DE10245881A1

DE10245881A1 - Contrast-increasing screen

Info

Publication number: DE10245881A1
Application number: DE10245881A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Phys. Rickers; Michael Dr.rer.nat. Vergöhl
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-08
Also published as: EP1546802A1; KR20050083706A; WO2004031852A1; JP2006501504A; AU2003280347A1; KR100982319B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildwand zur Darstellung statischer oder bewegter Bilder unter Verwendung von einer oder mehreren monochromatischen Laserlichtquelle(n), wobei die Bildwand eine spektral selektiv reflektierende Beschichtung aufweist und die Bildwand zudem zur Erhöhung der räumlich selektiven Reflexion eine strukturierte Lackschicht aus einem härtbaren Lack enthält.The present invention relates to a screen for displaying static or moving images using one or more monochromatic laser light source (s), the screen having a spectrally selectively reflecting coating and the screen also having a structured lacquer layer made of a hardenable lacquer to increase the spatially selective reflection contains.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kontrasterhöhende Bildwand für die Darstellung statischer oder bewegter Bilder mittels Rufprojektion durch eine schmalbandige Lichtquelle, wie zum Beispiel einer oder mehrerer monochromatischer Lichtquellen.The present invention relates to a contrast-enhancing Screen for the display of static or moving images using call projection by a narrow-band light source, such as one or several monochromatic light sources.

Um projektierte Bilder möglichst unbeeinflusst von Störlicht, wie Tageslicht oder künstlicher Raumbeleuchtung, betrachten zu können, sollte das Reflexionsvermögen der Bildwand für den gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts gering sein, ausgenommen für die Wellenlängen, die der Strahlung der Lichtquelle beziehungsweise der Lichtquellen entsprechen. Für die großflächige Auflichtprojektion insbesondere farbiger Bilder mittels Laserlichtquellen oder anderer mehr oder weniger schmalbandiger Lichtquellen für mehrere Primärvalenzen (etwa rot, grün, blau [RGB] wie LCD-Projektion oder CRT-Projektion) sind daher Bildwände wünschenswert, die ein stark wellenlängenselektives Reflexionsverhalten aufweisen: Das heißt, das Reflexionsvermögen der Bildwand für die Wellenlängen, die den zur Projektion verwendeten Primärvalenzen entsprechen, sollte möglichst hoch sein und für die anderen Wellenlängen zum Beispiel aus dem Umgebungslicht möglichst gering.In order to get configured pictures as possible unaffected by stray light, like daylight or artificial Room lighting to be able to look at should reflectivity the screen for the entire wavelength range visible light, except for the wavelengths that correspond to the radiation from the light source or light sources. For the large incident light projection especially colored images using laser light sources or others more or less narrow-band light sources for several primary valences (like red, green, blue [RGB] like LCD projection or CRT projection) screen walls are therefore desirable, which is a strongly wavelength selective Have reflection behavior: That is, the reflectivity of the Screen for the wavelengths that correspond to the primary valences used for projection preferably be high and for the other wavelengths for example from the ambient light as low as possible.

Im Sinne der Erfindung wird unter Reflexion die gesamte von der Bildwand zurückgestreute oder reflektierte Lichtintensität, bezogen auf die einfallende Intensität, verstanden.For the purposes of the invention Reflection means the entire backscattered or reflected from the screen Light intensity, related to the incident intensity, understood.

Darüber hinaus sollte die Reflexion der Bildwand für diese Wellenlängen eine wählbare räumliche Winkelcharakteristik aufweisen, wobei die Reflexion in einem definierten Abstrahlwinkelbereich erfolgt, damit kein oder nur wenig Licht in solche Raumwinkelbereiche emittiert wird, in denen sich kein Betrachter aufhält. Idealerweise sollte die Reflexion in einem Winkelbereich von +/– 40° erfolgen, wobei von der Normalen auf die Bildwand horizontal nach links beziehungsweise nach rechts gemessen wird. Durch die räumliche Winkelcharakteristik wird eine spiegelnde Reflexion vermieden und statt dessen eine diffuse Reflexion bewirkt.In addition, the reflection the screen for these wavelengths a selectable spatial Have angular characteristics, the reflection in a defined Beam angle range takes place so that little or no light in such solid angle ranges are emitted in which there is no observer staying. Ideally, the reflection should take place in an angular range of +/- 40 °, being from the normal to the screen horizontally to the left respectively is measured to the right. Due to the spatial angular characteristic a specular reflection is avoided and instead a diffuse one Reflection.

Um die statischen oder bewegten Bilder auf einer Bildwand auch bei Tageslicht deutlich und ungestört vom Tages- oder sonstigem Umgebungslicht beziehungsweise Störlicht wahrnehmen zu können, sollte die Bildwand spektral und räumlich selektives Reflexionsvermögen aufweisen.To the static or moving pictures on a screen even in daylight clearly and undisturbed by the day or to be able to perceive other ambient light or stray light the screen is spectral and spatial selective reflectivity exhibit.

Es wurden bereits verschiedene Vorschläge zur Verbesserung nicht nur der spektralen Selektivität, sondern zugleich auch der räumlichen Selektivität der Reflexion von Bildwänden gemacht.Various suggestions for improvement have already been made not only the spectral selectivity, but also the spatial selectivity the reflection of picture walls made.

So wird in DE 197 47 597 eine Bildwand beschrieben, bei der die spektrale Selektivität für monochromatisches Licht wie Laserlicht durch ein Mehrschichtsystem bewirkt wird, das aus Schichten aus dielektrischen Materialien aufgebaut ist, die abwechselnd hoch- und niedrigbrechend sind. Durch dieses Mehrschichtsystem, das als Interferenzfilter wirkt, wird die Reflektivität für die Wellenlängen des monochromatischen Laserlichts erhöht und außerhalb der Wellenlängenbereiche des Projektionslichtes abgesenkt.So in DE 197 47 597 described a screen in which the spectral selectivity for monochromatic light such as laser light is brought about by a multilayer system which is composed of layers of dielectric materials which are alternately high and low refractive index. This multilayer system, which acts as an interference filter, increases the reflectivity for the wavelengths of the monochromatic laser light and reduces it outside the wavelength ranges of the projection light.

Zur Einstellung der Winkelcharakteristik werden auf der Bildwand Pigmente in einer separaten Lackschicht vorgesehen.For setting the angle characteristic pigments are placed on the screen in a separate layer of lacquer intended.

DE 199 01 970 beschreibt eine spektral selektiv reflektierende Bildwand für die Rufprojektion mit schmalbandigem, insbesondere monochromatischem, Licht, wie es zum Beispiel von Lasern erzeugt wird, bei der die spektrale Selektivität durch eine Beschichtung aus cholesterischen Polymeren bewirkt wird. DE 199 01 970 describes a spectrally selectively reflecting screen for call projection with narrow-band, in particular monochromatic, light, such as is generated by lasers, in which the spectral selectivity is brought about by a coating of cholesteric polymers.

Zur Einstellung der räumlichen Winkelcharakteristik wird hier die Oberfläche des Substrats, auf das die Beschichtung aufgebracht ist, strukturiert.To adjust the spatial Angular characteristic is the surface of the substrate on which the coating is applied, structured.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei Verwendung von Pigmenten zur Einstellung der Winkelcharakteristik zwar die gewünschte diffuse Reflektivität erhalten wird, jedoch andererseits durch die Partikel eine hohe Streuung verursacht wird. Diese hohe Streuung bewirkt, dass Licht, welches zuerst diese streuende Schicht durchlaufen muss, ehe es zur spektralselektiven Beschichtung vordringen kann, bereits in der Streuschicht selbst spektral unselektiv zurückemittiert wird, so dass im Ergebnis die spektrale Selektivität der Bildwand verringert oder sogar zerstört wird.However, it has been shown that when using pigments to adjust the angular characteristic the desired one diffuse reflectivity is obtained, however, on the other hand, a high scattering by the particles is caused. This high scattering causes light to be must first pass through this scattering layer before it becomes spectrally selective Coating can penetrate, even in the spreading layer itself spectrally unselectively emitted back is, so that in the result the spectral selectivity of the screen reduced or even destroyed becomes.

