ES2297367T3 - Pantalla de proyeccion y de retroproyeccion. - Google Patents
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Abstract
Una pantalla de retroproyección y de proyección, que comprende al menos un primer sustrato vítreo asociado a una capa difusora con efecto cubriente, capa difusora que está constituida por elementos que comprenden partículas y un aglutinante, caracterizada porque el aglutinante es mineral y permite aglomerar las partículas entre ellas, dicha capa está adaptada para obtener un ángulo de visión igual a 180° sobre cada una de las caras de dicha capa.
Description
Pantalla de proyección y de
retroproyección.
La presente invención se refiere a una pantalla
de retroproyección y/o de proyección. Se dirige más particularmente
a una pantalla adaptada para permitir la visualización sin defecto
óptico de una imagen sobre cada una de las caras de la pantalla,
esta imagen puede provenir por ejemplo de un proyector de vídeo o
más generalmente de una fuente luminosa posicionada en frente de
una de las caras de la pantalla.
Por necesidades de comprensión, la pantalla de
proyección según la invención comprende dos caras: la cara
principal de la pantalla sobre la que se proyecta la imagen que
proviene de la fuente luminosa y que está generalmente posicionada
en la misma zona del espacio que la fuente luminosa, y la cara
opuesta de la pantalla sobre la que aparece por transparencia la
imagen proyectada sobre la cara principal. Una pantalla de
retroproyección dispone de una cara principal y de una cara opuesta
que posee las mismas características que la pantalla de proyección
mencionada anteriormente pero que se distingue de ella por el hecho
de que el usuario y la fuente luminosa no están situados en la
misma zona del espacio sino que se encuentran en una parte y otra de
la pantalla.
En el sentido de la presente invención, se
utilizará el término pantalla que engloba indiferentemente una
pantalla de proyección y una pantalla de retroproyección.
Se conocen varios tipos de familias de pantallas
de retroproyección que garantizan la visualización de tal imagen.
Así, se conocen pantallas o difusores plásticos, estas pantallas
rígidas y translúcidas, comprenden una matriz de material plástico
que constituye la trama de la pantalla que incorpora una pluralidad
de partículas de óxidos metálicos (SiO_{2} por ejemplo). Estas
pantallas no permiten una visualización correcta de una imagen sin
defecto óptico según un ángulo de visión que puede alcanzar 180º más
que sobre una de las caras de la pantalla, la imagen aparece por
transparencia sobre la otra cara de la pantalla que es por lo que se
refiere a ella de menor calidad óptica (presencia de borrosidad).
Además las pantallas de retroproyección de material plástico son
sensibles a las radiaciones ultravioleta e infrarroja así como a la
humedad, lo que limita su longevidad y la duración de su calidad
óptica.
Se conocen por otra parte las pantallas que se
desenrollan y se enrollan a partir de un tambor incrustado en un
soporte. Son igualmente de plástico pero no son translúcidas.
Funcionan solamente en reflexión y no en transmisión.
Se ha desarrollado otra tecnología de pantallas
a partir de difusores que funcionan según la tecnología del cristal
líquido. La ventaja principal de este tipo de pantalla reside por
una parte, en su reducido grosor (del orden de 20 \mum) y por
otra parte, sobre todo en el hecho de que bajo la acción de un campo
eléctrico se vuelven transparentes y ya no son difusoras, mientras
que la utilización en retroproyección no es más que un uso
secundario.
Por el contrario en concepto de inconveniente,
se observa que el ángulo de visión está muy limitado (el ángulo de
visión es del orden de una treintena de grados) y la imagen que
aparece en la cara opuesta es de mala calidad óptica a pesar del
reducido grosor de la pantalla (presencia de borrosidad).
Por el documento US 5 870 224, se conoce una
estructura de pantalla de proyección provista por una parte, sobre
su cara principal, de una pluralidad de dispositivos ópticos (lentes
de Fresnel y microlentes cilíndricas) y por otra parte, sobre su
superficie opuesta, de una pluralidad de orificios (zonas
transparentes y ligeramente difusoras) dispuestas juiciosamente con
relación a los focos ópticos respectivos de dichas lentes
cilíndricas, permitiendo visualizar la imagen proyectada.
Esta estructura de pantalla es particularmente
costosa, el ángulo de visión es igualmente reducido (aproximadamente
35º) y este dispositivo no es propicio para la proyección directa
(vista por reflexión).
Finalmente, una última familia de pantallas de
retroproyección está constituida por los difusores holográficos.
