DE1902056B2

DE1902056B2 - Rueckprojektionsschirm

Info

Publication number: DE1902056B2
Application number: DE19691902056
Authority: DE
Inventors: Frank Prescott Northbrook 111. Bennett (V.StA.)
Original assignee: GAF Corp
Current assignee: GAF Corp
Priority date: 1968-01-19
Filing date: 1969-01-16
Publication date: 1976-12-02
Also published as: US3598640A; DE1902056A1; GB1237201A; BE727010A; JPS5220857B1; CA919977A

Description

Die Erfindung betrifft einen Rück-Projektionsschirm, bestehend aus einer Trägerschicht und einer Überzugsichicht aus organischem Material von jeweils etwa gleichmäßiger Dicke.

Bei einem Rückprojektionsschirm muß die Seite, die das projizierte Licht empfängt, dieses Licht so stark streuen, daß ein Bild entsteht, jedoch nicht so stark, daß das Bild unscharf wird, die Lichtdurchlässigkeit verringert wird oder der Bildschirm trüb wird.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rückprojektionsschirms.

Die bisherigen Verfahren zur Herstellung solcher Rückseitenprojektionsschirme bestanden darin, daß man einem Bildschirm auf seiner Rückseite eine Oberfläche aus einem gemahlenen Material bestimmter Struktur verlieh, so daß ein auf diesen Schirm geworfenes Bild auf dieser Oberfläche erschien. Zum Beispiel kann mit gemahlenem Glas nach dieser Methode ein ausgezeichneter Bildschirm erhalten werden, der jedoch äußerst teuer ist.

Als Ersatz für gemahlenes Glas sind feinteilige 6s Glaspartikeln, kleine Glas- oder Kunststoff-Perlen, winzige Kugeln oder in manchen Fällen Glaszylinderoder -fasern vorgeschlagen worden, die auf die Rückseite des Glasschirms aufgeklebt wurden. Andere herkömmliche Bildschirme wurden mit anorganischen Materialien, wie Magnesiumfluond, Sihziumdioxyd oder -monoxyd und cJergL in ihren kristallinen Formen

^S£ sind aus der US-PS 27 26 573 Bildschirme bekannt, die aus einem durchsichtigen organischen Trägermaterial und Fresneloberflächen bestehen. Bei der Herstellung dieser komplizierten Schirme sind gewisse Unregelmäßigkeiten oftmals nicht zu vermeiden. Um diese Unregelmäßigkeiten zu maskieren, muß eine diffuse Schicht eingebaut werden, die gemäß dieser Patentschrift vorzugsweise aus PVC mit etwa 5% fein verteilter Kieselsäure besteht

Solche Bildschirme waren im allgemeinen hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit zufriedenstellend, jedoch sehr teuer und bedürfen erfahrener Spezialisten und äußerst strenger Herstellungsvorschriften. Mit den herkömmlichen Methoden ist es noch nicht gelungen, einen Bildschirm mit besserer Bildauflösung, Farbwidergabe, größerem Kontrast und größerer Brillanz zu vernünftigen Kosten in guter und gleichmäßiger Qualität ohne kostspielige Ausrüstung herzustellen.

In jüngster Zeit erhob sich infolge zunehmender Beliebtheit von Filmtechniken, die sich der Rückseitenprojektion bedienen, eine wachsende Nachfrage nach Bildschirmen für die Rückseitenprojektion. Typisch fur solche neuen Techniken sind Diapositiv-Betrachter, Betrachter-Zubehör für Dia- und Filmprojektoren und andere Geräte einschließlich Projektionsgeräte für Unterhaltungs- und Lehrzwecke.

Es besteht also ein erheblicher Bedarf an einem Rück-Projektionsschirm, der zugleich leistungsstark und billig ist und an einem neuen Beschichtungsverfahren, nach welchem die gewünschte Schicht in einfacher Weise aufgetragen und ihre Dicke leicht kontrolliert werden kann, so daß nicht durch eine umständliche Qualitätskontrolle die Kosten des Bildschirms übermäßig erhöht werden.

Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile der bisherigen Verfahren und ermöglicht die Herstellung eines preiswerten Rückprojektionsschirmes mit überlegener Bildauflösung, farbgetreuer Wiedergabe, Bildhelligkeit. Lichtkontrast und Weitwinkelleistung. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Bildschirm aus einem Kunststoff hergestellt werden kann, der einen neutralen, dunklen Farbton zur Erzielung einer erhöhten Kontrastwirkung aufweist und daß die auf den Schirm aufgetragene Schicht aus einem neutralen oder synthetischen Lackmaterial besteht, das feinverteilte amorphe Kieselsäurepartikeln mit einem engen Teilchengrößenbereich enthält.