Erfolgt die Einstellung der Winkelcharakteristik durch Strukturierung der Oberfläche des Substrats, kann hierbei grundsätzlich die spektral selektiv reflektierende Beschichtung auf die strukturierte Fläche selbst aufgetragen werden, wobei sich die Struktur auf die Beschichtung überträgt. Alternativ kann zuerst die spektral selektiv reflektierende Beschichtung auf das glatte Substrat erfolgen, und dann die strukturierte Schicht aufgetragen werden. In Kombination mit Interferenzfiltern z. B. ergibt sich das Problem, dass im Fall einer Beschichtung auf ein strukturiertes Substrat die spektrale Selektivität leidet, da sich die Peakpositionen der Wellenlängen im Spektrum ändern und der Untergrund stärker reflektiert, wie nachstehend ausführlicher im Zusammenhang mit 2 diskutiert.If the angle characteristic is set by structuring the surface of the substrate, the spectrally selectively reflecting coating can in principle be applied to the structured surface itself, the structure being transferred to the coating. Alternatively, the spectrally selectively reflective coating can first be applied to the smooth substrate, and then the structured layer can be applied. In combination with interference filters e.g. For example, the problem arises that in the case of a coating on a structured substrate, the spectral selectivity suffers because the peak positions of the wavelengths in the spectrum change and the background reflects more, as described in more detail below in connection with 2 discussed.

Bei umgekehrter Reihenfolge, das heißt für den Fall, dass zuerst die spektral selektiv reflektierende die Beschichtung auf das glatte Substrat aufgetragen wird, muss auf das Schichtsystem eine streuende Fläche aufgebracht werden. Dies geschieht üblicherweise durch mechanische Bearbeitung der Filterschicht, wodurch diese Beanspruchungen ausgesetzt ist und zerstört werden kann.In reverse order, that is called for the Case that first the spectrally selectively reflecting the coating applied to the smooth substrate must be applied to the layer system applied a scattering surface become. This usually happens by mechanical processing of the filter layer, which causes these stresses exposed and destroyed can be.

Es bestand daher Bedarf an einer Möglichkeit, die räumliche Winkelcharakteristik von spektral selektiv reflektierenden Bildwänden einstellen zu können, ohne dass die vorstehend genannten Probleme auftreten. Zudem sollte die Einstellung auf einfache Art und Weise durchführbar sein und insgesamt eine Verbesserung der räumlich selektiven Reflektivität von Bildwänden ermöglichen.There was therefore a need for a possibility of being able to adjust the spatial angle characteristic of spectrally selectively reflecting picture walls without the problems mentioned above occurring. In addition, it should be possible to carry out the adjustment in a simple manner and, overall, enable the spatially selective reflectivity of picture walls to be improved.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine kontrasterhöhende Bildwand, die ein Substrat und eine spektral selektiv reflektierende Beschichtung enthält, wobei die Bildwand mindestens eine räumlich reflektierende Schicht aufweist, die aus einem härtbaren Lack gebildet ist.The object of the invention is achieved by a contrast-enhancing Screen, which is a substrate and a spectrally selectively reflective Coating contains the screen wall having at least one spatially reflective layer has from a curable Paint is formed.

Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung von härtbaren Lacken zur Ausbildung von derartigen räumlich reflektierenden Schichten.The invention further relates to Use of curable Varnishes for the formation of such spatially reflective layers.

Für die erfindungsgemäße Bildwand kann eine beliebige bekannte spektral selektiv reflektierende Beschichtung eingesetzt werden, wie sie zum Beispiel in der vorstehend genannten Deutschen Patentanmeldung DE 197 47 597 A1 , in der internationalen Anmeldung WO 98/36320 und in dem Deutschen Patent DE 199 01 970 C2 beschrieben sind, auf die hier in diesem Zusammenhang ausdrücklich verwiesen wird und die voll inhaltlich in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen werden.Any known spectrally selectively reflecting coating can be used for the screen according to the invention, as described, for example, in the aforementioned German patent application DE 197 47 597 A1 , in the international application WO 98/36320 and in the German patent DE 199 01 970 C2 are described, to which reference is expressly made in this context and which are fully incorporated into the present application.

Erfindungsgemäß wird die räumlich selektive Reflexion durch eine Schicht mit strukturierter Oberfläche bewirkt, die aus einem härtbaren Lack besteht.According to the invention, the spatially selective Causes reflection through a layer with a structured surface, that from a curable Paint exists.

Die Strukturierung ergibt sich hier im Verlauf der Härtung derartiger Lackschichten durch Polymerisation und Vernetzung der eingesetzten Ausgangsmaterialien, wobei es zu Schrumpfungsprozessen kommt, die zur Mikrofaltung der Oberfläche führen. Durch diese Mikrofaltung ergibt sich auf der Oberfläche der Lackschicht die gewünschte Strukturierung.The structuring results here in the course of curing such lacquer layers by polymerization and crosslinking the used raw materials, causing shrinkage processes comes, which lead to the micro-folding of the surface. Through this microfolding arises on the surface the paint layer the desired Structuring.

Geeignete Verfahren und Materialien für erfindungsgemäß einsetzbare strukturierte Lackschichten sind in der Deutschen Patentanmeldung DE 198 42 510 A1 prinzipiell beschrieben. Es wird hier ganz allgemein ein Verfahren zur Herstellung von dekorativen und funktionellen Oberflächen auf starren oder flexiblen Substraten offenbart, ohne jedoch auf konkrete Anwendungen Bezug zu nehmen. Die dort beschriebenen Verfahren und Materialien können prinzipiell auch für die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten strukturierten Lackschicht verwendet werden.Suitable methods and materials for structured lacquer layers that can be used according to the invention are in the German patent application DE 198 42 510 A1 described in principle. In general, a method for producing decorative and functional surfaces on rigid or flexible substrates is disclosed here without, however, referring to specific applications. The methods and materials described there can in principle also be used for the production of the structured lacquer layer used according to the invention.

Bei den für die vorliegende Erfindung einsetzbaren Lacken handelt es sich vorzugsweise um Elektronenstrahl- oder UV-härtende Farb- und Lackschichten. Prinzipiell werden diese Farb- oder Lackschichten erhalten, indem Ausgangsmischungen aus polymerisier- und vernetzbaren Mono- und Oligomeren mit oder ohne Photoinitiator auf an sich übliche Art und Weise auf eine geeignete Unterlage aufgebracht und mittels geeigneter Strahlung gehärtet werden. Das Ausmaß der Mikrofaltung und damit das Erscheinungsbild der Strukturierung variiert dabei in Abhängigkeit des eingesetzten Monomer-/Oligomersystems, Schichtdicke, UV-Wellenlänge, Art des Substrats und Beschichtungstechnik. Somit lässt sich durch einfache Variation der genannten Parameter je nach Bedarf die Strukturierung gezielt einstellen.In the for the present invention usable paints are preferably electron beam or UV-curing Paint and varnish layers. In principle, these layers of paint or varnish obtained by starting mixtures of polymerizable and crosslinkable Mono- and oligomers with or without photoinitiator in a conventional manner and applied to a suitable base and by means of a suitable Radiation hardened become. The extent of Microfolding and thus the appearance of the structure varies depending of the monomer / oligomer system used, layer thickness, UV wavelength, Art of the substrate and coating technology. Thus, by simple variation structuring of the mentioned parameters as required to adjust.

Geeignete Lacke beziehungsweise Lacksysteme sind ausführlich in DE 198 42 510 A1 beschrieben.Suitable paints or paint systems are detailed in DE 198 42 510 A1 described.

Beispiele für geeignete Ausgangsmaterialien sind Acrylate, Epoxide, Vinylether, unsubstituierte und substituierte Styrole und Mischungen davon. Diese können in geeigneten Lösungsmitteln vorliegen. Die Acrylate weisen hierbei vorzugsweise eine Funktionalität von 2 oder mehr auf.Examples of suitable starting materials are acrylates, epoxies, vinyl ethers, unsubstituted and substituted Styrenes and mixtures thereof. These can be in suitable solvents available. The acrylates preferably have a functionality of 2 or more.

