JP2004529380A - 投影スクリーンおよびそのような投影スクリーンの作製方法 - Google Patents

Abstract

投影スクリーンおよびこのような投影スクリーンの便利かつ効率的な作製方法が提供される。投影スクリーンにおいて用いるために十分な品質のガラス微小球を提供するために、再生ガラスが再形成される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、投影スクリーンの便利かつ効率的な作製方法に関し、さらに詳細には、このような方法によって構成される投影スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
再生ガラスは、一般に、特定の目的に予め用いられた後、廃棄されたガラスである。例としては、小片に砕いた自動車のフロントガラス、飲料用の瓶、窓が挙げられる。再生ガラスを低品質の微小球にすることが知られている。再生ガラスの微小球は、アイオワ州マスカティーン（Ｍｕｓｃａｔｉｎｅ，Ｉｏｗａ）、テキサス州パリス（Ｐａｒｉｓ，Ｔｅｘａｓ）、カナダのセント・トーマス（Ｓｔ．Ｔｈｏｍａｓ，Ｃａｎａｄａ）のフレックス・オー・ライト（Ｆｌｅｘ Ｏ Ｌｉｔｅ）、ペンシルベニア州バリー・フォージ（Ｖａｌｌｅｙ Ｆｏｒｇｅ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）のポッターズ（Ｐｏｔｔｅｒｓ）から市販されている。再生ソーダ石灰ガラスの屈折率は、約１．５である。
【０００３】
図４は、再生ガラスから構成されるガラス微小球の一例を示している。再生ガラス微小球は、実質的に純粋な原材料から生成される類似の微小球より質の劣った微小球であると考えられる。ガラスは、複数の非球形の欠点を有することを留意されたい。再生ガラスから構成されるガラス微小球は通常、材料の流動特性を修正するため、またはピーニング工程のために、廉価な充填材として用いられるか、または道路表示製品などの反射物品における反射構成要素として用いられる。これらの工程において用いられるときには、さまざまな欠点（たとえば、コレット、不透明な粒子、バブル）を容認することができる。再生ガラスから構成されるガラス微小球は、さまざまなサイズで入手可能である。このような再生ガラス球のサイズの標準偏差は、一般に相当大きい。
【０００４】
後方投影スクリーンは、光学投影装置の像面に配置された比較的細い表示層を有するシート状の光学素子である。このようなスクリーンは、投影装置によって結像される実像を見ることができるようにする。表示層は一般に、投影装置によって生成される像面に対応する平面である。投影装置の像面が平面でない場合には、他の形状も可能である。スクリーンは、投影される像の一部ではない光の減衰、遮断または拡散を行い、投影される像の一部である光をその後方側からその前方側に透過するためのフィルタとして機能するものを意味している。このようにして、スクリーンの前方側で見ている場合、ビューアーは投影される像を見ることができる。
【０００５】
前方投影システムも当業界では公知である。このようなシステムは、面（たとえば、会議室の壁またはスクリーン）上の像を投影するように設計されたプロジェクタを具備している。オーバヘッドプロジェクタは、前方投影システムの一例である。前方投影システムは、後方投影システムに比べて周辺光を吸収する能力が劣っている。
【０００６】
公知のタイプの後方投影スクリーンは、エッチング、サンドブラストまたは滑らかなガラス面を荒くする他の方法によって形成されることができる艶消しまたは半透明のガラス面などの薄い光拡散層である。半透明面は、スクリーンの背後にある物体の可視性を制限する。しかし、スクリーンは、半透明面上に正確に結像される投影像をスクリーンの前方側から見ることができるようにするために十分に光透過性でなければならない。半透明面は光を散乱するため、像はさまざまな範囲の視角から見ることができる。しかし、単に半透明であるにすぎないスクリーンは、前方側で入射する周辺光を強く反射しがちであるという難点があるため、投影像を褪色またはウォッシュアウトを生じる。背景または周辺光が明るい場合に、この問題は特に顕著である。
【０００７】
投影像の光の許容可能なレベルを依然として維持すると同時に、周辺光の影響を軽減するためのアプローチは、不透明なポリマー結合剤によって基板に密に詰まっているガラス微小球（すなわちビード）の配列を接着することである。ガラス微小球および基板はいずれも、光透過性（たとえば透明）である。ガラス微小球は、スクリーンの後方から投影される光を集光し、微小球の面の付近にある比較的小さなスポットに結像するためのレンズとして機能する。焦点は、概ね、微小球が前部支持層に接触する領域にある。
【０００８】
透明な微小球が基板の前部に接触しているため、微小球と基板上の微小球の接触領域との間の空間から不透明な結合剤材料の大半を排除する。これは、各微小球と基板との間に光学的開口部を形成する。微小球の隙間にある不透明な結合剤材料のために、各光学的開口部を包囲する領域は、不透明であり、黒いことが好ましい。その結果、この領域に入射する周辺光が吸収される。したがって、微小球によって透過される光の場合以外は、スクリーンの前方側は黒く見える。
