материал для проекционного экрана

Формула изобретения

1. Материал для проекционного экрана, содержащий подложку, соединенную слоем цветонесущего связующего со слоем просветной полимерной пленки со светорассеивающим тиснением, отличающийся тем, что подложка выполнена из термопластического полимера с зеркально-металлизированной поверхностью, а в качестве цветонесущего связующего слоя использован твердый раствор люминофорных частиц по крайней мере одного цвета люминесценции в связующем с концентрацией 0,4 20,5 об. при этом светорассеивающее тиснение выполнено в виде вогнутых сферических изгибов глубиной 0,5 500,0 мкм.

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что на рабочей поверхности подложки расположено множество отражающих линз в виде вогнутых сферических изгибов глубиной 0,5 50,0 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области кинофототехники, в частности к проекционным экранам для создания световых эффектов, функционирующим при импульсном облучении, в том числе с мягким равномерным, светорассеянным заданным цветом отражением с используемым в профессиональный кинематографии, проекционном телевидении в различных кино- и диапроекционных установках, при "дневной" проекции, на выставках, в учебном кино, в световых эффектах в кино, на эстраде, дискотеках и т.п. а также при необходимости исключения видимых источников облучения.

В настоящее время проблема проекционных экранов, функционирующих при импульсном облучении, встала достаточно остро в связи с необходимостью иметь непрерывное мягкое рассеянное заданного цвета свечение экрана при периодическом облучении во многих световых эффектах, например, на эстраде, дискотеках и т.п.

Известные материалы для проекционных экранов либо имеют периодическое отражение при периодическом облучении от источника света, например, импульсного лазера, либо отраженный световой поток имеет повышенную яркость, контрастность, строгую направленность, что препятствует созданию комфортной обстановки в виде непрерывных заданного цвета притушенных, мягких, светорассеянных в широком угле отраженных от экрана лучей.

Известен проекционный экран для светлых помещений, состоящий из алюминиевой основы, клеевого слоя и синтетической прозрачной пленки, имеющей рельефное тиснение [1]

Однако у известного проекционного экрана, отраженный свет от импульсного источника света, например, импульсного лазера, не является непрерывным, а рельефное тиснение на пленке не обеспечивает достаточно мягкое, светорассеянное отражение падающего света в широком диапазоне углов. Причем отраженный от экрана свет не несет в себе заданную цветность, отличную от цветности падающего излучения.

Наиболее близким техническим решением является материал для проекционных экранов, содержащий зеркально-металлизированную подложку, соединенную слоем клея с голубым красителем со слоем просветной полимерной пленки со светорассеивающим тиснением [2]

Однако у известного материала для проекционных экранов отраженный свет от импульсного источника света, например, от импульсного лазера, не является непрерывным, а светорассеивающее тиснение на пленке не обеспечивает достаточно мягкое, светорассеянное в широком диапазоне углов отражение падающего света.

Технической задачей изобретения является повышение равномерности отраженного от экрана света во времени при импульсном облучении при увеличении его светорассеивания.

Технический результат достигается тем, что в материале для проекционных экранов, содержащем зеркально-металлизированную подложку, соединенную слоем цветонесущего связующего со слоем просветной полимерной пленки со светорассеивающим тиснением, в отличие от прототипа, в качестве цветонесущего связующего используют твердый раствора люминофорных частиц по крайней мере одного цвета люминесценции в связующем с концентрацией 0,4 20,5 об. а в качестве светорассеивающего тиснения вогнутые сферические изгибы глубиной 0,5 500,0 мкм, сформированные в слое термопластической полимерной пленки.

Подложка может быть выполнена из термопластического полимерного с зеркально-металлизированной поверхностью с множеством отражающих линз в виде вогнутых сферических изгибов глубиной 0,5 500,0 мкм.

На фиг. 1,2 представлена принципиальная схема материала для проекционных экранов.

Материал для проекционных экранов содержит подложку 1 с зеркально-металлизированной поверхностью 2, соединенную слоем 3 цетонесущего связующего 4 (в виде твердого раствора люминофорных частиц 5 по крайней мере одного цвета люминесценции в связующем 4 с концентрацией 0,4 20,5 об.) со слоем просветной термопластической полимерной пленки 6 со сформированными в ней светорассеивающими вогнутыми сферическими изгибами 7 глубиной 0,5 500,0 мкм.

