投影屏幕和用于制造这类投影屏幕的方法

专利名称：投影屏幕和用于制造这类投影屏幕的方法
技术领域：
本发明总的涉及方便和高效地制造投影屏幕的方法，更具体地说，涉及根据这种方法所构造的投影屏幕。
背景技术：
回收的玻璃一般是以前为了特定目的所使用过、然后被丢弃的玻璃。该例子包括车辆的挡风玻璃、玻璃饮料瓶以及已碎成小块的窗玻璃。已知可将回收玻璃制成低质量的微球体。回收玻璃的微球体可从加拿大的Flex O Lite ofMuscatine，lowa，Paris，Texas and St.Thomas公司和宾夕法尼亚州的Potters ofValley Forge公司购得。回收的钠钙玻璃具有约为1.5的折射率。
图4示出了用回收玻璃构造成的玻璃微球体的一个例子。回收玻璃微球体被认为是比用基本纯净的原料所制得的类似的微球体质量低的微球体。可以注意到，这样的玻璃有一些非球形的缺陷。用回收玻璃构造成的玻璃微球体通常用作低廉的填充料，以改变材料的流动特性，或者用于喷丸硬化工艺，或者用作诸如路标产品之类的反射物体中的反射元件。当在这些工艺中使用时，大量的缺陷(例如，碎玻璃、不透明的微粒以及气泡)是可以容忍的。所获得的用回收玻璃构造的玻璃微球体可具有很大范围的尺寸。这样的回收玻璃的微球体的尺寸标准偏差通常是相当大的。
背投屏幕是一薄板状的光学装置，它具有放置在光学投影装置的一图像表面处的一相对较薄的观看层。这样的屏幕使得可观察到由投影装置聚焦到图像表面上的一实像。观看层通常是与由投影装置所产生的图像表面相应地呈平面状。如果投影装置的图像平面不是平面的，则其它的形状也是可能的。该屏幕设计为用作衰减、阻断或漫射不属于投影图像的光线的一过滤器，并设计为从其后侧向前侧透过属于投影图像的光线。它以这样的方式使观看者能在屏幕的前侧观看时看见投影图像。
在本技术领域中还已知前投影系统。它们包括一种设计成在一表面(例如会议室的墙壁或屏幕)上投影图像的投影仪。高射投影仪就是前投影系统的一个例子。前投影系统吸收环境光线的能力比背投影系统的弱。
一种人们所熟知的背投屏幕是诸如消光或半透明的玻璃表面之类的光漫射薄层，所述的消光或半透明玻璃表面可以通过蚀刻、喷沙或其它使光滑玻璃表面变得粗糙的方法来产生。半透明的表面限制从屏幕后方看物像的可见性。但屏幕必须是具有足够的透光性的，以允许从屏幕的前侧看见精确地聚焦在半透明表面上的投影图像。由于透明表面漫射光，所以可以从一定范围的观察角度观察到图像。但仅仅是半透明的屏幕有强烈地反射入射在前侧上的环境光线的趋向，从而致使所投影的图像隐没或消失。如果背景或环境光线明亮，这个问题就尤为严重。
一种减轻环境光线的影响并同时保持投影图像光线在一可接受的亮度水平的方法是通过不透明的聚合物粘合剂将一组紧密地填塞的玻璃微球体(即玻璃珠)附着到一基片上。诸玻璃微球体和基片都是可透光的(例如是透明的)。玻璃微球体起到透镜的作用，以聚集来自后屏幕的投影光线，并将它在靠近微球体的表面处聚焦成相对较小的点。诸焦点接近在微球体与前支承层接触的区域。
因为透明的微球体与基片的前面相接触，所以它们从微球体的间隙和它们在基片上的接触区域排出大部分的不透明粘合剂。这样就在每个微球体与基片之间形成一光孔。由于微球体的空隙中的不透明粘合剂，各微球体周围的区域是不透明的，并且最好是暗的。结果就将入射到这些区域中的环境光线吸收掉。这样，除了穿过微球体透过的光线之外，屏幕的前侧是暗的。
