm，优选地0.5-5μm时，层就是所谓表面的。这个定义与具有空间作用的漫射层相反。

在本发明的优选实施方式中，任选地还可以使用一种和/或另一种下述设计：

-影屏的分辨率是5×10³至1×10⁵DPI，

-漫射层置于第一基体的其中一个面上，层状夹层置于所述第一基体的相反面上，所述的夹层本身与第二基体连接，

-第二基体是着色的基体，

-在第一基体的其中一个面上沉积漫射层，所述的第一基体本身与第二基体连接，以便构成双层玻璃板，

-第一基体和漫射层与第三基体连接，四周封条(cordon)将所述漫射层所覆盖第一基体的这个面与第三基体分开，

-漫射层由含有微粒和粘合剂的元件构成，该粘合剂能够使这些微粒彼此聚集起来，

-这些微粒是金属的或金属氧化物的，

-这些微粒选自二氧化硅、氧化铝、二氧化锆、二氧化钛、氧化铈或这些氧化物中至少两种的混合物，

-微粒的尺寸是50nm至1μm，

-漫射层的厚度是0.5-5μm，

-第一、第二、第三基体中至少一种基体是玻璃基体，

-第一、第二、第三基体中至少一种基体是聚合物基的透明基体，例如聚碳酸酯基的透明基体，

-第一、第二、第三基体中至少一种基体包括具有其它功能性的涂层，特别是具有低发射功能、抗静电、防水气、防污、抗反射功能的涂层。

借助下面详细的描述将会显现出本发明的其它优点和特点。

于是，根据本发明的实施方式，具有表面作用的漫射层是由粘合剂中的聚集微粒构成的，所述微粒的平均直径是0.3-2微米，所述的粘合剂的比例是10-40体积％，这些微粒构成聚集体，其尺寸是0.5-5微米，因此达到分辨率5×10³至1×10⁵DPI(Dot Per Inch)，所述层的对比衰减高于40％，优选地高于50％.在专利申请WO0190787中描述了这个漫射层，本文将该申请的内容作为参考文献加以引用。

这些微粒选自半透明的微粒，优选地选自无机微粒，例如氧化物、氮化物、碳化物微粒。

这些微粒优选地选自二氧化硅、氧化铝、二氧化锆、二氧化钛、氧化铈或这些氧化物中至少两种的混合物。

采用本技术领域的技术人员已知的任何方法，特别地采用沉淀法或采用热解法可以得到这样一些微粒。这些微粒的粒度是至少50％微粒为50％平均直径以下。

该层是在外面位置时，还要选择粘合剂，其耐磨强度足以能毫无损伤地进行背投射系统的任何操作，例如安装其它基体而构成影屏时尤其如此。

由于需要，例如为了有利于该层耐温，可以选择这种粘合剂为无机粘合剂，特别是为了简化所述层的制备方法，可以选择这种粘合剂是有机粘合剂，因此可以简单地达到交联，例如在冷时达到交联。

该粘合剂的指数与微粒的不同，这两个指数之差优选地是至少0.1。微粒指数高于1.7，粘合剂指数优选地低于1.6。

这种粘合剂选自硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂、磷酸铝、聚乙烯醇类聚合物、热固性树脂、丙烯酸等。

为了促进形成具有需要尺寸的聚集体，可以考虑添加至少一种添加剂，使粘合剂中的微粒分布发生改变。该添加剂或分散剂选自下述剂：酸、碱或低分子量离子聚合物，特别是低于50000g/摩尔的离子聚合物。

为了提供大规模的均匀层，还可能添加其它的剂，例如润湿剂，像非离子、阴离子或阳离子的表面活性剂。

还可能添加流变改性剂，例如纤维素醚。

可以按照厚度1-20微米涂覆如此定义的层。这样层的涂覆方法可以是本技术领域技术人员已知的方法，例如采用丝网印刷、油漆涂布、蘸涂、旋涂、流涂、喷涂等涂覆方法。然而可以指出，鉴于安全方面的调整性设计，让这种基体进行热处理(例如淬火)时，采用丝网印刷的涂覆技术应是优选的。