【０００９】
米国特許第２，３７８，２５２号（ステール（Ｓｔａｅｈｌｅ））は、不透明マトリックスに埋め込まれたガラス微小球に基づく後方投影スクリーンディスプレイなどの投影スクリーンディスプレイについて述べている。この種のスクリーンは、大型テレビなどのさまざまな用途のために人気を博しつつある。ガラスビードを有する後方投影スクリーンもまた、米国特許第５，５６３，７３８号および第５，７８１，３４４号に開示されている。さらなるビード型スクリーンおよびそのようなスクリーンの作製方法は、同一出願人によるＰＣＴ出願ＷＯ９９／５０７１０に開示されている。
【００１０】
このようなスクリーンの外観は、用いられるガラス微小球の品質および配置にきわめて敏感である。不正確なサイズである、球形でない、または壊れている、かすり傷がある、引っかき傷がある、あるいは他の欠陥がある微小球が過剰量であるとき、さまざまな目で認識することができる欠陥を生じうる。これらは、粒状性、シンチレーション、光沢（ｓｐａｒｋｌｅｓ）、スペックル、突抜け現象または単にスポットとさまざまに呼ばれる。たとえば、米国特許第５，５６３，７３８号（ヴァンス（Ｖａｎｃｅ））は、均質な外観を得るために、「完全な球でない微小球、サイズが正確でない微小球、変色している微小球を排除する必要がある」ことを述べている。
【００１１】
ＰＣＴ出願ＷＯ９８／４５７５３は、ガラスビードを用いた後方投影スクリーンは、特に、短距離から見られることになっている高画質像を投影するために用いられる場合に、制限を受けやすいことを述べている。このようなスクリーンの外観は、用いられるガラスビードの品質および配置にきわめて敏感である。不正確なサイズである、球形でない、または壊れている、かすり傷がある、引っかき傷がある、あるいは他の欠陥があるビードは、さまざまな目に見える欠陥を生じうる。これらは、粒状性、光沢、突抜け現象または単にスポットとさまざまに呼ばれる。たとえば、高度の詳細を見る必要性から、利用者が短距離で長時間、スクリーンを綿密に精査するようなコンピュータモニタとしてスクリーンが用いられる場合に、これらの欠陥は特に問題となる。
【００１２】
光沢は、後方投影システムの場合には特に関係している。後方投影スクリーンにおける光沢は、光の明るい点の不規則なパターンであり、ビューアーの位置によって変化し、欠陥のあるビードに起因する。
【００１３】
米国特許第６，１７２，８１４号（渡辺ら）は、複数のガラス微小透明ボールを有する後方投影スクリーンを開示している。渡辺らは、複数の実施形態を開示している。それらの実施形態では、屈折率ｎ＝１．５、ｎ＝１．６、ｎ＝１．７、ｎ＝１．８、ｎ＝１．９、ｎ＝２．１のガラス微小透明ボールが開示されている。渡辺らによれば、屈折率ｎ＝１．５、ｎ＝１．９、ｎ＝２．１のガラス微小透明ボールは大量生産され、一般に入手され、低コストである。また、渡辺らは、屈折率ｎ＝１．６、ｎ＝１．７、ｎ＝１．８のガラス微小透明ボールは比較的高価であることも述べている。
【００１４】
米国特許第６，２０４，９７１号（モリス（Ｍｏｒｒｉｓ）ら）は、後方投影スクリーンにおいて用いるためのガラス微小球およびこのような微小球の作製方法を開示している。好ましい実施形態において、モリス（Ｍｏｒｒｉｓ）らは、低いレベル（たとえば１５％未満）の欠陥を許容する。好ましい実施形態において、欠陥レベルは、光学顕微鏡の下で微小球および微小球サンプルの個々の欠陥を計数することによって測定された。不良率は、バブルを含み、奇妙な形状を有し、不透明または形成されたコレットであった微小球の総数を指す。
【００１５】
小さなサイズの球形ガラス体の製作のために、多数の工程が考案されてきた。これらの工程は一般に、所望の屈折率のガラスを特別に溶融し、ガラスを粒子に変換するステップと、次に、各粒子を表面張力によって球形に整形することができるのに十分な時間および温度で、高温領域で粒子の自由懸濁を行うステップと、を含む。ガラスビード処理の実施例は、米国特許第２，７９４，３０１号および第３，１５０，９４７号において見られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、単層後方投影スクリーンなどの投影スクリーンにおいて用いるためのガラス微小球の便利かつ効率的な作製方法を提供する。後方投影スクリーンにおけるある種の欠陥は、相当の程度まである種のガラスビードの欠陥によって生じることが確認されている。そのようなある種の欠陥の排除または実質的な緩和により、さまざまな潜在的なガラスビードの欠陥を排除するためのさらなる高価な処理ステップを用いなくても、驚くほど高品質の投影スクリーンになる。たとえば、ファセットを備えたガラスビードと光沢という欠陥を呈する投影スクリーンとの間には強い相関関係があることが確認されている。