美国专利第2,378,252号(Staehle)描述了基于嵌入在不透明基体中的玻璃微球体的投影屏幕显示，如背投屏幕显示。这些类型屏幕已被广泛地用于各种用途，如大规格的电视机。美国专利第5,563,738和5,781,344号中也揭示了带有玻璃珠的背投屏幕。在联合转让的专利申请PCT WO 99/50710中揭示了其它的珠型屏幕以及制造这种屏幕的方法。
这种屏幕的外观受所用的玻璃微球体的质量和放置的影响很大。过多量的尺寸不正确、非球形、或破碎、有缺口、划伤、或者有其它缺陷的微球体都会产生各种各样的可见缺陷，可不同地称之为颗粒状、闪烁、耀斑、暗斑、穿孔或就称为斑点。例如，美国专利第5,563,738号(Vance)叙述到为了获得均匀的表面，“必须减少非圆、尺寸不符以及脱色的微球体”。
PCT WO 98/45753叙述了尤其是当它们用来投影高质量图像时受到局限的玻璃珠背投屏幕，即它们仅供近距离观看。这种屏幕的外观受所用的玻璃珠的质量和放置影响很大。尺寸不正确、非球形、或破碎、收缩划伤、或者有其它缺陷的玻璃珠都会产生各种各样的可见缺陷，可不同地称之为颗粒状、闪烁、穿孔或就是斑点。这些缺陷在使用屏幕是尤为麻烦的，例如，用作为计算机监视器，此时需要看清十分精细的细节，且可能要让使用者从一近距离、长时间地靠近地细看屏幕。
对于背投屏幕，闪烁的问题尤为引人关注的。背投屏幕中的闪烁是随机的光亮点图案，它们随着观看者的位置而变化，并是由有缺陷的玻璃珠所产生的。
美国专利第6,172,814号(Wantanabe等人)揭示了一种具有众多玻璃的微小透明球体的背投屏幕。Wantanable等人揭示了几个实施例。在这些实施例中，揭示了折射率为n＝1.5，n＝1.6，n＝1.7，n＝1.8，n＝1.9和n＝2.1的玻璃微小透明球体。Wantanable等人叙述到，折射率为n＝1.5，n＝1.9和n＝2.1的玻璃微小透明球体是大批量生产的，是一般可获得的，且成本低廉。Wantanable等人还叙述到，折射率为n＝1.6，n＝1.7和n＝1.8的玻璃微小透明球体相对成本较高。
美国专利第6,204,971号(Morris等人)揭示了用于背投屏幕显示中的玻璃微球体以及制造这种微球体的方法。在一较佳的实施例中，Morris等人容许较低水平(例如小于15％)的缺陷。在一较佳实施例中，可以通过在光学显微镜下计数微球体样品的微球体与相应的缺陷来测量缺陷的水平。百分比缺陷指的是包含气泡、有畸形、不透明或形成碎玻璃的微球体的总数。
已设计出许多用来生产小尺寸的玻璃体的工艺。它们一般包括专门熔化具有所要折射率的玻璃、使玻璃转变成微粒、并接着在一热区中悬浮微粒一段时间且处于一温度下，以足以使各微粒在表面张力的作用下拉伸成球形。在美国专利第2,794,301和3,150,947号中可找到玻璃珠成形工艺的例子。

发明内容
本发明提供方便和高效地生产用于诸如单层背投屏幕之类的投影屏幕的玻璃微球体的方法。已经确定，在背投屏幕中的某些缺陷很大程度上是由某些玻璃珠缺陷引起的。消除或明显地减少那些缺陷可得到质量惊人地高的投影屏幕，且无需进行额外的、昂贵的加工步骤来消除众多的玻璃珠缺陷。例如，已经确认，带有刻面的玻璃珠与呈现闪烁缺陷的投影屏幕之间有很大的相关性。
刻面是存在于碎玻璃、破碎的微球体、开裂的微球体以及双连体之间的分理面中的平面区域。尽管几乎任何的玻璃珠缺陷都可能导致闪烁，但其它的玻璃珠缺陷具有较少的表面区域或者是成圆角的，所以对背投屏幕的观看者不会是不可接受的。
对回收玻璃珠进行充分的重新加工以减少刻面的数量可减少进行额外的、专门设计用来减少其它诸如气泡、双连体或不透明微粒之类的缺陷的玻璃珠重新加工的需要。令人惊奇地是，用这样的处理工艺所形成的玻璃微球体可用于提供可接受的颗粒度、视角、分辨率、透光性、环境光线衰减性以及对比度性能的投影屏幕。对于本申请的目的来说，定义颗粒度为在轴线上的屏幕亮度对具有相同的积分光输出的兰伯特氏光源(Lambertian sourse)的轴线上的亮度之比。本发明认为有可能制得增益高达2.25的屏幕。