Die Härtung dieser Materialien erfolgt üblicherweise durch Bestrahlung mit monochromatischem UV-Licht mit einer für das jeweilige System geeigneten Wellenlänge. Für die Härtung wird vorzugsweise monochromatisches UV-Licht einer Wellenlänge eingesetzt, das noch in der Lage ist, direkt Polymerradikale für die Polymerisation und Vernetzung zu bilden, im UV-Absorptionsbereich der Lackkomponente liegt und eine Härtung mit vertretbarer Photonendosis ermöglicht.These materials are usually hardened by irradiation with monochromatic UV light with one for each System suitable wavelength. For the hardening preferably monochromatic UV light of one wavelength is used, which is still able to directly polymer radicals for the polymerization and to form crosslinking in the UV absorption region of the coating component lies and a hardening with an acceptable photon dose.

Prinzipiell können alle Wellenlängen, die in der Lage sind, in der durchstrahlten Zone der Lackschicht die Härtung zu bewirken, zur Erzeugung der Mikrofaltung eingesetzt werden, sofern sie den Absorptionsspektren der Lackkomponenten entsprechen.In principle, all wavelengths that are able, in the irradiated zone of the lacquer layer hardening to be used to produce the microfolding, provided they correspond to the absorption spectra of the paint components.

Beispiele für kommerziell erhältliche Strahler, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, ist ein Excimer-UV-Laser, der monochromatisches UV-Licht bei 172 nm und 222 nm emittert, wie er zum Beispiel von Heraeus Noblelight erhältlich ist. Geeignet ist zudem ein Argon-Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 126 nm.Examples of commercially available Spotlights for the present invention is suitable is an excimer UV laser, the monochromatic UV light emits at 172 nm and 222 nm as it is available, for example, from Heraeus Noblelight. It is also suitable an argon excimer laser with a wavelength of 126 nm.

Da Luft kurzwellige UV-Strahlung unter Ozonbildung absorbiert, sollte die Bestrahlung zur Aushärtung und Faltung der Lackschicht vorzugsweise in inerter Atmosphäre erfolgen.Because air is short-wave UV radiation absorbed under ozone formation, the radiation should harden and The lacquer layer is preferably folded in an inert atmosphere.

Es hat sich gezeigt, dass mit abnehmender Wellenlänge die Eindringtiefe der Photonen in die Lackschicht geringer ist und damit eine feinere Strukturierung erhalten wird. So wird mit Wellenlängen von kleiner 200 nm im Allgemeinen eine feine, nicht sichtbare Mikrofaltung ausgebildet und mit größeren Wellenlängen von 200 nm und mehr größere Strukturen, die sichtbar sind. Zudem hat sich gezeigt, dass bei längenwelliger Strahlung (222 nm) das Peak-Valley-Verhältnis der Oberflächenrauhigkeit und -welligkeit mit zunehmender Dicke der Lackschicht stärker wächst als bei kurzwelliger Bestrahlung (172 nm).It has been shown that with decreasing wavelength the penetration depth of the photons into the lacquer layer is less and so that a finer structuring is obtained. So with wavelengths of smaller than 200 nm generally a fine, invisible microfolding trained and with longer wavelengths of 200 nm and more larger structures, that are visible. It has also been shown that with long-wave radiation (222 nm) the peak valley ratio the surface roughness and ripple grows stronger with increasing thickness of the lacquer layer than with short-wave radiation (172 nm).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Lackkomponente Urethandiacrylat gewählt, vorzugsweise zusammen mit einem flexiblen Reaktivverdünner.According to a preferred embodiment Urethane diacrylate is chosen as the lacquer component, preferably together with a flexible reactive thinner.

Mit solchen flexiblen Systemen lassen sich feine Mattglanzstrukturen erhalten. Für die Härtung kann ein Strahler, wie er vorstehend genannt ist, eingesetzt werden.Leave with such flexible systems fine matt gloss structures are preserved. For curing, an emitter, such as he is mentioned above, are used.

Für die Herstellung der strukturierten Lackschicht können die Ausgangskomponenten in reiner Form, mit organischen Lösungsmitteln verdünnt oder als wässrige Dispersion vorliegen. Die Ausgangskomponenten können Mischungen aus strahlenpolymerisierbaren Mono-/Oligomeren und flüssigen oder gelösten, nicht strahlenchemisch polymerisierbaren Polymeren sein. Für die Verarbeitung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Viskosität der Ausgangskomponenten im Belichtungszeitpunkt weniger als 10.000 mPa·s beträgt.For The production of the structured lacquer layer can be the starting components in pure form, diluted with organic solvents or as watery Dispersion are present. The starting components can be mixtures of radiation-polymerizable Mono / oligomers and liquid or solved, polymers that cannot be polymerized by radiation. For processing it has proven to be advantageous if the viscosity of the starting components at the time of exposure is less than 10,000 mPa · s.

Grundsätzlich können auch höherviskose Ausgangsmaterialien verarbeitet werden, wobei jedoch im Allgemeinen unterstützende Maßnahmen erforderlich sind. So lassen sich höherviskose Acrylate mit thermischer Unterstützung strukturieren.In principle, higher-viscosity starting materials can also be used processed, but generally supporting measures required are. In this way, higher-viscosity acrylates with thermal support structure.

Systeme mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung weisen eine für die Mikrofaltung vorteilhafte Schrumpfung auf und verfügen über die erforderliche UV-Reaktivität.Systems with the one described above Composition have a for the micro-folding advantageous shrinkage and have the required UV reactivity.

Die Dicke der Lackschicht wird in einem für Bildwände üblichen Bereich gewählt. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäß verwendete Lackschicht eine Dicke auf, die in einem Bereich von 5 bis 15 μm liegt.The thickness of the paint layer is in one for Screens usual Area selected. The lacquer layer used according to the invention preferably has a Thickness that is in a range of 5 to 15 microns.

Es versteht sich jedoch, dass für die vorliegende Erfindung prinzipiell auch Lackschichten verwendet werden können, bei denen die Härtung durch andere Mechanismen als durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen oder UV-Licht erfolgt, so lange eine entsprechende Strukturierung der Oberfläche auftritt, beispielsweise durch Strahlung anderer Wellenlängen oder Wärme etc.However, it is understood that for the present In principle, layers of paint can also be used according to the invention to whom the hardening by mechanisms other than irradiation with electron beams or UV light, as long as there is a corresponding structuring the surface occurs, for example by radiation of other wavelengths or Heat etc.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert werden.The present invention will be explained below of figures closer explained become.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben.To explain the invention in more detail in the following exemplary embodiments described with reference to the figures.

Diese zeigen in:These show in:

1 zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bildwand mit unterschiedlicher Anordnung der räumlich selektiv reflektierenden Schicht, 1 two embodiments of the screen according to the invention with different arrangements of the spatially selectively reflecting layer,

2 einen Vergleich der optischen Leistung einer erfindungsgemäßen Bildwand mit planarem Substrat mit einer Bildwand mit strukturiertem Substrat, 2 a comparison of the optical performance of a screen according to the invention with a planar substrate with a screen with a structured substrate,

3 eine Darstellung der Winkelabhängigkeit der Reflexion einer erfindungsgemäßen Bildwand mit unterschiedlich fein strukturierter Lackschicht, 3 2 shows a representation of the angle dependency of the reflection of an image wall according to the invention with a varnish layer of different fineness,

4 eine schematische Darstellung der Entwicklung einer spektral selektiv reflektierenden Beschichtung mit einem genetischen Algorithmus, und 4 a schematic representation of the development of a spectrally selective reflective coating with a genetic algorithm, and

5 ein Diagramm des spektralen Verlaufs einer nach einem Verfahren gemäß 4 erhaltenen Bildwand. 5 a diagram of the spectral profile according to a method 4 preserved screen.

Wie in den beiden Ausführungsformen a und b in 1 gezeigt, kann die erfindungsgemäß eingesetzte strukturierte Lackschicht 1 beliebig angeordnet sein, wobei sie sich oberhalb (1a) oder unterhalb (1b) der spektralselektiven Beschichtung 2 befinden kann. In der gezeigten Darstellung befindet sie sich unmittelbar über beziehungsweise unter der spektralselektiven Beschichtung 2, wobei die einzelnen Schichten auf einem Substrat 3 angeordnet sind.As in the two embodiments a and b in 1 shown, the structured lacquer layer used according to the invention 1 can be arranged arbitrarily, whereby they are above ( 1a ) or below ( 1b ) of the spectrally selective coating 2 can be located. In the illustration shown, it is located directly above or below the spectrally selective coating 2 , with the individual layers on a substrate 3 are arranged.

