CN101266398A - 用于背投屏幕的组合物及整体式背投屏幕的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于通过浇铸方式生产整体式背投屏幕的组合物、其制备方法以及整体式背投屏幕及其生产方法。该组合物主要由以下成分构成：树脂材料，用于形成透明的并作为容纳纳米功能材料的基体；纳米功能材料，粒径小于100nm，用量为树脂材料重量的0.2－10％；纳米级对比度调节材料，其选自由深色纳米无机颜料和深色有机染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的0.03－0.1‰。根据本发明提供的单层浇铸型纳米背投屏幕具有高视角、高对比度、色彩自然柔和的优良效果。

Description

用于背投屏幕的组合物及整体式背投屏幕的制备方法

技术领域

本发明涉及背投屏幕及其制作方法，尤其涉及用于背投屏幕的组合物及其制备方法以及整体式背投屏幕及其生产方法。

背景技术

大屏幕背投显示技术正在迅速扩展，应用领域主要包括：学术交流、远程教育、工业、交通、铁路、航运、航空、公安的监控和指挥、影视放映、实况转播、广告、科技、文化信息发布和接收，各种大小型军事演习模拟现场训练等。大屏幕、屏幕拼接墙及超大背投显示屏幕具有很大的应用空间。投影屏幕分为正投式显示屏幕和背投式显示屏幕。正投式显示屏幕(简称正投屏幕)是观众和投影机处于同侧的屏幕，其利用屏幕表面的散射物质将光线向四周散射。正投屏幕亮度低，对比度小，且易受环境光线的影响，只适合在黑暗的室内观看，而且由于观众和投影机处于屏幕的同侧，如果有人在屏幕前面进行讲解的话，将妨碍投影效果。背投式显示屏幕(简称背投屏幕)是一种透射屏幕，观众和投影机处于屏幕的两侧，显示效果大为改善，所以，背投显示屏幕的需求日益增加。

背投屏幕通常被设计成把投射到屏幕背面的图像射入观察空间。投射系统的观察空间可能相当大(背投模拟训练器)或相当小(如背投数据监视器)。背投屏幕的性能可用各种屏幕特性来描述，一般包括增益、视角、分辨率、对比度、存在的色斑等不希望的人为现象等。一般希望背投屏幕具有高分辨率、高对比度和大增益，还希望屏幕能在大的观察空间内散布光。不幸的是，当一个屏幕特性改进后，一个或多个其它屏幕特性往往会变劣。例如，为了提高屏幕增益，就必须减小便于观看屏幕的视角。结果，为了制造特定背投显示装置总体上可以接受的性能的屏幕，要在屏幕特性与性能方面作一些折衷。因此，对屏幕提出了一个要求，即在满足使用该屏幕的背投显示装置所需的最低性能标准的同时，要求总体性能有提高。

现有技术中提供了各种类型的背投屏幕，例如毛玻璃式背投屏、菲涅耳透镜型背投屏幕、微珠型背投屏幕等。

毛玻璃式背投屏幕的亮度低、清晰度差。菲涅耳透镜型背投屏幕虽然效果比毛玻璃式背投屏亮度高，清晰度有所提高，但是由于菲涅耳镜及柱面镜的加工精度要求非常高，所以成本非常高，且制作成超大尺寸的屏幕非常困难，满足不了日益增长的需求。

微珠型背投屏幕早在上个世纪40年代初期就见于文献记载，例如美国专利U52,378,252申记叙了一种透光屏幕或背投屏幕，这种屏幕包括透光支承体、支承体一个侧面上的单膜层吸光膜层、多个折光小球体。所用折光小球体为玻璃小球体、天然树脂小球体或合成树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯)小球体作为透光材料，小球体的直径因屏幕本身的大小而异，一般在3um至几mm范围之间。这种屏幕不但可在黑暗环境下使用，而且也可在明亮环境下使用。不过，明亮条件下，投影光源强度须比黑暗条件下强20倍。数十年来，由于种种原因，例如微珠生产方法所处的技术状态所致的成本高昂，微珠型背投屏幕的结构和制造方法方面一些技术难点未能圆满解决等等，使之未能得到广泛应用。

美国专利US6,204.971中记载了一种背投式屏幕，这种屏幕为三膜层结构，即透明底板、不透明粘结膜层和镶嵌于不透明粘结膜层中的玻璃微珠单颗粒层，其中所用微珠为普通玻璃微珠，其折射率不大于1·70(1.5-1.7)。由于所用微珠的折射率小，致使制得的背投屏幕增益低，图象的亮度和清晰度均有待提高。中国专利CN1428649A中记载的三层膜结构的背投屏幕，虽然在微珠折射率等方面进行了改善，性能有所提高，但是生产工艺仍然非常复杂，微珠的颗粒尺寸仍然很大，使得膜层厚度也较大，影响屏幕的清晰度。