涂覆层的需要厚度高于2微米时，采用丝网印刷类的涂覆方法。

在丝网涂覆方法使用粘合剂的实施方案中，一个优选的实施实例，使用基本上由玻璃粉或熔剂组成的粘合剂。这种熔剂或玻璃粉例如可以是氧化锌、氧化硼、二氧化硅、氧化钠混合物基的。

这种粘合剂在本发明中作为背投影屏和/或投影屏中使用漫射层的粘合剂找到其应用。

该层厚度小于4微米时，优选地采用流涂或喷涂进行涂覆。还考虑涂覆一层其厚度随该表面覆盖区域而改变的层；这样一种涂覆有可能能够修正靠近影屏的光源的固有不均匀性。例如，有可能按照使用者的视角以这种方式校正光源强度，于是调整增益。以下述方式定义增益：

增益(gain)＝使用中心观看影屏得到的亮度/如果使用在中心观看增益为1的Lambertien影屏时得到的亮度。

还可以按照下述方式定义增益：增益＝中心亮度×影屏面积/投影机通量。

由这些定义，投影屏有可能使视角达到180°(lambertien影屏)时，则可以说增益是1.

此外，如果影屏能够将这些光线再取向到更受制约的视角，因此能够增加在这些视角的图像亮度时，该影屏这时具有的增益高于1.

根据另一种实施方式，可以期望选择性涂覆表面层，在这种情况下该层只是沉积在一部分基体上，该部分仍是透明的。

根据本发明，将漫射层涂覆在透明的第一基体上，因此该层随其应用而具有平的或非平的形状。

具有表面作用的漫射层能够制造出其分辨率至少10⁵DPI(Dot PerInch)，甚至10⁶DPI的影屏。

为了改善如前面所述涂覆具有表面作用的漫射层的第一基体机械特性，让层状夹层与在相反面(没有覆盖漫射层的面)上的第一基体连接，该夹层可以用PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PU(聚氨酯)制成，例如，其夹层本身与第二基体连接，优选地与着色的第二基体连接。作为非限制性的实例，例如可能涉及一种能够改进对比度的玻璃，例如TL40％的灰玻璃，或透光率30％-70％的灰色“parsol”。

将第三基体与由第一基体、层状夹层、第二基体构成的这种层状元件连接起来。

在第一基体有其漫射层的面周围，采用已知的方法涂覆(例如挤出法)用塑料制成的连接封条(例如用PU、EPDM制成的)。在这种连接封条上，放第三基体。这种材料封条可保证组件的机械特性，还保持在这两种基体间的气态流体空腔，这样有利于漫射功能层的漫射现象。

根据本发明的一个特征，采用的不同基体(第一、第二、第三基体)是玻璃基体，或者聚合物基体(PMMA、聚碳酸酯)。

不管实施方式如何，本发明的背投影屏和/或投影屏能够复原图像，其均匀性是至少80％，优选地约85％。

据说，用眼镜观察其尺寸600×450mm影屏上这个图像没有表明例如与该层质量相关的图像强度有任何变化时，该图像是均匀的。影屏上一个点与另一个点的强度差高于15％时，眼镜就开始看到其强度变化。

该显示屏适合于有可能按照小于或等于180°的视角显示投射在影屏每个面上的图像。

在本发明中，视角是其亮度等于中心亮度一半时的角度。在这种情况下，这种显示在每个面上都没有出现光学缺陷(模糊不清、变形、边缘效应、色差、亮度局部不均匀性)。

一种实施方式是在第一、第二、第三基体的其中一个基体的其中一个面上把具有功能性的涂层加到这种组合中。可能涉及具有红外波长辐射阻断功能(例如使用一层或多层银，这些银层的周围为介电层或氮化物层，例如TiN或ZrN，或金属氧化物、钢或Ni-Cr合金层)、具有低发射功能(例如掺杂的金属氧化物，像SnO₂：F、掺杂锡的锢氧化物ITO或一层或多层银)、防水气功能(使用亲水层)、防污功能(含有至少部分结晶锐钛矿型TiO₂的光催化涂层)的涂层，或例如Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄/SiO₂类抗反射叠层。

本发明的期望应用主要是背投影系统或投影系统，例如它们用于显示例如来自体育场幕墙使用的图像投影机，市政或家庭用的悬或挂在墙上的组合信息显示板的图像。当然，投影屏和/或背投影屏可以用作两个关闭场所间的隔板或壁。