Подложка 1 может быть выполнена из термопластического полимера с зеркально-металлизированной поверхностью 2 с множеством отражающих линз 8 в виде вогнутых сферических изгибов глубиной 0,5 500,0 мкм.

Материал для проекционных экранов изготавливают следующим образом.

На подложку 1, например, из термостатического полимера, из полиэтилена, лавсана и т.п. наносят стандартным методом, например, напылением на вакуумной установке, зеркально-металлизированное покрытие 2, например, из алюминия.

Затем готовят твердый раствор люминифорных частиц 5, например 0,5 ZnS0,5CdS310^-4Ag310^-6Ni, с размером частиц 0,5 5,0 мкм в связующем 4. Применение люминофора с размерами частиц менее 0,5 мкм резко ухудшает яркость свечения экрана, применение же люминофора с размерами частиц более 5,0 мкм ухудшает чувствительность и разрушающую способность экрана.

Для чего твердый раствор люминофорных частиц 5 в прозрачном связующем, например, акриловом лаке АК-545 (СТП6-10-500-31-87) "Метафонте", или клее ГИПК-2214 (ТУ6-05-251-64-87, ТУ6-05-252-49-88), готовят с концентрацией 0,4

20,5 об. посредством их равномерного перемешивания. При концентрации люминофорных частиц 5 свыше 20,5 об. резко снижается прочность связующего 4, и он не пропускает лучи к зеркальной поверхности 2. При концентрации люминофорных частиц 5 менее 0,4 об. из-за недостатка люминофора резко снижалось равномерность свечения экрана в течение всего времени облучения импульсным источником излучения между его импульсами. Оптимальной является концентрация люминофорных частиц 5 1-10 об.

Затем на зеркально-металлизированную поверхность 2 наносят слой приготолвения твердого раствора люминофорных частиц 5 в связующем 4. Предварительно готовят рабочую поверхность просветной термопластической полимерной пленки, например, из полиэтилена, лавсана и т.п.

Для чего осуществляют нанесение микрошариков габаритом 2,0 1000,0 мкм, например, с помощью сита или путем распыления на слой термопластической полимерной пленки 6 эмульсии типа латекса, содержащей микрошарики.

Микрошарики изготавливают стандартным методом, например, из стекла. Микрошарики через сито наносят, как правило, одной фракции с близкими размерами, и они содержатся от 10 и 1200 штук на 1см поверхности пленки 6.

Затем осуществляют формование вогнутых сферических изгибов 7 посредством термопрессования микрошариков до их частичного погружения на глубину 0,25 - 0,50 их диаметра (на глубину до 0,5 500.0 мкм) в слой термопластической полимерной пленки 6 (при температуре размягчения соответствующего полимера).

Температура прессования микрошариков соответствует температуре размягчения соответствующего полимера, например, для полиэтилена 90 - 112^oC, лавсана 150-197^oC.

В результате проведенных испытаний оптимальной при прессовании является текучесть полимера, равная 0,09 51,0 дг/мин, при этом в результате прессования получается форма вогнутых изгибов 7 наиболее высокого качества, четко соответствующего форме используемых микрошариков, то, следовательно, оптимальной температурой, при которой достигается такое размягчение полимера 6, является 90-197^oC.

При температуре более низкой, чем температура размягчения полимера 6, например, для полиэтилена 85^oC, создаются значительные механические трудности при запрессовывании микрошариков в полимер 6, приводящие к деформированию последнего, быстрому изнашиванию или разрушению как микрошариков, так и рабочей поверхности пресса. Причем требуется, при этом, значительный перерасход энергии на осуществлении прессования.

При превышении температуры размягчения полимера, например, у лавсана - 202^oC, может происходить как испарение полимера (его безвозвратные потери), так и получение бесформенных по форме изгибов 7 из-за высокой текучести полимера 6, что приводит к резкому снижению качества получаемого материала или невозможности его использования.

Глубина погружения микрошариков на 0,25 0,50 размера их диаметра обусловлена возможностью наиболее тесного расположения вогнутых сферических изгибов 7 на поверхности пленки 6 при размещении микрошариков в виде монослоя при погружении их на глубину 0,5 диаметра, и наименее плотном расположении изгибов 7 при размещении микрошариков в виде монослоя при их погружении на глубину 0,25 диаметра, когда, в случае использования микрошариков максимального размера 1000 мкм, нормальное человеческое зрение не воспринимает разрыв между вогнутыми изгибами 7 при наблюдении отраженного пятна, видя все как единое целое, без флуктуаций.