美国罗姆两合公司申请的CN 1592868中的背投屏幕也是通过球形塑料颗粒的折射原理制备的，因为球形塑料颗粒的粒径较大，因此涂层较厚，会影响增益和清晰度，因此也不能提供非常理想的图像。

中国专利申请公开号CN 1641478A中披露了一种光成像功能膜，由重量比65-98％的主体材料、1-20％的纳米微粒和1-30％的助剂制成，所述主体材料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚氨酯，纳米微粒为TiO2、TiO2/SiO2、氧化铁、云母、TiO2/云母、铝银粉等。中国专利申请公开号CN1392163A中披露了一种纳米型投影显示屏材料。但是，这些屏幕皆不能做到对比度、亮度和清晰度的良好统一或者平衡，在显示效果上尚不及菲涅耳透镜型屏幕。而且这些现有技术中的背投屏幕通常需要基板，例如塑料基板或玻璃基板，通过涂覆的方法在基板上形成光透射膜。采用这种技术存在的缺陷是难以形成均匀的膜，而且膜的厚度较薄而容易损坏，并且受到基板的制约。

因此，需要高质量的可以提供高图像分辨率、大视角、高清晰度的投影图像的背投屏幕，并且还需要利用简单的生产工艺生产高质量的背投屏幕的方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供结构简单的具有大视角、高对比度的背投屏幕。

本发明的另一目的是提供一种异型背投屏幕，其尺寸和形状可以根据需要设置，例如提供曲面屏幕，尤其是柱面背投屏幕。

本发明的另一目的是提供屏幕一侧或两侧仅有轻微反射的背投屏幕。

本发明的另一目的是提供一种简单的背投屏幕制作方法。通过浇铸工艺，一次成型。

本发明的再一目的是提供一种用于通过浇铸形成单层背投屏幕的组合物。

根据本发明提供一种用于通过浇铸方式生产整体式背投屏幕的组合物，主要由以下成分构成：树脂材料，用于形成透明的并作为容纳纳米功能材料的基体；纳米功能材料，粒径小于100nm，用量为树脂材料重量的0.2-10％；对比度调节材料，其选自由深色纳米无机颜料和深色有机染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的0.03-0.1‰。

根据本发明提供的组合物，其中所述树脂材料选自由下列材料组成的组：聚烯烃树脂，聚烯醇树脂，聚(甲基)丙烯酸树脂；聚酰胺。

根据本发明提供的组合物，其中所述纳米功能材料选自：金属或非金属氧化物以及盐，优选纳米硅基氧化物、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米氧化镧、纳米氧化钛、纳米氧化铈、纳米氧化钡或硫酸钡、纳米氧化钇或其混合物。

根据本发明提供的组合物，其中所述对比度调节材料选自：纳米无机颜料或有机染料，优选氧化镍、铬黑、铁黑、钴黑、石墨、碳黑、黑色云母铁矿、苯胺黑、蒽醌黑、普鲁士蓝、群青蓝、钴蓝、铜酞菁蓝和阴丹酮，更优选碳黑或酞菁蓝。

根据本发明提供的一种用于制备组合物的方法，包括以下步骤：

第一步，称料，称取一定量的树脂，并以树脂的质量为基准称取0.2-10％纳米功能材料，以及0.03-0.1‰对比度调节材料；

第二步，表面处理，可选地先将纳米功能材料和/或对比度调节材料进行表面处理，以增加它们与树脂材料的结合能力；然后将经过处理的纳米功能材料和/或对比度调节材料加入到全部树脂的10％～20％的树脂中；

第三步，分散处理，将第二步的混合物中添加粒径为2-10mm的石英砂，用高速搅拌机进行砂磨分散处理，搅拌时间15～30min；

第四步，最终混合步骤，将分散均匀的混合物与剩余树脂混合，高速搅拌均匀，过滤分离石英砂，得到所述组合物。

根据本发明提供的一种通过浇铸方式生产整体式背投屏幕的方法，包括以下步骤：

1)提供用于通过浇铸形成整体式单层背投屏幕的组合物，该组合物包括：树脂材料，作为用于容纳纳米功能材料的基体，所述树脂材料在固化前为液体；纳米功能材料，粒径在1-100nm的范围，用量为树脂材料重量的0.2-10％；对比度调节材料，其选自由深色纳米无机颜料和深色有机颜料或染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的0.03-0.1‰；