【００１７】
ファセットは、コレット、壊れた微小球、ひびの入った微小球、デュプレックス間の境界に見られる平面領域である。光沢は概ね任意のビードの不完全さによって生じうるが、他のビードの不完全さはより少ない面領域を有する傾向にあるか、または丸みを帯びており、その結果、後方投影スクリーンのビューアーにとって好ましくないものではない傾向にある。
【００１８】
ファセットの数を低減するのに十分な再生ガラスビードの再処理は、バブル、デュプレックスまたは不透明な粒子などの他の欠陥を緩和するように特に設計されたさらなるビード再処理を行う必要を低減する。驚いたことに、そのような処理から形成されたガラス微小球を投影スクリーンに用いることができ、許容可能なゲイン、視角、解像度、透過率、周辺光の除去、コントラスト性能を提供する。この用途のために、ゲインは、同一の集積された光出力を有するランベルト光源の軸上の輝度に対するスクリーンの輝度の比として定義される。本発明では、高さ２．２５のゲインのスクリーンが可能であると思われる。
【００１９】
本発明によって構成されるガラス微小球は、再形成時に（すなわち、欠陥を取り出すために実質的に選別することなく「作製されたもののように」）所望の屈折率（約２．１以下であれば好ましく、約１．４〜約１．９であればさらに好ましく、約１．５〜約１．５７であれば最も好ましい）および低レベルの欠陥（たとえば、バブル、目に見える曇り、半白度または不透明度、および特に実質的に非球面である形状）を組み合わせる。バルク初期再生ガラスは、予め選択された範囲内の屈折率を備えていると考えられる。
【００２０】
作製されたもののような一定の個体数の微小球は、約１５％より少ない欠点を有することが好ましい。選別後、作製されたもののようなガラス微小球は、約５％より少ないファセット欠陥を有すればさらに好ましく、本発明はコレットの実質的にないガラス微小球を提供するために、再生ガラスを再形成することが可能であると考えられる。
【００２１】
本発明の方法は、バブルおよび不透明な粒子などの他の欠陥を低減すると考えられている。本発明によって、選別後、作製されたもののようなガラス微小球は、約５％より少ない欠点を有すると考えられる。「微小球」、「ビード」、「球形」なる語は、丸く、実質的に一体のガラス要素のために本願明細書で用いられ、完全な球でなくてもよい。
【００２２】
ガラス微小球は、視覚では透明である（たとえば、ビードを用いた後方投影スクリーンディスプレイにおいて用いるのに適しているような十分な量の光を透過する）と感じられることが好ましい。ディスプレイにおいて用いるのに適している微小球は、直径で約１５０μｍ未満であることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
一態様において、本発明は、投影スクリーン、好ましくは後方投影スクリーンを作製する方法を含む。方法は、再生ガラスを供給するステップと、再形成用の炉の炎に再生ガラスを供給するステップと、再形成用の炉の炎によって再生ガラスを微小球に再形成するステップと、あらかじめ選択された範囲外のガラス微小球を除去するステップと、その上に配置された不透明マトリックスを有する基板を設けるステップと、基板と光学的に接触し、不透明マトリックスに埋め込まれた微小球を生成するために効果的な条件下で、不透明マトリックスにガラス微小球を塗布するステップと、を含む。
【００２４】
再生ガラスを供給するステップは、相当数のファセット欠陥を有する再生ガラス微小球を供給するステップを含むことが好ましい。この種のバルク原材料は、比較的廉価であると考えられ、許容可能な品質性能レベルを維持すると同時に、本発明によって構成される投影スクリーンの全体コストを削減することができる。
【００２５】
再形成用の炉の炎によって再生ガラスを微小球に再形成するステップは、再形成用の炉の炎を調整するステップをさらに含むことが好ましい。再生ガラスの実質的に再沸騰または再溶融を生じることなく、ファセットを有する再生ガラスの少なくとも一部を微小球に再形成するのに十分な炎化学量論を調整するステップを含むことがさらに好ましい。
【００２６】
本発明では、再形成された再生ガラス微小球に関する許容可能なサイズの範囲を選択するステップと、再生ガラスがガラス微小球に形成された後、再生ガラスを冷却するステップと、冷却された微小球を選別して、許容可能なサイズの範囲以外の微小球を序こするステップをはじめとするさらなる任意のステップを含むことができる。
【００２７】
別の態様において、本発明は、再形成処理によって構成される再生ガラスビードを有する投影スクリーンを含む。投影スクリーンは、直径約１５０μｍ未満の平均粒径のガラス微小球の単層を含み、ガラス微小球は、再生ガラス上のファセットを実質的に除去し、再生ガラスをガラス微小球に再形成するために十分な条件の下で、再形成用の炉の炎に供給された再生ガラスから構成される。スクリーンはまた、基板と、微小球が基板と光学的に接触し、不透明マトリックスに埋め込まれるような位置に配置された不透明マトリックスと、を具備している。