在本发明的意义上，该隔板规定了两个不同空间之间壁的范围，每个空间因隔板两侧传播信息而获得好处，例如居室或客厅，住宅中的其它房间，或更一般地该隔板规定了内外空间的壁的范围(其中一个空间可能是街道)，一般分隔隔板。

同样地，在本发明的意义上，投影屏和/或背投影屏可以构成显示具有广告性质的信息，用于在销售区域播送讯息，这种讯息从任何视点都是可见的。

前面描述的本发明影屏有许多优点：

-考虑到构成其影屏的这些不同元件是采用基本无机工艺学制备的，这种影屏对水分和紫外光辐射的灵敏度是非常低的，

-使用视角可以达到180°的具有表面作用的漫射层制约了“热斑(hot spot)”现象。(热斑系指使用者沿着投影轴和通过影屏可看到光源)。

Claims (20)

1.背投影屏，其特征在于它包括至少一个与具有表面作用漫射层连接的第一基体，所述漫射层适合于在所述漫射层的每个面上达到小于或等于180°视角，其中第一基体是玻璃基体，漫射层由含有微粒和无机粘合剂的元件构成，该粘合剂能够使这些微粒彼此聚集起来。

2.投影屏，其特征在于它包括至少一个与具有表面作用漫射层连接的第一基体，所述漫射层适合于在所述漫射层的每个面上达到小于或等于180°视角，其中第一基体是玻璃基体，漫射层由含有微粒和无机粘合剂的元件构成，该粘合剂能够使这些微粒彼此聚集起来。

3.根据权利要求1或2所述的影屏，其特征在于该影屏的分辨率是5×10³至1×10⁵DPI。

4.根据权利要求1或2中任一项权利要求所述的影屏，其特征在于漫射层置于第一基体的其中一个面上，层状夹层置于所述第一基体的相反面上，所述的夹层本身与第二基体连接。

5.根据权利要求4所述的影屏，其特征在于第二基体是着色的基体。

6.根据权利要求1或2中任一项权利要求所述的影屏，其特征在于漫射层置于第一基体的其中一个面上，所述的第一基体本身与第二玻璃基体连接，以构成双层玻璃板。

7.根据权利要求1或2中任一项权利要求所述的影屏，其特征在于第一基体和漫射层与第三基体连接，周边封条将涂覆所述漫射层的第一基体的这个面与第三基体分开。

8.根据权利要求1或2所述的影屏，其特征在于这些微粒是金属的或金属氧化物的微粒。

9.根据权利要求1或2所述的影屏，其特征在于这些微粒选自二氧化硅、氧化铝、二氧化锆、二氧化钛、氧化铈或这些氧化物中至少两种的混合物。

10.根据权利要求1或2所述的影屏，其特征在于所述微粒的尺寸是50nm至1μm。

11.根据权利要求1或2所述的影屏，其特征在于该粘合剂由玻璃粉组成。

12.根据权利要求11所述的影屏，其特征在于玻璃粉是基于氧化锌、氧化硼、氧化钠和二氧化硅的混合物的。

13.根据权利要求1或2所述的影屏，其特征在于该粘合剂由熔剂组成。

14.根据权利要求13所述的影屏，其特征在于熔剂是基于氧化锌、氧化硼、氧化钠和二氧化硅的混合物的。

15.根据权利要求1或2中任一项权利要求所述的影屏，其特征在于漫射层的厚度是0.5-5μm。

16.根据权利要求7所述的影屏，其特征在于第一、第二、第三基体中至少一种基体是玻璃基体。

17.根据权利要求7所述的影屏，其特征在于第一、第二、第三基体中至少一种基体是聚合物基的透明基体。

18.根据权利要求7所述的影屏，其特征在于第一、第二、第三基体中至少一种基体包括具有其它功能性的涂层。

19.根据权利要求18所述的影屏，其特征所述具有其它功能性的涂层是具有低发射功能、抗静电功能、防水气、防污或抗反射功能的涂层。

20.根据权利要求1-18中任一项权利要求所述的影屏作为分离隔板的应用，该隔板限定了两个不同空间之间壁的范围。