2)提供至少两块模板以制作模具；

3)按照所制备的背投屏幕的尺寸和厚度确定模板之间的距离，并用密封材料在模板之间进行至少三边的封边处理，形成具有用于容纳组合物的空腔的模具；

4)将所述组合物注入到所述模具中；

5)固化所述组合物，去除模具，得到整体式单层背投屏幕。

根据本发明提供的方法，其中所述模板为玻璃、不锈钢、塑料、木材或陶瓷材料。

根据本发明提供的方法，其中所述密封材料为条状。并且所述密封材料与模板材质相同或不同，

根据本发明提供的方法，其中还包括在注入组合物前对模板和密封材料用脱模剂进行处理的步骤。

根据本发明提供的方法，其中注入组合物时，使组合物沿着模板的侧面缓慢流下，以避免带入空气而形成气泡。

根据本发明提供的方法，其中固化树脂组合物时采用热固化、辐射固化或加入引发剂。

根据本发明提供的方法，其中，所述模板的内表面经过亚光处理。

根据本发明提供的方法生产的整体式背投屏幕，所述屏幕的厚度可以为2～10mm，最大尺寸在3m×8m或5m×5m，所述屏幕为平面屏幕或曲面屏幕。

根据本发明提供的一种背投式投影系统，其包括投影机以及上述的方法制作的整体式背投屏幕。

本发明所提供的单层浇铸型纳米背投屏幕具有高视角、高对比度、色彩自然柔和的优良效果。据测定分辨率为30线对以上，对比度为大于500∶1，增益为0.5-2，可视角大于160度，色彩自然柔和不刺眼。

根据本发明的背投屏幕具有足够的机械稳定性，屏幕表面可以一般的洗涤用品清洗。根据本发明的背投屏幕具有高图像稳定性，观众可在长时间内观察所呈现的信息而不易产生视觉疲劳。

根据本发明的方法可以制作无接缝超大屏幕，目前可以制作高达3m×8m尺寸范围内的整体屏幕，并可以通过粘接或热融粘接技术制作更大尺寸的屏幕。

根据本发明的浇铸方法，可以制成柱面、曲面等异型屏幕，如果利用高分子材料具有的高力学强度和韧性，以高分子材料作为异型屏幕基材，可以制作大型的异型屏幕。

具体实施方式

根据本发明的第一方面，提供一种用于通过浇铸形成单层背投屏幕的组合物，该组合物包括：

树脂材料，用于容纳纳米功能材料的基体，所述树脂材料在固化前为液体；

纳米功能材料，粒径在1-100nm的范围，用量为树脂材料重量的0.2-10％；

纳米无机颜料或有机染料，其选自由深色纳米无机颜料和深色有机颜料和染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的0.03-0.1‰。

用于本发明的树脂材料的种类没有严格限制。一般说来，具有较好的透明度的高分子材料都可以适用。由于本发明采用浇铸的成型工艺，所用的树脂材料在固化前应为具有较好流动性的液体(流体)，适用于本发明的树脂材料包括热固化树脂和光固化树脂，固化前可以为单体或低聚物。适用于热固化树脂的单体或低聚物的例子包括但不限于聚烯烃类如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等；聚烯醇类如聚乙烯醇、聚丙烯醇等；聚丙烯酸酯类如(甲基)聚丙烯酸甲酯、(甲基)聚丙烯酸乙酯或其单体；聚酰胺类；聚亚酰胺类；硝基清漆和聚乙烯醇缩丁醛，其中优选聚乙烯醇缩丁醛。在这种情况下，优选加入常用量的引发剂，例如二苯甲酮、过硫酸铵、偶氮二异丁腈等等。另外，可选地使用适量的溶剂或稀释剂，这些溶剂或稀释剂可以是烷烃如己烷、庚烷，环烷烃如环己烷，芳烃如苯、甲苯、乙苯，低级醇如乙醇、丙醇，低级羧酸酯如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯或其混合物。由于本发明采用浇铸的成型方法，优选不使用或少使用溶剂或稀释剂。