Погружение микрошариков на глубину свыше 0,5 диаметра нецелесообразно из-за необходимости применения дополнительной мощности к прессу при их погружения при ухудшении формы и, как следствие, равномерной рассеивающей способности изгибов 7. Кроме этого, затрудняется извлечение микрошариков из полимера 6 после снятия нагрузки.

Погружение микрошариков в полимер 6 на глубину менее 0,25 диаметра приводит к ухудшению рассеивающей способности рабочей поверхности материала на 10-15%

Размеры внутри сферических изгибов 7-0,5 500,0 мкм обусловлены размерами применяемых для получения микрошариков 2,0 1000,0 мкм в диаметре, ограниченные геометрическими трудностями (при размерах меньше 2,0 мкм) при получении таких микрошариков, так и при их нанесении, прессования и извлечении из поверхности полимера 6.

Применение микрошариков с диаметром свыше 1000,0 мкм приводит, как отмечалось выше, к невозможности наблюдения отраженного света от изгибов 7 как равномерного единого целого нормальным человеческим зрением.

После формирования осуществляют охлаждение слоя полимерной пленки 6, например, воздушной струей до температуры более низкой температуры размягчения соответствующего полимера 6, например, до 80^oC для полиэтилена.

Затем осуществляют снятие нагрузки путем отвода пуансона.

После чего осуществляют извлечение микрошариков из слоя полимерной пленки 6, например, вибраций с резонансной частотой, соответствующей собственным колебаниям микрошариков.

Необходимость применения термопластического полимера для образования описанным выше способом вогнутых сферических изгибов 7 обусловлена тем, что применять для этой цели полимеры, которые возгоняются (разрушаются) при определенной температуре без размягчения, невозможно.

Изготовленную выше описанным образом полимерную пленку 6 накладывают нерабочей поверхностью на слой твердого раствора люминесцентных частиц 5 в связующем 4 и соединяют с зеркально-металлизированной подложкой 1 посредством высушивания связующего 5. При необходимости (фиг. 2) аналогичным образом, как и рабочую поверхность слоя полимерной пленки 6, изготавливают перед нанесением слоя связующего 4 рабочую поверхность подложки 1 с множеством вогнутых сферических изгибов глубиной 0,5-500,0 мкм. После чего осуществляют нанесение одним из стандартных методов, например, напылением в вакууме алюминия, с образованием зеркально-металлизированной поверхности с множеством отражающих линз.

Материал для проекционных экранов работает следующим образом.

При падении проекционного света 9 от, например, импульсного лазера, на рабочую поверхность материала небольшая часть 10 отражается от этой поверхности, большая часть 11 света проходит к слою связующего 4 с люминофорными частицами 5. Люминофорные частицы 5 облучаются, например, красной монохроматической линией спектра импульсным излучением CO₂ лазера с длительностью импульса 3 мк. сек и с периодом повторения 1 сек. При этом люминофорные частицы начинают светиться с длительностью послесвечения (постепенно затухая после окончания импульса), обеспечивающей равномерную светимость материала между периодами импульсов.

Часть светового потока, прошедшая через твердый раствор люминофорных частиц 5 в связующем 4, попадает на зеркально-металлизированную поверхность 2 подложки 1, отразившись от которой направляется вновь к слою связующего 4 и вновь воздействует на люминофорные частицы 5, обеспечивая послесвечения материала между периодами импульсов излучения лазера. Остальная часть отразившегося светового потока 12, не поглощенная люминофорными частицами 5 направляется к слою вогнутых сферических изгибов 7 в направлении зрителей, которые обеспечивают широкую зону видения экрана в рассеянном непрерывном свете при импульсном облучении материала за счет длительного свечения люминофорных частиц 5, а также за счет более эффективного светорассеивания светового потока сферическими вогнутыми изгибами 7 и поглощение части излучения указанными люминофорными частицами 5.

Люминофорные частицы 5 обеспечивают не только непрерывное свечение материала экрана при его импульсном облучении, но также обеспечивают необходимую цветовую гамму свечения материала, так люминофор ZnS-AgCu дает синюю полосу излучения; ZnS-Ag,Au желто-зеленую; сульфид цинка кадмия, активированный медью (Zn, Cd) S Cu зеленую, оксисульфид натрия, активированный европием (I₂O₂S Eu) красный.