【００２８】
投影スクリーンは、あらかじめ選択された屈折率およびサイズの範囲を有するビードを備えた後方投影スクリーンであってもよく、前方投影スクリーンであってもよい。
【００２９】
本発明は、添付図面に関連して本発明のさまざまな実施形態に関する以下の詳細な説明においてより完全に理解されるであろう。
【００３０】
本発明は、さまざまな修正および代替形態も容易に可能である。本発明の仕様は、例示のためにのみ、図面に示されている。記載した特定の実施形態に本発明を限定するわけではない。代わりに、本発明は、特許請求の範囲に定義された本発明の精神および範囲を逸脱することなく、すべての修正物、等価物、代替物を網羅することを意図している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明の態様による投影スクリーンの作製方法の好ましい実施形態を示している。方法は、再生ガラス１２を供給するステップから始まる。再生ガラスは、非融解状態で廉価な再生ガラス微小球として供給されることが好ましい。図４は、このようなガラスを示しており、バルクガラスにおける複数の幾何的な欠陥を示している。別のステップに不可欠な準備ステップが最初に行われるという条件であれば、本発明による方法のステップのいずれかを任意の順序で選択することができることを留意すべきである。
【００３２】
実質的に同一の屈折率のガラスビードを有する単層ガラスビードを用いたスクリーンの場合には、ビードの屈折率が低くなればなるほど、ピークゲインが高くなる。本発明によって構成されるスクリーンのピークゲインは、１．１〜２．５であり、１．５〜１．８であればさらに好ましく、約１．８であればさらに好ましい。視角は、２０°〜８５°であれば好ましく、２２°〜３０°であればさらに好ましく、約２５°であればさらに好ましい。
【００３３】
再生ガラスから構成された再形成ガラス微小球の所望の屈折率は、約１．３〜約２．２であれば好ましく、１．５〜１．８であればさらに好ましく、約１．５〜約１．６であればさらに一層好ましい。バルク再生ガラスは、類似の予め選択された範囲内の屈折率を有することが好ましい。たとえば、結果として生じるガラスビードの場合には、平均屈折率約１．５〜１．６であることが望ましいと考えられるため、ステップ１２において供給される再生ガラスの屈折率は約１．５０〜約１．５７で選択されることができる。
【００３４】
後方投影スクリーンに適した１．６〜１．８の屈折率を有するガラスビードは、廉価な方法で入手することが困難であると言われている。結果として、本発明は、この屈折率を有する再生ガラスの源が確保された後、そのようなガラスビードを構成する際に用いるのに特に適していると考えられる。
【００３５】
ステップ１２において供給されたバルク再生ガラス微小球は、所定のサイズ範囲に予め選別されていることが好ましい。本発明によって構成される結果的なガラスビードは、約２０μｍを超え、約４００μｍ未満の平均直径を有することができ、約４０μｍを超え、約９０μｍ未満の平均直径であればさらに好ましく、平均直径が約５０μｍ〜約８０μｍであればさらに好ましく、平均直径が約６５μｍであればさらに一層好ましい。直径の標準偏差は約１５μｍ未満であれば好ましい。限定するものではなく一例として、図１のステップ１２において供給されるバルクである低品質再生ビードは、平均サイズ４０μｍ〜８０μｍであり、標準偏差は約１５μｍである。
【００３６】
本発明の方法から生じるガラス微小球は、所望の屈折率、比較的低いレベルの欠点を有し、商業上合理的な温度（約１９６０℃以下であれば好ましい）で好都合なことに再形成される。
【００３７】
再生ガラスは、ステップ１４において再形成用炉の炎に供給される。適切な装置は、米国特許第２，３３４，５７８号に記載されている。別法として、メタンまたは天然ガスの炎を用いることができる。再生ビードは、空中で混入されることが好ましいが、ビードを炎に供給するために、ホッパ供給、チューブまたは振動部材などの他の適切な手段を用いることも可能である。バブルとなる可能性がある水分を除去するために、低品質の再生ガラスビードを任意に予熱してもよい。
【００３８】
限定することを意図しない一例として、炎を供給するために、メタンエアバーナを利用することが可能である。炎は、酸化炎または還元炎であってもよい。欠陥のある再生ガラスは、再形成用炉の炎によって微小球に再形成される。
【００３９】
再生ガラスを微小球に再形成するのに適した条件を得るために、再形成用炉の炎を予め設定することが可能であると同時に、方法は再形成用炉の炎を調整するステップ１６を含むことが好ましい。多種多様な処理の必要性（たとえば、異なるタイプのガラス）に適合させるために、炎の化学量論をステップ１８において調整することができる。たとえば、再生ガラスを再形成するために、炎の空気／燃料の混合を調整することができる。一般に、炎の温度は、約１１００℃〜１９６０℃であると推測される。
【００４０】