Der erfindungsgemäße Rückprojektionsschirm besteht aus einer Trägerschicht und einer Überzugsschicht aus organischem Material von jeweils etwa gleichmäßiger Dicke und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht aus Nitrocellulose-, Vinyl- oder Acryllack besteht, die Kieselsäurepartikeln der Größe 2-6 μ in einer Konzentration von 1-5 Gewichtsprozent enthält und daß die Kieselsäure partikeln insbesondere an der Außenfläche der Überzugsschicht angeordnet sind und zwar so, daß Luft-Partikeln-Grenzflächen entstehen.

Die Herstellung eines solchen Rückprojektionsschirmes erfolgt derart, daß die Kieselsäure in dem organischen Überzugsmaterial in Flüssigphase dispergiert, die Dispersion auf die Trägerschicht in einer Dicke von 0,02 bis 0,62 mm aufgesprüht wird und daß dann die

Oberzugsschicht getrocknet wird.

Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung von Rückprojektionsschinnen gemäß der Erfindung:

Beispiel 1

Ein Bildschirm wurde aus einem Polymethylmethacrylat-Bahnmaterial von optischer Qualität, das einen neutralen oder grauen Farbton aufwies, in einer Größe von 15 χ 20 cm geschnitten. Das Material hatte eine gleichmäßige Dicke und eine leichte Krümmung von etwa 200 cm Krümmungsradius.

Als nächstes wurde der sogenannte Mahlansatz zubereitet Zuerst wurde synthetisch hergestellte feinteilige amorphe Kieselsäure ausgewählt Dieses Material hat feine Kapillardurchgänge, -poren, -zwischenraume und dergl, die sich durch das Material hindurch erstrecken. Diese Kieselsäure, die aus Natriumsilikat hergestellt war und zu 99% aus SiO₂ bestand, hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 3,3 μ und einen Teilchengrößenbereich von etwa 2 bis 6 μ.

Der hier verwendete Ausdruck »kapillar« soll nicht Kanäle bezeichnen, die eine bestimmte Größe oder einen bestimmten Größenbereich haben, sondern soll nur besagen, daß diese Kanäle oder Zwischenräume im allgemeinen klein genug sind, um sich durch Partikeln zu erstrecken, die kleiner als 3 μ sind. Daß in jedem Partikel eine wesentliche Anzahl solcher Kanäle vorhanden ist, geht aus der oben genannten Oberfläche der Kieselsäure hervor.

In der nächsten Stufe wurde 1 Gewichtsteil dieser Kieselsäure zu 9 Gewichtsteilen eines Nitrocelluloselacks gegeben. Dem Gemisch wurde 1 Gew.% Rizinusöl als Suspensionsmittel zugesetzt, worauf es 5 Minuten in einem Schnellmischer vermengt wurde, danach war die Kieselsäure in dem Lack vollkommen suspendiert. Dieser Mahlansatz ist wegen des enthaltenen Suspensionsmittels eine ziemlich stabile Dispersion, die eine gewisse Zeit gelagert werden kann. Durch mildes Rühren oder andere Bewegung kann abgesetzte Kieselsäure wieder dispergiert werden.

Der hier verwendete Ausdruck »Mahlansatz« soll eine Vorratsdispersion bezeichnen, die soviel dispergierte Kieselsäure '.nthält, wie normalerweise in Suspension verbleiben können, ohne daß sich beim Lagern eine gummiartige oder klumpige Masse bildet; dieser Ansatz soll aber durch Zugabe von weiterem Lack verdünnt werden können, wie nachstehend beschrieben wird.

Der nächste Verfahrensschritt bestand in der Zubereitung eines Sprühpräparats, wobei der Mahlansatz im Verhältnis von 4 Teilen Mahlansatz zu 6 Teilen weiterem Lack vermischt wurde. Für die Herstellung eines Gemisches von vielen Litern wird es bevorzugt, den Lack langsam, d. h. während einer Zeit von mindestens einer Minute dem Mahlansatz zuzusetzen, um übermäßige Kornbilöung, vorzeitiges Ausfällen, Keimbildung oder Agglomeration der Kieselsäurepartikeln zu verhindern.

Danach wurde das Sprühpräparat nach herkömmiichem Verfahren mit einer Maler-Sprühpistole in einer Dicke von etwa 0,0125 bis 0,065 cm auf die eine Seite der Acrylharz-Bahn gesprüht. Die bevorzugte Sprühtechnik besteht darin, einen dünnen, aber sichtbaren feuchten Film auf die Oberfläche zu sprühen, diesen an der Luft trocknen zu lassen und dann eine zweite Schicht von etwa der gleichen Dicke aufzutragen, wobei ein Überzug von der oben angegebenen Dicke entsteht.