根据本发明构造的玻璃微球体在一重整好(即，“如生产出时的、没有接着进行分类以挑拣出有缺陷的玻璃珠”)就兼备所要求的折射率(较佳地是不大于约2.1，更佳地是约1.4至约1.9，以及最佳地是约1.5至约1.57)和低缺陷(例如气泡、可见的浑浊、消光或不透明以及尤其使明显的非球形形状)水平。粒状、初始的回收玻璃可具有在预先选定的范围内的折射率。
较佳地，如生产出时的微球体群具有小于约15％的缺陷。更佳地是，在分类之后，如生产出时的微球体具有小于约5％的刻面缺陷，并且本发明被认为可重整回收玻璃以提供如生产出时的基本无碎玻璃的玻璃微球体。
本发明的处理工艺被认为减少了诸如气泡和不透明微粒之类的缺陷。采用本发明，在分类之后，如生产出时的玻璃微球体可具有小于约5％的缺陷。术语“微球体”、“珠”以及“球体”在这里是用于描述较圆的、基本成单体的玻璃元件，这些玻璃元件可能不是完美的球形。
较佳地，玻璃微球体是视觉透明的(例如，它们可透过足够量的光线，以使它们能适用于珠状的背投屏幕显示)。适用于显示的微球体较佳地是直径小于约150微米。
一个方面，本发明包括制造投影屏幕、较佳地是背投屏幕的方法。该方法包括以下步骤提供回收玻璃、将回收玻璃进给到重整炉火焰中、用重整炉火焰将回收玻璃重整成微球体、去除在预先选定的范围之外的微球体、提供其上设置了一不透明基体的一基片；以及在有效地使微球体与基片光学接触并嵌入在不透明基体中的条件下将玻璃微球体施加到不透明基体上。
提供回收玻璃的步骤较佳地是包括提供带有相当多数量的刻面缺陷的回收玻璃微球体的步骤。这种类型的粒状原料被认为使相对较为便宜的，这可降低根据本发明构造的投影屏幕的总成本，且同时保持可接受的质量性能水平。
较佳地是，用重整炉火焰将将回收玻璃重整成微球体的步骤还包括调节重整炉火焰的步骤。更佳地是，它包括将火焰的化学计量调整成足以将至少一些带有刻面的回收玻璃重整成微球体而无需明显地重新沸腾或重新熔化回收玻璃的步骤。
在本发明中也可以包括另外的可选择步骤，这些步骤包括为重整的回收玻璃微球体选择一可接受的尺寸范围、在回收玻璃形成玻璃微球体之后对回收玻璃进行冷却、以及对已冷却微球体进行分类以去除在可接受的尺寸范围之外的微球体。
另一方面，本发明包括一种采用根据一重整工艺来构造的回收玻璃珠的投影屏幕。该投影屏幕包括平均微粒直径小于约150微米的单层玻璃微球体，其中所述玻璃微球体是用回收玻璃构造的，这些回收玻璃已在足以明显减少回收玻璃上的刻面和将回收玻璃重整成玻璃微球体的条件下被进给入一重整炉火焰中。该屏幕还包括一基片以及一不透明的基体，所述不透明的基体放置成使微球体与基片光学相接触并嵌入在不透明的基体中。
该投影屏幕可以是具有预定的折射率和尺寸范围的玻璃珠的背投屏幕或者前投影屏幕。
附图简述在以下结合附图的对本发明各实施例进行的详细描述中，可以更加完整地理解本发明。在这些附图中

图1是示出根据本发明第一方面的一工艺过程的流程图；图2示出根据本发明另一方面的包含一单层微球体的一屏幕的实施例；图3示出根据本发明屏幕的另一实施例；图4是现有技术的用回收玻璃构造的玻璃微球体的照片，该照片是在放大率为175X的显微镜的帮助下拍摄下来的；以及图5是根据本发明的方法构造的玻璃微球体的照片，该照片是在放大率为175X的显微镜的帮助下拍摄下来的。