再形成用炉の炎を調整するステップは、再生ガラスの実質的な再沸騰または再溶融を行うことなく、ガラスを微小球に再形成するのに十分な炎化学量論を調整するステップを含むことが好ましい。再生ガラスの再沸騰は、結果として生じるガラスの中におけるバブルの発生を増大すると考えられている。
【００４１】
大きなバブルを有するビードは、投影スクリーンにおいてダークスポットを生じる可能性がある。ダークスポットは、スクリーンの粒状性を増大させやすい。このようなバブルは一般に、ビードのサイズの約１／８〜約３／４である。炎の化学量論を調整することによって、大きなバブルの量を制御することができる。一般に、より低い空気／燃料の混合は、これらの大きいバブルを含むビードの百分率を緩和する傾向にある。
【００４２】
ガラスは、ステップ２０において冷却される。たとえば、サイクロン冷却または急冷などの任意の適切な方法によって、冷却を実現することができる。
【００４３】
形成されたガラス微小球がステップ２２においてサイズの適正な範囲にあることを保障するために、望ましくないサイズに形成されたガラス微小球を選別することができる。結果として生じるガラス微小球は、予め選択されたサイズ範囲以外のガラス微小球を除去するために選別される。サイズの範囲によってガラス微小球を選別するために、空気分級、所定のサイズのメッシュスクリーン、液体サイクロン法の利用をはじめとするさまざまな方法を利用することができる。任意に、除去されたガラスを再溶融して、粒子を球形にするための温度の炎を通過させることができる。別報として、除去されたガラスを廃棄してもよい。
【００４４】
任意のステップ２６において、ガラスビードにさらなる処理を施してもよい。たとえば、表面からアルカリ金属イオンを除去するための周囲条件下で、微小球を水で洗浄することが好ましい。次に、流量調整剤を適用することができる。適切な流量調整剤としては、「ボラン」（ＶＯＬＡＮ）メタクリレート塩化クロム（オハイオ州クリーブランドのザクロン・インコーポレーティッド（Ｚａｃｌｏｎ Ｉｎｃ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ））から入手可能）、米国特許第３，１７７，０８３号（ド・フリース（ｄｅ Ｖｒｉｅｓ））に記載されているような沈殿シリカなどの疎水化合物が挙げられる。一般に、流量調整剤は、少なくとも約３０ｐｐｍおよび約５００ｐｐｍ以下であることが多い塗布重量で、微小球に塗布される。これは、このような高いレベルのアルカリ金属化合物を含む組成物の芳しくない流動性に関して過去に遭遇した問題を緩和する。
【００４５】
別法として、微小球は、実質的にオーガビット（ｓｃｒｅｗ ａｕｇｅｒ）においてガラス微小球を約１６．８ｍｌ／ｌｂの速度で脱イオン水に１．０６％のＦＣ４１４フルオロケミカルを含む溶液を混合している「スリーエム・スコッチバン」（３Ｍ ＳＣＯＴＣＨＢＡＮ）ペーパプロテクタＦＣ４１４フルオロケミカル（ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））で処理された面であってもよい。オーガは、溶液および微小球をブレンドおよび混合し、それらを混合物が乾燥される乾燥機に伝送する。
【００４６】
図５は、本発明による再生ガラスから構成される再形成ガラス微小球を示している。本発明による方法は、特にファセットのためにビード個体数における欠陥を実質的に低減した。驚いたことに、後方投影スクリーンは、初期の低品質の再生ガラスビード（たとえば、図４参照）で始まる工程によって構成されることができる。しかし、スクリーンは、許容可能なゲイン、視角、解像度、透過率、周辺光の除去、コントラスト性能を呈する。
【００４７】
ステップ２８において投影スクリーンを構成するために、ガラス微小球は、基板と光学的に接触し、不透明マトリックスに埋め込まれる微小球を生成するために効果的な条件下で、不透明マトリックスに塗布される。工程は、ステップ３０で終了する。
【００４８】
本発明によって構成されるスクリーンにおけるガラスビードは、約１．５で実質的に一様である屈折率および標準偏差約１５μｍで約６５μｍの平均直径を有することが好ましい。実質的に異なるサイズまたは屈折率のビードを有するスクリーンも、本発明の一部として考えられる。
【００４９】
再生ガラスの再形成は、実質的にファセットという欠陥を低減し、約１５％以下であり、作製されたもののような個体数において、光学顕微鏡によって測定した場合、約５％以下であること好ましいファセット欠陥レベルのガラス微小球を生じる。「作製されたもののように」という語によって、微小球は欠陥を抽出するために選別されない（たとえば、ファイバ）が、適切なサイズの微小球（ステップ２２など）を得るために選別されることができることを意味している。
【００５０】
バブルという欠陥はまた、作製されたもののようにビードにおいて実質的に低いと考えられている。しかし、著しいバブルという欠陥を有するバルク再生ガラスは、「作製されたもののように」結果レベルに影響及ぼすと考えられる。作製されたもののような個体数において、光学顕微鏡によって測定した場合、全体の欠陥レベル（ファセット、バブルなど）は約１５％以下であることが好ましく、約５％以下であればさらに好ましい。
