專利名稱：后投影系統(tǒng)、制造方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種后投影系統(tǒng)和制造方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在DE102006048473A1中介紹了一種用于后投影幕墻的投影幕布，但是其伴隨有昂貴的制造成本和很差的側(cè)面觀察角度。在ΕΡ04143 ;3Β1中，兩個使光散射的層設(shè)置在透明板上。其中使光散射的第一層是設(shè)置在使光散射的第二層之前的附襯片。在該方案中也存在高的制造成本，并且提供了很差的側(cè)面觀察角度。關(guān)于兩層結(jié)構(gòu)的相同評價同樣適用于EP1405138B1，其中多個照準器元件 (Diopterelement)產(chǎn)生光束的宏準直(Makro-Kollimation)，其中第二層構(gòu)造為反射層。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個任務(wù)在于經(jīng)濟地制造后投影屏幕以及改進側(cè)面觀察角度。根據(jù)本發(fā)明，使用至少一個具有嵌入在由玻璃料或聚合物制成的粘結(jié)劑基質(zhì) (Bindemittelmatrix)中的中空玻璃微球的玻璃板，該玻璃板使得能夠?qū)崿F(xiàn)接近180°的觀察角度。中空玻璃微球包括內(nèi)部空腔，該內(nèi)部空腔填充以空氣或氣體，并且在該內(nèi)部表面上存在中空玻璃微球的玻璃與所包圍的氣體之間大的折射率差。這個折射率差基本上與玻璃或周圍的粘結(jié)劑基質(zhì)的折射率無關(guān)，并且導(dǎo)致大角度漫射效應(yīng)。理想地，使用具有非常窄的直徑公差的中空玻璃微球，例如d50直徑例如為 39 μ m或60 μ m且公差為少許幾μ m、例如非常窄的高斯分布。由此可以實現(xiàn)厚度均勻的層。但是也可以使用例如直徑比例為1 2(例如30μπι禾口 60μπι或者45μπι禾口 90μπι) 的兩個不同大小的中空玻璃微球。兩個大小明顯不同的玻璃小球的這樣的組合將中空玻璃微球的充填密度從理論上為最密球充填的74%提高到理論上直至82%，并且因此改善了漫射效應(yīng)。實踐中，在使用絲網(wǎng)印刷方法或滾輪涂敷方法(Rollenbeschichtungsverfahren) 或卷簾澆鑄方法(Vorhanggie β verfahren)的情況下不能實現(xiàn)這樣緊密的球充填密度，但是在該非常經(jīng)濟的方法中實現(xiàn)了出眾的大角度漫射效應(yīng)。這樣的中空玻璃微球在很多應(yīng)用中例如作為填充料使用在熱后可塑性的注塑鑄造中或者表面涂色或熱刮擦(Thermoputzmassen)領(lǐng)域中，并且以很低的成本在玻璃材料、 直徑、直徑分布和壁厚方面變化很大的情況下大量制造。在本發(fā)明的一擴展方案中，中空玻璃微球還具有外部漫射涂層。由此，對于圍繞桌臺坐著的人也使得能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)造為該桌臺的投影圖的可見度， 這些人以非常低平的角度觀察該桌臺的表面。因此，以嵌入在玻璃板上透明或半透明的粘結(jié)劑基質(zhì)中的中空玻璃微球的盡可能單層的設(shè)置可以實現(xiàn)幾乎180°C的觀察角度。
本發(fā)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結(jié)劑基質(zhì)也可以構(gòu)造或染色為漫射層。在本發(fā)明的一擴展方案中，在使用其中聚合的復(fù)合薄膜容納在玻璃板之間粘附聯(lián)結(jié)中的安全玻璃的情況下，這個聚合薄膜也構(gòu)造為或染色地構(gòu)造為漫射薄膜。上述所有三個可能性應(yīng)各自本身獨自地受到保護。同樣地，對于所述三種實施方式中兩個或三個的任何組合的保護也作為發(fā)明請求保護。此外還介紹了一種用于基于對玻璃板涂覆由其中具有均勻離散的中空玻璃微球的盡可能透明到半透明的粘結(jié)劑基質(zhì)構(gòu)成的漫射層來制造這樣的后投影系統(tǒng)的方法。