La ventaja principal de esta tecnología reside
en la transparencia de la pantalla y el reglaje del ángulo de
visión. Sin embargo, esta estructura de pantalla es por ello aún
costosa, lo que la limita a las pantallas de formatos pequeños. Se
observa igualmente la presencia de borrosidad sobre la superficie
opuesta de la pantalla, a pesar de la transparencia de la
pantalla.
La presente invención se dirige pues a paliar
los inconvenientes de los dispositivos conocidos de la técnica
anterior proponiendo una pantalla de retroproyección y/o de
proyección adaptada para la visualización de una imagen sobre las
dos caras de la pantalla según un ángulo de visión que puede
alcanzar 180º sobre cada una de las caras, esta visualización se
efectúa sin defectos ópticos sobre cada una de las caras, es decir,
con una excelente homogeneidad de la imagen visualizada.
A este efecto, la pantalla de retroproyección
y/o de proyección conforme a la invención se caracteriza en que
comprende al menos un primer sustrato vítreo asociado a una capa
difusora con efecto cubriente, la capa difusora está constituida
por elementos que comprenden partículas y un aglutinante mineral,
aglutinante que permite aglomerar las partículas entre ellas, dicha
capa está adaptada para obtener un ángulo de visión igual a 180º
sobre cada una de las caras de dicha capa.
Para una mejor comprensión de la invención, se
ofrecerá a continuación una definición de la palabra
"cubriente". Se dice que una capa es cubriente cuando su
grosor varía en el intervalo de 0,5 a 50 \mum, especialmente
entre 0,5 y
10 \mum, y preferentemente entre 0,5 y 5 \mum. Esta definición es opuesta a una capa difusora de efecto volumen.
10 \mum, y preferentemente entre 0,5 y 5 \mum. Esta definición es opuesta a una capa difusora de efecto volumen.
En los modos de realización preferidos de la
invención, se puede además haber recurrido eventualmente a una y/u
otra de las disposiciones siguientes:
- -
- la resolución de la pantalla está comprendida entre 5\cdot10^{3} y 1\cdot10^{5} ppp,
- -
- la capa difusora está depositada sobre una de las caras del primer sustrato, un separador de estructura laminar está depositado sobre la cara opuesta de dicho primer sustrato, dicho separador está a su vez asociado a un segundo sustrato,
- -
- el segundo sustrato es un sustrato teñido,
- -
- la capa difusora está depositada sobre una de las caras de un primer sustrato, dicho primer sustrato está a su vez asociado a un segundo sustrato de manera que conforman un acristalamiento doble,
- -
- el primer sustrato y la capa difusora están asociados a un tercer sustrato, un cordón periférico separa la cara del primer sustrato revestido de dicha capa difusora del tercer sustrato,
- -
- las partículas son metálicas o de óxidos metálicos
- -
- las partículas se eligen entre óxidos de silicio, aluminio, circonio, titanio, cerio, o entre una mezcla de al menos dos de estos óxidos
- -
- el tamaño de las partículas está comprendido entre 50 nm y 1 \mum,
- -
- el grosor de la capa difusora está comprendido entre 0,5 y 5 \mum,
- -
- al menos uno de los segundo, tercer sustratos es un sustrato vítreo,
- -
- al menos uno de los segundo, tercer sustratos es un sustrato transparente basado en polímero, por ejemplo policarbonato,
- -
- al menos uno de los primer, segundo, tercer sustratos comprenden un revestimiento que tiene otra funcionalidad, especialmente un revestimiento con una función de baja emisividad, una función anti-estática, anti-vaho, anti-incrustante, anti-reflectante.
Otras ventajas y particularidades de la
invención aparecerán a la luz de la descripción detallada que
sigue.
Así, según un modo de realización de la
invención, la capa difusora con efecto cubriente está constituida
por partículas aglomeradas en un aglutinante, dichas partículas
presentan un diámetro medio comprendido entre 0,3 y 2 micrómetros,
dicho aglutinante está en una proporción comprendida entre 10 y 40%
en volumen y las partículas que forman los agregados en las que la
medida está comprendida entre 0,5 y 5 micrómetros, conducen a
resoluciones comprendidas entre 5\cdot10^{3} y 1\cdot10^{5}
ppp (puntos por pulgada), dicha capa presenta una atenuación de
contraste superior a 40% y preferentemente superior a 50%. Esta capa
difusora está descrita en la solicitud WO0190787 y el contenido de
esta solicitud está incorporado en la presente solicitud por
referencia.
Las partículas se eligen entre partículas
semitransparentes y preferentemente entre partículas minerales tales
como óxidos, nitruros, carburos.