Während die strukturierte Lackschicht 1 für die Streuung des auf die Bildwand projektierten Lichtes sorgt, hier durch die Pfeile 4, 5, 6 und 7 veranschaulicht, wird durch die Beschichtung 2 spektrale Selektivität erreicht.While the structured paint layer 1 for the scattering of the projected light on the screen, here by the arrows 4 . 5 . 6 and 7 is illustrated by the coating 2 spectral selectivity achieved.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Bildwand ist, dass räumliche Selektivität mittels eines dünnen, flexiblen, strukturierten Films erhalten wird, dessen streuende Eigenschaften sich im Verlauf der Herstellung sehr fein justieren lassen.An advantage of the screen according to the invention is that spatial selectivity using a thin, flexible, structured film is obtained, its scattering Properties adjust very finely in the course of production to let.

Ein weiterer Vorteil, der insbesondere bei einer Anordnung gemäß 1a auftritt, bei der die strukturierte Lackschicht 1 auf die spektral selektive Beschichtung 2 aufgebracht ist, liegt darin, dass durch die Strukturierung der Oberfläche wie sie erfindungsgemäß vorgesehen ist, die zunächst aufgebrachte spektral selektive Beschichtung 2 keinerlei mechanischen Einwirkungen ausgesetzt ist, die diese beschädigen oder gar zerstören könnte.Another advantage, particularly in the case of an arrangement according to 1a occurs in which the structured lacquer layer 1 on the spectrally selective coating 2 is that the structuring of the surface as provided according to the invention results in the initially applied spectrally selective coating 2 is not exposed to any mechanical influences that could damage or even destroy them.

Als Substrat 3 kann prinzipiell ein beliebiges Material verwendet werden, wie es für die Herstellung derartiger Bildwände an sich bekannt ist. Beispiele für Materialien sind Glas oder Kunststoff. Das Substrat 3 kann transparent oder nicht transparent sein. Im Falle eines transparenten Substrates 3 kann die Bildwand zum Beispiel für eine Projektion auf durchsichtigen Glas- oder Kunststoffflächen verwendet werden, wie auf Fensterscheiben, als Head-Up-Display oder ähnliches. Im Falle eines nicht transparenten Substrates 3 kann das Substrat stark absorbierend sein, indem es zum Beispiel schwarz eingefärbt ist, so dass es für alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts minimale Remission zeigt. Das Substrat kann aus einem flexiblen oder starren Material bestehen. Ein Beispiel für ein flexibles Substrat ist eine Kunststofffolie.As a substrate 3 In principle, any material can be used, as is known per se for the production of such picture walls. Examples of materials are glass or plastic. The substrate 3 can be transparent or non-transparent. In the case of a transparent substrate 3 For example, the screen can be used for a projection on transparent glass or plastic surfaces, such as on window panes, as a head-up display or the like. In the case of a non-transparent substrate 3 For example, the substrate can be highly absorbent, for example, it is colored black so that it shows minimal remission for all wavelengths of visible light. The substrate can be made of a flexible or rigid material. An example of a flexible substrate is a plastic film.

Wird die Lackschicht 1 wie in 1a gezeigt, auf der spektral selektiven Beschichtung 2 aufgebracht, wird für die Lackschicht 1 ein klarer Lack gewählt. Wird dagegen die Lackschicht 1 zwischen dem Substrat 3 und der spektral selektiven Beschichtung 2 aufgebracht, kann ein beliebig transparentes oder nicht transparentes Material, das für Licht mehr oder weniger durchlässig ist, verwendet werden. Beispielsweise kann in diesem Fall die Lackschicht mit geeigneten Farbstoffen und/oder Pigmenten eingefärbt sein.Will the paint layer 1 as in 1a shown on the spectrally selective coating 2 applied, is for the paint layer 1 a clear paint was chosen. In contrast, the paint layer 1 between the substrate 3 and the spectrally selective coating 2 applied, any transparent or non-transparent material that is more or less transparent to light can be used. In this case, for example, the lacquer layer can be colored with suitable dyes and / or pigments.

So kann zum Beispiel anstelle des vorstehend genannten nicht transparenten Substrats eine entsprechend absorbierende Lackschicht auf einem an sich transparenten Substrat aufgebracht sein.For example, instead of the non-transparent substrate mentioned above, one can correspond accordingly absorbing lacquer layer can be applied to a substrate which is transparent per se.

Es wurde zudem beobachtet, dass der Zusatz von Pigmenten für die Ausbildung der Mikrofaltung förderlich ist. Zur Förderung der Mikrofaltung können daher in der Lackschicht entsprechende als Keime für die Mikrofaltung wirkende Materialien vorliegen.It was also observed that the Addition of pigments for the formation of microfolding is beneficial. To promote the microfolding therefore corresponding in the lacquer layer as germs for the microfolding acting materials are available.

Wie bereits zuvor ausgeführt, kann für die erfindungsgemäße Bildwand eine beliebige an sich bekannte, spektral selektiv reflektierende Beschichtung verwendet werden.As stated earlier, can for the screen according to the invention any known spectrally selective reflecting Coating can be used.

So kann die spektral selektive Beschichtung 2 aus einer oder mehreren cholesterischen Polymerschichten gebildet sein, wie sie in DE 199 01 970 C2 beschrieben sind. Hierbei wird spektrale Selektivität auf Basis der Eigenschaften von cholesterischen Polymeren erzielt, die als einzelne Schicht die Fähigkeit besitzen, zirkular polarisiertes Licht einer bestimmten Händigkeit (das heißt entweder rechts- oder linkszirkular) und damit jeweils 50% des unpolarisierten Lichtes in einem bestimmten Wellenlängenband Δλ zu reflektieren. Für eine optimale Reflektivität sollte die Bildwand für jede ausgewählte Wellenlänge mindestens 2 zueinander enantiomere cholesterische Polymerschichten mit entsprechender Selektivität für diese Wellenlänge aufweisen. Da cholesterische Enantiomere entgegengesetzt zirkular polarisiertes Licht reflektieren, wird in diesem Fall sowohl der rechts- als auch der linkszirkular drehende Anteil des unpolarisierten Lichtes in dem betreffenden Wellenlängenband reflektiert.So the spectrally selective coating 2 be formed from one or more cholesteric polymer layers, as described in DE 199 01 970 C2 are described. Spectral selectivity is achieved based on the properties of cholesteric polymers, which as a single layer have the ability to circularly polarized light of a certain handedness (i.e. either right or left circular) and thus 50% of the unpolarized light in a certain wavelength band Δλ reflect. For optimal reflectivity, the screen should have at least 2 mutually enantiomeric cholesteric polymer layers with corresponding selectivity for this wavelength for each selected wavelength. In this case, since cholesteric enantiomers reflect oppositely circularly polarized light, both the right-hand and the left-hand circularly rotating part of the unpolarized light in the relevant wavelength band is reflected.

Eine für RGB-Strahlung besonders geeignete Bildwand sollte daher mindestens sechs Schichten aus cholesterischen Polymeren aufweisen, wobei jeweils zwei einander benachbarte Schichten zueinander enantiomer sind und das blaue, rote beziehungsweise grüne Licht reflektieren, so dass insgesamt eine Reflexion von annähernd 100% für alle RGB-Wellenlängen erzielt werden kann.A particularly suitable one for RGB radiation Screen should therefore have at least six layers of cholesteric Have polymers, each with two adjacent layers are enantiomeric to each other and the blue, red or green light reflect so that a total reflection of approximately 100% for all RGB wavelengths can be achieved.

Die spektral selektive Beschichtung 2 kann aus einem mehrlagigen Schichtsystem aus mindestens zwei dielektrischen Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex aufgebaut sein. Die mindestens zwei Schichtmaterialien sind abwechselnd auf dem Substrat aufgebracht, so das jeweils eine niedrigbrechende Schicht und eine hochbrechende Schicht abwechselnd auf dem Substrat angeordnet sind. Die jeweiligen Schichtdicken der hoch- beziehungsweise niedrigbrechenden Schichten eines Systems können gleich oder verschieden sein. Beispielsweise können eine oder mehrere Perioden von jeweils einer hochbrechenden Schicht mit einer ersten Schichtdicke und einer niedrigbrechenden Schicht mit einer zweiten Schichtdicke vorgesehen sein. In diesem Fall spricht man von periodischer Anordnung.The spectrally selective coating 2 can be constructed from a multi-layer system of at least two dielectric materials with different refractive index. The at least two layer materials are applied alternately on the substrate, so that a low-index layer and a high-index layer are arranged alternately on the substrate. The respective layer thicknesses of the high or low refractive index layers of a system can be the same or different. For example, one or more periods of a high-index layer with a first layer thickness and a low-index layer with a second layer thickness can be provided. In this case one speaks of a periodic arrangement.