此外還提到了應(yīng)用作為會議桌、游戲桌或互動學(xué)習(xí)桌。在這種情況下已知將交互能力設(shè)計為識別手指或筆的移動，這個識別執(zhí)行對投影系統(tǒng)的控制。在本發(fā)明的一擴展方案中，后投影系統(tǒng)被實現(xiàn)為彎曲的二維成型實現(xiàn)的玻璃片或塑料片。本發(fā)明的發(fā)明主題不僅由各個權(quán)利要求的主題給出，而是也由各個權(quán)利要求相互的組合給出。包括摘要在內(nèi)的文檔中所公開的所有任務(wù)和特征、尤其是在附圖中示出的空間構(gòu)造作為發(fā)明被要求保護，只要它們單獨或組合地相對于現(xiàn)有技術(shù)是新穎的。


以下借助于顯示多個實施方式的附圖更詳細地介紹本發(fā)明。在此由附圖及其描述中獲得本發(fā)明的其他創(chuàng)造性的特征和優(yōu)點。在附圖中圖1示出了桌臺(6)形式的根據(jù)本發(fā)明的后投影系統(tǒng)⑴的示意圖；圖2示出了二維成型的彎曲玻璃板(17)形式的根據(jù)本發(fā)明的后投影系統(tǒng)的示意圖；圖3示出了下面設(shè)置有漫射層(3)的玻璃板O)的示意圖；圖4示出了其中構(gòu)造有漫射層(3)的復(fù)合鋼化玻璃板02)的示意圖；圖5示出了上面設(shè)置有漫射層(3)的玻璃板O)的示意圖；圖6示出了其中構(gòu)造有具有聚合的增附劑層的漫射層(3)的復(fù)合鋼化玻璃板02)的示意圖；圖7示出了漫射層的結(jié)構(gòu)的放大圖；圖8示出了以絲網(wǎng)印刷刮板(Siebdruckrakel)嵌入中空玻璃微球；圖9示出了由按照圖8制造的漫射層的層。
具體實施例方式在圖1中示出了桌臺(6)形式的根據(jù)本發(fā)明的后投影系統(tǒng)(1)的示意圖。特別是在將玻璃板( 構(gòu)造為桌臺(6)形式的桌面的情況下，對于坐著的人(7，8)產(chǎn)生低平的觀察區(qū)域(11，12)。但是，在使用借助于投影機(13,1 和相應(yīng)投影區(qū)(14，16)(和/或相應(yīng)投影圖 (23,24))的后投影的情況下，要在大的觀察角度觀察。在該示意圖中，玻璃板( 在底面上涂覆以漫射層(3)。其中，通過借助于絲網(wǎng)印刷或滾輪涂敷或卷簾澆鑄涂覆以由其中具有均勻離散的中空玻璃微球的粘結(jié)劑基質(zhì)(5)構(gòu)成的糊膏或印刷油墨來生成漫射層(3)。其中，粘結(jié)劑基質(zhì)(5)可以由玻璃工業(yè)中常見的玻璃料或鉛玻璃(Lotglas)涂層構(gòu)成，玻璃料或鉛玻璃涂層通常在大約620°C的處理溫度時生成無機堅硬耐磨的層。如果對漫射層C3)沒有提出這樣的高要求，則可以選擇聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形式的聚合的粘合劑和類似的高透明的聚合物作為粘結(jié)劑基質(zhì) (5)，它們一般使得能夠?qū)崿F(xiàn)低于20(TC的干燥溫度。使用外直徑大約為20 μ m到200 μ m、優(yōu)選為30 μ m到100 μ m的中空玻璃微球(4)， 并且中空玻璃微球具有的比重在從0. 3到0. 8g/cm2的范圍中。例如平均直徑為30μπι且比重為0. 60g/cms2的3M公司的名稱為kotchlite 玻璃泡S60或S60HS的鈉鈣高硼硅 (Kalk-Natron-Borsi 1 ikat soda-1 ime-borosi 1 icate)中空玻璃微球?qū)τ趯嶋H 180° 的觀察角度提供了出眾的效果。一般地，最大直徑為80 μ m或60 μ m且d50尺寸為40 μ m或30 μ m的K禾口 S系列的3M kotchlite 玻璃泡提供了出眾的效果，并且由于球形而可以非常好地借助于絲網(wǎng)印刷被印刷在所期望的圖形設(shè)置中，并且即使在玻璃料層的處理溫度的范圍中也非常好地耐久。除了 3M公司的中空玻璃微球之外還存在很多其他的制造商，因為這樣的中空玻璃微球既用作為熱后可塑性的塑料的填充料也用于各種顏料中以改善其熱特性。