【００５１】
過度の透過率およびコントラストを有する後方投影スクリーンディスプレイなどの投影スクリーンディスプレイに本発明の微小球を組み込むことができるが、前方投影スクリーンなどの他の用途も可能である。後方投影スクリーンのさまざまな実施形態は、本願明細書に記載されたような再生ガラスから生成された微小球を組み込むことができる。
【００５２】
図２は、全体を４０で示す本発明による後方投影スクリーンの実施形態の概略側面図を描いている。スクリーン４０は、ビューアーに最も近い前方側または表示側と、表示側に対向する後方側と、を有する。スクリーン４０は、複数のガラスビード４４と、光透過基板４８と、光吸収層４２と、を有する。製作およびコストに関する制限が配置の精度を制限する可能性があるという了解の下で、ガラスビード４４は、実質的に所定の位置に位置することが好ましい。たとえば、アレイ、密にまたは疎に詰め込まれた配置構成にガラスビード４４を配置することができる。
【００５３】
光吸収層４２は、不透明または実質的に不透明であってもよい。吸収層４２は、カーボンブラック、黒色染料、不透明粒子、有機または無機の顔料または粒子、または結合剤材料に分散されたそのような粒子の１種類以上の粉体塗料を含むことが好ましい。粉体塗料は、さまざまな種類および形状であってもよい。材料は、液体または固体の結合剤系に分散されていてもよい。一実施形態において、吸収層４２は、その中に分散される黒色粒子を有する透明な結合剤を含む。結合剤は、たとえば、アクリレートまたは他の紫外硬化可能なポリマーを含むことができる。吸収層４２は、塗装工程または粉体塗装などの従来の技術によって塗布されてもよい。
【００５４】
ビード４４は、基板４８と密接に接触していることが好ましい。基板４８は、塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネートまたはそれらの材料の組み合わせなどの適切な光透過材料から構成されることが好ましい。
【００５５】
基板４８は、実質的に透明または半透明であることが好ましい。適切な透明基板としては、アクリルから構成されたフレキシブル基板が挙げられる。基板４８は、型押しによって実現されることが好ましい出口で任意のつや消しのグレア防止仕上げを施してもよい。任意の色合いを提供することができる。（たとえば、ビード４４および層４２は自己支持性である場合には、）除去することが可能であるため、基板４８すら任意であることを留意すべきである。
【００５６】
後方投影スクリーン４０は、投影光によって形成される像が微小球４４に入射するように指向される投影装置の投影像面と実質的に一致する位置に配置される。次に、スクリーンによって光が射出した後、ビューアーは、後方投影スクリーン４０によって見ることができる投影像をスクリーンの前方側から見る。
【００５７】
不透明層４２（本願明細書では不透明マトリックスまたは光吸収層とも呼ぶ）は、微小球を支持する機能、微小球の出射開口部を規定する機能、微小球間の隙間を通過する光を制御する機能、周辺光を制御する機能をはじめとするさまざまな機能を実行することが可能である。隙間領域を通過する光の鏡面反射を削減し、周辺光を吸収するために、この不透明マトリックスを形成する材料の不透明度は高いことが理想的である。
【００５８】
さまざまな種類の材料から不透明マトリックスを作製することができる。材料の選択によって、ガラス微小球４４に接合する適切な接着剤を作製することが好ましい。たとえば、不透明マトリックス４２は、基板４８の面に塗布され、微小球が塗装の上に配置され、面と接触するように圧入されることができるまで、柔らかい状態を保持することができることが好ましい。好ましい材料は、不透明にするために、カーボンブロックを加えたアクリレートである。さまざまな熱可塑性ポリマーまたは熱硬化ポリマー、特に熱または紫外硬化ポリマーを用いることができる。これらに限定されるわけではないが、注型、押出成形、塗装、噴射、積層、スクリーン印刷などのさまざまな技術を用いて、光吸収層４２または不透明マトリックスを塗布することができる。
【００５９】
スクリーン４０は、要素５０、５２、４６をはじめとする複数の任意の特徴物を含みうる。たとえば、スクリーン４０は、任意の光学拡散体５０を有してもよい。ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネートなどのポリマー材料が適切であることがわかっている。ポリマー材料は軽量かつ可撓性に富むという利点を有するが、ガラスも用いることができる。
【００６０】