光固化树脂通常包括可聚合的单体或低聚物，以及可选的适量稀释剂，包括活性稀释剂和非活性稀释剂以及适量引发剂。所谓活性稀释剂是指其在固化过程参与聚合，而非活性稀释剂是指在固化过程中不参加反应而仅起稀释作用。适用于本发明目的的光固化树脂的低聚物的例子包括但不限于：丙烯酸树脂或甲基丙烯酸树脂；不饱和聚酯，如二元醇(乙二醇、多缩乙二醇、丙二醇、多缩丙二醇，1，4-丁二醇)与不饱和二元羧酸的共聚物(马来羧酸、马来酸酐、富马酸中的至少一种)，在这种情况下，优选加入一些饱和羧酸如(间)邻苯二甲酸、丁二酸、己二酸、壬二酸作为柔性调节剂；环氧丙烯酸酯，如双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、胺改性环氧丙烯酸酯、磷酸(酯)改性环氧丙烯酸酯、卤代环氧丙烯酸酯、长链脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、硅氧烷改性环氧丙烯酸酯、环氧化油丙烯酸酯；聚氨酯丙烯酸酯，如异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇的低聚物、异佛尔酮二异氰酸酯与聚丙二醇的低聚物、1，4-二环己基甲烷二异氰酸酯与聚(1，4-丁二醇)的低聚物；聚酯丙烯酸酯，如丁二酸-乙二醇-丙烯酸酯共聚物，己二酸-丙二醇-甲基丙烯酸酯共聚物；聚醚丙烯酸酯，如多乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯；丙烯酸酯化聚丙烯酸树脂；环氧树脂，如双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂，聚醚二醇缩水甘油醚；光固化聚硅氧烷，如丙烯酸酯化聚硅氧烷，环氧官能化聚硅氧烷等。优选环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚胺酯丙烯酸酯。环氧化油丙烯酸酯、长链脂肪酸改性丙烯酸酯化树脂。

适用于本发明目的光固化树脂的引发剂的例子包括但不限于：二苯甲酮、苯偶姻、苯偶酰衍生物(如α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮(DMPA)、二烷氧苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮(如2-甲基-1-[4-甲巯基苯基]-α-吗啉丙酮(MMMP)以及苯甲酰甲酸酯等。

适用于本发明目的的光固化树脂的活性稀释剂的例子包括但不限于：甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)、丙烯酸异冰片酯(BOA)、月桂酸甲基丙烯酸酯(LMA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二/三缩丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PET4A)等。

本文中的“纳米功能材料”是指因其具有的光的散射、折射或吸收方面的特性而能够用于调节光散射层的光学性能尤其是成像性能的无机材料。

适用于本发明的纳米功能材料可以是能够调节光散射性的无机纳米材料或有机纳米材料，该纳米功能材料主要是稳定的金属或非金属氧化物以及盐，包括但不限于纳米硅基氧化物SiO_2-x、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米氧化镧、纳米氧化钛、纳米氧化铈、纳米钡化合物(氧化钡或硫酸钡)、纳米氧化钇或其混合物，优选包括纳米硅基氧化物SiO_2-x、该纳米功能材料粒径可以为100nm以下，例如10-90nm，20-80nm，或25-90nm，优选20-60nm，更优选20-40nm。

本发明的发明人发现，高的比表面积，例如大于600m²/g、优选大于650m²/g、更优选大于700m²/g，对实现本发明的目的是有利的，用这样的组合物来本发明的用于光学成像的组合物，能得到很较好的亮度，并且更加有利于削弱甚至避免“太阳效应”。当使用纳米硅基氧化物时，化学式SiO_2-x中x值在0.2-1之间，粒径在100纳米以下，优选为20-80nm，更优选20-60nm，最优选20-40nm。现有技术中的纳米微粒也可以用于本发明。为了增加纳米功能材料与树脂材料的结合，可以使用现有的表面活性剂或偶联剂(例如硅烷偶联剂)对纳米功能材料的微粒进行表面处理。

在本发明中，纳米无机颜料或有机颜料或染料，其选自由氧化镍、铬黑、铁黑、钴黑、石墨、碳黑、黑色云母铁矿、苯胺黑、蒽醌黑、普鲁士蓝、群青蓝、钴蓝、铜酞蓝和阴丹酮构成的组，优选为纳米无机颜料，如氧化镍、铬黑、铁黑、钴黑、石墨、碳黑、黑色云母铁矿，最优选碳黑，其粒径优选小于60纳米，最优选小于40纳米。通常情况下使用黑色颜料，例如碳黑。也可以根据需要使用其它深色染料或颜料，例如褐色、深棕色、蓝色、红色等。