但是迄今還沒有認識到使用這樣的被涂層的中空玻璃微球用于后投影系統(tǒng)。其中主要的是用于所追求的漫射效應(yīng)的中空玻璃微球的內(nèi)表面的構(gòu)造。使用中空玻璃微球的一個很大的優(yōu)點在于其可以完全嵌入到粘結(jié)劑基質(zhì) (5)中，并且不需要半嵌入(Halbeinbettimg)，半嵌入在通常的道路標(biāo)記系統(tǒng)中或在自反射(autoreflektiv)或回反射(retroreflektiv)系統(tǒng)(機動車號牌或道路標(biāo)牌)以及類似系統(tǒng)中已知。此外，粘結(jié)劑基質(zhì)( 半透明染色或光色(fotochrom)配備地被使用。因此，提高了在光亮環(huán)境中投影的對比度?；旧?，這也可以通過使用染色的玻璃( 來實現(xiàn)。玻璃板(2)處于安全技術(shù)的原因由單層安全玻璃(ESG)或部分預(yù)受力的玻璃 (TVG)或復(fù)合鋼化玻璃(VSG)制造。其中優(yōu)選使用氧化鐵低的白玻璃，以便實現(xiàn)高的透明性而沒有顏色扭曲。其中完全主要的是，這樣的后投影系統(tǒng)(1)的表面是耐刮的并且能很好地清潔。此外，上玻璃側(cè)可以消除反射地實現(xiàn)或以硬化表面的形式實現(xiàn)或還棱鏡地構(gòu)造。除了示意性示出的兩個投影機(13，15)之外，還可以使用僅僅一個投影機或者還可以使用不止兩個投影機。其中，光程不必直接地實現(xiàn)，而是可以借助于鏡元件單次或多次地偏轉(zhuǎn)。投影機(13,1 設(shè)置在相應(yīng)地產(chǎn)生最佳位置的桌結(jié)構(gòu)的位置處?？梢允褂矛F(xiàn)有技術(shù)中所有類型的投影機作為投影機。是所謂的DMD放映機或LCD放映機或激光輔助的放映機以及具有數(shù)字控制可能的類似投影裝備。此外還可以使用現(xiàn)有技術(shù)中的交互投影系統(tǒng)。其中可以進行激光光束掃描或者可以設(shè)置紅外攝像機或者可以使用具有電容式手指傳感裝置的導(dǎo)電的行列柵格。其中特別地，以手指進行的交互輸入與以專門的筆進行的輸入相比是有優(yōu)點的，因為玻璃表面能很好地清潔，并且因此可以滿足很高的衛(wèi)生要求。在圖2中示出了二維成型的彎曲玻璃板(17)形式的根據(jù)本發(fā)明的投影系統(tǒng)的示意圖，其中示出了站立的人(18)和用于觀察投影圖03)的觀察范圍(19)。通過漫射層(3) 的特定制造方式，可以以多種二維成型的形式生成玻璃元件(17)。其中盡可能大的觀察角
度是非常重要的。在圖3中示出了下面設(shè)置有漫射層(3)的玻璃板O)的示意圖，漫射層(3)具有粘結(jié)劑基質(zhì)(5)，粘結(jié)劑基質(zhì)(5)中具有均勻離散的中空玻璃微球G)。在該實施方式中附加地，上玻璃側(cè)消除反射地實現(xiàn)或以硬化表面的形式實現(xiàn)或還棱鏡地構(gòu)造。漫射層(3)的厚度為15μπι至500μπι，優(yōu)選為20μπι至ΙΟΟμπι，其中根據(jù)對中空玻璃微球(4)的最大直徑的選擇，這些中空玻璃微球從粘結(jié)劑基質(zhì)( 凸出。理想地并且優(yōu)選地，選擇六邊形單層 (Monolage)形式的中空玻璃微球的厚度，其中但是在高度上略微錯開設(shè)置的中空玻璃微球(4)不導(dǎo)致對投影品質(zhì)的明顯影響。在圖4中示出了其中構(gòu)造有漫射層(3)的復(fù)合鋼化玻璃板02)的示意圖。其中使用聚合的增附劑，如聚乙烯醇縮丁醛(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)單元的三元共聚物或其中具有均勻分布的中空玻璃微球的聚氯乙稀(PVC)。在圖5中示出了上面設(shè)置有漫射層(3)的玻璃板O)的示意圖。在該實施方式中，優(yōu)選使用其中具有均勻離散的中空玻璃微球的玻璃料粘結(jié)劑基質(zhì)(5)，因為由此提供高的耐磨性和良好的放射消除特性。在圖6中示出了其中構(gòu)造有具有聚合的增附劑層的漫射層(3)的復(fù)合鋼化玻璃板0 的示意圖。在這個具體實施方式