Las partículas se elegirán preferentemente entre
óxidos de silicio, aluminio, circonio, titanio, cerio, o entre una
mezcla de al menos dos de estos óxidos.
Tales partículas se pueden obtener por todos los
medios conocidos por los expertos y especialmente por precipitación
o por pirogenación. Las partículas presentan una granulometría tal
que al menos 50% de las partículas se alejan menos de 50% del
diámetro medio.
Cuando la capa está en posición exterior, el
aglutinante se elige igualmente con una resistencia a la abrasión
suficiente para experimentar sin daño todas las manipulaciones del
sistema de retroproyección, por ejemplo especialmente durante el
montaje de los otros sustratos que forman la pantalla.
El aglutinante es mineral, para favorecer por
ejemplo una resistencia a la temperatura de la capa.
El aglutinante posee un índice diferente al de
las partículas y la diferencia entre estos dos índices es
preferentemente al menos 0,1. El índice de las partículas es
superior a 1,7 y el del aglutinante es preferentemente inferior a
1,6.
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El aglutinante se elige entre silicatos de
potasio, silicatos de sodio, silicatos de litio, fosfatos de
aluminio...
Para favorecer la formación de agregados en la
medida deseada, se prevé la adición de al menos un aditivo que
conduce a un reparto aleatorio de las partículas en el aglutinante.
El aditivo o agente dispersante se elige entre los agentes
siguientes, un ácido, una base, o polímeros iónicos de peso
molecular reducido, especialmente inferior a 50.000 g/mol.
Todavía es posible añadir otros agentes y por
ejemplo un agente humectante tal como tensioactivos no iónicos,
aniónicos o catiónicos, para proporcionar una capa homogénea a una
gran escala.
Aún es posible añadir agentes de modificación
reológica, tales como éteres celulósicos.
La capa así definida se puede depositar según un
grosor comprendido entre 1 y 20 micrómetros. Los métodos de
depósito de tal capa pueden ser todos los medios conocidos por los
expertos en la técnica tales como los depósitos por serigrafía, por
impregnación de una pintura, por recubrimiento por inmersión
("dip-coating"), por recubrimiento por
rotación ("spin-coating"), por recubrimiento
por aspersión ("flow-coating"), por
pulverización.... Se puede señalar sin embargo que la técnica de
depósito por serigrafía se preferirá cuando el sustrato esté
destinado a experimentar tratamientos térmicos (remojo por ejemplo),
teniendo en cuenta las disposiciones reglamentarias en materia de
seguridad.
Cuando el grosor deseado de la capa depositada
es superior a 2 micrómetros, se utiliza un procedimiento de
depósito del tipo serigrafía.
Su variante, un ejemplo preferido de realización
de un aglutinante llevado a la práctica en un procedimiento de
depósito por serigrafía, se utiliza un aglutinante esencialmente
constituido por vidrio sinterizado o por fundente. Este fundente o
vidrio sinterizado puede estar basado por ejemplo en una mezcla de
óxido de cinc, óxido de boro, sílice, óxido de sodio.
Este aglutinante encuentra su aplicación en la
presente invención como aglutinante para la capa difusora utilizada
en la pantalla de retroproyección y/o de proyección.
Cuando el grosor de la capa es inferior a 4
micrómetros, el depósito se realiza preferentemente por
recubrimiento por aspersión o por pulverización. Se prevé
igualmente realizar una capa cuyo grosor varía según la zona de
cobertura sobre la superficie; tal realización puede permitir
corregir la falta de homogeneidad intrínseca de una fuente de luz
que está restituida a nivel de la pantalla. Por ejemplo, es posible
de esta forma corregir la intensidad de las fuentes luminosas según
el ángulo de visión del usuario y ajustar así la ganancia. La
ganancia se define de la forma siguiente:
Ganancia =
luminancia obtenida con la pantalla en visión central / luminancia
obtenida si se tiene una pantalla de Lambert de ganancia 1 en
visión
central
Se puede definir también la ganancia de la forma
siguiente:
Ganancia =
luminancia central * área de la pantalla / flujo del
proyector
A partir de estas definiciones, se dice que la
ganancia es de 1 cuando la pantalla de proyección permite un ángulo
de visión de 180º (pantalla de Lambert).
Además, si la pantalla permite reorientar los
rayos luminosos en un ángulo de visión más restringido y aumentar
así la luminancia de la imagen en estos ángulos, la pantalla
presentará entonces una ganancia superior a 1.
Según otra realización, se puede considerar un
depósito selectivo de la capa cubriente, en este caso ésta no se
deposita más que a nivel de una parte del sustrato, la parte
restante es transparente.