在本发明的用于通过浇铸形成单层背投屏幕的组合物中，纳米功能材料的用量为树脂材料重量的0.2-10％，优选0.5-5％，更优选0.8-2％；纳米无机颜料或有机染料的用量为树脂材料重量的0.05-1‰。使用纳米无机颜料或有机染料的主要目的是增加对比度，其用量可以根据需要进行调整。用于本发明的树脂材料通常为无色透明材料，在有些情况下，有些树脂材料或其中所用的添加剂具有颜色，如果该树脂材料具有较好的透明度，则有色的树脂也可以使用，这时可以减少对比度调节材料的用量甚至不使用对比度调节材料。

在本发明的用于通过浇铸形成单层背投屏幕的组合物中，可选地包括其它常规的添加剂，包括在固化时需要的聚合引发剂、增塑剂、润滑脱模剂以及其他共聚改性剂等，本领域技术人员可以根据不同树脂添加相应的添加剂，但是需要使树脂能够固化成透明材料。

根据本发明的第二方面，提供了制备用于通过浇铸形成整体式背投屏幕的组合物的方法，包括以下步骤：第一步，称料，称取一定量的树脂，以树脂的质量为基准称取0.2-10％纳米功能材料，以及0.03-0.1‰纳米无机颜料或有机染料。第二步，表面处理，可选地先将纳米功能材料和/或对比度调节材料进行表面处理，以增加它们与树脂材料的结合能力，可以使用现有的表面活性剂或偶联剂(例如硅烷偶联剂)对纳米功能材料的微粒进行表面处理；然后将经过处理的纳米功能材料和/或对比度调节材料加入到全部树脂的10％～20％的树脂中。第三步，分散处理，采用高速搅拌机利用砂磨分散的方式进行分散处理，搅拌速度至少1500r/min以上，可高达300r/min，搅拌时间15～30min，即可待用。第四步，将分散均匀的混合物加入到剩余透明树脂(大约总树脂的80-90％)中，高速搅拌均匀后过滤分离砂磨所用的砂粒，得到用于通过浇铸形成整体式单层背投屏幕的组合物。

根据本发明的第三方面，提供一种通过浇铸生产整体式单层背投屏幕的方法，包括以下步骤：

1)提供用于通过浇铸形成整体式单层背投屏幕的组合物，该组合物包括：树脂材料，用于容纳纳米功能材料的基体，所述树脂材料在固化前为液体；纳米功能材料，粒径在1-100nm的范围，用量为树脂材料重量的0.2-10％；纳米无机颜料或有机染料，其选自由深色纳米无机颜料和深色有机颜料或染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的0.03-0.1‰；

2)利用至少两块平板玻璃作为模具的模板；可选地，也可以用其它材料例如不锈钢或陶瓷等材料作为模板。

3)按照所制备的背投屏幕的尺寸和厚度确定模板之间的距离，并对模板进行至少底边和左右侧边的三边的封边处理，形成具有用于容纳组合物空腔的模具。密封处理所用的密封材料可以用与模板材质相同或不同的材料，例如以玻璃作模板时，密封材料可以用玻璃，也可以用不锈钢条或塑料。模板和密封材料都不能与组合物发生反应并且在去除模具时容易分离。由于密封材料夹在模板之间，密封材料一般为条状。模板和密封材料与要固化的组合物接触的区域优选用脱模剂处理，以便去除模具时容易分离，如果在不用脱模剂的情况下就能容易地与固化的组合物分离，则不需要使用脱模剂。脱模剂可以选用高分子浇铸成型中所用的脱模剂。

4)将步骤1中所得的组合物注入到模具中；注入组合物时，优选使组合物沿着模板的侧面缓慢流下，以避免带入空气而形成气泡。

5)固化所述组合物，去除模具，得到整体式单层背投屏幕。固化树脂组合物时可以根据所用的树脂采用热固化、光固化(辐射固化)或使用引发剂。各种树脂固化成型可以按照各自现有的固化工艺进行，固化条件对最终产品的效果没有明显的影响。

根据本发明的方法，还包括计算所需透明树脂的量和称取所述量的组合物的步骤。

在一个实施例中，本发明浇铸所用的模板为两块钢化平板玻璃。玻璃的厚度根据所浇铸屏幕的尺寸而定。如果屏幕尺寸在100寸以内，钢化玻璃的厚度可小于10mm，如果屏幕尺寸在100寸以上，钢化玻璃的厚度应为10mm～16mm。本发明所浇铸的整体式单层背投屏幕的厚度在大约2～10mm，优选3-8mm。如果厚度低于2mm，可以考虑采用其它成形方法，例如涂覆或喷涂；一般情况下厚度没有必要超过10mm，如果需要，也可以制作10mm以上的单层屏幕。根据本发明的屏幕的尺寸主要受到模板尺寸和材料强度的限制。根据本发明的方法，屏幕的尺寸可以很大，可高达3m×8m或5m×5m，甚至更大。可选地，玻璃可以在钢化之前先进行表面处理，然后再进行钢化处理。玻璃的钢化处理采用本领域常用的方式。