Die Dicken der hochbrechenden und der niedrigbrechenden Schicht können aber auch variieren; in diesem Fall spricht man von nichtperiodischer Anordnung.The thickness of the high refractive index and the low refractive index layer but also vary; in this case one speaks of non-periodic Arrangement.

Beispiele für geeignete dielektrische Materialien für die vorstehende Beschichtung 2 aus Schichten mit niedrig- und hochbrechenden Materialien sind die Oxide oder Nitride von Silizium, Aluminium, Titan, Wismut, Zirkon, Cer, Hafnium, Niob, Scandium, Magnesium, Zinn, Zink, Yttrium und Indium. Bevorzugte Beispiele für niedrigbrechende Materialien sind SiO₂ und MgS₂ sowie insbesondere Al₂O₃.Examples of suitable dielectric materials for the above coating 2 layers with low and high refractive index materials are the oxides or nitrides of silicon, aluminum, titanium, bismuth, zircon, cerium, hafnium, niobium, scandium, magnesium, tin, zinc, yttrium and indium. Preferred examples of low-index materials are SiO ₂ and MgS ₂ and in particular Al ₂ O ₃ .

Bevorzugte Beispiele für hochbrechende Materialien sind Titanoxid und Nioboxid sowie Si₃N₄.Preferred examples of high-index materials are titanium oxide and niobium oxide and Si ₃ N ₄ .

Beispiele für bevorzugte Kombinationen von hochbrechenden und niedrigbrechenden Materialien sind Siliziumdioxid als niedrigbrechendes Material und Titandioxid in der Rutilphase beziehungsweise in der Anatasphase als hochbrechendes Material sowie die Kombinationen SiO₂/Si₃N₄ und insbesondere Al₂O₃/Si₃N₄.Examples of preferred combinations of high-index and low-index materials are silicon dioxide as the low-index material and titanium dioxide in the rutile phase or in the anatase phase as the high-index material, and the combinations SiO ₂ / Si ₃ N ₄ and in particular Al ₂ O ₃ / Si ₃ N ₄ .

Ein weiteres Beispiel für ein geeignetes Material ist das System Si₁-x-yO_xN_y mit variabler Schichtdicke, bei dem sich der Brechungsindex durch Variation der Nitridkonzentration einstellen lässt.Another example of a suitable material is the Si ₁ -x-yO _x N _{y system} with a variable layer thickness, in which the refractive index can be set by varying the nitride concentration.

Derartige Beschichtungen aus einem mehrlagigen Schichtsystem aus einer Abfolge abwechselnd hoch- und niedrigbrechender dielektrischer Materialien wirken als Interferenzfilter, mit dem selektiv die Wellenlängen des Projektionslichtes reflektiert werden.Such coatings from one multilayered layer system alternating between high and low refractive index dielectric materials act as interference filters, with which selectively the wavelengths of the projection light are reflected.

Verfahren zur Herstellung der mehrlagigen Schichtsysteme aus dielektrischen Materialien sind an sich bekannt und zum Beispiel in DE 197 47 597 A1 und WO 98/36320 beschrieben. Beispiele für geeignete Beschichtungsverfahren sind Vakuum-Beschichtungsverfahren wie Magnetronsputtern und Elektronenstrahlverdampfung.Methods for producing the multilayered layer systems from dielectric materials are known per se and are described, for example, in DE 197 47 597 A1 and WO 98/36320. Examples of suitable coating processes are vacuum coating processes such as magnetron sputtering and electron beam evaporation.

Es wurde gefunden, dass durch Verringerung der Differenz der Brechungsindices die Winkelabhängigkeit eines derartigen Schichtsystems aus niedrig- und hochbrechenden Schichten verringert werden kann. Beispielsweise wird durch Ersatz des niedrigbrechenden Materials durch ein Material, mit einem höheren Brechungsindex die Winkelabhängigkeit reduziert werden kann. So ist die Winkelabhängigkeit, und damit die Verschiebung der Peaks der Primärvalenzen im Spektrum für ein Schichtsystem Al₂O₃/Si₃N₄ geringer als für ein System SiO₂/Si₃N₄. Hierbei wurde das niedrigbrechende Material SiO₂ durch Al₂O₃, das einen höheren Brechungsindex aufweist, ersetzt.It was found that by reducing the difference in the refractive indices, the angle dependency of such a layer system comprising low and high refractive index layers can be reduced. For example, by replacing the low-index material with a material with a higher refractive index, the angle dependency can be reduced. The angle dependency, and thus the shift in the peaks of the primary valences in the spectrum, is less for a layer system Al ₂ O ₃ / Si ₃ N ₄ than for a system SiO ₂ / Si ₃ N ₄ . The low-index material SiO _{2 was} replaced by Al ₂ O ₃ , which has a higher refractive index.

In 2 sind die optischen Leistungen von spektral selektiven Beschichtungen auf einem planaren Substrat und auf einem strukturierten Substrat einander gegenübergestellt. Hierbei wurde als spektral selektiv reflektierende Beschichtung ein dielektrisches Multischichtsystem verwendet, wie es vorstehend beschrieben worden ist.In 2 the optical performance of spectrally selective coatings on a planar substrate and on a structured substrate are compared. A dielectric multi-layer system was used as the spectrally selectively reflecting coating, as described above.

Die Gegenüberstellung macht deutlich, dass die spektral gemessene Reflexion einer erfindungsgemäßen Bildwand gemäß 1b bei der die spektral selektiv reflektierende Beschichtung 2 auf einem planaren Substrat 3 abgeschieden ist, signifikant höher ist als die spektral gemessene Reflexion einer Bildwand, bei der die Beschichtung 2 auf einem strukturierten Substrat aufgebracht ist. Dieses Ergebnis verdeutlicht den Vorteil einer Beschichtung auf planaren Substraten mit anschließender Strukturierung, wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist.The comparison makes it clear that the spectrally measured reflection corresponds to an image wall according to the invention 1b where the spectrally selective reflective coating 2 on a planar substratum 3 is deposited, is significantly higher than the spectrally measured reflection of an image wall in which the coating 2 is applied to a structured substrate. This result illustrates the advantage of a coating on planar substrates with subsequent structuring, as is provided according to the invention.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Streuverhalten einer gegebenen Bildwand durch einfache Modifikation der Strukturierung der Lackschicht eingestellt werden, so dass die Winkelcharakteristik der Bildwand nach Bedarf variierbar ist. In 3 ist die Winkelabhängigkeit der Reflexion von erfindungsgemäßen Bildwänden dargestellt, die sich in der Winkelcharakteristik unterscheiden. Die Unterschiede in der Winkelcharakteristik ergeben sich aus der Verwendung unterschiedlich fein strukturierter Lacke.With the method according to the invention, the scattering behavior of a given screen can be adjusted by simply modifying the structure of the lacquer layer, so that the angular characteristic of the screen can be varied as required. In 3 the angular dependence of the reflection from picture walls according to the invention is shown, which differ in the angular characteristic. The differences in the angular characteristics result from the use of varnishes with different finishes.

Erfindungsgemäß können damit nicht nur höhere Reflexionen erzielt werden, da planare Substrate eingesetzt werden können, sondern zudem kann die Winkelcharakteristik einer Bildwand individuell je nach Anforderung durch einfache Modifikation der Strukturierung der Lackschicht eingestellt werden.According to the invention not only higher reflections can be achieved because planar substrates can be used, but in addition, the angular characteristics of a screen can vary individually on request by simple modification of the structure the paint layer can be adjusted.