本发明可以进行各种修改或采用替代的形式。本发明的特殊例子仅以示例的方式示于附图中。其目的并不是将本发明局限于所述的特定实施例。而是，本发明将覆盖落入如权利要求书所限定的本发明保护范围内的所有修改变型、等效或可替代的方式。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明一个方面的制作投影屏幕的方法的一较佳实施例。该方法从提供回收玻璃12的步骤开始。较佳地是以廉价的、未熔化状态的回收玻璃微球体来提供回收玻璃。图4示出了这样的玻璃，并且示出了在粒状玻璃中的若干几何缺陷。应予注意到，根据本发明该方法中的的任意一个步骤可以任意顺序进行，只要对另一步骤关键的准备步骤先完成即可。
对于玻璃珠的折射率大致相同的单层玻璃珠屏幕来说，玻璃珠的折射率约小，峰值增益就越大。根据本发明构造的屏幕的峰值增益在1.1至2.5之间，更佳地在1.5至1.8之间，且更佳地为约1.8。视角较佳地在20度至85度之间，更佳地在22至30度之间，且更佳地为约25度。
较佳地，用回收玻璃构造的重整玻璃微球体的所希望的折射率从约1.3至2.2，更佳地是1.5至1.8，且更为可取的是约1.5至1.6。较佳地，粒状回收玻璃具有在相似的预选范围内的折射率。例如，希望想要制得的玻璃珠具有约1.5至1.6之间的平均折射率，因此在步骤12中所提供的回收玻璃的折射率可选择在约1.50至1.57之间。
据说适用于背投屏幕的折射率在1.6至1.8之间的玻璃珠是很难用低成本的方式制得的。结果，在确保具有这样的折射率的回收玻璃来源之后，本发明被认为尤其适合构造这样的玻璃珠。
在步骤12中的粒状回收玻璃微球体较佳地是预先筛选成一预定的尺寸范围。根据本发明构造的最终玻璃珠可具有大于约20微米且小于约400微米的平均直径，更佳地是，平均直径在大于40微米和小于90微米之间，更佳地是平均直径是50微米与约80微米，且更加好的是平均直径约为65微米。直径的标准偏差较佳地是小于约15微米。作为一个例子，但不是用来进行限制，在图1的步骤12中所提供的粒状、低质量回收玻璃珠的平均尺寸在40微米至80微米之间，且标准偏差为约15微米。
用根据本发明的方法制得的玻璃微球体具有所要的折射率、相对较低水平的缺陷、并在商业上合理的温度(较佳地是不超过约1960℃)上方便地进行重整。
在步骤14中，将回收玻璃放入重整炉。在美国专利第2,334,578中描述了一种适合的装置。或者，可以使用甲烷或天然气火焰。回收玻璃珠较佳地是夹带在空气中，但也可以使用其它适合装置将玻璃珠放入火焰中，如料斗送料、管道或振动件。低质量的回收玻璃珠也可选择地进行预热，以去除可能导致气泡的水分。
作为一个例子，但不是用来进行限制的，可以使用甲烷空气炉来提供火焰。火焰可以是氧化焰或还原焰。有缺陷的回收玻璃通过重整炉火焰被重整成微球体。
尽管重整炉火焰被预先设置成提供适合将回收玻璃重整成微球体的状态是可能的，但方法较佳地是包括调节重整炉火焰的步骤16。火焰的化学计量在步骤18中是可以调整的，以适应不同加工的需要(例如，不同类型的玻璃)。例如，可以改变火焰的空气/燃料混合物以重整回收玻璃。通常，火焰的温度将在约1100℃至约1960℃之间。
较佳地，调整重整炉火焰的步骤包括，将火焰的化学计量调整成无需实质地重新沸腾或重新熔化回收玻璃就足以将玻璃重整成微球体。人们认为回收玻璃的重新沸腾会导致所制得的玻璃内有气泡。
带有大气泡的玻璃珠可能会在投影屏幕中造成黑斑。黑斑会增加屏幕的颗粒感。这些气泡通常为玻璃珠尺寸的约1/8至约3/4。可以通过调整火焰的化学计量来控制大气泡的数量。典型地，较低的空气/燃料混合比会减少这些大气泡玻璃珠的比例。