根据本发明的第四方面，提供一种异形背投屏幕和制作异形屏幕的方法，异形背投屏幕的尺寸和形状可以根据要求设置，例如曲面屏幕或球形屏幕，尤其是柱面背投屏幕。这种异形屏幕所用的材料和制备方法与前面描述的通过浇铸生产整体式单层平面背投屏幕所用的材料和方法基本相同，由于基材树脂具有热塑性能，可以通过加热方法使其形状改变，所以可以将平面材料通过合适的模具制作异形屏幕，例如曲面屏幕是将平面材料通过加热和抽真空的方法使其变形并紧贴在曲面模具上，然后冷却使其形成曲面屏幕。

本发明的另一方面是提供屏幕一侧或两侧具有亚光效果的背投屏幕。这种具有亚光效果的背投屏幕在成型时，需要对作为模板的玻璃的内表面事先进行腐蚀或打磨处理，形成亚光表面，以便最终形成的屏幕的表面也具有亚光效果。可选地，其中一块玻璃的一面是经过防眩光处理，另一块的一面是经过轻微的毛面(亚光)处理。防眩光处理是用可以腐蚀玻璃(例如氢氟酸)的溶液将一面腐蚀，形成一种非常浅的防眩光面，毛面处理可以用喷砂、磨砂或者腐蚀方法进行处理。经过防眩光处理和毛面处理的一面分别放在内侧，以使最终成型的屏幕的外侧具有防眩光和亚光效果。这种具有亚光效果的背投屏幕对来自观看侧的环境光线仅有轻微的反射，有助于背投屏幕在明亮的环境中使用。当将根据本发明的屏幕用于交互式屏幕时，这种亚光效果尤其有益。对于交互式屏幕，设置在投影机一侧(非观看侧)的光传感器或图像传感器会受到被屏幕反射的光线的干扰，当屏幕在投影机一侧的表面具有亚光效果时，这种干扰可以被降低至最小。由于本发明提供的屏幕是整体式的，其机械强度高，适合于需要高强度屏幕的场合。

本发明还提供了一种背投式投影系统，其包括投影机以及根据本发明的方法制作的整体式背投屏幕。

根据本发明的方法，在偶联剂和纳米颜料或染料加入量非常小的情况下，可以先将偶联剂或纳米颜料或染料分别与树脂材料混合，制备浓度为1％-10％的预分散体。然后在表面处理及分散处理时直接使用预分散体。

实施例中所使用原材料的生产厂家

成膜材料：

聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯：北京明玥有机玻璃有限公司

纳米散光材料：

纳米氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米硅基氧化物：南京海泰纳米材料有限公司

硫酸钡：上海跃江钛白化工制品有限公司

硅烷偶联剂：北京市申达精细化工有限公司

对比度调节材料：

特黑染料：温州美尔诺化工有限公司 B-56C

碳黑颜料：福州巨力化工有限公司 N330

其它材料采用市售产品。

实施例1

制备组合物：取1000g甲基丙烯酸丁酯低聚物(以下简称树脂)，备用。称取1g的纳米氧化铝及2g纳米硅基氧化物和0.03g的碳黑，混合，加入0.01g硅烷偶联剂，以大约1000r/min的速度搅拌5分钟进行表面处理。从1000g树脂取出120g，然后将所得的纳米材料混合物与该120g树脂合并，再加入1/2体积的粒径为2-10mm的石英砂颗粒，以1500r/min的速度高速搅拌15分钟，待分散均匀后，加入剩余的880g树脂，再以1500r/min的速度高速搅拌10分钟，过滤分离石英砂颗粒，得到用于浇铸成型的组合物。该组合物分散均匀而且稳定性好，放置72小时以上无分离现象。

制作屏幕：将两块相同的2m×2m分别经过防眩光和亚光处理平板钢化玻璃作为模板。将两块模板之间间隔3mm厚度相对放置，并在模板的内壁涂上脱膜剂，用3mm的玻璃条对模具进行三边的封边处理，将备用的组合物注入到模板之间的空腔中，经过加温固化成型，去除模具，得到厚度为3mm的整体式背投屏幕(编号1.1)。

编号1.1的背投屏幕的性能参数：增益系数1.3，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于40线对。