Ein einfacher Test, um festzustellen, ob eine hinreichende Schichtdicke erreicht worden ist, besteht darin, auf diesen Schirm ein Bild zu projizieren und zu untersuchen, ob Interferenzücht festgestellt werden kann d.h. ob bei der Untersuchung des Bildes sogenannte »heiße Flecke« entdeckt werdea Ein vorschriftsmäßig beschichteter Bildschirm läßt genügend Licht für eine helle Bildwiedergabe durch, zeigt jedoch kein Interferenzlicht d. h. keine »heißen Flecke«, die dann auftreten, wenn die Schicht eine ungenügende Dicke aufweist oder nicht genügend Kieselsäure im Schichtmaterial enthalten war.

Es wurde gefunden, daß bis zu einem gewissen Ausmaß durch eine höhere Stoffkonzentration im Sprühpräparat die Brillanz bei zentraler Beobachtung etwas gemindert wird, jedoch die Fähigkeit zur Weitwinkelbetrachtung in ausgezeichneter Weise ver bessert wird. Wenn zuviel Kieselsäure in dem Gemisch dispergiert ist oder auf der trockenen Oberfläche der Schicht vorliegt dann entsteht eine fast undurchlässige, weißgefärbte Oberfläche.

Zweckmäßige Schichtdicken und Kieselsäurekonzentrationen liegen dann vor, wenn die Rückseite des Bildschirms durchscheinend ist, jedoch ein gewisses kristallines Aussehen aufweist. Die bevorzugte Konzentration an Kieselsäure im Sprühpräparat liegt zwischen etwa 1 und 5 Gew.%, insbesondere zwischen 3,5 und 4%. Da der Mahlansatz, aus dem das Sprühpräparat zubere.iet wird, vor der Verwendung eine gewisse Zeit gelagert werden soll, wird bei der Zubereitung des Mahlansatzes Rizinusöl oder ein anderes Suspensionsmittel mitverwendet. Dieser Zusatz ist jedoch nicht unbedingt erforderlich und kann weggelassen werden, wenn das Überzugsmaterial unmittelbar nach der Zubereitung verwendet werden soll.

Wird ein Rückprojektions-Schirm nach diesem Verfahren hergestellt, dann zeigt er ausgezeichnete Bildauflösung, Farbtreue, Helligkeit und behält diese Eigenschaften selbst dann, wenn wesentliche Mengen Außenlicht auf die Frontseite des Schirms fallen. Außerdem bleiben diese Eigenschaften auch dann erhalten, wenn der Bildschirm aus einem Betrachtungswinkel betrachtet wird, der wesentlich von der Senkrechten zur Schirmebene abweicht. Es ist nicht notwendig, dem Bildschirm eine leichte Krümmung zu verleihen; diese gibt jedoch dem Schirm ein gefälligeres Aussehen. Oberflächenfehler werden dadurch weniger auffällig.

Beispiel 2

Nach dem vorstehenden Verfahren wurde ein weiterer Bildschirm hergestellt, jedoch bestand der Schirm aus leicht gekrümmten optischem Glas, das etwas dicker als das Acrylkunstharz-Material war. Der Überzug haftete gut an dem Glas, und der Bildschirm besaß ausgezeichnete Eigenschaften, woraus sich ergibt, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf Glas als Trägerschicht ebenso verwendbar ist wie auf Kunstharz.

Beispiel 3

In einem anderen Falle wurde ein Plastik- oder Glasschirm wie vorstehend beschrieben beschichtet, jedoch wurde anstelle des Nitrozelluloselacks ein synthetischer Vinylharzlack verwendet, der aus etwa 15% Vinylharz, 3% Cyclohexanon, 61% Diisobutylketon, 10% Xylol und 10% Methylisobutylketon sowie bis zu 1% Weichmacher, wie Dibutylphthalat bestand. Dieser Vinyllack mit der darin suspendierten feinteili-

gen Kieselsäure wurde auf den Schirm aufgetragen und ein -Bildschirm mit ausgezeichneter Bildauflösung, Helligkeit, Kontrast, Farbtreue und Weitwinkelleistung erhalten.