Wie bereits in Zusammenhang mit 1 ausgeführt, kann sich die spektral selektiv reflektierende Beschichtung 2 grundsätzlich oberhalb oder auch unterhalb des Substrates 3 befinden. Vorzugsweise sollte jedoch der geometrische Abstand zwischen selektiv reflektierender Beschichtung 2 und streuender Oberfläche, das heißt strukturierter Lackschicht 1, möglichst gering sein.As already related to 1 executed, the spectrally selectively reflective coating 2 basically above or below the substrate 3 are located. However, the geometric distance between the selectively reflecting coating should preferably be used 2 and scattering surface, i.e. structured lacquer layer 1 , be as low as possible.

Liegen streuende Oberfläche und spektral selektiv reflektierende Beschichtung 2 zu weit auseinander, leidet die Schärfe der Abbildung und es kann zur Ausbildung von "Doppel- oder Geisterbildern" kommen.Scattering surface and spectrally selective reflective coating 2 too far apart, the sharpness of the image suffers and "double or ghost images" can develop.

In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wie sie zum Beispiel in 1a gezeigt ist, ist die strukturierte Lackschicht 1 auf die spektral selektiv reflektierende Beschichtung 2 aufgebracht. In diesem Fall können die optischen Eigenschaften des Lackes bei der Ausgestaltung der Beschichtung 2 mit berücksichtigt werden, um so eine Optimierung der optischen Eigenschaften der Bildwand zu erhalten. Beispielsweise kann durch Einstellung der chemischen Zusammensetzung des Lackes der Brechungsindex des Lackes an die Eigenschaften der Beschichtung angepasst und eine sogenannte Indexanpassung erhalten werden.In a preferred embodiment according to the invention, as for example in 1a is shown is the structured lacquer layer 1 on the spectrally selectively reflective coating 2 applied. In this case, the optical properties of the lacquer can be modified when the coating is designed 2 are taken into account in order to obtain an optimization of the optical properties of the screen. For example, by adjusting the chemical composition of the lacquer, the refractive index of the lacquer can be adapted to the properties of the coating and a so-called index adaptation can be obtained.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann für eine Ausführungsform wie zum Beispiel in 1b gezeigt, bei der die spektral selektiv reflektierende Beschichtung 2 unterhalb der streuenden Lackschicht 1 angeordnet ist, auf der Lackschicht 1 zusätzlich eine Antireflexbeschichtung 8 zur Entspiegelung vorgesehen sein. Durch das Vorsehen einer Antireflexbeschichtung 8 lassen sich möglicherweise auftretende intrinsische Reflexionen an der Oberfläche der Lackschicht 1, die ca. 4% betragen können, auf weniger als 1% reduzieren.According to a further embodiment, for an embodiment such as in 1b shown in which the spectrally selective reflective coating 2 below the scattering lacquer layer 1 is arranged on the lacquer layer 1 additionally an anti-reflective coating 8th be provided for anti-reflection. By providing an anti-reflective coating 8th possible intrinsic reflections on the surface of the paint layer 1 , which can be approximately 4%, to less than 1%.

Prinzipiell können hierfür übliche Antireflexbeschichtungen verwendet werden. Ein Beispiel für eine geeignete Antireflexbeschichtung ist ein Schichtsystem bestehend aus TiO₂(11 nm)-SiO₂(40 nm)-TiO₂(110 nm)-SiO₂(85 nm). Antireflexbeschichtungen können beispielsweise durch einen Vakuumbeschichtungsprozess (Aufdampfen oder Sputtern) oder durch einen nasschemischen Beschichtungsprozess (Sol-Gel-Verfahren) auf der Oberfläche der Bildwand abgeschieden werden. Als geeignete Verfahren können das Magnetronsputtern oder die Elektronenstrahlverdampfung genannt werden.In principle, customary anti-reflective coatings can be used for this. An example of a suitable antireflection coating is a layer system consisting of TiO ₂ (11 nm) -SiO ₂ (40 nm) -TiO ₂ (110 nm) -SiO ₂ (85 nm). Anti-reflective coatings can be deposited, for example, by a vacuum coating process (vapor deposition or sputtering) or by a wet chemical coating process (sol-gel process) on the surface of the screen. Magnetron sputtering or electron beam evaporation can be mentioned as suitable methods.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße räumlich selektiv reflektierende Bildwand eine spektral selektiv reflektierende Beschichtung 2, die im Hinblick darauf optimiert ist, dass sie neben möglichst hohem Kontrast den besten Kompromiss aus geringer Schichtdicke, geringer Anzahl der zu verwendenden Schichtmaterialien und geringer Anzahl Einzelschichten aufweist.According to a further preferred embodiment, the spatially selectively reflecting image wall according to the invention contains a spectrally selectively reflecting coating 2 , which is optimized with a view to the fact that, in addition to the highest possible contrast, it has the best compromise between a low layer thickness, a small number of layer materials to be used and a small number of individual layers.

Herkömmliche Schichtsysteme für Beschichtungen wie sie vorstehend beschrieben worden sind werden hergestellt, indem die Auswahl der Materialien für die einzelnen Schichten, die jeweilige Schichtdicke und Anzahl der Schichtdicken unter Vorgabe eines definierten diskreten Zielspektrums erfolgt. Die hierbei erhaltenen Schichtsysteme zeigen zwar einen für den praktischen Gebrauch geeigneten Kontrast, sind jedoch nicht im Hinblick auf weitere wünschenswerte Eigenschaften für eine Bildwand zur Erzielung eines möglichst optimalen Bildeindrucks optimiert.Conventional layer systems for coatings as described above are manufactured by the choice of materials for the individual layers, the respective layer thickness and number of Layer thicknesses given a defined discrete target spectrum he follows. The layer systems obtained here show one for the practical use appropriate contrast, but are not in view on other desirable Properties for a screen to achieve the best possible picture impression optimized.

Wünschenswert sind jedoch Schichtsysteme, die nicht nur verbesserten Kontrast aufweisen, sondern diesen verbesserten Kontrast bei möglichst geringer Dicke des Gesamtschichtsystems und der einzelnen Schichten bei möglichst geringer Schichtanzahl aufweisen.Desirable however, are layer systems that not only improve contrast have, but this improved contrast if possible small thickness of the overall layer system and the individual layers if possible have fewer layers.

Weiter sollte die Bildwand eine Unterdrückung oder zumindest möglichst weitgehende Unterdrückung des sogenannten Farb-Flop-Effekts ermöglichen. Unter Farb-Flop wird eine Veränderung des Farbeindrucks beim Betrachter verstanden, die durch eine Änderung des Blickwinkels verursacht wird. Der Grund hierfür ist das winkelabhängige Reflexions-Transmissionsverhalten von Interferenzfiltern.Next the screen should be a suppression or at least if possible extensive suppression of the enable so-called color flop effect. Under color flop a change the color impression understood by the viewer by a change the viewpoint is caused. The reason for this is that angle-dependent Reflection transmission behavior of interference filters.

Je nach Bedarf können für die Bildwand weitere Grenzbedingungen vorgegeben werden. So besteht eine Möglichkeit zur Verbesserung der Farbneutralität darin, dass die Bildwand für die Primärvalenzen möglichst gleiche Peakhöhen aufweist. Farbneutralität bedeutet, dass z. B. projiziertes Weiß auch tatsächlich als ein Weiß erscheint und nicht z. B. einen Rotstich hat. Umgekehrt wurde erfindungsgemäß gefunden, dass eine entsprechende Farbneutralität erzielt werden kann, indem die Intensitäten der Primärvalenzen des jeweiligen Projektors mit der betreffenden Bildwand abgeglichen werden. Hierbei erfolgt der Weißabgleich zur Einstellung der Farbneutralität direkt am Projektor selbst und nicht an der Bildwand. In diesem Fall lassen sich bei gleichen Schichtdicken wesentlich höhere Kontrastwerte erzielen, als mit einer Bildwand mit gleichen Peakhöhen für die Primärvalenzen.Depending on requirements, further limit conditions can be specified for the screen. One possibility for improving the color neutrality is that the screen wall has the same peak heights for the primary valences. Color neutrality means that e.g. B. projected white actually appears as white and not e.g. B. has a red cast. Conversely, it was found according to the invention that a corresponding color neutrality can be achieved by comparing the intensities of the primary valences of the respective projector with the relevant screen. The white balance for setting the color neutrality takes place directly on the projector itself and not on the screen. In this case, significantly higher contrast values can be achieved with the same layer thicknesses than with a screen with the same peak heights for the Primaries.