Según la invención, la capa difusora se deposita
sobre un primer sustrato transparente, que posee una forma plana o
no según las aplicaciones.
La capa difusora con efecto cubriente permite
realizar una pantalla cuya resolución es de al menos 10^{5} ppp
(puntos por pulgada), incluso 10^{6} ppp.
A fin de mejorar el comportamiento mecánico del
primer sustrato revestido de la capa difusora con efecto cubriente
tal como se ha descrito anteriormente, se asocia al primer sustrato,
a nivel de su cara opuesta (la que no está recubierta por la capa
difusora), un separador de estructura laminar, este último puede
estar realizado en PVB (polivinilbutiral), en PU (poliuretano), por
ejemplo, estando asociado a su vez a un segundo sustrato,
preferentemente teñido. A modo de ejemplo no limitante, se puede
tratar por ejemplo de un cristal que permite mejorar el contraste
tal como un cristal gris de 40% de TL, o un "Parsol" gris con
una transmisión luminosa comprendida 30% y 70%.
Se asocia a este elemento laminado constituido
por el primer sustrato, por el separador de estructura laminar, por
el segundo sustrato, un tercer sustrato.
\global\parskip1.000000\baselineskip
En la periferia de la cara del primer sustrato
que comprende su capa difusora, se deposita por los medios
conocidos (extrusión por ejemplo) un cordón de junta de material
plástico (de PU, de EPDM por ejemplo). Sobre este cordón de junta,
se deposita un tercer sustrato. Este cordón de material asegura el
comportamiento mecánico del conjunto y preserva una lámina de gas
(especialmente de aire) entre los dos sustratos, lo que favorece los
fenómenos de difusión a nivel de la capa funcional difusora.
Según una característica de la invención, los
diversos sustratos utilizados (primero, segundo, tercero) son o los
sustratos vítreos, o los sustratos de polímero (PMMA,
policarbonato).
Sea cual sea el modo de realización, la pantalla
de retroproyección y/o de proyección según la invención permite
restituir una imagen cuya homogeneidad es de al menos 80% y
preferentemente del orden de 85%.
Se dice que una imagen es homogénea cuando la
observación hecha a ojo de esta imagen sobre una pantalla de
dimensiones 600 x 450 mm no muestra ninguna variación de intensidad
de la imagen asociada a la calidad de la capa por ejemplo. El ojo
comienza a "ver" variaciones de intensidad cuando el intervalo
de intensidad es superior a 15% de un punto a otro de la
pantalla.
La pantalla de visualización está adaptada para
permitir la visualización de una imagen proyectada sobre cada una
de las caras de la pantalla, según un ángulo de visión inferior o
igual a 180º.
En la presente invención, el ángulo de visión es
el ángulo para el cual la luminancia es igual a la mitad de la
luminancia en el centro. En este caso, la visualización se efectúa
sin presencia de defecto óptico (borrosidad, deformación, efecto de
borde, aberración cromática, falta de homogeneidad local de la
luminancia sobre cada una de las caras).
Una variante de la realización consiste en
incorporar al conjunto a nivel de una de las caras de uno de los
primer, segundo, tercer sustratos, un revestimiento que tiene una
funcionalidad. Se puede tratar de un revestimiento con función de
bloqueo de las radiaciones de longitud de onda en el infrarrojo
(utilizando por ejemplo una o varias capas de plata rodeadas de
capas dieléctricas, o capas de nitruros como TiN o ZrN o de óxidos
metálicos o de acero o de aleación Ni-Cr), con
función de baja emisividad (por ejemplo de óxido de metal dopado
como SnO_{2}:F u óxido de indio dopado con estaño (ITO, por sus
siglas en inglés) o una o varias capas de plata),
anti-vaho (con la ayuda de una capa hidrófila),
anti-incrustante (revestimiento fotocatalítico que
comprende TiO_{2} al menos parcialmente cristalizado en la forma
anatasa), o bien un apilamiento anti-reflectante del
tipo por ejemplo
Si_{3}N_{4}/SiO_{2}/Si_{3}N_{4}/SiO_{2}.
Las aplicaciones consideradas por la invención
son especialmente los sistemas de retroproyección o de proyección
utilizados por ejemplo para la visualización de imagen proveniente
por ejemplo de proyectores de video para usos de paredes de imagen
en los estadios, tableros de visualización de información unidos a
una pared o suspendidos para un uso urbano doméstico. La pantalla
de proyección y/o de retroproyección se puede utilizar, por
supuesto, como una barrera o una pared de separación entre dos
recintos.