Beispiel 4

En Rückprojektions-Schirm wurde nach dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt, jedoch als Trägerschichtmaterial klarer Styrol-Kunststoff und als Lack austeile euipf Lösungsmittelsystems mit Ketonen und anderen starken, Polystyrol angreifenden organischen Lösungsmitteln eine Vinyl- oder Acryllackemulsion verwendet, d. h. das Vinyäiarz wurde in bekannter Weise in Wasser dispergiert, anstatt gelöst zu werden. Der Lack kann auch in einem Lösungsmittelsystem verwendet werden, jedoch unter Ausschluß von Lösungsmitteln, die das Polystyrolmaterial angreifen.

Die Gründe für die Überlegenheit des neuen Verfahrens sind nicht mit Sicherheit bekannt Es wird jedoch angenommen, daß während oder kurz nach dem Auftragen der Schicht die Partikeln in oder nahe der Schichtoberfläche, d.h. an der Film/Luft-Grenzfläche nicht stark benetzt werden, d.h. der Film seine Netzwirkung zu einem gewissen Grade verloren hat, so daß die Partikeln in oder nahe an der Oberfläche ein Gleichgewicht erreichen, bei dem viele der Partikeln aus der Überzugsmasse in die Luft herausragen. Es ist auch denkbar, daß trotz hinreichender Dispergierung beim Mischen ein bestimmter Anteil der Partikeln nicht von dem Lack völlig benetzt wird oder nach dem Auftrag nicht benetzt bleibt Dann tritt der gleiche Effekt ein. Es ist jedenfalls bekannt, daß an einer Luft/Partikel-Grenzfläche stärkere Lichtreflexion- und -streuung erfolgt als an einer Film- oder Lack/Partikel-Grenzfläclie; eine solche Grenzfläche eier ersten Art ist aber nur an der Oberfläche des Überzugs in wesentlichem Ausmaß vorhanden, weil die Kapillarkanäle in den Kieselsäurepartikeln eine große Grenzfläche darstellen. Insofern kann die Lichtstreuung, die für das Entstehen des Bildes verantwortlich ist als ein Oberflächeneffekt bezeichnet werden, der relativ unabhängig von dem Prozentgehalt an Partikeln in der Überzugsmasse und von der Dicke des Überzugs ist Darin besteht einer der Vorzüge di^er Erfindung, weil Variationen in der Schichtdicke in einem weiteren Bereich geduldet werden können als dann, wenn die Bildqualität von dem Gesamtgehalt an Kieselsäure im Überzug oder dessen Gesamtmenge, d. h. von dem Produkt aus Partikelkonzentration und Dicke des Überzuges abhängig wäre.

In dem fertigen Überzug werden die Kieselsäurepartikeln in einem solchen Ausmaß benetzt, daß die Oberflächenteilchen an ihrem Platz gehalten werden. jedoch nicht so stark, daß ein wesentlicher Teil der Kieselsäure/Luft-Grenzfläche beeinflußt wird. Da es

2j unwahrscheinlich ist, daß die Partikeln das oben geschilderte Gleichgewicht an der Oberfläche des Überzugs sofort nach dem Auftragen erreichen, ist es empfehlenswert, den Lack oder den anderen flüssigen Träger kurze aber begrenzte Zeit antrocknen zu lassen,

3β damit dieses Gleichgewicht sich einstellen kann.

Claims

Patentansprache:

t Rückprojektionsschirm, bestehend aus einer Trägerschicht und einer Oberzugsschicht aus organischem Material von jeweils etwa gleichmäßiger Dicke, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberzugsschicht aus Nitrocellulose-, Vinyl- oder Acryllack besteht, die Kieselsäurepartikeln der Größe 2-6 μ in einer Konzentration von 1 -5 Gewichtsprozent enthält und daß die Kieselsäurepartikeln insbesondere an der Außenfläche der Oberzugsschicht angeordnet sind und zwar so, daß Luft-Partikel-Grenzflächen entstehea
2. Rückprojektionsschirm nach Anspruch 1, «5 dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht aus Glas besteht
3. Rückprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht aus einem Acrylharz besteht. - ²»
4. Rückprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht aus einem Polystyrolharz besteht.
5. Rückprojektionsschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäurepartikein synthetisch hergestellt und amorph sind und eine Teilchengröße von etwa 3 bis 4 μ haben.
6. Verfahren zur Herstellung eines Rückprojektionsschirmes nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäure in dem organischen Überzugsmaterial in Flüssigphase dispergiert wird, daß die Dispersion auf die Trägerschicht in einer Dicke von 0,02 bis 0,62 mm aufgesprüht wird und daß dann die Überzugsschicht getrocknet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man dem flüssigen Träger Rizinusöl als Dispergierungsmittel in einer Menge bis zu 2%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Überzugs zusetzt.