Может применяться люминофорная смесь типа КЗ-2, дающая в зависимости от соотношения двух компонентов красно-оранжевую, оранжево-желтую или зелено-желтую компоненту цвета свечения, и т.п. Число компонентов люминофорных частиц 5 в зависимости от создания необходимости гаммы цветов свечения материала и длительности послесвечения может быть и большей.

Причем облучение материала при присутствии в его составе люминофорных частиц 5 может быть, как иным, чем свечение материала (красный от CO₂ лазера и зеленый от люминоформа), так и невидимый в случае облучения УФ или ИК излучением при использовании в качестве люминофорных частиц 5, например, диэтилдитиокарбамата висмута или 0,5ZnS 0,5 CdS 3 10^-4Ag 3 10^-6Ni соответственно.

Параметры полученного таким образом материала для экранов составляли: порог чувствительности 1,3 10^-3 Вт/см², размещаются способность 5-6 линий/мм при I_ик=1,3 10^-3Вт/см², и 12-3 линий/мм при I_ик 2,0 10^-2 Вт/см², динамический диапазон 20.

При выполнении подложки 1 из термопластического полимера, например, полиэтиленлавсановой пленки с зеркально-металлизированной поверхностью 2 с множеством отражающих линз 8 в виде вогнутых сферических изгибов при прохождении светового потока от лазера через слой цветонесущего связующего 4 на зеркально-металлизированной поверхности 2 происходит первоначальное рассеивание на линзах 8 отраженного светового потока и затем дополнительное на вогнутых сферических изгибах 7 полимерной пленки 6, что обеспечивает эффективное рассеивание подающего светового потока в чрезвычайно широком до 160^o диапазоне углов и создает мягкое комфортное наблюдение свечения экрана от падающего светового потока.

Такое рассеивание падающего светового потока обеспечивается за счет того, что при получении вогнутых сферических изгибов 7 и линз 8, в термопластическом материале с помощью монослоя микрошариков из-за их отличающихся размеров отсутствует соответствие между изгибами 7 и линзами 8, что создает дополнительный эффект при создании светорассеивающей картины при взаимодействии падающего светового потока с материалом экрана.

В качестве импульсного источника излучения, кроме лазера, может быть использован и электрический световой источник (например, прожектор), а также источники УФ, ИК и смешанного излучения.

Воздействие на отражающую поверхность экрана и люминофорные частицы могут быть как из одного источника, так и из различных источников с разной длиной волны. Так при облучении, например, люминофора I₂O₂SEu от УФ источника с длиной волны 3500 нм при получении красной люминесценции с одновременным облучением от CO₂ лазера с красным монохроматически излучением, обеспечивающим одинакового цвета свечения и отражение экрана. В то же время цвет свечения (люминесценции) и отражения экрана может быть различным (радужным), что обеспечивает цветовые эффекты на эстраде, сцене, дискотеках, кино и т.п. при несовпадении цвета люминесценции и длины волны облучающего излучения.

Как показали результаты испытаний, проведенных на оптическом приборе НИИАВТОПРИБОР по стандартной международной методике, равномерность отраженного от экрана светового потока во времени при импульсном облучении с указанными параметрами не хуже 30% Светорассеивание отраженного от экрана света повышается не менее чем в 4 раза при диапазоне рассеивания на 160^o.

На основании вышеизложенного новым достигаемым техническим результатом изобретения является.

1. Повышение равномерности отраженного от экрана света и его свечения во времени при импульсном облучении до 30% за счет использования твердого раствора люминофорных частиц в связующем с длительностью послесвечения, соответствующей длительности импульсов облучения материала экрана.

2. Увеличение светорассеивания светового потока не менее чем в 4 раза при повышении его угла рассеивания не менее чем в 3 раза за счет использования двойной структуры вогнутых сферических изгибов и отражающих линз, выполненных посредством монослоя микрошариков с образованием высококачественной поверхности тиснений.

3. Улучшение технологичности изготовления материала экранов за счет замены рабочей поверхности пресса со сложным рисунком для образования тиснения на стандартные микрошарики, обеспечивающие с помощью валиков необходимую качественную форму тиснения в виде полусферических вогнутых изгибов.

4. Возможность использования источников облучения материала экрана с излучением различных спектров от ИК до УФ излучения, в том числе импульсного и монохроматического, при обеспечении свечения материала экрана заданной цветовой гаммой за счет использования соответствующих люминофорных частиц и их комбинаций.

5. Возможность использования невидимого излучения от облучающего источника для получения цветного изображения на экране.