En el sentido de la invención, la barrera
delimita una pared entre dos volúmenes diferentes, pudiéndose
beneficiar cada uno de una información difundida de una parte y
otra de la barrera, tal como una sala de estar o un salón, otra
habitación en una vivienda, o más generalmente una pared que
delimita un volumen interior de un volumen exterior (pudiendo estar
uno de los volúmenes en la calle), una barrera de separación en
general.
Del mismo modo, en el sentido de la invención,
la pantalla de proyección y/o de retroproyección puede constituir
un panel de información de vocación publicitaria destinado a
difundir un mensaje en un lugar venta, mensaje que está visible
desde todos los puntos de visión.
La pantalla según la invención descrita
anteriormente ofrece múltiples ventajas:
- -
- habida cuenta que los diversos elementos que la constituyen están realizados en una tecnología esencialmente mineral, la sensibilidad de esta pantalla a la humedad y a las radiaciones UV es muy reducida,
- -
- el recurso de una capa difusora con efecto cubriente, cuyo ángulo de visión puede alcanzar 180º limita los fenómenos de "punto caliente". (El "punto caliente" consiste en la percepción por el usuario, en el eje de proyección y a través de la pantalla, de la fuente luminosa).
Claims (16)
1. Una pantalla de retroproyección y de
proyección, que comprende al menos un primer sustrato vítreo
asociado a una capa difusora con efecto cubriente, capa difusora
que está constituida por elementos que comprenden partículas y un
aglutinante, caracterizada porque el aglutinante es mineral y
permite aglomerar las partículas entre ellas, dicha capa está
adaptada para obtener un ángulo de visión igual a 180º sobre cada
una de las caras de dicha capa.
2. La pantalla según la reivindicación 1, en la
que la resolución de la pantalla está comprendida entre
5\cdot10^{3} y
1\cdot10^{5} ppp.
1\cdot10^{5} ppp.
3. La pantalla según una de las reivindicaciones
1 ó 2, en la que la capa difusora se deposita sobre una de las
caras del primer sustrato, un separador de estructura laminar se
deposita sobre la cara opuesta de dicho primer sustrato, dicho
separador está a su vez asociado a un segundo sustrato.
4. La pantalla según la reivindicación 3, en la
que el segundo sustrato es un sustrato teñido.
5. La pantalla según una de las reivindicaciones
1 ó 2, en la que la capa difusora se deposita sobre una de las
caras de un primer sustrato, dicho primer sustrato está a su vez
asociado a un segundo sustrato de manera que conforman un
acristalamiento doble.
6. La pantalla según una de las reivindicaciones
precedentes, en la que el primer sustrato y la capa difusora están
asociados a un tercer sustrato, un cordón periférico separa la cara
del primer sustrato revestida de dicha capa difusora del tercer
sustrato.
7. La pantalla según una de las reivindicaciones
precedentes, en la que las partículas son metálicas o de óxidos
metálicos.
8. La pantalla según una de las reivindicaciones
precedentes, en la que las partículas se eligen entre óxidos de
silicio, aluminio, circonio, titanio, cerio, o entre una mezcla de
al menos dos de estos óxidos.
9. La pantalla según una de las reivindicaciones
precedentes, en la que el tamaño de las partículas está comprendido
entre 50 nm y 1 \mum.
10. La pantalla según una de las
reivindicaciones precedentes, en la que el aglutinante está
constituido esencialmente por vidrio sinterizado o por
fundente.
11. La pantalla según la reivindicación 10, en
la que el vidrio sinterizado o el fundente se basan en una mezcla
de óxido de cinc, óxido de boro, óxido de sodio y sílice.
12. La pantalla según una de las
reivindicaciones precedentes, en la que el grosor de la capa
difusora está comprendido entre 0,5 y 5 \mum.
13. La pantalla según una de las
reivindicaciones precedentes, en la que al menos uno de los segundo,
tercer sustratos es un sustrato vítreo.
14. La pantalla según una de las
reivindicaciones 1 a 12, en la que al menos uno de los segundo,
tercer sustratos es un sustrato transparente basado en
polímero.
15. La pantalla según una de las
reivindicaciones precedentes, en la que al menos uno de los primer,
segundo, tercer sustratos comprende un revestimiento que tiene otra
funcionalidad, especialmente un revestimiento con función de baja
emisividad, función anti-estática,
anti-vaho, anti-incrustante,
anti-reflectante.
16. El uso de una pantalla según una de las
reivindicaciones precedentes, como barrera de separación que
delimita una pared entre dos volúmenes diferentes, pudiéndose
beneficiar cada uno de una información difundida de una parte y otra
de dicha barrera.
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