別法として、要素５０は、たとえば積層によって塗布される接着剤を含みうる。接着剤の非限定例として、米国特許第４，９９４，３３２号、第４，９６８，５６２号、第５，１４１，７９０号、第５，２９６，２７７号、第５，３６２，５１６号、第６，１９７，３９７号、ＥＰ公開第５７０ ５１５号、同第６１７ ７０８号、ＰＣＴ特許ＷＯ９７／０１６１０に開示されている感圧性接着剤などの塗布時間で感圧される感圧性接着剤、熱溶融型接着剤または熱活性化接着剤などが挙げられる。一部の実施形態に適していると考えられている接着剤は、Ｓａｔａｅら著、「感圧接着剤ハンドブック第２版（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ，２ｎｄ Ｅｄ．）」（Ｖｏｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ Ｒｅｉｎｈｏｌｄ，ＮＹ，１９８９）に開示されている。
【００６１】
別の接着剤として、任意の層５０，５２は、同一出願人によるＰＣＴ特許出願ＷＯ９９／５０７１０、ＷＯ ９８／４５７５３、２０００年４月２６日出願の「スペックルを低減した後方投影システム（Ｒｅａｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｓｐｅｃｋｌｅ）」の米国特許出願第０９／５６０，２６７号、２０００年１１月２１日出願の「色シフトを低減した光学系（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｃｏｌｏｒ Ｓｈｉｆｔ）」の米国特許出願第０９／７１７，５９８号に開示されている層または要素のいずれかを含むことができる。
【００６２】
本発明のスクリーンにおいて、微小球および不透明マトリックスを被覆する被覆層４６を任意に用いることができる。被覆層４６は、ポリマー、ゾル‐ゲルコーティングなどの任意の適切な透明材料から形成されることができる。被覆層４６によって提供される利点としては、微小球を保護することと、フィルムに微小球を支持することと、改善された拡散光透過性が挙げられる。別法として、スクリーン４０用の被覆層４６は、２０００年４月２６日出願の「スペックルを低減した後方投影システム（Ｒｅａｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｓｐｅｃｋｌｅ）」の米国特許出願第０９／５６０，２６７号、２０００年１１月２１日出願の「色シフトを低減した光学系（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｃｏｌｏｒ Ｓｈｉｆｔ）」の米国特許出願第０９／７１７，５９８号などに記載されているようなコーティングを強化する性能を含みうる。
【００６３】
図３は、本発明による投影スクリーン７０の別の実施形態を示している。スクリーン７０は、ガラス微小球ビード７２の単層と、不透明部分７３と、透明基板７４と、を具備している。
【００６４】
スクリーン７０は、被覆層７１または拡散体７５または他の任意の要素７６を任意に含むことができる。被覆層７１は、下に追加層を配置することができる平坦な外面を設けることができるか、または微小球の曲率半径が減少されるという効果を有する微小球の面トポロジーに適合することができる。
【００６５】
スクリーンを構成するために、不透明材料が基板上に塗布される。不透明材料は、適切な溶剤系に溶解されるポリマー材料などの液体コーティングとして塗布されてもよい。別法として、不透明材料は、溶融熱可塑性樹脂として基板上に押出成形されてもよい。微小球が所定の位置に圧入された後、不透明材料の乾燥を完了することができる。塗布前に、微小球は、米国特許第３，２２２，２０４号（ウェーバ（Ｗｅｂｅｒ））に開示されているようなフルオロケミカル化合物によって処理されることが好ましい。
【００６６】
不透明材料が加熱した熱可塑性樹脂の押出成形によって塗布される場合には、微小球を所定の位置に圧入する前にその軟化温度まで加熱することができる不透明材料に微小球を塗布することができる。微小球を不透明層に圧入する１組のロールなどのプレッサを通過することによって、所定の位置に微小球を圧入することができる。不透明層は、微小球を不透明層に圧入して、基板の面と接触させることができるほど十分に柔らかい必要がある。工程は、微小球または基板に損傷を与える一定量の力を必要とすることなく、任意に透明な開口部を形成する必要がある。
【００６７】
基板に微小球を塗布するために、ビードアプリケータを用いてもよい。このようなビードアプリケータの利用については、米国特許第６，２０４，９７１号に記載されている。
【００６８】