Weiter lässt sich die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges berücksichtigen, um einen optimalen Bildeindruck beim Betrachter hervorzurufen.The spectral sensitivity can also be adjusted of the human eye, to create an optimal image impression on the viewer.

Das Schichtsystem sollte insbesondere bei einer vorgegebenen Anzahl an Schichten ein optimales Profil im Hinblick auf die vorstehend genannten Eigenschaften aufweisen.The layer system should in particular an optimal profile for a given number of layers with regard to the properties mentioned above.

Um eine räumlich selektiv reflektierende Bildwand mit den vorstehend genannten Eigenschaften zu erhalten, wird für die erfindungsgemäße Bildwand vorzugsweise eine spektral selektiv reflektierende Beschichtung verwendet, die erhalten wird, indem anstelle der herkömmlichen Optimierung auf ein fest vorgegebenes Reflexionsspektrum ein Bewertungsverfahren eingesetzt wird, das auf der Farbmetrik basiert.To be spatially selective reflective To obtain a screen with the properties mentioned above, is for the screen according to the invention preferably a spectrally selectively reflective coating used, which is obtained by instead of the conventional Optimization based on a predefined reflection spectrum is an evaluation procedure is used, which is based on colorimetry.

Hierfür wird die farbmetrische Bewertung mit einem Optimierungsalgorithmus kombiniert, der für die Optimierung kein vorgegebenes Anfangsdesign als Input benötigt, das das Zielspektrum bereits im Wesentlichen wiedergibt. Als besonders geeignet hat sich hierfür ein sogenannter genetischer Algorithmus erwiesen, der an sich bekannt ist und zum Beispiel in Heistermann J., "Genetische Algorithmen – Theorie und Praxis evolutionärer Optimierung", B. G. Teubner, 1994, beschrieben ist. Durch Kombination mit farbmetrischen Bewertungsverfahren kann dieser Algorithmus, der robust und einfach zu implementieren ist, für die Optimierung von optischen Beschichtungen eingesetzt werden.The colorimetric evaluation is used for this combined with an optimization algorithm that is used for optimization no predetermined initial design as input that matches the target spectrum already essentially reflects. Has proven to be particularly suitable therefor a so-called genetic algorithm, which is known per se and for example in Heistermann J., "Genetic Algorithms - Theory and practice more evolutionary Optimization ", B. G. Teubner, 1994. By combination with colorimetric This algorithm can be an evaluation procedure that is robust and simple is to be implemented for the optimization of optical coatings can be used.

Nachstehend wird die Funktionsweise des genetischen Algorithmus zur Optimierung von spektral selektiv reflektierenden Beschichtungen für Bildwände unter Verweis auf das Flussdiagramm in 4 näher erläutert.The mode of operation of the genetic algorithm for optimizing spectrally selectively reflective coatings for picture walls is described below with reference to the flow diagram in FIG 4 explained in more detail.

Die Funktionsweise des genetischen Algorithmus lehnt sich an die Evolution und Rekombinationsstrategien der Natur an. Grundgedanke ist dabei, dass aus einer Anzahl von Individuen, die zusammen eine Generation bilden, nur die Individuen zur Generierung einer neuen Generation ausgesucht werden, die im Hinblick auf ihre Umgebung die besten Eigenschaften haben. Für den vorliegenden Fall wird unter einem Individuum ein Schichtsystem mit seinen Schichtdicken und Materialeigenschaften verstanden. Die Parameter des Schichtsystems wie Schichtdicken und Materialien werden als Gene bezeichnet. Der Algorithmus generiert zunächst eine Population an Individuen, indem er zufällig Materialien und Schichtdicken zuordnet (in 4 als "statische Population" bezeichnet). Diese Individuen werden dann bewertet und nach Qualität sortiert. Anschließend erfolgt eine Schleife, bestehend aus den Schritten Rekombination, Mutation, Bewertung und Selektion (Auswahl der besseren Individuen, das heißt Schichten), wobei schlechte Schichten verworfen werden. Durch wiederholte Durchführung der Schleife wird eine Verbesserung der Qualität der Population im Durchschnitt und der des besten Individuums absolut erzielt, bis ein Optimum erreicht ist.The functioning of the genetic algorithm is based on the evolution and recombination strategies of nature. The basic idea is that out of a number of individuals that together form a generation, only those individuals are selected to generate a new generation who have the best characteristics with regard to their environment. In the present case, an individual is understood to mean a layer system with its layer thicknesses and material properties. The parameters of the layer system such as layer thicknesses and materials are called genes. The algorithm first generates a population of individuals by randomly assigning materials and layer thicknesses (in 4 referred to as "static population"). These individuals are then assessed and sorted by quality. Then there is a loop consisting of the steps recombination, mutation, evaluation and selection (selection of the better individuals, that is layers), whereby bad layers are discarded. Repeatedly performing the loop will improve the quality of the population on average and that of the best individual absolutely until an optimum is achieved.

Genetische Algorithmen gibt es in einer Vielzahl von Abwandlungen, die prinzipiell für die vorstehende Vorgehensweise eingesetzt werden können.There are genetic algorithms in a variety of modifications that are principally for the above procedure can be used.

Für die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Bildwände erfolgt die Bewertung und damit Optimierung auf Grundlage von farbmetrischen Gesichtspunkten. Indem die Bewertung auf Grundlage der Farbmetrik erfolgt, kann auf eine Vorgabe eines diskreten Zielspektrums verzichtet werden.For the screens used according to the invention are produced the evaluation and thus optimization based on colorimetric Aspects. By doing the evaluation based on the colorimetry a discrete target spectrum can be omitted become.

Der Kontrast ergibt sich hierbei aus

wobei Y der Normfarbwert ist und damit ein Maß für die Helligkeit des Reflexionsspektrums. k gibt den Kontrast an, den die Bildwand für Primärvalenzen der entsprechenden Wellenlängen gegenüber Umgebungslicht erzielt.The contrast results from this

where Y is the standard color value and thus a measure of the brightness of the reflection spectrum. k indicates the contrast that the screen achieves for primary valences of the corresponding wavelengths in relation to ambient light.

Für die Durchführung des Algorithmus wird eine modifizierte Formel (1) für die Bewertung des Kontrasts eingesetzt, wobei die Summe durch ein Produkt ersetzt ist:

und σ_R die Standardabweichung des Reflexionsvermögens und C ein empirischer Faktor ist.A modified formula (1) for evaluating the contrast is used to carry out the algorithm, the sum being replaced by a product:

and σ _{R is} the standard deviation of reflectivity and C is an empirical factor.

Für die Minimierung beziehungsweise Eliminierung des Farb-Flops-Effekts ist das Schichtsystem so auszulegen, dass die durch Änderung des Betrachterwinkels verursachte Änderung der reflektierten Intensitäten für alle Wellenlängen des Projektionslichts gleich ist. Als Grundlage für die Bewertung durch den Algorithmus werden hierfür die Spektren eines Individuums (Schichtsystems) für verschiedene Betrachtungswinkel berechnet und die Änderung der reflektierten Intensitäten für die Wellenlängen der Primärvalenzen verglichen, wobei Standardabweichungen dieser Werte verwendet werden.For the minimization or elimination of the color flops effect the layer system is to be designed so that the change of the viewing angle caused a change in the reflected intensities for all wavelengths of the Projection light is the same. As the basis for the evaluation by the algorithm be for this the spectra of an individual (layer system) for different Viewing angle calculated and the change in reflected intensities for the wavelengths of the primaries compared using standard deviations of these values.

Weiter kann bei Bedarf die Einstellung der Farbneutralität der Abbildung mittels Weißabgleich erfolgen, wobei die Intensität des von der Bildwand reflektierten Lichtes einer der Wellenlängen der Primärvalenzen (Rot, Grün, Blau) mit der Intensität des monochromatischen Lichtes der entsprechenden Wellenlänge wie sie vom Projektor abgestrahlt wird, abgestimmt wird.Furthermore, if necessary, the color neutrality of the image can be adjusted by means of white balance, the intensity of the light reflected from the screen being one of the wavelengths of the primary valences (red, green, blue) with the intensity of the monochromatic light of the corresponding wavelength is emitted by the projector.