增益系数的测试方法：用点亮度计直接测量，利用增益系数为2.06的标准样板，在距离屏幕80cm处，用1000流明投影仪打一束白光照在标板上，用点亮度计测量标板屏幕的最大亮度，然后用相同的方法测量被测屏幕的最大亮度，与标板进行比较计算即可得屏幕的增益系数。

可视角和对比度采用标准的测试方法。

清晰度的测量方法：用电影屏幕的测试标准片测量。将电影屏幕的标准测试片经过幻灯机投到80cm处的屏幕上，其图像分别为10～50线对的线条，根据显示出的清楚的线对数来确定被测屏幕的清晰度。

采用不同配方重复实施例1中上述内容，得到编号为1.2至1.5的背投屏幕，参见表1。

表1：

编号	树脂(1000g)	纳米功能材料(最大粒径小于100nm)	纳米颜料或染料	屏幕厚度
					1.2	聚甲基丙烯酸甲酯	硫酸钡5g，氧化钛1g	络黑0.02g	7mm
1.3	聚甲基丙烯酸甲酯	氧化铝3g，硅基氧化物5g	络黑0.03g	4mm
					1.4	甲基丙烯酸丁酯	氧化锌3g，氧化铝3g	碳黑0.05g	5mm
1.5	甲基丙烯酸丁酯	硅基氧化物10g	碳黑0.05g	5mm
					1.6	甲基丙烯酸丁酯	氧化锌30g，硅基氧化物70g	碳黑0.1g	2mm
1.7	甲基丙烯酸丁酯	硫酸钡2g，氧化铝3g，硅基氧化物15g	碳黑0.02g	3mm

编号1.2的背投屏幕的性能参数：增益系数1.2，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于28线对。

编号1.3的背投屏幕的性能参数：增益系数1.5，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于40线对。

编号1.4的背投屏幕的性能参数：增益系数1.1，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于30线对。

编号1.5的背投屏幕的性能参数：增益系数1.2，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于40线对。

编号1.6的背投屏幕的性能参数：增益系数1.2，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于36线对。

编号1.7的背投屏幕的性能参数：增益系数1.3，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于40线对。

实施例2

采用不同的树脂，重复实施例1中的各步骤，采用1m×1m的玻璃模板，经过固化成型制备单层浇铸纳米背投屏幕。参见表2。

表1：

编号	树指(1000g)	纳米功能材料(最大粒径小于100nm)	纳米颜料或染料	屏幕厚度
					2.1	聚乙烯低聚物	硅基氧化物100g	酞菁蓝0.08g	2mm
2.2	聚丙烯低聚物	氧化铝3g，硅基氧化物5g	碳黑0.03g	4mm
					2.3	碳酸酯树脂	氧化锌3g，氧化铝3g	碳黑0.07g	3mm
2.4	苯乙烯树脂	硅基氧化物70g	碳黑0.08g	2mm
					2.5	丙烯酸甲酯	氧化锌1g，硅基氧化物20g	碳黑0.005g	2mm
2.6	聚丙烯低聚物	氧化铝3g，硅基氧化物3g	碳黑0.008g	10mm

编号2.1的屏幕在制备组合物时在加入石英砂的步骤前加入的树脂量为200g，剩余树脂为800g。

编号2.1的背投屏幕的性能参数：增益系数1.5，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于42线对。

编号2.2的背投屏幕的性能参数：增益系数1.2，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于36线对。

编号2.3的背投屏幕的性能参数：增益系数1.4，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于42线对。

编号2.4的背投屏幕的性能参数：增益系数1.1，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于42线对。

编号2.5的背投屏幕的性能参数：增益系数1.3，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大于38线对。

编号2.6的背投屏幕的性能参数：增益系数1.2，可视角大于160度，对比度大于500∶1，清晰度大约30线对。

本发明所提供的单层浇铸型纳米背投屏幕具有高视角、高对比度、色彩自然柔和的优良效果，色彩自然柔和不刺眼。

根据本发明的背投屏幕具有足够的机械稳定性，屏幕表面可以一般的洗涤用品清洗。根据本发明的背投屏幕具有高图像稳定性，观众可在长时间内观察所呈现的信息而不易产生视觉疲劳。

根据本发明的方法可以制作无接缝超大屏幕，目前可以制作高达3m×8m尺寸范围内的整体屏幕，并可以通过粘接或热融粘接技术制作更大尺寸的屏幕。本发明的这种浇铸型单层屏幕可以采用热塑性树脂，将两块屏幕的交界部分加热熔融，然后粘接到一起再固化，可以最大限度减少粘接处视觉效果的劣化。将编号2.2的屏幕采用热融粘接，其交界处的视觉效果在3米看不到有明显变化。这是采用基板贴膜的现有技术所不能达到的。