在步骤20对玻璃进行冷却。可以通过任何适合的方式、例如旋风冷却或淬火之类的方法来完成。
形成的不是所要尺寸的玻璃微球体可以被筛去，以保证在步骤22中它们是在正确的尺寸范围之内。对制得的玻璃微球体进行分类，以去除在预先选定的尺寸范围之外的玻璃微球体。可以采用许多方法根据尺寸范围对玻璃微球体进行分类，包括使用空气分级法(air classification)、具有预定尺寸的网筛以及水力旋流方法。被去除的玻璃可以选择去重新熔化、然后通过具有一定温度的火焰以使微粒成球形。或者，也可以将它丢弃。
在可选择的步骤26中可对玻璃珠加以进一步的处理。例如，较佳地在环境状况下用水来冲洗微球体，以从其表面去除碱金属离子。接着，可以施加一流动调节剂。适合的流动调节剂包括疏水化合物，如VOLAN甲基丙烯酸铬合四氯化铬(可从俄亥俄州Cleveland的Zaclon Inc.购得)和如美国专利第3,17,083号(de Vries)中所描述的沉淀二氧化硅。典型地，流动调节剂覆层在微球体上，且涂覆层重量至少为约30百万分之一(ppm)并通常不大于约500百万分之一。这减轻了以前所遇到的包含如此大量碱金属化合物的合成物流动性能差的问题。
或者，接着可以使用3M的SCOTCHBAN纸张保护器(paper protector)FC414含氟化合物(可从明苏达尼州，圣保罗市的3M公司购得)对微球体进行表面处理，该FC414含氟化合物是以约16.8毫升/磅的玻璃微球体比率，在搅拌器中混合去离子水中包含1.06％的FC414含氟化合物的溶液来制得的。该搅拌器混合和搅拌了该溶液和微球体，并将它们运送到干燥该混合物的一干燥器。
图5示出了根据本发明的重整好的用回收玻璃构造的玻璃微球体。根据本发明的该方法基本消除了在玻璃珠群中的缺陷，尤其是消除了那些由于刻面所造成的缺陷。令人惊奇的是，通过从初始为低质量的回收玻璃珠(例如，见图4)开始的处理工艺可以构造出背投屏幕，且尽管是用回收的初始为低质量玻璃珠构造成的，但该屏幕表现出可接受的颗粒度、视角、分辨率、透光性、环境光线滤光性以及对比度性能。
在步骤28中为了构造一投影屏幕，在有效地使微球体与基片光学相接触的条件下将玻璃微球体施加在一不透明的基体上并嵌入不透明的基体中。该处理过程在结束于步骤30。
较佳地，根据本发明构造的屏幕中的玻璃珠具有基本均匀的、约为1.5的折射率，其平均直径约65微米，且标准偏差为约15微米。作为本发明的一部分，也设想了玻璃珠尺寸或折射率明显不同的屏幕。
如利用光学显微镜来测量如生产出时的一玻璃珠群所得，重整回收玻璃相当多地减少了刻面缺陷，使玻璃微球体的刻面缺陷水平不大于15％左右，且较佳地是不大于5％左右。“如生产出时的”意思是尽管可以对微球体进行筛分以获得适当尺寸的微球体(如在步骤22中那样)，但并不对微球体进行分类以挑拣出有缺陷的部分(例如纤维)。
气泡缺陷被认为在如生产出时的玻璃珠中是相当少的。尽管大量的带有明显气泡缺陷的回收玻璃可能会影响“如生产出时的”缺陷水平。较佳地是，如利用光学显微镜在如生产出时的一群中所测量得的，总的缺陷水平(刻面、气泡等)较佳地是不超过约15％，且较佳地是不超过约5％。
本发明的微球体可以被结合到一投影屏幕显示装置(如，背投屏幕显示装置)中，且透光性和对比度出色，但也可以有其它的用途，如，前投影屏幕。背投屏幕的各种实施例可以采用如这里所述的用回收玻璃制成的微球体。