中，使用參考圖3所描述的實現(xiàn)方式。優(yōu)選地，借助于聚合的增附劑層，典型厚度為370 μ m或者雙倍或三倍厚度的PVB薄膜在疊層過程中例如在壓熱器中與玻璃板連接，以便由此生成復(fù)合鋼化玻璃板 02)。這樣的實現(xiàn)方式是特別穩(wěn)定的，并且還滿足了高的安全要求。此外，在內(nèi)PVB疊層構(gòu)造中還可以集成透明的熱后可塑性的薄膜，例如聚碳酸酯薄膜，并且由此還進一步提高玻璃聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定性。該薄膜可以構(gòu)造為附加的漫射薄膜。這可以通過對薄膜染色來進行。在圖7中示出了設(shè)置的放大的斷面圖示。代替將板構(gòu)造為玻璃板2，該板也可以由塑料板代替。這樣的塑料板可以非常好地二維或甚至三維地彎曲，以便因此在三維彎曲的情況下實現(xiàn)立體的后投影系統(tǒng)。塑料板優(yōu)選由聚碳酸脂制造，并且還可以附加地承載硬化表面。圖7是出了如果光束25落到涂層后的中空玻璃微球4的層上，其在所畫出所有箭頭方向26- 上散射，從而產(chǎn)生延伸360度的散射角。在中空玻璃微球4的內(nèi)表面上示例性地在箭頭方向27上散射的光束入射到相鄰設(shè)置的中空玻璃微球4的表面上，并且在那里同樣漫射地被反射。在這種情況下，在每個中空玻璃微球4的內(nèi)部空間中在中空玻璃微球 4的空腔的那里的內(nèi)部空間層處進行放射。因此在以一個后兩個投影機13、15進行投影時產(chǎn)生效率很高的亮麗的顏色再現(xiàn)。圖8示出了漫射層3在玻璃板2上的一種特別簡單的制造。在粘結(jié)劑基質(zhì)的還沒有凝固并且處于糊狀的塑料層或玻璃料層中，中空玻璃微球4盡可能均勻地分散。利用絲網(wǎng)印刷刮板30，面現(xiàn)在被刮制(abrakeln)，從而產(chǎn)生非常薄的漫射層3，中空玻璃微球優(yōu)選只還基本上單層地設(shè)置在該漫射層3中。通過絲網(wǎng)印刷刮板30去除剩余量。然后層硬化， 并且中空玻璃微球4被持久地聯(lián)結(jié)。圖9示出了還可能設(shè)置不止一層中空玻璃微球或還設(shè)置具有例如兩個不同直徑的中空玻璃微球，以及還可以部分地從漫射層的上表面出發(fā)觀看這些中空玻璃微球。它們因此必須不完全被粘結(jié)劑基質(zhì)5覆蓋，但是一般通過生產(chǎn)方法絲網(wǎng)印刷、刮制、滾輪涂敷、 卷簾澆鑄被覆蓋以薄層。附圖標(biāo)記列表1后投影系統(tǒng)2玻璃板單層安全玻璃(ESG)，部分預(yù)受力的玻璃(TVG)，復(fù)合鋼化玻璃(VSG)3漫射層4中空玻璃微球5粘結(jié)劑基質(zhì)或粘附基質(zhì)(Haftmarix)玻璃料或聚合的粘結(jié)劑基質(zhì)6 桌臺7右邊觀察者8左邊觀察者9右邊椅子10左邊椅子11右邊觀察者的觀察范圍12左邊觀察者的觀察范圍13第一投影機14第一投影機的投影區(qū)15第二投影機16第二投影機的投影區(qū)17彎曲的玻璃板18站立的觀察者19觀察范圍20復(fù)合鋼化玻璃(VSG)的第二玻璃板21聚合的增附劑22復(fù)合鋼化玻璃(VSG)23第一投影機的投影圖M第二投影機的投影圖25 光束沈箭頭方向27箭頭方向觀箭頭方向四箭頭方向30絲網(wǎng)印刷刮板
31箭頭方向32漫射涂層
權(quán)利要求
1.一種由至少一個承載至少一個漫射層的板(2)構(gòu)成的后投影系統(tǒng)，其特征在于，所述漫射層(3)由中空玻璃微球(4)構(gòu)成，并且設(shè)置在所述板O)的下或上表面上透明或半透明的粘結(jié)劑基質(zhì)(5)中。
2.如權(quán)利要求1所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，承載所述漫射層(3)的所述板構(gòu)造為桌臺(6)。