根据本发明的组合物经过砂磨分散处理，可以提高分散程度和组合物的稳定性。根据本发明的浇铸方法，可以制成柱面、曲面等异型屏幕，如果利用高分子材料具有的高力学强度和韧性，以高分子材料作为异型屏幕基材，可以制作大型的异型屏幕。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1. 一种用于通过浇铸方式生产整体式背投屏幕的组合物，主要由以下成分构成：

树脂材料，用于形成透明的并作为容纳纳米功能材料的基体；

纳米功能材料，粒径小于100nm，用量为树脂材料重量的0.2-10％；

对比度调节材料，其选自由深色纳米无机颜料和有机颜料和染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的0.03-0.1‰。

2. 根据权利要求1所述的组合物，其中所述树脂材料选自由下列材料组成的组：聚烯烃树脂，聚烯醇树脂，聚(甲基)丙烯酸树脂；聚酰胺。

3. 根据权利要求1所述的组合物，其中所述纳米功能材料选自：金属或非金属氧化物以及盐，优选纳米硅基氧化物、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米氧化镧、纳米氧化钛、纳米氧化铈、纳米氧化钡或硫酸钡、纳米氧化钇或其混合物。

4. 根据权利要求1所述的组合物，其中所述对比度调节材料选自：纳米无机颜料或有机染料，优选氧化镍、铬黑、铁黑、钴黑、石墨、碳黑、黑色云母铁矿、苯胺黑、蒽醌黑、普鲁士蓝、群青蓝、钴蓝、铜酞菁蓝和阴丹酮，更优选碳黑或酞菁蓝。

5. 一种用于制备权利要求1-4中任一项所述的组合物的方法，包括以下步骤：

第一步，称料，称取一定量的树脂，并以树脂的质量为基准称取0.2-10％纳米功能材料，以及0.03-0.1‰的对比度调节材料；

第二步，表面处理，可选地先将纳米功能材料和/或对比度调节材料进行表面处理，以增加它们与树脂材料的结合能力；然后将经过处理的纳米功能材料和/或对比度调节材料加入到全部树脂的10％～20％的树脂中；

第三步，分散处理，将第二步的混合物中添加粒径为2-10mm的石英砂，用高速搅拌机进行砂磨分散处理，搅拌时间15～30min；

第四步，最终混合步骤，将分散均匀的混合物与剩余树脂混合，高速搅拌均匀，分离石英砂，得到所述组合物。

6. 一种通过浇铸方式生产整体式背投屏幕的方法，包括以下步骤：

1)提供用于通过浇铸形成整体式单层背投屏幕的组合物，该组合物包括：树脂材料，作为用于容纳纳米功能材料的基体，所述树脂材料在固化前为液体；纳米功能材料，粒径在1-100nm的范围，用量为树脂材料重量的0.2-10％；对比度调节材料，其选自由深色纳米无机颜料和深色有机颜料或染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的0.03-0.1‰；

2)提供至少两块模板以制作模具；

3)按照所制备的背投屏幕的尺寸和厚度确定模板之间的距离，并用密封材料在模板之间进行至少三边的封边处理，形成具有用于容纳组合物的空腔的模具；

4)将所述组合物注入到所述模具中；

5)固化所述组合物，去除模具，得到整体式单层背投屏幕。

7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述模板为玻璃、不锈钢、塑料、木材或陶瓷材料。

8. 根据权利要求6所述的方法，其中所述密封材料为条状。并且所述密封材料与模板材质相同或不同。

9. 根据权利要求6所述的方法，其中还包括在注入组合物前对模板和密封材料用脱模剂进行处理的步骤。

10. 根据权利要求7所述的方法，其中注入组合物时，使组合物沿着模板的侧面缓慢流下，以避免带入空气而形成气泡。

11. 根据权利要求7所述的方法，其中固化树脂组合物时采用热固化、辐射固化或加入引发剂。

12. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述模板的内表面经过亚光处理。

13. 根据权利要求6-12中任一项所述的方法生产的整体式背投屏幕，所述屏幕的厚度可以为2～10mm，最大尺寸在3m×8m或5m×5m，所述屏幕为平面屏幕或曲面屏幕。

14. 一种背投式投影系统，其包括投影机以及根据权利要求6-12中任一项所述的方法制作的整体式背投屏幕。