图2描绘了根据本发明的一背投屏幕的实施例(总的标示为40)的示意性侧视图。屏幕40有最靠近观看者的一前侧或观看侧，以及与观看侧相对的一背侧。屏幕40具有众多的玻璃珠44、一透光基片48、以及一光吸收层42。玻璃珠44较佳地是设置大致在预定的位置上，当然制造和成本方面的限制可能会限制放置的精确度。例如，玻璃珠44可采用一阵列式、一紧密或宽松地填塞的排列布置来放置。
光吸收层42可以是不透明或基本不透明的。光吸收层42较佳地是包括散布在粘合剂材料中的一种或多种碳黑的粉末覆层、黑色染料、不透明微粒、有机或无机的颜料或微粒或者诸如这样的微粒。它们可以是各种类型和形状的。该材料可以散布在液体或固体的粘合剂系统中。在一个实施例中，吸收层42包括具有其中散布黑色微粒的透明粘合剂。粘合剂例如可以包括丙烯酸酯或其它UV可固化聚合物。可以通过诸如覆层工艺或粉末涂覆之类的传统技术来施加吸收层42。
玻璃珠44较佳地是与基片48紧密接触。基片48较佳地可用合适的透光材料制成，如聚氯乙烯、丙烯酸酯、聚碳酸酯或这类材料的组合。
基片48较佳地是基本透明或半透明的。适合的透明基片包括用丙烯酸酯构造成的柔性基片。基片48可以在出口处选择地设置不光滑的防闪烁涂层，且它较佳地是通过压纹来实现。可以选择地设置一色调。应予注意的是，当基片48是可以被去除的时候(例如，如果玻璃珠44和层42是自支承的)，即便是基片48也是可选择的。
背投屏幕40设置在一大致与投影装置的投影图像表面相一致的位置上，其方向使得投影光线所形成的图案入射在玻璃珠44上。然后，观看者就可从屏幕的前侧看见光线穿过屏幕显现后在背投屏幕40的作用下变得可见的图像。
不透明层42(本文也称为不透明基体或光吸收层)可以实现许多功能，包括支承微球体、形成微球体的出口孔径、控制穿过微球体间空隙的光线以及控制环境光线。理想的是，形成该不透明基体的不透明度高，以消除穿过空隙区域的光线镜面透射并吸收环境光线。
不透明的基体可以用许多种材料制成。材料的选择较佳地是与玻璃微球体44产生适合的粘合。较佳地，例如不透明基体42能被涂覆在基片48的表面上，并保持软化状态直至将微球体放置在覆层上并按压成与该表面接触。一种较佳的材料是载带有碳黑以使其不透明的丙烯酸酯。可以使用各种热塑性、热固性、特别是热或UV可固化的聚合物。可以使用各种技术来施加光吸收层42或不透明基体，如、但不局限于铸造、挤压、涂覆、喷涂、层压以及丝网印刷。
屏幕40可以包括若干可选择的构件，这些构件包括元件50、52及46。例如，屏幕40可以具有一可选择的光漫射器50。现已经发现诸如聚甲基丙烯酸甲酯和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、以及聚碳酸酯之类的聚合材料是适合的。尽管聚合材料具有轻质和柔性的优点，但也可以使用玻璃。
或者，元件50可包括例如通过层压来施加的粘合剂。粘合剂的非限制性例子包括压敏粘合剂、热熔或在施加是压敏的热激活粘合剂(如在美国专利第4,994,332、4,968,562、5,141,790、5,296,277、5,362,516及6,197,397号、欧洲专利公报第570,515、617 708号以及PCT WO 97/01610中所揭示的压敏粘合剂)。可以认为在Satas等人的《压敏粘合剂手册(第二版)》(Handbook of PressureSensitive Adhesives，2nd)(Von Nostrand Reinhold，纽约州，1989)中所揭示的一些粘合剂都适合于实施例的。