上述の説明において、要素の位置は場合によって、「下」「後方」「外」「前方」の表現によって記載されている。これらの語は、図面に示されたような本発明のさまざまな要素の説明を単に簡素化するために用いられたに過ぎない。これらの語は、本発明の要素の有用な向きにおいて任意の制限を与えるためであると理解すべきではない。したがって、本発明は、上述の特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、むしろ、特許請求の範囲に適正に記載されたような本発明のすべての態様を網羅するものと理解すべきである。たとえば、所望の視角を実現するために著しい屈折の利用をはじめとして、本発明に関して他のスクリーン要素を用いることができることを留意すべきである。たとえば、光学系は、米国特許第３，７１２，７０７号、第３，８７２，０３２号、第４，３７９，６１７号、第４，４１８，９８６号、第４，４６８，０９２号、第４，５０９，８２３号、第４，５７６，８５０号、第５，１８３，５９７号に記載または構成されているようなフレネルレンズおよび／またはレンチキュラレンズまたはシートを組み合わせて、本発明によるビードを用いたスクリーンを具備することができる。
【００６９】
本発明が適用可能なさまざまな修正物、等価物のほか、さまざまな構造は、本願明細書を検討すれば、本発明が関連する当業者には容易に明白になるであろう。特許請求の範囲は、そのような修正および装置を網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一態様による処理を示す流れ図である。
【図２】本発明の別の態様による微小球の単層を含むスクリーンの一実施形態を示している。
【図３】本発明によるスクリーンの別の実施形態を示している。
【図４】再生ガラスから構成された従来技術のガラス微小球の写真であり、写真は倍率１７５倍の顕微鏡を用いて撮影した。
【図５】本発明の方法によって構成されたガラス微小球の写真であり、写真は倍率１７５倍の顕微鏡を用いて撮影した。

Claims (15)

1. 投影スクリーンの作製方法であって、
   再生ガラスを供給するステップと、
   前記再生ガラスを熱源に供給するステップと、
   前記熱源によって前記再生ガラスを微小球に再形成するステップと、
   前記再形成されたガラス微小球を選別して、所定のサイズ範囲以外のガラス微小球を除去するステップと、
   関連する光吸収部分を有する基板を設けるステップと、
   前記基板と光学的に接触し、前記光吸収部分に埋め込まれる微小球を生成するために効果的な条件下で、前記ガラス微小球を前記光吸収部分に塗布するステップと、を含む方法。
2. 前記ガラス微小球の平均屈折率が、約１．５０〜約１．５７である請求項１に記載の方法。
3. 前記熱源が炉の炎を含み、前記工程が前記炉の炎を調整するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 前記炉の炎を調整する前記ステップは、前記再生ガラスの実質的な再沸騰または再溶融を生じすることなく、ファセットを有する前記再生ガラスの少なくとも一部を微小球に再形成するのに十分な炎化学量論を調整するステップを含む請求項３に記載の方法。
5. 再生ガラスを供給する前記ステップは、予め選択された範囲内の屈折率を有する再生ガラスを供給するステップを含む請求項１に記載の方法。
6. 再形成されたガラス微小球に関して許容可能なサイズ範囲を選択するステップと、
   前記再生ガラスがガラス微小球に再形成された後、再形成された再生ガラスを冷却するステップと、
   次に冷却された微小球を選別して、許容可能なサイズ範囲以外の微小球を除去するステップと、をさらに含む請求項１に記載の方法。
7. 選別後、前記ガラス微小球は、作製されたもののように、ファセット欠陥を呈するものが約５％未満である請求項６に記載の方法。
8. 前記工程は、前記再生ガラスを再形成して、作製されたもののように、コレットまたはファセットを実質的に含まないガラス微小球を形成するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
9. 選別後、前記ガラス微小球は、作製されたもののように、約５％未満の欠陥を有する請求項６に記載の方法。
10. 再生ガラスを供給する前記ステップは、相当数のファセット欠陥を有する再生ガラス微小球を供給するステップを含む請求項６に記載の方法。
11. 直径約１５０μｍ未満の平均粒径を有し、前記再生ガラスにおけるファセットを実質的に低減し、前記再生ガラスの少なくとも一部をガラス微小球に再形成するのに十分な条件下で、再形成用炉の炎に供給された再生ガラスから構成されるガラス微小球の単層と、
    基板と、
    前記微小球の実質的な部分が、前記基板と光学的に接触し、不透明マトリックスに埋め込まれるように位置決めされた不透明マトリックスと、を具備する投影スクリーン。
12. 前記投影スクリーンは、後方投影スクリーンおよび平均屈折率約１．５のガラスビードを具備する請求項１１に記載の投影スクリーン。
13. 前記投影スクリーンは、後方投影スクリーンおよび屈折率約１．６〜約１．８の少なくとも一部のガラスビードを具備する請求項１１に記載の投影スクリーン。
14. 前記ガラスビードの平均直径が約３５μｍを超え、約１５０μｍ未満である請求項１１に記載の投影スクリーン。
15. 前記スクリーンが実質的に光沢を呈さない請求項１１に記載の投影スクリーン。

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