Anhand der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise erfolgt mit Hilfe des genetischen Algorithmus eine Bewertung eines Schichtsystems, das ohne eine feste Vorgabe für ein diskretes Reflexionsspektrum auskommt und den Kontrast erhöht, wobei gleichzeitig der Farb-Flop unterdrückt wird.Using those described above The procedure is carried out using the genetic algorithm Evaluation of a shift system without a fixed specification for a discrete Reflection spectrum gets along and increases the contrast, while the Color flop suppressed becomes.

Durch die beschriebene Kombination eines genetischen Algorithmus' mit einer auf der Farbmetrik beruhenden Bewertung werden spektral selektiv reflektierende Beschichtungen erhalten, die einen deutlich verbesserten Kontrast bei gleichzeitig optimal geringer Gesamtschichtdicke und Anzahl an Einzelschichten enthalten.Through the combination described of a genetic algorithm An assessment based on colorimetry becomes spectrally selective reflective Get coatings that have a significantly improved contrast with an optimally low total layer thickness and number contained in individual layers.

Beispielsweise können hiermit Beschichtungen mit einem Kontrast von mindestens 2,5 bei einer Dicke der Gesamtschicht von weniger als 4,5 μm erreicht werden.For example, coatings with a contrast of at least 2.5 with a thickness of the entire layer less than 4.5 μm can be achieved.

In 5 ist schematisch der spektrale Verlauf einer spektral selektiv reflektierenden Beschichtung gezeigt, die nach dem vorstehend beschriebenen genetischen Algorithmus erhalten worden ist.In 5 the spectral course of a spectrally selectively reflecting coating is shown schematically, which has been obtained according to the genetic algorithm described above.

Es handelt sich hierbei um eine Beschichtung aus einem Schichtsystem aus niedrig- und hochbrechenden dielektrischen Materialien. Die Beschichtung besteht aus zwölf Einzelschichten, mit SiO₂ als niedrigbrechendem Material (n = 1,46) und Si₃N₄ als hochbrechendem Material (n = 2,05), die auf ein Glassubstrat abgeschieden worden sind Der Schichtaufbau ist ausgehend von dem Glassubstrat nach oben wie folgt:
Glas
Si₃N₄ 239 nm, SiO₂ 210 nm,
Si₃N₄ 324 nm; SiO₂ 319 nm,
Si₃N₄ 435 nm, SiO₂ 197 nm,
Si₃N₄ 22 nm, SiO₂ 241 nm,
Si₃N₄ 72 nm, SiO₂ 372 nm,
Si₃N₄ 249 nm, SiO₂ 35 nm.It is a coating of a layer system made of low and high refractive index dielectric materials. The coating consists of twelve individual layers, with SiO ₂ as the low-index material (n = 1.46) and Si ₃ N ₄ as the high-index material (n = 2.05), which have been deposited on a glass substrate. The layer structure is based on the glass substrate up as follows:
Glass
Si ₃ N ₄ 239 nm, SiO ₂ 210 nm,
Si ₃ N ₄ 324 nm; SiO ₂ 319 nm,
Si ₃ N ₄ 435 nm, SiO ₂ 197 nm,
Si ₃ N ₄ 22 nm, SiO ₂ 241 nm,
Si ₃ N ₄ 72 nm, SiO ₂ 372 nm,
Si ₃ N ₄ 249 nm, SiO ₂ 35 nm.

Diese Beschichtung zeigt eine Kontrastverbesserung k von 3,55.This coating shows an improvement in contrast k of 3.55.

Eine detaillierte Beschreibung der Entwicklung von spektral selektiven Beschichtungen mittels genetischem Algorithmus, insbesondere von Schichtsystemen aus niedrig- und hochbrechenden dielektrischen Materialien findet sich in Ch. Rickers, M. Vergöhl, C.-P. Klages in: "Design and manufacture of spectrally selective reflecting coatings for the use with laser display projection screens", Applied Optics, Band 41, Nr. 16, Juni 2002, auf die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vollinhaltlich bezug genommen wird.A detailed description of the Development of spectrally selective coatings using genetic Algorithm, especially of layer systems made of low and high refractive index dielectric materials can be found in Ch. Rickers, M. Vergöhl, C.-P. Klages in: "Design and manufacture of spectrally selective reflecting coatings for the use with laser display projection screens ", Applied Optics, Volume 41, No. 16, June 2002, on the for the purposes of the present invention are fully incorporated by reference becomes.

Es verbleibt anzumerken, dass für die Erhöhung des Kontrasts weniger eine besonders hohe Reflexion im Bereich der Laserwellenlängen ausschlaggebend ist, sondern vielmehr eine möglichst niedrige Reflexion im Spektralbereich außerhalb davon.It remains to be noted that for increasing the Contrast less a particularly high reflection in the range of the laser wavelengths crucial is, but rather one if possible low reflection in the spectral range outside of it.

Im genetischen Algorithmus kann dieser Effekt durch Beeinflussung der Gewichtung berücksichtigt werden, mit der der Untergrund unterdrückt wird. Dies geschieht, indem in Gleichung (2) der Exponent von Y entsprechend variiert wird.In the genetic algorithm, this can Effect by influencing the weighting are taken into account with the the underground is suppressed becomes. This is done by equating the exponent of Y in equation (2) is varied.

Ferner wurde gefunden, dass eine Reduzierung der Peakbreite der Wellenlängen des Laserlichts im Spektrum nur bedingt sinnvoll für die Erhöhung des Kontrasts ist, da damit eine starke Abnahme der reflektierten Intensität bei Betrachtung unter einem anderen Winkel in Kauf genommen werden muss, das heißt eine Erhöhung der Winkelabhängigkeit.It was also found that a Reduction of the peak width of the wavelengths of the laser light in the spectrum only of limited use for the increase of contrast is because there is a sharp decrease in the reflected intensity when viewed from a different angle must, that is an increase the angle dependency.

Claims

Contrast-increasing screen, which is a substrate ( 3 ) and a spectrally selective reflective coating ( 2 ), characterized in that the screen wall has at least one spatially reflective layer ( 1 ) which is formed from a curable lacquer.

Contrast-increasing screen according to claim 1, characterized in that the spatially reflecting layer ( 1 ) is a hardened layer of at least one material selected from acrylates, epoxides, vinyl ethers, unsubstituted or substituted styrenes.

Contrast-increasing screen according to claim 2, characterized in that the spatially reflecting layer ( 1 ) is a hardened layer based on acrylates.

Contrast-increasing screen according to one of the preceding claims, characterized in that the spatially reflecting layer ( 1 ) consists of a UV-curable material.

Contrast-increasing screen according to one of the preceding claims, characterized in that the spectrally selectively reflecting coating ( 2 ) is a layer system of two or more layers, at least one combination of a low and high refractive index material being used as the layer material.

Contrast-increasing screen according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spectrally selective coating ( 2 ) is a layer system composed of at least two layers made of a cholesteric polymer.

Contrast-increasing screen according to one of the preceding claims, characterized in that the spectrally selectively reflecting coating ( 2 ) is a combination of cholesteric polymer layers and dielectric layers.

Contrast-increasing screen according to one of the preceding claims, characterized in that the spectrally selectively reflecting coating ( 2 ) has a contrast k of at least 2.5 and a total layer thickness of less than 4.5 μm.

Contrast-increasing screen according to one of the preceding claims, characterized in that the spectrally selectively reflecting coating ( 2 ) is a layer system selected from SiO ₂ / Si ₃ N ₄ and Al ₂ O ₃ / Si ₃ N ₄ .

Contrast-increasing screen according to one of claims 1 to 9, characterized in that the material for the substrate ( 3 ) is selected from a transparent and non-transparent material.

Contrast-increasing screen according to claim 10, characterized in that the material for the substrate ( 3 ) is selected from a flexible and rigid material.

Contrast-increasing screen according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate ( 3 ) is planar.

Use of a hardenable lacquer layer as a spatially selective reflective layer ( 1 ) for a screen.

Use according to claim 13, characterized in that the curable Lacquer layer made of an electron beam or UV curable Paint exists.

Use according to one of claims 13 to 14, characterized in that that the varnish layer from a curable Lacquer based on a material selected from acrylates, epoxies, Vinyl ether, unsubstituted and substituted styrenes.

Use according to claim 15, characterized in that the curable Lacquer layer consists of an acrylic-based material.

Use according to one of claims 14 to 16, characterized in that that the lacquer layer consists of a UV-curable lacquer.