作为另一替代方式，可选择的层50、52可包括联合转让的专利申请PCT WO99/50710和PCT WO 98/45753；于2000年4月26日提出的、题目为“减少闪烁的背投系统(Rear Projection System With Reduced Speckle)”的美国专利申请第09/560,267号和于2000年11月21日提出的、题目为“色移减少的光学系统(Optical System with Reduced Colors Shift)”的美国专利申请第09/717,598号中所揭示的任何层或元件。
在本发明的屏幕中可选择地使用覆盖了微球体和不透明基体的一覆盖层46。覆盖层46可用任何适合的透明材料来形成，如聚合物、溶胶凝胶覆层或类似的透明材料。覆盖层46所提供的优点包括保护微球体、在薄层中支承微球体、以及改善漫射透光性。可替代地，用于屏幕40的覆盖层46可包括一性能加强的覆层，如于2000年4月26日提出的、题目为“减少闪烁的背投系统(Rear Projection System With Reduced Speckle)”的美国专利申请第09/560,267号和于2000年11月21日提出的、题目为“色移减少的光学系统(Optical System with Reduced Colors Shift)”的美国专利申请第09/717,598号中所揭示的覆层。
图3示出了根据本发明的投影屏幕的另一实施例70。屏幕70包括单层的微球体形玻璃珠72、一不透明部分73以及一透明基片74。
屏幕70可选择地包括一覆盖层71、或一漫射器75或其它的光学元件76。覆盖层71可提供一平坦的外表面，在该外表面上可设置其它的层，或者它可以与微球体的表面起伏相一致，其效果是使微球体的曲率半径减小。
为了构造一屏幕，将不透明的材料施加到基片上。可以液体覆层(如溶解在一适合的溶剂系统中的聚合材料)来施加不透明的材料。可替代地，它可以如熔化的热塑性树脂那样地被挤压在基片上。在将微球体加压到位时，可以进行对不透明材料的干燥。较佳地，在施加之前，用含氟化合物对微球体进行处理，如美国专利第3,222,204中所揭示的。
如果通过挤压加热的热塑性树脂来施加不透明材料，可以将微球体施加到不透明材料上，然后在将微球体按压到位之前可将该不透明材料加热到其软化点。通过加压机(如一对辊子)将微球体压入不透明层中，可将微球体按压到位。不透明层应足够柔软，以使微球体能被压入不透明层中，并与基片的表面接触。该过程应无需可能会造成微球体或基片损伤的大小的力，就可形成透光的孔。
可以使用玻璃珠施加装置(bead applicator)来对基片进行微球体覆层。在美国专利第6,204,971中描述了这种玻璃珠施加装置的使用方法。
在上面的描述中，有时用词语“下”、“背面”、“外”和“前”来描述元件的位置。这些词语仅是用来简化本发明各种元件(如附图中所示)的描述。不应将它们理解为是对本发明元件的使用定向进行限制。因此，应认为本发明不局限于上面所述的特定例子，而是应理解为本发明覆盖如公正地在权利要求书中所提出的本发明的所有方面。例如，应予注意的是，可以与本发明一起使用其它的屏幕元件，包括那些使用显著折射以实现所要求的视角的元件。例如，光学系统可包括与菲涅耳透镜和/或双凸透镜或薄片(如在美国专利第3,712,707、3,872,032、4,379,617、4,418,986、4,468,092、4,509,823、4,576,850和5,183,597中所描述或根据它们来构造的)与根据本发明的珠状屏幕的组合使用。
对那些熟悉本与本发明涉及的技术领域的人来说，仔细阅读本说明书后，各种修改、等效方式、以及本发明可应用的许多结构都是显而易见的。权利要求书将覆盖这样的修改变型和装置。
权利要求