3.如權(quán)利要求2所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，投影機(13，15)設(shè)置在所述桌臺(6) 下面，并且朝著所述桌臺的下側(cè)面發(fā)射。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，所述中空玻璃微球(4)單層地設(shè)置在所述粘結(jié)劑基質(zhì)(5)中。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，所述中空玻璃微球(4)由具有大小比例為1 2的不同d50直徑的兩種中空玻璃微球的混合構(gòu)成，并且較大的中空玻璃微球(4)優(yōu)選單層地設(shè)置在所述粘結(jié)劑基質(zhì)中。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，所述粘結(jié)劑基質(zhì)(5)由玻璃料或鉛玻璃基質(zhì)構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1至5之一所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，所述粘結(jié)劑基質(zhì)(5)由聚合的增附劑構(gòu)成，所述聚合的增附劑例如是聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或聚乙烯醇(PVA)或具有乙烯、乙烯基和乙烯醇單元的三元共聚物或聚氯乙稀 (PVC)。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，承載所述漫射層的所述板構(gòu)造為玻璃板(6)。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，承載所述漫射層的所述板構(gòu)造為塑料板。
10.如權(quán)利要求1至9之一所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，所述中空玻璃微球(4)在粘結(jié)劑基質(zhì)中設(shè)置在二維成型的彎曲的玻璃板或塑料板(17)中。
11.如權(quán)利要求1至10之一所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，所述中空玻璃微球承載漫射涂層。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的后投影系統(tǒng)，其特征在于，所述板自己在發(fā)出光的側(cè)或接受光的側(cè)上或者在這兩個側(cè)上承載一個附加的光漫射涂層。
13.一種用于制造由至少一個承載至少一個漫射層的板(2)構(gòu)成的后投影系統(tǒng)的方法，其特征在于，在第一方法步驟中，中空玻璃微球(4)均勻地分散在粘結(jié)劑基質(zhì)中，在第二方法步驟中，配備有中空玻璃微球的粘結(jié)劑基質(zhì)(5)借助于絲網(wǎng)印刷或刮制或滾輪涂敷或卷簾澆鑄全表面地或在所期望的結(jié)構(gòu)中施加在所述板( 上，在第三方法步驟中，根據(jù)對粘結(jié)劑(5)的選擇在大約620°C固化或在200°C以下固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由至少一個具有基于中空玻璃微球的漫射涂層(32)的玻璃板(2)構(gòu)成的桌臺形式的后投影系統(tǒng)，其中中空玻璃微球(4)設(shè)置在玻璃板的下或上表面上透明或半透明的粘結(jié)劑基質(zhì)(5)中，并且從下面被具有投影區(qū)的至少一個投影機(13，15)照射，并且至少一個投影圖能被觀察者以至少176°的觀察角度觀察。在第二實施方式中介紹了具有基于中空玻璃微球(4)的漫射涂層(32)的二維成型的彎曲玻璃板(17)形式的后投影系統(tǒng)。
文檔編號A47B37/02GK102326125SQ201080008148
公開日2012年1月18日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者A·米萊蒂奇, M·杰魯西奇 申請人:玻璃技術(shù)有限責(zé)任公司