1.一种制作投影屏幕的方法，该方法包括以下步骤提供回收玻璃，将回收玻璃进给到一热源中，用热源将回收玻璃重整成微球体；对重整好的玻璃微球体进行分类，以去除在一预先选定的范围之外的微球体，提供带有一相连的光吸收部分的一基片；以及在有效地使微球体与基片光学相接触并嵌入在光吸收部分中的条件下，将玻璃微球体施加到光吸收部分上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，玻璃微球体的平均折射率在约1.50至约1.57之间。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，热源包括一炉内火焰，并且该处理过程还包括调节炉内火焰的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，调节炉内火焰的步骤包括将火焰的化学计量调整成足以将至少一些带有刻面的回收玻璃重整成微球体而无需明显地重新沸腾或重新熔化回收玻璃的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供回收玻璃的步骤包括提供其折射率在一预先选定的范围内的回收玻璃的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤为重整的回收玻璃微球体选择一可接受的尺寸范围，在回收玻璃重整成玻璃微球体之后对重整好回收玻璃进行冷却，以及对已冷却微球体进行分类，以去除在可接受的尺寸范围之外的微球体。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在分类后，如生产出时的玻璃微球体具有小于百分之5的玻璃微球体呈现刻面缺陷。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对回收玻璃进行重整以形成如生产出时的、基本无碎玻璃片或刻面的玻璃微球体。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在分类后，如生产出时的玻璃微球体具有小于百分之5的缺陷。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，提供回收玻璃的步骤包括提供带有相当数量的刻面缺陷的回收玻璃的步骤。
11.一种投影屏幕，它包括平均微粒直径小于约150微米的一单层玻璃微球体，其中所述玻璃微球体是用回收玻璃构造的，这些回收玻璃已在足以明显减少回收玻璃上的刻面和至少将一些回收玻璃重整成玻璃微球体的条件下被进给入一重整炉火焰中，一基片，以及一不透明的基体，所述不透明的基体设置成使微球体与基片光学接触并嵌入在不透明的基体中。
12.如权利要求11所述的投影屏幕，其特征在于，投影屏幕包括一背投屏幕，以及玻璃珠具有约1.5的平均折射率。
13.如权利要求11所述的投影屏幕，其特征在于，投影屏幕包括一背投屏幕，且至少一些玻璃珠具有约1.6至约1.8之间的的折射率。
14.如权利要求11所述的投影屏幕，其特征在于，玻璃珠的平均直径大于约35微米且小于约150微米。
15.如权利要求11所述的投影屏幕，其特征在于，屏幕基本无闪烁。
全文摘要
提供投影屏幕和方便且高效的制造这种屏幕的方法。重整回收玻璃以提供用于投影屏幕的具有足够高质量的玻璃微球体。
文档编号C03B19/10GK1527958SQ02807502
公开日2004年9月8日 申请日期2002年1月16日 优先权日2001年3月30日
发明者J·A·史蒂文森, G·P·莫里斯, J A 史蒂文森, 莫里斯 申请人:3M创新有限公司